下水道技術開発会議 第3回エネルギー分科会資料 (R4.1.13)

JS新技術【脱炭素】の取組み

JS技術戦略部
資源エネルギー技術課⾧
新川 祐二

Japan Sewage Works Agency

JS新技術導入制度● 優れた新技術を受託事業に積極的に導入し、技術の善循環を円滑に実施するため、平成23年度から従前の制度を拡充した新たな「新技術導入制度」を運用。
 共同研究等でJSが開発した新技術について、開発者の申請に基づき、受託事業における適用性を確認し、実施設への積極的な導入を図る。 → 新技術Ⅰ類
 JS以外で開発された新技術について、開発者の申請に基づき、JSが実施設への適用性、受託事業における適用性を確認し、実施設への積極的な導入を図る。
→ 新技術Ⅱ類・Ⅲ類

新技術導入制度－1－

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JS新技術のラインナップ①水処理技術など41の新技術を選定（令和3年11月末時点）（注）新技術選定された日から５年経過し、有効期間が満了した5技術を含む。
なお、新技術選定の有効期間は1回延⾧可能であり、最大で10年である。
水処理に係る電力削減、処理水質の安定化
既存躯体を活用した改築・能力増強・高度処理化
工事中の仮設水処理・池増設の回避

雨水の除去・排水・ 全速全水位型水中ポンプ
しさの効率的除去・脱水・ 垂直ｽｸﾘｭｰ式除塵機

最初沈殿池
M

下水

窒素負荷の高い返流水を低コスト処理

・ｱﾅﾓｯｸｽﾌﾟﾛｾｽ

・ OD法二点DO制御
・ セラ膜省エネ型MBR・ 担体法（ﾘﾝﾎﾟｰﾌﾟﾛｾｽ）・ NH4計を用いたFB制御・ 傾斜板沈殿分離装置 ・ 風量調節弁制御装置
・ 仮設水処理ユニット
・ 細径PVDF膜MBR

反応タンク

・ 高速砂ろ過

最終沈殿池
M

処理水

返流水
汚泥処理設備－2－Japan Sewage Works Agency

JS新技術のラインナップ②汚泥処理技術
水処理設備
濃縮濃縮・ 熱改質高効率消化・ 担体充填高速消化・ 下部ｺｰﾝ鋼板製消化ﾀﾝｸ
・ 4分割ピット式鋼板製消化タンク
・ ﾊﾟｯｹｰｼﾞ型鋼板製消化ﾀﾝｸ
・ 高濃度対応濃縮・中温消化システム

返流
水

消化設備の円滑導入
消化効率向上消化・ 圧入SP＊Ⅲ(脱水）＊SP＝スクリュープレス

・ 圧入SP＊Ⅳ(濃縮脱水一体）
・ 後注入2液ﾍﾞﾙﾄﾌﾟﾚｽ脱水機
・ 難脱水対応ﾍﾞﾙﾄﾌﾟﾚｽ脱水機
・ 多重板型SP ＊脱水機－Ⅱ型
・ 回転加圧脱水機Ⅲ型
・ 回転加圧脱水機IV型
・ ダウンサイジング型ﾍﾞﾙﾄﾌﾟﾚｽ脱水機
・ 下水汚泥繊維利活用ｼｽﾃﾑ

脱水
汚泥含水率の低減
汚泥脱水性の向上
汚泥処分費の削減－3－

焼却時エネルギーの効率的回収・ 電力創造ｼｽﾃﾑ

焼却･燃料化
省エネ性向上・温室効果ガス排出を抑制する新型炉導入

・ 高効率二段焼却
・ 多層燃焼流動炉
・ 気泡式二段焼却・ 過給式流動燃焼
・ 多段制御付気泡流動炉
・ 二段燃焼式旋回流動炉・ 電熱スクリュ式炭化炉
・ 汚泥性状変動対応型乾燥システム

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パンフレットのご紹介(ニーズに応える新技術)

