地方共同法人日本下水道事業団Japan Sewage Works Agency

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技術開発

JS技術開発情報メールNo.68

 

 

日本下水道事業団(JS)

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      2007・7・3

    JS技術開発情報メール No.68

━━━━━━━━━━━━━━━━━◆◇◆JS技術開発部

 

(目次)

◆トピックス

<第44回下水道研究発表会発表内容概要>

<Welcome to 下水道展JSブース>

<第4回IWA先端技術会議>

◇部ログ 9

<スラッキング・ファウリング>

◆いまさら訊けない下水道講座 25

<OD法の経緯(滞留時間は何故長い?)>

◇下水道よもやま話

<バイオソリッド>

◆読み飛ばし/聞き流し(部長コーナー)

<−ウォーキング−>

 

 

 

━━☆★ トピックス ★☆━━

 

☆ 第44回下水道研究発表会発表内容概要 ★

 

関連サイト:

http://www.jswa.jp/02_katsudo/04_training/pdf/44_kenkyuu.pdf

 

 

本年度も(社)日本下水道協会の主催で第44回下水道研究発表会が、7月24日(火)〜26日(木)にわたって東京都の「東京ビックサイト」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9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19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)。

 

 

〔T-5- -3 バイオマス固形燃料の燃料特性について   茨木 誠〕

 

バイオマスである下水汚泥を固形燃料化し、石炭火力発電所等で燃料として利用する事業が進められている。バイオマス固形燃料の燃料としての特性を調査するため、発熱量、燃焼性、破砕性、重金属の含有量などを分析した結果を報告する。

 

 

〔T-5- -5 造粒乾燥方式による汚泥の石炭代替燃料化の開発    當間久夫〕

 

〔T-7- -1 膜分離活性汚泥法の空気量削減に関する一考察   関根康記〕

                        

〔U-3-2-5 資源利用を目的とした下水及び汚泥からのりん回収技術の実用化:フォストリップ法   坂田芳治〕

 

〔U-5-3-2 雨天時下水活性汚泥法に関する実験結果について  岡本 順〕

 

合流改善技術の一つであり、簡易処理の高級処理化技術である雨天時活性汚泥法の実証実験を、札幌市新川下水処理場で実施した。その結果、負荷削減量は通常処理と比較して、C-BODでは最大で46%の削減が試算された。

 

しかし、T-BODでは最大で13%の削減にとどまった。これは、当処理場が硝化促進運転を行っており、雨天時活性汚泥処理を行うことに伴い滞留時間が短くなり、硝化が不完全となったためと推察された。

 

 

〔U-6-6-3 包括固定化加熱担体を用いた亜硝酸型硝化プロセスの検討     生田 創〕

 

〔U-6-6-6 包括固定化アナモックス担体を用いた汚泥脱水ろ液中の窒素除去特性   井坂和一〕

 

〔U-6-5-2 難分解性有機物等の環境リスク低減技術の開発 〜その1〜   後藤伸介〕

 

〔U-6-5-6 下水再生処理に向けたマイクロバブル流動特性の解析的評価     日高政隆〕

 

〔U-6-5-8 上向流移床型砂ろ過におけるろ過速度の高速化(その2)      岩崎 旬〕

 

〔U-1-2-7 リスクを考慮した下水処理施設のLCC評価手法の開発(2)     畑 明仁〕

 

〔U-8-1-10 OD法の自動制御について     湛記先〕

 

〔U-6-4-3 マイクロバブルの下水処理への適用方法      葛西孝司〕

                     

マイクロバブルの利用は、閉鎖性水域での水質改善などで報告されているが、水処理の分野での使用例は少ない。マイクロバブルの特性を整理すると共に、水処理への適用方法について検討結果を報告する。

 

 

〔U-6-4-9 マイクロバブルを用いた下水再生方式における水処理性能の実験的評価     隅倉みさき〕

 

〔U-6-2-9 促進酸化法を利用した複合的酸化分解による超高速処理技術の開発(その2)   村上孝雄〕

 

 

〔U-6-3-2 ステップ流入式多段硝化脱窒法流入水均等分配堰の開発      (現 西日本設計センター)森田美也〕

 

