神 銅ファウ

Shinko･Pfaudler

ド

ラ

ー

EngineerirLg

技

報

1984

Vol.28No.3

通巻103号

Reports

目｢記念講演会+抄録
o創立30周年『7oロセスシステム工学の現状と将来の展望』次

1‑･･.････････‑‑････‑‑･･･‑･‑･･‑‑･.I‑･･･‑･

o電解研摩による放射性金属廃棄物の除染‑‑‑‑･‑‑‑‑･･‑‑‑‑‑‑･‑‑‑‑‑‑‑‑･‑‑‑I

5oドライシ‑〟‑‑･･･‑･･･‑･･‑･‑‑････‑‑･･‑････‑‑･‑････‑･･･‑･‑‑･･････‑･･･‑‑‑‑･･･‑･･･‑‑････

9o傾斜巽と後退巽との撹拝聴性の比較･････‑‑･････‑‑･‑･･････････‑･･･‑‑‑‑･‑･･‑････.･･････････.･･‑13oイ‑ジ‑メンテナンスガスケット･‑･･･‑････････････‑‑‑･･････････‑‑･.････‑‑･･‑･･･‑･･‑‑･･･‑･･･17｢SPM‑00‑1+

oオートバランスシステム高電圧ピンホ‑ルテスタ‑････‑‑･‑I‑‑･･････.････････19

o余剰汚泥の浮上濃縮装置･･‑‑‑‑‑･‑‑=‑‑‑‑‑･‑‑･･‑‑･‑‑‑･‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑20
S'ヨン装置の経済比較‑.･.‑‑‑‑‑‑･･‑‑････‑･･･‑‑‑‑‑‑‑‑･･‑･････‑････.････26

oエアv‑

o生物学的窒素･リンの同時除去技術(その2)｢リフォーナイトS'ステムの開発+ ‑･･･････‑･･‑･‑････････‑‑･･‑‑･･･‑･･･‑･‑‑･････‑‑‑･30･･‑････‑･‑‑････‑‑･･‑‑‑‑‑‑‑･･･････37
oピッカ‑ブ社製プレート式熱交換器の概要(その1)｡下永処理装置納入ご案内‑･･‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑･‑‑‑‑‑‑･･‑‑‑‑･‑‑･‑‑･･‑･‑‑･42
o社内ニュース‑‑‑‑‑‑‑‑･･‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑･･‑‑‑‑‑‑‑‑‑･‑･‑‑‑‑･･‑･‑･‑‑･43

CONTENTSo｡o

StatusPresent

Systems

Prospects
Engineeringof Process
and Future
Decontamination
Radioactive
Metallic
Waste
byElectropolishingofDrySeal‑‑‑‑‑‑‑‑･‑‑‑‑‑‑‑‑‑I‑‑‑‑･･･‑‑‑･‑‑‑･･‑‑‑‑‑･‑‑‑‑‑‑･‑･･･TheoComparison

o

Easy

MainterlanCe

o

Auto

balanceoFlotation

Thickener｡

Economic

Evaluation

Q

Biological Simultaneous

o

o

Q

Agitatingof

Characteristics

betweenPitchedlmpellers

1
5
9

Retreatedandlmpellers‑‑13

Gasket‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑･‑･‑‑･‑‑‑‑‑‑‑‑･‑17

SystemPiul101e Tester‑SPM‑00‑1‑‑‑･‑‑‥‑‑‑･･‑･････････‑･‑････‑‑‑･･19
for Excess
Sludge‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑･‑‑･‑･‑‑‑‑‑‑‑I‑･‑‑‑‑‑‑20of Aerator
RemovalSystems‑‑‑･‑‑I‑･‑‑‑‑‑･‑‑‑･‑‑‑‑‑‑‑‑････‑‑26(Part 2)of Nitrogenand Phosphorus
System‑REPHONITE‑‑‑･‑‑‑･･‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑･･･‑‑‑･‑30‑DevelopmentofPresentation
Plate Heat
Exchanger(Part 1) ‑‑‑･‑･‑‑‑‑‑‑･‑‑‑‑‑‑‑‑‑37
of VICARB
SewagePlant
Treatment･･･‑･･･.･･‑‑･･･‑･･‑‑･･･‑･･‑･‑･･‑‑･･‑･･‑‑･･･‑･･････‑･･‑‑‑‑･42
Topics･･･････････････････････････････‑･･････････････････････････････････････････････････････････････････････.･････････････43<表紙写某説明>中華人民共和国の新彊省ウルムチにこのほど完成した
30, 000

m3/hの冷却塔で,寒冷地向対策を備えた大型冷却塔である｡
当社は宇部興産(樵)殿経由で,日産1,000

7･ンのアンモ

ニア肥料プランt.用の冷却塔蓉漸江省杭州,苧夏省銀川およびウルムチの3地区向けに1980年に出荷していたもので,杭州向けはすでに建設を完了し,現在順調に稼動中である｡
The photo shows
our
30,000m3/h cooling towerwith
deviceanti･freeze
Republic of China
plant
was

at

one
with
Eangchow,

Prov3L)Ce,chow

UrumロChi,shippedin1980

has

instauedin ThePeople's
recently
1,000 ton/day ammonia
fertilizer
Sinkiang Province. The
cooling tower
throllghUbe Tndustries, Ltd. together

foraidentical unit
each
Chekiang
Province,
respective)y.
already been

The

for

fertilizer

atplantsNinghsia
atld Yinchwan,co'o】ing izIStauatiozl at liang･

operatedunder

normalcohditions,創立30周年｢記念講演会+抄録

プロセスシステムエ学の現状と将来の展望‑
The

Present
ofS†cIILIS Clnd

Process

FutureSystems

Prospe亡†sEngineering

講師

京都大学工学密教扱
高
松
武一:那

Prof.

Dr.
Takeichiroat

抄録

is a summary

This
the

30tb

lectureof theanniversary

of

our

by

spokenHefoundation.

Dr.

Prof.
emphasised

T.

TAKAMATSU

asfollows:

field related
to methodologies
and techonologicalacademic
to the direction
it should
be madeprogressof seeking
andSystems
Engineerlng
are
りSyntbesis''. In this article, Process
refered

lng

an

lS

decisions,structuregeneralandfuture

Kyoto

策

Univ.

Systems

atEngineer‑

for 'themical
the tru也byengineeringmeans

its definition,toTakamatsu
Univ.

技術開発本部平
尾俊ofProcess

I(yotoofhistory,prospects.

1984年8月1日,当社の創立30周年記念行事の一環とし

2.化学工学とプロセスシステムエ学て,大阪日本生命中之島研修所忙て,約300名のユーザー各位を迎え,記念講演会を開催いたしました｡本講演会にらは反応操作,炉過操作等のある限られた数の単位操作よ

化学製品を生産する化学プロセスは無数V‑あるが,それおいて,プロセスシステム工学の世界的権威であります京都大学工学部高松武一郎教授より,首言己演題ケこてご講演頂

OA軸からOB*‑L帥こ示すように,単位操作の結合系であり構成されている｡つまり,全ての化学プロセス埠第1図

きました｡本文は,このご講演内容の要旨をまとめたもの.り,化学プロセスを合理的に設計,運転するため忙は,単位操作としての工学的確立が必要であった｡これが化学工

です｡

1.

学という学問分野の出発点である｡ところが,単位操作のプロセスシステムエ学の定義'82年京都で,化学工学協会主催FLて,｢プロセスシステ

改良,新しい単位操作の開発のためFLは,第1図OB軸からO C軸に示す単位操作を構成する基礎現象の解析が必要

ム工学+忙関する国際シンポジウムが開催され,続いて'85年,英国での開催が予定されているように,プロセスとなり,化学工学の分野において移動現象論,流体力学等の現象解析が, 1950年代より重視されるようむこなったoシステム工学(以下PSEと略す)は,化学工学という学問分野における一つの核として発展してきた｡技術用語のこ

こで,基礎現象の解析知識のみで,単位操作,ひいては,意味内容は,時代やその用語の用いられる分野の状況により変化するがPSEという用語は,1963年,AICHE(栄

UNITOPERATIONS

国化学=学協会)のシンポジウムS/リーズの中で,単位操作の動特性の解析分野の総称として初めて用いられた｡シ′
ミ見方モ
ステムとは,一つの具体的な物ではなく,一つのであり,多くの部分より構成され,全体として何らかの目的条件を達成するものをいう｡従って,システム工学とし,これら対象物に蓄えられた解析情報を効率的に,一般的方法論と結びつけることが重要となる｡従って,Complexes

＼蓋式
＼ー

PSE

とは,エネルギー,物質の変化全般を対象とする広義の化
学プロセスにおいて,その計画,設計,運転,制御の工学

第1図

的意思決定を行うための方法論と定義できる｡

Fig･

No.

8

(1984/10)

Factories=l'遥1‑￣'汀一言￣￣喜

おいては,単位操作,化学プロセス等の明確な対象を有Vol. 28

Oc

き･喜･賀ぷg.
PSEに思決定を行う方法論であると表現できる.一方,^3≠苧ブギ宰l器芸DNAoMM宝器

A‑岩浅もbは,このS/ステムの目的,条件を達成させるべく=学的意

Re9L'onall'Ey
EILVilLOnmenl
Energypolicy

D四プロセスシステム工学と化学エ学
1

神鋼ファウドラー技報

Process

Systems

Engineeringand Chemical

Engineeringes

ELe771eal

3図VLIP SEの一般的な方法論の構造を示す｡シ′ステムのITZIlniniLe

I7Z(tnE( ;ma I

曲エロユ+勝一‑㌃e‑一鉢‑‑DecompostlL

Eonく旨==コ

選定することが第一段階となる｡例えば,収率に着目する

UnL'rtcal z‑OTI⊂=‑宅:>S YNTHES[SANALYSIS

第2図

意思決定を行なうにあたって,まず関連する現象,事象を定常反応条件と,異常反応防止に着目する反応条件とは,解析と合成
Syllthesis

おそらく,その状態や変数の種類も異なるようvL,合成の化学プロセスの正当な工学的決定が可能かという疑問がお対象の目的,条件を満足させるための必要かつ十分な現象,事象を取り上げねばならないが,先見的にこの選定を

Fig.

2

Ana】ysisandきる.工学分野において,現象を敵密に解析していくこと行なう方法は,今後の研究の進歩にゆだねざるを得ない｡
次忙,その選定された現象,事象の因果関係構造を仮定

は重要なことである｡しかし,化学工学の最終目的が化学プロセスの設計,運転にあるとすれば,基礎魂象の合成とし,これを定量的に表現するにあたって,欠けている事項
を観察,実験で補うという方法をとる｡ここまでゐステッ

しての単位換作,単位操作の合成としての化学プロセスを
合理的Rl作り出す学問分野が必要となる｡この合成のため

プは,対象紅対するモデl)ングと呼ばれる｡次に,この定の学問分野こそPSEであり,PSEは第1国の全象限を回転するものであり,
OC軸からOB軸,
OB軸からOA

量的表現を用いて,工学的意思決定を行なう｡ところが,
この定量的表現の中には,不確定性を含むので,意思決定軸をとりつぐ重要な役割を果たす｡新しい化学工学の展開

した結果への,その不確定性の影響を考察するこ辛が重要のためVLは,現在までバ)t'クとしてとらえていた基礎現象
杏,よりミクロな分子レベルVL着目した現象解析と同時である｡この不確定性のバックアップを,設計余裕とか制

御系かこ頼るだけでなく,対象の目的,条件ほ本質的さこ多くに,より大規模なシステムへの着目が必要とされている｡の不確定性を持つものであり,バックアップの考察で満足すべき結果が得られない場合は,再度,対象の目的,条件

つまり,全ての化学プロセスは,経済性のみならず,工堤,地域社会というようなより大きいシステムに対して合および関連する現象,事象を吟味することが必要となる｡

理的であることが要求される｡また,

PSEは第1図OD
軸に示すプロセスを越えた地域,国家t/ベルで,環境問

つまり,モデl)ングと合硬の思考,検討段階を分嘩するこ

題,エネ/レギ一間題等のより広範な問題における工学的決

イン十である｡

定の上でも寄与していくことが期待される｡

4.プロセスシステムエ学の従来の成果となく,繰り返しフィードバックしながら行なうことがボ

PSEは合成のための学問分野であると述べたが,第11)プロセスシステムエ学の誕生

図に示すよう忙合成と解析は,経路として逆方向であるも化学工学の分野でほ,昔から最適経済設計の理念は存在のの,合成のためには解析情報が必要である.第2国㌢こ合成と解析の概念を示す｡解析とほ対象せいくつかの部分にしていたので,あり,流体輸送における最経済的流速の存

分解し,その間の因果関係および部分の機能,特性を把達

荏,蒸留塔における最適環流比の問題等が,化学工学の教育の中に取り上げられていた｡しかし,これらの最適性のすることである｡無限′J＼の要素に分解された無限大の情報

多くは,数値計算や経験から得られたものであった｡

を得ること,つまり,完全な解析的情報を得ることは現実年代になって,ダイナミックプログラミングやPontrya‑

的ケこは不可能である｡一方,合成とは計画,運転,設計,

1950

ginの最大原理などの最適化の数理的手法が開発され,これらの数理的手法を単位操作の最適設計に応用することに制御の工学的意思決定を意味するが,合成しようとするシより,ステムは,そのシステムを包含するより大きいシステムの部分であり,その必然性により,合成しようとするシステ

1960年EB,PSEの一部が誕生したといえる｡

一方,プロセス制御という流れとして,単位換作に対するPIDフィ‑ドパック制御が,ほぼ同年代に誕生した.

ムの目的,条件が決定される｡ところが,無限大のS/ステムからの必然性を把達することは事実上不可能である｡従2)不確定性の考察
数理的手法により得られた結果は,用いた数式モデルのって,解析的情報,合成の目的,条件には,必ず不確定性が存在しているという認識が大切である｡そこで,構造やモデルの持つ不確定性に依存するところが多く,ある平均値を用いた結果を現実の単位操作にそのまま適用し1)できるだけ詳細な解析情報と,2)できるだけ大きなシステムからの必然性
L4nalyE3)できるだけ早く意思決定する

ApplicationinChemical

icaL

informalion

ことが理想的であるが,どれを優先させるかという検討も必要となる.このためには,多大な情報量を取扱う必要がある｡欧釆ではCompu‑
ter(2)
Selection(1)を把達して,

relatedare/aledorto(3) Assumpliono[phenomena

eventssysEe7n

lo

(4)
Quanl

oF

(6)
Engtlneer ing
decisiozl(OpElma/desi.'JtL)silal Eve

expression.or
ionsht'ps

relal(7) Esh'nalion
uncerlaintics￠uanl iEal ice
relal ionships

発展が電算機の発展,活用とともに歩んだことを示している｡

通のアプローチの仕方ができることにあり,第e顎)eri211enl

besynlhest‑zed

PSEのPSEの意義はどのような対象に対しても共

ion

and

eventsProcessという分野があるが,内容的にほ,ここで述べ

3.プロセスシステムエ学の方法論

orphenomena

Engineerlng

るPSEと同じものである｡これは,(5)Observalo/ aoil colbetweenrcLalionships
structure(10)Back‑up
Realization

errects
uncerlainl

第3国
Fig･

(8) Analysis

for lbeneastLreS

errects o/
1ies

oF
tlcs

lhe

on

I‑n

Lhe

oF

u乃Ceriain‑
resultsynthesized(9)
Conditz'oTZS andobjcctzll,eS lobesat tlsried

プロセスS/ステム工学の方法論
3

Methodology.

神鋼ファウドラー技報of process

Systems

Engineerirlg

Vol.

28

No.

8 (1984/10)

かねるという評価があった.そこで,用いた数式モデ)I,の不確定性を全てパラメータの値の変動に集約したとき,そのパラメータの値の変化が得られた結果忙どのような影響を与えるかといった研究が活発に行なわれるようになったoProcess

1

Process2

また,プロセス制御の流れでは,不確定性のバックアップとしての制御系FLおける必要制御精度について論じら
れた｡

p‑ces

s

3)システム境界の拡大
単位操作の最適な入出力条件の決定や評価は,単位操作

lpR;ELF‑Lナ1
L‑6 J
ヨTF,eeeadlmenl→

oduct●

Time

独自の立場からはなされ得ず,単位操作の結合系であるプ■■ Discharge.

ロセスの立場からなされるべきものである｡また,この発展として,単位操作からプロセスヘ,ひいては単一プロセ
スからより大きいプロセスの結合系へと,次第により大きなシステムの計画,設計を合理的に行なうべくPSEは,第4囲

非重複運転計画

Fig･. 4

Non･overlapping

Operation

Schedule

展開されてきた｡このプロセス忙おける物質収支,エネ/レ
ギ‑収支,単位操作の決定変数などの関係をジミュレーTl

鮎‑するというようなPSEの展開を可能にしたのは,電算磯の著しい発展であり,数多い変数に関する膨大な計算処理が極めて短時間で行なえるようVLなったことR:よる.従って, PSEの内容の中で,CAD(Co耶puter
Aided
Design),CAO(Computer

Aided

Process
Raw

Operation)等のプログラム開発

materiallおよびその基礎となる論理の研究も,極めて重要な位置を占める｡

Process114)単一目的から多目的に牛

process2

従来PSEは,プロセスS'ステムの計画,設計問題を経済的評価のもとで解決する分野を中心紅展開してきたoEj

1
Producl

1
…Fj

F石;讃

し

かし,対象とするプロセスが大規模になるVLつれ,単なる第5図

経済評価のみならず,環境への影響,安全性,柔軟性など

Fig.

VL一対する評価も加えた,いわゆる,多目的評価のもとでのプロセスS/ステムの合成が社会的に要求されるようになった｡ここで,安全性,柔軟性等に関しては,計画,設計の問題より,運転,制御に関する意思決定の問題が大きく浮かびあがってくる｡従って,現在PSEは従来,設計を中心VL考えられてきた方法論から,設計,計画問題と運転,制御問題とを一体化して解決しうる合成の有効な方法論に重複運転計画
50verlapping

Operation

Schedule

は,流入,処理,流出という操作を繰り返し運転されるもの
として,最も単純なバッチプロセスを第4図vL示す.このプロセスでは,工程2から製品の流出が終わるまで工程1の装置への原料の流入は行なわないとする｡このようなバッチプロセスでは,ポンプのようなエ程間移動を目的とす
る間欠的連続装置の能力を適当に調節したとしても,バッ

チャレンジしていく段階にある｡

チ装置からみるとかなり長い遊休時間を持つ生産周期となるoいいかえると,生産効率は悪いが,変動VL対して柔軟

5.バッチプロセスシステムエ学へのアプローチ

性があるプロセスといえる｡次に,このプロセスの生産周

近年,多品種少量生産の観点からバッチプロセスの利点

期を短くする方法を考える｡第5図に示すように=程1のが見直されてきている.これはプロセスむこ対する生産量や装置の処理時間に比べ,工程2の処理時間が短いと仮定す

品質の変更などの要求紅対する柔軟性,一つのプラントを多目的に利用できることなどによるo多人数複雑換作といると,工程1に並列VL装置を設置し,等間隔に位相をずらった感のある従来のパッチプロセスカiら,最近急速に進歩しているマイコン,ロボッ†を利用しながら,理論的操作

さなバッチサイズで生産要求を潰たすことができるよう紅なるoバッチ装置の遊休時間を減らすもうーつの方法は,に基いた少人数自動化による新しいバッチプロセスが期待されている時代ともいえる｡従来,化学工学では,連続プ

第6図に示す=寝間忙中間タンクを設置することであるo

して運転することにより生産周期が短縮でき,その結果小中間タンクの設置により,ロセスを設計することに比重が置かれていたが,バッチプ=程1からの出力は,直接工程
2の入力とならない｡従って,両工程のバッチサイズ,潤

ロセスは,連続プロセス以上に,自由度が大きく,先に述べた設計問題と運転問題を一体化して解決していかねばな

期を等しく選ぶ必要がなくなり,生産要求に見合う処理能力を持つ装置を各工程に設置することが可能となるo以上

らないo
これらの点から,
PSEの一部として,スイス
E･T･HのRippin教授ら忙よっても,その研究が展開されのような生産周期,設備費,変動R:対する柔軟性,操作性

つつあることは喜ばしいことである｡

チS'ステムを合理的に設計,運転することが期待されるoバッチプロセスシステム工学の必要性を,
2工程よりなる簡単なプロセスを例にとって説明する｡各バッチ装置

ここでは,バッチプロセス=学の必要性ケこついての概念を述べたが,この方面の研究は,まだその数が少なく,今後Vol.

28 No.

3 (1984/10)などの数多くの情報を合成することにより,より良いバッ

神鋼ファウドラー技報

1

Personal

Capacity
Discoveryt≡Lトー一宮￣十Process

RaJm#Td:
ProcessI

Storage1;

↓
Fj

‑♯

Crealivily

2

虹̲
＋

＋

Resll･ainl=刀J
2岳一‑虹｢良一7Invention'′

process

第6国
Fig.

Needs.

中闇タンクを持つプロセスの運家計画
60peration
mediateSchedule
StorageaofTanks,

Batch

ProcesswithTnter‑

R

第7囲の展開が期待される｡

6.

Re For nlalion

Social

Product

Fig.

&D

R&Dの構造7Structureof R&D

おわりにかえて昨今R&D(Research&

Development)の方法論について,様々な論義がされているが,生産性,タイムリー性等の各方面からみた最終ゴ+ルの選定,つまり対象の目的を不確定性を含みながらも決定する

R&Dの道具として,

プロセスシステムエ学的アブロ‑チについて若干の考察を加える｡ R&Dを論じる場合,一般的に個人の創造性がク
ロ‑ズアップされがちであるが,第7国に示すように,&Dの本質は,社会の要求という束縛の中で創造性VL端をことが最も大切であり,良

R&Dとは,この最終ゴールまでの経路であり,情報,デ‑クの製造プロセスといえる.
よく,学問とほ真理の追求であるといわれるように,プロセスシステム工学とは,合成のための真理の追求である発した発見,発明を社会の中に具現化するためのプロセスと表現でき,今後とも健壷な発展により,社会に貢献してと考えることができる｡技術的可能性,経済性,市場性,

いくことが期待される｡

神鋼ファウドラー技報

Vol.

28 No.

8 (1984/10)

電解研摩による放射性金属廃棄物の除染
Deconl.clm岩ncIIion

Rc(d;ocJCl.ire

of

MeTcILLic

Wc]s†eby

EJecfropoLishing
技術開発本部新一

和田

KoichiWadaalarge amountMost
fuel cycle generates
waste.
of thisof radio active metallic
is
on
the
so
the
only
adequate
removlng
surface,surfacecontaminatedonly
disposal.
the expensestorageand 可ill reduceof wasteandtreatment
Solution
Electropolishingis the mosteffective
methodof slユrface decontamination.
is the main
due to the need to minimize
the volume
difficulty encounted
this methodwithtreatmentWearedevelopingantechniquethatwaste.
of secondary
removes
electrolyte
re‑usedissolved
fromthe electrolyte,
possible. This
metalsand other
contaminants
makingwediscusses
installedtheOarai
decontaminationpaper
atthe electropolishingequipment
Corporation
ReactorFuel Development
Center'of
the Power(PNC)
Engineeringand Nuclear

The

nuclearw.ill be

vaste

our

and

treatment

electrolyte

technique.

放射性金属廃棄物を除染する装置の開発を目的として,
電解除染技術の開発を行なっている｡本稿では,当社が動出‑̀起』

力炉･核燃料開発事業団厳に納入した電解除染装置の概要
Uraniumを紹介するとともに,当社の開発した電解除染システムにRefining plantmine

conversion

PLant

ついて報告する｡
ま

1.

え

き

が

原子力発電所,燃料加工施設,あるいは再処理施設などのいわゆる核燃料サイクル施設から発生する放射性廃棄物
は,第1園に示す流れの中から発生し,第2国に示すよう

亡凸:‥‑ !l

plant

Fuel

な処理がな･されている｡処分方法は,様々な角度から評価検討されており,現状は暫定貯蔵が実施されている段階でfacilitystore

ある｡しかし,第1表に示すように,原子力発電所のドラ

過

U‑Pu
U

Reactor

での総合的対応が緊急の課題となっている｡
以上の背景をもとに,原子力委員会放射性廃棄物対策専

U

‑

Pu

‑‑‑‑‑

1982年6月の｢低レベ)i,放射性廃棄物対策につ

第1国

いて+と題する報告書の中で,固体廃棄物に対し｢極低レベルのものは放射能で汚染されていないものと同等に取扱

Fig.

