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技術開発

JS技術開発情報メールNo.104

 

日本下水道事業団(JS)

◆◇◆━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

       2010・7・9

    JS技術開発情報メール No.104

━━━━━━━━━━━━━━━━━◆◇◆JS技術開発部

 

(目次)

◆トピックス

 <第47回下水道研究発表会発表概要>

 <今年の下水道展JSブース>

◇部ログ

 <汚泥を燃やすのはもったいない>

◆要語集10

 <グリコーゲン蓄積細菌群>

 <りん吸着剤>

◇下水道よもやま話

 <バイオマス燃料でSLを走らせて見たら・・・>

◆技術のポイント(部長コーナー)

 <下水汚泥はなくせるか?(2)>

 

 

 

 

━━☆★ トピックス ★☆━━

 

☆第47回下水道研究発表会発表概要★

 

関連サイト

http://www.gesuikyou.jp/kenpatu/

 

本年度も(社)日本下水道協会の主催で第47回下水道研究発表会が、7月27日(火)〜29日(木)にわたって名古屋市の「ポートメッセなごや 交流センター・イベント館」で開催されます。試験研究成果の普及の一環として、技術開発部からは5名が発表を行います。加えて、共同研究者との連名などの発表が11件あります。発表の概要は以下のとおりです

(共同研究者との連名発表はタイトルと発表者名のみ掲載)。

 

 

■7月27日(火)

〔パネルディスカッション

 膜分離活性汚泥法のさらなる普及のため パネラー 橋本敏一〕

                 

〔T-13-2 セラミック膜ろ過とA20法を合わせた槽外型MBRにおけるリン除去特性の検討  大和信大〕

 

■7月28日(水)

 

〔T-10-3 担体型充填高速メタン発酵による下水汚泥からのエネルギー回収技術の開発 第2報  森豊〕

 

〔T-10-5 消化汚泥におけるスケール生成原因とリン除去・回収技術  島村和彰〕

 

〔T-11-7 消化汚泥を対象としたリン回収技術に関する調査  M田知幸〕

消化槽内や消化槽以後の移送配管などでは、MAPのスケールトラブルが非常に多く報告されています。本研究では、消化槽周辺での維持管理性向上等を考慮し、消化汚泥を対象としたMAP法によるリン回収の技術開発を行っています。MAPスケールの生成しやすさをあらわす指標としてSr値を定義し、供給消化汚泥とリン回収後の汚泥のSr値を整理することで、本技術の適用による維持管理性向上効果を評価しました。

 

 

〔U-5-6-3 曝気レス水処理システムによる下水処理の性能評価   小原卓巳〕

 

〔U-6-3-2 高速吸着剤による下水処理水からのりん除去 緑川一郎〕

 

〔U-6-6-2 都市下水道処理への好気性グラニュール技術の 適用性の検討  辻 幸志〕

主として産業廃水の処理に用いられている好気性グラニュール技術が、近年、諸外国において都市下水処理に適用した事例がいくつか報告されています。日本下水道事業団では、日本の都市下水を対象として好気性グラニュール技術の適用性について検討しています。実下水を用いてラボスケールリアクターで有機物濃度、曝気風量などを変えて処理運転を行い、好気性グラニュールの形成に適した運転条件を見出しました。

 

 

〔U-6-6-8 酸素必要量(OR)計算に基づいた標準活性汚泥法のエアレーション制御  湛紀先〕

 

〔U-6-8-2 オゾン下水再生処理におけるマイクロバブルの濁質除去性能の解析的評価  日高政隆〕

 

 

■7月29日(木)

 

〔T-7-6 多段型生物処理装置を用いたエネルギー消費抑制型下水処理技術の開発  丹下真也〕

 

〔T-8-6 温室効果ガス排出削減を目的とした循環型多層燃焼炉の開発  竹下知志〕

 

〔T-12-2 耐硫酸モルタル防食工法の確立にむけて(W) 佐々木稔〕

共同研究により開発を行った耐硫酸モルタルについて、試験施工を実施した施設の追跡調査を継続的に行っています。本発表では、この調査により確認された、実処理場施設の硫化水素腐食環境下におけるモルタル材料の耐硫酸性能について報告を行います。また、関係団体・部署等との協議を重ね作業を進めてきた、耐硫酸モルタル防食工法を実施設の工事に適用するための指針化についても、考え方やとりまとめの状況を報告します。

 

 

〔U-3-2-9 消化ガスロータリーエンジン発電システム実証  立本 豪〕

 

〔U-6-5-7 高負荷二点制御を用いた効率的なOD法におけるリン除去の操作因子  田中一輝〕

 

