「研究会名」～20年度実施報告～

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みがねしろみず
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1 バイオマス資源の利活用による地域循環システムの構築研究会研究期間 : 平成 20 年 11 月 17 日 ~ 22 年 3 月 15 日北九州青果株式会社取締役主管木村陽二北九州市中央卸売市場次長北本毅彦北九州市建設局下水道河川部水環境課北九州市建設局施設部施設課北九州市環境局環境経済部環境産業政策室北九州市立大学国際環境工学部教授安井英斉北九州市立大学国際環境工学部教授石川精一北九州市立大学大学院国際環境工学研究科教授乙間末廣北九州市立大学アクア研究センター主任江口芳夫平成 22 年 8 月 6 日

2 研究の目的北九州市中央卸売市場では約 10 t/ 日の食品残渣が発生しているが焼却処分せざるを得ない状況にあるそこで卸売市場と下水処理場が隣接することに着目し各施設で発生するバイオマス資源を有効に利活用することにより新たなエネルギーを創出する地域循環システム ( 都市型のリサイクルモデル ) を提案し低炭素社会の実現に寄与することを目的とする地域消化ガス中央卸売市場消化ガス余剰ガスの有効利用消化ガス日明浄化センター下水汚泥約 16,700t/ 年食品残渣約 10t/ 日固形燃料化

3 実施計画 H20 1. 食品残渣回収システムの検討 2. 前処理システム ( 食品残渣処理プラント ) に関する検討 H21 1. 消化システムに関する検討 2. 消化ガスの有効利用に関する検討 3. システムに関する検証実験 4. その他の検討

4 20 年度研究実績 1. 北九州中央卸売市場から発生する生ゴミ ( 野菜屑 ) の分別回収調査

5 施設の立地条件日明浄化センター ( 下水処理場 ) 下関市北九州市日明焼却工場北九州市中央卸売市場ゴミ集積場

6 市場内及び近傍の生ごみ分別回収実験調査目的分別収集可能な生ゴミの実測排出業者の協力度及び最適な回収作業調査期間 2008 年 11 月 20 日 ~21 日 2009 年 2 月 16 日 ~17 日調査対象市場内 : 主要仲卸業者売参業者市場外 : 仲卸業者 5 社調査委託協力業者市場内 : 九州ヂャニターサービス株式会社市場外 : 日本資源流通株式会社分別回収方法市場内 : 指定袋使用コンテナ投入市場外 : ビニル袋計量器付塵芥車にて回収回収ボックス投入傾倒装置付塵芥車にて回収塵芥車の計量機表示

7 荷センター中央卸売市場における青果と生ゴミの流れ生産者出荷者生ゴミの流れ中央卸売市場 ( 青果のみ ) 卸売業者 1 社せりゴミ集積場加工焼却工場出仲卸業者 19 社工場青果の流れ量販店消費者売買参加者約 320 社小売店 ( 八百屋等 )

8 場内から発生する生ゴミ

9 カット作業から発生する生ゴミ

10 市場内準備事前準備市場内 : 市場内の業者に調査協力依頼ポスター掲示

11 市場内回収

12 市場外回収回収ボックスと傾倒装置付塵芥車

13 市場内及び近傍における生ゴミ分別回収試験結果 12,000 生ゴミ量 (kg) 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 未収集推定量 E 社 D 社 C 社 B 社 A 社市場内 0 2/16( 月 ) 2/17( 火 ) 11/20( 木 ) 11/21( 金 )

14 ゴミ排出量の季節的変動ゴミ排出量 (t) 500 青果取扱高 (t) 平成 17 年度ゴミ排出量平成 18 年度ゴミ排出量平成 19 年度ゴミ排出量平成 17 年度青果取扱高平成 18 年度青果取扱高平成 19 年度青果取扱高 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 月 2 月 3 月

