＜巻頭言＞

今こそ，積極果敢な戦略と事業展開を！

首都大学東京大学院
機械工学専攻 教授
工学博士

理工学研究科吉葉正行

Masayuki Yoshiba

日本は現在，環境―エネルギ問題に関して一大転機を迎えている。とくに，東日本大震災に端を発した福島第一原子力発電所の深刻な一連のトラブルにより，原子力発電を基盤に展開されてきたエネルギ政策の抜本的見直しを迫られている。その中にあって代替エネルギの切り札的存在として再生可能エネルギの中核を占める太陽光発電が脚光を浴びているが，「カラ枠取り」や「認定資格の転売」など，制度面の不備も絡んだ影の部分が現在表面化している。基本的には，日本の経済規
模とエネルギ需要規模からみて，再生可能エネルギによりエネルギ供給割合の20 ％を超えることは相当難しく，東京オリンピック開催年を想定しても非常に厳しいといわざるを得ない。
一方，バイオマス系廃棄物の価値認識は最近改まりつつあり，再生可能エネルギの固定価格買取制度（FIT）における認定と相俟って，少なくとも迷惑施設（NIMBY）とのイメージは次第に払拭されてきている。しかし残念ながら，とくに FIT 算定価格における不公平感のためか，導入普及のペースは極めて鈍い。
廃棄物発電は基本的に，他の再生可能エネルギに比べて，1 000～50 000 kW 規模のプラントにより相当大規模な基盤電源として従来から機能しており，環境調和型地域分散電源の中核としての価値機能を有することがもっと強調されて然るべきである。
このような背景から，廃棄物・バイオマス発電のさらなる高効率化に向けた技術開発が各企業等
で現在模索されている。ここで重要な技術課題となるのが，ボイラの高温化に伴って深刻化する過熱器管の高温腐食問題である。高温腐食現象は化石燃料発電プラントでも同様に問題となるが，化石燃料プラントにおける腐食現象が「泥沼」とすれば，廃棄物発電プラントにおけるそれは「底無し沼」に近い複雑性と深淵性を有するのが特長的である。このため，プラントの設計陣には過熱蒸
気温度で450 ℃を超えようとする気概がみられず，「不戦敗」の情況が続いている。しかし，1990
年代当時に展開された NEDO の高効率廃棄物発電技術開発プロジェクトでは，500 ℃の過熱蒸気温度を達成し，さらに現在でも大牟田の RDF 発電プラントで500 ℃，福山リサイクル発電プラン
トで450 ℃での操業実績がある。要するに，廃棄物の前処理工程を含めて，プラント設計，燃焼・熱管理，材料など各分野の技術が有機的に結集できれば，それほど難しい開発目標ではないと筆者は考えており，最近の筆者監修による出版物「バイオマス・廃棄物発電によるエネルギ利用の最前線と課題 ―地産地消と地域活性―」（2013年，S&T 出版）においても当時のプロジェクト研究など
における失敗学を含めたドキュメントを公表している。
したがって，これら過去の「負の知財」ともいうべき腐食損傷やトラブル事例などへの対応を含めた「温故知新」に基づく技術情報をベースに，各社独特のプラントのハードウエアとソフトウエ
アを十分活かした技術展開により，450～500 ℃クラスのボイラ開発を目指した技術戦略と，新技術の導入設置に積極的な自治体との連携を図るための経営戦略が今後のエネルギ問題解決の切り札的存在になると確信している。さらにこれには当然，東日本大震災で実証された清掃工場の防災・
エネルギ拠点としての機能化構想も絡んでくる。
科学技術が如何に進化しても，これの適正な「目利き」と「使いこなす」能力が行政側に備わっていなければ，新技術は所詮「宝の持ち腐れ」に終わってしまう。このような状況を踏まえると，
残る Key Issue は，各企業の経営陣によるビジョン策定はもとより，企業団体連合会等の執行部，
地方自治体の首長をはじめとする幹部，そして最大限の努力を払うべき関係省庁や羅針盤を示すべ
き行政府幹部のコーディネート力と積極果敢なアクション展開に掛かってくる。
Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

神鋼環境ソリューション技報

1

流動床炉におけるスーパーヒータ材料の耐食性評価試験
Corrosion Resistance Evaluction Test of Superheater Materials in Fluidized Bed

菅藤亮輔＊
Ryosuke Kando

中原慎太郎＊
Shintaro Nakahara

谷田克義＊
Katsuyoshi Tanida
博士（工学）

廃棄物発電の高効率化を達成するためには廃熱ボイラで発生させる過熱蒸気の高温高圧化が効果的であるが，スーパーヒータが高温腐食により減肉するという問題がある。このため，国内では安定操業の観点から，過熱蒸気温度は400 ℃以下での操業が標準となっている。当社では発電効率の向上を目的として，流動床式ガス化溶融炉の廃熱ボイラにおいて400 ℃を超える過熱蒸気温度を想定した条件下でスーパーヒータ材料の耐食性評価試験を行ってきた。約９カ月の試験期間においては，減肉がほとんど問題とならないという結果が得られた。
A series of corrosion resistance tests of boiler superheater tube materials are conducted by exposing specimen to actual exhaust gas in fluidized-bed gasification and melting furnace for municipal solid waste.
The aim of these tests is to evaluate corrosion characteristics of boiler tubes at temperatures over 400 ℃
steam conditions, under which conditions high efﬁciency power generation can be realized, while maximum steam conditions used in Japan is limited to 400 ℃ due to high-temperature corrosion problems.
As the result of tests of more than nine month of exposure, corrosion wastage is small and meaningful
difference from initial material thickness is not observed.

Key Words：
流

動

廃

棄

ボ

物

床

炉

Fluidized bed

発電

Waste-to-Power Generationラ

Boilerイ

スーパーヒータ

Superheater

高性High Temperature Corrosion Resistance

肉

Wastage

温

減

耐

食

【セールスポイント】
・従来よりも発電効率が高い流動床式ガス化溶融炉

まえがきた過熱蒸気をタービンに供給して発電を行ってい貴重なエネルギ源である廃棄物の焼却廃熱を有効る。発電効率を上げるためには，廃熱ボイラで発生利用する廃棄物発電への関心が高まっており，更なさせる過熱蒸気の高温高圧化が効果的であるが，廃る発電の高効率化が求められている。当社の主力商

棄物焼却においては，燃焼排ガス中に含まれる酸性品である流動床式ガス化溶融炉を採用した廃棄物発ガスや塩類によるスーパーヒータ（以下，SH と記

電施設は，図１に示すように溶融炉と一体化した廃す）の高温腐食が問題となる。このため，公共施設

熱ボイラが設置されており，廃熱ボイラで発生させとしての安定操業の観点から過熱蒸気温度300 ℃以

2

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

下での操業が長年続いてきた。その後の技術の進展により蒸気の高温高圧化が進んできたが，日本国内
では400 ℃×4 MPa クラスの蒸気条件が標準となっ
１）

1.

試験概要

規模の異なる２カ所の発電付廃棄物処理施設（以下，施設 A，施設 B と記す）において耐食性評価ており ，当社においても，同様の蒸気条件（400

試験を実施してきた。表１に施設の概要を示す。両℃×4 MPa）を採用した発電施設を複数納入してい施設とも処理方式は流動床式ガス化溶融炉，ボイラる。このうち，ある施設では SH の減肉量は４年間

形式はテールエンド式であるが処理対象物が異なで最大0.1 mm であり，SH の十分な耐久性が実証さり，施設 A では汚泥の焼却も行っている。

れている。このため蒸気条件の更なる高温高圧化が可能であると考えられる。

耐食性評価用プローブ材の材質としては，一般に流通しているステンレス鋼の SUS 310S と低合金鋼

当社では実機操業中の廃熱ボイラにおいて，400℃を超える過熱蒸気温度を想定した条件下で SH 材の STBA 12を選定した。表２にプローブ材の化学組成を示す。

料の耐食性評価試験を行ってきた。本報では，耐食試験装置の概略図を図２に，実際の試験装置と設性試験開始から延べ約９カ月が経過した材料で減肉がほとんどないとみてよいという結果が得られたの表１で報告する。

施設概要

施設 A
処理方式

流動床式ガス化溶融炉

ボイラ形式

テールエンド式

処理規模

49 t/d・炉・一般廃棄物
処理対象物 ・リサイクル残さ・汚泥
表２ଆ‫්ׅ‬
๋ᗡ໐

図１

施設 B

C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Mo
Fe

流動床式ガス化溶融炉の概要

132.5 t/d・炉・一般廃棄物・リサイクル残さ

評価材の化学組成（mass％）※

SUS 310S

STBA 120.07 ％
0.50 ％
1.58 ％
0.02 ％
0.00 ％
19.39 ％
24.64 ％－
balance0.13 ％
0.20 ％
0.48 ％
0.01 ％
0.00 ％－－
0.53 ％
balance※評価材のミルシート値

排ガス温度測定用熱電対ファン

KHDWHU
ヒーター

マンホール

管表面温度測定用熱電対

プローブ材

炉外

図２
Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

耐火物

炉内（廃熱ボイラ内）

試験装置の概略図

神鋼環境ソリューション技報

3置状況を写真１，２に示す。管状のプローブ材をボ分析を行った。

イラ側壁に設けられたマンホールに取付け，廃熱ボ

2. 試験結果

イラ内に挿入した。なおプローブ材の先端が廃熱ボ

１）温度環境イラのほぼ中央部に到達するように長さを調節し

表４に温度環境測定結果を示す。各プローブ材のた。また各プローブ材の管表面温度を計測できるよ管表面温度の平均値は目標値である480 ℃に対して，

うに熱電対を取付けた。

460 ℃～480 ℃であった。またプローブ材を設置しプローブ材の内部に予熱空気を流通させ，その送風量の調整により管表面温度が480 ℃になるようにた部位の排ガス温度は520～540 ℃程度であった。
２）外観観察制御した。また排ガス温度を測定するために，排ガス温度測定用の熱電対を取付けた。

廃熱ボイラから取出したプローブ材の断面模式図を図３に示す。プローブ材の上部には堆積した灰

表３に曝露期間と曝露日数を示す。約３カ月毎に（以下，堆積灰と記す）があり，手で容易に払い落

プローブ材を取出し，先端から一定の長さを切断しとせる粘着性のほとんどない灰であった。堆積灰のた。切断採取したプローブ材の肉厚測定，顕微鏡に下にはプローブ材に固着した灰（以下，固着灰と記よる断面組織観察ならびに EPMA 分析等による解す）が観察され，また固着灰の下層には黒色系スケ

析評価を実施した。また腐食環境および腐食状況をールの存在が確認された。

確認するため，プローブ材に固着した灰を採取して３）減肉量測定

組成分析を行うとともに，試験中にプローブ材を挿曝露開始から約３カ月毎にプローブ材の先端を切入しているマンホール部から排ガスを採取し，組成断して肉厚を測定し，減肉量を測定した。切断した

写真１

写真２

試験装置外観写真
表３

試験装置設置状況写真

曝露期間と曝露日数

施設 A

施設 B

曝露期間

2013年10月～
2014年１月

2014年２月～
５月

2014年６月～
９月

2013年11月～
2014年２月

2014年３月～
５月

2014年６月～
10月

曝露日数

87日間

95日間

80日間

99日間

73日間

98日間

合計日数

262日間

270日間
表４

温度環境測定結果

施設 A

施設 B

１回目

２回目

３回目

１回目

２回目

３回目

SUS 310S
プローブ材
表面平均温度（℃） STBA 12

459

471

471

475

482

479

468

475

―

468

478

―

排ガス平均温度（℃）

520

540

543

522

531

531

4

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

プローブ材の外観性状を写真３に示す。表面が乳白期間では，減肉はほとんどないと見てよい結果であ色に見えるのはプローブ表面に付着している固着灰り，また現時点では SUS 310S と STBA 12の間に減である。

肉量の有意差は認められない。

肉厚は各プローブ材に対して周方向45°毎に８カ４）耐食性所測定した。新品のプローブ材の肉厚平均値から曝露後の肉厚を引いた値を減肉量とした。各プローブ

耐食性を確認するために以下の分析を行った。
⑴

排ガスの組成分析

材の減肉量と延べ曝露期間の関係を図４に示す。な

耐食性を確認するために以下の分析を行った。プ

お図４は，周方向８カ所の減肉量の平均値をプロッ

ローブ材の曝露環境を調査するため，ボイラ内のプトで示し，それら８カ所の減肉量のばらつきをエラ

ローブ材設置部位近傍の排ガス組成分析を実施しーバーで示している。延べ９カ月，270日間の曝露た。排ガス組成分析の結果を表５に示す。なお，ダ

0.5

固着灰
堆積灰

減肉量（mm）

スケール

プローブ材

排ガスの流れSUS 310S
STBA 12

施設 A

0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3

図３

0

30

60

90

120

150

180

210

延べ曝露期間（日）0.5

プローブ材の断面模式図

270

300

SUS 310S
STBA 12

施設 B

0.4

240

減肉量（mm）

0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3

写真３

0

切断採取したプローブ材の外観性状

表５

ppm
ppm
％
％
％
％
g/m3

60

図４

90

120

150

180

210

延べ曝露期間（日）

240

270

300

減肉量と延べ曝露期間の関係

排ガス組成分析結果

施設 A
HCl 濃度SOx 濃度H2O 濃度
O2濃度
CO2濃度
N2濃度
ダスト濃度

30

施設 B

2014/8

2014/10

2014/7

2014/11

329
＜1
18.9
8.6
8.6
81.0
2.45

384
4.1
17.0
8.8
10.3
81.0
―

250
＜1
24.4
7.4
12.2
80.5
3.25

346
6.6
21.5
8.1
11.5
80.4
―

文献値２）
567～1 400 ppm
2～65 ppm
16～23 ％
7～11 ％
10～13 ％――

注）全て酸素濃度換算をしていない値

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5

SEM 写真（反射電子像）

Cl

S

スケール
プローブ材
（SUS 310S）

S

Cl

10 μm

Ca

Na

K

Na

Ca
SEM 写真（反射電子像）

K

Cl

S

スケール
プローブ材
（STBA 12）

S

Cl

20 μm

Ca

Na

Na

Ca
図５

K

K

断面 EPMA 分析結果の一例（上：SUS 310S，下：STBA 12）

スト濃度はバグフィルタ入口での測定値である。
両施設とも HCl 濃度は400 ppm 以下，SOx 濃度は

響は比較的緩やかであったと考えられる。
⑵

灰の性状分析

10 ppm 以下と比較的低濃度であった。また，参考

灰の性状や特性は材料の腐食に影響を及ぼすと考として同表中に他方式の焼却炉の排ガス組成の文献えられる。特にプローブ材表面に固着していた固着

２）値 を示した。施設 A および B の HCl 濃度，SOx

灰が腐食に大きな影響を与えると考えられるため，濃度の値は文献値よりも低く，ガスによる腐食の影切断したプローブ材から固着灰を採取して組成分析

6

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表６

分析項目

固着灰の組成分析，示差熱分析結果

施設 A

施設 B

固着灰

固着灰

１回目

２回目

１回目

２回目

2014年1月

2014年5月

2014年2月

2014年5月

文献値２）

Si
Ca
Mg
Al
Zn
T-Fe
Na
K
Pb
Sn
S
Cl

wt.％
wt.％
wt.％
wt.％
wt.％
wt.％
wt.％
wt.％
wt.％
wt.％
wt.％
wt.％

3.5
8.0
0.7
1.8
1.5
5.9
7.0
7.3
3.0
0.1
12.4
2.3

1.9
5.7
0.4
1.1
2.2
1.2
7.3
8.7
5.8
0.1
16.6
0.3

4.9
12.9
1.0
2.9
1.7
2.4
6.7
6.7
3.0
0.1
10.4
3.5

2.6
7.7
0.6
1.6
2.1
2.1
7.2
6.8
6.7
0.1
15.0
0.4

―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―

吸熱ピーク
温度

℃

1 000 ℃以上

1 000 ℃以上

1 000 ℃以上

783

425
539

を実施した。固着灰の組成分析結果を表６に示す。
同表中に示差熱分析により測定した吸熱ピーク温度も示しており，その結果は1 000 ℃以上あるいは780℃程度であった。吸熱ピーク温度は固着灰の一部が溶融する温度と考えられるが，今回得られた吸熱ピーク温度はプローブ材の管表面温度よりも十分高いため，灰の溶融はほとんど起こらないと考えられる。また，参考値として同表中に他方式の焼却炉での文献値３）を示した。施設 A，B の吸熱ピーク温度
は文献に記載されている値より低いことから，施設
A，B の固着灰は比較的溶融しにくいものであったと考えられる。したがって，高温腐食の主要因である溶融塩による腐食性は相当低い環境であったと推測される。
⑶

断面 EPMA 分析
腐食状況をより詳細に確認するため，プローブ材／スケール界面の断面 EPMA 分析を行った。分析
位置はプローブ材の排ガス流れの上流側とした。