〔U-7-3-1 嫌気性消化プロセスにおける初沈汚泥と余剰汚泥の分解特性  水田健太郎〕

初沈汚泥と余剰汚泥の性状の違いを明らかにし、バイアル試験によりそれぞれの嫌気性消化における分解特性を確認しました。また、初沈汚泥、余剰汚泥の分解率を向上させるための手法として、それぞれの投入汚泥へのポリ鉄添加、熱可溶化による汚泥改質を行い、その効果を確認しました。その結果、初沈汚泥へのポリ鉄添加、余剰汚泥の熱可溶化により、分解効率の向上、消化ガス発生量の増加が図られることが示唆されました。

 

 

 

☆ 今年の下水道展JSブース ★

 

7月27日(火)から30日(金)の4日間にわたりポートメッセなごやで下水道展’10名古屋が開催されます。JSでもブースを設けホットな情報を提供します。今年は、JSの開発力・提案力・総合力をテーマにJSの最新の取組みをパネル等で紹介します。平膜を用いた膜分離活性汚泥法の模型も展示します。膜によるろ過の様子をご覧いただけます。下水道展ご来場の際には、ぜひJSブースにもお立ち寄りください。

 

 

 

 

 

━━☆★ 部ログ ★☆━━

 

<汚泥を燃やすのはもったいない>

 

一同:ガヤガヤ

 

編集委員:え〜 今日は、下水汚泥の活用として、エネルギー利用について島田講師を中心として掘り下げていきます。それでは、お願いします。

 

島田:下水汚泥は、8割が有機物でカロリーを持っているんです。そのためこれからは、バイオマス資源、再生可能資源という視点を考える時代だとおもいます。

 

編集委員:ばいおます?下水汚泥が?

 

編集委員:たしかに日本は、これまで下水汚泥に対しては、資源よりもごみという意識が強く、安く処分するものという印象が多いですね。

 

島田:汚泥の資源化率が上がってきたといいますが、これは焼却した灰のセメント原料への利用が多いんです。バイオマス、すなわち有機物資源としての有効利用を考えると日本は20%程度しかないとも言われています。

 

編集委員:フムフム

 

編集委員:エネルギーとして利用する場合は、メタンガス化しての消化ガス発電と、乾燥して固形燃料として利用するのが有力ですが、日本ではどちらもなかなか利用が進まないのが現状ですよね。

 

島田:消化ガス発電を例にとると、国内で汚泥の消化を行っている処理場が300箇所くらいあるんですが、ガス発電まで行っているところは、30箇所くらいしかないんです。消化ガス発電は50年代のオイルショックのころ、一時勢いがありましたが、運転開始して半年後頃にエンジントラブルが頻発しました。当時、ガスエンジンは欧州製だったことから、部品を現地から取り寄せる必要があり、修理に半年くらいかかる。これではちょっとというわけです。

 

編集委員:そんなことがあったんだ。そうすると「あつものに懲りてナマズが増えた…」になっちゃいますね。

 

島田:その言い回しはともかくとして、当時はトラブルの原因もよくわからなかった。その後、シロキサンという物質が原因であることがだんだんわかってきました。シロキサンは、シリコンオイルやシャンプーなどに使われている成分です。

 

編集委員:女子高生の朝シャンに問題があるんですか。朝の電車でいい香りがしますけど。

 

島田:高校生の朝シャンが原因ではありませんが、シロキサンはエンジンの中で高温で酸化されると硬い結晶物を形成し、これが部品磨耗や目詰まりを起こします。それでも、じゃあ、シロキサンを除去すればいいじゃないかと考えて、活性炭などシロキサンを取り除く技術の開発が行なわれ、最近、消化ガス発電を見直す動きもあります。

 

海外のバイオマス発電に目を向けると、ドイツなどでは、メタン発電の燃料は半分以上は資源作物といって、わざわざ、発電用の作物を作り、メタン発酵させて発電しているくらいです。

 

編集委員:わざわざ、発電のために農作物を作るんですか? サトウキビから自動車用のメタノールを作るのは聞いたことがあります。私も故郷の北海道でサトウキビを作ろうかしら。

 

島田:外国では、発電した結果(電力)に対して補助をするんですね。これをフィードインタリフといいます。一方、日本では、発電機や設備への補助金制度とすることが多く、そうすると設備を導入した事業者に資金が援助されることが多いんです。

 

編集委員:そうなると、作る時にできるだけ有利な補助を受けられる設備を作り、事業の運営や全体コストを下げるという視点を見失いやすいのかもしれません。発電したものをいくらで買取という制度になれば、できるだけ安い設備という方向に目が行くのではないかとも思います。

 

