| 研究課題/領域番号 |
20H04364
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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, 講師 (30346093)
橋本 くるみ 広島大学, 環境安全センター, 特任助教 (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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| キーワード | メタン発酵 / 汚泥改質 / オゾン / 超微細気泡 / 汚泥減容化 |
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| 研究実績の概要 |
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、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、その生分解性を高めて汚泥減容化率とメタン発生率の改善を目指す。
超微細気泡の有用性に関しては、ナノサイズ(UFB)、マイクロサイズ(MB)、ミリサイズの気泡での比較実験を通じて、気泡サイズが小さくなるにつれて効率的にオゾン反応が進むことが明らかとなった。下水処理から発生する余剰汚泥とともにメタン発酵から発生する消化汚泥を対象に研究を進めたが、余剰汚泥と比較して消化汚泥はオゾンによる改質が進みにくいことが明らかとなった。原因は、消化汚泥に含まれる還元性物質と高濃度の溶存有機物であることが特定でき、前者に関しては曝気操作によって予め還元性物質を酸化させる前処理が有効であった。
また、オゾン改質を含めたメタン発酵のシステム評価のための数値モデルについてはほぼ完成した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
余剰汚泥、消化汚泥のオゾン処理における阻害因子の特定とその制御については、順調に成果が得られており、超微細気泡の活用による効率化について検証できた。一方で、メタン発酵実験については、検討の準備を進めておき、実験系がほぼ固まっており、予定通りである。また、最終年度実施予定の数値モデルを用いたシステム評価に必要な数値モデル作成も進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究は計画通り進捗しており、引き続き条件、手法を変えてUFBオゾン処理を中心に効率的にオゾン処理を行い得る手法、条件を探索する。また、異なるバブルサイズで処理した改質汚泥、および異なる条件下でオゾン処理した改質汚泥についてメタン発酵試験を行い、汚泥減容化とメタン発酵率を指標に評価する予定である。これらの実験については1か月程度の短期試験による評価を予定している。
数値モデルについては、本研究ではオゾンによる改質は行わない初沈汚泥も含めたメタン発酵プロセスをモデル化し、実験結果で得られた各種パラメター値を反映させ、システム評価を行っていく。
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