と場廃棄物の効率的処理方法について
Effective

treatment

forwastes一aughterhousea.

(環)製品開発室
桝田耕Kohei
Masuda(環)技術部
設計部

大茂

原

Shigeaki平

明Oharaと場からの廃棄物として放血液,胃腸内容物,生畜係留中に生じる糞尿排継物がある｡本稿で報告する処理システムは全体負荷量の約半分を占める放血液を単独に分離し,木質チップ材を用いて生物分解の働きにより減量化する技術であり,パイロット実験によりその結果を確認したものである｡

家畜血液は適切な温度,撹拝条件下で好熱性細菌により容易に分解され,かつ6ケ月間の投与でも汚泥の増加は認められず,減量化が達成出来ることが分かった｡

Slaugbterhousestomachstothespecially

dischargeand

intestines,

treating

systemgrown

Six‑month

withinoperation

and,wasbiologlCally

thewooden
test

plant

blood,waseasily

chips

under
that

foraccounting
inproved

like

waste

of

treatedBloodchips･

porousofamountOnly

excreta.

woodenprocessd

bacteria

considerable

apilot‑scaledecomposed

blood,
half

reactorbycontrolledtemperature

there

no

was

of

the

generation

contents

of

BOD

load

filledwiththethermophilic
andmixlng.
or

excesssludg･e.

木質チ1)

ップ材

Wooden細菌

Thermophilic

chips

好 熱性

減量

化

Reduced

豚

血液

Hog

ま えがき

bacteria

sludgegeneration

blood

理法,減量化効果,発生ガス組成等について報告すと場廃液の処理において,家畜血液の占める汚濁

負荷量は白oD負荷量として全体負荷の約半分程度るものである｡

1.減量化技術の基礎原理あるとされている｡その為,血液のみを単独に分離

木質チップ材はセルロース･リグニン･ヘミセルし,効率的に処理すれば,従来の浄化槽の安定的運転の確保および余剰汚泥の減少に寄与すると考えらロースを主成分とした有機質の素材であり,木質細片を特殊加工して,木材の仮導管と呼ばれる水分やれる｡

養分が通る管を空にうがったものである｡これによ

そこで,今回杉の間伐材から作られた木質チップ

り,微生物群の棲息･繁殖に適切な環境を長期間維材を用いた発酵装置による有機物(家畜血液)の減持し,汚水･汚物の有機物を効率的に発酵･分解す量化を目的にパイロット装置で実験を行った｡本報

るように人工的に作られた有機質担体である｡

告書では血液分解の処理特性,処理における運転管
Vol.

42

No.

2(1999/3)

木質チップ材には自然界の微生物群が棲みつき,神鋼パンテツク技報

81温度･水分･酸素の適切な環境条件の下で微生物の働きにより,炭水化物･蛋白質･脂肪などの有機物が炭酸ガス,水,アンモニアに分解される｡また,木質担体の主成分のセルロース･リグニン･ヘミセ
ルロースは微生物に分解されにくく,長期に渡り,微隼物の棲み家としての機能を維持すると考えられている｡

2.パイロットテストの概要
パイロットのテスト装置のフローシートを第1図に,装置外観を写真1,血液供給機を写真2に示す｡
装置の主要部分は原料投入のための吊り上げ装置,
写真1パイロットプラントの外観

チップ材を充填したバイオリアクタ槽,チップ材表Photo.1

面に原料を散布するための回転式ドラム形供給機,

Outsideviewofpilotplantチップ撹拝機および撹拝機の走行機から構成されている｡また,寒冷期の温度調整のためにリアクタ‑下部に空気を間接加熱するスチーム配管,その上部iに酸素供給のためのブロワからの空気吹き出し配管を付設している｡
2.

1装置概略仕様
装置主要部の諸元は次の通りである｡

1)バイオリアクタ本体
形式:矩形型リアクタ
寸法:幅2mX長3mx高2m
内充填高さ:切返し撹拝部1.Om2

写真静止ベッド部0.5m

血液倶給機

Photo.2

Feederparts

withdrum‑typevesselLiftirlg urlit

0.5t/一一(‑‑‑‑/Agitator＼＼for bioreactor.

Traveling
Electoric□
02R＼unit for agltatOr
LS
Feederpane一
TMBioreactor

Woodenchips

丁⊥｢woodenchips

TIR)

M

｢￣TICR下￣￣￣￣￣Rawmaterial2(1999/3)

Drainage

TM

Steam

B
Blower

Fr良

第1図
Fig.

82

パイロットプラントフローシート
I

Flowsheetofthepilottestplant

神鋼パンテツク技報

Vol,

42No.

