Studies on the Treatment Characteristics of a Heat Exchanger‐Type Anaerobic Biofilm Reactor
著者 Carlos Ramiro Escalera
雑誌名 静岡大学大学院電子科学研究科研究報告
巻 13
ページ 160‑161
発行年 1992‑03‑30
出版者 静岡大学大学院電子科学研究科
URL http://hdl.handle.net/10297/1741
氏名 。 (本籍)
学 位 の 種 類 学 位 記 番 号 学位授与の日付 学位授与の要件
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学 位 論 文 題 目
論 文 審 査 委 員
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lSe乱贔ズ (ボ リビア)工 学 博 士
工博甲第
58
号平 成 3年 3月 23日 学位規則第5条第1項該当
電子科学研究科
電子応用工学専攻
Studiё
s on the Treatrnent ChaFaCteristics of a Heat Exchanger‐
Type Anabrobic Biofilm Reactor(熱
交換器型嫌気性生物膜反応器の研究)(委員長
)
教 授 教 授 助教授
夫 男 邦 重 美 田 渥 内 夫
致 嗣 鐵 静 勝 山 村 田 秋 岡
野 教 授
教 授
論 文 内 容 の 要 旨
嫌気性微生物
(メタン発酵菌
)の活性は
,温度の低下 と共に低下 し
,低温下廃水の生物化学的処理 に適用する場合には
,大きな問題 となる。これは
,全処理槽を加熱 し
,適切な温度に維持することに より解決されるが
,非常に多 くの加熱エネルギーが必要 となる。
本研究は
,処理槽内に滞留する微生物のみを適切な温度に維持 して活性を高め
,処理性能の向上を 図ると共に
,必要なエネルギーを少なくできる可能性を持 った処理槽 としての熱交換器型嫌気性生物 膜反応器
(HEABR)の開発を目的とし
,その処理特性について検討 したものである。
HEABRでは
,広い熱伝達面に付着 している生物膜が
,微生物の成長のために最適な温度まで直接加熱され
,その温 度に維持される上
,流入低温廃水の加熱を必要 としない。 したがって
,処理性能を落とさずに
,必要 な加熱エネルギーを少なくすることができると考えられる。
第一章では,嫌気性廃水処理プロセスの好気性プロセスに対する利点,有機物の分解反応経路及び 各段階の微生物の種類について述べると共に種々の生物膜処理槽の特性の比較を行い,現在までに提 案された生物膜モデルについて考察 した。また,HEABRの利点についても述べてあり,最後に本研 究の目的及び構成を示 した。
第二章及び第二章で生物膜反応槽の性能を評価するのに重要な有機物の除去速度に対する生物膜内 の拡散の影響について検討 したさすなわち,第二章では,二段階逐次反応を考慮したモデルを用いて,
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生物膜内であ基質及び生成物の分解に関する有効係数の近似式を提案 した。第二章では,並行及び逐 次反応を考慮したモデルを用いて,第二章で提案 した有効係数の近似式よりさらに厳密に実際の現象 を表すことができる式を導出した。これらの近似式は,HЁABRだけでなく,他の生物膜反応器の設 計及び性能評価のためにも用いることができるo
第四章では,HEABRについて,低有機物濃度及び低温度人工廃水 (炭水化物)を用い,単流漱鶴 上昇流条件下で,その性能に及ぼす流入温度,壁温度,水力学的滞留時間の影響に関 して検討 した。
有機物あ除去率は,流入温度の低下による影響は少ないが,壁温度の低下及び滞留時間の短縮によっ て低下 した。しかし,高い除去率が得 られており,その理由は,反応槽の液本体の下部に浮遊する酸 生成及びメタン生成微生物の活性のためであることを明らかにした。反応槽の性能に対する生物膜の 寄与は液境膜の拡散抵抗に大きく影響されることがわからた。擬定常状態を仮定 して,こ れらの現象 を考慮 し,第二章で提案 した近似式を用いて基質分解速度に対する生物膜内の拡散速度の影響を評価
した。反応槽モデルの計算値と実験値はよく一致 したo
第五章では,分解 し易い有機性廃水 (糖蜜廃水)を用い,循環操作で運転された場合のHЁABR
の処理および動的特性に関する理論的ならびに実験的検討を行うた。処理特性について,有機物除去 率に及ぼす壁温度及び水力学的滞留時間の影響が大きいことが観察されたが,比較的冷たい液本体中 には低温でも活性な酸生成菌 (主に酢酸生成菌)が優勢に,直接に加熱された生物膜にはメタン生成 菌が優勢に存在するため,液本体の温度の低下による有機物除去率減少は見られなかった。よって, 同様な設計特性 (生物膜比表面積,容積,熱損失面積など)を持つ嫌気性固定床反応器を同様な操作 条件下で運転する場合と比較すると,HEABRの運転に必要な加熱エネルギーは少なぃことを示した。
動的特性に関しては,過負荷に対する反応器の動的応答の実験から反応器の安定性を確かめた。さら に,前章と同様にこれらの特性を考慮した反応槽モデルを提案し,その計算結果は,運転開始時にお ける実験データとよく一致 した。
第六章では,HEABRをグラニュール化が起こる条件下で設計,運転するに必要な基礎データを得 るために長期1間運転 し,考察を加えた。種汚泥を利用せずに,上昇流嫌気性スラッジブラーンケット (UASB)反応器の場合より10倍高い汚泥負荷速度及び低い平均液本体温度の条件下で短期間のうち に粒径0.5‑2mElグラニュールが生成されることが示された。
第七章では,本研究で得られた成果の要約を述べた。
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