目次

－4－

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JS新技術の導入実績
19の新技術を106の施設に導入（令和3年10月末時点）（注）新技術の導入決定時点でカウント
技術別導入件数
導入件数

新技術の選定件数および導入件数の推移

技術名称(1件のものは非掲載)

56・ 圧入式スクリュープレス脱水機(Ⅲ型)

8・ OD法における二点DO制御システム

7・ 単槽式MBRと高速凝集沈殿法による仮設水処理ユニット

6・ 破砕・脱水機構付垂直スクリュー式除塵機

5・ 多層燃焼流動炉

3・ 圧入式スクリュープレス脱水機(Ⅳ型)による濃縮一体化脱水法
・ 過給式流動燃焼システム
・ パッケージ型鋼板製消化タンク

2・ ゴムメンブレン式超微細気泡散気装置※
・ 下部コーン型鋼板製消化タンク
・ 下水汚泥由来繊維利活用システム
・ 多重板型スクリュープレス脱水機-Ⅱ型※有効期間満了済 課題:新技術の導入が進みにくい実態がある。
⇒ 性能面、脱炭素効果、不具合事例、維持管理者へのヒアリング等の事後調査に注力し、導入効果を整理することで下水道管理者の導入検討を促し、技術的な支援を行う事が重要。

－5－

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新技術導入事例（丸亀市新浄化センター）
丸亀市新浄化センター整備事業

 新浄化センターの建設（再構築）
平成29年度から敷地造成、水処理施設建設工事に着手
令和5年度末供用開始を目指す

 現丸亀浄化センターは供用開始後45年が経過
 塩害による構造物の劣化、耐震基準未達、高潮による浸水被害

 新浄化センターでは、省エネ、創エネに関する新技術を積極的に導入し、エネルギーの有効利用を図り、持続可能で健全な下水道事業の経営を目指す。
下水汚泥由来
繊維利活用システム

FIT事業
丸亀市浄化センター
供用開始
昭和51年6月
排除方式
分流式（一部 合流）
水処理方式
標準活性汚泥法
汚泥処理方式 濃縮→消化→脱水→処分(一般ゴミとの混焼)
処理能力
37,400m3/日（晴天日最大）118,800ｍ3/日（雨天時最大）

鋼板製消化タンク－6－

差速回転スクリュー型
濃縮機

スクリュープレス
脱水機Ⅲ型

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ニーズ課 題解決策20

Ⅴ 下水道バイオマス利用・創エネをしたい。
消化タンクの新増設や改築の工期短縮、省エネ化を実現します。

JSが提案するソリューション技術
消化タンクを鋼板製とすることで、従来のコンクリート製消化タンクと比べて、工期短縮や省エネ化、維持管理性向上を実現する『鋼板製消化タンク』をご提案します。
●消化設備のある処理場数は近年横ばい●消化設備未導入（292ヶ所）●固形燃料化システムは焼却等と比較して燃料消費量 大(一概に焼却等と比較して優劣をつけることは出来ない)※日平均流入水量1万m3/日以上 小規模処理場向けの簡易な低コストメタン発酵システムの開発が必要。
 固形燃料化の最大の課題として乾燥燃料の削減（消化ガスや地域未利用熱源の活用）－7－

固形燃料化システムのエネルギーバランス

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技術の特徴（メリット）『下水道事業におけるエネルギー効率に優れた技術の導入について』の性能指標に適合した技術です。
（H29.9.15 国水下事第38号）

 建設工期の短縮、建設コストを削減。
 低動力のインペラ式撹拌機等の採用により、省エネルギー化を実現。
 各種センサ類の柔軟な設置が可能となり、内部の状態監視が可能。
 堆積物を抑制する底部構造などにより維持管理性を向上。

