＜巻頭言＞

高まる下水道でのバイオリスク管理のニーズ

京都大学大学院工学研究科
附属流域圏総合環境質研究センター
教授／センター長

田

中

宏

明

Hiroaki Tanaka

わが国の家庭や病院などからの廃水の８割を受入れる下水道では，生物処理により有機物や栄養塩を除去したあと，主に塩素消毒を行った後，処理水を河川，湖や海に放流している。この生物処理や塩素消毒は，病原微生物や抗微生物薬などのバイオリスク要因の完璧な除去を目的としていない。また雨天時に汚水と雨水が混入する下水道では，生物処理が十分行われず放流される場合もあり，施設の老朽化と気候変動による降雨増加は，都市での溢水と放流先でのバイオリスク増大が懸念される。
下水に含まれるノロウイルスが放流先でカキに蓄積し，それを食べた人が感染性胃腸炎を引起こす
ことがよく知られている。下水，環境水，魚介類等食品，さらには動物糞便を含む水循環の中で，ヒトが病原微生物に感染し，エンデミックやパンデミックが生じる可能性もある。現在の抗微生物薬の使用状況では，薬剤耐性微生物による感染症で世界の死者数が2050年には1 000万人に達し，全世界の GDP 損失の累積は100兆ドルに上るとの予測がある。2015年５月の WHO 総会で薬剤耐性に関するグローバルアクションプランが採択された。日本でも2016年にアクションプランが策定され，ヒト・動物・食品・環境等，分野横断的に調査と対策検討が進められているが，環境分野の対応は遅れている。
昨年末から，新型コロナウイルス（COVID-19）による肺炎が中国で勃発した。春節前は，隣国での問題との認識であったが，活発な国際交流の中，わずかな期間でわが国，世界は感染拡大の危機に見舞われつつある。この COVID-19の感染経路は主に飛沫感染といわれているが，患者の排泄物にも含まれているとの報告も出ており，水系でのバイオリスクがあるのか関心を払う必要があるかもしれない。このような新たな感染症は再発が予想され，国内への侵入対策は，従来からの感染症対策とともに重要かつ，緊急なバイオリスク問題であると認識されつつある。
我々は，2018年12月から水系でのバイオリスクを大幅に低減できる社会を実現することを目標として，廃水に含まれるバイオリスク要因を，水系のどこで抑えることが重要で，合理的なコストで制御できるのかの研究開発プロジェクトをスタートさせ，広範囲な産官学の関係者と連携を始めている。
下水道が整備されてきた重要な役割の一つは，公衆衛生への貢献であることを下水道界は改めて認識
し，水系のバイオリスク管理に新たな制度と科学技術の両面から対応する必要がある。
Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

神鋼環境ソリューション技報1

難脱水対応強化型スクリュープレス脱水機の下水汚泥への適用
Application to the Sewage Sludge of the Diﬃcult-to-Dewater Enhanced
Screw Press Dehydrator

中村暢大＊Nobuhiro Nakamura

多様な汚泥にて多くの脱水実績を持つ「難脱水対応強化型スクリュープレス脱水機」について，
下水処理場で導入が進む難脱水性の消化汚泥および現行下水処理場で多く採用される混合生汚泥に対する脱水性能実証試験を行った。凝集部で適正な凝集フロックを形成し，脱水部でその収縮に合わせた適正な力を加えることで，従来スクリュープレス脱水機では難しいと思われていた消化汚
泥，さらには消化汚泥を含む高 VTS（Volatile Total Solid，汚泥中の有機物の指標）汚泥などの難脱水性汚泥に対しても，脱水の低動力・低含水率化を実証した。
Sewage treatment plants produce a lot of digested sludge, mixed raw sludge（digested sludge of high-VTS
content）and other types of sludge that are difficult to dewater. It was long believed difficult to dewater thesekinds of sludges with a conventional screw press dehydrator. The “enhanced screw press dehydrator” has amechanism—consisting of a coagulation section for appropriately forming flocs and a dehydration section for
applying an appropriate force for compacting them—that has proven effective at dewatering a variety ofsludges. Dehydration performance of the “enhanced screw press dehydrator” was tested on the
aforementioned difficult-to-dewater sludges and verified to reduce the water content of dewatered sludge
with less power than required by conventional equipment.

Key Words：
脱水

Dehydration

濃縮Concentrated

凝集

Coagulation

ク

Floc

フ

ロ

ッ

スクリュープレス

Screw Press【セールスポイント】
・凝集部で適正な凝集フロックを形成し，脱水部でその収縮に合わせて適正な力を加えることにより，確実に難脱水汚泥を低含水率化する・スクリュープレスであるため，低動力である。
・低動力および低含水率化により，LCC および温室効果ガス排出量を低減する。

2＊

神鋼環境メンテナンス㈱ 水処理本部 技術部 第三技術室

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

ま え が き１），２）

1.

は，焼却など後段プロセスの処理費用や CO2 排出２に示す。消化汚泥と比較して脱水が容易である混量の低減に寄与する重要な技術課題である。

合生汚泥試験では，前濃縮と２次凝集操作を行わな

下水汚泥処理における含水率および動力の低減

脱水機のフローおよび特長

本脱水機の概略図を図１，フローおよび特長を図

近年，食生活の変化などによる汚泥性状の変化

いシンプルなフローとした。本脱水機は適正な凝集（高 VTS 化），国策である下水エネルギー利活用のフロックを形成し，その凝集フロックの収縮に合わ

推進による消化設備（消化汚泥）の増加，下水道施せ適正な力を徐々に加えて脱水することで低含水設の広域化 ･ 共同化の推進などによる汚泥の難脱水率，低動力化を実現する。脱水機の主要な特長は下化が進んでいる。難脱水汚泥の低含水率化に対応す記のとおり。

る脱水機の開発は進んでいるが，仕様，能力を満足する結果を得られない場合も出てきており，確実に難脱水汚泥を低動力で低含水率化できる脱水機の開高濃度濃縮機

１次凝集装置２次高機能凝集装置

発が求められている。
代表的な低動力型機器としてはスクリュープレス
脱水機があり，高分子凝集剤の性能向上および価格低減とあいまって適用が拡大している。このたび，多様な汚泥にて多くの脱水実績を持つ「難脱水対応
強化型スクリュープレス脱水機」の下水汚泥への適用について，日本下水道事業団，（株）北淩，（株）
神鋼環境ソリューションの３者共同で実証試験を実脱水機ホッパ

施したので，その結果について報告する。対象汚泥
は，難脱水性の消化汚泥および現行下水処理場で多脱水機く採用される混合生汚泥とした。

図１

特長１

適正な凝集フロックの形成
高分子凝集剤
M

特長１

前濃縮による高濃度化

特長２

凝集方法の最適化
MM

２次高機能機凝集装置

凝集方法の最適化○

薬注点の最適化等で凝集効果を極限まで高める。
➡ 薬注条件最適化○

撹拌強度を任意設定可能（前・後段で機能分離）➡ 混合条件最適化

特長３

汚泥のホッパ供給

フロックを壊さないよう穏やかに安定的な供給を行う。
➡ フロックの変化に合わせた適正な力を徐々に加える脱水

脱水機ホッパM

特長２

凝集操作（フロック形成）は脱水の中で最重要ポイント。
高機能凝集装置で脱水機投入前に確実にフロック形成する。

M
無機凝集剤
高分子凝集剤

１次凝集装置

前濃縮による高濃度化

従来の機械濃縮よりさらに高濃度化し，脱水に悪影響を及ぼす因子を排除 ➡ 薬品反応効率の最大化

高濃度濃縮機汚泥

汚泥（凝集フロック）
徐々に水が抜けて収縮し，より強固に

脱水機

脱水ケーキ

脱水機概略図⇦ 背圧

特長３

汚泥のホッパ供給⇦
脱水ケーキ

凝集フロックに適正な力を加える脱水
図２Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

ろ過ゾーン
重力ろ過

中圧ゾーン

高圧ゾーン

容積変化による圧搾ろ過

背圧による剪断

脱水機のフローおよび特長

神鋼環境ソリューション技報

3

表１
項

目

TS（機械濃縮汚泥）
汚 泥 性 状 VTS

79～76

消 化 汚 泥混合生汚泥

1.0～2.0程度

3.5

76～73

73～70

＃100繊維状物％

5実証機スクリーン径mm

φ1 000kg-DS/h210※1

脱 水 試 験 脱水ケーキ含水率性 能 目 標 値 高分子凝集剤添加率
無機凝集剤添加率
SS 回収率従来
型 脱水ケーキ含水率
スクリュープレス
脱 水 性 能 無機凝集剤添加率

※２

％
％

処理量

※１

脱水試験性能目標値

％

79

％対 TS

78

70～67

88～86

86～83

83～80

10

10

10

20

20

20

φ200

77

2.2

76
2.1

15

19

15

19

17

20

76

75

75

74

74

72

1.4

1.3

％対 TS

30

0

％

93

95

％
％対 TS

―

85

―

―

※2

―

0

82

1.2

81

81

79

0

日本下水道事業団「標準仕様書」の圧入式スクリュープレス脱水機の脱水性能から消化汚泥で９ポイント，混合生汚泥で７ポイント低減を目標とした。
日本下水道事業団における消化汚泥の脱水は，高分子凝集剤のみの１液調質を標準とする。

１）前濃縮による高濃度化

表２

高濃度濃縮機により，脱水機前段で水分を排出し

項

目

消化汚泥

混合生汚泥

試験場所

A 処理場

B 処理場

処理水量（m3/d）

約200 000

約12 000て汚泥を減容化し，脱水時間を確保する。さらにア
ルカリ度など脱水に悪影響を及ぼす因子を分離液に排出して低減することで，薬品反応効率を上げるこ

試験条件

水処理方式

とが可能である。

高度処理

濃縮方式

２）凝集方法の最適化
高機能凝集装置は薬品の多段注入などにより薬注
条件を最適化するだけでなく，可変速撹拌機２台を持ち，撹拌強度を個別調整することで，汚泥に合わせた最適な混合条件を調整できる構造である。また
前濃縮による高濃度化を行う場合，濃縮後に２次高機能凝集装置にて再凝集操作を行うことで無機，高分子凝集剤を確実かつ効果的に機能させ，最適な凝集フロックを形成し，脱水機に供給することが可能となる。前濃縮前段の１次凝集装置は撹拌機１台のTS（％）

平均2.04（1.9～2.2）

平均2.8（2.3～3.4）

VTS
（％）

平均74
（71～77）平均84（79～89）＃100繊維状物（％）

平均5.1（2.3～8.2）

平均19（2.9～41）

スクリーン径（mm）

φ1 000

φ200

脱水方式

高効率
二段凝集方式

高効率
単段凝集方式

シンプルな構造としている。
薬注方式

３）汚泥のホッパ供給
凝集フロックの収縮に合わせた適正な力で徐々に２液
１液（高分子＋無機） （高分子のみ）

脱水していくために，脱水機ホッパに受入れた凝集
フロックをその自重とスクリューによる搬送のみ
で，無理なく機内に取込むホッパ供給を採用する。

2.

目標値および試験条件

表１に今回の脱水試験性能目標値（以降，目標供給部では負荷をかけずに重力ろ過を行い，凝集値），表２に試験条件を示す。目標値は日本下水道

フロックの収縮に合わせてスクリューによる搬送力

事業団「標準仕様書」１）の既存スクリュープレス脱をゆっくりと増して脱水することで，凝集フロック

水機性能表の脱水ケーキ含水率を消化で９ポインの内部まで水を抜き，低含水率で安定した運転を実ト，混合生で７ポイント低減する数値とした。消化現する。

汚泥試験は，脱水機スクリーン径φ1 000 mm の実

4

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

証機を用いて，処理水量約200 000 m3/d の A 処理場減できた。また，処理量を優先すると，脱水ケーキで実施した。混合生汚泥試験は，脱水機スクリーン

含水率の目標値（以降，目標含水率），目標薬注率3

径φ200 mm の実証機を用いて，約12 000 m /d の B

および回収率を達成した状態で，目標処理量の約２処理場にて実施した。高分子凝集剤はアミジン系を倍（390～420 kg-DS/h）を処理できた。このとき，含まないカチオン系とし，無機凝集剤はポリ硫酸第高分子凝集剤添加率は目標値と同等であったが，無二鉄を使用した。

機凝集剤添加率は20 ％対 TS 以下と，目標値の30 ％

試験結果

3.

対 TS から大幅に低減可能であった。

消化汚泥試験結果

3. 1

混合生汚泥試験結果

3. 2

図３に，消化汚泥において処理量を210～420 kg-

図５に，混合生汚泥において処理量を19～39 kg-

DS/h における脱水ケーキ含水率の関係を示す。まDS/h における脱水ケーキ含水率の関係を示す。また図４に，処理量と無機凝集剤添加率の関係を示た図６に，処理量を増減させたときの高分子凝集剤

す。四季を通じて目標値を達成した。

添加率のデータを示す。四季を通じて目標値を達成

含水率低減を優先すると，処理量，薬注率およびした。

SS 回収率の目標値（以降，目標処理量，目標薬注

含水率低減を優先すると，目標処理量，薬注率，率，目標回収率）を達成した状態で，脱水ケーキ含回収率を達成した状態で，脱水ケーキ含水率を目標

水率を表１の目標値からさらに2.8～4.6ポイント低値からさらに4.3～9.7ポイント低減できた。また，
84

73
100

150

200

250

300

春季

夏季

秋季

冬季

350

400

1.8倍

78

1.5倍

76

72
70
68
66
64

450

処理量（kg-DS/h）

10

20

図５

冬季

35

線形（四季）

30
高 VTS 77 ％
難脱水汚泥

20
10 ポイント（30 ％以上）低減（高 VTS 域のみ７ポイント低減）
150

200

250

300

350

400

図４

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

冬季

1.2
1.0
0.8
0.6

目標値

※添加率は VTS による

0.4
0.2

450

消化汚泥試験の処理量と無機凝集剤添加率の関係

夏季

秋季

1.4

0.0

処理量（kg-DS/h）

春季
線形（四季）

1.6

0.7ポイント

秋季

40

10
100

40

混合生汚泥試験の処理量と含水率の関係

1.8

0.9ポイント夏季

高分子凝集剤添加率（％対 TS）

無機凝集剤添加率（％対 TS）

春季

目標値

15

冬季

30

2.0
50

25

夏季

：各季の含水率および処理量の到達点

消化汚泥試験の処理量と含水率の関係

45

春季
秋季

処理量（kg-DS/h）：各季の含水率および処理量の到達点

図３

9.7ポイント

1.6倍

74

4.8ポイント※含水率は
VTS による75※含水率は VTS による

２倍

80

8.2ポイント

目標値

2.8ポイント

2.9ポイント77

2.8ポイント

約1.9倍

79

目標値

82

脱水ケーキ含水率（％）

81

4.6ポイント

脱水ケーキ含水率（％）

約２倍

4.3ポイント

83

10

20

30

40

処理量（kg-DS/h）

図６

混合生汚泥試験の処理量と高分子凝集剤添加率の関係

神鋼環境ソリューション技報

5

SS 回収率 平均値 96 ％脱水ケーキ含水率

SS 回収率

600

処理量

500

95
目標回収率

90

平均93 ％以上

400

処理量 平均値 309 kg-DS/h

300

85
目標処理量
80

目標含水率

75
70

平均210 kg-DS/h 以上
200

平均78 ％以下

100

脱水ケーキ含水率 平均値 76.5 ％
0

5

10

15

処理量（kg-DS/h）

脱水ケーキ含水率または SS 回収率（％）

100

20

25

30

35

40

45

50

0

経過時間（h）

図７

消化汚泥試験の連続運転結果

処理量を優先すると，目標含水率，薬注率および回（1）脱水ケーキ含水率は，目標処理量を達成しつ

収率を達成した状態で，目標処理量の1.5～２倍（27つ，目標値からさらに2.8～4.6ポイントの低～35 kg-DS/h）を処理できた。このとき，高分子凝減が可能であった。

