成果報告書詳細
管理番号20130000000902
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告書 省エネルギー革新技術開発事業 先導研究 水処理汚泥を利用した水処理省エネルギー利用技術の研究開発
公開日2013/10/19
報告書年度2010 - 2013
委託先名オオブユニティ株式会社 学校法人中部大学 国立大学法人名古屋大学 国立大学法人岐阜大学
プロジェクト番号P09015
部署名省エネルギー部
和文要約本研究開発では、汚泥堆肥化乾燥・炭化技術を用いた省エネルギー汚泥処理システムを構築するため、汚泥の堆肥化、堆肥化物の乾燥および炭化、脱硫・脱臭などの新汚泥処理システム構築に必要な要素技術開発および得られる汚泥炭化物の利用用途開発を実施するとともに、新汚泥処理システムの最適化に関する実証実験を行った。具体的には、(1)高速堆肥化技術に関する研究、(2)乾式脱硫・脱臭技術に関する研究、(3)活性炭液製造技術に関する研究、(4)水処理利用技術に関する研究、(5)汚泥処理利用技術に関する研究、(6)高効率堆肥炭化工程における省エネ最適システム化に関する研究、および(7)炭化物の省エネ最適利用システムに関する研究、の7つの研究開発を実施し、汚泥処理システムの省エネルギー化・低コスト化に繋がる研究成果を得た。(1)の堆肥化乾燥実験においては汚泥に汚泥炭化物を添加することで堆肥化速度および乾燥速度を大幅に向上可能であることを明らかにし、また堆肥化乾燥時に空気を流通させることで汚泥の脱水・乾燥高速化が可能であることを明らかにしている。さらに、発酵促進剤を添加することにより高温発酵が可能であることも明らかにしており、堆肥化技術を利用する汚泥の高速脱水・乾燥を実験的に証明した。(2)の脱硫・脱臭実験においては汚泥炭化物に堆肥化時に発生するアンモニアと炭化時の熱分解ガス燃焼時に発生する二酸化硫黄の吸着実験を実施し、アンモニアおよび二酸化硫黄の表面吸着を確認した。吸着させたアンモニアと二酸化硫黄から硫安が生成し、排ガス中のアンモニアおよび硫化物を同時に除去可能であることを明らかにしている。さらに、バグフィルターに汚泥炭化物を塗布することで脱硫・脱アンモニアとともに悪臭の同時除去も可能であることを実証している。(3)においては汚泥炭化物を原料とする真空活性炭液製造装置の制作・実証運転を行い、活性炭液製造の低コスト化が実現可能であることを確認した。(4)については汚泥炭化物の水処理利用への適用を評価するため、汚泥炭化物による下水原水中の有機物除去実験を行い、原水に対して0.5 wt%の炭化物を添加することによりCOD、BOD、TOCともに30 %以上低減可能であることを明らかにした。また、汚泥炭化物の生物硝化担体としての効果についても評価を行い、汚泥炭化物は硝酸生成が速く、硝酸化効果についても市販硝化担体と同等であることを明らかにしている。さらに、活性炭液を水処理施設曝気槽へ固体比で8 %程度添加することで活性汚泥濃度と曝気空気中の酸素利用効率が40 %向上し、曝気槽における送風動力を大幅に削減できることを確認した。(5)については活性炭液を脱水前汚泥に添加する実験を実施し、脱水効率向上による汚泥発熱量の増大が実験的に確認され、補助燃料なしで炭化物を製造できる省エネ汚泥処理システムを構築できることを明らかにした。(6)のシステム開発については、堆肥乾燥および炭化を組み合わせた新しい汚泥処理システムを構築することにより、従来の下水汚泥の焼却システムに比べて脱水汚泥1 t当たりのCO2発生量を14 %まで削減可能であり、炭化による汚泥処理システムと比較しても大幅にCO2削減が可能な新汚泥処理システムを構築できることを明らかにしている。(7)については本提案システムの最適化について検討を行い、活性炭液の曝気槽利用による送風動力削減、脱水汚泥の焼却時補助燃料の削減、さらには臭気対策費用の削減により汚泥処理施設における大幅な省エネルギー化、低コスト化が期待できることを明らかにした。
英文要約Title: Title: Leading Research Projects for Innovative Technology Development for Energy Saving The Novel Study of Energy Saving Water Treatment Process Utilizing Sewage Sludge (FY2010-FY2012) Final Report
In order to develop the new energy saving sludge treatment system combining with bio-drying and carbonization technology, the elemental study of sludge bio-drying technology, desulfurization technology and deodorization technology, the utilization study of carbonized sludge, and the optimization study of new sludge treatment system was conducted in this research project. Seven different studies were carried out as following; (1) The study of high speed bio-drying technology, (2) The study of desulfurization and deodorization technology, (3) The study of activated carbon liquid manufacturing technology, (4) The study of water treatment use technology, (5) The study of sludge treatment utilization technology, (6) The study of high efficient sludge carbonization process, and (7) The study on optimization of sludge treatment system. Conducting those studies, many beneficial results were obtained for the construction of energy and cost saving sludge treatment system. From the No.1 study, it was clarified that drying speed of the sludge was able to increase by mixing carbonized sludge or/and injecting air. The addition of fermentation accelerator for the bio-drying also had beneficial influence on the composting temperature and drying speed. In the second study, simultaneous adsorption of NH3 and SO2 was carried out, and it was found that (NH4)2SO4 was generated on the surface of carbonized sludge. Deodorization as well as desulfurization by the bag filter applied carbonized sludge was also progressed simultaneously. Carbonized sludge liquid machine was manufactured in the third study, it was confirmed that carbonized sludge liquid was produced in low cost. From the result of forth study, using carbonized sludge liquid in a water treatment facility, not only 30 % of COD, BOD and TOC value was able to decrease, but also 40 % aeration power was reduced. It was also found that high specific surface area and low carbon content carbonized carbon had effect to promote nitrification. It also clarified that carbonized sludge liquid had good effect on the dewatering performance of sludge from the results of study five. From the sixth study, it was found that 14 % CO2 reduction could be achieved with newly proposed sludge treatment system comparing with conventional sludge treatment facility, and significant CO2 reduction was also possible comparing the conventional carbonized sludge process. From the results of optimization study of combined sludge treatment system of bio-drying and carbonization, significant energy saving and cost saving in a sludge treatment facility could be expected due to the reduction of aeration power, the reduction of supplement fuel for sludge combustion and the reduction of deodorization cost.
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