＜巻頭言＞

メタン発酵法とグリーンガス

東北大学大学院

工学研究科
教

授

土木工学専攻
リ

李

ギョク

玉

ユウ

友

Yu-You Li「メタン発酵（Methane fermentation）」は嫌気性微生物の代謝作用を応用して有機物質をメタン（約60 ％）と二酸化炭素（約40 ％）に変換するプロセスであり，下水道および廃水・廃棄物処理の分野において広く応用され，「嫌気性消化（Anaerobic Digestion）」や「嫌気性処理（Anaerobic treatment）」と呼ばれている。近年，低炭素・循環型社会の構築，バイオマス利活用およびバイオエネルギ生産のための重要な要素技術として，メタン発酵システムの重要性が増している。
まず産業廃水の処理における応用を見てみよう。好気性処理法である活性汚泥処理法に比べ，嫌気性処理法は曝気が不要であり，余剰汚泥の発生量が少なく，またメタンガス生成によるエネルギ回収ができるといったメリットがあるので，中高濃度の有機性廃水の低コスト・低炭素・創エネルギ型廃水処理法として広く応用され，普及されてきた。最近，低温・低濃度廃水または従来適用が難しいと考えられてきた化学産業への適用も注目されるようになってきており，関連の技術開発が進められているところである。
下水道では，嫌気性消化は下水汚泥の減量化・安定化技術として古くから採用されてきた技術であり，日本国内では約300カ所の下水処理場で応用されている。消化ガス発電を行っているところも35カ所ある。これまでの実績では，有機物の分解率が50 ％程度，消化発電で得た電力が処理場所用電力の50～70 ％を自給できる。もっと効率を上げる方法としては二つ提案され実践されている。一つは熱処理などによる加水分解の促進と組合わせることで分解率の向上を図る方式であり，世界ですでに20数カ所の実績がある。もう一つの方法は MBR の代わりに嫌気性 MBR を応用することである。
私の研究室の最新研究結果によれば，嫌気性 MBR による下水処理では，二次処理の効果を実現できるとともに，1 m3 の下水から0.12 m3 のメタンを生成でき，従来の方法より60 ％以上向上できる。こうすれば下水処理場エネルギの完全自給も考えられる。
また廃棄物系バイオマスについては，食品廃棄物，畜産排泄物からのメタン生成ポテンシャルがさらに高く，全体量はそれぞれ下水汚泥の３倍ほどある。さらに草木系未利用バイオマスや資源作物まで考えると，メタン発酵によるバイオガス生成の潜在力は実に大きくて，重要な再生可能エネルギ源である。欧州ではこれを「バイオメタン」または「グリーンガス」として定義し，エネルギーインフ
ラに積極的に組入れようとしている。
東日本大震災の後，昨年施行された FIT 制度によってバイオガスを使った発電の売電価格が上がり，またこの２月にバイオガスの都市ガスへの導入に関する技術基準が整備されたので，今後バイオ
メタンが「グリーンガス」または「バイオ天然ガス」としていっそう活用されるだろう。それを支えるために，バイオガスの精製技術をはじめ，消化液処理技術などの周辺技術を含めたトータルシステ
ムの合理化が必要であると考えている。

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

神鋼環境ソリューション技報1

神戸市東灘処理場 再生可能エネルギ生産・革新的技術
実証研究（B-DASH プロジェクト）－第２報―
Demonstration Research on Renewable Energy Production and Innovative
Technologies at Higashinada Treatment Plant in Kobe City（B-DASH Project），
second report

川嶋 淳＊
Jun Kawashima

宮本博司＊
Hiroshi Miyamoto

豊久志朗＊＊
Shiro Toyohisa

B-DASH（Breakthrough by Dynamic Approach in Sewage High technology）プロジェクトとは，国土交通省が主導する下水道革新的技術実証事業であり，下水汚泥のエネルギ利用の高効率化を図るとともに，建設・維持管理コストおよび温室効果ガス排出量を大幅に削減する革新的技術について，実規模レベルのプラントを設置して実証を行うことを目的とした研究である。本研究は国土交
通省国土技術政策総合研究所の委託研究として神戸市と当社からなる共同研究体が実施しており，
2011年度の実証研究において，地域バイオマス受入れによるバイオガス回収増量効果ならびに鋼板
製消化槽および新型バイオガス精製・貯留・圧送システムの導入による建設・維持管理コスト縮減
効果等の革新的技術について実証することができた。本稿では，2012年度に実施した継続研究において得られた実証研究結果について報告する。
B-DASH Project led by MLIT is the research, using commercial-scale sewage treatment plant, aiming todemonstrate the innovative technologies which can increase energy recovery rate from sewage sludge andreduce capital expenditure, operating expenditure and greenhouse gas emissions signiﬁcantly.
This research has been conducted by the consortium consisting of Kobe City and Kobelco Eco-Solutions
Co., Ltd. as NILIM contract research since 2011. The results of the research in FY2011 showed that biogas production can be signiﬁcantly increased by co-digesting suitable biomass with sewage sludge. Moreover, CAPEX and OPEX of the sewage treatment facility can be reduced by using digestion tank made ofcarbon steel and/or by using new type of biogas upgrading system. This paper reports the research ﬁndings on the innovative technologies in FY2012.

Key Words：
汚

泥

メ

タ

バ
バ
精

2

消

化

Sludge digestion

ン

発

酵

Methane fermentation

イ

オ

マ

ス

Biomass

イ

オ

ガ

ス

Biogas製

Upgrading

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

【セールスポイント】
・下水道への受入れに好適な地域バイオマスの受入れ：
食品製造系バイオマス，木質系バイオマスと下水汚泥との共処理消化・高機能鋼板製消化槽：
建設・維持管理コスト縮減と内部可視化を実現
・高効率ヒートポンプ：
下水放流水からの回収熱による消化槽加温によりバイオガス有効利用率アップ
・新型バイオガス精製・貯留・圧送システム：
従来型よりコンパクト化・低動力化された新型バイオガス精製・貯留・圧送システム

まえがき

1. 1

神鋼環境ソリューション・神戸市共同研究体が提異物を含まず，かつ，水質等の下水道の本来の機案し，下水道革新的技術実証事業（B-DASH プロジ

能に影響を与えないという，下水道への受入れの好ェクト）に採択された題記実証事業において，2011

適性が確認できた地域バイオマスを受入れ，必要に年度の実証研究の結果として，下水処理場周辺に賦応じて前処理を行った後に下水汚泥と混合調整する存する地域バイオマスの受入れおよび未利用熱の活設備であり，後段の消化槽からのバイオガス発生量

用による有効利用可能なバイオガスの増量，建設・増加につながる。

維持管理コストの縮減ならびに温室効果ガス排出量

1. 2

１）
～３）

の削減が可能であることが示された

地域バイオマス受入・混合調整設備

高機能鋼板製消化槽。2012年度

消化槽を鋼板製にすることによって従来の PC 製も引続き国土技術政策総合研究所の委託研究として

卵形消化槽と比較して建設コストの縮減および建設継続研究を行ったので，当該研究結果を報告する。

工期の短縮が可能であり，また，低動力インペラ式

1.

実証技術の概要

かくはん機の採用による維持管理費の縮減と槽内可今回実証を行ったシステムの全体構成図を図１に視化による良好な消化反応を維持する取組みが可能示す。本システムは，以下の４つの個別技術から構な消化設備である。

成されており，システム全体または一部技術の導入

1. 3

高効率ヒートポンプ

によって，汚泥消化設備，バイオガス脱硫・精製シ

下水処理場内の未利用熱を回収し消化槽等を加温

ステムのコスト縮減と再生可能エネルギであるバイ

するための温水を供給できるため，バイオガスの有

オガスの生産・有効利用が可能である。

効利用量を増加させるとともに，エネルギ使用量を

図１Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）システム全体構成図

神鋼環境ソリューション技報

3

既設消化槽（有効容量10 000 m3）にも投入している。

削減することができる。
新型バイオガス精製・貯留・圧送システム

2. 2

バイオガスからメタン濃度97 ％以上の高品位ガ

2. 2. 1

1. 4

スを取出すことができる高機能な脱硫装置である新型バイオガス精製装置と円筒形中圧ガスホルダから
3

実証結果
下水道への受入れに好適な地域バイオマスの選定
受入対象の地域バイオマスは，賦存量を調査したなるシステムであり，バイオガス量約3 000 m N/d 以

後，下水道への受入れの好適性を個別品目ごとに検上の規模では，従来の脱硫システム（脱硫＋低圧ガ

討した上で決定している。排出元へのヒアリング・

スタンク＋シロキサン除去・除湿・昇圧）との比較

目視による異物等の確認，組成分析，ラボスケール

でもコスト縮減が可能である。

のメタン発酵実験によって候補を絞込んだ後，排出

2.

2. 1

実証施設の概要と実証研究結果

元との合意が得られた地域バイオマスとして，食品実証施設概要製造系バイオマス（排水汚泥，廃酸，食品残さ）お神戸市東灘処理場内に設置している実証施設の主

よび木質系バイオマス（広葉樹間伐材，高木剪定

仕様を表１に示す。実証用鋼板製消化槽で下水道へ枝）を，2012年度末時点で受入れ対象としている。

の受入れの好適性が確認された地域バイオマスは，

2. 2. 2高機能鋼板製消化槽

下水汚泥との混合調整後，地域バイオマスは鋼板製消化槽に投入し，滞留日数20日，約38 ℃で中温
表１

実証施設主仕様消化を行った。定常状態に到達後の投入 VS 当たり①地域バイオマス受入・混合調整設備

ガス発生量は，表２に示すとおり食品製造系バイオ
マスを VS 比率で約20 ％投入した場合675 m3N/t-VS

食品製造系バイオマ
ス受入能力

鋼板製消化槽
既設消化槽

0.7 t-wet/d
11 t-wet/d

木質系バイオマス受
入能力

鋼板製消化槽
既設消化槽

0.25 t-wet/d
4 t-wet/d

で，下水汚泥のみでの510 m3N/t-VS と比較してガス増量効果を確認できた。さらに，木質系バイオマス

を VS 比率で約20 ％投入した場合，ガス発生量は644 m3N/t-VS であり，ガス発生倍率では下水汚泥の②高機能鋼板製消化槽

鋼板製全溶接円筒形
有効容量 220 m3×１基③高効率ヒートポンプ

電動スクリューチラー
加熱能力 266.4 kW ×１基

みと比較して，60 ％の増量効果を確認できた。

新型バイオガス精製装置

高圧水吸収法処理能力 300 m3N/h ×１基

中圧ガスホルダ

円筒形
貯蔵能力 約500 m3N ×３基

VS 容積負荷［kg/（m3・d）］

投入 VS 当たり
ガス発生量［m3N/t-VS］

ガス発生倍率［m3N/m3］4

高効率ヒートポンプ

従来の温水ボイラに代えて，高効率ヒートポンプ
をもちいて下水放流水から回収した熱を利用して鋼④新型バイオガス精製・貯留・圧送システム

表２2. 2. 3

板製消化槽を加温した。冬季の放流水温20 ℃の条
件 で は， ヒ ー ト ポ ン プ の 性 能 を 表 す 指 標 で あ る
COP（成績係数：消費電力の何倍の熱量を取出せるか）は2.7～2.8であったが，夏季の放流水温30 ℃の

地域バイオマス投入によるバイオガス増量効果（鋼板製消化槽）
下水汚泥のみ食品製造系混合食品製造系＋木質系混合1.32（100 ％）1.17（78 ％）1.04（64 ％）食 品 製 造 系

00.33（22 ％）0.30（19 ％）

木

系

0

0

0.27（17 ％）ラボ実験に基づく
推
定
値

537

596

579

実

値

510

675

644

測定値／推定値

0.95

1.13

1.11

測

値

13.1

17.8

20.9

地域バイオマス投入による増加率

－

36 ％

60 ％

下

水

汚

質

測

定

泥

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

1.0

バイオガス処理量当たり消費電力（kWh/m3N）

維持管理費（百万円／年）

25
点検補修
20

電気

15
10
5
0

図２

従来精製

従来脱硫

y = 2.00 x-0.27

0.8

従来型

0.6
0.4
y = 5.48 x-0.489

0.2

新
0.0
100

新型精製

150

型

200

250

300

バイオガス処理量（m3N/h）

バイオガス脱硫・精製システム維持管理費比較（バイオガス処理量2 800 m3N/d 規模）

図３

革新的技術

バイオガス精製装置消費電力比較

システム全体地域バイオマス処理施設（規模縮小）

3.4 t-ds/d

場外場内

高効率ヒートポンプ
高機能鋼板
製消化槽
4 000 m3

受入・混合
調整設備

下水汚泥

円筒形中圧
ガスホルダ
80 m3×2

新型バイオガス精製装置300 m3N/h

7 t-ds/d

汚泥脱水設備

2 701 m3N/d
従来技術との差分でコストを加算

汚泥焼却設備

従来技術

ガス有効利用精製バイオガスシステム全体地域バイオマス処理施設

場外

PC 製卵形
消化槽
3 500 m3

下水汚泥
7 t-ds/d

乾式脱硫
150 m3N/h

汚泥脱水設備図４

場内

798 m3N/d

温水ボイラ

低圧ガス
ホルダ
700 m3×2

革新的技術との差分でコストを加算

従来型バイオ
ガス精製装置150 m3N/h

ガス有効利用精製バイオガス
883 m3N/d

汚泥焼却設備評価対象範囲および規模［革新的技術（上）と従来技術（下）］条件では，COP は3.1まで向上した。この結果，従との比較でも点検補修費の縮減により同等以下とな

来の温水ボイラによる消化槽加温と比較して，年間っている。また，図３に新型および同程度の規模のを通じてエネルギ使用量を１次エネルギ換算で20従来型バイオガス精製装置における消費電力原単位％以上削減できることを確認した。

の通年データを示す。低動力ガス圧縮機の採用によ

2. 2. 4

新型バイオガス精製・貯留・圧送システム

る新型バイオガス精製装置での消費電力削減効果が新型バイオガス精製・貯留・圧送システムの維持確認できており，バイオガス処理量250 m3N/h の条

管理費について，従来精製システム（脱硫＋低圧ガ

件では削減率18 ％であった。

スタンク＋従来型バイオガス精製装置）および従来

3.

