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無動力撹拌嫌気性発酵によるバイオエネルギー生産プロセスと最適化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 14J07098
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Environmental engineering and reduction of environmental burden
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

戚 偉康  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords無動力撹拌 / 嫌気性発酵 / バイオエネルギー / 数理モデル / バイオガス / 食品廃棄物 / 再生エネルギー
Outline of Annual Research Achievements

撹拌は高濃度有機性廃棄物のメタン発酵処理プロセスに必要不可欠な操作である。本研究の目的は、新規無動力撹拌メタン発酵処理システムについて、反応器構造の最適化、無動力撹拌システムの原理を最大限に活用することにより低コストで高効率なシステムを開発することである。また嫌気性発酵モデルを確立し、反応器内の物質転換を数式化するとともに、最適化した有機物分解プロセスをシミュレーションすることにより有機物をエネルギーに最大限に変換させ、バイオガス生成効率の向上を目指す。
以下に本研究による成果の概要を示す。
(1)無動力撹拌嫌気性発酵反応器構造の最適化:H26年の研究結果に基づき、実験用無動力撹拌反応器を構築し、有機性廃棄物のメタン発酵反応におけるCFD研究方法のフィージビリティーの検証とCFD結果の修正を行った。反応器構造の最適化を図り、最適な撹拌混合を実現することができる条件を明らかにした。
(2)嫌気性消化モデルの確立と実際の処理プロセスのシミュレーションおよび予測:これまでに得られた研究成果に基づき、有機物嫌気性消化プロセスの数式化・モデル化を行った。有機物除去効率およびバイオマスエネルギー生成量を検討することにより、無動力撹拌システムの運転特性を明らかにした。
その結果、研究発表の欄にまとめたように、第一著者の査読付き論文2編および共著論文として多くの学術論文を完成した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2016 2015

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Characterization of three types of inhibition and their recovery processes in an anammox UASB reactor2016

    • Author(s)
      Yanlong Zhang, Shilong He, Qigui Niu, Weikang Qi, Yu-You Li
    • Journal Title

      Biochemistry engineering journal

      Volume: 109 Pages: 212-221

    • DOI

      10.1016/j.bej.2016.01.022

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Simulation and configuration correlation analysis of the self-agitation anaerobic baffled reactor2015

    • Author(s)
      Wei-Kang Qi, Weicheng Li, Jingru Du, Shi-Long He, Yu-You Li
    • Journal Title

      Biochemical engineering journal

      Volume: 103(5) Pages: 85-92

    • DOI

      10.1016/j.bej.2015.07.005

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effect of viscosity on the mixing efficiency in a self-agitation anaerobic baffled reactor2015

    • Author(s)
      Wei-Kang Qi, Yi-Ling Guo, Mei Xue, Jing-Ru Du, Weicheng Li, Yu-You Li
    • Journal Title

      Bioprocess and Biosystems Engineering

      Volume: 38(5) Pages: 905-910

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Treatment of 3, 4, 5-trimethoxybenzaldehyde and Di-bromo-aldehyde manufacturing wastewater by the coupled Fenton pretreatment and UASB reactor with emphasis on optimization and chemicals analysis2015

    • Author(s)
      Weicheng Li, Hong Chen, Yong Jin, Hong Zhang, Qigui Niu, Weikang Qi, Yanlong Zhang, Yu-You Li, Yingxin Gao
    • Journal Title

      Separation and Purification Technology

      Volume: 142 Pages: 40-47

    • DOI

      10.1016/j.seppur.2014.12.013

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enrichment of Nitrifiers and the Influence of Antimicrobials on Nitrification during Batch Experiment2015

    • Author(s)
      Jingru Du, Chao Tang, Weikang Qi, Yu Qin, Yu-You Li
    • Journal Title

      Journal of Water and Environment Technology

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 37-48

    • DOI

      10.2965/jwet.2015.37

    • NAID

      130004933696

    • ISSN
      1348-2165
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Influence of four antimicrobials on methane-producing archaea and sulfate-reducing bacteria in anaerobic granular sludge2015

    • Author(s)
      Jingru Du, Yong Hu, Weikang Qi, Yanlong Zhang, Zhaoqian Jing, Michael Norton, Yu-You Li
    • Journal Title

      Chemosphere

      Volume: 140(0) Pages: 184-190

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2015.02.019

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of viscosity on the mixing efficiency in a self-agitation anaerobic baffled reactor2015

    • Author(s)
      Wei-Kang Qi, Yi-Ling Guo, Mei Xue, Jing-Ru Du, Weicheng Li, Yu-You Li
    • Journal Title

      Bioprocess and Biosystems Engineering

      Volume: 38 Issue: 5 Pages: 905-910

    • DOI

      10.1007/s00449-014-1334-y

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] フォーフム型無動力撹拌リアクターを用いた生ごみの中温メタン発酵2015

    • Author(s)
      松井鐘慶, 戚偉康, 押部洋, 李玉友
    • Organizer
      第52回環境工学フォーラム
    • Place of Presentation
      日本大学(福島県・郡山市)
    • Year and Date
      2015-11-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 圧力式無動力撹拌反応槽を用いた食品廃棄物のメタン発酵2015

    • Author(s)
      松井鐘慶, 戚偉康, 李玉友
    • Organizer
      日本第49 回水環境学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学(金沢市)
    • Year and Date
      2015-03-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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