集剤添加率を目標値からさらに0.7～0.9ポイント低減でき大きな改善を達成した。
3. 3（2）処理量は，目標含水率を達成しつつ，目標値の約２倍での運転が可能であった。

連続運転結果２）混合生汚泥に対して，前濃縮を行わないシンプ

消化汚泥試験では，実機レベルのφ1 000実証機

ルなフローで，四季を通じて目標値を達成した。

にて四季ごとの48～92時間連続運転を実施し，脱水（1）脱水ケーキ含水率は，目標処理量を達成しつ

機の安定運転を確認した。図７に，一般的にもっとつ，目標値からさらに4.3～9.7ポイントの低も脱水が難しいといわれる冬季の連続運転結果を示減が可能であった。

す。脱水ケーキ含水率平均76.5 ％，SS 回収率平均（2）処理量は，目標含水率を達成しつつ，目標値

96 ％，処理量平均309 kg-DS/h で安定した運転を確の1.5～２倍の運転が可能であった。

認した。このときの高分子凝集剤添加率は平均2.2

３）消化汚泥および混合生汚泥において連続運転を％対 TS，無機凝集剤添加率は平均20 ％対 TS であ実施し，安定した性能が発揮できることを確認った。連続運転中は基本的にスクリュー回転数などした。

の運転操作条件の変更を行わなかった。

最後に，共同研究者である日本下水道事業団，株

混合生汚泥試験では，処理場の既設脱水設備の運式会社北淩およびフィールド提供などの多大なご協転が日中のみであったため，４～６時間の連続運転力をいただきました関係者の方々に深く感謝の意をを行い，安定して性能を満足した。

表します。

む

す

び

難脱水対応強化型スクリュープレス脱水機の実証試験を実施し，以下の結果が得られた。
１）難脱水性である消化汚泥に対して，四季を通じて目標値を達成した。

6［参考文献］
１） 日 本 下 水 道 事 業 団： 標 準 仕 様 書， 平 成31年 度 版，
p.12-44２）中村：第56回下水道研究発表会講演集，令和元年度，
p.1160-1162

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

水処理設備のモジュール化・ユニット化による施工性の改善（流動床好気処理装置，および加圧浮上分離装置）
Minimizing on-sight Construction Work with Modularized Water Treatment
Equipment“KPM”Modularized MBBR,“KCAS”Packaged DAF

杉峯健太＊
Kenta Sugimine

山口裕哉＊
Yuya Yamaguchi

安友邦彦＊
Kunihiko Yasutomo

糠信輝領謹＊＊
Kiminori Nukanobu

国内の産業用水処理設備の多くは設備更新の時期を迎えている。また製造品目の変更や増産に応じ水処理設備能力の見直しを迫られている工場も多い。しかしながら，更新や増強に必要な敷地や設備停止期間を確保できず，更新・増強計画の立案さえ困難なケースが散見される。これらの課題に対応するため，水処理装置のモジュール化・ユニット化を推進し，コンパクトかつ現地工事を大幅に短縮できる陸上輸送可能なユニットを開発した。
流動床好気処理装置「KPM」，加圧浮上分離装置「KCAS」を国内食品工場向け排水処理設備の更新・増強に適用し，良好な成果を得た。
A large number of industrial Waste Water Treatment Plants（WWTPs）operate more than their service life inJapan. Not only update but reinforcement of their capacities are also strongly demanded by changes orincrease of the factories’ products. However, in many cases, even planning for WWTP renewal is difﬁcult due
to lack of enough space and difﬁculty in securing facility suspension period. As a solution to these issues,
KES has promoted development of modularized and unitized waste water treatment system. These compact
and transportable equipment have minimized required space and on-sight construction work time. We
obtained successful results of “KPM” modularized Moving Bed Bioﬁlm Reactor and “KCAS” unitized highspeed Dissolved Air Floatation Separator for food industries.

Key Words：
排

水

処

理

Wastewater treatment

流動床好気処理装置

Moving Bed Biof ilm Reactor

加圧浮上分離装置

Dissolved Air Floatation Separator【セールスポイント】
・水処理設備を陸送可能なサイズにユニット化。現地工事を大幅に縮減。
・ユニット化により面積効率が向上。狭小地での設備増強を可能に。
・処理水量に応じたラインナップを揃え，顧客事情に合わせて柔軟に対応可能。

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）＊

水環境技術本部 産業水処理技術部 西日本技術室＊＊

水環境技術本部 産業水処理技術部 東日本技術室

7

まえがき

1. 2 「KPM」の概要

水質汚濁防止法施行から約50年経ち，民間製造ユニットの単体水槽は陸上輸送の観点から縦横３工場に導入された排水処理設備の多くは老朽化し，m 未満とし，高さは一般的なルーツ型ブロワによ

更新時期を迎えている。また時代のニーズを反映

るばっ気水深を考慮し，4.5 m とした。その結果，し，製造工場の生産品目や生産量が常に変化する

容量を25 m3とした。

中で，排水処理の能力増強やダウンサイジングの

この単位水槽に高負荷処理が可能な当社の流動床
１）～３）
好気処理「PABIO MOVER」
を組合わせた。写需要も多い。
しかし，費用対効果の観点から，排水処理設備

真１に示す流動担体を充填しばっ気により流動させすべてを更新するという需要は少なく，必要な部る方式で，開発当時すでに44件の納入実績があった。

分だけの更新や増強が望まれている。

充填材は摩耗劣化が少ないものを使用しており，また，製造を滞らせることなく既存排水処理設

定期的な補充やメンテナンスは不要である。散気装備を運用しながら更新や増強をしなければならず，

置には担体を流動させるため，孔の大きな単純な多既存設備の近傍で代替装置や増強装置を新たに設

孔管を採用しており，閉塞にともなうメンテナンス

置するにあたっては，敷地の制約が出てくるなどの必要がない。返送汚泥が不要な処理プロセスのた課題は多い。

め，汚泥の返送に必要な機器類を排除することがで

当社は，主要な排水処理の単位操作である流動

き，機器点数を削減できる。

床好気処理，加圧浮上分離，汚泥脱水，ろ過の各ユニットの仕様概要を表１に示す。処理段数を変装置をモジュール化し，排水処理ユニットとして更することで，既存設備の前段に配置し BOD を粗2014年に上市し，冒頭の課題をクリアすべく各工取りする増強用途から，BOD 高除去率が必要な新場への適用・提案を進めてきた。本稿では，それ設や既存設備更新用途など幅広く対応した。活性汚らユニットのうち導入実績が顕著に増えている流泥と同等の処理性能を前提にする場合，２段処理を

動床好気処理装置ユニット「KPM」，加圧浮上分離

原則としており，最小構成で２槽50 m3の容積にな装置ユニット「KCAS」についてそれぞれの特長やる。これは，一般的な活性汚泥法によるばっ気槽納入事例を紹介する。

100 m3相当の代替となり，用地の確保が難しいケー

流動床好気処理装置ユニット「KPM」

スの更新需要に応えられる。さらに，既存設備の増

好気的な BOD 除去設備として多く普及している

容積負荷８ kg/m3･d 程度までの高負荷処理に対して方式は活性汚泥法である。主要リアクタであるばっ50～90 ％の除去率が期待できる。日常的に活性汚泥

気槽は土木躯体水槽が多い。ユーザは，水槽躯体のの高負荷に悩まされるユーザに増強を提案できる。

寿命を心配しながら，能力の増減に応じて MLSS

外観イメージは図１のとおりである。メンテナン

濃度の調整と散気風量の調整で対応しているのが現ススペースを確保した間隔で単位水槽を配置し，原状であり，それも限界と感じるユーザが多い。そこ

水計量槽は先頭水槽の上に配置した。ブロワは防音でばっ気槽の増設が検討に挙がるが，土木躯体水槽

ボックス付きを標準とし，ブロワ室の設置を不要との建設となると，用地・費用・工事期間・償却年数した。ブロワの位置は自由に変更可能である。以上

がネックとなり投資判断が困難となるケースが多い。

の構成により，ユニットを据付後に現地で原水と処

このような背景のもと，流動床好気処理装置ユニ

理水の取合い接続を実施すれば，現地工事を完了す

1.

1. 1 「KPM」開発経緯

ット「KPM」の開発にあたっては，以下の方針と強を想定した BOD 負荷の粗取りと位置付けると，ることができる。

した。
・陸上輸送できるサイズの単位水槽にて最大限の処理能力を持たせる。
・単体水槽を連結式にすることで装置の拡張性を持たせ，導入後の交換や増設を容易にする。
・散気設備を備え，原水と処理水を接続すれば標準的な処理が完成するものとする。
・後段の固液分離は別ユニットや既存設備の流用を前提とし，BOD 分解除去に特化させる。
8

写真１

神鋼環境ソリューション技報

流動担体外観（φ25 mm）
Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

表１ 「KPM 概要」
型

式

KPM-11

KPM-12

KPM-13

KPM-21

KPM-23

主

な

用

途

水

槽

構

成

１段×１列

１段×２列

１段×３列

２段×１列

２段×２列

２段×３列

最大 処理 流量

3

m /h

12.5

25.0

37.5

12.5

25.0

37.5

最 大 処 理 BOD 量

kg/d

200

400

600

100

200

300

標 準 BOD 除 去 率％

消 費 電 力 量

kWh/d

供

既存設備の増強用途

KPM-22

新設・既存設備の更新・増強用途

50～90
71.0

144.0

～99（BOD ＜10 mg/L）
211.0

106.0

144.0

給

電

源

寸

法

mm

単位水槽内側寸法mm□2 600× TH※4 500

単位 水 槽重 量

kg

4 600

設

置

211.0

AC200 V 50/60Hz 3φ（動力制御盤受）
W4 000× L2 950

W4 400× L6 800

W4 400× L10 650

W7 350× L2 950

W7 750× L6 800

W7 750× L10 650

※ TH：Total Height（全高）

原水計量槽

ブロワ動力盤（水槽背面）
単位水槽（２段）
空気配管
単位水槽（１段）

ブロワ（防音カバー標準付属）
図１ 「KPM」外観イメージ

表２
項

目

原水量
原水 BOD 濃度
原水 BOD 負荷量
既存ばっ気槽容積負荷

1. 3

単

位

m3/d
mg/L
kg/d
kg/m3/d

A 工場の排水負荷状況

既存設備設計条件

増強検討条件≦50≦1 000
≦50
≦0.4

≦75
≦2 000
≦150
≦1.2

納入事例

増

加

率

＋50 ％
＋100 ％＋200 ％＋200 ％

配置されていた既存沈殿槽を並列化した。BOD 負

国内食品メーカー A 工場は，増産と生産品目の荷増への対策として，「KPM-11」を BOD の粗取り変化により，水量が最大で当初設計の1.5倍，原水用の前処理装置として採用し，150 kg/d の BOD 負

BOD 濃度が最大で２倍に増えた。その条件が重な荷を75 kg/d に半減し，既存ばっ気槽の容積負荷をると，既存ばっ気槽への負荷は最大で３倍となる状

0.6 kg/m3･d に抑えた。

況であった（表２）。水量増への対策として，直列
Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

神鋼環境ソリューション技報

9図２に納入フローを示す。既存調整槽が容量不足
で処理の余裕がないとの要望により，単位水槽を調整槽として活用し３つの水槽を隣接用地に設置することで客先ニーズに応えた（写真２）。

という特長を持つ加圧浮上分離が広く普及している。
加圧浮上分離装置を導入されているユーザからは，部分補修を施していても主要部材である鋼製浮

長期休業中に設備切替を実施し，生物馴養を開始

上槽の更新が迫ってきているとの要望が多い。固液した。約１か月経過後の引渡し直前の水質分析結果

分離装置は水処理工程に必須であり，容易に停止がを表３に示す。工場の操業は季節により異なり，試できない装置であることから，既存設備の撤去を伴

運転は負荷の低い時を狙ったため原水の水量，水質う完全更新を短工期で行う必要がある。そういった共に検討最大値には至らないが，既存設備の設計条観点からもユニット化が望まれた。

件以上でも良好に処理できている状況を確認でき

このような背景のもと，加圧浮上分離装置ユニッ

た。「KPM」による前処理の結果，残存した溶解性ト「KCAS」の開発にあたっては，以下の方針とした。

BOD による既存ばっ気槽への負荷は0.4 kg/m3･d 未・浮上速度を高めることで，処理流量を最大60満となり，放流水の BOD 濃度は20 mg/L 以下の要

m3/h まで対応可能なものとし，中規模装置の求値に対して１～６ mg/L となった。その後も負荷更新まで応えられるものとする。

の高い時期を含めて，良好な処理を継続している。

加圧浮上分離装置ユニット「KCAS」

2.

