メンブレンエアレーション法を応用した新しい水処理技術の開発

应用膜曝气法的水处理新技术的开发

基本信息

批准号：
03J01212
负责人：
寺田昭彦
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J01212/
关键词：
メンブレンエアレーション法バイオフィルム微生物初期付着ガス透過膜単一槽内窒素・リン除去数学モデル硝化細菌バイオフイルム微生物付着放射線グラフト重合法独立栄養性脱窒細菌マンブレンエアレーション法生物膜放射線グラフト重合 DEA膜酸素供給量酸素利用効率硝化反応

项目摘要

ガス透過膜内側から外側に付着したバイオフィルムに直接酸素を供給可能なメンブレンエアレーション法を導入し,有機物・窒素・リンの同時除去が可能なSBMBfR (Sequencing Batch Membrane Biofilm Reactor)プロセスの構築を目指した。本プロセスはバイオフィルム内のみで好気環境を創製することが鍵となるため,ガス透過膜上に形成されるバイオフィルム内の活性および生態構造を制御する操作因子を明らかにすることが必要不可欠である。そこで,1次元バイオフィルムモデルを構築し,バイオフィルムの性能を制御することが可能な操作因子の解明を行った。まず,モデルの構築によりバイオフィルム内の酸素およびアンモニアに関する物質移動現象をシミュレートでき,処理性能を容易に予測することが可能となった。また,供給酸素とアンモニアの流束比(J_<O2>/J_<NH4>比)が硝化能を左右する最も重要な因子であり,J_<O2>/J_<NH4>比の制御により安定した硝化能を維持できる可能性を示唆した。以上の検討よりガス透過膜上に固定化した硝化細菌のバイオフィルムをSBMBfRに適用した。約120日間の連続運転において窒素・リンともに安定した除去が行われていることが示唆され,有機物・窒素・リンの平均除去率はそれぞれ97,96,86%に達した。この結果より,SBMBfRを用いることで有機物・窒素・リンを単一槽にて同時除去できることが示された。また,SBMBfR内の各部位における微生物生態分布を追跡した結果,硝化細菌がガス透過膜複合体上に,バルク液中にはリン蓄積能を有する細菌(脱窒性リン蓄積細菌を含む)がそれぞれ維持されていることが明らかになった。以上より,SBMBfR内の環境が異なる部位において異なる機能を有する細菌群が維持され,コンセプト通りに有機物・窒素・リンの除去が進行していることが示唆された。

我们引入了一种膜曝气方法，该方法允许将氧直接提供给从内部到气体可渗透膜外部附着的生物膜，旨在创建SBMBFR（测序批次膜生物膜反应器）过程，以同时清除有机物，硝酸盐和磷。由于仅在生物膜内创建有氧环境的关键，因此必须阐明控制气体可渗透膜上生物膜的活性和生态结构的操纵因子。因此，构建了一维生物膜模型，并阐明了可以控制生物膜性能的操纵因子。首先，通过构建模型，可以模拟与生物膜中与氧和氨有关的传质现象，从而可以轻松预测加工性能。此外，供应氧与氨的通量比（J_ <O2>/J_ <NH4>比例）是影响硝化能力的最重要因素，这表明可以通过控制J__ <o2>/J_ <nh4>比率来维持稳定的硝化能力。基于上述研究，将固定在可渗透膜上的硝化细菌生物膜应用于SBMBFR。有人提出，在连续运行中稳定去除氮和磷，大约120天，有机物，氮和磷的平均去除率分别达到97,96,86％。这些结果表明，可以使用SBMBFR同时在单个水箱中同时去除有机物，氮和磷。此外，SBMBFR内每个部位的微生物生态分布表明，硝化细菌始终在可渗透的气体膜复合物上，并且在大量的液态细菌（包括硝化磷堆积细菌）中都维持。从以上，建议将具有不同功能的细菌保持在SBMBFR内的不同环境中，并且去除有机物，氮和磷在概念上正在发展。