2020 Fiscal Year Annual Research Report
下水汚泥消化施設に基づいた廃棄物エネルギー化システムの革新
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19K23528
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
覃 宇 東北大学, 工学研究科, 助教 (80853241)
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2019-08-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 下水汚泥 / 混合消化 / メタン / 水素 / 嫌気性 / ハイタン / 二相消化 / 循環 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は「混合消化法」、「熱的後処理」と「低コスト水素発酵」などの要素技術を組合せ、回分実験と連続実験を行うことで、システム最適化、メカニズム解明とシステム評価を通して、近年に実用化可能な効率化技術システムの確立を目指す。課題の核心として、要素技術の融合・最適化により既存下水汚泥消化施設の廃棄物処理と再エネ供給の上限条件を求める上、システムの定量化評価による最大ポテンシャルについて実用化に向けて提案する。
令和２年度には、これまでの回分実験で得られた結果に基づいて、低コスト水素発酵システムの連続実験を行った。このシステムにおいて、発酵液循環によってアルカリ度と水素発酵微生物を絶えずに補充でき、連続水素生産を同時に実現できた。また、後処理段階と水素発酵槽での加水分解を同時に促進することで、廃棄物削減量の向上が図られた。連続実験によって、発酵液循環の最適循環比が0.4～1.0の区間にであることが明らかにした。16Sアンプリコンシーケンス解析によって、各反応槽内の微生物群集構造および循環比による遷移が解明できるようになった。また、動力学メカニズムの解析によって、発酵システムにおける有機物の分解と微生物の増殖に関する挙動を把握できた。なお、実験結果に基づいて経済と環境の面で総合評価を行い、実用化・最適化に向けて要素技術を融合した下水汚泥消化施設の運転策を提案した。
本年度の成果として論文１編、国内発表２件、国際発表１件が挙げられ、また英語論文２編が投稿中になった。
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