2022 Fiscal Year Annual Research Report
畜産系バイオマスの嫌気性膜分離プロセス構築と消化液の複合的機能創出
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20K06321
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
吉田 弦 神戸大学, 農学研究科, 助教 (60729789)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 嫌気性MBR / 乳牛糞尿 / 液体畜産バイオマス / 消化液改質 / 微細藻類 / 膜分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、メタン発酵の酪農での導入の課題となっている、発酵速度の遅さに起因した発酵設備の巨大さと、消化液利用を解決するために、液体畜産バイオマスの嫌気性膜分離プロセス（嫌気性MBR）を構築することを目的とした。また、藻類培養に直接利用できるような改質された消化液を回収することを目指した。
実験室規模の嫌気性MBRを用いて、乳牛糞尿の液分を含む酪農廃水を基質として実験を行った。発酵特性や膜ろ過性能を評価するために、200日以上の長期連続運転を実施した。水理学滞留時間（HRT）を短縮しながら運転を行たっところ、バイオガス収率はそれぞれ、HRT20日で0.46 m3/kg-VS、HRT10日で0.41 m3/kg-VS、HRT8日で0.30 m3/kg-VS、HRT5日で0.28 m3/kg-VSとなり、HRTが短くなるにつれて低下した。一方でメタン濃度は全期間で常に60％以上を維持するとともに、COD除去率も90％以上となった。このことから嫌気性MBRによるHRTの短縮が概ね可能であった。また、リアクタ内のSS濃度の増加に伴い、膜ろ過時の膜差圧が増加する傾向が見られたが、HRTを短縮しても致命的な膜ファウリングは観察されなかった。
さらに、嫌気性MBR消化液を利用した微細藻類の培養試験を実施し、消化液の利用可能性を評価した。嫌気性MBRの希釈倍率を変化させて培養を行ったところ、2倍および10倍の希釈率で最大の細胞増殖が観察された。従来のメタン発酵消化液と透光性の観点から比較した藻類培養試験を行ったところ、嫌気性MBR廃液において従来の消化液よりも効率的な細胞増殖が観察された。これは膜ろ過により消化液の透光性が改善され、光合成が促成されたためと考えられた。
以上から、嫌気性MBRによる液体畜産バイオマスのメタン発酵の高速化と、消化液の利用性の向上が示唆された。
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Research Products
(5 results)
