省エネ機器とアンモニア制御による低動力反応タンクシステムの性能実証
Performance Demonstration of Low-Energy Reaction Tank System with
Energy-saving Equipment and NH4-Based Aeration Control

島田光重＊
Mitsushige Shimada

熊田浩英＊
Hirohide Kumada

石山 明＊
Akira Ishiyama

下水処理施設において，反応タンクの電力消費量は施設全体の30～60 ％程度を占め，反応タン
クの低動力化は下水処理施設の電力消費量削減に大きく貢献する。当社の低動力反応タンクシステ
ムは，省エネ機器として低圧損型メンブレン式散気装置 PABIO TUBE と双曲面形撹拌機 PABIO
Mix を採用し，さらにアンモニアセンサーを用いた曝気風量制御を加えた反応タンクシステムで，好気タンクの曝気動力と嫌気タンクや無酸素タンクの撹拌動力の削減を図ったものである。
本稿では，各構成技術，および，システム全体の低動力性について，試験水槽での性能確認実験と実処理場での実証実験の結果を報告する。低圧損型メンブレン式散気装置の高い酸素移動効率，
双曲面形撹拌機の高い撹拌性能，および，アンモニア制御による過剰曝気削減効果により，システ
ム全体として30 ％以上の動力削減が可能であるとの試算結果が得られた。
In the sewage treatment facility, the power consumption of the reaction tank accounts for about 30 to 60 ％ of
the whole facility and saving power used by the reaction tank will greatly contribute to the reduction inelectricity consumption of the facility. The Low-Energy Reaction Tank System consists of membranediffusers with low pressure loss called PABIO TUBE, hyperboloid shaped mixers called PABIO Mix and an
aeration control system that uses an ammonia sensor. This system is for the reduction of the aeration energy
consumption of the aerobic tanks and the mixing energy consumption of the anaerobic or anoxic tanks. In thispaper, we report the results of the performance conﬁrmation experiment of the test tank and demonstrative
results in the actual treatment plant for each component technology and the low power of the system overall.
The energy consumption of the reaction tank was reduced due to the high oxygen transfer efﬁciency of the
diffuser, the high mixing performance of the hyperboloid shaped mixer and the reduction of excess aerationby the NH4-based aeration control system, and it was calculated that we could reduce energy consumption bymore than 30 ％.

Key Words：
低

動
水

処

理

Sewage treatment

散

気

装

置

Diffuser

機

Mixer

御

Aeration Control

曝＊水環境技術本部 開発室

Low-Energy

下
撹

20

力

拌
気

制

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）

【セールスポイント】
・低圧損型メンブレン式散気装置 PABIO TUBE の高い酸素移動効率により曝気風量を低減でき，送風機動力を削減できる。さらに，アンモニア制御では，負荷変動により生じる過剰曝気を抑制し，効率的な送風量制御が可能である。
・双曲面形撹拌機 PABIO Mix は混合に適した翼形状で効率的な撹拌が可能であり，小さい撹拌
動力で，高度処理における嫌気タンク・無酸素タンクの撹拌が可能である。

まえがき

御を加えたシステムで，好気タンクの曝気動力と嫌

下水処理施設における総消費電力は，日本全体の気タンクや無酸素タンクの撹拌動力の削減を図った

約0.7 ％と言われており，その中で反応タンクにおものである。各構成技術の性能とシステム全体の低ける消費電力は施設全体の消費電力の30～60 ％程

動力性の評価を目的とし，試験水槽を用いた性能確

１）

ため，反応タンクの低動力化は

認実験，実処理場での実証実験を実施した結果を報

下水処理施設の電力消費量削減に大きく貢献する。

告する。なお，A 処理場における各種実験とその評

反応タンクでは，曝気用送風機による電力消費量

価，および，低動力性の試算に関しては，日本下水度を占めているが多く，効率の高い散気装置の採用が効果的な電力

道事業団との共同研究にて実施した。

削減に直結する。近年，酸素移動効率が高いメンブ

1.