ステップ流入式多段硝化脱窒法は高性能な高度処理プロセスであり、3段式の場合は流入水を均等に3分割して1段目から3段目までステップ流入させることを前提としている。

 

しかしながら実際の運転においては、流入変動があるため、流入水を均等に3等分することは容易ではない。本開発においては、センサによる計測や電動堰等を用いず、流量変動にかかわらず安定した3分割が可能な簡易分水装置の開発を行った。

 

 

 

〔T-3- -1 アクリル系樹脂の含浸改質材を併用した耐硫酸性モルタル防食工法の開発         宮口克一〕

 

〔T-3- -3 樹脂ライニングを必要としない高耐硫酸性モルタルの開発        藤澤健一〕

 

〔T-3- -4 耐硫酸性補修モルタルを施工した下水道施設の追跡調査3年の結果ついて         大西宏二〕

 

 

〔T-3- -5 耐硫酸モルタル防食工法の確立にむけて−作業状況の報告−   ( 現 下水道業務管理センター)須賀雄一〕

 

日本下水道事業団では、民間企業と共同で耐硫酸モルタルの開発を行っており、汎用の断面修復モルタルと比べて高い耐硫酸性を持つモルタルの開発に成功している。

 

このモルタルを、硫化水素に起因する硫酸による腐食環境下にある下水道コンクリート構造物の断面修復および防食材料として使用すれば、構造物により高い耐硫酸性を与えることができる。

 

日本下水道事業団では現在、外部委員による技術評価を実施し、品質規格や工法の考え方の整理を行っており、今回はこれに関する現在までの作業状況について報告する。

 

 

〔T-2- -7 モンテカルロ法による各種活性汚泥法の処理水質変動要因の解析      糸川浩紀〕

 

活性汚泥モデルを利用したシミュレーション技術では、従来の活性汚泥法の設計手法では困難であった、流入水量・水質、水温などの外的因子が処理水質などに与える影響を定量的に解析することが可能である。

 

その際、複数の入力値をランダムに与えたシミュレーションを繰返し行なうモンテカルロ法を使用すれば、複数の因子による複合的な影響を定量的に解析できる。本報では、負荷条件が大きく異なる3種の活性汚泥プロセス(標準活性汚泥法、OD法、膜分離活性汚泥法)を対象にモンテカルロ・シミュレーションを実施し、異なる水温条件において各種外的因子(水温、流入水量・水質)の変動が処理水質へ与える影響を定量的に評価した結果を報告する。

 

 

〔U-5-4-1 下水道施設のアセットマネジメント 朱牟田善治〕

 

〔U-5-4-6 耐硫酸コンクリートの天井部断面補修工への適用性                            佐々木彰〕

 

〔T-9- -3 オゾン添加による活性汚泥法の機能向上に関する検討                            佐藤峰彦〕

 

 

〔T-9- -4 汚泥減量化設備の稼働状況について 猪木博雅〕

 

オゾンによる汚泥減量化設備を導入した処理場は、全国で10箇所程度稼動しているが、その運転実態を把握した事例は無い。本調査ではオゾン減量化設備を導入した複数の処理場で現地調査を行い、汚泥減量効果、放流水の状況、維持管理性などについて調査を行った。

 

 

〔U-7-3-6 りん回収を前提とした消化処理における超音波可溶化処理の検討 その3                 渕上浩司〕

 

 

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☆Welcome to 下水道展JSブース★

 

関連サイト:

http://www.gesuidouten.jp/

 

下水道展JSブースへようこそ。JSブースでは、テーマを厳選して展示を行っています。

 

まずは、「これまでとは違う、これからの水処理技術」として、近年導入が始まった膜分離活性汚泥法を紹介します。膜分離活性汚泥法は、高度な処理水、コンパクトな施設が特徴で、未普及地域対策として有望なPMBR(プレハブ膜分離活性汚泥法)についても紹介します。処理の原理が見て分かるミニチュア模型も動いています。あわせて、設計・維持管理に役立つ、活性汚泥モデルも紹介します。

 

