非光合成細菌による低分子有機物からの嫌気性水素発酵に関する基礎的研究

非光合细菌低分子有机物厌氧发酵制氢基础研究

• 批准号: 15760408
• 负责人: 日高 平
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760408/
• 关键词: 水素; 嫌気性発酵; 生ごみ; TS濃度; 高温菌; 数理モデル; 高温発酵; pH; 有機酸; SRT

本研究では高温菌を用いた嫌気性水素発酵について検討するために、生ごみ基質として、水素回収に及ぼすTS濃度の影響を把握した。実験に用いた生ごみの組成は、湿重ベースで野菜(キャベツ、ジャガイモ、ニンジン、大根、白菜)10%、果物(リンゴ、オレンジ皮、バナナ皮)20%、残飯類(ご飯、パン、麺類)20%、肉類5%、魚介類5%、卵類2.5%である。これらの生ごみをブレンダーにより破砕し、所定濃度に希釈して、基質とした。温度条件は高温発酵として、55℃に維持した。HRTおよびSRT 3日の連続運転を、投入基質のTS濃度5%および10%で行った結果、TS濃度5%では1.6g/(L・d)程度まで水素生成速度が増加したのに対して、TS濃度10%では全く水素は生成されなかった。水素回収率は、投入CODcr基準で8%に相当し、これまでで最も高い水素回収率が得られた。次に、数理モデルを構築して、水素の生成に及ぼす操作因子の影響を検討した。既存の嫌気性消化モデルにおける酸生成過程を発展させる形で、低分子有機物からの非光合成細菌による水素発酵で重要と考えられる乳酸や酪酸の蓄積を考慮しながら、水素発酵を再現しうる数理モデルの構築を試みた。TS濃度の影響を検討した連続実験結果に適用することで、本モデルの妥当性が示された。そして、TS濃度を5〜10%に変化させた場合の水素生成率の検討を、作成したモデルにより行った。その結果、水素生成率を向上させるには、TS濃度の制御が重要であり、また特に系が破綻しないように注意する必要があることが示された。以上のように本研究では、人工生ごみを基質とし、高温酸発酵菌を用いて低分子有機物を生成させ、そこからの非光合成細菌による水素生成反応に及ぼす操作因子の一つとしてTS濃度の影響を明らかにし、水素回収技術開発に資する基礎的な知見が得られた。

In this study, the effects of high temperature bacteria on the metabolism of water, growth medium, water recovery and TS concentration were investigated. The composition of the raw materials used in the experiment is as follows: 10% of wild vegetables (,,,), 20% of fruits (,,), 20% of rice residues (,,), 5% of meat, 5% of fish shells, 2.5% of eggs. For example, if you want to make a decision, you can make a decision. Temperature conditions are maintained at high temperatures and 55 ℃. The continuous transport of HRT and SRT on the 3rd day, the TS concentration of 5% and 10% of the input substrate, the water production rate increased at the TS concentration of 5% and 1.6g/(L·d), and the total water production rate increased at the TS concentration of 10%. The water recovery rate is 8% of the input CODcr benchmark, which is the highest water recovery rate. Second, mathematical model construction, water element production and the influence of operational factors are discussed. The development of acid production processes in the presence of anaerobic digestion, low molecular weight organic compounds, and non-photosynthetic bacteria is an important consideration for the accumulation of lactic acid and butyric acid. The influence of TS concentration on the results of the study was investigated and the suitability of the study was demonstrated. When the TS concentration is 5~10%, the water element production rate shall be determined. The results, water production rate, TS concentration control is important, especially for the flaws, the need for attention This study provides a fundamental insight into the effects of artificial growth media, high temperature acid fermentation bacteria, low molecular weight organic compounds, and non-photosynthetic bacteria on water production and degradation, as well as operational factors on TS concentration.