チップ材容量:9m3充填4)送気ガスの加温方法

付属品:血液供給機0.4kw
バイオリアクタ走行機0.4kw

吹き出す構造となっており,いずれもベッド目皿板

バイオリアクタ撹拝機3.7kwの下部に取り付けられている｡その日血板から320)送風機:

2

送気ガスはフアンの付いたスチーム配管の下側で0.9m3/minxlOOmmAqxO.2kwx

mm上方の位置に温度検出部があり,その部分の温度が45℃以下でのスチーム弁が開となり,50℃以

l基3)空気加温装置上で弁が閉となるよう自動制御される方式となって

熱源:供給スチーム圧力4.Okgf/cm2･G,使用圧力は減圧弁にて2.0いる｡

kgf/cm2･Gに調整
2.

装置の運転方法2

なお,5月以降はスチーム使用の必要はなかった｡

2.

実験データの採取方法

1)日常データの採取方法

1 )血液の装置への投入

本装置による菌体の増殖,生物処理による発酵･本装置の1日分投入量は(豚血液150ゼ/回＋p5 %分解を確認すべく次の項目についてデータ採取し,クエン酸ナトリウム液30ゼ/回)総計180ゼ/回の水評価した｡積算処理量,チップ充填部の材料温度,溶性血液量とした｡投入額度は立ち上げ初期は冬季

材料水分測定,チップ材pH,送気ガス温度,酸素寒冷期であることを考慮して,前述の量を2回/過濃度,蒸気消費量等の記録処理した｡数ヶ月経過後,ベッド部の温度が40℃以2 )長期的視野での運転データ評価

上に上昇し,発酵の主体となる好熱性細菌が十分増

累積処理量とチップ充填量容積の変化木質チッ加したと思われる段階では連続的に毎日前述の量をプ材棲息微生物の電子顕微鏡写真撮影,木質チップ装置で処理した｡に含まれる生成物,蓄積物の確認,発生悪臭成分のなお,投入血液にはバイオリアクタへの散布を容分析易にするため凝固防止剤としてクエン酸ナトリウム3.テスト結果を添加した｡

1 )立ち上げ運転について

2)ベッド層の切り返し法

早期立ち上げを目的に種付け用にミートミル(ドッ撹拝部ベッド層の切り返しは自動的に3回/日行っグフード)を10日間,総計約150e散布し,初期のた｡最初の切り返しは血液を供給機から木質チップ

種菌及び栄養物添加とし,以降1月末から3月末ま上に散布しつつ1回目を行い,後の2回は自動的にで13回の血液処理を行った｡また,定時刻に切り返しのみ行う方式となっている｡

として,

3)送気方法でベッド部の温度は40℃以下であり,通常予想さ本装置は基本的に好気処理の発酵が行われるので,

喜j

3

2月末には種菌100eの浄化槽汚泥を散布した｡この段階れる発酵温度に至っていないが,リアクタ下部ドレ昼間の間はブロワは連続運転としたが,夜は熱源でン液の分析から見て,馴養期間が終了したのではなあるスチームが得られないため,冷風状態で送気すいかと考えられた｡バイオリアクタドレン液の分析
結果を第1表に示す｡

ることを避けてその間はブロワ自動停止とした｡(タイマー設定制御)

6月始めより約20回の血液投入処理を行った｡そただし,外気温度が高くなった5月以降はブロワの結果,血液投入開始とともにベッド部の温度が50は夜間も連続運転に方式を変更した｡
第1表℃以上に上昇し,十分な生物発酵が行われているこ

バイオリアクタドレン液の分析結果

Table

1Analysts

resultofbioreactor

drainage

Elapsedtime(days)

42

No.

26

6.8

pH(‑)
BOD(mg/e)
COD(mg/ゼ)
T‑N(mg/A)
TIP(mg/A)
TOC(mg/e)

Vol.

13

20

1440

163

148

836

2

(1999/3)

58

6.8
16.4

1530
ll.0

44

ll.9
811

7.1
<57.5
<5152

30.4

16.3

3.2

1.794

神鋼パンテツク技報

0.3
15.9

83

とが観察された｡

から,次項に示す血液の蛋白･脂肪の分解は比較的2 )血液分解結果容易に進行するものと推定された｡

実験期間約6ケ月間の血液投与･処理の結果,上

実験期間中の木質チップ材のpHは約7‑9のア部チップベッド部の温度は55℃‑65℃程度に維持

ルカリサイドにあり,アンモニア発生の影響を受けされ,発酵が容易に進行し,有機物が分解されるこているものと考えられるが,生物阻害影響があるととが確認された｡ベッド部の温度変化例を第2図に思われるpHIOには達していなかった｡これは発示す｡

生アンモニアが揮散することに依って,平衡状態に血液の分解過程でかなり激しいアンモニア臭の発なっているものと考えられた｡また,チップ材の水生が認められ,このアンモニア臭発生は上部ベッド分は26‑30

温度が30℃程度の馴養期間の当初から始まること

ドの酸素濃度はほぼ大気濃度に近く,(D.B%)に保持された｡さらに,ベッ18.1‑20.9%であった｡
60

実験期間中,数回測定した血液分析結果を第2表に示す｡この分析結果からC/N比は1.6‑2.0の範こ5040囲にあることが分かる｡(U召30.