2. 1 「KCAS」開発経緯

・架台で組まれている一体のユニットとし陸上輸送可能なサイズとする。
・原水と処理水を接続すれば標準的な処理が可能とする。

加圧浮上分離は，水処理に欠かせない固液分離の役割を担う方式のひとつである。固液分離の方法としては沈殿分離法が普及しているが，工場排水処理

2. 2 「KCAS」の概要
ユニットの仕様概要は表４に示したとおりである。小型化実現のため，センターウェルや集水管の向けには，・固形分と油分を同時に除去できる形状を改良し浮上速度を向上させた当社の高速型加・浮上速度の大きさを活かして装置をコンパクト

圧浮上分離装置４） をユニットに採用した。従来はにできる

７～10 m/h の浮上速度であったが，14 m/h に高速

ばっ気空気
既存調整槽

今回増設部
処理水

調整槽（KPM 用単位水槽を流用）KPM-11

図２

P

P

既存沈殿槽①

既存沈殿槽②

PP

既存ばっ気槽A 工場「KPM-11」納入フロー主要部抜粋

表３ 「KPM」導入結果
項

目

原水量
原水 BOD 濃度
既存ばっ気槽入口 BOD 濃度
放流水 BOD 濃度
写真２10

A 工場「KPM-11」外観

神鋼環境ソリューション技報

単位

導入後（試運転時）

m3/d
mg/L
mg/L
mg/L

31～62
350～1 700
13～810（※）
１～６※ KPM 処理後の溶解性 BOD を示す

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

表４ 「KCAS」概要
型

式

KCAS-1KCAS-2KCAS-3

標準処理 流量

m3/h

20

40

60

標 準循環 水量

3

m /h

5

10

15

標 準 循 環 率

％

供

給

電

25

源

回転機類電気容量

AC200V 50/60Hz 3φ（動力制御盤受）
5.8kW

その他必要用役

8.0

8.7

工業用水または市水，pH 調整剤，凝集剤

設

置

寸

法

mm

W6 400× L2 450

W7 550× L2 650

W7 900× L2 750

機

器

重

量

kg

4 700

6 200

7 100

スカムポンプ

スカム貯槽

エアポンプ

制御盤

滞留槽

反応槽

加圧浮上槽
循環ポンプ
高分子凝集剤自動溶解装置

図３ 「KCAS」外観イメージ

KCAS ユニット

無機凝集剤
pH 調整剤

高分子凝集剤自動溶解装置

原水
処理水

反応槽

加圧浮上槽

滞留槽

循環ポンプ

スカム
スカム貯槽・スカムポンプ
エアポンプ

大気

図４ 「KCAS」フロー化し，車載幅３ m 以内で60 m3/h 処理を可能とした。

ユニット化することで機器の設置面積効率を向上さ

また，高効率の気液混合ポンプを採用したことで，せた。これらの効果により，同じ設備面積で従来比

加圧水循環率を従来の対原水比30 ％程度から25 ％２倍程度の処理が可能となっている。

に削減し，機器の小型化と省エネルギに貢献した。

ユニットの外観イメージを図３，ユニットのフロ加えて，コンプレッサやラインミキサが不要になるーを図４に示す。スカム貯槽やスカム移送ポンプをため，機器点数を削減することができた。さらに，標準で搭載したのは，流動性が悪いスカム汚泥の移Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

神鋼環境ソリューション技報

11

ばっ気槽

沈殿槽
高分子凝集剤
自動溶解装置ボイラ室
嫌気リアクタ
加圧浮上
ユニット

脱硫塔
電気制御盤

写真３

ガスホルダ

図５

B 工場「KCAS-2」平面配置図

B 工場「KCAS-2」導入工事写真

送のために設置場所の水位高低に制約が出ることをめ，高分子凝集剤自動溶解装置は別の作業のしやす

避け，設置の自由度を高めるためである。また，高い場所に設置した。３日間の排水停止で工事を完了

分子凝集剤自動溶解装置も搭載している。

し，４日目には通水しながら試運転調整し引渡すこ

無機凝集剤の注入設備と pH 調整剤の注入設備に関しては標準ではユニットに含んでいない。それら
薬剤は使用量も多く，車載可能なユニットに搭載すとができた。

む

すび

本稿では，当社にてモジュール化したユニット装るのは非現実的であるためである。ただし既存設備

置のうち流動床好気処理装置「KPM」，加圧浮上分の更新のケースでは，薬剤注入設備は事前に更新済

離装置「KCAS」の特長と納入事例を紹介した。

みであることも多く，既存設備をできるだけ流用したいというニーズと合致することが多い。
2. 3

納入事例

これらのユニット装置は工事期間や敷地の制約といった顧客が持つ課題に素早く対応できる商品であり，「KPM」は10基「KCAS」は14基と納入実績も国内食品メーカー B 工場の加圧浮上分離装置が着実に増やしてきている。

全面的に老朽化しており，設備更新需要があった。

時代のニーズはこれからも急速に変化し，顧客が当該工場の加圧浮上分離装置は嫌気リアクタの前段持つ課題も様々に変化していくと思われるが，それに配置し，原水の油分および SS 除去用に使用してぞれの課題に対して水処理装置のモジュール化・ユいる。嫌気リアクタの稼働中に停止させることはでニット化の推進は有効なソリューションとなり得る

きず，設備停止期間が限られた中で，撤去と更新がと考えられる。

必要であった。さらに，図５に示す嫌気リアクタと最後に，本稿で紹介させて頂いた工場につきまし

ガス処理設備の間に挟まれたわずかなスペースで実ては，立上げ当時から様々なご協力，ご指導等を頂施する必要があった。これらの課題から，「KCAS」

き，紙面を借りて感謝の意を表します。

での更新を提案した。
嫌気リアクタは可燃性ガスが発生するため，火気使用にも十分注意が必要で，作業性も低下する中で工事をする必要があった。これら条件の中でも，ユニットは短時間で据付けでき，撤去と配管工事に十分な作業時間を充てることができた。これにより安全作業にもつながった（写真３）。このケースでは，
高分子凝集剤の補給作業がしにくい場所であったた

12［参考文献］
１）川嶋 淳ほか：神鋼パンテツク技報，Vol.41 No.1
（1997），p.18
２）宮本 武ほか：神鋼パンテツク技報，Vol.42 No.2
（1999），p.101
３） 武 田 勉： 神 鋼 パ ン テ ツ ク 技 報，Vol.44 No.1
（2000），p.67
４）山本 平ほか：神鋼環境ソリューション技報，Vol.9
No.2（2013），p.52

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

Euglena gracilis EOD-1株由来パラミロン摂取による疲労感軽減効果
Eﬀects of Consumption of Paramylon Derived from Euglena gracilis EOD-1 on
Attenuating Feelings of Fatigue

河野高德＊Takanori Kawano

内藤淳子＊
Junko Naito

博士（生命科学）西岡満智子＊＊
Machiko Nishioka
博士（農学）

西田典永＊
Norihisa Nishida髙橋 円＊＊＊
渡辺恭良＊＊＊＊
Madoka Takahashi Yasuyoshi Watanabe
博士（医学）

当社独自の Euglena gracilis EOD-1株は，β グルカンの一種であるパラミロンを多量に蓄積する。
これまでにパラミロンは，免疫の活性化や抗酸化などに働くことが示唆されており，様々な応用展開が可能な素材として期待されている。今回，Euglena gracilis EOD-1株由来パラミロンの日常生活における疲労感に対する影響について検討した結果，身体的疲労感を軽減することが確認された。
また，歩数や外出時間の増加も確認され，身体的疲労感が軽減された結果と考えられた。
Our proprietary Euglena gracilis EOD-1 synthesizes a large amount of a β-glucan known as paramylon. It
has been suggested that paramylon promotes immuno-activation and antioxidation, and is, therefore, expected
to be used in various applications. We conﬁrmed that ingesting paramylon derived from Euglena gracilis
EOD-1 reduces feelings of physical fatigue in daily life. In addition, an increase in the time spent outdoors
and an increase in the number of walking steps were conﬁrmed, which may have resulted from the reduced
sensation of physical fatigue.

Key Words：
パ

ラ

疲

ミ

ロ

労

ン

paramylon

感feeling of fatigue

ユーグレナ・グラシリス EOD-1株
β

グ

ル

カ

ン

Euglena gracilis EOD-1
β-glucan【セールスポイント】
・β グルカンの一種であるパラミロンを豊富に含む EOD-1株。
・臨床試験で，EOD-1 株由来パラミロンの摂取が，日常生活における身体的疲労感を軽減することを
確認。

まえがき

りひとりのヘルスケア志向を高め，健康増進を目

わが国は世界に先駆けて超高齢社会を迎えた。

指すことが必要である。このような背景から，当こうしたなか，わが国では「健康日本21」を定め，社はユーグレナに含まれる栄養成分や機能性に着

国民の健康寿命の延伸や生活の質の向上を図るた

目し，健康食品素材としての事業を展開している。

めに国民の健康づくり・疾病予防を積極的に推進

ユーグレナは葉緑体を持つ単細胞の微細藻類であり，当社独自の Euglena gracilis EOD-1株は β グルしている。これらを実現するためには，国民ひとVol. 16 No. 2（2020 ／ 3）＊

神鋼環境ソリューション技報

技術開発センター 水・汚泥技術開発部 バイオ資源技術室 ＊＊新規事業推進部 藻類事業推進室
理化学研究所 健康生き活き羅針盤リサーチコンプレックス推進プログラム

＊＊＊＊

＊＊＊

技術開発センター 水・汚泥技術開発部

13

パラミロンとはカンの一種であるパラミロンを多量に蓄積する。

1. 2

パラミロンは免疫や抗酸化に寄与することが示唆されている素材であることから，抗疲労素材としパラミロンは1 000個前後のグルコースが β-1,3結合をした直鎖状の β-1,3- グルカンである（図１）。

ての応用が期待できる。

３本の直鎖状 β-1,3- グルカンが右巻きの縄のように本報では，ユーグレナおよび疲労について概説
するとともに，Euglena gracilis EOD-1株由来パラミ

ねじれあった緩やかな３重らせん構造をとり，これロンを用いて行った臨床試験について紹介する。

１）。酵母などの細胞壁に含まれる β グルカン
（図２）
は網目構造をとるが，Euglena gracilis に含まれるパ1.

らが複数集まった状態でパラミロン顆粒を形成する

ユーグレナが産生するパラミロン１），２）

当社独自の Euglena gracilis EOD-1株は，β グルカンの一種であるパラミロンを多量に蓄積する。以下

ラミロンは顆粒の中まで β グルカンが密に詰まっており３），珍しい β グルカンであるといえる。写真１にユーグレナおよびその特有成分であるパラミロンに，EOD-1株由来パラミロンの電子顕微鏡写真を示について紹介する。

す。EOD-1株由来パラミロンの平均直径は約３ μm

1. 1

ユーグレナ（ミドリムシ）とはであり，丸餅の様な形をしている。
1. 3 Euglena gracilis EOD-1株４）～７）

ユーグレナは，葉緑体を持つ単細胞の微細藻類である。細胞幅が約10 μm，細胞長が約50 μm で細胞
グレナは，光独立栄養（いわゆる光合成）培養法，

当社は筑波大学との共同研究において，Euglena
gracilis の新規株である EOD-1株を分離した。本株は， 研 究 に 多 用 さ れ て い る Euglena gracilis Z 株

グルコースなどの有機性炭素を利用して暗所・好気（NIES-48）に比べ増殖が速く，パラミロンの含有条件で培養する従属栄養培養法，あるいは，それらの中間の光従属栄養培養法のいずれの方法でも培養率が高いといった優れた性質を有する（写真２）。
当社はこれまでに安定的に EOD-1株中に70～80 ％可能である。当社は食品素材としての安全性などののパラミロンを蓄積する培養条件を確立している。

観点から従属栄養培養法を採用している。

また，EOD-1株の乾燥粉末を食品として提供するにの一端に２本の鞭毛があり，活発に遊泳する。ユー

CH2OH
OH

O

OH

CH2OH
O

O

14

パラミロンの３重らせん構造１）

CH2OH
O

O

OH

OH

OH
OH

図１

図２

O

O

OH
OH

CH2OH

OH

n

OH

パラミロンの構造式

写真１

神鋼環境ソリューション技報

パラミロンの電子顕微鏡写真
Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

い疲労はさまざまな疾病へと移行する可能性の高い状態ととらえられている。
疲労という現象には，長らく明確な定義が存在しなかった。しかし，研究を進めていく上で現象を定義することは重要であることから，2005年に渡辺らが中心となって設立した日本疲労学会で以下のように定義された。
「疲労とは過度の肉体的および精神的活動，または疾病によって生じた独特の不快感と休養の願望を伴う身体の活動能力の減退状態である。疲労は「疲労」と「疲労感」とに区別して用いられることがあり，「疲労」は心身への過負荷により生じた活動能力の低下を言い，「疲労感」は疲労が存在することを自覚する感覚で，多くの場合不快感と活動意欲の
写真２ 従属栄養培養で培養した Euglena gracilis EOD-1
株の光学顕微鏡像
細胞内に観察される白い顆粒がパラミロン低下が認められる。様々な疾病の際にみられる全身倦怠感，だるさ，脱力感は「疲労感」とほぼ同義に
14）用いられている。」

このように，疲労とは過度の活動や疾病により活動能力が低下した状態をいい，それを自覚する感覚
あたり各種安全性試験を実施し，問題がないことを確認している。

として疲労感が定義されている。
また，一概に疲労と言ってもさまざまな分類が可

近年，ユーグレナやパラミロンに関して健康に寄能である。たとえば，体の全体で感じる全身的疲労

与する様々な機能性が研究されており，動物実験やと体の一部（たとえば一部分の筋肉）で感じる局所

ヒトを対象とした試験において，免疫賦活作用，抗疲労がある。また，時間経過により急性疲労と慢性

８）
，９）

。ま

疲労に大別することもでき，治療が必要なく回復す

た，当社は，EOD-1株の乾燥粉末やパラミロンの摂る生理的疲労と治療を必要とする病的疲労に分ける取によってマウスにおける糖・脂質代謝の改善やヒこともできる。さらに，肉体面に疲労を感じる身体

トにおける免疫機能および精神的健康感の向上を報的疲労と精神面に疲労を感じる精神的疲労に大別す

酸化作用，等への効果が報告されている

10）
，11）

ることもできる。こと健常人を対象とした食品の臨だされることが期待される。

床試験における疲労感の評価では，しばしば身体的

告しており

2.