編集委員:それでは日本の方向が環境に向くと同時に、話の流れ全体がまとめに向かってますのでこの辺で…

 

一同(目を輝かせて):勉強になりました。ありがとうございました。

 

      (講師:島田正夫、編集:橋淳司)

 

 

 

 

 

━━☆★ 要語集 10 ★☆━━

 

<グリコーゲン蓄積細菌群>

<りん吸着剤>

 

※PDFで全文が添付されています。

 

グリコーゲン蓄積細菌群(ぐりこーげんちくせきさいきんぐん;glycogen accumulating organisms)

 

【解説】通称、英語の頭文字をとって「GAOs(ガオ)」と呼ばれる活性汚泥中に存在する細菌群である。これとセットでよく耳にするのが「PAOs(パオ)」と呼ばれる細菌群である。PAOsは「ポリりん酸蓄積細菌群」や「脱りん細菌」とも呼ばれ、生物学的りん除去を担う細菌である。GAOsとPAOsは、嫌気条件下で基質(有機物)を取り合うことが知られている。GAOsの活性が高くなることで、生物学的りん除去の悪化へと繋がるが、これまでに、GAOsの活性が上がる要因はほとんど見出されていない。

 

【詳しく知りたい方は・・・】「廃水処理・環境修復技術における複合微生物系解析の現状」(水環境学会誌特集),水環境学会誌,Vol.28,pp.479-483,2005

 

 

 

りん吸着剤(りんきゅうちゃくざい;phosphorus adsorbent)

 

【解説】りんを選択的に吸着する特殊な吸着剤であり、「繰返し利用」や「使い切り」タイプがある。吸着性能の例として、実施設の標準活性汚泥法の二次処理水を急速ろ過したものを原水に用いた実証実験において、処理水のリン酸態リン(PO43+-P)濃度は、常に0.01mg-P/L以下と極低濃度であった。吸着したりんを回収するときは、吸着剤に脱離液を流すことで、りんが吸着剤から離れ、これをHAP(JS技術開発情報メールNo.98(2010年1月8日)の用語集を参照)として回収することができる。

 

【詳しく知りたい方は・・・】「リン除去・回収技術の最新の動向」,下水道協会誌,Vol.47,573,pp.16-19,2010

 

 

         (技術開発部 辻 幸志)

 

 

 

 

 

━━☆★ 下水道よもやま話 ★☆━━

 

<バイオマス燃料でSLを走らせて見たら・・・・>

 

※写真は添付ファイルで掲載されています。

 

平成12年度に炭化システムの開発が完了し、現在、全国5箇所で高温炭化炉が稼動しています。炭化炉に関わって以来、個人的な夢として「いつかバイオマス燃料(汚泥炭化物)でSLを動かしてみたい。」と思っていました。

 

この夢については、「下水道よもやま話」バックナンバーNo49(2006/6/2) 「バイオマス燃料でSLを走らせたい!!」

JSホームページhttp://www.jswa.go.jp/gikai5/yomoyama/yomoyama049.pdfを参照ください。

 

さて、個人的な話題になりますが、平成20年4月から富山県下水道公社に出向する機会をいただき、2年間を高岡の地で生活しました。公社では毎年下水道フェスタを開催し、地域住民とのコミュニケーションを図っています。平成20年度下水道フェスタの催し物としてミニSLを走らす機会に恵まれ、長年の夢がかない、炭化物でミニSLを運転することが出来ました。

 ここでは、その顛末について紹介したいと思います。(写真1)

 

ミニSLは地元の鉄道クラブで個人が所有するものを借りました。

 

「下水道よもやま話」バックナンバーでも詳しく書いていますが、炭化物をミニSLで利用する場合の最初のハードルは、炭化物の大きさ(粒径)です。炭化物は直径数ミリですので、そのままではボイラ内のスクリーンを素通りし、燃える前に灰といっしょに灰だまりに落ちてしまうのです。

 

この問題は公社職員のアイデアで卵を入れる紙製パックを利用し炭化物を圧密固化することで解決しました。固化には少量のでん粉のりを水に溶いたものを利用しています。(写真2)

 

ミニSLはボイラで石炭を燃焼させ、発生した蒸気の圧力で走行します。炭化物を石炭と混焼する仕組みはバイオマス燃料を利用する石炭火力発電とまったく同じです。

 

炭化物を混ぜて利用する場合、石炭と炭化物の性状の違いから、炭化物混合割合は5%以内に抑制すべきであることを知っていたため、鉄道クラブの方に、あまり炭化物を沢山混合しないようにお願いしていたのですが、子供たちの人気に気を良くしたのか、運転回数が増すにつれ、どんどん炭化物の量が増えてきました。

