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三菱化工機株式会社

出展内容 ( 下水処理 )

創エネルギー技術や省エネルギー技術をご紹介します

汚泥熱可溶化と無動力撹拌式消化槽を用いた高効率嫌気性消化システム

唐津市B-DASHプロジェクト フロー図


三菱化工機は、H29年度の国土交通省「下水道革新的技術実証事業(通称:B-DASHプロジェクト)」に採択された「高効率消化システムによる地産地消エネルギー活用技術の実用化に関する実証研究」の実証研究期間を終了し、今年3月にガイドライン(案)を発行しました。
この実証研究は、三菱化工機と九州大学、日本下水道事業団、唐津市からなる4社の共同研究体として、実証研究期間終了後も自主研究期間として、施設の運用を継続しています。
この実証研究では、消化槽の内部撹拌に外部動力を必要としない【無動力撹拌式消化槽】、バイオガスを増加させつつ脱水汚泥の含水率を低減する【高効率加温設備(可溶化装置)】などの当社固有技術を組み合わせたうえで、下水処理場におけるエネルギー自給率向上等の実証研究を行い、以下の導入効果を確認しました。
 ①消化槽撹拌動力低減    :撹拌動力90%削減  
 ②高い消化率        :消化率10ポイント上昇
 ③消化ガスの発生率が増加  :消化ガス発生量10~30%増
                (地域バイオマス等の投入の場合30~40%増)
 ④消化日数が短縮      :Minimum 15日
 ⑤消化汚泥の脱水性が改善  :脱水ケーキ含水率4~6ポイント改善
 ⑥脱水汚泥排出量削減    :30~50%削減

令和2年3月、平成29年度B-DASH事業「高効率消化システムによる地産地消エネルギー活用技術の実用化に関する実証事業」において、国総研よりガイドライン(案)が発行されました。

以下のケースでメリットがあると考えられます。
 ①排出汚泥量の削減を検討を要する場合。
 ②バイオガスの有効利用を検討する場合。
 ③嫌気性消化槽の容量が不足している場合。
 ④日平均汚水量が約10,000m3/日以上の嫌気性消化設備を有する下水処理場で、発生汚泥量削減
  によりLCC(ライフサイクルコスト)の削減を行いたい場合。
 ⑤日平均汚水量が約10,000m3/日以上の下水処理場で、嫌気性処理設備を新規に導入する場合。
 ⑥温暖化ガス排出量の削減を図る場合。

汚泥熱可溶化による高効率嫌気性消化技術

可溶化装置


本技術は、嫌気性消化設備において、脱水汚泥を熱可溶化することで汚泥が熱改質され、再消化し易くなります。その可溶化汚泥を消化槽に返送することで汚泥減量、消化ガス増量を図る技術です。
可溶化装置は、熱可溶化タンク、計器類、自動弁類、操作盤で構成されるユニット装置で、新設の消化槽だけでなく、既設の消化槽にも適用することができます。
本技術を導入した場合、通常の中温消化と比較した導入効果は、下記の通りです。
 ①高い消化率        :消化率10ポイント上昇
 ②消化ガスの発生率が増加  :消化ガス発生量10~30%増
                (地域バイオマス等の投入の場合30~40%増)
 ③消化日数が短縮      :Minimum 15日
 ④消化汚泥の脱水性が改善  :脱水ケーキ含水率4~6ポイント改善
 ⑤脱水汚泥排出量削減    :30~50%削減

これまでの実績は以下の通りです。
(1)平成24年4月 
 日本下水道事業団「エネルギー回収を目的とした嫌気性消化プロセス」として技術評価
(2)平成25年3月 
 日本下水道事業団新技術Ⅰ類選定「熱改質高効率嫌気性消化システム」
(3)平成29年4月 
 平成29年度B-DASH事業「高効率消化システムによる地産地消エネルギー活用技術の実用化に関する実証事業」に採択される。
(4)令和2年3月 
 平成29年度B-DASH事業「高効率消化システムによる地産地消エネルギー活用技術の実用化に関する実証事業」において、国総研よりガイドライン(案)が発行される。

以下のケースでメリットがあると考えられます。
 ①排出汚泥量の削減を検討を要する場合。
 ②バイオガスの有効利用を検討する場合。
 ③嫌気性消化槽の容量が不足している場合。
 ④日平均汚水量が約10,000m3/日以上の嫌気性消化設備を有する下水処理場で、発生汚泥量削減
  によりLCC(ライフサイクルコスト)の削減を行いたい場合。
 ⑤日平均汚水量が約10,000m3/日以上の下水処理場で、嫌気性処理設備を新規に導入する場合。
 ⑥温暖化ガス排出量の削減を図る場合。