疲

，今後もさまざまな機能性が見い労

疲労感，精神的疲労感，両者を合わせた感覚である

疲労は，人が日常的に行っている労働や運動，創造，精神活動などの結果感じている，非常に身近な

全体的疲労感に分けて評価される。
2. 2

疲労のメカニズム13），15），16）現象である。しかしながら，その実態がどのような人の体は，全身の感覚や体温などを調節する神経現象であるのか長く科学的に説明できない状態であ系，代謝やホルモンのバランスを調節する内分泌った。1990年頃から渡辺らが本格的に疲労という現系，そして細菌などの外敵から自らを守る免疫系の象の解明に取組み，精力的に研究が進められてき三つの系統が互いに作用しあい均衡を保ちながら健た。以下に，これまでの研究および調査から明らか康を維持している（図３）。この均衡を保つ機能をになってきた疲労の実態について概説する。

ホメオスタシスと言うが，疲労はこれらの系統の均

2. 1

疲労とは

12）
，13）

衡が崩れ，ホメオスタシス（恒常性維持機能）が低

疲労は，生物が過剰活動により疲弊してしまうのを防御するために，休息の必要性を自身に知らせる
シグナルである。「疼痛」，「発熱」と並び生体三大下した現象であると考えられる。
詳細なメカニズムとしては，渡辺らにより以下のような仮説が考えられている（図４渡辺仮説）。

アラームと呼ばれ，生命を維持する上で大切なシス

人が活動することにより，運動性であれば筋肉細テムの１つとされている。そのため，医療の世界で胞，精神性であれば神経細胞を中心としたさまざま

は，疲労は未病の最たるものと考えられ，回復しなな細胞が活動するが，この際に必要なエネルギの産Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

神鋼環境ソリューション技報15

生に伴って細胞内に活性酸素種が発生する。オーバ

送り，修復を試みる。この際に一部のシグナルは疲

ーワークなどによる過剰な活動を行うと，それに伴労感を惹起しうる。また，修復の際に，エネルギがって過剰な活性酸素種が発生することとなるが，活十分でなかったり，各系統に不調があったりすれ性酸素種を処理する生体還元系の処理速度が間に合ば，疲労が長引くこととなる。

わず，細胞の重要なタンパク質や脂質が酸化される

以上のように，疲労という現象は活性酸素種によ（錆びつく）。それによって，細胞や細胞内小器官がって引起こされ，疲労を軽減させるには，細胞の酸十分に機能できない状態となり，その傷害を感知し化傷害の抑制と免疫系を起因とした修復機構を機能た免疫細胞が脳神経系，内分泌系などにシグナルをさせることが重要であると考えられる。
2. 3

疲労の統計12），17）～19）

わが国では，疲労に関する調査として1985年に総理府が健康に関する国民意識調査を実施している。

免疫系

その結果，疲労感を認めた人は全体の66％であった。
また，その後も，一般住民を対象とした1999年の愛細菌などの外敵から守る

知県豊川市医師会に所属する医療機関での調査，2001年の愛知県豊川保健所管内での調査，2004年の大阪地区での調査，2012年の愛知県豊川保健所管内での調査が実施されたが，いずれの調査でも50～70％の方が疲労を感じている。また，2002年の労働者

健康

健康状況調査では，普段の仕事で身体の疲れを感じ

神経系

内分泌系

ている労働者は72.2 ％にものぼり，非常に多くの方

全身の感覚や体温などを調節

代謝やホルモンのバランスを調節慢性疲労という観点から言うと，1985年の調査でが日常的に疲労を感じていることがうかがえる。
は疲労感を認めた人のうち72 ％のヒトが「一晩の睡眠で疲労感は回復する」と回答しており，６カ月

図３以上にわたって疲労が続く状態は稀であると思われ

健康を維持するホメオスタシスと３つの系統ていた。しかし，2004年の大阪地区の調査では，疲細胞が活発に活動

精神的要因

慢性
疲労感

免疫細胞が感知
慢性的にシグナルを分泌

神経細胞
慢性
疼痛

神経細胞
運動プランニング・
実行

微熱

細胞内で多量のエネルギ生産と消費オーバーワーク

運動性要因

筋肉細胞

活性酸素種の発生

活性酸素種

還元処理追いつかず

感染性要因

主要タンパク質や膜脂質酸化（錆びつき傷ついた部品）

通常は生体内還元系で解消・処理

免疫細胞

免疫細胞が感知
この場合は
直接もある

意欲
低下

錆びついた
細胞のほころび

シグナルを分泌脳が異常を感知

傷つき治りにくい
細胞障害

十分なエネルギを作れない場合さらなるエネルギ産生
錆びつき傷ついた部品
多量のエネルギ
細胞の 新しい部品を処理 場 作り置換え
処理
処理工場

十分なエネルギを作ることができる場合
細胞・組織は元どおりに回復

脳より
回復指令

疲労感
日生物精医会誌，24（4），200-210（2013）を改変

図４
16

疲労のコアメカニズム15）

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

労感を自覚している人の半数を超える人（全体の39

ミロンを含まないカプセル）を摂取する群（プラセ％）が６カ月以上続く慢性疲労に悩んでいることがボ群）とした。被験者には，カプセルを１日１回４

明らかとなった。2012年の調査でも同様の結果とな

週 間 摂 取 さ せ た。 疲 労 感 は，Visual Analog Scaleっており，日本の就労人口６千５百万人に対し，（VAS）法を用いて全体的疲労感，身体的疲労感，

２千５百万人をこえる人々が６カ月以上疲労感に悩

精神的疲労感について毎日測定し，各期間の平均値

んでいることになる。

を用いて評価した。VAS 法は，日本疲労学会によ

国外での疲労統計結果としては，慢性疲労状態にり推奨されている疲労感の評価方法であり，100

ある人の割合がイギリスでは９～15 ％，ノルウェーmm の線分の左端を最良の感覚，右端を最悪の感覚

では６～13 ％，アメリカでは４～19 ％，オランダとして今の状態が線分上のどこに位置するかを×印

では31 ％，韓国では８～29 ％，中国では６～11 ％で記入させ，左端からの距離を評価スコアとしていであると報告されている。国外の結果と比較しても，る14）。また，被験者には，試験期間中は Web 日誌

日本では慢性疲労者が非常に多いことがわかる。

に歩数，外出時間を記録させ，それぞれについて各

慢性疲労に悩んでいる人の半数が疲労のために以前に比べ作業能力が低下し十分に活動できていないと感じている。このような慢性疲労等による経済的期間の１日当たりの平均値を用いて評価した。
3. 2

結果および考察

被験者200名のうち脱落者はいなかったが，試験な 損 失 を 試 算 す る と， 医 療 費 を 除 い て 年 間

方 法 の 不 遵 守 が 多 か っ た ３ 名 を 除 外 し，197名

１兆２千億円にも上り，生産性に対してダメージを与（EOD-1株由来パラミロン群98名，プラセボ群99名）

えるという観点からも疲労は大きな社会問題である。

を対象に有効性評価を行った。

3.

Euglena gracilis EOD-1株由来パラミロ
ン摂取による日常生活における疲労感軽減効果20）

わが国では多くの人が日常的に疲労を感じておVAS の疲労感について検討したところ，摂取４
週目においてプラセボ群と比較して EOD-1株由来
パラミロン群の身体的疲労感の変化量が有意に低値を示した（図６）。

り，疲労を軽減させる対策は健康，経済の両面から重要な課題である。
前述したとおり，EOD-1株には，ヒトでの免疫機

摂取前期間

能を向上させる作用が確認されている11）。また，パラミロンには，マウスにおいて生体内の抗酸化能を高める作用や免疫機能を向上させる作用が報告されている ８），21）。以上のことから，EOD-1株由来パラ

摂取
１週目

試験食品摂取期間（４週間）
摂取
摂取
摂取
２週目
３週目
４週目

プラセボ群

非摂取

プラセボを毎日摂取

EOD-1株由来
パラミロン群

非摂取

EOD-1 株由来パラミロンを毎日摂取

各期間１週間の疲労感・歩数・外出時間の平均値を比較

ミロンは，抗酸化および免疫機能の低下抑制に働く

薬理と治療，47（11），1851-1859（2019）を改変可能性が推察され，ひいては疲労を軽減させる効果

図５

試験デザイン19）がある可能性が考えられる。しかし、実際に効果がよって，EOD-1株由来パラミロンを摂取すること
で，ヒトの疲労感を軽減させることができるか検証
を行った。
3. 1

試験方法

本試験は，ランダム化二重盲検プラセボ対照並行
群間比較試験とし，試験デザインを図５に示した。
試験期間は，摂取前期間，摂取１週目，摂取２週目，摂取３週目，摂取４週目を設定し，それぞれ１週間とした。日常生活において疲労を感じている健常者200名を被験者とし，100名ずつの２グループに分け，それぞれを EOD-1株由来パラミロンを350
mg 含有したカプセルを摂取する群（EOD-1株由来
パラミロン群），又はプラセボ（EOD-1株由来パラVol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

身体的疲労感（VAS）の変化量（mm）

あるか検証を行った例はない。
EOD-1株由来
パラミロン

プラセボ

0.0
-2.0
-4.0
-6.0
-8.0

＊
-10.0

＊：プラセボ群と EOD-1株由来パラミロン群で有意差あり（p<0.05）
薬理と治療，47（11），1851-1859（2019）より作図

図６

摂取４週目の身体的疲労感の変化量の比較19）

神鋼環境ソリューション技報

17

㻌

100
80
60
40

＊

8.00

6.00

4.00

2.00

20
0

プラセボ

0.00

EOD-1株由来
パラミロン

プラセボ

EOD-1株由来
パラミロン

摂取３週目

＊：プラセボ群と EOD-1株由来パラミロン群で有意差あり（p<0.05）
薬理と治療，47（11），1851-1859（2019）より作図

図７

＊

10.00

＊

外出時間／d（時間）歩数／d の変化率（％）

120

プラセボ

EOD-1株由来
パラミロン

摂取４週目

＊：プラセボ群と EOD-1株由来パラミロン群で有意差あり（p<0.05）
薬理と治療，47（11），1851-1859（2019）より作図

摂取４週目の１日当たりの歩数の変化率の比較19）

図８

摂取３，４週目の１日当たりの外出時間の比較19）

また，１日当たりの歩数の変化率については，摂取４週目においてプラセボ群と比較して EOD-1株

活性酸素種を処理する還元酵素であるスーパーオキ

由来パラミロン群が有意に高値を示した（図７）。

シドジスムターゼやカタラーゼ，グルタチオンペル

さらに，１日当たりの外出時間については，摂取

オキシダーゼの活性を高めることが報告されてい３週目，摂取４週目においてプラセボ群と比較してる９）。つまり，EOD-1株由来パラミロンが，生体内

EOD-1株由来パラミロン群が有意に高値を示したの還元酵素の活性を高めることで，細胞の酸化傷害（図８）。

を抑制し，疲労を軽減している可能性が考えられ以上のことから，EOD-1株由来パラミロン350 mg

た。

を４週間毎日継続摂取することで，身体的疲労感が以上より，EOD-1株由来パラミロン350 mg を４軽減されることが明らかとなった。また，歩数や外

週間継続摂取すると，日常生活における身体的疲労

出時間が増加していた。これは，身体的疲労感が軽感が軽減されることが確認された。また，身体的疲減されたことにより，活動的になり，歩数や外出時労感が軽減されたことで，活動的になり，歩数や外間の増加に現れた可能性が考えられた。

出時間が増加した可能性が考えられた。

疲労という現象は，前述したとおり，神経・内分泌・免疫系相関の不調というホメオスタシスの低下

む

す

び

本 稿 で は， 疲 労 に つ い て 概 説 す る と と も に，現象であると言われており，ストレスや疲労に伴っEOD-1株由来パラミロンの摂取による日常生活におて免疫力が低下することが報告されている。そのたける身体的疲労感の軽減効果について紹介した。高め，これまでに疲労のバイオマーカーの１つとして齢者や労働者の生活の質向上が求められているな

唾液中の分泌型免疫グロブリン A（sIgA）が検討さか，機能性表示食品制度導入の後押しもあり，ヘル

れており，ストレスやトレーニングなどと唾液中のスケア市場，健康食品市場は年々拡大しており，ユsIgA 濃度や sIgA 分泌速度に関連があることが報告

ーグレナ，パラミロンの応用面の拡大が期待され

22）～24）

されている。これまでに，当社は EOD-1株をる。引続き，EOD-1株および EOD-1株由来パラミ

毎日４週間摂取することで，唾液中の sIgA 濃度の

ロンのさらなる健康効果の解明を進め，今後の商品

変化率および sIgA 分泌速度が上昇することを報告

開発につなげていきたい。

11）

してきた 。つまり，EOD-1株は，疲労における免疫力の低下を抑制することで，ホメオスタシスに寄与し，疲労を軽減させている可能性が考えられた。
また，前述のとおり，疲労は活性酸素種によって細胞傷害が引起こされることにより起こると考えられている。パラミロンは，マウスにおいて生体内の18［参考文献］
１）北岡正三郎編：ユーグレナ 生理と生化学，学会出版センター（1989）
２）藻類ハンドブック．渡邉 信監修，藻類ハンドブッ
ク，株式会社エヌ・ティー・エス（2012）３）Anraku M et al: Chem Parm Bull, 68, 100-102（2020）４）赤司 昭，竹﨑 潤，濱田武志，出村幹英，河内正

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

伸，渡邉 信，2014年度日本農芸化学会大会
５）赤司 昭，他：神鋼環境ソリューション技報，12（1），9-15（2015）
６）大中信輝，他：神鋼環境ソリューション技報，14（2），3-10（2017）
７）大中信輝，他：神鋼環境ソリューション技報，16（1），14-20（2019）８）Evans M et al: Nutrients, 11（12），2926（2019）９）Sugiyama A et al: J Vet Med Sci, 71, 885-890（2009）10）Aoe S et al: Nutrients, 11（7），1674（2019）11）Ishibashi K et al: Nutrients, 11（5），1144（2019）12）渡辺恭良，他：おもしろサイエンス「疲労と回復の科学」，日刊工業新聞社（2019）13）渡辺恭良：医学のあゆみ，228（6），593-597（2009）14）日本疲労学会：抗疲労臨床評価ガイドライン（日常
生活により問題となる疲労に対する抗疲労製品の効果に関する臨床評価ガイドライン），第５版（2011）15）渡辺恭良：医学のあゆみ，228（6），598-604（2009）16）渡辺恭良：日生物精医会誌，24（4），200-213（2013）

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）17）木谷照夫：平成12年度研究業績報告（2001）
https://mhlw-grants.niph.go.jp/niph/search/NIDD00.
do?resrchNum=200000876A
18）倉常弘彦：平成24年度厚生労働科学研究 障害者対策総合研究事業（神経・筋疾患分野）報告書（2013）https://www.fuksi-kagk-u.ac.jp/guide/efforts/research/
kuratsune/h24houkoku.html
19）厚生労働省：平成14年労働者健康状況調査（2003）
https://www.mhlw.go.jp/toukei/itiran/roudou/saigai/anzen/
kenkou02/index.html
20） 河 野 高 德， 他： 薬 理 と 治 療，47（11），1851-1859（2019）21）Nakashima A et al: Biochem Biophys Res Commun, 494（1-2），379-383（2017）22）新見道夫：香川県保健医療大学雑誌，9，1-8（2018）23）Phillips CA et al: Brain Behavior, and Immunity, 20, 191197（2006）24）Fahlman MM et al: Med Sci Sports Exerc, 37（3），374380（2005）

神鋼環境ソリューション技報

19流動床式ガス化溶融炉における最終処分量低減～金属類回収量の向上～
Reduction of Final Disposal Volume in Fluidized Bed Gasiﬁcation and Melting
Furnace ～ Improved Metal Recovery ～小野雄基＊
Yuki Ono

島 孝一＊
Koichi Shima

鈴木崇之＊
Takayuki Suzuki

青木 勇＊＊
Isamu Aoki

循環型社会への移行が押し進められており，廃棄物処理分野でも焼却処理時に発生するエネルギ
利用のみではなく，資源化物を回収し再利用することが求められている。当社の流動床式ガス化溶
融炉は，流動床炉においてごみをガス化し，後段の溶融炉にて化石燃料を使わずに飛灰を溶融処理し，スラグとして回収することを特長としている。金属類は酸化されずに流動層底部から不燃物として排出されることから，分別回収後，資源として再利用することが可能である。金属類の回収量を増加させるための不燃物処理フローに関して検討し，磁選機の多段化，非鉄選別機の高性能化および篩選別機の目開き最適化を行った。これらを組合わせることにより，回収物の金属割合を90％以上とし，高純度の金属類を回収できる新規フローを開発した。
With society transitioning to a recycling basis, it has become necessary in the field of waste treatment not
only to use the energy generated in the process of waste incineration but also to recover and recycle
resources. Our fluidized bed gasification and melting furnace is capable of gasifying refuse in a fluidized bed
furnace and melting fly ash into slag in a subsequent melting furnace without using fossil fuels. Furthermore,metals are discharged as incombustibles from the bottom of the fluidized bed without being oxidized, so themetals can be separated, collected and recycled as resources. Research was subsequently conducted into theincombustibles treatment flow in order to increase the recovery of metals and resulted in the development ofa multi-stage magnetic separator, enhanced performance of the non-ferrous metal separator and optimized
mesh size for the sieving machine. These improvements combined to create a new treatment flow that
increased metal recovery by over 90 % and allowed metals of a higher degree of purity to be recovered.

