生物/電気化学複合反応場を利用した単一槽型硝化・脱窒同時処理プロセスの創製

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750456
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 渡邉 智秀 群馬大学, 工学部, 助教授 (60251120)
• Keywords: 生物膜電極 / 高度処理 / 硝化 / 脱窒 / 電気分解 / 水素

Research Abstract

1.メッシュ状不溶性金属電極の周囲に硝化細菌及び脱窒細菌をそれぞれ付着固定した多孔性担体を充填した構造を有する生物支持担体充填型電極を陽極及び陰極として利用することにより、前年度に検討した電極表面に生物膜を密着させて利用する生物膜電極に比べて、単位電極面積あたりの硝化及び脱窒速度を大幅に向上できることが見出された。生物支持担体充填型電極では、担体充填層の空隙を介して液の移流が生じやすくなるため、水の電解に伴い電極表面近傍に形成されるpHの分布が緩和され、細菌活性の低下を低減することがその原因のひとつであることが明らかとなった。
2.上記の生物支持担体充項型電極を陽極及び陰極として交互に設置し、電極面に沿って液が流れるflow-by型及び電極面に直交して液が流れるflow-through型とした装置を作製し、処理速度に対する影響について操作条件を種々変更して比較した。その結果、flow-through形式の硝化及び脱窒速度は、flow-by形式に比べて大きくなることが見出された。また、この差は液循環速度が小さい条件で顕著であり、その増大に伴い小さくなった。なお、電極面に対する液流れ方向の相違によらず、液循環速度を増大することにより、単位電極面積あたりの硝化及び脱窒速度はともに増大し、さらにその差が小さくなる傾向を示した。
3.硝化・脱窒速度は、電流密度の増大に伴い大きくなるが、0.20mA/cm^2程度に達すると急激に低下した。生物支持担体充填型電極でも電流密度が比較的大きな条件では、電解に伴う陽極表面近傍でのpH低下の充分な緩和ができずに硝化活性が低下し、残留した溶存酸素が陰極部へ移流等で持ち込まれるため、脱窒活性も低下することがその一因であることが見出された。ただし、液循環速度を増大することにより、その影響を緩和し処理速度を向上させることが可能であった。