脱硫システム（脱硫＋低圧ガスタンク＋シロキサン
除去・除湿・昇圧）との比較を行った。図２にバイ
3

評価結果

以上の2012年度実証試験結果に基づいて，FS として従来技術に対する革新的技術のコスト縮減率とオガス処理量2 800 m N/d 規模における比較結果を示

温室効果ガス排出量削減率についての評価を行っす。新型精製・貯留・圧送システムの維持管理費

た。評価対象の範囲および規模は，図４に示すとおは，従来精製システムだけでなく従来脱硫システム

りである。

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

神鋼環境ソリューション技報

5

300

ライフサイクルコスト（百万円／年）

建設費（年価，百万円／年）

200

18 ％縮減

138.2

150

地域
バイオマス

113.4

100

下水汚泥
＋
地域
バイオマス

下水汚泥

50

0

従来技術

図５

費用（建設・撤去，電力・点検補修）
収入（ガス売却）

250

188.4
200

113.7

150

100

50

0

革新的技術

図６

コスト比較［建設費］

40 ％縮減

従来技術

革新的技術

コスト比較［ライフサイクルコスト］

革新的技術では従来技術と比較して，建設コストを，実証試験結果に基づいて下水汚泥7.0 t-ds/d ＋は年価で18 ％（図５）の，維持管理コストは123 ％地域バイオマス3.4 t-ds/d 規模で FS として評価したの，撤去を含むライフサイクルコストは40 ％（図結果，従来技術に対して以下の効果が認められた。

６）の縮減が，それぞれ可能であるとの結果が得ら

・建設コストは18 ％，維持管理コストは123 ％の縮れた。なお，維持管理コストの縮減率が100 ％を超減がそれぞれ可能であり，撤去を含むライフサイ

えるのは，精製バイオガスの売却量増大による増収

クルコストでは40 ％の縮減が可能である。

効果を含むためである。また，ライフサイクルでの・ライフサイクルでの温室効果ガス排出量は813

温室効果ガス排出量は，従来技術では224 t-CO2/y

t-CO2/y の吸収であり，排出削減量は1 037 t-CO2/yである。

の排出に対し，革新的技術では精製バイオガス供給量の増加に伴って813 t-CO2/y の吸収となり，大幅な排出削減が可能と試算された。

む

す

び

地域バイオマス受入・混合調整設備，高機能鋼板

製消化槽，高効率ヒートポンプおよび新型バイオガ
ス精製 ･ 貯留 ･ 圧送システムからなる革新的技術＊

技術開発センター 水・汚泥技術開発部 汚泥処理室6＊＊［参考文献］
１）瀧村・坂部・堀江，第49回下水道研究発表会講演集，pp.157-159，（2012）．
２）豊久・宮本・川嶋，第49回下水道研究発表会講演集，pp.160-162,（2012）．
３）川嶋・宮本・豊久，神鋼環境ソリューション技報，Vol. 9，No.1，pp.6-10，（2012）．

技術開発センター 水・汚泥技術開発部

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

コークス炉廃水処理への分子生物学的手法の適用その２
Application of Molecular Biological Techniques for the Operation of
Coke-Oven Wastewater Treatment Plant No.2

榎本周一＊
Shuichi Enomoto

赤司 昭＊＊
Akira Akashi
医学博士

コークス炉廃水は，アンモニアの他に，フェノールやシアン化合物等の活性汚泥に毒性の高い成分を含む。したがって，その処理のための活性汚泥プロセスの運転管理がもっとも困難な廃水の一つである。コークス炉廃水処理においては，硝化反応は硝酸まで進行せず，亜硝酸生成で停止する
ことが知られている。したがって，硝化反応が起こると高濃度の亜硝酸が生成し，処理水質の悪化
や活性汚泥の不調等重大な事象を引き起こす。我々は，分子生物学的手法を活用して，亜硝酸の生成を事前に予測する手法を確立した。
Coke-oven wastewater contains ingredients with high toxicity for activated sludge other than ammonia,
such as phenol and cyanide. Therefore, the operation management of an activated sludge process is difﬁcult. In coke-oven wastewater treatment, it is known that the nitriﬁcation reaction will stop at the stage of
nitrite formation, and the next reaction（nitrate formation）does not occur. Therefore, when the nitriﬁcation reaction occurs, highly concentrated nitrite is formed and it causes critical events like aggravation oftreatment water quality and the malfunction of activated sludge. We have established the prediction method of the formation of nitrite, using the molecular biological technique.

Key Words：
コークス炉廃水

Coke-Oven Wastewater

活性汚泥プロセス

Activated Sludge Process

分子生物学的手法

Molecular Biological Techniques

PCR

Polymerase Chain Reaction【セールスポイント】
コークス炉廃水処理における重要な課題の一つである「亜硝酸の生成による処理水質の悪化」の運転管理指標を構築した。これにより，亜硝酸の生成を予測し，事前に対策を講じることが可能になった。

まえがき

る。COG の冷却工程で発生する凝縮水（安水やコ製鉄において鉄鉱石に含まれる酸化鉄を還元する

ークス炉廃水ともいわれる。以下，コークス炉廃水ために使用されるコークスは，石炭をコークス炉でと称する。）には，アンモニアのほかにフェノール，乾留（蒸し焼き）して製造される。石炭乾留時に発シアン化合物，硫化水素，油分などが含まれている。

生するガス（コークス炉ガス：COG）は，精製設

コークス炉廃水は，物理化学処理と活性汚泥プロ

備で不純物の除去を行い，有効成分の回収が行われセスの組み合わせで処理されることが多いが，フェVol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

神鋼環境ソリューション技報7ノールやシアン化合物等の活性汚泥にとって有害な

神鋼環境ソリューション技報にて報告した１）。

成分を含むため，水質浄化細菌の阻害が起こりやす

本稿では上記⑵の課題の解決策について紹介すく，運転管理が難しい廃水といわれている。したがる。硝化反応は，図１に示す工程で進行する。すなって，コークスメーカ各社はその運転管理に苦慮しわち，アンモニアはアンモニア酸化細菌（Ammonia-ているのが現状である。コークス廃水処理もほかのoxidizing bacteria，以下 AOB と省略する）により亜廃水と同様に，COD（BOD）-MLSS 負荷を指標にし硝酸に酸化され，さらに亜硝酸酸化細菌（Nitrite-

た運転が行われているが，オペレータの五感に頼る

oxidizing bacteria，以下 NOB と省略する）により硝ことが多く，活性汚泥が好調なときと不調なときの酸に酸化される。コークス炉廃水処理においては，差異が何に起因しているか不明のまま運転されるこ硝化反応は亜硝酸で停止し，硝酸は生成しにくいこともあった。このような特殊な成分を含む廃水処理とが知られている２）。したがって，脱窒プロセスを装置の運転は，機能の異なった多種の細菌から構成持たない処理施設にとって，亜硝酸の生成は，処理される活性汚泥をひと塊としてとらえ，それを指標

水質の悪化（COD 濃度の上昇）だけでなく，活性にした MLSS 負荷管理では限界がある。つまり，汚泥の活性低下による処理水質の低下に繋がる恐れ

アンモニア，フェノールやチオシアンなどの個がある。従来，亜硝酸生成を予測できる適切な管理々の物質の処理に関わる個々の細菌に着目し，これ指標がなかったため，対策が後手に回ることもあっらの細菌を指標にした管理を行うことにより精度のた。亜硝酸の生成は AOB が担っているため，AOB

高い管理が可能になり，安定した処理につながるも数を指標にした亜硝酸生成の運転管理が可能になるのと期待される。

のではと推察される。そこで，処理水の亜硝酸態窒

コークス炉廃水処理プロセス（活性汚泥法）の運素（NO2-N）濃度と活性汚泥の AOB 数の関係を解

転には以下の二つの課題があり，それらの解決策が析した。

求められている。

1.

⑴

従来から用いられてきた COD-MLSS 負荷によ

1. 1

方

法

解析の対象とした活性汚泥プロセス

A 社および B 社のコークス工場で稼働中の活性ことは困難である。したがって，新しい管理指標

汚泥プロセス，ならびにラボ実験装置を対象に本研の設定が課題である。

究を実施した。コークス炉廃水は，工水と海水で適⑵る管理には限界があり，今以上の安定運転を行う

窒素除去が行われていない処理プロセスにおい

宜希釈，あるいは無希釈のまま曝気槽に投入されてては，硝化反応が起こると高濃度の亜硝酸が生成いる。また，活性汚泥プロセス処理水は，凝集沈殿

し，処理水質の悪化や活性汚泥の不調を引き起こ

後，砂ろ過処理等を行い放流されている（図２）。

す。したがって，硝化抑制運転が容易に行える，
あるいは亜硝酸の生成が予測できる管理指標の設

12%

$2%

定が課題である。
そこで我々は，コークス炉廃水処理に係る管理者と協力しながら，分子生物学的手法という最新の技
術を用いて，活性汚泥に生息する各種細菌の状況を明らかにし，それらのデータを用いた新しい運転管

亜硝酸

アンモニア
図１

理手法を構築した。上記課題⑴については，すでに硝酸硝化工程とそれに関与する細菌
AOB：アンモニア酸化細菌
NOB：亜硝酸酸化細菌

コークス炉廃水
海

水

工

水

3$&

曝気槽
返送汚泥
図２
8

沈殿槽

凝集沈殿槽
撹拌槽

砂ろ過

コークス炉廃水処理プロセスの概略フロー

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

標的細菌

ターゲット
遺伝子

アンモニア
酸化細菌
（AOB）

AOB
16S rDNA

アンモニア酸化細菌の定量に使用したプライマ／プローブセット
プライマ／プローブ

プラーマ／プローブ配列（5’ →3’）

CTO 189fA/B

GGAGRAAAGCAGGGGATCG

CTO 189fC

GGAGGAAAGTAGGGGATCGTMP1

FAM-CAACTAGCTAATCAGRCATCRGCCGCTC-TAMRA

本活性汚泥プロセスの処理水質の亜硝酸態窒素（NO2-N）濃度の測定は，下記1. 3項の活性汚泥中のAOB 数の定量実験と同じ日に実施した。
活性汚泥中のアンモニア酸化細菌（AOB）数

1. 3

3）

CGTCCTCTCAGACCARCTACTG

水質等の測定

1. 2

文 献

RT1r

の定量
コークス工場の活性汚泥プロセスおよびラボ実験

処理水 1221 濃度［PJ/］

表１

装置から採取した活性汚泥0.7～0.8 mg（乾燥重量）

60
50
40
30
20
10
0
10(0510(06

か ら FastDNA SPIN Kit for SOIL（Qbiogene 社 製 ）を用いて DNA を精製し，定量 PCR の鋳型とした。

10(0710(0810(0910(10$2% 数［FRSLHVP/］

図３

AOB の存在数量を測定するための定量 PCR は，表ラボ実験装置における AOB 数と処理水 NO2-N 濃
度の関係て実施した。

2.

2. 1

結果と考察

各コークス工場廃水処理設備における処理水

NO2-N 濃度と AOB 数の関係
コークス炉廃水は，高濃度のアンモニアを含むこと，また，コークス廃水に含まれるチオ硫酸により
２）硝化反応が亜硝酸で停止することが知られている 。
したがって，脱窒プロセスを持たない処理施設にと処理水 1221 濃度［PJ/］１に示す PCR プライマ／プローブセット３）を用い
60
50
40
30
20
10
0
10(0510(0610(0810(0910(10$2% 数［FRSLHVP/］って，亜硝酸の生成は，処理水質の悪化（COD 濃度の上昇）だけでなく，活性汚泥の活性低下による

10(07

図４

重大な処理水質の低下に繋がる恐れがある。

A 社コ ー クス炉廃 水処理 活性汚 泥プ ロセスにおける AOB 数と処理水 NO2-N 濃度の関係

図１に示したように，亜硝酸は AOB によって生成 さ れ る。 そ こ で，AOB 数 を 指 標 に し た 処 理 水

た，AOB 数の増加に伴い処理水 NO2-N 濃度も増加

NO2-N 濃度の予測が可能になるとの仮定のもと，する傾向が見られた。

AOB 数と処理水の亜硝酸濃度の関係を解析した。

2. 1. 2

A 社コークス炉廃水処理活性汚泥プロセス

解析は，A 社コークス炉廃水と廃水処理設備の活性図４に A 社コークス炉廃水処理実設備の AOB 数

汚泥を利用して立ち上げたラボ実験装置，A 社およと処理水 NO2-N 濃度の関係を示す。ラボ実験装置

び B 社のコークス炉廃水処理実設備を対象に実施と同様に，A 社の実装置においても活性汚泥１mLした。

あたりの AOB 数が５×107を超えたあたりから処理

2. 1. 1

ラボ実験装置

図３に A 社コークス炉廃水と活性汚泥を用いて水の NO2-N が検出される割合が高くなった。
2. 1. 3

B 社コークス炉廃水処理活性汚泥プロセス立ち上げたラボ実験装置の AOB 数と処理水 NO2-N

図５に B 社コークス炉廃水処理実設備の AOB 数

濃度の関係を示す。ラボ実験装置においては，活性と処理水 NO2-N 濃度の関係を示す。B 社のコーク

7

汚泥１mL あたりの AOB 数がおおむね10 を超えた

ス炉廃水処理設備は複数の曝気槽（AT）から構成

あたりから処理水の NO2-N が検出され始めた。まされているため，それぞれの曝気槽ごとに両者の関Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

