| 研究課題/領域番号 |
20H04364
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
西嶋 渉 広島大学, 環境安全センター, 教授 (20243602)
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| 研究分担者 |
日高 平 京都大学, 工学研究科, 准教授 (30346093)
橋本 くるみ 福岡大学, 工学部, 助教 (40821012)
西村 文武 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60283636)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
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| キーワード | 下水汚泥 / 消化汚泥 / メタン発酵 / 超微細気泡 / オゾン / 改質 / 汚泥改質 / 汚泥減容化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大規模下水処理施設では下水処理によって発生した汚泥をメタン発酵し、汚泥の減容化とメタンとしてエネルギーの回収を行っている。しかし、汚泥の減容化率は30～50％程度にとどまり、汚泥が有する熱量を十分メタンに変換できていない。オゾンを用いて汚泥を改質する技術はその改善に有効であるが、集塊（フロック）を形成している汚泥に同サイズの気泡でオゾンを供給してもフロック内部の改質は困難であり、汚泥中にはオゾンを消費する様々な物質が存在する。本提案では、直径1 μm以下の超微細気泡を介してオゾンを供給することで、汚泥内部までオゾンを供給し、効率的に汚泥減容化とメタン発生量の増加を行うことを目指す。
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| 研究成果の概要 |
大規模下水処理施設では下水汚泥をメタン発酵し、最終処分する汚泥の減容化とメタンとしてエネルギーの回収を行っている。しかし、汚泥の減容化率は30～50％程度にとどまり、結果として汚泥が有する熱量を十分メタンに変換できていない。そこで本研究では、超微細気泡により供給されるオゾンを用いて汚泥を改質し、汚泥減容化率とメタン発生率の改善を目指した。メタン発酵に供される余剰汚泥と発酵槽内の消化汚泥のそれぞれをオゾン改質し、メタン発酵した結果、未処理汚泥と比較して、それぞれ1.9倍、3.3倍のバイオガスを発生させることができた。また、バイオガス発生量に応じた汚泥減容化率の向上が達成された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
化石資源に依存したエネルギー生産からの脱却は喫緊の課題であり、下水汚泥からのエネルギー回収にも大きな期待がある。下水汚泥からのメタン回収が現在進められているが、下水汚泥が有する潜在的なエネルギーが十分回収されているとはいえず、その結果として、処分されている汚泥の量も膨大である。本研究の超微細気泡を使って効率的に汚泥をオゾン改質し、汚泥減容化とエネルギー回収を同時に進める技術は、社会的な意義が大きい。ここでは下水汚泥だけでなく、これまでの研究例が少ない消化汚泥のオゾン改質についても検討しており、下水汚泥と消化汚泥の両方を組み込んだシステム開発を目指す本研究は学術的な意義も大きい。
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