炭化物と生物膜を利用した養豚排水からの栄養塩回収と肥料的価値

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K19994
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 利谷 翔平 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80725606)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 炭化物 / 活性汚泥 / メタン発酵 / アンモニア / リン酸 / 未利用資源 / 排水処理 / 廃棄物処理

研究成果の概要

本研究の目的は、炭化物を高濃度窒素含有排水処理に投入し、栄養塩を吸着させ、生物膜を形成させ、得られた生物膜複合炭化物の肥料効果を明らかにすることである。稲わら炭化物を模擬養豚排水に入れ、活性汚泥処理を行ったところ、炭化物混合汚泥中にアンモニウムが蓄積した。それは、蓄積したアンモニウムは、流入アンモニウムの4%程度にとどまった。
活性汚泥法では、硝化脱窒反応による窒素の損失等の影響が考えられたので、嫌気性処理での炭化物の利用を検討した。メタン発酵残渣炭化物はアンモニウムとリン酸の吸着作用があることが分かった。また、豚ふん尿の単発酵において、炭化物の添加が発酵を促進することが明らかとなった。

自由記述の分野

環境工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

アンモニウムなどの窒素を含んだ排水は現在、微生物を用いて窒素ガスに変換することで処理されている。一方、アンモニウムは肥料として利用できるので、排水から回収できれば資源のリサイクルができる。本研究では、未利用の資源である稲わらや発酵残渣などからアンモニウムやリン酸などの吸着材（炭化物）を作製した。炭化物は、アンモニウムなどの吸着回収だけでなく、排水・廃棄物の生物処理を効率化できることが分かった。