| 研究課題/領域番号 |
20K05190
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
片桐 誠之 名城大学, 理工学部, 准教授 (00345919)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 汚泥 / 圧搾脱水 / 浸透圧脱水 / 固形燃料化 / 破砕操作 / 超高圧圧搾 / フロック崩壊 / 微生物細胞 / 超音波 / 脱水プロセス / 有機汚泥 / 破砕 / 固形燃料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
産業廃棄物の中で最も大きな排出量割合を占める汚泥は、省エネルギー的な操作で高度に脱水することができれば、固形燃料としての有効利用の可能性がある。本研究では、破砕操作と超高圧圧搾とを融合させた脱水技術を提案し、難脱水性汚泥の高速減量化を実現する高度脱水プロセスを開発する。すなわち、汚泥を凝集させて粗大フロックを形成させ、低圧力で濾過して自由水を迅速に除去した後、破砕操作により汚泥フロックを崩壊させるとともに微生物細胞表面に亀裂を生じさせ、さらに圧力のステップ増加により超高圧を作用させて高速で束縛水を除去し、自燃可能な極低含水率ケークを得るものである。
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| 研究成果の概要 |
下水処理施設から大量に排出される、高含水率の活性汚泥について、浸透圧を利用した脱水操作を試み、その効果を明らかにした。活性汚泥スラリーの濾過操作により作製した含水率80％程度の濾過ケークを高濃度の塩溶液に浸漬させると、活性汚泥を構成する微生物細胞の内と外の浸透圧差により細胞内の水分が排出され、低含水率の脱水ケークが得られた。浸透圧差が大きくなるほど、その効果は顕著となり、22 MPa程度の圧力を作用させた場合には、処理時間数分程度で含水率が60％程度まで減少した。低含水率の活性汚泥脱水ケークは自燃するものと推察され、固形燃料としての利用の可能性が期待できる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
難脱水性有機汚泥の高効率な脱水法の開発は、汚泥の減量化や脱水汚泥の資源としての有効利用の見地から現在急務とされている課題である。省エネルギー的な脱水操作として機械的固液分離が導入されているが、現在の技術ではその脱水度は充分なものではなく、その後に熱的操作を必要としている。本研究では、汚泥を構成する微生物細胞の内と外の浸透圧差を利用する浸透圧脱水法を確立し、汚泥の含水率を迅速に60％程度まで減少させることに成功しており、従来技術の70～80％を遙かに凌駕する成果が得られている。高い脱水速度と高い脱水度の両者を同時に満足し、汚泥の固形燃料化に繋がる省エネルギー的な脱水プロセスとして有用である。
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