Regional resource and energy circulation by lactate fermentation and photosynthetic bacteria

乳酸发酵和光合细菌的区域资源和能源循环

• 批准号: 20H04386
• 负责人: 日高 平
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H04386/
• 关键词: メタン発酵; バイオマス; 浄化槽; 液肥; 太陽光; 浄化槽汚泥; 模擬生ごみ; 光照射培養; 栽培試験; バイオガス; 下水汚泥

1）乳酸発酵による浄化槽汚泥および生ごみ収集の一体化生ごみの乳酸発酵による浄化槽内貯留および前処理手法の開発に関連して、引抜頻度が数ヶ月の場合の浄化槽汚泥にはトイレットペーパー由来の成分が含まれていた。そこで浄化槽内に貯蔵される廃棄物系バイオマスとして、トイレットペーパーに着目して、同様の貯留実験を実験室規模の反応器を用いて行った。その結果、初期pHが4付近の場合、トイレットペーパーが分解されなかったと考えられた。また、乳酸濃度の増加も観察された。初期pHが6付近の場合、トイレットペーパーはメタン、酪酸などに分解された。乳酸発酵状況を制御することで、生活排水中のトイレットペーパーからのエネルギー回収が期待できることが示された。2）光合成微生物によるメタン発酵汚泥の肥料価値向上肥料高品質化技術の開発として、下水汚泥由来の光合成微生物を人工基質を用いて人工気象器内で長期的に培養した結果、Rhodospirillum属近縁種が優占している集積培養液が得られている。光合成微生物の増殖状況を把握する方法として、カロテノイドや遺伝子解析の適用性が確認されている。そこで、人工培地や実際の下水由来試料を用いる培養実験を人工気象器内で行いながら、特に対数増殖相に着目して、実下水試料の性状や混在物質が比増殖速度に及ぼす影響を考察した。定期的に基質を交換する連続培養実験では、異なる基質濃度条件を設定した。そして、連続培養時の基質濃度および水理学的滞留時間の影響を考察するために、モデル式を構築した。基質である酢酸濃度と比増殖速度の関係を解析したところ、酢酸濃度に関する半飽和定数は1,100 mg/Lであった。求めた値を当てはめたモデル計算により、光合成微生物の増殖に関する実験結果を概ね再現でき、安定した増殖には水理学的滞留時間4.7日以上が必要であることが示された。

1) 乳酸发酵化粪池污泥与餐厨垃圾收集一体化 开发了化粪池餐厨垃圾乳酸发酵储存和预处理方法，将卫生纸收集化粪池污泥。提取频率为几个月。因此，我们将卫生纸作为废弃生物质储存在化粪池中，并使用实验室规模的反应器进行了类似的储存实验。结果表明，当初始pH值在4左右时，卫生纸不会分解。还观察到乳酸浓度增加。当初始pH值在6左右时，卫生纸分解成甲烷、丁酸等。研究表明，通过控制乳酸发酵情况，可以实现生活废水中卫生纸的能量回收。 2）利用光合微生物提高甲烷发酵污泥的肥料价值作为优质肥料技术的发展，来自污水污泥的光合微生物在人工气候室中使用人工基质进行长期培养，结果，培养了与红螺菌属密切相关的物种，获得了其中占优势的浓缩培养液。类胡萝卜素和遗传分析作为了解光合微生物生长状态的方法的适用性已得到证实。因此，在人工气候室中使用人工培养基和实际污水样品进行培养实验时，我们重点关注对数生长阶段，并考虑实际污水样品的性质和污染物对比生长率的影响。设置不同的底物浓度条件进行连续培养实验，其中定期更换底物。然后，构建了模型方程来考虑连续培养过程中底物浓度和水力停留时间的影响。当我们分析作为底物的乙酸浓度与比生长速率之间的关系时，我们发现乙酸浓度的半饱和常数为1,100 mg/L。对所得值进行模型计算，能够很大程度上再现光合微生物生长的实验结果，并表明稳定生长需要4.7天或更长的水力停留时间。

项目成果

Regional Resource and Energy Circulation by Anaerobic Co-digestion of Wastewater Sludge and Organic Wastes

废水污泥与有机废弃物共厌氧消化区域资源与能源循环

• 发表时间: 2020
• 作者: Taira Hidaka;Taketo Togari;Masato Nakamura;Masaru Yamaoka;Gen Yoshida;Shuji Sano;八木絵香;瀧健太郎;関野 樹;Taira Hidaka
• 通讯作者: Taira Hidaka

Effect of oxidation reduction potential on methane emission from anaerobic septic systems

氧化还原电位对厌氧化粪池系统甲烷排放的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: AA Tiareti;M Matsumura;T Hidaka;F Nishimura;Y Nomura;T Fujiwara
• 通讯作者: T Fujiwara

Regional Resource and Energy Circulation By Anaerobic Digestion of Organic Wastes with Lactic Acid and Photosynthetic Bacteria

乳酸和光合细菌厌氧消化有机废物的区域资源和能源循环

• 发表时间: 2020
• 作者: Taira Hidaka;Taketo Togari;Masato Nakamura;Masaru Yamaoka;Gen Yoshida;Shuji Sano
• 通讯作者: Shuji Sano

Growth Characteristics of Photosynthetic Bacteria Cultured in Anaerobic Digestate of Sewage Sludge to be Used as Fertilizer

污泥厌氧消化液肥料培养光合细菌的生长特性

• DOI: 10.1007/s12649-021-01598-5
• 发表时间: 2022
• 期刊: Waste and Biomass Valorization
• 影响因子: 3.2
• 作者: Hidaka Taira;Suzuki Satoshi;Nishimura Fumitake
• 通讯作者: Nishimura Fumitake

微生物で小規模地域内での循環、 捨てるものを無くしたい。

我们希望利用微生物在小范围内循环并消除废物的需要。