写真４ 断面観察結果の一例（上：SUS 310S，下：STBA 12）

図５は断面 EPMA 分析結果の一例であり，B 施
設 に お け る 曝 露 期 間99日 目 の 結 果 で あ る。SUSたと考えられる。またアルカリ成分の存在が明瞭で310S において Cl がプローブ材／スケール界面に濃ないことから，プローブ材／スケール界面に存在し化しているものの，アルカリ金属類である Na や Kている Cl，S は燃焼排ガス由来の成分が濃化したもの存在は明瞭ではない。また STBA 12においても，のと考えられる。

Cl，S がプローブ材／スケール界面に濃化している⑷

ものの，SUS 310S と同様にアルカリ金属類の存在は明確ではない。

断面組織観察燃焼排ガス中の酸性ガスがプローブ材／スケール

界面に濃化していることから，粒界腐食のような局

これらの観察結果から，今回の実機試験条件にお所的な腐食の存在が懸念される。そこで局所的な腐いては，灰由来のアルカリ金属類は母材界面まで侵食が存在するか否かを確認するため，光学顕微鏡に入しておらず，溶融塩腐食による影響は軽微であっよりプローブ材の断面を全周確認した。写真４に A

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施設の曝露期間270日目の SUS 310S と曝露期間172た。また，断面観察の結果からガス腐食による影響

日目の STBA 12の断面観察結果を示す。写真は全周についてもほとんど問題ないと考えられた。

のうちの一部であり，全周にわたりほぼ同様であっ今回の試験において得られた排ガスと固着灰の分た。SUS 310S と STBA 12ともに母材表面に凹凸が析結果や減肉がほとんど認められていないことかなく，結晶粒の脱粒，粒界腐食が確認されなかったら，流動床式ガス化溶融炉の腐食環境は比較的緩やことから，局所的な腐食は問題ないと考えてよい。

かであり，蒸気のさらなる高温高圧化が可能である⑸

ことが示唆された。

まとめ
以上の結果から，当該試験環境は腐食性が相当緩

今後も試験を継続して SH 材料の評価を行うこと

やかなものであったため，プローブ材はほとんど減で，流動床式ガス化溶融炉では400 ℃以上の蒸気温

肉しなかったと考えられる。

度でも汎用的な材料の使用が可能であることを検証

ただし，プローブ材／スケール界面には，燃焼排ガス由来と考えられる Cl や S の侵入が確認されており，今後も継続してこれらの影響についても評価

していく。
謝辞
本試験の実施において，首都大学東京大学院の吉していく必要があると考えている。

葉正行教授のご指導をいただいた。ここに感謝申し

む

上げます。

す

び

従来の400 ℃よりも高温の過熱蒸気条件におけるSH 材料の耐食性試験を実機操業の廃熱ボイラで行った。延べ９カ月間の曝露試験においては有意な腐食減肉は認められなかった。
プローブ材の断面 EPMA 分析の結果から，溶融
塩腐食による影響はほとんど問題ないと考えられ［参考文献］
１）吉葉正行：バイオマス・廃棄物発電によるエネルギ
利用の最前線と課題―地産地消と地域活性―，吉葉正
行完周，S & T 出版 146-165（2013）
２）湯川憲一：Zairyo-to-Kankyo，46，3-7（1997）３）下村育生：第25回廃棄物資源循環学会研究発表会，
339-340（2014）＊

プロセス技術開発部

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放射能汚染焼却主灰の除染・減容化プロセスの開発
Development of Decontamination and Volume Reduction Process for
Radiation Contaminated Incineration Bottom Ash藤原 大＊
Hiroshi Fujiwara

竹田尚弘＊
Naohiro Takeda

小倉正裕＊
Masahiro Ogura

井出昇明＊
Shoaki Ide

福島第一原子力発電所の事故に由来する放射性物質を含む焼却灰のうち主灰は飛灰に比べて放射性セシウム（Cs）が溶出しにくいことなどから，その除去方法について十分に検討がなされていない。本研究では放射能汚染土壌浄化技術である加熱化学処理法を用い，焼却主灰中の放射性 Cs
除去方法について検討した。その結果，最大で90 ％の放射性 Cs を除去可能であること，そして浄化主灰中の放射性 Cs の溶出が抑制できることを明らかにするとともに放射能汚染主灰の除染・減容化基本処理プロセスを確立した。
A lot of incineration ash contaminated with radioactive cesium (radio-Cs) was generated by the accidentof Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. The technology that makes it remove radio-Cs from bottom
ash is not fully studied because of the low elusion rate of bottom ash compared to ﬂy ash. In this study,
the decontamination process for radio-Cs contaminated soil by thermal-chemical treatment method wasapplied to the treatment of the radio-Cs contaminated bottom ash. As the result, it was shown that up to
90％ of radio-Cs was able to be removed from the bottom ash and simultaneously leaching rate from decontaminated bottom ash was suppressed. Also a new fundamental treatment process for decontaminationand volume reduction of contaminated bottom ash was successfully established.

Key Words：
放射性セシウムRadioactive cesium

焼灰Incineration bottom ash

却

主

熱

処

理

Thermal treatment

減

容

化

Volume reduction

制

Elution suppression

溶

出

抑

【セールスポイント】
・既存技術と比べて比較的低温での処理であるため，放射能除去後の処理済み主灰は溶融せず，コンクリート骨材やエコセメントとして資源再利用の可能性がある。
・汚染主灰から放射性セシウムを効率的に除去し，濃縮することにより，汚染物の大幅な減容化が可能であり，仮置き場や中間貯蔵施設への搬入量を減らすことが可能である。
・処理済み主灰からの放射性セシウムの溶出が抑制されることから既存の最終処分場においても最終処分が可能である。

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まえがき

Cs が存在している主灰に対しては，洗浄技術の適

東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所での事用は困難であり，他の原理に基づく技術的対応が必故により，大量の放射性セシウム（以下，Cs）が要であるが，都市ごみは投入物の種類および性状が大気中に放出され広範囲に飛散し，周辺地域に沈着雑多であるために燃え殻である主灰の生成由来や最した。その結果，毎日大量に排出される都市ごみも終的な性状ならびに化学構造は複雑であり，放射能

放射性 Cs に汚染されたまま各焼却施設に搬入され，に汚染された主灰中に含まれる放射性 Cs の存在形

既存の焼却施設での焼却処理により大量の放射性態については未だ不明な部分も多い。そのため主灰

Cs を含む焼却灰が発生する深刻な事態をもたらし

中の放射性 Cs 除去方法の検討は十分になされていた。そのうち8 000 Bq/kg を超えるものについてはない状況にある。

指定廃棄物として国の責任で処分することになって当社では，POPs（残留性有機汚染物質）を対象

いるが，福島県内外において処分場の立地は遅々ととした還元加熱による浄化技術３）を有しており，本して進まず，焼却施設等に保管されている。また，技術を基に放射能汚染土壌からの放射性 Cs 除去技

国の指定廃棄物の対象外である8 000 Bq/kg 以下の術を開発した４）。放射能汚染土壌に添加剤を混合後，焼却灰は，本来は各自治体により埋立処分すること

所定条件下で加熱することで最大で98 ％の放射性が国の指針として示されているが，地元の理解が得

Cs を除去できることを現地実証試験により確認し，られず処理されないまま焼却施設内等に保管されて放射能除去プロセスを確立した。
本研究では放射能汚染土壌からの放射性 Cs 除去

いるケースも多く，このような状況下において地元自治体からは早急な対策が望まれている。

技術を放射能汚染主灰に適用し，同主灰中の放射性

一方，除染作業により発生する放射能に汚染された草，落葉，剪定枝等の可燃性除染廃棄物の仮設焼却による減容化計画が進められているが，100 000

Cs 除去方法について検討した。

加熱化学処理技術の概要

1.

図１に主灰における加熱化学処理プロセスの概念

Bq/kg 以下の焼却灰は福島県内の民間の管理型処分

フローを示す。本プロセスは⑴分級工程，⑵粉砕工場で処分することになっており，100 000 Bq/kg を程，⑶添加剤混合工程，⑷加熱処理工程，そして⑸超えるものは中間貯蔵施設に貯蔵される。また，中粉じん処理工程の５つの工程から成る。

間貯蔵施設内に直接搬入された可燃性の除染廃棄物

以下に各工程について示す。

についても，中間貯蔵施設内の仮設焼却炉で減容化

⑴

分級工程

されることになるが，発生した焼却灰は県外最終処

分級により異物（缶・鉄くず等）を取除くととも分場が確保されるまで貯蔵しなければならない。

に，粒径の違いによる加熱処理時の放射性 Cs の揮このように，減容化後の焼却灰は放射能濃度に幅

発特性の違いを考慮して，粉砕工程における処理量はあるものの，処分先が確保されなければ保管又はを低減するために粒径により分別する。（次工程⑵）貯蔵を続けなければならず，何らかの抜本的な対策

⑵

粉砕工程

が必要である。

分別した主灰の粗粒分を粉砕機で粉砕する。

焼却灰のうち，焼却飛灰については放射性 Cs が⑶

極めて水に溶解性の高い塩化セシウムの形態で存在
１）

していると考えられることから ，除染・減容化技
２）

添加剤混合工程分級および粉砕後の主灰に，放射性 Cs を脱着させる脱着促進剤（添加剤 A）と脱着した放射性 Cs

術として当社技術 を含め各種の飛灰洗浄技術が開を揮発させる揮発補助剤（添加剤 B）の２種類の添発されている。しかし，溶出性が低い状態で放射性加剤を混合する。

細粒分

浄化主灰

（2 mm ふるい下）

汚染主灰

分級工程

添加剤混合工程
粗粒分（2 mm ふるい上）

図１
10（再利用 or 埋立）

粉砕工程

加熱処理工程
粉じん処理工程

濃縮汚染物（中間貯蔵施設等）

汚染主灰処理プロセスの概念フロー

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

⑷加熱処理工程度差は小さく，主灰①の例では分級前2 900 Bq/kg

添加剤を混合した主灰を加熱し，放射性 Cs を揮に対し，細粒分（ 2 mm ふるい下）が3 700 Bq/kg，

発除去する。本工程では脱着促進剤の化学的作用に

そして粗粒分（ 2 mm ふるい上）が1 800 Bq/kg となより放射性 Cs を取込んでいる主灰構造を破壊してり，分級工程だけでは放射性 Cs の分離は困難であ

放射性 Cs が脱離・揮発しやすい状態へ変化させる。

ることを確認した。

また同時に，揮発補助剤により放射性 Cs の揮発性

本結果より，主灰については細粒分だけでなく粗を上げることで試料全体を溶融温度まで昇温するこ

粒分も含めて全量を加熱化学処理する必要があることなく放射性 Cs を揮発させる。

とが判明した。そこで放射能濃度が比較的高い細粒⑸

分と，同濃度が低い粗粒分に分けて加熱化学試験を粉じん処理工程
排ガスとともに揮発した放射性 Cs は粒子状とし実施した。
加熱化学処理試験て存在するためバグフィルタ等により粉じんとして2. 2

回収され，その後飛灰洗浄技術等により，さらなる

2. 2. 1

減容化も可能である。

試験装置は写真１に示すような回転式電気炉を使本処理技術の特徴は以下のとおりである。
①

試験方法

用し，バッチ方式により加熱化学処理試験を実施し分級工程で放射性 Cs 濃度が揮発しやすい細粒た。所定の割合で主灰と放射性 Cs 除去剤（添加剤

分を分別することで，エネルギー消費の大きい粉砕

A および B）を混合し，混合主灰を炉心管に装入し工程での主灰処理量を低減することが可能である。

た後，キャリアガスとして空気を流しながら所定温②

加熱処理後の主灰は，比較的低温域での加熱処

度まで昇温させ，所定時間加熱反応後，室温まで冷理であるため溶融せず，コンクリート骨材やエコ

却して処理灰を回収した。排ガスはフィルタ（円筒セメントとして資源再利用の可能性がある。

ろ紙）およびガス吸収水を通過させ放射性 Cs を捕③

放射性 Cs は粉じん中に濃縮されることにより，集し，上記フィルタより粉じんを回収した。

元の汚染主灰量と比較して大幅な減容化が可能となり，仮置き場や中間貯蔵施設への搬入量および本処理プロセスを構築するにあたり，ベンチス

20

ケール試験装置を用いて実証試験を行った。また，
主灰中の放射性 Cs の存在形態の調査結果をもとに放射性 Cs 除去能の向上方法について検討し，主灰処理プロセスを確立した。

2.

実証試験

7 500
5 000

5

2 500

0

0

7
6.

4

8
2.

2

4
1.

1

7
0.

5
0.

7＜

6.

＜

＜

＜

＜

＜

＜

＜

＜

25
0.
5
12
0.

設から提供を受けたサンプルを用いた（主灰①，②）。
以下に各プロセスの試験方法および結果を示す。

10 00010＜（ストーカ炉）から発生した焼却主灰を対象に，２施

15＜

実証試験では，福島県内の一般廃棄物焼却施設

12 500主灰①粒径分布
主灰②粒径分布主灰①放射能濃度
主灰②放射能濃度

放射能濃度（Bq/kg）

25

粒径分布（％）

最終処分量を減らすことが可能である。

粒径（mm）

図２

主灰の粒径分布および粒径毎の放射能濃度

分級試験

2. 1
2. 1. 1

試験方法

電磁式ふるい振とう機を用いて主灰を分級し，粒径分布および粒径毎の放射能濃度を測定した。
2. 1. 2

試験結果

図２に主灰の粒径分布および粒径毎の放射能濃度を示す。いずれの主灰でも粒径が小さいほど放射能濃度が高くなった。この傾向は土壌と同様の傾向であった。土壌の場合，放射性 Cs は粘土鉱物の構造中に取込まれているとされており５），分級洗浄のみ
で放射能濃度の低い粗粒分の分別が可能であったのに対し，主灰では土壌に比べて粒径の違いによる濃Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

神鋼環境ソリューション技報

写真１

回転式電気炉の外観
11加熱化学処理における基礎処理条件を検討するために，比較的放射能濃度が高い細粒分の主灰を用い

100 ℃，加熱時間60分の条件下で放射能除去率は90％を達成した。

て加熱温度，加熱時間および主灰に加える添加剤量

原主灰粒径の影響を比較調査した場合，同じ加熱を変化させて試験を行った。また，放射能除去率へ処理条件で，粗粒分は細粒分に比べて放射能除去率の粒径の影響について比較調査するため，粗粒分のが低くなり，放射能除去率は50 ％未満に留まった試験を行った。

（図６）。粗粒分では粒径が大きく細粒分に比べて放2. 2. 2

射性 Cs 除去剤との接触効率が悪い可能性が考えら

試験結果

表１に加熱化学処理試験における試験条件およびれたが，粗粒分を細粒分と同じ粒径（ 2 mm ふるい

試験結果を，図３～６にそれぞれ加熱温度，加熱時下）になるように破砕した後に同条件で加熱化学処

間，添加剤量，原主灰粒径を変化させたときの放射理を施した場合でも，粗粒分の放射能除去率は向上

能除去率を示す。放射能除去率は以下の式により算しなかった。本結果より，原主灰粒径の違いによる出した。なお，放射能濃度はゲルマニウム半導体検

放射能除去率の違いは，単に表面積の違いによる添

出 器（ORTEC 製 ／ GEM-30お よ び GMX-40） を 用

加剤との接触効率が原因ではなく，主灰への放射性いて測定した Cs-134と Cs-137の合計値とした。

Cs の取込まれ方が異なることに起因すると推定された。粗粒分の放射能除去率の向上については後述する。

放射能除去率（％）［浄化主灰］放射能濃度（Bq/kg）×主灰量（kg）＝100× 1－
［汚染主灰］放射能濃度（Bq/kg）×主灰量（kg）

安全性の評価

2. 3
2. 3. 1

処理物の溶出性

処理物の放射性 Cs 溶出性を評価するために逐次傾向を示した（図３）。加熱時間が放射能除去率に抽出試験を行った。試験方法は既往研究６）を踏襲し，
予め125 μm 以下に粉砕した試料に対して抽出能力

及ぼす影響は比較的小さく，処理時間60分でも処理の異なる溶媒で試料を逐次的に抽出した。逐次抽出

時間は十分であると判断できた（図４）。図５より，試験による各画分の放射性 Cs 存在割合を図７に示

主灰：添加剤 A：添加剤 B ＝70：30：5の混合比率

す。文献より処理前の主灰は残留物態の割合が多く

において放射性 Cs の８割以上を除去できることを80 ％程度であることが知られているが，今回細粒確認した。また，上記添加剤割合で，加熱温度1分と粗粒分に分けて逐次抽出試験を行うことで，易加熱温度が高い条件ほど放射能除去率は高くなる

表１
原主灰粒径
（主灰①）

加熱化学処理試験における試験条件および試験結果

添加剤混合比率
灰

放射能濃度（Bq/kg） 放射能除去率（%）
温度（℃） 時間（min） 加熱前
加熱後

添加剤 A

添加剤 B

２mm ふるい下
（有姿）

70
70
70
70
70
70
70
90
70
70
70
50
50
100

30
30
30
30
30
30
30
10
30
30
30
50
50
0

5
5
5
5
5
5
5
3
5
5
10
10
10
0

1 000
1 000
1 000
1 000
1 000
900
1 100
1 100
1 000
1 000
1 000
1 000
1 000
1 000

60
60
60
60
60
60
60
60
90
30
60
60
60
60

3 600
3 700
4 000
4 000
5 300
3 700
3 700
3 700
3 700
3 700
3 700
3 700
3 700
4 000

600
600
640
660
980
1 400
420
850
560
660
600
600
640
1 900

82
82
84
89
81
57
90
79
83
80
82
77
75
56

２mm ふるい上
（有姿）

70

30

5

1 000

60

1 800

800

49

２mm ふるい上（＜２mm に破砕）

70
70

30
30

5
5

1 000
1 100

60
60

2 000
2 400

1 000
730

40
68

12

主

加熱条件

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100

80

80

放射能除去率（％）

放射能除去率（％）

100

60

40
・試料…主灰① 2 mm ふるい下・加熱時間…60分・混合比率…主灰：A：B ＝ 70：30：5

20

0

800

900

1 000

60

40
・試料…主灰① 2 mm ふるい下・加熱温度…1 000 ℃
・混合比率…主灰：A：B ＝ 70：30：5

20

1 100

0

1 200

0

30

60

加熱温度（℃）■ 主灰① 1 000 ℃加熱■ 主灰① 1 100 ℃加熱■ 主灰② 1 000 ℃加熱

放射能除去率（％）

80
70
60
50

10

図５

3

0

10

0

30

・試料…主灰①・加熱温度…1 000 ℃
・加熱時間…60分・混合比率…主灰：A：B ＝ 70：30：5

80
60
40
20

50

2 mm ふるい下

添加剤
A（%）

2 mm ふるい上（有姿）

図６

原主灰粒径と放射能除去率の関係
表２

排ガス中放射能濃度

水溶態80

イオン交換態

60

酸化物態

測定項目

残留物態
・試料…
主灰①
・加熱温度…
1 000 ℃
・加熱時間…
60分
2 mm
2 mm ・混合比率…
主灰：A：B
ふるい下 ふるい上 ＝ 70：30：5

20
0
文献値

6）

2 mm
2 mm
ふるい下 ふるい上
加熱前

.

