進化型MBRによる下水からの有機物回収：下水道の創エネルギーインフラへの転換

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本年度の研究ではまず、スポンジ担体を用いた極短HRTの生物膜処理を前段に導入し、流入下水中の溶存有機物を選択的に除去することで進化型MBRにおける膜ファウリングの抑制と処理水中の有機物濃度の低減を試みた。前処理を導入することで処理水中の有機物濃度は減少し、ろ過サイクル内のTMP上昇を抑制することが可能となった。一方で流入下水中の有機物分解が過度に進行したため、有機物回収率は前処理の導入に伴って減少する結果となった。引き続き、2種類の担体（ポリエチレングリコール（PEG）製粒状担体、ポリウレタン（PU）製スポンジ担体）を用意し、それぞれの担体を投入した次世代型MBRの膜ファウリング特性について検討した。PU製スポンジ担体は非常に高い膜洗浄効果を発揮した。スポンジ担体を次世代型MBRに投入することで可逆ファウリングの発生は大幅に抑制され、10日間にわたって安定した運転が可能となった。次世代型MBRにおいて物理洗浄を高効率化する担体の選定において、最適化の余地が大きく残されていることが明示された。担体種類の変更に伴ってMBR汚泥懸濁液中微生物代謝産物の構成が変化し、膜ファウリング発生に影響を与えたことが示唆された。スポンジ担体を投入した次世代型MBRでは物理洗浄の効率化によって生じたケーキ層の消失に伴い、粒状担体を投入した場合と比べて不可逆ファウリングの進行が加速した。不可逆ファウリングの発生には下水中に含まれるコロイド鉄粒子が大きく関与することが示唆された。