 

横で見ていた私は、炭化物で力強く走行するSLに感激しつつ、一方でボイラに問題が発生しないか不安でした。

 

昼休みに差し掛かった頃、SLの動きがおかしくなってきました。なかなか出力が出ません。ボイラ内を点検したところ、炭化物が溶け出し、スラグ化した灰がボイラ壁面にびっしりと固着していました。炭化物は石炭と比較し溶流温度が低いため、本来付着してはいけないボイラ表面などに堆積してしまうのです。

 

昼休みはハンマーとノミでボイラ清掃の時間と化しました。鉄道クラブの方には申し訳ないと思いつつ、JSで行ってきた調査結果が正しかったことを、身を持って体験した1日となりました。

 

フェスタが終了し子供たちがいなくなったのを見計らい、大人もSLに試乗させてもらったことは言うまでもありません・・・・。

 

下水道フェスタ等でバイオマスミニSLを走らせたい自治体の方がいましたら、富山県下水道公社及びJS技術開発部でノウハウ構築済みです。ご相談ください・・・技術支援いたします。

 

      (総括主任研究員 山本博英)

 

 

 

 

 

━━☆★技術のポイント(部長コーナー) ★☆━━

 

<−下水汚泥はなくせるか?(2)−>

 

前回、水処理過程(好気処理)での余剰汚泥の100%減量化は可能だが、消費エネルギーの増大、水処理施設及び設備の増強、処理水CODの上昇などに留意が必要なこと、を説明しました。

 

今回は、「嫌気性微生物を利用した下水処理技術」を題材に、下水汚泥はなくせるかを考えたいと思います。

 

JS技術開発部では、今から20年前に「嫌気性微生物を利用した新しい下水処理技術の開発調査」(昭和61年度〜平成2年度)を実施し、また、嫌気好気ろ床法(平成19年度末現在で43処理場が供用)の事後評価調査(平成10年度〜平成11年度)も実施しました。これらの調査から明らかになった「下水の嫌気性処理の課題」は、以下のとおりです。

 

● 低水温期の機能低下により下水の嫌気性処理が適さない地域がある。

 

● 下水中に存在する硫酸イオンが硫酸塩還元細菌の働きで硫化水素に還元されるため、生物脱臭の採用やコンクリート構造物などの腐食対策が必要である。

 

● 長いHRT(水理学的滞留時間)が必要になるため、短いHRTで長いSRT(固形物滞留時間)を確保する必要がある。

 

● 発生するメタンガスの捕捉、回収が難しい。

 

● 好気処理に比べて処理水質が劣り、後処理(好気処理)が必要である。

 

嫌気好気ろ床法ではSRTを長くするために、ろ材を設置した嫌気性ろ床のHRTを22時間以上とし、嫌気性ろ床内汚泥の把握と適正な汚泥の引抜を前提に、汚泥発生率は除去SS量の30%で設計されています。

 

なお、イムホフタンク(2階式最初沈殿池)を採用している二見町茶屋クリーンセンター(移動床式好気性ろ床)では、イムホフタンクからの汚泥発生率が、低水温期(14℃)の70%から高水温期(28℃)の45%へと変化しており、イムホフタンク下部に保持された汚泥の嫌気性分解への水温の影響が明らかになっています。

 

その他の事例として、JSと(株)東芝による共同研究「自己造粒微生物を利用した下水処理技術の開発」(平成20年度〜平成22年度)があります。

 

この研究では、リーフレット(文末にURL掲載)にあるように、SRTを長くするために、嫌気性自己造粒微生物を用いた嫌気リアクター(担体を利用した固定床と汚泥部の組合せ)を採用しており、好気処理との組合せによる年間を通じた標準活性汚泥法と同等の水質の確保、消費エネルギーの低減(30%低減)、汚泥発生量の低減(30%低減)を目標性能として、真岡市にある技術開発実験センターに設置したパイロットプラントによる実証実験が始まっています。

 

下水汚泥の発生を少なくできる「下水の嫌気性処理」採用に向けた技術のポイントには、

 

● 低水温の影響に対する事前検討

 

● 硫化水素ガスの発生に対する「コンクリートや機械設備等の劣化、腐食」への対策、「臭気」対策の実施

 

● 仕上げ処理としての好気処理プロセスの採用

 

● 汚泥の発生量に応じた「リアクター内汚泥の把握」、「汚泥の引抜き」など、適正な運転管理の実施(メンテナンス・フリーは、ありえない)

 

が挙げられます。

 

※リーフレット

http://www.jswa.go.jp/gikai5/leaflet/126.pdf

 

 

 

     (技術開発部長 中沢均)

     

     

     

 

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