神鋼環境ソリューション技報

9係を解析した。図５に示すように，B 社の実装置にことも少なくなかった。定期的に AOB 数を測定す

おいては，処理水に亜硝酸が生成し始める AOB 数

ることにより，事前に亜硝酸の生成を予測することは上記二つの例より低く，活性汚泥１mL あたりのが可能になった。

6

AOB 数が10 を超えたあたりから処理水の NO2-N が硝化抑制剤の添加による処理水 NO2-N 濃度と

2. 2

AOB 数の推移検出される割合が高くなった。
ラボ実験装置，A 社実装置および B 社実装置に即効性が期待できる亜硝酸生成の抑制方法としおける AOB 数と処理水 NO2-N 濃度の関係を一つにて，硝化抑制剤の使用が考えられる。今までは，硝まとめた結果を図６に示す。ラボ実験装置と実機の化抑制剤の効果の判定は，処理水の亜硝酸や硝酸濃違い，同じ工場内での曝気槽の違い，あるいはコー度を指標に行われるのが一般的であり，硝化に関与

クス工場の違いに関係なく，活性汚泥中の AOB 数する AOB 数を指標にした判定例はないようである。

と処理水 NO2-N 濃度には相関がみられ，活性汚泥

そこで，上記ラボスケールの活性汚泥プロセスを活

１mL あたりの AOB 数が106～107を超えると，処理用し，散気風量を増大することにより亜硝酸を生成

水の NO2-N が検出された。

させ，そこに硝化抑制剤を添加することによりその以上の結果から，曝気槽の AOB 数は亜硝酸生成

効果を検証した。
図７に硝化抑制剤添加前後の処理水の NO2-N 濃の指標として有効であること，また，AOB 数を活76性汚泥１mL あたり10 以下，より好ましくは10 以度（図７a）と曝気槽の活性汚泥中の AOB 数（図下にすることにより，亜硝酸の生成は大幅に抑制さ７b）の推移を示す。本実験装置は，散気量を増やれることが分かった。従来は，処理水に亜硝酸が検し，過曝気状態で運転することにより亜硝酸の生成

出されて初めて対策を講じていたため，後手に回るを促した。そのため，２月７日以降 NO2-N 濃度は徐々に上昇し，２月22日に約75 mg/L まで上昇したため，硝化抑制剤の添加を開始した。硝化抑制剤の% 社 1R2$7% 社 1R3$7% 社 1R4$7

60

始10日後には2.9 mg/L に，そして15日後には0.1 mg/

50

L 未満まで低下した。一方，活性汚泥１mL あたり

40の AOB 数は，硝化抑制剤を添加する前はおおむね

30

１×108～２×108で推移していたが，硝化抑制剤を20投入した２月22日以降は減少に転じ，３月８日に

10は，安全領域の106台まで減少した。

010(0610(0710(0810(0910(10$2% 数［FRSLHVP/］

処理水 1221 濃度［PJ/］

図５

B 社コークス炉廃水処理活性汚泥プロセスにおける AOB 数と処理水 NO2-N 濃度の関係

$ 社ラボ

$ 社実機

% 社 1R1$7% 社 1R2$7% 社 1R3$7% 社 1R4$7

処理水 1221 濃度［PJ/］

10(05

80

D

70
60

硝化抑制剤添加

50
40
30
20
10
0
21

60

28

215

222

31

38

50
10(09

40
30
20
10
0
10(0510(0610(0710(0810(0910(10$2% 数［FRSLHVP/］

図６10投入に伴い処理水の NO2-N 濃度は低下し，投入開$2% 数［FRSLHVP/］

処理水 1221 濃度［PJ/］% 社 1R1$7

E

硝化抑制剤添加10(0810(0710(06

ラボ実験装置，A 社活性汚泥プロセス，および B
社活性汚泥プロセスにおける AOB 数と処理水
NO2-N 濃度の関係

21

図７

28

215

222

31

38

硝化抑制剤の添加による処理水 NO2-N 濃度（a）と AOB 数（b）の推移

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

以上より，コークス炉廃水処理における亜硝酸生が可能になった。さらに緊急対応策として，硝化抑成の抑制方法として硝化抑制剤の添加が有効である

制剤の投入により AOB 数と亜硝酸が速やかに減少ことを見出した。また，硝化抑制剤の効果を AOBすることを確認した。

数の増減，すなわち分子生物学的観点からも確認す

今後もコークス炉廃水処理に係る現場の方々とのることができた。

連携をより一層強めながら，「現場で役立つ技術開む発」を推進していく所存である。

すび

コークス炉廃水処理における重要な課題の一つである「亜硝酸の生成による処理水質の悪化」に対する対応策を検討し，AOB 数と処理水の NO2-N 濃度の関係解析から，活性汚泥１mL あたりの AOB 数
が106～107以上になると亜硝酸が生成されやすくなることを見出した。AOB 数を管理指標とすること
で亜硝酸の生成による処理性能の悪化の予測と回避＊

技術開発センター 水・汚泥技術開発部 水処理室

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

［参考文献］
１）赤司 昭ほか：神鋼環境ソリューション技報 Vol.8,
No.2（2012），pp.2-7．
２）田中秀治：東京大学大学院新領域創成科学研究科
環境学専攻社会文化環境コース 平成17年度修士論文
３）Hermansson, A, Lindgren, P-E. : Appl. Environ. Microbiol. 2001, 67, 972-976.

＊＊

技術開発センター 水・汚泥技術開発部

神鋼環境ソリューション技報

11下水汚泥向けヒートポンプ式低温ベルト乾燥機
Heat Pump Type Low Temperature Belt Dryer for Sewage Sludge

佐藤朋弘＊
Tomohiro Sato

谷山拓生＊＊
Hiroki Taniyama髙橋 円＊＊
Madoka Takahashi

西村泰宏＊＊＊
Yasuhiro Nishimura

齋藤典久＊＊＊＊Norihisa Saito

和泉一也＊＊＊＊＊
Kazuya Izumi

当社ヒートポンプ式低温ベルト乾燥機の下水汚泥への適用を検討した。下水汚泥向けに改良した実験設備を下水処理場内に設置し，脱水汚泥の乾燥実験を実施した結果，含水率20 ％までの乾燥が可能で，除去水量あたりの消費電力量は0.32 kWh/kg であった。これは水の蒸発潜熱の半分以下に相当する。また，本実験結果をもとに熱風式乾燥機との経済性比較を行った結果，脱水汚泥発生量10トン／日未満の処理場において有利であることがわかった。余剰熱源が無く，脱水汚泥を場外搬出しているような小規模処理場での汚泥処分・運搬コスト削減，搬送先での焼却補助燃料としての利用が期待できる。
We have applied our improved heat pump sludge dryer for drying sewage sludge. As the result of drying
tests at a sewage plant, dewatered sludge was dried down to 20 ％ of water content, and power consumption was 0.32 kWh/kg-removed water. This corresponds to less than half of the evaporative latent heat ofwater. Further, the economic valuation showed that this dryer would be advantageous for a small plantthat has no surplus heat resource and discharges 10 tons per day or less of dewatered sludge. By introducing this dryer in such plants, we can expect the reduction of sludge disposal/transportation cost andusage of dried sludge as auxiliary fuel for incineration.

Key Words：
下

水

汚

泥

Sewage sludge

ヒ ー ト ポ ン プ

Heat pump低

Low temperature

温ベ ル ト 乾 燥 機Belt dryer【セールスポイント】
・ヒートポンプ利用により省エネである。
・乾燥に用いる空気が40－50 ℃と低温で低臭気である。
・電気式で操作が簡単である。
・ワンユニット設計で付帯機器が不要である。
・下水汚泥にも対応できる。

12

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

まえがき

トポンプ利用により省エネである，ワンユニット設

下水脱水汚泥の乾燥は，減量化による運搬・処分計で付帯機器が不要であるなどの特長がある。

費の削減や，高カロリ化による焼却時の燃料消費量

脱水汚泥は，ベルトコンベアで搬送されながら乾の削減などの効果があるため，下水汚泥処理の省エ

燥され，スクリューコンベアで排出される。投入か

ネ，省コスト化の有効な手段の一つといえる。しから排出までの乾燥時間は，汚泥性状や目標含水率にし，従来の汚泥乾燥機では，水分の蒸発潜熱分に加よって決まり，およそ４－６時間である。

え，熱風炉や蒸気ボイラでのロスを補うため，多く

下水汚泥向け試作機（写真１）では通気性を高めのエネルギが必要で，とくに利用できる熱源のないるため，脱水汚泥を麺状に成形した状態で乾燥機に小規模処理場ではメリットが少なかった。そこで，投入する。また，空気と汚泥の接触時間を長くする

省エネを特長とする当社ヒートポンプ式低温ベルト

ため，ベルトコンベアの段数を従来の２段から３段

乾燥機の下水汚泥への適用を検討した。本乾燥機はに増やした。また，使用冷媒の見直しも行い省電力

主に無機汚泥向けで多くの実績を有する ス イス化を図った。さらに，臭気・腐食対策として，シー

Watropur 社の製品で，2011年度に販売提携契約を締ル性の強化や腐食性ガス／機器類の隔離構造の採用

結し，2011年12月には神戸製鋼所真岡製造所殿に１等を実施した。

号機を納入したものである。これを下水汚泥向けに2.

改良した実験設備を試作し，明石市大久保浄化セン
ター内にて脱水汚泥の乾燥実験を実施した。

1.

実験装置と方法

2. 1

実験結果

受入量と排出量

図２に脱水汚泥受入量と乾燥汚泥排出量週ごとの実績を示す。運転日数（０－５日／週），運転時間

ヒートポンプ式低温ベルト乾燥機は，ヒートポン（０－８時間／日）が異なるため変動があるが，期プを利用した除湿乾燥を原理とする汚泥乾燥機で，間全体では脱水汚泥15.5トンを受入れ（うち1.3トン

以下のプロセスで乾燥を行う（図１）。

未処理），乾燥汚泥3.7トンを排出した。したがって，①

送風ファンによってベルト乾燥室に送られた約1/4に減量化した計算となる。水分が除去され高乾き空気は，ベルトコンベア上の汚泥中の水分カロリー化した乾燥汚泥は焼却処分した。

を取込み湿り空気となる。

2. 2

乾燥性能

乾燥空気発生装置に戻った湿り空気は，クー投入量を変化させることで，様々な排出汚泥含水

ラで冷却され，空気中の水分が凝縮除去され率における乾燥性能データを取得した。乾燥性能はる。

水１kg の除去に要する電力量で評価した。図３に②③

水分除去された空気はヒータで昇温され，再示すように，排出汚泥含水率で10 ％以下まで乾燥させると除去水量あたり消費電力量は，急激に上昇

び乾き空気となる。（以上繰返し）
空気の加熱・冷却は冷媒との熱交換により行われする傾向があるが，20 ％までであれば，ほぼ一定る。乾き空気が40－50 ℃と低温であることや，ヒー
冷却水

冷媒

脱水汚泥

外部凝縮器

湿り空気

コンプレッサヒータ

ベルトコンベアクーラ

ベルトコンベア

凝縮水

乾き
空気

ベルトコンベア

送風ファン

乾き空気

乾燥室

乾燥空気発生装置
乾燥汚泥

図１

乾燥原理

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）（概寸

神鋼環境ソリューション技報

写真１ 乾燥機外観
L：D：H ＝2 m：2.5 m：2 m）
13

2 000脱水汚泥

重量［kg/ 週］

1 600

乾燥汚泥

1 200

800

400

11
/3
0
〜
12
12
/1
/7
0
〜
12
12
/1
/1
4
7
〜
12
12
/2
/2
1
5
〜
12
/2
8
1/
7
〜
1/
11
1/
15
〜
1/
18
1/
21
〜
1/
25
/3

〜
6

12

〜

11
/2

11

/1
9

11
/2
2

/9

〜

11

/1
2

11
/1
6

11

/2
11
11

/5

〜

/2
6

〜

10

〜

/2
9

2

10

〜
/1
5

10
/2

10

図２
除去水量あたり消費電力量［kWh/kg］（kJ/kg）

10
/1
9

/5

10
/1
2

10

〜

〜

10

10

/9

9/
28

〜
9/
24

/1

〜
9/
18

9/
21

9/
14

9/
7

〜

〜

9/
10

〜
8/
27

9/
3

8/
31

0

脱水汚泥受入量と乾燥汚泥排出量
表１0.6（2 158）項

0.4（1 439）目

大久保朝

脱水汚泥含水率［％］

79.9

76.8

除去水量［kg/日］

1 190

1 412

0.32
（1 150）

0.27
（970）

除去水量あたり消費電力量［kWh/kg（kJ/kg）］

0.2

（719）

表２
0

5

乾燥性能

10

15

20

25

30

35

排出汚泥含水率［％］

図３

乾燥性能

値を維持できることが確認された。
汚泥層厚みや風速などを最適化した結果，表１に項量にして約1.6トン／日），消費電力量は0.32 kWh/kg

含水率［％］
灰分［％・dry］
揮発分［％・dry］
固定炭素［％・dry］
低位発熱量［kJ/kg・dry］
大腸菌［個 /g-wet］
表３（1 150 kJ/kg）という性能が得られた。実験機の規項模を１ユニットとし，処理量を増やす場合は，複数pH
BOD5［mg/L］
CODMn［mg/L］
SS［mg/L］
T-N［mg/L］
NH4-N［mg/L］
T-P［mg/L］

ユニットを連結することになる。
また，含水率の低い明石市朝霧浄化センターの脱水汚泥で実験を行ったところ，除去水量は1 412 kg/日（脱水汚泥投入量にして約2.0トン／日），消費電力量は0.27 kWh/kg（970 kJ/kg）とさらに省電力化