[∃

A

cycle
cycle

‑‑一‑‑
‑ー･●･･･●‑‑･

α‑Radioactive
β,γ‑Radioactive[abricalioll Plant

lt'aSteaste

1

Nuclearfuel cycle

Hepa

(PWR)

2TLeaSuremenl

江コ

Hepa

Storage

Reactor

Filter

Discharge

Hepa

(BWR)

FillerEqu ipment
Water

Storage

Fillralion

Exhaustラ⊂コ

Wateケ
len,Demzlneraltzalion
FtLzTalDistilled Ⅵ/ater

Discharge

water)

Evaporation

Filtrated
Paper,

Sluge

Metal

CollCe2uraled

Res‑inFrom

Pipemeasurement

Water
Waste

plant

核燃料サイクル

A ir

lhe

Laundry

Fuel
Fuel

Fuel

Filteria

gas

A
Enriching＼､＼･＼,､/り,このままでは数年のうちに貯蔵能力を上まわることになる｡原子力発電所などの各施設では,貯蔵施設の増設で対応しているが,敷地むこ制限もあることから,国策l/ベ/レ

Ventilalton＼

Disposal

1982年度での貯蔵本数は約30
ム缶貯蔵能力は約50万本で,万本である｡年間のドラム缶発生量は数万本といわれてお

門部会は,

⊥乎+

Reprocessing

Diluting

Sea

with

Wate

SoluliollSo

Wood

lhlificalion
Keep

in

S lorehouse
Press,

第2図
Fig.

Vo[

Burning,

Decontamination

低レベル放射性廃棄物の処理
2

28

Treatment

No.

of

low

8 (1984/10)

level radioactivewaste

神鋼ファウドラー技報

第1表

原発における放射性廃棄物の貯蔵能力および貯蔵量

Table.

1

Storage
waste

POWER

The

capacity and stored qllantity of radioactive
in terms(Jtlly '82)
of 200β drum
Storage
Capac

STATION

Japan Atomic
Electric

Chubu

ElectricThe

KansaiElectric

ChtlgOku

Power

㊨‑

1.7

Fig.

3.5

2.6

Schematicdiagram

of

1

21.0

14.4

Fukushima

2

3.2

<1

4.2

3.3

3.5

1.7

Eamaol(aMihama第3困
惑解研摩概念図

2.7

Fukushima

Power

Electricて7) (dXrulSi4s)
dX,三Si4s

Tokai

Power

Power

Quantity(
Tsurt唱aTokyo

Storedity

Recti/ier
ELeclrolyle

3electropol ishingTank

すなわち,被研摩物の表面層を電気化学的に溶解することで表面に付着していた放射性物質も完全に除去すること

Takahama

3.1

1.8

Obi

1.9

1.2

3.6

1.7

1.9

0.6

A:電流(A)

1.9

1.0

T

:電解時間(sec)M:溶解金属の原子量(g)n:溶解金属のイオン価数

Po＼ver Shimane

ShikokuElectric

Power

lkata

EyushuElectriePower

Genkai

Total

1

50. 5

1

ができる｡

溶解される量(Wg)はファラデ‑則より

w‑竺盗塁瑞30. 2

うなどの合理的な処理処分が必要+と訴えている｡これがいわゆる｢すそ切り+といわれるものの概念である｡･･o :電流効率(%)

で表わされる｡
2 電解研摩技術･を除染に適用する上での問題点

一方,原子力発電所の寿命は30′‑40年といわれており,
原子炉の恒久的な運転終了に伴なってとられる廃止措置の2.

あり方が原子力委員会廃炉対策専門部会で検討されてい通常の電解研摩で用いられる電解液は鋲面光沢を得る目
的から,特定の材料に対して特定の成分組成を持つ電解液る｡わが国における廃止措置は解体撤去の方向で考えられている｡原子炉の解体撤去では,解体廃棄物の処理処分が大きなウエー1‑を占めており,
1982年3月の同部会報告の中で｢すそ切り+の必要性が訴えられている｡

1)電解液が使用される｡また光沢剤として有機物も添加されている｡

電解除染では高い除染効果を得るヱとが目的である｡減｢すそ切り+の法制化により,金属廃棄物などは除染により一般廃棄物と同等の取扱いができる可能性もあるの

容効果の面から,液の成分組成を単純化し液の処理が容易

で,除染技術ケよ,減容技術の1つとして重要な開発課題とになるよう忙考えねばならない｡当社ほ,動力炉･核燃料開発事業団殿より委託を受叶,最適除染液として5.volなっている｡

硫酸を提示した｡

金属廃棄物の除染技術ケこは物理的およぴ化学的手段があるが,その中で電解研摩技術は高い除染効果の得られるこ2)電極構造作業者の被曝低減の目的から,陰極の配置,陽塩の按続とから,将来の除染技術の中心となるものと考えられてい作業が短時間ですむような工夫が必要である｡

る｡

3)洗浄

当社は十年以上むこわたり,化学工業,食品工場,医薬品
しかし,

工業向けの磯音別こ電解研摩技術を適用してきたo
電解研摩技術を除染技術として適用する上で様々な問題点があり,当社では動力炉･核燃料開発事業団殿より委託を受け,■またあるいは独自でそオ1ら問題点の解決をはかってきた｡

除染対象物を電解槽から取り出す際に,放射性物質が電解液と共に再付着してくる｡洗浄が不十分な場合,期待されるような除染効果が得られないので,効果的洗浄方法の検討が必要である｡
4)廃液処理電解液は液中の放射能が増加して基準値を超えるか,あ

本稿では,動力炉･核燃料開発事業団殿に納入した電解

るいは金属イオン壊度増加により液の研摩能力が低下した

除染装置の概略仕様と,当社が新たに開発した電解除染シ

場合,廃液として処理しなければならないo処理により発ステムの概要について報告する.

生する二次廃棄物量はできるだけ少なくしなければならな

2.電解除染技術の概要
1電解研摩の原理

いo電解除染システムにおける最大の技術的課題はこの電解i夜処理である.

第3図のよう忙,被研摩物を陽極とし陰僅との間に直沫

3.電解除染装置

2.

を通電すると陽転と陰極とでそれぞれ以下に示す反応が起

動力炉･核燃料開発事業団大洗工学センタ‑固体廃棄物
前処理施設(Waste

こる｡(陽極反応)(陰庵反応)
2H'＋2･e‑H2†

Dismantling

Facility)に設置された

電解除染装置の概要を述べる｡
3. 1
WDFの概要M‑一寸Mn十＋n･e

2Ⅲ20‑02†＋4%

H＋ ＋4･e

WDFは核燃料サイク)I,施設から発生するプルトニウム
等の超ウラン元素(TRU)を含んだいわゆるTRU廃棄物の処分のための前処理を行なう施設である｡

神鋼ファウドラ‑技報Vol.

28 No.

8 (1984/10)

T Rロ廃棄物は長半減期の放射性核種を含んでいるため,処理処分にあた

I

16500

つては高レベル廃棄物対策むこ準じた長期間の隔離が必要とされている｡
TR

l̲8000Controlα‑HalLOperalilZgRoom

Pane

α‑HaLLOp

U廃棄物のうち金属廃棄物は効果的なConl roI//

除染により低レベ)I,廃棄物と同等の処理処分を行える可能性があり,このこ

erali7Zg

Room

Panel

SighlGlass

α‑DeconlaminalionHaLl=?iとほ廃棄物管理コス†の面からきわめ
l6500

上Recff%ノ､ンドリングはマニプレ‑クーを用いた遠隔換作で行なわれ,低レベルTR

Preparall'011

RooTTi表⊇s‑emて重要である｡
WDFでは高レベルTRU廃棄物のFro9maTZ+‑･‑‑‑‑‑‑￣｢泌U廃棄物はフロッグマンスーツと呼ば
α‑DecontanH'nalt'on

れる特殊密閉服を着用した作業員がハンドリングを行なっている｡
装置概要

3. 2

3. 2.

Hall
⊂⊃
⊂⊃
⊂⊃
CO

MainSysteln

1機器仕様
500×800×700tI(mm)

豊

ノ欠/

角型槽
400 × 800

2)水洗槽

岨

○

1)電解槽

×

l

甲/y

700tI(mm)

第4国

角型槽

Fig･

WDF内の電解除染装置配置図
4Arrangement

for electropolishing‑decontaminationequipment

in WDF

15V‑500A

3)整流器
4)陽極

E

チタン製バスケッt5)制御盤
6)現場操作盤
7)超音波洗浄器

600Wx

2台
水洗槽内取付8)水洗水処理･混床型イオン交換]答9)局所排気装置
3.

2. 2

⊂⊃
⊂⊃
Ln
｢･･+

操作性

フロッグマンス‑ツによる操作性を確保するため,パ/レブ配置,機器形状等に配慮がなされている｡
3.

2. 3

1800

安全性

I

1)フロッグマンに対する安全性の目的で,装置の各エッジ部はすべ
Gて面取りを行なっている｡
2)各機器の保護,作業安全の目的

守で,インク‑ロック等を設定して
いる｡

⊂)
⊂⊃

3)水素ガス発生量を十分考慮した
排気量を確保すると共に,構造上

a

(.〔)
I‑+

.

ガスだまりを生じないよう配慮し

1 『

冒

ている｡

4)酸ミスト飛散を防止するため,
局所排気装置およびデミスターを設置している｡

第5国Fig.

5)耐震設計はBクラスで設計して電解除毅装置外観図
5いる｡

技術は,隔膜電解法を応用したものである｡
4.

4.電解液処理技術の概要

No.

8(1984/10)

1原‡里

隔膜で仕切られた陰極窒に劣イヒ電解液を入れ電気分解を2･2で述べたように,電解除染システムにおける最大の28

equipment

技術的課題は努化た電解液の処理にある｡当社の開発したWDF内の設置場所を第4図に,装麿の外観図を第5園に,装置の据付状況を写真1にそれぞれ示すoVol.

Electropolishing･decontamination

行うと,陽転室で電解液が再生されると同時に陰極童では神鋼ファウドラー技報

第6国
電解除染システムの処理フロ‑

t＋.

㊦

Fig. 6Flow
diagramofEl ectropo Iish izlg‑
decontam 主nationPsystem.

150

Da)
F

q

Cγ

NIL

6.2

＼

2.3

(乃

h

loo

I?

35

25.5

6.0

45

24.3

4.0

24.0

4.3

=:
くJ

写真1

電解除染装置PIIOtO

1U

Electropolisbing･decontaminationequipment

5OTs

金属イオンが陰極板上に析出(電着)し金属固体として分

q
b

E3

離回収できる｡この時の反応を以下に示す｡

10

(隔膜)

(陽転窒)

2()

30

(陰極窒)
SO42‑

H2SO4＋2eうH2†＋
MSO4＋2eぅMJ

40

50

60

70

D(7.),

第7国
H＋＋4e

2 H20‑‑>02†＋4

5.0

O

＋

Fig.

連続処理試験結果
7

Resultsむすof continuous

test

SO42￣

5.

び

本稿においては,電解除染装置と,電解除染システムに
4甘＋＋

2SO42‑

おいて最も重要な電解液処理技術を紹介した｡当社の開発→H2SO

した電解除染システムは,放射性廃棄物処理分野におい
4. 2

電着再生試験

4. 2.

1装て,きわめて重要な処理技術になるものと期待されるo
また,当社の開発した電解液処理技術は,新しい分野へ

置装置フローシー十を第6図に示すo

1)電解槽

100e

2)電着再生槽

30e

3)整流器
4)電解枚

15V‑500A4.

2. 2の適用も検討,されており,これらの概要紅ついては,別稿で報告する予定である｡

5vol%硫酸試験方法

研摩対象物はSUS304を用いた｡電解研摩と電着再生
運転を約2か月間にわたり実施した｡電解研摩は15分運蘇, 45分休止の条件をタイマー設定し,連続的に運転した｡電着再生は連続運転とした｡運転中の電解液の特性変化を導電率と化学分析により検知した｡
4.

2. 3

言菰験結果および考察

試験結果を第7国に示すo導電率は試験開始時150mS/

1か月後に約50mS/cmにまで低下
cm近くあったものが,した｡その後,やや回復して60‑80mS/cmで安定した値をとるよう忙なった｡
液中の金属イオン漬度は,電解研摩の電流効率と電着再生の電流効率とFL影響しており,両者の効率から求められる研摩量と電着量が一致するイオン壊度でバランスが保たれたものと考えられる｡

神鋼ファウドラー技報

Vol.

28

No.

8

(1984/10)

ド

イ

シ

Dry

Seく】】

ラ

ル

化工機事業部 製品開発室
榎本正Tadashi〃＼Enornoto

商連也

Tatslユya I(ominamiAvarietyofseals

mechanicalfor theareagitatorpackings
usedin accordancethepressure
withconditions.
are
one
used
of theseals which
of Dry‑Seal,

andglandshaft
closuresof reactors
mainlyThis paper
describes
the features
for lowerpressureandconditions,characteristics

of

the

reports

test

resultsonthesealing

Dry‑Seal.

当社反応機の撹拝機の軸封装置には,主として圧力条件に応じて,稜々のメカニカ/レジ‑/i,およびグランドシ′‑/レが使用される｡ここでは,比較的低い圧力条件で使用される軸封装置の中で,ドライシールの特長を紹介し,また,ドライシー)I/の諸性能に関して実験を行った中から,主として軸封性能忙ついての実験結果を紹介する｡

1.

ま

え

が

∫)J･ysealき

当社が取扱う反応磯の使用圧力は,真空から100kg/cm2

るベく,また信頼性の高い軸封装置を使用願うため,日々研究を続けているo
最近の医薬品およびファインケミカル関係には,ドライ
シー/レが用いられることが多い｡これは,反応機内春物への異物の混入が赦われ,従来のグランドシー)t'ではグラン

ドパッキンの摩耗野の缶内混入が避けられず,また,ダブ
ルメカニカルシー)I/忙おいても,万が一の事故発生時むこS/‑ラントが宙内忙菰入する危険性を有することVLよる｡
ドライS/‑)1/は㌢‑ランナを使用せず,摩耗粉が少ない

ため,このような反応機内への異物混入が殊われる場合に

第1園
Fig.

テストVL使用したシー)1,は液体用の‑.段塾メカニカルS/

しかし,テフロンーアルミナソリッドの摺動材の組合せ

注)12)使用温度‑40‑175oC

荘)

2

2

堤)

3

2.ドライシールの適用範囲おりである｡(1984/10)

数も低くする必要がある｡

3.

ドライシールの特長
ドライS/‑/レの長所として,下記2項目を挙げることができる｡

1)摩耗粉の発生が少ない｡

第1囲にドライS/‑)I,を示すo主要部の材質は下記のと8

缶内が常温以上の温度条件VLおいての最高使用
回転数であり,摺動発熱量を考慮して決定した｡
使用温度が高い場合はそれに応じて最高使用回転

ルの使用条件をマイルドな条件におさえてきた.
ここFL,ドライシールの静性能について種々の実験を行つたので,その一部を紹介するとともに,この後のS'‑}t'について正しいご理解を願うため,その特長むこついても説明する｡

ここに示す温度は缶体内容物の温度であり,缶体内容物からの熱伝導を考慮して決定した｡したがって,反応裸の大きさむこより検討を要するD

クデータは十分とはいえず,したがって当社はドライシー

No.

seal

真空‑1kg/cm2

注)ライタッチで使用されるようになった｡
しかし,このような条件での運転に対しての技術的バッ

28

Dry

1)使用圧力の摺動特性が良好であるため,反応機の軸封装置としてドVol.

Floalt'71.(JSeat

ドライシール
1:カーボン入りテフロン(符号㊤):ア)I,ミナ2)シーランTlを使用しないo
しかし,構造的な宿命として
1 )反応機内気体の洩れは若干生じる｡
2)運転時トこ, ≠鳴き が発生する場合があるo

神鋼ファウドラ‑技報

Ri71g

②

最高400rpm注) 3
3)使用回転数荘) 1
主として,洩れ畳を基準にして決定した.

‑ルである｡したがって,本来は無潤滑状態,すなわち,
ドライタッチで使用されるものではない｡

1)回転環(符号①)Rolalion(lL

4章に示すドライシ‑ルの性能試験結果を参考にして,適用範囲を以下のとおり決めた｡

は,現在のところ最適の軸封装置であるといえる｡

2)フローティングシ‑T

①

⊥節
±

を越える高圧力VLおよび,各圧力条件に応じて経済的かつ最適の軸封装置を選択する必要がある｡このニーズに応えドライシ‑ルはスプl)ングの反カを利用して回転環およTestびフローティングシートの摺動面を密着させて,告内圧力
気体を密封する構造である｡摺動面に液体潤滑膜が形成さ

condilTlon
Tv‑

′

◎

30℃

れないため,摺動面を通しての洩れを完全VL防止することは難しい｡液体用メカニカルシー/I,の洩れ量は,3cm3/h以下と規定されているが,ドライS,‑)I/の場合

J I

Sで

FricILLon

nollsc｢のようなガス休むこついてほ規定がない｡

A

また,運転時に発生する≠鳴きnの問題については,その解決方法を含めて後述する｡〜

4.ドライシールの性能試験結果

遥
b

ト+

ドライシー/レの静隆能を明らかむこするため,第2園に示す試験装置を用いて試験を行った｡
1)供試材:85￠ドライS/‑〟
1.0,2)缶体側圧力:Pv‑0.5,

1.5,

^o:

顔

ら

2.Okg/cm2およN‑び5 Torr

150rl)77と

ctT‑onナ10ise3)軸回転数:N‑0,4)缶体内温度:Tvニー60,

60,

150,

230rpm

30,

150oC

(I

汐y

5)運転時間:計3000h
̲ー○

缶体内の加圧にほN2ガスを使用した｡洩れたN2ガスを
図示の洩れ量測定装置に導き,大気圧状態の体積を測定しOO,5た.また,缶体側真空状態における洩れ量の測定は,真空1.O
vesscI

ポンプを用いて設定した真空度の変化を,水銀マノメータ

第3国を用いて読み取る方法を用いた｡

Fig.

また,フローティングシ‑トの摺動画近傍VL熱電対を接着し,温度を測定した｡

1.5

2.0

2.5

7)‑イL1.,//cm2G)

TUeSSur

缶体内圧力と洩れ量の関係
3

Effectof vessel pressureonleakage

4. 1ドライシールの洩れ量第3因に,卵回転数N‑150rpm,+?

告体内温度Tv‑30oCにおける,缶体内｢‑lにおける洩れ量はほとんど変化なかっ圧力忙対する洩れ量の傾向を示した｡

なお,試験開始時と3000時間経過後
た｡

D,+F

⇒ぎ

テス1一緒果,1 )缶体側圧力が増加すれば洩れ量は増加する｡

Tbermo‑coupleFloolin9

b)L̲

0.

=牢当q
旦竺!空室竺/

Ther

6メ

Seal

い｡これは,回転環テフロンの表面のミクロのあらさが,回転時の摺動熱忙より平担になり,摺動端''A''Detailmocouple?

Dry2)実験の範囲内の圧力では,軸回転時より静止時の方が洩れ量は多Fl

面の隙間が′J＼さくなるためと思わ

Water

れる｡

85タ;

3)摺動部に≠鳴き
Measuring

For leak
(=
(王:
〔こ

r

cqulPment
γolune洩れ量に影響を与えるパラメーター
N2
一ーー･‑･

Vessel

3.2e
Heal

exchanger

Vaccum

第2図

10

2

□

は上記缶体圧カに加えて,温度が挙げられる｡したがって,実機での許容洩
れ量の決定に際しては使用温度も考慮する必要がある｡この点については次節で述べる｡

試験装置

また,洩れの許容値は内容物の危険性に応じてその都度ユ‑ザ‑殿との打Test

合せが必要と考えている｡

ulnP

Fig.

量となる｡

LeakageT:刀コ⊃が発生した場合には,正常時に比べ,数倍の洩れ

equipment

神鋼ファウドラー技報

Vol.

28

No.

3

(1984/10)

TcsL

8i,e

で使用するため,時としてキ‑キ‑という耳ぎわりな"鳴き が発生する場合がある｡

colt(lilz'on
N‑

150

7･P7n

この現象は,数十分‑数時間発生しては消える｡この音は比較的高い周波数であるため,耳ざわりであるだけでな
Pvt=1.

t>

く,第3国にも示したように,洩れが急増するため好ましくない｡ "鳴き の現象については,以下の事がいえる.

5 kg/c7'L2G･<:1)シ‑/I,の組立精度(直角度)が悪い場合に音の発生割合が多い｡･+●■
PI,‑0.

52)摺動部vLエタノールあるいは水等を少量滴下すれば音は瞬時に消える.

k9/cm2G

3)高温達転(缶内容物は150oCのマシンオイル)時忙

ーぺ〉‑
()

‑20

2()
Temp.

第4園
Fig･

4.

40

o/

60

80

(Loafing seal(℃)

当社で峠,s/‑ト温度と洩れ量の関係
4

Effectof floating

seat

temp･

on

leakage洩れ畳に対する温度の影響
前節で述べたように,洩れ量は摺動部温度VLより大きく影響を受ける｡一般に,メカニカ)I,S/‑/I,の温度仕様は反応機内容物の温度で打合せが行われるが,メカニカ/レIy‑
ルの洩れ特性を左右する摺動部の温度と反応機内容物の温度ほ異なる｡摺動部の温度FL影響を与えるパラメータは下は全く発

Tt鳴きp消去磯構(実用新案申請中)を準備

している.

2

"鳴き

は合計2400時間の運転中において,生しなかった｡

100

Yt鳴きpが発生した場合には,弁を開いて少量の液体を注入すれば,摺動部がウェットな状態となり≠鳴き〝が消える｡使用に際して,缶体側圧力が大気圧以上であれ
ば使用液が市内へ流入する,b配は全くないが,缶内真空時には若干の流入の可能性があるため,使用液の選定には注意を要する｡
4.

4

真空洩れ畳

缶体が真空時の洩れ量を測定した｡真空ポンプを用いて記のようケこなるo1 )反応機内容物温度

告体内圧力をPv‑5Torrに設定しておき,その圧力変化

2)反応機の大きさ(内容物液面からメカニカルシ‑/レを水銀マノメ‑クで読み取った｡
第5図に,洩れ量に対ゃる軸回転数の影響を示したoなまでの足巨離)お,洩れ量は次式に示す単位で表示した｡

3)事由回転数
本節では,紙面の関係上,摺動部の温度と洩れ量の関係

1 0000Testに限定して述べる｡第4図にその結果を示した｡
なお,摺動部の温度を直接測定することができないため
第2囲に示すように,摺動部のごく近傍で,熱電対を用いCondition
Pv‑

5 TorrTv‑

30℃てフロ‑ティングシー†の温度を測定し,これを摺動部の温度とした｡
1000

フロ‑ティングシートの温度がOoC以下になると洩れが急増することがわかる.その理由を以下のように推定する｡
1 )摺動面部および近傍で大気中および缶内の水分が凍′■■■■■￣＼

結し,摺動部の隙間が増大する｡

くJ
q)
g)

2)また,水分の凍結によりテフロン製回転環の摺動面

講り＼､.../の摩耗が進行し,面が荒れる｡
以上の結果から,ドライシー)1,をOoC以下の低温域で使用する場合FLは,注意を要することがわかる｡

6c'

100

b
e
8

q)

づ

は実験缶体内にマシンオイ)1/を入れ,オイル部を加熱して行った場合である｡洩れ量は非常に少いことがわかるo
これは,実験缶体内のオイルのベ‑/く‑がドライs/‑〟の密封端面である摺動部FL付着,凝縮しオイル潤滑VL近い状態となるために洩れが少なくなったと考えられる｡実機

10

感A
Nonfrictionと思われる｡

温度の影響をまとめると,OoC以下の低温使用では,洩
れおよびシール寿命の点で注意を要する｡なお,s,‑ル寿命については4.5節でのベるo
3

摺動部からのTh鳴きnの発生

ドライS'‑ルは,シ‑ラントを使用しない乾燥摩擦状態
Vol.

