ABCシステムによる食品工業廃水の連続処理試験結果
Resultscon†inuous

Tesl･AMlerOt}ic

Bio‑Conl･cI{†of Food
SysTemProcessing

Wc]11er

WtlS†eUsing

環境装I宣事業部

製品開発室

府高

Mitsugu

Foodprocesslng

Waste

of

anaerobic

fixed

an

ourcontinuous

theCOD(cr)reduction
rate
CH4
theandCOD(cr),red.
ourtiontest
intesttO treatareeasy
Watersbedreactor.

results

resultss血owedoperating

cost.

that

37

at

COD

oC,
84‑88

was(cr)COntent

tllis

type

treatmentloadingoffWas

74‑77%･

waste

treatment

嫌気性固定床方式による金品加工廃水処理は容易であgas④試験では,④m3/dayの範囲

rate

process

results

reducedby

M3/dayshowedinausethat

54Nm3/kg

significant

reduc‑

O･47‑0･was

the

発生する可燃ガス(メタン)を燃料として有効利用できる｡

り,処理コスナの節減効果が大きい｡
当社で実施した37oCにおける殿粉工場廃水の連続処理
COD(cT)負荷8‑10kg/void

8‑10kg/Voidproduction

①

be

can

costs

rate

the%,

gasand責
F口taka酸素(または,空気)を供給する動力を必要としない｡
最終的をこ処分を必要とする余剰汚泥の発生量が少なで,除去率84‑88%,ガス発生率0･47‑0･54Nm3/kg除去
COD(cr)が得られ,発生ガスのメタン含有率は74‑77%の

しかしながら,従来,廃水処理設備として,嫌気性処理
これは,汰(メタン醗酵法)が採用された例は少かったo

高熱量わものであった｡
当社の試験結果,この種の廃水を嫌気性固定床法の設備で処理する場合,運転コストを大きく低減できることが期待される｡
1. ま え が き
オイ/レショックを契機として,世界各国では,代替,あるいは,ローカルエネルギー利用に関する技術開発が加速

嫌気性処理法の研究,技術開発が不十分であったことにもよるが①㊤処理に長時間を要するため,大容量の醗酵槽(消化槽)が必要であり,建設費がかさむこと｡
発生するガスだけでは,年間を通じて,醗酵槽を加温するiこ十分な熱エネルギーが得られにくかったこと｡

された｡そして,これと平行して,資源の有効利用や,省エネルギー,省コス†を目的とした諸技術の研究,開発も盛んに行われている｡
廃水処理の分野においては,特に注目を集めているものに有機廃水の嫌気性処理法がある｡嫌気性処理は,好気性処理に比べて,含まれる有機物の有効利用を図ることができる｡その主な理由はつぎの通りである｡④

運転管理技術が確立されていないために,所期の処理効果が得られにくかったこと｡などに,原因していたと考えられる｡
1970年代の後半から,新しいバイオテクノロジ‑の技術が導入され,嫌気性処理法は飛躍的な進展をみせ始めた｡
そのうちの一つに,固定化微生物法の技術を応用した固定床法,または,流動床法による方式がある｡

嫌気処理法による処理効果の向上,並びに,安定した処理結果を得るに必要な要因
は,いかにして反応槽のなかに嫌気処理むこ関与する微生物を多量に,しかも,健全なフローラの状態に保持し,効果的に働かせるように維持管理することである｡しかし,従来のような,懸濁微生物方式では,諸般の状況から判断して,醗酵槽内に多量(少くとも 25,000mg/β以上)の微生物を保持することは困難であり,また,流動床法では,大容量の反応槽(バイオリアクター)の内部液に懸濁した充填粒子(砂など)を均一な状態に撹拝混合するには,かなりの流動化エネルギーを必要とし,本来の省エネルギーの目的から逸脱するこ
写真1建設中のABリアクター(向って右側)
photo20IAB

Reactorunder〜い｡

construction(the right side)

神鋼ファウドラー技報とにもなり,必ずしも,所期の効果を得られなく なる恐れがある｡これが,室内
Vol.

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No.

