14
1︵通巻

号︶

27

14

この用紙は, パルプを漂白するときに塩素ガスを使わない「無塩素漂白（ECF)」という方法で作られています。

1 (通巻27号）

27
2017年度114

1

先端膜工学への取組み

2

生物接触ろ過が MF 膜ファウリングに及ぼす影響の評価

Eﬀect of Pretreatment by Biological Contact Filter（BCF®）
on Membrane Fouling in Microﬁltration（MF）for Drinking
Water Production

8

矢作川浄化センターにおける鋼板製消化槽の運転状況

Introduction of Our First Commercial Steel Plate Digester
Tank Installed in Yahagigawa Sewage-Treatment Center,
Aichi Prefecture, and it s Operation Conditions

14

ウォーターアイ®（遠隔監視）における小型現場端末の製作

Production of Small Field Terminals in Remote Monitoring
System19

流動床式ガス化溶融炉における排ガス
CO，NOx 制御技術

A Control Technology for CO and NOx Reduction in Fluidized
Bed Gasiﬁcation and Melting Furnace26

SD（金属 Na 分散体）の新規用途への展開

Development of new applications of SD（Sodium Dispersion）

32

凍結乾燥への撹拌式真空乾燥機の適用

Application of Mixer-type Vacuum Dryers for Freeze-drying
Process

38

施設・技術紹介本社 ／〒651-0072 神戸市中央区脇浜町1丁目4-78☎（078）232-8018 FAX（078）232-8051〒651-0086 神戸市中央区磯上通2丁目2番21号（三宮グランドビル） ☎（078）232-8018 FAX（078）232-8051

40

TOPICS

41

登録特許一覧

技 術 研 究 所 ／ 〒651-2241 神戸市西区室谷1丁目1-4☎（078）992-6500 FAX（078）997-0550

東 京 支 社 ／ 〒141-8688 東京都品川区北品川5丁目9-12（ONビル）☎（03）5739-5800 FAX（03）5739-5821〒141-0001 東京都品川区北品川5丁目9-11（大崎MTビル）☎（03）5739-5800 FAX（03）5739-5821

大 阪 支 社 ／ 〒541-8536 大阪市中央区備後町4丁目1-3（御堂筋三井ビル）☎（06）6206-6751 FAX（06）6206-6760

九 州 支 社 ／ 〒812-0012 福岡市博多区博多駅中央街1-1（新幹線博多ビル） ☎（092）474-6565 FAX（092）441-4440
北 海 道 支 店 ／ 〒060-0004 札幌市中央区北四条西5丁目1-3（日本生命北門館ビル） ☎（011）241-4647 FAX（011）241-5759
東 北 支 店 ／ 〒980-0811 仙台市青葉区一番町1丁目2-25（仙台NSビル）☎（022）716-6651 FAX（022）263-2049

名 古 屋 支 店 ／ 〒451-0045 名古屋市西区名駅2丁目27-8（名古屋プライムセントラルタワー） ☎（052）581-9876 FAX（052）563-2313
播 磨 製 作 所 ／ 〒675-0155 兵庫県加古郡播磨町新島19☎（079）436-2500 FAX（079）436-2506

室蘭SD製造所／ 〒050-0055 室蘭市崎守町387-25☎（0143）50-3036 FAX（0143）50-3066

デュッセルドルフ事務所／ Berliner Allee 55, 40212 Düsseldorf Germany☎+49-211-7792-0430 FAX+49-211-7792-0450

プノンペン事務所／ Soma Tower, 1st Floor, #2C, street120, Sangkat Phsar ThmeyⅡ, Khan Daun Penh, Phnom Penh, Kingdom of Cambodia☎+855-23-210-301 FAX+855-23-210-309
神鋼環境ソリューション技報

2017年度Vol.14 No.1

《本社》株式会社神鋼環境ソリューション 〒651ー0072《編集発行》〒651ー2241≪バックナンバー≫ 弊社ホームページに掲載しています。

http://www.kobelco-eco.co.jp/development/tec-info/index.html

通巻27号
神戸市中央区脇浜町１丁目４ー78

神戸市西区室谷１丁目１ー４ 株式会社神鋼環境ソリューション 技術開発センター（神鋼環境ソリューション技報編集委員会事務局）☎（078）992−6527 FAX（078）992−6504 http://www.kobelco-eco.co.jp《編集委員》編集委員長/田頭成能 委員/高橋円・細田博之・下梨孝・髙橋伸也・丸山智裕・斉藤彰・青木勇・菊池雅彦・須田龍生・松本勝生《発行》2017年9月15日印刷

2017年9月20日発行

年2回発行《禁無断転載》《発行人》横山英樹《印刷所》中村印刷株式会社

＜巻頭言＞

先端膜工学への取組み

神戸大学大学院工学研究科先端膜工学センター
教授／センター長

松

山

秀

人

Hideto Matsuyama

現在，人口増加や経済発展などの社会的要因，地球規模の気候変動などの自然的要因により，世界各地で水不足が深刻化している。20世紀は「石油の世紀」であったのに対し，21世紀は「水の世紀」と言われるほど水資源の重要性が増しており，良質の水資源の確保・維持が世界共通の環境問題の一つとして認識されている。水不足問題を解決する手段としては，膜を利用した水の再利用や浄化技術の普及，さらには海水淡水化など膜技術を用いた水の有効活用が根幹をなすものと言え，膜を用いた
水処理は現在多くの関心を集めている。水ビジネスの世界市場は2025年には100兆円規模に増加するという試算がある。グローバルな水市場にビジネスを広げている大企業はもとより，ニッチな独自技術を持つ中小企業にも大きなビジネスチャンスがあると考えられる。
地球環境における人類のもう一つの大きな課題は，温暖化の主原因とされる CO2 の排出をいかに抑制するかである。膜を用いた選択的 CO2 分離技術は，そのような温室効果ガスの増加抑制に対しても大きな貢献が期待されている。
ここで神戸大学における膜工学研究の取組みについて紹介したい。平成19年４月，神戸大学大学院
工学研究科に膜工学に特化した研究と教育を行う「先端膜工学センター」（以下，「膜センター」と略記）が設置された。大学における膜工学に関する本格的なセンターとしては日本初そして唯一の存在である。膜センターは現在，水処理膜グループ，ガス分離膜グループ，有機薄膜グループ，塗布膜グ
ループ，膜バイオプロセスグループおよび膜材料合成化学グループの６グループで構成されており，
膜に関し多面的な研究を展開している。
また，膜センターと連携して膜工学に関する先端研究と人材育成の両面で産学連携を推進することを目的として，「先端膜工学研究推進機構」（以下，「膜機構」と略記）が平成19年７月に設立された。
膜機構は主に企業会員（現在74社）を中心に構成されており，平成25年４月からは一般社団法人として活動を行っている。
さらに平成27年４月に神戸大学キャンパス内に，膜工学に関する専用の研究棟「先端膜工学研究拠点（６階建て，延床面積６千平方メートル）を新設し，設備的にもスペース的にも充実が図られ，産学官連携を一層進めやすい環境が整備された。
膜工学分野における我々の役割は，これまでに構築した産学官の連携をより強固にして，世界をリードするような革新的技術開発の発信拠点を形成すること，加えて，本分野で世界に通用するプロ
フェッショナル人材を継続的に育成することであり，そのためには膜センターと膜機構（企業会員）
がさらに協力して，産学連携の絆を堅固にすることが求められる。

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報

1

生物接触ろ過が MF 膜ファウリングに及ぼす影響の評価
Effect of Pretreatment by Biological Contact Filter（BCF®）on Membrane
Fouling in Microfiltration（MF）for Drinking Water Production

小野田草介＊
Sosuke Onoda

塩田憲明＊＊
Noriaki Shiota

博士（工学）

農学博士

三浦雅彦＊＊
Masahiko Miura
農学博士

長谷川進＊＊＊
Susumu Hasegawa

工学博士・技術士（水道部門）

松山秀人＊＊＊
Hideto Matsuyama
工学博士

臭気やアンモニア性窒素の除去機能を有する生物接触ろ過（BCF）と膜ろ過を組合せた浄水シス
テムにおいて，生物接触ろ過が後段の膜ろ過における膜ファウリングに及ぼす影響に関する検討を行った。水質と膜ファウリングの関連性を評価した結果，バイオポリマーが膜ファウリングの主要因子と考えられた。また，バイオポリマーは BCF で除去可能であった。これらのことから，BCF
が浄水工程における膜分離の前処理として有効であることが示された。
A biological contact filter（BCF）is used to remove odors and ammonium nitrogen at drinking water
treatment plants. In this study, we investigated the effect of a BCF as pretreatment prior to microﬁltration
on membrane fouling. After assessing the correlation between water quality and membrane fouling,
biopolymers were found to be one of the major factors of membrane fouling. In addition, biopolymers
could be removed by the BCF. These results suggest that a BCF is effective for pretreatment prior to
microﬁltration in drinking water production.

Key Words：
浄水Water puriﬁcation

生 物 接 触 ろ 過

Biological contact ﬁlter

精Microﬁltration

密

ろ

過

膜ファウリング

Membrane fouling【セールスポイント】
・前処理に生物接触ろ過を採用することで後段の MF 膜における膜ファウリングが軽減されることが明らかとなった。

まえがき

過（Microﬁltration：以下，MF）膜をはじめとする浄水方式としての膜ろ過法は，従来の急速ろ過法

多孔膜を用いるのが一般的である。浄水工程で MFに比べ，設置面積が小さい，処理水質が良好である膜が担う役割はあくまで除濁であり，原水中の溶解といった特長を有し，近年浄水場への採用件数が増成分を除去する必要がある場合においては，溶解成１）加しており ，今後のさらなる普及にも期待が寄せ分除去機能を有する前処理と組合せた浄水システム

られている。浄水分野における膜ろ過では，精密ろが 提 案 さ れ る。 当 社 は 生 物 接 触 ろ 過（Biological

神鋼環境ソリューション技報

2＊

水環境技術本部 開発室＊＊

技術開発センター 水・汚泥技術開発部＊＊＊

神戸大学大学院 先端膜工学センター

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

原水

原水

分解

処理水

分解

図１

分解

空気

圧力渠

処理水

下向流式

分解

渠
出
流

生物活性炭

空気

濁質

分解

流動境界面
充填材

ろ材

分解

渠
出
流

渠
出
流

渠
出
流

微生物 水の流れ

生物浄化機能●2-MIB 分解菌●硝化菌●その他有効菌⎧臭気物質（溶解性）
原水⎨藻
類（懸濁性）⎩アンモニア性窒素 など

上向流式

BCF 概略図（左：下降流式，中：上向流式，右：原理）

次亜
逆洗水

逆洗水
取水
（住吉川）

原水調整池

生物接触ろ過膜ろ過原水槽

膜ろ過装置

次亜

浄水地

送水

薬品洗浄設備放流（逆洗排水）

放流
（中和後）

図２

本山浄水場の処理フロー
表１

Contact Filter：以下，BCF）と膜ろ過を組合せた浄水システムをこれまでに納入してきた。

項

BCF 装置の概略図を図１に示す。BCF は，充填材に微生物を付着，繁殖させた生物膜に水道原水を接触させることにより，原水中のアンモニア性窒素などを生物化学的に酸化，除去する技術で，薬品の添加が不要なため安全，維持管理が容易であるとい

目

本山浄水場 BCF 諸元
仕

様

下向流式
通 水 方 式
セラミックビーズ（平均粒径2 mm）
担
体
1.6 m
担体充填厚さ
120 m/d
通水速度（LV）
逆
洗 週に１度，気水洗浄（膜ろ過原水を使用）った特長を有する。通水方向により，下向流式，上向流式の２種類があり，いずれも定流速ろ過を標準としている。また，週１回程度の頻度で水洗浄およ

BCF を膜ろ過の前処理に用いた場合，水質改善効び空気洗浄を実施し，充填材にて捕捉された濁質を果による膜ファウリング低減と，微生物のバイオポ

排出しながら運転する。

リマー生成による膜ファウリング助長のどちらが優膜ろ過設備の運転における最大の課題は，運転に勢となるかについて，明確な報告はこれまでになさ

２）伴い発生する膜ファウリング（目詰まり）であり ，れていない。そこで，水質分析と膜ろ過試験のデー

これへの対応としては，逆圧洗浄（以下，逆洗）やタ蓄積により BCF が後段の MF 膜における膜ファ

エアバブリングに代表される物理洗浄を定期的に実ウリングに及ぼす影響を評価し，また，BCF の設施するのが一般的である。物理洗浄で解消すること

計の妥当性を評価したので報告する。

ができない膜ファウリング（以下，不可逆ファウリ

1.

ング）については，酸・アルカリ等を用いた薬品洗

1. 1

実験方法
対象設備

浄で対応するが，運転費を増加させる要因となるた本検討で対象とした神戸市本山浄水場（処理量：

め，膜材質，前処理，および運転条件等の最適化に

2 000 m3/d，水源：住吉川表流水）の処理フローをより膜ファウリングを極力発生させないための技術

図２に示す。取水された原水は調整池を経由し，開発が求められている。膜ファウリングを引起こす

BCF 処理，MF 膜ろ過が行われる。BCF および MF

要 因 に つ い て， 近 年， バ イ オ ポ リ マ ー *（ 以 下，膜の諸元を表１および表２に示す。BCF の充填材

BP）と呼ばれる画分の溶解性高分子有機物が注目には平均粒径２ mm のセラミックビーズが使用されを集めている３），４）。一方で，生物学的処理である

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）ており，通水方式は重力式の下向流である。

神鋼環境ソリューション技報

3

表２
項

目

材
形
孔
ろ 過 形

質
状
径
式

本山浄水場 MF 膜諸元㈱堀場製作所），全鉄（以下，T-Fe）および全マン

仕ガン（以下，T-Mn）は誘導結合プラズマ発光分光

様ポリフッ化ビニリデン（PVDF）
中空糸
0.1 μm
外圧式

分析装置（SPS3100，㈱日立ハイテクサイエンス）
により測定した。SMP とは，微生物の活動に伴い生産される溶解性有機物の総称であり，膜ファウリ

物 理 洗 浄30分ごとに１回
逆洗（次亜 3 mg/L）＋エアバブリング

ングに影響を与える因子であると指摘されている５）。

簡易薬品洗浄２週間ごとに１回
クエン酸0.3 ％×13時間浸漬

回は蛍光分析による定量であるため，糖類を含まなBP と一部重複する指標であると考えられるが，今い点が BP と明確に異なっている。
使用済み膜を用いたファウラントの解析

1. 3
1. 2

原水水質と膜ファウリングの関連性評価

本山浄水場で実際に約３年間使用された膜モジュ

本山浄水場の BCF 流入水および流出水を採水し，ールから単糸状の膜（長さ５ cm，膜面積12 cm2）

水質分析およびラボスケールの膜ろ過試験に供した。

を切出し，純水での単糸膜ろ過試験（図４）に供し膜ろ過試験には，図３に示す膜ろ過試験装置を用た。ろ過流束は1.5 m/d に調整し，その際の膜間差いた。実設備と同じポリフッ化ビニリデン製中空糸

圧から使用済み膜の膜ろ過抵抗を算出した。そのMF 膜を８本束ねて作製したミニモジュールを用い後，物理的に可逆な膜ファウリングの度合いを評価た。ミニモジュールの膜面積は70 cm2 で，中空糸内するためにスポンジによる物理洗浄を，また，物理部を片端から吸引することでろ過水を得，ろ過流束的に不可逆かつ薬品により可逆な膜ファウリングのは1.5 m/d に調整した。実際の膜ろ過設備において度合いを測定するために薬品洗浄を実施し，それぞ

