濱口 宗秋

マイクロバブルによる余剰汚泥のオゾン前処理の効率化

姫野 修司，小松 俊哉

日本で広く採用されている活性汚泥法で発生する余剰汚泥には，非生分解性の有機物が含まれているため，余剰汚泥をバイオマスの有効利用としてメタン発酵に使用するとメタン発酵の効率が低い．したがって，オゾン処理により余剰汚泥の分解性を改善し，メタン生成効率が向上することが期待される．その一方で，オゾン生成には多くのコストがかかります． 従って，マイクロバブルは１mm未満のサイズを有し，効率的にガスを水に溶解させるため，マイクロバブルを使用することによって余剰汚泥のオゾン処理が改善される．本研究の目的は，スタティックミキサーを用いたマイクロバブルオゾン処理による余剰汚泥の可溶化の評価と，オゾン処理後の余剰汚泥を用いたメタンガス発生量の推移の確認である．
まず，余剰汚泥の可溶化に対する気液比（G/L）の影響を評価するため，オゾン濃度140mg/LでG/Lを5％から20％の間で変化させた．低いG/Lは排ガス中のオゾンが少なく，オゾンガスを効率的に溶解することができた． ただし，G/Lごとに溶解性COD（S-COD）の増加量に差はなく，S-COD増加量はオゾンの消費に影響されることがわかった．
オゾン処理した余剰汚泥を基質として20日間のメタン発酵回分実験(36±1℃の中温消化)を行った．メタン発酵実験では，未処理の余剰汚泥とS-CODが約900mg/Lのオゾン処理余剰汚泥を使用した．オゾン処理のG/Lが５％と１０％の場合，メタンガスの量は約１０％増加した．これに対し，オゾン処理のG/Lが１５％と２０％の場合，メタンガス量は約２０％増加した．高いG/Lのオゾン処理は，メタン生成に寄与する有機物への効率的な分解を引き起こしたと考えられた．また，S-CODの値はメタン発酵におけるメタンガス量の増加の指標とはならず，メタン生成に寄与する有機物に分解することが重要であると考えた．
この研究では，オゾン処理が余剰汚泥の効率的な分解につながることがわかった．また，高いG/Lのオゾン処理は大量の排オゾンガスを排出したが、効率的なオゾン溶解はメタン発酵でバイオガスの増加を引き起こすことを示唆した。