電解酸化法とメタン発酵によるハイブリッド型畜産廃水浄化プロセスの確立

电解氧化法与甲烷发酵混合畜牧废水净化工艺的建立

基本信息

批准号：
10J02039
负责人：
吉田弦
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02039/
关键词：
電解酸化法メタン発酵廃棄乳高級脂肪酸畜産廃水乳脂肪

项目摘要

畜産廃水,特に廃棄乳に含有する乳脂肪を構成する高級脂肪酸は,メタン発酵における微生物活性を阻害することが報告されている。本研究では畜産廃水に対して電解酸化法による前処理を適用し,高級脂肪酸などの難分解性物質の転換や有機物負荷の低減を試みた。本年度は電解酸化法による牛乳中の高級脂肪酸の分解特性,電解酸化法による前処理が廃棄乳のメタン発酵に及ぼす影響,およびハイブリッドプロセスにおけるエネルギ収支について検討を行った。1.電解酸化法による牛乳中の高級脂肪酸の分解特性DSA(Dimensionally Stable Anode)を用いた電解酸化処理によって牛乳中の高級脂肪酸濃度が減少した。脂肪酸の反応速度定数はCODと比較して非常に大きいため,牛乳の電解酸化処理において脂肪酸は選択的に分解されることが判明した。2.電解酸化法による前処理が廃棄乳のメタン発酵に及ぼす影響DSAを用いた電解酸化法による前処理により,牛乳のメタン発酵におけるメタン生成量は増加した。TiPbO_2電極を用いた電解酸化法で前処理した牛乳を対象としたところ,メタン発酵の阻害が観察された。これはラクトースなどの電気化学的酸化により生じたギ酸が,リアクタ内のメタン生成菌では資化困難なためと考えられた。3.電解酸化-メタン発酵ハイブリッドプロセスにおけるエネルギ収支の試算DSAを用いて2時間の電解酸化処理を行った場合,前処理に要する電力を後処理のメタン発酵によって賄うことができると示唆された。一方,6時間の電解処理を行った場合,発電量を超える電力が消費された。電解酸化法による前処理を行う場合は,エネルギ収支に留意して電解条件を検討する必要があった。

据报道，畜牧废水，特别是废奶中含有的构成乳脂的高级脂肪酸会抑制甲烷发酵中的微生物活性。在这项研究中，我们通过电解氧化对牲畜废水进行预处理，试图转化高级脂肪酸等难降解物质并减少有机物负荷。今年，我们研究了电解氧化法对牛奶中高级脂肪酸的分解特性、电解氧化预处理对废奶甲烷发酵的影响以及混合过程中的能量平衡。 1. 通过电解氧化对牛奶中高级脂肪酸的分解特性使用DSA（尺寸稳定阳极）通过电解氧化来降低牛奶中高级脂肪酸的浓度。研究发现，由于脂肪酸的反应速率常数远大于COD，因此在牛奶电解氧化处理过程中，脂肪酸被选择性降解。 2.电解氧化预处理对废乳甲烷发酵的影响采用DSA电解氧化预处理增加了废乳甲烷发酵过程中甲烷的产生量。当使用TiPbO_2电极通过电解氧化对牛奶进行预处理时，观察到甲烷发酵的抑制。这被认为是因为乳糖和其他物质电化学氧化产生的甲酸难以被反应器中的产甲烷菌同化。 3.电解氧化-甲烷发酵混合工艺的能量平衡估算当使用DSA进行电解氧化处理2小时时，建议预处理所需的电力可以通过后处理中的甲烷发酵来满足。另一方面，当电解处理进行6小时时，消耗的电量多于发电量。当通过电解氧化进行预处理时，需要考虑能量平衡的电解条件。