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平成25年度我が国の産業公害の克服に活用された技術
平成２５年度産業公害防止対策等調査事業 （我が国の産業公害の克服に活用された技術に関する調査） 調査報告書 平成２６年３月 平成２５年度産業公害防止対策等調査事業 （我が国の産業公害の克服に活用された技術に関する調査） Executive Summary 1. 本調査業務実施の背景となる現状と課題の認識 【現状】 我が国の周辺諸国においては、現在未曾有の経済発展状態にあり、それに比例 して環境汚染も進んでいる。これらの諸国は我が国に対し、経済発展に資する支援ニーズの みならず、環境保全に関する支援ニーズが非常に高い。現状においては、政府による様々な 人材育成や我が国企業による高性能な環境保全機器の導入などの支援が行われているものの 未だ不足しており、これらに加え、環境保全制度自体の導入、整備された制度の執行、環境 保全技術の展開による支援などが必要であると考えられる。 【課題】 環境保全技術については、環境保全制度整備と相まって特に産業界において効 率的な環境汚染の抑制、個別事業場から排出される環境負荷物質の処理などの研究開発が行 われてきたが、これまで産業公害に資する環境保全技術の開発の歴史やその技術内容に関す る分析が行われた分析データはあまり存在していない。 2. 本調査の目的 我が国がこれまで開発してきた環境保全技術は、周辺国のおかれた状況により未だ利用可 能な技術も多いと考えられ、今後周辺国に対し環境保全を行う際に利活用を促していくこと も必要と考えられる。 本調査では、我が国の環境保全技術の推移と背景などの歴史を明らかにすることで、日本 の過去と類似の状況に置かれているような周辺諸国が環境保全を行う際に利活用できるよう に、環境保全技術に関する内容を整理し、周辺国の公害の未然防止対策ひいては総合的な環 境保全対策に資することを目的とする。 3. 本調査報告の内容 大気汚染防止について第 2 章、水質汚濁防止について第 3 章に区分して記述した。各章は、 公害問題及び法規制と課題、個別対策技術、産業別対応、年表の四つの節で構成している。 調査の結果、行政の産業政策と環境政策、官民を挙げた技術開発、企業による技術導入と その改良が、緊密な連携のもとで展開され、日本における環境保全レベルの向上と地域住民 の理解が進んだと考えられる。 4. 技術的な視点 技術面では、各種除害技術に始まり、原料・燃料のクリーン化、製造プロセスの転換など 効果的な技術を積み上げて、各企業は排出基準をクリアしている。具体的には、大気汚染防 止技術では、集じん、脱硫、脱硝、VOC（揮発性有機化合物）、自動車、燃料、そして省エネ に関する環境保全技術が実用化されている。また、水質汚濁防止技術では、活性汚泥、重金 属除去、活性炭、分離膜、紫外線、オゾンによる高度処理、そして製法転換などの環境保全 技術が実用化されている。 5. 産業界の対応 環境に関わる物質の排出量の多い産業に着目し、主要産業の業界団体や主要企業の情報を 調査した。大気関連では電力、自動車、塗装、水質関連では製紙、石油化学、鉄鋼、めっき 表面処理業を対象とした。 6. 総合分析 時間軸に沿って、収集した日本の産業公害克服に関する情報を、規制動向、対象物質と規 制値、産業界の対応に分類し、一覧できる年表を作成した。この年表で浮かび上がってくる のは、日本では汚染物質を排出する企業、汚染物質の除去装置を開発する企業、環境政策、 産業政策、地域上乗せ基準など、利害関係者が相互に影響を及ぼしながら産業公害を克服し てきた流れである。 日本オリジナルの産業環境技術に注目すると、大気汚染防止では集じん技術、排煙脱硫技 術、排煙脱硝技術、水質汚濁防止では活性汚泥技術である。これらの技術は、欧米から起点 となる技術を導入したのち、日本における適用条件（法規制動向、助剤調達、副生品処理、 経済性など）に合わせて、長年にわたり改良を重ねてきたものである。現在、これらの除去 技術を有する企業は、世界トップクラスの技術を保有しており、日本オリジナルと言える。 さらに高度な物質除去技術に注目すると、大気汚染防止では移動体の排ガス脱硝技術、燃 料の深度脱硫技術、水質汚濁防止では活性炭吸着、イオン交換樹脂及びキレート樹脂、促進 酸化技術、分離膜技術などが、世界トップクラスの日本の技術と言える。 以上 本 編 目 第１章 次 調査の概要 ····························································· 1 １．調査の目的 ····························································· 1 ２．調査の方法 ····························································· 1 （１）公害関係の出来事と法規制、企業の対応、技術開発の時系列的整理 ········· 1 （２）環境技術の発展の経緯の調査 ··········································· 2 （３）環境問題・環境規制の歴史（概観） ······································ 3 第２章 第１節 大気汚染防止 ··························································· 5 大気汚染公害問題と法規制及び対応 ····································· 5 １．大気汚染の発生と法規制 ················································· 5 （１）戦後復興期（昭和２０年～昭和３６年） ·································· 5 （２）高度経済成長期（昭和３７年～昭和４８年） ······························ 5 （３）大気汚染防止の進展期（昭和４９年～昭和６３年） ························ 8 （４）新たな環境問題への対応期（平成元年～平成１５年） ······················ 9 （５）近年の大気汚染（平成１６年～現在） ··································· 10 ２．規制対象物質と大気汚染防止技術 ········································ 12 第２節 大気汚染物質の除去技術の開発 ········································ 16 １．集じん技術 ···························································· 18 （１）集じん装置の原理と種類 ·············································· 18 （２）ばいじん排出量、浮遊粒子状物質及び微小粒子状物質の環境濃度の推移 ···· 24 ２．SOx 低減化技術 ························································ 26 （１）燃料の清浄化 ························································ 26 （２）排煙脱硫 ···························································· 28 （３）排煙脱硫装置の設置状況 ·············································· 36 （４）SOx 排出量及び SO 2 環境濃度の推移 ····································· 38 ３．NOx 低減技術 ·························································· 39 （１）生成した NOx を低減する脱硝技術 ······································ 39 （２）NOx の生成を抑制する技術 ············································· 44 （３）その他 ······························································ 47 （４）排煙脱硝装置の設置状況 ·············································· 48 （５）NOx 排出量及び NO 2 環境濃度の推移 ····································· 50 ４．同時脱硫・脱硝 ························································ 51 （１）活性コークス（活性炭）吸着法 ········································ 51 （２）電子ビーム法 ························································ 52 ５．有害物質、有害大気汚染物質及び VOC 対策 ································ 53 （１）有害物質 ···························································· 53 （２）有害大気汚染物質 ···················································· 54 （３）揮発性有機化合物（VOC） ·············································· 55 （４）VOC の処理技術 ······················································· 56 （５）VOC の排出抑制法 ····················································· 57 （６）VOC 処理関連のプロジェクト ··········································· 57 （７）VOC 排出場所 ························································· 59 （８）有害大気汚染物質の環境濃度などの年次推移 ···························· 60 （９）揮発性有機化合物（VOC）の排出量など ································· 62 ６．ダイオキシン低減技術 ·················································· 66 （１）ダイオキシン発生抑制技術 ············································ 66 （２）ダイオキシン類を低減する炉体技術 ···································· 67 （３）排ガス処理系でのダイオキシン類処理技術 ······························ 67 （４）ダイオキシンの環境基準達成状況 ······································ 68 ７．大気汚染防止装置の生産実績 ············································ 70 第３節 主要産業における取り組み ············································ 72 １．自動車業界の環境技術の発展の経緯 ······································ 72 （１）日本における自動車排ガス規制及び対策技術開発の経緯 ·················· 72 （２）昭和 50 年代における国内 3 大自動車メーカーでの排ガス対策研究開発の動向 73 （３）燃料清浄化技術 ······················································ 74 （４）ガソリン車用排出ガス処理触媒 ········································ 76 （５）ディーゼル重量車（車両重量 3.5ｔ超）用排出ガス処理触媒 ··············· 77 ２．