平成24年度 卒業研究発表会

下水汚泥の嫌気性消化を用いた
リン肥料生産
肥料成分を含有（リン等）

下
水
汚泥水
熱処
理

消化
液

嫌気性
消化処理

固液分離

凝集剤添加

消化液の有効活用

液相

固形
残渣
脱水ろ液

2012年 12月20日
大門研究室113832

山中悠司

肥料
化

リン肥料

養液
栽
培

課題：肥料成分が低濃度◆枯渇資源であるリンの有効活用 ◆下水処理場の負担軽減

リン肥料生産におけるリン組成の変化を把握

まとめ10/10

加水分解の促進によりリン酸の増加
水
熱
脱水汚泥 処
理

生汚泥

嫌
気性消化
処
理

消化
液

回収されたリンのほとんどが懸濁態リン

固液
分
離

固形
残渣

ろ液

肥料
化
原料

肥料
化

リン
肥料

大きな組成変化が見られず有機態リンの分解によりリン酸の増加

生汚泥 0.64 mg/g-wet

今後の課題:

リン肥料 24.4 mg/g-wet（37倍濃縮）栽培試験を行い、肥料としての有効性を検討
肥料化期間を延長しリン組成の変化による肥料化への影響を把握平成24年度

卒業研究発表会

嫌気性消化の高効率化を目指した
水熱処理による高濃度下水汚泥の可溶化
下水汚泥

水熱処理

2012年 12月 20日
大門研究室
113812
折川三佳子

嫌気性消化処理減容化

バイオガス発生量が少ない

汚泥の可溶化促進
既存研究

ガス発生量の増加

汚泥濃度 10%-TS

水熱処理の本研究
消費エネルギーを低減
高濃度汚泥 22%-TS 粘度の低下※TS：Total Solids
本研究の目的 水熱処理による高濃度汚泥の性状変化と嫌気性消化処理の消化効率への効果を検討

まとめ

9/9

 高濃度汚泥（22%-TS）の低粘度化・可溶化を確認
消費エネルギー低減の可能性
 基質汚泥濃度15%-TSを用いた回分式嫌気性消化試験より強熱減量分解率が低い
メタンガス未検出
水熱処理の効果を検証できず
今後の課題
回分式嫌気性消化試験条件の再検討（種汚泥の選定、種汚泥と基質汚泥の混合比、消化日数等）
低粘度化による撹拌効率向上の定量的な検討◆全プロセスのエネルギー収支
高濃度汚泥の嫌気性消化処理の原料としての利用可能性を評価

平成24年度卒業論文発表会

下水汚泥消化液を有効活用した
有機養液栽培

1/10
平成24年12月19日
大門研究室
113806 内村 光希■植物に必要な多量要素6元素のうち窒素・リン・カリウム を豊富に含有
下水汚泥消化液➔農業利用による有効活用に期待

固液分離

固形残渣
肥料化

脱水ろ液 ■畑・水田：実証例有り
液肥利用

季節性、農地面積不足■養液栽培：実証例無し
新たな有効利用としての可能性➢養液栽培へ脱水ろ液の液肥利用を検討

まとめと今後の展望
まとめ●硝化処理区で化学肥料区と同程度の生育➢有機養液栽培による脱水ろ液の利用可能性を確認（脱水ろ液の性状分析、調整が必要）●硝化菌による硝化＋作物による養分吸収➢脱水ろ液の浄化作用●養液中のキノンプロファイルから有機養液栽培による豊かな微生物群集の形成を確認➢養液中の微生物群集による病害抑制効果の可能性

今後の展望●消化液中の病原菌を考慮した安全性の確認●全体の物質収支、実用的な規模の検討

10/10

平成24年度 卒業研究発表会

1/9
大門研究室
水熱処理を適用した下水汚泥の113825
嫌気性消化槽内における微生物群集構造の変化 富山 修平

有機性廃棄物

嫌気性消化槽内

温度や負荷の変化

微生物群集構造が変化
微生物群集構造が形成

水熱処理の適用
試料中の有機物低分子化

下水汚泥
微生物群集構造に関する情報を運転管理指標として利用

微生物群集構造が変化
制御性向上の可能性

微生物群集構造と運転条件との 関連性調査が必要

9/9

まとめと今後の計画まとめ

試料の変化や消化槽温度トラブルによるガス発生量の変化をpH

反映されなかった キノンプロファイル

反映された

既存の指標では捉えられなかった消化槽の状態変化の把握が可能

微生物群集構造の変化を非類似度や多様性指数により定量的に評価可能
本研究のようなデータを蓄積していくことにより運転管理指標の一つとして利用が可能
今後の計画●水熱処理による試料の組成変化の分析●嫌気性消化槽運転条件の再検討●同様条件で稼働中のパイロットプラントにおける評価

