豊川浄化センターにおける下水汚泥・CO2・熱有効利用システムの導入効果

2014年12月19日発表番号 S205

資源循環工学研究室133438 西村宗樹

下水汚泥・CO2・熱有効利用システム

下水汚泥の有効利用 下水処理施設のプレゼンス向上

【豊川浄化センターにて実証実験中】

平成26年度卒業論文発表会

脱水汚泥

下水処理施設 水熱前処理装置

水熱汚泥

メタン発酵装置

消化液固液分離

残渣

吸引式堆肥化装置

バイオガス

精製ガス

気体溶解装置

CO2溶解水

海藻工場発電機

CO2

温水

植物工場

消化液

1. 実規模システムの設計 2. 導入効果の評価

実証実験をもとにシステムモデルの提示

まとめ

バイオガス発電

9,600 kWh /day（下水処理電力の25%）

堆肥

10 t / day（脱水汚泥の20%まで減量化）

植物工場（熱量基準）

面積 4,800 m2（0.48 ha : 全敷地の1%）

トマト 226 t / year 海藻工場（CO2基準）

容積 7,200 m3（10 ha : 全敷地の23%）

海藻 102 t / year

焼却処理と同等の汚泥処理エネルギー

水熱処理のメリット• 脱水汚泥を処理可能（他施設からの受入可能）• メタン発酵槽のコンパクト化• 汚泥の熱処理（風評被害の低減）• 生分解性ポリ袋の前処理（生ごみ回収）

これらのサービスを低環境負荷で提供することが可能

水処理施設

実証実験場

植物工場4,800 m2

( 0.48 ha )

豊川浄化センター外観（43 ha）

海藻工場7,200 m3

( 10 ha )

消化槽2,500 m3×2基

ガスタンク2,100 m3

2 / 11

2014年 12月19日 卒業研究発表会

資源循環工学研究室S204 上田真太郎

オンラインSFE-HPLCシステムによる堆肥の生物性診断

生物性診断

迅速性・再現性・定量性

堆肥を対象としたオンラインSFE-HPLCの操作条件検討および有用性評価

SFE: Supercritical Fluid Extraction

下水処理 作物栽培 堆肥化

環境中の微生物が作用

HPLC: High Performance Liquid Chromatography

不純物除去・粗分画抽出

オンライン結合による迅速化・簡易化分離

活性汚泥への適用が可能

適用範囲拡大 堆肥への適用不純物、キノン化合物が多い

キノンプロファイル法

イソプレノイドキノン

各微生物の細胞膜中に存在

属ごとに異なる

環境サンプル

まとめ8/8

● 抽出条件の検討

本研究で得られた堆肥を対象とした抽出条件

抽出時間 抽出流速サンプル量

30min 2mL/min0.3g

本システムが迅速かつ簡易的な堆肥の生物性診断手法として利用できる可能性が示された。

今後の課題と展望

● 本法を用いた生物性診断手法の確立

● 堆肥化工程や栽培土壌への適応

■ 操作時間の短縮（ 340min → 120min ）

● 各種堆肥の生物性診断

■ 各種堆肥の特性に見合ったキノンプロファイルが得られた

圧力

25MPa

温度

45℃

通水量

0.04mL/min

トラッピングカラム

ZORBAX SB–C18(4.6mmI.D. ×12.5mm)

バイオガス通気による水熱処理後の汚泥脱離液からの重金属除去システムの開発

2015年 2月20日発表番号 S213

資源循環工学研究室113812 折川 三佳子

下水汚泥

嫌気性消化処理

水熱処理・嫌気性消化処理の特性を生かした除去システムを検討

消化液

肥料バイオガス発生→ 減容化・ エネルギー回収

窒素・リン

脱離液重金属除去

嫌気性消化処理肥料化

消化液

固液分離

下水汚泥

水熱処理残渣

固液分離

固相（硫化物）

液相

平成26年度修士論文審査会

硫化水素と反応

バイオガス

● 重金属を多く含有

● 肥料取締法の

重金属規制

汚泥中の重金属が溶出

溶出した重金属を含有

硫化物の形成

まとめ

2. 重金属除去装置の開発

脱離液に適応した装置を開発◆ 消泡剤の添加 ◆ フィルターを設置 ◆ 脱離液とガス流路を分離

1. 水熱処理後汚泥の固液分離による炭素・窒素・リン・重金属のフロー解析

◆ 肥料成分は残渣に多く残存◆ 脱水汚泥に含まれていた重金属が脱離液に溶出

12/12

3. バイオガス通気による脱離液からの重金属除去方法の検討

◆ 容器底部から低流量で通気 ◆ 脱離液とバイオガスを混合・循環

今後の展望

重金属除去装置の改善

通気条件の検討（ガス通気量、ガス流速、pH等）

本条件下において水銀のみ硫化物として沈殿している可能性他の重金属に有効な除去方法の確立には、更なる条件の検討が必要

水熱処理後の汚泥脱離液および固形残渣を用いた嫌気性消化システムの評価

2015年2月20日

113825 富山修平

嫌気性消化

CH4

消化液

固液分離

焼却

廃液

嫌気性消化前処理技術として水熱反応の適用

●減容化

●エネルギー回収 ×高初期コスト

×低効率

消化液の処理

嫌気性消化技術の導入

水熱処理・固液分離を適用した嫌気性消化システムの検討

有機物低分子化

1) 有機物分解効率向上

発酵槽コンパクト化

2) 凝集剤使用量低減

●排水処理

固液分離（凝集剤）コストが高い

●焼却処理

＋ 固液分離

資源循環工学研究室

平成26年度 修士論文審査会発表番号 S214

水熱処理

まとめと今後の展望13/13

脱離液を用いた嫌気性消化

水熱汚泥

脱離液

脱水汚泥 固液分離

● 有機物分解効率が向上

有機酸生成速度

メタン生成菌による有機酸消費速度＞

● 連続式試験において、

運転方法の検討による高負荷運転の実現で消化槽サイズを約1/5程度に縮小できる可能性

固形残渣の消化液脱水補助剤としての利用

固形残渣

固形残渣との混合により凝集性・脱水性の向上

固形残渣の利用により凝集剤使用量低減が期待される

今後の展望

●脱離液を用いた消化槽の運転方法の検討

●本システム全体の事業性評価

消化液

焼却排水処理

残渣液