2020 Fiscal Year Annual Research Report
下水汚泥焼却工程における閉塞トラブル発生メカニズムの解明と発生抑制対策の提言
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19H02277
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
貫上 佳則 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (90177759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有吉 欽吾 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80381979)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 下水汚泥 / 融点 / 示差熱分析 / 熱力学平衡計算 / 元素組成分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度には、①「下水汚泥燃焼温度域での生成物の推定」と、②「下水汚泥の無機組成の調整による閉塞トラブル防止策の検討」を行った。
①では、これまでに実下水処理場で採取した複数の実下水汚泥の焼成物（有機分を600℃で揮発除去したもの）と、これらを焼却温度である850℃まで加熱処理した模擬焼却灰に対して粉末X線回折分析（以下、XRDと略す）を実施した。対象試料が実下水汚泥に由来するため含まれる元素の種類が多かったことから、得られたXRD結果に対してデータベースとマッチングさせて生成物を絞り込むことが困難であった。そこで、850℃での焼却前後のXRD結果の比較やピーク値の組み合わせから、850℃で生成したとみられる低融点化合物として数種類選定する事ができた。
②では、含有元素量と示差熱分析結果（融点と溶融物量）との関係をより明確にするためにも、これまでに採取した実下水汚泥の焼成物に対し、鉄、アルミニウム、リン、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、およびケイ素を含む試薬を段階的に添加した模擬焼成物を作成し、示差熱分析を実施してこれら元素の含有量と融点、溶融物量との関係について調べた。その結果、含有量が増加とともに融点が上昇する元素と逆に低下する元素があることがわかり、同様に溶融物量が増える元素と減少する元素がある事がわかった。そのため、下水汚泥焼却時の閉塞トラブル回避のため、下水汚泥に添加すると有効な元素種を選定することができた。
なお、年度当初では閉塞トラブル発生原因の１つと認識されている下水汚泥中のリン含有量を低下させて閉塞トラブル防止する方法についても実験を行う予定であったが、実下水汚泥を扱う実験によってCOVID-19感染の可能性が疑われたことから実施する事ができなかった。この内容については、令和3年度に実施できるように再検討したい。
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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
「研究実績の概要」で述べたとおり、①「下水汚泥燃焼温度域での生成物の推定」については、実下水汚泥の焼成物に含まれている元素種が多くてXRD結果から直接データベースとのマッチングを行って化合物を絞り込む事が困難であったが、代替の方法を検討することで、下水汚泥の焼却で生成した低融点化合物の候補を数種類まで絞り込むことが可能となった。そのため、①に関しては概ね当初の計画通り進捗できたと判断した。
また②では、試薬を添加する方法による閉塞トラブル防止策については、合計8種類の元素を含む試薬の添加による示差熱分析結果（融点と溶融物量）への影響を明らかにする事ができた。しかし、実下水汚泥からリン含有量を低減化させる方法については、COVID-19の蔓延防止策のため、実験を行うことができなかった。このリン含有量の低減による閉塞トラブル防止策について検討できなかったことは不可抗力であることから、②についても概ね進捗できたと判断した。
以上を総合して、令和2年度が概ね順調に進捗したと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる令和3年度には、①「熱力学平衡計算による元素含有量と850℃近辺での焼成時の融点や溶融物量との関係」と、②既存の判定評価式の適合性評価」、および③「合理的な閉塞トラブル評価項目と判定基準」について実施する。
また、COVID-19の蔓延防止策のために昨年度実施できなかった④「実下水汚泥中のリン含有量低減による示差熱分析結果への影響」についても、対策を再検討して関係者と相談しつつ実施できるように調整する。
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