汚泥分析値

目

示すように，除去水量は1 190 kg/日（脱水汚泥投入

目

霧

脱水汚泥

乾燥汚泥

79.4
7.6
77.3
15.1
19 000
1 600

13.7
8.5
78.6
12.9
19 000＜10

凝縮水分析値
凝縮

水4.2（12 ℃）
2 300
280
＜1
96
88
＜0.1

が可能であった。含水率が低い脱水汚泥は硬いため，麺状に成形された状態を乾燥機内で維持しやすであった。また，大腸菌数が定量下限以下にまで減く，高い通気性が確保されるためと考えられる。

少することが確認された。さらに，含水率20 ％程

2. 3

汚泥，凝縮水成分

度の乾燥汚泥はダイス式押出成形装置による造粒も表２に乾燥前後の汚泥分析値を示す。低温による乾燥のため熱量の損失がほとんどなく，含水率20％換算で低位発熱量は15 000 kJ/kg（3 600 kcal/kg）
14可能であった（写真２右）。したがって，造粒によるハンドリング性の向上も図ることができる。
表３に示す凝縮水成分では有機物濃度が高いが，神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

脱水汚泥投入後

乾燥汚泥
写真２
表４

汚 泥 処 理 量
イニシャル

ランニング

LCC

乾燥造粒汚泥汚泥外観

経済性試算結果

トン／日

1

3

5

10

20

ヒートポンプ式

百万円

55

92

179

315

570

熱

百万円

61

130

184

296

476

ヒートポンプ式

百万円／年

2

5

9

17

35

熱

百万円／年

4

10

15

28

52

ヒートポンプ式

百万円／15年

89

168

316

570

1 088

熱

百万円／15年

116

271

406

709

1 252

風

風

風

式

式

式

低温で揮発する低級脂肪酸等の易分解性物質が主成され，除去水量あたりの消費電力量は0.32 kWh/

分と考えられ，脱水分離液とともに水処理設備に返kg（1 150 kJ/kg）であった。これは水の蒸発潜送可能である。

熱（20 ℃において2 451 kJ/kg）の半分以下に相

3.

経済性試算

当する。さらに，低含水率（77 ％）の脱水汚

熱風式乾燥機との比較において汚泥処理量別の経済性を試算した（表４）。たとえば汚泥処理量３トン

泥の場合0.27 kWh/kg（970 kJ/kg）であった。
③／日では，熱風式に比べ設備費は約３割減，運転費

乾燥汚泥，凝縮水の分析値より，低温乾燥のは約半分となり，15年 LCC が熱風式の約４割減という大幅な低減となった。ただし，処理量が増えると差を出しにくく，また，消化ガスや焼却炉の廃熱がメリットが確認された。
上記，実験結果をもとに熱風式乾燥機との経済性比較を行った結果，④

余剰熱源が無く脱水汚泥を別の集約処理場に利用できる処理場では，熱風式が有利になるケース

運搬・処分しているような小規模処理場（10トもある。適用先としては，余剰熱源が無く脱水汚泥

ン／日未満）においてメリットが大きいことがを別の集約処理場に運搬・処分しているような小規わかった。

模処理場（10トン／日未満）がターゲットといえる。

む

す

び

ヒートポンプ式低温ベルト乾燥機実証実験の結果，いる処理場は全国に千箇所以上ある。こうした処理①

場に本乾燥機を導入することで，汚泥減量化による乾燥により重量が約４分の１と大幅な減量化

処分・運搬コストの削減，発熱量アップによる焼却が可能であることを確認した。
②＊

焼却炉を保有しておらず，他処理場での集約処理
あるいは最終処分のため，脱水汚泥を場外搬出して乾燥性能は排出汚泥含水率約20 ％まで維持

補助燃料としての利用が期待できる。

技術開発センター 開発企画室 ＊＊技術開発センター 水・汚泥技術開発部 水処理室 ＊＊＊公益財団法人 日本下水道新技術機構 研究第一部 研究員
水環境事業部 ER 推進部 第一グループ ＊＊＊＊＊水環境事業部 資源循環技術部 焼却グループ＊＊＊＊

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

神鋼環境ソリューション技報15フジッコ㈱鳴尾工場向第二世代高負荷型嫌気性処理システム「PANBIC-EC」の納入実績紹介New Anaerobic System“PANBIC-EC”for Fujicco Naruo Plant～ Enhance the Stability of Treatment System ～―処理安定性を飛躍的に高めた新システム―

山口裕哉＊
Yuya Yamaguchi

嫌気性処理とは，嫌気性環境下にて有機物をメタン，および炭酸に分解する処理方法である。フ
ジッコ㈱鳴尾工場に当社は第二世代高負荷型嫌気性処理システム「PANBIC-EC」を納入することとなった。「PANBIC-EC」はグラニュールリークを徹底的に抑制した水質負荷変動に強い設備であり，性能確認において当社は，グラニュールリークが少なく，安定的に排水を処理できたことを確認した。
Anaerobic treatment is the biological treatment method by which an organic matter is decomposed tomethane and carbon dioxide under anaerobic environment in 2012 and 2013, we built up our new product“PANBIC-EC”which is new anaerobic treatment system in Fujicco Naruo Plant. With“PANBIC-EC”,
the amount of granule leak is suppressed and the waste water with a water quality load change can stably
be treated. In the performance check, we conﬁrmed that the amount of granule leak was stably few andthe waste water with a load change was stably treated.

Key Words：
嫌

気

性

処

理

Anaerobic treatment

グ ラ ニ ュ ー ル

Granule

負動

Load change

性Stability

安

荷

変
定

まえがき

ar Sludge Bed）は，GSS（Gas-solid Separator）を装エネルギ資源を海外から依存する日本にとって，備せず，流出グラニュールを後段の分離槽で沈降分

2011年の東日本大震災に伴う電力需給の逼迫も伴離し，ポンプでリアクタに返送する構成となっていい，エネルギの安定供給が重大な課題となっている。

る。

そこで注目されているエネルギが再生可能エネル

これにより GSS 部分として占めるべき容積を反ギであり，バイオガスを活用する嫌気性処理の重要応部分として有効活用でき，装置のコンパクト化を性がますます高まってきている。

１）
図ることができた。

当社商品「PANBIC-H」（EGSB: Expanded Granui16

EGSB 法は高負荷型嫌気性処理システムとして装神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

流量計

処理水

圧力計

循環水
バイオガス

水没オリフィスで均等集水

清澄エリア

バイオガス
2ndセトラ

バイオガス
処理水
バイオガスにて・CO2 ストリッピング
・中和タンク内撹拌
を行う。

苛性ソーダ
原

水

蒸

気

1stセトラ

高濃度グラニュール
ベッドエリアジェットノズルで中和タンク内を撹拌
レベル計

仕上げエリア

pH計
フロー
スイッチ

中和タンク
流量計

温度計

嫌気リアクタ
Open
Close

中和タンク
循環ポンプ

嫌気リアクタ
フィード弁

No1, 2嫌気リアクタ
フィードポンプ

図１

PANBIC-EC リアクタと中和タンクの概略図

置のコンパクト化を図れるものの，「急激な排水のち，原水，循環水，アルカリ剤，蒸気，発生バイオ

濃度，基質変動に対する追従性」，「リアクタ内でのガスを受入れる中和タンクを外部に設け，リアクタ

グ ラ ニ ュ ー ル 保 持 性 」 の ２ 点 に つ い て，UASBと中和タンクの間で外部循環を行うことで，１）～（Upﬂow Anaerobic Sludge Blanket）と比較して不安

６）の特長を有する。

定であり運転管理に手間が掛かる一面がある。

１）高濃度グラニュールベッドエリアでは，高 LV

つまり，リアクタ内部にグラニュールを保持し多とバイオガスにて激しい流動を伴い，有機物とグ量に流出させないことは，高負荷型嫌気性処理シス

ラニュールを積極的に接触させて有機物の分解をテムを安定的に運転管理する上で非常に重要な要素
となる。

図る。
２）1st セトラにてバイオガスを中和タンクへ送る

当社ではグラニュールの保持能力を大幅に高めた
新型嫌気設備をラインナップと加えるべく，嫌気性処理の技術先進国であるオランダ HydroThane STP

ことで仕上げエリアでは乱流が抑制され，グラニュールの流出を抑制する。
３）中和タンク内でバイオガスと内液を接触させ，社より技術導入し，第二世代高負荷型嫌気性処理シ

CO2ストリッピングを促しアルカリ剤添加量を低ステム「PANBIC-EC」をフジッコ㈱鳴尾工場に日減させる。

本１号機として納入した。

４）循環水分離部分のさらに上方に処理水越流ライ

現在，同工場においては旧型と新型嫌気設備の両者で排水処理を行っている。

ンを設けることで，清澄エリアで低 LV を実現し，
グラニュール流出を抑制する。

1. 第二世代高負荷型嫌気性処理システム「PANBIC-EC」の特長

５）全面を覆う２つのセトラにて，絞り部による上BIC-EC」 は ECSB 法（External Circulation Sludge６）中和タンク循環ポンプによる循環撹拌を行うた

EGSB 法 で あ る「PANBIC-H」 に 対 し て，「PAN-する。
め，バイオガス発生量低減による撹拌不足の心配Bed）と位置付けている。
リアクタ内に２つのセトラ（GSS に相当）を持Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

昇流増加を極力無くし，グラニュール流出を抑制が無い。

神鋼環境ソリューション技報

17１）から６）の特長から分かるように，「PANBIC-２）となった。

これに伴い，以下の１），２）の増強工事を行っEC」は徹底的にグラニュール保持安定性を追求した設備であり，従来であれば流出してしまう小粒径た。

のグラニュールを保持することができる。

１）「PANBIC-H」２基の内，１基をグラニュール

つまり，新たなグラニュール生成に必要な微細化
グ ラ ニ ュ ー ル を 保 持 す る こ と で， 安 定 的 に グ ラ

貯槽に転用
２）能力不足分に対して「PANBIC-EC」を導入

ニュールを保持・増加させることができる。

2.

排水処理設備概要

嫌気原水の設計仕様，および改造工事前後の処理
変更点については図２，３，表１参照のこと。

2000年度に鳴尾工場に旧型嫌気性処理システム

3.

3. 1

「PANBIC-H」を２基納入した。

試運転結果
試運転内容

2000年度の納入以降，鳴尾工場の生産ライン増強「PANBIC-EC」 の 立 上 と し て， 水 運 転， グ ラに伴い，排水負荷も増加傾向となり，2013年度の新ニュール投入，馴養，性能確認という手順を踏んで工場棟建設にあわせて排水処理設備も増強すること

試運転を行った。

処理水

原

No.1
PANBIC-H
リアクタ

水

No.2
PANBIC-H
リアクタ

分離槽

フィードタンク

図２

嫌気性処理設備の処理フロー（増強工事前）

既設 No.1 嫌気リアクタを
グラニュール貯槽へ転用（2013）
処理水
No.2
PANBIC-H
リアクタ

原水
分離槽

フィードタンク

処理水
中和タンク

図３
18

No.1
PANBIC-EC
リアクタ

新設嫌気設備立上（2013）

嫌気性処理設備の処理フロー（増強工事後）

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

表１

年

度

2000年度，および2013年度のフジッコ鳴尾工場の嫌気原水の設計仕様
流

嫌気設備

2000
2013

濃

量

度

総

量

BOD

CODcr

BOD

CODcr

m3/d

m3/h

mg/L

mg/L

kg/d

kg/d

PANBIC-H ×2

455

19.0

5 843

10 050

2 659

4 573

PANBIC-EC

685

28.5

5 444

9 364

3 729

6 414

PANBIC-H

231

9.6

5 561

9 565

1 285

2 209

※）CODcr 濃度は，CODcr/BOD が1.72と仮定して算出

100

8 000

90

7 000

濃度［mg/L］

70

5 000

60
50

4 000
3 000
2 000

原水 tCODcr

40

処理水 tCODcr

30

tCODcr 除去率

20

19
4/

18
4/

17
4/

16
4/

15
4/

14
4/

13
4/

12
4/

11
4/

4/
10

9
4/

8
4/

7
4/

6
4/

5
4/

4/

4/

4/

4/

4

0
3

0
2

10

1

1 000

除去率（％）

80

6 000

図４ 「PANBIC-EC」の CODcr 除去率

表２ 「PANBIC-EC」の原水，および処理水 CODcr 濃度の平均値，標準偏差（2013/4/1～4/18）
項
原
処

項

COD 濃度目理

平均値 mg/L

標準偏差 mg/L

5 198
573

881
121

水
水

試運転期間は2013年２月20日～４月18日までであり，馴養は2013年３月31日に終了した。
馴養終了後，2013年４月１日～４月18日にかけて3

設計流量28.5 m /h を流して設備能力を確認した。
ただし，４月８，９日のみ工事上の都合のため，原水流量を23 m /h に落とした。
CODcr 除去結果

平均値％

標準偏差％

89

3

社製 DR/850を用いて分析を行った。
分析結果については図４と表２，３にまとめて記載する。
図４より水質変動がある排水に対して，安定的に有機物を除去していることが確認された。
グラニュールリーク量結果

グラニュールリーク量は，嫌気処理水10 L に対2013年４月１日～４月18日にかけて「PANBICEC」の原水，および処理水の CODcr 濃度を HACH
Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）目

