嫌気性MBRと二段アナモックス法を用いた有機性廃棄物の処理とエネルギー回収

采用厌氧MBR和两级厌氧氨氧化法处理有机废物并回收能源

基本信息

批准号：
22KF0037
负责人：
李玉友
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は創エネルギーと低炭素化に対応する有機性廃棄物の革新的処理システムを開発しようとするものである。地域で発生する有機性廃棄物からの効率的メタン生成と発酵液の低炭素型高度処理を同時に実現するために、バイオチャ添加型嫌気性MBR反応槽を用いたメタン生成ユニットとUASBを含む２段方式ANAMMOXを用いた窒素処理ユニットを含む新規ハイブリッドシステムを開発する。具体的には、(1)バイオチャ添加型嫌気性MBRによるメタン生成の基本的性能の研究、(2)二段式アナモックスを用いた嫌気性処理ろ液の高度処理、(3) 新規融合プロセスの長期連続実験による性能確認および微生物群集構造解析、(4) システム評価と設計最適化の研究の課題に取り組む。この一連の研究を通して物質収支、エネルギー収支だけでなく、LCA評価も解析して、新しいシステムのエネルギー回収や低炭素化効果を明らかにする。R4年度の研究は、バイオチャ添加型嫌気性MBRによるメタン生成の基本的性能の評価に焦点を絞り、実験装置を組み立て、汚泥や生ごみを用いた連続実験を行い、有機物分解、メタン生成および膜分離機能に及ぼす滞留時間の影響を把握した。具体的には、室内嫌気性MBR反応装置を運転し、水理学的滞留時間（HRT）を変化させて、（１）有機物の分解、（２）バイオガスの生成量と組成、（３）分離膜のろ過能力と洗浄頻度などにおよぼすHRTとCOD容積負荷の影響を検討したことで、要素技術である嫌気性動態膜分離メタン生成プロセスの基本的性能を把握した。またバオチャの添加量を変化させてメタン生成の促進、微生物群集構造、膜汚染の防止、膜ろ過水の水質に及ぼすバイオチャ添加の影響を明らかにした。

这项研究的目的是开发一种创新的有机废物处理系统，支持能源创造和低碳化。为了同时实现利用当地产生的有机废物高效生产甲烷和发酵液的低碳深度处理，我们开发了一种采用添加生物炭的厌氧MBR反应器和UASB在内的新型混合系统。将开发采用厌氧氨氧化法的氮处理装置。具体来说，我们将（1）研究使用添加生物炭的厌氧MBR生产甲烷的基本性能，（2）使用两级厌氧氨氧化对厌氧处理滤液进行深度处理，以及（3）开发新的融合工艺。通过长期连续实验分析微生物群落结构，（4）解决系统评估和设计优化的研究问题。通过这一系列的研究，我们不仅会分析物质平衡和能量平衡，还会进行LCA评估，明确新系统的能量回收和减碳效果。第4年的研究重点是评估添加生物炭的厌氧MBR生产甲烷的基本性能，组装实验设备并利用污泥和餐厨垃圾进行连续实验，了解停留时间对分离性能的影响。具体来说，我们运行室内厌氧MBR反应器并改变水力停留时间（HRT），通过检查HRT的效果来改善（1）有机物的分解，（2）沼气的产量和成分，以及（3）分离。以及COD体积负荷对膜过滤能力和清洗频率的影响，掌握了厌氧动态膜分离沼气生产工艺的基本性能，是一项基础技术。此外，通过改变包茶的添加量，明确了添加生物炭对促进甲烷产生、微生物群落结构、防止膜污染以及膜过滤水水质的影响。