汚水処理技術の事例紹介と評価

[ 浄化処理（メタン発酵） ]

1．処理技術の概要（企業からの情報に基づき作成したものである）

企 業 名

株式会社モリプラント

処理方法

汚水処理技術　メタン発酵法（その他の嫌気性処理法）

問い合わせ先・担当者

本　社　技術部　上中　保
〒545-0011　大阪市阿倍野区昭和町2-3-3
TEL：06-6627-2381　FAX：06-6627-2385

九州支店　技術営業部　原口　策真、佐藤　広行
〒899-5215　鹿児島県姶良郡加治木町本町171
TEL：0995-63-9393　FAX：0995-63-9394

お問い合わせE-mail：info@moriplant.co.jp
技術を参照できるURL：http://www.moriplant.co.jp/

畜産経営の概要

大学の研究施設設置プラント

　　　　　（原料は協力農家のふん尿混合式畜舎から提供）

施設の所在地：宮崎県

処理施設の概略フローシート

処理施設の概要

1.　技術の名称（製品名、型式の区分）
簡易低コスト・高効率メタン発酵処理プラント
2.　従来機種の型式・名称・更新の要否
① 従来機種の型式・名称：中温メタン発酵処理プラント（消化液浄化処理型）
② 従来機種の改良点：設備の簡易化と機器の共用化によって低コスト化を図り、メタン発酵槽内の有機物の高濃度保持によりガス化効率とメタン濃度の高濃度化を実現した。
3.　技術のシステム構成
　 システム構成は、フローシートに示すように、家畜ふん尿などの有機性廃棄物を、あらかじめ搾汁脱水して難分解性有機物や無機物を除去したのち、メタン発酵処理するシステムである。システムは、設備の簡易化と機器の共用によって低コスト化を図るとともに、発酵槽内の砂等を自動除去し、槽内形状や攪拌方法の工夫により有機物を高濃度で保持してガス化効率とメタン濃度を高めるなど、高効率のプラントとなっている。
　
4.　主機となる設備（システムの場合）
受入槽、搾汁脱水機、搾汁液槽、メタン発酵槽、投入・攪拌・引抜きポンプ、砂分離器、ガスセパレータ、ガスホルダ、脱硫カラム、消化液槽

技術の新規性と特徴

・ １台のポンプを、自動弁で切替することにより、下記の複数の用途に共用し、設備コストの低減を図っている。
① メタン発酵槽への搾汁液の投入
② メタン発酵槽から抜き出した液の同槽への返還
③ メタン発酵槽から抜き出した液の砂分離器への供給
④ 砂分離処理後の液のメタン発酵槽への返還
⑤ メタン発酵槽から抜き出した液のガス吸入器への供給およびガス吸入した液のメタン発酵槽への返還
⑥ 消化液の消化液槽への移送
・ 前項②、⑤により、攪拌機を用いることなくメタン発酵槽内の攪拌が可能である。
・ メタン発酵槽内の砂を自動的に分離除去できるため、装置を停止して砂を除去する必要がなく稼働率がきわめて高い。
・ バイオガス貯蔵容器に、一重膜のバルーンを用いることで低コスト化を図っており、膜の形状保持用ブロアも不要である。
・ メタン発酵槽内の嫌気性発酵に寄与する有機物を高濃度に保持できるため、ガス化効率が高まり、メタン濃度も従来の60～65％から70％以上に高まった。

技術の適用範囲

・ 畜産汚水の他、食品残渣や焼酎粕、汚泥などの有機性廃棄物にも幅広く適用できる。

処理施設の概要

1.　処理施設の設置年月
2007年2月
2.　汚水処理施設の処理能力および実処理量
処理能力：120L/日、実処理量：120L/日（メタン発酵処理施設）
3.　処理対象汚水
豚舎ふん尿混合汚水
4.　汚水処理施設の設置面積
70m2（メタン発酵処理施設）
5.　施設の運転にかかわる作業量
運転管理の作業量：0.5人・日/週。
6.　処理水の放流先（処理水放流の場合）
該当なし
7.　堆肥化施設併設の有無（分離固形物、分離砂の処理）
堆肥化施設の有無：あり（大学構内の別施設）
8.　その他必要な付帯処理設備
とくになし。

設計諸元と設計概要（排出汚水の汚濁負荷量等）

1.　排出汚水量：120L/日
2.　家畜1頭1日当たりの汚水量：8L/頭・日
3.　排出汚水のBOD濃度と負荷量（1頭1日当たりのBOD量）
豚舎ふん尿20,500mg/L、2.46kgBOD/日（164g/頭・日）
4.　希釈の要否
希釈水は不要
5.　放流先の要否
不要（液肥として利用）

