| 内容 |
論文 |
| 巻 |
23巻2/3号2018年
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| Page |
101
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| 題名 |
水素添加による中温消化汚泥のバイオメタネーション特性に関する研究
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| Title |
Biomethanation by Hydrogen-supplemented Mesophilic Anaerobic Digested Sludge |
| 著者 |
李 忱忱，大下和徹，高岡昌輝，藤森 崇，日下部武敏 |
| Authors |
Chenchen Li, Kazuyuki Oshita, Masaki Takaoka, Takashi Fujimori and Taketoshi Kusakabe |
| 著者表記 |
京都大学大学院 工学研究科 都市環境工学専攻 |
| 著者表記(英) |
Department of Environmental Engineering, Graduate School of Engineering, Kyoto University |
| 著者勤務先名 |
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| Office name |
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| 著者所属名 |
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| キーワード |
水素，バイオガス，消化汚泥，水素酸化型メタン生成，酸生成細菌 |
| Key Words |
Hydrogen, biogas, digested sludge, hydrogenotrophic methanogens, acidogenic bacteria |
| 概要 |
欧州で注目されている“Power to Gas”の概念に基づいて，余剰電力を用いた水の電気分解により得られた水素を嫌気性消化タンクへ添加すれば，水素酸化型メタン生成によるバイオメタネーション反応が生じ，バイオガスに含まれる二酸化炭素(CO2) がメタン(CH4) に転換され，バイオガスをアップグレードできる可能性がある。本研究では，まず消化汚泥への水素添加がバイオメタネーション特性へ与える影響をバッチ試験により評価した。その結果，水素の添加によりCO2のCH4への転換が確認された。また，中温消化汚泥の水素消費速度は8.9-11.2 mL/(gVS・h) 程度と見積もられた。しかしながら，60 mL (水素分圧で0.75 atm) 以上，水素を添加した場合pH が7.5から8.5まで，溶解性COD が1.5 倍まで上昇し，メタン発酵阻害が生じる傾向がみられた。更に，酢酸ナトリウムと酪酸ナトリウムを消化汚泥に添加した試料を用いた実験結果から，過剰な水素添加は酢酸からのメタン生成には影響せず，むしろ酢酸生成を阻害すること，酢酸生成能を回復させるため，水素は連続して投入しない方が望ましいと考えられた。以上から，連続式の実プラントでは，酢酸生成が完了した後に水素を添加すべきと考察した。 |
| Abstract |
Hydrogen (H2) addition to anaerobic reactors may enhance conversion of carbon dioxide (CO2) to methane (CH4) by hydrogenotrophic methanogens. In this study, the effect of H2 addition on the biomethanation performance of digested sludge was investigated in batch experiments. Addition of H2 enhanced the conversion of CO2 to CH4. The rate of H2 consumption in mesophilic digested sludge was 8.9-11.2 mL/(gVS・h). Addition of >60 mL of H2 (equivalent to a 0.75 atm partial pressure of H2) increased the pH from 7.5 to 8.5 and the soluble chemical oxygen demand (SCOD) 1.5-fold. Furthermore, the CH4 yield of digested sludge containing sodium acetate and butyrate revealed that H2 addition did not influence acetic acid methanogenesis, but inhibited its acetogenesis. Thus, a single addition of H2 is recommended to promote recovery of acetogenesis. Our results indicate that H2 should be added in the later phase of continuous anaerobic digestion, when acetogenesis is almost complete. |
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