レンパネル式散気装置や高酸素移動効率と低圧損を両立する低圧損型メンブレン式散気装置が採用されつつある。また，アンモニアセンサーを用いた曝気

低動力反応タンクシステムの要素技術

低動力反応タンクシステムの構成例を図１に示す。
低動力反応タンクシステムは，省エネ機器である

風量制御に関しては，国土交通省の B-DASH プロ

低圧損型メンブレン式散気装置 PABIO TUBE（以下

ジェクトなどで省エネ効果が報告されている。一

PABIO TUBE）と双曲面形撹拌機 PABIO Mix（以下方，嫌気タンクや無酸素タンクの撹拌動力は，好気

PABIO Mix），およびアンモニアセンサーを用いたタンクの曝気動力と比較すると小さいが，撹拌動力

曝気風量制御（以下 NH4 制御）の３つの要素技術

低減は反応タンクの省エネに有効である。日本下水から成る。処理方式や処理場ニーズに応じた，必要

道新技術機構の建設技術審査証明で公的に評価されな要素技術の採用が可能である。

ている省エネ型反応タンク撹拌機の撹拌動力密度を

1. 1

水中撹拌機のメーカー値と比較すると42～92 ％の
削減効果

２）

PABIO TUBEPABIO TUBE の構造を図２に示す。
図２に示すように，PABIO TUBE は，筒型の低圧があると報告されている。

本稿で紹介する低動力反応タンクシステムは，省損型メンブレン式散気装置で，多数のスリットを有

エネ機器 として低圧損型メンブレン式散気装 置するシリコン製メンブレンをポリプロピレン製のサ

PABIO TUBE と双曲面形撹拌機 PABIO Mix を採用

ポートパイプにバンドで固定した構造である。空気

し，さらにアンモニアセンサーを用いた曝気風量制

供給管とは専用の接続継手を介して接続する。空気「PABIO Mix」

「PABIO TUBE」「NH4 制御システム」
NH4 計
DO 計

風量制御
風量計

B
曝気ブロワ

（流入）

最初
沈殿池

最終
沈殿池
反応タンク

返送汚泥

図１
Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）

（放流）

余剰汚泥

低動力反応タンクシステムの構成例

神鋼環境ソリューション技報

21

表１

接続継手

PABIO Mix の構造と翼形状

一体型翼

分割型翼

駆動部
（減速機）

駆動部
（減速機）

シャフト
（SUS304）

シャフト（SUS304/FRP）

空気供給管
構
造

サポートパイプ

攪拌翼
（FRP）

振れ止め
（深槽のみ）

メンブレン
バンド

攪拌翼
（DCPD※）※DCPD：
ジシクロペンタジエン

PABIO TUBE の構造

供給管からの空気供給によりメンブレンが膨張して

撹 拌 翼 外 観

図２

振れ止め
（深槽のみ）

スリットが開き，超微細気泡を発泡する。空気供給を停止するとメンブレンが元に収縮し，スリットが閉じる。
PABIO TUBE は，超微細気泡を発泡するため，気泡総表面積が大きく，より少ない通気量で効率よく酸素を溶解させることができる。また，通気抵抗が小さく目詰まりしにくい特長を有するため，定常的な圧損回復操作なく，低圧損で運転することが可能

