Control of phosphorus release using microbial fuel cell in small-scale wastewater treatment plants for phosphorus removal

小型污水处理厂除磷中利用微生物燃料电池控制磷释放

基本信息

批准号：
21K12301
负责人：
見島伊織
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Center for Environmental Science in Saitama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は、鉄電解リン除去装置を組み込んだ浄化槽への微生物燃料電池適用の可能性を把握することを目的として、浄化槽汚泥に対して微生物燃料電池（MFC）を適用し、その発電性能や、水質や汚泥性状に与える影響を評価した。前年度から引き続き運転している浄化槽を模した無酸素槽、好気槽からなる排水処理リアクターを運転した。本リアクターの無酸素槽から蓄積した汚泥を採取し、MFCの実験装置に充填し、その上部には直上水としてリアクターの処理水を充填した。アノードおよびカソードにはカーボフェルトを使用し、アノードを装置下部、カソードを装置上部にそれぞれ設置した。外部抵抗と接続することでMFCを構築し運転を行った（MFC系）。比較として同型の装置を別にもう1台作製し、電気接続を行わない開回路系として同時に運転を行なった（対照系）。MFCの適用の有無による汚泥内のFe成分の形態変化を評価することを目的として実験終了後の汚泥に対してXAFS測定を行なった。直上水のMFC系のリン濃度は、実験開始90日目までは対照系の7割程度に留まっており、汚泥に含まれるリンの溶出が抑制された可能性が示唆された。一方で90日目以降はMFC系で増加傾向が見られた。XAFSはMFC系、対照系共に7120eV付近に吸収端が確認されたが、MFC系では対照系に比べやや高エネルギー側にシフトしており、MFC系では汚泥内のFeがより酸化的な形態へと変化している可能性が示唆された。標準物質のスペクトルと比較したところMFC系はFeOOHに似たスペクトル形状であった。このように、浄化槽汚泥にMFCを適用した場合の影響について実験的に検討し、成果を得た。

在2022财年中，为了了解将微生物燃料电池应用于结合了电解磷的化粪池的可能性，将微生物燃料电池（MFC）应用于化粪池污泥，并评估了这些燃料电池（MFC）对发电，水质和水质性能和污泥的影响。我们操作了一个废水处理反应器，该反应器由无氧罐和有氧储罐组成，类似于上一年以来一直在运行的化粪池。收集了从该反应器的缺氧罐中积累的污泥，填充到MFC实验设备中，并且反应器的顶部被处理过的水作为直接水。使用Carbofelt用于阳极和阴极，并将阳极放在设备的底部，阴极放在设备顶部。通过将其连接到外部电阻，构建并操作了MFC（MFC系统）。相比之下，同一类型的另一种设备是制造的，并且该系统是作为没有电气连接（控制系统）的开路系统同时操作的。实验完成后，对污泥进行了XAFS测量，以评估由于存在或不存在MFC而导致的污泥中Fe成分的形态变化。直到实验的第90天，直接水中的MFC系统中的磷浓度仅保留了约70％的控制系统，这表明抑制了污泥中包含的磷的洗脱。另一方面，从第90天开始，MFC系统的增加。对于MFC和控制系统，在7120 eV处证实了XAF的吸收边缘，但是与控制系统相比，MFC系统略微转移到了较高的能量方面，这表明污泥中的FE可能已更改为MFC系统中更氧化的形式。与标准材料的光谱相比，MFC系统具有类似于FEOOH的光谱形状。因此，对将MFC应用于化粪池污泥的影响进行了实验检查，并获得了结果。