無動力撹拌式消化槽

無動力撹拌式消化槽


① 撹拌動力を低減できる
従来の機械撹拌方式、ガス撹拌方式と比較した場合、必要な動力はスタートアップ時のガス吹込み動力だけであり、撹拌に要する動力が大幅に低減されます。
② メンテナンス性に優れている
内部に機械設備を持たない構造であることからメンテナンス性に優れており、撹拌機への絡み付き等の機械トラブルのリスクが低減されます。
また、スカムは一定厚さ以上になると外部へ排出される構造になっており、発泡も外筒側は外部に流出しない構造のため、これらのトラブルに悩まされることはありません。

①納入実績
・稚内市/稚内市バイオエネルギーセンター
・唐津市/唐津市浄水センター
②ガイドライン化
・B-DASHプロジェクトNo.26 高効率消化システムによる地産地消エネルギー活用技術 導入ガイドライン

以下のケースでメリットがあると考えられます。
・消化槽撹拌の無動力化によって消費電力が大幅に削減できます。
・消化槽撹拌機が不要となり、機械トラブルのリスクが低減します。

高機能型スイングディスクスクリーン(回転ドラムスクリーン)

高機能型スイングディスクスクリーン(回転ドラムスクリーン)


スイングディスクスクリーンは、高い固形物濃度の汚泥・汚水から、スカムやし渣を連続的に分離除去するために三菱化工機が独自開発したディスクスクリーンです。高機能型は、新たに「自己清掃機能」と「ディスクスクリーン回転数制御機構」を追加し、さらに維持管理性を向上させました。

1.コンパクトでし渣の補足量が高いスクリーンです。
2.自己清掃機能(セルフクリーニング)の追加により、毎回の運転終了時にスクレーパの正転・逆転
 を繰返し清掃運転を実施することで連続した運転が可能です。
3.ディスクスクリーン回転数制御機構の追加により、負荷(流入量・濃度)変動に応じた運転が可能
 です。
4.間欠運転を取入れ稼働時間を減らし消耗部品の延命を図り、維持管理費を削減しています。
5.納入実績
 K市(初沈汚泥用) 1台、Y市(スクリーンかす用) 2台、T市(初沈汚泥用・余剰汚泥用) 各1台

以下のケースでメリットがあると考えられます。
1.設置するスペースが狭い。
2.し渣による後段機器への影響(閉塞・絡み付き等)を抑制し、スクリーンの補足量を向上させたい。
3.スクレーパ部の人員による清掃頻度を削減したい。
4.負荷変動が激しく水位制御するのが困難。

三菱化工機の生物脱臭装置

生物脱臭装置


三菱化工機の生物脱臭は、臭気成分をひも状担体の表面に付着した微生物により分解・脱臭する装置です。また、高濃度臭気・負荷変動に対しても低圧損での長期安定運転を可能としました。
最大の特徴は、ひも状の担体を吊り下げる方式を採用していることです。本方式には下記の特長があります。
①担体の圧密化がない
②SS捕捉・分解生成物の析出による閉塞、圧損の上昇がない
③散水によって容易に下部に洗い落とされる

ひも状担体を吊り下げるという独創的な方式により、三菱化工機の生物脱臭装置は下記の優れた性能を発揮します。
①原臭ガスの除去率が高い(後段に活性炭吸着塔を必要としない例も数多くあります)
②高濃度臭気に対する安定処理(硫化水素濃度1500ppmでの実績もあります)
③負荷変動にも安定した処理性能(汚泥投入時などの瞬時の負荷急増や時間変動にも対応できます)
④長期の使用に対しても低圧損を保持し、担体に経年劣化がない(20年以上稼働した実績もあります)※担体は15年保証
汚泥系28ヵ所(活性炭吸着塔なし:7ヵ所)最大風量:202m3/分
水処理系16ヵ所(活性炭吸着塔なし:5ヵ所)最大風量:440m3/分
し尿処理農集汚水19ヵ所(活性炭吸着塔なし:10ヵ所)最大風量:150m3/分

以下のケースでメリットがあると考えられます。
汚泥濃縮槽・貯留槽・送受泥設備・し尿受入設備から発生する高濃度臭気により、既存の活性炭吸着塔のランニングコストがかさんでいる処理場様。汚泥投入や撹拌時など、瞬時の臭気濃度急増に対して既存の脱臭設備では対応しきれず、処理不十分の臭気が排出されてしまう状況にお悩みの処理場様。三菱化工機の生物脱臭装置ならば、ひも状担体の優れた性能により、硫化水素濃度が1000ppmを超える臭気でも処理が可能です。また、瞬時の負荷急増や時間帯による変動にも影響を受けず、安定した出口臭気濃度を保つことができますので、活性炭のライフを適正に保ち、環境への悪臭排出を防止することができます。しかも、担体に定期的な散水を維持するほかには清掃や交換などのメンテナンスの必要が一切ありませんので、省力化・省コストにも貢献いたします。

