ビール工場廃水へのPANBIC‑Hシステムの適用
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to

PANBIC‑HofBrewery

SystemWastewater(環)製品開発室

隅克彦

AkihikoSumi(環)水処理技術部水処理第1技術室

宮本Takeshi

当社は,武MiyamotoUASB法の3倍のBOD負荷(当社比)に対応した,高負荷対応型嫌気性処理装置

PANBIC‑Hシステムを実用化した｡同システムはこれまでに2つのビール工場に納入され,ビール総合廃水の処理に適用されている｡良好な有機物除去能力を示しており,少なくともBOD容積負荷13kg/m3･dまでの条件下でBOD除去率91

hasSP
cancopeTheirdelivered

operatingachieving

BOD

BOD

three‑foldwithwassystemancommercializedtodataratio

嫌 気分
高ビー性wastewater
anaerobic
load comparedbreweries

datetOllpremoval

グ ラ

two%以上を達成できることを確認した｡

of

for

more

than

処 理

our

91 %

with

Anaerobic
Granule

離槽

Separation

負荷

Highrate

水Breweryユル

廃systemofgeneral(PANBIC‑H)

thatsystems.

TheUASB

conventional

brewery

in removlng

performance

ル

ニー

ま えがき

BOD

volumetricwastewater.
matters,

Organic
load

of

13kg/m3･d.

treatmenttankwastewaterいる｡これは,嫌気性処理が環境対策の面で数々の現代社会は地球温暖化,資源･エネルギー,廃棄物等様々な環境問題に直面しており,我が国においても,totreatment

highconfirm

treatment｢循環型社会+の構築に向けて法規制や各種利点を持つためで,我が国においては,食品工業を中心に100基以上の嫌気性処理設備が稼動している1)｡

支援制度の充実が図られつつある｡水処理の分野にUASB
いくつかの方式のうち,現在の主流は,向流嫌気性スラッジブランケット)方式と呼ばれるおいても,省エネルギー,廃棄物の低減ないし再資ものである｡

源化等が重要課題となっている｡

嫌気性処理は,好気性処理と比べて次のような特有機性廃水の処理では活性汚泥法を始めとする好気性処理が多く用いられて来たが,中‑高濃度廃水長を持つ｡①の処理においては,現在嫌気性処理が主流となって∂〃(上神鋼パンテツク技報

省廃棄物
有機物は主にメタンガスと二酸化炭素に分解
Vol.

44

No.

1(2000/8)

され,菌体への転化が少なく余剰汚泥の発生量あり,原水中の有機物はここでメタンガスと二酸化が小さい｡

炭素に分解される｡②

省エネルギー･創エネルギー

リアクタ‑の上部には,発生ガスの捕集とグラニュ‑

酸素を供給しないため曝気動力が不要である｡
また,発生したガスは燃料として利用できる｡(Gas‑Solid Separator)と呼ばれる気国分離装置が設置されている｡
GSS(CO2発生削減,地球温暖化対策)

部分の占める容積はリアクタ‑全体の40%前後に(彰 省資源･省スペース

ルの流出防止の目的でGSSも達しており,グラニエールが高濃度に存在する部酸素移動の制約がないため高負荷処理が可能であり,装置がコンパクトになる｡

分の容積は1/3前後である｡このことは,有機物除去反応の大部分がリアクタ‑の1/3の容積で行

当社では嫌気性処理装置の更なる高性能化に取りわれていることを意味している｡従って,性能向上組み, UASB方式の3倍(当社比)の有機物処理のためには残り2/3の容積を反応に有効活用する能力を持つ｢PANBIC‑H+システムの実用化に成ことが重要となる｡

功した｡本報では,同システムの原理･特長につい1. 2て述べると共に,既に稼動中の2つの設備の事例を紹介する｡

IPANBICIHシステムの原理及び特長

ガスの付着していないグラニュ‑ルの沈降速度は,直径0.5‑1mmのもので平均40m/hにも達する2)0
一方, UASBリアクタ‑内の水面積負荷は通常12m/h前後である｡このことは,予め付着ガスをP孟 *BIi?ut'ASRB忘チ濫び間鮎
ll:1
UASB法は嫌気性微生物を高濃度に保持できる分離してやることにより,‑UASBリアクタ‑より優れた方式であるが,有機物除去反応の大部分は,はるかに小さい面積でグラニュ‑ルの沈降分離を行全容積に対して1/3前後のスペースにて行われる｡