15 市場関連からの生ごみ回収可能性調査結果市場及び近傍は有用な生ごみ発生源定常的に約 7 トン / 日の生ゴミを分別回収可能 ( 市場内より 1~2 トン / 日市場近傍より 5~6 トン / 日 ) 更に市場内において約 1 トン程度の増加の見込み排出業者 ( 特に大量排出者 ) の多くが協力的生ごみ処理コスト低減を図りたい市場のイメージアップ + 活性化に繋げたいビニール袋と回収ボックスの組合せによる回収が有効 ( 更に回収ボックス + 傾倒装置付塵芥車による回収の検討を進める必要あり )

16 20 年度研究実績 2. 日明浄化センターの物質収支のシュミレーションモデルの提案

17 日明浄化センターの物質収支 < 数学モデルによる解析 > 生下水 (Input) ( 沈砂 ) 最初沈澱池雨天時の一次放流曝気槽上澄液最終沈澱池滅菌池 ( 活性汚泥 ) 上澄液最初沈殿汚泥分離液返送汚泥余剰汚泥処理水 ( 放流 ) 重力濃縮槽 2006 年度の運転記録を数学モデルで再現濃縮汚泥浮上濃縮槽嫌気性消化槽 ( メタン発酵槽 ) ポリマー溶液バイオガスポリマー溶液消化汚泥脱水機返流液 ( 汚泥 ) 脱水濾液脱水ケーキ

18 数学モデルの構成対象数学モデル生下水活性汚泥モデル (ASM) IWA (2000) 最初沈澱池流出水二重指数沈降モデル Takacs et al. (1991) 曝気槽活性汚泥モデル (ASM) IWA (2000) 最終沈澱池流出水ポイントセトラーモデル Hydromantis (2003) 重力濃縮槽二重指数沈降モデル Takacs et al. (1991) 浮上濃縮槽二重指数沈降モデル Takacs et al. (1991) 消化槽拡張活性汚泥モデル Yasui et al. (2005a) 脱水機械脱水実験式 Yasui et al. (2005b) モデルの骨子原水成分の生物分解性を類別固形物の沈降フラックス汚泥成分を類別構造化固形物の理想沈降最初沈澱池と同じ固形物の浮上フラックス ASMに嫌気性消化反応を付与含水率は汚泥組成の影響を強く受ける X H 微生物の増殖と死滅 ( 曝気槽メタン発酵槽 ) f I 1-f I X I X S First-order type (Decay) Contois type (Hydrolysis) Substrate Monod type (Growth) Y 1-Y (aerobic) 1-Y (anaerobic) X H -S O2 S ac (S h2 ) Y 1-Y X H (Methanogen) S ch4 汚泥フロックの沈降浮上 ( 沈澱池濃縮槽 ) Sludge flux in flow (kg/m 2 /day) v = v kh ( X XU ) kp ( X XU ) ( e ) 0 e Sludge concentration in flow X (g/l) Floc settling velocity v (m/day) Floc concentration X (g/l)

19 コンピュータシミュレーション日明浄化センターシミュレーション画面

20 再現精度表 - 日明浄化センターシミュレーション結果の一覧実測シミュレーション誤差 (2006 年度平均 ) ( 数学モデル ) 生下水 SS (mg/l) VSS (mg/l) Input CBOD 5 (mg/l) 最初沈澱池流出水 SS (mg/l) ( 曝気槽流入水 ) VSS (mg/l) CBOD 5 (mg/l) 曝気槽 MLSS (mg/l) 1,144 1, ( 標準深層の平均 ) MLVSS (mg/l) MLVSS/MLSS (-) 82.0% 81.4% -0.6% 最終沈澱池流出水 SS (mg/l) ( 標準深層の平均 ) CBOD 5 (mg/l) COD Mn (mg/l) 重力濃縮槽 SS( 越流水 ) (mg/l) SS( 濃縮汚泥 ) (mg/l) 39,000 39, 浮上濃縮槽 SS( 分離水 ) (mg/l) SS( 濃縮汚泥 ) (mg/l) 34,500 34, 消化槽 (1,3,4,5 系の平均 ) TS (mg/l) 16,716 16, TVS (mg/l) 11,091 10, メタンガス (Nm 3 /day) 8,239 8, 脱水 SS( 濾液 ) (mg/l) ケーキ含水率 (-) 79.4% 79.4% 0 ケーキ発生量 (ton/day) 乾重汚泥 (ton/day)