28

No.

8

(1984/10)

noilse

Zone

辻
LR
菖巡
汰

においても,高温での使用時には内容物のベーパーの影響
VLより同様の現象を示し,常温使用に比べ洩れは少いもの

4.

zone

○

■ミe

また第4図において,シー†温度85oCのデ‑メ(＋､＋)

noise

q)

0

100

ShaFI

200
speed

第5周

回転数と真空洩れ量の関係

Fig･･ 5

Effect

神鋼ファウドラ‑技報of shaft

speed

on

300

N(rpm)

vacunm

leak

11

∂

)t'に関して必要な性能デー刻まほぼ取得し､ユ‑ザ‑各位∂ :真空洩れ量Lusec∬:真空計の指示変化

mmHg:テス1一缶体の容量βV

したがってドライシーの信頼性を向上させるよう努めたo=空士班 tのご相談むこ応じられると考えている｡
ユーザー各位のご採用計画に参考になれば幸いであるo

t
sec
:測定時間
第5固より,真空洩れは比較的′J＼さく,実使相vL耐える

ことがわかる｡今回の実験範囲では,軸回転数の影響はあまり認められない｡しかし,軸停止時の方が軸回転時より洩れが多いという傾向は,加圧時のデータの債向と同じであるo

さらに,美空試験においても4.3節で説明したTt鳴が発生する場合があり,第3図,洩れ量と圧力の関係

き≠鳴きで示したと同様,
れが多くなる｡
4. 5

発生時は発生しない場合より洩

シール寿命s'‑/レ寿命を算定するため,供試材である回転環(カー
ボン入りテフロン)の摩耗量を測定した｡試験開始後600
時間経過時,およびその後再組立し2400時間運転,合計3000時間運転時に,回転環の摩耗量を測定した｡なお,フ(アルミナ)はほとんど摩耗せず,育ロ‑ティングシ‑I命の算定は回転環の摩耗量で推定できる｡
第6図にその結果を示す｡缶体温度が30oC,および150
oCでの実験でほ,

3000時間運転に供しても,摩耗量は約0.075mmであり,この値からs/‑ル寿命を推定すると以下のようむこなる｡ただし,摩耗限度を1mmと仮定する｡

T(,Lqlcn71

Lt'[LII.＼'‑‑￣61ト133(〕
D.

J't.
=･

JI

1 ll.'J/{･)lL2(;

Tl.く0

E

TS
ち.

0.

℃ ro)I(iMl/1)･

/
/

/灯

0･

巳
i

TI･‑ lT)()℃

Tr ‑.'iDDc

/
/

0.

l

/

(I
○

3nOO

2りし)O
Ire.1E

第6図
Fig.

6

Lt

z(･(/Jl)

回転環(カーボン入テフロン)の摩耗量
Abration(Carbon filled PTFE)
rate of rotational ring.

計算寿命‑3000時間×1mm/0.

075mm‑40000時間

ただし,試験条件が連続運転に近いため,実機でのバッ
チ運転においては,今回のデータより摩耗量が多いと予想されるが,一年間の保証V‑は十分耐えうると考えられる.
しかし,実機においては下記項目VL注意し判断する必要がある｡

1)シ‑ト部の温度がOoC以下になれば,摺動面近傍の水分が凍結し,摩耗が急激に進行する.
2)摺動部に結晶物が生成するような場合は,同様紅かじりがあり摩耗が早いことが予想される｡
む

5.

す

び

以上,最近医薬品関係,ファインケミカル関係での使用が増えているドライs/‑)I,の性能試験結果の中から,洩れ
特性を中心に紹介した｡効率良く多量のテス十データを得るため,最多時5台のドライシールを同時運転し,データ
12

神鋼ファウドラ‑技報

Vol.

28

No..3

(1984/10)

傾斜翼と後退翼との撹拝特性の比較
Compc[risonofAg汁c]†ing

Tmpe[lers

Pff{hedcnd

Chc(rcICIer昔sl.its
Re†rec)lled

betweenlmpe[]ers
化工機設計課

技術部

化工機事菓部岡本華

Yukimichi

liquid, i.e
for thearetypes
of low
viscousvariousof impeners
usedmixingturb山ent
regime.
In this paper,
some
types
blade
impeuersof impellers,
mai山ypitchedand retreated
impellersare■discharge,int血eircharacteristics
power,
comparedagitatingsuc壬1 aS
There

道

Okamotounder:

thepattern,andsolid particle

blade
floⅥ7

suspension.

比較的粘度の低い液の撹拝,いわゆる乱流撹拝に用いら

3)後退巽系

れる巽VL‑は種々の形式の巽があるo
ここでは,それらの形式のうちから,傾斜巽と後退巽に重点をおいて,各巽の特一湾曲パドル,後退ク‑ビン,ブ)1'マージン,ファウドラー,特殊ゲート
よく知られているように,回転するパドル巽から吐出さ性一動力特性,フロ‑/くタン,粒子懸濁能力など‑杏比較する｡

れる流れは,放射流と旋回流の合成流である｡傾斜巽は,1.乱流用の撹拝翼の形式

このうちの放射流を軸流に変更するべく採用された巽であり,後退巽は,放射流の比率を増し吐出効率を高めるため

乱流用撹拝翼には,パド)I,,メ‑ビン,それらの傾斜襲および後退巽,プロベラ,ブ)I,マージン,ファウドラー,
これゲ‑ll,ミグ,コ‑ン,軸流巽*)などの形式があるoらの巽は,基本的には次の3種のいずれかに分類されるoFL∃釆用された巽であると考えられるo
傾斜巽の最も簡単な形状は傾斜パドルであり,スラT)
髭拝での使用例が多いo‑

プロペラ巽は弱い撹拝でブレンデ

ィングや,ドラフト･チ{‑ブと組み合せて伝熱操作に用いられるo軸流巽はマl)‑ン･プヮベラの一部を傾斜パド
ル状に切り取うた形状であり,プロペラなみの非常に良い吐出効率をもった巽であるといわれている｡

l)垂直平羽根巽系
パドル,タービン,ゲ‑I2)傾斜巽系
債斜パド/I,,儀斜タービン,プロベラ,ミグ,刺*広義の意味では傾斜貿系を軸流翼とよぶが,ここでをよ第1図(b)流巽

の巽を軸流巽とよぷ｡

D

e‑45o

H/D‑1.75♂‑18o(4‑Plalelle=20:30; 45/1Baffles)l,/=1.50IlI(a) Flatdisc//‑1.25blade(b) Axial

turbineflow

i7TiPeLler(c) Propeller(sz1''IPLe
lyl'e)(a) Pilchedpaddle//‑1.00
メ‑66p//‑0.75a:

メ‑53

4‑Finger

Baf'Fles
ld
qL【つ
N

O■

く⊃

Acryl

第1図
Fig.

Vol.

ぜメ‑50o轡メ輔(e) Flat‑seclion
pf'audLer

vessel(D=400mm)(

Oval‑section(9) C7LrVed

I

disc

p/and e r

blade(a) Brumarginlurbine

実験用の撹拝借と翼
1

Mixing28 No.

8

vesseland(1984/10)

impellerslユSed in theexperiments

神鋼ファウドヲ‑技報J∂て,撹拝動力数と吐出流量係数の測定結果を示し比較する｡また各巽でのフローパタンについてもその概略を示

一方,後退巽としての端的な特徴を示す巽はブルマージンである.この巽も非常に良い吐出効率をもつo過去に懸濁重合や乳化重合に使用された例が多い｡後退クー‑ビンやす｡

ファウドラー巽の後退角はブ/レマージンよりも小さく,その後退巽としての特徴もブルマージンに比べればやや弱計と歪ゲージ式l‑ルク計により測定し,吐出流量は井上･測定に用いた槽と各巽を第1図に示す｡撹搾動力は回転いo後退タ‑ビンはガス分散vL,ファウドラー巽は懸濁重
合や乳化重合などに使用されることが多い.

佐藤1)の粒子追跡法むこより測定した.これらの測定による

2.撹拝動力特性,吐出特性およびフローパタンる｡

誤差は,動力で5%以内,吐出流量で10%程度と見込まれ

撹拝賀の最も基本的な性質は動力特性,吐出特性および撹拝動力と吐出流量の測定値を,それぞれ,氏拝動力数
Npおよび吐出流量係数Nq
FL換算し,その結果を第1表に示す｡約半数の巽については,参考までに,液探を変えた

フローパタンによって表示されるo
本章では,タービンおよび数梗の傾斜巽と後退巽につい
第1表
Table

各巽のNp,
1

Measured

場合の結果も併記した｡これは,也

Nqの測定結果
data of Np,

Nq

for several

impellers(Re‑105′‑2×106)‑

出流量測定の検証を兼ねて,混合不良な領域が存在する場合の吐出流量と循環時間の関係を調べる目的で行

lmpe11er】d/Db/dnpβp/d中Baffles*H/DC/DNpNqNl,/Nq
われた｡詳細ほ省略するが,結果的
Flatbladeo.400.20690o‑Oo4‑PO.750.384.600.795.8

むこは,わずかでも液が動いている限

discturbine////〃ク//〟;/1.000.504.960.885.6

り,均相系での液の平均循環時間は
液容量と吐出流量の比に等しく,少//A/〟//〟////1.250.635.110.925.6
ク〃ク//〃ク^/1.500.755.410.886.1

なくとも液深と槽径の比H/D‑1.75程度まではこの関係が成立してい//〟//〃クク//1.750.885.450.935.9

る｡

AxialflowO.540.124‑1.00o41PO.750.380.260.440.59

各種の巽を比較する場合,その特impellerクク･{7;/〟;/〃1.000.500.280.410.68

性はNp,//////Ji///〟//1.250.630.280.400.70

Nqの個々の値よりも,Np/Nqの比を比較する方がよい2)3)0ク〃〃//ククク1､500.750.290.400.73

第1表に示す各巽のNp/Nq値を液探H/D‑1.25忙ついて比較した結果がク^/////〃クク1.750.880.290.420.69

propellerlo.380.45430｡‑Oo4‑PO.750.380.520.700.74

第2図である｡この図から,従来いわれるようVL,次の3点が確認でき

クク//////////1.000.500.620.650.95
i//////////クク1.250.630.680.641.06
Iる｡】;/;//'////////1.500.750.680.651.05

傾斜巽系,後退巽系とも垂直平〟//ク^/〟//ク1.75O.880.670.671.03

羽裾巽系に比べNp/Nqが小さく吐出効率の良い吐出塾としての性格を

0.380.45420o//ク･i/1.250.630.270.440.61
0.380.45445oノククク1.250.631.671.251.34

もつ｡特FL,傾斜巽系では軸流巽
(A∬.Ⅰ)とプロペラ(Pr.),後退巽系

0.380.35430oク//ク1.250.630.670.611.10

ではブルマージン(Br.)が強い吐出型(D巽である｡タービンを勢断

PitchedO.500.20445o‑Oo4‑Pl.000.501.250.741.69
paddle′クク//;/;/〟;/1.250.631.270.761.67

型の翼とするならば,後退タービン(C･B･I)･T･), 7アウドラー巽(Pf･),ク〃ククク//ク1.500.751.220.761.61//クク//〟//ク1.750.881.250.771.62

45o債車パドル(P･Pa･)は吐出勇断折Flat‑sectionO.530.14390o‑50o4‑FO.750.101.030.462.2

中型の琴t.いえる｡

pfatldlerノケク^///〟;/;/1.00;/1.310.502.6

簡単な解説をさらVL一付け加えれ//〃^/〟////ク1.25ク1.410.512.8

ば/傾斜巽の傾斜角の効き方と後退ク〃//〟//〟//1.50ク1.470.512.9

巽の後退角の効き方VLはかなり差が〟///y////////1.75//1.490.503.0ある｡今,仮むこ傾斜角および後退角
を通常のパドルやタービンからの変〟//クJyクク4‑Pl.25ク1.560.542.8

移角, 90o‑βおよび￠として評価す
ると,傾斜巽では,この変異角がOo

oval･section∃o･530･14390o‑60o2‑Dl1400･100･610･26
EiusrcV言￡bbilnaedelo･160･20690o‑13o4‑Pl1250･6
Bru‑arginio1380･30390o‑‑70｡4‑Pl･250･630･4801590
pfaudlerから30oあたりまでNp/Nqが急激に減少し, 45o以上では比較的ゆるやか紅減少すると推預けされる.一方,後退巽では,逆にOoから30oあたり*Baffles:14

P‑Platebaffles,

ド‑Fingerbaffles,

D‑D･type

baffles

神鋼ファウドラー技報までゆるやかな減少を示し45o以上
Vol. 28No.

8 (I984/10)

第2表

では比較的急な減少を示すようである｡
近年,ブ/レマージンの使用例が少なくなっている理由の

Table

2

循環時間(ecir)と混合時間(emi又),

Pv‑0.5kW/m3

Circulation

time

ecirandmiⅩing

time

Omi∑ at Pv‑

0.5kW/m8

一つに,この巽の特性が不安定であることがあげられている｡わずかな形状の差異によってNpやNp/Nqの値が大幅に変化するためであり,上記の推測と合致する.後退翼のこのような傾向を考慮すれば,典型的な吐出型の巽としてほ,N｡/N｡特性の安東した傾斜巽の方が望ましい｡

n

Ocir

プTnd

〔R/M〕 〔m/sec〕 〔sec〕

Omix

〔sec〕

Flat

blade

dis° turbin

227

1. 90

4.1

Axial

flow

impeller

365

4. 10

2.4

9.0

5. 29

3.5

10.4

プロペ

各巽での典形的なフローパタンを第3図FL.示すo

l

‑

9.8

Prope一ler

(20o)

674

ク

(30o)

495

3. 89

3.3

10.4

0‑20oのプラおよび後退タービンについては省略したが,0‑45oのプロペラは45o債斜パドルに
ロペラは軸流巽に,

(45o)

//

367

2. 88

2.3

10.3

249

2. 61

2.3

9.1

2. 44

3.4

9.0

類似であり,後退タービンほタ‑ビンに類似のフロ‑パタ

Pitchedンを示す｡
軸流巽での流れは,槽下半分を見る限り十分その名に値

Flat･section

pfaudler

222

Ovaトsection

pfaudler

293

3. 19

5.0

8.6

する流れとなるが,槽上部では流れの弱い領域を生じ易い傾向があるo45oの傾斜パドルでは軸流になりきらず,普Curvedblade

disc turbine

269

2. 25

3.4

10.0

Brumarg

in

556

4. 37

3.2

10.5

だ幾分か放射流としての吐出が見られる.また,ブ)1,マ‑

1)

paddle(45o)

OciT and O皿is are Calctllated from the datashown
1,
H‑500mm,under the conditions, D‑400mm,
Pv‑0.5
kW/m3･water.
Omi又 is calculated withthefollowing
equation4)n,2)

特徴がある｡)
志‑ kl((去)3N｡＋(奇1o'5o･21(‑A)

以上で,各巽の基本的な特性をほぼ示したことになる
vLは巽径と槽径の比d/Dで表示される‑を比較の考慮には入れていない.実際VLは,上記の特性はフロ‑パタン
Retreal

angle

9S

60

Pitc/"･(I●Retl･eale(I i1711)el[ersも含めてd/Dの影響を受ける｡また,吐出と循環の動力

〔deg〕
0

t'm7)ellen

F.B.D.

effectx〔トexp卜13(去)2)〕30

0

turbulence

circulation
effec tが,いずれも,重要な因子である槽と巽の寸法比一端的

90

in

Table

ジンは,タービン,ファウドラー巽など放射流吐出を行う
グ/I,‑プの中では,比較的整った循環流路を形成する点に効率も大いにd/Dの値むこ依存する｡一方,上記の各襲を実際に使用する場合にはd/Dの選定範囲がある｡例えば,
タービンほd/D‑0･3‑0･5,ファウドラー翼はd/D‑0.5

T‑0.7で使用する｡したがって,各巽の比較を行うにほ,その繋が常用されるd/Dの値をも考慮VL入れた上で比鮫することが望ましい｡さいわい,この実験に用いた巽はす

C.B.D.T

ベて10m3以上の実装置と幾何学的に相似に作られた巽で〔∫ありd/Dの値もほぼ実装置での実情を反映している｡そこ

b)

≧

oTn.

>a.

叫＼

･く

Bl･

●

P. Pa.

2表むこ示す.
･.r

屯

この表と第2囲のNp/Nq値を見れは,が寸法比の効果である.具体的には,巽径が比較的大きく
Nq値が大きい巽の効率が良くなっており,傾斜襲系と後
60

Pitch

Fig.

2

e

angle

90

[degj

are

′‑し

′￣ヽ＼

rへl

第3囲
Fig.

Vol.

ll

＼

Flow

i‑mpelLer

l′､､､l

45o Pitchedp add le

I

A

良.
つ

Flal‑sectionie r

pflatLd

Typical

No.

8

flow

pattern(1984/10)

これらの結果は,巽形式,寸法比のみ
ならず場合によっては勢断作用と循環作用のバランスをも考慮した巽の選定が必要となりうることを示唆する｡

3.粒

子

懸

濁

ここでは先に示した各巽を用いて5粒子懸濁を行い,その結果について比較するQ
盤群槽で粒子感濁を行うと,槽内では高さ*'検査面を翼回転体とする時の循環時間で同伴流を各巽でのフローパタン
328/I.Iし)

Axial

lurbille

.I.

I
I

蘇詞 媒割

blade

各巽の性能とNp/Nq値との関係は一層弱まり,両者が無

I

I

Flat
disc

参考のため,混合時間(計算値)の比較も併記した｡混合時間むこ対しては,勢断作用の効果も加わるため,関係にすら見えるoplotted)崩退巽系では,幾分か傾斜巽系の方が良い傾向にあるo第2
表糾も傾斜巽と後退翼のNp/Nq(第1表のH/D‑1.25のとき)
impellers
Np/Nqof pitched impellers
and retreated(The data at the liquid depth, H/D‑1.25,inTablelN】ノNqの値と吐出循環の動力効率との相関が弱いことが理解される｡これ

30

第2囲

で,試みに各巽のd/D値の効果を含む評価として,撹拝
動力が一定の条件で各巽の循環時間*)を比較した結果を第含まない｡

of severalimpellers

神鋼ファウドラー技報

15

1.0

0.5

./6L<･FA.Zi,'△

/￣ヽ

l

●l
●
●

〕

,4
/ノ
/

g

/

0.1

Ii'
㊥FlaEb[adedtsclurbilZeo.o5

̀oAxtalrlo‑リilnpeLler

,dl

△￣ヽ/
′11/′

●●

･ユ･

●●●

●FlaE‑sectio71PFaudLer▲BTulT§ o.o2

..:毒

●●●■

●●●●

■

●●
･lL171

Larginsellled･′lo/,,/'itlL毘ノ
1

0. 1

0.2

0.5

ll
2

1

p1,

第4図
Fig.

5

Glass

beads

〔kTl′/m3〕

concentration

near

200

R/M

Pv‑

0. 22

300

kT/V/飢3

Pv‑0.

layer

R/M
74

kW/m3

10

第5園
Fig.

液表面付近でのガラス･ビーズ濃度と撹梓動力
4solids

●●

●
●

I

O. 01

zone

accumulaled●●≡:=±:==:l●
.＋.＋‑

∫

t5

㌔

U

dilute●●●△Ptlchedpaddle

q)
t>

ヾ

■●

●●l=====±

＼

0)

●●

l●

ゝ.

a
uQ

i

▲●

o.2

the

(Cc/もαγge
140g/e)

傾斜パドル翼による懸濁状況の変化
5liquid surface

Changepaddlein solid suspenion
impellerpatternswithapitched‑

方向に粒子壊度分布を生じる｡液体よりも重い粒子であれたと考えられる｡

ば,粒子摸度は下方で大きく上方で/トさい.そこで,享夜面

ただし,第4図で動力が極端に小さい時VLは各翼での粒

近辺での粒子壊度と仕込粒子濃度の比をもって粗子洩度分

子壊度が逆転し,翼形式による懸濁能力の差異が固‑液系

布の一様性を評価することにし,各巽について撹拝速度をの条件や撹搾条件シこより変わる可能性がある｡一概に優劣変えて液面近辺での粒子濃度を測定した｡

のみを論じることには疑問の余地がある.
なあ 傾斜パドルの懸濁め状況はPv

実験に用いた粒子は径約500pのガラスビ‑ズであり,その水中での沈降速度は平均7.4cm/sec,沈降速度の標準偏差は約0.7cm/secであった｡仕込壊度は約140g/eと‑0.3kW/m3あたりで急激に変化している｡これは次の現象が生じることに対応する｡ 0.3kW/m8以下ではバッフ]L,の手前紅ボトム

量ずつ計2βの液を採取して測定した｡液探はH/D‑1.25

から妻夜面まで達する細い流賂があり,ここで粒子が運ばれ￣■液面と巽と中間の高さでこのる｡ 0.3kW/m3付近から,とし,各巽の取付け高さは次の通りとした｡

流路の位置FL粒子群が停滞しはじめ,･流れは内側に曲り巽

し,全液量は58.6βとした｡また,粒子壊度は液面から少

タ

ビ

ー

軸

ン:0.42D流

巽:0.63D
傾斜パドル:0.42上)

ファウドラー巽J:0.･10Dブ)1,マージン:0.42D

実験結果を第4図に示す｡縦軸に粒子濃度を,横軸に撹に回帰するよう1こなる(第5図参照)｡この粒子群はPv‑
kW/m3の範囲で周方向に成長しリング状の境界面

0.3‑2を形成するむこ至るo
以上の点を考慮して,ここでめ実験紅限って各巽の三組子

搾動力をとり,各巽の才啓濁状態を比較している｡いずれの懸濁能力をまとめれば,巽でも動力を十分に大きくすれば粒子壌度は粒子仕込襟度

は,いレクがイ＼さい庵端な吐出型の巽よりも,タービンや!壌濁困難な固‑液系の均一分散にに漸近し,均一なj懸濁状態に近づくo各巽により均一化の度合は多少異なるが,全体的忙みれば,巽形状の差異より

ボトム設置のファウドラー巽の方が適しているといえる｡

も撹拝動力自体の過不足忙依存するところが大きい.いず

このことにも増して,対象とする固‑液系の分散に必要な動力レベルを適切に判断することが重要である｡

れの巽でも,一様な妄騒濁を目的とするのであれば,この系

4.

でほ約3kW/m8程度の撹拝は必要であろう｡!顧濁操作の一つのク1)テリアとしてオフボTlム撹拝速度という考え方がある.各巽のオフボ十ム時の撹粋動力は概略次の通りであった｡
タビ

ン:2kW/m8
巽;4kW/m3
傾斜パドル:4kW/m8
軸‑流

ファウドラ‑翼:1kW/m8ブ)I,マージン:3kW/m3

むぴ

び吐出特性,粒子懸濁能力の比較を行い次の結果を得た｡
1) Np/Nq比という観点からは,吐出型の翼として特性の安定した軸流翼やプロペラが有効である｡
2)循環と吐出の動力効率という観点からは,
大きくNqの大きい翼が有効である｡必ずしも,

d/Dが
Np/

Nq比にはよらない｡

3)混合時間の動力効率は循環作用と勢断作用のバラン以上(未確認)スに依存するため一概に翼の優劣を決定することはできない｡

ファウドラ‑巽はボトム設置であるためV‑オフボ1‑ムという点では優れているが,槽全体の均一性という点では,タービンと良く似た結果FL̲なっているo一方,オフボトムに多大な動力を必要とする軸潅巽,債斜パド/レ,ブ)1'マー
ジンでは,大きな動力を与えた時の均一性においても若干
メ‑ビンやファウドラー巽に劣る傾向がある.このような懸濁困難な粒子の均一浮遊では鑑搾†/I,クの大きい巽がオ
フボTlムの条件忙おいて有利であるため上記の結果に至っ16

す以上,乱流撹枠用の種々の形式の翼むこついて,動力およ4)懸濁困難な固‑液系の一様な分散には卜/レクの大きいタービンやファウドラ‑翼が有効であるo参考1

井上･佐藤:化学工学,

2

Nagata:3

山本:京都大学学位論文,(1961), p.79

4

山本:京都大学学位論文,(1961), p, 129

神鋼ファウドラ‑技報

文

献Mixing,Vol.33(1969), p.293(1975), Kodansha,p.