メタン発酵法による処理性能

1.　メタン発酵処理条件
投入汚水量 ： 120L/日
消化日数 ： メタン発酵槽容量2.5m3÷120L/日＝21日間
メタン発酵法 ：35℃中温発酵法、ガス及びポンプ攪拌方式
加温 ：電気ヒータによる直接加温（実験装置のため）
2.　有機物当たりのガス発生量
汚水の性状およびガス発生量
　　 投入汚水 消化脱離液
pH 6.99 7.91
VS(mg/L) 34,900 22,600
BOD(mg/L) ― ―
T-N(mg/L) 4,180 3,350
NH4-N(mg/L) 2,990 2,860
T-P(mg/L) ― ―
3.　ガス発生量
投入有機物量：34,900mg/L×0.119m3/日＝4.15kg/日
ガス発生量：3.1m3/日
投入有機物1kg当たりのガス発生量：3.1m3÷4.15kg＝0.75m3/kgVS
4.　水質処理性能（設計値）
　　 メタン発酵槽流入水質 処理水質（消化液） 除去率（％）
VS(mg/L) 43,048 21,524 50
BOD(mg/L) 21,048 4,210 80
T-N(mg/L) 4,000 4,000 0
5.　消化液貯留槽（液肥利用）
消化液貯留槽の容積 ： 4m3
貯留期間 ： 約33日間
6.　槽容量と設置面積
当該施設は実験施設であり、一般的な施設（100m3/日）の場合は、
① 汚水1m3/日当たりの槽容量 ：約34m3（滞留日数：34日）
② 汚水1m3/日当たりの設置面積等：約2.5m2
となる。

処理経費

1. 建設費合計 28,600千円
2. 年償却費合計 3,530千円
3. 維持管理費合計 850千円
注）当該施設は実験施設であり、一般的な施設（100m3/日）の場合は、
① 建設コスト： 処理能力1 m3/日当たり 5,800千円
母豚1頭当たり 464千円
出荷豚1頭/年当たり 23千円
② ランニングコスト： 処理汚水量1 m3当たり 0.16千円
母豚1頭当たり 4.6千円/年
出荷豚1頭当たり 232円
③ 定格電力： 処理汚水量1 m3当たり 1.5kW
飼養頭数(肥育豚換算)当たり 0.012kW
出荷豚1頭当たり 0.006kW
④ 燃料使用量： なし
⑤ 薬剤使用量： 処理汚水量1 m3当たり 0.008千円
飼養頭数(肥育豚換算)当たり 0.06円/年
出荷豚1頭当たり 11円
⑥ 希釈水量： なし

導入に当たっての留意点

(1) 処理目的の明確化や、その他の処理方法とのコスト比較等を行ったうえで、採用を決定する必要がある。
(2) 有機物の分解率を高めて、発生ガス量の増加を図るには、食品残渣等の投入も検討の必要がある。
(3) 生産されるバイオガスは、利用方法（熱、電気）に応じて、炭酸ガス除去や圧縮などの処理を検討する必要がある。
(4) 消化液を液肥として利用できない場合、浄化処理などの方法を検討する必要がある。消化液はアンモニア態窒素濃度が高いため、浄化処理の場合には脱窒のためメタノールや廃油等を炭素源として添加する必要がある。

納入実績（納入物件の諸元、納入年次）

① 養豚 　 母豚 90頭一貫 　 1985年 　 従来型中温メタン
② 養豚 母豚 2,400頭一貫 2000年 従来型中温メタン
③ 養豚 母豚 400頭一貫 2003年 普及型中温メタン

応募技術の適用可能畜種および畜産以外の適用可能原材料

(1) 適用可能畜種
乳用牛、豚の畜舎汚水に対応可能。
(2) 畜産以外の適用可能原材料等
食品残渣や汚泥などの各種有機物に対応可能

2. 評価結果（評価委員会による評価結果）

総合評価

  1. 発酵槽内の砂などの蓄積を防ぐための除去装置を設置するなど、発酵効率を高める工夫が施されている。
  2. 可溶化槽や砂分離装置を設置するなどの配慮により発酵効率を高め、消化ガス中のメタン濃度を高めている。
  3. メタン発酵施設は、搾汁分離とメタン発酵槽、風船式ガスホルダーなど一般的な設備機器と変わりない。
  4. 施設は、大学の実証装置であるが処理操作はある程度自動化されている。
  5. 本施設は処理規模が小さくコスト高になっているが、普及施設としての評価はできる。

評価チャート

評価年月日 　2008/11/12

施設全景
メタン発酵槽

サンドセパレータ
ガスホルダ、ホルダ室