塗装関連産業の VOC 対策技術の変遷 ······································ 80 （１）自動車の塗装工程 ···················································· 80 （２）塗装方法 ···························································· 81 （３）下塗りの変遷 ························································ 82 （４）中塗りの変遷 ························································ 82 （５）上塗りの変遷 ························································ 83 （６）上塗り塗装技術の変遷 ················································ 84 （７）自動車メーカーの取組事例 ············································ 85 第４節 大気汚染防止技術のまとめと年表 ······································ 86 １．主要な調査結果 ························································ 86 ２．代表的な大気汚染防止技術 ·············································· 87 （１）大気汚染防止（燃焼系）技術 ·········································· 87 （２）大気汚染防止（移動排出源）技術 ······································ 88 （３）大気汚染防止（VOC 排出削減）技術 ····································· 88 ３．大気汚染防止技術に関する年表 ·········································· 89 第３章 第１節 水質汚濁防止 ························································· 103 水質公害問題と法規制及び技術的な課題 ······························· 103 １．公害問題と法規制 ····················································· 103 （１）戦後復興期 （昭和２０年～昭和３６年） ······························ 103 （２）高度経済成長期 （昭和３７年～昭和４８年） ·························· 104 （３）水質汚濁防止の進展期（昭和４９年～昭和６３年） ······················ 105 （４）新たな環境問題への対応期（平成元年～平成２５年） ···················· 105 ２．水質汚濁防止に関する技術的な課題 ····································· 111 （１）除去対象物質 ······················································· 111 （２）除去対象物質別の技術的な課題 ······································· 113 第２節 水質汚濁物質の除去技術の開発 ······································· 114 １．排水処理技術の概要 ··················································· 114 （１）排水処理のフロー ···················································· 114 ２．生物学的処理 ························································· 119 （１）好気性流動床処理 ··················································· 119 （２）生物的脱窒 ························································· 121 （３）生物的脱リン ······················································· 122 （４）膜分離活性汚泥法（MBR : Membrane Bio Reactor） ······················ 124 ３．物理化学的処理技術 ··················································· 125 （１）凝集・沈殿 ························································· 125 （２）活性炭吸着 ························································· 127 （３）膜分離 ····························································· 129 （４）オゾン酸化 ························································· 131 （５）紫外線酸化 ························································· 132 （６）ストリッピング法 ··················································· 132 （７）キレート樹脂 ······················································· 133 第３節 主要産業における取り組み ··········································· 134 １．製紙業界での公害の発生と防止対策の変遷 ······························· 134 （１）概要 ······························································· 134 （２）パルプの製造プロセスの変遷と概要 ··································· 134 （３）古紙回収プロセス ··················································· 136 （４）漂白プロセス ······················································· 136 （５）紙・板紙の抄紙プロセス ············································· 138 （６）紙・パルプ製造業の排水処理 ········································· 138 ２．石油化学業界での水質汚濁防止対策 ····································· 140 （１）石油化学コンビナートの水質汚濁源 ··································· 140 （２）水質汚濁物質 ······················································· 141 （３）法規制 ····························································· 141 （４）排水処理技術 ······················································· 142 （５）排水管理 ··························································· 142 （６）海上油流出事故対策 ················································· 143 ３．鉄鋼産業での公害の発生と防止対策 ····································· 144 （１）鉄鋼産業の製造工程と規制値 ········································· 144 （２）製鉄所における水使用の現状 ········································· 145 （３）プロセスごとの水処理技術 ··········································· 148 ４．めっき・表面処理業 ··················································· 155 （１）めっき業と水質汚濁防止 ············································· 155 （２）めっき業における排水処理 ··········································· 155 （３）めっき業の課題 ····················································· 156 第４節 水質汚濁防止技術のまとめと年表 ····································· 157 １．水質汚濁防止技術のまとめ ············································· 157 （１）低濃度有機系 ······················································· 157 （２）高濃度有機系 ······················································· 158 （３）無機系 ····························································· 158 ２．水質汚濁防止技術に関する年表 ········································· 159 資料編 １．優秀環境装置表彰（分野別） 昭和 49 年度から平成 24 年度 ·····················167 ２．参考資料リスト ·····························································176 第１章 調査の概要 １．調査の目的 我が国は、戦後未曾有の経済発展を成し遂げたが、負の産物として公害を発生させてしま った歴史を持つ。その後、産業公害を将来にわたって起こさないために、政府において環境 保全法の整備が行われ、産業界側もそれを遵守するための設備投資や技術開発を行ってきた。 一方で、我が国の周辺諸国においては、現在未曾有の経済発展状態にあり、それに比例し て環境汚染も進んでいる。これらの諸国は我が国に対し、経済発展に資する支援ニーズのみ ならず、環境保全に関する支援ニーズが非常に高い。現状においては、政府による様々な人 材育成や我が国企業による高性能な環境保全機器の導入などの支援が行われているものの未 だ不足しており、これらに加え、環境保全制度自体の導入、整備された制度の執行、環境保 全技術の展開による支援などが必要であると考えられる。 この中でも、特に環境保全技術については、環境保全制度整備と相まって特に産業界にお いて効率的な環境汚染の抑制、個別事業場から排出される環境負荷物質の処理などの研究開 発が行われてきたが、これまで産業公害に資する環境保全技術の開発の歴史やその技術内容 に関する分析が行われた分析データはあまり存在していない。 我が国がこれまで開発してきた環境保全技術は、周辺国のおかれた状況により未だ利用可 能な技術も多いと考えられ、今後周辺国に対し環境保全を行う際に利活用を促していくこと も必要と考えられる。このような観点から、今般、これまでの環境保全技術に関する内容を 整理することとする。 ２．調査の方法 （１）公害関係の出来事と法規制、企業の対応、技術開発 の時系列的整理 日本国内でこれまでに発生した大気汚染、水質汚濁に関する主な公害を調査し、それらに 伴って制定された法規制を調査する。さらに、公害を克服するために開発された技術を調査 し、それらが開発された当時の、技術開発に至った経緯について、我が国の独自開発による ものか、外国から技術導入したものか、技術導入後に我が国の状況に適合するためにどのよ うな技術開発を行ったか、などを調査する。 大気汚染防止技術、水質汚濁防止技術の全体について俯瞰図を作成する。俯瞰図の作成に 当たっては、規制対象となった時期を踏まえて時系列が分かるように示す。 