続いて、「バイオマスの有効利用」をテーマに、バイオマス固形燃料化、消化ガス利用システムの開発について紹介します。下水汚泥を炭化等の処理により固形燃料化し発電所等の石炭ボイラーの燃料として使用する「バイオマス固形燃料化」は、汚泥の有効利用、地球温暖化防止の点から注目されているものです。下水汚泥の炭化物や石炭のサンプルも展示していますので、手にとって見てください。

 

その他、アセットマネジメントや下水道経営のパネル展示、汚泥利用の花瓶やレンガなどの下水汚泥利用の歴史展もあります。ぜひ、JSブースへお越しください。

 

 

 

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☆第4回IWA先端技術会議★

 

 

6月4〜6日の三日間、シンガポールでIWA(国際水協会)主催の第4回先端技術会議(Leading-Edge Conference on Water and Wastewater Technologies)が開催されました。この会議は、水関連の先端的技術に的を絞った国際会議で、会議の方式も通常の会議とは異なり、20分間の発表を3本行なった後で30分間のディスカッションを行なうというユニークなものです。

 

先端技術会議と称するだけあって、最新の技術が多数発表されていましたが、中でも注目を集めていたのは、MFC(微生物燃料電池)、アナモックスプロセス、各種膜分離活性汚泥法(MBR)、下水道における地球温暖化対策等でした。MFCは嫌気性処理の過程で、微生物が電気を発生するというもので、下水1m3あたり70W程度の電力が得られるそうです。まだ、実験室レベルの研究ですが、効率は次第に改善されて来ているそうで、今後、注目すべき技術と言えるでしょう。

 

アナモックスプロセスについては、オーストリアと日本から実施設の稼動状況に関する報告がありました。オーストリアの事例では、水温が15℃でも大丈夫ということでした。また。日本の事例は、半導体工場の排水を対象とした施設で、1年を経過して安定稼動しているとのことです。

 

私は、共同研究成果であるORP制御プロセスについてポスター発表し、また、1日目午後に開催されたMBRのワークショップでは、エネルギー消費量の低減方法について話題提供をしましたが、MBR関係者の中では大変関心が高いテーマであるため、その後のディスカッションは大変に盛り上がりました。また、3日目には座長も担当し、忙しい会議となりました。

 

シンガポールは赤道直下に位置しており、屋外は非常に暑いのですが、会議場やホテルでは冷房が強烈に効いており、その温度差は大変なものです。日本企業の現地駐在員の方の話ですと、会社や大学等を訪問しても、お客さんに対しては冷房を最強にするというのが礼儀ということです。また、こちらのお金持ちは、冷房をガンガンかけた部屋でセーターを着込み、ココアを飲むというのが何でも最高の贅沢だそうです。シンガポールの今日の繁栄は冷房のお陰だと言う人もいますが、クールビズを励行する我々日本人としては、「これで良いのか?」というのが、マリーナエリアに林立するガラス張りの超高層ビル群を見上げながらの感想でした。

 

               (先端研究役 村上孝雄)

 

 

 

 

 

 

━━☆★ 部ログ 9★☆━━

 

☆ スラッキング・ファウリング ★

 

編集委員:今回の部ログは、下水汚泥燃料について山本総括主任研究員にお聞きします。今、下水道界では、下水汚泥を炭化物などの固形燃料に加工して火力発電所などで使おうという取り組みが盛んに行われていますね?

 

山本:そうですね。事業団が積極的に推進している事業で、下水汚泥の有効利用もできるし、発電所で使う化石燃料の代わりに動植物由来のバイオマス燃料を使うことになるので、地球温暖化防止にもつながるんですよ。

 

編集委員:なるほど。地球に優しくていいことばかりのようですね。でも、何かハードルもあるんですよね?もちろん。

 

山本:はい。代表的なものに、スラッギング・ファウリングというものがあります。

 

編集委員:下水道の分野では聞きなれない言葉ですね。どういうものですか?