2(1984/6)㌔試験においてかなり優秀な処理結果が得られているにもか第1表かわらず,実用化がおくれている最大の理由であると考えられる｡一方,嫌気性固定床方式の設備は,当社と技術提Tablecolumnsize

携しているセラニーズ社の三工場で,反応槽の容積が5000

columnvolumem3程度の大規模のものが稼動しており,中温醗酵の運転
8‑16kg
水温を採用していながら,COD(cr)/voidm3/dayの高負荷の運転において,80‑90%の高い除去率を得

plastic media
size
total media
volⅧne(mmberof media)
void volumeof mediaており,しかも安定した処理結果が得られている｡この優秀な方式はABCシ′ステムと呼ばれ,当社は現在本方式にsurface

よる廃水処理設備の建設を進めており,運転に入る予定である｡

9月には本格的な

本稿では,この機会に,設備計画のために実施した連続処理試験の結果を中心として,ABCシ′ステムの処理効果に就て報告し,参考に供したいと考える.

area

Specificationof testing

AB

Reactor

165mm(￠)

350mm

×1,(T.Ⅲ)

21.9β
58(H)
mm(中) ×20mm
19.7 e (345)18.1e2,of media

960cm2

なお,汚泥馴致を開始して以来,11か月経過した後,ABl)アクター内部に保持されたSS量を測定した結果,その濃度は約80,000mg/eであった｡この数値から推定すると,
本報告の試験期間中におけるSS保持環度は40,000 mg/e程度であったと推定された｡

3.処理試験の結果

2.試額装置並びに試顔方法の概要
第1図は,試験装置のABリアククー仕様
I

第2表は,連続処理試験に用いた廃水の水質およびそのABCシ′ステムのフローダイヤグラムであり,第2図は,それを模して作成した連続試験装置のフローシ‑トで,第1表は,試験装置の中枢であるABリアク′クーの仕様概要である｡

変動幅を示したものである｡供試廃水は,′J＼麦粉から殿紛および蛋白質(gluten)を製造する工程から排出されるもの
で,含有される有機物は殿粉を主とした炭水化物であり,ABリアクターは,透明塩化ビニールで作成した円筒でわずかに, ′J､麦に含まれる水溶性蛋白質を含む.第2表の数値は,工場から排出される廃水を毎日採取して供試したあり,内部構造は,特殊加工したポリプロピレン樹脂製の充填材(media)を槽内掛こ浮遊･懸垂した密閉型の上向流廃水の水質分析値を統計的にまとめて示したものである｡

式固液分恕槽である｡充填したメディアの表面に嫌気性処

第2表

供試小麦殿紛および/J＼麦グルテン製造=程廃水の水質理に関与する微生物を附着させることによって,T&ble2Characterwaterof waste
glutenpreparationprocess.

ABリア

クターの内勤こ,メディアを格子核とした嫌気性微生物のfrom

wheatstarchand

スラリー層を形成させる｡供試廃水は,電気式パルス駆動のダイヤフラムポンプによって,ミキサー(混合槽)に送り込まれるが,送液量は,手動セットによるパルス数の調整,およびタイマーによる自動ON‑OFF制御によって加言Es｡mg/e,j4･;4T喜ム芸ll,8DS(,,)Fll,100960

減でき,ABl)

SS(〟)l3,5801,800

7ククーに対する有機物負荷量を調整する.
ミキサ‑に送られた供試液は,返送処理水と混合され,pfI計に連動したポンプによって20%のNaOfI液を注入して,pH調整を行った後,水位差によってABリアクタ‑の下部から流入させ,上向きに流してl)アクター内部に保持された微生物に接触させて処理を行う｡処理水は,リア̲̲̲̲̲̲̲＼蔓averagervar(i=)ionlre‑ark

呂3≡:crn,'('///!,'』1…=ofN……,;1r;冒…;6;
試験は,ABリアクターに,都市下水汚泥消化槽の消化汚泥を40メッシュのスク1)‑ンを用いて,繊権,毛髪,そ/≡,3;三慧冨;;芸孟警,{6芸芸完言霊岩‡言･oサージダン
サージグンクは,固液分離槽の機能を持つのではなく,処理水循環ポンプのサクションピットおよび系内の水流,ABリアの他の固形物粒子を除いたものを種汚泥として,クターに満たし,約2週間の周期で供試廃水のチャージ量発生ガス圧の緩衝機能を持たせたものである｡
発生ガスは,シールポットをへて,湿式ガス積算流量計を増加させて,馴致･集積培養を行った｡廃水のチャージを開始してから,約24時間後には,ガスの発生が認められで計量した後,系外与こ放出する｡
ABT)アクタ‑は,槽底部に挿入したシーズヒ‑メ‑によって,運転水温に加温すたo所期の除去率が得られるようVLなった後COD(｡r)負荷量を8kg,12kg,最後に10kg/voidm3/Dの3シリーズの負荷試験を実施した｡なお,運転水温の設定値は,(士2)oCであり,ミキサーにおける設定pHの値は6.7,処るが,加温は温度センサーによる自動詞節によって行われるoABCシステムでは,原則として,･運転水温は中温醗
酵域(30‑40oC)で行っている｡それは,当社が,ABC
S'ステムを徹底した省エネルギー指向の廃水処理設備を目指して工夫していることにもよるが,本稿で示されるように,中温処理(mesophilictreatment)でも,現在までに報告されているような高温処理(ther皿Ophilictreatment)と同程度,または,それ以上の処理効果が期待出来るためであり,中温処型における水温変動が,高温処理の場合のように,処理結果に与える影響が重大でないと判断されるためでもある｡

Vol.

