書評009B-1006
汚泥の処理とリサイクル技術：
可溶化・減量化・脱水技術の開発動向と実際例およびエネルギー・リン回収技術
発行者：吉田隆、ＮＴＳ社（2010.1）

ISBN978-4-86043-266-9　￥40,800,　359p.　評者：佐野寛

汚泥は多量の水分を含むため、エネルギー資源として低い評価しか得られなかった。第1世代の汚泥処理技術は、廃棄物としての環境の負荷を削減する減容・消失などを目標とした(第1編)。ただし、第1編では最もポピュラーな機械的圧搾脱水や焼却を全く紹介していないのは、いささか不親切である。

第2世代の汚泥処理技術は、汚泥からエネルギーを抽出する技術である（第4編）。脱水技術は両者にまたがった技術である（第２編）。ほかに、汚泥の有価物質を抽出する物質利用があり、代表的なものとしてリンの抽出がある（第3編）。

本書は総論が乏しいが、現場的なケーススタディの記載が豊富な点に特色があり、実務家には有用である。/sano.
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　内容目次

第1編　汚泥の減量化技術
      第1講　新種微細藻類と共生細菌による汚泥の大幅減量化技術

微細藻類バイノスの紹介。緑藻であり、多糖類としてアルギン酸を代謝する。葉緑体含有量が大きい。自身が汚泥を消費するのでなく、凝集を助ける環境を生み出す効果により濃縮を支援する。

      第2講　余剰汚泥減容化システム（CE-ESR）
余剰汚泥は処理に抵抗性が大きいので、これを可溶化→再基質化する。磨砕→アルカリ処理の組合せを行う。汚泥発生量を1/10以下にすることができるとしている。

      第3講　薬剤添加による汚泥減容化システムの実際例
バイオダイエット槽（商品名）は、余剰汚泥に酸化剤「SL」を送入して可溶化、返送する。SL剤についての内容は不明。

第2編　汚泥脱水技術

  　　第1講　低動力型高効率遠心脱水機の開発と実際例
回転速度を下げると、低騒音・低動力になるが、脱水度も悪化する。遠心力は2000G前後が一般的。汚泥では高分子凝集剤を使うので、大きい沈殿はすぐ沈降するが、フロック沈殿の水分の脱水に時間がかかる。また、フロックは遠心場へ出ると破壊され易い。∴薬注点は、遠心場へ入る直前のほうがよい。HED型の採用で電力を２割削減できた。

      第2講　電気浸透式汚泥脱水機の開発と実際例
スーパフレークという脱水機の紹介。ベルトプレス。フィルタプレスなど機械的圧搾脱水に批判。汚泥付着水・毛管水などは圧搾では容易に抜けない；高圧をかけると粒子ガつぶれ、水路が閉塞する；そのため80-85%水分以下にはなかなか低下困難。そこで電極にはさむと、負電荷の汚泥が陽極へ濃縮される（閉塞なし）。欠点：陽極の腐食。実例：印加電圧＝40〜55V・48秒。印加電圧〜脱水率曲線を提示。→○水分70%到達が容易。○殺菌効果もある。

      第3講　新型スクリュープレス汚泥脱水機の開発と実際例
フィルタプレスは回分式。連続化すると、スクリュープレス、回転加圧、などになる。簡単な構造原理の説明；微圧で送入（内容積が小）、濃縮ゾ-ン→ろ過ゾ-ン→圧搾ゾ-ン（水分% 95〜85→ 〜77→ 〜75）→ケーキ排出。

第3編　汚泥からのリン回収技術

第1講　汚泥からのリン回収と再利用技術
世界のリン鉱石概況（しだいに逼迫）。日本のリンの物質フロー図。リン分：下水中＝5ppm、乾燥汚泥中＝5%。「バイオリン鉱石」：余剰汚泥を70℃加熱→リン溶出→pH10で塩化石灰添加→リンカルを沈殿分離→肥料。

      第2講水処理システムにおける電解脱リン法とジルコニウム吸着によるリン回収技術ジルコニウムフェライトは、リン酸を希薄液から吸着し（→1ppm以下）、アルカリで脱離できる。
　鉄電解脱リン法：電極鉄が溶出してリン酸鉄汚泥として沈殿。PＨ3でリン溶出始まり、pH２で完全脱離。

      第3講　下水汚泥からのエネルギー・リン回収システムの開発事例
消化汚泥、余剰汚泥をオゾンとアルカリ処理で可溶化。オゾン発泡で固形物選択酸化分解できる。→Ca添加で凝集沈殿、除去。

