業務紹介

水質管理、排水処理および排ガス浄化に関する技術アクティビティーの紹介
鎌田 博之＊

竹 脇 幸 治 ＊＊Kamata Hiroyuki

Ta k e w a k i K o u j i

北 山 和 茂 ＊＊Kitayama Kazushige

キーワード：ボイラ、水質管理、排水処理、メタン発酵、活性汚泥、排ガス処理、触媒
図 1 に、火力発電所ボイラにおける水質確認1．はじめに項目の一例を示す。火力発電所ボイラの場合、そ研究開発事業部プラント技術部プロセスグルーの水処理方法は、圧力ごと、水の循環方式ごとに

プでは、化学・化学工学を基盤とした試験業務、分類され基準化されている。例えば、ボイラに供エンジニアリング業務、試験研究設備の設計・製給する補給水では、Ca や SiO2 等の不純物濃度を作を主たる業務として実施している。本報では、低く抑える必要がある。高圧給水加熱器より後段

プロセスグループの主要業務であるボイラや化学では、pH や溶存酸素濃度が適切に調整されていプラント向けの水質管理、食品製造工程から排出るかどうか、鉄などの腐食が発生していないかどされる有機性排水の排水処理、ボイラやエンジンうかが重要な管理項目となる。過熱器後段のター排ガス向けの排ガス処理に関わる技術アクティビ

ビン入口では、SiO2 や Na などタービン側に障害ティーを紹介する。

を起こす不純物が蒸気に含まれていないか確認する必要がある。このように水質管理を行う上では、

2．水質管理基準を適用して管理することが重要であるが、プ

高温・高圧水環境にあるボイラ・原子力等の発ラントの構成材料や単体機器の構造、運転方法に電プラントや化学プラントでは、運転状況、水質応じて、プラント毎に最適な水処理方法を適用す環境によって、構成材の腐食、更に腐食生成物やる必要がある。そのため、プラントの新設時や大水中不純物の堆積による過熱障害や流動障害（閉幅な改造時などの試運転時にプラントの各系統の塞）などをもたらす懸念がある。プラント機器の水質について分析評価を行い、水処理方法の見直健全性を長期にわたって維持するためには、プラし等を行う場合もある。

ントの運転状況に即した、適切な水質管理が不可

当グループでは、発電所や化学プラントの健全欠である。

性確保のための水質管理の技術指導（現地への技

水質管理のポイントは、pH、導電率、酸素濃術指導員の派遣）、さらにはプラント損傷時の原度などを制御して構成材の腐食およびスケールの因究明、水側に起因した不具合対策を行うための付着を低く抑えることにある。

技術指導等を行っている。お客様のニーズにあわ＊研究開発事業部 プラント技術部 プロセスグループ 次長、博士（工学）＊＊ 研究開発事業部 プラント技術部 プロセスグループ 次長—

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せて、高温・高圧の水を使用する各種プラントのタンを押しておけば勝手に処理してくれるもので状態や運用方法に合わせた最適な水質管理方法をはない。微生物が排水を処理するのに最適な温度、策定し提案することが可能である。

最適な pH の範囲にプラントの状態を維持すること、流入原水の性状の変動に対応して、微生物の3．排水処理栄養バランスを確保することなど、微生物が最大微生物を利用した排水処理に関しては、ラボ・限に能力を発揮できるような運転管理が要求されスケールでの実験、評価から実スケールの排水処る。
図 2 に、嫌気性メタン発酵処理設備と好気性理プラントの運用まで、幅広い取り組みを行っている。

活性汚泥法処理設備による食品製造排水処理プラ

ラボ・スケールでは、排水処理試験装置の設計・ントの外観写真を示す（処理量 2,000m3 ／日規模）。

試作から運転評価まで実施し、排水処理プラント

この処理プラントでは、まず嫌気性メタン発酵設計データの収集を行なっている。また、実機プ

排水処理工程で排水中の有機物をメタン発酵してラントについては、これまでに培ったノウハウをメタンと炭酸ガスに分解する。発生したメタンガ基に、排水処理プラントの運転管理および技術指スはバイオガスと呼ばれ、燃料としてボイラで燃導を行っている。