Vol. 28136No.

3 (1984/10)

イ.Tジ･Tメ

ンテナンスガスケット(特許出願中)EcISY

AAq盲nllenClnCe

GcISkeサ
生産技術室

化工機事兼部米沢

MasaruA PTFE
sheathed
When
unevenness

勝

Yonezawa

is generally
twoflangesgasketofglassllined equlPment.
used in between
in clearance
largerbetweentw9, flange声isthan
the limit for PTFE

sheathed
to absorb
lS required.
the unevenness,thicknessof the ･gasket
and shimmlng
gasketadjustment
to simplify
We血avedeveloped
the above‑mentioned
the follo∇1ng gaskets
adjustment.
impregnatedthick felt sheeta) 3‑4mm
with
special resin(F).is ins&ted between
asbestos
sheetsin a PTFE
sbeatbedgasket.

b) 3‑4 mmc) Special

thick
resin

rdbber sheet is inserted between
to314mm(G) is coatedthicknessin a PTFE
sheetsasbestos
sheetsasbestos
betweensheathed
in a PTFE

gasket.
sheathedgas ket.

Whenthese gasket
betweenflangesandarebetweenthe
makeflanges,tightened

stiffentoflangesthey
take
1eakproof.

グラスライニング機器のフランジ面には‑J般にテフロン

上記のa),

theマ不同に馴ませるo

マの不同が大きな場合にはガスケッ十の厚さを調盤する作

1.

ッ十を3種開発したのでここに紹介する｡
a) 3‑4mm厚さのフエ)1,T･‑y‑一に樹脂を含侵させ,まえof theunevenclealranCeb), c)各々をフランジ面間に締付け,スキ包みガスケッ†が使用されているが,フランジ面闇のスキ業が必要である｡今回この作業を簡略化する新しいガスケ

shape

が

a), c)は完全に馴んだ後,硬化する.
き

グラスライニング機器のフランジ径が大きくなるに従ってフランジ面のうねりが大きくなり,フランジ面間のスキb) 3‑4mm厚さのゴムシートを中芯間忙挟む｡

マ不同が大きくなる傾向がある｡スキマ不同がテフロン包
みガスケッ十の凹凸吸収能力を超える場合はガスケットの厚さを調整する必要がある｡従来はガスケットの中芯であc)樹脂を3′‑4mm厚さに中芯に塗布する｡

るアスベス十S/‑十をグラインダ‑で削って厚さを調整し

テ7ロン包みガスケッ†の中芯問に挟む.

第1表

イージーメンテナンスガスケットの型式と適用範囲
I

Table

Type

&

applicationof easy

maintetlanCe

gasket
MAX,Working

SプmbolCuringlime

Conslr7LCtion

MAX.Ⅵ/orking

MINTighlen如

temp.

Press.

(℃)(kg/cm2)(kg/cm2)

Press.

15O

8.5

110

WoolreLtsheetwz'lhresin(F)(orAcryLmixed,,I,I,(I,)
CLTF

1h(15℃)(･･,I‑‑i,.i,=･Ha,dsheelasbeslos(150)

ヱ!竺旦̲+sofl･asbeslosa)Wool[ellsheelwilhresin(F)

CRTF(.･L･犬tj.･t:,･･<.,‑･'or≡oCrr≡9:dedsl
1h(15℃)

//

21

//

8.5

〟

(,I)

Siliconrubber
200
CLTR

0
(･′′′′′′′′′′′′′′′(orAcrylrubber)
(150)

b)

Siliconrubber
200

CRTR

(.≦′く,‑,く,‑/∈′妄∈,‑'orAcrylrubber)(150)
Resin(G)

CLTG

10

/y

ZOO

8.5

//

200

21

/y

0

(I‑･.‑L

8h(20℃)〜

24h(8℃)c)

Corru9aledsleel

CRTG

(t4

8h(20℃)‑;=二17Y･:7f{Resin,G,?

24h(8℃)

Vol.

28

No.

8 (1984/10)

神鋼ファウドラー技報J7ていた｡この作業をいわゆるガスケッll調整と呼んでいる｡

しかし米国はもとより日本でも労働安全衛生法により,このアスベストシーT･の取扱いについて厳しい規制を受けている｡一方顧客においてはメンテナンスの省力化の面からガスケッTl調整作業の省略が要求されている.近年アス
ベストフl)‑ガスケットやクッション性の高い石綿布窮ガ
スケッ†が開発されてはいるが,そのまま使用したの.では大径フランジのスキマ不同を完全に吸収しきれず洩れが生じるという難点がある｡今回当社で種々のガスケツ†材料を組み合せてデス†を繰返し,信頼性がありかつ経済性も備えたイージ‑メンテナンスガスケッTlを開発した.

(第1 i)a),b),c)o2.

テスト方法および結果
第1国に示すようにスキマ不同が最大1.7mmの300×400楕円マンホー)I,カバ‑を2枚用意し,テスト用ガスケッ
I.を上･下に1枚ずつ取付けて,所定の締付ト/レクで締め付けた｡その後加熱炉でガスケッ†材料の耐熱温度まで加熱し,5時間保持した後放冷した｡そして加熱前と放冷後

むこ気密テストにより洩れの有無とその時の圧力およびクラ1枚のガスケットにンプボ)I,llの締付卜/I,クを測定した｡

ついてこの換作を2回行い,テストの結果2回共洩れが止り,十分倍額性のあるもののみ採用した｡(第1表参照)F;‑al

300×400

Easy

300×400

Manhole300×400

Extension

写真1イrジ‑メンテナンスガメケpワトa)covel.

Photo.

Electric

Test

MaintenatlCe

Gaskeト:也)ゴムを使用した場合も同様である｡このガスケットの最高
使用温度はシ1)コンゴムを使用のものは200oC,アク1)ル
ゴムを使用のものは150oCである｡

furnacec)は特殊極柑旨(G)を専用エアーガンを用いて3′‑4mm
厚さにガスケソトの中芯間に塗布して締付ける｡するとフequipment

ランジ面間のスキマに完全に馴んだ後硬化する｡樹脂(G)(8oC)を必要とする｡の硬化時間は8 也(20oC)‑24b
む

4.
3.

Easy

color

試験装置
1

1

性は最も容易である.またシ1)コンゴムの代りにアクリ)I,:i‑ヲ=∃1①
Fig.

gasket

Clamp

M20

第1国

'托αinlellanCC

イージーメンテナンスガスケットの種類と適

すび

グラスライニング機器の使用条件(温度,圧力,開閉頻

用範囲

度,内容ガスの危険度等)を考慮してa),第1表a)は所定寸法に形切りした3‑4mm厚さの純毛フかを選定するが,選定の指針としてはエ)I/I.シートに特殊樹脂(F)を合侵させ当社の標準テフロ
ガスケッ十の中芯間むこ挟んだもの
ン包み300×400CRT
をフランジ面間VL締付ける｡するとスキマ不同に完全に馴

意に選ぶことがで草るが,作業時間を考慮すると60分が適当である｡このガスケットの最高使用温度は樹脂の耐熱温

c)はa)ではもたない温度範囲(150oC‑200oC)に適する｡

度150oCより決まる｡このガスケツトの密封性は非常に良

適用サイズは現時点では300×400楕円マンホールおよび好である｡また純毛フエル†シ‑トの代りにアクl)ル混紡￠500までのサイドマンホールまでである｡これらのイージ
テス†

後の状況を写真1に示す｡
b)は所定寸法に形切りした3‑4mm厚さのシリコンゴa)は密封性が非常に良くて,微少の洩れも許されない内容物に適する｡
b)は開閉典度が高いマンホ‑ルに適し,ガスケッTの取替作業が容易である｡

んだ後硬化する｡硬化時間は樹脂と硬化剤の混合割合で任純毛フエ)I,トシーl‑を使用した場合も同様であるob),c)のいづれ‑メンテナンスガスケッ十を採用することVLより,メンテ
ナンスの省力化の一助となろう｡

ムシー十をガスケットの中芯間に挟んだものである｡作業18

神鋼ファウドラ‑技報

Vol. 28No.

8 (1984/10)

オートバランスシステム高電圧ピンホールテスター｢SPNL‑00‑1JAu†obcllcmce(特許出願中)SystemPinhoTeSP州̲00̲I

Tester

化工機事兼部

桑生産技術室
原Haruhiko

This
wbicb

1.ま

え

が

developed
newly
outlines ouris compact
and portable.

paper

glass‑lining

晴彦

Kuwahal:atesterpinholeき

このたび当社は,軽重量で高性能の携帯用高電圧ピンホー)t'テスター｢S PM‑00‑1+を開発した.
このテスターは,本格的直流高圧補償装置をはじめ,オーレ1ランスシステムを完備した/J＼塑,軽量で,十分な高電圧が得られる高性能ピンホールテスターである｡

2.主
2.

特 長

な

1小型,軽量である
従来の高圧ピンホ‑ルテスターに比べ格段の/J＼塾軽量化紅成功したため,ポータブル用として十分な活用が可能と
なった｡
2.

2

高性能,省エネタイプである

写真1

大幅な電子回路を導入したことにより,不必要なパワ‑

PllOtO.

Ⅰ.C,トランジスクー等を多く採用し,ロスを無くし,高性能化を図るとともにケースの発熱を低くおさえた省エ

ルテスタr‑として使用していくことにしている.

電圧降下がない

また当社でほ,現在ユーザーで使用いただいているG.

グラス面テスTt中に発生するコロナ放電による電圧降下

L磯器の寿命診断を実施しているが,この工事に際して
ち,ノ､ンドリングが可能で信頼性の高い本テスターは不可を完全に補償する定電圧供給方式を採用しており使用中の電圧降下がない｡
2. 4

欠なものとなる.

正確なトリップ(電流遮断)動作が得られる

4.

直流高電圧による放電々流を均等化したあと,オペレ‑｢S､PS‑001+の仕様
50‑60Hz
電
源:A.CIOOV
出 力 電 圧:D.CO′‑24kV
出 力 電 流:D.CO′‑1.7mA
高圧発生方式:100‑120HZパルス電流
出力電圧設定:直列レギュラー制御
出力電圧補償:出力電圧検出コンパレーク制御
出力電流設定:出力電流検出コンパレーク制御
オーTl/ヾランス:出力電圧,電流複合コンパレ‑タ制御
換 作 方 式:本体,手許双方向操作
寸法: 200Hx180Wx310L
重量:約6.8kgショナ)I/アンプⅠ.Cと十ランジスタ等により,指定した電流で正確なト1)ップを実行する｡
2.

5

連続スパークテストが可能である

選択スイッチで条件設定すること(,lより放電開始まで直流設定電圧を維持し,放電開始と同時に電流維持回路が動作し, 1.5‑1.7mAを自動的に実行するので,トリップすることなく作業を進める辛ができる｡
2.

6
リード線は全て脱着式である
ピンホ‑ルテスタ‑本体には,電源ケ‑ブル,操作ケー
ブル, ■高圧ケーブル,接地ケーブル等が接競されるが,これらは全て簡単に脱着できる構造である｡

3.信

頼

5.

‑00‑1+との比較テストを実缶体で行った｡その結果,G.
No.

8(1984/10)

すび

テナンスを行なったり,または計画されている会社が多々ある｡このような時｢SPS‑00‑1+は十分満足して使用

当社では,G.L用ピンホ‑/レテストに従来より使用して28

む

近年ユーザ‑ケこおいても,各社独自でG.L機器のメン性

いる高電圧ピンホ‑ルテスターと,今回開発された｢SPM

Vol.

ピンホールテスター
Pinehole
Tester面の欠陥検出能力は全く同一であることを確認しており,
今後は｢SPM‑00‑1+を当社のスタンダードのピンホー

ネタイプである｡
2. 3

1

L

いただけるものと確信している｡

神鋼ファウドラ‑技報

19

余

剰 汚 泥
Flo†c]†ion

浮 上 濃 縮 装 置のThickener

for

ExcessS]udge環境装置事業部

技術部神戸G

岡靖

YasushiDissolved

air

flotationisagravity

separation

process

economically

used

in

wbicb

air

bubbles

excesssludgeOka

tosolid particles.
attachis now
This processeffectively
from

an

This

paper

m3

per

activateddiscusses

day)

that

sludge
the

and

to

thickenplant.
sludgeflotation

Sbinko‑Pfaudler

has

thickening

installedat(capacity, 2,243

equipment
municipal

sewagetreatment

facilities.

余剰汚泥の効率的,経済的濃縮設備として,浮上i窯縮装置が脚光を浴びている｡当社ではこのほど,某市下水処理場に処理量2,243m3/dの浮上濃縮機械設備を納入し,良好な結果を得たのでその概要を紹介する｡
ま

1.

え

が

重力濃縮,余剰汚泥は高効率の浮上ラ景縮装置がよく使われるようになってきた｡

当社でも公共下水処理場向として,すでに5個所の処理場に8基の浮上濃縮装置を納入し,順調に稼動している｡
本稿では,当社の最近の実績例として■,某市下水処理場にき

下水処理施設の維持管理には多額の経費を必要としてい納入した浮上濃縮設備とその試運転結果の概要を紹介する｡

る｡したがって,施設の効率化,省エネ)i,ギ‑による維持管理費の低減が緊急の課題となっている｡このような背景

2.浮上濃縮のメリットのなかで汚泥処理プロセスの見直しが進められている｡
汚泥処理の基本的プロセスは,濃縮‑調質‑脱水‑焼却

合致し,高い固形物負荷で高濃度の汚泥が得られ,しかもの各工程の組合せにより構成されている｡汚泥処理プロセ

処理コストが比較的安いことから,余剰汚泥の章票縮には最スの最初の工程である潰縮の目的は,汚泥の流動性を保っ
たままでその体積を極力減容化することにより,後続の汚泥処理工程の効率化,規模の縮′+＼化を図ることである｡し縮ケこ採用することにより次のようなメl)ッTlが生れるo

浮上濃縮は,その処理原理からも余剰汚泥の性状によくも適した方法とされている｡浮上潰縮を余剰汚泥の単独章票
汚泥体積の減容化によりたがって旗縮は効率的,経済的汚泥処理のためには必要不可欠のものである.従来の重力濃縮では,高濃度の摸縮汚1)脱水機処理能力のアップ

泥が得られず,また濃縮効果も不安定である｡またSS回

3)消化槽の処理量アップと加温熱量の減少

収率も悪く水処理系へも悪影響を及ぼしている｡これらの4)その他,熱処理,凍結融解に要するエネルギーの減少欠点を是正するために,生汚泥と余剰汚泥を分離して濃縮する方法が考案された｡すなわち,生汚泥は従来どおりの

2)脱水薬品量の減少など汚泥処理関係の他に,浮上壌縮は高負荷で安定した余剰汚泥の処理ができるため,
5)高いSS回収率によって,水処理系に返送されるSSを
カッ†できる

6)余剰汚泥引抜量に余裕ができ,安定した処理水質を得ることができるという水質管理面でのメリット

も見逃すことができない｡

3.浮上濃縮プロセス
本装置は空気を加圧条件下(4kg/cm2G)で水に溶解した空気溶
解水と余剰汚泥を減圧下で混合し,浮上i濃縮槽にて大気圧下に解放させ,その際に空気溶解水より発生する微細気泡を汚泥粒子に付着させ,汚泥の見掛比重を小さく

写真1
Photo.

20

することにより,壬柴縮槽表面に汚泥を浮上,潰縮する原理を利用し浮上濃縮疎外観
1

Generalview

of flotation

thickerler building

神鋼ファウドラー技報

た減圧下混合方式による,加圧浮
Vol.

28

No.

3

(1984/10)

①

㊨
/T

○

(ち

JIJ.u

I(I SL,1l.rL(/(,

￣＼

1

①

I

(i3
[)i'J

(lSll

.bl/1J'l!/',

I

0

7'川jL

+蛋

車･
㊨ Ag￣iltOr
⑱

Floss

transfer plump⑭ Cl(m‑fl'ed watertransfer
PumP&ainage
･主E3)

第1国
Fig･

I

compressor
管 Air
Floss basin

,r

J''

1)/(I

thickener(∋ Flotation@ F7o5S COllector@ Excess sludge basin㊨ Agitator@ Excess sludge feed pumpbasin
@ Clarified water@ Telescopic
ralve@ Circulationpump@ Air dissolution
tank

9

①J

Jrpq′TTL(rn1pump

浮上濃縮設備概略フロ‑
1

Flow

diagramofjlotation

thickening

unit

上壬長編装置である｡
第1園に概略フローを示した｡以下に順次プロセスの概形成する｡フロス層のレベ/レは分離水貯留槽に設けた分離
水越流弁(Telescopic
valve)にて調整する｡

要を説明する｡

所定の‡景度に達したフロスは,フロス才蚤取機により才蚤取

1)余剰汚泥の受入
最終沈殿池から間歓的にポンプ圧送される余剰汚泥を,られ,トラフを通じてフロスピッ1一に貯留される｡一方,
分離水は加圧水として循環使用されるとともに,分離水越

余剰汚泥貯留槽に貯留する｡次に余剰汚泥供給ポンプによ流弁を通じて分離水排水槽に貯留され,排水ポンプによりり,連続して定量を浮上譲縮槽に供給する｡この際の供給量は電磁流量計で確認する｡

水処理系‑返送される｡
4)フロスの搬出

なお,余剰汚泥貯留槽には汚泥の沈殿防止と均一化を目的として撹拝機を設置している｡

フロスピッ下に貯留されたフロスは撹拝機により脱気され,フロス移送ポンプにより消化タンク‑圧送される｡

2)加圧水の受入および微細気泡の発生

5)底部沈殿物の除去

浮上壊縮で重要な働きをする微細気泡は,次の要領で発余剰汚泥中の爽雑物等の一部浮上し難い汚泥は浮上槽底部に徐々に蓄積し,これが嫌気化することにより溝縮度の生させ汚泥に付着させる｡
空気圧縮機で湿気タンク(Airdissolutiontank)に空気悪化及び分離水SS上昇の原因になる｡したがってこれをを送り込み4kg/cm2Gの圧力下しlで,水中に空気を飽和溶解度まで溶解させる｡次に空気i容解水(以一下混気水と呼ぶ)は一次圧力調節罪(減圧弁)を経て,減圧下で余剰汚泥と混合され,浮上1繋縮槽に放出される｡この際に湿気水より微細気泡が析出し,汚据に付着する｡なお,加圧水は浮上濃縮槽の分離水を循環使用している｡
3)汚泥の濃縮と貯留
洩縮槽に流入した余剰汚泥と混気水の混合液は,槽内下部にある整流板を経て,槽内へ分散される｡微細気泡の付着した汚泥は槽上部に浮上し,分離水は分離水収集管を通じて分離水貯留槽に貯留される｡槽上部に浮上した汚泥は,浮力により圧密濃縮され主柴縮汚泥層(以下フロス層と呼ぶ)を
Vol.

28

No.

3

(1984/10)

写真Photo.

浮上濃蘭引智及びフロス横取機

2
2

Flotation

thickenerandfloss collector

神鋼ファウドラー技報

21

防ぐために底部汚泥掻寄機(フロス掻取機に装備)により法

寸

沈殿汚泥を才蚤寄せ,沈殿汚泥移送ポンプで系外に排出して
有効容量
使用圧力

いる｡

4.納入装置の概要
余剰汚泥供給量2,243

余剰汚泥主繋度

7,000 mg/e
(平均)120‑150
kgSS/m2･d

固形物負荷
気固比(A/S)

200mg/e

浮上濃縮槽

(以下)

フロスピッ†撹拝機式

鉄筋コンクリート製円形槽

形

寸

法

内径12,000mm

巽
径
回玩数
電動機
量
数

4,580mm

側探
浮上面積
弛
数

有効101.67m2
1弛フロス〕蚤取磯式スタロ‑)I,形フロスj蚤取機(回転ドラム形中央駆動式)

駆動装置

台車走行用
走行速度1.1‑4.07m/min
O.4kWバイエルサイクロ可変減速機
ドラム回転用2. 0‑8.
0 r.p.m.
回転数
1･5kWバイエルサイクロ可変減速機
スクリュウコンベア用
62 r.p.孤.
回転数

量

口

揚

式

ピッチドパドル式4枚巽2呂と

巽

径

1,350

mm

回転数

42r.

p. m.

電動機

5.5kWx4Px400V

形

式

口

径

揚水量
揚

程

150

mm

1.6

m3/min10mAq

電2台(内1台予備)

加圧水ポンプ形式

片吸込渦巻ポンプ口

径200×150
5. 0

揚水量
揚

程

数

数

22

程

lノ

量

ス一口‑ク

数

100

mm

19 mAq7.5kWx4Px400V

分離水越流弁形式
口
径
量

2台(内1台予備)
手動開閉台付テレスコープ弁
400

mm

800

mm

l台

形

式

着脱式水中汚水ポンプ

口

径

125

揚水量
揚
程
電動機
量
数

2. 2
ll

mm

m3/minmAqllkWx4Px400V

2台
沈殿汚泥引抜ポンプ(既設ポンプ流用)
形式
無閉塞渦巻ポンプ口
100 mn径1.Om3/min
揚水量シ′10 mAq揚程5.5kWx4Px400V
電動機
量
数
1台
付帯設備

mm

m3/min50 ITIAq

式
処理風量
処理臭
数
量
脱臭フアン
型

75kWx4Px400V

電動機

l台

lJ

余剰汚泥貯留槽及びフロスピッl‑脱臭装置
脱臭塔

15kWx4Px400V

電動機
数‑軸ネジポンプ

mm

30r. p. m.
5.5kWx4Px400V

分離水排水ポンプ形

l台

ピッチドパドル式4枚要2.段
1,600

0. 6 m3/min

電動機

余剰汚泥貯留槽撹拝機

量

径

揚水量

1台

余剰汚泥供給ポンプ式

フロス移送ポンプ形式
スクリュウ渦巻ポンプ

3.7kWサイグロ減速機

数

80%以上
1基

形
式
圧力スイッチ式
830Nβ/min
吐出空気量
最高使用圧力9.5kg/cm2G
7.5kWx4Px400V
電動機
数
量
2台(内1台予備)形

数

4.Okg/cm2G
7.Okg/cm2G

空気圧縮機

0. 02 kg･Air/kg･SS

3. 5%以上
フロス潰度
固形物回収率79%以上分離水SS
4. 2 浮上濃縮装置主要機器諸元

形

常用

空気溶解効率数
量m3/d

5,000mm

12. 5 m3
最高4. 1設計条件

1, 900 mm

内径
直線部高さ

F

R

P製立形乾式脱臭塔

3. 0

m3/min
臭気強度2以下
1基型

式

片吸込ターボファン

風

量

3. 0

m3/min量

2台(内1台予備)

吐出圧力80 mmAq

妻毘気タンク
形
式

電動機
量
数

0.4kWx4Px400V

鋼板製円筒立形

神鋼ファウドラー技報

l台
Vol.

28

No.

8

(1984/10)

:lir'r'･l(】.<(''pIC

占DSIJ7)

C/(LTL[tp((I u･alL7r
CLorl(iedlra'7S[pr≠･at'･r(!iL15√)lu[

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Eェce.

[ruml･:.r｡L75>./z=L′IL･[Ee,Ll,ZL,,･P

4.

