NEDO 若手研究グラント平成23年度採択テーマから産学連携のための研究紹介

　産業・生活排水に含まれる窒素は、富栄養化の原因物質であり、平成21年度の我が国の環境基準達成率が依然として低い水準（湖沼で52.2%）であることを鑑みると、窒素除去技術の強化が急務です。また、窒素除去の際に放出される温室効果の極めて高い亜酸化窒素（N₂O）の削減が今まで以上に求められています。これまでに、高いアンモニア酸化速度を達成し、かつN₂O放出速度が低いアンモニア酸化細菌（AOB）の選択培養技術を開発しました。また、N₂Oの放出メカニズムの解明およびN₂Oの排出速度の少ないAOBの同定に成功しています。

　本研究では、このAOBを優占化させる新しい戦術を用いた低コスト・省エネ型排水処理技術の確立を目指します。具体的には、低コスト窒素除去である亜硝酸化、およびN₂O生成削減が可能なAOBの優占化技術を導入した2つのプロセスAlternating Aeration Activated Sludge (3AS)およびActivated Sludge with a Side Stream Reactor (AS-SSR)を開発します。3ASは既存の排水処理（活性汚泥）プロセスの微改良により、有用なAOBを集積させ、大幅な酸素供給量の削減を可能にします。一方、AS-SSRは活性汚泥の返送ラインにAOB集積培養槽を設け、窒素除去性能向上および余剰汚泥削減を達成する新規排水処理プロセスです。どちらも、新規なAOBの選択培養技術の利用で、既存の排水処理施設の低コスト化・省エネ化に貢献できます。

【図の説明】　本研究で用いるAOBの選択培養法とそれを用いた排水処理技術

（１）

AOBの中で特に増殖速度が高く、N₂O放出量が少ない種を選別する技術を既存の排水処理施設に導入することにより、省エネ化・低コスト化が期待できます。

（２）

新規排水処理プロセス3ASは、高濃度に窒素を含む産業排水の処理に適用可能です。酸素供給量の50%、汚泥生成量の25%、N₂Oの発生量の10%が削減可能であると試算しています。

（３）

新規排水処理プロセスAS-SSRは下水脱水ろ液や埋立地浸出排水など低有機物・高窒素含有排水の処理に適用可能です。余剰汚泥発生量を25%削減しつつ、窒素除去性能を最大で30%向上させることが見込まれます。

　雑多な種類で構成される複合微生物系から、特に高機能な微生物群を人為的に制御･集積することにより、既存の排水処理施設の微改良で低コスト化・省エネルギー化・温室効果ガス低減化を目指します。排水処理に必要な酸素供給は排水処理施設の動力コストの45%を占める主たる電力使用源であること、排水処理施設から生成する余剰汚泥は産業廃棄物の2割以上を占めることを鑑みると、3ASおよびAS-SSRの開発により、排水処理の運転コストの削減、余剰汚泥の削減、温室効果ガスの削減といったWin-Win-Winな革新的排水処理技術の進展に貢献できると考えています。