Integrating AnDMBR and Membrane-enhanced Anammox for Wastewater Treatment and Bioenergy Recovery

集成 AnDMBR 和膜增强厌氧氨氧化用于废水处理和生物能源回收

• 批准号: 19F19745
• 负责人: 李 玉友
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-11-08 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19745/
• 关键词: 下水処理システム; 嫌気性膜分離法; メタン発酵; バイオガス; アナッモクス法; 窒素除去; 動態膜; 脱炭素; MBR; 省エネルギー

本研究の目的は省エネルギーと低炭素化に対応する都市排水の革新的処理システムを開発しようとするものである。都市排水に含まれるバイオマスからの効率的メタン生成とアンモニアの低炭素型高度処理を同時に実現するために、嫌気性動態MBR反応槽を用いたメタン生成ユニットと膜促進型一槽式ANAMMOXを用いた窒素処理ユニットを含む新規ハイブリッドシステムを開発する。具体的には(1)要素技術である嫌気性動態MBRによるメタン生成の基本的性能の研究、(2)膜促進型一槽式アナモックスを用いた嫌気性処理ろ液の高度処理、(3) 新規融合プロセスの長期連続実験による性能確認および微生物群集構造解析、(4) システム評価と設計最適化の研究の課題に取り組む。令和３年度の研究は嫌気性動態MBR反応槽を用いたメタン生成ユニットと膜促進型一槽式ANAMMOXを用いた窒素処理ユニットを含む新規ハイブリッドシステムについて令和元年度と２年度の実験データを総合的に解析して、物質収支とエネルギー収支を解析したとともに、各ユニットの機能性微生物の構成とそれぞれの活性を把握した。前段の嫌気性動態膜MBR反応槽を用いたメタン生成ユニットにより浮遊固形物と溶解性有機物を効率よくメタンガスに変換し、処理水質のCOD除去率とBOD除去率はそれぞれ85%以上と90％以上を達成できた。また一槽式ANAMMOXを用いた窒素処理ユニットにより処理水の窒素濃度が10mg/L以下になることができた。また同システムを適用することで、余剰汚泥の発生量を大きく削減できることが分かった。その成果を総括して学術論文として４本投稿した。

这项研究的目的是为城市废水开发一种与节能和减少碳兼容的创新治疗系统。为了同时从城市废水中包含的生物量和氨的高级低碳处理中同时实现有效的甲烷生成，我们将开发一种新的混合动力系统，其中包括使用厌氧MBR反应器和氮气处理单元，使用膜增强的单活体 - 苯甲蛋白单脂蛋白单位抗蛋白。具体而言，我们将使用元素技术，厌氧动力学MBR，（2）使用膜促进的单基因ANAMOX，（3）使用长期持续的持续评估过程和（4）研究对4的效果确认和（4）研究，（4）研究对（1）进行了研究，我们将使用膜上启动的单基因ANAMOX进行厌氧滤液的高级处理来解决（1）研究甲烷发生的基本性能的问题。 2021年的研究全面分析了2019年和2020年的实验数据，用于使用厌氧MBR反应器和使用膜促进的单膜蛋白和氮的材料处理单元，该系统含有甲烷化单元，并分析了材料平衡和能量平衡的组成，并分析了材料平衡的活性，以及​​各种单元的组成，并分析了各种单元的组成。使用厌氧动力学膜MBR反应器的甲烷生产单元有效地将浮动固体和可溶性有机物转化为甲烷气体，分别达到COD的去除和BOD去除率分别为85％和90％。此外，使用单个储罐ANAMMOX的氮处理单元允许处理水的氮浓度低于10 mg/l。还发现，应用该系统可以大大减少产生的过量污泥的量。我总结了结果，并提交了四本学术论文。

项目成果

A review of anaerobic membrane bioreactors for municipal wastewater treatment with a focus on multicomponent biogas and membrane fouling control

• DOI: 10.1039/d0ew00528b
• 发表时间: 2020-10
• 作者: Yisong Hu;Yisong Hu;H. Cheng;Jiayuan Ji;Y. Li

Recent developments of anaerobic membrane bioreactors for municipal wastewater treatment and bioenergy recovery: Focusing on novel configurations and energy balance analysis

• DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.131856
• 发表时间: 2022-04
• 期刊: Journal of Cleaner Production
• 影响因子: 11.1
• 作者: Yisong Hu;Xuli Cai;Yi Xue;Runda Du;Jiayuan Ji;Rong-zhong Chen;D. Sano;Yuyou Li

Application of two anaerobic membrane bioreactors with different pore size membranes for municipal wastewater treatment

• DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.140903
• 发表时间: 2020-11-25
• 期刊: SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
• 影响因子: 9.8
• 作者: Ji, Jiayuan;Sakuma, Satoshi;Li, Yu-You
• 通讯作者: Li, Yu-You

A review on anaerobic membrane bioreactors for enhanced valorization of urban organic wastes: Achievements, limitations, energy balance and future perspectives

用于增强城市有机废物价值的厌氧膜生物反应器综述：成就、局限性、能量平衡和未来前景

• DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.153284
• 发表时间: 2022
• 期刊: Science of the Total Environment
• 影响因子: 9.8
• 作者: (4)Yisong Hu;Xuli Cai;Runda Du;Yuan Yang;Chao Rong;Yu Qin;Yu-You Li
• 通讯作者: Yu-You Li

Applicability of anaerobic dynamic membrane bioreactor (AnDMBR) for domestic wastewater treatment at short HRTs

厌氧动态膜生物反应器（AnDMBR）在短 HRT 下处理生活污水的适用性

• 发表时间: 2019
• 作者: Yisong Hu;Yuan Yang;Xiaochang C. Wang;Yu-You Li
• 通讯作者: Yu-You Li