生成ポテンシャルの評価を基軸とした亜酸化窒素の突発的発生現象の機構解明

基于生产潜力评价阐明一氧化二氮突然产生的机理

基本信息

批准号：
21H03637
负责人：
増田周平
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Akita National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

地球温暖化問題を背景に、水処理プロセス由来の温室効果ガスの排出量の削減が強く求められている。亜酸化窒素（N2O）は、強力な温室効果ガスであり、水処理プロセスから発生することが知られているものの、その生成機構は明らかにされていない。特に、プロセス中に突如として濃度が急上昇する現象－突発的発生－は、N2Oの生成機構の解明と削減手法の開発のために重要な現象である。以上をふまえ、本研究の目的は、水処理プロセスにおけるN2Oの突発的発生機構の明らかにすることとした。本研究では、３年間の研究において、１年目はN2O生成ポテンシャル評価手法の新規開発、２年目はN2O生成ポテンシャルと実生成量の乖離機構の解明、３年目はN2Oの突発的発生の再現、という段階的アプローチにより目的の達成を計画している。以上をふまえ、２年目はN2O生成ポテンシャル評価手法の新規開発に関する基礎的検討を行うとともに、実処理施設におけるN2O発生量調査を行った。具体的には、無終端水路を有する終末処理場において、異なる運転条件を設定し、N2O濃度の連続測定を行った。その結果、N2Oの突発的な発生には反応槽内の溶存酸素分布と流入水由来の有機物供給が支配的な因子であり、それらを基にした制御運転を行うことでN2Oの突発的発生が抑制できることを明らかにした。一方で、N2O生成ポテンシャルとN2O発生量の関係性は明らかではなく、引き続き検討が必要と判断された。３年目は、実処理場およびラボリアクターにおけるN2O濃度とN2Oの生成ポテンシャルの関係性の評価に注力する予定である。両者の関係性を明らかにし、N2Oの生成機構の解明と発生抑制技術の確立を目指す。

在全球变暖问题的背景下，迫切需要减少水处理过程中产生的温室气体排放。一氧化二氮 (N2O) 是一种强大的温室气体，已知在水处理过程中产生，但其产生机制尚不清楚。特别是，过程中浓度突然升高的现象（突然发生）是阐明N2O生成机制和开发减少N2O方法的重要现象。基于此，本研究的目的是阐明水处理过程中N2O突然产生的机理。在这项为期三年的研究中，第一年是开发一种评估N2O生产潜力的新方法，第二年是阐明N2O生产潜力与实际生产量之间的差异机制，第三年是调查N2O生产潜力与实际生产量之间的差异机制。 N2O的突然产生，我们计划通过逐步复制的方法来实现我们的目标。基于以上情况，我们在第二年对N2O生成潜力评价新方法的开发进行了基础研究，并对实际处理设施的N2O生成量进行了调查。具体来说，我们在具有无尽水道的最终处理厂中，在不同操作条件下对 N2O 浓度进行了连续测量。因此，N2O突然产生的主导因素是反应池内溶解氧的分布和进水有机物的供给，根据这些因素进行控制操作可以防止N2O的突然产生。已表明它可以被抑制。另一方面，N2O生成电位与N2O生成量之间的关系尚不明确，需要进一步研究。第三年，我们计划重点评估实际处理厂和实验室反应器中N2O浓度与N2O生产潜力之间的关系。我们的目的是阐明两者之间的关系，阐明N2O的产生机制，并建立抑制产生的技术。