下水浄化センターからの高速・高効率消化メタン・エネルギー回収技術の創成

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11794002
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 大橋 晶良 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (70169035)
• 研究分担者: 荒木 信夫 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 助教授 (30193072) ; 原田 秀樹 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70134971)
• キーワード: エネルギー / 有機性廃棄物 / メタン / 嫌気性消化 / 下水汚泥 / 微生物生態 / 分子生物学 / 下水処理

研究概要

先進国における大量消費・大量廃棄や途上国でみられる人口爆発が今後も続く限り、21世紀に地球規模での環境負荷の増大,自然の資源・エネルギー制約が顕在化し,人類社会や地球生態系は大きな影響を受けると予想される。このため、廃棄物においても回収可能なエネルギーの有効利用を行うとともに,省資源,省エネルギーに努力することは今日の重要な課題である。そこで本研究では,下水余剰汚泥の処理方法として現在広く普及している嫌気性消化法をより明らかにすることにより、高速・高効率化させて下水浄化センターからメタンガスとしてエネルギーを有効的に回収する技術を創成することを目的としている。
都市ゴミの潜在消化メタンガス総回収量は有機性廃棄物全量の約50%を占め、生ゴミからエネルギーを回収する意義は大きいことが明らかとなった。厨芥からの生ゴミを消化汚泥に混入した場合の連続処理実験を実施した結果、下水汚泥単独よりも回収率は上がり、分解速度も多少早くなることが分かった。
生成した消化ガスを売却するには、ガスを精製してメタン濃度を高める必要がある。メタン精製に脱硫を兼ねた湿式脱硫塔で気液接触によって行われた場合、ガス中のメタンガスの一部が吸収液(下水処理水)へ吸収され,ゆくゆくは大気へ放散されていた。この放散量はさほど多くはないが、地球温暖化防止の観点から放散量を減ずる、あるいは回収するなど、何らかの対策が必要であることが明らかとなった。
嫌気性消化微生物群集の解析にdot blot hybridization法を用い、硝化汚泥中のメタン生成細菌の定量を行った結果、クローンニング解析や活性試験と関連があり、dot blot hybridization法は微生物群集解析の有効なツールに成り得ることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] H.Imachi, Y.Sekiguchi, Y.Kamagata, S.Hanada, A.Ohashi, H.Harada: "Oelotomaculum thermopropionicum gen.Nov., sp.Nov., an anaerobic, thermophilic, propionate-oxidzing bacterium"International Journal of Systematic Evolutionary Microbiology. (in press).
• [文献書誌] K.Syutsubo, N.Sinthurat, A.Ohashi, H.Harada: "Population dynamics of anaerobic microbial consotia in thermophilic granular sludge in response to feed composition change"Water Science and Technology. 43. 59-66 (2001)
• [文献書誌] 多川正, 関口勇地, 荒木信夫, 大橋晶良, 原田秀樹: "UASB廃水処理プロセスでの嫌気性微生物群集の分子生物学的手法による動態解析"環境工学研究論文集. 38. 151-162 (2001)
• [文献書誌] 上村繁樹, 原田秀樹, 大橋晶良, 鳥村修平: "多段型UASB反応器による高濃度SS含有排水の処理特性"用水と廃水. 43. 961-967 (2001)
• [文献書誌] Y.Sekiguchi, H.Takahashi, Y.Kamagata, A.Ohashi, H.Harada: "In situ Detection, Isolation and Physiological Properties of a Thin Filamentous Microorganism Abundant in Methanogenic Granular Sludges : a Novel Isolate Affiliated with a Clone Cluster, the Green Non Sulfur Bacteria Subdivision 1"Applied and Environmental Microbiology. 67. 5740-5749 (2001)