CODcr 除去率

3. 3

3

3. 2

表３ 「PANBIC-EC」の CODcr 除去率の平均値，標準偏差（2013/4/1～4/18）

して0.25 μm のメッシュにてふるいをかけ，そこで捕捉されるグラニュール容量と定義する。

神鋼環境ソリューション技報

19

3. 4

「PANBIC-H」および「PANBIC-EC」のグラニュー
ルリーク量の測定結果を図５に記載する。

し，内液中の汚泥が占める体積割合からリアクタ内

ま た，「PANBIC-H」 お よ び「PANBIC-EC」 の，のグラニュール量を予想した。

2013年４月12日～18日の平均負荷を予想したので表グラニュール投入以降，適宜「PANBIC-EC」の４に記載する。

グラニュール量を測定したので，結果を図６に記載

グラニュールリーク量は20 mL 以下であれば問題する。

無し，という１つの指標があり「PANBIC-EC」はリアクタ内のグラニュール保持量が着実に増加し「PANBIC-H」より排水負荷が高いにも関わらず，ていることが確認された。

指標を十分満たしていることが確認された。

表４項

予想平均負荷（2013/4/12～18）

目

単

位

PANBIC-EC

PANBIC-H

28.5
4 800
109
50 725
0.025

2.5
4 800
30
21 8000.018

3

流量
CODcr 濃度
グラニュール量
グラニュール VSS 濃度
予想汚泥負荷m /h
mg-CODcr/L
m3
mg-VSS/L
kg-CODcr/kg-VSS/h80
70

PANBIC-EC

60

PANBIC-H

50
40
30
20
10

19
4/
5/

18
4/
28

17
4/

16
4/

15
4/

14
4/

13
4/

12
4/

11
4/

10
4/

9
4/

8
4/

7
4/

6
4/

5
4/

4
4/

3
4/

4/

4/

2

0
1

グラニュールリーク量［mL/10 L］

グラニュール増加量結果

リアクタの各サンプリング管から内液を１L 採取

図５ 「PANBIC-H」および「PANBIC-EC」のグラニュールリーク量

グラニュール保持量［m3］

130
120
110
100
90
80

4/

1

25
4/

22
4/

19
4/

16
4/

13
4/

10
4/

7
4/

4
4/

1
4/

29
3/

26
3/

23
3/

20
3/

3/

17

70

図６ 「PANBIC-EC」のグラニュール保持量20

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

3. 5

試運転結果まとめこのような背景から再生可能エネルギが注目され「PANBIC-EC」の立上試運転を通じて，次の３点ているが，フジッコ㈱鳴尾工場は積極的にバイオマが確認された。

ス活用し，地球環境へ貢献するという社会的使命を

１）水質変動を持つ原水に対して安定有機物を除去

果たしており，当社としても「PANBIC-EC」を納できた。

入することで，一旦を担うことができたことについ２）グラニュールリーク量は安定して少なかった。
３）リアクタ内のグラニュール保持量は着実に増加していった。

む

すて大きな誇りを持つ所存である。
最後に，本稿執筆に当たりご協力頂いたフジッコ㈱，および Hydrothane STP 社の関係者各位に紙面びを借りて感謝の意を表します。

「PANBIC-EC」のリアクタ内のグラニュール保持また，「PANBIC-EC」立上において現場等で様々量が着実に増えていること，およびグラニュール

なご協力，ご指導等を頂きましたフジッコ㈱鳴尾工

リーク量が安定的に少ないことが確認された。

場の中村主任様，武村様，Hydrothane STP 社の Mr.

このことから「PANBIC-EC」はグラニュール保
持安定性に優れた原水水質変動に強い設備であるといえる。
化石燃料による環境問題は長らく指摘され続けている。
原子力発電においては，並外れた危険性から，安定的な電力供給以前に繊細な問題を抱えている。

Albert Mulder, Mr. Robbie van Bree, Mr. Arend Dielsにはさらなる感謝の意を表します。
［参考文献］
１）隅晃彦他：神鋼パンテック技報，Vol.44 No.1（2000/8）
pp.30-32
２）「フジッコ㈱ HP ニュースリリース」（2013/5/13アクセス）＊

水環境事業部 水リサイクル部 技術室 基本計画 Gr

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

神鋼環境ソリューション技報

21

神鋼リードミック㈱向水リサイクル装置における運転評価事例紹介
Evaluate Operation Data and Support for Wastewater Recycling Plant in
Shinko Leadmikk Co. LTD.

安友邦彦＊
Kunihiko Yasutomo

松林高志＊＊
Takashi Matsubayashi

大朝 功＊＊＊
Isao Otomo

技術士（上下水道部門）

当社より神鋼リードミック株式会社殿へ水リサイクル装置を2012年10月に納入し，現在稼働中である。この設備は同社にて製造されているリードフレームにおけるメッキ排水を処理対象とし，処理水は製造工程その他用水に再利用されている。供用開始後およそ10カ月の稼働であり，この間の処理性能としては脱塩率99 ％，平均透過水電導度３mS/m である。当社では安定運転のため，遠隔監視装置（当社商品名：WaterEye）によって収集された運転データからその健全性を評価，顧客にアドバイスし，未然のトラブル防止に貢献している。
Kobelco Eco-maintenance Co.,Ltd. supplied the Wastewater recycling plant for Shinko Leadmikk Co.,
Ltd. in October 2012. And it has been operating under the specific and good performancecontinuously. Raw water of this plant is drainage from plating process for Lead-frame plant and thetreated water is reused for the production line. The operation of the plant started 10 month ago. The
rejection rate of the salt is more than 99 ％, resulting that the electric conductivity of permeate shows
３ mS/m in average. We take the operating data by WaterEye which is monitoring system for water
treatment plants. WaterEye contributes stable operation and it is useful to forecast the plant condition
and avoid troubles.

Key Words：
水リサイクル装置

Wastewater recycling plant

め

っ

精

密

逆

き
浸

排

水

Drainage from plating process

ろ過Micro ﬁltration

透

Reverse osmosis【セールスポイント】
遠隔監視装置（WaterEye）によって収集されたデータをもとに，水リサイクル装置の運転健全性の評価を行い，それに基づきトラブル発生時も迅速な処置方法をアドバイスできる。

22

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

まえがき

本稿では，2012年に当社が納入した，神鋼リード

近年，多くの企業が「企業の社会的責任（Corporate

ミック㈱向水リサイクル（排水回収）装置（以下Social Responsibility）」の中で「地球環境の保護」を「本設備」という）における運転データの評価と処キーワードの一つに掲げており，その中には水資源

置事例について紹介する。

の有効活用と環境負荷削減（低コストによるクロー

1.

ズドシステム）に関する内容も含まれることが多い。

1. 1

装置概要

装置の構成と特徴

また，地理的に水資源（用排水費）が高コストのめっき工程から出される排水は，主として酸洗や場合，工場での製造コストに占める用排水費の比率

水洗に代表される素地のエッチング前後の洗浄排水が高くなる。そのために場内で水をまわす（クローである。通常，これらの排水は酸性・アルカリ凝集

ズドシステムの活用）というニーズも潜在し，これ沈殿法やろ過法，中和操作などにより含有する金属

らの背景から，神鋼ソリューショングループではこ類や微粒子成分を除去し，工場排水として下水などの水リサイクルの潜在ニーズに着目し，その掘り起に排出されるケースが多い。

しとメニューの拡充に努めている。

本設備では，下水放流前の排水を原水として受け当社の水リサイクル装置はおおむね除濁用の精密入れている。図１に本設備のブロックフローを，写ろ過（MF）装置，逆浸透膜（RO）装置から構成さ

真１に設備の全景を示す。本設備では，主要処理工れる。導入に当たっては，イニシャルコスト（設備程となる膜処理設備に加え，膜モジュールの洗浄装導入費）もさることながら，メンテナンスフィーを置と洗浄排水の中和装置を備えている。対象原水は含むランニングコストを抑えることが求められる。

一度 MF 原水槽に受入られ，MF 装置によって原水言い換えれば，設備建造費と，膜交換も含めたラン

中の懸濁成分を除去したのち RO 装置によって硬度

ニングコストを現状の用排水費と比較した場合，い成分等の除去を行い，透過水は，リサイクル水としかに早くこれを回収し，かつ目標以上にランニングて製造工程に戻される。洗浄装置とは MF およびコストを抑制させるかがキーポイントとなる。膜処RO の各モジュールを，酸またはアルカリによって理においてのエレメントの交換サイクルはランニン洗浄するための装置である。本設備では運転員の膜

グコストに直結しており，交換周期が短くなればそ

洗浄作業負荷低減のため，薬品調合，循環浸漬，洗れだけランニングコストが上昇する。したがって，

浄排液の排出から中和，排出までの一連動作を開始

ランニングコストの抑制には MF，RO の差圧管理と押釦のワンタッチ操作によって全自動で行えるよう

適切な洗浄処置およびトラブル対処が不可欠である。

設計されている。

スライム
コントロール剤
原

分散剤
RO

MF

水

RO 処理水ポンプ

MF 原水槽MF 処理水槽

MF 原水ポンプ

洗浄薬品

RO 原水ポンプ

処理水
RO 処理水槽

濃縮水
逆洗排水
ブライン

洗浄薬品

中和薬品

洗浄排水

MF 洗浄水槽 MF 洗浄ポンプ

図１Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

RO 洗浄水槽 RO 洗浄ポンプ

水リサイクル装置

中和槽

中和ポンプ

ブロックフロー

神鋼環境ソリューション技報

23

写真１

写真２

水リサイクル装置全景ȇȸǿǻȳǿȸ
ファイヤーウォールにより，不正なアクセスをブロック

WaterEye 現場設置機器姿
サーバに収集データ
が蓄積，分析される

警報通知
警報発生時は，メールにて通報䜲䞁䝍䞊䝛䝑䝖

ᅕᥟȪȸȉȟȃǯႴϋインターネット経由で収集データ送信

HUB
FOMA
モデム

PLC

PLC より設備のデータを収集，データ収集 /
サーバへ送信
送信用 PC

図２

1. 2※本件では FOMA 網を利用したが，ADSL，光，CATV など，各種回線に対応可WaterEye

設計条件
3

本設備での計画受入水量は240 m /d であり，この3

データ参照
帳票ダウンロード
ユーザは，WEB ブラウザ
にてデータの参照が可能

基本概念図

2.

運転データの収集方法

図２に本設備で用いた遠隔監視装置「WaterEye」

うち120 m /d をリサイクル水として回収する。装置の基本概念図を，写真２に現場設置機器（小型コンにおける水回収率は50 ％である。この回収率は実ピュータ）姿を示す。

機導入前におよそ１年半にわたり，テストプラント

WaterEye はインターネットを利用した水処理設による実証試験を行い，得られた結果から設定して備専用の遠隔監視装置であり，現場制御盤内にデーいる。

タ仮保管およびデータ転送用プログラムを組込んだ

テストプラントでは実機より小スケール（小処理水量）ではあるものの，使用した MF 膜，RO 膜は

小型コンピュータと当社 WaterEye サーバから構成される。

実機に採用を予定していたものを使用した。実機で運転データを採取したい箇所（たとえば，流量や得られる処理水質の想定値や，MF 膜および RO 膜

圧力などを計測する箇所）にあらかじめアナログ信の閉塞状況（差圧の上昇），洗浄周期想定に対する号出力可能な工業計器を設置しておき，その出力信評価をなるべく正確に得るためである。

号を現場操作盤内の PLC を経由して一定時間間隔

24

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

で現場小型コンピュータにいったん蓄積する。あらただし，実機運転中に数回 MF 入口圧が上昇する

かじめ設定された通信周期に応じ，現場小型コンピ

傾向がみられた（図３中①～③のポイント）。入口

ュータと WaterEye サーバがインターネット経由で圧の上昇傾向や原水の状況，事象発生前後の運転状接続され，現場で蓄積したデータは本社サーバに転況などから推測し，本件は MF 逆洗時に使用する次送される。

亜塩素酸ソーダの注入不良によるものと判断し，現対象装置の監視者は本社サーバ内のデータをイン場でポンプ周り薬品配管内エア抜きの実施を客先にターネット経由で閲覧することで，現場装置の運転依頼することとした。その結果，MF 膜の逆洗は正状況を確認することができる。現場とサーバ間の通常化され，入口圧は徐々に低下しおおむね問題発生

信には ADSL や光通信に代表される常時通信型高前の状態に戻すことができた。

速情報網のほか，FOMA といった携帯端末用通信

このまま問題を放置すれば MF 入口圧は限界まで回線も使用可能である。WaterEye はアナログ信号

上昇したあと処理流量が徐々に低下していき，処理のほかに警報といった接点信号，モータなど負荷類

流量バランスが取れない状況に陥るばかりか，MFの運転中／停止中といった状態信号も採取可能であ膜の閉塞が進行し洗浄もしくは交換に至る可能性がり，現場で起こっているほぼすべての状態を把握すあった。運転監視によるデータ解析によりトラブル

ることが可能である。また，各監視対象設備向にデが未然に防げたものといえる。

ータの集計方法，図表化方法をカスタマイズするこ

3. 2とが可能であり，運転評価のためのデータまとめが量を RO 処理水流量計の信号により RO 原水ポンプ

容易に行える特徴がある。

3.

