低含水率脱水汚泥を利用したエネルギー回収の取組み

2013下水道展 JS10周年記念講演

日本下水道事業団 技術戦略部 資源技術開発課

汚泥処理技術開発の変革1. 減量化・安定化のための技術

【小規模処理場向け】

・ 小規模用脱水機 ・ コンポストシステム

【中大規模向け】

・ りん回収 ・ 溶融スラグの有効利用

・ 炭化システム（緑農地利用、活性炭代替利用）

2. 省エネ・創エネ・地球温暖化抑制のための技術

・ エネルギー回収を目的とした嫌気性消化関連技術

・ 低含水率脱水機

・ 固形燃料化

3. 放射能関連技術

・ 乾燥減容化 ・乾式セシウム分離

低含水率脱水機の開発状況

Ｈ２２ Ｈ２３ Ｈ２４ Ｈ２５ Ｈ２６

遠心脱水機

圧入式スクリュープレス脱水機

ベルトプレス脱水機（共同研究中）

【共同研究メーカー】

遠心脱水機：株式会社西原環境・株式会社IHI環境ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ、株式会社クボタ・寿工業株式会社、巴工

業株式会社、月島機械株式会社

スクリュープレス脱水機：株式会社石垣

ベルトプレス脱水機：メタウォーター株式会社

低含水率脱水機の概念 従来型比で含水率約7ポイント低減、難脱水性である消化汚泥の低含水率化

共同研究

共同研究

（共同研究）H26は予定

標準化

Ⅰ類登録

4

高分子凝集剤と無機凝集剤（ポリ鉄）の2液を添加

無機凝集剤は脱水がある程度進んだ時点で添加

分離液

供給汚泥

供給汚泥無機凝集剤

高分子凝集剤

高分子

ドライビーチ部

（従来）

低含水率型遠心脱水機の概要（機内二液調質遠心脱水機）

低含水率型遠心脱水機JS標準仕様書（従来型比較）

〔％〕

〔％〕

〔％〕

〔％〕

〔?/h〕

〔％〕

〔％〕

〔％〕

〔％〕

〔?/h〕

〔％〕

〔％〕

〔％〕

脱水対象汚泥性状

水処理方式 標準活性汚泥

汚泥種類 嫌気性消化汚泥

汚泥性状 1液調質（高効率） 2液調質

強熱減量（VTS） 64.0～61.0 61.0～57.0

供給

重力式 〔％〕

（分流式） （合流式） （分流式） （合流式）

2.5 2.0

61.0～57.0 64.0～61.0

2.5濃度

（TS） 機械式 2.0 2.5 2.0 2.5

汚泥2.0

5 55 5

72

遠心脱水機

重力濃縮

固形物（SS）回収率

処理量

脱水汚泥含水率

薬注率（対TS：ポリマー）

薬注率（対TS：無機）

標準処理量 標準処理量

81 79 74

機械濃縮

薬注率（対TS：ポリマー）

薬注率（対TS：無機）

標準処理量

1.6以下

35以下

97以上

72

97以上

79

1.1以下

-

95以上

標準処理量

74

1.3以下

35以下

固形物（SS）回収率

処理量

脱水汚泥含水率

繊維状物（100ﾒｯｼｭ）

1.6以下

-

95以上

標準処理量

81

1.3以下

-

95以上

1.5以下

-

95以上

標準処理量

1.5以下

35以下

97以上

標準処理量

1.1以下

35以下

97以上

標準処理量

低含水率型ｽｸﾘｭｰﾌﾟﾚｽ脱水機の概要

脱水部

濃縮部

圧入部

M

M

外筒スクリーン

スクリュー軸 洗浄パイプ

外筒スクリーン

スクリュー軸

プレッサー

（押圧板）

二液調質の場合（オプション）

スクリュー羽根

洗浄水

凝集汚泥

濃縮分離液

洗浄水

無機凝集剤

ろ液 脱水汚泥

洗浄パイプ

◎定流量処理◎凝集汚泥の高濃度化

◎脱水時間の増大

安定運転で低含水率化を達成

◎高い充填率

脱水部

濃縮部

圧入部

M

M

外筒スクリーン

スクリュー軸 洗浄パイプ

外筒スクリーン

スクリュー軸

プレッサー

（押圧板）

二液調質の場合（オプション）

スクリュー羽根

洗浄水

凝集汚泥

濃縮分離液

洗浄水

無機凝集剤

ろ液 脱水汚泥

洗浄パイプ

◎定流量処理◎凝集汚泥の高濃度化

◎脱水時間の増大

安定運転で低含水率化を達成

◎高い充填率

濃縮部を独立させる事で、細かな制御が可能

高分子凝集剤の外添加と脱水部への無機凝集剤添加による二液脱水が可能

汚泥変動に対する安定化と低含水率化を確認

低含水率型ｽｸﾘｭｰﾌﾟﾚｽ脱水機開発目標（従来型比較）

低含水率型（1液）

低含水率型（2液）

高効率型スクリュー

採用性能共同研究目標値

共同研究目標値

JS性能値