      第4講　汚泥焼却灰からのリン回収と有効利用
汚泥焼却灰のリン分は、リン鉱石並み。下水道（数ppm）におけるリンの挙動：脱水脱離液で数十ppm；→晶石脱リン法に。濃縮汚泥（ポリ燐酸として蓄積）→熱溶出に。焼却灰（リン酸10〜30%）→酸・アルカリ抽出、あるいはマグネシア・石灰を加えて溶成。実用試験結果なども記載。

      第5講　化学処理法による汚泥からのリン回収と利用
汚泥焼却灰、炭化汚泥、リン酸鉄汚泥（リン酸分%は、約20,30,35）を対象に。�@酸抽出、�Aアルカリ抽出、�Bリン酸鉄処理、につき述べる。

�@硫酸でリン酸抽出率高い；残灰がセメント原料に適。pH4中和でリン酸肥料（リン酸アルミ、リン酸石灰）回収、pH10中和で重金属除去,→排水。�Aリン酸アルミはアルカリ可溶性だが、熱水ではリンだけ抽出可能。�Bリン酸鉄はpH13でリン酸のみ抽出可能。

第4編　汚泥からのエネルギー回収技術

    　第1講　下水汚泥資源化エネルギー利用技術       
LOTUS projectの説明。ZD（スラッジゼロ）技術とGE(グリンスラッジエネ)技術が2008年評価を終えた。
ZD-1「バイオソリッド燃料化」／日立造船：汚泥を乾燥造粒（熱媒油循環で）。燃料製品の発熱量kJ/kg≒14（消化汚泥系）、19（生汚泥系）；製品評価\/t＝100〜500．
ZD-2「焼却灰からリン回収」／メタウｵータ・岐阜市：アルカリ抽出率≒65%（灰のリン酸分＞25%で）。
ZD-3「活性炭化」／川崎plant・木村製作：汚泥→乾燥→炭化のときに部分燃焼賦活させる。活性炭は比表面積600m2/ｇ；＜２万円/ｔで販売（ダイオキシン吸着用など）へ。
GE-1「バイオマスと同時処理」／月島：[汚泥＋生ごみ]でメタン発酵、消化残渣は乾燥して住民へ提供。
GE-2「混合消化ガス発電」／JFEエンジ等：[汚泥＋生ごみ]でメタン発酵、生物脱硫、ガスエンジン発電。（10万m3/日規模）
GE-3「消化促進」/日プラ・栗田工：汚泥単独メタン発酵。中温消化＋高温消化、で。
珠州市浄化センターの例：下水汚泥・集落汚泥・浄化槽汚泥（遠心濃縮）・し尿をまとめ受け入れメタン発酵。発生ガスは消化残渣の乾燥・造粒用に使う。

      第2講　嫌気性消化による汚泥の減量化とエネルギー利用
有機物のメタン発生potential：脂肪１L/g、蛋白質0.53L/g、炭水化物0.415L/g、
３大原料：�@下水汚泥75Mt/y、�A食品廃棄物22 Mt/y、�B家畜排泄物89 Mt/y、計４M kL−石油/y相当。
発生源単位（ガスm3/t）：�@下水汚泥(濃度3%で)14、�A食品廃棄物130、�B家畜排泄物30、
下水処理平均的メタン発酵システム：槽7300m3、滞留30日、34℃、TS濃度＝2.65%(重力沈降泥)4.8%(遠心)。

　電力自給率≒30%、　山形市浄化センター(4万m3水／日) の例：電力自給率49%！ただしTS4.7%下水汚泥＝227m3/日、ガス4000m3/日、電力7200kWh/日、

＜中温消化：高温消化＞対比：相対発酵速度２倍強（滞留時間半減）、消化日数［20:30:40:50:60℃にて50:30:20:10:10日］、VS分解率｢HRT=10:20:30日/中温で70:75:77%、高温で78:80:82%｣；VSS分解率１割up；加水分解速度(可溶化)up。

残渣液：脱水性能は高温悪化（必要な凝集剤増大）；pH (7.2〜7.3)→(7.5〜7.66) 上昇；VFAは(57〜42ppm)→(155〜545ppm) 上昇；アンモニア高まる→2000ppm（阻害レベル近い）；溶存蛋白質の増大。

菌群.活性汚泥菌は55℃でほとんど死滅、菌構成は単純化。
＜熱処理効果＞　余剰汚泥の150〜175℃前処理で分解率60%に向上、脱水性も向上。
＜消化残渣へのオゾン処理効果＞　再消化は、中温消化では効果大；高温消化では効果小。

