高含水率有機廃棄物水熱処理固体残渣のアンモニア吸着性能
有機廃棄物水熱処理固体残渣の性状評価およびアンモニア吸着能評価を行った。実験では下水汚泥およびドックフードを原料とし，異なる水熱処理条件で得られた固体残渣の比表面積測定および表面官能基測定を行うとともに，アンモニア吸着能の評価を行った。その結果，有機廃棄物水熱処理固体残渣にはアンモニア吸着能があり，特に汚泥残渣については 30 mg-N/g-sorbent 以上の吸着能があることがわかった。また水熱処理温度が高くなるとともに固体残渣の比表面積は増大し，比表面積はアンモニアの吸着能と強い正の相関関係があることが明らかとなった。ただし，比表面積とアンモニア吸着能の関係は廃棄物原料により大きく異なり...
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| Published in | Journal of the Japan Society of Material Cycles and Waste Management Vol. 28; pp. 160 - 167 |
|---|---|
| Main Authors | , , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
Tokyo
一般社団法人 廃棄物資源循環学会
2017
Japan Science and Technology Agency |
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1883-5856 1883-5899 |
| DOI | 10.3985/jjsmcwm.28.160 |
Cover
| Abstract | 有機廃棄物水熱処理固体残渣の性状評価およびアンモニア吸着能評価を行った。実験では下水汚泥およびドックフードを原料とし，異なる水熱処理条件で得られた固体残渣の比表面積測定および表面官能基測定を行うとともに，アンモニア吸着能の評価を行った。その結果，有機廃棄物水熱処理固体残渣にはアンモニア吸着能があり，特に汚泥残渣については 30 mg-N/g-sorbent 以上の吸着能があることがわかった。また水熱処理温度が高くなるとともに固体残渣の比表面積は増大し，比表面積はアンモニアの吸着能と強い正の相関関係があることが明らかとなった。ただし，比表面積とアンモニア吸着能の関係は廃棄物原料により大きく異なり，単位比表面積あたりのアンモニア吸着量は汚泥残渣のほうが多いものの，水熱処理により固体残渣表面に OH 基および C=O 基が増大するドックフード残渣のほうが単位比表面積増加量あたりのアンモニア吸着増加量が大きかった。 |
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| AbstractList | 有機廃棄物水熱処理固体残渣の性状評価およびアンモニア吸着能評価を行った。実験では下水汚泥およびドックフードを原料とし，異なる水熱処理条件で得られた固体残渣の比表面積測定および表面官能基測定を行うとともに，アンモニア吸着能の評価を行った。その結果，有機廃棄物水熱処理固体残渣にはアンモニア吸着能があり，特に汚泥残渣については 30 mg-N/g-sorbent 以上の吸着能があることがわかった。また水熱処理温度が高くなるとともに固体残渣の比表面積は増大し，比表面積はアンモニアの吸着能と強い正の相関関係があることが明らかとなった。ただし，比表面積とアンモニア吸着能の関係は廃棄物原料により大きく異なり，単位比表面積あたりのアンモニア吸着量は汚泥残渣のほうが多いものの，水熱処理により固体残渣表面に OH 基および C=O 基が増大するドックフード残渣のほうが単位比表面積増加量あたりのアンモニア吸着増加量が大きかった。 Hydrothermal treatments in different treatment conditions using organic wastes with high moisture content, such as sludge and food waste, were conducted, and the ammonia adsorption capabilities of the solid residues produced were evaluated in this experiment. To understand the characteristics of the hydrothermally-treated solid residues, the BET surface areas and functional groups of the residues were measured. The results show that the solid residues had high ammonia adsorption capabilities. In particular, the sludge solid residue achieved a high ammonia adsorption performance of over 30 mg-N/g-sorbent. There is a strong correlation between BET surface area and ammonia adsorption capability, but the correlation was different according to the waste substance. The solid residue from sludge had higher ammonia adsorption than the residue from dog food. However, the ammonia adsorption change due to BET surface area change was much higher for the dog food residue than for the sludge residue because the dog food residue contained many hydrophilic groups on the surface. |
| Author | 須網, 暁 小林, 信介 浜辺, 久 板谷, 義紀 水野, 翔太 |