NH4 制御システム
NH4-N 濃度･変化量に応じてDO 設定値を制御

NH4 計

NH4-N 計測値

NH4-N 設定値

DO 計測値

DO 目標値

送風量 計測値

送風量 目標値

PID 制御※NH4 計１台追加

DO 一定制御システム

DO 計

DO が目標値になるよう
送風量を制御PID 制御である。また，空気供給停止時にスリットが閉じる

風量計

ことにより汚泥侵入が抑制されるため，間欠運転もB可能である。
1. 2

送風機

PABIO Mix ３）

PABIO Mix は，嫌気・無酸素状態を確保した状

反応タンク

態で活性汚泥を撹拌・混合する低動力撹拌機で，高図３NH4 制御の概要

度処理および低動力ニーズに合致した撹拌機として採用されており，2018年４月時点で411台の国内納

1. 3

NH4 制御入実績を有する。従来の翼は一体構造であるが，躯

曝気風量の制御には，風量一定制御や DO 一定制

体の開口制約に対応するため，分割型翼を新たに採御が一般的に用いられている。風量一定制御は，設用した。PABIO Mix 一体型・分割型の構造と翼形

定送風量になるように送風量を制御する方法で，常状を表１に示す。

に一定の空気を送込むため送風量の無駄が多い。

表１に示すように，PABIO Mix は，一体型，分DO 一定制御は，反応タンク内 DO が目標 DO 値に割型ともに，駆動部，シャフト，撹拌翼から構成さなるように送風量を制御する方法である。反応タンれる。深槽に設置する場合は水槽底部に振れ止めをクへの流入水量や水質に応じて送風量が変化するた設置する。双曲面形の撹拌翼を水槽中央の底部付近

め比較的送風量の無駄は少ないが，本来処理に必要で低速回転させることにより，水槽底部を効率よくな DO 濃度が流入負荷により異なるため，余裕を持撹拌し，小さな動力で十分な底部流速が得られる。

った DO 値を設定する必要がある。

また，駆動部は槽外にあるため，メンテナンス性にNH4 制御は，反応タンク内アンモニア濃度計測値

優れる。分割型翼は，翼が８分割構造となっておを基に送風量を制御する方法で，硝化促進を維持しり，覆蓋のある躯体で撹拌翼を槽内に搬入する開口ながら曝気風量の削減を図る方法である。NH4 制御部が小さい場合に，分割搬入，槽内組立ができる。

の概要を図３に示す。

22

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）

図３に示すように，NH4 制御は，アンモニアセン

図４に示すように，４系列×４池で構成される反サー（NH4 計）によるアンモニア態窒素（NH4-N）

応タンク設備の１池（４系３号池）を実験池とし，連続計測値を基に，従来の DO 一定制御の目標 DO

第２槽，第４槽，第７槽，第８槽の好気タンクには値 を 設 定 す る 方 式 を 採 用 し た。 目 標 DO 値 は，

PABIO TUBE を，第１槽，第３槽，第６槽の無酸素

NH4-N 濃度とその変化量より PID 制御を用いて連続タンクには PABIO Mix を設置した。PABIO Mix は的に変化させた。反応タンク内の硝化状況に応じて分割型翼を採用した。第５槽は槽内に障害物があり

DO 濃度が調節されるため，硝化が安定している場

PABIO Mix を設置できなかったため，既設散気板

合には過剰曝気を低減でき，逆に，高負荷時には曝（間欠曝気）をそのまま使用した。実験池と同系列

気風量を増加させて水質安定化を図ることができる。

の他池には，全槽にセラミック散気板（気孔径260μm）が設置されており，無酸素タンクでは２時間

2.