      第3講　汚泥とバイオマスの同時処理方式によるエネルギー回収技術
LOTUS projectの一部分。汚泥に追加した生ごみは速やかにガス化される。
＜余剰汚泥の超音波処理＞．遠心濃縮した汚泥に超音波2秒照射→再消化→ガス30%増収。
＜汚泥の低温炭化＞　600℃以上の高温炭化物は発熱量低下・灰分増加で不可。250〜350℃低温炭化では発熱量は維持される（図示）。400〜500℃域で急激に回収熱量損失が増大する。

      第4講　汚泥のバイオソリッド燃料化とその利用
脱水汚泥(水分80%)を熱媒油間接加熱によって乾燥粒子「バイオソリッド燃料」に。熱媒への熱源は消化ガス燃焼などを使用。伝熱回転盤上で、汚泥は直径2〜4mmに転動造粒される。悪臭を伴う排ガス（主に水蒸気）は、水冷して水を分離した後、燃焼室へ吹き込み脱臭する。製品の発熱量は19kJ/kg。相対湿度90%でも90日間吸湿崩壊しない。水分＜6%なので、発酵・変質しない。石炭混燃用に適する。

      第5講　汚泥の炭化・活性炭化とその利用
汚泥は●水分多いので炭化原料には不利。表1 炭化物原料に可能な有機廃棄物

表2　下水汚泥の成分いろいろ　cf.炭化に難点　●乾燥必要、●灰分(細孔発生せず）

炭化プロセス：　100℃　　　200〜500℃　600℃＜　　300〜800℃　1000℃

　　　有機物　→乾燥　→　乾物　→熱分解（低温炭化）→高温炭化　→炭化物
　　　　　　　　　黒化･･･重量減少(乾留）・・・黒炭・・･収縮・・・備長炭

汚泥の木酢液、木タールは、アミン類・硫化物、シアンなど含む。
　炭化装置の分類：　回分式／連続式；回転式、流動床、撹拌式、スクリュー式；
　　　　　　　　　　　汚泥用＝キルン式、スクリューコンベア式

回分式：　トロッコ式、外熱・拡販式
　連続式；回転式：ロータリ式（外熱＜並行流／向流>、内熱）、反復揺動式
　　　　　　　　流動床：縦型（→おが屑）、撹拌式、
　　　　　横型：トンネル炉＋トロッコ、スクリュー式（内熱、外熱）、撹拌式（→籾殻）；汚泥用＝キルン式、スクリューコンベア式･･･○気密性

参考：表５　赤松の炭化方法と　炭化収率

活性炭化＝賦活・・・=微細孔（0.5〜９nm）生成。By水蒸気賦活(＞750℃)，ＣＯ2賦活、空気賦活。

＊炭化物燃料目的なら＝揮発分を残せ；
＊吸着物目的なら(炭収率減らしても) 細孔面積を稼せ（＞900℃では総評面積減少●）。
＊土壌材料目的ならば、炭収率は直接問題でなく、灰分も貢献できる。

薬品賦活．By　塩化亜鉛、or燐酸。○賦活温度低下（900→600℃）可能。△薬品洗浄が不可欠。　アルカリ賦活　△賦活温度→800℃。○比表面積→＞3000m2/g

空気賦活．多段炉（上→下、ヘリショフ型：→粒状炭）．ヤシ殻炭←キルン（横型）、多段キルン。

活性炭評価法．：�@表面積系の評価：mgヨウ素/g炭；mgヨウ素/g原料炭化物；mgヨウ素/g原料汚泥；mgヨウ素/mL-炭；mgヨウ素/製造コスト；
消化泥・し尿泥の炭は灰分多く低表面積●、だが脱灰で同水準に。

�A吸着性：メチレンブルー脱色性能。JISK1474、溶剤吸着性能、各物質吸着性能。

炭化物燃料．初：東京都下水道局頭部スラッジプラント（100t/d脱水汚泥→炭化物9t/d）キルン、500℃、1〜5mmサイズ、△2.5Mcal/kg級燃料、△加湿貯蔵。△乾留ガス（悪臭）→自家燃料用。

低温炭化法：○4Mcal/kg級が得られる。　by300±50℃、電発、月島機械、メタウｵータ社、2010年広島。電発、月島機械、NGK、Jペック社、
下水道事業団：外熱式キルン250−500℃・１時間、原料＝25%含水造粒汚泥、→炭化物燃料；
大同特殊鋼：原料＝15-40%含水汚泥粉末、外熱式キルン400℃乾留ガス噴出管燃焼・15分、→炭化物燃料

表８　各種汚泥炭の発熱量（MJ/kg-DS）

表９　汚泥炭化物の性状

表11,12,14b　糞尿・汚泥系炭化物の性状（無灰補正値）

／sano）
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