三菱化学(株)黒崎事業所殿向エステプロセス⑧の運転状況
OperatingdeliveredtoProcess⑧

Reporto=S一丁Eぺ

MitsubishiChemjcalCorporation(環)水処理本部技術部
田塩憲明

NoriakiShiota

宮本武

TakeshiMiyamoto

当社は,三菱化学(株)黒崎事業所殿向けに汚泥減量化設備(エステプロセス⑧)を納入した｡本稿では,設備概要を紹介するとともに,2002年3月よりおこなっている実運転の状況を報告する｡
現状2槽あるリアクターのうち1槽のみの運転であるが,良好な処理能力を示しており,汚泥可溶化率は50%以上であることを確認している｡また,システム全体での汚泥収支を取ったところ,汚泥減量化率は59%であった｡

TheS‑TEPROCESS②is

productionofexcess

aslndge.In

sludgeOfexcessthan50%ofthe

only
organic

sludgehas

twoof血eone

been

With

signi丘cantlyreduced

startedinKurosakiplantof

solubilized

digester,S‑TEreactor.At也e50%10adingrate,也eentire
sludgeprOCeSSMarch2002,the血st氏111‑SCaleplantwas

MitsubishiChemicalCo叩Oration,Japan.Althonghtentatively,mOre

treatment

novelwasteⅥraterbas

reactorsbyenzymeinsystemhas

reducedthebeenaopera土edthermophilic
production

by59%.

好熱性 細菌Tber皿Opbilic

余剰

汚泥

Excess化

Solubilization

可溶

高温汚泥消化槽

Bacteria

SludgeThermophilic

SludgeDigester

ミッション+などを目標に掲げ,工場,事業所からまえがき
わが国における産業廃棄物の排出量は,ここ数年の廃棄物の削減に取り組んでいる｡

では約4億トンと横道い傾向にあるものの,その量有機性排水の処理方法としては,効率面,経済性,は一向に減少する気配はない｡産業廃棄物の排出量

環境的面から生物学的処理法が最良の方法と考えらは家庭から排出される一般廃棄物の排出量の約8倍れている｡その処理過程で余剰汚泥が必然的に発生に達し,そのうちの約20%が最終処分として埋めし,これらは脱水後そのまま,あるいは焼却･減容立て処理されている｡このままでは10年後には最終したうえで陸地に埋め立てることで処理されてきた｡

処分場の残余容量がゼロになるとの推算もあり,産しかし,近年,焼却に伴い発生する有害物質,埋め業廃棄物の再利用,減量化が緊急の課題となってい立て地確保の問題などにより,汚泥処理の問題がクる｡近年,多くの企業が｢ゴミゼロ工場+｢ゼロエローズアップされてきている｡現状,余剰汚泥の農
神鋼パンテツク技報

Ⅵ)J.4β肋.J(20α2/β)地還元や建設資材化などのリサイクルに回る分は30処理･汚泥処理一体型の余剰汚泥減量型活性汚泥プ%程度にとどまっている｡嫌気消化によるエネルギー

ロセスである｡つまり,既存の活性汚泥処理設備に回収などの有効利用も検討されているものの,設備汚泥可溶化装置を付加するだけで余剰汚泥の減量化が大きくなるうえ,利用先や安定供給の問題などがが達成できる｡匡=に本プロセスの基本フローを示残されている｡このような問恩を解決するために当す｡

社では,好熱性細菌(以下,好熱菌とする)をもちS‑TE槽は高温好気条件に保たれ,そこで増殖すいた汚泥可溶化装置と活性汚泥法を組み合わせたまっる好熱菌の酵素の作用により余剰汚泥がBOD化さたく新しい余剰汚泥減量化プロセスを開発し,販売れ,生物分解性が高められる｡つまり,可溶化処理するに至っている1)｡によって余剰汚泥のフロックが解体されるとともに,これまでに,石油化学工場など複数の民間工場排汚泥が酵素によって溶解されて細胞内成分を溶出す

水を対象にパイロットスケール実証試験をおこない,ることが判明している3)｡可溶化処理された余剰汚余剰汚泥の完全減量化を達成している2)｡このたび泥は曝気槽に返送され,そこで活性汚泥生物により当社は,国内有数の化学メーカーである三菱化学分解･無機化される｡余剰汚泥の発生がゼロになる(株)黒崎事業所殿より,当該排水処理設備から発生最大の鍵は,可溶化された汚泥の曝気槽における無する余剰汚泥処理を目的とした汚泥減量化設備を民機化量と発生する余剰汚泥量とが等しくなるように間向け第1号機として受注した｡ここでは,その設S‑TE槽で処理する汚泥量を調整することである｡