 コンクリート製消化タンクと同等の消化性能を確認。（消化日数、消化率、ガス発生率など）

 消化タンクの新設・増設・改築更新を迅速に対応
 消化プロセス導入により、消化ガスの有効利用により脱炭素社会に貢献。（創エネルギー）

導入対象･規模
 最初沈殿池汚泥、余剰汚泥を対象。
（地域バイオマス等の受入れも可能。）
 中温消化（35～40℃）を対象。
 消化タンク容量は1,000～9,000m3/基を対象。
－8－

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各種ラインナップ
下部コーン型鋼板製消化タンク

４分割ピット式鋼板製消化タンク【特徴】●下部コーン構造により、浚渫時の堆積物量を低減し、維持管理性の向上を実現します。

【特徴】●底部を4分割ピット構造を構築し、定期的に汚泥を引き抜くことで、堆積物を低減し、維持管理性の向上を実現します。

－9－パッケージ型鋼板製消化タンク【特徴】●各種センサーによりタンク内の状態を可視化し、運転状況の変化や異常を早期に察知することが可能です。

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ニーズ課 題解決策

19

Ⅳ 汚泥発生量を減らし、処理・処分コストを削減したい。
最初沈殿池を有する施設で流入下水中の成分を利用し、脱水汚泥の低含水率化等を実現します。

JSが提案するソリューション技術
最初沈殿池(初沈)汚泥中の繊維状物を回収し、脱水助材として脱水機に供給することにより、難脱水性の一因である繊維状物不足を解消し、脱水性の向上を図る『下水汚泥由来繊維利活用システム』をご提案します。

下水汚泥由来繊維利活用システム
本システムは，下水汚泥中の繊維状物を「回収ユニット」により効率的に回収し，これを脱水機供給汚泥に脱水助剤として添加します。これにより、脱水汚泥の低含水率化や安価な高分子凝集剤への変更、凝集剤の低薬注率化等，脱水性能の大幅な改善が可能となります。

回収された繊維状物－10－

繊維利活用システムの導入概念図

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ニーズ課 題Ⅳ 汚泥発生量を減らし、処理・処分コストを削減したい。

技術の特徴
 脱水性能の改善。（低含水率化、低薬注率化）
 維持管理コストの縮減。（薬品費、処分費等）
 脱水性能の安定化。（汚泥性状の変動に対して、安定した含水率）
 消化ガス発生量は減少。
 導入効果は初沈汚泥の繊維含有量に依存。
 嫌気性消化槽を有する処理場や導入を検討している処理場で脱水性能の向上や汚泥処理・処分費の縮減を図りたい場合におすすめです。
 混合生汚泥の汚泥性状の変動の著しい処理場で脱水性能の改善を図りたい場合におすすめです。

導入対象･規模
 最初沈殿池を有している下水処理場が対象。
 概ね20,000m3（日平均水量）以上でコストメリットが発生。
－11－

回収ユニット外観

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ニーズ課 題Ⅳ 汚泥発生量を減らし、処理・処分コストを削減したい。

脱 水 効 果
■繊維状物の効果
 繊維分が骨格の役割となり、圧力下で空隙を確保でき、水抜けが良くなります。

繊維分が少ない場合
例：従来の消化汚泥

繊維分が多い場合
例：本技術適用後

圧力

圧力

凝集フロック

凝集フロック 供給汚泥に回収した繊維分を添加することで含水率が大幅に低下します。

■効果の一例（共同研究成果より）
 助材添加率20％で含水率は7～8ポイント減（82％⇒74～75％程度）

 脱水ケーキ発生量は20～30％程度減※上記の条件下での試算結果

 薬注率は約50％程度減※含水率低減を見込まない場合の効果（助剤18％添加時）

含水率低減
効
果

脱水ケーキ含水率低減値(pt)

春季

Ａ処理場，実機スクリュープレス脱水機(φ900)の例

－12－

秋季

冬季

多項式（四季データ最低値より算出）

0
助材添加なし（従来）
脱水ケーキ含水率約82％-4-8-12-160注）脱水性能は処理場ごとに異なることから、導入時は実態調査や現地脱水試験などによる事前導入検討（FS）を行う必要があります。

夏季

1020304050

助材添加率(％/TS)