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| References | 16) 土手 裕，関戸智雄，元山健司郎，上田浩三，坂本亮一，鈴木敏征，佐野修司：豚ふん堆肥炭化物による養豚排水からのアンモニア除去に関する研究，廃棄物資源循環学会論文誌，第27巻，pp.23-29 (2016 14) K. Okada, N. Yamamoto, Y. Kameshima and A. Yasumori : Adsorption Properties of Activated Carbon from Waste Newspaper Prepared by Chemical and Physical Activation., J. Colloid Interface Sci., Vol.262, No.1, pp.194-199 (2003 18) T. Asada, T. Ohkubo, K. Kawata and K. Oikawa : Ammonia Adsorption on Bamboo Charcoal with Acid Treatment, Journal of Health Science, Vol.52, No.5, pp.585-589 (2006 9) H. Yoshida, H. Tokumoto, K. Ishii and R. Ishii : Efficient, High-speed Methane Fermentation for Sewage Sludge using Subcritical Water Hydrolysis as pretreatment, Bioresource Technology, Vol.100, pp.2933-2939 (2009 19) B.J. Kim and S.J. Park : Effect of Carbonyl Group Formation on Ammonia Adsorption of Porous Carbon Surface, J. Collid Interface Sci., Vol.311, No.1, pp.311-314 (2007 5) 小林信介，水野翔太，板谷義紀：汚泥水熱処理残渣のアンモニア吸着剤としての利用，第25回廃棄物資源循環学会研究発表会講演論文集，pp.209-210 (2014 11) 小林信介，中山賢人，橘 諭士，田邊靖博，板谷義紀：高温濾過における水熱処理汚泥の濾液性状，化学工学論文集，第41巻，pp.55-61 (2015 12) 小林信介，野村真平，藤村幸弘，坪井博和，木本孝司，板谷義紀：水熱反応条件が下水汚泥処理残渣性状へ与える影響，化学工学論文集，第37巻，pp.460-467 (2011 1) 環境省 環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部産業廃棄物課：産業廃棄物排出・処理状況調査報告書 (2015), http://www.env.go.jp/press/files/jp/28771.pdf ( 閲覧日2016年12月23日 2) 国土交通省 国土技術政策総合研究所：下水汚泥の資源・エネルギー化技術に関する概略検討の手引き (2014), http://www.nilim.go.jp/lab/ecg/gaiyou/tiiki_pote/01.pdf ( 閲覧日2016年12月23日 8) W.J. Catallo and J.L. Comeaux : Reductive Hydrothermal Treatment of Sewage Sludge, Waste Management, Vol.28, No.11, pp.2213-2219 (2008 17) H. Tamon and M. Okazaki : Influence of Acidic Surface Oxides of Activated Carbon on Gas Adsorption Characteristics, Carbon, Vol.34, No.6, pp.741-761 (1996 15) K. Zhu, H. Fu. J. Zhang, X. Lv, J. Tang and X. Xu : Studies on Removal of NH4+-N from Aqueous Solution by Using the Activated Carbons Derived from Rice Husk, Biomass and Bioenergy, Vol.43, pp.18-25 (2012 20) G. Petit : Factor Affecting the Removal of Ammonia from Air on Carbonaceous Materials, Springer, pp.53-82 (2012 3) 環境省：メタンガス化施設の導入事例等, http://www.env.go.jp/recycle/waste/biomass/example.html ( 閲覧日2016年12月23日 10) D. Voet and J.G. Voet : Biochemistry, 2nd ed, Wiley, pp.381-382 (1995 13) S.E. Hale, V. Alling, V. Martinsen, J. Mulder, G.D. Brreedveld and G. Cornelissen : The Sorption and De-sorption of Phosphate—P. Ammonium—N and Nitrate—N in Cacao Shell and Corn Cob Biochars, Chemosphere, Vol.91, pp.1612-1619 (2013 7) T. Okuda, Y. Kosaki, S. Murakami, S. Kasahara and M. Ishikawa : Study on the Volume Reduction System of Excess Sludge by Hydrothermal Reaction, Proceedings of JSCE, Vol.692, pp.21-30 (2001 4) 野池達也：メタン発酵，技報堂出版，pp.19-83 (2015 6) N. Kobayashi, K. Nakayama, S. Tachibana, Y. Tanabe and Y. Itaya : Effect of Hydrothermal Reaction Conditions on Filtration Performance of Sewage Sludge, Filtech 2013, Oct. 22-24, Wiesbaden, Germany (2013 |
| References_xml | – reference: 13) S.E. Hale, V. Alling, V. Martinsen, J. Mulder, G.D. Brreedveld and G. Cornelissen : The Sorption and De-sorption of Phosphate—P. Ammonium—N and Nitrate—N in Cacao Shell and Corn Cob Biochars, Chemosphere, Vol.91, pp.1612-1619 (2013) – reference: 4) 野池達也：メタン発酵，技報堂出版，pp.19-83 (2015) – reference: 10) D. Voet and J.G. Voet : Biochemistry, 2nd ed, Wiley, pp.381-382 (1995) – reference: 11) 小林信介，中山賢人，橘 諭士，田邊靖博，板谷義紀：高温濾過における水熱処理汚泥の濾液性状，化学工学論文集，第41巻，pp.55-61 (2015) – reference: 6) N. Kobayashi, K. Nakayama, S. Tachibana, Y. Tanabe and Y. Itaya : Effect of Hydrothermal Reaction Conditions on Filtration Performance of Sewage Sludge, Filtech 2013, Oct. 22-24, Wiesbaden, Germany (2013) – reference: 5) 小林信介，水野翔太，板谷義紀：汚泥水熱処理残渣のアンモニア吸着剤としての利用，第25回廃棄物資源循環学会研究発表会講演論文集，pp.209-210 (2014) – reference: 19) B.J. Kim and S.J. Park : Effect of Carbonyl Group Formation on Ammonia Adsorption of Porous Carbon Surface, J. Collid Interface Sci., Vol.311, No.1, pp.311-314 (2007) – reference: 3) 環境省：メタンガス化施設の導入事例等, http://www.env.go.jp/recycle/waste/biomass/example.html ( 閲覧日2016年12月23日) – reference: 7) T. Okuda, Y. Kosaki, S. Murakami, S. Kasahara and M. Ishikawa : Study on the Volume Reduction System of Excess Sludge by Hydrothermal Reaction, Proceedings of JSCE, Vol.692, pp.21-30 (2001) – reference: 18) T. Asada, T. Ohkubo, K. Kawata and K. Oikawa : Ammonia Adsorption on Bamboo Charcoal with Acid Treatment, Journal of Health Science, Vol.52, No.5, pp.585-589 (2006) – reference: 12) 小林信介，野村真平，藤村幸弘，坪井博和，木本孝司，板谷義紀：水熱反応条件が下水汚泥処理残渣性状へ与える影響，化学工学論文集，第37巻，pp.460-467 (2011) – reference: 15) K. Zhu, H. Fu. J. Zhang, X. Lv, J. Tang and X. Xu : Studies on Removal of NH4+-N from Aqueous Solution by Using the Activated Carbons Derived from Rice Husk, Biomass and Bioenergy, Vol.43, pp.18-25 (2012) – reference: 8) W.J. Catallo and J.L. Comeaux : Reductive Hydrothermal Treatment of Sewage Sludge, Waste Management, Vol.28, No.11, pp.2213-2219 (2008) – reference: 16) 土手 裕，関戸智雄，元山健司郎，上田浩三，坂本亮一，鈴木敏征，佐野修司：豚ふん堆肥炭化物による養豚排水からのアンモニア除去に関する研究，廃棄物資源循環学会論文誌，第27巻，pp.23-29 (2016) – reference: 1) 環境省 環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部産業廃棄物課：産業廃棄物排出・処理状況調査報告書 (2015), http://www.env.go.jp/press/files/jp/28771.pdf ( 閲覧日2016年12月23日) – reference: 2) 国土交通省 国土技術政策総合研究所：下水汚泥の資源・エネルギー化技術に関する概略検討の手引き (2014), http://www.nilim.go.jp/lab/ecg/gaiyou/tiiki_pote/01.pdf ( 閲覧日2016年12月23日) – reference: 14) K. Okada, N. Yamamoto, Y. Kameshima and A. Yasumori : Adsorption Properties of Activated Carbon from Waste Newspaper Prepared by Chemical and Physical Activation., J. Colloid Interface Sci., Vol.262, No.1, pp.194-199 (2003) – reference: 9) H. Yoshida, H. Tokumoto, K. Ishii and R. Ishii : Efficient, High-speed Methane Fermentation for Sewage Sludge using Subcritical Water Hydrolysis as pretreatment, Bioresource Technology, Vol.100, pp.2933-2939 (2009) – reference: 17) H. Tamon and M. Okazaki : Influence of Acidic Surface Oxides of Activated Carbon on Gas Adsorption Characteristics, Carbon, Vol.34, No.6, pp.741-761 (1996) – reference: 20) G. Petit : Factor Affecting the Removal of Ammonia from Air on Carbonaceous Materials, Springer, pp.53-82 (2012) |
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| StartPage | 160 |
| SubjectTerms | Adsorption Ammonia Food Food waste Functional groups Hydrothermal treatment Moisture Moisture content Organic wastes Residues Sludge Surface area Surface chemistry Wastes Water content アンモニア吸着 ドックフード 下水汚泥 水熱処理 |
| Title | 高含水率有機廃棄物水熱処理固体残渣のアンモニア吸着性能 |
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