3

Construction

drawingof flotation

pLllJP/building

thickener

浮上濃縮装置の構造①空気吸収理論に基づいて設計されており,その構造は第2園に示すとおり中央部に浮上濃縮槽,外周部vLは余剰汚泥貯留槽,フロスピッl‑,分離水槽及び補機窒を設けた合理的なものである｡

多孔板を多投積としたトイレ方式であり,その機構は常に80%以上の高い空気溶解効率を得ている｡また,

加圧水流入
部には噴射分散板を設けて,気液接触効果を高めている｡④加圧水流入部に特殊なノズ/I,を使用せず,また充填材

5.浮上濃縮装置の技術的ポイントと本装置の対も使用していないため,日詰りが起らない長所を有し

応
1浮上濃縮装置の技術的ポイント
浮上裸縮のポイントはいうまでもなくフロス濃度を高め④空気の吹き込みは,混気タンク内水位によるON‑OFFとなっている点も当社方式の特長である｡

1)対象汚泥の性状
2)ラ柴縮装置の運転条件ている｡

方式を採っているため,シンプルかつ確実な制御方式

ることにあり,大きく分けると次のようになる｡
固形物負荷

2)汚泥と気泡の効率的な付着気団比(A/S)

フロス濃度を高めるためには,汚泥に微細気泡を効果的に付着させ,汚泥の浮力を増加させることである｡

フロス厚み

上記条件で浮上洩縮装置としての諸元は決定するが,浮､･/r√'mCirc7,lr,I川'ZPumT'

浮上濃縮棟構造図2

本装置は,既設の汚泥洗浄タンクを改造したものである｡

5.

((･r(oI/r([i7Z(

f{‑(.(Ipum7'
CnTJrnl

Fig･(LrL[/(,(I/'0.u'

SIzLd.q'.

第2図

塁…･

i;

#

上濃縮を効果的に行うためには,次のような機能上(又は機構上)のボイン下があるo3)粗大気泡発生の抑制
粗大気泡が発生すると,汚泥と微細気泡の付着を妨げる
はかりでなく,気泡どおしが合体してさらに大きな気泡とl)混気タンクの空気溶解効率

なって槽内を上昇してフロス層を乱すために,フロス濃度

2)汚泥と気泡の効率的な付着低下の原因となる｡

3)粗大気泡発生の抑制

4)混気汚泥の構内への均‑分散
円形槽の場合,槽容積を有効に使用し,性能を十分に発

4)湿気汚泥の槽内への均一分散揮させるために,混気汚泥を特定方向に片寄らせるこ.とな

5)粗大気泡の円滑な排出
6)フロスの適切な療取り
5. 2 機能上のポイントとその対応

く,中央部から放射状に分散させる必要がある｡分散が不均一な場合￠こはフロス厚さ不均一によりフロス濃度のむら

前項の機能上(又は機構上)のボインTtとその対応について順に述べる｡
1)混気タンクの空気溶解効率が生じ,平均フロス壊度の低下をもたらす｡
以上の2)‑4)に対応するため,下記の構造としており,これが円形浮上濃縮槽としての当社方式の大きな特長(第1図及び第3図参照)

混気タンクの空気溶解効率が悪い場合となっている｡①必要なA/Sを保つためには加圧水量が多く必要となる｡①浮上濃縮槽中央部に支柱で支えられi=ドライピット(操作室)を設けている｡㊥上記により,加圧水ポンプの能力不足を招いたり,蛋㊤ドライピット内に一次圧力調節弁(減圧弁)及び混合

力消費量の増大を招くことになる｡
当社方式では,下記の機構で空気溶解効率を高めるとと器を設けて余剰汚泥と加圧水を混合させ,混気汚泥をもに,操作性及び維持管理面でも優れたものになっている｡
1わl. 28

No.

3(1984/10)

ドライピット底部中央一点より吹き出す構造とするo以上の構造ケこすることにより

神鋼ファウドラ‑技報

23

6.0

①一次圧力調節弁と混合器が最短距離で接続できるため,粗大気泡の発生を抑制し,汚泥と微細気泡の効果的な付着が行われる理想的な減圧下混合となっているo

●

5.0

●

S

㊤混合後の混気汚泥は,配管途中に分岐部や曲り部がな

●
●

e
Q

L=

く直線流で,しかも短距離で放出するため,気泡の合

●

●●●●●

4.0

B
>

g

体を防ぎ,粗大気泡の発生を抑制しているo

.∫:･

勺J
U

●

3.0

g
Q

④混気汚泥はドライピッ下下部中心一点より下向に吹出

●●

Q

第4園

b>

され,ドライピッ十支柱開口部よりバッフルプレー十≡svIとフロス濃
度の関係

2.0

Q

を通じて槽内に放出される｡すなわち,湿気汚泥は槽

Fig.

tO

中心一点より放射状に放出されて上昇する理想的なフQ

LL.

ローパターンとなり,均一分散される｡
槽底部に設けられたバッフルプレー十は混気汚泥の4

Relationship

1.0

betⅥreen SVI
0100

整流と分離水集水管への短絡防止の二つの役割を果し

300

200

and

floss solids

40O

concentration

S VJ

ている｡

第1表

5)粗大気泡の円滑な排出前項に述べたように粗大気泡の発生は極力抑制している

余剰汚泥の性状
1

Table

Composition

excessofNorthern那,余剰空気等による粗大気泡の若干の発生はやむを得な
いといえる｡粗大気泡発生によるフロスゾーンの撹乱を防止するためには,発生した粗大気泡を速やかに槽外に排出

SS(mg/ど )

して当社ではドライピッ下底部に下部気泡ガイド,ドライ

2竺8,Plol8一三竺o二竺6010
竪4?̲9̲‑̲10̲〜̲]tO!ヱ:o.80

0.81′‑0.83;

STvI ‑(￣瓦品ti蒜￣ 96′‑97(mβ/g)tank)

1 02ノ･‑105

1

VSS/SSする必要がある｡粗大気泡の円滑かつ達やかな排出機構と輿

sludgeLSouthern pla叫Mix｡d sludge

ピッ十上部外周部に気泡捕集部を設けて十分な効果を得て

(‑)

0･80

量の調節を行っている｡安全装置としては台車及び走いる｡

行用はTルクリミック‑,スク.)ユウコンベア用には

6)フロスの適切な揺取り
安定した高濃度のフロスと高い固形物回収率を得るため

2Eリレーを使用している｡①フロス掻取機の自動運転は,今回装置ではタイマ‑及には,フロス層表層部の高濃度のフロスを円滑に掻取り,かつ適切なフロス厚みを維持する必要があるo

び電極によるON‑OFF制御を行っている｡

当社では上記以外の制御方法として,フロス界面計

このため当社ではスクロール型フロス掻取機(台車走行式ドラム回転形)を採用している｡その機構及び振作は下(第3図に概略構造を示す)
記のとおりである｡

によるON‑OFF制御(特許出願中)の実績を有している｡

6.試運転結果の概要①走行台車に取付けた回転ドラムによりフロスを掻取
るo掻取られたフロスはドラム中央部に導かれ,スク

本処理場は,南処理場,北処理場の2個所の処理施設からなっており,試運転はそれぞれの単独余剰汚泥及び混合･)ユウコンベアにより濃縮槽外周部のトラフに排出さ汚泥について行った｡

れる｡

6.

㊤さらに,回転ドラム下部には強制板を設け,希薄フロ

1余剰汚泥の性状ェァレーションタンクMLSSのSVIが低いほど,フスの流れ込みをカッ下するとともに,強制板先端の可動板により,フロス掻取深さの微調整を行っているo㊥走行台事に底部汚泥掻寄機を設け,フロス掻取りと同ロス濃度は高くなる｡

SVIIOO‑150ではフロス濃度3･5〜4.0%が得られることを確認している｡参考として,当社の実績(パイロソープラン下も含む)で得られたSVIとフロス濃度の関係を第4図に示すo
試運転中の余剰汚泥性状を第1表に示す｡北処理場の方が余剰汚泥洩度は多少高いが,汚泥性時に沈殿汚泥の掻寄せを行っているo④台奉及び回転ドラムには可変速減速機を使用し,掻取
4状そのものには両者に大差はなく,
svl

A

1イ￠
u敵

した汚泥といえる｡

U

6. 2

U

5

1)フロス濃度
▼‑

Ill

第3国
Fig.

24

Reducer
Reducer
Reducerfor driving
for drumfor screv

cross

6

L

table

④
①
@

J

sectionControlpane一
Drumand screw
BottomscraperoF

Drumconveyer

FIoss

kg･SS/m2
固形物負荷100‑150
･d,
023
kg
015‑0.
Air/kg･SSの
A/S 0.
条件でフロス潰度3.6‑4.3%が得られており,目標(3.5%以上)を達成し･た｡

2)分離水SS

フロス抜取機3

試運転結果

試運転結果の一覧表を第2表に示す.

■■:::I/①㊥㊥

lOO前後であり,浮上濃縮に適

LLllEl rI=11hEl111柑lⅧ‖H

分離水S

collector

神鋼ファウドラー技報

Sは大略100mg/♂,固形物
Vol.

28 No.

3(1984/10)

第2表
Table

試運転結果
2

Running

test

results

EsxIZu:dSgg,eeデs
F;.noncs:(nS3rl,ai‑ds!
Fe;aZefgri,ecg,si(Eg35s?r,)
SS reco∇ery

(%)

rate

105/‑′1 10

0. 015ノ･‑0. 02

慧竺j
一芸芸i
plant

Mixed

1 4. 0′‑/4. 2

99. 2‑99.

65′‑/100

98. 8′･‑99. 2

72ノー/75

99.

sludge

第3表

Note

4

:

Term
of testSoutbern
plant
MayNorthern

120‑140

To.o17‑0.

150′‑170

10.02 ′‑′0.
0231 3. 6ノー′3.9023! 3. 8‑3.

9sludgeTable

5 0ノー′70

10, 300/‑
11,

600

4

98. 6′‑99.

4

Mixd

≡‑;;㌻l≡9, 800ノ‑10, 500

ll,

1984

:

plant
May

sludge14′‑May

17,

1984

sltユdge:May

21′‑May

22,

1984

1′‑/99.3

99. 1/‑/99.

:

sludge8′‑Mayフロスゾ‑ンの分相
3Distribution

c'f floss depthbelow

topof floss

T;e:aiiLn?l監蒜EEu.er

A3

A2X,

Al!1.50二書A2】1.60lA3】1.55)

All

BTIB2B3XXX

xメX

D3D2Dl*Cl

1.60
Floss
depth

‑g‑j訂夏1.55

D.!1.50iD2

･3<C2

l

1.55

ICE

回収率99%が得られており,目標値(SS200mg/β以下,回収率97%以上)を満足した｡

第4表

表層フロス濃度の分布

Tal)1e4Distribution

of

3)

A/S
今回の処理対象汚泥は,A

20分運転, 20分休止の運転を行い,項のフロスて票度を得るとともに,適切なフロスレベルを維持することができた｡なお,フロス掻取機20分運転で走行台車が1周するように速度調整した｡
5)フロスゾーンの分布
浮上i柴縮槽中･b部,中間部,外周部について4個所のボイン十でフロス厚を測定し,フロスゾーンの厚み分布を確認した｡その結果は第3表のとおりである｡
フロス厚みは中心部がやや薄い懐向が見られるが,全体
的にはほほ均一といえる｡
フロス厚みの測定は,ポータブル式フロス界面計により行った｡
6)表層フロス濃度の分布
浮上濃縮槽中心部,中間部,外周部の表層フロスを採取
し,濃度測定した結果を第4表に示した.

12回の測定結果とも外周部ほど渡い結果を得ている｡
浮上濃縮槽外周部で,採取深さを変えてフロス湊度を測定した結果は次のとおりである｡

表層/‑200mm

3. 3%以上の結果より,高蹟度フロスを得るためには極力浅く
j蚤取るべきであり,掻取深さは100mm以下が望ましいということが確認できた｡本試運転中の掻取探さは70/‑80mmで行った｡
す7. む

び

浮上濃縮装置の最新の納入実績を紹介したが,フロス濃磨,固形物回収率とも良好な結果を得ることができ,現在順調に運転中である｡
当社としては,今回の実績も含めて実運転データを集積するとともに,さらに効率の良い浮上渡縮装置にするための改善点を研究中である｡
また,当社はこのはど,(杜)日本産業機械工業会の第10が｢日本産業機械工業会会長賞+を受けたことを付記する｡
最後に本装置の設計,据付,試運転に際し多大な協力と助言をいただいた下水道局ご担当各位に対し,深く感謝の意を表する次第である｡〔参考文献〕

表層‑100mm

4. 0%1)森田正己ほか‥環境技術,

表層.‑′150mm

3. 8%2)神鋼ファウドラーニュース:Vol.

3(1984/10)

4.3

1)

4.3%

No.

1

4.5

回優秀公害防止装置表彰事業において,加圧浮上濃縮装置

7)フロスの濃度勾配

28

4･O

l

c

今回の運転では,Vol.

concentration

仁rt̲1I士‑‑‑…

4)フロス撞取機運転

50mm

solidsl芸竿≡‑t:o02kg･Air/kg･SS以下が必要であった｡

表層/‑

floss

epaosiunrting

A/SO.

では適切なフロスレベ/レを維持するのがやや困難であった｡安定した運転をするためにほA/SO.
02kg･Air/kg･SS

lsurface

神鋼ファウドラー技報

Vol.

ll,

No.

24,

No.

12

(1982)
3･4

p.29(1980) p.40

25

ア

エ

シ

レー
E{onomic

ン装置の経済比較ョ

EycJ[ucITion

Aerc[110r

of

Systems
技術部神戸G

環境装置事業部

Aerationequipment

aeration,oxygenconsideredwhen

selectingSP

The

SystemJET

systemthatenergyconsumption.

be

sbo山d
transport,

achieves

effectiveandequlpment.

a

bigb

of

air inisthe

村

YosbioTakamⅦ･amechanics

systems

utilization

Sbinko‑Pfaudler

dispersion

The

economical･

oxygenbydeveloped

and

高

must

an
economicalliquidtreated義郎of thebeeachaeration
a low

Ⅵ7itb

本稿では,当社の｢SPジュッTl+をはじめとして,稜汚水処]塑設備の省エネ/I,ギ一対策の一つに,エアレーシ
ョン設備に消費される電力量の削減があげられるo
本稿では,当社が開発し販売している省エネルギー型ば々の散気装置を簡単に説明するとともに,これらの省エネ比較例を紹介する｡

っ気装置｢SPジュッ十+を種々のエアレーション装置と比較紹介するとともに,省エネ比較検討例を報告するo2.各種エアレーション装置

ま

1.

え

が

ェァレ‑ジョン装置は,散気式,機械式および併用式に大別される｡

き

近年,オイルS/ヨツクを契機として電力料金が高騰し,いずれの方式を採用するかは,処理場の規模,処理方
式,エアレーションタンクの形状,維持管理上の諸条件を多方面の分野で省エネルギー,省資源の対繋が実施されて考慮して決定するが,通常は操作の簡便さ,故障や騒音の少なさ,自動運転の容易さなどから散気式が多く用いられきている｡

汚水処理の分野もその例外ではなく,水処理設備や汚泥処理設備における省エネルギ‑化が検討実施されているo

ている｡

2.

例えば,公共下水道の各設備における電力構成の調査結果によると,エアレ‑i,ヨン設備(散気方式が主流)における消費電力量は,処理場全体の消費電力量の約40%
水量が10,000m8/d以下では,約50%を超える)を占める

1散気式エアレーション装置
一般的によく用いられており,次の様に分類されるo2. 1. 1粗大気泡型(処理ェァレーションタンクの片側に設置し,旋回流をおこす形式で用いる｡発生気泡径が大きいため気液接触効率が悪と報告されている｡1)

く,酸素の溶解効率が低い｡そのため,ブロワーの設備容

当社は,このエアレーション装置の省エネルギー化に着量が大きくなる｡

目し,水深5mの水槽を用いて種々の実験を繰返し,省エ
ネルギ‑型のエアレ‑ジョン装置として｢SPジェッりを開発し,家庭下水や工場廃水の処理設備に販売提供してこのタイプに属するものとしては,
1)スパージャーいる｡

2)ディスクディ(第1図参照)フユ‑ザ‑3)ノンクロッグディアユーザ
Pol･ouS

DiF[lLSer(P/ate I)rpc) Porou5
Air

Plate

TrllPe) I.at[t'cc.4√リ･(I(orDifl'user(C)･liT}(I(,r4)スタティックエアレーク‑

Ai7･5)シャープユーザー

AirE&
FIcJil)/eDL'[/'uscl.

I'r(,ct'sl‑() Tube@

6)ボックスエアレーダーなどがある｡
2. 1. 2微細気泡型
1'()tic log

Shearffuser

T̲1rI'L,
Di/jllLLuリー#@&♂炉o銑｡曾% @t.1. @(Operate) (Stop)

Sp(I rg(,rBox′

Aer(L['‖･

(〉

Fig.

26

T),pe

Sl(L[l'c AcratorI)i〃'user

(⊃

○

第1囲

Disk

{

Gas

dispersing

ヨンタンクの片側に設置し,旋回流をおこす形式で用いる｡発生す
る気泡は粗大気泡塾に比べて′トさく,酸素溶解効率が高いためにブ
ロワー容量は′J､さくできるo発生
気泡径を小さくするために散気孔が400〃前後であるため目詰りの】対策を考慮する必要がある｡このタイプに属するものとしては,(第
1図参照)

散気装置
1

粗大気泡型と同様,エアレ‑S/

1)散気筒

devices

神鋼ファウドラー技報

Vol.

28

No.

3

(1984/10)

2)散気板

2.

3)エアレーション格子の他その他としては,メ‑ビンスバ‑ジャ‑がある｡
併用式エアレーション装置
散気式と機械式の併用型で,散気式に比べて送風量を減

4)サラン巻き散気管2. 3などがある｡
2.

2. 3そ

1. 3超微細気泡型

少することが可能で,I‑クルエネルギーを小さくするこ

この散気装置は,省エネ型として下水処理分野で最近注目されてきているもので,エアレ‑ジョンタンクの底部R:とを目的とする｡この方式のものとしては,
1)ジェッT･エアレーション

均等に多数の散気部を配置し,全面ばっ気の形式をとって

2)水中エアレークー

いる｡微細気泡型に比べ発生気泡径が小さい(2mm)こなどがある｡とを特長としており,駿素の溶解効率は高いが,散気孔が200FL前後と微細構造であるため日詰りの可能性が短めて以上簡単に紹介したもののうち,通常よく用いられる散気式について第1表に比較表を,第1園に形状を示すo

高い｡

3.

2.

機械式エアレーション装置

2

SPジェット3.

機械式エアレーS'ヨン装置は次の様に大別される.

1

2.

2. 1縦

軸

SPジェットエアレーションシステム

当社が開発したSPジェットは,エアレーション装置と式

しては併用式に属するo

本方式には固定式とフローティング式のものがあり,固エアレ‑ジョンシステムは第2図に示す様に,①循環水用ポンプ(渦巻きポンプまたは,水中ポンプを使用し,エ定式には,水中部にドラフ†チューブを有するものと無い
ものとがある｡最近では,小規模下水処理用として注目さアレーションタンク内の混合液を循環するのに用いる)
ブロワー④SPジェッT‑④液体用配管と①空気用配管の5れているオキシデージョンデイツチ法用のエアレーク‑としても使用されている｡当社のオキジデージョンデイツチ

つから構成される｡
3. 2
SPジェットのエアレーション機能

s/ステム(シグマデイツチ)では,縦軸式のシグマエアレ‑クーを使用しているo
2. 2. 2横軸 式
本方式はケスナブラシに代表されるもので,改良型のエ

エアレ‑ターの型式をとわずエアレーション機能として①必要酸素量の効率的な供給機能と④撹拝混合機能のは,アt/一夕ーはオキシデージョンデイツチに利用されてい両者が要求される｡
第3図にSPジェッる｡

示す｡

Tlのエアレ‑ジョン機能の模式図を
3.

第1表
T&ble

散気装置比較表
1Comparison

名of gasdispersing

散

気

■

称

第1表に示した散気板,散気筒

devices

板

‑'

I/＋

:)L
;:＼

略

l

放ユ;J=ri散気筒;ディスクフユーザー

＼

響̲

空'fl

巨≡毒≡∃

)

300WX300L

準

通

t

気 量

(80e/min‑100e/min)個(120e/min‑150e/rr)in)個…

酸素溶解効率

全面より通気が均一で酸素溶解効率が高い｡(盃Pcl買気圧) 4.5%(100 ど/mirュ)
通

気

抵

抗

最

大

口

径

位

置

) 61o1‑1230mmAq

円形のため散気筒上部からの通気密度が高くなるため,溶解効率は散気板に比べ同様かやや劣る｡

気泡が大きいために,
左記の二者に比べて酸素溶解が劣る｡

約120 mmAqt･0ぞ/聖車重)̲̲ ̲̲(100̲e̲/̲TPjp侍L̲̲̲̲̲̲̲+̲! 450
400 /‑I
エアレ‑ションタンク

エアレーシ′ヨンタンク

3の底面より500/‑ 1,000
m上げた位置に取り付ける｡の底面より500‑1, 000
mm上げた位置に取り付ケjI垂旦̲̲(1984/10)といった2つの作用に依存しているが,これに対して,SPジェッ†のエアレーション方式では,第3図に示したように,

1)

SPジェットの気i夜混合室用(第3図A)3)気液ノズルから水平方向に噴出するジェット流による周同

左左記の二者に比べればほとんど無し,フィル
ターは設けなくてよい｡･!ために送風機吸込側にはフィルタ‑を設ける

No.

フナ効果による気液接触作用
2)エアレ‑ジョンタンク内の気泡の滞留

る気泡の微細化(第3園B)/∫

同左り葛霊琵買親宇野雪雲

28の上昇力に起因するエアーリ

内における激しい気液接触作

2%(200β/m in )240mmAq

宴Vol.

1)散気孔から放出される気泡

2)気液界面のせん断効果によ

̲̲̲
̲

己口

ヲ頑5%k‑)(200e/min‑400e/min)個

4.5%(1 00β/min)

妻罵票宕謂遠晶醤鮎よるつまりがあり,年三二ヒ

円形ディスク

75中×50中×500L

同左義元壷袴雪菅野疲ラ

気泡径が細かく散気板

二取 付

爽啓￣￣丙啓￣

質

材
標

x30

る従来型の散気装置では

･三空ふ乙

図

形状･寸法mm

2. 1必要酸素土の供給機能

やディスクフユーザーに代表され

′ノL;′
l1.Jし

概

㊨

神鋼ファウドラー技報

辺液の巻き込み作用と同伴作
用に起因する気液界面の更新と気享夜接触(第3図C)
4)微細気泡(2mn以下)のエアーリフト効果による気き夜
接触と微細気泡なるがゆえの
気液接触面積の増大とエアレ
271)循環水ポンプに起因するジュッ†流による撹拝混合作用(第3図E)

微細気泡(2mm以下)の点で異なっているo
3. 2.

SP

1)フナ効果に起因する旋回流にのみ依存しているが,ジェッTlエアv‑ジョン方式では,‑s/ヨンタンク内の長期滞留(第3図D)という4つ甲作用に依存している｡この様に従来の散売方
式とは,4)･￣VLついても
1) ‑3)の点で異なっており‑,
2撹拝混合機能2)発生気泡のエ7‑1)フト効果による撹拝混合作用(第3図F)

従来の散売方式では,散気部から発生する気泡のエアー

1)の点で異なっている｡の2つに依存しており,

この1)の作用は,ジェット流の流速が槽内周辺i夜の流速に比べて速いために周辺液を巻き込み,同伴する効果か

Blowerら生じるものであり本エアレ‑ジョン方式の特長の1つとAir.. Lineいえる｡

4.各種散気装置の省エネ比較
Cz‑rcuLating

Water

Line

2,

3項で通常よく用いる散気式エアレーシ/ヨン装置と,当社が開発したSPジェットについて簡単に説明した｡

ェァレ‑ジョン装置を決定する際には,対象とする汚水

/

∫

/

＼
1

/

＼

のBOD濃度やエアレーションタンクのMLSS潰度や,

ところが,対象汚水の種類は,下水,し尿,産業廃水とMLSS潰
さまぎまであり,各汚水によりBOD濃度や,度が異なるため特定の汚水性状を想定してエアレーション装置を比較することは容易ではない｡

Pump

Circulall'ngl<

汚水中のNH3‑Nの1票度等を考慮する必要がある｡

しかしながら,エアレーシ′ヨン装置を決定する場合,汚水を処理する上で要求される酸素量を基本とすることは共

tl ゞ‑ノSP

Jet

通している｡そこで,特定の汚水性状を想定せずに,必要とする酸素量を1,000kg‑02/日と仮定して各種の散気装置を比較した結果を第2表に示す｡
第2園
Fig.