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ニーズ課 題解決策

18Ⅳ 汚泥発生量を減らし、処理・処分コストを削減したい。
脱水汚泥の低含水率化により、汚泥発生量を削減します。

JSが提案するソリューション技術豊富な『低含水率型脱水機』のラインアップから、汚泥性状等に適した最適な脱水機を提案します。

近年の汚泥処理技術の課題


食生活変化等による汚泥性状の 高VTS化、汚泥沈降性の悪化による低濃度汚泥への対応。



下水用汚泥バイオマスの利活推進による消化汚泥（難脱水汚泥）への対応。

下水道施設の広域化・共同化推進による汚泥性状変動への対応。

 難脱水汚泥に確実に対応する 低含水率・低動力の脱水機の開発
従来の汚泥脱水機に濃縮部増強や二液調質などの新機能を追加し、脱水ケーキの低含水率化を実現。

汚泥性状[VTS]の実態（濃縮汚泥）出典:平成17～平成30年度下水道統計より作成－13－

汚泥性状[VTS]の実態（消化汚泥）

出典:平成17～平成30年度下水道統計より作成

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ニーズ課 題Ⅳ 汚泥発生量を減らし、処理・処分コストを削減したい。
※性能発揮が期待できる汚泥性状には一定の範囲があります。

各種ラインナップ

詳細はJSまでお問い合わせください。

難脱水性汚泥対応型
ベルトプレス脱水機

難脱水対応強化型
スクリュープレス脱水機【特徴】
従来のベルトプレス脱水機の一次脱水部に無機集剤を効率的に添加する新機能を追加により高濃度化することで低含水率化が可能です。Ｍｍ【特徴】
⾧い重力濃縮部と多数の脱水ローラーの採用により、難脱水性である消化汚泥の安定処理が可能です。更に二液調質を行うことで低含水率化も可能です。
Ｍｍ【適用対象汚泥】
嫌気性消化汚泥【適用対象汚泥】
嫌気性消化汚泥【特徴】
凝集装置による適正な凝集フロックの形成により難脱水性である消化汚泥の低含水率化が可能です。
混合生汚泥等の比較的脱水容易な汚泥では「高濃度濃縮機」を省略しても脱水性能を発揮できます。
M【適用対象汚泥】
混合生汚泥 (標準法及び高度処理法)
嫌気性消化汚泥後注入2液型
ベルトプレス脱水機（標準法、機械濃縮）(標準法、機械濃縮)－14－(標準法及び高度処理法)

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ニーズ課 題Ⅳ 汚泥発生量を減らし、処理・処分コストを削減したい。
※性能発揮が期待できる汚泥性状には一定の範囲があります。

各種ラインナップ

詳細はJSまでお問い合わせください。

圧入式スクリュープレス脱水機(Ⅲ型)

回転加圧脱水機Ⅲ型【特徴】
従来の圧入式スクリュープレス脱水機の濃縮部と脱水部を独立させることで、濃縮部での高濃度化や、脱水部を⾧くすることで低含水率化が可能です。
ｍm【特徴】
従来の回転加圧脱水機に電気浸透機能や無機凝集剤添加(機内二液調質)機能を付加することで低含水率化が可能です。
Ｍｍm
33【適用対象】
機械濃縮混合生汚泥(標準法)【適用対象】
混合生汚泥(標準法) [R3:JS標準化][R3:JS標準化]
消化汚泥(標準法)
全量余剰汚泥(標準法）
余剰汚泥（OD法・回分法）－15－

回転加圧脱水機Ⅳ型【特徴】
従来の回転加圧脱水機に「濃縮部ユニット」を付加し、凝集・濃縮・脱水工程を一体的に行うことより、未濃縮汚泥や低濃度（0.5～1.5%）の混合生汚泥に対して低含水率化が可能です。
M【適用対象】
混合生汚泥(標準法)※低濃度汚泥 TS 1.0％程度

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ご清聴ありがとうございました。

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