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No.

2(1984/6)

理水の返送は,試験期間を通じて,37

ABリアクターにおける平均上昇流速が約0･2m/hr程度になるように設定した｡
第3図(A)およぴ第3園(B)は,各試験シ.)‑ズ(約1か月間)の日々の主要デ‑クを折線グラフにまとめたものであり,第3表は,処理状況が安定したと考えられる期間のデ‑クを統計処理して示したものである｡
第3表に示したように,各シT)‑ズ(8.12.10kg/m3･Dの順)におけるチャージ水量の変動幅は平均値に対して,1515,5･3, 7.9%であり,COD(cr)負荷量の変動幅は22.9,

神鋼ファウドラ‑技報

21

off

gas

steam

f'uel

neulralizerABnulrienlreactor

tank

surge
waste

water

recycle

heal

waste

water

Fig.

basin

aerahlonstoragedigested

第1図

eneffluexchanger

settlingi

basin

sludgeABCシ′ステムによる廃水処≡哩フローダイヤグラム
1Flowdiagramof ABCSystem

Waste

Water

treatment〜pH(off gas)

㊤gas

seal

(e[f[uenl)

medL'apot(allaerObic e〝hLCrlt)

mixer

alkaline

肌eler

Surge
i

storageanktempseal
healerA

pott

Breaclor

第2図㊨ABCシ′ステムによる試験
T･
装置のフロ‑S/‑
2Fig.

sheet
Bio･Contact

recyclew.astewater

Testing

storage15.5%であった｡これに対してCOD(cr)除去率は,それぞれ84,73, 88%が得られ,その変動幅は4.1,3.4,2.0%の範囲に止まっており,非常(,TL安定した処理結果が得られた｡

90,77,2040,760mg/βであり,BODの測定は毎日実施しなかったが,期間中,適宜に実施した測定デ‑タから得ら

of AnaerobicSystemEquipmentBOD除去率は,93%程度が得られたと推定されるo第3表に示された処理水のCOD(c,)濃度,および除去率の数値において3シ′リーズの場合が,また,各シリーズにおいて,1シ′リーズの負荷量より高い値になっているにもかかわらず,処理効果が高くなっているが,それは,試験期間中にABl)アクタ‑の汚泥引抜を行わなかったので,この間に汚泥の集積量が増加＋ (0. 519‑(‑475)(相関係数0. 859)から算定すると,各s'1)
221020,値は,6.3,れた相関式
BOD(mg/e)e臼g｡
Flow･COD(c,))(mg/e)

し,単位汚泥当りの負荷量が低下したことに起因すると考えられる｡‑ズにおける処理水の平均BOD

発生ガスのメタン含有率は,

神鋼ファウドラ‑技報

74‑77%であり,従来の消Vol.

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No.

2(1984/6)

J{Jゝ?.

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三6 左:iらl)､盲4ミミVo(gas‑IrD‑

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579111315

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23

25

27

29I.0,8kg

ser;es

31

10%

1214

16

20

18

22

24

26

28

｢‑30L''･'2kg%
se‑les

1

6

810

1

第3図(A)連続処理テストの状況(1)Fig･3(A)Daily

dataof Continuous

test(1)

10

IO､Q‑■
○‑≡云

＼抑gos

1,,I.

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ヽy′､xCODc
3579*.ir(.(I/Lメ1113151719212325

27

1'9

Ij', 10'･g

第3国(追)連続処理テストの状況(2)s‑ypざ‑

Fig･3(B)Dailydata of Continuous

まヽtol,oll

汽ノ:1

579ll

131:.

17191test(2)化槽方式のものに比べて,高い値であり,高熱量のガスが得られることもこの方式の艮所として挙げらるものと考え

除去COD(cr)当りのガス発生率は,それぞれ0･54,0･47Nm3/kg除去COD(a,)であり,チャージした廃水量のられる｡

6･7‑8･1倍量のガスが得られたことになる｡発生ガスR:含VoZ. 28 No.

2(1984/6)

神鋼ファウドラー技報

0･51,

第3表

年平均気温

ABCシ′ステムによる連続処理試験結果

T&ble

3

Test

Continuous

waste

Anaerobic

Bio･Contactseries

treatment

water

test

results usingABl)アクター運転水温37

systemlaVe･waste//

SS

Reactor;∇arl‑unita,vaeg･e

0. 76e/da)

2,7 29rug/e

2チ;…冒ぽ左記4?去;註9ヲ三;冒望L
3T2と三≡tj葺j{8弓45ヲ;i5……a;;三!
≡:;三三l.
……三FL:'e;;…32…i……23弓
234l……言54481

vol time
COD

(c,)

808i

2,620989;

3,347

工程は,第1図を参照)

1.5 48&r＼vatertemp

set

Relentiorl

time

COD(cr)loadir]g

Erf】□ent

COD(cr)8.3■

10,3乍1.6!