実験設備

低動力反応タンクシステムの各構成技術の性能と毎に５分間の間欠曝気により撹拌した。

システム全体の低動力性を評価するため，試験水槽

全体風量は，１系と２系の平均 DO が一定になるを用いた性能確認実験と２カ所の実処理場での実証

ように制御され，各池には手動による弁開度調整に実験を実施した。

て分配した。実験池の送風量は，配分された空気量

試験水槽の範囲内で，DO 一定制御と NH4 制御を切り替えて

2. 1

試験水槽の外観を写真１に示す。試験水槽の平面運転できるようにした。

積は２ mW×２ mL の４ m2で，散気水深は５ m まで

表２に示すように，設計処理水量は7 500 m3/d，設定できる。PABIO TUBE の全面エアレーション式

処理方式は凝集剤併用ステップ流入式多段硝化脱窒と旋回流式の酸素移動効率の測定に用いた。

法，散気方式は深槽旋回流式である。

2. 2

Ａ処理場反応タンク設備

2. 3

B 浄化センター反応タンク設備

A 処理場の反応タンク設備では，PABIO TUBE のB 浄化センターの反応タンク設備では，PABIO

深槽旋回流式の酸素移動効率の測定，PABIO Mix

TUBE の風量削減効果と圧損推移，および，NH4 制の撹拌性能の評価，NH4 制御の風量削減効果の評価，御の風量削減効果を評価した。B 浄化センターの処

および，低動力反応タンクシステムの処理水質を確認した。A 処理場の処理系統を図４に，実験池の反応タンク設備仕様を表２に示す。

1系
初沈

４池

2系
４池

3系
４池

4系
４池

A

A

O

O

O

O

O

O

終沈

A：粗大気泡間欠撹拌，O：セラミック散気板

A

A

O

O

O

O

O

O

終沈

A：粗大気泡間欠撹拌，O：セラミック散気板

A

A

A

O

O

O

O

O

終沈

A：散気板間欠撹拌，O：セラミック散気板

1，2，4 池 （比較池）
A

O

A

O

A

A

O

O

終沈

A：散気板間欠撹拌，O：セラミック散気板

3 池 （実験池）
A

O

A

O

DO一定/NH4 制御

A

A

O

O

終沈

A：PABIO Mix（５槽は散気板間欠撹拌），O：PABIO TUBE
※風量制御方法：1，2 系平均 DO が一定となるように送風量を制御，各池への分配は手動調整※返送汚泥は 4 池共通

図４表２

A 処理場の処理系統図

A 処理場実験池の反応タンク設備仕様

処理方式 凝集剤併用ステップ流入式多段硝化脱窒法
処理水量 7 500 m3/d/池（日最大）
池 形 状 7.5 mW×31.8 mL×7.8 mWH（機能満足潮位時）
散気方式 深槽旋回流式
写真１

試験水槽外観Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）散気水深 4.948 m（機能満足潮位，日最大汚水量時）

神鋼環境ソリューション技報

23

実験系

４池

初沈

処理水

DO 一定制御１号池

セラミック散気筒

２号池

セラミック散気筒

（比較池）

3. 1

４号池

セラミック散気筒

（実験池）

他系列

反応タンク

酸素移動効率

全面エアレーション式と旋回流式の酸素移動効率

DO 一定制御

計15池

PABIO TUBE の性能評価（1）実験方法

DO一定/NH4 制御

PABIO TUBEった。散気方式は旋回流式である。

3.

DO 一定制御

３号池

入を停止し３段硝化脱窒法の硝化抑制運転をおこな

は試験水槽で非定常法を，深槽旋回流式の酸素移動
終沈

効率は実処理場でオフガス法を用いて測定した。
非定常法による測定には，試験水槽を用いた。呼

図５

B 浄化センター処理系統図

び長さ１ m の PABIO TUBE ４本を水槽底部に全面配置あるいは旋回流配置し，散気水深は５ m，発泡面積比15.4 ％の条件で測定した。

表３

実験系の反応タンク設備仕様（B 浄化センター）

オフガス法による測定は，A 処理場の反応タンク
設備でおこなった。測定場所と条件を表４に示す。

処理方式

３段ステップ流入式※冬季は硝化抑制運転
実験池：嫌気好気法
他 池：３段硝化脱窒法

処理水量7 200 m3/d/池（日最大）

あった。

散気方式

旋回流式

散気水深

5.04 m

低通気量時は当該水槽外から侵入する空気の影響が

第１，８槽：6.9 mW×9.0 mL×6.04 mWH，
ハンチあり

した。なお，捕集位置によりオフガス成分濃度に差

槽 形 状

表４に示すように，第３ステップ好気槽の第７槽，第８槽で酸素移動効率を測定した。発泡面積比
は両槽ともに27 ％，測定時の散気水深は4.96 m でオフガスは，水槽上部空間から吸引捕集したが，第２～７槽：6.9 mW×6.2 mL×6.04 mWH，
ハンチあり
第

