超高濃度嫌気性消化の有機物分解に及ぼす含水率の影響と数学モデルによるプロセス制御

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湿式メタン発酵と乾式メタン発酵の発酵特性の差異について調べるため,含水率99%の湿式試験区と含水率83%の乾式試験区を用意し,回分実験によってメタンガス発生速度および励起蛍光マトリックスの経時変化を取得した。ガス発生速度においては,両試験区における平均発生速度に大きな差異はみられなかったが,湿式試験区の方が全体に速度が大きい傾向がみられた。また,試験区内における蛍光物質特性を示す励起蛍光マトリックスにおいては,両試験区で明確な差異がみられた。乾式試験区は,湿式試験区に比べて明らかに浮遊性物質由来の蛍光強度が大きく,湿式試験区の固相のみを抽出した際の励起蛍光マトリックスと蛍光分布が類似していた。一方で,水溶性タンパク質由来の蛍光強度は小さかった。また,両試験区における複数の蛍光ピークがそれぞれ異なる経時変化を表しており,内部での代謝反応の差異を反映していると考えられた。これらの結果から,励起蛍光マトリックスによる分析が,湿式および乾式の発酵槽内部における有機物分解の挙動を解析する上で,迅速かつ有用な手段である可能性を示唆することができた。なお,湿式試験区における個々のデータの標準偏差に比べて,乾式試験区における結果の標準偏差は,ガス発生速度も励起蛍光マトリックスもともにきわめて大きく,回分実験のための種汚泥を採取した発酵槽内での不均一性が高いことがわかった。とりわけ,乾式試験区固相における蛍光成分のサンプル間のばらつきは大きく,メタン発酵槽内の蛍光成分の検出が槽内の不均一性診断においても有効な指標となることを示唆していた。