3(U?20q)

E‑10151

第2図
Fig.

from

ち()tt()mdepth
ロBed70 mm

frombottom

152

153

2

Temperature

合成,生物体物質の分解は次式で表示される｡

154

155

E]apsedtimein)血液成分の分解性について
炭水化物及び蛋白質･脂肪の分解および生物体の

156

157

158

159

16(炭水化物分解[dayslCm(H20)n＋mO2‑mCO2＋nH20

リアク夕べッド部の温度変化

第2表
Table

Bed depth
1070 mm●chipsbedof

blood‑‑‑‑･(1)式

血液分析結果2

AnalysIS

resultSampleNo.

No.1

第3表
Table

158200

91200

93000

30000

31000
80.6

No.5

6.9

7.0
165000

75.0

No.6

7.0

7.0

7.0

173000175000168000

85300

93000

92000

94400

30000

32800

32000
83.5

86.0

33400

82.0

103

47200

49600

51000

52400

60800

56700

320

520

410

380

460

500

しextract

木質チップ材新品と6ケ月間使用後の成分分析
3

AnalysIS

resultofwooden

SamplepH(‑)
Totalnitrogen(mg/kg)
Totalphosphorus(mg/kg)
Calcium(mg/kg)
Potassium(mg/kg)
Sodium(mg/kg)
Inorganicmatter(mg/kg)

84

No.4

171000n‑Hext.*(mg/磨);n‑Hexane

No.3

7.0

pH(一)
BOD(mg/e)
COD(mg/e)
T‑N(mg/A)
T‑P(mg/e)
TOC(mg/e)

I

No.2

chips

‑NewandUse

after6‑months
6‑monthsUsechips

Newchips

7.4

4.7
1510

3740

29.8
2300

1860
2020

879

5910

127

12500

2.9

神鋼パンテツク技報

48.7Vol.

42

No.

2(1999/3)

蛋白質･脂肪分解
CxHyNzOp

的は達成できる技術と考えられる｡前述から血液の分解＋ aO2‑CuHvNwOq＋dH20＋eNH3＋ bCO2という面から見ると,その成分組成から特性として,分‑‑‑‑‑‑‑‑(2)式

解過程で容易にアンモニアが発生することおよび発酵速度があまり速くなさそうであると推定されることである｡

生物細胞の合成
8 (CH20)

4 )木質材チップ担体について＋C8H12N203＋602‑一2C5H7NO2＋6CO2＋7H20

写真3に使用したチップの電子顕微鏡写真(以降‑･‑‑‑‑‑･‑‑‑･(3)式SEMと称す)を示す｡木質チップは2‑5mm程度の大きさである｡この写真から20‑50ミクロン程度の蜂の生物体の分解巣状の細孔が整然と並んでいる様子が分かる｡

C5H7NO2＋502‑5CO2＋NH3＋2H20‑‑‑‑･(4)式

コンポスト化速度は有機物の含有炭素Cと窒素Nに非常に影響を受けると考えられている｡

体が細孔内に沢山生息している様子が分かる｡この結果,木質チップは微生物(好熱性細菌)の繁殖･棲み家とし

C/N比10‑30は有機物分解は速やか,同じくC/N比7
C/N比60以上で)一方,数ヶ月経過後の木質チップに成長した好熱性細菌のSEMを写真4に示す｡この結果,数ミクロンの菌‑10では有機物分解が最大となるが,は分解速度が著しく遅くなると言われているl)o

普通の都市ごみではC/N比10‑30,下水汚泥8‑12,豚生ふん11.4,鶏生ふん5.6,牛生ふん15.8と知られてて好適であると考えられた｡
5 )減量化効果及びチップ材付着の塩類増加

期間としては約6ケ月間,血液処理量:月豹血液量換算
4950ゼ(クエン酸添加水溶液として5940ゼ)処理した

いる2)｡これらの材料と比較して第2表に示した豚血液にもかかわらずチッフ材充填部の客車劃ま撹拝部1m高さのベッド部が160mm低下した｡このことから血液を約

分析結果はC/N比が非常に低かった｡

C/N比の低い材5m3投入したにもかかわらず,チップ材の容積は撹拝料をコンポスト化すると,アンモニアが発生して揮散す部に対して16 %減容化した結果を得た｡ただし,この減るため, C/N比が結果的に高くなり,分解速度が著しく容化はチップ材が分解したのでは無く,運転開聞中のチッ遅くなると考えられる｡すなわち,蛋白質分解に伴う生プ材の庄密化によるものと推定された｡