えることを示唆している｡

UASB法の概念を第1図に示す｡リアクタ‑のPANBIC‑Hシステム(以下Hシステム)の概念を下部には直径1第2図に示す｡‑2mmの塊となった嫌気性微生物の粒子(以下グラニュ‑ルと呼ぶ)から成る層がHシステム主要部は嫌気リアクタ‑,分離槽,汚泥返送手段の3者から構成されている｡
HシステムはUASB方式と同様にグラニユールによりメタン発酵反応を行う装置であるが,リアク
タ一にGSSは装備されておらず,次のようなプロセスで有機物の分解･ガスの捕集･グラニエールのBiogas

流出防止を行っている｡①

廃水はリアクタ‑下部より導入され,グラニュ‑ル層を上向流で通過する｡ここで有機物はメタ∫

EfⅦuerlt()

B iogasO

千＼GSS(⊃(⊃o↓Effluent

千‑千↓Separation
eactionS】udgeblankzonezon[Sludge bed】e【昌￣￣扇￣董蔓≡…
Infl uentInfluent

蔓≡≦≡≡≡≦≡≡う≡≡第1図

UASBリアクタ一概合図

第2図

Fig.

1

SchemeFig･Vol.

44

No.

1of UASB(2000/8)

reactor

神鋼パンテツク技報

istribute

PANBIC‑Hシステム概念図
2

Schemeof PANBIC‑Hsystem31

る｡よって,容積当りの処理能力(容積負荷)

ンガスと二酸化炭素に分解される｡(多 発生したガスはリアクタ‑内を上昇し,

1)アクの飛躍的向上が可能となる｡
000

ター上部で捕集され,ガス利用設備へ導かれる｡(微生物が50(彰 有機物を除去された液は1)アクター上部よりれている部分は,mg/L以上の高濃度で保持さ
UASBでは全体の30‑40%流出する｡この時グラニエールの一部は処理水程度に過ぎないが,Hシステムでは90%に達と共に流出する｡

する)(参 省スペース化(彰 流出液中のグラニエールは後段の分離槽で沈(UASBの1/2以下)降分離され,ポンプにてリアクタ一に返送される｡
このような構成を採用したことにより,

UASB･装置そのものの小型化に加え,グラニエールの流出が許容されるためリアクタ‑の水面積負荷と比較してHシステムでは次の通り大幅な能力アップが実現した｡①を高く取れることから,槽を高くしてリアクタ‑高負荷への対応と装置のコンパクト化の設置面積を抑えることが可能である｡(全容積はUASBの1/3)･分離槽も高い水面積負荷がとれるため省スペースとなる｡･グラニエールの流出が許容されるのでリアクタ‑
上部には清澄部が不要であり,全体にグラニユー

2.適用例1銀河高原ビール(樵)殿納入
設備

ルを展開させることが可能である｡

銀河高原ビール(秩)那須ビール園殿(栃木県)へ･あらかじめガスと分離された状態でグラニエー
ルを高速で沈降分離するため,水面積負荷を削納入したビール総合廃水処理設備について紹介す
る｡

減できる｡

2.1設備概要･分離機構の大幅小型化が達成される結果,微生物反応部がシステム全体に占める比率は拡大す

写真1に設備の全景を示す｡同工場は1999年度よSteamBi ogas

NaOH
Rawwa(crScreen^

HCI
Separation

Condition

lngtanktank

Flotation

PANBIC‑H
reactorseparator

TreatedAerobic

Feed＼vater

第3図Fig.

pit

Sludge storage

設備フローシート(級河高原ビール(秩))tD【Dischargeriver+treatment

3SchematicDehydrator(Gingatank

第1表
Table

diagramoftreatment

wastewater

Cake

Kogen

Beer)

(Ginga

Kogen

設計条件及び運転結果(銀河高原ビール(樵))1Designcondition

andoperational

results

Beer)

BODvolumetric1oadingrate

写真1

PANBIC‑Hシステム全景(銀河高原ビール(秩))Photo.1

0utsideSystem32

PANBIC‑H

viewof(GingaKogen

BODremoval

GasProduction

DesignOperational

condition

resultskg/m31d

13

7

10

130/o

85

9696

96

0.35

Nm3/kgCODc,Beer)

神鋼パンテツク技報

Vol.

