エステプロセス/農業集落排水への適用
Appl■Cation

Treatment

RuralSewerage

申PROCESS㊥toofS一丁E

Plant′l(技)研究圃発部第5研究室
Ilr下皆生Tets110Yamashita

農業集落排水処理施設から排出される余剰汚泥は堆肥化などへの再利用が進められているが,処理施設が普及するにつれて,堆肥の過剰供給が予測される｡このため余剰汚泥消滅型活性汚泥プロセスであるエステプロセスを農業集落排水処理施設へ適用することを目的として,2002年11ノロより実規模テスト機をもちいた汚泥減量化実証試験を約半年間おこなった｡4カ月間の定格運転をおこない80%以上の余剰汚泥を減量できることを実証した｡処理水質についてもBOD,COD,T‑N,T‑P
およびSSに関して,全て放流水の計画処理水質を卜分に下回る排水処理が可能であった｡処理コストの試算から,従来の処分方法と比較して本プロセスが優れていることが証明された｡

Theexcess

指rt山zerco血1Ctedsludgeoverwillbe
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BOD,COD,T‑N,T‑P

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農業集落排水余可剰

Ruralsewerage

汚溶

好 熱 性細泥Excess

化

Solubilizatioll

菌Ther皿Ophilicsludgebacteria

集中して偏りが生じるため,年間を通して,安定しまえがき
農村地域において発生する汚水は,集落ごとの農た需要を確保することは難しく,排水処理施設から業集落排水処理施設において処理されている｡これ発生する全ての余剰汚泥を堆肥として利用することらの排水処理施設から発生する余剰汚泥は,｢農地は現状では困難である｡また,農村地域における排還元+の基本思想から堆肥などへの再利用化が進め

水処理施設の普及率は25%程度であるが,今後,られている｡しかしながら,堆肥の需要は農作期に急速な上昇が予想されることから余剰汚泥の発生量tわ上47∧b.J(2仇I且/助神鋼パンテツク技報

3∫

も大幅に増加すると考えられ,余剰汚泥の有効利用と沈殿槽はそれぞれ2系列の構成となっており流入を堆肥化のみでまかなうことは困難と考えられる｡

汚水は汚水計量槽にて各系に等分配されて処理がおさらには,農業集落排水処理は地域分散型の処理設

こなわれる｡

備のため,余剰汚泥の回収には汚泥収集車による巡1.3

実証試験設備の概要

実証試験設備の全景を写真1に,フローシートを回作業が必要で,輸送コストも割高となる｡これらの考えから,農業集落排水処理ではそれぞれの処理

園1に示す｡写真1の建家の内に既設の排水処理設施設において汚泥の発生量そのものを削減した運転備があり,屋外に設置したタンクなどの機器類が汚が今後一屑必要となってくる｡

泥減量化設備である｡本設備は試験機として設計し当社が独自に開発した汚泥減量化プロセスS‑TEたため,タンク類が必要容量よりも大きなものとなっPROCESSR⑧は,汚泥を高温好気条件において好熱ているが,実用機としては容積的には1/2程度ま性細菌が分泌する細胞外酵素により可溶化し,既設で小型化が可能である｡
汚泥減量化設備は余剰汚泥発生量を調草する目的のばっ気槽で無機化し減量化するプロセスである｡
本プロセスはオキシデーションデイツチ(OD)にとして組込まれているため,既設の排水処理設備のよる公共下水処理1)および民間化学工場廃水処理2)

返送汚泥ラインから汚泥を引抜き,可溶化処理をおにおいて実設備として稼働中である｡

こなって再び返送汚泥中に返流するフローとなって

本稿では,エステプロセスの農業集落排水処理施設への適用を検討し,実供用中の処理設備にておこなった実規模スケールの汚泥減量化実証試験結果について報告する｡

F

1.実証試験の概要
汚泥減量化実証試験は関西地域Y地区の農業集+虚軒パ叫

落排水処理施設(以下,Y処理場と称する)におい【一‑‑■̲]1.+
̲7て2002年11ノロより2003年4ノロまでの約6カ月間実施した｡

1.1開発目標(丑 余剰汚泥発生量を80%削減するための,運転条件の把握,および長期安定運転データの収集②③

実証試験設備の全景

PbotoI

Testequipment

既設排水処理に及ぼす影響の調査
維持管理の容易な汚泥減量化プロセスの開発

1.2

写真1.仙T[垂垂車重垂二][二重車重二]