3. 1

RO 装置における運転評価

RO 装置の運転方法は MF と同様に，RO 処理水

運転評価についてのインバータ周波数を変えることで一定値に制御す

MF 装置における運転評価

ることとしている。図４に RO 装置の運転データをMF 装置の運転方法は，MF 処理水量は，MF 処理示す。なお図４では比較のためにテストプラントに水流量計の信号により MF 原水ポンプのインバータよる実証運転データを併記している。実証試験では周波数を変えることで一定値に制御するというもの

運転中の差圧上昇が顕著に発生しており，比較的短である。ブラインの流量については定流量弁で一定い運転期間（１カ月～２週間に１回程度）での薬品化されている。図３に MF 装置の運転データを示す。

洗浄を実施せざるを得なかった。それを踏まえ，実RO 膜処理の前処理である MF 膜処理による除濁機ではテストプラントで行った逆流洗浄，空気洗浄は，本水リサイクル装置の前段においてアルカリ凝を一部自動化し組込んでおり，通水時の Flux 等も集沈殿処理が良好に行われていることと，MF 膜の見直している。

前段に懸濁物質の粗取りを行うストレーナを設置し実機稼働後の運転状況は前述図に示すとおりであていることがあいまって，通常は大きな差圧の上昇

り，差圧上昇の傾向はみられず安定した運転が行わも見られず処理水濁度も安定している。これはテスれている。WaterEye を用いた運転評価により適切

トプラントでも同様の結果を得ていた。

な洗浄時期を提案する予定であるが，今のところ薬

0.12
①

0.1
0.1

ろ過差圧（MPa）

処理水濁度（NTU 度）

1

0.01

0.001

②
0.08

③

0.06
0.04
0.02

0.0001

0

50

100

150

200

0

0

50

100

処理水量（m3）÷ 膜面積（m2）

処理水量（m3）÷ 膜面積（m2）

処理水濁度

ろ過差圧

図３
Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

水リサイクル装置

150200

MF 運転データ

神鋼環境ソリューション技報

25

400
350

99.0

300

98.5

250

98.0

200

97.5

150

97.0

0

10

20

30

40

50

60

0.45
0.4

全体差圧（MPa）

脱塩率（％）

99.5

0.5

原水電気伝導度（mS/m）

100.0

0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0

100

0

10

20

処理水量（m3）÷ 膜面積（m2）
テスト機

脱塩率

実機

脱塩率

テスト時

30

40

50

60

処理水量（m3）÷ 膜面積（m2）

原水 EC

図４

実機

テスト機

原水 EC

水リサイクル装置

全体差圧

実機

全体差圧

RO 運転データ品洗浄は初回の実液自動洗浄動作調整のみ行っただの枯渇傾向から水リサイクルはますます求められるけである。RO の運転状況は今後も注目し，運転監と予想され，当社としても，そのニーズに応えるべ

視と評価を継続していく予定である。

く，遠隔監視システムと組合わせ，運用面からの技

む

術的アドバイスを適切なタイミングで行える技術ノ

すび

本稿では神鋼リードミック株式会社に納入した水リサイクル装置の装置概要と遠隔監視および運転評
価事例について紹介した。
水リサイクルに用いる膜処理方式については近年
膜単体価格の低下が進んでいるものの，まだまだ工
業用水ならびに水道水の造水単価には及ばない。しかし社会の環境負荷低減ニーズの高まりや，水資源
神鋼環境メンテナンス㈱ 水処理本部技術部 第三技術室
神鋼環境メンテナンス㈱ 水処理本部技術部

＊＊＊

26

最後に，本設備の建設，試運転に多大なご協力をいただいた神鋼リードミック株式会社の関係各位にの技術革新や，膜利用拡大によるマスプロ化により＊ウハウの蓄積が肝要であると考える。

深く感謝の意を表す。
［参考文献］
１）塩田憲明：神鋼環境ソリューション技報，Vol.8 No.1
（2011），pp.36-40.
２）細谷仁人ほか：神鋼環境ソリューション技報，Vol.7
No.1（2010），pp.16-22.

＊＊

神鋼環境メンテナンス㈱ 水処理本部技術部 技術サービスグループ

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

レーザ式ガス分析計を用いた廃棄物高効率発電への取組み
Approach for High Efficiency Waste Power Generation using Laser Gas
Analyzer

砂田浩志＊
Hiroshi Sunada

渡邉 圭＊
Kei Watanabe

細田博之＊
Hiroyuki Hosoda

小野雄基＊＊
Yuuki Ono

2011年３月11日に発生した東日本大震災以降，再生可能エネルギに注目が集まっている中，廃棄物発電の高効率化は重要なテーマである。廃棄物高効率発電の取組みの一環として，バグフィルタ
温度の高温化と低温触媒の採用による蒸気式再加熱器を不要とするプロセスの検討を行い，バグフィルタ高温化の際における消石灰の脱塩性能ならびにダイオキシンの除去性能を確認した。レーザ
式 HCl 計を用いた消石灰吹込み制御を行うことで，バグフィルタの高温化による消石灰使用量の増加を抑制しつつ，発電量を向上させることができる。
Renewable energy is gaining attention and high efﬁciency waste power generation has been an important
topic, especially after The Great Eastern Japan Earthquake. A process adopting a high temperature at bag
ﬁlters and a low temperature DeNOx catalyst can achieve high efﬁciency waste power generation. The
authors conﬁrmed efﬁcient dioxin removal and HCl removal by Ca（OH）
2 at a higher entrance temperature at bag ﬁlters. Though a high temperature at bag ﬁlters increases the Ca（OH）2 usage to neutralize theHCl, adjusting Ca（OH）（OH）
2 injection rate with a hydrochloride laser gas analyzer minimizes the Ca2usage and improves energy generation efﬁciency.

Key Words：
廃

棄

物

発

電

Waste power generation

レ ー ザ 式 HCl 計

Hydrochloride laser gas analyzer

消Hydrated lime（Ca
（OH）
2）

石

灰

【セールスポイント】
バグフィルタ温度の高温化と低温触媒の採用により，蒸気式再加熱器が不要となり発電効率向上が可能となる。バグフィルタ温度の高温化により消石灰の脱塩効率が低下し使用量が増加する
が，レーザ式 HCl 計を用いた消石灰吹込み制御を行うことで，その増加量を抑えることが可能
である。

まえがき

も強く推し進められている。

2011年３月11日に発生した東日本大震災に伴う福廃棄物処理施設の役割は元来，最終処分場の用地

島第一原子力発電所の事故の影響を受け，日本のエ確保の観点からそれらの減容・減量化と，公衆衛生

ネルギ政策の見直しが進められている。効率化，省の観点から安定化・無害化することであるが，近年エネ化などによりエネルギ消費そのものを減らす取は廃棄物焼却余熱を用いた「発電所」としても位置組みがなされている一方，発電施設の発電高効率化

付けられており，廃棄物処理施設においても発電高Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

神鋼環境ソリューション技報

27

効率化のニーズが高まっている。具体的には表１のに調整した。消石灰は高反応性消石灰を使用し，バような技術要素の取組みがなされている１）。

グフィルタ入口から供給した。

このような背景のもと，当社では膜処理技術を用

1. 2

試験結果

いて排水を適正処理 ･ 再利用することで減温塔の噴図２に HCl の除去性能を示す。HCl 除去率とモ

霧水量を大幅に削減できる水リサイクルシステムを

ル比および温度との関係は，従来からよく知られた

開発し，排水クローズドシステムでも発電効率の向関係のとおり，消石灰当量比の増加や温度の低下に上に貢献できることを報告した２）。

よって，HCl 除去率が増加する傾向が見られた。仮今回は，バグフィルタ温度の高温化を図り，脱硝に HCl 除去率が80 ％の場合，バグフィルタ入口温触媒の前段に設置している蒸気式再加熱器を不要と度を170 ℃から190 ℃にすることで，消石灰使用量

するプロセス（図１）について検討した。

は約1.8倍との試算となる。

本報告では，そのプロセスにおけるバグフィルタ

また，今回の試験に併せてダイオキシンの除去性

高温化の際の脱塩性能の確認と，レーザ式 HCl 計

能についても確認した。バグフィルタ入口温度がを用いて消石灰使用量の削減に取組んだ結果につい190 ℃の際のバグフィルタ入口，出口のダイオキシて報告する。

ン濃度を表２に示す。活性炭の吹込み量は約30 mg/

1.

バグフィルタ高温時の脱塩性能データ
の取得

1. 1

100

試験方法

トロールし，バグフィルタ入口温度を170 ℃，190 ℃
170℃

従来

廃熱ボイラ，
減温塔から再加熱器
不要プロセス

190℃
廃熱ボイラ，
減温塔から

図１

バグ
フィルタ

再加熱器

210℃

脱硝触媒

185℃
バグ
低温
フィルタ
脱硝触媒

蒸気タービ
ンシステム
の効率向上

190℃

70

50

00

10

20

30

40

消石灰当量比（−）

図２

蒸気式再加熱器不要プロセス

HCl 除去性能

高効率発電の技術要素と向上効果

発電効率向上に係る技術的要素・施策

蒸 気 の
効率的利用

80

60

表１

熱回収能力
の 強 化

+&, 除去率（％）

ルタの前段に設置してある減温塔の噴霧水量をコン

170℃

90

既設の流動床式ガス化溶融炉において，バグフィ

発電効率
向上効果

発 電 効 率 比 較 条 件①

低温エコノマイザ

1％

ボイラ出口排ガス温度：250 ℃→ 190 ℃②

低空気比燃焼0.5 ％300 t/d①

低温触媒脱硝1 ～ 1.5 ％②高効率乾式排ガス処理

3％

湿式排ガス処理→高効率乾式処理③

白煙防止条件の設定なし，あるいは，白煙防止装置の運用停止

0.4 ％

白煙防止条件：5 ℃，60 ％→条件なし④

排水クローズドシステムの導入
なし

1％

ボイラ出口排ガス温度：250 ℃→190 ℃①

高温高圧ボイラ

1.5～2.5 ％蒸気条件：3 MPaG ×300 ℃→4 MPaG ×400 ℃②

抽気復水タービン

0.5 ％脱気器加熱用蒸気熱源：主蒸気→タービン抽気③

水冷式復水器

2.5 ％

タービン排気圧力：－76 kPaG →－94 kPaG

燃焼空気比 1.8 → 1.4

触媒入口排ガス温度：210 ℃→ 185 ℃（再加熱なし）※白煙防止の運用停止との組合せ

１）「廃棄物系バイオマス利用発電技術」（環境技術）より抜粋

28

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

表２・分析計が直接排ガスと接触しないため高温域でもダイオキシン除去データ

BF 入口

ダイオキシン濃度

0.223 ng-TEQ/m3N

BF 出口

ダイオキシン濃度

0.0038 ng-TEQ/m3N

ダイオキシン除去率98 ％

安定した測定ができる。
・排ガスを吸引せずに測定できるため，ダストによる詰まりなどの問題が発生しない。また排ガスを吸引するために生じる分析時間の遅れがない。

3m N とした。バグフィルタ入口温度が190 ℃でも，・単一吸収線吸収分光法を採用しているため，共存ダイオキシン除去率は98 ％以上であり，十分なダガスの干渉がない。

イオキシン除去率を得られることが確認できた。

またダスト濃度が高い測定箇所では，必要に応じレーザ式 HCl 計を用いた消石灰吹込み
制御てパージガスを流入させることで，より安定した測灰使用量が増加する。イオン電極式 HCl 計を用い

今回，レーザ式 HCl 計を用いた消石灰吹込み制

2.

前述のとおり，バグフィルタの高温化により消石

た従来の消石灰吸込み制御では，HCl 測定に時間遅定が可能となる。
2. 2

消石灰吹込み制御の概要

御システムの概要を図４に示す。

れがあるため，規制値を満足するためには，消石灰

消石灰はバグフィルタ入口から吹込まれ，SOx，を過剰に供給する必要がある。それを削減するため

HCl と中和反応する。今回の試験では高反応性消石にレーザ式 HCl 計を使った制御により消石灰使用

灰を使用した。消石灰吹込み量は，バグフィルタ後量の削減を図った。以下にレーザ式ガス分析計の特段側に設置したレーザ式 HCl 計にて計測した HCl

徴とあわせてレーザ式 HCl 計による制御運転の結濃度が一定値になるようフィードバック制御するこ果について報告する。

とで決定した。

2. 1

レーザ式ガス分析計の特徴

2. 3

実炉でのガス濃度測定結果

レーザ式ガス分析計の概略を図３に示す。発光器

図４に示すレーザ式 HCl 計とほぼ同じ位置に設ユニットから測定対象ガスが流れる煙道内にレーザ置してあるイオン電極式 HCl 計（既設）との測定

光を入射させ，反対側に設置してある受光器ユニッ

性能を比較した。ちなみにイオン電極式 HCl 計は，

トに送られる。吸光度 log（I0 /I）は，対象とする吸吸引式であり煙道から検知器まで加熱導管にて接続

収媒体濃度と光路長に比例するため（Lambert beer

されている。

法則），その吸光度を測定することで，排ガス中のレーザ式 HCl 計とイオン電極式 HCl 計の HCl 濃
度のトレンドグラフを比較したものを図５に示す。

対象ガス濃度を測定することができる。
log（I0 /I）=ε·C·L

式①

両者を比較すると，イオン電極式 HCl 計による測I0 ：入射光強度

定ピークの２～３分前に，レーザ式 HCl 計による

I ：透過光強度
ε ：ガス吸収係数

測定ピークが測定された。これはレーザ式 HCl 計

C ：ガス濃度ことによるものである。また絶対値に関しては，イでは，煙道中のガスを直接測定し，時間遅れがない

L ：光路長オン電極式 HCl 計で平均29.1 ppm に対して，レー３）

レーザ式ガス分析計の一般的な特徴 を次にまとめる。

ザ式 HCl 計で平均29.6 ppm と測定値にほとんど差が見られず，精度良く測定することが可能であることが確認できた。

受光器
ユニット

受光器
ユニット

煙道中排ガス

消石灰吹込み
制御システム

減塩塔から

パージ空気

図３

パージ空気

レーザ式ガス分析計の概略

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

神鋼環境ソリューション技報

バグ
フィルタ

煙突
レーザ式
HC1 分折計

操作量
データの流れ

図４

誘引送風機

制御システムの概要
29

+&1 濃度（SSP#22＝12％）100

2 〜 3 分差80

レーザ式 +&O 計

60
40
20

イオン電極式 +&O 計
0
19：00

19：30

20：00

20：30

21：00

時刻

50
40
30
20
10
0
518000 519000 520000 521000 522000 523000 524000 525000

図６

2. 4

従来のイオン電極式 HCl 計とレーザ式 HCl 計の HCl 濃度トレンド
脱塩後 +&O 濃度（SSP#22＝12％）

脱塩後 +&O 濃度（SSP#22＝12％）

図５

50
40
30
20
10
0
527000 528000 529000 530000 531000 61000

62000

63000

脱塩後の HCl 濃度トレンド（左：イオン電極式 HCl 計，右：レーザ式 HCl 計）

制御試験結果

イオン電極式 HCl 計による制御とレーザ式 HCl

む

す

び

バグフィルタの高温化を図り，脱硝触媒の前段に計による制御を比較した試験結果を図６にまとめ設置している蒸気式再加熱器を不要とするプロセスた。バグフィルタ出口 HCl 濃度が40 ppm 以下になについて検討した。バグフィルタ入口温度を170 ℃るよう制御した。バグフィルタ入口温度を190 ℃にから190 ℃に上げることで消石灰使用量は増加する

