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Methane Fermentation of Food Waste by a Process Combining AnMBR and Anammox HAP

Research Project

Project/Area Number 18J11537
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Civil and environmental engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

程 輝  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords高固体嫌気性膜バイオリアクター / 生ごみ処理 / ろ過モード / 持続可能なフラックス / RISモデル / ファウリング挙動 / 嫌気性膜バイオリアクター / 中空糸型膜 / メタン発酵 / 膜ファウリング / 膜の最適化操作
Outline of Annual Research Achievements

(1)生ごみの長期連続処理中の高固体嫌気性膜バイオリアクター(AnMBR)のろ過モードを最適化することによる持続可能なフラックスの強化。15 LのAnMBRを180日間運転して、生ごみの嫌気性処理中に、異なる高固形分濃度での最大持続可能なフラックスを調査しました。最適なF/R比は、混合液の総固形分(MLTS)濃度がそれぞれ10、15、20、25 g/Lでそれぞれ3:1、3:1、3:1、3:6でした。対応する持続可能なフラックスは、それぞれ13.2±0.3、10.1±0.4、9.3±0.2および4.0±0.3 LMHでした。これらの値は、フラックスステッピング法で決定された臨界フラックスより29%、35%、52%、21%高くなりました。この研究の結果は、数学的シミュレーションを実行するために使用されました。最大持続可能なフラックスとMLTS濃度の間で得られた回帰方程式を使用して、他のMLTS濃度での持続可能なフラックスを予測できます。この研究は、高固体AnMBRの設計と運用に関する貴重な洞察を提供し、業界におけるAnMBRの応用のさらなる進歩に貢献することが期待されています。
(2)生ごみ処理における高固体嫌気性膜バイオリアクターの長期運転性能とファウリング挙動の研究。この研究の結果は、生ごみの高速メタン発酵が高固体AnMBRによって達成できることを明確に示しています。この研究は、RISモデルによるさまざまなろ過モードでの高固体AnMBRのファウリング分布を調査する類の最初のものです。結果は、有機細孔の閉塞が、F/Rの比率が低い場合の主な汚れであり、総抵抗の60%を占めることを示しました。対照的に、F/R比が大きくなると、ケーキ層がファウリングを支配し、総抵抗の54%を占めました。可溶性微生物副産物の高いスペクトル強度は、この高固体AnMBRの深刻な生物付着を示しました。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Enhancement of sustainable flux by optimizing filtration mode of a high-solid anaerobic membrane bioreactor during long-term continuous treatment of food waste2020

    • Author(s)
      Cheng Hui、Li Yemei、Kato Hiroyuki、Li Yu-You
    • Journal Title

      Water Research

      Volume: 168 Pages: 115195-115195

    • DOI

      10.1016/j.watres.2019.115195

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Long-term operation performance and fouling behavior of a high-solid anaerobic membrane bioreactor in treating food waste2020

    • Author(s)
      Hui Cheng, Yemei Li, Lu Li, Rong Chen, Yu-You Li
    • Journal Title

      Chemical Engineering Journal

      Volume: 394 Pages: 124918-124918

    • DOI

      10.1016/j.cej.2020.124918

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High solid mono-digestion and co-digestion performance of food waste and sewage sludge by a thermophilic anaerobic membrane bioreactor2020

    • Author(s)
      Li Yemei、Cheng Hui、Guo Guangze、Zhang Tao、Qin Yu、Li Yu-You
    • Journal Title

      Bioresource Technology

      Volume: 310 Pages: 123433-123433

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2020.123433

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An aerobic membrane bioreactor:research and application2019

    • Author(s)
      Cheng Hui、Ji Jiayuan、Li Yu-You
    • Journal Title

      Biotechnology & Business

      Volume: 02 Pages: 15-27

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Upgrading methane fermentation of food waste by using a hollow fiber type anaerobic membrane bioreactor2018

    • Author(s)
      Cheng Hui、Hiro Yutaka、Hojo Toshimasa、Li Yu-You
    • Journal Title

      Bioresource Technology

      Volume: 267 Pages: 386-394

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2018.07.045

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Membrane Performance and Operation Optimization of a Hollow Fiber Anaerobic Membrane Bioreactor (HF-AnMBR) in Treating Food Waste2019

    • Author(s)
      Cheng Hui
    • Organizer
      16th World Conference on Anaerobic Digestion
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] World Conference on Anaerobic Digestion, Membrane performance and operation optimization of a hollow fiber anaerobic membrane bioreactor (HF-AnMBR) in treating food waste2019

    • Author(s)
      Cheng Hui
    • Organizer
      16th IWA World Conference on Anaerobic Digestion
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Membrane Performance and Fouling Mechanism in Treating High-strength Food Waste Slurry2018

    • Author(s)
      Cheng Hui
    • Organizer
      International Symposium on Advanced Membrane Bioreactors for Environment Sustainability (IBA-AMBRES 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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