44No.

1(2000/8)

り本格稼動の始まった新工場であり,廃水処理設備②

原水フィードピットの構成は浮上処理水の加温,嫌気性処理＋好気性処理‑河川放流となっている｡この内,当社は三機工業(樵)殿を加温はスチームの注入にて行う｡

pH調整用として苛性ソーダ及び塩酸注入設備が設置され経由し,嫌気性処理の部分を受注した｡
第3図に設備のフローシート,第1表に設計条件ている｡

を示す｡原水はスクリーン及び調整槽を経て処理プ(彰 嫌気リアクタ‑ロセスへ送られる｡各単位プロセスの機能は次のと原水中の有機物をメタンガスと二酸化炭素におりである｡①

pH調整,嫌気処理水との混合を行う｡

分解する｡鉄筋コンクリート製角型槽であり,浮上分離装置

設計処理能力(容積負荷)はリアクタ一客量にグラニエールを用いる廃水処理では流人SSに対して13kgBOD/m3･dである｡

制限があるため,前処理としてSSを除去する｡(彰 分離槽リアクタ一流出液からグラニエールを分離する｡容量はリアクタ‑の1/10である｡⑤

好気処理
嫌気処理水を好気処理し,河川放涜可能レベ

し ●ルまでBODを除去する｡｢コ(む 脱水処理mf:DL)J<

余剰汚泥を脱水処理する｡∫‑0.96 xl=)⊂)[ロ2.2￣〔)n)

運転結果

第1表及び第4,>〇5図に嫌気性処理の運転結果を≡1)示す｡

ロ::

第4図はリアクタ‑単位容積当りのBOD流入量(容積負荷)と除去量の関係を示したものである｡
設計値である13kg BOD/m3･dまでの条件において,流入量と除去量はほぼ比例しており,
6Volumetric

第4図810loading

rate12】416[kgBOD/m31d]

BOD容積負荷と除去量の関係

Fig･

4

Volumetricroading

rateandremoved

I∋OD

∫

87≡

妻6〔:(⊃
13y‑0.35xU

召4(⊃

言211510
Removed

COD(=‑20【kg/m3･d】

写真
第5図
Fig･

Vol.

COD｡.除去量とガス発生量との関係
544Removed

No.

1CODcr(2000/8)

andgasproduction

Pboto･2

2

PANBIC‑Hシステム全景(サッポロビール㈱新九州工場殿納入設備)
0utside(SAPPORO

神鋼パンテツク技報

vieworPANBIC‑HSystemBREWERIES)∂∂られる｡(1)

BOD除去量(kg)‑0.96×BOD流入量(kg)

第5図はCOD｡r除去量とガス発生量の関係を示
BODの関係がある｡すなわち,この範囲において,したものである｡この図から,除去率は96%であり,良好かつ安定した値を示している｡

COD｡rについても,(2)

ガス発生量(Nm3)‑o.35×COD｡r除去量(kg)

BODと同様95%以上の除去率が得られている｡また,第4図において,BOD負荷13kg/m3･d付近においてもBOD除去率の関係があることが判る｡すなわち,除去COD｡rの低下はなく,除去能力にはまだ余裕があると考え量1kg当り0.35Nm3のガスが発生している｡

SteamDesu] furizing〔owerGas holdeI･Boiler‑‑>

Steam

NaOH
BiogasRaw

Screenwater

Separatlo□
Conditionlng
tank

PANBIC‑Hta□k

Flotatiorl

reactorseparator

Flotation

Feed

Excesssludge【Inci□eration]

tank

Fig.