した際のデータである。試験期間は約７日間で評価が，レーザ式 HCl 計を用いた消石灰吹込み制御をした。

行うことで，その増加量を抑えることが可能である

レ ー ザ 式 HCl 計 に よ る 制 御 は， イ オ ン 電 極 式

ことが確認できた。まだ消石灰使用量の削減の余地

HCl 計による制御に比べて脱塩後の HCl 濃度のバはあると考えられ，発電効率の向上とあわせてラン

ラツキが小さいことから，レーザ式 HCl 計によるニングコスト削減も視野に入れてプロセスの改善を制御は，発生 HCl 濃度の変動に応じて応答よく消図っていく所存である。

石灰の吹込み制御が可能であることが確認できた。

［参考文献］
１）秩父薫雅，小林英正：廃棄物系バイオマス利用発電
技術，環境技術，Vol.42，No.6，pp.349-354（2013）２）平井友希子ほか：廃棄物焼却施設における水リサイ
クルシステムの確立，神鋼環境ソリューション技報，
Vol.7，No.1，pp.36-42（2010）３）日本工業新聞新社：明日を拓く「新・環境技術」京
都電子工業の「レーザガス分析計 KLA-1」塩化水素濃度計中心に廃棄物処理炉などへ拡販，月刊地球環境，
Vol.40，No.5，pp.86-87（2009）

結果，消石灰は過不足なく供給することができ，
4.0 kg/ ごみ t から3.1 kg/ ごみ t と24 ％削減できる結果を得た。
今回レーザ式 HCl 計を用いて消石灰使用量の削減を図ったが，さらなる制御方法の高度化や，飛灰の循環などの方法を用いてさらなる削減に取組んでいきたい。
＊

技術開発センター プロセス技術開発部 廃棄物処理室

30＊＊

技術開発センター 知的財産室

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

相模原市南清掃工場
電力需要ピークに合わせた余剰電力量増加の取組み
Maximization of Surplus Electric Power in Peak Power Demand at
Sagamihara City Minami Waste to Energy & Recovery Plant

山形成生＊
Naruo Yamagata

技術士（衛生工学部門）

浅野政則＊＊
Masanori Asano

東日本大震災後，電力供給政策等の見直しにともない，ごみ処理施設は地域の発電所（分散型電源）として位置づけられ送電量の最大化が求められるようになっている。相模原市南清掃工場では，流動床の持つ負荷追従性を活用し，電力需給のピーク時である昼間に蒸発量設定を上げること
によりごみ供給量を増加させ積極的に発電を実施した。これにより従来と比較して昼間の売電電力
量を42 ％アップすることができた。
After the 2011 east Japan earthquake, a municipal solid waste treatment plant is required to maximize
surplus of generated electric power as one of distributed power sources in order to compensate for a power shortage. Sagamihara City Minami Waste to Energy & Recovery Plant supplies surplus electric power
to the line, which is maximized especially in summer daytime peak power demand by controlling incineration load. This resulted in 42 ％ increase of surplus electric in summer daytime in comparison with before.

Key Words：
都

市

ガ

ス

ご

み

化

ご

み

Municipal solid waste

溶

融

Gasiﬁcation and melting

発電

Waste to energy【セールスポイント】
流動床式ガス化溶融炉は，負荷変動への追従性が高く，電力需要に応じて発電量設定を容易に変更できるシステムである。

まえがき

節電に徹底して取組むことになった。2011年度は，一昨年の東日本大震災に端を発した電力需給の逼電気事業法27条による電気の使用制限（７～９月に迫により，節電をはじめとして電気を大切かつ上手

かけて前年比で15 ％の削減が義務付けられた）がに使うための取組みがなされている。ごみ処理施設

発動されたが，市自らが率先して節電に取組むためにおいても例外ではなく，施設の省エネルギに加「相模原市節電対策基本方針」を定め，市内の全公

え，地域の電力事情を鑑みた「運転管理の最適化」

共施設を対象として政府の使用制限を上回る20 ％が図られている。

減が目標として設定された。

相模原市は，東京電力管内に位置し，深刻な電力

相模原市南清掃工場（写真１）（以下，南清掃工

不足に陥ったため，電力需要ピーク時である昼間の場と記す）は発電設備を有しており，施設での使用

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

神鋼環境ソリューション技報

31

電力を超える余剰電力は売電していたため，需要抑

竣工以来順調に稼働している。本施設は，「環境負制の対象とはならなかったものの，本件はオール相荷の低減」に加え，「資源回収」と「熱回収」の最模原市で取組むべき緊急課題であるとし，厳しい節大化に取組んでいる。とくにエネルギの有効利用の電要請に加え，発電の最大化による余剰電力の供給観点から，エコノマイザによる燃焼排ガスからの熱増加に取組んだ。以下では，南清掃工場における発回収量の最大化，高温高圧ボイラ・二段式抽気復水

電高効率化のための設備面での特長に加え，2011年

タービンを採用し，発電量の最大化を図っている。

度に実施した電力需要ピークに合わせた発電量およ本施設のフローおよび概要は，以下のとおりであ

び余剰電力量増加の取組みについて紹介する。

る。

1.

施設の概要

１）炉 型 式

流動床式ガス化溶融炉

南清掃工場は，都市ごみ向け流動床式ガス化溶融

２）施設規模525 t/d（175 t/24 h×３炉）

炉では国内最大規模であり，2010（平成22）年３月

３）蒸気条件4 MPa ×400 ℃

４）発電設備２段抽気復水式タービン（10 000 kW）

５）熱 供 給場内給湯，場外（温室，温水プール）への蒸気供給

2.

流動床式ガス化溶融炉の特長

当社は，相模原市南清掃工場（525 t/d）を含む国

内14施設・海外２件を受注・稼働させている。また
その間に国内最長連続運転308日を達成する等，受注実績・安定稼働実績ともにトップランナーである。
本方式の特長は，ガス化，燃焼，溶融処理および排ガスからのエネルギ回収を同時に行えることであ
写真１

る。ガス化炉に投入されたごみは，500～600 ℃の

相模原市南工場全景

電力

蒸気タービン発電機
余熱利用

脱気器
二次空気用
二次送風機 空気予熱器
エコノマイザごみクレーン操作室

＊1

給じん装置

燃焼
溶融炉

流動
ガス化炉

バグフィルタ

誘引送風機 煙突

薬剤

アンモニア

排ガス洗浄装置

廃材用切断機
ごみピット

砂貯留槽

脱硝反応塔

ごみ
破砕機

ごみ投入
ゲート

ごみ計量装置 ごみダンピング装置＊3給じんコンベヤ

蒸気式ガス
再加熱器

冷却水

減温塔

ごみクレーン
エアカーテン
ごみ投入ステージ

ボイラ二次燃焼室

押込空気用
投入ホッパ 押込送風機 空気予熱器

タービン排気復水タンク 復水器

不燃物
排出装置
砂分級
装置

砂循環
エレベータ

排水処理設備

循環灰
貯留タンク
再溶融

下水道放流
記号

スラグ冷却装置

内容

ごみの 流れ磁選機

ガスの 流 れ飛灰処理装置空気の流れ
他所灰クレーン

アルミ選別機

不適物積出
ホッパ
＊2

他所灰受入 不適物 細粒灰
ピット ピット ピット

他所灰 ＊1
前処理装置

細粒灰
ホッパ

搬出

金属圧縮機

不燃物破砕機搬出 ＊2 ＊3
資源化物
貯留ヤード

資源化物
貯留ヤード

スラグ処理設備

スラグ の 流 れ
スラグクレーン

灰クレーン

スラグ積出ホッパ

灰積出ホッパ

搬出

搬出

砂 の 流 れ不 燃 物の流れ
鉄分の流れ
ア ルミの 流 れ
灰 の 流 れスラグピット

処理灰ピット

水・汚水の流れ
蒸気の流れ
薬品の流れ

図１
32

相模原市南清掃工場フローシート

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）50

タービン発電量48

ボイラ主蒸気流量（t/h）

ボイラ主蒸気流

44
42

5 000
4 000

40

売電電力量

38
36

3 000

電力量（kWh）

6 000

46

2 000

34

高負荷時間帯

32
30

1 000
0

図３
図２

7 000

負荷調整運転時の運転トレンド

流動床式ガス化溶融炉の概要

蒸気の効率的利用

3. 2
砂層中で乾燥および熱分解され CH4，H2 などを主

3. 2. 1

給湯用給水予熱器

体とした熱分解ガスに変換される。ガス化炉は円筒

従来，給湯用熱源としては蒸気または電気を用い型を採用し，砂層中央部から連続的に不燃物を排出る場合がほとんどであるが，南清掃工場では未利用する構造となっているため，低空気比でも安定した

エネルギ源であるタービン排気から熱回収を行うこ砂の流動状態を保つことができ効率的なガス化が可とで，それらの使用量を削減すべく，水冷式タービ

能である。

ン排気熱交換器による予熱システムを採用してい溶融炉では熱分解ガスと空気を混合・燃焼させ，る。

その燃焼熱を用いて灰を溶融しスラグを回収する。

3. 3

固体燃料である雑多なごみをガス化炉で気体燃料に

3. 3. 1

変換することで燃焼しやすくなるため，低空気比で1 250 ℃以上の高温燃焼が可能となる。

蒸気タービンシステムの効率向上
高温高圧ボイラ

蒸気圧力と温度のバランスにもよるが，蒸気条件
を高温高圧化することによりタービン内部効率が向上記のとおり流動床式ガス化溶融炉は，ごみをガ上するため発電効率のアップが可能である。南清掃

ス化炉砂層中において比較的短時間で燃焼性の良い工場では，現在のごみ焼却施設では最高水準である

熱分解ガスに変換し，後段の旋回流溶融炉で完全燃

4 MPa ×400 ℃を採用している。

焼するシステムであるため，マスバーンと比較して3. 3. 2

応答性がよく，操業条件の変更に対しても柔軟に対２段抽気復水式タービン

南清掃工場では，２段抽気復水式タービンを採用応できるという特長がある。

している。第１段目抽気蒸気は，脱気器加熱，燃焼

3. 発電高効率化のための設備面での取組み

空気予熱，場内および場外予熱供給として利用して

3. 1

熱回収量の最大化いる。また，第２段目抽気蒸気は，脱気器給水加熱

3. 1. 1

ボイラ型溶融炉として利用し，システム効率の向上を図っている。

排ガス温度がもっとも高温となる溶融炉は，ボイラ構造とし，積極的な熱回収を図っている。
3. 1. 2

4.

発電量および余剰電力量増加のための
取組み

4. 1

低温エコノマイザ

取組み内容

エコノマイザは，ボイラ本体の下流側に配置さ

この流動床式ガス化溶融炉の柔軟性を活用し，南れ，排ガス低温部から熱回収する。従来の施設で清掃工場では，１日の定格処理量は守りながら，昼

は，エコノマイザ出口温度として220～250 ℃程度

夜でごみ焼却負荷を調整し，電力需要が高まる昼間に設定されることが一般的であった。南清掃工場で（８～22時）に積極的に発電し，夜間は負荷を下げは，エコノマイザを大型化し170 ℃程度まで排ガスた運転を行った（図３）。負荷変更にあたっては，を減温し，積極的な熱回収を図っている。

ボイラ主蒸気流量制御の設定値の変更のみで対応可

ボイラ型溶融炉と低温エコノマイザの組合せにより，ボイラ効率は約86 ％まで向上できている。
Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

能であり，煩雑な操作は不要である。
また，消費電力量削減対策については，「照明の神鋼環境ソリューション技報

33

所内消費電力量
７％削減

4 500

4 000

3 500

3 000

2010年度

図４

売電電力量
42 ％増加3 000

売電電力量（MWh）

所内消費電力量（MWh）

5 000

2 500

2 000

1 500

1 000

2011年度

2010年度

2011年度

2011年度夏期（７～９月）のごみ焼却負荷調整の効果

減灯やこまめな消灯」，「空調温度設定」など管理棟されたが，南清掃工場における余剰電力量増加の取部での対策に加え，「炉室換気設備のスケジュール

組みは，その高い改善効果が認められ，最優秀賞を運転」，「運転最適化による送風機類や冷却塔消費電受賞した。

力量の削減」および「灰処理やボイラスートブローの夜間運転への変更」を実施した。
4. 2

さらに，2012（平成24）年３月に大分市で開催された第６回全国都市改善改革実践事例発表会「百花改善効果繚乱カイゼン合戦」において「節電・売電でもうか

この焼却負荷調整運転をはじめとする運転管理面ったで将軍」を受賞するなど，全国的にも高い評価

での種々の工夫と施設内の徹底した節電対策によを得ることができた。

り，2011年度夏期（７～９月）における所内消費電

む

力量は前年度比で７％減，昼間の売電電力量は同42

すび

当社では，様々な高効率ごみ発電技術の開発とそ％の増加と大きな改善効果を得ることができた（図れを適用した新規施設の建設に取組んでおり，2014４）。これは，一般家庭5 800世帯の使用電力量に相（平成26）年３月には２件の高効率ごみ発電施設が当する。

竣工予定である。くわえて，南清掃工場での今回の相模原市では，日頃の事務を考え，改善し，また取組みを通して運転管理面のごみ発電高効率化ノウ

新しいアイデアを提案することで，より一層の市民ハウを習得できた。今後も，施設建設と運転管理をサービスや職員の意欲および能力の向上を図ること両輪としたごみ発電の高効率化に取組み，流動床式を目的として，「１係１改善１提案以上」を目標に

ガス化溶融炉の高付加価値化を図っていく所存であ改善活動（事務改善報告・提案制度）が推進されてる。

いる。この制度では，市内の事務所・事業所等より最後に，本稿作成にあたりまして資料提供を頂く

多くの報告や改善・実績報告や改善提案が提出さとともに，運転管理においてもご指導いただいておれ，その報告・提案数は2009（平成21）年度～2012

ります相模原市南清掃工場の職員の方々にお礼申し（平成24）年度実績で150～200にも上っている。2011

上げます。

（平成23）年度には，173件の改善・実績報告が提出＊

環境プラント事業部 プラント技術部 設備技術室

34＊＊

環境プラント事業部 操業技術部 第一技術室

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

http://www.kobelco-eco.co.jp

施設・技術紹介「あべのハルカス（近鉄）」における都心型バイオガスシステム－メタン発酵設備－
1.

