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エバラ時報 No.217

オゾンによる汚泥減容化プロセスでの窒素の挙動に関する研究

 活性汚泥処理における汚泥減容化を目的としたオゾン処理の運転条件と処理水窒素濃度(T-N)の関係を把握するために,ベンチスケール連続実験を行った。オゾン注入量を変えた実験を行い,これらと処理水窒素濃度,汚泥発生量の関係を検討した。汚泥のオゾン処理により余剰汚泥の発生量は減少するが,処理水T-Nが増加する。処理水T-Nの増加量は減少した汚泥に含まれている窒素量とほぼ同じであり,処理水T-Nの大部分はNOx-Nであった。循環型硝化脱窒法で処理することにより,汚泥発生量の減少による処理水T-Nの大部分は脱窒でき,生物学的脱窒素プロセスが汚泥減容化には合理的であった。

下水汚泥流動床ガス化技術の開発

 下水汚泥を流動床ガス化炉により熱分解ガス化し,発生した可燃性ガス(生成ガス)を用いてガスエンジン発電を行うシステムを開発した。脱水汚泥ベースで処理量15t/d規模の実証設備を建設し,2005年から約3400時間にわたる実証試験で連続運転性,安定性,環境特性を確認し,同設備が実用レベルにあることを実証した。従来の下水汚泥焼却処理設備の代替として本システムを導入することにより,下水処理場の一次エネルギー使用量の約25%,温室効果ガス排出量を約65%削減することが可能であり,温暖化対策として高い効果が期待できる。

流動床ガス化技術による廃棄物からのエネルギー回収

 内部循環流動床ガス化炉(ICFG)を用いることで,様々なバイオマスや可燃性廃棄物から高い発熱量の生成ガスを得ることができる。得られた生成ガスは,工業用燃料の代替や,発電,液体燃料合成などに有効に使うことが可能である。試験設備で6700時間以上に及ぶ試験運転を行い,ICFGの可燃性廃棄物からケミカルエネルギーへの転換技術としての様々な性能,実現性を明らかにした。

ワイブル分布による風況及び発電量予測に関する一考察

 風車設置に際しての事業採算性検討において,一般的には風速出現率すなわち頻度を,ワイブル分布を用いて評価しており,平均風速から風速出現率を推定する場合,その分布を表す式において,係数の一つである形状係数を2と仮定したレイリー分布がよく用いられている。しかし,風況及び発電量の算出に及ぼす形状係数の影響については,あまり明らかにされていないのが現状である。そこで,ワイブル分布における形状係数の変化が風況及び発電量に与える影響を確認し,併せてワイブル分布での平均風速と正規分布での平均風速との関係を明らかにした。また,実機サイトの風車実測データに基づいた形状係数の有効性も確認した。

新形立軸ポンプの製品化

 立軸ポンプでは,回転体(インペラ等)や水中軸受などが点検・補修しにくい床下部(吸込水槽)に設置されており,維持管理に難があった。特に従来のポンプでは水中軸受がポンプボウル内に設置されており,点検・交換の際には,ポンプの引き上げ作業が必要となり,多大な労力と費用を要していた。荏原グループにおいては,この点に鑑み,ポンプボウル内に消耗部品となる水中軸受を設けずに,ポンプインペラの下部に設けた構造として,ポンプを引き上げずにポンプ水槽内に点検員が入り摩耗状況等が確認でき,かつ,摩耗した場合は,その場で交換ができる維持管理性の良い新形立軸ポンプを製品化し納入した(特許出願中)。

水中パルス放電式アオコ増殖防止装置

 閉鎖性水域に発生するアオコ(ミクロキスティス属などの浮遊性藍藻類)の除去・発生防止を目的とした水中パルス放電式アオコ増殖防止装置を開発した。この装置は放電により発生した衝撃波でアオコ細胞内の気泡を特異的に破壊し,無光低温である湖底へと沈降させて活性を低下させることで増殖を抑制する。アオコの細胞膜や群体を破壊しないため水質汚染がなく,気泡をもつアオコだけを対象としているためほかの生物への影響は少ないなどの特長をもつ。処理効果は濁り成分やアオコ濃度に依存せず,枯葉や小枝などの夾雑物ごと処理することが可能である。台船形状をしているためアオコが発生している場所へ容易に移動できるため,ダムや湖沼の入り江,水深の浅いため池などへの適用が可能である。

内部循環流動床ガス化技術とその利用可能性

 当社の長年の流動床技術を基に開発した新型炉「内部循環型流動床ガス化炉TWINRec ICFG」は,そのユニークな構造によりバイオマスや廃棄物から効率良く高濃度可燃性ガスを得ることが可能である。当社袖ヶ浦技術開発試験所での実証試験を通じ,ICFGで得られる可燃性ガスが,ガスエンジン,ガスバーナなどの代替ガス燃料として十分に利用可能であることを確認した。ICFGは多様な廃棄物に対応可能であり,得られる可燃性ガスは精製してガス燃料や液体燃料など,設備周囲のエネルギー需要に合わせた形態で利用できる。その汎用性の広さは,様々な状況における更なるエネルギー活用の可能性を有している。

灯油仕様家庭用燃料電池コージェネレーションシステム

 固体高分子形燃料電池(以下PEFC)は内燃機関に比べ効率が高く,一次エネルギー削減効果及びCO2排出量削減効果の大きいエネルギーシステムで,自動車用駆動源や家庭用分散型電源として普及が期待されている。今回市場投入を開始した灯油仕様家庭用燃料電池コージェネレーションシステムは,灯油を改質するシステムでありながら,都市ガスやLPG燃料とほぼ同等の高い実用性能を有していることを実証した。

振動式樹脂洗浄装置(ARCS)

 当社は,沸騰水型(BWR)原子力発電に多数の復水脱塩装置を納入してきたが,それに加え全く新しいイオン交換樹脂の洗浄システムを,Radiological Solutions, Inc.から調達した振動式分離機と装置基本設計に基づき,2005年10月に納入した。このシステムの優れた点としては,クラッドと破砕樹脂の健全樹脂からの優れた分離効率,目詰まりしない分離スクリーン,少ない廃液発生量,特別に設計されたオーバーパック,及びコンパクトな装置設計である。このシステムは日本原子力発電(株)東海第二発電所で今までに約1年間運転され,顧客によって運転データの収集と分析が行われている。

中部リサイクル(株)のごみ焼却灰及び飛灰の再資源化技術

 中部リサイクル(株)はサブマージドアーク炉(還元式電気抵抗炉)と脱塩設備をコア設備とし,各種焼却設備から発生する燃えがら,ばいじん及び通常は埋立処分される高濃度の塩分を含有する溶融飛灰も再資源化を可能とした。その結果,溶融により発生する産物(磁選メタル,溶融メタル,スラグ,溶融飛灰)をすべて付加価値の高い有価物とすることに成功し,ゼロエミッションファクトリーの達成に至っている。2004~2006年度の実績累計では,約64000トンの燃えがら・ばいじんを受入れ,約3100トンの磁選鉄,約35000トンの徐冷スラグ,約3700トンの溶融メタル,約700トンの亜鉛・鉛原料を生産した。

銚子ウィンドファームの竣工

 千葉県銚子市に当社が建設中であった銚子ウィンドファームが2007年2月に完成した。本ウィンドファームには,荏原フライデラーウインドパワー(株)製の1500kW風力発電機(型式:EPW1570)が7基導入された。同一発電所に複数の風車を導入する「ウィンドファーム案件」としては同社初である。