2022 Fiscal Year Annual Research 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。汚泥を凝集させて粗大フロックを形成させ、0.1～0.5MPa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5～20MPa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。
昨年度に引き続いて、下水処理施設から大量に排出される高含水率の活性汚泥について、浸透圧を利用した脱水操作を試み、その効果を明らかにした。活性汚泥の濾過操作により作製した含水率80％程度の濾過ケークを高濃度の塩溶液に浸漬させると、活性汚泥を構成する微生物細胞の内と外の浸透圧差により細胞内の水分が排出され、低含水率の脱水ケークが得られた。浸透圧差が大きくなるほど、その効果は顕著となり、細胞内の浸透圧0.74 MPa程度に対して、NaCl水溶液で22MPa程度の圧力を作用させた場合、処理時間数十分程度で含水率が57.5％程度まで減少した。イオン種が脱水度に及ぼす影響も検討し、1価のNaClよりも2価のCaCl2やMgCl2、3価のAgCl3の方が顕著な効果が得られることを明らかにした。本研究における脱水汚泥の最小含水率は33.3％であり、水への溶解度が大きいCaCl2を用いて28MPa程度の圧力を作用させたときであった。脱水汚泥は自燃するものと推察され固形燃料としての利用の可能性が期待できる。
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