2015 Fiscal Year Annual Research Report
微生物燃料電池における窒素動態の解明とそれを利用した低環境負荷型窒素除去法の開発
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15J04909
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
本山 亜友里 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 微生物燃料電池 / 窒素除去 / 微小電極 / 物質収支 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一槽型微生物燃料電池を用いて廃水を処理すると、有機物を除去しつつ発電ができる。さらに、富栄養化の原因物質の一つである窒素(廃水中の窒素は主にNH_4-Nとして存在)も除去できることが報告されている。このメカニズムとしては、物理化学的な反応によるもの(NH_4-Nが大気汚染物質の一つであるNH_3ガスとして除去される)、生物学的な反応によるもの(NH_4-NがN_2ガスとして除去される)が考えられている。しかしながら、槽内のどこでどういう反応が起きた結果、最終的にどういう形態で、どのくらい除去されるのかといったことは明らかとなっていない。そこで本研究では、一槽型微生物燃料電池における窒素動態を解明して、低環境負荷型の廃水処理技術の達成を目指す。そのために、下記の2つのアプローチを試みる。
1.微小電極を用いて、槽内におけるNH_4-Nを代表とする窒素除去関連物質の濃度分布を測定することで、それらがどこで生成し、どこで消費されているのかを明らかにしていく。
2.密閉容器内で一槽型微生物燃料電池を運転し、運転前後での窒素の物質収支を把握することで、廃水中のNH_4-Nの最終的な除去形態と除去量を明らかにしていく。
当該年度は、上記2つの手法の確立を目指した検討を進め、主に次のような成果を得た。1に関しては、イオン選択性微小電極の作成にあたって生じた問題点の改善と測定システムの改良を重ねて、測定の精度を高めた。さらに多種イオンを同時に測定できるようにシステムの改良を行った。2に関しては、密閉容器内での実験及びガスクロマトグラフ-質量分析計による窒素ガス濃度測定の検討を行った。また、グローブボックス内のN_2ガスを追い出すのには限界があることから、安定同位体を用いることで精度を高めるという工夫をおこなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、概ね計画に沿って、目的達成に向けた2つのアプローチ方法の検討を進めることができた。特に微小電極を用いた測定手法の確立にあたって、多くの問題が生じたため1つ1つ解決していくのに長い時間を要したが、着実に成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
多種イオンの同時測定システムを完成させる。また、イオン選択性微小電極とは測定原理の異なる「ガス測定微小電極」を作成する。そして、それらを用いて一槽型微生物燃料電池内における窒素除去関連物質の濃度分布を測定する。さらに、密閉容器内で一槽型微生物燃料電池を運転して、運転前後での窒素の物質収支を把握する。これらの測定は、廃水の組成や運転条件をさまざまに変化させて行う。
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