嫌気性MBRと二段アナモックス法を用いた有機性廃棄物の処理とエネルギー回収

采用厌氧MBR和两级厌氧氨氧化法处理有机废物并回收能源

• 批准号: 22KF0037
• 负责人: 李 玉友
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0037/
• 关键词: メタン発酵; 有機性廃棄物; バイオガス; 嫌気性MBR法; バイオチャ; 高度処理; 二相式アナモックス法; 窒素除去

本研究の目的は創エネルギーと低炭素化に対応する有機性廃棄物の革新的処理システムを開発しようとするものである。地域で発生する有機性廃棄物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、バイオチャ添加型嫌気性MBR反応槽を用いたメタン生成ユニットとUASBを含む２段方式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、(1)バイオチャ添加型嫌気性MBRによるメタン生成の基本的性能の研究、(2)二段式アナモックスを用いた嫌気性処理ろ液の高度処理、(3) 新規融合プロセスの長期連続実験による性能確認および微生物群集構造解析 、(4) システム評価と設計最適化の研究の課題に取り組む。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。R4年度の研究は、バイオチャ添加型嫌気性MBRによるメタン生成の基本的性能の評価に焦点を絞り、実験装置を組み立て、汚泥や生ごみを用いた連続実験を行い、有機物分解、メタン生成および膜分離機能に及ぼす滞留時間の影響を把握した。 具体的には、室内嫌気性MBR反応装置を運転し、水理学的滞留時間（HRT）を変化させて、（１）有機物の分解、（２）バイオガスの生成量と組成、（３）分離膜のろ過能力と洗浄頻度などにおよぼすHRTとCOD容積負荷の影響を検討したことで、要素技術である嫌気性動態膜分離メタン生成プロセスの基本的性能を把握した。またバオチャの添加量を変化させてメタン生成の促進、微生物群集構造、膜汚染の防止、膜ろ過水の水質に及ぼすバイオチャ添加の影響を明らかにした。

The purpose of this study is to develop innovative ways to treat organic wastes in low-carbon environments. The production of organic wastes and the development of low-carbon high-temperature treatment of fermentation solutions are carried out simultaneously. The production of organic wastes and the development of low-carbon high-temperature treatment of fermentation solutions are carried out simultaneously. The production of organic wastes and the development of low-carbon high-temperature treatment of fermentation solutions are carried out simultaneously. Specifically,(1) basic performance study of additive anaerobic MBR generation,(2) advanced treatment of anaerobic treatment solution for two-stage anaerobic treatment,(3) performance confirmation and microbial community structure analysis for long-term continuous treatment of new hybrid MBR,(4) system evaluation and design optimization research were selected. This research has been conducted through the study of material synthesis, production, analysis, and development of new technologies and low-carbon products. The research of R4 focuses on the evaluation of basic performance of additive MBR, the establishment of equipment, the operation of sludge generation, the decomposition of organic matter, the generation of pollutants and the influence of membrane retention time. Specific aspects of operation of indoor anaerobic MBR reactor, hydraulic retention time (HRT),(1) decomposition of organic matter,(2) production amount and composition,(3) separation membrane throughput, washing frequency, HRT and COD capacity load, and basic performance of anaerobic dynamic membrane separation. Changes in the amount of water added to the membrane, the promotion of microbial formation, the prevention of membrane fouling, the quality of water passing through the membrane, and the effects of water addition are clearly discussed.

项目成果

New insights into the mechanisms underlying biochar-assisted sustained high-efficient co-digestion: Reducing thermodynamic constraints and enhancing extracellular electron transfer flux

对生物炭辅助持续高效共消化机制的新见解：减少热力学约束并增强细胞外电子转移通量

• DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.151416
• 发表时间: 2022
• 期刊: Science of The Total Environment
• 影响因子: 9.8
• 作者: Qian Li;Yaqian Liu;Wenyu Gao;Gaojun Wang;Mawuli Dzakpasu;Yu-You Li;Rong Chen
• 通讯作者: Rong Chen