Novel environment-friendly biogas desulfurization and anaerobic digestate treatment by sulfur oxidation/nitrification and microalgae reactors
| Project/Area Number |
19J15095
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 64050:Sound material-cycle social systems-related
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| Research Institution | Soka University |
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Principal Investigator |
関根 睦実 創価大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 同時硫黄酸化ー硝化 / 微細藻類生産 / 無希釈消化液 / メタン発酵消化液 / バイオガス精製 / 硫化水素除去 / 硫黄酸化 / 硝化 / 溶存酸素濃度 / 部分硝化 / 有害金属除去 / 無機態窒素 / 微細藻類 / メタン発酵 |
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| Outline of Research at the Start |
有機性廃水・廃棄物のメタン発酵処理において、生成バイオガスおよび排水（消化液）の後段処理の肥大化が問題となっている。そこで、本研究では、バイオガス中の硫化水素と消化液中のアンモニアを好気性細菌群集を用いて1槽で酸化除去し、かつ排液中に残存する硝酸やリン酸、微量金属等を用いて微細藻類を培養する新規の『硫黄酸化・硝化槽-微細藻類槽 2槽式システム』の確立を目指す。これにより、従来法と比較して低コスト・低環境負荷で①バイオガス中の硫化水素除去（脱硫）、②消化液に残存する栄養塩（窒素・リン等）の除去、および③有価物である微細藻類の生産の達成が期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機性廃棄物のメタン発酵処理の後段処理技術として、生成バイオガスの脱硫および排液（消化液）の栄養塩除去を低環境負荷で行える「硫黄酸化・硝化細菌―微細藻類 2槽式プロセス」を研究開発した。本年度は、細菌槽について、模擬バイオガス（H2S 0.5%）の脱硫および消化液の硝化の単一槽処理を検討した（研究１）。その後、後段に二重円筒型微細藻類生産槽を設け2槽を同時に連続運転した（研究２）。
研究１：完全混合型膜反応槽を外付けO2供給塔と併用した。100 mg/L/dの硫化物負荷速度下で、供給H2Sは全量がSO42-に酸化され、排ガス中のH2Sは検出限界以下を維持した。消化液中のNH4+はほぼ全量がNO3-に硝化され、バイオガスおよび消化液の同時脱硫・硝化処理を達成した。脱硫ガスへのO2混入量は平均0.4%となり、爆発限界酸素濃度13%、および天然ガスグリッドへのバイオガス導入に対する主な基準酸素濃度0.5%を下回り、脱硫ガスの利活用に向けて安全性が確認できた。
研究２：細菌槽で処理したメタン発酵消化液は、微量金属を補填したのちに無希釈で微細藻類槽へ供給し、光連続照射、5日の水理学的滞留時間（HRT）で、Chlorella sorokiniana NIES-2173を半連続培養した。その結果、100%の脱硫-硝化能、乾燥重量で9.8 g/m2/dの微細藻類生産性、および23%の消化液中の窒素除去能が得られた。屋外の1日12時間の明期条件では、微細藻類生産槽のHRTを40日に延長することで排水基準値以下までの窒素除去が見込まれ、提案プロセスの高い実現可能性が示された。提案プロセスの建設・運転費用を見積もった結果、生産微細藻類と精製したバイオガスの販売による収益によって従来プロセス（バイオガスを生物脱硫; 消化液を硝化・脱窒処理）よりも高い純利益が推定された。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
