| 研究課題/領域番号 |
26292185
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| 研究機関 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
加藤 邦彦 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 東北農業研究センター生産環境研究領域, 上級研究員 (40450324)
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| 研究分担者 |
和木 美代子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門畜産環境研究領域, 上級研究員 (10355092)
井上 京 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (30203235)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 伏流式人工湿地 / アナモックス / 窒素削減 / リアルタイムPCR / 排水処理 / 硝化 / 脱窒 |
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| 研究実績の概要 |
【背景と目的】好気的な鉛直流ろ床と嫌気的な水平流ろ床を組合せた多段型のハイブリッド伏流式人工湿地ろ過システムは窒素の浄化処理能力が高く、畜産廃水などの有機性汚水処理への利用が進んでいる。しかし、C/N比の低い有機汚水の処理においては硝酸態窒素の残存が課題となる。アナモックス菌は亜硝酸とアンモニアから窒素ガスを生成させる微生物であり、この反応に炭素源を必要とせずに汚水中の窒素を除去できる。水質条件やろ過資材の性状など、人工湿地の状況に応じたアナモックス菌の分布を解明することにより、アナモックス反応を活用したハイブリッド伏流式人工湿地の開発に資する。
【方法】(1) 畜産系有機性廃水（豚舎汚水、酪農雑廃水、チーズ工場廃水など）を処理するハイブリッド伏流式人工湿地7施設において、処理水質を調査した。また、2014年6月および8月には、7施設の原水及び各段から排出される処理水についてリアルタイムPCRにより処理水中のアナモックス細菌数の定量解析を行った。さらにアナモックス細菌数が多かった豚舎汚水処理と酪農雑廃水処理の２ヶ所の施設について、2014年9月、12月、2015年2月、2016年2月に同様の調査を行った。(2) 豚舎汚水処理施設及び酪農雑廃水処理施設におけるボーリング調査試料の分析、及び、流入・流出負荷からの窒素収支解析の２つの手法で残留窒素量を解析し、気体として消失していると考えられる窒素の割合を評価した。
【結果と考察】(1) 7施設のデータの相関解析の結果、アナモックス細菌数は、汚水の有機物濃度（BOD及びCOD）が高いほど少なく、また亜硝酸濃度が高いほど多く、厳冬期（2月）を除いて安定して存在していることが判った。(2) ボーリング調査試料と物質収支の計算による窒素量の比較から、除去された窒素の内の５～９割程度が人工湿地システムから気体として消失していることが判った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ハイブリッド人工湿地ろ過システムの処理水質とアナモックス細菌数について明瞭な相関関係があり、その関係は厳冬期以外は安定していることが明らかになった。また、処理過程で除去された窒素の５割以上が気体として人工湿地システムから消失していることが判った。
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| 今後の研究の推進方策 |
アナモックス細菌数と人工湿地の水質条件の関係解析結果に基づいて、アナモックス反応を活用して窒素浄化効率を向上するハイブリッド伏流式人工湿地システムの設計法を開発する。また処理水質を予測するモデルを開発し、季節変化を含めた適合性を検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額130,398円は、研究費を効率的に使用して発生した残額である。研究計画を円滑に進行するため次年度に使用する。
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| 次年度使用額の使用計画 |
人工湿地の水質・水量・水温のモニタリング、窒素などの物質収支の解析と評価、アナモックス反応の促進条件の解明、窒素浄化効率を最適化するためのシステム設計法の開発に向けて、研究費を有効に使用する。
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| 備考 |
ハイブリッド伏流式人工湿地ろ過システムによる有機性排水処理法に関する研究成果を紹介しています。
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