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 compactand 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

3m /h

12.5

25.0

37.5

12.5

25.0

37.5

最 大 処 理 BOD 量kg/d

200

400

600

100200300

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211.0AC200 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/Lkg/dkg/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）

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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２PP

既存沈殿槽①

既存沈殿槽②PP

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

31～62350～1 700
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

204060

標 準循環 水量3m /h

51015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

8.08.7

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）

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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

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