2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of advanced dewatering process of sludge for its conversion to solid fuel
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20K05190
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
片桐 誠之 名城大学, 理工学部, 准教授 (00345919)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 汚泥 / 圧搾脱水 / 固形燃料化 / 破砕操作 / 超高圧圧搾 / フロック崩壊 / 微生物細胞 / 超音波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
産業廃棄物の中で最も大きな排出量割合を占める汚泥は、省エネルギー的な操作で高度に脱水することができれば、固形燃料としての利用の可能性がある。本研究では、破砕操作と超高圧圧搾とを融合させた脱水技術を提案し、難脱水性汚泥の高速減量化を試みる。すなわち、汚泥を凝集させて粗大フロックを形成させ、0.1～0.5 MPa程度の圧力で濾過して自由水を迅速に除去した後、破砕操作により汚泥フロックを崩壊させるとともに微生物細胞表面に亀裂を生じさせ、さらに圧力のステップ増加により5～20 MPa程度の超高圧を作用させて高速で束縛水を除去し、自燃可能な極低含水率ケークを得る。破砕操作として、超音波の照射、高浸透圧水の透過等を検討し、破砕操作と超高圧圧搾の機構の解明に基づき、それらの複合プロセスの最適操作のための指針を得る。
今年度は、汚泥ケークの破砕法の確立を試みた。一般的に、微生物細胞内の水分は圧搾における液流動に関与しないため、高度な脱水は難しい。一方、細胞内の成分を取り出す技術として各種の菌体破砕操作があるが、菌体を完全に破砕してしまうと固液分離が極めて困難となる。本提案システムでは、フロックの崩壊と細胞に傷を付ける程度の弱い破砕操作を導入することで後段の超高圧圧搾における脱水速度と脱水度が最高となるように調整する。ケーク破砕に超音波照射法を適用した場合、超音波出力や照射時間を適切に設定することで適度な破砕効果が認められ、脱水率の向上に繋がった。高浸透圧液に浸す方法では、短時間で破砕効果が確認され、脱水を進行させることができた。濾過操作後の汚泥ケークを10分程度処理することで含水率が60％を下回るようになり、従来技術の70～80％をはるかに凌ぐ成果が得られた。
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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
本年度の研究成果により、汚泥ケークの破砕法として超音波や高浸透圧液の利用が有効であることが確認された。研究実施計画からの遅れはほとんどなく順調に成果が得られつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
順調に成果が得られているので、当初の計画に従って、引き続き汚泥ケークの破砕法の確立を行うとともに超高圧圧搾法についても検討を進める。
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| Causes of Carryover |
研究室で保管していた試料や試薬なども利用して研究を進めたため、当初の計画より低予算で成果を得ることができた。また、コロナ禍で、参加予定の学会が開催されなかった。
次年度は、超高圧圧搾法の確立を試みる予定であり、脱水効果の確認で含水率測定を頻繁に行う必要があるため、未使用分をこの費用にあてる。また、研究成果を広く公表するため、学会等での研究発表を積極的に計画する。
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