S211 2013年2月15日 平成24年度
修士論文審査会
大門研究室
山田 修平

堆肥製造過程および栽培土壌のキノンプロファイル法による微生物群集構造解析

堆肥製造

堆肥製造法

原料の多様化

運転管理に客観的な情報が必要
堆肥の生物性を用いた判定法の開発

作物栽培

土壌

物理性 土壌診断項目
化学性
生物性 ○作物養分の供給 土壌微生物
×土壌病害の発生◆定量的な評価手法 ◆迅速かつ簡便な分析

まとめ

堆肥製造過程および栽培試験から◆堆肥の土壌環境改善により微生物多様性が増加◆未熟堆肥と完熟堆肥の生物性が与える影響◆作物の生育に伴い微生物多様性が増加

SFE+UPLCキノンプロファイル法を用いて堆肥や栽培土壌の生物性を定量的に評価が可能

今後の展望①堆肥や栽培土壌の生物性データの蓄積②本法の迅速化による多量サンプルの分析

生物性評価による堆肥の高付加価値化

発表番号：S209
平成24年度 環境・生命工学系 修士論文審査会

水熱前処理を施した
中国食品残渣の嫌気性消化プロセス

未来・環境工学コース

大門研究室

長内麻記

研究の背景
食品残渣

中国

経済成長

急激に増加

廃棄物問題の深刻化
 飽和状態の埋立処理場
 焼却施設周辺の健康被害⇒新規建設反対運動

食品残渣の焼却に依存しない処理方法確立が急務
嫌気性消化中国食品残渣
既存研究

安定的な運転が困難食品残渣の減容化
メタンガスのエネルギー利用
消化液の肥料化

 油分・塩分を多量に含有 低いC/N比まとめ 水熱前処理による油分・塩分・炭素の液相への溶出を定量的確認●油分…油水分離工程の回収率向上→回収率：24%増加●固形中の塩分・炭素の液相への溶出→液相分布●塩分：12%増加
炭素：13%増加

 嫌気性消化試験による本システムの有用性を確認
油水分離を施した試料および、水熱前処理および油水分離を施した試料で安定的な運転を確認●水熱前処理を施すことにより、若干の消化効率の向上を確認した●本試験で用いた試料では、油分および塩分の阻害を起こす濃度は確認できなかった
今後、試料濃度を高くした場合、今回確認されなかった差が明確に表れることが予測される

中国食品残渣有効処理システム実現のための基礎的知見が得られた

S201 平成24年度環境・生命工学修士論文本審査会
2013年2 月15日

キノン分析を目的とする
オンラインSFE-HPLCシステムの開発
下水汚泥処理

栽培土壌

微生物群集
分析手法

複合微生物系での相互作用

大門研究室051052 萩原淳一

キノンプロファイル法
量と質の変化
迅速性・再現性・定量性（既存法）SEE*1/HPLC*2とオンラインSFE-HPLCシステムの差異

①抽出

②前処理

有機溶媒抽出超臨界流体抽出(SFE*1)ヘキサン抽出③分離・定量SepPak® Silica

トラッピングカラム(クロマトグフィ)
HPLC*2

分析の更なる迅速化・簡便化・定量性の向上

目的

オンラインSFE-HPLCシステムの開発*1SFE：Supercritical Fluid Extraction *2HPLC：High Performance Liquid Cromatography

まとめ
トラップグカラムに通水したところキノン種の捕集率が改善された
その最適通水量は，SFE流量：通水量＝30：1であった
オンラインSFE-HPLCシステムを作成し活性汚泥に適用したところ
SFE抽出流量1.0mL/min,トラッピングカラム温度45℃
条件にて既存法と同程度のキノンプロファイルが得られた
以上の結果よりオンラインSFE-HPLCシステムによる自動分析が可能になり分析時間が2時間から1時間に短縮され，再現性が向上した