微生物燃料電池における窒素動態の解明とそれを利用した低環境負荷型窒素除去法の開発

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当該年度は、一槽型微生物燃料電池におけるアンモニア濃度減少のメカニズムについて、これまで主要因と考えられていたアンモニア揮散の寄与はごくわずかであることを強く示唆するデータの検証をさらに進めた。昨年度の成果より、アンモニア揮散の根拠として支持されている先行研究におけるアンモニア濃度減少の大部分が、アンモニア揮散ではなく電気化学的酸化によるものだったことがわかった。すなわち、一槽型微生物燃料電池でアンモニア揮散が起きていることを裏付けるデータとしては不十分であり、本当にアンモニア揮散が起きているのか、起きていないのかが分からなくなった。そこで当該年度においてもさらなる検証を進め、まず、電気化学的酸化が起こらない条件下で電極近傍のpHが高くなるようにして実験を行った。その結果、アンモニア濃度の減少が観察され、一槽型微生物燃料電池においてアンモニア揮散が起こりうることが明らかとなった。このときの減少速度は、先行研究における従来の推定の3分の1程度であった。ただし、従来の推定値が得られた実験における電流量は、今回の実験の10分の1だったことから、pHはこれほどまで上昇しておらずアンモニア揮散が生じにくい条件であったと推測され、大きく見積もっても従来の推定の3分の1程度と考えられる。次に、密閉容器内で一槽型微生物燃料電池を運転して廃水を処理し気相中のアンモニアガス濃度の測定を試み、僅かながらアンモニアガスの発生を確認した。また、開回路にすることで電流は流れず電極近傍のpHが局所的に上昇しない、すなわちアンモニア揮散が起こらないようにして実験を行った。その結果、アンモニア濃度の減少が観察されたことから、硝化脱窒等による微生物反応による寄与が示唆された。