廃棄物系バイオマスからのエネルギー生成と窒素除去のハイブリッドシステムの開発

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本研究の目的はエネルギー回収と低炭素化に対応する革新的廃棄物系バイオマス利活用システムを開発しようとするものである。廃棄物系バイオマス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、新規前処理ユニット、嫌気性膜分離反応槽を用いたメタン発酵ユニット、担体添加型一槽式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、次の研究項目に取り組む予定：(1)バイオマスの分解を促進する前処理ユニットの研究、(2)AnMBRによる可溶化バイオマスのメタン生成の効率化、(3) 担体添加型一槽式ANAMMOXを用いたメタン発酵消化液の高度処理、(4)システム評価と応用検討。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。平成30年度は中温条件で余剰汚泥を含む実廃棄物（４種類）の混合物を用いて嫌気性MBRの立ち上げを行い、混合メタン発酵の安定した処理が可能であるかどうかについて評価を行ったとともに、設計データを得た。AnMBRによる処理実験では、HRT30, 10, 5および3.5日の条件における流入CODのメタンへの変換率はそれぞれ、80%, 67%, 56%および46%であった。余剰汚泥を多く含む混合メタン発酵では、HRTを５日以下に短縮しない方がよいと考えられる。バイオガスの生成量は、HRT30, 10, 5および3.5日の条件に対応して、0.71, 0.62, 0.58, 0.46　L/投入g-VSであり、HRTの短縮に伴い顕著に減少したので、10日ぐらいが適切と考えられる。HRT5日におけるバイオガスの組成として、メタン（CH4）が57%、二酸化炭素（CO2）が33%, 硫化水素（H2S）が1900ppmであった。