Novel environment-friendly biogas desulfurization and anaerobic digestate treatment by sulfur oxidation/nitrification and microalgae reactors

有機性廃棄物のメタン発酵処理の後段処理技術として、生成バイオガスの脱硫および排液（消化液）の栄養塩除去を低環境負荷で行える「硫黄酸化・硝化細菌―微細藻類 2槽式プロセス」を研究開発した。本年度は、細菌槽について、模擬バイオガス（H2S 0.5%）の脱硫および消化液の硝化の単一槽処理を検討した（研究１）。その後、後段に二重円筒型微細藻類生産槽を設け2槽を同時に連続運転した（研究２）。研究１：完全混合型膜反応槽を外付けO2供給塔と併用した。100 mg/L/dの硫化物負荷速度下で、供給H2Sは全量がSO42-に酸化され、排ガス中のH2Sは検出限界以下を維持した。消化液中のNH4+はほぼ全量がNO3-に硝化され、バイオガスおよび消化液の同時脱硫・硝化処理を達成した。脱硫ガスへのO2混入量は平均0.4%となり、爆発限界酸素濃度13%、および天然ガスグリッドへのバイオガス導入に対する主な基準酸素濃度0.5%を下回り、脱硫ガスの利活用に向けて安全性が確認できた。研究２：細菌槽で処理したメタン発酵消化液は、微量金属を補填したのちに無希釈で微細藻類槽へ供給し、光連続照射、5日の水理学的滞留時間（HRT）で、Chlorella sorokiniana NIES-2173を半連続培養した。その結果、100%の脱硫-硝化能、乾燥重量で9.8 g/m2/dの微細藻類生産性、および23%の消化液中の窒素除去能が得られた。屋外の1日12時間の明期条件では、微細藻類生産槽のHRTを40日に延長することで排水基準値以下までの窒素除去が見込まれ、提案プロセスの高い実現可能性が示された。提案プロセスの建設・運転費用を見積もった結果、生産微細藻類と精製したバイオガスの販売による収益によって従来プロセス（バイオガスを生物脱硫; 消化液を硝化・脱窒処理）よりも高い純利益が推定された。

有機性廃棄物のメタン発酵処理の後段処理技術として、生成バイオガスの脱硫および排液（消化液）の栄養塩除去を低環境負荷で行える「硫黄酸化・硝化細菌―微細藻類 2槽式プロセス」を研究開発した。本年度は、細菌槽について、模擬バイオガス（H2S 0.5%）の脱硫および消化液の硝化の単一槽処理を検討した（研究１）。その後、後段に二重円筒型微細藻類生産槽を設け2槽を同時に連続運転した（研究２）。研究１：完全混合型膜反応槽を外付けO2供給塔と併用した。100 mg/L/dの硫化物負荷速度下で、供給H2Sは全量がSO42-に酸化され、排ガス中のH2Sは検出限界以下を維持した。消化液中のNH4+はほぼ全量がNO3-に硝化され、バイオガスおよび消化液の同時脱硫・硝化処理を達成した。脱硫ガスへのO2混入量は平均0.4%となり、爆発限界酸素濃度13%、および天然ガスグリッドへのバイオガス導入に対する主な基準酸素濃度0.5%を下回り、脱硫ガスの利活用に向けて安全性が確認できた。研究２：細菌槽で処理したメタン発酵消化液は、微量金属を補填したのちに無希釈で微細藻類槽へ供給し、光連続照射、5日の水理学的滞留時間（HRT）で、Chlorella sorokiniana NIES-2173を半連続培養した。その結果、100%の脱硫-硝化能、乾燥重量で9.8 g/m2/dの微細藻類生産性、および23%の消化液中の窒素除去能が得られた。屋外の1日12時間の明期条件では、微細藻類生産槽のHRTを40日に延長することで排水基準値以下までの窒素除去が見込まれ、提案プロセスの高い実現可能性が示された。提案プロセスの建設・運転費用を見積もった結果、生産微細藻類と精製したバイオガスの販売による収益によって従来プロセス（バイオガスを生物脱硫; 消化液を硝化・脱窒処理）よりも高い純利益が推定された。