加熱後

逐次抽出試験による各画分での放射性 Cs 存在割合

放射能濃度（Bq/m3）
測定値

検出下限

規制値

Cs-134
Cs-137

30
76

2
2

―
―

ガス状
Cs-134（ドレン部） Cs-137

＜1
＜1

1
1

20
30

炭酸塩態

40

2 mm ふるい上（＜ 2 mm に破砕）

原主灰粒径

添加剤混合比率および加熱時間と放射能除去率の関係

100

図７

加熱時間と放射能除去率の関係

100

0
5

添加剤
B（%）

放射性 Cs 存在割合（％）

図４

加熱温度と放射能除去率の関係

90

120

加熱時間（min）

放射能除去率（％）

図３

90

粒子状
（ろ紙部）

Cs の溶出抑制にも効果があることが確認された。
2. 3. 2

排ガス中の放射能濃度

排ガスについては，放射能濃度測定方法ガイドラ
溶性の放射性 Cs は細粒分中に多く含まれ，粗粒分

イン（環境省）７）にしたがって，円筒ろ紙に捕捉さでは比較的溶出しにくい形態で放射性 Cs が存在しれた粒子状放射性物質および水に吸収されたガス状ていることが明らかになった。また，加熱化学処理

放射性物質の放射能濃度を分析した。この結果，ガ後の浄化主灰中の残留物態割合は92 ％程度と増加

ス状物質の放射能濃度は検出下限値（＜ 1 Bq/m3）

し，浄化主灰の放射性 Cs の溶出率が低下した。以未満であり，放射性 Cs は粒子状物質として存在し上のことから，本技術は汚染主灰から放射性 Cs をフィルタにより捕捉されていることが確認された。

除去するのみならず，浄化主灰中に残存した放射性分析結果の一例を表２に示す。

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

神鋼環境ソリューション技報

13

2. 4

粉砕工程の検討

Cs が露出し，原主灰中の放射性 Cs と添加剤の物理

2.2.2項で記載したように粗粒分は細粒分に比べて的な接触面積が増大したことにより Cs 除去率が向放射能除去率が低かったことから，放射能除去率の上したと考えられる。また，一般に粉砕により新し向上について検討を行った。主灰中の放射性 Cs は，い粒子表面が生じる際に，粉砕に要したエネルギのほとんどが非晶質成分中に偏在する可能性が報告されている 。そこで，主灰中の非晶質成分を物理的一部が新しく生じた粒子表面に残存し反応活性が高まるメカノケミカル効果９）があり，10 μm 未満までに破壊して放射性 Cs を露出させ，揮発しやすくす

粉砕することで同効果により反応が促進された可能るために，主灰の粉砕プロセスについてラボ試験に性も考えられる。

より検討を行った。

2. 5

８）

2. 4. 1

試験方法

基本処理プロセスの確立

上記試験結果から，主灰中に含まれる放射性 Cs

主灰の粉砕には転動式ボールミルを用いた。ボー
ルミルポットおよびメディアにはアルミナ製のもの

除去プロセスの最適処理条件について，ベンチス
ケール加熱試験装置を用いて同試験を行った。

を用い，所定時間毎に粉砕物を取出した。得られた

表３に試験条件および試験結果を示す。細粒分と粉砕物についてレーザー回折散乱法（Malvern 製／

粗粒分は分級前の存在比率で混合し，加熱温度は試

LMS-2000e/S）により粒径分布を測定するとともに，

料溶融の起こらない1 100 ℃とした。添加剤混合比

ベンチスケール加熱化学処理試験と同様のプロセス

率は，薬剤量を抑制しつつ放射性 Cs の揮発効率をによりラボスケールで加熱試験を行った。加熱試験

高めるため，主灰：添加剤 A：添加剤 B ＝70：30：

装置は卓上型管状炉を使用した。粉砕した主灰と放10とした。放射能除去率は80 ％以上を達成し，上射性 Cs 除去剤を主灰：添加剤 A：添加剤 B ＝70：

気条件により主灰中に含まれる放射性 Cs を安定し30：5の割合で混合したものをアルミナボート（W16て除去できることを明らかにした。

× L80× H12 mm）に充填し，1 000 ℃に予め加熱保持した炉内に装入し，60分後に取り出した。炉内はキャリアガスとして空気を 1 L/min で導入し雰囲気を調整した。
ラボ 試験結果

図８に粉砕後の主灰粒径（D50値）と粉砕物の加熱処理による放射能除去率の関係を示す。細粒分では粉砕による放射能除去率の向上が認められなかった。一方，粗粒分では主灰粒径が小さいほど放射能除去率は向上し，10 μm 未満まで粉砕すると放射能

放射能除去率（％）

2. 4. 2100

除去率は80 ％を超え，未粉砕の細粒分と同等の放

80
60
40
20
0

射能除去率が得られた。焼却主灰では非晶質中に放射性 Cs が多く含まれると仮定すれば，上記結果は粒子径の微細化により非晶質中に含まれる放射性原主灰粒径（主灰②）

主灰・卓上管状炉使用

主灰① 2 mm ふるい下・加熱温度…1 000 ℃

主灰① 2 mm ふるい上・加熱時間…60 min

主灰② 2 mm ふるい下・混合比率…主灰：A：B ＝ 70：30：5

主灰② 2 mm ふるい上

0

10

図８

試験条件および試験結果

添加剤混合比率

加熱条件

添加剤 B

30

（2 mm）

主灰粉砕後粒径（D50）と放射能除去率の関係

表３

添加剤 A

20

主灰粉砕後粒径（D50）（μm）

放射能濃度（Bq/kg） 放射能除去率

温度（℃）時間（min） 加熱前

加熱後

（%）

２mm ふるい下（有姿）＋２mm ふるい上（粉砕後 D50 ＝ 5.5 μm）

70

30

10

1100

60

4 600

450

89

２mm ふるい下（有姿）＋２mm ふるい上（粉砕後 D50 ＝ 6.7 μm）

70

30

10

1100

60

4 600

480

83

14

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

む

す

び

放射能汚染主灰に含まれる放射性 Cs 除去技術の開発を目的に，加熱化学処理技術による焼却主灰中の放射性 Cs 除去法について検討した。
ベンチスケール試験装置にて放射能汚染土壌と同様の処理プロセスにより，主灰細粒分（ 2 mm ふるい下）から放射性 Cs を除去し，浄化主灰の放射性Cs 溶出抑制効果も確認された。また，粗粒分（ 2mm ふるい上）を粉砕することにより放射能除去率は向上し，最大で90 ％の放射性 Cs を除去可能である放射能汚染主灰の処理プロセスを確立した。
本プロセスにより一時保管されている8 000 Bq/kg
以下の主灰や，今後中間貯蔵施設内で発生が予想される高濃度の放射能汚染主灰の適正な処分が進むことを期待する。
謝辞
本研究は，独立行政法人国立環境研究所との共同研究により実施した。ここに関係者各位に謝意を表します。
［参考文献］
１）国立環境研究所：放射性物質の挙動からみた適正な廃棄物処理処分（技術資料第四版）（2014），＊

２）谷田克義，熊野晋，上田豊，坂井義広：放射性セシ
ウム含有飛灰の洗浄技術，神鋼環境ソリューション技報，Vol.10，No.2（2014），pp.10-17
３）石井豊，小倉正裕，川井隆夫：POPs 汚染物処理技術としての「RH-SP 法」，神鋼環境ソリューション技報，
Vol.3，No.1（2006），pp.29-33
４）竹田尚弘，村上吉明，石井豊，井出昇明：放射性物
質に汚染された土壌の除染・減容化技術，神鋼環境ソ
リューション技報，Vol.9，No.2（2013），pp.15-20
５）Mukai Hiroki, Hatta Tamao, Kitazawa Hideaki, Yamada
Hirohisa, Yaita Tsuyoshi, Kogure Toshihiro: Speciation ofradioactive soil particles in the Fukushima contaminatedarea by IP autoradiography and microanalyses, Environ.
Sci. Technol., 48（22）（2014）, pp.13053-13059
６）肴倉宏史，石森洋行：廃棄物等からの放射性セシウ
ム の 溶 出 特 性 と 溶 出 試 験， 廃 棄 物 資 源 循 環 学 会 誌，
Vol.24, No.4（2013），pp.274-280
７）環境省，廃棄物関係ガイドライン 平成25年３月
第２版，第五部 放射能濃度等測定方法ガイドライン（2013）
８）Amirhomayoun Saffarzadeh, Takayuki Shimaoka,
Yoshitada Kakuta, Takashi Kawano: Cesium distribution
and phases in proxy experiments on the incineration ofradioactively contaminated waste from the Fukushima area,
J. Environ. Rad., 136（2014）, pp.76-84
９）久保輝一郎：メカノケミストリー概論，東京化学同人（1971）

プロセス技術開発部 新規プロセス室

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神鋼環境ソリューション技報

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株式会社だい久製麺向水リサイクル装置（Reclam®）の現地試験結果
Results of Test for Wastewater Recycling Unit in
Daikyu Noodle-making Co., LTD.

細谷仁人＊
Masato Hosoya

技術士（上下水道部門）

当社はだい久製麺より，水リサイクル装置（当社商品名：Reclam®）を受注し，2015年４月から供用開始予定である。この設備は同社にて製造されている各種麺類の茹で工程排水を主な処理対象とし，ボイラ補給水などの用水に再利用する。受注に先駆けて現地試験をおよそ２カ月実施し，この間の処理性能としては脱塩率目標90 ％に対し，実績97 ％，電気伝導度目標10 mS/m に対し，実績３mS/m と非常に良質な処理水が得られた。また，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設備の健全性を評価・確認し，円滑な試験運転を達成した。
Kobelco Eco-Solutions Co., Ltd. will supply the Wastewater recycling unit for Daikyu Noodle-making
Co., Ltd. in April 2015. Raw water of this unit is drainage from Noodles boiling process and treated water is used as makeup water for a boiler, and so on. We carried out two months ﬁeld test prior to order.
As a result, rejection rate of the salt was more than 97%, and electric conductivity of permeate showed
3mS/m in average. We could evaluate operation data for the test unit , because we took the operating data
by WaterEye® which is remote monitoring system for water treatment plants.

Key Words：
水リサイクル装置

Wastewater recycling unit

食 品 工 場 排 水

Food factory efﬂuent

精過Micro ﬁltration

透

Reverse osmosis

密

逆

ろ
浸

【セールスポイント】
当社とユーザが共にリサイクル水の利用先を検討し，水リサイクル装置（Reclam®）を導入することで，今まで電気・電子業界で主に行われていた水リサイクルを食品分野にも展開できる。
また，遠隔監視装置（WaterEye®）によって収集されたデータをもとに装置の運転健全性の評価を行え，加えてトラブル発生時も迅速な対応ができる。

16

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

まえがき

向 Reclam® の導入における現地試験結果について紹Social Responsibility）」の中で「地球環境の保護」を

1.

近年，多くの企業が「企業の社会的責任（Corporate介する。

キーワードの一つに掲げており，その中には水資源

試験目的

Reclam® の導入には，現状の用排水費と水リサイの有効活用と環境負荷削減（低コストによるリサイ

クルのランニングコストとを比較し，如何に早く投クルシステム）に関する内容も含まれることが多い。

資回収できるかがキーポイントであり，定期的なメ

また，地理的に水資源（用排水費）が高コストのンテナンスを含むランニングコストを抑えることが場合，工場での製造コストに占める用排水費の比率求められている。とくに，薬品洗浄と膜交換の費用が高くなる。そのために場内で水を再利用するといはランニングコストの半分以上を占めており，これうニーズも潜在している。これらの背景から，当社らの費用抑制が重要な課題である。

ではこの潜在ニーズに着目し，水リサイクル設備の本試験では，膜の薬品洗浄の周期や性能回復性な拡販に努めている。１）

どの運転特性の確認と，リサイクル水の水質確認を

当社はこれまで液晶工場排水，鉄鋼排水，下水処目的とした。

2.

3

理水などを対象に数千～数万 m /d 程度の比較的大規模な水リサイクル設備の導入を行ってきた。

2. 1

２）３）

実験装置の概要
排水の性状

しかし，用排水費が高コストになっている対象工

食品工場から出される排水は，有機物濃度が高場は，都市部に立地している工場が多く，水リサイ

く，標準活性汚泥法などの生物処理後に沈殿処理をクルを行う対象水量は数十～数百 m3/d 程度の中小行って固液分離を行い，下水などに排出されるケー規模である。当社はこのニーズに対応するべく，ユスが多い。

ニット化された水リサイクル装置「Reclam 」を上製麺工場の排水も同様に，主に麺の茹で工程から®

排出される排水であり，食品から茹で湯に溶解した市した。
水リサイクルの導入に当たっては，処理後のリサ

有機物が多く溶解している。また，麺つゆの製造がイクル水をどのように活用するのかがポイントであ行われているため，醤油由来の塩類濃度も多く溶解

り，本案件においては，リサイクル水の利用先をユしており，排水の電気伝導度は100～200 mS/m と高ーザと一緒になって検討し，現地試験にて処理水のい。
本装置では，工場排水の生物処理＋沈殿処理水

水質確認を行うことで，実装置の導入に至った。
本稿では，2014年に実施した株式会社だい久製麺（下水放流水）を原水としている。

試験機ユニット原リサイクル水水52 膜

52 処理水槽0) 膜
3

352 濃縮水30) 逆洗水槽

原水槽
0

コンプレッサー

3

1D&O2 貯槽3

スケール防止剤貯槽0) 逆洗排水図１
Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

水リサイクル装置 試験機

フローシート

神鋼環境ソリューション技報

17

2. 2

装置の構成と特徴

リング膜を採用している。

図１に本装置のブロックフローを，写真１に装置

図２に遠隔監視装置「WaterEye®」の基本概念図の全景を示す。対象原水は原水槽に受入られ，MFを示す。本装置はインターネットを利用した水処理膜によって原水中の有機性懸濁成分を除去した後，設備専用の遠隔監視装置であり，現地制御盤内に設

RO 膜によって塩化ナトリウムなどの脱塩を行う。

置したデータ保存，およびデータ転送用プログラム

MF 膜はポリフッ化ビニリデン製の公称孔径0.2μm の中空糸膜であり，膜面積は30 m2/ モジュールを組み込んだ小型コンピュータと WaterEye® サーバ

である。本装置は４本の膜モジュールから構成されサーバがインターネット経由で接続され，現地で蓄ている。

積した必要な運転データは本社サーバに転送されRO 膜は合成高分子（ポリアミド）系複合膜のスから構成される。現場小型コンピュータと WaterEye®

る。

2パイラル膜であり，膜面積は37 m / モジュールであ

試験実施者は本社サーバ内のデータをインターる。本装置は３本の膜モジュールから構成されていネット経由で閲覧することで，現地装置の運転状況

る。生物処理後の水を対象水としているものの，有を確認することができる。WaterEye® はアナログ信機物が残留することも考慮し，バイオファウリグ防号に加え，警報などの接点信号，機器の運転／停止止の目的でスペーサの厚みが約0.9 mm の低ファウなどの状態信号も採取可能であり，現地の運転状況
がほぼすべて把握できる。また，必要なデータ毎に図表化方法をカスタマイズすることが可能であり，運転評価のためのデータ整理が容易に行える特徴が
ある。１）

3.

