炭化繊維布の投入による直接電子伝達の促進と緩速撹拌によるメタン発酵の効率化

添加碳化纤维布促进电子直接传递，缓慢搅拌提高沼气发酵效率

• 批准号: 22K04375
• 负责人: 松本 明人
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04375/
• 关键词: メタン発酵; 緩速撹拌; 可溶性でんぷん; 導電性炭化繊維布; セルロース; プロピオン酸; 回分式バイアル試験; 菌叢解析; 炭化繊維布; 異種間直接電子伝達; 廃棄物系バイオマス

本研究では廃棄物系バイオマスのメタン発酵の効率化のため、槽内を緩速撹拌（10 rpm）することで菌体など固形物を反応槽底部に沈降させ、菌体の高濃度化と固形物同士の長時間接触により、発酵の効率化を図る。さらに槽内へ導電性の多孔質炭化繊維布を投入することで、細菌間の直接電子伝達を促進し、より円滑な発酵を目指す。令和4年度は導電性炭化繊維布（直径6 mmの円型に加工）の添加効果の確認と最適添加量を求めるため、回分実験をおこなった。添加量は液相部の重量パーセントで0 %、0.1 %、1 %とし、基質にはプロピオン酸ナトリウム、可溶性でんぷん、ろ紙粉末を用いた。実験の結果、メタン生成ポテンシャルに関してはいずれの基質とも炭化繊維布添加による効果は見られなかったが、一次反応速度定数に関してはプロピオン酸ナトリウムでは0.1 ％添加で14 %、1 ％添加で10 %、可溶性でんぷんでは0.1 ％添加で7 %、1 ％添加で11 %、、ろ紙粉末では0.1 ％添加で28 %、1 ％添加で15 %と添加による速度定数の増大が確認された。なお菌叢は基質の種類や炭化繊維布添加により、変化した。また緩速撹拌条件（撹拌子回転速度:10 rpm）での処理が、溶解性有機物排水処理でも問題ないかを調べるため、可溶性でんぷんを基質に用い、撹拌子回転速度10 rpmおよび完全混合状態になる100 rpmで連続実験をおこなった。運転pHはでんぷんのメタン発酵の至適pHである6.6とした。実験の結果、回転速度10 rpmでのメタン転換率は77 ％、回転速度100 rpmでの転換率は72 ％となり、溶解性有機物排水の処理でも緩速撹拌で完全混合状態と同等な処理性能が得られた。菌叢に関しては、pH 7.1でのメタン発酵では両回転速度ともBacteroidotaが寡占していた（pH 6.6に関しては5年度に解析する）。

In this study, the waste material system was stirred slowly (10 rpm), the bacteria solids were settled at the bottom of the tank, the high concentration of bacteria solids was contacted with the bacteria for a long time, and the fermentation efficiency was improved. In addition, the conductive porous carbonized fabric inside the tank is used to promote direct electron transfer between bacteria and smooth fermentation. The optimum addition amount of conductive carbide (diameter 6 mm) in the fourth year was determined. The addition amount is 0%, 0.1%, 1% by weight of the liquid phase, 0%, 1% by weight of the matrix, 0% The results show that the matrix and the carbonizing agent are added to each other, and the primary reaction speed is determined by adding 0.1% to each other, 14% to each other, 10% to each other, 0.1% to each other, 11% to each other, and 11% to each other. Paper powder is added by 0.1% to 28%, 1% to 15%, and the increase in speed is confirmed. The flora is composed of substrate species, carbon atoms, and carbon atoms. Slow stirring conditions (stirring speed:10 rpm) for treatment, soluble organic matter drainage treatment, soluble organic matter drainage treatment, substrate use, stirring speed: 10 rpm, complete mixing state: 100 rpm, continuous mixing. The pH value of the solution was adjusted to pH 6.6. The results show that the conversion rate of the solvent is 77% at the return speed of 10 rpm, the conversion rate is 72% at the return speed of 100 rpm, the treatment of the dissolved organic matter drainage is completely mixed at slow speed, and the same treatment performance is obtained. The flora is sensitive to pH 7.1 and the rate of fermentation is low (pH 6.6 is sensitive to pH 5).