さらには、公害防止技術の進展により、環境基準などをより厳しく改定することができた 事例について調査する。 本調査のフローを図 1-2-1 に示す。 調査に当たっては、文献調査、関連する特許調査、ヒアリング調査、インタネット検索調 査、及び弊社の蓄積情報などを使って関係する情報を収集する。 － 1 － 図 1-2-1 産業公害の克服技術に関する調査フロー 公害の 発生 企業 行政 （環境関連） 公害防止法の制定 防止技術の確立 基準値の改定 防止技術の改良 －文献調査 －特許調査 －ヒアリング ✔時系列的なとりまとめ －法整備・改正時期 －技術進展の流れ ✔俯瞰図の作成 －大気汚染、水質汚濁の技術内容と時系列的な整理 ✔技術内容分析と公害防止効果検証 －技術内容の分析 －公害防止効果の検証 －保全可能になった対策 ✔我が国環境保全技術の広がりと技術レベルの検証 －我が国から世界へ技術の普及、貢献 －日本の技術と海外メーカー技術の比較、検証 （２）環境技術の発展の経緯の調査 大気汚染防止技術と水質汚濁防止技術について、それぞれの要素技術別、及び関連する業 界別に調査し、それらの発展の経緯を調査する。特に、最初に開発したのはだれか、日本の 研究機関か、外国の研究機関か、最初に実用化したのはどの企業か、現状で最も利用されて いる処理方法は何か、といった点などに着目し、可能な限り情報を収集した。 － 2 － （３）環境問題・環境規制の歴史（概観） 戦後に我が国で発生した主な公害問題（青文字）と、それに対する主な法規制（赤文字）、 国内の環境関係のトピックス（赤文字、緑文字）、外国での環境問題に関するトピックス（黒 文字）について、図 1-2-2 に示す。 我が国の大気汚染及び水質汚濁関係の公害問題は、1955 年（昭和 30 年）ころから顕在化 している。いわゆる四大公害と言われるイタイイタイ病、水俣病、四日市喘息、新潟水俣病 は、1950 年から 1960 年代に発生し、これらが問題視されて訴訟が起こされたのが 1967 年か ら 1969 年であった。その後、各地で同様の公害が発生している。1970 年には東京、千葉で の光化学スモッグや、田子の浦のヘドロ問題が発生している。 法規制としては、1958 年には旧水質二法と言われる「公共用水域の水質の保全に関する法 律」と「工場排水等の規制に関する法律」が制定された。大気関係では 1962 年に「ばい煙規 制法」が制定され、粉じんと亜硫酸ガス、無水硫酸に関する規制値が定められた。1967 年は 「公害対策基本法」が公布され、基本法のもとに 1968 年には「大気汚染防止法」、1970 年に は「水質汚濁防止法」が制定された。1971 年には環境庁が発足して体制が整備された。その 後、1993 年には公害対策基本法が「環境基本法」に移行し、大気汚染防止法と水質汚濁防止 法は改正を繰り返して、規制対象物質を広げている。 世界の動きとしては、北欧において 1980 年前後に越境大気汚染や酸性雨が問題となり、 1985 年に酸性雨対策に関するヘルシンキ議定書が定められた。同じく 1985 年にオゾン層保 護に関するウィーン条約が締結され、フロンや塩素系有機溶剤などの物質が規制された。そ の後、大気汚染というよりむしろ、地球温暖化が問題視されており、1997 年には京都議定書 で地球温暖化の原因となる、温室効果ガスの一種である二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素(N 2 O)、 ハイドロフルオロカーボン類(HFCs)、パーフルオロカーボン類(PFCs)、六ふっ化硫黄(SF 6 ) について、先進国は 1990 年を基準とした削減率を定め、期間内に目標値を達成することが定 められた。これに伴って、我が国でも 1998 年に「地球温暖化対策法」、2001 年には「フロン 回収破壊法」が制定されている。 国内では、2001 年には環境庁が環境省に移行した。2004 年には大気汚染防止法が改正され、 VOC に関する規制が始まった。水質汚濁防止関係では、2003 年に水生生物保全に関する基準 が設定され、さらに 2011 年には地下水汚染未然防止に関する規制が始まった。 － 3 － 図 1-2-2 環境問題・環境規制の歴史（概観） 1950 1960 1980 1970 1961 四日市で喘息患者多発 1972 →判決 1973 1968 大気汚染防止法制定 大気汚染防止法 （ 総量規制） 1974 自動車排ガス規制 1967 四日市公害訴訟 大 気 1955 四日市で煤煙被害 1956 水俣病集団発生 － 4 － 水 1970 東京、千葉で初の 光化学スモッグ 1962 煤煙規制法制定 1971 環境庁発足 1967 公害対策基本法 公布 2000 1992 地球サミット（リオ） 2012 リオ＋20 2001 1992 1989 フ ロン回収破壊法制定 自動車NOx法制定 ウィーン条約 2004 モ ン トリオール議定書 1996 大気汚染防止法改正 大気汚染防止法改正 1988 （ 有害大気汚染物質） （ Ｖ ＯＣ） オゾ ン層保護法制定 1999 ダイオキシン類対策特別措置法 1993 2001 環境基本法 環境省発足 制定 1973 1969 熊本水俣病訴訟 水俣病訴訟判決 1967 1973 新潟水俣病訴訟 昭電、患者と保障調停 1955 イタイイタイ病発生 2010 2002 持続可能な開発サミット （ ヨハネスブルグ） 2002 京都議定書批准 1997 京都議定書 （ ＣＯＰ３） 1998 地球温暖化対策法制定 1985 ウィーン条約（オゾン層保護） 1988 川崎製鉄公害訴訟 1999 ダイオキシン類対策特別措置法 1968 1971 イタイイタイ病訴訟 →判決 1984 湖沼水質保全特別措置法制定 1970 富山でカドミウム汚染 1958 公共用水域の水質の保全に関する法律制定 工場排水等の規制に関する法律制定 そ の 他 1990 1979 長距離越境大気汚染条約締結 1985 ヘルシンキ議定書 （ 酸性雨対策） 1970 水質汚濁防止法制定 1970 田子の浦ヘドロ問題 1968 カネミ油 PCB汚染発生 1962 「沈黙の春」発表 コンビナート操業開始 高度成長期 1973 化審法制定 1978 1989 水質汚濁防止法改正 水質汚濁防止法改正 （ 総量規制） （ 地下浸透禁止） 1990 水質汚濁防止法改正 （ 生活環境項目追加） 2003 水質汚濁防止法改正 （ 水生生物保全基準設定） 1997 1999 環境アセス P R TR法制定 メン ト法制定 1976 イタリア・セベソ事故 1996 「奪われし未来」発表 1974-75 「複合汚染」朝日新聞連載 1973 オイルショック 地域環境問題 地球環境問題 2011 水質汚濁防止法改正 （ 地下水汚染未然防止） 2008 ＲＥＡＣＨ規制開始 2006 RoHS 指令施行 第２章 大気汚染防止 第１節 大気汚染公害問題と法規制及び対応 １．大気汚染の発生と法規制 （１）戦後復興期（昭和２０年～昭和３６年） 敗戦後の生産力の低下により、公害防止対策に対する関心が薄い時期であったと見られる が、戦後の復興に伴い、各地で公害防止条例が整備され始めた。 しかし、この段階では、排出物の規制基準がない等、公害予防対策、環境保全対策として は不十分なものであった。 一方で、昭和 35 年に国民所得倍増計画が示され、戦後復興期から①高度経済成長期に入り、 急速に工業生産が増大するにつれて、公害問題を顕在化し始めた。四日市市では、後に四大 公害病の一つとなる四日市喘息が発生し始め、現在の北九州市においては、ばい煙の問題に 対する②住民運動が始まった。 ① 大気汚染の深刻化（国民所得倍増計画と高度経済成長） 日本経済は、昭和 25 年から昭和 47 年頃まで急激な成長を遂げた。国民所得倍増計画は、 昭和 35 年に当時の池田内閣により閣議決定され、劇的な効果を上げた経済政策である。代表 的な目標値として、昭和 35 年の国民総生産を 10 年後に 2 倍にするというものを掲げたが、 この目標は約 6 年で達成されたことは、高度経済成長期を象徴している。一方で、産業の急 速な拡大が深刻な産業公害を引き起こしたことにもつながっている。 ② 法規制を求める住民運動の高まり 公害問題に対して住民運動の果たした役割は大きいと考えられる。特に、昭和 30 年代以降 の産業公害が著しかった時期には、環境汚染により健康被害などを被った地域住民は、工場 に対する直接行動や裁判、行政庁や議会に陳情するなどにより被害や権利の回復を求めた。 昭和 45 年には、全国で活動している住民団体は、自治省の当時の調査で把握できたものだけ で、292 団体で 182 市町村（平成 4 年度環境白書より）に及んでいたとされる。 なお、戦前においては、公害防止対策設備として、集じん機や脱硫装置の導入が見られる が、工場の煙に対する防止対策は、鉱山関連設備を中心に戦前から、コットレル集じん機設 置（浅野セメント 深川工場、神岡鉱山 大正 6 年）、ペテルゼン式硫酸製造設備採用（別子銅 山四阪島精錬所 大正 14 年）、実用規模の排ガス脱硫装置(アンモニア中和法）稼働（別子銅 山四阪島精錬所 昭和 4 年)などの対応が取られている｡ （２）高度経済成長期（昭和３７年～昭和４８年） 高度経済成長期の初期において、後に四大公害病に数えられる様々な環境汚染と健康被害 が顕在化してきた。①四日市喘息は、大気汚染による公害病の代表的な事例である。 － 5 － ①大気汚染に関する科学的評価の実施（四日市喘息と黒川調査団） 四日市市の石油コンビナートによる大気汚染が引き起こした四大公害病の一つである。大 気汚染公害による惨状が、公害に対する関心を集め、その後の公害対策につながっていく契 機となった。 昭和 34 年から翌年にかけて、四日市市塩浜地区の旧海軍燃料廠跡地を中心に、東洋最大の 石油コンビナートが操業を開始した。 当時、石炭から石油に原燃料が転換し、中近東産の硫黄分の多い石油が用いられた。 操業後間もなく、昭和 35 年には地元の自治会が四日市市にばい煙や刺激臭、騒音などに対 する苦情を陳情し、喘息症状を訴える周辺住民が増加した。 昭和 38 年に、政府が「四日市地区大気汚染特別調査団」を派遣して科学的な公害調査を始 め、昭和 41 年に四日市市と三重郡楠町をばい煙規制法の指定地域とした。 このような重大な大気汚染が生じた四日市地区に、昭和 38 年に厚生省及び通商産業省から 派遣された黒川調査団は、各専門分野からの多角的総合的な調査を実施し、その後の公害問 題に対する様々な対策の基礎となる調査成果を残した。調査団の報告書は、四日市地区の大 気汚染を防止するための対策として、排出基準の強化と処理施設の設置、都市計画の再検討、 住宅地帯の分離、緑地帯の設置、住居の集団移転、被害者治療施設の設置、公害防止施設整 備資金についての助成措置などの諸点について勧告するとともに、今後の他地域での工業立 地に際しては、立地計画段階での公害の未然防止のための強力な行政指導と、公害対策を折 り込んだ合理的な都市計画の策定、防除技術の開発研究の促進などの必要性を指摘した。 昭和 39 年 10 月には、喘息患者の治療費を全額市費でまかなう補償制度が示された。 昭和 42 年、四日市の第一コンビナートを構成する 6 社に対し、公害病認定患者 9 人による 損害賠償訴訟が提起され、昭和 47 年に、原告側の全面勝訴で結審した。 このような四日市地区の大気汚染による公害は、その後のコンビナート立地計画にも大き な影響を与えるようになる。計画段階にあった三島・沼津地区コンビナートは、地元自治体 が工業整備特別地域の指定を強く望み、国の手続きを経て正式に決定した上で基本計画まで 進捗していたにもかかわらず、地域住民の反対によって断念せざるを得なくなった。 昭和 39 年の横浜市における磯子火力発電所建設計画は、住民から強く反対されることにな ったが、当時の法律よりも厳しい公害防止措置を講ずることを求めた、日本初の「公害防止 協定」を締結するに至り、計画を実行することができた。この手法は「横浜方式」として、 公害防止の行政手法として認められ、その後の公害防止協定のモデルとなった。 四日市地区における深刻な公害が顕在化し、住民運動も活発となった当時、横浜市は、現 行法よりも厳しい基準を適用した「公害防止協定」を締結、実施することによって火力発電 所建設計画を進めた。横浜方式という言葉に対する明確な定義はないが、住民を守るために 自治体が国を超えて環境規制を進めた事例であり、激しい住民運動にさらされる産業立地を 進めるための行政手法でもあった。 この時期は、先に述べた昭和 35 年の「所得倍増計画策定」から、昭和 37 年に「新産業都 市建設促進法」、昭和 39 年には「工業整備特別地域法」が公布され、全国規模で重化学工業 を中心とした工業地域の開発が進み、同時に、大気汚染物質の排出が急増した時期である。 