Carbon-metal nanocomposites for enhancement of biofuel production from waste activated sludge

用于提高废弃活性污泥生物燃料生产的碳-金属纳米复合材料

• 批准号: 18F18061
• 负责人: 藤井 学
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18061/
• 关键词: 嫌気性消化技術; バイオガス; ナノ材料; 赤鉄鉱; グラフェン; 嫌気性消化; ナノ金属粒子; カーボン材料

下排水処理における嫌気性消化技術は、廃棄有機物を有用なエネルギー源（水素ガス等）に変換できる嫌気性微生物処理である。廃棄活性汚泥は下排水処理で排出される産業廃棄物であるが、この廃棄有機物を効果的にエネルギー源に変換することができれば、温室効果ガスの排出を抑えることができ、持続可能な社会の構築に向けて重要な一歩となる。従来から、嫌気性消化技術はクリーンな廃棄物処理として注目を浴びているものの、微生物による処理速度が遅いことがボトルネックであった。そこで本研究では、新たにナノ材料（ナノカーボンやナノ金属粒子）に着目し、反応槽にこれらのナノ材料を添加することで、嫌気性消化処理ならびにバイオガス（水素ガス）生産における反応効率化を目指した。具体的には、ナノ材料として酸化金属やナノカーボン、またそれらの混合系を用いた。これらのナノ材料添加系において、反応槽の構成や運転条件、基質組成、必須栄養素・微量栄養素などの培養条件が、嫌気性微生物菌叢や水素ガスの生成に及ぼす影響を検討した。研究初年度からひきつづき、赤鉄鉱、酸化ニッケルなどの種々の金属ナノ粒子を用いて、バッチ培養試験により効率的なバイオガス生産条件を、ナノ粒子の添加量、汚泥の熱処理、基質:バイオマス比等の培養条件を変化させることで、最適化した。また、代謝物質、分解生成有機物、酵素活性、微生物菌叢解析を実施するで、バイオガス生産に有効な水質培養条件ならびに微生物群の詮索、酵素活性評価等を行った。さらに、金属ナノ粒子とナノカーボン材料の混合系に対して試験を実施し、廃棄活性汚泥の処理効率ならびにバイオガス生産の観点から最適化されたナノ材料添加系を明らかにした。

Under the treatment of sewage treatment, anaerobic digestion technology, waste organic matter, useful biological sources (water, etc.), change, anaerobic microbial treatment Waste activated sludge is an important step in the process of wastewater treatment and disposal of industrial waste. In addition, it is necessary to improve the digestion speed of microorganisms. In this study, new materials (such as metal particles) are added to the reaction tank, and the reaction efficiency is indicated in the production process. Specific materials and acidified metals are used in mixed systems. This paper discusses the influence of additive system, composition of reaction tank, transport conditions, substrate composition, culture conditions of essential nutrients and trace nutrients, production of toxic microorganisms and water nutrients, and the effects of substrate composition on the production of toxic microorganisms. At the beginning of the study, the culture conditions such as production conditions, particle addition amount, sludge heat treatment, substrate ratio, etc. were changed and optimized. The evaluation of enzyme activity, microbial flora analysis, water quality culture conditions, microbial flora interpretation, etc. In addition, the mixing system of metal particles and organic materials shall be carried out in accordance with the requirements of the test, and the treatment efficiency of waste activated sludge shall be optimized in accordance with the requirements of the production process.

项目成果

Enhanced fermentative hydrogen production from industrial wastewater using mixed culture bacteria incorporated with iron, nickel, and zinc-based nanoparticles

• DOI: 10.1016/j.watres.2018.12.043
• 发表时间: 2019-03-15
• 期刊: WATER RESEARCH
• 影响因子: 12.8
• 作者: Elreedy, Ahmed;Fujii, Manabu;Tawfik, Ahmed
• 通讯作者: Tawfik, Ahmed

Psychrophilic hydrogen production from petrochemical wastewater via anaerobic sequencing batch reactor: techno-economic assessment and kinetic modelling

• DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.09.091
• 发表时间: 2019-02-26
• 期刊: INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
• 影响因子: 7.2
• 作者: Elreedy, Ahmed;Fujii, Manabu;Tawfik, Ahmed
• 通讯作者: Tawfik, Ahmed

Optimizing key operational parameters affecting the anaerobic treatment of saline industrial wastewater

优化影响含盐工业废水厌氧处理的关键运行参数

• 发表时间: 2019
• 作者: Elreedy Ahmed;Fujii Manabu;Tawfik Ahmed;Elreedy Ahmed
• 通讯作者: Elreedy Ahmed

エジプト・日本科学技術大学(エジプト)

埃日科技大学（埃及）

Integrated dark-photo fermentative hydrogen production from synthetic gelatinaceous wastewater via cost-effective hybrid reactor at ambient temperature

• DOI: 10.1016/j.enconman.2019.112250
• 发表时间: 2020
• 期刊: Energy Conversion and Management
• 影响因子: 10.4
• 作者: Naira Meky;Mona G. Ibrahim;M. Fujii;Ahmed Elreedy;A. Tawfik