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

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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。