2018 Fiscal Year Research-status Report
下水汚泥と都市ごみ有機成分(OFMSW)の一括バイオガス化技術の開発と評価
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17K00661
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
小松 俊哉 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (10234874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
姫野 修司 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60334695)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオマス利活用 / 混合消化 / 下水汚泥 / 都市ごみ / OFMSW |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下水処理場の消化槽に下水汚泥とともに未利用バイオマスを投入し，バイオガス量を増産させる混合嫌気性消化技術の更なる適用拡大が期待されている。本研究では，その殆どが焼却処理されている都市ごみ有機成分（OFMSW）に着目し，下水汚泥との一括バイオガス化技術を開発，評価する。
29年度は，OFMSWの中で潜在的エネルギー量が生ごみを上回る紙類に特に焦点を当て，回分メタン発酵実験を実施し，都市ごみを構成する主要な紙類は生ごみに匹敵するバイオガス化活性を有していることを示した。
30年度は，実際の都市ごみから機械処理により選別して得られたOFMSWを基質に用いた実験を行った。選別OFMSWの主要構成物が生ごみと紙類であることを確認後，回分実験を行った結果，OFMSWのVS（有機物）基準のメタン生成活性は時期によらず下水汚泥よりも高かった。次に下水汚泥に対してOFMSWを重量比で5％，10％，15％追加投入した系列で混合消化の連続運転を実施し，同時に運転した下水汚泥単独系の結果と消化特性を比較した。すべての系列において安定した消化が行われ，OFMSWの投入量が5％，10％の運転では，OFMSWの投入VS（有機物）当たりの正味のガス発生量はそれぞれ657NL/kg-VS，635NL/kg-VSと算出され，連続運転においても高い分解性を示すことを実証した。OFMSWの投入量が15％の場合は投入VS当たりの正味のガス発生量は532NL/kg-VSに低下したが，汚泥単独系に対する消化ガス発生量の増加率は最も高かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
30年度の当初の予定は，下水汚泥単独系（対照系），および下水汚泥にOFMSWを混合した系（混合系）の2系列の消化槽の連続運転を行い，各条件で定常状態におけるガス発生や固形分分解の消化特性データを得ることを目標としていた。当初予定通り，濃縮下水汚泥の投入量は一定とし，対照系を消化日数約30日で運転し，混合系は同量の下水汚泥の投入に加えてOFMSWの投入量を段階的に上昇させた。各負荷条件において2滞留日数以上の期間連続運転を行い，安定した運転を確認し，運転後半のデータから消化特性を得ることができ，OFMSW投入の影響を明確に示すことができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度の令和元年度は，連続実験を継続し，特に高負荷における消化特性データを得る。最大投与負荷は，当該下水道整備地域における可燃ごみの排出量を参考に決定する。さらに，以下に示すLCA評価を実施し３年間の研究を総括する。
１ 提案システムのLCA評価
モデル都市を設定し，本システムを適用した場合のエネルギー生産量やCO2削減効果等をLCAの観点から評価する。種々のシナリオを設定するが，現在の動向により，発生バイオガスはガスエンジン発電に使用し，混合消化で増大する汚泥は脱水ケーキを焼却処分するシナリオを軸とし，これらを現状のOFMSW全量焼却シナリオと比較することを基本とする。
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| Causes of Carryover |
年度内に納品できなかった消耗品があったため次年度使用が生じることとなった。研究の進展には殆ど支障はなかったが，次年度において購入し，研究の質を高めていく。
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