3. 1

試験結果

MF 膜の運転評価

MF 膜は，MF 処理水流量計の信号により原水ポンプのインバータ周波数を変えることで，MF 処理
水量を一定値に制御する運転を行った。沈殿処理後の水を MF 膜へ供給しているため，濁度変動も考慮
写真１

し，クロスフローろ過方式を採用している。

実験装置全景MF 膜の物理洗浄方式はエアスクラビング＋逆圧

図２18

WaterEye® 基本概念図

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

水洗浄であり，約30分に１回の頻度で逆洗水中に次アルカリや強酸での薬品洗浄を実施することなく，

亜塩素酸ナトリウムを0.5～５mg/L 添加して洗浄を運転を継続することが可能であった。

実施している。図３に原水・MF 処理水量の推移，

3. 2

図４に MF 膜の差圧の推移を示す。

RO 膜の運転評価

RO 膜は，RO 加圧ポンプのインバータ周波数をRO 膜処理の前処理である MF 膜の運転状況は，

固定して運転を行った。図５に RO 処理水量の推移，本装置の前段の沈殿処理が良好に行われている期

図６に RO 膜の膜差圧（膜入口圧－膜出口圧）・操間，大きな差圧の上昇も見られず，膜差圧平均40

作圧（（膜入口圧＋膜出口圧）／2－膜透過圧）の推kPa で安定した運転を行うことができた。

移を示す。

しかし，試験期間中に数回，差圧が上昇する傾向

RO 膜の操作圧は平均0.45 MPa とほぼ一定の圧力が見られた（図４中①～④のポイント）。①のポイで推移したが，膜差圧については，６月初旬（図６

ントでは，工場の生産工程の影響で急激に排水性状

中の⑤のポイント）に急激な上昇傾向が見られた。

が変化し，沈殿池からの汚泥がキャリーオーバした

これは最適 Flux を評価するために，Flux を上げて影響であると推測される。②，③のポイントでは，運転した影響で有機物負荷が増加し，バイオファウ

前段の生物処理が不安定であったため，沈殿処理水リングが進行したことが原因と考えられる。

に含まれる有機物濃度や濁度が上昇した影響と考え

差圧上昇が発生した⑤のポイントで，水酸化ナトられる。④のポイントでは，最適 Flux を評価する
ために，Flux を上げて運転した影響であったと考

表１

えられる。

項

①のポイントでは物理洗浄の間隔を調整すること
で，③のポイントでは生物処理の運転調整を行うことで原水性状が安定化し，薬品洗浄を実施することなく運転を継続できた。②のポイントでは，次亜塩
素酸ナトリウム500 mg/L で簡易な薬品洗浄である
S-CIP（Short chemical Cleaning In Place）を実施した。
表１に洗浄結果を示す。洗浄の回復率は約90 ％と良好な結果であった。また，この試験期間中には強
90

90
80

Mpa
Mpa
Mpa
m3/h
kPa

初

期

洗浄前

洗浄後

0.05
0.04
0.018
4.00
27

0.119
0.104
0.021
3.98
90.5

0.059
0.049
0.019
3.97
35

52処理水流量

70

水量（P3K）

60
50
40
30

60
50
40
30

20

20

10

10

00
416 421 426 51 56 511 516 521 526 531 65 610 615 620 625 630 75

00416 421 426 51 56 511 516 521 526 531 65 610 615 620 625 630 75

2000
1800

0)差圧
③

1400
1000

④

②

①

800
600
400
200
00
416 421 426 51 56 511 516 521 526 531 65 610 615 620 625 630 75

図４

MF 膜の差圧の推移

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

RO 処理水量の推移

100
090
2500
080
070
2000
060
050
1500
040
1000
030
020
500
010
000
00
416 421 426 51 56 511 516 521 526 531 65 610 615 620 625 630 75
3000

1600
1200

図５

原水・MF 処理水量の推移

52差圧52操作圧

図６

神鋼環境ソリューション技報⑤

52操作圧（03D）

図３0)差圧（.3D）

位※ MF 初期圧が27 kPa のため，35 kPa まで差圧回復すると回復率は87 ％※ MF 膜 S-CIP 条件：NaClO 500 mg/L，30分循環＋30分浸漬を
３セット

52差圧（.3D）

水量（P3K）

70

単MF 入口圧
MF 濃縮水圧MF 透過水圧MF 透過水量
MF 差圧

原水流量0)処理水流量

80

目

MF 膜洗浄結果

RO 膜の差圧・操作圧の推移
19

項

目

単

RO 入口圧RO 濃縮水圧RO 透過水圧RO 透過水量RO 濃縮水量RO 操作圧
RO 差圧

位

Mpa
Mpa
Mpa
m3/h
m3/h
MPa
kPa

表２

RO 膜洗浄結果

期

洗浄前

アルカリ洗浄後

酸洗浄後

0.420
0.390
0.002
1.98
0.9
0.403
30

0.541
0.312
0.004
1.69
0.9
0.423
229

0.452
0.325
0.011
2.28
0.9
0.378
127

0.441
0.313
0.007
2.13
0.9
0.37
128

初

※ RO 初期差圧が30 kPa のため，128kPa まで差圧回復すると回復率は51 ％※ RO 膜薬品洗浄条件：アルカリ洗浄 pH11.0 30分循環＋30分浸漬を３セットの後，一晩浸漬
酸洗浄 pH2.0
30分循環＋30分浸漬を３セット

項

目

濁度
アルミニウム
SS

単位
度
mg/L
mg/L

MF 処理水質原水MF 処理水
0.1未満
0.03
2未満

2
1.07
―

リウムを注入し pH11に調整したアルカリ洗浄と，

25000)・52処理水水質（PVP）

表３0)処理水導電率52処理水導電率

2000
1500
1000
500

00
416 421 426 51 56 511 516 521 526 531 65 610 615 620 625 630 75

塩酸を注入し pH2に調整した酸洗浄を実施した。表

図７２に洗浄結果を示す。洗浄の回復率は約50 ％であMF・RO 処理水の電気伝導度の推移った。これは，RO 膜は強酸性または強アルカリ性の薬品で洗浄が実施できないため，微生物が圧密さ
1000％原因と考えられる。この結果より，最適 Flux にて

950％

運転することに加え，RO 膜のバイオファウリング
対策を実装置へ反映することとした。
3. 3

処理水質の評価

表３に原水・MF 処理水水質の結果を示す。生物
処理後の沈殿処理を安定化させるため，PAC の注入を行っている影響から，試験原水のアルミニウム

脱塩率（％）

れたファウリング物質を除去しきれなかったことが900％
850％

脱塩率800％
750％
700％
416 421 426 51 56 511 516 521 526 531 65 610 615 620 625 630 75図８

濃度は一般的な水道水質と比較して高い値であった

脱塩率の推移ものの，MF 膜にて処理を行うことで0.03 mg/L と
低レベルまで除去可能であった。濁度についても同様に定量下限値以下の水質であり，RO 膜の前処理

分析結果を示す。水質分析の結果，水道水質基準をとして良好な水質が得られた。

満たしており，リサイクル水の安全性を確認でき

図７に RO 原水（MF 処理水）・RO 処理水の電気た。

伝導度の推移，図８に脱塩率の推移を示す。RO 処

3. 4

排水（下水放流水）水質の評価

理水の平均電気伝導度は目標10 mS/m に対し，実績

実装置の導入を行う場合，RO 膜にて脱塩処理を

３mS/m であり，平均脱塩率は目標90 ％に対し，実行うため，今まで下水放流してきた水質から濃縮さ績97％と良好な脱塩処理が行えている。

れた排水を下水放流しなければならない。このたまた，食品工場では衛生面などの観点から，リサ
イクル水の安全性確認が不可欠である。
本試験では，リサイクル水の水道水質基準の全数
項目を分析し，安全性の評価を行った。表４に水質20

め，濃縮排水が下水放流基準値内であるかの確認を行った。表５に水質分析結果を示す。水質分析の結果，下水道放流基準を満たしており，実装置の導入に支障がないことを確認できた。

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

表４

リサイクル水（RO 処理水）の水質

検査項目

単

一般細菌
大腸菌
カドミウムおよびその化合物
水銀およびその化合物
セレンおよびその化合物
鉛およびその化合物
ヒ素およびその化合物
六価クロム化合物
亜硝酸態窒素シアン化物イオンおよび塩化シアン
硝酸態窒素および亜硝酸態窒素
フッ素およびその化合物
ホウ素およびその化合物
四塩化炭素
1,4―ジオキサン
シス―1,2―ジクロロエチレンおよび
トランス―1,2―ジクロロエチレン
ジクロロメタン
テトラクロロエチレン
トリクロロエチレン
ベンゼン
塩素酸
クロロ酢酸
クロロホルム
ジクロロ酢酸
ジブロモクロロメタン
臭素酸
総トリハロメタン
トリクロロ酢酸
ブロモジクロロメタン
ブロモホルムホルムアルデヒド
亜鉛およびその化合物
アルミニウムおよびその化合物
鉄およびその化合物
銅およびその化合物
ナトリウムおよその化合物
マンガンおよびその化合物
塩化物イオンカルシウム，マグネシウム等（硬度）
蒸発残留物（TS）
陰イオン界面活性剤
ジェオスミン2―メチルイソボルネオール
非イオン界面活性剤
フェノール類
有機物等（TOC）
pH 値
臭気
色度
濁度
Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

位

検査結果

水道水質基準

個 /mL
－
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L

3
不検出
0.0003未満
0.00005未満
0.001未満
0.001未満
0.001未満
0.005未満
0.03未満0.001未満
1.36
0.08未満
0.3
0.0002未満
0.005未満

100以下
検出しないこと
0.003以下
0.0005以下
0.01以下0.01以下0.01以下0.05以下0.04以下0.01以下
10以下
0.8以下
1.0以下
0.002以下
0.05以下mg/L

0.004未満

0.04以下

mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L

0.002未満
0.001未満
0.001未満
0.001未満
0.06未満0.002未満
0.006未満
0.004未満
0.01未満0.001未満

0.02以下0.01以下0.01以下0.01以下0.6以下
0.02以下0.06以下0.04以下0.1以下
0.01以下

mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/LasCaCO3
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
―
―
度
度

0.01未満0.02未満0.003未満
0.009未満
0.008未満
0.1未満
0.01未満0.001未満
0.1未満
7.55
0.001未満
3.29
2.0未満
20
0.02未満0.000001未満
0.000001未満
0.005未満
0.0005未満
0.3未満
6.6
異常なし
1未満
0.1未満

0.1以下
0.2以下
0.03以下0.09以下0.08以下
1.0以下
0.2以下
0.3以下
1.0以下
200以下
0.05以下
200以下
300以下
500以下
0.2以下
0.00001以下
0.00001以下
0.02以下0.005以下
3以下
5.8～8.6
異常なし
5以下
2以下

神鋼環境ソリューション技報

21

表５
検査項目

単

pH
BOD
n―ヘキ（鉱油）
n―ヘキ（植物油）
SS
カドミウム
シアン化合物
鉛
六価クロム
砒素
水銀
アルキル水銀
セレン
ふっ素
ほう素
窒素
銅含有量
亜鉛含有量
溶解性鉄
溶解性マンガン
クロム含有量ヨウ素消費量有機燐化合物
PCB
ジクロロメタン
四塩化炭素
1,2―ジクロロエタン
1,1―ジクロロエチレン
シス―1,2―ジクロロエチレン
1,1,1―トリクロロエタン
1,1,2―トリクロロエタン
トリクロロエチレン
テトラクロロエチレン
1,3―ジクロロプロペン
ベンゼン
フェノール類
ダイオキシン
表６
項
処

理

目
水

位

検査結果

下水排除基準

―
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
pg-TEQ/L

7.5
5未満
2未満
2未満
2未満
0.01未満
0.1未満
0.1未満
0.05未満
0.01未満0.0005未満
未検出
0.01未満
0.1未満
0.59
35
0.1未満
0.1未満
0.04
0.01未満
0.1未満
2.7
0.01未満0.0005未満
0.02未満0.002未満
0.004未満
0.002未満
0.04未満
0.1未満
0.006未満
0.03未満
0.01未満0.002未満
0.01未満
0.5未満
10未満

5～9
600未満
5以下
30以下
600未満
0.1以下
1以下
0.1以下
0.5以下
0.1以下
0.005以下
検出されないこと
0.1以下
8以下
10以下
380未満
3以下
2以下
10以下
10以下
2以下
220未満
1以下
0.003以下
0.2以下
0.02以下0.04以下
1以下
0.4以下
3以下
0.06以下0.3以下
0.1以下
0.02以下
0.1以下
5以下
10以下

4.

機器仕様
機

量

排水（下水放流水）の水質

器

仕

様

本試験から得られた結果をもとに，実装置の仕様決定を行った。機器仕様を表６に，リサイクル水の3

150 m /d

膜 本 数 10本
膜 材 質 ポリフッ化ビニリデン（PVDF）
ろ 過 方 式 クロスフローろ過
MF 膜
物 理 洗 浄 逆圧水洗浄＋エアスクラビング
塩酸，水酸化ナトリウム，次亜塩素
薬品洗浄
酸ナトリウム
膜 本 数 12本
膜 材 質 合成高分子（ポリアミド）系複合膜
RO 膜 ろ 過 方 式 クロスフローろ過
薬 品 注 入 スケール防止剤，微生物抑制剤
薬 品 洗 浄 塩酸，水酸化ナトリウム22

試験結果の実装置への反映

利用系統図を図９に示す。RO 膜ではバイオファウ
リングが発生した場合，差圧回復性が悪い結果であった。ユーザとのリサイクル水の利用先検討の結果，ボイラ補給水などの工場用水として利用することになったため，「水リサイクル技術の下水への適用」で検証した微生物抑制剤の注入を行うことで安定運転を行う予定である。４）
また，本試験で運転状況の確認，データ収集に用いた WaterEye® は，当社社員が設備の運転状況をユー
ザと共有できることで，迅速な対応と適切な設備診

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

井

戸

生活用水
40P3G

0300P G
3

麺茹で工程
貯

槽

麺冷却工程

チラー
つゆ・スープ工程

製品

ボイラー
コンテナ洗浄工程
150P3G
0

水リサイクル装置

排水処理設備110P3G
下水放流

図９

リサイクル水系統図

断と保守提案を行えるため，ユーザからも高い評価を受け，こちらも Reclam と一緒に導入予定である。
®

む

す

び

考えている。
最後に，本試験に多大なご協力をいただいた株式会社だい久製麺の関係各位に深く感謝の意を表す。

本稿では株式会社だい久製麺にて行った試験結果と Reclam® および WaterEye® の概要について紹介した。
社会の環境負荷低減ニーズの高まりや水資源の枯渇傾向から，水リサイクルのニーズはますます高まると予想され，当社もそのニーズに応えるべく，大規模なプラント建設に加え，中小規模を対象としたユニット型の Reclam® の導入を促進していきたいと［参考文献］
１）安友邦彦ほか：神鋼環境ソリューション技報，通巻019号 Vo.10通巻 No.01（2013），p22-26
２）細谷仁人ほか：神鋼環境ソリューション技報，通巻013号 Vo.07通巻 No.01（2010），p16-22３）塩田憲明：神鋼環境ソリューション技報，通巻015号
Vo.08通巻 No.01（2011），p36-40４）山地洋樹ほか：神鋼環境ソリューション技報，通巻013号 Vo.07通巻 No.01（2010），p23-28＊

水環境事業部 産業水処理技術部

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

神鋼環境ソリューション技報

23生物製剤の前培養によるコークス炉廃水処理
活性汚泥不調時の処置
Effect of Biologics Pre-cultivation on Coke-oven Wastewater Treatment

犬飼正法＊
Masanori Inukai

谷口昌宏＊
Masahiro Taniguchi

吉原 孝＊
Takashi Yoshihara

山下哲生＊＊
Tetsuo Yamashita

赤司 昭＊＊＊
Akira Akashi
医学博士

コークス炉廃水は，化学的，物理的および生物学的プロセスにより処理される。生物学的処理としては，活性汚泥法が一般に用いられる。コークス炉廃水に含まれる難分解性物質の除去が困難であるために，活性汚泥が不調の時処理水の COD 濃度が上昇する場合がある。その対処方法として，
しばしば生物製剤が用いられる。本研究では，生物製剤の前培養による活性汚泥への効果について検討し，前培養による活性汚泥不調時の早期回復方法を確立した。
Coke-oven wastewater is treated with the combination of chemical, physiological and biological treatment
processes. Activated sludge process is usually used as a biological wastewater treatment. Due to the difﬁculty in removing refractory organic substances, COD concentration of treated water increase when activated sludge become out of condition. In such a case, we often use biologics. In this study, we describe
the effect of pre-cultivation of biologics to activated sludge. And we established the control method of reducing COD concentration at an early stage.

