作成： 1996/09/30 須藤 高史
データ番号 ：010031
カナダにおけるガンマ線照射による下水汚泥処理開発の概要
目的 ：都市下水汚泥のガンマ線による低温殺菌処理
放射線の種別 ：ガンマ線
放射線源 ：Co-60
線量（率） ：2-6kGy
利用施設名 ：The Canadian Irradiation Centre
照射条件 ：大気中、室温
応用分野 ：環境保全、下水処理、下水汚泥処理、肥料、土壌改良材
概要 ：
カナダでは422,000ton/年の下水汚泥が発生し、焼却、埋め立て、農地散布等の処理がなされている。しかしその処理費は上昇し、処理場所も得難くなっている。ここでは下水汚泥のコバルト60のγ線による殺菌とリサイクルについて述べる。殺菌された汚泥は有機肥料として使用され、他の有機肥料と比べても遜色ないことが野菜栽培試験で示され、処理費用も安価であることが分かった。
詳細説明 ：
下水汚泥は乾燥状態に換算し、422,000ton/年がカナダで、9,000,000ton/年が米国で発生していると推定される。現在まで、焼却、埋め立て、農地散布等の方法で廃棄されていた。米国では22%が焼却、41%が埋め立て、16%が散布、6%が海洋投棄、9%が再利用されている。カナダでは40%が焼却処理で、大気汚染への関心等で規制はより厳しくなっており、新処理法の研究が盛んである。埋め立てが約18%を占めているが、処理場近隣の埋め立て地が得難くなってきている。毒性や悪臭に対する住民感情や病原菌、重金属による地下水汚染等の恐れなどが理由で、埋め立て地は急速になくなり、処理コストが上昇している。29%が農地散布である。天然肥料の利点があるが、微量の重金属、病原菌の問題がある。米国では115以上のコンポスト施設がある。汚泥は木片・鋸屑と混合され、55゜C以上で、最低15日間を要してコンポスト化される。微生物、水分等は減少するが、臭い等の問題は残り、設備費、運転費等は高い。これ等の欠点を考慮し、放射線処理が西独、日本、米国等で開発研究されている。Nordion Internationalでもカナダの都市と共にγ線処理技術開発を行ってきた。
汚泥のγ線殺菌処理では、照射前あるいは照射後に乾燥過程を伴う。乾燥過程では、25%固形分の汚泥を通気性のため木片と混合し、55-60%固形分まで空気中で乾燥され、その後木片分を篩い分けし再使用する。コバルト60照射施設も含む汚泥リサイクル工場平面配置を図1に示す。処理容量132,500ｔ／年(25%固形分の汚泥)を想定し、乾燥場は舗装面で100x90 m程度必要となる。図2に照射室の概要を示す。照射室は25x11m、高さ5m程度の建物で、コバルト60による照射を行う。汚泥はNordion社製の運搬ボックスへ入れ、ベルトコンベヤで照射室への搬出入を行う。
図1 Facility layout. （原論文1より引用。 Reproduced from Radiat. Phys. Chem., Vol.42, Nos4-6, pp.683-684(1993), Diagram #1(p.685), Swinwood J. F., Fraser F. M., Enviromental Application of Gamma Technology: Update on the Canadian Sludge Irradiator; Copyright(1993), with permission from Elsevier Science.）
図2 Municipal sludge irradiator. （原論文1より引用。 Reproduced from Radiat. Phys. Chem., Vol.42, Nos4-6, pp.683-684(1993), Diagram #2(p.685), with permission from Elsevier Science.）
照射殺菌された汚泥は肥料、土壌改良材あるいは特殊肥料の1成分として衛生化されリサイクルされる。照射汚泥は袋詰め、箱詰めあるいはそのままの形でマーケットへ出荷され、貴重な有機肥料として、既存の土壌改良材や動物糞と競合できる。表1には非照射液状汚泥、照射液状汚泥、照射乾燥汚泥、家畜たい肥を施肥量を変えて2種類、レタスと大豆に施した場合の収穫量を示す。これはオンタリオ農業専門学校で2年間にわたり実験された結果である。照射汚泥の植物成長に及ぼす影響は、他の2つと比べて大きな差異は認められない。
表1 Plant yield in soils with 4 different amendments. （原論文1より引用。 Reproduced from Radiat. Phys. Chem., Vol.42, Nos4-6, pp.683-684(1993), Table3(p.686), with permission from Elsevier Science.）