Key Words：
流動床式ガス化溶融炉

Fluidized bed gasification and melting furnace

金Metal recovery

属

類

収

最終処分量削減

Reduction of final disposal Volume

循

Recycling society

環型

環境プラント技術本部 装置技術部 技術企画室

社

会

神鋼環境ソリューション技報

20
＊

回

＊＊

環境プラント技術本部 装置技術部

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

【セールスポイント】
・廃棄物の保有する熱エネルギを利用することで外部燃料を使用せずに廃棄物のガス化，高温燃
焼，灰の溶融処理を一貫して行うことのできる経済的な処理方式である。
・多種多様な性状の廃棄物に適用可能であり，掘起しごみや他所灰の処理により，最終処分場の負荷を軽減可能である。
・金属類を未酸化状態で回収し，有効利用することが可能である。

まえがき

中の金属を不燃物として回収できることも大きな特1991年の廃棄物処理法改正により，廃棄物の排出長である４）。処分場再生事業を例にとれば，現在よ

抑制と分別・再生（再資源化）が法律の目的としてりも選別機能が不十分であった過去の処理物を溶融加えられ，社会システムはそれまでの大量消費型か処理することになり，この場合不燃物中に多くの有ら循環型へ移行している。近年では，廃棄物として価資源が含まれている可能性がある。したがって，回収されるものに有用価値を見出し，社会で再利用

不燃物からの金属類の選別とスラグ化という流動床する仕組みの構築が進み，循環型社会の高度化が進式ガス化溶融炉の資源再生機能は，資源の有効活用んでいる。一方，気候変動に起因した災害が多発しと最終処分量低減につながるため，今後ますます重生活環境が脅かされることもあり，社会の持続可能要になってくる。

性を高めることが国際的な共通課題となっている。

今回，流動床式ガス化溶融炉の資源再生機能向上

社会システムの中で廃棄物処理は，静脈産業としを目的として，不燃物選別処理の高度化の開発を行て包括的に資源循環と持続可能性を高める上で重要い，従来よりも回収物の品位を向上できる結果が得な役割を担っている。廃棄物中には金属類に代表さられた。これらの成果は新規設備だけでなく，資源れる有用な資源が含まれており，廃棄物から分別回回収の強化を希望する既存設備へも適用でき，リサ

収されたこれらの資源は，廃棄物処理施設から循環

イクル分野で広く活用することができる５）。本報でシステムへ再供給されている。また太陽光やバイオ

は，不燃物から高純度で金属類を回収する方法につマスといった再生可能エネルギの利用は拡大していいて提案する。

るが，未だにエネルギ自給率が低い我が国にとっ1.

て，廃棄物発電は，全国に広く分散し持続可能社会を構成するエネルギ供給拠点として期待される。

1. 1

不燃物処理フロー

従来の不燃物処理フロー

従来の不燃物処理フローを図１に示す。まず磁選

このように廃棄物処理施設に対する新たな期待が機と非鉄選別機にて，それぞれ鉄分と非鉄金属類が高まる一方で，継続して課題となっているのが最終有価物として回収される。鉄分に高い純度が要求さ処分場の延命化である。最終処分場の残存容量は平れる場合には，回収した鉄分を砂分離スクリーンに

成22年19 452万 t か ら 平 成28年16 777万 t へ と 減 少

通して砂を分離し，鉄分の純度を高めている。非鉄傾向にある。最終処分場へ搬入される最終処分物の選別機を通過した不燃物からは，不燃物スクリーン削減により，最終処分場の延命化を図ってはいるもで粒度の大きいその他金属類を Mix メタルとしてのの，残余年数は17年程度で推移し大きな改善は期回収する。スクリーン通過物は不燃物貯留槽で一次１）待できない状況である 。資源の再循環や有効利用

貯留した後，定量的に粉砕機へ投入される。不燃物による最終処分量の削減は，継続して取組むべき喫中のがれき類は，ここで細かく粉砕される。最終処

緊の課題である。

理工程で粉砕物スクリーンを通過した粉砕物は，ガ

当社の流動床式ガス化溶融炉は，化石燃料に対すス化炉から排出される熱分解ガスに同伴された飛灰るダイベストメント（投資撤退）が進む中，ごみのとともに溶融炉へ供給され，溶融スラグとなる。粉エネルギで発電とともに灰のスラグ化を実現できる

砕物スクリーン上から回収された不燃物は，金属類処理方式として注目され，実績を積重ねている。現残渣として排出される。この金属類残渣は，スクリ

在は，最終処分場の掘起こしごみの処理による処分ーンの篩目を通過しなかったがれきの一部が金属類

場再生や他施設灰のスラグ化まで適用範囲を拡大さと混在した状態で回収される。このような従来の不

せている

２），３）

。またガス化方式に流動床を採用していることから，流動床での比重差分離によりごみ
Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

燃物処理工程を見直し，回収する有価金属類の純度向上を実現することが望まれる。

神鋼環境ソリューション技報

21

不燃物

不燃物

磁選機

鉄分

砂分離スクリーン

磁選機

鉄分

砂分離スクリーン

磁選機
非鉄選別機

非鉄金属類

非鉄選別機
（高性能型）

非鉄金属類

不燃物スクリーン

Mix メタル a

不燃物スクリーン

Mix メタル A

砂

不燃物貯留槽砂

不燃物貯留槽粗粉砕機
Mix メタル B

粗粉砕物スクリーン
粉砕機

粉砕機

粉砕物スクリーン

Mix メタル c

粉砕物

追加機器
仕様変更機器

粉砕物
図１

1. 2

Mix メタル C

粉砕物スクリーン

図２

従来フロー

新規の不燃物処理フロー

表１

今回新しく検討した不燃物処理フローを図２に示組す。各追加機器の目的について，以下に記載する。
１）磁選機の追加

新フロー

不燃物原料の組成

成

割合（重量％）
19 ％～22 ％0.49 ％～0.51 ％3.5 ％～4.2 ％6.3 ％～13 ％61 ％～71 ％鉄
銅
アルミニウムその他金属がれき類

磁選機を２段設置し，接触回数を増やすことによって鉄分をより多く回収する。
２）非鉄選別機の性能向上
非鉄金属類については，高性能型の非鉄選別機の採用により資源化物回収量を向上させる。
３）粗粉砕機および粗粉砕物スクリーンの追加

4020

することで，スクリーン上から回収される Mix メ

2.

2. 1

試験結果

計
合

8

下
2.
8以

2.
2〜
13
.

13
.2

26
.

26
.5
〜

メタルの品位を向上させる。

5〜

53
以

上

タル中に混入するがれき類の同伴量を低減し，Mix

5

0

5

クリーン，粉砕物スクリーンの篩目幅を適正に選定

60

37
.

の他金属類とがれき類の粒径差に応じて粗粉砕物ス

金属類

37
.

ことで，がれき類の粒径を段階的に小さくする。そ

金属類以外

80

53
〜

ロールクラッシャ）を設置し，２段粉砕処理をする

100

割合（重量％）

粉砕機（ロッドミル）の前段に粗粉砕機（ダブル

粒度分布（mm）

不燃物原料の組成

図３

不燃物原料の粒度分布（２回のサンプル平均値）

実施設の不燃物原料を対象として，試験を行った。
実サンプルを２回採取し，組成と粒度分布を調査し上の大きいサイズも含まれていた。金属類に対してた結果をそれぞれ表１と図３に示す。がれき類が約

がれき類（金属類以外）は全体的に粒度が小さく，

61 ％～71 ％ともっとも多く，次いで鉄が20 ％前後

26.5 mm 以下がほぼ全量を占め，その内訳は26.5～

であり，アルミニウムが４ ％前後であった。金属

13.2 mm が１割程度，13.2～2.8 mm が７割以上，2.8

類の粒度分布については2.8 mm 以上がほぼ全量をmm 以下が２割程度という粒度分布であった。

占め，その内の約７割が26.5～2.8 mm で，53 mm 以22

不燃物原料の調査結果より，まずは金属の中でも神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

多く含まれる鉄分，アルミについて，それぞれ磁選

2. 4

不燃物スクリーン，粗粉砕処理および粗粉砕機，非鉄選別機により分別回収を行うこととした。

物スクリーン，粉砕処理および粉砕物スクリー

さらに，53 mm 以上の粒度のものについては，金ンの篩分け特性

属類の割合が100 ％であったことから，１段目の不不燃物スクリーンの回収物の組成を図７に示す。

燃物スクリーンの篩目は53 mm を採用し，回収金

不燃物を前段で磁選機と非鉄選別機で選別処理した属類の純度を上げるとともに，後段に設置する粗粉後，不燃物スクリーンで篩分けを行った結果，回収砕機への負荷を軽減した。

物（Mix メタル A）の組成は，約92 ％が金属類で2. 2

磁選機による選別特性あり，金属類を高純度で回収することができた。

１段目磁選機の回収物，１段目＋２段目磁選機の今回，一定粒度までがれきを粉砕することがで回収物の粒度分布をそれぞれ図４と図５に示す。１

き，かつ，安定して連続処理することが可能である段目と２段目の回収物量の比率は，１段目が96.4

ことから，粗粉砕機としてダブルロールクラッシャ％，２段目が3.6 ％であり，鉄分の多くは１段目磁を採用した。前段の不燃物スクリーンの目幅を53

選機で回収されていた。図４と図５を比較すると粒mm としたことから，投入物の粒径は約53 mm 以下

度分布にはほとんど差が無く，13.2 mm 以上の粒子となる。ロール間に滞留物が残りにくい間隙としの割合が50 ％以上を占め，4.75 mm 以上の粒子のて，ダブルロールクラッシャの間隙は10 mm とし割合が90 ％以上を占めていた。

た。不燃物スクリーンを通過した不燃物を粗粉砕機

非鉄選別機による選別性能に投入してがれき類を粉砕し，後段の粗粉砕物スク

2. 3

非鉄選別機による回収物の粒度分布を図６に示

リーン上の回収物における金属類の割合を評価しす。非鉄選別機の回収物の粒度分布は13.2 mm 以上

た。篩目幅16 mm，22.4 mm の粗粉砕物スクリーンの粒子が占める割合が60 ％で，組成割合では非鉄上の回収物中の金属類と金属類以外の割合を図８，

金属が全量の約85 ％を占めていた。また，非鉄金

図９に示す。回収物（Mix メタル B）中の金属類の属の大部分は非磁性物であるステンレスであった。

割合は，篩目幅16 mm の場合86.9 ％であったのに

100
その他

80

割合（重量％）

鉄

60
40
20

鉄

60
40
20

粒度分布（mm）

図４

100

0以

計

2.

合

下

0

１段目＋２段目磁選機の回収物の粒度分布

Mix メタル A

100

その他
非鉄金属

割合（重量％）

60
40
20

がれき類

80

その他金属
ステンレス

60

鉄

40
20

非鉄選別機回収物の粒度分布

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

計
合

8

下
2.
8以

2.
〜

.5
〜
26

13
.2

13
.2

5
.5
〜

37

粒度分布（mm）

粒度分布（mm）

図６

26
.

5
37
.
53
〜

計
合

下
2.
0以

2.
0
8〜
2.

4.
7

5〜

2.

8

75
13
.2

〜

4.

上
2以
13
.

上

0

0

53
以

割合（重量％）

2.

粒度分布（mm）

図５

１段目磁選機の回収物の粒度分布

80

2.
8〜

2.
8
4.
75
〜

2〜

4.
75

上
13
.2
以

計
合

2.

0以

下

0
2.
2.
8〜

2.
8
4.
75
〜

13
.

2〜

13
.2
以

4.
75

0

上

0

その他

80

13
.

