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2009 年度 実績報告書

水中の砒素・鉄・マンガン反応吸着過程のリアルタイム観測による除去装置運転最適化

研究課題

研究課題/領域番号 20560506
研究機関京都大学

研究代表者

藤川 陽子  京都大学, 原子炉実験所, 准教授 (90178145)

研究分担者 菅原 正孝  大阪産業大学, 人間環境学部, 教授 (60026119)
濱崎 竜英  大阪産業大学, 人間環境学部, 准教授 (50340617)
八島 浩  京都大学, 原子炉実験所, 助教 (40378972)
キーワード鉄 / マンガン / 酸化 / 吸着 / XAFS / リアルタイム / 連続通水
研究概要

鉄バクテリア法とは,地下水中に自生している鉄・マンカン酸化細菌(以下,鉄バクと呼ぶ)を生物反応塔に充てんした砂等のろ材上に繁殖させて地下水中の除鉄・除マンガンを行う方法である.鉄バク法の生物酸化のためのろ材馴致にしばしば長期間を要するという問題がある.従来は、微生物側にこの原因を求め、マンガン酸化細菌のろ材への定着と繁殖に長時間を要する、あるいはマンガン酸化細菌の増殖に先だって硝化菌が濾過層に増殖してマンガン酸化細菌の生息環境を整える必要がある、等が唱えられてきた。一方、マンガン酸化反応の化学的側面に注目した研究は十分でない。今回、実際の生物反応塔に近い条件下でのマンガンの生物酸化反応を、シンクロトロン放射光施設SPring8においてX線吸収分光法の1種であるXAFS測定によってin-situ観測する測定手法の開発に取り組んだ。具体的には、カプトンフィルムの窓をつけた通水用カラムを製作してマンガン酸化について馴致済みの生物ろ材をこれに充てんし、2価マンガンを含む水を連続通水しながらシンクロトロン放射光施設SPring8においてXAFS測定に供し,マンガン酸化現象の観測を試みた。並行して、生物ろ材上に生成される鉄バクフロック(鉄およびマンガンの酸化物が主成分、これと少量のバクテリアから成る)がマンガン酸化におよぼす影響についても2価マンガンを接触させた後の鉄バクフロック中のマンガンの価数の経時変化を観測する方法で検討した。試験に供する生物ろ材の馴致方法について試行を重ねた結果、XAFS測定に供しやすい状態の生物ろ材をえることができ、連続通水条件下でろ材表面の微生物と反応する時のマンガンの状態をリアルタイム観測することができた。マンガン酸化が順調に起こっているろ材においてはMn(II)がMn(III)を経て速やかに(IV)価に酸化されるようであったが、あまりマンガン酸化が順調にいっていないろ材ではMn(II)がMn(III)に酸化されるがMn(IV)に至らない傾向があるように見えた。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (4件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] 砒素・鉄・マンガン・アンモニア同時除去の鉄バクテリア生物ろ過2010

    • 著者名/発表者名
      藤川陽子、菅原正孝、濱崎竜英、米田大輔、南淳志、杉本裕亮、岩崎元
    • 雑誌名

      大阪産業大学人間環境論集 9

      ページ: 261-270

  • [雑誌論文] 生物起源資材による有害金属成分等の選択的吸着と資材選抜の考え方2009

    • 著者名/発表者名
      藤川陽子、菅原正孝、濱崎竜英
    • 雑誌名

      用水と廃水 51

      ページ: 571-580

  • [雑誌論文] ボルタンメトリ法によるオンサイト分析技術を活用した地下水中砒素等の調査2009

    • 著者名/発表者名
      藤川陽子、濱崎竜英、菅原正孝、杉本裕亮、南淳志、ポール ルータス
    • 雑誌名

      第15回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会 講演集 15

      ページ: 680-685

  • [雑誌論文] 携帯型分析器を用いたベトナム・ネパールの地下水の砒素含有状況調査2009

    • 著者名/発表者名
      藤川陽子、濱崎竜英、菅原正孝、杉本裕亮、南淳志、Phan Do Hung、Suresh Das Shrestha、Paul Lewtas
    • 雑誌名

      環境衛生工学研究 23

      ページ: 179-183

  • [学会発表] 連続通水の生物反応塔におけるマンガン等の吸着・酸化過程のリアルタイム観測の試み2010

    • 著者名/発表者名
      藤川陽子、杉本裕亮、岩崎元、橋口亜由美、田中裕佳、濱崎竜英、菅原正孝、本間徹生、平山明香
    • 学会等名
      第44回 日本水環境学会年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2010-03-16
  • [学会発表] 鉄バクテリア法における砒素除去効率向上のための運転条件の検討2010

    • 著者名/発表者名
      岩崎元、杉本裕亮、姜博、橋口亜由未、田中裕佳、菅原正孝、濱崎龍英、藤川陽子、谷外司
    • 学会等名
      第44回 日本水環境学会年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2010-03-16
  • [学会発表] 室内カラム実験及び現場試験による溶解性マンガン生物酸化機構の検討2010

    • 著者名/発表者名
      杉本裕亮、藤川陽子、米田大輔、岩崎元、田中裕佳、橋口亜由美、菅原正孝、濱崎竜英、谷外司
    • 学会等名
      第44回 日本水環境学会年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2010-03-15
  • [学会発表] 鉄バクテリア法の海外展開にむけて-ハノイ周辺とカトマンズでの地下水調査2009

    • 著者名/発表者名
      杉本裕亮、藤川陽子、菅原正孝、岩崎元
    • 学会等名
      第9回環境技術学会研究発表大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2009-09-11
  • [学会発表] 鉄バクテリア法におけるLV600m/dayでのアンモニア・砒素・鉄・マンガン同時除去2009

    • 著者名/発表者名
      岩崎元、藤川陽子、菅原正孝、杉本裕亮
    • 学会等名
      第9回環境技術学会研究発表大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2009-09-11
  • [学会発表] 鉄バクテリア法による砒素除去後の逆洗汚泥処理法の検討2009

    • 著者名/発表者名
      姜博、藤川陽子、菅原正孝、米田大輛
    • 学会等名
      第9回環境技術学会研究発表大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2009-09-11
  • [学会発表] 塩素酸対策としての水中アンモニア・鉄・マンガン・砒素の生物処理法2009

    • 著者名/発表者名
      藤川陽子、杉本裕亮、岩崎元、菅原正孝、濱崎竜英、南淳志、高田勝己、谷外司、櫻井伸治、本間徹生
    • 学会等名
      土木学会第64回年次学術講演会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-09-03
  • [学会発表] Biological Elimination of Iron, Manganese, Arsenic and Ammonia to Replace the Existing System2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Fujikawal, K.Takada, A.Minami, S.Tani, Y.Sugimoto, T.Hamasaki, M.Sugahara, K.Tonokai
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Water Supply, Kobe, Japan
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      2009-06-11

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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