１

槽：呼び長さ0.75 m 品×40本／槽

PABIO TUBE
第２～７槽：呼び長さ１ m 品×68本／槽
数量
第 ８ 槽：呼び長さ0.75 m 品×96本／槽
発泡面積比

第１槽：7.4 ％，第２～７槽：24 ％，第８槽：18 ％

大きかったため，水面に捕集ボートを浮かべて捕集異があったため，散気装置設置側，中央付近，散気装置を設置していない側の３カ所で捕集したオフガ
スからそれぞれ酸素移動効率を求め，それらの平均値を算出した。
（2）実験結果
全面エアレーション式，旋回流式，深槽旋回流式の酸素移動効率測定結果を図６に示す。なお，図中の酸素移動効率は，清水，20 ℃，散気水深5.0 m の条件に換算した値である。また20 ℃条件に換算した風量を Sm3と表す。

理系統を図５に，実験系の反応タンク設備仕様を表３に示す。
図５に示すように，４池から成る系列（実験系）の３号池を実験池として PABIO TUBE を設置し，セラミック製散気筒が設置されている１号池を比較

表４

酸素移動効率測定場所と条件（A 処理場）

測定対象槽 ３段ステップ好気槽（第７槽，第８槽）池とした。比較池のセラミック製散気筒は反応タン
ク幅の約25 ％の領域に設置されているが，PABIO
TUBE は70 ％以内に幅広く設置した。PABIO TUBE

測定槽形状は2015年12月に運用開始した。比較池の送風量はDO 一定制御されており，実験池の送風量は DO 一定制御と NH4 制御を切替できるようにした。
表３に示すように，設計処理水量は7 200 m3/d，処理方式は３段ステップ流入式硝化脱窒法であるが，冬期は実験池で嫌気好気法，他池はステップ流24