また、石炭から石油へ燃料転換が進んだ時期でもあり、主な大気汚染物質が石炭のばい煙 － 6 － から石油に含まれる硫黄分による硫黄酸化物に変わっていった。さらに、②自動車の普及台 数も急増し、排ガス中の窒素酸化物などによる大気汚染も増加し、普通車に対する排ガス規 制も始まった。 ② 自動車による大気汚染 昭和 30 年代に入り、自動車が急激に増加した。昭和 45 年には自動車による国内貨物輸送 量が、昭和 50 年には旅客輸送においても鉄道を追い越すまでになっていた。モータリゼーシ ョンの急拡大は以後も続き、産業の急速な拡大と同じく、大気環境を急速に悪化させる原因 となっていった。従来の「工場」からの大気汚染に加えて、自動車が新たな大気汚染源とし て対策が必要となってきた。 この間、厚生省公害課や通商産業省産業公害課が設置され、昭和 37 年に「ばい煙の排出の 規制等に関する法律」 （ばい煙規制法）が、通商産業省、厚生省共管で施行された。同法では、 「指定地域」と「対象施設」を政令で定め、対処施設ごとに「ばい煙排出基準」を設けてい る。さらに、スモッグなどの深刻化を受けて、昭和 38 年には、京阪神、北九州、京浜の 3 地域に対して、スモッグ許容基準を設定している。 また、昭和 39 年に示された「四日市地区大気汚染特別調査団」の調査結果は、公害対策が 個別排出規制で済むものではなく、コンビナートの管理システムや地域の都市計画など、社 会的施策などの総合的な取り組みが必要であることを指摘していた。 これを受けて、昭和 39 年に、まだ計画段階にあった沼津・三島地区石油コンビナートに対 して派遣された「沼津・三島地区産業公害調査団」や、大規模な工業立地によって発生する おそれのある環境への影響を予測する試みとして「産業公害総合事前調査」が実施された。 これは、世界で見ても、「環境アセスメント」の先駆的取り組みであった。 そして、昭和 40 年は、公害防止事業団が発足し、国を挙げての本格的な公害対策が始まっ た。昭和 42 年に公害対策基本法が施行され、昭和 43 年に大気汚染防止法が制定され、硫黄 酸化物や一酸化炭素の環境基準が示された。また、環境基準の内容も、大気汚染における k 値規制（地域の区分毎に有効煙突高に応じた量規制方式）が導入され、さらに後には、SO 2 の総量規制も導入され、規制基準の設定方法も検討が進んだ。 このような流れを経て、昭和 45 年に公害国会と呼ばれる第 64 臨時国会が行われ、公害対 策基本法改正を始めとする多数の環境関連法案が可決された。 また、四日市公害訴訟のような健康被害に対する訴訟も増え、昭和 48 年には、③公害健康 被害補償法が制定された。 ③ 健康被害者への補償と排出抑制インセンティブ制度 公害健康被害補償法と汚染負荷量賦課金制度は、公害による健康被害者への補償等を目的 として制定され、公害病の認定や補償の基準などを示すとともに、補償等の財源の一部とし て、汚染負荷量賦課金の納付を義務付けている。 汚染負荷量賦課金は、ばい煙発生施設等設置者を対象に、公害患者等が発生した際に発生 する補償給付支給費用等と汚染物質排出量から算定される。排出抑制に対するインセンティ ブとして働くことが期待された。 産業界にも、社会的責任として公害対策の必要性が認識されるようになり、排出企業にお － 7 － いては排出対策がとられ、産業公害防止装置の開発と設置が進んだ。また、昭和 37 年に大気 汚染防止工業協会が設立された。 （３）大気汚染防止の進展期（昭和４９年～昭和６３年） 高度経済成長期の急激な産業構造の変化によって生じた様々な公害問題も、官民の努力に より改善が見られるようになってきた。 高度成長期が終わる時期に相当する昭和 49 年以降は、大気汚染防止対策に進展が見られた 時期である。公害防止対策の普及と、公害防止対策技術の進歩とを合わせた規制等の制度見 直しが行われた。 産業公害防止対策への投資額がピークに達し、公害防止対策の普及が民間に進むとともに、 硫黄酸化物や窒素酸化物に総量規制が導入され、ばいじんや二酸化窒素の環境基準の改定が 行われた。 また、自動車ガソリンの無鉛化や重量ガソリン車、ディーゼル車に係わる昭和 52 年規制実 施、①日本版マスキー法（自動車排ガス規制）など、自動車の排気ガスに対する対応も進ん だ。 ①日本版マスキー法（自動車排ガス規制）（昭和 53 年） 「日本版マスキー法」は、昭和 51 年度から実施することとされていたが、技術的困難、達 成した場合の性能低下、輸出競争力低下等から産業界の強い反対と、米国におけるマスキー 法による規制が当初のものから大幅に後退した事情もあったが、自動車排出ガス規制を求め る世論の高まりの中で、自動車排出ガス低減技術の開発が急速に進められ、結果的には昭和 53 年に 2 年遅れで、当初目標通りの規制が実施された。 また、ガソリン乗用車及び LPG 乗用車に比べ相対的に緩い規制にとどまっていたトラック、 バス等についても、窒素酸化物について更に規制の強化を図るべく、昭和 52 年に中央公害対 策審議会から自動車排出ガスの許容限度長期設定方策について答申が行われ、これに沿って 第 1 段階の規制が昭和 54 年度規制として実施され、更に第二段階の規制が技術評価を踏まえ つつ、逐次実施されることとなった。 このように、官民の努力によって公害克服の取り組みが整備され、企業による産業公害の 対策に筋道がつき、硫黄酸化物による影響に改善は見られるようになったが、窒素酸化物に よる大気汚染の改善を顕著に認めることはできなかった。 これは、自動車の排ガスによる窒素酸化物の課題が、十分に解決されていないところに原 因があった。この時期にも、ガソリンの無鉛化や排ガス規制がかけられているが十分なもの ではなく、自動車排気ガスの規制はこの後も順次強化されていく。 自動車の課題が残るものの、大気汚染に対する官民の取り組みが整い、改善の方向が見え てきたこの時期以降に、新たな環境汚染問題が現れることになる。 一つは、地球環境の視点での公害問題である、環境問題が指摘されるようになった。 ②越境大気汚染と酸性雨 － 8 － 昭和 47 年に OECD による国際共同プロジェクトとして大気汚染物質のモニタリングを始め た。また、昭和 54 年には国連欧州経済員会において「長距離越境大気汚染条約」が採択され た。NOx の削減について定めたソフィア議定書（昭和 63 年）、SOx の削減について定めたオス ロ議定書（平成 6 年）などにより補強、強化が図られた。 米国とカナダ間でも、昭和 50 年代にモニタリングが始まり、平成 2 年に米国の大気清浄化 法が改定され、有害大気汚染物質の規制が強化された。 日本では、環境庁（当時）が昭和 58 年度から酸性雨のモニタリングを始め、平成 13 年か らは、広範な範囲に影響を及ぼす環境問題である酸性雨問題に関して、日本がイニシアチブ をとって、東アジア酸性雨モニタリングネットワークをスタートさせた。 （４）新たな環境問題への対応期（平成元年～平成１５年） 平成に入ってから、大気汚染は公害から環境問題へと展開していく。 平成 4 年にリオデジャネイロで行われた地球サミット（環境と開発に関する国連会議）に よって、地球環境問題が人類共通の課題であることを明確に示した。 これによって、地球温暖化、オゾン層破壊、持続可能な発展といった言葉がキーワードと なり、特定フロンなどのオゾン層破壊物質や温室効果ガスなどの排出抑制省エネ、省資源と 行った取り組みが強化されることになる。 環境庁は環境省となり、国立公害研究所は国立環境研究所に改組され、水、大気、廃棄物 などの課題は、産業公害というより国際的な環境問題の中に位置づけられるようになった。 また、ダイオキシンや内分泌攪乱物質（通称「環境ホルモン」）など、化学物質の問題がク ローズアップされた。 大気汚染に関連しては、明治以降のばい煙、硫黄酸化物、窒素酸化物などの対応も継続さ れているが、この時代に入って、アスベスト、ダイオキシン類、有害大気汚染物質、PM2.5 などが新たな対象として示された。 特に、自動車関連の公害対策は、この時期に入って一層強化されていく。①自動車 NOx 法 の制定は平成 5 年に成立し、平成 12 年の尼崎市における排気ガスによる健康被害に対する訴 訟において、公害病認定患者らからなる原告勝訴の判決は、自動車排気ガスの浮遊微粒子状 物資による健康被害を認定し、国や自治体の道路環境対策に大きな影響を与えた。 ①自動車 NOx 法と自動車 NOx、PM 法 自動車排出の窒素酸化物による大気汚染が著しい地域について、二酸化窒素の環境基準の 確保を図るため自動車 NOx 法が平成 5 年に施行された。自動車の交通が集中し、二酸化窒素 （NO 2 ）に係る環境基準の確保が困難と認められる特定地域が指定され、車両総重量の区分ご とに最も厳しい規制に適合しないものについては使用を認めないこと、共同輸配送、モーダ ルシフト等物流対策、公共交通機関の整備等人流対策等が推進されることになった。平成 13 年には、ディーゼル車から排出の粒子状物質は、発がん性物質であるおそれを含んでいると ころから、一部法改正を受けて自動車 NOx、PM 法となり、自動車交通に起因する粒子状物質 の削減を図ることとなった。 特に、当時の自動車排気ガスによる微粒子状物質のほとんどを排出していたディーゼル車 － 9 － の問題がクローズアップされ、後に東京都内での粒子状物質排出基準に適合しないディーゼ ル車の運行禁止につながることになる。 これによって、従来のディーゼル車はディーゼル微粒子除去装置（DPF）を付けなければな らなくなった。 ダイオキシン類の問題は、日本においては昭和 58 年に都市ごみ焼却施設から高濃度のダイ オキシンが検出されたとの発表があり、これを受けて厚生省が検討を行い、平成 3 年に「廃 棄物処理に係るダイオキシン類発生防止等ガイドライン」を示し、管理目標値を定めた。そ の後、平成 7 年には、茨城県新利根町の城取清掃工場周辺のがん死亡率が高いとの疫学調査 結果が発表され、平成 9 年に厚生省は新ガイドラインを定め、排ガス 1m 3 中のダイオキシン 濃度が毒性等価換算係数換算で 80ng を越える一般廃棄物焼却施設については、平成 10 年度 中に操業停止を含む緊急対策を行うように指示した。 その後、テレビのニュースがきっかけで葉物野菜のダイオキシン汚染が取りざたされる事 件を経て、自治体がダイオキシン条例を設けて規制強化を行うようになり、平成 12 年のダイ オキシン類対策特別措置法につながった。これによって、ダイオキシン類の環境基準等が整 備され、小型焼却炉にも規制が及ぶようになり、特定工場にはダイオキシン類関係公害防止 管理者を選任することとなった。 これに伴って、ダイオキシン類発生抑制や除去技術の検討が活発に行われた。 有害大気汚染物質については、平成 8 年の大気汚染防止法改正において事業者に対する有 害大気汚染物質対策の責務が追加された。環境庁と通商産業省は「事業者による有害大気汚 染物質の自主管理の為の指針」を作成し、自主管理計画の策定を求めた。 また、産業公害防止技術の観点からは、間接的な取り組みであるが、この時代に入ってか ら、太陽光発電に代表される再生可能エネルギーの活用、コジェネ、エスコ事業など省エネ の取り組みの深化、燃料電池などの水素エネルギー活用、ハイブリッド車や電気自動車の実 用化・普及など、大気汚染物質の発生抑制につながるエネルギー消費抑制が進展した。 （５）近年の大気汚染（平成１６年～現在） 平成 16 年以降、新たな取り組みとして、①VOC 規制と特定特殊自動車排出ガスの規制等に 関する法律（いわゆるオフロード法）が新たな大気汚染防止対象に加わった。 ①揮発性有機化合物（VOC）の排出抑制対策（平成 17 年）施行 光化学オキシダントは、窒素酸化物（NOx）と VOC が混合している状態で太陽からの紫外線 を受けて化学反応により生成されるものであり、原因物質の一つである窒素酸化物に対して は、工場・事業場と自動車の双方に規制が課せられてきた。自動車排出ガス規制においては、 VOC の主成分である炭化水素の排出規制を実施してきた。しかし、工場・事業場に対する VOC の全国的な排出規制は行われていなかったため、規制強化することとなった。 多種類の有機溶剤が対象となる VOC では、事業主体も大企業から市中のクリーニング店や 塗料店など幅広い主体が対象となる。そこで、VOC 対策においては、規制と自主的取り組み － 10 － のベストミックスという、公害対策としては初めての取り組みが行われた。 技術的には、VOC 対策には、従来からある溶媒回収装置や脱臭装置などが設備的な対応と して用いられ、クリーニングなどの小規模な事業向けの設備が開発された。また、塗料やイ ンク溶剤の水性化など、有機溶剤自体の使用を抑制する技術も開発された。 オフロード法は、ディーゼル車における微小粒子状物質規制の流れを建設機械等に適用し たものであるが、厳しい規制を課せられることとなっている。 