2

第2表の比較に用いた散気装置は,SPジェットエアV‑S/ヨンシステム
SP Jet aeration
system

面ばっ気(超微細気泡型ディフユ‑ザー)①SPジェット㊥全④微細気泡型デ④粗大気泡ィフユーザー(円筒型旋回流方式)(ノンク ロッグ型旋回流方式)と①粗大気泡塾(スタティックエアレーダ
型ディフユ‑ザ‑
乍',=i
棚環水

I/
'jL泡のJイ
リフト3;)]果

也

I

シ￣･r:

∵′卜涜に(よるj.I,1J辺禎u)まき
)ムみ

阜過

A

∠ク

一般には,散気部から発生する気泡径が′+＼さい程酸素吸収効率が高くなり必要酸素量の供給が効率よく行なえる｡/
C;

第2表で比較した種々の散気装置の発生気//:ル'')
I/Li丁)i

;i.j
ン

Ll/

̲】̲

,/1柵帥,･L[I)i‑の微a'':E‖化

第3囲
Fig.

28

3

:‑い‑J二1J
;､[】

I)
l

:チ

lL.,ll:t塑i代J)まきこみI/I(泡:効易ミ∴∴二/:1+

1‑, /】く)j山∴[[llluE'[￣トノ;
･l;‑

1i:I

S

粗大気泡型の順に高くなる｡

くコ

fjける?放し第2表に示す様に設備動力を比べた場合,
pジェッ†が33kWと最′J＼であり,全面ばっ気,微細気泡型,スタティックエアレ‑クー,

ト二/ーの一種)の5種類である｡
1設備動力

4.

7ト効‑1J上によ/:/rL

泡径を比べるとSPジェットや全面はっ気で2mm前後,微細気泡型から粗大気泡型の順に大きくなる｡すなわち,設備動力の大小は気泡径の大′J＼と関連していることになる｡
4. 2

軸

動

力

ヒIti】Tl'‑I(1=‑Iilにヒろ

lit
I/iil(女■仙(l｢吏糾′L̲

i†村長触軸動力については第2表に示す様に,設備動力と同一傾向がみられ,

SPジェットや全面は̲+̲ ‑ ̲ ̲ ̲̲̲ ̲

っ気が′トさい値となる｡この両者を比べてみると,SPジェットは約26‑28kW,全面ばっ気
は約28kWとなり,運転条件によればSPジ

SPジェットのエアレ‑ジョン機能
Jet aerator

F1ユnCtion of SP

ェッTlの方がより小さい軸動力で済む｡

神鋼ファウドラ‑技報

Vol.

28

No.

3

(1984/10)

第2表

散気装置の比較データー

Table

2

Comparative

data of gas

dispersingTypedevices
Fine bubble
diffuser (total

Jet aerater

Fine

bubblediffuser (single

Coarsebubblediffuser(single至Lo91̲望y̲e̲I̲ag垂̲ー坐̲璽望!̲i̲99)
DeviceItem

0ⅩygenSPrequirement

1, 000(kg‑02n))
Water

depth

(m)

PorousPorousJet aerator

1

disk

1, 0001, 000

5.0

5.0

4.6

4.8

5.0

or

plate

Porous

in

DO

depth

(m)

(oC)

temperature

Disk typediffuser

2.O

1

2.0

20

27. 5

(%)

1';?;‑‑‑ト1';;≡
5.0

4.5

4.5

4.8

2.0

2.0

2.0

2.0

20

20

20

20

10

̲w̲?!与!..̲竺些し̲̲̲̲̲

13. 1 m3/min

il Blower

Installation

Motor

PtlmP

(kW)

po∇er

shaft pover(kW)0Ⅹygenation

3

23

･

15.

20.

7m3/min
5kg/cm2

xo.

×22kW

8.5

2m3/minxO. 6kg/cm2
× 37kW

40.

65T話す7蒜‑‑･＋ii.‑b一品豆×0･55kg/cm2i xO･55kg/cm2

6m3/minxo.

5kg/cm2

× 110kW

×55kW

x75kW

5. 2m3/min

x7mXllkW

33,5

33

28. 5

26. 3

1

)

0, 68

37

55

27. 8

47.8

￣￣￣￣￣￣l

0. 63

0. 67

単位動力

5.

各種散気装置の省エネ比較を,必要酸素量1kg当りの動

110

1

81.3

75

57. 3

SPジェットは0.63‑0.68kWh/kg‑02であり,微細気

す

1

1.95

1

1.38

ぴ

らの省エネ)I,ギ‑比較結果を紹介した｡
簡単な説明ではあるが,SPジェッ†の省エネ性を理解

泡型に比べて約40‑45%･粗大気泡型に比べるとそれ以上の省エネ化が可能である｡
SPジ

一方,全面ばっ気は0.67kWb/kg‑02であり,

む

1. 15

エアレ‑ジョンタンク設備の中心となる各種の散気装置
早,当社のSPジュッ十の概要を説明するとともに,これ力量(kWh/kg‑02)に換算したものを第2表に示す｡

I

6.0

l

efficiency(kWh/kg‑02

4.

xo. 5kg/cm2
5kW
̲̲̲̲さ18.
8. 7m3/minx7m〉く15kW‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑; Circulatirlg

20

20

‑‑‑
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑i
1.5
;
3.0

condition(gas volume/circulatingSpec.

aeratorI￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣!

absorption

OperatingStatic1. 0001l

0Ⅹygenat
20oC

bubbleerator1(mg/e )
Water

l

a

￣
￣￣￣￣￣
￣￣￣r￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣Itankaeration

4.6

diffuser(Cylinder type)1

DiffuserCoarse担些Lェットとほぼ同程度であるが,散気孔が200/J前後と/トさいただけたものと考える｡
次の機会には,本誌の糸氏面を借りて実装置の運転データ‑を紹介したい｡

く目詰りの可能性があることや,エアレ‑ションタンクの底部に固定するため散気部の交換時に槽内を空にする必要〔参考文献〕があるなど維持管理面での問題がある｡

1)日本下水道協会｢T水道施設の省資源,省エネルギ‑化に関この様な維持管理の面を考慮するとSPジェットの方が優れていると考える｡

Vol.

28

No.

3

(1984/10)

する調査報告書+2

1983年1月)ーF水道施設設計指針と解説

神鋼ファウドラー技報

社団法人日本下水道協会編

29

生物学的窒素･リンの同時除去技術(その2)‑リフォーナイトシステムの開発‑
Shu]TcmeoLIS

B盲ologiccII

Remoyc)I

N汁ro9enofof‑Deye[opmen†(PclrI2)

Phosphorus

Cnd

REPHONITE

Sysleln‑
製品開発室

環境装置事業部

野

中

信

一

Sl一inicbi Nonaka

林

小
The

technology

shinko‑Pfaudler
sysTEM,

nitrogendevelopedarecyclesludgestableforprocess

phosphorus
activated

pbospborus

sludgein paralell,sectionslngleresults
liquornutrient

removalhaveadvanced

DO

controlを開発するに至ったoT)フォーナイI‑システムの開発経過と処理成績およ(NOB‑NとN2‑Nの含量を以下NOx‑N

窒素除去iこついては,各種報文3)で処理因子が報告されているが,われわれは特に同時脱窒脱リンプロセスにおいて重要となるDOの影響を詳細に検討した｡
1)硝化槽内DO
NH4‑N除去量はある程硝化槽のDO設定値によって,

1.従来型同時脱窒脱リン法
第1図に示す修正Phoredo文法2)は,日本国内では最も一般的な生物学的同時脱窒脱リン法である｡本報では修正
Phoredox法を従来型同時脱窒脱リン法と称することにする｡この従来型同時脱窒脱リン法による窒素,リンの除去
原理は前報に詳しく記載しているが,再度ここに簡単に述

度制御できる｡第3図に硝化槽内DOをパラメータ‑としDOた, NH4‑N負荷とNH4‑N除去量との関係を示す｡
2mg/β以上での制御範囲は2mg/β以下で有意差が生じ,べておく｡生物学的同時脱窒脱リン法は,循環脱窒法と生物学的脱リン法とを組合せた方法で,硝化菌,脱窒菌,リン蓄積菌の働きを有効に活用して,薬品の添加なしに窒莱,リンを除去しようとするものである?このプロセス
は,嫌気槽,脱窒槽,硝化槽,沈殿槽で構成され,窒素除去

MixedLiq/uorrecycle(r)waf

闇:I
Anaerobic

al

第1園
Fig.

〔至〕･こ6j含

Modified

Phoredox

Submerged2) Denitrification
400×16.

(b)processfor nitrogenand phosphorus

Fig.

Nilnlf'icαlion
lanh(N)

submergedtype3) Nitrification

tank

Settling̲tank( S T)
RBC

430 ど
tank

￠500×40m2
760

×2,

580β

200 ×700
1,020e

RBC併用法フローシー1‑
2

removal

3()

waler

tank

5m2

750×1,320×700

ul

udqerecγce

Semi

tank

tank

￠100×12.9m2
750× 980×700

TreatedLJ LJ L+

Denitrificalion
tank (DN)
RBC

type

1) Anaerolbic

第2園

修正Phoredox法
1

tank

(AN)

NH4‑Nは硝化菌によってNO3‑NlP

JnnnnTITi

Rawとリン除去はそれぞれ次のようにまとやることができる｡

:4:

l<.

1. 1窒素除去に関する処理因子l)フォーナイトシステム制御実験結果を記述する｡

⊥マ⊥竺u

to

adapted,

ンの過剰摂取により,放出した分以上のリンが摂取される｡
従来型同時脱窒脱リン法により,第2図に示す回転円板併用式実験装置を使用して,団地下水を対象として実験を行ない,以下に示す処理に関する諸因子を見出した｡

送汚泥量制御,循環液量制御の有効性を確認した｡本報告

In[luc'IIinsystem,t*aviableREPHONITE
are

an

stage

嫌気条件と好気条件の履歴によってある種の菌は細胞内

さらに,負荷変動に対する処理の安定化を目的として,各種制御をリフォーナイトシステムで試み,
Do剃御,近enitrogenwhich
combinesawithconventionalにl)ンを過剰に取込む能力を有するようになり,汚泥中のリン含有率も3‑8%に増加する｡リン含有率の高い汚泥を余剰汚泥として系外に引抜くことでリン除去が達成される｡嫌気槽では汚泥細胞からリンが放出され,硝化槽ではリの問題を解決するため検討を重ねた結果,原水分注方式を
ミリフォ‑ナイト⑳
特徴とする生物学的同時脱窒脱1)ン法㊨ : Anaerbic
tank
tank
㊨ : Anoxictank@ : Aerobic@ : Settler
liquor
①.I Mixed
recycle (a)recycle@ : Sludge

for total

として原水のBOD成分が使用される｡
2)リン除去た｡従来型同時脱窒脱リン法では,汚水流入条件の変動により処理水質が大きく変動するという欠点が見られた｡こ(5T)

modified除去される｡還元反応では有機炭素を必要とし,有機炭素1)ンの除去技術を紹介するとともに,パイロットプランナ
規模による従来型同時脱窒脱リン法の実験結果を報告し1)､窒素除去
好気条件の硝化槽で,developed･
REP王iONITEと表す)に硝化される｡硝化享夜は脱窒槽に循環返送され,嫌気条件で脱窒菌によりN2ガスに還元され大気中に裁こ散

前報1)では,富栄養化問題にかかわる諸問題や,窒素,

び,

the

and

well
the

oxygen,男tくobayashi

process,

system,もしくはNO2‑Nく,富栄養化防止対策として,その原因物質とされる窒莱,リンの排水規制が検討されている｡

では,

be

also

growthdeficient inshown

recycle

近年,湖沼,内湾等閉鎖性水域の富栄養化の進行が著しs/ステムミ

sludge

can

and

been

removalhassuspended

mixed

and

and

proprietary

removesandanoxicExperlmental

sectionsection.

aerobic
andbiological

血asbiologically
wbicb
is a
This
systemcontrol.
anaerobic
wbich

for

哲

Tetsuo

神鋼ファウドラー技報

Flow
sheet of theactivated sludge

combination

VoZ.

system

28

No.

of

BBC

3

(1984/10)

and

'｢∋

(乃
(ノ〕

0

←べ

‑2.0‑3.0
β0 ‑1.0‑2.0
β0 =0.5‑1.()

l

●

0･12

Jet3'

(mg/l)

DO

0

≒

%

嘗盲冒

l

b

言 o.o8

第3園

E3
;i

遥)

N槽内NH4‑N除去量(パラメ‑クー:DO)

○

冒
0･04

Fig.

≧:

o
0.()8

NH41N

I,odd

N

0.12
in

N

e.

3

第5図

〜

水温とP摂取量2
inremovals

/

1

DO)

:

川

i;盲､

(⊃

･S等

賃ミ̀う

35

Fig.
P
L)

4

と弓

6
in

1O

P

e

AN

□p‑take in N

tank

rate

i)

tank

4

/'

5

AN

第6園
Fig.

10

6

7

Time

(days)

8

10

11

12

13

従来型同時脱窒,脱リン法試験結果
6

Daily

variations

Phoredox

はほぼ完全硝化となる｡同一負荷でDO値0.5‑1.Omg/eと21 0‑3･
Omg/eでは20‑
40%のNH4N除去量の差が生

in N

and P

irl

concentrations

1)硝化液の循環量を増大させ,脱窒槽での脱窒量を増大させるとP過剰摂取機能が弱まる傾向にある｡

2)脱窒槽内DO

2)原水中の有機物濃度が高けれは,窒素,脱窒槽では,循環液による持込みDOが多い程NOx‑N

DOに串る有機物消費のためしたがって,硝化槽のDOほできるだけ低くする

3)好気性槽のDOを低めに設定すると,好気性脱窒量を高めることができ,リン除去畳も高くすることができる｡
4)第6図に示すように,水質経日変化をみると,処理水のが望ましい｡の窒素は比較的安定しているが,処理水のリンに大きな変動がみられる｡

1. 2

リン除去に関する処理因子
生物学的リン除去は,汚泥のリン過剰摂取作用によるも

2.リフォーナイトシステムへの展開のであるが,l)ン過剰摂取は嫌気槽での.)ン放出工程が大きな要因となる｡
1)嫌気槽内リン放出量
第4図にリン放出量とリン摂取量との関係を示すが,好気槽でのリン過剰摂取量は,嫌気槽でのリン放出量が大きい程大きいといえる｡嫌気槽でのリン放出量は有機物負荷が高い程大きくなるoリン放出の際,有横物は汚泥細胞内に取込まれ,有機物をT‑CODで表わした時,リン放出量と取込みT‑COD量の割合は約1

:

5である｡

1.3項に示した,従来型同時脱窒脱リン法の問題点全てに共通するのは,窒素,リン除去VLおいてはそれぞれ有機物を必要とし,有機物の量によって窒素,.)ンの除去率が左右されるということである｡そこで,窒素,リン除去に必要な有機物の量をまず把握し,次に最適な処理法の検討を行なうこととした｡
1リン過剰摂取にあ要な有機物量2.

窒素については数多くの研究が行なわれており,一般的に除去NO文一N当り約3倍のBODが必要とされている｡3)

温2)水

リンについては,同時脱窒脱l)ン法ではリン過剰摂取に第5園に,水温とリン摂取量との関係を示す｡リン摂取は,水温に大きく影響され,l)ン摂取量Kptは次式で表わすことができる｡
K｡も‑3･7410TA20(o‑1.112)

必要な有機物量を数値的に示された報告例はなく,生物脱リン法において汚泥増殖量と汚泥中のリン含有率からリン除去量を求める次式4)が示されている程度である｡
JP=ABOD.Y.Px

以上のような同時脱窒脱リン処理における,基本的な諸知見を得るとともに,いくつかの問題点も見られた｡
従来型同時脱窒脱リン法のポイントと問題点

1. 3

し,新たな開発のための指標となった｡
28

No.

3

(1984/10)

AP』BOD:除去されたリン(mg/e)(mg/♂):除去されたBOD

Y

従来型同時脱窒脱リン法による実験で,以下の点が判明

Vol.

.)ン除去は安定している｡

NOx‑N除去に必要な有機物量が不足するということに起因するom.dified

processじる｡またDOが低い場合好気性脱窒が生じる｡

除去率は低くなる｡これは,

与

20ト,

E(/lLucnl T‑N

and

tank
MLSS.
h)
(m.(I/.(I.

release､5,lr) rl'￣‑‑‑‑Th̲

in

b;

3O

4

release

･1()チ
rI'

I
I;((/UCTZ

P放出量とP摂取量の関係

250II'l/luel'tT‑N
JnI/LLenlPO

盲

第4囲

/1

a..

I

30

(℃)

(⊃

∈

P

25

‑一▲‑‑‑11▲‑‑T‑‑▲￣￣

し′

き

2()
Jeml)I,rafurc

○

≡宅8
ち

15

Ⅳolpl･

P

oll

rate

up‑takei)of watertemperature

/

0.8

5

Influence

○

い)

む

Fig.

○

tank

(Parameter

lank

4

LLIC

3

NE4‑N

l

0.04

｡/

8

ト+

＼

萱

10

〔つ

2:
￣

遥

D.T‑1h‑･【三J]:除去BODに対する汚泥転換率:汚泥のリン含有率
生物学的脱リン法では,有機物量がリン除去に大きく影

神鋼ファウドラー技報

Px

31

第1表

N槽内P摂取に必要な基質濃匿呈示式

Table

1

Equations♭p‑(pANe‑PANi)

pu‑(pNi‑PN｡)

AP‑(PU‑PS)sbp‥･(1 ＋r)･DOAN＋n･DONl(1＋r)/(1十r＋n)‑･‑(3)(1＋r＋n)biodegradable･‑･･(5)conc･

substratein N

carried』sbs : biodegradable

Fig.

following

D1

PU

AN

and DNused(calculated on N

tank
tank

N

tank

cone.

up･takerl(calculatedNtank base)con°.

luxuryonphosphorus

ml
m2

:

NOx‑N

: DO

feed

(calculated oll

up･takenbase) (mg/e)

water

const･

removalremovalremoval3040以下にするにはSbpは25mg/e以上必要であるといえるo
2. 2
最適処埋法の検討

const.

できた｡しかし,排水の種類によってBOD/N/P比が定まり,窒素,リン除去に必要な有機物は必ずしも十分に存在しているとはいえない｡したがって,限られた有機物量(mg/e ):

20of SbpP

on

窒素,リン除去で必要な有機物を量的に把握することがbase)(calculated on(mg/e)』PA

equation

releasedcone.

phosphorus

1
1

10

base) (mg/e)
phosphorus△≡

Effect上であり,下水を対象とした時処理水リン渡度を0･5mg/♂

in

substrateand DO
removal

7

＼

(caト

tank

base) (mg/e)
conc･f｡r NOx‑N:

P除去に対する
Sbpの効果Sbp(m9/I)

tank base) (mg/e)
influent substrate conc･,N

feed water(calculated
Sbi‑0.85･T‑COD‑7

:

第7国

己茎

CJ?

on

ps

=

至言

●

I‑･･(2)･‑I.(4)･

culatedbiodegradable

:

10

也

on

sbi

0
○

5Eh喜
･‑‑(1)(r＋n) ･NOxINN＋m乞i

12

ミ10

(Sbi‑』Sbs)/(1十r＋n)

ASbs‑mlps‑

forconcentrationof necessary
substrate
up･take in nitrification tankphosphater:sludge

n

:

mixed

recycle ratio
liquor recycleratioで,高い窒素,.)ンの除去率を得るためには,違った角度

からプロセスを見直し,有機物を有効に利用する方法を考えなけれはならない｡この観点からの検討の結果,第8園

influentに示すような原水分注方式と錬気槽と脱窒槽の並列的配置

effluent

響することは上式でもわかるが,窒素除去を含む生物学的という処理フロ‑の改良を試みた｡この処理方法はのちにミリフォーナイト⑳ミシステムと命名した｡

同時脱窒脱リン法ではNOx‑NやDOによって消費される
有機物畳も考慮しなけれはならない｡

リフォーナイトシステムの2大特徴である,原水分荘方
式と,嫌気槽と脱窒槽の並列的配置は以下の論拠に基づく

additional

subscript

AN:anaerobicN:nitrification

tank
:

tank

我々は,これを考慮した有機物量として,硝化槽流入有ものである｡リフォーナイトシステムでは,硝化槽を好気機物濃度でリン過剰摂取との量的関係を表わすことができ性槽という名称に変更したが,これは,好気条件では硝化ると考えた｡硝化槽流入有機物濃度(Sbp)を第1表に示
Sbpと1)ン放出やl)ン摂取とす一連の計算式より算出し,だけでなく,リン過剰摂取が行なわれること,および従来の関係を求めることにした｡5)
硝化槽に持込まれる有機物量は,原水中の生物分解性
DOの消費
有機物量(Sbi)から妹気槽および脱窒槽で,1 )原水分注方式の意義

型と区別して特徴づけることによるものである｡◎窒素,リンの除去に対して,それぞれ適切な量の有機物を注入することにより,目標除去率を設定でき管理がやNOx‑Nの除去の際に使用された有機物量(』Sbs)を差
Sbpはこの有機物量を全流入水し引いたものと定義する｡

容易となる｡

量で除したものであり,硝化槽流入水の溶解性有機物濃度とができ,その分P放出量が増大し･結果的に好気性槽と,汚泥内基質の合計を表わすものとも言える｡
第7国は,有模物をCODで表わして,嫌気槽でのl)ン

でのリン過剰摂取量の増大が期待できる｡また滞留時間

放出濃度PS,硝化槽でのl)ン摂取濃度PU,およびリンをはかることができる｡◎原水分注方式によって,嫌気槽の汚泥濃度を高めるこを長くとることができ,水量負荷変動に対しても安定化
2)嫌気槽と脱窒槽の並列的配置の意義

過剰摂取濃度APをそれぞれSbpとの関係で表わしたもの
Sbpが増加すると,結果としてPSである｡第7国から,◎処理水の変動は窒素よりもリンの方に顕著に現われ

およぴPUは高くなり,』Pも大きく.リン除去が達成される｡これは流入水質の変動による影響が大きいと考えらるといえる｡そして,過剰摂取に必要なSbpは10mg/β以れるが,嫌気槽から好気性槽に直接流入させることに

Mixed

liquorrecycle(n)EfFla en i
Fi71aLDenE7rInf7uenltankt'[.Icati,,ni

AerobTIc

tank

se=lin9

(AE)

(DN)

第8園
リフォーナイトシステムフ

Phosphorus

Jlnaerobic
lank (JIN)
Sludge32trec̲ycle(r)

神鋼ファウドラー技報

wasle

ロ‑シート
Fig.
8
rich
sludge

Flow
NITE

Vol.

sheet of REPEO･
Systern

28 No.

3(1984/10)

○

▲̲
‑▲‑

▲̲‑‑▲‑

.I)()

//I‑

/

第2図に示した回転円板併用式実験装置をリフォ￣‑ナイ

T一八r
J8[l,I,･召I‑J‑‑一､

ヽ▲‑

Pod‑P
ITZrl7LerlE.

′

･H)

∫‑｢

＼主
Ch

:i() LE‑

∈:

ンニ

DI

mg/β以下の水質が得られた｡また第9園に示すように実
験期間中処理水質は低い値で安定した｡第9図に示した水

2OよE〝lueTIE T‑NQa.

Tlシステムに改造したo団地下水を対象とした実験の処理
条件および処理成績を第2表に,処理水質の経日変化を第9図に示す｡処理水質としてT‑N5‑long/♂,
PO4‑PO.3‑か￣㌫l:I‑I:o=F‑ーIA
1()

一山ーー‑一ふTt‑‑ーー‑

質の値は,一定流量処理条件下におけるコンポジットサン

2

6

4

10

8

ユ2
Time

第9図
Fig.