water

pit

Sludge storage

第6図

TTeated[Discharge to sewage】

r

SeParatO

設備フローシート(サッポロビール㈱新九州工場)
6

Schematic

第2表
Table

diagramof

設計条件及び運転結果(1)2

Designconditionand(SAPPORO

BREWERIES)(サッポロビール(樵)新九州工場)(1) (SAPPORO
results

BREWERIES)

wastewater

treatment

operational

Flowrate(m3/d)
Wast,ewater

5500

BOD

SS

(mg/L)(mg/L)

3000

1000

<300

<300

1520‑2500

382‑1600

1050‑1670

151‑394

Effluentfromseparationtank

41‑94

66‑424Effluenttosewage

17‑/55

7Designcondition
Effluenttosewage
Wastewater

2100‑3000

lnfluenttofeedpit
OperationalResults

第3表
Table

設計条件及び運転結果(2)3

Designconditionand(サッポロビール㈱新九州工場)(2) (SAPPORO
results

BREWERIES)

operational

BODremoval

(o/.)
Total
Design(Wastewater‑Effluenttosewage)

condition

Anaerobicprocess

90
14.7

(Feedpitinfluent‑Separationtankeffluent)
Total
Operational(Wastewater‑Effluenttosewage)

Results

Anaerobicprocess

90
96‑99
2.3‑4.8(Feedpitinfluent‑Separationtankeffluent)

84

BODvolu(mk昌t/rLc3.rdO)adingr

神鋼パンテツク技報

91‑97Vol.

44No.

1(2000/8)

この他,メタン発酵の指標となる残存vFA(揮設備は嫌気性処理のみであり,Hシステムの処理水は直接下水道へ放流される｡第6図に設備のフ発性脂肪酸)濃度も常時30mg/L未満となっており,設計負荷においてもメタン発酵が良好に進行しローシート,第2,3表に設計条件を示す｡放涜水質は,下水道の受入れ基準を満たす｡ていると判断できる｡
前述のとおり,少なくともBOD負荷13kg/m3･d

設備は次の単位プロセスから成り,ては前項と同様の機能を持つ｡原水はスクリーンをおり,また低負荷時と高負荷時で能力に差が見られ経て調整槽に入り,均一化されて浮上分離装置へ送ないことから,処理能力にはまだ余裕があると考えられる｡

られる｡

前処理浮上分離装置①②

なお嫌気処理水は後段で好気処理されており,放流水質は良好である｡

原水フィードピット(彰 嫌気リアクタ‑

3･適用例2
サッポロビール㈱新九州工場殿納入設備

鋼板製円筒型で,設計処理能力は14445
kgBOD/dである｡容積負荷はリアクタ一客

続いて,サッポロビール㈱新九州工場殿へ納入

虹 ●①‑④についまでの条件でHシステムは良好な性能を発揮して量に対して14.7kg/m3･dである｡

した設備について紹介する｡④分離槽

3.1設備概要⑤

後処理浮上分離装置

設備の全景を写真2に示す｡この工場も1999年度

嫌気処理水は直接下水道放流されており,常に稼動を開始した新工場である｡処理対象は前記の時SS放流基準を満足することが必須である｡

例と同じくビール総合廃水で,設計処理水量は設計SS濃度を超える原水の流入,汚泥投入直5500mソdとなっている｡

後等の高SS時対策のため,仕上げ処理用とし

2 500

言2000

喜11◆

Waste

E]

InfluentwatertoanaerobicPrOCeSS△

Effluent frorr

eparation

tarlkxEffltlent tO Sewage

5S.ooooo1iZ

3Time[days]

第7図Fig.

BOD濃度の経時変化
7BODconcentration

0080Q)('コ亘tLD[:ニ岩60【1〇△BOD

removal◆BODremoval(て5>⊂)LAnaerobic process]

I2有I,･T.Ej
土 E:

≡q,)

8

占 40

≡室

(⊃
〔q○>

Volumetricloadirlgrate⊂〕○[□20Vol.

【total】

44No.

