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企業情報環境への取り組み

[画像] キューブに閉じ込めた微生物の力で水をきれいにする

「水の惑星」といわれる地球。しかし、地球上の水の約97.5%は海水で、人間が生活に利用できる淡水は、わずか0.01%程度にすぎません。世界を見渡すと、安全な水を飲めない人は約11億人。下水道などの衛生施設を利用できない人は約26億人に上るといわれています*1。このため限られた水資源の有効利用と地球環境の保全に貢献する水の循環システムづくりが求められています。

*1
日本水フォーラムWebサイト「地球上の水問題」に掲載の数値を参照

下水の高度処理を実現するペガサス

私たちの街には、浄水場や下水処理場などの水処理施設があります。蛇口をひねるだけで毎日の暮らしに水が使えるのもこの施設のおかげ。浄水場では、川から水を取り、きれいにして家庭に送っています。

[画像] 〜水資源のエコ〜 貴重な水をリサイクル!

また、家庭やオフィス、工場から出る汚れた水は、下水処理場に運ばれ、そこできれいにしてから、再び川や海に流します。日本の多くの下水処理場では、目に見えない小さな微生物の働きを利用して下水を処理し、きれいな水によみがえらせています。
このように、下水処理場は、水の循環を担う重要な施設で、貴重な水を繰り返し利用する水資源のエコに貢献しています。

[画像] 下水道のしくみ

[画像] 
〜自然から学んだ水処理技術〜 窒素やりんを微生物の力で除去!

ところが、人口の急増や生活様式の変化に伴い、さまざまな成分を含んだ汚水が下水処理場に送られることから困った問題が起きてしまいました。そのひとつが赤潮の発生です。赤潮とはプランクトンの異常発生により海が赤く見える現象で、酸素が足りなくなるため海の生物が死んでしまいます。原因は、家庭から出る生活排水や工場から出る産業廃水などに含まれている「窒素」や「リン」による海の富栄養化にありました。

こうした窒素やリンを取り除くには高度な処理が必要になるため、大きな処理スペースと時間を必要としていました。そのため、高度な処理ができる施設やプロセスのコンパクト化に向け、(株)日立製作所が日本下水道事業団と共同開発したのが、包括固定化窒素除去プロセス「ペガサス」*2 です。
キューブに閉じ込めてパワーアップした微生物の力で水をきれいにする仕組みが、世界でも注目を集めています。

*2
包括固定化窒素除去プロセス「ペガサス」は、(株)日立製作所と日本下水道事業団との日本登録商標です。

包括固定化窒素除去プロセスってなに?

これまでの技術は、最初沈殿池から流れてきた下水に、微生物を活性化するために空気を送り込み繁殖させるのですが、繁殖速度が遅いために十分なスペースと時間が必要でした。

そこで窒素を取り除く硝化細菌という微生物を3mm角の高分子ポリマーの中に封じ込めた「包括固定化担体(ほうかつこていかたんたい)」を反応タンクに加えることで、短時間で窒素処理を可能にしました。

(株)日立製作所では、これを「バイオエヌキューブ」*3と呼んでおり、その優れた特長は、微生物の集合住宅を想像するとわかりやすいかもしれません。

このバイオエヌキューブを使うことで、処理時間を短縮し、省スペースで窒素やリンなどが除去できる処理技術をペガサスといいます。

*3
日立包括固定化担体「バイオエヌキューブ」は、(株)日立製作所の日本登録商標です。

[画像] ペガサスの構造とバイオエヌキューブ

下水処理場では、まず水に混ざったゴミを取り除き、浮かんでいる汚れを沈殿させます。次に反応タンクでバイオエヌキューブに封じ込めた微生物の力で窒素やリンを取り除き、分離した処理水を消毒して河川に流します。

[画像] ペガサスの優位技術:バイオエヌキューブ(包括固定化担体)

ペガサスの優位技術:バイオエヌキューブ(包括固定化担体)

[画像] ペガサスの優位技術:バイオエヌキューブ(包括固定化担体)

水中に浮遊した状態では高濃度に保つことが難しい硝化細菌をポリエチレングリコールなどの高分子材料で固め、約3mm角のキューブ(立方体)状にすることで、繁殖しやすい環境をつくります。これがバイオエヌキューブ(包括固定化担体)です。

これがペガサスならではのメリット

高分子ポリマーで硝化細菌を包み込んだバイオエヌキューブを下水処理に利用するという、とてもユニークで自然環境に配慮した処理方法であるペガサス。従来方式と比較して「高い処理能力」「省スペース」という2つの優れた特長を備えています。

[画像] 
〜ペガサスの特長1〜 処理時間を約半分に短縮!

高い処理能力 処理時間6〜8時間で窒素を除去!

好気タンク内のバイオエヌキューブが硝化細菌を高濃度に維持できるため、窒素除去のプロセスである硝化反応が効率的に行えます。処理時間も従来の方式と比べて約半分の6〜8時間となります。

[画像] 〜ペガサスの特長2〜 敷地の制約や設備の増設を軽減!

省スペース 既存の施設にスムーズに導入可能!

節約できるのは処理時間だけではありません。硝化反応のために広いスペースを確保したり、新たな水槽をつくる必要がないため、既存の処理施設にもスムーズに導入できます。
従来方式では処理時間が12〜16時間ほどかかるため、どうしても好気タンクの増設が必要でした。しかしペガサスなら硝化細菌の濃度を高く保てるため、既存のタンクがそのまま利用できます。

*4
処理時間は従来方式(固定化担体を用いない循環式硝化脱窒法)とペガサス3(凝集剤併用型循環式)との比較で(株)日立製作所が独自に算出したもの

[画像] ペガサスと従来方式との比較

[画像] 好気タンク
好気タンク

[画像] 好気タンク(内部)
好気タンク(内部)

好気タンク内に投入されたバイオエヌキューブの働きで、汚水中の窒素の主成分であるアンモニア性窒素を短時間で硝化処理できるようになりました。

省エネルギー型「ペガサス」を開発

さらには、省エネルギー化とメンテナンス性を向上させた省エネルギー型「ペガサス」を開発しました。

特長

  • 両側旋回流方式と折返し板付スクリーンの組合わせでスクリーン閉塞を防止し維持管理性を向上
  • 担体分離スクリーンに折返し板をつけることでスクリーン洗浄空気量の削減と維持管理性を向上
  • 筒型メンブレン式散気装置は通気量制限がなく幅広い空気量で運転が可能
  • 自動圧力回復装置にて散気装置の圧損の上昇を自動で予防
  • 従来のペガサスの構成機器と比べ、省エネルギー機器(2面ろ過スクリーン、デュアルミキサー)を採用

[画像] 省エネルギー型「ペガサス」イメージ
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「ペガサス」と省エネルギー型「ペガサス」の構成

処理方式 : 循環式硝化脱窒法

[画像] 「ペガサス」と省エネルギー型「ペガサス」の構成

【納入実績】国内最大級の「ペガサス」導入施設が完成

三宝下水処理場

[画像] 三宝下水処理場

大阪府堺市の三宝下水処理場は、市内北西部の大和川河口部に位置し1963年に運転を開始され市内北西部に住むおよそ16万人を対象に下水処理と雨水の排除を担っています。敷地面積はおよそ13万m²、処理は12万m³/dです。

大阪湾流域別下水道整備総合計画に基づき限られた敷地で効率的に下水高度処理を行うため、担体投入型ステップ流入式3段ペガサス法が採用されています。

この事業・製品についてもっと詳しく知りたい方は、こちらのサイトをご覧ください。

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