14

18

16

20

22

24

26

リフォ‑ナイトS/ステム試験結果
Daily
NITE

9

第2表

in

variatior]sN

and P concentrations2

水の負荷変動に応じて処理水質も変動する｡したがって負荷変動対策についても検討する必要がある｡

Experimental

conditions

andresults

4.リフォーナイトシステムにおける制御美顔

REPHONITE
Influent

flow

rate

Sludgerecycle

ratio

Mixed

liquorrecycleFeed⊂コl)フォーナイl‑S/ステムは従来型同時脱窒脱リン法に比べると安定した窒素,リンの除去ができるが,流入水の大

(‑)

0.5

きな負荷賓動には対処できず,処理水質に変動が生じる｡
この負荷変動に対して安定した処理水質を得ることを目的

1ノ‑2

tank

Denitrificationq)(m3/d):(AN ̲̲̲±)DN)

Anaerobic∈

System
4.5

ratio

ratio

①

.2
='L

きなピークをもったパターンを示し,実処理施設では流入

irlREPHO̲

system

処理成志賀例

Tablelプルの測定結果である｡団地下水等では,1日の各時刻の
流入汚水量および流入水質は一般に午前と年後に2つの大(d'L.1pS:)

tank

1

:

として,

Do剃御,返送汚泥量制御および循環液量制御を試みた｡これら各制御の目的は次の通りである｡

1

(h)

1.0
1.0

(//)

2.5

1)

〔⊃

Aerobic

(//)

tank

7.0

lrlfluent(mg/ど)

Effluent｢;)

In fluent

〟

)

4‑5

Effluent〟)

0. 3ノー′0.
5)ヱ̲̲

1 60′‑′200

T‑N

lnfluent
BOD
Effluent

)

10

〟

)

130‑180

//

) !

//

Jnfluent

し,30ノー/40

低い値に一定制御する｡処理効果の面以外に,曝完動力の低減化も目的としている｡
2)返送汚淀量制御
好気性槽のNH41N‑MLSS負荷が一定になるよう,返送汚泥量制御によって,負荷変動に応じて好気性槽のMLSS
濃度を変化させる｡返送汚泥量は,負荷流入時に直接対応させて制御する｡

S S
Effltlent(

No又‑Nの除去率を高めると同時に好気性槽での好気性脱窒量を多くするため,好気性槽のDOを1‑2mg/βの

5′‑10

T‑P

Do剃御

循環液からの脱窒槽‑の持込みDOをできるだけ少なくq)3)循環液量制御
好気性槽の処理水のNOx‑N濃度が一定となるよう,流入負荷の高い時に循環液量を増加させ,負荷の低い時は減少させる｡循環液量は負荷流入時より数時間の遅れをもたせて制御する｡
4. 1実鹸装置

15より,リン除去に必要な有機物量を安定確保でき,リン除去率も安定しやすい｡◎嫌気槽でリンを放出した汚泥は,脱窒槽を経ずに直接

l写,:z‑i.,5&;L霊孟芸孟志言昌･b漂誌荒冨o
3.リフォーナイトシステムによる処理実験
3.

レスが融

実験はベンチスケー/レテスT装置により,模擬排水を使用して行なった｡テス十装置は生物反応を行なう処理装置と各種制御を行うコントローラから構成される｡

1リフォーナイトシステム処理成績

ORP

PH

‑㊨
(守

RT
AE
I)N
FP

S

D

T

Rt,'2

water

storage

: raw

water

storage

DVl

LFI

:

tank
anaerobic
denitrification tank:aerobic tanksettling tank
raw
water
feed pump
mixed liquor recycle pumpsludge recycle ptlmp
air

第10図
Fig･

Vol.

10

28

:

3

AN
P
.;1

(1984/10)

separating

feed valve
feed val∇efeed valve

toDN

リフォーナイトシステムフロ‑チャート
Flowsystemchart of REPHONITE

No.

compressor

high con°.
low con°.

SV1
SV2

tank‑1
tank12

:

RVI
RV2

(罪

RT2

: raw

AN
DN
AE
ST
FP
RP
S P
AP

D()

Rt

RTl
RT2

神鋼ファウドラー技報

5P

DV2

:

separating
AN

SVl

:

sludge
AN

SV3

S V2

:

S V3

:

feed

recyclesludge recycle
sludgeexcess

to

valve
valve

to

valvetom
valve

waste

33

sensorDO
ORP
sensor
Pfl sensorTem7)erature

Low

pass

(iLler

8ch

12bEI

ADC

SensorColor
di sptaJ.
MOTHER

C]'U

BUSS

ロ

ph 00 t.1SOlalCd
Pa raLLelouEpILl∫/F

PIH)Eo‑ ;solated
input
paral[cL

1/F
mini
))]SK

Pri'llL'r

flo押y

1
I(･ed
2
rLJtPdfeel) sensoT3

SSRA

I('rIJ

rawml】

sL･ParaEi2Zg

reed valveloDN

ef3 spl'aratlny

I‑eL7dvalve

to

JIN

RtI) ∫‑L'9hc',TIE.

TeedvaL‑,eRF2≠,aEerJ')

reed pump

valveI,alreLo.4N

聖プsludge

rccJ･CLe

1,a/veEo

帆.aSteI,aLTe)4Lr

ステムコントローク図(eed
recycLL･

cone.

第11園1)フォーナイトシ
ラシステムブロッ

空9con,,e.so,SVlshLdgesm5りrs(･包S''r

J･'p

Fig.

ll

Cross

(LTlt,er(I(I/ector

RP;Legce,e,.

p‑rcess.J8d.(JCControlofDN

systemREPHONITE

system:eE..,5etqx野(lrL'v(,rCONTROLPROGRAM

i

1.airpu叩COntrOL
2.桝Z'xL,d[iquor･recJ･C[epump
control
3.s(udgerecyclepampconErol

第12囲l)フォーナイトシ
REALTIMELNTERRUPTtON

ステムソフトウエ

rEROCR()SSINTERRUPTION

N88‑OPERATtNGSYSTEM

アの機能

zerocr')ssinl(, ‑upltLoT8
lrcaLmen[12〔)HzI 88‑DiskBaszTc
I,eaLlimemonz.1or600Hzt

Fig.

12

Softwareof

1.PC‑8801mkn4.ADC&j王2

function

REPHONTTE

sys ten

HARDWARESYSTEM喜:i:tT:EoB君15･PIO8〝64.

気槽,脱窒槽,好気性槽および沈殿槽で構成され,槽容量似した変動パターンを与えた｡変動パターンは12時間1サ

はそれぞれ5.2e,

10.5e,

32.2e,

嫌気槽と脱窒槽は密閉構造で,

2

実鼓条件

1)処‡哩装置
第10図に処理装置のフロ‑シーTlを示すo処理装置は妹流入負荷変動は,団地T/水の流入負荷変動パタ‑ンに類

21e(有効容量)である｡
2槽仕切となっており,そ

イクルとしてこれを連続して与えた｡原水には第3表に示すような成分と水質からなる,'高濃度原水と低了崇度原水のれぞれの槽に撹拝機を設けている｡好気性槽は4槽仕切と2種類の模擬排水を作成して用いた｡

なっており,それぞれの槽に多孔散気管と撹拝機を設けてこの2種類の原水の混合比によって,流量とi柴度が決定され,流量と壊度の設定はコントローラで行なわれる｡以下の各制御実験における流入負荷条件は全て同じとした｡

いる.好気性槽の撹拝機は,DO制御においてエアポンプのON/OFF動作を伴なうため,低風量時の汚泥の沈降を防止し,混合接触を常時行なうようにするため設けていこの流入負荷条件を第4表に示している｡分荘条件も各制
御実験を通じて同一とし,嫌気槽と脱窒槽‑の分注比は1る｡原水ポンプにはパルスポンプを,返送汚泥ポンプと循環ポンプにはロ‑ラボンプを使用し,空気供給はエアポン

:

1とした｡

制御方法

プを使用した｡

4. 3

2)コントローラ

コンTlローラは第12図に示すように各種の機能を備えているが,処理実験におけるコントローラの主な制御は負荷変動量制御, D O一定値制御,返送汚泥量制御および循環液

コントローラのシステムブロック図を第11図に示す｡本
1台のパーソナルコンピュータ‑で制s/ステムの特徴は,量制御である｡それぞれの制御方法ほ以下の通りである｡

CRTオペレーS/ヨン
御,データの入出力,データ処理,等を実現しているところにある｡これはパーソナルコンピ

1)負荷変動王制御
時間毎の流量と濃度をあらかじめ12時間分プログラム設

ュータ内蔵のリア)I,タイム割込みを有効に利用した,リア
ルタイムモニタの製作によって可能となった｡コントローラは以下の各機器から構成されている｡
cpu(PC8800mklmode130o:

定しておく｡高濃度および低濃度に調整した2種.類の原水
RV2の切換動作と,原水ポンを用いて,原水切換弁RVl,

NEC)

o入出力インタ‑フェースボ‑ド(PIO8/16

コ

ン′7￣ッ

ク)

原水の分荘は分注弁DVl,oAD変換ボード(ADC8/12:コンテック)｡高解像度カラーCRTディスプレイ(PC‑8058
oドッTlプリンタ(PC‑8024:NEC)
34

プのパルス周期切換によって,流量と濃度が制御される｡
2)原水分注制御:

NEC)

DV2の切換によって行なわれる｡分注弁の切換は,嫌気槽と脱窒槽にそれぞれ同じ味
度の原水が設定した分注比で注入されるよう,原水切換弁の動作と関連して行なわれる｡

神鋼ファウドラー技報

Vol.

28

No.

3

(1984/10)

Dosagecomposition‑H1壷hConcentra
Water

COnC.

L1.w‑

Eigh萱 Low

cone.

Con°.

Glucose(g/loop);21 8.4

t ion
=<

quality

:

TIN

LLニノ

15

仁,

ち

(⊃

(mg/e)

BOD

320

:

163

:

8.4! COD

(//)

9.4

T‑N

(//)

92.5

NH4‑N

(//)

50;

1.4

T‑P

(//)

9.8三

412i

PO4P

(//)

8.0

128

巳､

66

声

21

KH2PO4(//)

3.5

MgSO4･7H20

8i.l

10.5

CaC12･2fI20(//)
NaCl(,/)

37

20

NH

2O()

:

3.2

5.25

BOD

2.1

:

T‑N

第3表
4.75

The

Table

1.9

T‑P‑1こ0.29:

0.03

模擬排水の成分と水質
3

Composition

i:
Lp

モ1

1り()

condition

of

raw

water

feed

at

=

､′1

5り

￣

C
q

water

012345678910

Tl'me(A)exami.

第13園

BODConc.
FlowrateをTINConc･!TIPConc.
(e/h)(mg/e)(mg/e)(mg/e)

0:00

′

DO

')

ソ

of
waste

c.ntr｡1

Fig･

負荷変動試験結果(DO制御なし)
13

VariationsinN,
tank

P

(DO

effluentand DO
concentrati.ns.i
control free)

2/:7】55/:8喜5･/,87

loo

､主

一ケ

DO‑1mo/I

▲△▲

DO‑‑2

1ロ1)

))0‑:i

2:00

20
T‑N
くナ

J㍉

3:00

15

∈

NH41N

‑‑

/{>'

6:00

2:

モ1

〇

PO

41I)

10

11

1

7:00
8:00

mixed

9:00

llq/tLOr recycle

き
ヱ

10:00

モ

ll:00

Q

a.

slud.,)a

recycleDO一定値制御

好気性槽に設置したDOセンサーのDO値を入力とし

0

1

2

3

4

て,ディジタルPID制御を行なう｡

PID演算により出されたON/OFFパルスにしたがい,エアポンプの時間比
例制御を行なう｡

6

7

第14図
Fig･
14

間毎の必要な量の返送汚泥量と循環液量を算出する｡算出
した値に基づいて返送汚泥量および循環液量をあらかじめプログラム設定する｡設定された値に対して,

effluent

比べて処理水PO4‑P,

9

in

(DO

N

and

P

concentrationsAE｡f

2mg/e,

3mg/eにNH4̲‑N壊度が高くなっている｡こDO制御値2mg/eと3mg/eでの処理結果を比較すると,リンについてはほとんど同じであるが,窒素について
NH41NはDO
3mg/eの場合が低く,T‑Nは逆にDO
2mg/eの場合が低くなっている｡これはDO2mg/eの方
は,制御美顔結果1 )非制御実額結果

制御実験に先立ち,負荷変動による処理水質‑の影響を調べるため,制御を含まない負荷変動だけの実験を行なったoが脱窒槽でのNOx‑N除去率が高いこと,好気性槽での好気性脱窒量が大きいためである｡
第14図のDO制御値2mg/eと3mg/eの結果と,慕lo

この結果を第13国に示す｡流入負荷量変動の影響は,流入暗から数時間の遅れで処理水側に現われており,流入図のDO非制御結果を比較すると,負荷変動の高い時から負荷変動により処理水の窒素,り, DO制御した方が低い値となっている｡

l)ン溝度は大きく変動するといえる○好気性槽のDOも同様に負荷流入時から,数時間の連れをもって現われ,
DOO･5‑4.5mg/eの間で変動している｡

DO制御の効果
好気性槽のDOを1mg/e,

2mg/e,

3mg/eに制御してそれぞれ実験を行なった｡各DO制御実験の処理結果を第14図に, DO制御応答結果を第15園に示す｡
28

No.

3

(1984/10)

tankcontrol)

れはDOの影響よりむしろ,混合撹拝強度の不足による生物反応効率の低下という,実験装置上の問題と考えられる｡

DCモータのPWM制御(パルス幅変調制御)を行ない,返送汚泥
量,循環液量を制御する｡

8

DO制御試験結果
Variations

制御DO値1mg/eの処理結果は,設定した負荷変動パターンに基づいて,計算式により時

4. 4

5

Time(h)4)返送汚泥王,循環液量制御

Vol.

lo苧

J.LL‑
14
′′･･1}‑･･ ‑E)

a

5:00

2)

‑盲

萎享.!F芋蔓
C)
Pl

4:00

l

AE

192.2

1:00

3)

ト･■■

I.)

a.

□atlOnS

l

i,

15()

I

O

Time

i
く=)
だ

3.9

制御実験における原水流入条件
4

SO‖

25り

Lo(Jd

.1‑N

ELll

5

5

synthetic

Table

po41P､

i:

〇

(//)

第4表

^7.[j=‑

t'

･く

:

E:

10

芸s16;:‑::‑,'‑L:‑;
NaHCO8(〟)

こニュ

Con°.

3

‑

4時間後の処理水PO4‑P,NH4‑N壊度に差が生じておこれは高負荷時における酸素供給量の差によるもので,
DO非制御の場合は酸素供給が不足するが,DO制御の場
合は常に必要量が供給されているといえる｡
DOの制御方法に関しては,実験の範囲では特に問題なく第15図に示すように安定して制御が行なわれた｡図中のON/OFF
エアポンプ稼動率は,連続運転時を100%として,運転時の実際に運転された時間の割合を示すものである｡

神鋼ファウドラー技報

35

(%)

Ⅰ
(n

lL)().t'上TL'U]NT:与7,Z,///I

1抱へSO
L4tt,￣31.8

L4LP‑3三.6/llt,‑3R.0‑41tlr′ll.2

(り

i
冒

D()

きT･
(

t1

k￣
LLtrPZLDqITI()rllZ̲qTOfIOi∩( 'H,)

t[)()5Jl'TIJ I.YT2m(//I

fO
二

5‑

=3

;11tl￣￣1)ご.りら

p‑‑d･P･‑I‑‑‑I.‑ギl￣◆‑◆‑l‑l‑◆.41T￣1Jl.(

￣益
≡

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こ､

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l川)():＼rF]41NC̲.

()
Aw‑‑1ホ.

Alr=20.りrP:llr‑1b.i.11r=19.〜;
10

F
TT:

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(iO
こ:

･+

+111.SSv‑‑㍗‑恐ki冨rdli.,

0P
芦lI)(I()0

4ロ

こ̲

∈

:11l･‑‑2l.(i/11L￣ごLl.()i.

T7(]r(JLI

I)()atrTuLmt)lrlri‑
♭
2U

1

I
=

l
22
TiTTZ(

辛̲

rh

(i
l

第15国

DO制御応答結果

Fig.

DO

15

controlI
I

response

こ､

･.,

lu

12
TITTl(

l/1

1t;

18

i

rh)

lEeq;udOtr
i:''芸流量還eci
実り堅塁毒露‡o!1?uafdda;F
'.

i

＼

p‑･A

ヽ‑･ー.I:v

feed

ロ/

卜
I‑l‑･･･‑◆‑◆‑1
Ml.SS^'l[(NP()

第17因

循環液量制御試験結果

Fig.

Variations in N, P and DO
tank effluetlt (Mixed liquor

17

of AE

concentrations

recyclecontrol)性槽に到達し,その後好気性槽内の平均水質となるまでの時間を考慮したものである｡第17囲に実験時の水量変動パ
ターンと処理結果を示す｡循環液量制御によって,処理水のPO4‑P,
NH4‑Nが安定化するとともにT‑NもNOx‑N
除去量の増加により9.8‑11･9mg/eと返送汚泥量制御棒
より安定化されている｡

i‑Pr',(･.､･(/<･

5.負荷変動の推定による制御の検討
実験により,√￣̲‑‑ ‑l̲ ̲̲̲｢二(̲H±ニュて･土̲
H

(

IH

12
TiTIZ(,

制御因子control

factors

I/･原水負荷量･返送汚泥量･DO

返送汚泥制御試験結果

Fig.

Variations
tank

in

effluent

いう

1】の有効性を確認できたが,今回の制御方法は既知の流入負荷量に基づいて,返送汚泥量や循環液量を制御したもので完全な制御とは言えない｡完全な自動制御を目標として検(mg‑02/g‑
討を行ない,活性汚泥の比酸素消費速度Kr
MLSS･h)と流入汚水量によって,流入負荷量を推定し,さらに計算によって返送汚泥量,循環液量を決定する方法を考えた｡ (特許申請中)この方法については,今後さら

1H

/I:･

第16図
16

feed
sludge recycle fed
in AE
tank
.DO

･

loading･N,

P and DO
concentrations(Sludge recycle control)ofAEに検討を行なっていく予定であるo
す
び
6. む

mg/♂, 2mg/♂, 3mg/β制御時の12brの平均稼動率を求めると,それぞれ23.9%,30.9%,45.5%となり,設定DO

1窒素, .)ンの排出規制が検討される時期に際して,経済的で効率的な窒素,リン除去技術の開発が急務となっている｡リフォーナイトシステムはこれらの要求に十分答える
ことのできる技術である｡負荷変動等の外乱に対し,処理の安定化を図ることを目的として各種制御運転を実施し,処理に対する有効性を確認した｡今後ほ,実装置規模でのDO値むこより,この値の差分の動力が節減できると言えるo
3)返送汚泥量制御の効果
DOを一定制御し(2mg/♂),返送汚泥量を負荷変動量に対応させて制御した｡第16図に実験時の水量変動パター
ンと,処理結果を示す｡返送汚泥量制御によって,負荷の高い時間帯のMLSS濃度を高めることができ,その結果基
NⅢ4‑N
質, MLSS負荷が一定化され,処理水のPO4‑P,
濃度も安定化している｡処理水T‑N潰度はNH4‑NがNOx

テストを実施し,より効果的,より実用的なリフォーナイ
t制御システムを開発していく所存である｡

10‑Nに変換されるだけでDO制御時と変わっておらず,
メ‑14.5mg‑βと変動しているo4)循環瀬量制御の効果
DO一定制御(2mg/e)と返送汚泥量制御とともに循環

参

考

1)
2)

野中信一ほか‥神鋼ファウドラー技報,Vol･27,

文

Ma,｡isseminarprocess

液量を負荷流入時より4Hrの時間連れをもたせて制御した｡ 4Hrの遅れは,流入負荷が,嫌気槽,脱窒槽を経て好気36

Do剃御,返送汚泥量制御,循環液量制御

1

‑
:‑

献
ほか:

Review,

IAWPR

Phosphateremoval

in

G.Ⅴ.R
on

No･3
Post

biological(1983)

corlference
treatment(1982)

Vol･ 18, No･ 207(1981)
3) 八木橋一郎ほか=下水道協会誌,
No110
Vol･24,(1982), p･ 34) 稲森悠平ほか:用水と既水,
モ排水処
5) 小林哲男ほか:化学=学シンポジウムシ.)‑ズ4
p･ 52
理技術の最近の動向モ(1984)I

神鋼ファウドラー技報

Vol.

28

No.

3

(1984/10)

仁ピッカーブ社製プレート式熱交換器の概要(第一報)
Presentcl†盲onof

VICARB

PIc[†eHec111

Exchcmger(1)
冷却塔生産部
岩技術課
崎Akihiko昭彦lwasaki木八Takashi健

Yagi

Shinko‑Pfaudler

has st,arted marketing
manufacturedof plate heatexchanger
France.
VicarbThis
describes
thein 2
world‑famous
paperofproduct
installments,
dealing
descriptive
structure∇itb, the subjects of theory,
andin the first installment
accountof the productandof installation, dismantling

by

and

assemblyin theinstallment.

second

写真1
プv‑ト式熱交換器

当社はこのたび世界的な製造実績を誇るフランス･ピッPI10tO.

1

Plate

Heat

Excbangerに接触して流れる潅体の速度で変化する境膜伝熱係数,プ

カーブ社製プレート式熱交換器の販売を開始しましたo本
稿では第一報として,このプレート式熱交換器の性能的なレ‑

基本型論,構造の説明を行い,第二報にて据付･分解･組与えられた仕様に合致する型式選定を行い最適の型式をそ

立方法を詳説します｡の中から選びだすためにはコンピュータ計算が不可欠とな
ります｡
2. 1熟
収 支

ま

1.

え

が

き

プレート式熱交換器は波状の1)ブをもつ伝熱プレーT.杏
ガスケッTlを介して重ね合わせ,プレート間交互に流体を†肉厚,プt/‑llの熱伝導率,汚れ係数紅よって求められます.従って各種のプレー†および流路構成について

Q‑ql

･

ここに

通して熱交換を行うもので,その構造上の取扱いの容易さ,熱交換性のよさおよび経済性の点等大きな利点があり広範囲に使用され,ピッカーブ社はこの分野で世界有数の熱交換器の性能忙ついての基本理論,構造について説明し
ます｡

)の選定

2. 2

対数平均温度差(』tm)

基準t｡1→tsl

PHEの型式選定に必要な総括伝熱係数は,与えられた仕様条件から一義的に決定されるものではなく,プレート
Vol. 28･･

実額を誇っていますo本稿はこのピッカ‑ブ社プv‑†式

2.プレート式熱交換器(略称"PHE

C2(ts2‑te2)Cl(t｡1‑tsl)‑q2
kcal/h
Q:熱量
kg/也
q :流量
c
oC
kcal/kg:比熱oC
te:入口温度oC
ts:出口温度
添字1ほ被冷却側の,2は冷却仰の涼体を示
します｡

No.

3 (1984/10)

神鋼ファウドラー技報

At皿=些吐二些!

ts2←te2
Atch

At fr

1n%
∂7

ここに

2. 3

Atch‑teュ‑ts2

り,伝熱面積2m2のプレーT.ではNTU‑3′‑4,Atf,‑tsl

プレートではNTU‑2′‑3です.

‑te2

伝熟画積

この例紅於ては2m2のプレ‑す｡

S‑Q/K･Atn･F
ここにm2

kcal/h･m2･:総括伝熱係数82.

S:伝熱面積KOC

パス数の概念:補正係数
総括伝熟係数N12:実質的に熱交換に関与するプレート枚数

N‑1

:間際数

i‑1･l･%･Rl･R2
K

N‑1
2

:流体ごとの間隙数

α2

α1

ここに

OC

kcal/h･m2･:境膜伝熱係数αSo:間際の断面費Se.:プv‑l‑肉厚ml.

:プレTlの熱伝導率

R

:汚れ係数

kcal/h･ m･ oC
m皇･h･ oC/kcal:間際の総断面積
Sの値を非常FL大きくとると,流速は伝熱係数と同様に′J＼さくなります｡この様な場合は複数パスの循環を考慮する必要があ▲'‑ります.