備概要と運転状況を報告する｡

通常,S‑TE槽に投入した汚泥量の約3分の1が可1.エステプロセス⑰の原理溶化されたのちに曝気槽内で無機化されるため,減当社が開発した余剰汚泥減量化プロセスは従来の量すべき汚泥量の約3倍量をS‑TE槽に投入すれば処理方法とは概念がまったく異なるものである｡す余剰汚泥をほぼ全量減量できることになる｡S‑TE

なわち,排水処理設備から生じる余剰汚泥を汚泥可槽は沈殿槽を持たないワン･スルー方式のため,活溶化槽(以下,S‑TE槽とする)で処理したのち,性汚泥法のような汚泥管理を必要とせず運転管理は曝気槽に返送して汚泥を分･解･無機化するという水極めて容易である｡

庄1ⅦentInnuent

Sedi皿e】1tatiolltank

Aeratiolltallk

Steam山etpump
上Ieat
excbanger

8】ower

Tber皿Op血ilics】udge

Outletpump

digester(S‑TEreactor)

図1エステプロセス⑧の基本フロー下jg.1Syste皿80WOf也elわi.4β肋.J(20α〜/8)

s血ul触eoustrea血e加Ofvastewatera凸d

神鋼パンテツク技報

excesssludge本プロセスで使用する好熱菌は月αCよgJαざ属に分類される病原性のない安全な細菌であり,当社が独う必要がある｡

2.設備概要自に汚泥コンポスト中から分離したものである｡こ

本設備は,余剰汚泥の減量効果,経済的な運転,の細菌は微好気条件のもと60〜70℃で活発に増殖維持管理のしやすさをどが客先要求を満足し,汚泥し,強力な汚泥可溶化酵素を分泌して汚泥を溶解す処分費の低減を図れることから採用された｡本設備る｡また,本菌は50℃以下では増殖せず,かつ,を設計するに当たり,パイロットテスト機によるテ酵素も50℃以下では不活性であるため,曝気槽のストを1997年2月から6月にかけて実施し,テスト活性汚泥に悪影響を及ぼすことはない｡また,曝気データをもとに最適設計をおこなった｡

槽内では一部胞子の状態で休眠するため死滅するこ

2.1設計条件となく,循環してS‑TE槽に戻ってきた際に再度活処理対象:活性余剰汚泥性化されて汚泥の可溶化に寄与する｡そのため,種汚泥量:最大1500皿シd,最小1000皿シd菌の追加接種は原則的に不要である｡以下に本プロ

汚泥濃度:最大15000mg几,最小10000mg几

セスの特長をまとめる｡

汚泥温度:最高37℃,最低18℃(丑余剰汚泥の減量化処理時間:24時間/d

余剰汚泥の発生が大幅に減量化され,余剰汚泥の処理能力2.2発生ゼロも可能である｡

可溶化汚泥量:5000kg‑DS/d(2500kg‑DS/槽/d)(丑汚泥処分費の削減
2.3

運転費が非常に安価であり,従来の脱水･搬出すフローシート

当該設備のブロックフローを図2に示す｡

る処理方法にくらべて処分費が1/2〜1/3になる｡

既設排水処理設備は標準活性汚泥法を採用してお③短期間の立上げ
好熱菌の増殖と汚泥可溶化酵素の生産に最適な装り,これに新たにS‑TE槽を付加することにより汚置設計をおこなうことにより,わずか1日で所定泥減量化プロセスを構築している｡まず原水は原水性能までの立ち上げが可能である｡

槽に入り,pH調整されたのち曝気槽に入り生物処理される｡沈殿槽で固液分離されたのち処理水は海(彰容易な維持管理洋放流される｡従来,排水処理で生じた余剰汚泥はS‑TE槽を60〜70℃,微好気条件に保つ以外に面倒な維持･管理は一切不要である｡

沈殿槽から引き抜かれ,遠心脱水機によって脱水されたのち焼却処分されていた｡(亘環境調和型プロセス
薬品は一切使用せず,自然界に生存する安全な微新しいフローでは,沈殿槽からの引抜汚泥が生物を使用するため,環境に優しいプロセスであS‑TE槽にポンプ圧送されて可溶化処理に供される｡

る｡

S‑TE槽は蒸気で加温され,さらに適度の散気をおなお,本プロセスでは,S‑TE槽からの可溶化液こなうことにより,高温･徴好気条件下で運転されの返流により,曝気槽では20%程度の負荷(BOD,窒素など)の上昇を考慮する必要がある｡また,無る｡可溶化処理液はポンプで既設曝気槽に返送され機物を多く含む余剰汚泥は完全減量化を達成できなの処理液を熱交換することにより,エネルギー回収い場合がある｡上記の点に留意した上で活性汚泥法をおこなっている｡汚泥減量化設備は,1槽あたりと組み合わせたトータルエンジニアリングをおこなの処理能力2500kg‑DS/dを有する,完全に独立しIn且uent