下水バイオガス原料による水素創エネ技術

下水道バイオガス水素を利用した今後の展望


本技術は、①前処理設備、②水素製造設備、③水素供給設備、④CO2液化回収設備から構成されており、各設備の技術概要については下記の通りです。
①前処理設備:下水バイオガスに含まれるシロキサンを除去し、膜分離装置にてCO2を膜の外に透過させることで、高濃度メタンガスを回収します。
②水素製造設備:回収したメタンと水蒸気を反応(水蒸気改質反応)させることにより水素を製造し、精製装置にてCO2を吸着除去し、高純度の水素を精製します。
水蒸気改質反応:改質反応 CH4+H2O→3H2+CO 、 変成反応 CO+H2O→H2+CO2
③水素供給設備:水素製造設備で製造した高純度水素を82MPaまで昇圧して、燃料電池自動車(FCV)へ充填します。
④CO2液化回収設備:前処理設備で除去したCO2を液化して回収します。

本技術は、下水バイオガスを原料として、高純度水素を製造し、燃料電池自動車(FCV)に供給する技術です。国土交通省が実施している「下水道革新的技術実証事業(B-DASHプロジェクト)」に2014年度に採択され、国土技術政策総合研究所からの委託研究として、福岡市・九州大学・豊田通商(株)・三菱化工機(株)の共同研究体で実証研究を行いました。また、本技術は2016年10月に国土技術政策総合研究所よりガイドラインを発行しております。

以下のケースでメリットがあると考えられます。
①未利用の下水バイオガスの有効利用が図れます。
②カーボンニュートラルな原料から製造した水素をエネルギー効率の良いFCVに供給することにより、ガソリン車に比べ、温室効果ガス削減に繋がります。
③副生するCO2を回収し、農業利用などで使用することにより温室効果ガス削減の可能性があります。
④下水バイオガス水素ステーションに出荷設備を設けることにより、水素出荷基地にすることも可能です。
⑤FCVは外部への電源供給が可能であり、緊急時の移動式発電機として、避難所や病院での活用が期待できます。

革新的な省エネ・創エネ 生活排水処理システム(一槽式アナモックス)

テスト装置


本技術は嫌気性膜分離(嫌気性MBR)と一槽式アナモックスでの2段処理方式です。嫌気性MBR槽内では嫌気性菌により排水中の有機物はメタンやCO2に分解されます。次に膜透過水だけが一槽式アナモックス槽に入ります。ここで、水中のアンモニア性窒素は一部亜硝酸性窒素に酸化され、さらにアナモックス細菌により未反応のアンモニア性窒素と反応し窒素に分解されます。2段処理により有機物濃度や富栄養化物質であるアンモニア濃度が低くなった処理水を得ることができます。
これらの反応は、亜硝酸性窒素酸化以外は嫌気処理であり、好気処理のように曝気のための多大なエネルギーを必要としない省エネルギーシステムとなります。
また、嫌気性MBRから発生するメタンを含むバイオガスは、精製後発電機で電気に変換、またはガス分離膜や改質器で水素に変換するなど創エネルギー化が可能となります。
さらに、実証最終年度はHAP形成とアナモックス菌の付着を融合したリン回収技術(HAP&アナモックス)を付加した実証も行いました。

2017年度「CO2排出削減対策強化誘導型技術開発・実証事業」(環境省)に採択。
宮城県仙塩浄化センターに小型試験機装置を設置し、実下水で実験。
2019年度 実証機を用いて連続運転。
2020年度 実証機にアナモックス処理・晶析による窒素・りん同時処理装置を追加設置し実証。

以下のケースでメリットがあると考えられます。
①嫌気性膜分離処理(嫌気性MBR)により滞留時間(6~8hr)※1が短く、有機分を効率よくメタンガスに転換できます。※1:下水汚水の場合
②汚水を直接嫌気性MBR槽で処理するため初沈、終沈、汚泥濃縮、汚泥消化設備が不要となります。
③アナモックス処理により、大幅に曝気量を削減出来ます。
④担体型一槽アナモックス法により、アンモニア性窒素を分解させる亜硝酸酸化細菌とアナモックス細菌が担体に保持され、効率的かつ安定的に処理できます。
⑤一連の処理工程は嫌気性処理である為、大幅にCO2削減が可能となりランニングコストの低減が出来ます。
⑥HAP&アナモックス法を用いると、リン除去も可能となります。
⑦発生したメタンガスは発電や水素化等、再生エネルギーとして有効に利用できます。

出展内容に関するお問合せ

出展者名

三菱化工機株式会社

小間番号

5004

住所

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担当

担当者:西平友紀   担当部署:企画部経営企画課
メール: kankyo@kakoki.co.jp

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