現在でも、各地で公害裁判が起こされているが、かつてのような 7 大公害による大規模公 害は認められなくなり、小規模化するとともに多様化していると言われている。現在の公害 は、都市型、生活型と言われ、限られた範囲、特定の事業所等を対象とするものがほとんど である。 日本の産業公害は、足尾銅山の鉱害以来継続し、特に、高度経済成長期以降の努力により、 克服されたとも言われている。 しかし、近年になって、平成 19 年に島嶼地域を含む九州から東日本の広い範囲で光化学ス モッグ注意報が発令されるなど、いわゆる、②越境汚染がテーマとなってきている。 ②越境汚染と微小粒子状物質（PM2.5）による大気汚染 越境汚染は、古くから酸性雨が知られているが、近年になって、微粒子状物質やオキシダ ントによる越境汚染の可能性が指摘されている。 微小粒子状物質（PM2.5)は粒径が 2.5μm 以下と小さく、肺の奥まで到達し、ぜん息、気管 支炎、せきやぜん鳴などの症状、不整脈、心臓発作、肺がんなどの健康影響が懸念されてい る。 微小粒子状物質の発生源は、一次生成粒子、二次生成粒子、人為発生源、自然由来の粒子、 海外からの移流など多岐にわたり大気中の挙動も複雑である。このため当面の取組として、 排出状況の把握、排出インベントリの作成、大気中の挙動や二次生成機構の解明等の科学的 知見の集積が求められており、また、近隣諸国との協力の必要性も指摘されている。 窒素酸化物等も再び増加する傾向が見られるなど、アジア諸国の工業化による大気汚染が、 海を隔てた日本にも影響している可能性が指摘されている。 工業化の進展による産業公害防止対策の方法と技術は、これまでに述べた日本の産業公害 史の中で蓄積されており、国際貢献の可能性を示している。 （参考資料） ・公害・環境問題史を学ぶ人の為に（2008 年 世界思想社 小田康徳 編） ・環境史年表 1926－2000 昭和・平成編（河出出版 2004 年） ・20 世紀の日本環境史（2002 年 産業環境管理協会） ・http://www.nies.go.jp/whatsnew/2007/20070521/20070521.html（2007 年 5 月 8、9 日の広域 的な光化学オキシダント汚染について ―国立環境研究所及び九州大学が数値シミュレーショ ンによる再現に成功―：国立環境研究所記者発表より） ・「新しい地域パートナーシップによる公害防止取組指針」の策定について（平成 24 年環境省お 知らせより） ・環境省 HP 酸性雨対策について https://www.env.go.jp/air/acidrain/acidrain.html － 11 － ２．規制対象物質と大気汚染防止技術 大気汚染防止法で定められている排出基準などの規制方式を表 2-1-2-1 に示す。 表 2-1-2-1 工場及び事業場から排出される大気汚染物質に対する規制方式とその概要 物質名 硫黄酸化物 （ＳＯｘ） 主な発生の形態等 規制の方式と概要 ボイラ、廃棄物焼却炉等における燃料や 鉱石等の燃焼 1) 排出口の高さ(He)及び地域ごとに定め る定数Ｋの値に応じて規制値（量）を設定 許容排出量(Nm ３ /h)＝Ｋ×10 －３ ×He ２ 一般排出基準：Ｋ＝3.0～17.5 特別排出基準：Ｋ＝1.17～2.34 2) 季節による燃料使用基準 燃料中の硫黄分を地域ごとに設定。 硫黄含有率：0.5～1.2％以下 3) 総量規制 総量削減計画に基づき地域・工場ごとに 設定 同上及び電気炉の使用 施設・規模ごとの排出基準（濃度） 一般排出基準：0.04～0.7g/Nm ３ 特別排出基準：0.03～0.2g/Nm ３ カドミウム(Cd) カドミウム化合 物 銅､亜鉛､鉛の精錬施設における燃焼、化 学的処理 施設ごとの排出基準 1.0mg/Nm ３ 塩素(Cl ２ )､ 塩化水素(HCl) 化学製品反応施設や廃棄物焼却炉等に おける燃焼、化学的処理 施設ごとの排出基準 塩素：30mg/Nm ３ 塩化水素：80，700mg/Nm ３ ふっ素(F)､ふっ 化水素(HF)等 アルミニウム精錬用電解炉やガラス製造 用溶融炉等における燃焼、化学的処理 施設ごとの排出基準 1.0～20mg/Nm ３ 鉛(Pb)、 鉛化合物 銅、亜鉛、鉛の精錬施設等における燃焼、 施設ごとの排出基準 化学的処理 10～30mg/Nm ３ 窒素酸化物 （ＮＯｘ） ボイラや廃棄物焼却炉等における燃焼、 合成、分解等 1) 施設・規模ごとの排出基準 新設：60～400ppm 既設：130～600ppm 2) 総量規制 総量削減計画に基づき地域・工場ごとに 設定 VOC を排出する次の施設 化学製品製造・塗装・接着・印刷における 乾燥施設、吹付塗装施設、洗浄施設、貯 蔵タンク 施設ごとの排出基準 400～60,000ppmＣ 一般粉じん ふるいや堆積場等における鉱石､土砂等 の粉砕･選別､機械的処理､堆積 施設の構造、使用、管理に関する基準 集じん機、防じんカバー、フードの設置、 散水等 特定粉じん （石綿） 切断機等における石綿の粉砕、混合その 他の機械的処理 事業場の敷地境界基準 濃度 10 本／リットル ばいじん ばい煙 有害物質 揮発性有機化合物 （ＶＯＣ） 粉 じん 吹き付け石綿使用建築物の解体・改造・補 建築物解体時等の除去、囲い込み、封じ 修作業 込め作業に関する基準 － 12 － 表 2-1-2-1 工場及び事業場から排出される大気汚染物質に対する規制方式とその概要 （前頁から続き） 物質名 主な発生の形態等 特定物質 特定施設において故障、破 （アンモニア､一酸化炭 損等の事故時に発生 素、メタノール等 28 物 質） 優先取組物質 指定物質 有害大気汚染物質 ベンゼン 規制の方式と概要 事故時における措置を規定 事業者の復旧義務、都道府県知事への通報等 234 物質(群) 知見の集積等、各主体の責務を規定 このうち「優先取組物質」とし 事業者及び国民の排出抑制等自主的取組、国の科学的 て 22 物質 知見の充実、自治体の汚染状況把握等 ベンゼン乾燥施設等 施設・規模ごとに抑制基準 新設：50～600mg/Nm ３ 既設：100～1,500mg/Nm ３ ** トリクロロエ トリクロロエチレンによる洗浄 施設・規模ごとに抑制基準 チレン 施設等 新設：150～300mg/Nm ３ 既設：300～500mg/Nm ３ テトラクロロ テトラクロロエチレンによるド エチレン ライクリーニング機等 施設・規模ごとに抑制基準 新設：150～300mg/Nm ３ 既設：300～500mg/Nm ３ ＊ばいじん及び有害物質については、都道府県は条例で国の基準より厳しい上乗せ基準を設定す ることができる。 ＊上記基準については、大気汚染状況の変化、対策の効果、産業構造や大気汚染源の変化、対策 技術 の開発普及状況等を踏まえ、随時見直しを行っていく必要がある。 ＊＊（低濃度でも継続的な摂取により健康影響が懸念される物質） 出典：http://www.env.go.jp/air/osen/law/t-kisei1.html 窒素酸化物と炭化水素が、光化学反応によりオゾンやパーオキシアセチルナイトレートな どの酸化性物質（オキシダント）が生成する。オキシダントは、健康被害を引き起こす大気 汚染物質であり、光化学スモッグの原因となる。このため、窒素酸化物と揮発性有機化合物 に排出基準が定められ、オキシダントには、環境基準が 0.06ppm 以下（1 時間値）と定めら れている。 図 2-1-2-1 光化学スモッグの発生メカニズム 太陽光線 UV UV NOｘ VOC NOｘ VOC NOｘ UV VOC NOｘ VOC 光 化 学 反 応 原因物質 公害 オキシ ダント 光 化 学 ス モ ッ グ オゾンなど 酸化性物質 （前駆体） － 13 － 大気汚染を防止し、大気環境を管理する技術に関する技術俯瞰図を図 2-1-2-2 に示す。大 気汚染管理は、粒子状物質（Particulate Matter: PM）から始まり、硫黄酸化物、窒素酸化 物、有害大気汚染物質・VOC、ダイオキシンの順に規制対象となり、除去技術の開発が行われ てきた。この順に左から右へ、上段から下段へと変遷している。各項目の枠内の右上の数字 は、それぞれの物質についての規制値が最初に制定された年を示している。 PM 除去は、各種の集じん装置が用いられるが、重力、遠心力、静電気力を利用した集じん 装置が流通式集じん装置である。さらに、いわゆるフィルタを用いた集じん装置が流量や粒 子の性状によって使い分けされている。 硫黄酸化物（SOx）除去技術は、基本的には酸性ガスである SOx を、アルカリを使って中和 除去する技術である。使用されるアルカリ物質としては、石灰、石灰石、苛性ソーダなどが ある。固体の反応副生物が発生するため、副生物の処理が問題になることがある。中和法以 外の手法としては、吸着法や、石炭ガス化ガスによる脱硫法などがある。これらの他に、燃 料中の硫黄を減らすことによって、排ガス中の SOx を減少させる技術がある。 窒素酸化物（NOx）除去技術は、触媒を用いずに脱硝する方法、選択還元触媒法（SCR）、活 性炭法、酸化還元法がある。NOx は、燃料に由来するものと空気中の窒素と酸素が反応して 生成するものがある。排ガス中の NOx を減らすために、発生した NOx を処理する技術と、燃 焼条件を最適化して NOx の発生を抑える、低 NOx バーナなどに関する技術がある。 図 2-1-2-2 大気環境管理技術の技術俯瞰図 大気環境管理技術 ＰＭ除去 SOx 除去 1962 ・流通形式集塵装置 重力集塵機、遠心力集塵機、 電気集塵機 ・障害物形式集塵装置 エアフィルター、 粒子充填層フィルター、 慣性力集塵装置、洗浄集塵 装置 ・隔壁形式集塵装置 バグフィルター セラミックスフィルター NOx 除去 1962 ・湿式脱硫法 アルカリ吸収法（石膏法、水酸化 マグネシウム、苛性ソーダ、 アンモニア） ・乾式法 活性炭吸着法、活性酸化マンガ ン法、石炭灰法、炉内脱硫法 ・スプレードライヤー法 消石灰スラリーを噴霧 ・石炭ガス化ガス脱硫 1973 ・無触媒脱硝 アンモニア水または尿素を添加 ・NOx選択還元触媒法 アンモニアと反応させて、窒素と 水蒸気に分解 ・活性炭法 アンモニアで窒素に還元 ・酸化還元法 オゾンまたは二酸化塩素で酸化 し、亜硫酸ナトリウム溶液に吸収 同時脱硫・脱硝 ・活性コークス吸着法 ・電子ビーム法 有害大気汚染物質・ＶＯＣ除去 1997 〔ベンゼンなど有害物除去〕 ・回収法 ： ・冷却して回収 ・吸着材で吸着させて回収 ・分解除去法：・燃焼炉やロータリーキルンで加熱して分解 ・触媒を使って分解 ・高周波プラズマ、アークプラズマで分解 〔VOC除去〕 ・吸着法 ： 活性炭、疎水性ゼオライトで吸着 ・触媒酸化法 ： 白金、パラジウム等の貴金属系、マンガン・鉄等の卑金属系触媒 ・直接燃焼法 ： VOCそのものを燃焼（補助燃料使用） ・蓄熱燃焼法 ： 蓄熱塔で昇温後、VOCを燃焼、酸化分解 ・油吸収法 ・水・酸・アルカリ吸収法 ・冷却・凝縮法 ・タンクからの蒸発損失の防止 － 14 － ダイオキシン 除去 1997 ・熱分解法 800℃以上の高温で 熱処理 ・活性炭吸着法 粉末活性炭を噴霧 ・酸化分解法 二酸化チタン系触媒 有害大気汚染物質は、平成 9 年 2 月の大気汚染防止法改正において、規制され始めたもの で、事業者は排出又は飛散の抑制技術の情報等の提供に努め、自主的な排出等の抑制努力を 促進することが求められている（環大規 31 号）。250 種以上の対象物質の中で優先取組物質 として 22 物質が示されている。優先取組物質の中で、ベンゼンで代表させて技術俯瞰図を示 している。また、対象物質の多くは揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds：VOC） であるので、同じ枠内に示すこととした。大気中に放出されないようにする技術としては、 吸着回収法、燃焼法、冷却・凝集法などがある。 ダイオキシンについては、上記優先取組物質の一つであるが、除去技術が大きく異なるり、 800℃以上の高温での熱処理などの方法で除去するため別枠とした。 － 15 － 第２節 大気汚染物質の除去技術の開発 大気汚染防止技術について、要素技術別に技術の発展の経緯を述べる。 最初に、言葉の定義をさせていただく。ここで扱う大気汚染は、主に固定排出源からのば い煙中の汚染物質によって引き起こされるものとする。移動排出源については、第３節の業 界別の環境技術に関する項で、自動車について述べる。 ばい煙とは、大気汚染防止法において以下のとおり定義されている。 a) 燃料その他の物の燃焼に伴い発生する硫黄酸化物 b) 燃料その他の物の燃焼又は熱源としての電気の使用に伴い発生するばいじん c) 物の燃焼、合成、分解その他の処理（機械的処理を除く。）に伴い発生する物質のうち、 カドミウム、塩素、ふっ化水素、鉛その他の人の健康又は生活環境に係る被害を生ずるおそ れがある物質（ a）に掲げるものを除く。）