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Heat treatment of sewage sludge by waste heat of biogas power generation and design of optimal sludge treatment system

Research Project

Project/Area Number 20K14862
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
Research InstitutionTohoku Institute of Technology

Principal Investigator

Hojo Toshimasa  東北工業大学, 工学部, 准教授 (10708598)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords下水汚泥 / 食品廃棄物 / 熱処理 / バイオガス発電排熱
Outline of Research at the Start

本研究はバイオガスコジェネレーションと熱処理技術を融合した下水汚泥嫌気性消化技術の高度化を核として、低炭素社会に向けた下水汚泥処理システムの合理化を目指す試みである。下水汚泥の熱処理は嫌気性消化におけるバイオガス増産効果が知られており、本研究では今後の普及が見込まれるバイオガス発電コジェネレーションとその発電排熱が熱処理の供給熱源として利用可能であることに着目し、嫌気性消化におけるバイオガスの増産と汚泥処理プロセスにおけるエネルギー自給率をともに最大化させる熱処理条件を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

In order to clarify the heat treatment conditions that maximize both the increase in biogas production in anaerobic digestion and the energy self-sufficiency rate in the sewage sludge treatment process, it was considered that the cases where the sewage sludge or food waste were heat-treated.
The results that contributes to the design of an optimal sewage sludge treatment process that combines biogas cogeneration and heat treatment technology were obtained.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた、100℃以下の低温域での下水汚泥や食品廃棄物の熱処理に関する可溶化効果およびバイオガス生成ポテンシャルに関する知見や、様々な条件で熱処理を行った汚泥処理システムにおけるエネルギー効率と環境影響評価のケーススタディの結果は、発電排熱の効率的な活用方法に関する指針として利用可能であり、低炭素社会に向けて下水処理や下水汚泥処理過程で使用されるエネルギーの削減や将来的にエネルギー自給型の下水処理システムを目指す取り組みに貢献するものである。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Submerged anaerobic membrane bioreactor applied for mainstream municipal wastewater treatment at a low temperature: Sludge yield, energy balance and membrane filtration behaviors2022

    • Author(s)
      Ji Jiayuan、Du Runda、Ni Jialing、Chen Yujie、Hu Yisong、Qin Yu、Hojo Toshimasa、Li Yu-You
    • Journal Title

      Journal of Cleaner Production

      Volume: 355 Pages: 131831-131831

    • DOI

      10.1016/j.jclepro.2022.131831

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] One-year operation of a 20-L submerged anaerobic membrane bioreactor for real domestic wastewater treatment at room temperature: Pursuing the optimal HRT and sustainable flux2021

    • Author(s)
      Jiayuan Ji, Yujie Chen, Yisong Hu, Akito Ohtsu, Jialing Ni, Yemei Li, Satoshi Sakuma, Toshimasa Hojo, Rong Chen, Yu-You Li
    • Journal Title

      Science of the Total Environment

      Volume: 775 Pages: 145799-145799

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2021.145799

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Application of two anaerobic membrane bioreactors with different pore size membranes for municipal wastewater treatment2020

    • Author(s)
      Ji Jiayuan、Sakuma Satoshi、Ni Jialing、Chen Yujie、Hu Yisong、Ohtsu Akito、Chen Rong、Cheng Hui、Qin Yu、Hojo Toshimasa、Kubota Kengo、Li Yu-You
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 745 Pages: 140903-140903

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.140903

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 下水汚泥嫌気性消化により発生したバイオガスの利用状況2022

    • Author(s)
      石川友哉,長峯丞都,石黒駿哉,北條俊昌
    • Organizer
      第13回廃棄物資源循環学会東北支部&第9回日本水環境学会東北支部合同研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱処理が及ぼす余剰汚泥の可溶化と嫌気性消化によるバイオガス生成量の関係2022

    • Author(s)
      丹野祐太朗,土生圭也,小野太雅,北條俊昌
    • Organizer
      第13回廃棄物資源循環学会東北支部&第9回日本水環境学会東北支部合同研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 水処理プロセスにおける亜酸化窒素濃度の時間変動 -連続モニタリングの比較-2021

    • Author(s)
      増田周平,北條俊昌,大友渉平,李玉友,山崎宏史
    • Organizer
      第58回下水道研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 下水二次処理の塩素消毒工程におけるN2Oの生成特性評価2021

    • Author(s)
      村山魁都,草彅真久,北條俊昌,金主鉉,増田周平
    • Organizer
      令和2年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 下水処理場におけるN2O 濃度の変動特性に及ぼす流入負荷および降雨の影響2021

    • Author(s)
      石井武文,北條俊昌,大友渉平,柴田悟,高階史章,李玉友,増田周平
    • Organizer
      第55回日本水環境学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2023-01-30  

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