Key Words：
コークス炉廃水

Coke-oven wastewater生

Biologics

物

製

剤

PCR

Polymerase Chain Reaction

T-RFLP

Terminal-Restriction Fragment
Length Polymorphism【セールスポイント】
・活性汚泥法などの生物学的廃水処理の不調時の対応策の一つとして，生物製剤の活用がある。
・生物製剤を曝気槽への流入水（原水）を用いて前培養することにより，生物製剤に含まれる細菌を活性化されるとともに流入水に馴養した有用細菌が増加する。したがって，実機曝気槽で有用細菌が速やかに増殖し，効果を発現するまでの時間を短縮することができる。
・さらに，前培養により細菌が10倍程度に増殖するため，生物製剤の使用量の削減が期待できる。

24

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

まえがき

質が含まれている。したがって，コークスメーカー

ために使用されるコークスは，石炭をコークス炉でる。

製鉄において鉄鉱石に含まれる酸化鉄を還元する

各社は，活性汚泥処理設備の運転管理に苦慮してい乾留して製造される。関西熱化学株式会社加古川工

近年，工場運営にあたって環境面が重要視されて場（以下，関西熱化学と言う）では，石炭乾留時におり，環境対策設備の一つである活性汚泥処理設備

発生するガス（COG）を COG 精製設備にて不純物の安定運転は必要不可欠である。活性汚泥（細菌）の除去および有効成分の回収を行い，コークス炉等の状態が悪化し処理水 COD 負荷量が規制値を超過に供給している。図１に COG 精製フローを示す。

すると，コークス炉を含め操業停止となるリスクがCOG 冷却工程で発生する余剰安水は，活性汚泥処ある。

理設備へ送られ生物処理を行い，COD 成分を分解

活性汚泥の状態が悪化した時の対応策の一つとし除去した後排水溝へ排出している。活性汚泥処理設て，生物製剤を投入する方法がある。今回，遺伝子備のフローを図２に示す。

解析にて最適な生物製剤（細菌）の培養条件を選定

COG 冷却工程で発生する余剰安水には，高濃度し曝気槽に投入することで，汚泥不調時におけるの安水（アンモニア水）のほかに，フェノールやシCOD 濃度上昇を早期に抑制する方法を確立したのアン化合物などの活性汚泥微生物に対して有害な物で報告する。

安

硫酸製造設備脱ベンゾール脱

硫

タールデカンター

脱

電気集塵機

タール

脱ナフタリン

炉

1 150 ℃

直接冷却

石炭

間接冷却

COG

ガス：130 kNm3/h・神鋼加古川製鉄所
・コークス炉加熱

粗軽油製造設備

液安製造設備

活性汚泥設備

粗製ベンゼン

濃硫酸
液体アンモニア

図１

石炭乾留時に発生するガス（COG）の精製フロー

間接
冷却

コークス炉

直接
冷却

後続設備へ

COG
安水
処理水
汚泥

H2SO4

air
タールデカンター
活性炭設備

貯留タンク

中和ミキサー 予備曝気タンク
PAC

砂濾過装置
凝集沈殿

油分離・中継槽
工水
海水
沈殿槽

曝気槽

急速・緩速攪拌槽
排水溝
コークス炉

図２
Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

活性汚泥処理設備フロー

神鋼環境ソリューション技報25

関西熱化学における活性汚泥設備の問
題点

1.

1. 1

活性汚泥処理設備運転管理方法

活性汚泥処理設備の主な運転管理方法は以下のと

関西熱化学では以上の管理方法により，余剰安水の COD が変動した時でも，処理水 COD が安定するように活性汚泥処理設備を運転している。
1. 2

おりである。
①

現状の問題点これまで汚泥不調時の COD 濃度上昇対策として，

余剰安水の COD 等を分析し，汚泥に対する負

各種運転対応や米ぬか・生物製剤の曝気槽への直接荷（COD－MLSS 負荷）変動を確認する。負荷に投入を行い，汚泥の状態回復を図ってきた。しかし，応じて曝気槽の処理水量もしくは希釈倍率を変更

処理水 COD 分析値が上昇した時は，すでに汚泥のする。

状態は悪化しており，元の状態まで回復させるには②

曝気槽 ORP を計器で連続監視し，酸素が汚泥

時 間 を 要 す る。 ち な み に， 図 ３ に2008年 ３ 月 にに供給されているか確認する。酸素の過不足に応COD 濃度が上昇した時の各種運転対応と推移を示

じエアー供給量を増減させる。

す。2008年の時点では，活性汚泥の状態が回復し③ 曝気槽の MLSS 濃度や処理水の COD・SCN（チCOD 濃度が管理値以下になるまで約1.5カ月と長期オシアン）
・フェノール濃度等を定期的に分析し，間を要した。

分析値の変化を確認する。活性汚泥に対して悪化

2.

要因が発生していないか確認する。
④

生物製剤の活用

生物製剤は，石油・原油・コールタールなどに含沈殿槽出処理水の色やにおい，汚泥の浮上状況

まれる石油系炭化水素類である軽質油および重質油

等運転員の五感を使って汚泥の状態を確認する。

を分解する細菌を数種類ブレンドしたものである。

⑤ さらに，最新の分析手法である遺伝子解析で得

関西熱化学では，これらの細菌を麦ぬかに担持させられた細菌数と COD 負荷から１細菌当たりのた粉体状のものを㈱神鋼環境ソリューションより購

COD 負荷（COD－Bact 負荷）を算出し，運転管入し，使用している。

理する。

以前は，生物製剤を前培養することなく，粉体状のものを直接活性汚泥処理設備に投入していたが，早期に活性汚泥の状態を回復させるためには，事前に生物製剤に含まれる細菌を活性汚泥流入水（適宜希釈した余剰安水）で馴養・増殖させ投入した方がより効果的であると考え，ベンチテストを実施した。
2. 1

生物製剤培養ベンチテスト

表１に生物製剤培養ベンチテスト条件を示す。生物製剤に含まれる細菌が効率よく増殖できる条件を求めるため，４倍，10倍および40倍希釈した余剰安
水に生物製剤を投入し，好気条件で培養した。そして，時間経過にともなう細菌数を遺伝子解析手法で
図３

COD 濃度上昇時の対応と推移

表１項

生物製剤添加濃度
培養温度
散気風量
サンプリング時間

剰安水に生物製剤を添加した A 系では，培養開始

生物製剤前培養ベンチテスト条件

目

余剰安水希釈濃度

ある定量 PCR により計測した。４倍に希釈した余条

件

A 系 ：４倍希釈
余剰安水：工水：海水＝１：１：２
B 系 ：10倍希釈
余剰安水：工水：海水＝１：５：10
C 系 ：40倍希釈
余剰安水：工水：海水＝１：13：26
100 mg/L
30 ℃
1 L/min（約0.4 vvm）
培養開始後 0，4，12，24，48時間＊＊関西熱化学での運転値

26

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

後24時間後までは細菌数の減少が観察されたが，そストの結果より，４倍希釈の余剰安水600 L に生物れ以降急速な細菌数の増加が見られ，72時間後には製剤を60 g 投入とした。その時の培養液１ml あた

他の２系列より細菌数が多くなった（図４）。

りに存在する全細菌数，フェノール分解細菌数およさらに，72時間後の各系培養液を用いて T-RFLP

びアンモニア酸化細菌数の経時変化を図７に示す。

（Terminal-Restriction Fragment Length Polymorphism）

初回培養（４倍希釈余剰安水600 L に生物製剤を法により菌相解析を行った（図５）。余剰安水４倍60 g 投入）では，培養開始時の細菌数と24時間後の希釈（A）または10倍希釈（B）の条件下で生物製

細菌数はほとんど変化がなく誘導期が観察された。

剤を培養することで，通常曝気槽内からは検出されその後24時間から48時間にかけて細菌数は大きく上ない高濃度の COD 負荷にも耐性を示す末端断片長昇した。48時間から72時間にかけては，細菌数がほ218 bp の細菌が選択的に培養されていることが確認

とんど変化せず静止期に入った（図７左）
。

された。
2. 2

一方，２回目の培養では，初回培養で72時間培養

生物製剤培養装置における実機検証

した液を100 L 残し，そこに４倍希釈の余剰安水500

生物製剤培養の実機検証を行うため，図６に示す

L と生物製剤60 g を投入して培養を行った。その結生物製剤培養装置を設置した。培養条件はベンチテ

果，初回に比べ培養開始時の菌数が約10倍多くなっ

図４

生物製剤前培養ベンチテストにおける全細菌数の推移図６
Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

図５

生物製剤前培養ベンチテストにおける細菌相のT-RFLP 法による比較

生物製剤培養装置（実機）

神鋼環境ソリューション技報27

図７ 生物製剤培養装置（実機）における全細菌（真正細菌），フェノール分解細菌およびアンモニア酸化細菌数の推移
左：初回培養
右：２回目培養

図８

実機生物製剤培養槽における細菌相（T-RFLP 法による）の変化

たこと，誘導期が無く24時間後に菌数が増殖しており培養時間が短縮されたことが確認された。これは，生物製剤に含まれる細菌が初回の培養で馴養・活性化されたためと考えられる（図７右）
。

図９

3.

実機における生物製剤培養液投入時の COD 濃度推移

生物製剤培養液の実機活性汚泥への投入効果

2013年９月に処理水 COD 濃度の上昇が見られた。
この時に生物製剤培養液を実機曝気槽へ投入するこ

さらに，培養液を T-RFLP 法により菌相解析したとで，実際に COD 濃度の早期回復が図れるか否か

結 果，培 養 開 始 時 に は 見 ら れ な か っ た 高 濃 度 のを確認した。この時の各種対応と COD 濃度推移を

COD 負荷に耐性を示す細菌（末端断片長218 bp）が図９に示す。

培養できていることが確認され，ベンチテストでの結果が再現された（図８）。

培養した生物製剤投入後３～４日で COD 濃度が通常時推移レベルまで急速に低減した。また，培養以上の結果から実機における最適な培養条件は，した生物製剤の投入を継続することにより，COD

以下となる。

濃度をさらに低いレベルまで低減し，かつ再悪化す①

ることなく通常時推移レベルで保持することができ初回の培養期間は，48～72時間（２～３日）と

する。
②

た。

２回目以降は，１回前の培養液を100 L 残し生

全細菌数と COD 負荷から算出される１細菌あた物製剤と４倍希釈の余剰安水を再投入し，培養期

りの COD（COD－Bact）負荷量は，処理水 COD 濃間は24～48時間（１～２日）とする。

度上昇時は高い状態であった。これは，汚泥の状態が悪化し細菌数が減少したためと考えられた。その28

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

図10実機における生物製剤投入後の全細菌（真正細菌）数の推移（左）および１細菌あたりの COD 負荷の推移（右）後，生物製剤培養液を曝気槽へ投入することで曝気用方法を生み出した。

槽内の細菌数が増加し COD－Bact 負荷が適正範囲

生物製剤を活性汚泥処理設備に流入する排水（余となり，COD 濃度が早期に回復していることが確

剰安水）を用いて生物製剤を前培養することで，そ認された（図10）。

の廃水に適応した細菌が増加し，高濃度の COD 負以上の結果より，培養した生物製剤を投入するこ荷に耐性を示す細菌が増殖されていることが確認でとで，COD 濃度上昇を抑制し早期回復が図れるこきた。また，実機培養装置において，もっとも効果とを確認した。前述のように，生物製剤を馴養する

的に細菌を増殖させる培養方法を確立することがでことなく直接活性汚泥処理設備に投入していた2008

きた。この方法により事前に培養された液を曝気槽

年の時点では，約1.5カ月要していたことと比べるに投入することで，汚泥不調時における COD 濃度と，その効果はきわめて大きいといえよう。

上昇時の早期回復を図ることができた。

む

す

び

今後，前培養した生物製剤の投入判断を明確化し，遺伝子解析手法という最新の解析技術と現場の経験とを融合することにより，生物製剤の効果的な活＊関西熱化学株式会社＊＊

環境プラント事業部 操業技術部

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）＊＊＊

運転管理基準に反映することで，更なる活性汚泥処
理設備の安定運転に寄与していきたい。

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29クリーンドライヤ「N-CDB」
The Clean Dryer「N-CDB」［特許出願中］［Patent Pending］

竹井一剛＊
Kazuyoshi Takei

戸嶋大輔＊
Daisuke Tojima

鈴木竜大＊
Ryota Suzuki

当社のコニカルドライヤは医薬，ファインケミカル業界を中心に幅広い分野でご使用頂いている。とくに近年は医薬製造におけるコンテインメントの考え方，ファインケミカル分野での高純度化をはじめとし，クリーン化，省力化，使い易さ，安全性に対してのニーズは更に高度なものになってきている。本報では，これらの要求に対し開発したクリーンドライヤ N-CDB の特長について紹介する。
Our Conical Dryer Blender（CDB）have been used in a wide range of industries especially pharmaceuticals and ﬁne chemicals. Particularly in recent years, requirements for cleanliness, laborsaving, usability
and safety are increasingly sophisticated to correspond to the demands including the containment policyof production at pharmaceutical ﬁelds, and the needs for higher level of purity at ﬁne chemical ﬁelds.
This report introduces the features of the N-CDB which was developed for the above needs.

Key Words：
医薬・ファインケミカル

Pharmaceuticals and ﬁne chemicals

コニカルドライヤ

Conical Dryer Blender乾Drying燥【セールスポイント】
・缶内に吸引管が無く，洗浄性に優れる
・摺動部からの異物混入リスク解消
・フィルタ交換が缶外から容易かつ安全に実施可能

まえがき

CDB ユーザが取扱う製品粉体の多品種化，高純度

コニカルドライヤ（CDB）は，当社グラスライ化に伴い吸引管に対する様々な要求が寄せられた。

ニング製粉体乾燥機の主力製品として多くの実績がこれらのニーズに応えるため開発されたクリーンドあり，とくに医薬・ファインケミカル分野において

ライヤ「N-CDB」についてその構造，特長および多品種生産，コンタミレスの要求から「洗浄と洗浄性能について従来型 CDB と比較し紹介する。

確認が容易にできる機器」として採用されている。
CDB は真空乾燥機として使用され，缶内を減圧するための金属製吸引管を缶内に有しているが，
30

1. コニカルドライヤ（CDB）

吸引管固定式および供回式 CDB の構造を図１に示す。缶内に金属製の吸引管があり，先端に主とし神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

O リングO リング

摺動部
ドライシールドライシール

リップシール

ノズルネック部

60 ％40 ％（a）吸引管固定式（b）吸引管供回式

図１

CDB 吸引管構造図て樹脂製フィルタが装着されている。機器サイズにコンタミレス設計

フィルタ交換が容易

よるがフィルタ交換は缶内に入槽して実施する場合

・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。

が多く安全化のために準備に労力を要している。吸引管の形式は，吸引管固定式と缶体とともに回転する吸引管供回式がある。吸引管固定式は本体全容量の約60 ％まで仕込みが可能であるが，缶内にコンタミの原因となる吸引管と缶体ノズルの摺動部が存在する。そのため高いコンタミレスが要求される医薬，ファインケミカル分野においては摺動部が缶内に存在しない吸引管供回式が採用されてきた。ただし回転軸上の吸引管フィルタを粉面に出す必要から，最大仕込量は本体全容量の約40 ％となり，処理量ベースで固定式と比較すると機器サイズが大きくなるデメリットがあった。また摺動部はないが，吸引管を装着しているノズルネック部の洗浄性についても改善の余地があった。

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。

2. N-CDB の概要

図２

N-CDB

上記の様に吸引管固定式および供回式 CDB の改

善ニーズをまとめると以下のとおりとなる。
a） 缶内の洗浄性向上b）摺動部からの異物混入防止（対吸引管固定式）
c） 吸引管フィルタ交換の作業（安全）性向上
d）仕込量アップ（対吸引管供回式）
e） 吸引管からの金属イオンの混入抑制
これらのニーズに応えるため図２に示すクリーン
ドライヤ「N-CDB」を開発した１）。
N-CDB の構造上最大の特長は CDB の金属製吸引管を無くして，マンホール部にフィルタを設け真空吸引口としたことである。表１に N-CDB と CDBの構造ならびに各種機能についての比較を示す。
Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

表１
項

N-CDB と CDB 比較

目

N-CDB
仕
込
量 65 ％
缶内摺動部からのなし
異物混入リスク
吸引管ノズル
ネック部からの なし
異物混入リスク
吸引管折損
なし
リ
ス
ク
洗 浄 確 認容易

固定式
60～65 ％

供回式
40 ％

あり

なし

あり

あり

あり

なし

摺動部、ノズルネッ ノズルネック部
ク部の確認が難しい の確認が難しい

ドライシール
容易
缶内開放が必要
メンテナンスフ ィ ル タ 交 換 缶外作業
缶内作業

神鋼環境ソリューション技報

容易
缶内作業
31

3. N-CDB の構造と特長
3. 1と供回式 CDB の仕込量の比較表を示す。

特殊吸引フィルタ

またマンホールに特殊吸引フィルタを設置したこ

CDB（吸引管固定式および供回式）は缶内に吸とで，フィルタ交換作業は缶外から行え，安定した引管があり，フィルタ交換のために入槽する際は作

安全な場所でのフィルタ交換を可能とした。特殊吸業前に都度缶内を洗浄して作業者に対する環境（安引フィルタは樹脂製フィルタ枠と吸引フィルタの２全）対策を実施する必要があった。また袋状の樹脂