で、政令（カドミウム及びその化合物、塩素及び 塩化水素、ふっ素、ふっ化水素及びふっ化けい素、鉛及びその化合物、窒素酸化物）で定め るもの。 ここでは、固定発生源からのばい煙中の大気汚染物質の処理技術について、歴史的に問題 が発生して法規制が行われた順に、集じん技術、硫黄酸化物（SOx）、窒素酸化物（NOx）、有 害大気汚染物質・VOC、ダイオキシンの順に、技術の発展の経緯を述べる。 大気汚染物質の除去技術は、それぞれに課せられた規制値や削減目標値を満足するために、 対象物質の種類や性状、立地条件、経済性などを総合的に考慮して、最適な手法、装置、あ るいはこれらの組み合わせが選択されてきた。 例えば、低 NOx 化一つをとっても、燃料の選択、燃焼炉の形式、低 NOx バーナの適否、最 後に排ガス脱硝法の採用などが、排出 NOx 量、濃度の目標レベルを達成できるように総合的 に組み合わされて、最適な方法が選択される。 したがって、除じん、排煙脱硫、脱硝などのそれぞれの分野において、一義的に個々の技 術の優劣を比較あるいは関連性を議論することは困難であり、本報告書では、それぞれの技 術を単位操作的に捉えて、その大まかな技術内容及び技術発展の経緯を述べることとする。 最初に、ばい煙発生施設数の状況として、大気汚染防止法、電気事業法、ガス事業法及び 鉱山保安法に基づいて届出された全国のばい煙発生施設数の 1995 年度から 2011 年度の推移 を図 2-2-1-1 に示す。これによると、全国のばい煙発生施設数はおよそ 22 万基であり、2004 年度以降、大きな変動は見られていない。ところが、後述するように、大気汚染に関する規 制値の設定や、除去装置の導入・普及などにより、近年、ばいじん、SOx 及び NOx の排出量 は減少傾向を示している。 － 16 － 図 2-2-1-1 ばい煙発生施設数の推移 電気・ガス・鉱山 大気 250,000 基 数 200,000 150,000 100,000 2011年度 2010年度 2009年度 2008年度 2007年度 2006年度 2005年度 2004年度 2003年度 2002年度 2001年度 2000年度 1999年度 1998年度 1997年度 1996年度 0 1995年度 50,000 大気：大気汚染防止法届出ばい煙発生施設数 電気・ガス・鉱山：電気事業法、ガス事業法、鉱山保安法関連ばい煙発生施設 ただし、1999 年度までは鉱山保安法関連施設は含まない。 出典：環境省「平成 23 年度大気汚染防止法に係る施行状況について」を基準に遡及作成 － 17 － １．集じん技術 1 大気中の粒子状物質は、 “降下ばいじん”と“浮遊粉じん”に大別される。これらは、工場・ 事業場等の事業活動によって発生するもの以外にも、自動車の走行により発生するもの、風 などの自然環境によるものなどがある。これらのうち、事業場等から発生するものについて は、大気汚染防止法により、“ばいじん”（燃料その他の物の燃焼または熱源としての電気の 使用に伴い発生する物質）と“粉じん” （物の粉砕、選別、その他の機械的処理または堆積に 伴い発生し、または飛散する物質）として、規制されている。 したがって、大気汚染防止の観点から集じんの対象となるものは、燃焼過程から発生する “ばいじん”のほか、粉砕等から発生すると“粉じん”ということになる。これらを処理、 除去する装置は、集じん装置と呼ばれる。 （１）集じん装置の原理と種類 集じん装置は、重力、慣性力、拡散力、熱力、電気力などを利用しており、各種集じん装 置について、粒子に作用する分離のための主な力との関係を表 2-2-1-1 にまとめる。 表 2-2-1-1 集じん装置の分類と集じん作用力 装置名／集じん力 重力 2 慣性力 遠心力 熱泳動力 拡散 静電気力 ◎ △ 重力集じん装置 ◎ 慣性力集じん装置 ○ ◎ ○ 遠心力集じん装置 ○ ○ ◎ 洗浄集じん装置 ○ ◎ ろ過集じん装置 ○ ◎ ◎ △ 電気集じん装置 ○ ○ ○ ◎ △ △ 注）◎及び○印は主に利用する集じん作用力、△印は凝集効果を図る場合に利用する。 具体的な装置の概要を示す。 ①重力集じん装置 ガス流中の粒子を、重力により沈降させて分離する装置である。単純な粒子の重力落下現 象を利用するもので、比較的大きな粒子の集じんに利用される。沈降室でのガス流速が小さ く、ダスト密度とガス密度の差が大きいほど、分離可能な粒子サイズは小さく、細かくなる。 ②慣性力集じん装置 ガス流の方向を変えて、粒子を慣性で分離する装置である。衝突型（多段型、迷路型など） と反転型（逆転型、曲管型、ルーバー型など）がある。 1 2 大気汚染・ぜん息などの情報館 「公害防止の技術と法規 http://www.erca.go.jp/yobou/taiki_taisaku03_01 大気編」（産業環境管理協会） － 18 － ③遠心力集じん装置 ガス流を高速な旋回流とし、粒子に作用する遠心力によってガス中の粒子を分離捕集する 装置である。代表的な装置はサイクロン（1886 年米国モースにより発明された）で、粉体を 取り扱う種々の工場での粉体分離や排煙中の粒子状物質の除去などに幅広い分野で使用され ている。サイクロンには、装置への気流の流入方式により、接線流入型と軸流流入型があり、 それぞれ気体と固体が同一方向へ排出される直線型と上下反対方向へ排出される反転型があ る。また、小型のサイクロンを多数配置して多量のガスを処理するマルチサイクロン形式が ある。 ④洗浄集じん装置 液体（水）とガスを接触させ、ガス中の粒子を除去する装置である。潮解性がある粒子や、 粉じん爆発の危険性がある金属粉を含む粒子などの除去に利用されている。 排ガス中に液体をスプレーする方式、充填塔を使用する方式、ベンチュリー・スクラバー による形式などがあるが、液体（水）とガスを接触させるという基本的な単位操作を集じん に利用したものである。 ⑤ろ過集じん装置 フィルタにより流体中の浮遊粒子をろ過する装置である。 ⅰ) バグフィルタ（Bag Filter） 代表的なろ過集じん装置としてはバグフィルタがある。バグフィルタは、1863 年にドイツ で初めて特許権が付与されたことが起源とされている。バグフィルタは、織布や不織布（ろ 布）でできた円筒状の袋（バグ）にガス流を通して、粒子をろ布表面及び内部に付着堆積し た粉粒体層で、ガス中に含まれる粒子をろ過捕集する。バグフィルタによる集じんの特徴は、 幅広い粒径の粒子を効率よく分離できることである。集じん率は、ろ布の性状や粉体の性状 によって異なるが、現在はおおむね 99％以上で、出口粒子濃度は 10mg/Nm 3 程度といわれる 3 。 バグフィルタでは、堆積した粒子の払落しが必要である。払落し方法としては、パルスジ ェット式、脈動逆圧式、振動式などがある。また、バグの材質により使用温度が限定され、 天然繊維製は 80℃程度まで、ガラス繊維製は約 250℃まで、合成繊維は種類によって異なる が高温用とされる PPS（ポリフェニレンサルファイド）製が約 170℃、ポリイミド製が約 200 ～210℃、PTFE（ポリテトラフロロエチレン、一般名：テフロン）製が約 230～250℃とされ ている 4 。開発された当初は、天然繊維製のバグを使用していたため 80℃程度で使用してい たが、その後に耐熱性繊維が開発されてバグフィルタに利用されるようになると、200℃以上 の高温のガスを流せるようになった。 また、バグフィルタには、排煙処理に使用される大規模なものから作業場などで使用され る極めて小規模なもの、また、工事現場などで使用される移動式など数多くの種類がある。 このため、多数の企業が、システム、バグなどの製造・販売を行っている。 特殊なシステムとしては、次のようなものが挙げられる。 3 日立プラントコンストラクション資料 http://www.hitachi-plant-construction.co.jp/business/energy/bugfilter/architecture/in dex.html 4 東洋紡カンキョーテクノ資料 http://www.kankyotec.toyobo.co.jp/products/fb.html － 19 － a) 静電バグフィルタ 電気集じんとバグフィルタの技術を組み合わせたものである。従来のバグフィルタの 前段に、放電極と接地極からなる静電帯電部を設置し、放電極のコロナ放電によってガ ス中のばいじんに瞬間的に電荷を与えて凝集・粗大化させ、これを後段のろ布で捕集す る方式である。凝集・粗大化させることにより、圧力損失を小さくして、サブミクロン の粒子の捕集効率を上げることができる 5 。 b) 触媒バグフィルタ 脱硝あるいはダイオキシン処理とバグフィルタの技術を組み合わせたものである。ろ 布に触媒成分をコーティングするタイプと、触媒成分をろ布材そのものに添加している 場合がある。NOx やダイオキシンなどの処理に有効とされている。 ⅱ) セラミックフィルタ 従来 150～200℃程度の領域でバグフィルタにより除じんされていたゴミ焼却設備などに おいて、装置の簡略化による費用低減等を目的として、800℃、900℃といった高温の排ガス から、直接、ばいじんを除くろ過集じん装置に使用されるフィルタとして開発された。円筒 状もしくはハニカム状のセラミックフィルタが使用されている。 京セラとタクマの共同研究では、コージェライト製セラミックフィルタを使用する除じん 装置が開発され、2005 年に一般廃棄物処理設備の排ガスラインに 1 号機が設置された 6 。 その他にも、日本ガイシ、アコー、メタウオーター、コットレル工業などにおいて、フィ ルタあるいはシステムの製造・納入実績がある。日本の優れたセラミックス加工技術が生か された製品である。 ⑥電気集じん装置 ⅰ) 電気集じん機の概要 電気集じん装置（Electrostatic Precipitator：EP）の技術は、最近は室内空気の清浄装 置にも使用されているが、ここでは大気への排出防止用途に限定する。 放電極と集じん極を対面させ、放電極に高電圧をかけるとコロナ放電によりイオンが生成 する。このイオンを放電極と集じん極の間を流れるガス中の粒子に当てて粒子を帯電させる。 粒子は、静電引力によって対面する集じん極へと移動する。集じん極に堆積した粒子を、乾 式 EP の場合はハンマーなどで振動を与えて振り落とし、湿式 EP の場合はスプレーなどで洗 い落とし、いずれも下部に設置されたホッパーに集められる。 EP は、F. G. Cottrell（米国）が 1907 年に世界で初めて工業規模の装置を完成させ、実 用化した。日本においては、1916 年（大正 5 年）3 月に、鉱山会社 8 社の共同出資によって 設立されたコットレル組合（金属鉱業研究所）により、古河鉱業足尾精錬所に設置されたこ とが始まりである。その後、同研究所が International Precipitation 社（米国）から、Cottrell 式 EP に関する特許の実施権を獲得して事業を開始して以来、国内での実用化が進められた。 5 日立プラントコンストラクション資料 http://www.hitachi-plant-construction.co.jp/business/energy/bugfilter/system/electros tatic.html 6 京セラ情報 http://www.kyocera.co.jp/prdct/fc/news/2011/07/110725.html － 20 － さらに、1933 年に Cottrell の特許権満了を経て、国内での電気集じん機の普及が加速され た。 国内での電気集じん機に関する研究は、東京帝国大学の鯨井恒太郎が 1912 年から 1915 年 までの海外留学を終え帰国後、電気集じんの研究に着手したのが始まりとされている 7 。 電気集じん機は、バグフィルタと比べ、当初の設備費は高いが、バグフィルタで必要なろ 布の交換などの維持費、高い圧力損失を補うための動力費などが不要であり、ランニングコ ストが低いこと、また、大量の排ガス処理に適していることなどから、事業用ボイラなどの 大型装置に適用されている。 ⅱ) 重油火力から石炭火力への移行に伴う技術の推移 火力発電の重油ボイラと石炭ボイラ用途について、EP の導入経緯を説明する。 戦後の日本の鉱工業の発展と 1960 年代に入ってから顕在化した公害問題への対応の必要 性から、EP の需要が拡大した。重油ボイラ向けとしては、電力需要の拡大により重油火力が 次々としかも比較的居住地区に近い立地に建設されたこともあって、1966 年、世界で初めて 東京電力・横須賀火力に設置されて以来急速に普及した。この場合は、重油燃焼排ガス中に 含まれる SO 3 及び硫酸分による腐蝕、アシッドスマット（硫黄分を多く含んだすすの塊）や 紫煙の生成を抑制するために、アンモニアを注入し硫酸アンモニウムとし EP で捕集・回収す る方法が開発された。