排水処理施設の概略

実証試験を実施したY処理場は000(もDDo㌔o

周辺地区のし尿および生活雑排水の処理をおこなっている｡処理施設のR血Shdg￠

概略を以下に示す｡
計画

人

一也tdⅦ由一

血G郎SSl軸口:470人(2002年度
供用人口:368人)

計

画

水処

理

方 式:長時間ばっ気方式

r￣Coa即1皿t

量:126.9m3/目

贋盛[車重]

ばっ気槽容積:163m3
当処理施設は長時間ばっ気方式を翌m採用して間欠ばっ気運転をおこなう

So山b丑由8donTlmk

ことにより,余剰汚泥の発生量を抑え,かつ窒素除去も可能な排水処理

Stor乱酢℃mk(Ⅲ拐tEx血g叫(S‑TERe叫
図1実証試験設備のフローをおこなっている｡また,ばっ気槽Fig.1Flow

3β

神鋼パンテツク技報

diagramoftestplant

W.47∧b.J(2仇I且/劫いる｡よって,返送汚泥ラインからの汚泥の引抜き溶出した有機物はばっ気槽にて炭酸ガスなどにおよび返流以外は,既設の排水処理設備に改造の必無機化される｡

要はない｡汚泥の処理フローは以下のとおりである｡①

S‑TE槽の加温は熱娘コストを抑えることと農村地区でのメンテナンス性を考慮して,灯油炊きボイ

返送汚泥の一部を1系および2系の沈殿槽上ラによる蒸気吹込方式とした｡

部の返送汚泥計量槽より引抜く｡(塾 引抜いた汚泥に高分子凝集剤を添加し,ドラ本実証試験においては,排水処理設備から発生すムスクリーン式濃縮機で余分な水分を分離してる余剰汚泥全てを汚泥減量化処理の対象としている濃縮する｡③

ため,実証試験期間中の真の汚泥発生量(以下,推濃縮した汚泥を汚泥熱交槽で可溶化汚泥の熱定汚泥発生量と称する)を正確に把握することがでを利用して予熱する｡
④

事前調査

1.4

きない｡そこで,実証試験開始前の2カ月間(2002

予熱された濃縮汚泥は汚泥可溶化槽(S‑TE槽)へ連続投入され,約1.5日の滞留時間で可年8ノロ末〜2002年10ノロ末),当排水処理設備におけ溶化処理をおこなう｡

る水質と汚泥発生状況を調査して,実証試験との比較データを収集した｡事前調査結果に基づき算出し(参 可溶化汚泥は汚泥熱交槽で投入汚泥に一部熱を回収された後に既設の返送汚泥ラインに戻さた,Y処理場における積算除去BODと積算汚泥発れる｡

生量の関係を園2に示す｡なお,汚泥発生量は引抜⑥

その後,可溶化汚泥を返送汚泥とともにばっいた余剰汚泥量,処理水として流出したSS量およ
びばっ気槽内でのMLSS濃度の増減の和より算出

気槽に返流することによって,可溶化汚泥からした(実証試験も同様の方法で算出)｡園2よりY処理場においては除去BOD[kg‑BOD]あたりの汚泥発生量[kg‑DS](以下,汚泥転換率と称する)は0.94であることを確認した｡実証試験期間中もこ[血(7叫且暑也召‑eO畠0
価の汚泥転換率に基づき除去BODから推定汚泥発生量を算出した｡

朋[亘三重至巨]◆2.試験結果◆

2002年12ノロ末より実施した,80%の汚泥減量化

祁を目的とした4カ月間の長期安定運転の試験結果を中心に報告する｡

図
Fig.2

(1)汚泥発生量

除去BODと汚泥発生量の関係

2

Relationshipgenerated

betweenamount果2.1繹

Rm▼dBOD【kg‑BOD]

ofremoved

BOD

表1に汚泥減量化試験の運転結果の一覧をまとめ

andsludgeる｡また,園3に試験期間中の余剰汚泥発生量,および除去BODより算出した推定汚泥発生量の推移

表1汚泥減量化試験の結果
TablelResult

decomposion

ofsludge

testPre‑Demonstration

Unit

Date
OperatingPeriod
CirculatingRaOo
HRTat

S‑TE

ReactorEstimatedAmountofSludgeGenerated
ExcessSludgeGenerated
AmountofRemoved

BOD

[d]
[Qs/Qw][d][kg‑DS/d][kg‑DS/d][kg‑BOD/d]RaOoofSludgeConversion
SludgeDecomposion
VSS