割合（重量％）

100

図７

不燃物スクリーン回収物組成（篩目幅53 mm）

神鋼環境ソリューション技報23Mix メタル B

Mix メタル B

2.5

13.1

金属類
金属類以外

金属類
金属類以外

86.9

図８

97.5

粗粉砕物スクリーン回収物組成（篩目幅16 mm）

5.8

図９

粗粉砕物スクリーン回収物組成（篩目幅22.4 mm）

Mix メタル C

6.8

Mix メタル（Total）

金属類
金属類以外

金属類
金属類以外

94.2

図10

93.2

図11

粉砕物スクリーン回収物組成（篩目幅２ mm）

Mix メタルの組成

対し，篩目幅22.4 mm の場合は97.5 ％に向上した。

抑えられ，Mix メタル中の金属類の割合は93.2 ％と不燃物を粗粉砕した上で，不燃物の粒度分布に応じ高い純度となった。施設によって，地域性を反映して粗粉砕物スクリーンの篩目幅を適正に選択するこて不燃物の組成や粒度分布は異なるが，それらの入とで，スクリーン回収物中の金属類の純度を大幅に口条件に応じて粗粉砕処理や粉砕処理，各スクリー向上できることが示された。

ンの篩目幅を最適化することにより，Mix メタルの粗粉砕物スクリーンを通過した不燃物を，粉砕機でさらに細粒化する試験を実施した。粉砕機を通過後に粉砕物スクリーンで篩分けした，スクリーン上の純度を向上できると考えられる。

む

す

び

選別機器の追加や選別性能の高い機器の採用によ

回収物（Mix メタル C）の組成を図10に示す。回収り，金属類濃度が90 ％を超える高い純度の Mix メ

物中の金属類の割合は94.2 ％で高い純度が得られた。

タルを回収できる最適な不燃物処理フローを構築し粗粉砕機および後段の粗粉砕物スクリーンによるた。一方で，地域によっては高純度でなくても回収

がれきの粉砕と金属類の回収では，粗粉砕機のローした金属類をリサイクルできる場合もある。機器のル間隙間と粗粉砕物スクリーンの目幅を調整するこ追加は初期コストのアップにもつながるので，不燃とで，純度の高い金属類を回収することができるこ

物処理の導入には，本研究成果を基に，地域の要請とがわかった。また，粗粉砕物スクリーンにより金に適したフローを提案してまいりたい。

属類を回収することで後段の粉砕機（ロッドミル）

最後に，本試験にあたりご協力頂きました上伊那に投入される金属量は低減され，より効率的にがれ

広域連合の関係者の方々にお礼申し上げます。

き類の粉砕処理を行うことが可能となった。また，［参考文献］
１）環境省報道発表資料（2019）２）黒岡ら：神鋼環境ソリューション技報，16（1）p.2631（2019）３）細田：神鋼環境ソリューション技報，13（2）p.2-11（2017）
４）小松原ら：神鋼環境ソリューション技報，13（1）p.21-26（2016）５）小野ら：第41回全国都市清掃研究・事例発表会 講
演論文集Ⅱ－4－81（2020）

本フローの最終工程に設けた粉砕物スクリーンで，回収する金属類の純度が向上することも明らかにな
った。
2. 5

トータル Mix メタルの組成

不燃物スクリーン，粗粉砕物スクリーン，粉砕物
スクリーンの回収物を全て混合した Mix メタルの組成を図11に示す。金属類以外の混入率は6.8 ％に
24

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

飛灰供給による酸性ガス低減効果
Reduction in Acidic Gas Emissions Using Fly Ash

岩本典之＊Noriyuki Iwamoto

技術士（衛生工学）

篠原良平＊
Ryohei Shinohara

飛灰循環は，廃棄物処理プラントにおいて未反応薬剤成分を含む飛灰をバグフィルタ上流に戻すことでアルカリ薬剤の使用量を低減する技術である。当社ではバグフィルタろ布のダスト層に存在するフレーク状の凝集体に着目し，未反薬剤成分と酸性ガスとの接触効率を向上させ，少ない循環量で効果を発揮するコンパクトな飛灰循環システムの確立を目指した。発生量の一部のみを循環する部分飛灰循環を模擬した実プラントでの基礎試験を行い酸性ガスの除去率向上を確認した。バグ
フィルタ差圧および飛灰中の重金属類濃度への影響は確認されず，既存設備への追設が容易な装置として製品化を完了した。
At a waste treatment plant, ﬂy ash circulation is a technique for reducing the amount of alkali chemicals used,by returning fly ash containing unreacted chemical components to a point upstream of the bag filter. We
focused on the ﬂake-like agglomerates in the ash layer on the ﬁlter bag cloth, and made it a goal to establish acompact ﬂy ash circulation system that would be effective even if a small amount of ash was circulated. An
improvement in acidic gas removal rate was conﬁrmed by basic tests in an actual facility simulating partial
ﬂy ash circulation, which circulated only a part of the generated amount of ash. Inﬂuences on the differential
pressure of the bag ﬁlter and the concentration of heavy metals were not detected in these tests, so we havecompleted marketable equipment that can be easily added to existing facilities.

Key Words：
排

ガ

ス

処

理

Exhaust gas treatment

部 分 飛 灰 循 環Partial ﬂy ash circulation

ア ル カ リ 薬 剤

Alkali chemicals

酸

性

未

反

応

ガ

ス

Acid gases

薬剤

Unreacted chemical【セールスポイント】
・コンパクトで既存施設への追加も可能な簡易飛灰循環システム

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）＊

環境プラント技術本部 装置技術部

神鋼環境ソリューション技報

25

まえがき

ものである。ダスト層を厚くすることだけであれ

燃焼排ガスに含まれる塩化水素（HCl）や硫黄酸

ば，循環せずとも逆洗による払落し間隔を延ばすこ

化物（SOx）などの酸性ガスを中和除去するため，とででも同様な効果を期待できるはずである。しか廃棄物処理プラントではバグフィルタ上流煙道に消し，単にダスト層を厚くするだけでは十分な効果が石灰等のアルカリ薬剤を吹込んでいる。バグフィル

期待できないことをろ布のダスト層性状が示唆してタに到達した薬剤はろ布表面で飛灰とともにダストいる。

層を形成し，酸性ガスとの気固反応はダスト層内でバグフィルタろ布上での中和反応では，堆積した進行する。このような中和反応は，HCl と消石灰をダスト層内を排ガスが一様に通過して薬剤粒子と満例にすると，総括反応としては式（1）で表される。

遍なく接触することが理想的である。一方で飛灰の粒径は１μm ～100 μm 程度まで広く分布しており２），
図１に示す模式図のようにろ布上のダスト層は様々（固体）＋2HCl（ガス）
Ca（OH）
2→ CaCl2（固体）＋2H2O（ガス） …………（1）な粒径の粒子で形成されており均一ではない。また，図２に示すようなろ布に堆積したダストには不式（1）は化学量論式であり，実際の反応は式（2），１）

式（3）の二段反応で進行することが知られている 。

均一を助長するようなフレーク状の凝集体が多くみられる。粉体層を通過する流体の圧力損失（4）に示すように粒径は式と空間率 ，粒子の形状に依存する３）。

Ca
（OH）
（固体）
＋ HCl（ガス）2→ CaClOH（固体）＋ H2O（ガス） ………（2）CaClOH（固体）＋ HCl（ガス）→ CaCl（固体）＋ H2O（ガス）…………（3）2: 粒子と同体積球の表面積／粒子外部表面積: 粘度，

最 終 的 に CaCl2ま で 反 応 が 進 行 し た 場 合 に は，: 空塔速度，: 流体密度: 粉体層高 ……………………………………（4）1 mol の Ca（OH）2で2 mol の HCl を 中 和 で き る が，式（3）に優先して式（2）の反応が進行すると考えら

ダスト層を形成する粒子の粒径および空間率は均一れており，この場合式（1）で表される総括反応でのではなく凝集体も影響するため，各部での量論比よりも多くの消石灰を必要とし，接触頻度も均一となる。図１に示すように，圧力損失の小さいは不踏まえた反応効率を考慮して通常，量論比の２倍か部位に選択的な流れができてミクロ的に偏流するこら３倍の消石灰が供給されている。したがって逆洗とになり，酸性ガスと接触することのできる粒子はでろ布から払い落とされバグフィルタより排出され限定的になる。また，未反応薬剤成分が凝集体内部る飛灰中には最終反応まで完了していない薬剤成分に存在する場合には酸性ガスとの接触機会はなくなと反応機会を得なかった未反応薬剤成分が混在して残っている。排出された飛灰をバグフィルタ上流にダスト層

戻し未反応薬剤および反応余地を残した薬剤成分

ろ布（以降，まとめて未反応薬剤成分と呼ぶ）に再度反応機会を与えることで排ガス処理薬剤と飛灰の発生量および飛灰処理薬剤を低減しようとするのが飛灰循環技術である。
当社では未反応薬剤成分と酸性ガスとの接触効率

マクロ的には
一様な流れ

ミクロ的
には偏流

を向上させることで既存設備へ追設可能なコンパク
トな飛灰循環システムを製品化した。本稿では製品化開発のための基礎試験結果について報告する。

1.

接触機会増加と期待される効果

飛灰循環はバグフィルタに流入する飛灰の量を増加させ，ろ布上のダスト層を厚くすることで，薬剤成分に酸性ガスとの反応機会を多く与えようとする
26

神鋼環境ソリューション技報

図１

ダスト層の模式図
Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

煙道へ

飛灰

図２

ろ布ダスト層の表面の例

る。粒子径の不均一性が小さくなればミクロ的な偏空気流が緩和され，未反応薬剤成分と酸性ガスとの接触機会が増加して反応効率が向上することになる。

図３

解砕・分散供給装置

ろ布ダスト層にみられる凝集体は逆洗で払落とされロータリーバルブを通過して飛灰搬送用コンベヤを行うと前記の焼却灰と薬剤に循環飛灰由来の焼却に到達する段階まで崩れずに残っているものもあ

灰（循環灰中焼却灰）と薬剤（未反応薬剤成分）おる。当社では，粒径分布の改善，分散性の向上によよび反応済み薬剤が加わる。前述のとおり，消石灰

るろ布ダスト層内での偏流低減を目的に，循環用飛による HCl の中和反応は式（2）および式（3）のよ

灰中の凝集体を解砕することとした。解砕により凝うな二段階の反応であることが知られているが３），集体内部の未反応薬剤成分が露出し，酸性ガスとの今回の推計では投入された薬剤の中和が最終反応ま

接触機会が増加することで反応効率の改善が期待でで進行する理想的な条件を想定し，中間生成物であきる。解砕手段としては，コンパクトで可動部がな

る CaClOH は考慮せずに反応済み薬剤を CaCl2，未く，摩耗消耗しないことをコンセプトにしていくつ

反応薬剤成分を Ca（OH）
2としてバグフィルタ入口

かの方式を考案し，今回の基礎試験では図３に示すと出口でのバランスを計算した。

ような空気を利用した解砕・分散供給装置を使用した。

表１に計算の条件を示し，計算結果により得られた収支を図４に示す。バグフィルタ入口および出口

未反応薬剤成分と酸性ガスとの反応効率が改善すにおける酸性ガス濃度を一定として，飛灰を循環されば，発生量の一部のみを循環させるだけでも次のせた場合の投入薬剤と未反応薬剤成分との合計値がような効果が見込める。

循環なしの場合の投入薬剤（0.60）と同量になるよ（効果１）酸性ガスのバグフィルタ出口濃度管理

うに計算したものである。薬剤の削減量は0.3倍循

を変更しない場合には，循環飛灰中の環，0.6倍循環でそれぞれ15 ％，25 ％となった。同

未反応薬剤成分の量だけ投入薬剤が減様に排出飛灰の削減量は５ ％，９ ％と見込まれた。

少し，発生する飛灰の量も低減する。

循環量が増加すると排出される飛灰中の未反応薬（効果２）投入薬剤の量を変更しない場合には，剤が減少し，循環灰中では未反応薬剤と反応済み薬

未反応薬剤成分により実際の当量比が増加することで酸性ガスの除去率が向

表１

上する。

項

上記の効果１について，薬剤使用量および飛灰発生
飛灰循環なしの時，バグフィルタに流入する飛灰は焼却灰（新規焼却灰）と投入された薬剤（新規未Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）目

焼却飛灰：薬剤※１
循 環 量
薬剤当量比
薬剤反応率

量の低減効果を推計した。

反応薬剤）で構成される。これに対して，飛灰循環

薬剤および発生量低減効果推計の条件

※１

推計条件
10：6
0.3倍，0.6倍
2.6
90 ％

薬剤＝新規投入薬剤＋循環飛灰中未反応薬剤

神鋼環境ソリューション技報

27

2.

剤の割合が増加してバランスする結果となった。重2. 1

金属等も基本的には反応済み薬剤と同様な挙動をして，循環灰中での濃度はバランスする。

試験概要
施設概要

基礎試験として，産業廃棄物処理の実施設にて飛また，効果２については実機における基礎試験で灰循環を模擬した飛灰供給試験を実施した。表２に薬剤投入量はそのままとしてバグフィルタ出口での施設の概要を示す。焼却炉は回転式ストーカ炉であ

酸性ガス濃度の低減効果を確認することとした。

り，産業廃棄物として汚泥や廃油，廃プラ，廃液などを処理している施設である。

入口

バグフィルタ

焼却灰1.00

1.00

未反応薬剤
0.60

2. 2

出口

反応済 0.31

施設には飛灰循環システムが未実装であるため，事前に飛灰搬送コンベヤから飛灰を採取し定量供給

排出
1.70

用のスクリューコンベヤのホッパに投入した。そし0.39て解砕・分散供給装置を介してバグフィルタ上流の飛灰循環なし煙道に吹込むことで飛灰循環を模擬した。解砕・分

1.00

1.00
0.30
0.09

0.51

試験方法

0.31
0.30

散供給装置にはルーツブロワから空気を送込み凝集体を解砕しながらバグフィルタ上流煙道に飛灰を供

排出
1.61

給した。図５に試験のフローを示す。
2. 3

0.09

試験条件

供給した飛灰量は，発生飛灰の0.2倍から0.3倍に相当する量である。試験中は操業に影響の無いよう
0.3倍循環

1.00

1.00
0.31
0.24

0.62
0.19

0.45

処理する廃棄物によって消石灰投入量を適宜変更す循環る通常どおりの運用を継続した。バグフィルタ入口，出口の酸性ガス濃度については，飛灰供給なし

排出
1.55

（供給開始前と試運転中）の条件で２回，飛灰供給

表２

0.15

施設概要

焼 却 炉 方 式
処
0.6倍循環

能

力

排ガス

減
温
塔：苛性ソーダ
バグフィルタ：消石灰処 理 対 象 物

産業廃棄物
凡例

S

S

S

S

S

S

バグフィルタS

187 t/d/ 炉

排ガス処理方式②飛灰連続供給S

消石灰
貯槽

重量収支推計

S

飛灰循環

S

図４

循環

理

回転式ストーカ炉

M

流
体
空
気
飛
灰
排 ガ ス
消 石 灰
ガス採取

減温塔

M
M
M
M

M
M

解砕・分散
供給装置

①試験用飛灰事前採取

飛灰搬送コンベヤ

ルーツブロワ

図５
28

M

M

スクリュー
コンベヤ

試験フロー

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

中に３回の計５回の排ガスサンプリングを行って，の差異があるが，計算には考慮していない炭酸化しHCl と SOx の濃度を分析した。

た灰の中和効果などが差異の要因となったものと思

3.