つの部品から構成され軽量であり，組込みもマンホ

製フィルタを紐で吸引管先端へ取付ける構造は，缶ールにセットするだけのシンプルな構造であるた内での作業性の悪さも影響し，取付け不良による真め，セットミスによる真空配管への粉体流入のリス

空配管への粉体流入の懸念があった。

クも解消できる。

吸引管固定式においてはドライシールやリップシ

本体にグラスライニングを採用することで，製品ールといった摺動部からの異物混入，供回式ではノ粉体が直接金属に接触しない完全ノンメタリック化

ズルネック部の洗浄不良の懸念があった。

も実現できる。

そこでアクセスしやすいマンホール部にフィルタを配置することでこれらの問題を全て改善したのがN-CDB である。

3. 2

断続吸引機構マンホール部に特殊吸引フィルタを設置している
N-CDB では，１回転のうち半回転はフィルタが製

図３に N-CDB の特殊吸引フィルタを示す。

品中に埋没した状態で真空吸引するためフィルタがマンホールには O リングシール構造の当社 E- マ

目詰まりを起こす可能性がある。そこで N-CDB でンホールを採用しており，クランプの個数も少なくは図４に示す特殊スリーブを用いた断続吸引方式を（φ450で５個）フィルタ交換の作業性を向上させている。

断続吸引スリーブ

A

缶内に摺動部も無いため，異物混入や吸引管ノズ
ルネック部の洗浄不良の懸念も払拭でき，また吸引管フィルタ位置による粉面を考慮する必要もないた
め仕込量減少の問題も解消される。表２に N-CDB

A
真空吸引

クランプ
O リング
（a）断続吸引機構断面図
樹脂（金属）製
フィルタ枠

1ろ布（吸引フィルタ）

図３

フィルタ

フィルタ

特殊吸引フィルタ

２

吸引口

式

全容量
（L）

10型
11型
12型
14型
15型
16型
18型
20型

580
800
1 000
1 530
1 760
2 170
2 940
3 980

型

32

N-CDB
吸引管供固式
吸引管固定式CDB 仕込量（L）
CDB 仕込量（L）
370
520
650
990
1 100
1 400
1 900
―

230
320
400
610
700
870
1 180
1 600

フィルタが粉面から露出している間は真空吸引

３

４

フィルタ

表２ N-CDB（固定式）および供回式 CDB の最大仕込量

フィルタ
フィルタが粉面に埋没している間は真空吸引しない（B）断続吸引機構模式図（断面 A−A）

神鋼環境ソリューション技報

図４

断続吸引機構Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

図５

逆洗によるフィルタ付着粉体の払落し状況

表３ 乾燥運転中の逆洗によるフィルタ差圧変化
パージ前差圧（Pa）

パージ後差圧
（Pa）

15→10
10→ 5
5→ 2

250
330
450

220
250
400

※試料：炭酸カルシウム R 重炭「平均粒径 7.4 μm」

テスト試料：コンスターチ
外套温度：60℃→90℃温水

7507HPSHUDWXUH（℃）


乾燥初期
乾燥中期
乾燥後期

含水率
（wt％）

800

700
650
600
550
500

1&'% 無線温度計
実際の温度（開放測定）

450

採用している。このスリーブはフィルタが内容物に400

埋没していない時のみ，スリーブの開口部を介して

0

50

100

150

200

250

'U\LQJWLPH（PLQ）

真空吸引を実施し，フィルタが内容物に埋没している時はスリーブの開口部を閉じることで真空吸引を

図６

N-CDB での温度測定結果中断する断続吸引を実現している。これにより，真空吸引によるフィルタ面への製品付着を抑制し，乾3. 4

燥性能の低下を防止している。

製品温度測定方法

フィルタの付着払落し方法＜逆洗方式＞

粉体乾燥機では真空ラインの蒸気温度を測定して

N-CDB は断続吸引機構により真空吸引によるフいるケースもあるが，乾燥終点の見極めや，バリデ

ィルタへの粉体付着を抑制しているが，流動性の悪ーションから製品温度の測定が必要となるケースがい粉体はフィルタに付着しやすい。

多い。缶体が回転する CDB での製品温度測定は，

3. 3

フィルタに粉体が付着した状態ではフィルタでの回転軸受部より温度計を缶内に挿入する必要があ

圧力損失が大きくなり缶内の減圧度（乾燥時間）にり，摺動部からの異物混入リスクがあった。そこで悪影響を及ぼす。このフィルタに付着した粉体を強N-CDB ではバッチ間の洗浄時に簡単に取外し可能な

制的に払落とすために N-CDB では真空吸引時に吸マンホール蓋や本体胴部に温度計を設置している。

引配管側より N2を適宜供給することでフィルタ面本方式で温度測定した結果を図６に示す。本体回を脈動させ逆洗出来る構造としている。フィルタ面

転数は10 rpm 定速運転，減圧条件下で外套温度条に付着した粉体を脈動により払落とす状況を図５の件を変更してその追従性を確認した。温度計感温部

写真に示す。

は１回転のうち半分は気層部に露出しているが，実また N2逆洗時のフィルタでの差圧変化は表３の際の製品温度と比較して平均温度差が0.4 ℃となり

とおりであり，逆洗直後に差圧低下が見られること連続運転において十分に製品温度の測定が可能であから付着製品の払落しに効果があると考えられる。

ることが確認できた。

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

神鋼環境ソリューション技報

33

4. N-CDB の乾燥特性
4. 1

性能を示すことが確認できた。なお，フィルタへの乾燥テスト

付着が少なく蒸発量が多い恒率乾燥域においてはフテスト試料として流動性の良い No.A 重炭と比較

ィルタ部の抵抗（圧力損失）が乾燥時間に大きく影的凝集性が強く流動性の悪い R 重炭（いずれも丸響するため，吸引管固定式よりもフィルタ面積が大尾カルシウム㈱製）の２種類を用い，吸引管固定式

きい N-CDB の方が有利になる。

と N-CDB での乾燥性能の比較実験を行った。

4. 2

フィルタへの付着影響が少ない No.A 重炭の乾燥テストでは図７のとおり乾燥性能に差異はないことが確認できた。

フィルタでの抵抗と蒸発量の関係

N-CDB のフィルタ抵抗が恒率乾燥域における蒸発量に与える影響について確認した。
方法はフィルタ差圧を同一条件（240 Pa）とした

また R 重炭においては図８のとおり，乾燥後期

場合に，図９に示すろ過面積（0.06 m2，0.145 m2）のフィルタへの製品付着の影響がある減率乾燥域にが異なる２種類のフィルタで時間当たりの蒸発量をおいて若干の差が見られる程度で，ほぼ同一の乾燥

測定した。

16.0

15.0

Moisture content（wt％）

14.0
12.0

Moisture content（wt％）

テスト試料：No.A 重炭（平均粒径 0.04 mm）＋MeOH
減 圧 度：13.3 kPa abs（100 Torr）
外套温度：85 ℃温水
C D B フ ィ ル タ 面 積：0.03 m2
N-CDB フィルタ面積：0.06 m2

10.0
8.0
6.0
CDB

N-CDB

11.0
9.0
7.0
5.0

4.0

CDB
N-CDB

3.0

2.0
0.0

テスト試料
：R 重炭（平均粒径 7.4 µm）＋水
減 圧 度：2 kPa abs（15 Torr）
外套温度：60 ℃温水
C D B フ ィ ル タ 面 積：0.03 m2
N-CDB フィルタ面積：0.06 m2

13.0

0

10

20

30

40

50

60

1.0

0

50

Drying time（min）

図７

150

200

250

300

Drying time（min）

乾燥性能比較テスト（No.A 重炭）

図８

乾燥性能比較テスト（R 重炭）（b）フィルタ面積 0.145 m2（a）フィルタ面積 0.06 m2

図９
34

100

N-CDB フィルタ形状

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

結果，フィルタ面積0.06 m2 での蒸発量0.45 kg/h

通常 CDB は両側支持構造であるため，機器の設に対して，0.145 m2 では1.06 kg/h となり，蒸発量が置スペースが必要で，メンテナンススペースも機器

フィルタ抵抗に依存していることが確認できた。
一般的にフィルタ部を通過する気体の流速 u と差の両側に必要であった。

2

２）

これらの問題点を解決するために開発されたもの

圧 ∆P には ∆P ∝ u の関係が成り立ち ，差圧 ∆P を一定とした本結果においても質量流速 u2がほぼ同が図10に示す片側支持構造の C-CDB である。

じ値となることが確認できる。

いるため本体をクリーンルームへ設置し，減速機やC-CDB はユーティリティラインを片側へ集約してユーティリティを機械室へ設置することができる。

⎡⎛ 1.06 ⎞2⎤⎡⎛ 0.45 ⎞2
⎤
＝53.4
≒
＝56.2⎜⎜⎜⎜⎣⎝ 0.145 ⎠⎦⎣⎝ 0.06 ⎠⎦C-CDB を採用することで以下のメリットがある。

N-CDB は従来の CDB に比べてフィルタ面積の変a） ３方向からのアクセスが可能で作業視野が広更が容易なため，各粉体に適したろ材（通気度），
フィルタ面積を選定しフィルタ部での圧力損失 ∆Pb）片持支持構造でクリーンルームの省スペース

く，作業性・安全性を向上可能

を抑えることがスケールアップの際に重要となる。

5. CDB ラインナップ化とコンタミの発生を低減可能
c） 断熱外装を隙間の無いステンレス製全溶接構

当社では CDB に様々な特長や機能を付与した機器をラインナップしている。以下に C-CDB および造とすることで，本体の丸洗いが可能
この様に C-CDB はコンパクト，クリーン，洗浄CDF について紹介する。

性，安全性，メンテナンス性向上のニーズに応え

5. 1

た，クリーンルームの設置を考慮した片持型 CDB

C-CDB「片持支持 CDB」

CDB は，クリーンルームで使用される場合が多である。最大型式は12型（全容量1 000 L）で吸引

く，機器外観においてもコンパクト，クリーン，メ

管は供回式を採用，本体は金属製，グラスライニン

ンテナンス性，洗浄性などが重視される。

グ製ともに製作可能である。

クリーンルーム

機

械

室

隔壁

減速機

熱媒入口

真空口

熱媒出口

図10
Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

C-CDB 概略図

神鋼環境ソリューション技報35スラリー入口
ろ板
真空口
熱媒出入口

減速機

ろ液出口

図11

本体設計圧力：F.V. ～ ATM
本体設計温度：130 ℃

CDF 概略図
図125. 2

N-CDB テスト装置

CDF「ろ過機能付 CDB」

ダブルコーン型のコニカルドライヤに水平ろ板を設けた機器で，１台の密閉容器内でろ過，洗浄，乾燥を行うことができる。図11に CDF の構造図を示

む

す

び

本報では，医薬・ファインケミカル分野のニーズから開発されたクリーンドライヤ N-CDB についてす。１台の密閉容器内でろ過，乾燥を行うため以下

その特長と性能について紹介した。乾燥性能の検証のメリットがある。

ではテスト試料として炭酸カルシウムを用いたが，

a） ろ過機と乾燥機が一体であり生産設備の簡略化，省スペース化が可能

実際に取扱う粉体は品種ごとに様々な挙動を示す。
そのため図12に示すテスト装置により性能確認を

b）ろ過機から乾燥機へのケーキ移送が不要で行い，各ユーザに最適な操作条件を提案している。

・クロスコンタミ，製品ロスの低減が可能

今後も機器の作業性，安全性などの観点から開発を・ハンドリング時の暴露危険性を排除可能

続け，ユーザの品質向上，生産性向上に貢献したい

最大の特長は N-CDB と同様に缶内に摺動部がな
い 洗 浄 性 を 重 視 し た コ ン タ ミ レ ス 設 計 に あ り，
N-CDB では行えないスラリーろ過の操作が可能な機器である。本体は金属製，グラスライニング製ともに製作可能である。

と考えている。
［参考文献］
１）竹井一剛ら：神鋼環境ソリューション技報，Vol.8
No.2（2012），pp.17-22
２）化学工学便覧（改訂五版）：丸善株式会社（1988）＊

プロセス機器事業部 技術部 装置設計グループ

36

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

（一社）日本環境衛生施設工業会「第14回海外環境事情調査団」に係る参加報告
Report of Participation in“The 14th Investigation Group on
Overseas Environmental Business”Sponsored by Japan
Environmental Facilities Manufacturers Association（JEFMA）― Operational Situations of Waste Incineration andPower Generation Facilities in the UK, Germany and France―イギリス，ドイツ，フランスのごみ焼却発電施設の運営状況―

秩父薫雅＊Shigenori Chichibu（一社）日本環境衛生施設工業会が主催の海外環境事情調査団に参加した。2014年９月28日～10
月５日までの間に，調査団はイギリス，ドイツ，フランスの廃棄物処理施設を訪問調査した。事業
民営化の進展，財源の調達方法，運営のやり方，住民に対する情報発信等，各国における環境ビジ
ネスの現状や課題を把握することができた。
The author participated in the investigation group on overseas environmental business sponsored by
JEFMA. During the period of September 28 to October 5, 2014, the group visited and investigated waste
treatment plants in the UK, Germany and France. The investigation revealed the current status and issuesof environmental business in each country especially on progress of privatization, methods of funding andoperation, provision of information to local residents and so on.

Key Words：
ごみ焼却発電施設

Waste incineration and power generation facilities

事業民営化の進展

Progress of privatization

財源の調達方法

Methods of funding

運 営 の や り 方Methods of operation【セールスポイント】
・ごみ焼却発電施設について，イギリスでは，民間運営が成り立つ条件ができている。埋立税の問題もあり，今後民営のごみ焼却発電施設の建設が増加する可能性がある。
・ドイツでは，焼却施設の能力がごみ量に対して過剰気味となっており，施設の運営が厳しい状況となっている。日本も今後，同様の状況が予測され，ドイツの動向に注目する。

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

神鋼環境ソリューション技報

37

まえがき

本稿では，工業会で作成した報告書の内容から，（一社）日本環境衛生施設工業会（以下，工業会

ごみ焼却発電施設（上記②，④，⑤）について抜粋と記載）技術委員会が主催した海外事情調査団に参し，紹介する。

加した。調査団は鳥取環境大学サステナビリティ研

1.

究所

田中勝所長を団長とし，プラントメーカ，事イギリス／レイクサイド焼却発電施設

レイクサイド焼却発電施設はイギリスのリサイク

務局あわせ総勢16名で構成された。2014年９月28日

ルや廃棄物処理を行っている Grundon 社と Viridor～10月５日の日程で，欧州の廃棄物処理施設を訪問社の合資による特別目的会社によって運営されていし，事業民営化の進展，財源の調達方法，運営のやる。建設は日本企業がフルターンキーで行った。

り方，住民に対する情報発信等，欧州における環境

１）施設概要ビジネスの現状や課題を調査した。調査訪問施設

・発注は，下記の６施設である。
①

②

③

④

⑤

⑥

９月29日

イギリス

Waste Limited
サセックス州・建Peacehaven Wastewater Treatment Works

・EPC

９月30日

・炉

ロンドン郊外設

費：160 million ポンド
：㈱タクマ

形

式：ストーカ式

レイクサイド焼却発電施設

・ご み 性 状：一般家庭ごみ，事業系ごみLakeside Energy from Waste Facility

・LHV

10月１日

ドイツ

：7.5～12.5 MJ/kg

リューネン

9.2 MJ/kg（設計）レモンディス社のリッペプラント（リサイクル

・MCR

総合工場）

・MCR 焼却能力：685 t/d ×２系列＝1 370 t/d：8.7 MJ/kg

REMONDHIS Lippe Plant

・年 間 処 理 量：約410 000 t（9.2 MJ/kg として）

10月２日

・蒸 気 条 件：最高使用圧

ドイツ

ブッパータール

ブッパータール行政組合のごみ熱電併給施設

・ボ

MHKW Wuppertal

・蒸気タービン：発電出力

10月３日

フランス

イ

ラ：4.5 MPa

6.2 MPa

400 ℃（SH 出口にて）

排気圧

パリ・イッシー地区

36.65 MW0.9 mbar

SYCTOM（シクトム）組合のイッシー・レ・ム

・熱

供給：実施せず（供給先なし）

リノーごみ処理施設

・従

業

員：約50名Multi-threaded Isséane Moulineaux Centre

運

10月３日

その他日勤，ごみ収集管理

フランス

バレンヌ・ジャーシー

転：３名／班×４班

SIVOM（シボム）組合のバレンヌ・ジャーシー

・運 転 計 画：18カ月連続運転

MBT 施設・所内消費電力：約3.5 MW

写真１38・運 転 開 始：2010年１月

サザンウォーター社のピーチヘブン下水処理施設
イギリス

者：Lakeside Energy fromレイクサイド焼却発電施設の外観（都市清掃 Vol.66より）

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

２）調査概要っている。

・イギリスでは一般に施設規模に応じて施設建設方

売上は，90 million ユーロ。2013年は，熱供給量

法（財源）は下記のようになっている場合が多65 700 MWh，売電量123 600 MWh。240万人が対象い。当施設の建設費財源は銀行借り入れによる。

となる地域にエネルギ供給を行っている。

施設規模６～７万 t/年：自治体（官営）～25万 t/年：自己資本（民営）
それ以上：銀行（民間投資 PJ）
・当施設の事業収入は，80 ％がごみ処理のチッピ

市民の理解を得るため敷地内にプール（温水供給）を設け，開放している。
１）施設概要
・発

注

者：AWG

ングフィー，20 ％が電力売電収入である。売電・運 転 開 始：1973年（営業開始）

単価は45～50ポンド/MWh（季節変動あり）

・建 設

・当施設でのチッピングフィー単価は，概ね95～98

・EPC

費：600 million ユーロ：Steinmueller Babcock

ポンド/t。

Environment GmbH（K12, K13）

・なお，イギリスでは，埋立費用は105ポンド/t でDoosan Lentjes（K11, K14, K16）
（K.No は系列を示す。）

ある。（内訳概数は80ポンドが埋立税，25ポンドが処理経費となっている。）

・年間処理量：400 000 t

・当施設では売電のみ，熱供給は行っていない。イ

・MCR：9.5 MJ/kg ×15.16 t/h

ギリスの FIT（Feed in Tariff）は熱供給が必須条・炉式：Forward moving grate

件のため本施設は FIT には該当しない。

・排熱ボイラ：4-Pass Vertical Boiler

形・施設の運用期間は25年を予定。

・蒸

気

量：48.06 t/h・2014年１月から現在（調査時点）までの運転稼働

・蒸 気 条 件：2.8 MPa

350 ℃（将来4.1 MPa率の実績は，１号炉99.9 ％，２号炉99.8 ％，また

400 ℃に変更可能）

共通系の蒸気タービン稼働率は99.9 ％。年度計画

・発 電 出 力：40 MW（施設全体）を上回る高い処理実績となっている。

２）調査概要ドイツ／ブッパータールごみ熱電併給施設

・ドイツでは2005年から埋立処分が規制された。こブッパータールごみ熱電併給施設の発注者である

多くの施設が建設された経緯がある。現在は，施AWG は自治体の出資する団体（第三セクター）で設容量は十分で，処理するごみ量が減少してきてある。ドイツにおいて都市ごみ処理は地方自治体におり，収入が下がっている。そのため，２年前により運営されている。

比べて全体で40 million ユーロ収入が低下してい2.

