2011 Fiscal Year Annual Research Report
嫌気性消化における無機物溶解析出の熱力学的理論構築
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22810016
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
中 大輔 公立大学法人北九州市立大学, 国際環境工学部, 研究員 (40585600)
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| Keywords | 嫌気性消化 / 無機物 / 析出 / 熱力学 / モデル |
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| Research Abstract |
H23年度はH22年度に開発したシミュレーションモデル(熱力学的手法に化学速度論を加え、嫌気性消化槽における無機物溶解析出挙動を予測するモデル)の性能確認および微調整の為に、下水処理場嫌気性消化槽由来の汚泥を用いた回分式水質物理化学実験および小規模消化槽での運転実験を実施した。嫌気性消化槽への投入物のうち、槽内微生物群により消化可能な有機成分はバイオガスに転換されるが、非分解性有機成分や無機成分(溶解性および無機固体)は槽外へ排出される。実験において投入物および消化槽内の組成を経時的に把握することで、熱力学理論では例外的な無機物溶解析出挙動を示すデータや化学速度論の応用に資するより精密な反応速度の実測データを得た。例えば、熱力学理論では析出可能な無機固体が、実験において析出しないことが確認された(ある閾値で析出を阻害する溶解性無機成分が存在したため)。本実験により得られた無機物溶解析出の経時挙動データをシミュレーションに反映することで、より精度の高いシミュレーションモデルを得た。
本モデルの応用方法の実例として、下水処理場嫌気消化槽でしばしば問題となるストラバイト(MgNH4PO4-6H2O)析出を抑制する手法を考案し、更に本手法に要する試薬添加量やコストについて定量的に算出する手順をまとめた。具体的には試薬添加によりストラバイト以外の無機固体を析出させる手法である為、消化槽中のリンは他の無機固体として固定され、消化槽外へ排出される。この無機固体は固形残渣として回収可能であることから、本モデルは、下水処理場などで嫌気性消化槽運転の最適化や金属元素やリン成分の資源回収プロセスなどへの応用が期待できる。
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