物細胞の合成,言い換えれば菌体の増殖速度が遅くなると推定される｡

このことから,血液処理による容積増加は認められず,好熱性細菌による減量効果があるものと考えられる結果

ただし,いま木質チップを用いての処理はコンポスト化を目的としているのではなく,減量無機化を目的としているので,窒素分が容易にアンモニアに変換するのでを得た｡
また,第3表に新品の木質チップ材と6ケ月使用後の成分分析結果を示した｡

あれば,トータルシステムとして脱臭装置の組み合わせ

この結果,血液処理を行うことにより,リン,カリウ

または揮散ガスの焼去炉燃焼処理組み合わせで減量化目ム及び窒素が増加していることが分かる｡その他ナトリ.93

写真
Photo.3

木質チップの細孔状態

写真

SEM

Photo.4ofwoodenchips

4

木質チップ内生育の好熱性細菌
SEM
wooden

Vol.

42

No.

2(1999/3)

神鋼パンテツク技報ofthermophilic

bacteria

grown

withinchips

85

ウム,無機物が著しく増加しているが,これは前述した殖の棲み家として好適であると考えられた｡

ように血液凝固防止剤として,クエン酸水素ナトリウム3)分解に関与する細菌は好熱性細菌であり,ベッ(Na2HC6H507

ド温度は通常55‑652H20)を添加使開した影響であると考･℃程度に常に保持された｡

えられる｡本処理は減容化処理であるが,処理原料に含ベッド部の減容化は本実験期間で16%であった

有する無機物はチッフ材に蓄積していることを示していが,チップ材が分解したのではなく,庄密化による｡

り生じたものと推定された｡また,血液処理による容積増加は認められなかった｡

6)装置から排出するもの)この方式では処理した場合,血液の分解は容易

4装置に残るものとしては,前述の固形物相当の蓄積がある｡また,チッフ材表面に血液を散布した時,血液はに行われるが,アンモニアガスの発生が多く,実下部にはほとんど通過せず,チップ材に付着するが,敬装置では何らかの排ガスに対する脱臭設備を考慮する必要がある｡

布後の供給機洗浄液は粘度が低く,ベッド層を通過し,5 )木質チップ材には処理原料に由来する無機塩類ドレン液として出る｡したがって,この液に関しては別(10‑20途処理が必要であるが,量的には少量である｡

が蓄積増加し,長期間にはそれらの増加量に伴いe程度/回)チップ材細孔目詰まりの要因となると推定される｡

処理中に発生するガスは二酸化炭素と水蒸気が主体でしかしながら,今回のテスト(6ケ月間)では処理に影響はなかった｡

あるが,その他蛋白･月朝方分解にともなう悪臭物質が発生する｡血液分解時の排ガスのアンモニア濃魁00

すむppm,び木質チップ材という特殊な担体利用による減容化

メチルメルカブタン4.5ppm,硫化水素は検出しなかっ目的の有機物分解を血液で行ったテスト結果を紹介た｡

した｡コンポスト化技術と非常に類似している面もこのことから,実装置では何らかの排ガスに対する脱臭設備を考慮する必要があると考えられた｡

あるが,もっとも異なる点は堆肥の生産を目的とし論4.結ているのでは無く,有機物をいかに無機化するかとパイロットテスト装置を用いて,豚血液処理を行った結果,次の結果を得た｡

いうことに減量化の技術があり,その点が本質的に異なることと考えられる｡そういう観点から見れば,

1)木質チップを用いて,生物分解することは可能

汚泥処理等適用できる分野は他にもあるものと期待される｡

であり,分解能力としては豚血液量換算で25ゼ/(BOD換算量‑4.4kg
m3チップ材･日であった｡[参考文献]

BOD/m3チップ材･日)ただし,チップ材容積は1)藤田賢二著:コンポスト化技術(1995),技報堂出版
2)代永道裕著:環境対策大辞典(1996),社団法人:農山漁村文化協会

撹拝部のみの計算表示
2)木質チップは微生物(好熱性細菌)の繁殖･増し連絡先
桝田耕環境装置事業部平大原茂

明

環境装置事業部
技術部,設計部

製品開発室
参事
TEFAX
E‑mailββ

L担当部長

078‑99216532

TE

078‑992‑6503

FAX

k.masuda@pantec.

co.jp

E‑mailL

078‑232‑8102
078‑232‑8056

s.ohara@pantec.

神鋼パンテツク技報

co.jp

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No.

2

(1999/3)