設備概要

水を除く）を中水として再利用可能なレベルにまで

本設備（厨房除害設備）はバイオガス発生設備，および中水処理設備から成り，ディスポーザ排水として流入する厨芥（生ゴミ），厨房排水の SS，雑排
水由来の余剰汚泥を混合して効率よく安定的にバイ処理し，水資源を有効に活用する設備をいう。

処理設備（設置場所は地下５F）

2.

処理目的および方法

2. 1

１）目的

オガスを発生させる設備である。発生したバイオガ

厨芥ゴミの減量，厨房排水・雑排水の BOD，

スはガス精製・利用設備（空調設備・衛生設備）にSS 処理，および再利用供給され，ビル内の熱源および電源としてエネルギ２）方法回収する。また，厨芥および厨房排水の SS，雑排

メタン発酵，流動床式生物膜法

水由来の余剰汚泥をビル内で処理することにより，膜分離活性汚泥法
処理能力

廃棄物の外部搬出が不要となるメリットを持ち合わ2. 2

せている。（図１）１）バイオガス発生設備

創エネルギの源となるバイオガス発生設備とは，⑴

流 入 水：ディスポーザ排水，厨房排水

百貨店やホテルの厨房で発生する厨房排水を下水道⑵

流入水量：ディスポーザ排水放流可能なレベルにまで処理するとともに，厨芥（最大270 L/min）（発生場所にてディスポーザで破砕したのちポンプ

厨房排水圧送される）をメタン発酵してバイオガスを発生さ⑶

27 m3/d

700 m3/d

発生バイオガス :せる設備をいう。また，中水処理設備とは，ホテ発生するバイオガスは投入される厨芥量の成

ル，オフィス，百貨店からの雑排水（便水，厨房排分・量により変化することが予想されるが，発生させるバイオガスは成分としてメタンガス約

図１

都心型バイオガスシステム

Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

写真１

神鋼環境ソリューション技報

あべのハルカス（高さ300 m，60階）
35

む

60 ％， 炭 酸 ガ ス 約40 ％ に て， 発 生 量 約540
Nm3/d とする。
２）中水処理設備⑴
2. 3

流入水量：雑排水び一となる複合ビル“あべのハルカス”（写真１）（建流 入 水：雑排水⑵

す本システムは2014年春に全面開業予定の高さ日本

築主：近畿日本鉄道㈱）において，日本で初めて超3550 m /d

高層ビルにおける実設備として導入。（㈱竹中工務

処理の流れ

店と共同開発）１）フロー（処理方式）（図２）

2013年６月13日に百貨店部分が先行オープンし，

２）都心型バイオガスシステムの特徴（図１）

2013年６月より本設備（写真２）は稼働。全面グラ⑴ 【従来のビルの生ゴミ処理】

ンドオープンは2014年春の予定であり，本設備の本①

地階に生ゴミを運搬し冷蔵保存

格稼働による環境負荷低減並びにエネルギ創出効果②

車で外部処理施設に運搬を目の当たりにできるのも間近である。

③

外部処理作業にともないエネルギを消費し，焼却等による CO2 が発生⑵ 【都心型バイオガスシステム】①

百貨店やホテル，レストランから発生した
生ゴミは，主要階に設置したディスポーザに投入②

粉砕された生ゴミ等はメタン発酵槽の中で微生物によって分解されバイオガスを発生③

ボイラなどのガス利用機器を通じて電気・
熱エネルギに変換④

あべのハルカス全体でエネルギとして有効
利用⑤

廃棄物の外部搬出減少に伴い，CO2 排出量

を軽減

写真２

厨房除害設備外観（B5F）

ガス中継
タンク

バイオガス

当社納入範囲バイオガス発生設備

脱硫塔

蒸気ディスポーザ
排水

スクリーン

固形物

バイオガス

メタン発酵槽発酵残渣

（ガス精製利用設備へ）
加温用ガス
ボイラ

蒸気

分離水

厨房排水

厨房排水ばっ気槽（パビオムーバー）

加圧浮上装置処理水（下水道放流）浮上汚泥
中水処理設備
雑排水ばっ気槽（PABIO MEM）

雑排水

処理水
（中水再利用）

余剰汚泥

図２
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処理フロー

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低溶出グラス「#9500」

グラスライニング（GL）機器は耐食性が求められる石油化学，医薬品等の生産プロセスで長年にわたり多数使用されてきました。また近年，半導体製造プロセスで使用されるレジスト・封止材・CMP スラリな
どの電子材料の生産プロセスにも数多く使用されるようになっています。
しかし現在，この電子材料分野では，半導体回路の微細化，高集積化に伴い，極微量の金属イオンのコン
タミネーションが問題となっており，生産に使用される GL 機器に対しても，グラスから溶出する金属イオ
ンの低減が求められています。
このような金属イオン溶出の低減化要求に応え，当社では低溶出グラス「#9500」を開発しました。
「#9500」は，グラスの組成をアルカリ金属を低減した配合に見直しを図ることによって耐食性を向上させ，金属イオンの溶出を低減したグラスです。
低溶出グラス「#9500」の主な特長は以下のとおりです。
①

低溶出性（図１）
・Na 溶出量を標準グラス「#9000」の約1/10に低減
・Na，Li，Ca 以外の金属イオン溶出は検出限界以下②

高耐食性（表１）
・耐水性は標準グラスの３倍に向上
・耐酸，耐アルカリ性は標準グラスと同等

このような性能を備えた #9500をご使用いただくことにより，GL 機器からの金属イオン溶出によるコン
タミネーションを低減することが可能です。また耐食性も標準グラスと同等以上であり，厳しい腐食環境下でご使用いただくことも可能です。

表１

50
40

溶出量（ppb）#9500 の耐食性

#9000
#9500

グラス種類

30
20

20 ％
塩酸

Na 溶出量は約 1/10 に低減

10

検出限界
以下

0
Na

Li

Ca

耐 食 性
（標準グラスの年間腐食率を
１として）
純水

４％水酸化
ナトリウム

#9000（標準グラス）

1

1

1

#9500

1

0.3

1

K

各成分溶出量

図１#9500の溶出性Vol. 10 No. 1（2013 ／ 8）

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オンサイト型水電解式
小型水素発生装置「H2 BOX」（水素ボックス）
当社はオンサイト型水電解式水素発生装置「HHOG」をパッケージ化した「水素サーバー」（1～10 Nm3/hr）を，高純度水素ガスを利用する各種工業分野に100台以上販売し，水と電気から安全で手軽に高純度の水素がオンサイトで得られることで評価を頂いてきました。
今回，研究開発機関等の実験室での高純度水素の使用を想定し，スペース上の制約がある，あるいは高圧ガスとしての水素ボンベの取扱いが困難なケースを視野に，設置面積比で60 ％，容積比で75 ％と大幅にダウンサイジングした新機種「H2 BOX」を開発しました。
「H2 BOX」の主な特長は以下のとおりです。
①

安全・手軽に高純度の水素ガスがオンサイトで得られる②

水素ガスの発生量を使用量に応じて0 ―100 ％まで自動コントロール可能③

原料は水と電気のみでアルカリ等の薬品が不要④

圧縮機を使用せず0.7 MPaG，純度99.999 ％，大気圧露点－70 ℃の高純度水素が得られる⑤

スタート，ストップが容易で負荷追従もきわめて早くボンベと同じ感覚で使用可能⑥

コンパクトで軽量（幅600 mm ×奥行1 000 mm ×高さ
H2 BOX

1 260 mm，約350 kg（運転時））

除湿装置

水素サーバー

水素ガス供給水素分離器

電気分解モジュール
水素／純水
酸素／純水

除湿器

酸素ガス放出

市水

純水装置

純水
タンク

フィルタ

酸素
分離器
Ｐ

調節弁
濃度計

斜線部削除
Ｐ

熱交換器

非再生
ポリシャ

H2 BOX フロー

今後も各種工業分野におけるユーティリティとしての水素供給，研究・開発分野における水素供給に安
全・手軽な「HHOG」を提案・拡販していくとともに，来たるべき水素利用社会に「HHOG」で貢献していきます。
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T o P i c s「第９回

国際水素・燃料電池展（FC EXPO）」

2013年２月27日から３月１日まで，東京ビッグサイトにて開催された「第９回国際水素・燃料電池展」に高純度水素酸素発生装置「HHOG」を出展しました。本展示会は，燃料電池ならびにその周辺技術を含む
国際総合展示会として，同時開催の太陽電池展や二次電池展などの関連技術の展示会とともに，スマートエ
ネルギ Week 2013として開催され，この分野の展示会としては国内最大規模を誇っています。
さらに2015年からは，日本でもいよいよ燃料電池自動車の市販が本格化し，水素ステーションの整備が順次行われることから，本展示会も昨年以上に盛況でした。
また今回は神戸製鋼所グループとして水素関連製品を纏めて出展したことにより，当社単独で出展した昨年度を上回る多くの方に来場頂き，水素関連分野での神戸製鋼所グループの存在感を実感しました。
今回当社はコンパクト型 HHOG の新製品「H2 BOX」
（水素ボックス）を実機展示するとともに，自然エ
ネルギ（太陽光，小型水力）で発電した電力（変動電力）を水素として貯蔵し活用するシステムの実証事例
や，水素ステーションへの納入事例をパネルにて紹介しました。
「H2 BOX」は，これまでの HHOG に比べて大幅なダウンサイジングを実現し，筐体のデザインも従来の機種とは異なる趣きであることから，多くの来場者の方のご意見や問い合わせ，引合を頂くなど，新製品「H2 BOX」への来場者の興味の深さを感じた展示会でした。

神戸製鋼所グループブース風景「H2 BOX」実機展示
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神鋼環境ソリューション技報39

T o P i c s
デュッセルドルフ事務所の活動紹介
デュッセルドルフ事務所は2010年１月に開設し，欧州における情報収集・発信拠点および「Waste to
Energy」案件を中心とするマーケティングを行うことからスタートしました。その後，2011年３月に２名増員し，当社の認知度向上および環境先進地域である欧州の関連技術収集のための活動を強化し，①新規メニ
ュー・事業創出，②既存事業競争力強化のためのパートナ発掘，③欧州先進技術の導入，ベンダ発掘，④欧州環境ビジネス情報の収集・発信に努めています。
デュッセルドルフ事務所では上記活動を通じて，海外で通用する人材への成長の場，欧州の人脈形成の場としての役割を持ちつつ，・日本で開発した当社技術を世界へ
・欧州パートナと共同研究開発した技術を世界へ
・欧州パートナと構築したビジネスモデルを展開して世界へを当社が実現するための拠点となることを目指し，日本の関連事業部，センターと密接な連携をとって活動40

ライン川からのデュッセルドルフ市遠景

事務所ビル外観

事務所受付

事務所内

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しています。欧州の大学，研究機関では環境・エネルギ関連の様々な研究が行われており，その基礎的な研究成果と当社の所有するエンジニアリング能力と合わせて協業することで早期の商業化・事業化の実現を目
指しています。
これまでの具体的活動は以下のとおりです。
・当社ガス化技術の欧州参入のための市場調査活動
・欧州のガス化技術，付帯設備技術に関する情報収集
・VTT Technical Research Center（フィンランド）との新技術共同開発テーマ探索協議開始（2013年３月
新聞発表）
・欧州内各種展示会出展および展示会・カンファレンスでの情報収集・メーカ，大学，研究機関との情報交換，協業
・バイオマスガス化発電の欧州実証実験支援
デュッセルドルフ事務所概要
住所

Berliner Allee 55, 40212 Düsseldorf, Germany（神戸製鋼所と同じフロア，神商ヨーロッパと同じビル）

活動範囲

欧州全域

駐在員数

３名

デュッセルドルフ市概要
デュッセルドルフ市は古くから工業地帯として栄えたドイツ北西部のラインルール地域のノルトライン＝ヴェストファーレン（NRW）州の州都で，600社を超える日本企業が活動しており，家族を含め約6 000人の日本人が生活しており，日本人学校，日本語の通じる医療機関，理美容室，日本食品スーパー，和食レス
トラン等日本人のための生活インフラが充実しています。また，人口が約60万人の中規模都市であり，事務所，家からの空港へのアクセスも20分以内で，欧州内主要都市へのフライトも２時間以内と欧州内での出張に便利なビジネス環境にあります。

デュッセルドルフの位置（出典：デュッセルドルフ国際空港資料）

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神鋼環境ソリューション技報41