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。

Purpose this study の は province エ ネ ル ギ ー と low carbon mineralization に 応 seaborne す る urban drainage の innovative 処 Richard シ ス テ ム を open 発 し よ う と す る も の で あ る. Urban drainage に containing ま れ る バ イ オ マ ス か ら の sharper rate メ タ ン generated と ア ン モ ニ ア の low carbon type highly 処 Richard を に at the same time be presently す る た め に, disrelish 気 dynamic MBR anti 応 slot を with い た メ タ ン generated ユ ニ ッ ト と film to promote a slot type ANAMMOX を with い た smothering element 処 Richard ユ ニ ッ ト を containing む new rules ハ イ ブ リ ッ ド シ ス テ ム を open To する. Specific に は elements (1) technical で あ る too 気 sexual dynamic MBR に よ る メ タ ン generated の basic の research, (2) the performance of the membrane to promote a slot type ア ナ モ ッ ク ス を with い た too 気 処 の ろ liquid height 処 transposition, (3) new rules fusion プ ロ セ ス の long-term even 続 be 験 に よ る performance qualification お よ び microbial cluster structure, (4) Youdaoplaceholder0 evaluate the 価と design optimization <s:1> research <e:1> topic に select the む group. Make and 3 year の study は suspicion 気 dynamic MBR anti 応 slot を with い た メ タ ン generated ユ ニ ッ ト と film to promote a slot type ANAMMOX を with い た smothering element 処 Richard ユ ニ ッ ト を containing む new rules ハ イ ブ リ ッ ド シ ス テ ム に つ い て make RMB and annual と 2 year の be 験 デ ー タ を 総 に of parsing し て, material 収 と エ ネ ル ギ ー 収 を analytic し Youdaoplaceholder0 たとと に, each ユニット <s:1> functional microorganism <e:1> constitutes とそれぞれ, <s:1> activity を is grasped, and た た. Recently の too 気 dynamic membrane MBR anti 応 slot を with い た メ タ ン generated ユ ニ ッ ト に よ り floating solids と を dissolving organic matter working rate よ く メ タ ン ガ ス に variations in water quality し, 処 の COD removal rate と BOD removal rate は そ れ ぞ れ more than 90% 85% と を reached で き た. A slot ま た ANAMMOX を with い た smothering element 処 Richard ユ ニ ッ ト に よ り 処 manage water の smothering element concentration が に under 10 mg/L な る こ と が で き た. ま た with シ ス テ ム を applicable す る こ と で and turning sludge の 発 を large amount of raw き く cut で き る こ と が points か っ た. Youdaoplaceholder0 そ achievements を総 including て て academic papers と て て four submissions た た.

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