第７槽：7.50 mW×6.93 mL×7.8 mWH，
ハンチあり
第８槽：7.50 mW×6.86 mL×7.8 mWH，
ハンチあり

PABIO TUBE 第７槽：呼び長さ0.75 m 品×120本
数量
第８槽：呼び長さ0.75 m 品×120本
散気水深4.96 m

発泡面積比 第７槽：27 ％，第８槽：27 ％神鋼環境ソリューション技報

Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）43 ％

風量削減率［％］酸素移動効率［％］

50
40
30
20

0

酸素移動効率［％］

50

2

4

6

8

10

12

2016年７月

2017年１月

2017年７月

2018年１月

実験池の比較池に対する風量削減率（B 浄化センター）

14

では，DO 一定制御と NH4 制御の切り替え運転をおこなったが，送風量の比較は，比較池と同じ DO 一定制御運転の期間でおこなった。

43 ％（2）実験結果40

2016年１月から2018年６月までの２年６カ月間の実験池の比較池に対する風量削減率を図７に示す。

30

なお，2016年２月，５月，７月，2017年９月は DO

20

一定制御運転を実施せず，2017年３月は槽内点検の

24 ％ため運転を休止した。

10

通気量範囲
0

2

4

6

8

図７に示すように，実験池の比較池に対する風量
10

12

14

削減率は Ave.47 ％に達し，季節変動はあったが長期的な漸減性は見られず，PABIO TUBE が高い酸素

通気量［Sm （h･m）/］3

移動効率を安定して保持していたと考えられる。風（b）旋回流式

量削減率については，セラミック製散気筒よりも50

酸素移動効率［％］20

図７（a）全面エアレーション式

PABIO TUBE を幅広く設置した効果も含まれていると考えられる。A 処理場では，PABIO TUBE を設置

36 ％

40

した実験池とセラミック製散気板を設置している既30

設比較池の日平均 DO が同等である日の送風量を比較しており，現時点で風量削減率33.5 ％と評価して20いる。A 処理場は，深槽旋回流式で，実験池と比較

22 ％
10
0

Ave.47 ％ 

40

通気量範囲

通気量［Sm3（h･m）
/
］

0

60

0
2016年１月

27 ％

10
0

80

池の散気装置設置幅は同じである。

通気量範囲
0

2

4

6

8

10

12

14

通気量［Sm3（h･m）
/
］

3. 3

圧損推移

（1）実験方法
B 浄化センターに設置した PABIO TUBE への送（c）深槽旋回流式
図６ 酸素移動効率測定結果（清水，20 ℃，散気水深5.0 m 換算値）

風圧力と送風量を測定し，PABIO TUBE の圧損と通気量の推移を調査した。圧損は，末端の第８槽下流
側ライザー管（各槽上流側と下流側の２本のライザ
ー管を経由して送風）に設置した圧力計計測値（送図６に示すように，通気量１～12 Sm （h･m）の/風圧力）から散気水深分の水圧を減じて求めた。通範囲で，全面エアレーション式では27～43 ％，旋気量は，当該ライザー管に設置した風量計計測値を

回流式では24～43 ％，深槽旋回流式では22～36 ％PABIO TUBE 総長（呼び長さ）で除して算出した。

の酸素移動効率を有することを確認した。

なお，測定対象の第８槽下流側ライザー管では，強

3

3. 2

風量削減効果制的な圧損回復操作はおこなわなかった。

（1）実験方法（2）実験結果

B 浄化センターにて，PABIO TUBE を設置した実2015年12月から2018年６月までの２年７カ月間の験池とセラミック製散気筒が設置されている比較池

圧損と通気量の推移を図８に示す。各値は約半月の送風量を比較し，風量削減率を算出した。実験池

毎，正午の測定結果である。

Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報25

図８に示すように，PABIO TUBE の圧損は，運転初期上昇後，漸増性なく６ kPa 以下を推移した。

PABIO Mix の撹拌性能評価

4.

流速計を，MLSS 濃度は光透過式 MLSS 計を用いて測定し，撹拌動力はクランプ式電力計を用いてモーター入力電力を測定した。

（1）実験方法（2）実験結果

PABIO Mix を設置した A 処理場実験池の第１槽と第３槽の底部流速と MLSS 濃度分布，および，

底部流速測定結果を表５に，MLSS 濃度測定結果
を図10に示す。
表５に示すように，全測定地点で0.1 m/s 以上の

PABIO Mix の撹拌動力を測定した。
底部流速と MLSS 濃度分布の測定位置を図９に底部流速が得られており，また，図10に示すように示す。底部流速は第１槽で１カ所，第３槽では槽壁

均一な MLSS 濃度分布であることが確認された。

近傍を含む３カ所で，槽底から10 cm 高さの位置で

PABIO Mix の撹拌動力測定結果，ならびに，従測定した。MLSS 濃度分布は各槽２カ所で垂直方向

来型水中撹拌機に対する電力削減効果の試算結果をに概ね２ m 間隔で測定した。底部流速は３軸電磁表６に示す。従来型水中撹拌機の撹拌動力は，深槽

第８槽下流側 風量

第８槽下流側 圧損

16.0

6.0

12.0

4.0

8.0

2.0

4.0

0.0

0.0

図８

16/12/17

17/12/17

PABIO TUBE の圧損と通気量の推移（B 浄化センター）

3-C
6 815

3-A

6 500

1-B

1-A

1-A

1-B

拌機と比較して約1/10の撹拌動力で十分な撹拌が可能であると評価した。
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0

