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AnMBRとAnammox・HAPを組み合わせたプロセスによる生ごみのメタン発酵

研究課題

研究課題/領域番号 18J11537
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 土木環境システム
研究機関東北大学

研究代表者

程 輝  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード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
研究実績の概要

(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。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

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

    • 著者名/発表者名
      Cheng Hui、Li Yemei、Kato Hiroyuki、Li Yu-You
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 168 ページ: 115195-115195

    • DOI

      10.1016/j.watres.2019.115195

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Long-term operation performance and fouling behavior of a high-solid anaerobic membrane bioreactor in treating food waste2020

    • 著者名/発表者名
      Hui Cheng, Yemei Li, Lu Li, Rong Chen, Yu-You Li
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 394 ページ: 124918-124918

    • DOI

      10.1016/j.cej.2020.124918

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High solid mono-digestion and co-digestion performance of food waste and sewage sludge by a thermophilic anaerobic membrane bioreactor2020

    • 著者名/発表者名
      Li Yemei、Cheng Hui、Guo Guangze、Zhang Tao、Qin Yu、Li Yu-You
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 310 ページ: 123433-123433

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2020.123433

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An aerobic membrane bioreactor:research and application2019

    • 著者名/発表者名
      Cheng Hui、Ji Jiayuan、Li Yu-You
    • 雑誌名

      Biotechnology & Business

      巻: 02 ページ: 15-27

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Upgrading methane fermentation of food waste by using a hollow fiber type anaerobic membrane bioreactor2018

    • 著者名/発表者名
      Cheng Hui、Hiro Yutaka、Hojo Toshimasa、Li Yu-You
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 267 ページ: 386-394

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2018.07.045

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Membrane Performance and Operation Optimization of a Hollow Fiber Anaerobic Membrane Bioreactor (HF-AnMBR) in Treating Food Waste2019

    • 著者名/発表者名
      Cheng Hui
    • 学会等名
      16th World Conference on Anaerobic Digestion
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] World Conference on Anaerobic Digestion, Membrane performance and operation optimization of a hollow fiber anaerobic membrane bioreactor (HF-AnMBR) in treating food waste2019

    • 著者名/発表者名
      Cheng Hui
    • 学会等名
      16th IWA World Conference on Anaerobic Digestion
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Membrane Performance and Fouling Mechanism in Treating High-strength Food Waste Slurry2018

    • 著者名/発表者名
      Cheng Hui
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Membrane Bioreactors for Environment Sustainability (IBA-AMBRES 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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