PEE用として下記の値を用い･汚れ係数Rは通常,ます｡･海 水:5×1015n･河川水: 4′‑6×10￣5･軟 水: 2×10‑5
1×10‑58×10‑5m2･h･oC/kcal

添付のデータシートで第1表はコンビュ‑タにインプッm2･h･oC/kcal

T･すべきデータでありますo第2表はコンピュータにより

m2･h･oC/kcal

アウTlプッT･されるデータであり,選定されたPHEの仕様諸元を示します｡

m2･h･oC/kca1･飲料水:
墳膜伝熟係数

第1表･u‑aRebPrc貰およびNu‑書〜Table

ここFL

a,b,c

:プレー†の形状による特性定数<a<0･35〃 ;流体の粘度
0･65<b<0･75
FLp;プレーT‑壁温度にお0･1

0.33<c
Re

Nu

<0.40

ける流体の粘度:レイノ/レズ数(無次元)および流速での特性値:ヌッセル一致(無次元)d:水力学的直径‑プレ‑Pl･..プラントル数
2. 6

ここむこ

;熱伝達特性値
Tl間隙の2倍.

Apュ:分離と/ズ)I,による圧損o数の2乗に比例します.

プレ‑

†枚

exchangers

perfor‑ance5unitlside‑1tSide‑2i7n】etFlovFRatF(Liq.)

kg/hE(Yap.)

kg/h(Tot.)

kg/h‑CondensedVapour

kg/h‑SprayedLiqtlid

kg/h‑Steamkg/h‑NonCondeIISables

kg/h‑SpecificEeat‑ThermalConductivityE】lkg/dm8kcal/oCkg
kcal/h･m･oC
Centipoise‑MolecularWeight‑SpecificWeight

圧損は橿カ′J→さくとどめるべきです｡
熱移動単位数(NTU)kg/m3kcal/oC･kg‑SpecificHeat‑ThermalConductivity‑DynamicViscosity

NTU=些旦=地̲
F･ Atmq.

‑LatentEeat

このNTtJ値は熱伝達の難易度を示し,この値が大きい
程,熱交換はより困難となります｡
例えば

Out

:70oC

tsl : 30oC

(高温側)

InletPressure

68oC

←

te2 : 28oC

(低温側)

LimitPressllreDropts2:∴｡t‑‑2oC,

oC

Temperatureln

→

tel

Atch:

2oC
teュ‑tsl‑

At fr:

FoulingFactor

2oC

40oC･

NTロ‑響‑20

通常プレ‑トはそのパス数で決るNTU値を有してお88

for heat

FluidCirculated‑Dynamicviscosity‑Vapour･non
Condensables

が高くなればなる程Kは大きくなりま
す｡

2. 7

sheet

‑SpecificWeight:プレーI‑内圧損.すなわち動的損失であり,流速の2乗に比例します.

AP2

Data

Liquid＋』P2
APl

熱交換器デ‑クS/‑ト1;流体のある流量

ス:流体の熱伝導率(kcal/h･m･oC)
圧力損失』P‑』Pl

1パス当りの断面積はS/nとなります｡:パス数｡

3.標準PHEの仕様

m2･h･oC/kcal･特に汚れた河川水:

2. 5

T･で6パスを必要としま

N:全プレート枚数

F

2. 4

1m2の

oC

kg/cm2gauge
kg/cm2m2･h･℃/kcal:e;TE;changedlkcoaご神鋼ファウドラ‑技報

Vol･ 28

No.

8(1984/10)

第2表
Table

熱交換着旨データS/‑ト
2

Data

sheet

for heat4.標準構造のPHE仕様

exchangers

performancelunit

4∴1
SidellSide‑2

フレーム･固定フレームおよび移動フレームほ強固な厚鋼板製です｡

DefinitionofTheUnit:NumberofExchangers:･上部ガイドパーは固定フレームおよぴガイドパーサポ

OveraIIStユrface:I.を懸吊支持すると共ーT･上に設置されており,プレ‑I.の洗浄の際,プレ‑†の取外しおよび再取に,プレ‑付けを容易にします｡･下部ガイドバーは,プレ‑トを定位置むこ保持するものであります｡
DefinitionofOneHeatExchager

Type
Correctionon
LMTD

i･タイロッドは熱交の全周むこ等間隔に付いており,固定フ
レ‑ムと移動フレ‑ム間のプt/‑トを締付調整しますo
確実な熱交の組立には油圧による締付方法を採用しております｡ノCalculatedSurfacem2･組立完了後は,フレームに塗装またはエナメルコーティ
ングを施します｡

SurfaceAreaPerExch.m2

4. 2

TransferRatekcal/h･m2･C

プ レート･ピッカーブ社のプレートには3種類の波形形状があります｡(1) HKタイプ:このタイプはプレ‑トの長芋方向に垂sNuur:bCeer三:e;1:teersPlateJm2
ConstnlCtionDataPerfleatExchanger

直の波形をもった型式で,さらに旅路方向紅平行匠突
起が並んでおり,この突起が,隣接するプレー十をサDistanceBetween

ポートしています｡これらの突起の数と位置は,各プ

platesmm†のみならず熱交全体が最適な強度を保つ様設計

レ‑

Numberofpasses

されています｡(2) FPCタイプ:このタイプは,プレーTlの長芋方向

Velocitym/sPresstlreDropkg/cm2に平行の波形をもっています.突起はEEタイプとよく似ていますが,はとんど垂直です｡;Cos:≡?gp,:rs;s,uerekg/cm^2!gaugel(3) CHタイプ:このタイプは,ヘ1)ングボー㌢状の波

i

TestPressureク形を有していますo二つの波形の間にあるブ1)ツヅのDesignTemperatureoc

数はHKタイプ及びFPCタイププレー†よりも多Connections

く,高圧力差に耐えることができますが,閉塞の債向Positiorl:h/Out

GeneralDimentiorlSが若干強くなります｡
Hタイプ･HKタイプと傾斜角度の緩い波形を使ったC
ほ,高い熱伝達率を取れますが圧損は高くなります｡

FluidVolumelnsidee

FPCタイプと傾斜角度の鋭い波形を使ったCHタイプ

WeightDrykg

は熱伝達率は低くなり圧損も低くなります｡
HKタイプとFPCタイプは同一フレーム内紅組み込み･･

WeightFloodedkg

可能であります｡

OverallWidthmm
OverallLength;/
OverallHeightノグ
PlateThickness//

SizeAMin./Ma】く.〟Si2:eBMin./Max.//･CHタイプでは,傾斜角度の異なるプレートを,同一フレーム内に組み込み可能であります.
･ピッカーブ杜は,プレス可能な全ての金属又は合金のプ
レ‑I,例えば,ステンレス,チタン,
0.2%パラジウ
ム入りチタン,ノ､ステロイB,C,G,タンタル,アルミ

SizeCク

ニウム合金,キュプロニッケル,キュプロアルミニウ

SizeD//

ム,ニッケル合金,モネル,インコネル,フエラリウ

Materia一s

ム,インコロイ825,カ‑ペンクー20,等々で製作可能であります｡
4. 3

Plates

ガスケット･はとんどのガスケット用材質として,多種多様の合成ゴムを使用することが可能です.例えば,ニトリ7t,,エチレン,プロピレン,プチ/レ,プチ)I,系樹月旨,パイTlン等々oConnections
Gaskets･ガスケッT.は石綿でも製作可能でありますoVol. 28No.

8 (1984/10)

神鋼ファウドラー技報

89

取付け,固定フレームと移(ローラー)

動フt/‑ムを固定しますoearlng(上部ガイドバー)

LlHl‑iZ州‑1￣嗣蘭￣̲…WWConneclon

(ノズル)

Fixed

rra仇e

(位】定フレーム)(ガイドパーサポー

ー上面は特に滑らかな仕上げを施してあります｡(移動フt/‑ム,ぞイロッl(タイロッド)[亘亘]＼(下部ガ､イドノー)1Specificationsof Standard

Structural

Membersノズ

ル

すo ノズ/レはプレ‑トと同材料で製作されています｡

5.設計および使用上の留意点
15. 6

するため,固定フレ‑ムと移動フレ‑ムに密着して取ットを組み込み可能な様忙設計してあり,また圧力によって流体が清から漏れない桜シこ設計されていますob)ガスケットとガスケッ1一渉の構造は,プt,‑トの位す｡ガスケットはプレート間が金属接触するまで圧縮されます｡
十材質に適合しかつプレ‑トとガスケッTl閤を十分接着可能な合成ボンドを塗布します｡d)ガスケット薄の表面は,溶剤での洗浄かサンドブラ
スl‑を施し,十分乾燥の後VL接着剤を塗布します｡洗浄には布ヤスリや研磨剤を使用してはなりません.
e)両端のプレートとフレーム闇忙使用するガスケット
以外は全て同一財質とします｡ガスケッ1､は継ぎ目の5. 7

国定フレームと移動フレーム
1パス向流塑PHEにほ全て固定フレ‑ムウエノズ)I,

接合部が設けられています｡b)フレ‑ムの全周にはタイロッド用穴が等間隔に配分c)移動フレームはローラーを介して,上部ガイドバー
でサボ‑トされ,下部支持バーがガイドとなっています｡

40

ない一枚ものを使用します｡
装
塗

フランジ仕上面とガスケット表面以外の熱交表面には,メーカー標準規格忙従った塗装を行いますo
5. 8
ガスケットの許容温度
ガスケット材料に対する最大許容温度は以下の通りです｡

されています｡c)タイロップレートのガスケッ十埋込み薄表面かこは,ガスケツ

c)

付けます｡

a)タイロッあります｡b)タイロッ

プレート用ガスケットa)ガスケットはプレ‑Tl伝教面周囲の構および流体出
入口の周囲に取付けられます｡プレーI‑のさ韓はガスケ

す｡d)両端の7oレ‑Tlは,入口および出口の流体をシール

タイ口ッ7ランジ,ネジ込みい

置決め,取付けが容易にできる様に設計されていまc)プレ‑トは上部ガイドバーでサボ‑トされ,/j＼幕を付けたボトムバーはガイドの役目に使用されていま

5. 3

は,

c)ノズ/レ突出長さは組立を確実にし,ノズルフランジ
ボル†を交換するのに十分な寸法にしてあります.

接触となるように設計上配慮されています｡

2a)入口,出口の接続方式b)接続用ネジ部開口部vL

プ レート

大気開放となっています｡b)隣接する交互のプレート間には,金属接触部が多点

a)

接続部(ノズル)

は,プレート材質と同じ金属およびガスケット材料と同質のエラストマ‑を取付けます.

a)プレート間へ流体を通さないプレーTlの開口部は,その周囲をガスケッ†により十分シー)I,し,開口部は5.

5ずれの方式でも可能です｡･流体はノズルを通り,フレームに接触することなく第1番目のプl/‑ト開口部から最後列のプレ‑トへと流れま5.

る様設計されていますo5.

標準構造材仕様‑ザーVLて,容易FL接着可能であります｡･数年間の運転後でも,ガスケットは取外し,また再使用可能であります｡
4

ド,ナットおよび/ズル重量を含む)をサボ‑トでき

巨三三亘二]
事･これらのガスケットを扇状のエッジにそって帝に正確に取り付けます｡接着の際は,特殊工具は不要であり,ユ4.

態での熱交の1.5倍の重量(移動フレーム)…l‑M嗣i!
Fig.

b)上部ガイドバーは満水状

Mobilframe(プレート及びガスケッ
ト)

第1因

上部ガイドバーa)移動フレームのローラー移動のため,上部ガイドバ

S喝)POrl[oo1I∃

gasket

5. 4

ドおよぴナット
ドは追加プレート分を見込んだ長さ忙してド最′ト径ほ19mmであります｡
ドの両端に専用ナットおよびワッジャーを･ニーリル系:140oC･プチル系:150oC･バイトン系:200oC
5. 9
圧力および最大圧力差(エチレン･

EPDM

7oロビレン系)
アスベスト系:150oC:180oC･熱交における設計圧力は二つの構成材(フレームとプレーり に分けて考える必要があります.
a)フレ‑ム:標準フレ‑ムは10kgf/cm2の設計圧力で厚みを決定しており,それ以上の圧力では設計仕様

神鋼ファウドラ‑技報

Vol.

28

No.

3

(1984/10)

に応じてフレーム厚みをその都度決定します｡b)プレーTl:プレーI‑は最高差圧に耐え,かつ歪みや

第3表
Table

最大圧力差:滞とエラストーマ付プレート
3

Maximtlm
Cbannels

伝熱係数の低下を生じないように設計されています.

p"u

V4CHO.62029015218

H

E

】

S

"U

値がS&Tに&116

T

v7日Kl.o:867;50;≡
218

値が低い

比べて3‑5倍高い
S & Tのl/2‑1ATD

0.5

チューブバンドル引

V13̲.CHO.62029015

き出し用に据付面積

218

の2倍必要
分解が容易

3.構造

With

0.83043525363

I

2.据付面積Platesnesskgf/c‑2】psIkgf/c‑2PSI

熟交との対比

1.効率

:

0.5

PHEとシェルアンドチューブ(S&T)式目

Gaskets

PlatesStainlessTitaniumPlates･第3表には各タイプ毎のプレートの最大試験圧力差を肉厚および材質別に示していますo項

Pressure

Elastomer

Thick･Steel/Eastelloy･水圧試験値むこ用いる安全係数は,客先仕様の規定に従います｡

6.

Differential
and0･830年3525

363

チエ‑フン〈ンドルを116

引き出ざねばならず

.8

複雑

15

218

20

290

4.伝熱面積増減可能

5.重量

S &Tの1/2以Iド

一定
量い

6.二液の混合ガスケアトの設計考溶接部やチューブかv28HK‑I‑㌃F‑:;≡･｢㌃E363

慮により起りえな

ら起り得る

V55HKO.81521812174

0.68116687

い

7.汚れ度合
8.交換

9.漏れ
10.検査

波形と乱流により小円形断面と層流によ

さい

り大きい

容易1枚1枚のプ

チューブの日詰り対

1 1/‑ト交換のみでよ

策や,チューブ交換

Jい

が難しい

常に外側へ漏れるの漏れの発見のためには特殊方法が必要

分解後目視点検

チューブバンド/レを

orCHO.72536320‑'290

引き出す要あり困難

V50o.83043525363

不可能

プレートの追加で可波形と流路形状のた

十分可能

め容易

角に百三意

20 kgf/cm 2
C

V120

HK

100 kgf/cm2

V180

Or

500o C

V260

FPC

0.71318911160
0.81826114203

140ノ‑200u15.最大流量4, 000ma/b

16.最高粘度

20, 000‑30,

17.圧力損失

平均阿

シェル側は低い18.熱壬自失

実質ゼロであり断熱熱損失が大きいので材不要

断熱材を必要

用

溶接不要

制限なし
000CPSチタン使

12333418261

100,000C

P S

炭素鋼使用の場合はり高級鋼使周の場合

PIiEより安価

2oCまで設計可能

22.設計誤差

ミスはない

万一あ

った場合でもプレー
ト枚数の追加のみで

CHO.7

Or

V260

7.

ステンレス鋼又はよでもS&Tより安価

21.アプローチ

O.6

V180

0.8

溶壬妾が必要用でも低コスト20.価格

0.691318116

ただし死

14.最高温畏!侍殊合金の使v850･61826115218

で発見が容易ll.能力アップ19.

HKO･6101459131
V85orO.82029015218
FPC12536320290

12.化学洗静13.最高圧力11927615218

最小5 ′‑10oC必要
常に安全側に設計する必要がある

む

す

15

218

13

189

22

319

17

247

26

377

21

305

び

以上当社販売品であるピッカーブ社製プレ‑一式熱交換器の性能的な基本理論および構造の概要について述べてきました｡別稿では第二報としてピッカーブ社製プレー†式
熱交換器の取扱い説明について記述する予定であります｡
当社では別にピッカーブ工業用プレ‑十式熱交換器のカ
タログを用意しておりますのでご用命下さい｡

よい23.保有水量

少ない

非常に多い

24.利用範囲

プレートを接続する

1基で1用途ことにより多目的運
転が可能

Vol.

28 No.

3(1984/10)

神鋼ファウドラー技報

41

下水処理装置納入ご案内
Sewclge

TrecITmenTP[c]nT

おおすえん<大分市営大洲園処埋場殿納入>
lnsfd[edq†Ohsuen

OM†cI

CIIy

1

写真1
下水処:匹場全景
Pl10tO.

1

Panoramic

view

of

tbe plant2▼写真

1分間に60m3の処理能力を持
つ横型悟性炭脱臭装置
Pl10tO.

2

Eorizontal
Unit

by

Type

Deodorizing

Adsorbent▲

写真Photo･

3

脱水機凍と15m3のケーキホッパー(左端)3Building

for Sludge

Dewaterlng

Unit

4
く写真
前濃縮装置付ベルト幅2mのベルトプレス(10m3/h)PllOtO.
Belt

4

Press

Type

SludgeDewatering

Unit

with

Pr econc

42

神鋼ファウドラー技報

Vol.

28

en

No.

trator8(1984/10)

社

内

二コ

ユ

‑

TOPICS

1. <新型>混床型イオン交換技術の導入

小さくてすむ｡

当社は,かねてより純水および超純水製造用に混床塑イ
オン交換装置を広く採用しており,その処理容量は,‑6, 000m3/dと小規模から大規模におよび国内外むこ多数

100の実績を誇ってきている｡
さらに水処理装置の専業メ‑カ‑であるスイス･ク1)ス
ト杜の混床塾イオン交換技術を導入すべく検討していたが,両社の合意むこ達したので,このほど技術提携した.
技術導入したクl)スト杜の混床型イオン交換装置は,孤特の内部構造,再生工程の採用およびコンパクト化により従来型に比べ,非常に優れた特長を持っている｡
クl)スト社は,同装置を標準化しており,半導体製造用,医療用,医薬品製造用,化粧品製造用などの純水,超純水装置としてすでに100件以上の実績を持っている｡
技術導入した混床型イオン交換装置の主な特長は
1.再生に要する時間が従来型の約%,2時間足らずで十分であり,洗浄40分以内VL18Mf2･cmの水質を得ることが可能｡

5.処理水量3m8/b′‑最大120m8/bまで標準化されており,現地工事が少なく納期が短い｡
この結果, 24時間連続運転の半導体洗浄用超純水設備には,最適の温床型イオン交換装置であるため,横極的に拡販に乗り出す予定となっている｡
当社は,従来から保有する技術と共にこの技術の導入と合わや,挙らゆる純水,超純水製造を必要とする電子,電力,医薬などの各分野向けの超純水製造プロセス牢対し,
初年度12億円,
3年後20億円の売上計画を立ててい争o

2.超微粉砕･高分散機｢コボール･ミル+の販売
当社は,このほど粉体磯器部門の拡充をはかり,微粉
砕,分散の分野へ進出すべく,スイス･フリーマ社の超微粉砕機｢コボール･ミル+をリッカーマン(日本)株式会社と契約し,輸入販売並びにエンジニア1)ングサ‑ビスを行なうことになったo

2.凝縮水のように高度な処理水質が必要な場合でも再生

3.

4.装置をコンパク†忙まとめたことにより,設備面横が従来型の約%でよい｡

わが国FLおいてもここ数年,粉体分野が急成長してきて用水として脱塩水でなく原水を使用してイオン交換樹脂

いろが,当社が輸入販売することむこなった｢コボール･ミの再生を行なうことが可能｡)1/+は, 1979年忙開催された世界的権威のある｢アヘマ+(西ドイツ･フランクフ)I,十で3年紅1回開催されるEg際,再生廃液量が,従来型の約%のため,廃液中和設備が

化学機械展),に画期的な新製品として初めて出品展示され,業界の脚光をあびているものである｡
コボー/レ･ミ)t'は･新しい設計思想紅基づくユテ∵クな機構でサンド･ミ/I,に代表される従来の媒体鑑拝ミルを発展させた湿式の高能率連続超微粉砕･高分散機であり,外国においてほ発売後200基におよぶ納入実績をもっている｡

構造は,三角断面の環状容器内を,同形のロータが回転し,その狭いW形のギャップ(粉砕窒)に粉砕メディアを入れ,ポンプにより遷液されるサスペンションの固体粒子を粉砕,分散するものである｡
コボール･ミルの最もユニークな点は,粉砕重を狭いギ
ャッ7oJで構成しているところVLあるが,その特長ほ,1)粉砕室のエネルギー密度が従来のミルの5‑10倍もあるo

このためサブ･ミクロン域の超微粉砕が可能となり,さらにショーレ1スのな.い構造であるためシャープ

な粒度分布をした製品が得られる｡
2)容器及びロータを冷却することにより,粉砕室容積に対する冷却面横の比が高く,極めて冷却効果が高い｡
3)メディアがミ/t'内を循環するシステムで,サスペンシ
ョン粘度の大小にかかわらず自由に運動するため,高粘度ケこも最適である｡
4)洗浄が産めて容易である｡このため品替時の製品ロスが少なく多品種少量生産紅も極めて有効であるoなどとなっている｡

用途は,塗料,磁気テープ,化粧品,食品,,セラミック

写真1海床型イオン交換装置
Pl10tO･Vol.

28

1 Mixed

No.

3

Bed

Type

(1984/10)

ュon Excbanger

ス,農薬,バイオなど幅広い産業分野に適用される｡

神鋼ファウドヲ‑技報48コボール･ミルFLは,ラボ･タイプ(処理量10e/h)から大量処理の生産機(1,000e/h)まで標準化された5つのタ

なお,コボ‑)I/･ミルの販売目標は,初年度約2億円の売上を計画している｡

イプがあるが,そのうちMS‑18塾(処理量約10‑100e/h)

3.

｢湖をみんなで美しくする環境展+(略称:湖の■テス†磯を当社のテス†センタ‑に設置し,ユーザーの沼環境展)に出品展示

テスト依旗に応じており,テストを実施したユーザーの評
価が極めて高く,すでに引き合いも多数よせられている｡

滋賀県環境公害防止協会主催,環境庁,滋賀県など後援

今後わが国においてコボール･ミルが各産業界に幅広く採用されるものと大きく期待している｡また,コボール･
ミルのテスll,機種の選定からアフターサービスにいたるまで周辺機器を含めあらゆるエンジニア1)ングサービスを実施する予定となっている｡'84年8月28
むこより｢湖をみんなで美しくする環境展+が,日(火)から31日(金)まで滋賀県大津市滋賀県立体育館周辺で開催された｡
この展示会は,｢人と湖の共存の道をさぐる+をテ‑マ

VL湖沼再生への手掛かりを模索する世界初の｢世界湖沼環境会議+と同時開催された.同会講には海外約30カ国,

当社は,このたびのコボール･ミルの輸入販売で,従来80人を含む全国各地から2,から実績の豊富な混合機｢SVミキサー+およびその乾燥

200名の参加者が出席｡
文明の発達に伴い,富栄養化による環境破壊が進んでいタイプ｢T塾SVミキサ‑+をはじめ,容器回転型混合乾燥機｢コニカル･ドライヤー･ブレンダー+,振動ふるいる湖沼をよみがえらせるため,会議忙出席した自治体,料学者,住民運動家など熱Jbな討議が行なわれ,展示会場VL機｢スエコセパレーター+など混合から超微粉砕まで粉体多数の参観があり盛況裡に終了した｡

に関するメニュ‑が整ったことになり,この分野でのユー
ザーからのあらゆるニーズに応えられる体制となり,より一層粉粒体機器の販売に注力する方針である｡
そのため,来る10月3日から6日まで大阪市R:おいて開当社は,この展示会に湖の水を浄化する間欠空気揚水簡の模型を実演,農業集落排水に最適なシグマデイツチ下水処理装置の模型などを出品展示,多数の来場者があった｡

催される｢'84ケミカ)I,エンジニアl)ングショー+にコボド)t'･ミルを出品展示し実演するのをはじめ,さらに10月15日から19日まで東京･晴海で開催される｢'84粉体工業
展には,コボ‑)t'･ミ/I,を中心に粉体関連製品を一堂に出品展示し,販売促進FL拍車をかける予定となっている.

写真3

Photo.

間欠空気揚水簡とS/グマデブチシステムに人気が集中した当社小間3 htermittent
Aero･hydraulics
Gun/SIGMA
DITCH
SYSTEM

写真
写真
PllOtO.

44

2

4

COBALL.MmL

Photo.

神鋼ファウドラ‑技報

the shoⅥr

農業集落排水に最適なシグマデイブチシステムの模型を熱心に見学する来場者

コボ‑/I/･ミル
2

stole

4

SIGMA

DITCH

SYSTEM

Model

Vol. 28

drew

No.

visistors

3(1984/10)