21 21 年度研究実績 3. 食品残渣処理プラントの検討

22 処理フロー下水汚泥 ( 汚泥圧送管 ) 93.5t/ 日受入ホッパ A 破砕分別機 A 混合槽 A 野菜くず ( コンテナ車 ) 平均 7t/ 日受入ホッパ B 破砕分別機 B 混合槽 B 消化槽へ下水処理水給水ユニット異物搬出コンテナ焼却施設へ

23 機器配置平面図異物搬出コンテナ車管理室混合槽 A 脱臭設備受入ホッパトラックスケールアームロールコンテナ車混合槽 B 破砕分別機電気室

24 機器配置断面図混合槽電気室 WC A-A 矢視図混合槽破砕分別機受入ホッパコンテナ車 B-B 矢視図

25 受入ホッパイメージ

26 破砕分別機イブトロン

27 イブトロン処理システム概要回転式破砕選別ビニール袋金属片など異物有機物スラリー破砕と異物分別を同時に実施

28 バイオガス増加量野菜くず 7t/ 日混合消化によるバイオガスの増加量 1 系消化槽野菜くず混合前 : 約 1,260Nm 3 / 日約 890Nm 3 / 日増加野菜くず混合後 : 約 2,150Nm 3 / 日

29 建設コストの算定下水道新技術推進機構下水処理場へのバイオマス受け入れの手引費用関数を用いて試算機械設備建設費 Y=108.1X 費用関数建設費 ( 百万円 ) X: 野菜くず処理量 (t/ 日 ) Y: 建設費 ( 百万円 ) 電気設備建設費 Y=31.601X 土木費用建築費用 X: 野菜くず処理量 (t/ 日 ) Y: 建設費 ( 百万円 ) Y=0.05X X: 土木容量 (m3) Y: 土木費用 ( 百万円 ) Y=0.25X X: 建築面積 (m2) Y: 建築費用 ( 百万円 ) 合計 660

30 維持管理コストの算定使用電力量補修費用は下水道新技術推進機構下水処理場へのバイオマス受け入れの手引費用関数を用いて試算費用関数維持管理費 ( 百万円 ) 電気料金 Y=103.69X X: 野菜くず処理量 (t/ 日 ) Y: 電力量 (MWh/ 年 ) 10,000 円 /MWhとする補修費用 Y=8.3137X X: 野菜くず処理量 (t/ 日 ) Y: 補修費 ( 百万円 / 年 ) 水道料金上水使用量 :125m 3/ 年 0.04 土地賃借料 62,207 円 / 区画月 2 区画 12 ヶ月 1.5 合計 17.8 ただし人件費は含まない

31 助成制度生ごみバイオガス化施設に対し事業名補助率循環型社会形成推進事業制度 ( 環境省 ) 1/3 LOTUSプロジェクトにおいて認証を受けた技術に対し事業名補助率新生代下水道支援事業 ( 国交省 ) 5.5/10

32 混合消化施設事例北海道北広島市バイオマス混合調整施設処理バイオマス 1 下水汚泥 :131t/ 日 2 生ごみ :17t/ 日 3 し尿浄化槽汚泥 :40t/ 日 2010 年 3 月竣工予定

33 今後の予定食品残渣回収システムのコスト評価システムの修正の検討消化ガス有効利用に関する検討提案モデルの事業性の評価研究会としての全体評価

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<4D F736F F F696E74202D208FE389BA908593B98D488A B8CDD8AB B83685D> 終末処理場水処理 : 大別すると一次処理, 二次処理, 高度処理一次処理 : 生下水中の固形物や浮遊物を物理的に沈殿浮上させ分離除去. 二次処理 : 一次処理した下水から BOD, 残存浮遊物を除去. 高度処理 : 二次処理では十分に除去出来ない有機物, 窒素, リンなどの除去 15.7%(H19 年度 ) 水処理の副産物である汚泥 ( 固形物 ) 処理も重要排水規制体系排水規制体系水質汚濁防止法より,

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