RedtJCtion

それに対して,第4表の右欄に示したように,活性汚泥法だけの処理設備においては87. 983.7

(cr)
//

86.8

SS

83,6

ProdljCed

BODと計算される｡(centrifuged)

llliク

rate

COD

ぞれ116.

2,2,a?;6…三…i………! …三…t2;7:(1)燃料ガスの回収はもちろん期待できず(2)消費電力は,4700kWh/Dが見込まれ,

(Gen‑

89. 1
91.9

lgas

Gas

voll,lme

Gas

Produetior】

lri‑i

O･472

0.4.

8.0

Nrn3/kg

COD(cr)red.

0. 9■ Nrn3/waste

Dとなり,rna%

1,6l‑冨pc,Bd4ucet3.n
115弓｡7…;5!

CH.

,ate!.
07;ll;ll

Nrn3ルg red COD(cr)(容積割合)であり,燃料ガまれるH2Sは0.07‑0.15%

ABCシ′ステムの4.3倍も大きくなり(3)さらに,処分を必要とする余剰汚泥量は,

lo† NC/day

3･7! 77･O

この試算結果によれば,廃水処理の結果,運転費を償なって更に,利益を生むことになり,その発生利益は,それ6. 22円/kgCOD(cr),10. 31円/kg53円/m3廃水,kg/v.idm8/day..81

SS////

L(̲@,1̲;=n9.(i,̲桓三竺竺巳i(些峯;1,!;Ll,聖処理後,埋立て処分するとして廃水処理設備全体の運転費
hvaeg‑e.
F:(;i,n】 ia(t:,n､､l(処理,｡ge㌔Ⅴ:(;i,nを試算すると,第4表左欄に示す結果が得られる｡

Resu)tL///

ABCシ′ステムによって,嫌気処理したのち,活性汚泥法で仕上げ処理を行って放流し,発生する消化汚泥は脱水

1･date)Charged15

13.2m3/3.8倍の処分費を必要とすることになる｡
ABCシ′ステムでは活性これらの諸費用を集計すると,汚泥法だけの処理設備よりも,1日当り370千円以上,午間では,操業日数300日として,111百万円以上,コストダウンできると試算される｡
従来,この種の廃水処理法として採用されてきた好気性スとして使用する場合には,脱硫処理を行う必要があると判断された｡水溶性の有機炭素収支によって,微生物転化廃水処理方式においては,このように廃水を処理すること率を推定計算すると,その割合は約4%弱であった｡

によって,企業経営の収益を増大させるものは皆無であ

第4衰

運転費の試算比較

Table4A

case

comparativesystemandofstudy

activatedsludge

り,廃水処理の経済的負担はかなり高額に達するとされてきた｡本稿に示されたABCシ/ステムの処理効果は,本処

ABC

cost

operating

理法を導入することによって,廃水処理においても利益をpr∝ess得る可能性が示されたものと考える｡

A｡tivatedeL聖⊥̲sJySt̲TJJ
芸:age
prOSeSSsludgee/D

宰/DOOI
2雲6D!△210,fo'o/?
Activated&prOCeSS

Gas

credit(as heavyoil)

両Electricity

13,

Chemicals(for.neutralizer,
sludge dewaterl̲n̲g二 +land
cost

15,す//

一義t;‑;￣了￣￣￣￣

pT&io‑n7Dr■￣
1.5
L 15,000000￣￣￣｢言;諺

△ 58, 265むヽ

:‑:9i//

Sum

4.

//

‑//

42, 000
ノク

Labour//0//60, 295fill

1984年度の下水道研究発表会(4月18E]‑20日,於東京都)において報告した｡

94, 000

kg/D
O

040

〔註言己〕

本稿において記述した#=[fiL果の一部については,ノ(y翠‑‑I‑‑
4, 700f王eatlng Steam

Sludge3,び以上,食品製造廃水のABCシ/ステムによる嫌気処理試
験の結果について記述した｡
このような結果に基づいて,第2表に示した廃水を処理する場合の省エネルギー,省コス十効果について評価してみると,つぎのようになる｡

検討の条件
処理対象廃水量･/;yCOD(cr)//^/BOD.ySS

廃水の年平均水温24m3/D
9370kg/D

5650 kg/D
20

放流処理水BOD,(/500(18740 mg/′の(11300 mg/♂)

mg/ど30〜

ク20oC

神鋼ファウドラー技報

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2(1984/6)