3. 1

試験結果と考察われる。

バグフィルタ出口酸性ガス濃度

図８には酸性ガス除去率の推移を示す。HCl につ

本試験での初回のサンプリングにおける濃度を１いては，飛灰供給前に70 ％程度であった除去率がとして，各サンプリング時の濃度を比で表した濃度

上昇し，傾きが時間とともに緩やかになって90 ％比の推移について HCl を図６に，SOx を図７に示程度に達した。SOx 除去率は，飛灰供給開始前にす。HCl 濃度，SOx 濃度ともに変動はあるが，出口は55 ％程度であったが供給開始後に上昇し，上昇

濃度は飛灰供給を開始してから低下し，平均値ではの傾きは HCl よりも大きくなった。

飛灰供給前に比較して供給中は60 ％から70 ％程度

3. 2

低減した。

バグフィルタ差圧への影響

バグフィルタ差圧の推移を図９に示す。バグフィ

前述の図４における推計では，HCl の入口およびルタでは所定の周期でパルスジェットによるろ布か

出口濃度を一定にした時の薬剤使用量の低減効果をらのダスト払落しを行っており，高差圧時には周期計算した。同様な推計式にて本基礎試験における入を短くしている。飛灰供給前の差圧は概ね1.4 kPa

口 HCl 濃度，投入消石灰量，供給飛灰中の未反応から1.5 kPa の範囲であった。飛灰供給中はその前薬剤成分の推定量などから HCl 出口濃度を計算す

後と比較して低差圧側への変動がやや大きく，変動

ると，平均値で供給前に比較して供給中は54 ％程

周期は長くなっている。ろ布面上の捕集粉じん層内度低減する結果となった。試験結果とは10 ％ほどでは，ろ布表面に近づくほど空間率が小さくなり見かけの密度が増加する４）。飛灰供給によりダスト層

出口（供給前）飛灰供給量

出口（供給中）たためと考えられる。

250

2.0

200

1.5

150

1.0

100

0.5

50

飛灰供給によってバグフィルタの差圧に異常を来
飛灰供給量，kg/h

09:00

12:00

15:00

18:00

SOx 濃度比

2.5

出口（供給前）飛灰供給量

出口（供給中）

250

150

1.0

100

0.5

50

15:00

18:00

で設定し，ろ

240

100

0
21:00

SOx 濃度
200

飛灰供給量

90

160

80

120

70

80

60

40

50
06:00

09:00

時刻

12:00

15:00

18:00

0
21:00

時刻

バグフィルタ入口／出口排ガスの SOx 濃度比Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）のに対する影響因

110
HCl

1.5

図７

と払落し量

布へのダスト蓄積量を式（5）で求めて適用した。

300

200

12:00

の時間変化は飛灰量

ダスト払落し量の不規則性を乱数

入口

09:00

と比較した。ろ布の差圧となるろ布へのダスト蓄積

子は様々あり一定にはならない 。そこで逆洗時のバグフィルタ入口／出口排ガスの HCl 濃度比

2.0

0.0
06:00

測する計算を行い，本基礎試験時の飛灰供給中差圧

５）

飛灰供給量，kg/h

3.0

要となるため，式（4）を用いて圧力損失の推移を予差で与えられるが，払落し効率

0
21:00

時刻

図６

いては差圧の変動に注意が必要であり予測評価が重

量

試運転
0.0
06:00

すような現象は認められなかったが，飛灰循環にお

除去率，％

2.5

HCl 濃度比が厚くなり，逆洗により圧密されたダストが落下し

300
入口

飛灰供給量，kg/h

3.0

図８

神鋼環境ソリューション技報

バグフィルタ前後での除去率
29

飛灰供給量
180

1.5

120

1.2

60

0.9
06:00

09:00

12:00

15:00

21:00

0
00:00

試験前
（２日前）

試験前
（直前）

18:00

飛灰供給量，kg/h

差圧，kPaバグフィルタ差圧
1.8

時刻

図９

バグフィルタ差圧の推移

1.7

2.5
2.0

差圧，kPa

濃度比

1.6

1.5
1.0
0.5

1.5

0.0
実験値
1.4

試験終了時

0

20

40

Hg

図11
60

時間，min

図10

Cd

計算値

バグフィルタ差圧の予測

Pb

Zn

Cu

Cr

重金属濃度の推移

への飛灰供給試験を行い，酸性ガス除去率の改善を確認した。
飛灰供給によるバグフィルタ差圧および重金属濃……………………………（5）度への影響は確認されなかった。
本基礎試験の結果，発生量の一部の飛灰を循環す

その結果，図10に示すように実験値をほぼ再現できる部分的飛灰循環システムの実機化を進め，製品化

ることがわかり，設計ツールとしての有効性を確認を完了するに至った。当社の部分飛灰循環システム

した。

は，飛灰搬送用のコンベヤや貯槽の設置が不要で既

3. 3

重金属の挙動

存施設への追設も容易なシステムである。廃棄物処

バグフィルタ出口の飛灰を分析し，飛灰供給によ理の LCC 低減の一つの方法として本システムを提る重金属の挙動を調べた。飛灰サンプリングは試験供し，循環型社会の一層の推進に貢献していく所存

前２回，試験終了時１回の計３回とした。検出下限である。

未満のものなどは省略し代表的な成分のみを抜粋し謝辞た分析結果を図11に示す。各重金属とも変動はある

試験の実施においては，ツネイシカムテックス株

ものの，試験前の飛灰と比較して試験終了時の飛灰式会社の多大なるご協力を賜りました。ここに感謝

中濃度に濃縮傾向は確認されない結果となった。

申し上げます。

む

すび

排ガス中酸性成分の薬剤による中和除去機構におけるろ布ダスト層のフレーク状凝集体に着目し，接触および反応効率の改善による飛灰循環システムの高効率化，コンパクト化技術を開発した。
飛灰中の凝集体を解砕し分散性を向上させる供給装置を用いて飛灰循環を模擬したバグフィルタ煙道
30［参考文献］
１）Jacquinot Bernard ら：PVC.P.007E，p1-96
２）平岡ら：廃棄物学会誌，5（1），p3-17３）鞭ら：流動層の反応工学，p14，培風館
４）山田ら：化学工学論文集，13（1），p13-19
５）鮑力民ら：日本機械学会論文集（C 編），77巻773号，
p179-186

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

研究用・少量試作用グラスライニング機器「マルチリアクター」
Glass-lined“Multi Reactor”for Research and Small-lot Prototyping

横野泰弘＊
Yasuhiro Yokono

中村隆彦＊
南 俊充＊
Takahiko Nakamura Toshimitsu Minami

グラスライニング（以下 GL）機器は高度な耐食性と製品の純度が要求される医薬，化学業界を中心に幅広い分野で使用されている。近年は製造分野において多品種対応，生産性・安全性向上が強く求められるようになっており，GL 機器においても対応が必要である。当社は，これらの要求に対応した高機能性 GL 機器である「マルチリアクター」を開発し，2019年11月に販売を開始した。
研究開発型企業に対し，高機能性を有した研究・少量試作用機器を提供することで，多様化するニーズへの対応を実現した。
Glass-lined equipment is widely used in fields of the pharmaceutical and chemical industries where highdegrees of corrosion resistance and product purity are required. In recent years, more functional equipment
has been required in order to support small-lot-wide-variety production and enhance productivity and safety.
In this report, KES launched high performance glass-lined “Multi Reactor” in November 2019. We can meetthe diversifying needs of the R&D-oriented companies by proposing high-performance equipment for
research and small-lot prototyping.

Key Words：
マルチリアクター

Multi reactor

急 速 開 閉 装 置

Quick closure

翼Interchange mechanism for Agitator

交

換

機

構

【セールスポイント】
・ラボ検討に適した少容量20～200 L の４機種をラインナップ。
・機構の改善により容易に撹拌翼を交換でき，目的とする用途に適した撹拌翼の選定が容易。

まえがき

産用だけでなく，高機能性も兼ね備えた GL 機器

近年，国内の医薬，電子材料，ファインケミカとなっており，高付加価値製品を量産する前の研ルメーカは，より付加価値の高い製品を開発して究開発用および試作用として最大限に活用できる

おり，それらの生産には多品種・少量生産に対応製品となっている。

したバッチプロセスが多く用いられる。

本報ではマルチリアクターおよびこれに関連す

そこで，顧客ニーズを満足させる少量生産用のる高機能製品を紹介する。マルチリアクターではGL 機器「マルチリアクター」を開発した。少量生GL 製組立式撹拌翼「スマートロック」を応用したVol. 16 No. 2（2020 ／ 3）＊プロセス機器事業部 技術部 GL 設計グループ

神鋼環境ソリューション技報

31

翼交換機構と，本体フランジのワンタッチ開閉機

速機を使用し，インバータユニットを付属すること

構「フェルール式急速開閉装置」，付属品ではフェで撹拌翼の回転数を変更できる仕様となっている。

ルール式ハンドホール「フェルキャップ」を紹介

また，マルチリアクターには，GL の高機能化ニ

する。

1.

ーズに対応するため，当社最新の機能性 GL を採用

マルチリアクターの基本仕様可能である。

マルチリアクターの外観を図１に示す。槽内を洗浄するため，蓋を昇降させる昇降装置を付属してい

2.

2. 1

撹拌翼交換機構

撹拌翼交換機構の特長

る。また，本体側には移動用としてキャスタを付属

撹拌翼は，内容物の物性や用途に合わせて選定すしている。昇降装置には，コンタミを考慮しステンる必要がある。当社のラインナップとして，汎用的レス製を採用している。本体蓋の開閉はフェルールに用いられる３枚後退翼や，それに替わる高機能撹

式急速開閉装置を用い，作業軽減を図っている。撹

拌翼であるツインスター翼，高効率撹拌翼であるフ拌翼にはスマートロック式を採用し，内容物の物性

ルゾーン翼がある。３枚後退翼は永きにわたり汎用や撹拌目的に応じて，槽内部の継手部で交換可能と撹拌翼として使用されている。ツインスター翼は３なっている。

枚後退翼よりもさらに優れた撹拌性能を持ち，かつマルチリアクターの機器仕様を表１に示す。呼称

少液量への対応が可能である。３枚後退翼やツイン

容量は，研究・少量試作用に対応するため最小容量

スター翼が低中粘度液用であるのに対して，高粘度

20 L からラインナップしている。駆動部には汎用減液の高負荷撹拌を行う場合は，フルゾーン翼が選定される。フルゾーン翼は水素添加，酸化反応などの表面ガス吸収撹拌，晶析などの用途で，プロセスの改善ならびに高効率化に貢献している。
GL 機器において，上記の撹拌翼を内容物に応じて使用する場合，それぞれの撹拌翼を付属する GL

フェルール式
急速開閉装置機器を保有するか，撹拌翼を交換しなければならない。撹拌翼を交換する場合は，軸封装置部を分解し，再組立を行う必要があるため作業時間は長くなる。
また，軸封部の分解・組立作業には熟練した技術がスマートロック式
撹拌翼交換機構

昇降装置

必要となるため，交換工事の調整が必要となる。そこで，スマートロック機構を用いて，撹拌翼を短時間で簡単に分解・組立できるようにしたのがマルチリアクターである。この作業性の向上が撹拌翼選定に寄与し，目的にあった撹拌翼の選定ができる。
2. 2

本体移動用
キャスター

撹拌翼交換機構の構造

撹拌翼交換機構の概略を図２に示す。スマートロ
ック機構の採用により，軸封部より下部での撹拌翼
分解・組立を可能にした。撹拌軸と撹拌翼はねじ込
みにより接続し，ねじ込み部のシールに PTFE と O※MR-100®
（フルゾーン 翼）

図１

リングを組合わせて使用する。この機構により，撹
拌翼交換時に軸封部を分解する必要がなくなり，作

マルチリアクターの外観

表１
型

式

MR-020MR-050MR-100MR-20032

マルチリアクター仕様

呼称容量 L

本体内径 mm

モータ kW

回転数 rpm

幅×奥行×高さ m

重量 kg

20
50
100
200

350
450
500
600

0.75
0.75
0.75
0.75

約23～225
約16～164
約16～164
約14～138

約1.2×1.4×2.6
約1.2×1.4×2.9
約1.4×1.6×3.3
約1.4×1.7×3.8

約600
約700
約900
約1 100

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

業性が改善される。交換作業としては，昇降装置で蓋および伝動装置部を上昇させ，キャスターを付属

3.

3. 1

フェルール式急速開閉装置

フェルール式急速開閉装置の特長している本体をそのまま移動させることで，撹拌翼

フェルール式急速開閉装置は，フェルール式クラの分解・組立を簡単に実施することができる。撹拌

ンプリングと油圧シリンダで構成されており，本体翼には上述の３枚後退翼，ツインスター翼，フルゾ

フランジの自動開閉を可能とする技術である。今まーン翼の３種類をラインナップしている。

での小型機器では，缶内洗浄やガスケット交換などのメンテナンス時に，本体フランジを分解する必要がある。GL 機器の本体フランジ締結は，クランプ®

※スマートロック 機構
ねじ込み接続による翼交換システム（接続部：PTFE＋O リング）を使用して手動で締付ける方式である。しかしながら，このクランプ方式には，クランプ自身の締付，取外しを１つずつ手作業で行うため多くの作業時間を要すること，またクランプの締付時にトルク管理

Change!

や片締めとならないような締付を行わないとフラン

Change!