Storagetank

るが,その際S‑TE槽に受け入れる低温汚泥と高温

Aerationtank

SedimentationtaIlk

E世1neTlt

Excesssludge

No.1S‑TEreactor

No.2S‑TEreactor

図fig.2

JO2

排水処理設備･汚泥減量化設備ブロックフロー
別ock80W

Of也ewastewater

a力d也esl口dget陀atme皿tplant

神鋼パンテツク技報

1わJ.4β肋.J(2〃α2/β)た2系列のS‑TE槽からなる｡写真1に汚泥減量化設備の外観を示す｡
設備仕様

2.4

2.4.1排水処理設備(既設)
水 相1)原量:1300m3

客気2)曝槽量:12500m3

容散気方式:機械式表面曝気殿3)沈槽

容量:2500m3

2.4.2

汚泥減量化設備(S‑TB槽)
量:1500皿3(750皿3×2槽)

容材

写真1汚泥減量化設備の外観

Pbotol

O11tSide

viewof也eS‑TEreactor

質:RC製

主要機器仕様溶解処理液移送ポンプ
ン

プ

2散気ブロ

ワ

2排気ブロ

ワ

2散気装置(微細気泡型)

2

汚泥熱交換器(写真2)2排ガス熱交換器

1台台ムロ台式ムロムロ

汚泥循環ポ

2

3.運転状況
3.1運転計画
表1に計画した運転条件を示す｡基本設定は既報

写真2

汚泥熱交換器の外観

Photo

20utside

viewof血e

heatexcb皿gerのとおり,まず汚泥循環率を設定し,それに見合った汚泥量をS‑TE槽に投入した｡ここで汚泥循環率
処理水質への影響を鑑み,投入汚泥量を段階的には,減量化設備導入前の余剰汚泥発生量に対するS‑TE槽投入汚泥量(乾燥重量基準)の倍率と定義増加させて汚泥循環率上昇させることとした｡各し,次式で示される｡
汚泥循環率=Qs̲TE/Qw

RUNにおいて,所定の汚泥減量化をおこないつつ余剰汚泥を一部引き抜いて既設曝気槽MLSS濃度

ここで,を6000mg几前後に保つ運転をおこなった｡
各RUNにおける余剰汚泥の減量効果を確認する

Qs̲TE:S‑TE槽投入汚泥量(kg‑DS/d)
Qw:導入前の余剰汚泥発生量(kg‑DS/d)

ために,推定余剰汚泥発生量から汚泥減量化率を算

表1運転条件
TablelScbednled
RUN

operating

TankNo.operated

co皿ditions

ofS‑TEreactor

Qs̲TE串Circulatlngratio(kg‑DS佃)

(‑)

HRT

(d)

%decompositone且peCt由▲●(%)

1No.1

4500

0.9

1.7302Noユ6000

1.2

1.25403No.17500

1.5

1.0504

No.1十No.2

9000

0.9

1.7605No.1＋No.212000

2.41.25806No.1＋No.215000

3.01.0100*Q oftbe**%oftbe

sludgeipjectedto
excess

S‑TEreactor.

s】udge deco皿pOSed

1わ乙4β肋.J(2〃α〜/β)

jll也60V訂dlw鮎teVater

treatmentpla血神鋼パンテツク技報

JJ

出して評価した｡なお,推定余剰汚泥発生量は,各おおむね50%以上と高い数倍を示し,所定の性能

RUNにおける流入TOC量に,2001年度の流入が発揮されていることがわかる｡写真3にS‑TE槽TOC‑汚泥転換率を乗じた数値を採用した｡運転期での可溶化処理前彼の汚泥の写真を示す｡S‑TE槽間中,既設曝気槽内MLSS濃度はほぼ一定に保つ

内で投入汚泥のフロックが破壊され,可溶化にともことができたため,汚泥発生量は次式で算出した｡

ない細胞内成分が漏出している様子がわかる｡
試運転期間中において,余剰汚泥全量減量化の運

汚泥発生量=余剰汚泥引抜量＋放流SS量(2)=￠ex･Ⅹ＋Qeぽ･C｡圧転をおこなっていない期間は,所定の汚泥減量化運転をおこないつつMLSS濃度を6000mg几前後にここで,Qex:余剰汚泥引抜流量(m3/d)保つように余剰汚泥の系外引き抜きも実施した｡そⅩ:MLSS濃度(mg/L)
Q｡ff:放流水量(m3/d)の期間の一例としてRUN3における汚泥収支を取ると以下のようになる｡①推定余剰汚泥発生量:4170kg‑DS/d

