３．日本下水道事業団で取組む汚泥からのエネ ルギー回収技術
3.1 担体充填式高速嫌気性消化システム
（1）システムの基本原理
本技術は、平成19年度よりメタウォーター（株）と JSの共同研究により開発を進めてきたシステムである。
図3−1は、各種下水汚泥のメタン発酵回分試験
（35℃）における分解特性をメタンガス発生速度で表 したものである。ガスの発生は３〜４日程度で概ね完 了している。しかし、汚泥を連続して投入する従来の 消化法において消化日数を３〜４日で運転することは できない。図3−2に示すように、従来の完全混合型 浮遊式嫌気性消化法で消化日数を３日〜４日で運転し た場合、増殖速度の遅い（４〜10日）メタン菌は消化 汚泥とともにタンクから流出してしまい（ウォッシュ アウト）、菌体を消化タンク内に保持することができ 図2−12 各種廃棄物系バイオマスの賦存量と利活用状況（2008年 日本有機資源協会資料）
なくなるためである。担体充填法はこの問題を解決す るために、消化タンク内に設置した担体にメタン菌を 付着固定化することで、増殖速度の遅いメタン菌をタ ンク内に保持、安定したメタン発酵が可能としたもの である。本プロセスでは、特にメタン菌増殖速度の大 きい高温嫌気性消化法（55℃）を採用している。
（2）システムの特徴
下水汚泥の中でも、初沈汚泥は炭水化物を主体とし 嫌気性分解が比較的容易に行われるのに対し、余剰汚 泥は微生物細胞を構成する難分解性のセルローズやた んぱく質を主成分とするため、生物分解性が低い。余 剰汚泥のメタン発酵では前段の酸発酵過程が律速とな り、担体を充填してメタン菌濃度を高めても消化日数 ３〜５日では安定したVS分解率を得ることは困難で ある。したがって、本システムでは原則余剰汚泥を処 理対象からはずし、初沈汚泥単独若しくは初沈汚泥と 同等以上にメタン発酵性に優れた生ごみとの混合汚泥 を処理対象としている。
本システムは、消化タンク内に担体を充填すること
から、既設のコンクリート製消化タンクへの設置導入 は困難である。基本的には鋼板製消化タンクとなるこ とから、敷地スペースに余裕の少ない中小規模処理場 における嫌気性消化設備新設箇所をターゲットにして いる。
鋼板製タンクとすることで、建設期間の短縮やコス トの縮減も期待されている。
（3）実証プラントの概要と実験結果
各種室内試験等の予備実験の結果をもとに、平成20 年７月、熊本県八代北部流域浄化センター内に実証プ ラントを設置し（写真3−1参照）、実用化に向けた試 験を実施している。表3−1に実証プラントの概要を、
図3−3に処理フロー図を示す。消化タンクの有効容 量は6.5m3で、担体充填率は15％である。生ごみは、
八代市内学校給食センターで発生する給食調理残渣を 実験に用いている。
実証試験による試験結果の一例を図3−4に示した。
初沈汚泥と生ごみの混合比率1：1.1（TSベース）で 行ったときの結果で、消化日数わずか5日でもVS分解 図3−1 汚泥の種類とメタン発酵特性 図3−2 従来法と担体充填法のイメージ
写真3−1 担体充填法実証プラント
（熊本県八代北部流域浄化センター）
表3−1 実証プラントの概要
Vol. 36 No. 135 2012/4 下水汚泥有効利用の課題と日本下水道事業団における取り組み
率、ガス発生量とも安定した処理が行われていること がわかる。
表3−2は、初沈汚泥単独及び初沈汚泥と生ごみの 混合メタン発酵試験の結果をまとめたものである。初 沈汚泥単独で処理した場合、消化日数５日でVS分解 率（汚泥有機分の減少率）は57％、投入汚泥VS当り のガス発生量は500Nm3/t-VSという良好な結果が得ら
れている。
初沈汚泥と生ごみとの混合メタン発酵試験では、消
化日数５日でVS分解率は68〜71％、投入VS当りガス発 生量は620〜650Nm3/t-VSという結果が得られている。
なお、平成23年度国土交通省の下水道革新的技術実 証事業（B-DASHプロジェクト）の対象技術の一つと して「担体充填式高速嫌気性消化プロセス」を含む
「超高効率固液分離技術を用いたエネルギーマネジメ ントシステム」（メタウォーター株式会社とJSの共同 提案）が選ばれ、大阪市中浜処理場内に新たに大型実 証プラント（消化タンク容量50m3）を設置して試験 図3−3 実証プラントの処理フロー図
図3−4 実証プラントにおける試験結果の一例（消化日数５日 生ごみ混合比率1：1.1）
を行うことにしている。