| PLANT |
AMENDMENT |
| RATE OF APPLICATION[TONNES/Ha/Yr] |
| 10 |
20 |
30 |
40 |
| [Yield in kg/ha-dry wt] |
|
| lettuce |
Unirrad.Sludge
Irrad.Sludge
Dry Irrad.Sludge
Cattle Manure |
545
497
569
408 |
448
478
675
544 |
342
320
563
603 |
231
260
613
630 |
| beans |
Unirrad.Sludge
Irrad.Sludge
Dry Irrad.Sludge
Cattle Manure |
443
434
479
360 |
460
445
454
381 |
495
479
465
395 |
455
467
423
532 |
他の処理法との経済評価を行った。評価では次の4点を仮定した。1)汚泥の重金属や化学成分はその地方の規制値以下である。ただしカナダでは微生物と化学成分について最高値の規定はなく、肥料の方で、野菜、動物、人体に有害な物質を含まない事の規定がある。2)肥料業者は下水処理場に近く、運搬費は業者が支払う。もし業者が照射汚泥の引き取りを望まなければ、さらに加工して販売するか、廃棄の方法を他に探さねばならない。3)照射汚泥の肥料利用について国民の了解がある。4)照射される汚泥は3%固形分の消化汚泥である。処理量4200万ガロン／日で、汚泥焼却の場合は年間約14M$で、照射の場合は約0.7M$ですむ。2.5億ガロン／日で、農園散布の場合は、年約9.6M$、照射の場合は約4M$となる。また、同じ処理量で埋め立て処理の場合は年約13M$となり、いずれの場合も照射の方が運転費は安くなる。
近年、下水排出基準は厳しくなり、将来もこの傾向は続くと思われる。これにより、流入する下水に含まれる重金属、有害物質は減り、汚泥等のリサイクルはやりやすくなる。照射殺菌法では、有害微生物、病原菌の残留の規制強化があっても容易に対応することができる。
コメント ：
コバルト60のγ線を使用した下水汚泥の殺菌である。コバルト60はカナダが生産国であり、容易に入手でき、使用済みの処分も日本より容易である。日本では、安全性や、設備の規模等を考慮し、電子線の使用が良いと思われる。
原論文１ Data source 1：
Enviromental Application of Gamma Technology:Update on the Canadian Sludge Irradiator
Swinwood J. F.,Fraser F. M.
Nordion Internal Inc.,P.O.Box 13500,Kanata,Ontario,Canada,K2K 1X8
Radiat. Phys. Chem. Vol.42,Nos. 4-6,pp.683(1993)
原論文２ Data source 2：
Sewage Sludge Pasteurization by Gamma Radiation :A Canadian Demonstration project - 1988-91
Swinwood J. F.,Wilson B. K.
Nordion Internal Inc.,P.O.Box 13500,Kanata,Ontario,Canada,K2K 1X8
Radiat. Phys. Chem. Vol.35,Nos. 1-3,pp.461(1990)
原論文３ Data source 3：
Sewage Sludge Pasteurization by Gamma Radiation:Financial Viability Case Studies
Swinwood J. F.,Kotler J.
Nordion Internal Inc.,P.O.Box 13500,Kanata,Ontario,Canada,K2K 1X8
Radiat. Phys. Chem. Vol.35,Nos. 1-3,pp.445(1990)
参考資料１ Reference 1：
電子ビームによる下水処理水の殺菌
近藤 正樹、中尾 彰夫、新井 英彦、宮田 定次郎
日本原子力研究所
下水道協会誌論文集、Vol.28,No.324,p28
キーワード：下水汚泥、γ線照射、殺菌、リサイクル、汚泥肥料、
sewage sludge, γ-irradiation, pasteurization, recycling, sludge fertilizer
分類コード：010503