2020 Fiscal Year Research-status Report
下水汚泥メタン発酵前処理としてのマイクロ波照射非熱的効果機構の解明と最適化
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19K15126
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| Research Institution | Tottori University of Environmental Studies |
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Principal Investigator |
戸苅 丈仁 公立鳥取環境大学, 環境学部, 准教授 (60803830)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | メタン発酵 / マイクロ波 / バイオガス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度はMW照射実験，回分式実験，連続式実験を実施した．MW照射前後での汚泥性状変化について，TS,VS,COD,溶解性COD，色度，揮発性有機酸濃度，アンモニア性窒素濃度，各陰イオン濃度について，照射前後で比較を行った．TS,VSについては大きな変化は見られなかったが，色度，揮発性有機酸，硫酸イオンについては増加傾向が確認された．
Run1（基質：未処理余剰汚泥），Run2（基質：MW照射余剰汚泥），Run3（基質：未処理余剰汚泥，槽内汚泥200gに毎日MW照射し再度槽内へ戻す）の条件で122日間の連続式実験を行った結果，投入VS1g当たりのバイオガス発生量について、未処理に対してRun2は、期間Ⅰ(10W, 138J/g-wet)では18.9%、期間Ⅱ(20W, 277J/g-wet)では12.2%の増加が確認された。Run3は、槽内汚泥200ｇに50W,90J/g-wetの照射条件では11.4%の増加が確認された。
2019年度，2020年度の実験結果から温度上昇も小さい低出力のMW照射でも，バイオガス生成量が増加し，MWによる非熱的効果の可能性が示された．しかし，MW照射前後の性状分析項目の結果からは，溶解性CODの増加や色度の増加が確認されたが，バイオガス発生量増加との明確な関連は確認できなかった．2021年度はMW照射による生分解性向上機構の解明を目指し，MW照射照射による各イオンの挙動や，細胞外有機物の変化などを詳細調査する．また，バイオガス生成の増加原因となる項目の把握により，さらに低出力の照射条件におけるバイオガス発生量増加効果についての実験も行い，システムにおけるエネルギー収支の改善を図る．．
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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
バイオガス生成量が増加する条件や，増加の程度については回分式実験および長期間の連続式実験を重ねることによりある程度把握ができた．ガス発生量が増加する条件が把握できれば，その増加機構についても，当該条件でのMW照射前後の汚泥性状の調査により，明らかにできると考えられる
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| Strategy for Future Research Activity |
ガス発生量増加の機構については，未だ解明にいたっていないが，バイオガス生成量がほぼ間違いなく増加する条件をいくつか把握したため，MW照射前後の性状変化をさらに徹底して調べることにより，生分解性向上効果の機構を解明したい．
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| Causes of Carryover |
回分式実験の実施回数を増やしたため，連続式実験の開始時期が遅れ，それに伴い2020年度の試薬の使用量が減った．2021年度は当初計画どおり連続式実験を実施するため，次年度使用額は試薬等に用いる予定である．
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