ジ部からの液漏れにつながるなどの問題点がある。
これらの問題点を解決するために開発されたのが，（フルゾーン®）（ツインスター ）®

図２（３枚後退翼）撹拌翼交換機構の概略

フェルール式急速開閉装置である。フェルール式急速開閉装置を適用することで，手動クランプ方式と比べて作業時間を大幅に短縮できるとともに，漏れリスクの低減が可能となる。またクランプリングに

クランプリング

は，耐摩耗性や摺動性を改善する特殊コーティングが施工されており，この処理により摺動部に潤滑油を塗布する必要がないため，槽内への潤滑油混入リ
スクがなくなり，医薬，電子材料，ファインケミカ
ル分野に適した構造となっている。
3. 2

フェルール式急速開閉装置の構造

図３に急速開閉装置の構造を示す。分割されたクランプを油圧シリンダで閉めることでテーパ部を締
油圧シリンダ結する構造で，油圧シリンダでクランプを開くときにはクランプリングの中心とフェルールフランジの中心が一致するように，ガイドなどにより調整され

図３

写真１

ている。開閉状況を写真１，２に示す。

急速開閉装置の構造

急速開閉装置－閉じた状態

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

写真２

神鋼環境ソリューション技報

急速開閉装置－開いた状態
33

フェルール蓋
（上側）

覗き窓

O-リング

フェルール蓋（下側）

図４

押えフランジ

PTFEリング

覗き窓

フェルール
クランプ

蓋板

割フランジ

ノズル

クランプ

PTFE 包み
ガスケット

プロテクション
リング

図５

フェルキャップの構造

従来型ハンドホールの構造

フェルキャップは従来のハンドホールと比較し，以下の特長を有する。
・フェルールの採用により開閉が容易
・工具不要で開閉操作が簡単
・O リング採用によりシール性が向上し，付着物の拭取りが容易。
・外面に凹凸が少なく，洗浄性に優れる。
4. 2

フェルキャップの構造

フェルキャップの構造を図４，外観を写真３に示す。また，比較として従来型ハンドホールの構造を
図５に示す。フェルキャップは GL 機器のノズルに
割フランジとガスケットで取付けられるが，開閉部のシール材には O リングを採用している。この O
リングはフェルール蓋（下側）に組込んだ PTFE リ
ングの O リング溝に装着する。この溝は片アリ溝形状となっているため，フェルール蓋を開ける際にO リングが外れない構造となっている。O リングの写真３

フェルキャップの外観

取外しは溝外周に部分的に設けられた切欠き部を利用して簡単に行えるため，O リングおよび溝のコン
タミ除去が容易にできる。また，写真３に示すよう

フェルール式ハンドホール「フェル
キャップ」に，フェルキャップはフェルールクランプにより締GL 機器には，缶体内部の点検用として，上部に減することができる。これは，前述したように，シマンホールあるいはハンドホールが設けられていール材を O リングにしたことにより実現可能となる。ハンドホールは原料の投入口として用いられるった。一方，従来型ハンドホールは開閉部シール材

ことが多く，開閉頻度も高い。従来のハンドホールに PTFE 包みガスケットを使用している。ガスケッの蓋はクランプを用いて締結され，開閉作業には手トはそのシート面でシールを行わなくてはならない

間がかかる。

が，GL 製品は焼成品であるためガスケット当たり

4.

4. 1

フェルキャップの特長

結しているため，従来型ハンドホールのようなクランプの開閉作業が不要となり，開閉作業の手間を軽また近年では，製品の高純度化に対する要求か

面は機械加工のように平滑でない。そのため，クラら，設備に対してコンタミレスおよび高度な洗浄性

ンプのようなボルト締結による強い締付け力が必要が求められている。

となる。これに対し，シール材に O リングを使用

これらの問題を解決するために開発されたのが，することで，線接触での当たりでシールすることがGL 機器用フェルール式ハンドホール「フェルキャできるため，フェルールクランプのように比較的弱ップ」である。

い締付け力でもシール性を担保することができる。

34

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

表２
高機能化ニーズ

機能性 GL 一覧

求められる性能

機能性 GL

ハイブリッド GL①生産性向上昇温・冷却時間の短縮

高伝熱性 GL

9000 HTⅡ②高純度化

金属イオン溶出量の低減

低溶出性 GL

9500③安全性向上静電気トラブル対策

帯電防止性 GL

④洗浄性・缶内視認性

缶内が見えやすく洗いやすい

医薬用 GL※１

ECOGL®Ⅱ

PPG（※１）

高伝熱性＋帯電防止性 GL
HYX-HE®

高伝熱性＋医薬用 GL
HYX-HP®

PPG（Pfaudler Pharma Glass）は Pfaudler Werk GmbH との技術提携品です。

また，O リングの当たり面は覗き窓ガラスと PTFE

帯電防止性，低溶出性などの特性をもった独自の機

リングのため，シール面は平滑であり，シール性を能性 GL をラインナップしている。機能性 GL の一よりよく担保することができる構造となっている。

覧を表２に示す。さらに，ハイブリッド GL という

さらにフェルキャップでは，図４のように覗き窓

複数の機能を備えた GL を商品化した。すでに，高ガラスをフェルール蓋の下側から挿入することで，伝熱性と帯電防止性を兼ねそなえた「HYX-HE」，

従来型（図５）にある覗き窓ガラスの押えフランジ

高伝熱性と洗浄性・視認性を兼ねそなえた「HYX-が不要となる。これによって洗浄性が向上した構造

HP」を上市している。今後，さらにハイブリッドとなっている。

GL のラインナップを拡充していくことになる。

4. 3

設計仕様

マルチリアクターでは，オプションとしてこの機基本設計仕様を以下に示す。

能性 GL の適用が可能となっている。

む

設 計 圧 力：F.V. ～0.2 MPa
設 計 温 度：－30～158 ℃

び

研究用および試作用に適した高機能性 GL 機器

適 用 法 規：消防法「マルチリアクター」について紹介した。顧客ニー

適用サイズ：φ 50，φ 100，φ 150 mm

ズに応えるため，撹拌翼交換機能や洗浄性の高いフ

主要部材質：

ェルールフランジを採用した製品となっている。今・フェルール蓋：ステンレス鋼

後も機器の作業性，安全性向上につながる製品の開・O リ ン グ：FEP 被 覆 FKM ま た は FEP 被 覆発を継続し，ユーザ各位の生産性向上に寄与していく所存である。

VMQ
・PTFE リング：グラス入り PTFE・フェルールクランプ：ステンレス鋼

5.

す

機能性 GLへの対応

当社では顧客の多様なニーズに対応するため，

GL の基本特性である耐食性に加えて，高伝熱性，Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

［参考文献］
１）椿野直樹ら：神鋼環境ソリューション技報，Vol.14
No.2（2018），p.28-33.
２）竹井一剛ら：神鋼環境ソリューション技報，Vol.16
No.1（2019），p.32-37.

神鋼環境ソリューション技報35

http://www.kobelco-eco.co.jp

施設・技術紹介熊本市中部浄化センター A 消化槽建設工事が竣工（九州地方の下水処理場で鋼板製消化槽が初稼働）
当社は，2018年３月に熊本市から「中部浄化センター A 消化槽建設工事（7001工区）」を受注し，建設を進めてきました。このたび試運転調整をへて，2019年９月30日に竣工し，同10月１日より本格稼働しています。
本工事は，中部浄化センター内（熊本市西区）において，1961年に供用開始したコンクリート製消化槽の更新として行われ，下水処理場向けとしては九州地方で初めて鋼板製消化槽の採用となりました。
下水汚泥の嫌気性消化は，汚泥減量化を主要な目的として用いられてきましたが，消化の過程で発生する
消化ガスはカーボンニュートラルなクリーンエネルギーであり，ガス発電等に有効活用することにより，化石燃料の節減と同時に CO2 削減に貢献できます。
鋼板製消化槽は，従来のコンクリート製消化槽と比べて，建設工期の短縮や事業計画変更への柔軟な対応が可能です。また，運転支援機能による消化槽内の「見える化」により，運転・維持管理性を向上しました。
当社は今後もこれまで培ってきた技術を駆使し，循環型社会の形成や環境保全に貢献してまいります。
【工事の概要】
①客

先

名：熊本市

②工

事

名：中部浄化センター A 消化槽建設工事（7001工区）③工期：2018年３月１日～2019年９月30日④施 設 概 要：鋼板製消化槽，加温設備一式

機械棟・鋼板製消化槽

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外観写真

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

【システムフロー図】【鋼板製消化槽の仕様，特長】

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

神鋼環境ソリューション技報37http://www.kobelco-eco.co.jp

施設・技術紹介「廃棄物処理施設の基幹改良工事」～施設の長寿命化と CO2 削減に貢献～
基幹改良工事では，老朽化した廃棄物処理施設の安定稼働を目的として，主要設備・機器の更新や改良による延命化を図るとともに，CO2 排出量を削減します。施設を適切な管理のもと長期間にわたりお使い頂く
ことで，お客様の廃棄物処理施設に係わるトータルコストの縮減と平準化に寄与し，安定した安心・安全な
廃棄物処理の実現に貢献します。
今回の事業は省エネ機器の導入や発電量の増加など，施設に最適な改良工事のご提案による CO2 排出量の削減により，環境省の二酸化炭素排出抑制対策事業費交付金を活用します。また工事は停止中の系列で順次実施することで通常操業に影響なく進めてまいります。
今後もこれまで培ってきた計画から設計・建設・運営・維持管理までの一連の基盤技術に最新の技術を導入し，新設工事のみならず高いニーズの基幹改良工事へ最適なご提案でお応えしてまいります。廃棄物処理関連事業を通じて SDGs 実現に向けて取組んでまいります。
【工事の概要】①工 事 名 称：加賀市環境美化センター基幹的設備改良工事②施 設 竣 工：1996年３月③工期：2019年６月から2022年３月まで④施 設 規 模：160 t/d（80 t/24 h×２系列）⑤焼 却 方 式：流動床式焼却炉⑥本工事の特長：
・稼働後24年経過した施設の機能を回復させ，工事後約15年間稼働可能なように延命化を図ります。
・給じんシステム，送風機用補機タービンを更新し，不燃物取出装置を最新の一体型に更新し簡素化を図ります。
・最新設備の導入，プレミアム効率モータ採用，インバータ化による省電力化により CO2 排出量を３％以上削減します。
【工事の概要】①工 事 名 称：クリーンピア射水基幹的設備改良工事②施 設 竣 工：2003年３月③工期：2019年６月から2022年２月まで④施 設 規 模：138 t/d（46 t/24 h×３炉）⑤焼 却 方 法：流動床式焼却炉⑥本工事の特長：
・稼働後17年経過した施設の機能を回復させ，工事後約15年間稼働可能なように延命化を図ります。
・DCS（中央制御システム），ボイラ水管，誘引通風機の更新に加え，給じんシステム，焼却炉の改造による空気比低減により更なる燃焼の安定化を図ります。
・発電効率を向上させ，発電量の増加と電力の逆潮流化により購入電力量の低減を図るなど各種省エネ対策により CO2 排出量を５ ％以上削減します。

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神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

加賀市環境美化センター

クリーンピア射水Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

外観

外観

神鋼環境ソリューション技報39⁆ ⁡ ⁂ ⁛ ⁕ ⁥展示会だより■2019函館水道展に出展
2019年11月６日～８日に北海道函館市の函館アリーナにて開催された「2019函館水道展」（一般社団法人
日本水道工業団体連合会主催）に，当社は神鋼環境メンテナンス㈱と共同で出展いたしました。
2019函館水道展では「基盤強化で構築する水道事業の確かな未来」をテーマに，水道関係企業・団体が最新技術・製品を出展しました。当社ブースでは上向流式生物接触ろ過設備などのパネル展示を行い，全国から多くの水道関係者にご来場いただきました。
同時開催の水道研究発表会においては，当社から「精密ろ過膜の簡易薬品洗浄」に関する研究成果を発表しました。
水道展は，自治体やコンサルタントの皆様に当社の持つ技術・ノウハウをご紹介できる
絶好の機会ですので，次回以降も出展してい
きたいと思います。
なお，次回開催は仙台市の予定です。「仙台水道展」の出展に向け準備を行ってまいります。
■2019横浜下水道展に出展
2019年８月６日～９日に横浜市のパシフィコ横浜にて開催された「2019横浜下水道展」（公益社団法人日本下水道協会主催）に，当社は神鋼環境メンテナンス㈱と共同で出展いたしました。
下水道展全体の来場者数は約46 000人を数え，うち当社ブースには約1 400名のお客様が来訪されました。
当社ブースでは低圧損型メンブレン式超微細気泡散気装置「PABIO TUBE」の実機を用いた散気模型，難脱水対応強化型スクリュープレス脱水機のパネルを新たに展示し，ご来訪のお客様に PR を行いました。同時開催の下水道研究発表会で低動力反応タンクシステムおよび脱水機について研究発表を行ったことも後押しとなり，多くのお客様からご質問を受け，新規製品に関心をお持ちいただきました。
なお，次回開催は大阪市の予定です。「2020大阪下水道展」の出展に向け準備を行ってまいります。

40

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）⁆ ⁡ ⁂ ⁛ ⁕ ⁥展示会だより■プラントエンジニアリング ASIA2019（タイ）2019年10月２日～４日に BITEC（バンコク国際展示場）にて開催された，プラントエンジニアリング
ASIA2019に出展しました。
プロセス機器事業部では，タイを中心とした東南アジアへの拡販に注力しています。本展示会ではタイのローカル石油化学や化学会社をターゲットに，グラスライニングとはどんなものなのか？その高耐食性がどれほどのものなのか？等グラスライニングのメリットを紹介し，当社が開発した革新的な機能性グラスである HYX-HE® を中心に PR を行いました。またグラスライニング以外においても，当社の強みである撹拌技術・粉体乾燥・薄膜蒸発について納入実績や用途を紹介し，どのような業界・プロセスで当社機器が採用されているかがわかるよう展示を行いました。
本展示会は今回が初開催でしたが，３日間で約3 800人が来場し当社ブースへは日系等の主要既存顧客含
め約100社に来訪頂きました。
当社製品・技術を PR することができ非常に有意義な展示会となりました。今後も既存顧客とのビジネスを拡大する事に加え，今回の成果を新規顧客開拓の一環として実ビジネスに繋げていきます。

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）

神鋼環境ソリューション技報41⁆ ⁡ ⁂ ⁛ ⁕ ⁥展示会だより■ INCHEM TOKYO 2019

プラントショー＆水イノベーション

2019年11月20日～22日まで幕張メッセにて「INCHEM TOKYO 2019」（公益社団法人化学工学会／一般社
団法人日本能率協会主催）が開催され，当社はプロセス機器部門と水処理部門が出展を行いました。当社ブースには，３日間で合計約1 000名のお客様が来訪されました。
プロセス機器部門は，「次世代へギアチェンジ～これが未来スタンダード～」をコンセプトに，機能性グラスライニングやマ
ルチリアクターなど，グラスライニング業界の最新版スタンダードとなる新商品群の実物展示を行いました。また，出展セミナーにて，「高機能化ニーズに応える最新グラスライニング技術」と「新型撹拌式凍結乾燥機の紹介」の２テーマの発表を行い，有意義な展示会となりました。
水処理部門は，「水処理装置単体だけでなく，工場全体のトー
タルソリューションを提供」をコンセプトに，ユニット水処理装
置のパネルや PABIOMOVER-LS（汚泥削減型流動床式好気処理装置）の模型，WET 試験（生物応答を利用した排水管理手法）
で使用するゼブラフィッシュの展示などを行いました。来場された方々からは，既設の設備でのお困りごとや老朽化による更新計
画などのニーズをうかがうことができ，今後の営業活動につながる有意義な展示会となりました。

機能性グラスライニングのサンプル展示

当社ブース全景

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神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 2（2020 ／ 3）