ろ過速度20㎏DS/h

φ30020㎏DS/h

φ30020㎏DS/h

φ300

高分子凝集剤薬注率

1.9％/TS 1.9％/TS 1.9％/TS

無機凝集剤添加率

― 22％/TS ―

ケーキ含水率 79% 76% 84%

固形物回収率 93% 93% 93%

嫌気性消化汚泥，機械濃縮項目

低含水率脱水の効果含水率が約7ポイント低減する（消化汚泥でも効果）

低含水率になるほど、脱水汚泥量が減る（産廃料金の縮小）

含水率82%で、100t だったものが

含水率78%で、82ｔ

含水率74%で、69t

含水率70%で、60t

後段の施設規模が一部小さくなる

後段の処理費用が少なくなる（規模縮小と低含水率の効果）

8

組合せ１低含水率+消化+焼却の組合せ 【効果】

消化汚泥の難脱水性の解決

消化+低含水率化での汚泥減容 → 燃焼ｼｽﾃﾑの小型化

脱水汚泥低含水率化での焼却ｼｽﾃﾑ投入ｴﾈﾙｷﾞｰの減少

焼却ｼｽﾃﾑでの消化ｶﾞｽ燃料利用

焼却ｼｽﾃﾑでの排出温室効果ｶﾞｽの縮減

 【課題】

低含水率化にﾎﾟﾘ鉄を利用した場合の設備や排ｶﾞｽへの影響 → ｺｽﾄ増加

低含水率脱水汚泥の輸送方法の検討

組合せ２低含水率+消化+燃料化炉（乾燥、炭化）の組合せ 【効果】 （組合せ1 +αとして）

消化工程で汚泥の発熱量低下 → 低温炭化・造粒乾燥で効率的に燃料化

 【課題】（組合せ1 +αとして）

燃料化事業（有価物）の場合、汚泥の減量化は必ずしもﾌﾟﾗｽに働かない

燃料利用先でのﾎﾟﾘ鉄影響評価が必要

11

下水汚泥固形燃料化事業の実施例自治体名 設計建設期間 燃料化方式 処理場名 燃料使用

福岡県 4年H8-12 油温減圧乾燥 御笠川浄化センター 電源開発松浦火力発電所

東京都 3年H17-19 中温炭化 東部スラッジプラント 東京電力勿来発電所

宮城県 2年H19-21 造粒乾燥汚泥 阿武隈川下流流域下水道県南浄化センター 日本製紙岩沼工場

バイオソリッドエナジー（山形県新庄市）

2年H18-19 造粒乾燥汚泥日本製紙岩沼工場H22年度は上山製紙

広島市 4年H20-23 低温炭化 西部水資源再生センター 電源開発竹原火力発電所

愛知県 3年H21-23 低温炭化 衣浦東部流域下水道浄化センター 中部電力碧南火力発電所

東京都 3年H22-24 炭化 東部スラッジプラント 東京電力勿来発電所

熊本市 2年H23-24 低温炭化 南部浄化センター 松浦火力

大阪市 3年H23-25 低温炭化 平野下水処理場 竹原火力

埼玉県 3年H24-H26 中温炭化 荒川右岸流域下水道終末処理場

滋賀県 3年H25-H27 湖西浄化センター

横浜市 4年H24-H27 低温炭化 横浜市南部汚泥資源化センター 磯子火力

北九州市 2.5年H25-H27 造粒乾燥汚泥 日明浄化センター日鉄住金高炉セメント㈱新日鐵住金㈱ 八幡製鐵所

京都府（公示） 3.5年H25-H28 洛西浄化センター

広島県（公示） 2.5年H25-28 芦田川浄化センター

12

出展：広島市HP

ｴﾈﾙｷﾞｰ回収ｼｽﾃﾑ構築に向けた課題への取組

 低含水率脱水汚泥の輸送方法

 無期凝集剤の影響軽減検討

 低含水率脱水汚泥の常温乾燥（低投入ｴﾈﾙｷﾞｰ）

 汚泥混合技術の開発

 共同研究提案は随時募集しています。

 課題解決に向けたご提案、お待ちしています。

14

B-DASH(H25～)「下水汚泥バイオマスを活用した発電技術」

排ガス 熱回収ボイラ

焼却灰

次世代型

階段炉

空気予熱器M

スクリュ式発電機

バイナリ発電機

エネルギー回収技術

エネルギー変換技術

機内二液調質型

遠心脱水機

低含水率化技術

汚泥

空気

燃焼ガス

灰

蒸気

濃縮

汚泥

燃焼空気

気泡流動床炉（従来技術） 次世代型階段炉（革新的技術）

燃焼空気

送風機

静圧 約 35kPa 約 5kPa

消費電力比 100 約 20

設備消費電力比 100 約 60

N2O排出量

炉内温度 800℃ 850℃ （多層） 900℃以上

kg-N2O/t-wet 1.510 0.625 0.3 約0.1

気泡流動床炉（従来技術） 次世代型階段炉（革新的技術）

燃焼空気

送風機

静圧 約 35kPa 約 5kPa

消費電力比 100 約 20

設備消費電力比 100 約 60

N2O排出量

炉内温度 800℃ 850℃ （多層） 900℃以上

kg-N2O/t-wet 1.510 0.625 0.3 約0.1

ご清聴ありがとうございました