主に問題となる膜ファウリングは，不可逆ファウリ

れの後に純水で膜ろ過抵抗を測定することで各洗浄ングであるため，本検討でも不可逆ファウリングをの効果を評価した。薬品洗浄の条件を表３に示す。

対象とした。不可逆ファウリングを評価するために，本検討では，①新品膜での純水膜ろ過抵抗測
ポンジでの膜表面拭取り（物理洗浄を意味する），

P

PIR

膜浸漬槽

定，②サンプル水を用いた約２週間の膜ろ過，③ス

中空糸
MF膜

④ファウリング膜での純水膜ろ過抵抗測定を行った。膜ろ過抵抗値は以下の式により算出した。

処理水槽

∆P
R=
μ･J

P

P
逆洗水槽

原水槽

こ こ で，R： 膜 ろ 過 抵 抗［m ］，∆P： 膜 間 差 圧

図３

-1

電子天秤

データロガー

膜ろ過試験装置［kPa］，J：ろ過流束［m/s］，μ：粘度［10 Pa･s］で-3ある。①と④の膜ろ過抵抗の差を②の膜ろ過時間で

PIR
1

P

除して算出した膜ろ過抵抗上昇速度［m-1/d］をサ

中空糸 MF 膜
（単糸）

PIR
2

ンプル水の不可逆ファウリング性の指標とした。また，②においては，実設備を模擬して，30分間のろ過と１分間の逆洗（逆洗水：膜ろ過水＋５ mg/L 次
亜 塩 素 酸 ナ ト リ ウ ム（ 以 下， 次 亜 ）， 逆 洗 流 束：P

逆洗排水
原水槽（純水 or サンプル水）

逆洗水槽

処理水槽
電子天秤 データロガー（※逆洗は原水がサンプル水の場合のみ実施）

2.25 m/d）を繰返す運転を行った。

図４

単糸膜ろ過試験装置

水 質 分 析 に つ い て， 濁 度 は ポ ー タ ブ ル 濁 度 計（TN100IR，ニッコー・ハンセン㈱），全有機炭素（TOC） は TOC 計（TOC-VCSH， ㈱ 島 津 製 作 所 ），BP およびフミン質は液体クロマトグラフィー―有機 炭 素 検 出 器（LC-OCD Model 8，DOC-Labor Dr.
Huber），SMP**（Soluble microbial by-product；微生物由来の溶解成分）は三次元蛍光測定装置（Aqualog，
4

表３
分

類

薬

薬品洗浄条件
品（濃度）

仕

様

酸

クエン酸（3 000 mg/L）
塩酸（pH=2）

13 h
24 h

アルカリ

次亜塩素酸ソーダ（500 mg/L）
苛性ソーダ（pH=12）

13 h
24 h

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

0 min

多孔盤（充填材支持）15 min水温調節器22.5 min

FI

P

図５

水質分析

3.75 min
7.5 min単糸膜ろ過試験

セラミック
ビーズ
（充填材）

排水

BCF カラム試験装置

不可逆ファウリングによる膜ろ過抵抗上昇速度11-1（10 ｍ /d）

接触時間

2.5

2.0

BCF

流入水

BCF

流出水

1.5

相関係数
0.68

1.0

0.5

0.0

0

10

20

30

40

50

バイオポリマー濃度（µg-C/L）

また，膜から抽出されたファウラントを調査するた

図６

バイオポリマー濃度と膜ろ過抵抗上昇速度の関係

めに，洗浄に使用した薬液に含まれる有機物の代表として TOC，無機物の代表として T-Fe，T-Mn を分

表４

各水質の不可逆ファウリングとの相関係数

析した。
1. 4

水質項目

BCF における接触時間が膜ファウリングに与える影響の評価

濁BCF における流入水と充填材の接触時間が流出
水水質および膜ファウリングに与える影響を評価するために，室内での BCF カラム試験および単糸膜ろ過試験を実施した。BCF カラム試験装置（図５）は，直径32 mm の透明アクリル円筒管に平均粒径 2度

不可逆ファウリングとの相関係数
0.40

有機物

TOC
バイオポリマー
フミン質
SMP

相関なし
0.68
0.39
0.48

無機物

鉄
マンガン

0.29
相関なし

mm のセラミックビーズを1.6 m の厚さに充填し作製した。カラム上部より供給される原水と充填材の接触時間が，3.75，7.5，15（現設計基準），22.5分

BCF 流入水のプロットに対して左下側へシフトしとなる位置に採水用ノズルを設けた。

ていることがわかる。このことから，BCF 処理は，それぞれのノズルから得た流出水について BP 濃度を測定した後，①流出水による単糸膜ろ過試験，

流入水中の BP を除去し，膜ファウリングを低減する機能を有していることが明らかとなった。

②膜表面のスポンジ洗浄，③純水による単糸膜ろ過

また，図６と同様の方法で求めた各水質項目と不試験に供し，不可逆ファウリングによる膜ろ過抵抗

可逆ファウリングとの相関係数の一覧を表４に示を測定した。①は，30分間のろ過と１分間の逆洗す。BP の相関係数がもっとも高いことから，BP が（逆洗水：膜ろ過水，逆洗流束：2.25 m/d）を繰返

不可逆ファウリングの主要因子であると推察されし，20時間の運転を行った。また，水温による影響た。また，BP はタンパク質および多糖類を含む溶を評価するために，試験は夏季と冬季に実施し，夏解性高分子有機物の総称であるのに対し，蛍光分析

季のサンプルでは20 ℃，冬季のサンプルでは５ ℃で測定した SMP は多糖類を含まない。従って，BPに水温を調整し，２週間馴致した後に試験に供しの不可逆ファウリングとの相関係数が，SMP の不た。

可逆ファウリングとの相関係数より大きいというこ

2.

2. 1

実験結果および考察とは，BP 中のとくに多糖類が不可逆ファウリング

原水水質と膜ファウリングの関連性評価と強い相関を持っていると推察できる。

図６に2015年１月～2016年７月にかけて取得した

2. 2

BCF 流入水および BCF 流出水の BP 濃度と不可逆

2. 2. 1

使用済み膜を用いたファウラントの解析
物理洗浄および薬品洗浄の効果

ファウリングによる膜ろ過抵抗上昇速度との関係と図７にファウリング膜，物理洗浄後の膜，およびそ の 相 関 係 数 を 示 す。BCF 流 出 水 の プ ロ ッ ト が各種薬品洗浄後の膜，および新品膜で測定した膜ろVol. 14 No. 1（2017 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報

5過抵抗を示す。物理洗浄の前後で膜ろ過抵抗にほと出された有機物には，2.1. 項で膜ファウリングの主

んど差が無かったことから，今回用いた使用済み膜な原因であると述べた BP も含まれると考えられる。

モジュールでは，運転中の物理洗浄（すなわち，逆一方，クエン酸洗浄での有機物抽出量が塩酸洗浄

洗およびエアバブリング）で十分な洗浄効果が得らと同程度であったと仮定すると，抽出された有機物

れていることが分かった。一方，薬品洗浄前後での量は少ないにもかかわらず，膜ろ過抵抗の低減量は膜ろ過抵抗の差が意味する薬品洗浄効果の大きさ

次亜洗浄と同程度である。すなわち，無機物は少量

は，次亜，クエン酸，苛性，塩酸の順列となった。

の付着でも膜ファウリングに大きな影響を与えると一般的に，アルカリ（次亜，苛性）は有機物，酸

考えることができる。これらのことから，本施設で（クエン酸，塩酸）は無機物による膜ファウリング

の定期的な簡易薬品洗浄では酸と次亜を併用し，無を対象とした洗浄に用いられるが，今回はアルカ

機物と有機物の両方による膜ファウリングに対応し

リ・酸のいずれでも一定の洗浄効果が得られた。こてゆくことが膜設備の運転安定化に好ましいことがれは，本山浄水場の膜ろ過設備では，有機物と無機分かった。

物が複合的に膜ファウリングを引起こしていたこと

2. 3

BCF における接触時間が膜ファウリングに与を示している。

える影響の評価

2. 2. 2

図８に BCF における接触時間と BP 濃度の関係

ファウラントの解析

各種薬品による洗浄の洗浄廃液の分析を基に算出を示す。BP 濃度は，季節に関わらず接触時間の設した単位膜面積あたりから抽出された無機物および計値である15分までは接触時間とともに低下した

有機物の量を表５に示す。クエン酸による無機物抽が，冬季においては15分以上の接触時間では逆に上出量と次亜による有機物抽出量を比較から，膜モジ

昇した。これは，接触時間が長くなることにより微ュールには無機物より有機物の方が多く付着してい生物が BP を分泌したためであると考えられる。まると推察された。これは実運転で定常的に実施された，膜ろ過抵抗についても BP 濃度と同様の傾向がているクエン酸洗浄では除去されにくい有機物が多く付着していた結果であると考えられる。また，抽35
設計値

バイオポリマー濃度［µg-C/L］

30
ファウリング膜（物理洗浄前）
物理洗浄（薬品洗浄前）
クエン酸

洗浄効果

塩酸
次亜
苛性

20
15
10
夏季
冬季

5

新品膜
（参考）
0

25

1

2

3

4

5

6

0

7

0

図７

表５

6

15

20

25

ファウラント抽出量
抽出量 mg/m2

クエン酸
塩
酸
次
亜

10

図８ BCF における接触時間とバイオポリマー濃度の関係

各種薬品洗浄の効果薬

5

接触時間［分］膜ろ過抵抗 R［1011m-1］

品
3 000 mg/L
pH=2500 mg/L

無機物（T-Fe+T-Mn）

有機物
（TOC）

12
9.7
0.9

測定不可
31
138

神鋼環境ソリューション技報

膜ろ過抵抗低減量
1011 m-1
2.0
1.4
2.3
Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

確認されている。このことからも，BP 濃度と膜フ社の BCF の設計が妥当性であることが示された。

ァウリングとの強い関連性が示される結果となっ水道水源の水質悪化が問題となっている昨今，た。また，接触時間15分を境に BP 濃度および膜ろ浄水処理において前処理の担う役割はますます重過抵抗が上昇することから，膜ファウリング低減を

要度を増してゆくと思われる。薬品の添加が不要目的とした前処理装置としても，当社の BCF の設な BCF は，維持管理性および安全性で特長を有計が妥当であることが示された。

しているが，今回の検討で膜ファウリングを低減

むするという新たな魅力を見出すことができた。今すび

BCF が後段の MF 膜における膜ファウリングに後は，ファウラントの詳細，薬品洗浄の方法など

与える影響を評価することを目的とし，実サンプルを追究し，BCF と膜処理を組合わせた浄水シスによる水質分析および膜ろ過試験，実設備で使用さテムのさらなる安定運転に資する知見を蓄積してれた膜モジュールのファウラント解析，カラム試験ゆく所存である。

による BCF の設計の妥当性評価を実施し，以下の最後に，本検討は，神戸市水道局よりご提供い結果が得られた。

ただいたサンプル水を用いて実施いたしました。

１）BP が膜ファウリングともっとも強い関連性を関係各位に深く感謝いたします。

示し，BP を除去可能である BCF は膜ファウリン
グを低減する機能を有することがわかった。
２）浄水場で使用された膜には多くの有機物が付着していたが，少量の無機物の付着でも膜ファウリ
ングに与える影響は大きいことがわかり，有機物／無機物いずれによる膜ファウリングにも対応するために，薬品洗浄では酸とアルカリを併用する
ことが好ましいと考えられた。
３）BCF において15分の接触時間が BP 濃度および膜ろ過抵抗をもっとも低減することがわかり，当Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

［参考文献］
１）水 道 技 術 研 究 セ ン タ ー，http://www.jwrc-net.or.jp/
jigyou/gijyutsu-shien.html
２）中尾真一，日本海水学会，62（2008）234-237
３）Huber ほか，Water Res., 45（2）（2011）879–885.
４）木村 克輝ほか，Water Res., 49（2014）434-443
５）Jarusutthirak ほか，Environ. Sci. Technol., 40（3）（2006）
969-974*）LC-OCD 分析で検出される分子量約10 kDa 以上の溶解性高分子有機物の総称。
**）微生物が活動に伴い分泌する溶解性有機物の総称。

神鋼環境ソリューション技報

7矢作川浄化センターにおける鋼板製消化槽の運転状況
Introduction of Our First Commercial Steel Plate Digester Tank Installed in
Yahagigawa Sewage-Treatment Center, Aichi Prefecture, and it’s Operation
Conditions―当社鋼板製消化槽１号機建設および稼働―

中嶋雄大＊
Yuta Nakajima

小久江仁志＊
Hitoshi Kogue

従来，下水処理場の消化槽はコンクリートで建設されているが，当社では2010年より経済性，施工性，機能性に優れる鋼板製消化槽を開発してきた。そして，全国初となる実機１号機を愛知県矢作川浄化センターに建設し，2016年10月に定格運用を開始してからこれまで安定した運転を継続している。消化槽の立上げには従来，消化汚泥を種汚泥として用いる方法が一般的であるが，本設備
では種汚泥を用いず，余剰汚泥のみを用いた立上げを実施した。本報では矢作川浄化センターに納入した設備の概要，種汚泥を用いない消化槽の立上げ方法およびこれまでの運転状況について報告する。
Digestion tanks at sewage treatment plants have been generally constructed by concrete, however Kobelco
Eco-Solutions has been developing steel plate digestion tanks that are superior in cost-performance,
constructability and functionality since 2010. We constructed the ﬁrst commercial plant of practical scalein Japan at the Yahagigawa Sewage Treatment Center of Aichi Prefecture in October 2016, and it has
operated stably to date. In general, it is common to use seed sludge（such as digested sludge from othertreatment plants）to start up digestion tanks, but this time, we forewent that and started up the digestive
tanks using only waste sludge. This paper gives an overview of the plant and reports our start-up method
and the operating performance of the Yahagigawa Sewage Treatment Center.

Key Words：
鋼 板 製 消 化 槽

Steel plate digestion tank

下 水 汚 泥 消 化

Sewage sludge digestion

汚化

Reduction of sludge

げStart up泥Waste sludge

泥

立
余

減

量

上
剰

汚

【セールスポイント】
・コンクリート製に比べ，鋼板製消化槽は建設費が低く，建設期間も短い。
・ノズル設置の自由度が高く，内部の可視化が可能。
・種汚泥を用いない消化槽の立上げ方法の採用により，場内に種汚泥が無い下水処理場でも，他処理場からの種汚泥搬送コストを掛けることなく立上げが可能となる。

神鋼環境ソリューション技報

8＊

水環境技術本部

資源循環技術部 資源再生技術室

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

まえがきて焼却炉で処理される。消化槽で発生した消化ガス

下水汚泥は，人類が生活する上で必ず発生するもは焼却炉の補助燃料として有効利用し，さらに焼却のであり，バイオマス資源として利活用することで炉で発生する温度の高い洗煙排水の熱量を消化槽の

化石燃料の使用量削減や地球温暖化防止に寄与する

加温に活用するエネルギーリサイクルシステムとなことができるため，有効利用の促進が期待されていっている。消化設備は以下の設備から構成されている。下水処理施設において汚泥消化プロセスの導入る。

により，汚泥減量化とともにカーボンニュートラル

①

消化槽設備

な消化ガスを生成し，利用を見込むことができる。

消化槽設備は鋼板製消化槽および内部汚泥の撹拌

矢作川浄化センターでは水処理施設で発生する汚を行う消化槽撹拌機（写真２）で構成されている。

泥を濃縮，脱水，焼却の処理を経て，焼却灰として消化槽は内径21 m，高さ19.5 m，容量5 800 m3 の場外へ搬出していた。近年の流入水量の伸びに伴う鋼板製で，腐食雰囲気である消化槽内はコンクリー

発生汚泥量の増加に老朽化した１号焼却炉の廃炉がト製消化槽と同等の品質規格を満たす防食塗装を施

重なり，焼却炉設備の能力不足が課題となっていしている。消化槽は微生物の働きを活性化させるた

た。このような背景のもと，汚泥を減量化する汚泥

め，中温域（35 ℃）に維持するが，消化槽外面を消化施設の導入が決定され，導入初期の全体計画のポリスチレンフォームで保温することで放熱量を全４分の１（８分の１×２系列）に鋼板製消化槽が採体必要加温熱量の15 ％程度とコンクリート製消化用された。なお，建設費の低減，工程の短縮１），可槽の20 ％より低く抑えている。
鋼板製消化槽ではノズル設置の自由度が高い特徴

視化による運転支援等の優位性，設備計画の見直しを活かし，維持管理が容易なように汚泥サンプリンが容易なことが採用理由として挙げられる。
当社は2016年10月に８分の１×１系列分の消化設

グ用ノズルの複数設置や，側面および屋根部に覗き備の建設・立上げを完了した。本報ではこの設備の窓を取付け，目視で内部を確認できる構造としてい概要および消化槽の立上げからこれまでの運転状況

る。また，引抜配管中の MAP（リン酸マグネシウについて報告する。

ムアンモニウム）発生による閉塞を考慮し，引抜用

1.

