バイオガスによる阻害物除去が可能な新規嫌気処理リアクターの開発

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04416
• 研究機関: 国立研究開発法人国立環境研究所
• 研究代表者: 小野寺 崇 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (30583356)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: メタン発酵 / 阻害物 / ガスストリッピング / バイオガス / リアクター

研究実績の概要

本研究では、新規な嫌気性処理リアクターを創造し、連続試験によって処理性能を実証することを目的とする。新規技術は、１相もしくは２相式メタン発酵法に限る従来の概念を脱して、前段（酸生成相/H2S除去/NH3除去槽）と後段（メタン生成相）が上下に半連結した構造により、後段の発生ガスが前段に無動力で供給される仕組みとする。これにより、前段ではストリッピングにより阻害物除去を行い、後段ではメタン生成反応の安定化・高速化を図るものである。本技術は、高濃度の阻害物（アンモニアや硫酸塩）を含有する排水（鉄鋼排水等）の処理の効率化が期待できる。
今年度は、リアクターの性能（メタン発酵と阻害物質除去の両立）を効率的に進めるために、発生バイオガス量と除去可能な阻害物量の関係を得ることで、本リアクターが許容可能な最大阻害物濃度のデータを得る。
さらに、各因子（濃度、pH、温度、リアクター高さ、バブルの大きさなど）が阻害物除去に及ぼす影響の評価を行った結果、特にpHと阻害物濃度が強く影響を与えていることが明らかとなった。
また、リアクター試験に向けた準備として、汚泥の培養を目的とした大型リアクター（36L）を立ち上げ、５ヶ月以上の連続運転を行い、有機物負荷 10 kgCOD/m3/day以上で運転を行っている。本大型リアクターから汚泥を供して、新規技術における阻害物除去試験を進めていく。
また本技術開発関する海外特許の取得などを進めた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

概ね当初の研究計画どおりに進展しており、研究成果も得られつつある。

今後の研究の推進方策

本研究では、リアクター実験により基礎的知見を得た後、リアクターシステムを構築し、連続運転試験を行うことで処理性能を評価・実証する。具体的には、実験用リアクター部材を独自に設計して、リアクターを用いて水理学的特性や阻害物質の除去効果の検証し、最適なリアクター構造や運転条件の決定に資するデータを取得する。さらに、リアクターシステムを構築し、連続処理試験によって処理性能の評価を行うとともに、阻害物質除去効果の解析を進める。この実験結果により、本提案技術の有効性を示すとともに、実機リアクターへのスケールアップを念頭に置いて、リアクター構造や運転条件の決定に向けたデータの取得を行う。

次年度使用額が生じた理由

予算は計画通りに執行し、次年度使用額は615円に抑えた。このため次年度の使用計画に関しては大きな変更はない。