160万人の住民から出るごみを処理しており，年間処理量は400 000 t である。収集も事業として行

写真２
Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）の時期はごみ処理費が200ユーロ/t 以上にもなり，る。新規投資については見通しが良くない。
当面は，ごみが減ってきている現状に対応して燃ブッパータールごみ熱電併給施設の外観

神鋼環境ソリューション技報

39

料となるごみの輸入や，国境を越えた収集といっ

1984年に地域内のすべてのごみを処理するために組た方向に進むであろうが，長期的には淘汰が進む成された。570万人の住民の出すごみを処理していと考えている，とのこと。

る。 な お，2013年 度 は230万 t の ご み を 処 理 し た。

・１日約150台の収集車でごみを搬入。可燃ごみは

年間予算は567 million ユーロである。

2 000 t/d。ごみピット容量は4 200 t。

１）施設概要

焼却炉は５系列，通常は３～４炉操業。

・発・最長10 km の地点まで熱供給を行っている。現状

注

者：SYCTOM Paris・運 転 開 始：2007年

は人口の少ない地域に温水を供給しているが将来・建的には都市部へ蒸気（120 ℃）を供給する計画。

・EPC

設

費：600 million ユーロ：Hitachi Zosen Inova AG

夏場，熱は吸収式冷凍機を介してクーラーに使わ（炉，ボイラ，排ガス処理，蒸気・れている。

復水系統，タービン，電気計装設備

・主灰は磁選後に建材の代替品として使用されていを担当）る。一方，飛灰は有害物として岩塩坑跡に埋めら・年間処理量：460 000 t

れている。その処理費用は120ユーロ/飛灰 t。な・施 設 規 模：732 t/d ×２系列

お，この岩塩坑跡には他国からも飛灰が運ばれて

・LHV

きている。

・蒸 気 条 件：５MPa

・収入は下記のようになっている。
年間ごみ処理量
チッピングフィー
熱・電気収入：８～11.7 MJ/kg

40万 t
120ユーロ/t
15ユーロ /t

35ユーロ/MWh（２年前は55ユーロ/MWh）

チッピングフィーが約50 million ユーロ/年，供給・熱

供給：150 t/h

・従

業

員：50名

・運 転 会 社：EDF（フランス電力会社）子会社のTIRU お よ び SITA フ ラ ン ス の JV/
Consortium
・特

徴：建 屋 高 さ は21 m と し 景 観 に 配 慮。

する熱・電気の収入が約６million ユーロ/年となる。

3.

400 ℃

・発 電 出 力：52 MW

フランス／イッシー・レ・ムリノーご
み処理施設

イッシー・レ・ムリノーごみ処理施設の発注者で煙突高さは35 m だが，ほとんどが地下のため，建屋天井から５m だ
け突出。
・処 理 実 績（2013年）

ある SYCTOM は，家庭ごみを処理するために84の

処

理

量

459 945 t

地方自治体が連帯した組織で，地方分権化に伴い，

売

電

量

59 767 MWh

写真３40

イッシー・レ・ムリノーごみ処理施設の外観

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

熱

供

給

む

562 855 MWh by Steam

す

び

主灰搬出量

84 240 t

今回，イギリス，ドイツ，フランスのごみ焼却発

Fe 回 収 量

6 882 t

電施設を訪問調査したところ，その運営状況は国に

非鉄回収量

841 t

よって大きく異なることが分かった。

２）調査概要イギリスでは，民間の運営によって，収入増のた

・当施設の建設費財源は住民税。景観に配慮していめできるだけ連続運転（18カ月連続運転）を行う等ることから約2/3が地下にある。建設費の1/4はそ運営の工夫により，チッピンフィーと売電収入で事のために必要であった（高額となった）。

業が成り立っている。また，埋立税等により埋立処

・運営費用は500 million ユーロ/年となっている。電分費が高く，焼却のチッピングフィーの方が安く力ならびに熱の売却収入は，200 million ユーロ/なっており（埋立処分費105ポンド/t に対し，焼却

年。残り300 million ユーロ/年は住民税より賄う。

チッピングフィーは95～98ポンド/t），今後民間に

仏では電気代が安い原子力発電が主要電源である

よる焼却発電施設の建設が増える可能性が考えられため，売電単価は独や英に比べて低い。なお，ごる。

み処理費（チッピングフィー）は105ユーロ/t で

ドイツでは，2005年に埋立処分が規制され，このあ る（ ※2013年 実 績 で 約50 million ユ ー ロ ＝459

時期は焼却チッピングフィーがトンあたり200ユー

945 t/y ×105ユーロ/t）。

ロ以上と高額となったこともあり，焼却施設が多く・主灰は，３カ月間のエージング処理後，規制値内建設された。そのため，現在ではごみ量に対して焼であることを確認してから土木会社に提供してい却施設能力が過剰となっており，ごみの確保が困難る。用途は路盤材。エージング処理は，工場からとなってきているとのことである。施設は自治体

25 km 離れた場所で行っており，そこに他２工場（第３セクター含む）が運営しており，簡単には廃からも主灰が運ばれてくる。

止できず，運営に苦労していることが伺えた。日本

飛灰については処分場（Level2）※に埋立処分してにおいても今後，同様の状況が予測され，ドイツにいる。

おける対応・動向が注目される。

※ EU における最終処分場の区分
Level １ : landﬁlls for hazardous waste
Level ２ : landﬁlls for non-hazardous waste
Level ３ : landﬁlls for inert waste

フランスは，日本に状況がよく似ており，自治体
が焼却施設を建設（費用も調達）し，運営している。NIMBY 施設として認識される住民との協議，・エネルギ回収の状況は余熱利用が70 ％，電力が景観への配慮等に大変気を使っている。とくに，今30 ％。設備の大半が地下に配置されているため，回調査した施設は大部分を地下に設置する等，自治

発電電力量のうち約80 ％が所内（空調，電気集体の苦労・工夫が伺われた。

じん機等）で消費されている。

最後に，この度は田中勝先生をはじめ，工業会事

・施設整備計画から建設までに10年かかった。住民

務局及び技術委員の皆様には大変お世話になり，おとの協議でもっとも重要なテーマは，「煙突が見かげさまで有意義な調査ができたことを，ここにあ

えてはいけない。いかにも清掃工場という建物はらためてお礼を申し上げます。今回の調査の成果をダメで，セーヌ川側から見えてはいけない。」

もとに，我が国としても今後有効な方向性を見出し

・施設の運用期間は，40~50年を予定している。

ていければ幸いです。

＊

市場開発部 企画室

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

神鋼環境ソリューション技報

41

都市環境フォーラム

欧州廃棄物処理施設調査報告

The Report of Waste Treatment Plant in Europe
by“Forum for Energy & Environment”

藤田 淳＊
Jun Fujita

2014年11月に，NPO 法人都市環境フォーラム主催の欧州廃棄物処理施設調査団に参加したので，その報告を行う。視察した都市は，フランクフルト（ドイツ），アムステルダム（オランダ），ブ
リュッセル（ベルギー）とパリ（フランス）であり，４つの廃棄物処理施設の視察とベルギー大手の廃棄物処理事業団体との意見交換を行った。欧州ではごみは廃棄物ではなく，エネルギ資源として位置づけられており，積極的に電気および熱としてエネルギ回収されている。
I participated in a study group of European waste treatment plant supported by NPO corporation Forumfor Energy & Environment in November, 2014. The group visited four waste treatment plants in Frankfurt(Germany), Amsterdam (Netherlands), Brussels (Belgium) and Paris (French), and exchanged views witha major waste treatment enterpriser in Brussels. In Europe waste is regarded as an energy resource. Theenergy is recovered as electricity and heat.

Key Words：
都

市

ご

み

Municipal solid waste (MSW)

廃棄物処理施設

Waste treatment plant

欧

州

高

効

率

市

場

Europe market

発電High efﬁciency power generation

まえがき

２．訪問場所：2014年11月に，NPO 法人都市環境フォーラム主・ドイツフランクフルト

催の欧州廃棄物処理施設調査団に参加した。参加メMüllheizkraftwerk Frankfurt 焼却場

ンバーは，主に廃棄物処理業界および水処理業界の・オランダ技術者であり，廃棄物処理施設の視察による市場調

・ベルギーアントワープ

査と交流を目的としている。視察した都市は，フラ・ベルギーブリュッセル FEBEM 廃棄物処理事業団体

ンクフルト（ドイツ），アムステルダム（オランダ），・フランスパリ

ブリュッセル（ベルギー）とパリ（フランス）であ【ドイツフランクフルト Müllheizkraftwerk Frankfurt

り，４つの廃棄物処理施設の視察とベルギー大手の焼却場】

廃棄物処理事業団体との意見交換を行ったので報告

１）施設概要する。

①

処理能力：1 500 t/d（350 t/24 h ×４炉）

１．訪 問 日：②

方③

事 業 者：Mainova（フランクフルトでガス供

2014年11月８日（土）―11月16日（日）42

SITA ReEnergy Roosendaal B.V. 焼却場
The SLECO 焼却場

ZI de Villers-Saint-Paul 焼却場

式：全連ストーカ（レンチェス社）

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

給，水道供給，熱供給，廃棄物処理④⑥

0.8 mm/年程度でありこれまで，部分交換や，溶蒸気条件：６MPa，500 ℃，62.7 t/h/炉，常時３射補修により対応し，全交換は実施していない。

炉運転により合計190 t/h の蒸気を

⑦

発生。
⑤

ボイラのスーパヒータの減肉は0.1 mm/6 w ＝をしている民間企業）

主灰は路盤材などでリサイクル，飛灰は塩鉱跡に埋立てている。

発電出力：定格26 MW，47 MW（２基目は増設）

３）視察所感⑥ 処理フロー（図１）：ストーカ→ボイラ→減温塔

フランクフルトでは，ごみ処理は自治体でなく民→バグフィルタ→誘引送風機→煙突

間企業が事業として実施している。収集事業も民営

２）施設調査内容化され，合理化が進んでいる。また，ごみはエネル①

フランクフルト市で最大の廃棄物処理施設であギとして位置付けられており，そこから最大限電力る。1965年から稼動を開始し2009年に更新，増設

や熱として回収する施設としている。日本での現在を行い現状の規模となっている。

の高効率発電は４MPa ×400 ℃の蒸気条件が主流で②排ガス処理は乾式で非常にシンプルである。ダ

あるが，これよりはるかに高い条件にて発電を行っ

イオキシン類の発生抑制のための燃焼管理は日本ている。

と同様で850 ℃×滞留時間２秒とのこと。

【オランダ SITA ReEnergy Roosendaal B.V. 焼却場】③

職員は106名であり，ごみ焼却場というより大

１）施設概要

規模な工場というイメージ。一班15名で当時は３①

処 理 能 力：912 t/d（456 t/24 h ×２炉）

炉運転であり中央制御室は５名対応。

②

方

③

事

④

蒸 気 条 件：6.5 MPa，422 ℃，75.6 t/h/炉④

フランクフルトでの一人当たりの生活ごみ発生
量は700 g/人・日で日本（628 g/人）と同程度。

式：全連ストーカ（フォンロール社）
業

者：SITA-Re-energy 社

プラットホームではごみ投入扉がなく，幅10 m⑤

発 電 出 力：定格32 MW

×高さ４m 程の開口が８箇所あり，ごみを投入⑥

処理フロー：ストーカ→ボイラ→電気集じん機⑤

している。燃焼空気の吸引によりごみピット側を→バグフィルタ→触媒反応塔→誘負圧としており，それほど臭気は気にならない。

引送風機→煙突

図１Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

フローシート（パンフレットより）

神鋼環境ソリューション技報

43２）施設調査内容①

運転人員は61名。当時は２炉運転で中央制御室
は５名対応。

②

プラットホームにはごみ投入扉がなく，10 t ～20 t ほどの大型車での搬入がメインである（写真１）。
③ 設計ごみ質は11 700 kJ/kg であり発電効率26.1 ％。
④

煙突入口排ガスでボイラ給水を加熱すること
で，１MW 分の発電量増加効果があるとのこと。
その際，排ガスは170→130 ℃まで減温される。

⑤

年間8 000 h（＝333 d/年）を効率よく運転する

ための工夫として次のボイラ灰落としシステムに

写真１

プラットホームの大型車両

ついて強調していた。
・ウェットクリーニング：ボイラ１パス上部からホースを垂らし，水を炉壁に噴霧することで灰やクリ②

稼働率は92 ％（8 000 h 以上）と非常に高い。

ンカを剥離しやすくする。数回／週実施している。

③ 本施設では，産業廃棄物と汚泥を混焼している。

・explosion pulse 装置：水平煙道入口に２箇所設置

汚泥の混焼割合は30 ％（設計は50 ％）と高く，した起爆装置で窒素，メタン，酸素を装置内で爆ヨーロッパでもっとも成功した流動床と言われて発させ，その際発生する衝撃波で炉内の灰を落といるとのこと。助燃は立上時のみ使用している。

す。２回／日実施している。３千万円／基と高額④

砂層温度は850 ℃で管理しており，900 ℃を超であるが，継続的にボイラへの収熱維持を図るた

えると砂がガラス化してくるため注意しているとめに必要な設備と位置付けており，当日もスイスのこと。

の装置メーカ担当者が説明のためにわざわざ来場
して説明対応をおこなっていた。

⑤

ベルギーでは，ストーカ方式より，流動床方式の方が雑多なごみに対応可能という点で評価が高・ラッピング装置は，レール移動式の槌打ち装置。

い。また日本と同様に国土面積が小さく，最終処

３）視察所感分場の確保の問題があり，ガス化溶融技術につい民間企業が運営をしていることもあり，いかに発電効率を維持した状態で連続運転を継続するかということに注力している。搬入車両も大型であり，合理化が進んでいる印象。
【ベルギーアントワープての興味を持たれていた。
３）視察所感
汚泥混焼率が高いからか砂層温度は850 ℃と高めで維持している。クレーン操作員はごみの発熱量演