1. 1

設備概要

のノズルを槽下部に複数設置している。

設計条件

従来のコンクリート製消化槽では堆積物により，当社が矢作川浄化センターに納入した消化設備の槽の有効容量が減少することが問題となっている。

各設計条件および消化ガスの利用方法を表１に示す。

鋼板製消化槽は槽外から堆積物の高さを測定できる

1. 2

設備構成

こともその特長であり，適切な浚渫時期の把握を可図１に概略の処理フロー，写真１に消化槽の外観能としている。加えて撹拌機の運転と組合せて運転を示す。既存の濃縮汚泥の一部を新設した消化設備することにより，堆積物を蓄積しない運転を可能とへ送泥し，消化処理した汚泥は既存の脱水設備を経

している。

表１
泥

汚 泥 量
汚泥濃度
固形物量

［m3/d］［％］［t-DS/d］

163
3
4.96

余剰汚泥

汚 泥 量
汚泥濃度
固形物量

［m3/d］［％］［t-DS/d］

125
4
4.99

合
計
（消化対象汚泥）

汚 泥 量
汚泥濃度
有機分率

［m3/d］
［％］
［％］

290
3.4
84

生

消化対象汚泥消 化 方 式消 化 日 数
消 化 槽 型 式
加 温 方 式加 温 熱 源
発生ガスの利用Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

設備概要

汚

中温一段消化（汚泥温度35 ℃）
20日
全溶接円筒形 銅板製消化槽
間接加温
焼却炉の洗煙排水＋ヒートポンプ
脱硫・貯留後，主に焼却炉の補助燃料として使用

神鋼環境ソリューション技報

9

濃縮

水処理

焼却

脱水

汚泥

汚泥

バイオガスの焼却補助燃料利用

汚泥

汚泥

バイオガス

②熱交換器

バイオガス

（消化槽加温用）

温水①消化槽⑤低圧ガスタンク

場内廃熱
＋電力

④脱硫装置

③ヒートポンプ

図１

写真１

概略処理フロー

写真２

鋼鈑製消化槽（左）（右はガスタンク）

電力（補助熱量）

廃熱回収
焼却設備
洗煙排水

排水

45 ℃排水⑥余剰ガス燃焼装置

消化槽撹拌機

汚泥加温

39 ℃

熱交換器
熱の汲上げ（消化槽加温用）

37 ℃

30 ℃温水

55 ℃温水

60 ℃温水43 ℃排水

35 ℃温水熱交換器（廃熱回収用）

ヒートポンプ

図２

消化槽

加温設備フロー

消化槽撹拌機は低動力のインペラ式撹拌機で，大る槽中央での上昇流により，底面の堆積物が中央に型のインペラを10 min-1 程度の低速で回転させるこ寄ることで，槽中央部に設置した汚泥引抜管から堆とで下降流を発生させ，槽内を混合撹拌する。投入

積物を引抜くことができる。

する汚泥にはし渣が含まれるため，インペラへの絡②付きが懸念されるが，定期的に逆回転を行うことでそれを防止している。また，逆回転動作により生じ
10

加温設備
加温設備フローを図２に示す。加温設備は２種類の熱交換器，ヒートポンプ等で構成されている。

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

従来消化槽の加温熱量の供給には消化ガスまたはで立上げを行った。本手法では，VFA の蓄積に伴重油を燃料としたボイラを用いるのが一般的であう pH の低下によって生じるメタン生成菌の活性がる。本設備では，その熱源として，従来使われてい低下することを防止できるため，アルカリ剤を使用なかった焼却炉の洗煙排水を利用している。洗煙排せずに消化槽の立上げが可能となる。

水の熱量をプレート式熱交換器で間接的に回収し，消化槽内を嫌気状態にするため，槽内を窒素で置

ヒートポンプによりその熱量を高温側温水に供給す換した後，消化槽内の汚泥濃度が約1.5 ％となるよる。ここで電力を補助燃料として必要とするが，そうに余剰汚泥を投入し，馴養を開始した。馴養期間

れは供給する熱量の1/6に留まる。消化槽内の汚泥

中は加温・撹拌のみの回分式運転により，メタン生

は，スパイラル式熱交換器で高温温水と間接的な熱成菌を馴致し，馴養完了の目安となる VFA 濃度が交換で熱供給を受け，槽内部の温度を一定に保って500 mg/L 以下となるまで継続した。馴養完了後はいる。

HRT（消化日数）＝100日となるよう生汚泥およびなお，ヒートポンプを用いた加温設備は平成23年

余剰汚泥の投入を開始した。汚泥の投入後は消化ガ

度下水道革新的技術実証事業（B-DASH，国土交通

ス発生量，pH，VFA 等の分析により，立上げ状況省）の実証研究における当社成果の一つであり，一の管理を行った。その後，段階的に HRT ＝50日，

２）

定の評価 がなされている技術であり，鋼板製消化

30日と負荷を上昇させ，最終的に定格負荷 HRT ＝槽とともに初めて導入されたものである。

20日の運転を開始し，立上げを完了した。

2.

2. 1

消化槽の立上げなお，今回の立上げ方法の採用に先立ち，事前に立上げ方法の検討

矢作川浄化センターの実汚泥を用いたラボ試験によ

従来消化槽の立上げには，場内もしくは他処理場

り本手法を検証しているが，実設備での立上げ達成の消化汚泥を種汚泥として消化槽容量の半分程度をはこれが初めてとなる。

投入した上で馴養し，徐々に汚泥投入量を増加して

2. 3

立上げ状況

段階的に負荷を上げることが一般的である。矢作川

2016年７月５日の立上げ開始以降における汚泥投

浄化センターでは，愛知県内で種汚泥として１日あ入量，消化ガス発生量，pH，VFA，消化ガス中の3

メタン濃度を図３に示す。

たりに調達できる消化汚泥は，必要量2 900 m に対3し53 m /d と少ない。運搬費用と馴養準備までに必40日の馴養期間中において，初期段階では菌の馴要とする日数を勘案した結果，種汚泥を用いた立上養に従い，有機物が分解され，消化ガスの発生が確げ方法は困難と判断し，種汚泥を用いない立上げ方認されたが，後半には消化ガス発生量は低下し，汚法の採用に至った。

泥再投入まで停滞した。段階負荷調整時における消2. 2

種汚泥無しでの立上げ方法

化ガス発生量の目安は定格負荷時の理論消化ガス発
生量4 000～5 000 m3N/d 程度から HRT ＝100日：800

立上げ時の運転条件を表２に示す。種汚泥を用い～1 000 m3N/d，HRT ＝50日：1 600～2 000 m3N/d，ない立上げ方法のため，消化槽内にメタン生成菌を育成させる必要がある。一般的に，種汚泥を用いない方法３）として，アルカリ剤を用いる方法があるが，薬品費や投入の作業／設備が必要となる。本設備でHRT ＝30日：2 650～3 300 m3N/d 程度と計算される。

実際の消化ガス発生量は，HRT ＝100日で850 m3N/d

程 度，HRT ＝50日 で2 000 m3N/d 程 度，HRT ＝30日

は小林ら４）の知見に基づき，初期投入汚泥として余で2 700 m3N/d 程度，定格負荷では3 900 m3N/d 程度と，剰汚泥を用い，槽内の汚泥濃度を1.5 ％程度とする

おおむね計算通りの消化ガスの発生が確認された。

ことにより VFA（有機酸）の蓄積を抑制する方法

なお，期間中汚泥投入量および消化ガス発生量が低

表２

立上げ時の運転条件

摘

要

馴養期間

段階負荷①

段階負荷②

段階負荷③

期

間

７/ ５～８/16

８/17～31

９/ １～26

９/27～10/11

HRT

―

100日

50日

30日

運転方法

加温・撹拌

加温・撹拌・汚泥投入

メタン生成菌を増殖させる

段階的に負荷を上昇させる

目

的Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報

11

8.0

300

7.6

250

7.2

200

pH

投入汚泥量（m3/d）

350

150

6.8

100
6.4

50

6.0
1 400

6 000

1 200

有機酸（mg/L）

消化ガス量（m3N/d）

0
7 000

5 000
4 000
3 000
2 000
1 000

800
600
400
200

0
100

ガス濃度（％）

1 000

0
６月

７月

８月

９月

10月

80
60
40
20
0
６月

７月

８月

９月

10月

図３

立上げ時の運転状況下している期間があるが，これは消化槽上部のスカ定格運転に到達した。今回の実設備での実績は，消ム発生に伴い，投入停止等の対策を実施したためで化設備を初めて導入するときに直面する初期の課題ある。

を払拭するものとして評価できるものと考える。

pH はもっとも確認が容易な管理パラメータとして挙げられる。立上げ開始初期は5.7と低い値であ3.

運用開始後の運転状況

運用開始後の汚泥投入量，消化ガス発生量，ガス

ったが，馴養に伴い7.2程度まで上昇し，段階的な発生量原単位，消化率，固形物削減量，pH，堆積

負荷調整期間中も大きな低下は無く，中性域の6.8物高さを図４に示す。

～7.2の範囲で推移し，概ね7.0前後となっていた。

消化ガス発生量は運用開始以降，運用上の都合にpH 低下の要因となる VFA は馴養開始後1 200 mg/L

より消化槽への汚泥投入を停止していた期間を除き程度と高い値であったが，期間の経過とともに分解

2 900～6 000（平均4 300）m3N/d と計画値通りとなが進み，馴養期間の後半では検出下限（10 mg/L）った。また，ガス発生量原単位は370～740（平均以下まで低下した。負荷を上昇させた直後は，若干490）m3N/t-VTS と，一般的な500～600 m3N/t-VTS よVFA の蓄積がみられたが，いずれもその後低下しり低い領域もあるが，これは余剰汚泥投入比率を上ており，投入負荷に対応したメタン生成菌の育成がげて運転していたことが影響したものと考えられ順調に進んだものと考えられる。

る。

消化ガス中のメタン濃度は馴養期間中70 ％程度

消化率は投入汚泥中の有機物がガス化および液化まで上昇したが，段階負荷調整の経過とともに一般する割合であり，消化状態の良否判定に用いられ的な60 ％程度に安定した。以降，メタン濃度の急る。運用後の消化率は40.8～58.8（平均49.8）％と激な低下はなく，ここからも消化阻害の発生はなかなっており，正常な消化状態の目安である40～60

ったと確認できる。

％程度を維持している３）。pH は6.8～7.3（平均7.1）

以上のように，種汚泥を用いずに馴養を行い，立程度で推移し，運用開始後も有機酸の蓄積等による上げ完了に至るまで pH の低下，VFA の蓄積，メタ

消化阻害は発生せず，安定した運転を継続していン濃度の低下は無く，約３ヶ月で安定した消化槽のる。

12

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

10.0

200
150
100

生汚泥
余剰汚泥
合計

0

1 000

6 000
5 000

800

4 000

600

3 000
400

2 000

消化ガス発生量

1 000

消化ガス発生原単位

0

200
0

100

4.0
2.0

8.0
4.6
7.2
6.8
6.4
6.0
80.0
60.0

堆積物高さ

消化率（％）

6.0

0.0

80
60
40

40.0
20.0

20
0
11月

8.0

pH

250

50

消化ガス発生量（m3N/d）

固形物削減量（t/d）

300

消化ガス発生量原単位（m3N/t-VTS）

投入汚泥量（m3/d）

350

0.0
12月

１月

２月

３月

４月

５月

11月

12月

６月

７月

図４

運用開始後の運転状況

消化ガスは３号焼却炉の補助燃料として使用して
おり，３月以降，２号焼却炉での燃料使用量と比較

む

す

１月

２月

３月

４月

５月

６月

７月

び

国内の下水処理場のうち，汚泥消化設備を導入しし，平均で約９割を消化ガスで賄っている。固形物ているのは約300カ所であり，消化設備の普及は進

削減量は2.6～8.3（平均5.0）t/d の範囲で推移してんでいない状況である。東日本大震災以降，再生可

おり，計画上の固形物削減量4.141 t/d を上回り，そ能エネルギの普及は喫緊の課題であり，下水処理場

れぞれ本設備の主たる導入目的を十分満足する結果

におけるバイオマスの有効活用は促進されることがが得られていると評価される。

予想される。鋼板製消化槽はバイオマス資源の利活運用を開始して７ヶ月間，消化槽底部での堆積物用に向けた一助となる設備であり，矢作川浄化セン

高さを確認しているが，汚泥投入後初期に40～50

ターで得られた様々な知見を反映し，鋼板製消化槽

cm 程度の堆積が確認されてからは運転期間の経過の普及・拡大に向け鋭意努力していく所存である。

による変化は無い。従い，堆積物は流速の遅い箇所［参考文献］
１）川嶋淳，三浦雅彦，榎本修一，「鋼鈑製消化タンクによる下水汚泥エネルギー化」神鋼環境ソリューション
技報，Vol 10 No.2（2013/2）
２）B-DASH プロジェクト No.2「バイオガスを活用した
効果的な再生可能エネルギー生産システム導入ガイド
ライン（案）」（国土交通省 国土技術政策総合研究所）（2013年7月）
３）下水道新技術推進機構 汚泥消化タンク改築・修繕
技術資料（2007年３月）
４）小林拓朗，安田大介，李玉友，久保田健吾，原田秀樹，岡庭良安，「余剰活性汚泥の嫌気性自己分解によるメタン発酵スタートアップ方法及びその過程における微生物群集構造の変化」水環境学会誌，Vol 31, No.9,
pp.525-532（2008）に堆積したのみで，蓄積していないものと考えられる。過去の当社実証試験では，堆積物は槽の中心部がもっとも高くなっていたことから，本設備でも同様に撹拌翼直下部の流動が遅い箇所に，円すい状に砂などが堆積しているものと想定される。なお，超音波による測定のため，堆積物の形状を特定することは不可能であるが，一様に堆積していると仮定しても全体の２％程度であり，消化性能に影響はない。
以上より，本消化設備は運用開始以降も安定した運転を継続できている。
Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報

13

ウォーターアイ®（遠隔監視）における小型現場端末の製作
Production of Small Field Terminals in Remote Monitoring System

櫻井 聡＊Satoshi Sakurai

松本直隆＊
Naotaka Matsumoto

山口智明＊
Tomoaki Yamaguchi

2016年度，当社は，小規模施設向けに小型現場端末を製作した。本稿では，ウォーターアイ＊＊のシステム概要と製作の経緯や過程を紹介する。
In 2016, we manufactured a compact ﬁeld terminal for small scale facilities. This paper gives an overview of
the Remote Monitoring System, the background and process of how it came to be.

