2018 Fiscal Year Research-status Report
地下水温度コントロールによる創・省エネルギー型廃水処理システムの構築
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17K06626
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| Research Institution | Kagoshima National College of Technology |
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Principal Investigator |
山田 真義 鹿児島工業高等専門学校, 都市環境デザイン工学科, 准教授 (80469593)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒田 恭平 都城工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (50783213)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | メタン発酵 / UASB-DHSシステム / COD容積負荷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有機性廃水を処理可能な低温（20℃）UASB反応器と常温DHS反応器を組み合わせた高効率排水処理システムの開発を目的として、醤油製造実廃水を対象として連続処理実験を行った。また、処理の最適化を目的とした天然鉱物添加による各種基質のメタン生成活性試験を実施し、天然鉱物のメタン生成速度への影響などを評価した。醤油実廃水を処理対象としているUASB反応器内でNa+が上昇した場合におけるUASB反応器内保持汚泥の性状把握のため、Na+存在環境下におけるUASB反応器内汚泥のメタン生成活性試験を行った。セラムバイアル内に、サンプリングした汚泥とNa+源としてNaClをそれぞれ0、2、4、6、8 g/Lとなるように調整し添加した。基質は水素と酢酸とした。Na+が存在しない状態では、水素基質及び酢酸基質ともに2.1 gCOD/gVSS/dであった。一方で、Na+濃度が2 g/Lの状態では、水素基質では2.1 gCOD/gVSS/dと変化が認められなかったが、酢酸基質では0.9 gCOD/gVSS/dと50 %以上低下した。Na+濃度阻害によってメタン生成量が通常の50 %まで低減する濃度であるIC50は5.6-53 g/Lの範囲であるが、それより低い濃度で影響が確認された。4、6、8 g/Lの場合でも同様に、水素基質では2.3、2.1、2.5 gCOD/gVSS/dと低下の兆候は見られなかったが、酢酸基質ではそれぞれ0.6、0.5、0.3 gCOD/gVSS/dと大幅な低下を示した。処理の最適化を目的とした天然鉱物添加による各種基質のメタン生成活性試験においては、対象系と比較して、シントロフが基質として利用するイソロイシン、2-メチル酪酸、プロピオン酸を用いた培養系において、メタン生成速度の向上が確認された。
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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
醤油製造実廃水を対象とした低温（20℃）UASB反応器と常温DHS反応器を組み合わせたシステムにより連続処理実験を継続している。また、Na+存在環境下におけるUASB反応器内汚泥のメタン生成活性試験によるUASB反応器内のグラニュール汚泥のメタン生成活性値の把握など一定のデータ収集ができている。処理の最適化を目的とした天然鉱物添加による各種基質のメタン生成活性試験においても、対象系と比較して、シントロフが基質として利用するイソロイシン、2-メチル酪酸、プロピオン酸を用いた培養系において、メタン生成速度の向上が確認できたことなど一定の成果は上がっている。構内に設置されている地下水温の測定など継続して行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
醤油製造過程の珪藻土ろ過から排出される醤油製造廃水は透明度が低く、有機物濃度(約100,000 mgCOD/L以上)および塩濃度が高い、特有の臭いを発する有機性廃水であり、再利用はほとんど行われていない実廃水に対して、温度管理に地下水を利用し、20℃の低温制御したUASB-DHSシステムによる適正な運転管理方法を連続処理により確立する。低温UASB-DHSシステムの連続処理特性を評価するために毎日、水温、pHやECなどを測定し、システムの運転状態を確認する。また、週に2回、水質分析（SS、BOD、COD、アニオン・カチオン濃度、窒素化合物、硫黄化合物、酢酸・プロピオン酸など有機酸、アミノ酸）を行い、処理状況を把握する。また、COD収支を把握するため、COD濃度以外に発生バイオガスのメタンガス濃度を測定し、有機物収支を算出し、エネルギー回収量を算出し、評価する。また、運転条件毎にUASBおよびDHS内部の汚泥量を測定し、余剰汚泥量発生量を算出し、低温条件下における汚泥発生量を調査し、持続的にUASB-DHSシステムが運転可能か評価する。
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