2015 Fiscal Year Research-status Report
熱力学と流動解析の統合による嫌気性消化槽内の無機物析出反応のメカニズム解明
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26870512
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
寺嶋 光春 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (60706969)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リン酸マグネシウムアンモニウム / 嫌気消化汚泥 / 数学モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リンの挙動を明らかにすることを目的としてCa及びMgイオンを意図的に嫌気性消化槽に添加したラボスケールの連続実験を行なった。データ解析においては溶液の熱力学的平衡ならびに経時的に変化する固体析出種に着目し、有機物の消化と無機物の溶解・析出を表す数学モデルを作成した。
K市H下水処理場の嫌気性消化槽から採取した嫌気消化汚泥を種汚泥とし、2Lの槽を用いてK下水処理場の余剰汚泥をHRT=25日で供給した中温消化(35C)の連続実験をMg添加系、Ca添加系の2系列で行った。各系列において、リン酸塩が析出するよう、添加濃度を決定した。
難溶性のリン酸カルシウム3種、炭酸カルシウム、3種のリン酸マグネシウムの反応を含む嫌気性消化反応の数学モデルを作成した。Ca-P塩の反応においては、熱力学的に最も不安定で溶解度積が最も高いCaHPO42H2Oが最初に析出し、次第にCaHPO4を経てCa3(PO4)2に変化すると仮定した。また、CaCO3の反応は、その溶解度積に従ってCa-P塩の反応と独立していると考えた。Mg-P塩においても、同様にMgHPO4･3H2O,Mg3(PO4)2,リン酸マグネシウムアンモニウム(Mg(NH4)PO4･6H2O, MAP)の順に変化すると仮定した。
作成モデルを用いて、実測の溶解性成分のシミュレーションを行った。これら計算の溶解性成分濃度は実測値とよく整合しており、液中の各溶解性無機物質の挙動は、溶解度積と比反応速度が異なる11種類の反応式で表現できると考えられた。
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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
意図的に高マグネシウム濃度とした条件での連続実験を行い、予定通りリン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)の固体種を考慮したモデルを構築できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
マグネシウム及びカルシウムの添加濃度を段階的に増加させた条件で試験を行う。これにより析出反応モデルの高精度化を図り、精度の高いダイナミックシミュレーションができるようにする。
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| Causes of Carryover |
本年度購入予定であった物品を他予算で購入したため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に物品購入で使用予定
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