Key Words：
遠隔監視システム

Remote monitoring system

クラウドサービス

Cloud service

マンホールポンプ場

Manhole pumping station【セールスポイント】
ウォーターアイは，インターネットを活用することで，いつでもどこでも設備の状況を確認することができ，維持管理業務を効率化することが可能なシステムである。今回，小型現場端末を製作したことにより，導入費用の低減，工事期間の短縮を実現した。

まえがき

確認，対応の判断ができ，維持管理業務の負荷を軽

従来の汚水処理施設のマンホールポンプ場では，減できる。

異常が発生した際，電話による音声通知が行われる。

上記のことから，クラウド型のシステムが採用さこの場合，詳細が不明であり，現場に行かなければ，れる案件が増えている。ウォーターアイは，クラウ

設備の状況が分からない。そのため，軽微な警報でド型のシステムであり，提案活動，機能強化を行っあっても，維持管理担当者が現場に急行し，対応すている。

ることとなり，維持管理業務に手間がかかる。

1.

近年，注目を集めているクラウド型のシステムで

1. 1

ウォーターアイの概要
システム概要は，上記の問題を解決できる。設備のデータは，デウォーターアイは，インターネットを活用した遠ータセンターに設置されたサーバに送信され，蓄隔監視システムである。監視対象設備の情報は，ネ

積，管理される。ユーザは，インターネットを介しットワークを介してサーバに送信され，蓄積，管理てサーバにアクセスすることで，設備の状況や履歴される。ユーザは，インターネット経由でサーバにをいつでもどこでも確認することができる。設備異アクセスすることで，場所と時間を選ばず，設備の常が発生した場合は，現場に行く前に設備の状況を

状況を確認できる。構成図を図１に示す。

神鋼環境ソリューション技報

14＊

神鋼環境メンテナンス（株）上下水道本部 技術部 技術室＊＊

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）ウォーターアイは米国 WaterEye 社（現 Hach 社）より神鋼環境メンテナンス（株）が技術導入した製品です。

外出先から

民間工場
事務所から
管末設備

浄水場

ＭＰ場

排水処理場
配水池

項

ウォーターアイ構成図

表１

ウォーターアイ機能

目

ホーム
データ一覧表示フローシート時系列データ一覧表示
トレンドグラフ表示
レポート作成マイグラフ／マイレポート作成
帳票
タイムチャート機能
警報一覧
状態履歴一覧
履歴出力
連絡メモ

1. 2

図１

機

能

概

要

オプションで地図の表示，発生中の警報情報を表示する事が可能。
各センサーの値を一覧表示する。
設備の簡易フロー画面を表示する。
指定期間のセンサーの値をリスト表示する。
指定したセンサー，期間のグラフを表示する。
指定したセンサー，期間のレポートファイルをダウンロードする。
予め登録した設定にてグラフ，レポート作成する。
日報，月報，年報を作成，ダウンロードする。
運転状況をタイムチャートで表示する。
警報の発生と復旧状況を一覧する。
装置の運転，停止など状態の履歴を一覧する。
警報履歴，状態履歴をファイルに出力し，ダウンロードする。
連絡メモを登録，確認する。

機能紹介

ウォーターアイの機能を表１に示す。
ユーザは，専用ソフトをインストールすることなく，標準の Web ブラウザにて各画面を参照することが可能である。スマートフォン等の携帯端末においては，専用の画面を設け，小さい画面においても施設の状況をすぐに確認できる。図２～５に画面の一例を示す。

2.

2. 1

小型現場端末の製作背景
監視装置の動向

従来，中小規模水処理施設の監視装置は，施設ごとに専用のパソコンを設置し，現場，または専用回線などを介して庁舎のパソコンで状況を確認してい図２

ウォーターアイ画面例【ホーム画面（地図）】た。また，汚水処理施設のマンホールポンプ場は，
簡易な音声通報装置が設置されることが多かった。

する端末を設置し，データセンターに設置されたサ

近年，情報通信技術の発達により，インターネッ

ーバに送信する。サーバに蓄積された情報は，ユートを利用した監視の仕組みが発達してきた。インタ

ザがインターネットを介していつでも参照することーネットを利用する場合，現場に施設の情報を収集ができる。現場からサーバへの通信は，携帯電話回

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報

15

線の利用が普及しており，従来の専用回線と比較し設等の小中規模施設向けの製品である。概観を図６

通信費を低減できる特徴がある。

に示し，仕様を表２にまとめる。二製品とも，デーとくにマンホールポンプ場，配水池等の小規模施タ処理部，電源補償部，通信部の３つの部位から構設では，機器点数が少ないため，監視するデータ量

成されている。通常最短１分周期で情報をウォータも少ない。そこで，現場に設置する端末も，監視点数や機能を絞った安価な端末装置のニーズが顕在化
してきた。
2. 2

これまでの当社装置

当社はこれまで WE-PC と WE-TP の２種類の現場端末をラインナップしてきた。WE-PC は，汚水処理施設および浄水処理施設等の中規模施設向けの製品である。一方，WE-TP は，配水池，流量計施

図３

図４

ウォーターアイ画面例【トレンド画面】

ウォーターアイ画面例【フローシート画面】

図５

ウォーターアイ画面例【携帯端末用画面】

表２

当社装置仕様

用

例

構

成

WE-PC
WE-TP

適

事

処理場，浄水場などの施設
配水池，流量計などの小規模施設

デジタル

アナログ

約300点
56点

12点

WE-TP

WE-PC

電源補償部
データ処理部

通信部

データ処理部

通信部

電源補償部

図６
16

当社装置の概観

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

65.004.00

5.00

130.00
38.00
5.00

20.00

190.00200.00

19.00

3.50

図７

小型現場端末の概観と寸法

表３
構

成

WE-HRS-G3

適用

事

小型現場端末の仕様

例

残塩計，マンホールポンプ場など

デジタル

アナログ

10点
ON 時間，回数
積算可能


４点
デジタルに振替可能

ーアイのサーバへ送信し，データを蓄積することが号，電流値を監視することもあるので，４点とし可能である。加えて，監視画面からの要求により数た。なお，アナログ４点は，デジタル信号に振替可

秒間隔で情報を更新し，リアルタイムに表示する機能である（オプション対応）。
２台あるマンホールポンプは交互に運転し，一方能も有している。
小規模施設監視に求められる性能と課題に運転が偏らないことが望ましい。また，運転回数

小規模施設，とくにマンホールポンプ場の監視でをもとにポンプの寿命を推定したいというニーズがは，水位信号と各ポンプの運転や故障信号となり，ある。そのため，デジタル10点中２点は，運転時間求められる監視点数はアナログ信号が１点，デジタと運転回数を積算する機能を付与した。

ル信号が数点～十数点程度である。

3. 2

2. 3

小型現場端末の動作

次に設置場所については，既設の小さな制御盤内端末に入力された信号は，一旦，端末内に保持さに端末を設置するため，省スペースであることが求れる。保持された情報を設定した時間周期でウォーめられる。当社の従来機種では，WE-TP が監視点

ターアイのサーバに送信する。通信回線の障害等に数として該当するものの，設置面積に課題があった。

よりサーバへの送信が失敗した場合は，通信復旧後

そこで，新たに監視点数を絞った小型現場端末をに保持した情報をサーバに送信する。そのため，蓄

製作した。

3.

3. 1

積するデータに欠損は生じない。

小型現場端末の仕様，動作，試験
小型現場端末の仕様

小型現場端末の概観と寸法を図７に示し，仕様を施設に異常が発生した際は，即座にサーバへ警報
情報を送信する。警報情報を受信したサーバは，指定の宛先へメール通知を行うことで，迅速にユーザ

表３にまとめる。従来，３つの部位から構成されてへ通知が行われる。

いた製品を一体化し，省スペースを実現した。

3. 3

社内試験

監視可能な点数は，通常マンホールポンプ場に

小型現場端末の作製では，端末側の通信プログラ

は，各ポンプの運転と故障，その他の警報としてデム，サーバ側の通信プログラム，および端末の通信

ジタル信号10点，水位信号としてアナログ信号１点状態を一覧表示するシステム管理者用画面を製作しで構成されることが多い。アナログ信号は，流量信た。端末側の通信プログラムを変更するには，端末

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報

17小型現場端末

音声通報装置

図８

設置状況

本体に接続し，書込み作業を行う必要があり，導入

小型現場端末は，問題なく稼動を継続している。

後の修正が困難となる。そのため，端末の動作につむ

いては，とくに注力して試験を行った。
社内試験において発生した課題については，原因を追究し，解決することで，安定した動作を実現した。
3. 4フィールド試験

すび

現場に設置する端末を一体型にしたことにより，機器費の低減，省スペース化，現場施工時間の短縮を実現した。
今後は，ウォーターアイの機能強化として，設備

2016年11月より現在までマンホールポンプ場１個台帳（㈱神鋼環境ソリューションにおける“メンテ所と社内１個所で実機を稼動させている。マンホー

ナンスデータ管理システム”），遠隔操作などに取組

ルポンプ場に設置した状況を図８に示す。現在まで

むことで市場ニーズに応えていきたい。

18

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

流動床式ガス化溶融炉における排ガス CO，NOx 制御技術
A Control Technology for CO and NOx Reduction in Fluidized Bed
Gasification and Melting Furnace

江口 徹＊
Toru Eguchi

伊藤 正＊＊
Tadashi Ito

博士（工学）

上古閑久欣＊＊＊
下梨 孝＊＊＊＊
Hisayoshi Kamikoga Takashi Shimonashi

技術士（電気電子部門）

流動床式ガス化溶融炉は廃棄物のガス化，燃焼，灰の溶融処理を一貫して行う処理プロセスであり，廃棄物の量的・質的変化に伴って運転状態は動的に変化する特徴を有する。著者らは，時に運転員の手動介入を要した排ガス CO，NOx 制御を自動化する技術を開発した。本技術は制御の核となる運転状態の推定機能を，熟練運転員のノウハウをベースに大量の操業データから機械学習によって自動抽出することで排ガス CO，NOx 制御の全自動化を実現できた。本稿では，開発技術の特徴および実機における試験結果について報告する。
Fluidized Bed gasiﬁcation and melting furnace is a process which executes combustion, gasiﬁcation andmelting of wastes consistently, and its operational conditions alter dynamically according to changes ofwastes in quality and quantity. We have developed a technology automating manual operations to reduce
CO/NOx in exhaust gasses which sometimes occur in operations of gasiﬁcation and melting furnace. This
technology could achieve full-automatic CO/NOx emission control by extracting an estimation function
using operational big data, machine learning and expert operator’s knowledge automatically. In this paper,
we will report these features of our developed technology and its evaluations in actual plants.

Key Words：
ガ

ス

化

溶

融

Gasiﬁcation and melting

一

酸

化

炭

素

Carbon monoxide

窒

素

酸

化

物

Nitrogen oxides

機

械

学

習

Machine learning

ビ ッ グ デ ー タ

Big data

まえがき

立てられている焼却灰を掘起こして溶融し，最終処物の保有する熱エネルギを利用することで外部燃料有する。

流動床式ガス化溶融炉は図１に示すとおり，廃棄分場の再生（残余年数の拡大）を行っている実績をを使用せずに廃棄物のガス化，燃焼，灰の溶融処理

流動床式ガス化溶融炉は，制御応答性が良好で高を一貫して行う経済的なプロセスであり，その開発

い発電効率が得られるという特徴を有する一方，廃から15年以上が経過し，全国各地で施設が稼働する

棄物の量的・質的変化によって運転状態が変化する

一般的な都市ごみ処理方式の一つとなっている。流という特性から，安定稼働のために自動制御技術が動床炉が広範囲のごみ質に対応できるという特徴を重要である。これまでにボイラや燃焼炉等の各プロ

生かし，汚泥や災害廃棄物の混焼，最終処分場に埋セスを対象とした自動制御技術を開発し，実用化をVol. 14 No. 1（2017 ／ 9）＊神鋼環境ソリューション技報㈱神戸製鋼所 技術開発本部 生産システム研究所 制御技術研究室
土建・計電装技術センター 計電装技術部

＊＊＊＊

＊＊

環境プラント技術本部 技術統括部＊＊＊

環境プラント技術本部 プラントサービス部

19
O&M 技術室

可燃
ごみ

煙突

汚泥

排ガス
処理

埋立て
ごみ

熱分解ガス

粗大
ごみ

旋回流溶融炉

ガス冷却

RDF

ボイラ
サーマル
リサイクル

流動床式ガス化炉
排ガス

溶融スラグ

用途に応じた
良質スラグ

図２

マテリアル
リサイクル

制御システムの概要
開始

図１

流動床式ガス化溶融炉

制御周期？

No

Yes
CO 特性判定モデルによる排ガス特性判定達成した １）。その一方で，排ガス中の一酸化炭素（CO）や窒素酸化物（NOx）に関して，処理対象とモデルが CO発生を検知？

なる廃棄物の性状が急激に変化する場合や，廃棄物Noに混入した焼却不適物のため焼却処理が不安定とな

NOx 特性判定モデルによる排ガス特性判定

り，既存の制御システムに加えて運転員による手動介入が必要となる場合があった。

No

モデルが NOx
発生を検知？

既設ループによってプラント操作NOx 対応の操作量を決定

本稿では，流動床式ガス化溶融炉の運転負荷軽減を目的として，排ガス CO，NOx 抑制を自動化する制御技術を開発したので，制御技術の概要および実1. 1

決定した操作量でプラントを操作

排ガス CO，NOx 抑制の自動化

No

制御技術の概要

終了？
Yes

開 発 し た 排 ガ ス 抑 制 の 自 動 制 御 技 術 は，CO，NOx 抑制に関する手動介入の自動化を目的として，

CO 対応の操作量を決定Yes

機における試験結果について報告する。

1.