Removaltわ上47∧b.J(2仇I且/助Investigation

Test

8/27〜10/25

12/25〜4/30

60

126
2.0
1.5
10.9

8.7

2.0

9.4

11.7

0.93

0.17

[%]
[%]

8239

神鋼パンテツク技報

37

圏

[車重垂司

[垂]㌔

[互三重車]●●●■[盲且白○内←●･●･..｢.･･●･●.･･●●[屯(7叫且○昔一∽召岳貞uエロ

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●00

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圏
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甘/1∽110/111/1000000000
1ガ1

1/10DO

2ノ1

3β4乃

5〟

D血6

図

T‑BODの推移

Fig.6

ChangesofT‑BOD

Dぬ3

図
Fig.3

汚泥発生量の推移
Excesssludgegeneration

[垂]

[車重垂∃

【竜一‑‑]jHOU←
00●･･･････●･･ト･･●.･･●･･･････●′N

仰皿N

畑地

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矧慧50

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8/1

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皇好色

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ロ○ロロ00ロ000ロロぜ

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11/1

12/1

白色包1/1ガ1)/)

4β

5/4

D地

7図T‑CODI血の推移

Fig.7

ChangesofT‑CODI血D8b4

図Fig.4

Cu含有率の推移
Changes

contentofCu[垂]至【(申甲8え百N･叫且]召層冒U口和[垂]喜[垂]匡重要重要担●

●

●●●●●

盲40 ●●●●●†●●●●●
巨20

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●

30

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●

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8/1

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10/1

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12ノ1

1/1

2/1

Dale
毛/1

∽11n/1

11/1

1ヱ/1

1/1

5

図Fig.58

図D血eFig.8

T‑Nの推移ChangesofT‑N

Zn含有率の推移
ChangesofZncontent

スは余剰汚泥の系外への引抜き量が減少するため,を示す｡園3より汚泥減量化をおこなわない場合は汚泥中への無機物の蓄積が懸念される｡園4および1日当たり10.9kg‑DSの余剰汚泥が発生しているの園5に事前調査から実証試験期間中にかけての,ばっに対し,この約2倍量を本プロセスに循環した実証

気槽活性汚泥中のCuおよびZllの含有率の推移を試験では2.Okg‑DSまで減少しており,82%の余剰示す｡試験期間を通してCuおよびZ□の含有率は汚泥減量化を達成した｡また,表1に示すとおり,

はぼ横ばいで推移しており,本プロセスにより汚泥実証試験期間中のS‑TE槽内の汚泥可溶化率(VSSの減量化をおこなった場合でも,ばっ気槽汚泥中に可溶化率)が39%と比較的高かったため,2倍量金属などの無機物が蓄積し続ける傾向は認められな程度の循環率で80%以上の汚泥減量化を達成できかった｡

たものと推察する｡(3)処理水質に及ぼす影響
園6,7,8および9に事前調査から試験期間中(2)活性汚泥に及ぼす影響
エステプロセスをはじめとする汚泥減量化プロセ
見好●●●●●にかけての原水および処理水の水質変化を示す｡

神鋼パンテツク技報

W.47∧b.J(2仇I且/劫[垂];2表[車重垂∃

エステプロセスのランニングコスト

Table20peratingcostofS‑TEPROCESS①●音Item●●●●●●●●●.･●･●●.:h

仁･∴‥･･.:08｡｡鴨
○:○ロロ○ロロ｡

匪]00ヰ○ロ｡ODoロ｡｡｡00
名/1

ぷ/31

10/1

11/1

12/1

1/12/1】/)4月

9Changes

Electricity¥445/dFuel

ち訂75/dChemicals¥340/dDisposalexpense!品540/d¥1200/dTotal!品540/d¥2760/dUnitoperatingcost

T‑Pの推移Fig.9のA‑SRTは園10に示すとおり,約9日間で運転されていたが,ばっ気時間を約10%程度延△NbユA血町屯nk

長してA‑SRTを10日以上に保つことにより,出ヱZヱこZとZ2竺1:

処理水中のT‑Nは減少傾向に転じた｡以上の由G凸ことから水温低下時に硝化が進みにくくなった

罷私感班萱戚一く8/1

さ乃110/1

11/1

12/1

1/1

2/1

3月

場合でも,従来の維持管理方法と同様にA‑
4乃

SRTに基づいてばっ気時間を延長するなどの5ノ4

軽微な運転調車により,処理水の水質を維持すDめることが可能であった｡

図10A‑SRTの推移
Fig.10Changes¥253/kg‑DS

ONb.1▲血丁址巨ヱZZE空:ごゝ払岳

笥00/kg‑DSofT‑P[垂];[車重垂]倉S̲TEPROCESS①

5ノ4

D且b図

ConventionalofA‑SRT④リン(園9)
Y処理には,リン除去を目的とした鉄鋼板がばっ気槽内に沈められている｡通常,汚泥の減量化では余剰汚泥として系外に排出していたリ(丑 T‑BOD(園6)T‑BODに関しては,実証試験開始後も10ンが処理水に流出する｡本試験においては,汚mg/L以下の良好な水質を維持できており,汚泥減量化によるT‑BOD処理に対する影響はほ泥減量運転中も事前調査期間と同程度までリンとんど認められなかった｡

溶化により溶出したリンが曝気槽内の鉄鋼板に除去をおこなうことができていた｡これは,可より吸着除去されたものと推察する｡(塾 T‑CODM｡(園7)
従来余剰汚泥の一部として系外に排出していその他,処理水のSSに関しては計画値であた難分解性のT‑COD址に関しては,汚泥減量

る50皿g/Lを大きく下回り,水温が最も低くな化により余剰汚泥の引抜量が低下することから,る2ノロにおいても10皿〆L程度での運転が可能

その一部は処理水中に流出してくることが予測であった｡また,透視度,pHに関しても,事される｡園7より,処理水中のT‑COD址は1前調査期間とほぼ同等で推移していた｡

月上旬より15皿g/L程度まで若干上昇する傾向

3.経性

実証試験結果に基づき,Y処理場における汚泥処にあったが計画値の20mg/Lを越えることはな③済かった｡また,ばっ気槽水温が上昇する3ノ口中理コストの比較をおこなった｡

旬より処理水T‑COD址は10皿g/L程度まで低下

3.1算出基準

してきたため,冬期のT‑COD址上昇について･推定汚泥発生量10.9kg‑DS/目は水温の影響が大きいものと考えられる｡･余剰汚泥発生量2.Okg‑DS/目･汚泥処分費用(搬出汚泥濃度

15000H/皿3

窒素(園8)
実証試験期間中においても,処理水中のT‑Nは10mg/L以下で推移しており,良好な窒素除去をおこなうことができた｡1ノ口上旬に水温低3.22.5wt%)

処理コストの比較
表2にY処理場にてエステプロセスを導入した

下による硝化不良のため処理水中のT‑Nが若場合の汚泥処理コストの比較を示す｡推定汚泥発生干上昇する傾向にあった｡このときのばっ気槽量10.9kg‑DS/目を全てバキューム車により搬出しtわ上47∧b.J(2仇I且/助神鋼パンテツク技報

3β

た場合6540H/目のコストが必要になるが,82%た｡また,処理水質に及ぼす影響もほとんど認めらの汚泥減量化をおこなった場合のコストは2740Hれず当処理場の計画処理水質を卜分にクリアした｡/目であり,約60%の汚泥処理コストを削減でき冬期に水温の影響を受けやすい硝化反応についても,る｡また,本プロセス導入時のコストの約半分は発ばっ気時間変更などの従来どおりの軽微な維持管理生した18%の汚泥処分費用であり,本プロセスがで対応することが可能であった｡汚泥の処理コスト経済的に優れた減量化方法であることを表している｡

むすびに関しても,従来の半分以下に削減することができ,本プロセスが経済的にも優れた汚泥減量化方法であエステプロセスの農業集落排水処理設備おける汚泥減量化実証試験を,実規模スケールで実施した｡
4カ月間にわたる連続運転の結果82%の余剰汚泥削減効果があることを実証した｡金属類に代表される無機物の汚泥中への蓄積もほとんど認められなかっることを実証した｡[参考文献]
1)塩田窟明ほか,神鋼パンテツク技報Vol.43,No.1(1999),p.10
2)塩田窟明ほか,神鋼パンテツク技報Vol.46,No.1(2002),p.8

連絡先山下

哲

生

TE
FAX

技術開発本部
付｢究開発部買‡5付｢究重L

O78‑992‑6525
O78‑992‑6504

E‑mailt.yamashita@pantec.coJp

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神鋼パンテツク技報

W.47∧b.J(2仇I且/劫