焼され、製造された蒸気の一部はメタン発酵槽を例えば、食品製造工程から排出される有機性の加温するエネルギーに使われ、さらに余った蒸気工程排水の処理設備の運転においては、原水およはボイラ蒸気として有効活用される。一方、後段

び処理水の水質分析を行い、プラントの状態の健の好気性排水処理工程では残った有機物とともに全性を判断しつつ、運転を行う必要がある。有機窒素とリンを除去する処理システムとなってお性の排水処理は微生物を活用した技術であり、ボり、適切な運転状態を保つことにより排水の放流

図 1 火力発電所ボイラにおける水質管理項目—

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基準を達成するよう設計されている。排水処理の4．排ガス浄化過程で増殖した活性汚泥は堆肥として農地に還元される。処理に困っていた排水をバイオガス燃料エンジンやボイラをはじめとする燃焼機器からとして回収する創エネルギー技術で、汚泥を農地排出される排ガスの浄化技術は、環境規制の強化に還元するリサイクル技術でもあり優れた環境技や環境意識の向上のために高度化が求められてい術の一つである。ラボ試験で培ったノウハウを基る技術分野である。排ガス浄化技術としては、例に、このような実プラントにおいても、プラントえば、石炭焚きボイラの場合では、電気集塵機が最適な運転状態となるよう運転管理および技術（EP）、排煙脱硝装置（SCR）、湿式脱硫装置（FGD）指導を行うことが可能である。

等が挙げられる。ここでは、処理技術の一例として触媒を利用した排ガス浄化技術について紹介する。
触媒を用いた排ガス浄化装置の開発や設計を行う上では、触媒の性能評価試験が必要である。性
能評価試験は、通常、流通式反応装置と呼ばれる試験装置を用いて行われる。触媒のテストピースを、電気炉内に設置した反応管内に設置し、電気炉の温度を制御することで、触媒温度を変化させる。この時、触媒に流通させている排ガス成分の濃度変化を測定し、触媒性能を評価する。しかし、

図2

このような方式では、一般に電気炉の熱容量が大排水処理プラントの一例（工場排水処理設備外観）

きく迅速な温度制御が難しいこと、ガス濃度の分

図 3 排ガス浄化触媒評価装置 外観—

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触媒性能評価装置の代表的な仕様

排ガス種類

エンジン排ガス、ボイラ燃焼排ガス相当

排ガス流量

最大30L/min程度（模擬ガス）

触媒温度

室温～500℃程度

ガス濃度分析計

分析対象ガス

一酸化炭素CO, 二酸化炭素CO2, 全炭化水素THC, 一酸化窒素NO, 酸素O2, 水素H2応答速度T90

1.5 sec以下

析に通常 1 分程度かかるためリアルタイムでの測制御性が良い（例えば、触媒の温度を室温から定が難しい等の課題があった。

500℃程度までに数分程度で急速に加熱が可能）、このような課題は、試験ガスおよびサンプルの②排ガス濃度を精度良くステップ状に変化するこ

急速な昇降温が可能な赤外線加熱方式の温度制御とが可能、③分析装置の時間遅れが小さく、リア方式と、応答速度が 1.5 秒以内と極めて速いガスルタイムに近い状況で排ガス浄化触媒の性能を測濃度分析計を組み合わせた評価試験装置を用いる定することが可能である点にある。このような評ことにより解決が可能である。図 3 に試験装置

価手法は、温度やガス組成が変化した時の触媒性の外観を、表 1 に試験装置の主な技術仕様を示す。

能の過渡応答特性を評価する上でも非常に有効である。

この評価装置の特徴は、①触媒サンプルの温度

研究開発事業部
プラント技術部
プロセスグループ
博士（工学）

研究開発事業部
プラント技術部次長

プロセスグループ

次長

鎌田 博之

竹脇 幸治

FAX. 045-759-2119

FAX. 045-759-2119

TEL. 045-759-2050

TEL. 045-759-2050

研究開発事業部
プラント技術部
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北山 和茂

TEL. 045-759-2050
FAX. 045-759-2119—

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