Yes

終了

図３

開発システムの動作フローチャート

プロセス情報および発生メカニズムから CO，NOx
発生状況を推定し，推定結果を基に燃焼空気量を制や NOx の上昇を予測し，必要な排ガス抑制操作

御して CO，NOx の抑制を図るというものである。

（溶融炉の一次／二次空気量の調整）を事前に行

過去の運転データを使って機械学習によりモデルう。操作介入は必要なタイミングのみとし，プラ化し，獲得した特性モデルの推定情報に基づき制御

ントの運転状態に与える影響を最小限に留め，運を実行するものであり，特徴として以下の機能を有転の安定化を図る。

する。

制御システムの概要を図２に示す。制御システム①

機械学習（決定木）による排ガス特性のモデリ

は CO，NOx のそれぞれを制御対象としたロジックで構成されている。各ロジックにはガス化炉の砂層

ング
機械学習の一手法（決定木）で過去の運転デー

温度や炉内圧，溶融炉空気比を始めとする燃焼特性

タを学習させることで，運転員が手動介入の要否に関する計測情報が入力され，溶融炉上流側の一次を判断するロジックを明示化し，自動判断ロジッ

空気量，下流側の二次空気量の操作指令値を出力とクとして組込む。

する。

②

オンデマンドな排ガス対応制御の実行
前述の自動判断ロジックによって排ガスの CO

20開発した制御システムの動作フローチャートを図３に示す。CO と NOx の制御ロジックは前述の計測

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

情報を入力とした CO，NOx 特性判定モデルによるの値に変更する。なお，予測モデルは決定木学習でCO，NOx 上昇の推定結果を基に，いずれかの制御抽出された If-then ルールベースの形式を取る。

ロジックが操作介入必要と判定した場合に限り，排燃焼プロセスにおける CO ピークの発生要因は，ガス抑制操作を実行する。操作介入不要の場合は，その一定時間前において特定のプロセス情報に特徴

既設の制御ループ（PID 制御）によって通常の制御が実行される。また，各制御ロジックの動作におい的な変化となって現れることが経験的に知られている。具体的には図４に示すように，ある時刻 t からて，CO 制御ロジックによる操作の方が優先される。

T1 秒遡った時点までの期間［t－T1～t］に起こった，

1. 2

CO 制御ロジック①ボイラ上部 O2 濃度の急落や，②ガス化炉炉頂圧

ガス化溶融プロセスにおける CO ガスは，燃焼時の一時的な増加等が挙げられる。なお，図４では各の非定常な事象によって一時的に炉内の酸素が不足

プロセス値を０～１の範囲にスケーリングしている。

することで発生し，局所的な増加（ピーク）の特性開発技術では上記①②の事象を始め，CO ピークを示す。CO 制御ロジックは，上記事象に関するプ

発生と因果関係のある表１に示す13種類の特徴量を

ロセス情報と前述の予測モデルから CO ピーク発生

定義し，決定木学習の入力変数とした。決定木の学を予測した場合に，一次・二次空気量指令値を所定

習データは，過去の運転データに対して期間［t－T1～t］における表１の特徴量値と，図４の期間［t＋T2～t＋T2＋T3］（T2，T3：CO 発生までの遅延時間）

t−T1

1

T1

0.9

T2

T3

0.8

規格化値（−）

におけるピーク発生有無の識別情報（０：ピーク発

t＋T2＋T3

t＋T2

t

生なし／１：ピーク発生あり）を紐付ける形で作成

ボイラ上部
O2 濃度

する。決定木学習の結果，得られたルール群のうち分類クラス１（ピーク発生あり）の予測ルールが0.7

CO 特性判定モデルとして組込まれる。

①

0.6

また CO 対応の操作量は，特徴量の一つである

0.5「ボイラ上部 O2 濃度の条件付き積算値１」が発生す

0.4

る CO ピークの規模（総発生量）に正の相関を持つ

0.3という知見から，本特徴量に対する折線関数を定義

0.2

ガス化炉
炉頂圧

0.1
0

0

図４

し一次・二次空気量の指令値を決定する（図５）。

②

1. 3

CO 濃度
1

2

4

3

NOx ガスは主に溶融炉の酸素量が過剰となること

時間（min）

で発生し，溶融炉へ供給される空気の割合を示すプ

ガス化溶融炉における CO 発生時のトレンド

ロセス情報である溶融炉空気比を始め，炉内各部

表１
項
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

5

NOx 制御ロジック

CO 特性判定モデルの特徴量
備目

考

ボイラ上部 O2 濃度の最小値（％）
ボイラ上部 O2 濃度の最大値（％）
ボイラ上部 O2 濃度変化率の最小値（％／sec）
ボイラ上部 O2 濃度の条件付き積算値１（％） 評価期間内で O2 濃度＜3.5 ％となる場合のみ積算
ボイラ上部 O2 濃度の条件付き積算値２（％） 評価期間内で O2 濃度＞ 8 ％となる場合のみ積算
ガス化炉炉頂圧の最大値（kPa）
ガス化炉炉頂圧変化率の最大値（kPa／sec）
ガス化炉炉頂圧の条件付き積算値（％）
評価期間内で炉頂圧＞－0.2 kPa となる場合のみ積算
押込空気量変化率の最小値（kNm3/h･sec）
風箱圧力の平均値（kPa）
給じん装置速度の平均値（％）
砂層温度の平均値（℃）
砂層温度の平均値（℃）※評価期間は［t－T1～t］とする

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報

21

一次／二次空気量指令値（kNm3/h）

説明するように現在の運転状態にもっとも近い目標
状態をクラス０の分類ルール群から抽出し，操作量を決定する。
1. 4

NOx 制御ロジックの操作量決定方法

NOx 制御ロジックにおける操作量決定では，事前準備として，前述のデータセットをクラス０（NOx濃度≦閾値）の各ルールで分類評価する。前提として，ルール に分類されたデータの入力変数を（ ：入力変数の添字），ルール に分類された

図５とおくと，各ルールを代表する入力

データ数を

O2 濃度積算値（％）

変数値

CO 対応操作量決定用の折線関数

は，ルール毎の変数値の平均として下式（1）で計算される。
…（1）（ガス化炉砂層，溶融炉炉頂等）の温度と強い相関を持つ。NOx 制御ロジックの構築にあたり，上記の求めた情報を始めとする表２に示す12項目の特徴量を考慮（2b），（2c）で標準化し，ルール代表点る。

した。CO 制御ロジックと同様に，過去の運転デー
タ に お い て 時 刻 t の 特 徴 量 値 と， 時 刻 t＋T4（T4 :を， ル ー ル の 集 合に お い て 式（2a），NOx 発生までの遅延時間）における NOx 濃度の発

を計算す

…（2a）

生情報（０：NOx 濃度≦閾値，１：NOx 濃度＞閾値）を紐付ける形で作成する。

…（2b）

なお，決定木学習で獲得したルール群は，ルールの分類クラス毎に分割し，NOx 発生予測／操作量決定の各目的に使用される。NOx 制御ロジックの動作…（2c）は CO 制御ロジックと同様，NOx 特性予測モデル（クラス１の分類ルール群）による予測を経て，ル

ここでール適合時に操作量を決定する。ただし CO 制御ロジックでは操作量を特徴量に対する折線関数で決定

準 偏 差 で あ る。 こ う し て 求 ま っ た 代 表 点は「NOx が閾値以下となる代表的な運転状態の集合」

するのに対し，NOx 制御ロジックでは操作による燃を意味し，これを操作量を決定する上での目標状態

焼プロセスへの影響を最小限に抑えるため，次節で

とする。

表２
項

目

，

は

のルール集合における平均，標NOx 特性判定モデルの特徴量
備

考

1 溶融炉空気比（－）
2 溶融炉上流側酸素流量（kNm3/h）［ガス化炉入口～溶融炉入口までの総空気流量］×0.21
3 ガス化炉バーナ空気量（kNm3/h）
4 排ガス流量（kNm3/h）
5 主蒸気流量（t/h）
6 風箱温度（℃）
7 砂層温度（℃）
8 ガス化炉出口温度（℃）
9 溶融炉炉頂温度（℃）
10 溶融炉絞部温度（℃）
11 二次燃焼室温度（℃）
12 ボイラ垂直煙道ガス温度（℃）
22

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

次に，現在時刻 における入力変数値を式

れ以下のとおりである。

（3a）で標準化した後に，式（3b）によって各代表点と：ボイラ上部 O2 濃度（％）

を計算する。

の重み付け近傍距離：一次空気量（kNm3/h）

は

ここで，
た値，

…（3a）

：二次空気量（kNm3/h）…（3b）：補助空気量（kNm3/h）：溶融炉一次側酸素流量（kNm3/h）：押込空気量（kNm3/h）：ボイラ上部 O2 濃度（％）

を平均０，分散１に標準化し最終的に，式（4a），（4b）から以下の式（5a）～（5k）は変数毎に設定する重みパラメータ， は

入力変数集合である。上式で得られた
いて，入力変数の最近傍となる代表点につを現によって一次・二次空気量

在時刻の目標値ベクトルとする。
目標値ベクトル

，

が求まる。
…（5a）

は表２の12次元の変数で構成されるが，このうち操作量である一次・二次空気量の決定には，１：溶融炉空気比
融炉上流側酸素流量

，２：溶

…（5b）

を用いる。近傍距離の計算において，に対する重みを他変数に比べて小さくすることで，抽出した代表
点は，以外の要素（すなわち，操作に直接関係ない変数）については現在の入力変数ベク…（5c）トルと近い値となる。すなわち，現在の入力変数ベ…（5d）クトルから目標値ベクトルまでの操作は概ね，上記
２変数による操作（＝一次・二次空気量の操作）と…（5e）考えることができる。
…（5f），と一次・二次空気量との関係は，プロセスの特性を考慮の上，下式（4a），（4b）の関係
式 を 定 義 し た。 な お， 式（4a）の 係 数 パ ラ メ ー タ
は過去の運転データから最小二乗法によっ
て求めた。

…（5g）

…（5h）
…（5i）
…（5j）
…（5k）
…（4a）

2.

2. 1
…（4b）

実機プラントへの適用
施設概要

開発した排ガス抑制の制御システムを導入した施設の概要を表３に示す。本施設は，一般収集ごみ，

ここで，式（4a），（4b）中の数式記号の意味はそれぞ
Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

し尿汚泥，下水汚泥および併設するリサイクル施設

神鋼環境ソリューション技報23

表３
処 理 方 式処 理 規 模排ガス冷却方式
蒸 気 条 件
排ガス処理方式
排水処理設備発
電量

施設概要

流動床式ガス化溶融炉
143 t/d（71.5 t/d ×２炉）
廃熱ボイラ＋水噴霧式
350 ℃×4 MPa
無触媒脱硝＋バグフィルタ＋触媒反応塔
凝集沈殿・砂ろ過＋膜処理設備
1 970 kW

1.1

CO（4H）平均値数度11.5 ％削減

1

2016年

2015年

0.9
0.8
0.7
0.6

0

0.5

1

0.5

2015年

2016年

CO（4H）値

図６

CO ４時間平均濃度

1.2

れ，発電量の最大化のために溶融炉のボイラ化およ1

び高度排水処理（膜処理）の採用，無触媒脱硝と触媒反応塔の併用等の特徴を有する施設である。
2. 2

排ガス抑制の制御システムの評価

CO，NOx 抑制の制御システムの評価期間は2016
年９月上旬からの１ヶ月とし，前年同時期の運転データを比較対象とした。また，NOx 抑制に関しては触媒反応塔入口に設置した NOx 分析計の指示値にて評価を行った。
１）CO 制御ロジックの評価と CO 抑制効果

手動介入頻度（相対値）

で発生する可燃残渣，不燃残渣と多様なごみの受入

49 ％削減

0.8
0.6
0.4
0.2
0

図７

2015年

2016年

NOx 抑制の手動介入頻度の比較開発した CO 制御ロジックの導入により，CO 上
昇を事前に予測し，手動介入が必要と判定した場合に燃焼空気量の制御変更を自動で行った結果，評価

評価期間および比較対象期間中の NOx 抑制のた

期間中の通常運転時における CO 抑制のための手動

めの手動介入頻度の比較を図７に示す。評価期間に介入は０であった。

おける手動介入頻度は比較対象期間を１とした場

評価期間および比較対象期間中の CO ４時間平均

合，0.51と約半減することができた。NOx 上昇の判濃度（以降，CO（4H）値と記す）を図６に示す。

定時の対応として燃焼空気量と無触媒脱硝の制御がCO（4H）値の度数分布から，開発システムの導入あるが，今回の試験では燃焼空気の制御のみを対象

により2016年の評価期間は高濃度の CO 発生を中心とした。さらに無触媒脱硝制御を組合わせることにに抑制されたことがわかる。CO（4H）値の度数分より手動介入頻度０が達成可能と想定される。

布は低濃度側にシフトし，比較対象期間の CO（4H）

評価期間および比較対象期間中の NOx １時間平値の平均値を１とした場合，評価期間中の CO（4H）

均濃度（以降，NOx（1H）値と記す）を図８に示

平均値は0.885と，11.5 ％の低減効果が確認された。

す。開発システムの導入により，NOx（1H）値の度

２）NOx 制御ロジックの評価と NOx 抑制効果

数分布も2016年の評価期間は低濃度側にシフトし，

24

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

1.1
1

度

数

NO（1H）
平均値
x

2015年

2016年

27.5 ％削減

0.9
0.8
0.7
0.6

0

0.5

1

NOx（1H）値

図８

0.5

2015年

2016年

NOx １時間平均濃度

比較対象期間の NOx（1H）平均値を１とした場合，評価期間中の CO（4H）平均値は0.725と，27.5 ％の有効性を確認できた。
当社は，近年の ICT 技術の進歩を受けてセンシの低減効果が確認された。

ングやデータ処理等の最新の制御技術の活用によりむ

運転の自動化と高度化を進展させ，経済性，エネル

すび

流動床式ガス化溶融炉は，広い範囲の廃棄物を処

ギ回収性，資源回収性に優れるといった流動床式ガ理対象として適用でき，制御応答性が良好で高い発

ス化溶融プロセスの特徴をさらに活かして，社会ニ電効率が得られるという特徴を有する一方，廃棄物ーズに対して応えていく所存である。

の量的・質的変化によって運転状態が変化するという特性から自動制御技術が重要である。これまでのボイラや燃焼炉等の各プロセスを対象とした自動制
御技術に加えて，排ガス CO，NOx 抑制を自動化す
る制御システムを開発し，実プラントに適用してそVol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

［参考文献］
１） 友 近 ら： 神 戸 製 鋼 技 報，Vol.56，No.1，pp.64-68（2006）
２） 江 口 ら： 環 境 シ ス テ ム 計 測 制 御 学 会 誌，Vol.21，
No.2/3，p.152-156（2016）

神鋼環境ソリューション技報25

SD（金属 Na 分散体）の新規用途への展開
Development of new applications of SD（Sodium Dispersion）

村上吉明＊
Yoshiaki Murakami

福島美幸＊
Miyuki Fukushima

金属ナトリウム分散体（SD）は微粒化した金属ナトリウムを油中に分散させたスラリー状の流体であり，これまで当社では PCB 処理用途に用いてきた。金属 Na の反応性を持ちながら流体として扱えるという特長を活かすため，従来金属 Na が用いられてきたプロセスで，従来は組合わせが難しかった溶媒中での反応性を検討した。本検討では芳香族化合物等の還元に用いられる Birch
還元に着目し，THF 溶媒中でヘテロ芳香族化合物の１つである4-ターシャリーブチルピリジンとSD との反応性を評価したところ，4,4’-ジ-ターシャリーブチル -2,2’-ビピリジンが容易かつ高収率で合成可能であることが明らかになった。さらに類似化合物にも同様の検討を行った結果，4-シク
ロヘキシルピリジン，ピラジンおよびピリミジンでも二量化が可能であることを確認した。ビピリ
ジン化合物類は有機 EL 材料や CO2 還元触媒での利用が期待されており，同分野の進展にも注目していく。
Sodium dispersion（SD）is slurry ﬂuid that consists of ﬁne particle of sodium and oil. At Kobelco ecosolutions, SD is mainly used to decompose PCBs. In order to take advantage of the high handling property of
SD, attention was paid to Birch reduction among reactions in which metallic Na has been used. As acomparison with Birch reduction, the reactivity of 4-tert-butyl-pyridine, which is one of the heterocyclic
compounds, with SD was evaluated and it was confirmed that 4,4’-di-tert-butyl-2,2’-bipyridine wassynthesized with simple operation and in high yield. As a result of further investigating similar compounds, it
was conﬁrmed that dimerization was possible for 4-cyclohexylpyridine, pyrazine and pyrimidine. Bipyridine
compounds are expected to be used in organic EL materials and CO2 reduction catalysts and we will also focus on progress in this ﬁeld.