この方法は、一部発電プラントで現在も使用されている。 石炭ボイラの場合は、石炭灰の電気抵抗率が高いため逆電離（バックコロナ）という異常 放電が発生しやすく、その結果として電気集じんでの集じん効率は低下する方向にある。そ れにもかかわらず、種々の工夫を行った上で、石炭ボイラへの EP の採用が進められている。 例えば、電極への付着力が強い高抵抗ダスト対策として、放電性能に優れた放電極の構造の 改良、強力な槌打衝撃力と槌打伝播の良い集じん極の構造の改良が行なわれた。このように、 空気予熱器の下流（低温側）に設置した EP は、昭和 30 年代に設置されて以来、多数の実績 がある。 また、高温側では電気抵抗率が下がることに着目して、空気予熱器の上流側へも 1970 年代 に米国で EP が採用され始め、日本でも電源開発・松島 1･2 号、松浦 1 号などから採用が開始 された。 EP の種類としては、以下のように分類され、それぞれに対応した集じん装置、ばいじん排 出機構などが開発されている。 a) 乾式と湿式 湿式 EP は、集じん電極に捕集された粒子を水で洗い落とすもので、振動を与えてダス トを落とす乾式 EP に比べて、ダストの再飛散がなく除じん効率が高いことや、槌打など が不要であるためメンテナンスが容易であること、硫酸ミストや微量金属を含むサブミ クロン粒子の捕集効率が高いことなどの利点がある。重油ボイラでは、硫酸ミストを除 去する目的で湿式 EP が排煙脱硫装置の後流側に設置されることがある。 b) 温度条件 7 静電気学会誌 Vol.34 2(2010) pp48-50 － 21 － 1974 年のオイルショック以降、電力会社は燃料の多様化を進めざるを得なくなり、そ の一つとして重油火力から石炭火力への移行が進むこととなった。それまで国内産の石 炭を使用することはあったが、多様化の一環で輸入石炭を使用することとなった。する と、1970 年代に米国の石炭火力でも発生していた問題であるが、排煙中のダストが高抵 抗化し、EP の運転が不安定になる現象が発生した。このため、EP を安定的に運転するた めにダストの低抵抗化が必要となった。一般に石炭を燃焼して発生するダストは、温度 が低い方が抵抗は低くなるが、350℃以上にすると抵抗が下がることが分かった。 EP を設置する場所によって、高温 EP と低温 EP と低低温 EP に区分される。 高温 EP は、ボイラのエコノマイザ出口とエアヒータ入口の間に設置するもので、石炭 灰の電気抵抗率が 350℃程度の高温になると低下することに着目して、1970 年代に開発 され設置された。温度が高くなると装置が大きくなること、及び放電量が多くなり、十 分な印可電圧がかけられないなどの問題がある。 低温 EP は、従来から行われていた条件で、エアヒータの出口に設置して 130～150℃ で集じんを行う。 低低温 EP は、90℃近辺では、石炭灰の電気抵抗率が石炭の種類に関係なく低下するこ とに着目して開発された。高温 EP とは逆に設備がコンパクトになり建設費、運転費が低 下する利点がある。ボイラの場合、ガス・ガスヒータの後に設置される。ただし、原料 石炭の種類によっては、ダストの電気抵抗が低くなりすぎて帯電が不十分になり、集じ ん極に捕集されたダストが再飛散しやすくなるため、槌打ち時に EP の出入り口のダンパ を閉鎖するダンパ方式が採用されている。 ⅲ) 電気集じん機に関する技術開発経緯 8 電気集じん機の技術開発は、排ガス中のダストを効率的に捕集するための帯電制御方法、 捕集されたダストの再飛散を防止するための払落し方法などについて行われてきた。 その中で、近年国内で開発された EP に関連する主要な改良技術を示す。 a) 間欠荷電 ミリセカンドレベルでのパルス状のコロナ電流を EP に間欠的に流し、逆電離の発生を 制御する。三菱重工が 1970 年代から EP 技術に関する基礎研究を始め、1980 年に世界で 初めて実用化した。この方式は現在、世界中で採用されており、世界標準の技術である。 b) パルス荷電 数マイクロセカンドレベルの立ち上がり時間を持つパルス状の高電圧を印可する方法 で、集じん極表面の電流密度分布を均一にし、かつ、ダストを強力に荷電させることが でき、集じん効率が上がる。幾つかの方式があるが、三菱重工は 1984 年に 1 号機、1987 年に大型装置の 1 号機を、住友重機械工業は 1987 年に 1 号機を製作して納入した c) 移動電極 集じん極に堆積した粒子を回転するブラシで落として集じん性能を維持する方式であ る。日立製作所が開発し、1971 年に 1 号機を納入し、引き続き一般産業用の EP に多数 採用された。事業用としては、1983 年の中国電力・水島 1・2 号、1991 年の北陸電力・ 8 静電気学会誌 Vol.34 2(2010) pp59-67 － 22 － 敦賀などから採用され始めた。 d) 移動静電ネット 9 三菱重工は、集じん極の代わりにステンレス製ネットを使用する移動静電ネット方式 を開発し、2000 年に 1 号機を稼働させた。 ⅳ) 主要企業における EP の事業展開あるいは技術開発の歴史 10 電気集じん機のメーカーとしては、コットレル工業、東洋エンジニアリング（ロッジ（英 国）と技術提携）、三菱重工メカトロシステムズ、日立プラントコンストラクション、古河産 機システムズ、住友金属鉱山エンジニアリング、住重プラントエンジニアリング（1956 年技 術導入）など多数がある。この中で、日立製作所、住友重機械工業、三菱重工の 3 社につい て、EP 事業の歴史を記す。 a) 日立製作所 日立製作所では、1924 年コットレル組合から EP に関する業務の委譲を受けたことを 契機にして、EP 事業が始まった。その翌年に日立としての 1 号機が磐城セメント・四倉 に納入された。その後、セメント製造、石炭ボイラ、硫酸製造、製鉄などの分野で 1941 年までに 265 基を納入した。大戦後しばらくは停滞したが、高度成長が始まった 1955 年以降の需要拡大に対応して事業を拡大した。この間、対象の変化に応じて技術開発を 進めている。 b) 住友重機械工業 住友重機械工業では、1932 年に独自に開発した乾式 EP の 1 号機を納入したことを起 点としている。その後、1957 年に線－ウェイト方式放電極方式の EP について Western （米国）と技術提携し、大型化に対応した枠組み法電極方式の EP について 1980 年に Walther（ドイツ）と技術提携するとともに、技術開発を進めた。 c) 三菱重工 三菱重工の EP 事業は、1960 年にスタートした。技術のベースは Lurgi（ドイツ）から 導入されたが、その後、独自で多くの技術を開発した。2010 年頃までに 1,700 基以上の 納入実績がある。また、2013 年には、Tecpro Systems（インド）に EP の技術を供与し た。 9 10 三菱重工ニュース 2000 年 4 月 12 日発行 静電気学会誌 Vol.34 2(2010) pp59-67 － 23 － （２）ばいじん排出量、浮遊粒子状物質及び微小粒子状物 質の環境濃度の推移 ①ばいじん排出量の推移 環境省は、3 年ごとに「大気汚染物質排出量総合調査」を行っている。調査対象は、大気 汚染防止法第 2 条第 2 項に規定する「ばい煙発生施設」、電気事業法に規定する電気工作物 である「ばい煙発生施設」、ガス事業法に規定するガス工作物である「ばい煙発生施設」、鉱 山保安法施行規則に規定する鉱煙発生施設である「ばい煙発生施設」である。また、調査対 象自治体は、環境省方式による調査を行った自治体（平成 20 年度は 118 自治体）及び独自調 査を行った自治体（平成 20 年度は 11 自治体）である。 昭和 58 年から平成 20 年のばいじんの排出量の推移を図 2-2-1-2 に示す。昭和 61 年から平 成 7 年までは 10 万ｔ前後で推移しているが、その後減少している。この減少について環境省 の調査によると、主な施設のばいじん排出量は、平成 7 年を 100 とすれば、平成 20 年はボイ ラが約 50、ディーゼル機関が約 14、廃棄物燃焼炉が約 17 であり、それぞれの施設で種々の 対策がとられた結果であることが分かる。 図 2-2-1-2 我が国のばいじんの排出量の推移 (ton/年） 140,000 120,000 100,000 80,000 60,000 40,000 20,000 H20 H17 H14 H11 H08 H07 H06 H05 H04 H03 H02 H01 S63 S62 S61 S60 S59 S58 S57 0 出典：環境省・環境統計集・6.5 大気汚染物質の排出状況（固定発生源） ②浮遊粒子状物質 大気汚染状況のモニタリングのため、平成 23 年度末現在の測定局数は、全国に 1,911 局あ る。地域全体の汚染状況を把握するために設置されている一般環境大気測定局（以下、 「一般 局」という）が全国に 1,489 局、自動車排ガスによる大気汚染の影響を受けやすい区域の状 況を常時監視する自動車排ガス測定局（以下、「自排局」という）が 422 局である 11 この解説は、図 2-2-1-3 に加えて、図 2-2-2-5、図 2-2-3-6 にも適用される。 － 24 － 11 。これ らの測定局における、浮遊粒子状物質濃度の年平均値の推移を図 2-2-1-3 に示す。 浮遊粒子状物質（SPM）の環境基準（1 時間値の 1 日平均値が 0.10mg/m 3 以下であり、かつ、 1 時間値が 0.20mg/m 3 以下であること）達成率は、平成 23 年度は、一般局（1,340 局）の 69.2％、 自排局（395 局）の 72.9％であり、環境基準を達成していない測定局は全国 30 県にあった。 また、年平均値は、一般局 0.020mg/m 3 、自排局 0.022mg/m 3 であり、一般局、自排局とも年々 改善方向にある。 図 2-2-1-3 浮遊粒子状物質濃度の年平均値の推移（昭和 49 年度～平成 23 年度） 出典：環境省「平成 23 年度大気汚染状況について（報道発表資料）」 ③微小粒子状物質 微小粒子状物質については、平成 21 年 9 月に環境基準（1 年平均値が 15μg/m 3 以下であり、 かつ、1 日平均値が 35μg/m 3 以下であること）が告示された。平成 23 年度の微小粒子状物質 の環境基準の達成率は、一般局（106 局）の 27.6％、自排局（51 局の）29.4％であった。ま た、年平均値は、一般局 15.4μg/m 3 、自排局 16.1μg/m 3 であった 12 環境省資料 https://www.env.go.jp/air/osen/index.html － 25 － 12 。 ２．SOx 低減化技術 固定発生源から排出される硫黄酸化物低減のための、技術の進展の経緯について、燃料の 清浄化と排煙脱硫について述べる。 （１）燃料の清浄化 ①石油系燃料の低硫黄化 ボイラなどで使用される石油系燃料の低硫黄化は、重油の構成油で、減圧蒸留工程で製造 される減圧軽油の脱硫（間接脱硫）と、減圧蒸留及び常圧蒸留のボトム流（残油）の脱硫（直 接脱硫）の二つの方法がある。それぞれにより、採用される反応条件は異なるが、いずれも 脱硫触媒の存在下で、高温高圧で有機硫黄化合物と水素を反応させ、硫黄を硫化水素にする。 ここで生成した硫化水素は、循環水素流から分離された後、硫黄回収装置に送られ、硫黄と して回収される。間接脱硫の場合は、減圧軽油中の硫黄分は反応前の 2～3％が反応後は 0.1 ～0.2％に、直接脱硫の場合でも残油中の硫黄分は 0.1～0.3％に低減される。 重油の脱硫技術は、1940 年代から世界各国で研究開発が進められてきた。我が国では、硫 黄化合物による大気汚染の問題から原油の低硫黄化が追求されたが、経済の高度成長による 原油需要の拡大に低硫黄原油の輸入が対応することの困難性が増しつつあったことなどから、 重油の脱硫技術に関する検討が進められた。その中で、出光興産は、1960 年に研究に着手し、 1967 年に Universal Oil Products（UOP,米国）の RCD-Isomax プロセスをベースにした実用 装置を、世界で初めて稼働させた。それ以来、年々、直接・間接脱硫装置の建設が進んだ。 図 2-2-2-1 重油脱硫装置能力の推移 出典：石油連盟 今日の石油産業 2013 － 26 － 日本では、1974 年末には、直接脱硫装置 6 基、間接脱装置 26 基が設置されており、処理 重油量はそれぞれ 24 万バーレル/日、72 万バーレル/日、計 96 万バーレル/日に達した。 なお、これら間接脱硫、直接脱硫のプロセス自体は、いわゆる UOP、Gulf、Chevron など欧 米の石油メジャーの開発による。触媒は、一般的にはγ-アルミナに酸化モリブデンなどが添 加されたものである。