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2015 年度 実績報告書

嫌気性古細菌と硫黄代謝細菌の融合制御による硫酸塩含有廃水の新規処理技術の研究

研究課題

研究課題/領域番号 26550056
研究機関東北大学

研究代表者

李 玉友  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30201106)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード環境技術・環境負荷低減 / 環境保全 / 排水処理 / バイオエネルギー / メタン
研究実績の概要

本研究は、省エネルギー・創エネルギー的嫌気性処理技術を硫酸塩含有化学工場廃水に応用するために、メタン生成、硫酸塩還元および生物脱硫の3つの生物反応を融合することで、新しい嫌気性処理融合プロセスを開発しようとするものである。具体的には,硫酸塩本研究は、省エネルギー・創エネルギー的嫌気性処理技術を硫酸塩含有化学工場廃水に応用するために、メタン生成、硫酸塩還元および生物脱硫の3つの生物反応を融合することで、新しい嫌気性処理融合プロセスを開発しようとするものである。
H27年度は廃水組成の変化が化学工場廃水の嫌気性処理におけるメタン生成と硫酸塩還元に与える影響を把握することを目的とし,廃水の成分である酢酸とエタノールの濃度を変化させた連続実験を行った。酢酸が主成分の条件では,効率的にメタン生成が行われ,硫酸塩除去率が比較的低い水準に維持できた。一方エタノール3000mg/Lの条件において,未解離性硫化物濃度は169 mg/ Lに達し,メタン生成阻害は41.5%に達したことから、硫酸塩還元による阻害が起きることが分かった。また、UASBリアクターにおける硫酸塩還元細菌(SRB)とメタン生成古細菌(MPA)の競合関係の変化に及ぼす長期運転の影響を把握するために、長期連続実験を行った。長期間の連続運転によって、メタン生成速度は徐々に減少し、連続実験の末期で硫酸塩除去率はほぼ100%に達したものの、硫酸塩還元に利用されていないCODはメタンに転換され、COD除去には大きな影響がなかった。なお、比較検討としてでんぷん系排水、メタノール系排水に関する連続実験も行った。
本研究課題の推進により高濃度の硫酸塩を含む化学合成廃水についてUASBプロセスを用いた省エネルギー・創エネルギー処理が可能であることを明らかにすることができた。今後、実装化に向けて実産業廃水を用いた応用検討が期待される。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effect of influent COD/SO4 2- ratios on biodegradation behaviors of starch wastewater in an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor2016

    • 著者名/発表者名
      Xueqin Lu, Guangyin Zhen, Jialing Ni, Toshimasa Hojo, Kengo Kubota, Yu-You Li
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 214 ページ: 175-183

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2016.04.100

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 高濃度硫酸塩を含むエタノール・酢酸系化学工場排水のUASB処理に及ぼす有機物濃度変動の影響2016

    • 著者名/発表者名
      呉江,胡勇,北條俊昌,常玉広,李玉友
    • 雑誌名

      用水と廃水

      巻: 58 ページ: 209-218

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of influent COD/SO42- ratios on UASB treatment of a synthetic sulfate-containing wastewater2015

    • 著者名/発表者名
      Yong Hu, Zhaoqian Jing, Yuta Sudo, Qigui Niu, Jingru Du, Jiang Wu, Yu-You Li
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 130 ページ: 24-33

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.02.019

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Biocatalysis conversion of methanol to methane in an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor: Long-term performance and inherent deficiencies2015

    • 著者名/発表者名
      Xieqin Lu, Guangyin Zhen, Mo Chen, Kengo Kubota, Yu-You Li
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 198 ページ: 690-700

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2015.09.073

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] UASBリアクター内のメタン生成と硫酸塩還元の競合に及ぼすpHショックとH2S阻害の影響2015

    • 著者名/発表者名
      胡勇、須藤裕太、牛啓桂、北條俊昌、李玉友
    • 雑誌名

      水環境学会誌

      巻: 38 ページ: 1-8

    • DOI

      https://www.jstage.jst.go.jp/article/jswe/38/1/38_1/_pdf

    • 査読あり
  • [雑誌論文] UASB法と活性汚泥法の組合せたシステムを用いた有機合成化学工場廃水の処理2015

    • 著者名/発表者名
      胡勇,須藤裕太,呉江,北條俊昌,李玉友
    • 雑誌名

      用水と廃水

      巻: 57 ページ: 605-611

    • 査読あり
  • [学会発表] 硫酸塩含有エタノール系廃水のUASB処理におけるメタン生成と硫酸塩還元の競合2016

    • 著者名/発表者名
      呉江,胡勇,北條俊昌,李玉友
    • 学会等名
      第50回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      アスティとくしま(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-18
  • [学会発表] メタノール系廃水のUASB処理におけるCOD/SO42-比が微生物群集構造に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      倪嘉苓,陸雪琴,久保田健吾,李玉友
    • 学会等名
      第50回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      アスティとくしま(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-18
  • [学会発表] New Development of Anaerobic Digestion for Wastewater Treatment and Energy Production2015

    • 著者名/発表者名
      Yu-You Li
    • 学会等名
      The 6th IWA-ASPIRE Conference & Exhibition
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-09-20 – 2015-09-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Treatment of Low-Strength Starch Wastewater by UASB: Granular Sludge Floating2015

    • 著者名/発表者名
      Xueqin Lu, Adriana Ledezma Estrada, Mo Chen, Jialing Ni, Kengo Kubota, Yu-You Li
    • 学会等名
      The 6th IWA-ASPIRE Conference & Exhibition
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-09-20 – 2015-09-24
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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