Key Words：
金属ナトリウム分散体

Sodium Dispersion（SD）

ビン

Bipyridine

化

Dimerization

ピ

二

リ
量

ジ

【セールスポイント】
・金属 Na を分散体化させたことで安全性と反応性を向上し，金属 Na を用いた有機合成を安全に実施可能
・液体と同様の取扱いが可能なので，従来は検討対象とならなかった溶媒中での合成が可能

26＊

技術開発センター プロセス技術開発部 基盤技術室

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

まえがきため，反応液中では活性の高い金属 Na が速やか

当社は中間貯蔵・環境安全事業株式会社や中国電に分散するが，分散油自体は反応に影響しない。

力株式会社絶縁油リサイクルセンター向けに PCB

有機化学分野における SD の比較対象にはアルカ処理技術を提供してきた。当社が保有する PCB 処

リ金属あるいはその化合物が考えられ，金属ナトリ

理技術のうち，高濃度 PCB 汚染廃棄物の処理技術

ウムおよびブチルリチウムをはじめとする有機リチ

は，以下のとおりである。

ウム化合物が挙げられる。

・汚染容器の解体／洗浄技術（SED プロセス）（1）ナトリウム（Na）

・PCB の脱塩素化技術（SP プロセス）

Na は主に岩塩や海水の電気分解によって製造される金属で融点97.8 ℃の固体である。工業用途で・難処理物のプラズマ溶融分解技術
このうち，SP プロセスは金属ナトリウム分散体

は，主に染料の製造用途として用いられ，ラボスケ（Sodium Dispersion：SD）と PCB とを反応させるこールでも非常に強い還元性を持つ特長を活かして，とによってビフェニル骨格から塩素原子を引抜き，

主に還元剤として用いられる。一方，Na は自然発

１）ビフェニル類に変化させるプロセスである 。SDは10 μm 程度まで微粒化させた金属 Na を油中に分２）散させたもので，以下の特長を有する 。

火性を持ち，さらに水と激しく反応して熱と水素ガスを発生させるため，取扱い時には禁水作業が必要である。

金属 Na は室温では固体であり通常は融点以上

ラボスケールで金属 Na を使用する場合，ブロッに加熱して液体として使うことが一般的である。

ク状の Na 表面に存在する酸化被膜をカッタ等でス

そのため反応温度や使用する溶媒には制約があ

ライスし，活性を上げた上でさらにヘキサン等で表る。しかし，SD は写真１で示すとおり，シリン

面を洗浄する必要がある。工業規模で用いる場合，ジでも扱えるほど粒子径が細かいため，液体のよ

予め多量の Na をカットするのは困難であるため温うな取扱いが可能である。溶媒中に分散させるこ

度を融点以上にした上で高速撹拌を行い，系中に分とが容易である。そのため，金属 Na の融点以下散させて使用することが一般的であった。

①

でも化学反応に用いることが可能である。

上記の理由から，Na は危険でハンドリングが面

金属 Na の微粒子が油によってコーティングさ倒なうえ，さらに反応系は熱と撹拌のエネルギが供れているために空気中でも比較的安定に存在で給されることによって元々高い Na の反応性がさら②

き，反応時における局所的な発熱も抑制できる。

に増加してしまって反応制御が難しいとされてきそのため，消防法では金属 Na が危険物第３類でた。そのため，研究用途でも多くは用いられず，有あるのに対して SD は危険物第４類第３石油類に機リチウム化合物が広く用いられてきた。

該当する（表１参照）。これにより，指定数量当（2）リチウム（Li）

たりで保有できる金属 Na が約45倍まで増加する。
③

Li はかん水から炭酸塩等として採掘され，かつSD の分散油は炭化水素系で化学的には安定でては主にガラスや陶器の添加剤として用いられてきあるが，多くの有機溶媒とは相互溶解する。そのた３）。我が国では Li は採掘されないため，ほぼ全量を輸入に頼っており，主な輸入相手国はチリ，中国，アメリカ合衆国である。しかし，昨今のリチウ
ムイオンバッテリーブームによって Li の消費量が急激に増加し，輸入量および価格が上昇している（図１，２参照）。現在の可採掘年数は約400年とされるが４），アメリカ合衆国のネバダ州では2018年以降

表１

写真１

SD の外観Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

金属 Na と SD との消防法上の取扱いの比較
危険物分類

指定数量

指定数量当たりの Na 保有可能量

金属 Na

第３類

10 kg

10 kg

SD

第４類第３石油類
非水溶性液体2 000 L約450 kg

神鋼環境ソリューション技報

27

リチウム化合物単価の推移（円/kg）

リチウム純分輸入量（t/ 年）

6 000
リチウム換算輸入量

5 000
4 000
3 000
2 000
1 000
0
2000

2005

2010

2015

1 400
1 200

炭酸リチウム

1 000
800
600
400
200
0
2000

年（−）

図１

水酸化リチウム

2005

2010

2015

年（−）

図２

純分換算したリチウム輸入量

リチウム化合物の単価推移（水酸化リチウム重量の29.2 ％＋炭酸リチウム重量の18.9 ％）として計算

年間50万台規模の電気自動車向けリチウムイ

R:Na
S:NH3

オンバッテリの製造計画も進められているな

H H

H H

H H

ど４），今後の大幅な需要増加に伴って可採掘年数も急激に減少するリスクもある。

H H

1,4-シクロヘキサジエン

有機 Li 化合物の工業用途としては主にゴムの重合開始剤が挙げられる。一般的にノル

エンジイン

図３

ベンゼンの Birch 還元

図４エンジインの環化反応

マル-ブチルリチウムが用いられるが，この物質は空気中の水分や酸素と激しく反応するため，たエンジインの環化反応においてプロトン供与体と通常15 ％程度の溶液として販売されているが高額なる３）（図４参照）。

である上，上記のバッテリ向けに多くの Li が使用

しかし，Birch 還元を行うには通常－35 ℃以下のされるため，化学用途への供給も逼迫しつつある。

低温が必要であり，しかも溶媒として用いるアンモ

本研究では SD が液体として扱えるという特性をニアは毒性が強い。そのため装置，ユーティリテ

活かし，金属 Na では通常実施できない温度や溶媒

ィ，安全管理いずれに関してもコスト負担が大きく条件での化学プロセス，あるいは従来有機 Li 化合なってしまう。

物によって行われてきた化学プロセスの一部を SDによって代替する技術の構築を目的とした。

Na 利用プロセス代替技術の検討

1.

金属 Na を用いたプロセスである Birch 還元の特長と問題点について紹介する。
1. 1

その結果，上記反応は工業規模では医薬品合成等の分野でしか用いられていない。
そこで，以下では SD の特性を活かし，常温で液体の溶媒中で Birch 還元の応用技術を検討した。
1. 2

Birch 還元とは

ビピリジン化合物の合成（1）ビピリジンとは金属 Na を用いるプロセスに Birch 還元がある５）。

ピリジンはベンゼン環の６つの炭素のうち１つがBirch 還元は，沸点以下まで冷却して液化させた液窒素に置き換わった化合物で医薬品原料や溶媒とし体アンモニア（沸点：－33.3 ℃）に Li や Na と言て用いられている。このピリジンに Birch 還元を行ったアルカリ金属を加える。するとアルカリ金属は溶解してイオン化する。溶解した金属の最外殻電子は溶媒に移動するが，この電子は溶媒に囲まれて溶
媒和電子と呼ばれる形態をとり，この溶媒和電子が強い還元性を示すことで様々な化学反応を行うことができる。

得られ，ピリジンを金属 Na と反応させた後に空気酸 化 す る と2,2’-，2,3’-，2,4’-，3,3’-， お よ び4,4’
６）-bpy の混合物となる（図５参照）。しかし，Birch

還元は前記のとおりコストが高く，金属 Na と反応させる方法では選択性良く目的物質は得られないと

例えばベンゼンを1,4-シクロヘキサジエンまで還元することができる（図３参照）。1,4-シクロヘキ
サジエンはプロトン供与体となって再びベンゼンになることができ，例えば正宗・Bergman 反応を用い
28

うと，収率約40 ％で4,4’-ビピリジン（4,4’-bpy）がいう問題がある。
一方，ビピリジン化合物は有機 EL 材料や水ある
いは CO2 の光還元触媒材料として期待されており，
安易で選択性の高い合成技術が求められている７）。

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

しかし従来技術では，同物質の合成は例えば2,2’-

ら電子を受取ると，窒素原子の電子吸引性によってビピリジンの合成でも有機 Li の１つであるブチル

窒素原子近傍に電子が局在する。すると窒素原子にリ チ ウ ム（BuLi） あ る い は 貴 金 属 の パ ラ ジ ウ ム

隣接する２位もしくは４位の炭素においてラジカル

８）（Pd）触媒等を用いて合成されている 。

が発生してラジカルアニオンとなる。この２つのラ（2）4,4’-ジ-ターシャリーブチル-2,2’-ビピリジン

ジカルアニオンのホモカップリングによって二量体（tBubpy）の合成

が 生 成 し， さ ら に ク エ ン チ 後 に 空 気 酸 化 さ れ て

tBubpy は上記のビピリジンの用途に加えてイリ

tBubpy になる。実際，反応液を水もしくはエタノジウム錯体を用いると，C-H 結合の水素原子をホウールで失活し，直後の反応液を酢酸エチルで抽出し素化合物に置換することも可能である。ただし，薬た後に GC/MS で分析すると，分子量が２だけ大き剤として高額なだけでなく，持続可能性といった観なバーチ還元体のピークが検出されるが，そのまま点からも問題がある。そこで，SD によるビピリジ

空気に曝されると還元体のピーク強度は徐々に小さン化合物を合成し，有機 Li 化合物の代替とするこくなって最後は tBubpy のみとなった。

とを目指した。

tBu 基は嵩高い官能基である。そのため４位でラ置換反応にも利用できる。水素原子をホウ素化合

ジカルが発生しても４位での二量化や水素付与を伴物に置換できると，鈴木―宮浦反応を用いて他の有う Birch 還元は起こらない。さらに tBu 基の電子供機ハロゲン化合物とのクロスカップリングが可能に与性のために窒素原子が Na から電子を受取った際なるため，有機合成において非常に重要な物質であに分子全体が電子過剰となって，２位のプロトンがるが，従来は図６のような非常に複雑なプロセスを放出されて二量化反応がスムーズに進行すると考え

10）

られる。

経て合成していた 。
ピリジンと Na とを反応させると２位や４位の水

さらにピリジンは芳香族性によって共鳴構造を取

素原子が主に引抜かれて２つのピリジンが結合する。すなわち，N 原子が電子を受取って２位でラジる。そこで，ピリジン環の４位にターシャリーブチ

カルを生成するとラジカルは２位または４位で存在

ル基（tBu）を持った4-ターシャリーブチルピリジする。そのため，３位や５位のラジカルは生成せず

ン（tBupy）をテトラヒドロフラン（THF）溶媒中に２位のみでの選択的な二量化が可能になる。

で SD と反応させたところ，図７のように二量化し（3）tBubpy の精製

９）

反応液を水またはエタノールに滴下して残存したて tBubpy が選択的に生成した 。
反応スキームを図８に示す。ピリジン環が Na か

ピリジンの Birch 還元
NaN

N

ピリジンとナトリウムとの反応
Na

N

NH3

氷酢酸
H2O2

N

N

図５
t-Bu

t-Bu

収率：82 ％

N+
O−

N

N

4,4’-bpy

t-Bu
N

収率：79 ％Cl

NiBr2･3H2O
Mn

2,4’-bpyN2,2’-bpyNNN

3,3’-bpy＋NN

2,3’-bpy

tBu

tBu

tBu

SD

収率：90 ％
N

THF

N

・

N

―

N

―

―

tBu

tBu

N

N

tBubpy の合成の従来法
tBu

水素供与体（水）

N

酸化
N
H

N

SD を用いた4,4’-ジtBu-2,2’-ビピリジンの合成

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

tBu

tBu

N

図７

＋
N

tBu
N

tBu

2tBu

＋

t-Bu t-Bu

全体の収率：58 ％

図６

N

＋

ピリジンの Birch 還元およびピリジンとナトリウムとの反応

POCl3

N

Na を失活した後，減圧濃縮によって溶媒の THF を

図８

神鋼環境ソリューション技報

N
H

tBubpy 合成の反応スキーム
29除去した。THF 除去後は SD の分散油が残るため，

４位に N
（Me）
2 基や Me 基を有するピリジンの二残った反応液を水＋抽出溶媒に加え，溶媒で数回水量化が進行しなかった原因として，以下の２点が考相を洗浄する。すると Na は NaOH として全量水相えられる。

に移行し，SD の分散油，未反応の tBupy，および①

生成した tBubpy が溶媒側に移行する。溶媒を濃縮

４位の官能基からの電子供与性が高すぎて電子後に再結晶を行うと，tBubpy の結晶が析出する。

を受取ることができない。
②

プロセスフローを図９に示す11）。

中間体であるラジカルアニオンが４位の官能基からプロトンや水素原子を引抜いてしまう。

再 結 晶 操 作 を ３ 回 行 い， 最 終 的 に 得 ら れ た
tBubpy の結晶を写真２に示す。結晶の純度を NMR
分析および融点測定により評価したところ，NMR
分析では不純物は検出されず（図10参照），融点測
定でも試薬と同等以上の純度が確認できた（表２参
12）
照）
。

1. 3

類似化合物への適用性検討

本反応スキームの適用範囲を確認するため，いく
つかのピリジン誘導体ならびに環状二窒素化合物の二量化が同様の反応によって進行可能か検討した。
（1）４位に置換基を有するピリジン
結果を表３に示す。tBu 基同様に嵩高く電子供与性を持つシクロヘキシル基（Cy）では二量化が進

写真２合成した tBubpy

行 し た が， 同 じ く 電 子 供 与 性 を 有 す る メ チ ル 基（Me）やジメチルアミノ基（N（Me）2）では二量化

表２は進行しなかった。一方，電子吸引性を持つフェニル基（Ph）やシアノ基（CN）では二量化は進まな
かった。

原料

クエンチ水

反応工程

失活工程

試
合

成

溶融開始（℃）

溶融終了（℃）

159
160

163
162

薬
品

抽出溶媒

図９

溶媒分離工程

再結晶工程

乾燥工程

tBubpy のプロセスフロー

1

13

H-NMR 結果

C-NMR 結果

図10
30

tBubypy の融点測定結果

tBubpy の NMR 分析結果

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

表３

官能基による比較

官 能 基

SD 等量
（eq）

反応温度
（℃）

反応時間
（h）

二量体収率
a
（％）

原料回収
a
（％）

tBu

1

50

6

80

3

Me

1
1

50
50

2
6

3
3

6
4

Ph

1

50

2

0

99

NMe3

1

50

2

2

50

cy

1

50

6

54

25

a：H-NMR で定量

表４
原

料

環状二窒素化合物との反応結果
SD 等量
（eq）

反応温度
（℃）

1
1

50
50

ピラジン
ピリミジン

N

10
40

N

N

反応時間 二量体収率
b
（h）
（％）
6
6

N

N

図11

N

N

N

2,2’-ビピラジン（左）および4,4’-ビピリミジン（右）b：GC/MS で定量

一方，Me 基よりも電子供与性の強い tBu 基の二研究室との共同研究によって行われました。高井研

量化が進んでいること，４メチルピリジンの原料回究室の高井教授および浅子助教には有機合成の基礎収率が低いことを考慮すると，基質が電子を受取っ的な内容から理論的な考察に至るまで多大なるご支ていない可能性は低いと考えられる。同様に N（Me）2援をいただきました。心より感謝いたします。

についても原料回収率の低さを考慮すると，ラジカ
ルアニオンによって N（Me）2 基が攻撃を受けた結果，原料物質が分解してしまったと推測される。
（2）環状二窒素化合物
環状二窒素化合物への検討結果を表４に示す。ピラジンからは2,2’-ビピラジン，ピリミジンからは
4,4’- ビピリミジン（図11参照）がそれぞれ得られた。収率は GC/MS 定量結果から算出した。Ioachim
らも THF 溶媒中で金属 Na を用いた4,4’-ビピリミジンの合成方法は報告しているが13），SD を用いた方法の方が反応時間が短く，また添加する Na 量も1/3程度で済むため，薬剤使用量の低減や生産性向
上のみならず，反応液を失活する際の安全性向上にもつながる。

む

すび

当社が保有する金属 Na 分散体をピリジン化合物に適用したところ，いくつかの化合物において有機EL や CO2 還元分野において期待されるビピリジン
化合物の合成が可能であり，SD が有用物質であることが確認できた。引続き同分野の研究動向も注視しつつ，SD の更なる適用性拡大に寄与したい。
なお本研究は岡山大学大学院自然科学研究科高井Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