3-A

1-A
1-B

0

1 000 2 000 3 000 4 000

図10

表６

3-C

8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0

3-A
3-B

0

MLSS［mg/L］

3-B

7 500

7 500

表６に示すように，PABIO Mix は従来型水中撹

槽底からの距離［m］

15/12/18算出した。

槽底からの距離［m］

圧損［kPa］

8.0

通気量［Sm3（h･m）/］の撹拌動力密度を８ W/m3とし，各槽容量を乗じて1 000 2 000 3 000 4 000

MLSS［mg/L］

MLSS 濃度測定結果（A 処理場実験池）

PABIO Mix の撹拌動力測定結果（A 処理場実験池）と電力削減効果試算結果

7 800

第

7 800

PABIO Mix ※１

１

5 100

7 500

7 500

（a）第１槽（b）第３槽底部流速と MLSS 濃度分布の測定位置（A 処理場実験池第３槽）

第

図９

槽

5 100

３

測

定

底部流速測定結果（A 処理場実験池）
点

底部流速［m/s］
26

第１槽

第３槽

1-A

3-A

3-B

3-C

0.18

0.20

0.18

0.11

槽

表５

従来型水中
攪拌機※２

槽容量

［m3］

撹拌動力

［kW］

0.26

3.0

3

撹拌動力密度［W/m ］

0.70

8.0

年間電力量※３［kWh/年］

2 280

26 300

電力削減効果［％］

91

－

槽容量

［m3］

撹拌動力

［kW］

374

355
0.3

2.8

0.85

8.0

年間電力量 ［kWh/年］

2 630

24 900

電力削減効果［％］89－

撹拌動力密度［W/m3］※３※１ 測定結果に基づく※２ 試算値；撹拌動力密度を8 W/m3として算出※３ 24時間×365日／年運転

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）

18
16
14
12

50

10
8
6
4
2

0

0

17年６月

図11

17年９月

17年12月

18年３月

18年６月

実験池の比較池に対する風量削減率と NH4 制御のDO 一定制御に対する風量削減率（B 浄化センター）

終沈流出水 NH4-N 濃度［mg/L］

20

NH4制御による対比較池風量削減率
PABIO TUBEによる対比較池風量削減率
NH4制御の風量削減率（対DO一定制御）

アンモニア制御の風量削減率［％］（対 DO 一定制御）

比較池に対する風量削減率［％］

100

2.0
比較池

実験池

1.0

0.0
17年６月

図12

17年９月

17年12月

18年３月

18年６月

終沈流出水 NH4-N 濃度（月平均値）（B 浄化センター）

1 000



ｙ＝7.77ｘ＋11.13

15.0

10.0

5.0

0.0
-0.2

0.0

0.2

0.4

600

400

200

0.6

NH4-N 濃度差（実験池−比較池）［mg/L］

図13

5.

34 ％削減800

反応タンク消費電力［kW］

NH4 制御の風量削減率［％］

20.0

0

実験池と比較池の終沈流出水 NH4-N 濃度差と風量削減率の関係（B 浄化センター）

システム
散気装置
無酸素槽撹拌
曝気風量制御NH4 制御の風量削減効果（1）実験方法

図14

B 浄化センター実験池にて，NH4 制御運転と DO

比較反応タンク 低動力反応タンク
散気板
間欠空気撹拌
DO 一定制御

PABIO TUBEPABIO Mix
NH4 制御低動力反応タンクシステムの動力削減効果
試算結果（A 処理場想定）

一定制御運転を交互に切替え，その送風量差からNH4 制御の風量削減率を算出した。
（2）実験結果に示すように，比較池の終沈流出水 NH4-N 濃度が2017年６月から2018年６月までの実験池の比較池高かった。これは，台風（９，10月），汚泥処理設に対する風量削減率と NH4 制御の DO 一定制御に備改築工事に伴う MLSS 低減・余剰汚泥引抜き停