123Time【days](2000/8)

第8図Fig･

神鋼パンテツク技報

BOD負荷及び除去率の経時変化
8BOD

loadingrateandBOD

removal35

て設置した｡

去率は91 %以上であった｡(釘 ガス利用設備

PANBIC‑Hシステムは,所要動力が少ない,エ発生ガスは脱硫塔にて硫化水素を除かれた後,ネルギーが回収できる,余剰汚泥が少ないといったボイラーの燃料として使用される｡ボイラーで嫌気性処理の一般的な特長に加えて,次の利点を持発生したスチームは工場の熱源として有効利用つ｡

される｡

⑦3.2

(丑 uASB法に比べ小型かつ構造がシンプルで脱臭設備あり,イニシャルコスト及び製作時の資源消費運転結果量の面で有利となる｡

本工場は操業開始後間がないため,立上げ初期段(参 装置の小型化に加えリアクタ一高さを大きく階における性能確認データについて示す｡
第2,とれることにより,3表に,運転条件及び結果を示す｡また,UASB法に比べ大幅に設置面積を削減できる｡

第7図にBOD濃度,第8図にBOD容積負荷と除今回実装置で良好な運転結果が得られたことで,去率の経時変化を示す｡

Hシステムの有効性が確認された｡

容積負荷4.8kgBOD/m3･dまでの条件において,なお本システムについては,100m3/d規模のパ嫌気プロセス入口･出口間(原水フィードピット人イロット試験により,口と分離槽出口間)でのBOD除去率は91%以上十分に対応可能なことが実証されている2)｡紹介しと良好であった｡処理水BOD濃度は41‑94mg/L

た設備はHシステムの納入1･2号機であるため余であった｡下水道放流基準は<300mg/Lであり,裕を大きく取った設計としているが,今回良好な処

BODについては嫌気処理単独で十分に基準を満足理能力を確認し,設計負荷においても能力に余裕がするレベルの処理水が得られることが確認された｡

見られることから,今後は更に高負荷での適用を図っ

なお,調整槽入口と放流水(嫌気処理水を加圧浮上て行く｡処理したもの)の間では,BOD除去率96‑99%,以上のように,20kgBOD/m3･dの負荷にもPANBIC‑Hシステムは,運転･放流水BOD濃度17‑55

製作の両側面において環境負荷を大幅に削減した,

またVFA

時代の要請に合致した優れた廃水処理装置であるとmg/Lと更に良好であった｡(揮発性脂肪酸)についても常時不検出自負する｡今後とも同システムの普及拡大を図り,であった｡
SSについては,同じ条件において放流水濃度はユーザー各位にご満足いただける製品を提供し,か7mg/Lとなっており,放流基準(<300mg/L)

つ地球環境問題解決の一助となれるよう努める所存を大きくクリアしていた｡

である｡

また,ガス発生量は流入COD｡rlkg当り0.33‑

最後に, PANBIC‑Hシステムを導入いただきデー

0.39Nm3,発生ガス中のメタン濃度は80%であり,タの採取にも多大なご協力を賜った銀河高原ビール

燃料として有効に活用される｡(樵),三機工業(樵),そしてサッポロビール㈱のむ

すび

関係各位に,心よりお礼申し上げる｡

高負荷対応型の嫌気性廃水処理装置PANBIC‑H[参考文献]
BOD

システムを2件のビール工場廃水に適用し,(1997), p.66
2)加治正贋,隅晃彦:神鋼パンテツク技報,
1)造水技術,容積負荷13kg/m3･dまでの条件下で良好な有機物の除去とメタンガス‑の転換を確認した｡

No.1

BOD除

Vol.23,

No.1

Vol.41,(1997), p.9

連絡先晃彦

環境装置事業部

宮本武

環境装置事業部

製品開発室

水処理技術部
水処理第1技術室

TEFAX
E‑mail∂βL078‑992‑6532

TE

078‑992‑6503

FAX

a.sumi@pantec.co.jp

E‑mailL

078‑232‑8104
078‑232‑8056

t.miyamoto@pantec.co.jp

神鋼パンテツク技報

Vol.

44

No.

1(2000/8)