［参考文献］
１）川井ら：神鋼パンテツク技報，Vol.41，No.2（1997），
pp90-97２） 長 谷 川 ら： 神 鋼 環 境 ソ リ ュ ー シ ョ ン 技 報，Vol.4，
No.2（2008），pp43-47
３） 鉱 物 資 源 マ テ リ ア ル フ ロ ー2016リ チ ウ ム（Li），（2017）
http://mric.jogmec.go.jp/public/report/2017-01/07_201701_
Li.pdf４）“Mineral Commodity Summaries” U.S. Geological
Survey 2017https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium/５）Birch, A. J. J. Chem. Soc. 1944, 430.
６）Erwin Klingsberg: The Chemistry of Heterocyclic
Compounds, Pyridine and Its Derivatives（2008）
７）Bhupendra Kumar et al : Chem. Commun., Vol48（2012）
pp272-274
８）Uenishi Junichi et al, Tetrahedron Letters, 31（32）（1990），
pp4625-4628;
９）特願2016-48472
10）Buonomo, J. A. et al, Synthetic, 45（2013），pp3099-3102
11）特願2016-109017
12）http://www.tcichemicals.com/eshop/ja/jp/commodity/
D3134/
13）Elena Ioachin et al Eur.J.Org.Chem.（2005），pp37753780

神鋼環境ソリューション技報

31凍結乾燥への撹拌式真空乾燥機の適用
Application of Mixer-type Vacuum Dryers for Freeze-drying Process

椿野直樹＊
Naoki Tsubakino

前背戸智晴＊Tomoharu Maeseto

半田裕利＊＊
Hirotoshi Handa

凍結乾燥（FD：Freeze Drying）は風味や復水性の良い製品を得る方法として知られ，棚式凍結乾燥機は医薬品，乾燥・健康食品の製造に利用されている。しかし，真空・熱風・噴霧乾燥等，他乾燥法に比べて乾燥時間が長い，機器または運転コストが高い等の理由から，その適用範囲は限定的である。一方，健康志向の高まりを背景に，健康食品や高機能栄養食品分野における FD 品市場は拡大傾向にあり，今後生産性を向上した製造設備のニーズが顕在化することが予想される。
当社では，乾燥効率と粉体のハンドリング性が良好な撹拌式真空乾燥機を製作しており，これを凍結乾燥に応用した凍結乾燥プロセスの生産性向上を検討している。今回，小型 N-CDB（容器回転型），PV mixer（翼撹拌式）テスト機での検証を通じ，当社真空乾燥機が凍結乾燥に適用可能なことを確認した。また，棚式（静置式）に比べ運転可能範囲が広く，乾燥時間が短縮可能なことが示唆された。今後，撹拌式凍結乾燥（MFD：Mixer-Type FD）の機器仕様を確立し，実サンプルや顧客テストを通じて MFD の製品化を目指す。
Freeze-drying（FD）is well known as a process for obtaining dried products that are easy to rehydrate
and maintain their original ﬂavor well. Shelf-type FD devices are used in the production of pharmaceuticals, instant and health foods. However, FD is costly to buy and operate, and takes a longer time to dry
products compared to vacuum, hot-air and spray drying, therefore its market is limited. On the other
hand, as the FD market in the health food and nutritious food ﬁelds continues to expand on the growinginterest in health, the need for equipment that improves FD productivity is expected to become apparent.
We are now investigating the applicability of our vacuum dryers, which offer good drying efﬁciency andpowder handling, as a way to improve the productivity of FD processing. At present, we have conﬁrmedthat our N-CDB and PV mixers are not only applicable to FD but also offer a wider operating range andshorter drying time compared to shelf-type（static process）devices. Through samples and customer tests,
we aim to establish the speciﬁcations for Mixer-type FD（MFD）dryers and put them into practical use.

Key Words：
凍

結

乾

燥

Freeze drying

真

空

乾

燥

Vacuum drying

撹

拌

技

術

Mixing technology

健

康

食

品

Health foods

神鋼環境ソリューション技報

32＊

プロセス機器事業部 技術部 開発グループ＊＊

プロセス機器事業部 技術部 装置設計グループ

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

まえがき

状態図を図２に示す。水の沸点は，１気圧で100 ℃，

粉体乾燥には真空乾燥の他，熱風・噴霧・流動層

減圧時は平衡蒸気圧に応じて降下する。真空乾燥で乾燥等，様々な方法があり，これらは品質への影響は一般的に，約103～104 Pa に圧力を制御して乾燥や乾燥時間等を考慮して選定される。

を行うが，凍結乾燥では液相が存在しなくなる三重

真空乾燥では近年，洗浄性・粉体封じ込め性・コ

点以下の領域に圧力を制御する。凍結水を除去する

ンタミレス性等の GMP 要求がいっそう高まり，缶１次乾燥と，吸着水を除去する２次乾燥に分類で内に吸引管を持たない当社のコニカ ルド ライ ヤ

き，乾燥初期から段階的に温度を上げて乾燥を進行（N-CDB）は優れた洗浄性からコンタミレス機器とさせる。

して，医薬品粉体乾燥向けを中心に納入実績を伸ば１）

している（図１） 。

凍結乾燥品は風味を保ち，かつ多孔質で復水性に優れるため，乾燥食品等で広く普及している。ままた，乾燥製品の熱劣化防止策として低温乾燥をた，熱劣化や組織破壊が少なく，各種機能性成分等検討するケースが増加し，製品の多様化あるいは高の保持に適しており，注射製剤やバイオ医薬品分野

品質化ニーズが伺える。ただし，低温乾燥は加熱源

では不可欠な製造技術となっている５），６）。その他，

から与えられる熱量が少なく，乾燥に長時間を要し，生菌・酵素のような弱熱性原料への適用も検討され乾燥コストが大幅に増加してしまう。品質保持面でている７）。

優れた凍結乾燥も，乾燥時間が「日」単位となるこ

1. 2

産業用機器

とから，現状，復水性を重視する即席食品や製品単凍結乾燥には，棚式凍結乾燥機が用いられる。一価の高い注射製剤等に用途が限定されている２）～４）。

般的な製造フローを図３に示す。棚式凍結乾燥機は

実際に，ラボ試験結果が良好でも，生産コスト等か

加熱棚段と原料トレイを備えた乾燥室と付帯設備からスケールアップを断念するケースは少なくない。

ら構成され，付帯設備にはコールドトラップ，真空当社では現在，真空乾燥機（N-CDB，PV mixer）

ポンプ，温調設備を備える。バルク原料はトレイにを用いた撹拌式凍結乾燥（MFD）により，凍結乾

広げた状態で，液状原料は型に流込み凍結させた

燥プロセスの生産性向上について検討中である。本

後，加熱棚段へ移す。大型機では，凍結庫から乾燥

稿では，その一部を紹介する。

機へガイドレールを設置し，専用トロリでトレイを

1.

1. 1

凍結乾燥

移送することができる。機器サイズは棚面積が0.2

乾燥原理と用途

m2程度のラボ機器から300 m2の大型機まであるが，凍結乾燥は，固体（氷）から気体（水蒸気）への処理量や運転時間は処理品ごとに異なるため，一概状態変化（昇華）を利用した乾燥方法である。水のに棚面積が生産量に比例するとはいえない。製品最コンタミレス設計

フィルタ交換が容易

・缶内に摺動部がなく摩擦粉等の混入の心配がありません。

・アクセスしやすい真空口にフィルタを一体化しました。

106

液相
（水）

105

圧力（Pa）

104

固相
（氷）

真空乾燥

103

三重点
（約610 Pa，0.01 ℃）

102

凍結乾燥

気相
（水蒸気）

10

洗浄が容易

ノンメタリック仕様

・缶内に吸引管がなく、洗浄が容易です。

・本体にグラスライニングを採用することで、ノンメタリック化が可能です。

図１

1
−50

クリーンドライヤ N-CDB の特長

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報

0

50

100

温度（℃）

図２

水の状態図
33

終形状が粉末の場合，トレイから乾燥片を取出し，乾燥層が蒸気の拡散抵抗となる（図４-b）。昇華速

さらに粉砕機で粉末化して回収する。一方，注射製

度≫拡散速度の状態で乾燥が進むと，昇華蒸気が製剤等の医薬品を取扱う機器では，専用バイアル瓶へ

品内部で局所的に滞留し，圧力が三重点を超えて製の薬液充填から乾燥後の打栓まで自動化される等，品が再融解する可能性が高まる。これはコラプス

食品仕様と大きく異なっている。

（Collapse）と呼ばれる現象で，凍結乾燥の速度が制

棚式凍結乾燥機の伝熱方式を図４-a に示す。乾限される要因となる（図４-c）。

燥に必要な熱は，加熱棚段からトレイを介して凍結

棚式（静置式）凍結乾燥は古くから確立された技層に供給される。乾燥によって生じた昇華蒸気は乾術ではあるが，乾燥条件等のノウハウ化，プログラ

燥に伴って乾燥品の内部から外部へ拡散するため，

ム化された運転管理を必要とする「難しい」乾燥方法でもあり，乾燥時間，製品回収性や洗浄作業性に改善要素を抱える他，機器や運転コストの高さが指摘されている８），９）。

前処理（カット・調理・殺菌等）

撹拌式（非静置式）凍結乾燥の特長

2. 1

製品小分け・トレイ充填

当社では現在，真空乾燥機を用いた撹拌式凍結乾
コールドトラップ
真空ポンプ

冷凍（予備冷凍）

当社製真空乾燥機を用いた凍結乾燥2.

燥（MFD：Mixer-type FD）を検討している。MFDの伝熱方式を図５に示す。凍結粉体を混合・撹拌し

乾燥層
加熱
棚段

凍結乾燥
（1 次，2 次乾燥）

剥離
転動
昇華面更新

凍結層
トレイ
処理品
処

混合撹拌

乾燥室イメージ（棚式）（粉の転動）

乾燥品回収
処理品
（凍結粉）

包装，充填（※必要に応じて粉砕工程）

外套
製品化

図３

回転方向

熱流束（外套より）

図５

凍結乾燥品の製造フロー

撹拌式凍結乾燥機（N-CDB）における昇華状態の概念図（b）乾燥中期（a）乾燥初期（c）昇華量過剰時

水蒸気
昇華面

乾燥層
（抵抗）

処理品
（凍結層）
原料トレイ

×
昇華面

再融解
（コラプス）

× ×

熱流束

加熱棚段

図４
34

棚式凍結乾燥機における昇華状態の概念図

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

投入
ホッパ

凍結原料
製造設備

温調
設備

コールドトラップ
真空
ポンプ
乾燥機

図６

MFD のプロセスフロー

写真１

表１
項

小型 N-CDB テスト機

撹拌式凍結乾燥テスト機の仕様

目

機

器

仕

様

乾 燥 機
温調設備
コールドトラップ小型3L_N-CDB テスト機
冷却水循環装置＊（－20 ℃～20 ℃），EYELA 製
FDU-2110（－80 ℃、捕水量３ L），EYELA 製

真空排気系

0.75 kW 油回転式真空ポンプ，神港精機（株）製
0.75 kW メカニカルブースタ，神港精機（株）製

表２
試料種類
原料水分率（％）
処 理 量（g）
加 熱 温 度（℃）
試 験 時 間（h）

小型 N-CDB テスト機を用いた凍結乾燥条件
山

芋

デキストリン溶液
89.6400－20～201471.7
800－20～20
24

レ

モ

ン

88.2
400
－20～1016

使い分けて，乾燥試料（凍結粉）を製造する。乾燥ながら乾燥することで，
１）粒子表面からの乾燥後の製品は機器排出口から回収可能で，必要に応じ

２）伝熱面更新による伝熱促進

後段に設けた精密粉砕工程に直接送ることも可能で

３）昇華蒸気の拡散抵抗低減ある。

を図るものである。伝熱面は混合・撹拌によって常に更新され，昇華蒸気が拡散しやすくなることで乾

3.

3. 1

真空乾燥機の適用性評価
試験方法

燥が促進される。また，棚式や輻射式よりも熱の伝試験に使用した機器を表１と写真１に，試料と乾達効率が高いため，乾燥温度を低温化して熱劣化を燥条件を表２に示す。試験には，代表品として山芋防ぐことができる。その他，真空乾燥機が本来持つとレモン，賦形剤（保護材）として利用されるデキ

優れた洗浄性により，バッチ間作業時間の短縮が可

ストリンを用いた。各原料を液体窒素で凍結させ，能である。

ドライアイス粉末と混合した状態でミル粉砕するこ

2. 2

プロセスフローの概要とで凍結粉末試料とした。その後，試験直前まで

MFD のプロセスフローを図６に示す。基本的な－60 ℃のフリーザで保管した。

フローは棚式と同様であるが，MFD は予備凍結庫試験では，事前に予備冷却した乾燥機に試料を投の代わりに凍結粉末（氷滴状）を作る前処理工程を入した後，真空ポンプで排気を開始し，凍結乾燥を必要とし，原料種によって凍結粉砕・凍結噴霧等を開始した。撹拌条件は試料の混合状況を観察して調Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報35整し，加熱条件は試料温度と乾燥機内の真空度をモされる。図７に蒸気圧線図を示す。Tg が低い原料

ニタリングすることで凍結乾燥領域を逸脱しないよほど融解しやすく，棚式凍結乾燥機の場合，処理品

う調整した。食品で菌等が繁殖しないと言われる10によって10 Pa 以下の真空度が要求されるケースもwt％以下の到達含水率を目標とし，品温が加熱温度ある。MFD については，品目ごとに適切な操作真に漸近していく様子から乾燥終点を判断した。

空度を見定める必要はあるが，昇華蒸気の拡散抵抗

3. 2

試験結果

が小さいため，操作真空度が広がっている可能性が試験結果を表３に示す。乾燥による大幅な体積減ある。

少とともに，いずれの試料も24 h 以内に10 ％以下

今回の試験では，１次乾燥を－20 ℃から－10 ℃，の水分率まで乾燥粉末化することができた。また，２次乾燥を５ ℃～20 ℃の範囲で実施した（表１-*）。

N-CDB 内での混合状況は真空乾燥時と同等で伝熱いずれの試料も24 h 以内に水分率10 ％以下まで乾面の更新が促進されていることを確認した。コール燥できたが，１次乾燥の加熱温度と２次乾燥の切替

ドトラップの水分捕水量が増加するにつれ，品温が時期を最適化すれば，MFD による乾燥時間の短縮

上昇して加熱温度に漸近した。デキストリン乾燥時
1 000

乾燥品を評価した結果，レモンでは，柑橘系の香りが濃縮され，山芋とデキストリンは復水性も良く原料と遜色ないことを確認した。さらに，山芋では，熱風乾燥時に失われる粘性や曳糸性を再現することができ，高品質な乾燥品が得られた。
3. 3

飽和水蒸気圧（Pa）

た。

100

食品向け

や固着する様子は観られず，容易に回収可能であっ

10

医薬向け

には，機器壁面に若干の付着が観られたが，焦付き

1

MFD（撹拌式凍結乾燥）結果の考察

糖分や溶質が多く，凍結温度（Tg：ガラス転移温度）が低いレモンは，山芋やデキストリンよりコ

0.1
−80

−70

−60

−50

表３
試

料

−30

−20

−10

0

温度（℃）

ラプスしやすい性質を持つが，MFD により昇華蒸
気の拡散が促進され，コラプスが抑制されたと推察

−40

図７

低温域における飽和蒸気圧線図

小型 N-CDB テスト機を用いた凍結乾燥試験結果山

芋デキストリン溶液

レ

モ

ン

乾燥前
機器内部の写真
乾燥後

乾燥後水分率（％）
36

9.5

3.6

神鋼環境ソリューション技報

8.2
Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

が可能と考える。また，乾燥後の製品回収性や洗浄が検討されなかった機能化学品等への適用を検討し性に優れ，バッチ間作業時間の短縮につながるものていきたい。

と推察される。
一方，同様の試験を通じ，PV mixer を用いてもMFD が可能なことを確認した。ただし，撹拌翼と粉体間に撹拌熱（摩擦熱）が生じるため，乾燥速度や粒子への影響を詳細に考察する必要がある。