Gだ:処理水SS濃度(皿g几)
一般的な水質項目の分析はJIS

KOlO2に準じておこなった｡
3.2

装置制御

投入汚泥は,既設沈殿槽から余剰汚泥受入ポンプ(流入TOC量より算出した)②余剰汚泥引抜量:1520kg‑DS/d③RUN3の放流SS量:180kg‑DS/d④余剰汚泥発生量=②＋③=1700kg‑DS/d
曝気槽,沈殿槽を含めた排水処理設備系内に余剰を使ってS‑TE槽に投入される｡処理汚泥は,一定の槽内液位でオーバーフローしたものが全量曝気槽汚泥の蓄積がないと仮定すると,汚泥減量化率は以に返送される｡また,投入汚泥は蒸気加温され,下の計算でえられる｡

汚泥減量化率=(①‑④)/①=59%
現在,2系列あるS‑TE槽のうち片側(No.1槽)

S‑TE槽内が60〜66℃になるように自動調整されている｡さらに,S‑TE槽上部には酸化還元電位計(ORP計)が設置されており,これを指標に通気量のみの運転結果であるが,十分に減量化の効果が発を調整して微好気条件が保たれる｡

揮されている｡今後は余剰汚泥引抜量を段階的に減3.3

らすとともに,S‑TE相投入汚泥量を増やした条件

運転状況
まず,運転開始当初には当社が分離･培養した好熟菌(SPT2‑1株)を種菌として投入する｡これにで運転を実施する計画である｡
活性汚泥処理水の水質については,当初の想定どより常在の好熱菌が少ない汚泥であっても,急速におりCODMnがやや高くなった｡全CODMnに占め装置を立ち上げることが可能となる｡S‑TE槽へのる 溶解性CODMnの割合が高く,通常は引抜汚泥投入汚泥量,汚泥濃度についてはほぼ運転計画とおとともに除去されていた難分解性物質が洗出していりとなった｡

ることが考えられる｡汚泥循環率を上昇させるにつ汚泥可溶化の指標として,可溶化処理前後のSSれてSS濃度も上昇した｡いずれも処理数値にばら除去率(以下,汚泥可溶化率と称す)を算出した｡

つきはあるものの,放流基準を越えることはなかっ

図3に汚泥可溶化率の推移を示す｡汚泥可溶化率は(演)む)巴q〇一焉N≡♪ヨ【○∽◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆(卜一1000〟皿)10

写真3(a)可溶化処理前の汚泥(b)可溶化処理後の汚泥

015･Mar‑0229‑Mar‑021ユーApr‑0226‑Apr‑0210‑May‑0224‑May､027‑J11n‑02DatePhoto

図Fig.3

ヱ23

汚泥可溶化率の推移
Cbangeofsolnbil止ation

ratein血e

可溶化処理前後の汚泥S▼‑TE reactor

神鋼パンテツク技報

3Micrograpbs

ofsludgeof(a)血eundigested;and(b)血edigested
Vog.4β加b.J(20￠2/β)

た｡

である｡本製品に対する顧客の関心は非常に高く,す び
三菱化学(株)黒崎事業所殿に納入したエステプロ

む第1号機の成功をもとに今後の受注に結びつけたい｡
また,当社の食品廃棄物資源化システムPAMEDIS

セス⑧の民間向け第1号機について,その設備概要との組み合わせにより,新たな分野への技術展開をと運転状況を報告した｡これまでのところ高い汚泥図る所存である｡

可溶化率と余剰汚泥減量化効果が現れており順調に最後に,エステプロセス㊤を導入いただき,また稼働している｡今後,余剰汚泥の完全減量化運転を本稿執筆に当たりご協力を頂きました三菱化学(株)実施するとともに,既設排水処理設備を含めた設備黒崎事業所,ならびに三菱化学エンジニアリング全体の運転最適化を因っていく｡(株)の関係各位に深く感謝の意を表します｡

エステプロセス⑧は,すでに大手電気メーカーからも第2号機(日最大処理能力100kg‑DS)を受注し,試運転の段階に入っている｡また,小規模下水処理場での実用運転を開始して1年以上になる4)｡[参考文献]

1)塩田憲明:産業機械,No.621(2002)p.35‑372)塩田憲明ほか:環境技術,Vol.28,No.8(1999)p.10‑123)長谷川進ほか:下水道協会誌Vol.34,No.408(1997)
一方,当社から世界有数の水処理メーカーであるオンデオ･デグレモン社と,国内では日立金属(株)にp.76‑82

4)日本下水道事業団,神鋼パンテツク(株):好気性好ライセンス技術供与している｡このように,本プロ

熱細菌による下水汚泥の減量化に関する共同研究報告

セスは国内外を問わず高い評価を得た画期的な技術書Vol.44‑001(2000)

連絡先塩田憲明

環境装置事業部
水処理本部
技術部(農学博士)TE
FAX

L

O78‑232‑8104
O78‑232‑8056

E‑mailn.s山ota@pantec.co.jp

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