対する風量削減率を図11に示す。また，実験池 NH4

止処置（９，10月），既設制御システムの更新切替

制御運転期間中の終沈流出水 NH4-N 濃度（月平均

え（11月）の影響と考えられた。一方，NH4 制御運値）を図12に示す。

転の実験池では，NH4-N 濃度計測値に応じて送風

図11に示すように，実験池では，比較池に対して48～60 ％の風量削減効果が得られた。PABIO TUBE

たと考えられる。
図13に，2017年６月～８月と2018年１月～６月のと NH4 制御の相乗効果と考えられる。
NH4 制御の DO 一定制御に対する風量削減率は，
2017年６月～８月と2018年１月～６月は9.9～17.2％，2017年９月～12月は１～３ ％であった。
風量削減率が低かった2017年９月～12月は，図12
Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）

量が増加し，終沈流出水 NH4-N 濃度上昇を抑制し実験池と比較池の終沈流出水 NH4-N 濃度差と風量削減率の関係を示す。
図13に示すように，終沈流出水 NH4-N 濃度差と風量削減率には相関性が見られ，同等水質（濃度差

神鋼環境ソリューション技報27

＝０ mg/L）では，約11 ％の風量削減効果が得られ技術は，電力消費量削減ニーズに応えることができると考察した。A 処理場では，DO＝2.0 mg/L の DOると考える。低動力反応タンクシステムの消費エネ一定制御と比較し９ ％の風量削減効果が得られてルギ削減効果について，本稿では処理場の試算結果いる。

を示したが，今後，処理方式や処理水量など各種条6.

低動力反応タンクシステムの低動力性
試算結果

件でケーススタディをおこなう予定である。
低圧損型メンブレン式散気装置 PABIO TUBE に

A 処理場において，低動力反応タンクシステムのついては，高い酸素移動効率と風量削減効果を確認

既設反応タンク設備に対する動力削減効果を試算しし，双曲面形撹拌機 PABIO Mix については，低動た。試算結果を図14に示す。

力で十分な撹拌性能が得られることを確認した。こPABIO TUBE の既設セラミック製散気板に対するれら省エネ機器の採用により，送風機動力や撹拌動

風量削減率と NH4 制御の DO 一定制御に対する風力の低減に寄与できると考える。NH4 制御について

量削減率は，それぞれ，A 処理場実証実験の暫定評

も，実処理場で風量削減効果を確認したが，処理場

価 値 で あ る33.5 ％， ９ ％ と し た。 ま た，PABIO

特性による風量削減効果の差異や採算性などの検討

Mix の撹拌動力は，A 処理場実験池での測定結果をを継続し，実用化を目指したい。

3

基に算出し，既設間欠曝気撹拌動力は，0.5 m /min

最後に，実証実験を実施するにあたり多大なご協

×５分／２時間の条件で A 処理場の送風機の風量力をいただきました自治体・下水処理場の関係各と消費電力の関係から算出した。

位，また，共同研究者としてご協力をいただきまし

図14に示すように，低動力反応タンクシステム

た地方共同法人日本下水道事業団の関係各位に深くは，セラミック製散気板，無酸素槽間欠空気撹拌，

感謝申し上げます。

DO 一定制御で構成される反応タンクシステムと比［参考文献］
１）財団法人下水道新技術推進機構：メンブレンパネル式散気装置 技術マニュアル（2005），P.1
２）田村ほか，省エネ型反応タンク撹拌機の導入による省エネ効果，第53回下水道研究発表会講演集（2016），
P887～889
３）上田ほか，双曲面形撹拌機（パビオミックス），神鋼
環境ソリューション技報 Vol. 5 No. 2（2009）較し，34 ％の動力を削減できる試算結果が得られ
た。

む

す

び

下水道事業において，省エネは重要な課題であり，低動力反応タンクシステム，ならびにその構成

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神鋼環境ソリューション技報

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