む

す

び

本稿では，当社の真空乾燥機メニューを用いた撹

拌式凍結乾燥（MFD）の検討について紹介した。
小型 N-CDB，PV mixer テスト機での検証を通じ，真空乾燥機を凍結乾燥に適用可能なことを確認した。また，静置式に比べ運転条件（温度・真空度）の範囲が広く，乾燥時間短縮が可能なことが示唆されており，これらは生産コストの低減につながるものと考えられる。今後，MFD の機器仕様を確立し，
実サンプルや顧客テストを通じて MFD の製品化を目指す。また，食品素材から弱熱性原料を扱う健康
食品や機能性表示食品等への適用に際し，単なる乾燥時間の短縮だけでなく，栄養成分の維持等，高品
質化への作用についての検証や，これまで凍結乾燥

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）

［参考文献］
１）竹井一剛ほか：クリーンドライヤ「N-CDB」, 神鋼
環境ソリューション技報，Vol.11（2014），p.30-36
２） 荒 木 徹 也 ほ か： 食 品 凍 結 乾 燥 の 基 礎 知 識， 冷 凍，Vol.83（2008），p671-677
３）中川究也：凍結乾燥の基礎と実務への応用 プロセスの最適化に向けた数学モデルの解法と使い方，情報機構（2016）４）大竹聡敏ほか：凍結乾燥 創薬への応用（前編），
Pharm Tech Japan,Vol.30（2014），p235-246
５）Julia Christina Kasper et.al：Recent advances and further
challenges in lyophilization, Eur J Pharm Biopharm, Vol.85（2013），p162-169
６）Robert H. Walters et.al：Next Generation Drying
Technologies for Pharmaceutical Applications, J Pharm Sci,
Vol.103（2014），p2673-2695
７）阿部秀飛：フリーズドライ技術の発展 フリーズド
ライ乳酸菌の特性とその製造方法，月刊フードケミカ
ル，Vol.31（2015），p.42-45
８）中村孝士：真空凍結乾燥について，日本醸造協会誌，Vol.99（2004），P93-99９）林弘通：食品の乾燥（3） 真空凍結乾燥と噴霧乾燥の特長と問題点，調理科学，Vol.25（1992），p172-181

神鋼環境ソリューション技報37⁆ ⁡ ⁂ ⁛ ⁕ ⁥国内最大級のガス精製装置の建設
鳥羽水環境保全センター 汚泥消化タンク機械設備工事
鳥羽水環境保全センターは西日本最大の下水処理場であり，京都市上下水道局より，2014年10月に受注した本工事は，ガス精製装置×２基および球形ガスホルダ×２基を主要機器とした建設工事で消化タンクで発生する消化ガスを高純度のガスにする設備です。ガス精製装置に関しては神戸市内ほかに複数の納入実績がありますが，これまでの最大処理能力は330 Nm3/hr に対し，今回納入の処理能力は600 Nm3/hr と大幅なスケールアップとなりました。2016年６月に試運転にてスケールアップの設計検証を行い，2016年７月から京都市にて供用を開始しメタン濃度97 ％以上で運転を継続しております。
消化ガスの主成分は，メタン（約65 ％），二酸化炭素（約35 ％），硫化水素等からなります。ガス精製装
置の基本原理は，消化ガスの圧力上昇に伴いメタンと二酸化炭素，硫化水素の水への溶解度の差を利用し，消化ガス中に含まれる不純物である二酸化炭素，硫化水素を除去し，メタンの高純度化（97 ％以上）するもので「再生可能なエネルギー」を生産できる技術で「エネルギー循環型社会」に貢献しております。
工事の概要
・客

先

名：京都市

・工

事

名：鳥羽水環境保全センター

・工

汚泥消化タンク機械設備工事

期：2014年10月10日～2016年６月30日

・設 備 能 力：ガス精製装置600 Nm3/hr ×２基、球形ガスホルダ400 m3×２基（幾何容量）・ガ ス 性 状：消化ガス
メ

タ

精製ガス
ン

約65 ％

二酸化炭素

約35 ％

硫化水素

約1 000 ppm

→

メ

タ

ン

97 ％以上

そ

の

他

3 ％以下

硫化水素

0.1 ppm 以下

露－51 ℃以下点

シロキサン

ガス精製装置40

1.0 mg/Nm3 以下

外観写真

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）㈱神鋼環境ソリューション登録特許一覧（2016年 4 月 1 日～2017年 3 月31日まで）
No.

出願番号

出願日

登録番号

登録日

発

明

の

名

称

出

願

人

1

2012-124670

2012年５月31日

5912878

2016年４月８日

水素酸素発生装置，及び水素酸素発生 ㈱神鋼環境ソリュー
装置の操作方法
ション2

2014-141848

2014年７月10日

59188102016年４月15日

廃棄物処理設備，及びその集塵装置の ㈱神鋼環境ソリュー
保温方法
ション

3

2012-135415

2012年６月15日

5931597

2016年５月13日

撹拌装置㈱神鋼環境ソリュー
ション

42015-125556

2015年６月23日

5937258

2016年５月20日

放射性物質除去方法㈱神鋼環境ソリュー
ション

52015-131452

2015年６月30日

5937259

2016年５月20日

放射性物質除去方法，及び放射性物質 ㈱神鋼環境ソリュー
除去システムション

6

2015-134982

2015年７月６日

5937261

2016年５月20日

放射性物質除去方法，及び放射性物質 ㈱神鋼環境ソリュー
除去システムション

7

2013-051934

2013年３月14日

5940006

2016年５月27日

生物処理装置，及び生物処理方法

8

2013-066039

2013年３月27日

59400112016年５月27日

イオン交換塔の再生方法，及びイオン ㈱神鋼環境ソリュー
交換装置
ション

9

2015-121669

2015年６月17日

59407162016年５月27日

スクリューポンプ，およびその製造方 ㈱神鋼環境ソリュー
法ション㈱神鋼環境ソリューション

10 2015-005062 2015年１月14日 5945610 2016年６月３日 コンベヤ㈱神鋼環境ソリュー
ション，神鋼環境メ
ンテナンス㈱11 2012-171105 2012年８月１日 5947654 2016年６月10日 撹拌装置㈱神鋼環境ソリュー
ション

12 2013-223387 2013年10月28日 5947773 2016年６月10日 撹拌装置㈱神鋼環境ソリューション

13 2012-035249 2012年２月21日 5956774 2016年６月24日 弁着脱装置㈱神鋼環境ソリューション

14 2015-226777 2015年11月19日 5957591 2016年６月24日 水処理設備㈱神鋼環境ソリューション

15 2016-021612 2016年２月８日 5968568 2016年７月15日

リグノフェノールの製造方法，及びリ ㈱神鋼環境ソリュー
グノフェノールの製造装置
ション

16 2015-033815 2015年２月24日 5974126 2016年７月22日

エネルギー回収装置，及び廃棄物焼却 ㈱神鋼環境ソリュー
設備
ション

17 2013-062853 2013年３月25日 5982314 2016年８月５日

水素酸素発生装置，及び水素酸素発生 ㈱神鋼環境ソリュー
装置の操作方法
ション

18 2014-060023 2014年３月24日 5998167 2016年９月２日 消化槽および消化槽内の汚泥排出方法㈱神鋼環境ソリューション

19 2015-123748 2015年６月19日 5998254 2016年９月２日 消化処理装置，及び消化処理方法㈱神鋼環境ソリュー
ション， 神戸大学

20 2016-020832 2016年２月５日 5999861 2016年９月９日

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）放射性物質除去方法，及び放射性物質 ㈱神鋼環境ソリュー
除去システムション

神鋼環境ソリューション技報

41

No.

出願番号

出願日

登録番号

登録日

発

明

の

名

称

出

願

人

㈱神鋼環境ソリューション

21 2015-086023 2015年４月20日 6007282 2016年９月16日 排水処理方法，及び排水処理装置
22 2012-174788 2012年８月７日 6014409 2016年９月30日

飛灰の洗浄方法，処理方法，洗浄装 ㈱神鋼環境ソリュー
置，及び処理装置
ション，㈻福岡大学

23 2015-050818 2015年３月13日 6014700 2016年９月30日

微細藻類の培養方法，及び微細藻類の ㈱神鋼環境ソリュー
使用方法
ション

24 2014-047515 2014年３月11日 6027042 2016年10月21日 消化槽の運転方法，及び消化槽㈱神鋼環境ソリューション

25 2015-001662 2015年１月７日 6030157 2016年10月28日 廃棄物搬送装置，及びその運転方法㈱神鋼環境ソリューション

アルカリ性廃水処理方法，アルカリ性㈱神鋼環境ソリュー
26 2016-053937 2016年３月17日 6031204 2016年10月28日 廃水処理装置，廃油処理方法，及び廃
ション
油処理装置
27 2013-099337 2013年５月９日 6031406 2016年10月28日 PCB 廃棄物処理施設の解体撤去方法

新日鉄住金エンジニ
アリング㈱，㈱神鋼
環境ソリューション

28 2014-031492 2014年２月21日 6039596 2016年11月11日 締結構造㈱神鋼環境ソリューション

アルカリ金属溶出抑制ガラス容器，及東 京 工 業 大 学，
びアルカリ金属溶出抑制ガラス板，ガ
29 2013-150832 2013年７月19日 6044896 2016年11月25日㈱神鋼環境ソリュー
ラス容器又はガラス板表面からのアルション
カリ金属溶出を抑制する処理方法㈱神鋼環境ソリューション

30 2013-195704 2013年９月20日 6047473 2016年11月25日 水素・酸素発生装置

31 2015-025991 2015年２月13日 6050848 2016年12月２日㈱神鋼環境ソリュー
放射性セシウム除去方法，及び放射性ション，（国研）国立
セシウム除去システム
環境研究所

32 2014-105057 2014年５月21日 6060110 2016年12月16日

スカム破砕機，及びそれを備える消化 ㈱神鋼環境ソリュー
槽ション

33 2016-135626 2016年７月８日 6060305 2016年12月16日 ベルト式濃縮機，及びその運転方法㈱神鋼環境ソリュー
ション

34 2012-017653 2012年１月31日 6061472 2016年12月22日 二段燃焼炉，及び二段燃焼方法㈱神鋼環境ソリュー
ション

35 2015-036301 2015年２月26日 6062464 2016年12月22日

放射性セシウム除去方法，及び放射性 ㈱神鋼環境ソリュー
セシウム除去システム
ション

36 2016-168477 2016年８月30日 6077169 2017年１月20日

水素ガスの製造方法，及びバイオガス ㈱神鋼環境ソリュー
水素化設備
ション

37 2014-033842 2014年２月25日 6093318 2017年２月17日 冷却塔用組立ユニット㈱神鋼環境ソリューション

38 2014-104185 2014年５月20日 6100204 2017年３月３日 消化槽の運転方法，及び消化槽㈱神鋼環境ソリューション

39 2012-171104 2012年８月１日 6101015 2017年３月３日 化学反応装置の運転方法㈱神鋼環境ソリューション

40 2014-018881 2014年２月３日 6105500 2017年３月10日

42

硫酸イオン，及びホウ素を含有する排 ㈱神鋼環境ソリュー
水の処理方法，及び処理設備
ション

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 14 No. 1（2017 ／ 9）27
2017年度114

1

先端膜工学への取組み

2

生物接触ろ過が MF 膜ファウリングに及ぼす影響の評価

Eﬀect of Pretreatment by Biological Contact Filter（BCF®）
on Membrane Fouling in Microﬁltration（MF）for Drinking
Water Production

8

矢作川浄化センターにおける鋼板製消化槽の運転状況

Introduction of Our First Commercial Steel Plate Digester
Tank Installed in Yahagigawa Sewage-Treatment Center,
Aichi Prefecture, and it s Operation Conditions

14

ウォーターアイ®（遠隔監視）における小型現場端末の製作

Production of Small Field Terminals in Remote Monitoring
System19

流動床式ガス化溶融炉における排ガス
CO，NOx 制御技術

A Control Technology for CO and NOx Reduction in Fluidized
Bed Gasiﬁcation and Melting Furnace26

SD（金属 Na 分散体）の新規用途への展開

Development of new applications of SD（Sodium Dispersion）

32

凍結乾燥への撹拌式真空乾燥機の適用

Application of Mixer-type Vacuum Dryers for Freeze-drying
Process

38

施設・技術紹介本社 ／〒651-0072 神戸市中央区脇浜町1丁目4-78☎（078）232-8018 FAX（078）232-8051〒651-0086 神戸市中央区磯上通2丁目2番21号（三宮グランドビル） ☎（078）232-8018 FAX（078）232-8051

40

TOPICS

41

登録特許一覧

技 術 研 究 所 ／ 〒651-2241 神戸市西区室谷1丁目1-4☎（078）992-6500 FAX（078）997-0550

東 京 支 社 ／ 〒141-8688 東京都品川区北品川5丁目9-12（ONビル）☎（03）5739-5800 FAX（03）5739-5821〒141-0001 東京都品川区北品川5丁目9-11（大崎MTビル）☎（03）5739-5800 FAX（03）5739-5821

大 阪 支 社 ／ 〒541-8536 大阪市中央区備後町4丁目1-3（御堂筋三井ビル）☎（06）6206-6751 FAX（06）6206-6760

九 州 支 社 ／ 〒812-0012 福岡市博多区博多駅中央街1-1（新幹線博多ビル） ☎（092）474-6565 FAX（092）441-4440
北 海 道 支 店 ／ 〒060-0004 札幌市中央区北四条西5丁目1-3（日本生命北門館ビル） ☎（011）241-4647 FAX（011）241-5759
東 北 支 店 ／ 〒980-0811 仙台市青葉区一番町1丁目2-25（仙台NSビル）☎（022）716-6651 FAX（022）263-2049

名 古 屋 支 店 ／ 〒451-0045 名古屋市西区名駅2丁目27-8（名古屋プライムセントラルタワー） ☎（052）581-9876 FAX（052）563-2313
播 磨 製 作 所 ／ 〒675-0155 兵庫県加古郡播磨町新島19☎（079）436-2500 FAX（079）436-2506

室蘭SD製造所／ 〒050-0055 室蘭市崎守町387-25☎（0143）50-3036 FAX（0143）50-3066

デュッセルドルフ事務所／ Berliner Allee 55, 40212 Düsseldorf Germany☎+49-211-7792-0430 FAX+49-211-7792-0450

プノンペン事務所／ Soma Tower, 1st Floor, #2C, street120, Sangkat Phsar ThmeyⅡ, Khan Daun Penh, Phnom Penh, Kingdom of Cambodia☎+855-23-210-301 FAX+855-23-210-309
神鋼環境ソリューション技報

2017年度Vol.14 No.1

《本社》株式会社神鋼環境ソリューション 〒651ー0072《編集発行》〒651ー2241≪バックナンバー≫ 弊社ホームページに掲載しています。

http://www.kobelco-eco.co.jp/development/tec-info/index.html

通巻27号
神戸市中央区脇浜町１丁目４ー78

神戸市西区室谷１丁目１ー４ 株式会社神鋼環境ソリューション 技術開発センター（神鋼環境ソリューション技報編集委員会事務局）☎（078）992−6527 FAX（078）992−6504 http://www.kobelco-eco.co.jp《編集委員》編集委員長/田頭成能 委員/高橋円・細田博之・下梨孝・髙橋伸也・丸山智裕・斉藤彰・青木勇・菊池雅彦・須田龍生・松本勝生《発行》2017年9月15日印刷

2017年9月20日発行

年2回発行《禁無断転載》《発行人》横山英樹《印刷所》中村印刷株式会社

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この用紙は, パルプを漂白するときに塩素ガスを使わない「無塩素漂白（ECF)」という方法で作られています。

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