The SLECO 焼却場】

算値の推移を確認しながら，ごみを丹念に撹拌し投

１）施設概要入しており，日本と同様に投入ごみの変動を小さく①

処 理 能 力：1 800 t/d（600 t/24 h ×３炉）することに細心の注意を払っていた。汚泥投入量②

方は，自動制御であり，砂層温度により増減している

式：全連流動床（炉は荏原環境プラン
トの技術提携）業

ものと考えられる。３炉運転でありながら中央制御

③

事

④

発 電 出 力：定格34 MW

者：SLECO 社

室は１名で運転しており，機械的なトラブルがほとんどないと想定された。

⑤

処理フロー：流動床炉（尿素噴霧）→ボイラ→【ベルギーブリュッセル

電気集じん機→減温塔→バグフィ

団体との意見交換会】

ルタ→湿式洗煙→誘引送風機→煙１）団体概要突

FEBEM 廃棄物処理事業

ベルギーのごみの収集，運搬，リサイクル，廃棄

２）施設調査内容物処理，バイオマスからのエネルギ利用，土壌浄化①

運転班は５名／班×３交代（運転１名，電力監などを事業とする民間企業170社が加盟している団

視１名，クレーン１名，現場２名）であり，当時体である。本業界の構成員で，ベルギーで発生するは３炉運転ながら中央制御室は１名で監視を行っ

家庭ごみの50 ％，産業廃棄物の90 ％以上を収集・ていた。

処理している。

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２）視察内容

や，その他，リサイクルが困難なプラスチックの

FEBEM から団体の紹介とベルギーのごみ処理のリサイクルを行っている。船については300 000

現状について説明と FEBEM 加盟企業３社のプレゼ

隻，風車の羽は1 000機分が処理待ちの状態とのンテーションを受けた後，日本のごみ処理状況を紹こと。処理方法としては，粉砕，乾燥，混合成形

介し，ディスカッションを行った。写真２にディスし，マンホールカバー等の二次製品を製造していカッションの様子を示す。
⑴

る。また，線路の枕木にも利用されている。

ベルギーにおける廃棄物処理の現状（FEBEM

３）視察所感社より）

ベルギーの面積は九州より小さく，天然資源がほ・ベルギーでは，焼却炉の建設は減少しており，リ

とんどないこともあり，廃棄物に対してもマテリア

サイクル事業に多くの予算があてられる。家庭ごルリサイクルを徹底している。リサイクルできないみの30 ％は焼却，70 ％がリサイクルされている。

廃棄物についてのみ，焼却し，電気あるいは熱としまた，産業廃棄物では15 ％が焼却，80 ％がリサてエネルギ回収を行っている。ごみ処理施設は集約

イクル，５％が埋立てされている。

化され，効率的にエネルギを回収できていることが・ １ 年 間 の 廃 棄 物 発 生 量 は62.5百 万 ト ン で あ りわかる。

（2010年実績），そのうち90 ％が産業廃棄物であ【フランスパリる。

サイクル】

・国内には焼却場が約20箇所しかなく，広域化が進

ZI de Villers-Saint-Paul 焼却場／リ１）施設概要んでいる。また，全ての施設で発電を実施している。 （焼却施設）⑵

REMONDDIS 社①

処 理 能 力：520 t/d（260 t/24 h ×２炉）

・廃棄物，水処理関係では世界で５位の企業であ②

方

り，500の廃棄物処理施設で年間3 000万トンの処③

竣理を行っている。日本での実績はまだない。

④

事

⑤

蒸 気 条 件：4.5 MPa，400 ℃，32 t/h ×２缶

・主に製鉄所から排出されるスラグなどのリサイク⑥

発 電 出 力：定格14 MW

ルメーカであり，廃棄物ゼロとする処理方法の開⑦

処理フロー：ストーカ炉→ボイラ（尿素噴霧）⑶

Recovel 社

式：全連ストーカ
工：2004年
業

者：SMVO 社→電気集じん機→バグフィルタ→であるスティールミルの工程で発生するスラグを誘引送風機→煙突

炭化処理によりリサイクルを可能とし，再生材は（リサイクル施設＝選別梱包施設）

主に路盤材として再利用されている。

①

処 理 能 力：120 t/14 h②

方式：トロンメル選別＋風力選別＋光学

ルできる世界で唯一の企業である。船体や，飛行③竣

工：2004年

機の翼，風車の羽根に使われるファイバーグラス

④

事

⑤

処 理 対 象：不燃ごみ（ビン，ビニル・プラ⑷

発を目指している。例えば，処理しにくい廃棄物

REPROCOVER 社

・ファイバーグラス系の廃プラスチックをリサイク

式自動選別＋手選別業

者：SMVO 社
類，包装紙，新聞紙など）

⑥

排

出

物：鉄，アルミ，紙（数種類），ポリエチレン，ポリスチレン，ラップ，PET など12品目

２）施設調査内容①

自治体発注の DBO 案件を SMVO 社が受注し運営している。収集域人口は約49万人であり，可燃
ごみ量は当初350 kg/人/年（＝170 000 t/年）と想定していたが，実際は減量が進み255 kg/人/年（＝125 000 t/年）となっている。そのため，稼働率が低くなっており，ごみの収集範囲を広くするよ
写真２

ディスカッションの様子

Vol. 11 No. 2（2015 ／ 2）

う周辺自治体と検討中とのこと。

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写真３

②

写真４

アームロール車への積み替え状況

全体写真

施設建設時の地元協定として，収集車両を極力いる。マテリアルリサイクルの観点から多くの税金増やさないよう一部を鉄道輸送としている。なをリサイクル事業に当てているものと思われた。ごお，鉄道輸送は車両収集に比較し２～３倍のコス

みの鉄道輸送は，レールなどのインフラ整備や車両トがかかるとのこと。列車にて搬入されたコンテからの積替え作業・場所が必要なことからコストア

ナは，貨車車両を連結したまま斜め方向に回転ップになるため，収集範囲・量などに課題があるとし，アームロール車にて引出しごみピットに投入考えられる。

している。写真３にアームロール車への積替え状

む

況を示す。
③

す

び

ごみ処理に関しては先進といえるヨーロッパ４カ

主灰についても，天蓋付きコンテナに入れ鉄道

国の施設を訪問した。いずれの国においても，まずにて輸送し，道路業者に引渡している。主灰はエはリサイクルを優先としており，どうしても処理でイジングし（屋外で寝かして酸化する）路盤材にきない残ったごみを焼却し徹底してエネルギ回収す利用している。飛灰発生量はごみに対し約2.5 ％るという考えが主流である。また，処理規模についであり，埋立処理している。

ても広域化が進んでおり，効率的にエネルギ回収を④

熱利用として，蒸気タービンの抽気蒸気で場外の工業団地に熱供給を行っている。

⑤

行っている。
また，ごみ処理フローについては，炉―ボイラ―

排ガス処理は尿素噴霧，活性炭，重曹による乾尿素噴霧―（減温塔）―電気集じん機―バグフィルタ式方式を採用している。欧州では重曹を採用して（重曹）―（湿式洗煙塔）―誘引送風機―煙突の施設がいる施設が多くあるように感じた。

多く，乾式を取り入れているプラントも多くあっ⑥

リサイクル施設は，トロンメル，風力選別，プた。炉形式としては，ストーカが多いが，ベルギー

ラスチック光選別，手選別から構成される。場内については雑多なごみを処理できる点から流動床のには，機械運転員数名と，最終の手選別ラインに方が優れているとの評価もあった。また，いずれのは30名ほどが作業に従事していた。

施設においてもクレーンでの撹拌・混合が非常に重⑦

プラスチックは，ポリエチレン，ポリスチレ
ン，ラップなど詳細に分けて，リサイクルを徹底要との意見であり，これは万国共通であると感じ
た。

している。

今回の調査団では，欧州廃棄物処理施設の現状を

３）視察所感

肌で感じることが出来たことはもとより，視察や団

フランスでも，焼却する前に徹底してリサイクル体行動を通じて業界の技術者と交流を深めることがしていることがうかがえた。ごみは紙・プラスチッ

でき，非常に有益な調査となった。今後も関係を継クを含め混合された状態で排出されたものから，人続し意見交換やプラントの視察など技術交流を深め

海戦術により12種類にも分別しリサイクルを行ってられるよう努めていきたい。（写真４全体写真）＊

環境プラント事業部 操業技術部 第一技術室

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施設・技術紹介

環境省福島環境再生事務所向け
飯舘村小宮地区対策地域内廃棄物処理施設（減容化処理）を竣工

当社が株式会社神戸製鋼所とともに2013年11月に環境省福島環境再生事務所から受注しました「飯舘村小宮地区対策地域内廃棄物処理業務（減容化処理）」は，仮設焼却施設が竣工し，2014年11月より運営業務を開始しました。
当施設は，東日本大震災および原子力発電所事故の影響により避難されている飯舘村民の方々の帰還準備に伴い発生する「片づけごみ」を処理するために設置されました。
なお，福島県の対策地域内廃棄物の処理業務における第１号案件となっています。
概要・業務受託者：神鋼環境・神戸製鋼共同企業体
・焼却炉形式：流動床式焼却炉
・処 理 能 力：5 t/d（ 5 t/8 h ×１炉）
・運 転 方 式：間欠運転式
・処理対象物：片づけごみ※各家庭から発生する屋内の可燃性廃棄物（畳・家具・布団・衣類等）

写真１

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飯舘村小宮地区仮設焼却施設

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全景47

【施設特長】２．排ガス中の放射性物質を確実に除去する２段式
バグフィルタを採用

１．間欠運転に適し，安全かつ安定処理を実現する
流動床式焼却炉を採用

・減温塔にて排ガスを200 ℃以下に急冷し，排ガ・流動床式焼却炉は機械的な可動部のない密閉構

ス中のばいじんをバグフィルタにて確実に除去造であり，粉じん，ガス等の漏出リスクが小さします。

く，高い安全性を有します。

・セーフティーネットとして２段目のバグフィル

・炉内に熱容量の大きい砂を有しており，高温のタを設置し，万が一ろ布が破損した場合も，２

流動砂の中でごみを連続的に燃焼します。この段目のバグフィルタにて確実にばいじんを除去ため，炉内滞留ごみがわずかであり，停電等のします。

非常時にも瞬時に燃焼が完結し，安全に設備停止することができます。

３．負圧を維持することで，外部への放射性物質の・流動砂の保有熱量により設備立上げが短時間であり，立下げ運転も容易であるため，間欠運転式に適しています。

漏えいを確実に防止・作業上，粉じん発生の可能性のある受入供給設
備，灰搬出工程をテント構造の屋内に収納し，負圧を維持します。
・補助誘引送風機により停電時や夜間等運転停止
時も炉内の負圧を維持します。

図１

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仮設焼却施設全体フロー

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施設・技術紹介

国内最高水準のごみ発電と掘起しごみ処理による最終処分場延命化を実現
仙南地域広域行政事務組合向け（仮称）仙南クリーンセンター整備運営事業
宮城県仙南地域広域行政事務組合から，2014年１月に受注した本事業は，同県最南部に位置する２市７町（白石市，角田市，蔵王町，七ヶ宿町，大河原町，村田町，柴田町，川崎町，丸森町）で排出される一般廃棄物を対象とするごみ処理施設を整備し，15年におよぶ運営・維持管理を行うものです。
今回採用された「流動床式ガス化溶融炉」は，国内トップの実績に裏付けられた高い安全・安定性を誇り，ごみの保有エネルギーを用いた自己熱溶融処理を行えるため経済性にも優れています。さらに本施設は，同規模で国内最高水準の発電効率（18.7 ％）を発揮するとともに，多種多様なごみの処理が可能な流動床式ガス化溶融炉の特長を活かし，仙南最終処分場に埋め立てられた廃棄物を掘り起して処理することにより，最終処分場の延命化を実現します。
事業の概要〇事 業 者：【設 計 建 設】株式会社神鋼環境ソリューション
【運営維持管理】株式会社仙南環境サービス（当社，神鋼環境メンテナンス株式会社２社共同出資による特別目的会社）〇事業方式：DBO 方式（Design：設計

Build：建設

Operate：運営）〇事業期間：【設 計 建 設 期 間】2014年１月から2017年３月までの３年間【運営維持管理期間】2017年４月から2032年３月までの15年間
施設の概要〇熱回収施設

ごみ処理能力：200 t/d（100 t/24 h ×２系列）（仮称）仙南クリーンセンター完成イメージ図
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施設・技術紹介ベトナム国 ハイフォン市水道公社
上向流式生物接触ろ過池（U-BCF）
2013年12月，ベトナム北部，ハイフォン市にて U-BCF 設備が竣工しました。
本設備は JICA 草の根技術協力事業（平成22年度～24年度）として北九州市と共同でパイロットプラントによる実証実験を行い，その実証試
験の成功を経て導入が決定したものです。
U-BCF は高度処理の１つに分類され，生物接触を可能にするろ材として粒状活性炭を用い，自然の川底の石などに付着した微生物が汚濁物
質を取り込み分解する作用を人工の装置内でより効果的に再現したものです。この粒状活性炭は表面が凹凸（多孔質）で小石などよりはるかに微生物が生息しやすい形となっており，これをろ過槽内に充填し，下から上に通水（上向流）することで活性炭を流動させ，生物接触効率の向上を実現しています。
U-BCF の導入によって原水中の有機物を３～４割分解するとともに，多量に塩素を消費するアンモニア態窒素や溶存マンガンを６～９割除去

パイロットプラント（ハイフォン市）

することで，塩素の注入量を削減することが可能となります。
今回導入した U-BCF は，ハイフォン市水道公社が運営するビンバオ浄水場の処理能力である5 000 m3/d を処理する事ができ，同水道公社は次のステップとして主力浄水場であるアンズン浄水場（処理能力100 000m3/d）への U-BCF 導入も検討しています。

竣工式

U-BCF 設備

【設備概要】
処理能力：5 000 m3/d
設置場所：ベトナム国 ハイフォン市 ビンバオ浄水場内
設置資金：ハイフォン市水道公社 自己資金による2014年からは同国ホーチミン市 サイゴン水道公社（SAWACO）が運営するタンヒエップ浄水場（処理能力300 000 m3/d）への U-BCF 導入を目標に実証実験を行っています。
ハイフォン市での実績をショーケースとし，今後もベトナム全土での U-BCF 展開を目指して取り組んで参ります。
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パイロットプラント（ホーチミン市）
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T o P i c s
水道展2014へ出展■名古屋水道展

2014

2014年10月29日～31日，愛知県名古屋市
団体連合会）が主催する名古屋水道展

ポートメッセなごやにて，水団連（一般社団法人日本水道工業

2014が開催され，神鋼環境メンテナンスと共同出展を行いました。

（後援：日本水道協会，名古屋市，日本水道新聞社，水道産業新聞社）
今年度の水道展テーマは『耐震化・更新を実行し，続けよう水道の信頼を‼』ということで121社・団体の出展がありました。
当社の出展品は，水道事業への取り組み PR パネルやろ過池の下部集水装置（A/W ブロック），微生物による自然浄化作用を活用した上向流式生物活性炭ろ過装置（U-BCF），水処理遠隔監視システム（ウォー
ターアイ）など計９品目の出展を行いました。
水道研究発表会では『低水温原水に対する U-BCF 処理性能評価』について研究発表を行いました。
『名古屋水道展来場者数……延べ5 000名（水団連調べ）』※参考……H25年度郡山水道展来場者2 700名
水道展と併催された全国会議では，『水道行政の現状と課題』（厚生労働省健康局），『水事業における危機管理』（北海学園大学工学部）というテーマで講演会が開催されました。
現在水道事業は，人口減少を背景に水需要の低迷や技術者の減少により事業体が弱体化することが危惧され，また自然災害時の水道運用という課題も抱えています。こういう諸課題に対し，国は新水道ビジョンを策定し，水道事業の『安定・強靭・持続』に向け，事業体の広域化や官民連携，アセットマネジメントの強化などを推進しています。前述の講演会もこれらの課題に対するものです。
また，国際イベントとして海外水道フォーラムも開催され，国際水協会，アメリカ水道協会，台湾水道協会など10団体を招聘し，各国の取り組み事例紹介がされました。
今年度は水道事業の成長戦略として官民連携事業やアセットマネジメントといった水道事業の中長期的運用についての企業 PR が目立った開催でした。
今後も水道事業の安定継続に向けて広域化や官民連携事業を始めとした水道事業の取り組みが加速化していく事と思います。
来年の開催地は埼玉となります。当社次回出展に向け出展準備を行ってまいります。

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神鋼環境ソリューション技報51

T o P i c s
展示会だより■グリーン・イノベーション EXPO 2014

水イノベーション2014年11月12～14日の３日間，東京ビックサイトにて，公益社団法人化学工業会，一般財団法人
率協会が主催する，グリーン・イノベーション EXPO 2014日本能水イノベーションに出展しました。

水イノベーションは，革新的な水循環システムの構築と上下水道運営システムの国内外展開を支援する専門展示会で，50社を超える水処理関連会社が出展しました。
当社は，PABIOMOVER-LS（汚泥削減型流動床式好気処理装置）や WET 法のゼブラフィッシュなどの生物応答測定に使用する生物，CT ウォッチ（冷却塔管理システム）のテスト機を中心とした展示を行い，400
名近い来場者に商品の説明を実施することが出来ました。
特に，PABIOMOVER-LS は流動担体を小型水槽に入れ，デモンストレーションしたことで，御来場者の質問を多く受け，商品を知って頂く良い機会となりました。
今回の展示会にて，当社製品紹介の多くの機会を得たと同時に，普段お会いすることが出来ない，水処理にお困りの顧客から生の声を聞くことができ，今後の営業活動，研究開発への活用が期待出来る展示会とな
りました。

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