 

山本:高温のボイラ内で、燃料の灰成分が溶けて、これが火力発電所のボイラの内壁に付着して、伝熱を阻害する現象のことをスラッギングといいます。ファウリングも似たようなもので、灰中のナトリウムなどの揮発成分が炉の上方で凝縮して付着することで伝熱を阻害するものです。下水汚泥の灰分は融点が低く、また灰分も多いのでこれらの現象を引き起こしやすいのです。

 

編集委員:なるほど。スラッギングのスラグは溶融スラグのスラグですね。ファウリングは・・。

 

編集委員:野球のファウルと同じことだね。悪いことってことだね。

 

一同:(納得)

 

編集委員:ところで、対策はあるんですか?

 

山本:汚泥燃料の成分は可燃分と灰分です。灰分の絶対量はコントロールできないですが、可燃分を多く残すことで、相対的には灰分が少なくなります。下水汚泥を低温で炭化するなどして可燃分を多く残せるよう日々工夫を重ねているところです。

 

編集委員:あと何か豆知識は?

 

編集委員:質の良いオーストラリア炭なんかは比較的スラッギング・ファウリングが出にくいらしいですよ。逆に質の悪い○○産炭はかなり出るという。下水汚泥燃料もオーストラリア炭と混ぜると、スラッギング・ファウリングの影響は出にくいみたいですね。

 

編集委員:そういえば、この前子供と一緒に機関車トーマス見ていたら、機関車ヘンリーは火室が小さくて質の良い石炭を使わなければパワーがでなくて、トーマスをいらいらさせていましたね。

 

編集委員:いきなり機関車トーマスですか!でもまさしくファウリング・スラッギングのことですね!

 

編集委員:機関車トーマスも学術的に奥が深いんですね。

 

 

                   (編集:茨木 誠)

 

 

 

 

━━☆★ いまさら訊けない下水道講座 25 ★☆━━

 

<OD法の経緯(滞留時間は何故長い?)>

 

※PDFファイルで全文が添付されています。

 

反応タンクの滞留時間は、標準法で6〜8時間、OD法で24〜48時間とOD法は長い滞留時間で設計されます。

 

そもそもOD法は、酸化池から派生し、曝気式酸化池(酸化溝)として水面積の大きな反応タンクと機械攪拌装置による回分方式の処理法が考案されたのが始まりです。

 

酸化池は、天然の小さな池等に下水を導入し、藻類の光合成や大気中酸素の溶存および微生物による酸化分解の自然浄化作用を利用したものです。そのため、溶存酸素の存在するような浅い池、微生物濃度が薄く浄化能が低いため滞留時間は数十日から数百日となり、広大な土地が必要となります。

 

そして、オランダにおいて水面曝気装置であるケスナーブラシが開発され、この機械攪拌装置と環状の浅い反応タンクの組合せで考案されたのがオキシデーションディッチとされ、1954年に実プラントでの研究が行われました。曝気機能を有する機械攪拌装置の導入により、酸素供給とともに浮遊性の活性汚泥を育成することができ、回分方式により最終沈殿池を省略できるとともに、MLSS濃度を高めても沈殿時間を長くすれば良好な上澄液が得られることからMLSS濃度は3000〜8000mg/lで運転されていました。同時に低いBOD-SS負荷運転による発生汚泥量の低減(汚泥の自己酸化)が目的とされました。この結果、当時のオランダでは、流入BOD濃度400〜500mg/lを3日間程度曝気し、BOD除去率90〜97%を達成していました。また、流入負荷変動や低水温にも対応できるという効果を併せ持ちました。

 

わが国のOD法導入当初の設計では欧米での推奨値が用いられ『ディッチ容量は処理人口1人当たり300L(BOD54g)』=BOD容積負荷0.18kg/m3・日とされました。

(ちなみに、流入BOD濃度が500mg/lの場合:滞留時間2.7日、流入BOD濃度200mg/lの場合:滞留時間1.1日になります。)

 

日本の場合、流入BOD濃度は200mg/l(オランダの1/2〜1/3)程度なので、滞留時間は3日間の1/2〜1/3=24〜36時間となります。

 

当初はBOD除去や発生汚泥量の低減のために設定された滞留時間(=曝気時間)でしたが、長い滞留時間と長いSRT(=高MLSS)による硝化反応が問題となり、脱窒工程が議論されました。その後、ASRTによる運転法案が提示され、窒素除去が可能な処理法となりました。

 

現在の標準設計では、高度処理として窒素除去を考慮する場合、好気時間:無酸素時間=1:1を基本設定とし、必要なASRTより好気時間が設定されます。通常は滞留時間24時間(好気時間12時間)となりますが、水温が低い場合(13℃以下)は滞留時間24時間以上が必要になります。このように、当初からの長い滞留時間により、設計値はあまり変化せずに現在に至っているようです。

 

 

            (技術開発課 三宅十四日)

 

 

 

 

 

 

━━☆★ 下水道よもやま話 ★☆━━

 

<バイオソリッド>

 

下水汚泥は、英語ではbiosolids(バイオソリッド)と呼んでいます。直訳すると、生物的固形物となります。汚泥をbiosolidsと呼ぶようになったのは1990年頃で、それまではsludge(スラッジ)と言っていました。このsludgeという言葉は、非常にイメージが悪いということで、新しい用語を考えようということになり、この用語の選定をWEF(米国水環境連盟)が実施しました。WEFでは、固定観念に凝り固まった大人よりは、頭の柔軟な学生にアイデアを募ろう(と思ったかどうかは分かりませんが)ということで、WEF学生部会が担当することになりました。WEF学生部会では、会員の学生からアイデアを募集し、その後応募された言葉に対して投票を行いました。

 

その際、1位になったのがbiosolidsです。命名者の学生はWEF総会で表彰されるという名誉を得ました。

 

当時、私はイリノイ大学に留学中で、WEFの学生会員でしたので、頭をひねりbiosoil(バイオソイル:生物的土壌)を応募しました。私のbiosoilは、投票の結果惜しくも2位となり、栄えある命名者の権利を逃してしまいました。

 

その際感心したのは、WEFが学生部会に全てを任せ、投票1位のものを、そのまま採用したことです。日本で同じことをしようとすれば、まず名称検討委員会を設置し、有識者の委員を任命し、投票結果を参考にしながら十分な検討を行い、委員会で決定する、というプロセスとなることでしょう。

 

日本でも、下水汚泥の名称を変更しよう、ということが以前言われていましたが、汚泥という言葉は、この業界の人にとっては非常になじみのある言葉なので、変更は難しかったようです。

 

ちなみに、「下水」もsewageが長く使われてきましたが、現在はwastewaterが一般的です。我が日本下水道事業団の英語名は、Japan Sewage Works Agencyですが、これは依然そのままです。日本では、なかなか変更は難しいようですね。

 

               (技術開発課長 藤本 裕之)

 

 

 

 

 

━━☆★ 読み飛ばし/聞き流し(部長コーナー) 3 ★☆━━

 

― ウォーキング ―

 

JS技術開発部メルマガをご愛読いただき、ありがとうございます。今年の梅雨は降雨量が全国的に少ないようですが、皆様のところはいかがでしょうか?

 

5年ほど前から、健康管理のために積極的に歩くこと(ウォーキング)を心がけています。朝の通勤時にひとつ手前の駅から歩くとか、昼休みに30分ほど時間を見つけるなど、1日1万歩を目標にしています。(現実はなかなか思ったようにはいかないことが多いものですが、…)

 

ウォーキングを心がけるようになって、新しい発見もありました。何気なく見過ごしていた街のたたずまいやちょっとした緑の空間に驚きを感じることがあります。迷うこともありますが、未知の通りへ入ると何とはなしにわくわくとします。また、日頃悩んでいた課題の解決のヒントが、ウォーキング中に浮かぶこともしばしばです。

 

私にとってのウォーキングの時間は、日常の場を離れ、身体とともに気持ちのリフレッシュを無意識に行っているのかもしれません。技術開発においても、課題を多角的に検討する姿勢、雰囲気が必要とされていると思います。柔軟に物事の発想ができる場や環境を整えることが、JS技術開発部に必要であり、努力を続けて行きたいと思います。(今日の昼休み、荒川の堤防にどんな風が吹いているか楽しみに、…)

 

                     (河井竹彦)

 

 

[編集室よりお詫び]

 

 前回配信しましたJS技術開発情報メールNo.67号に誤植がりました。部ログ「3Wは死後→死語」の誤りです。

 

 訂正してお詫び申し上げます。

 

 

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