国内では、日本ケッチェン、日揮ユニバーサル、オリエントキャタリ スト、触媒化成（現日揮触媒化成）などが、1970 年台になってから、導入触媒あるいは独自 開発触媒の製造を開始した。また、1967 年には、工業技術院の「大型工業技術研究」による 重油脱硫に関する開発研究が行われ、1976 年には国内の実用装置で使用された 13 。 その後も、国内の触媒メーカーや石油精製会社の単独あるいは共同研究などで、高活性触 媒の開発が続けられている。 なお、国内の石油精製工業には上記以外にも、ナフサ、灯油・軽油などの留分で脱硫が行 われ、回収硫黄の量は、下表のように年間約 200 万 t に達している。ほぼこれに相当する硫 黄酸化物（単純計算すると年間約 400 万 t）の大気放出が避けられていることになる。 表 2-2-2-1 回収硫黄の数量の推移 回収硫黄（万トン） 2005 年 2006 年 2007 年 2008 年 2009 年 197 195 197 203 186 出典：経済産業省生産動態 石油年報 2009 自動車用や船舶の燃料中の硫黄含有量低減を推進した要因の一つとして、1977 年に施行さ れた「揮発油等の品質の確保等に関する法律」 （ 当時の名称は揮発油販売業法）の存在がある。 同法は、ガソリン・灯油・軽油の 3 油種（2005 年に船舶等の燃料用重油が追加された）に対 し、環境、安全、健康面等から品質の強制規格を定めている。その中で、硫黄分についても 上限規格が定められ、段階的に低硫黄化が推進されてきた。脱硫触媒の作用を弱める不純物 （触媒毒）を低減するとともに、硫黄酸化物の大気汚染抑制の効果も発揮されたと考えられ ている。 13 氷見康二 全国環境研会誌 Vol.33（No4）p49（2008） － 27 － （２）排煙脱硫 火力発電設備、産業用加熱機、ボイラ、廃棄物焼却設備など、化石燃料や産業廃棄物を燃 焼させる設備から、燃料中の硫黄分から硫黄酸化物、主として二酸化硫黄（SO 2 ）が生成する。 排煙脱硫技術は、古くは、1930 年代の米国イリノイ大学における先駆的研究や 1940 年代の 英国ロンドンの発電所に建設された大型装置の例などがあるが、我が国では、住友金属鉱山 の四阪島製錬所における「ペテルゼン式硫酸製造装置」の導入による、排ガス中の SOx から の硫酸製造、及びアンモニアによる排ガス洗浄による浄化処理が最初の事例である。 その後、1962 年ごろから米国と日本で精力的に排煙脱硫装置の開発が進められた。その中 で、当時の通商産業省は、1969 年以降に新設される発電所に対して排煙脱硫用の用地確保を 指導し、それを受けた電力業界は、排煙脱硫装置の実用化を進め、1972 年に中部電力（四日 市）、東京電力（鹿島）、関西電力（堺港）の 3 発電所で排煙脱硫装置の運転を開始した。 その前後から、電力業界はもとより化学産業などを含む多くの分野で、急速に排煙脱硫装 置が普及し、2002（平成 14）年末時点での排煙脱硫装置設置基数は、約 2,077 基、総処理能 力は約 209 百万 Nm 3 /h となった。 SOx に関する法規制としては、1962 年に「ばい煙の排出の規制等に関する法律」が制定さ れ、亜硫酸ガスと無水硫酸について指定地域制、濃度規制が始まった。その後、1968 年に「大 気汚染防止法」が制定され、K 値規制の導入、新設の施設に対する特別排出基準の設定など の規制強化が図られた。更に、1969 年 2 月には環境濃度(年平均値)0.05ppm、達成期間 5 年(汚 染の著しい地域は 10 年)とする SOx に係る環境基準が設定された。また、1973 年初めまでに 一般排出基準について 5 次、特別排出基準については 2 次にわたって改定強化がなされた。 SOx を除去する排煙脱硫方法には湿式法と乾式法がある。湿式法の硫黄酸化物をアルカリ 水溶液で吸収させ除去する方法、乾式法の活性炭などで吸着除去する方法自体は原理的に新 規なものではなかったが、その実用化段階における技術開発は、国内では、おおむね 1960 年代初期から、湿式・乾式ともに多くの企業によって行われた。現在では、発電ボイラや産 業用ボイラを含め排ガス量が多い大規模装置においては、湿式法が主流となっている。 １）湿式法 ⅰ）アルカリ吸収法 基本的には、排煙中の硫黄酸化物を各種のアルカリ物質で吸収除去し、さらに酸化して硫 酸塩として排出する方法であり、次のような種類がある。反応原理は化学の基本的なもので あり、1956 年ごろから種々のメーカーが開発に取り組んだ。技術開発は、プロセス、それぞ れの機器が対象である。 1971 年以前の国内での湿式法排煙脱硫技術の開発状況の一端を表 2-2-2-3 に示す 14 公害と対策 Vol.7 No12 p5 － 28 － 14 。 表 2-2-2-3 吸収剤 アンモニア 湿式法排煙脱硫技術の開発状況 ガス量（Nm 3 /h) (○試験装置） 開発者 三菱重工 ○5,400 昭和発電 ○300 神奈川工試 ○3,000 日本鋼管 苛性ソーダ 石灰 三菱重工 ○1,300 ○80,000 ○50,000 技術のポイント（☆特許技術） スクラバー形式 ☆液濃縮方式 ☆スクラバー 三菱式横型 ☆ロータリーアトマイザ 及び充填塔 ☆アンモニア注入方式 ジェットコレクタ ☆スクラバー 多重スクリーン ○5,000 三菱重工 ○5,400 日本産業技術 硫酸 or ウェルマンロード 亜硫酸カリ （三菱化工機） 三菱式横型 ○2,000 スプレー塔 62,500（日本鋼管・子安） 及び充填塔 200,000（日本合成ゴム・千葉） シープトレイ また、1972 年以前での実用規模での湿式法排煙脱硫装置の設置状況を表 2-2-2-4 に示す 15 。 1970 年前後に各社が種々の処理方法を実用化しており、1971 年度から 1974 年度に排煙脱硫 装置を生産している企業数は、1 年ごとに 26 社、31 社、38 社、42 社と増加しており、多く の企業が一気にこの分野に参入したとされている 16 。それぞれ独特な脱硫方式を採用してい たと推測され、脱硫方式による開発の順序は明確ではない。 表 2-2-2-4 開発者 呉羽化学 王子製紙 昭和電工 バーコ・月島 三菱重工・ 日本産業技術 日本鋼管 千代田化工 三井金属 三菱化工機 住友ｹﾐｶﾙｴﾝｼﾞ ケミコ・三井 クラボウ 実用規模での湿式法排煙脱硫装置の設置状況（1972 年以前） 吸収剤 苛性ソーダ 苛性ソーダ 苛性ソーダ 苛性ソーダ 副生品 亜硫酸ソーダ 亜硫酸ソーダ 亜硫酸ソーダ 亜硫酸ソーダ 設置工場 呉羽化学他 王子製紙他 味の素他 大昭和製紙他 ガス量 (万 Nm 3 /h) 30、30 18.4、22、 13、 13 15、 27、 8 22、 11、 4.5 完成年 1968 1968～70 1970～71 1971 消石灰 石膏 関電（尼崎）他 6、 11、 5.2 9 1967～72 アンモニア 希硫酸 マグネシア 亜硫酸ソーダ 亜硫酸ソーダ 消石灰 苛性ソーダ 硫安 石膏 SO 2 、硫酸 Mg SO 2 SO 2 石膏 硫酸ソーダ 日本鋼管 日本鉱業 三井金属 日本合成ゴム 東燃 三井化学 ブリジストン 15 9、 3.3、 15.8 9 20 6 38.4 12 1972 1972 1971 1971 1971 1972 1972 最初の実用化以降は、装置のコンパクト化による設備費の低減及びランニングコストの低 減を目的として、特に、吸収装置（その下部すなわち液貯留部分で酸化反応も行わせること も多い）について、各社で装置改良が進められてきた。 現在では、幾つかの方法について、大小多数の企業が製品化している。また、国内はもと より、世界各国に脱硫装置が納入されている。 湿式脱硫プロセス(アルカリ吸収法)を事業化した企業（現在製品化している方法）は、以 下のとおりである。 三菱重工（石膏法、水マグ法、海水法）、IHI（石膏法）、千代田化工建設（石膏法）、バブ コック日立（石膏法）、川崎重工業（石膏法、水マグ法）、東洋エンジニアリング（水マグ法、 15 16 公害と対策 Vol.8 No12 p21 一橋研究 Vol.17 No1 p61-62 － 29 － 水マグ－石膏法）、月島機械（石膏法、水マグ法、苛性ソーダ法、海水法）、クボタ化水（石 膏法、水マグ法、海水法）、クラボウ（石膏法、水マグ法、苛性ソーダ法、アンモニア法）、 帝人エンジニアリング（水マグ法、苛性ソーダ法）、その他 湿式法による脱硫方法を表 2-2-2-1 に示す。なお、反応の性質から、単に SO 2 のみでなく、 塩化水素などの酸性ガスが含まれている場合は、それらも吸収除去される。また、排煙中に 含まれるばいじんについてもある程度除去されることが多い。なお、表中及び本文中の記載 順は、優劣や時期的順序などを示すものではない。 表 2-2-2-5 湿式法による脱硫方法 脱硫方法 1 石膏法 アルカリ源 消石灰あるいは石灰石 2 水酸化マグネシウム放流法 水酸化マグネシウム 3 4 5 6 7 水酸化マグネシウム－石膏法 ソーダ法 硫安回収法 排水中和法 海水法 水酸化マグネシウム＋消石灰 苛性ソーダ、炭酸ソーダ アンモニア 工場アルカリ性排水 海水 副生品 石膏（硫酸カルシウム） 硫酸マグネシウム （ただし放流される） 石膏（硫酸カルシウム） （亜）硫酸ソーダ 硫酸アンモニウム 排水による なし、放流 ①石膏法 石灰－石膏法は、実質的には排ガス脱硫技術の実用化の第一歩である。石灰石（CaCO 3 ）を 水に懸濁させて石灰石スラリーを作り、このスラリーを吸収塔で排ガスと接触させガス中の 亜硫酸ガス（SO 2 ）を吸収除去し、更に排ガス中の酸素及び吸収塔液室に導入される空気中の 酸素により石膏（CaSO 4 ・2H 2 O）とする。吸収塔では亜硫酸ガスを吸収すると同時に排ガス中 のばいじんを捕集除去する。石膏は分離、回収されて建材あるいはセメント原料などとして 利用される。SO 2 吸収、酸化、石膏化を別々の反応器・装置で行う方法と、一つの装置で行 う方法がある。 国内では、この石膏として回収する技術の開発は、1954 年に東北大学で開始された「石灰 －石膏法排ガス脱硫技術の基礎研究」 （村上教授）より始まった。中和剤としての石灰の採用 及び石膏としての SOx 回収は、村上教授の「日本が経済発展する過程で年間 2 億トンの原油 輸入により年間約 400 万 t の硫黄が入ってくることになり、その結果 SO 2 による大気汚染が 深刻化する。それに対応するためには、日本に豊富に存在する天然資源である石灰を使用し て、副生品として国内には産出しないが環境安定性に優れた石膏を生産するのが最適である」 との考え方があった。すなわち、石灰－石膏法による排煙脱硫技術は、日本発の技術である といえる。副生物として回収される石膏は、建材などに巨大な需要が期待でき、有効に活用 できるメリットがある。 その後、生成する石膏や亜硫酸石灰の結晶の析出による排ガス吹き込み孔部の閉塞などの 技術的問題を解決して、1957 年と 1962 年の保土ヶ谷化学・鶴見の硫酸製造装置排ガス及び イソライト工業・豊川での重油燃焼排ガスでの実証試験を経て、特許の実施権を得た日本産 業技術と三菱重工による日本鋼管の子安肥料製造所の商業プラントへと続いた 17 氷見康二 全国環境研会誌 Vol.33（No4）p49（2008） － 30 － 17 。 また、石膏法の発電ボイラへの展開の第一歩としては、1963 年に三菱重工と関西電力が関 西電力・尼崎火力発電所に排ガス量 4,500Nm 3 /h のパイロットプラントを建設し、さらに 1973 年に関西電力尼崎発電所に実機の 1/4 の規模（10,000Nm 3 /h）の装置を建設した 18 。 その後、石灰－石膏法による脱硫装置は国内で急速に普及するとともに、海外へも各エン ジニアリングメーカーにより数多くのプラント輸出が行われている。 実用化・技術開発の例を示す。 a) 千代田化工建設 19 千代田化工建設は、1970 年に自社技術による排煙脱硫「千代田サラブレッド 101」1 号 機（石油精製工場の重油ボイラ向け）を完成させ、その後、1974 年には改良型の「千代田 サラブレッド 121（CT-121）」を完成させた。その改良のポイントは、101 では SO 2 の吸収、 酸化、中和・晶析を別々の装置で実施していたが、121 では、吸収・酸化・中和・晶析の 全てが、独自の脱硫晶析槽（ジェットバブリングリアクター：JBR）内で行われ、吸収され た SO 2 が反応層に吹き込まれる空気及び排ガス中の酸素により酸化され、供給される石灰 石と中和反応し石膏となり晶析するということにある。これにより、装置のコンパクト化、 ひいては建設費の低減も可能となった。 b) 三菱重工 三菱重工は、先に記した 1965 年に日本鋼管・子安の硫酸製造装置の排ガス脱硫－石膏製 造プロセスを完成させた。また、1972 年に、燃焼排ガスからの脱硫技術を実用化した。そ の後、火力発電所の排ガス脱硫プロセスとして、多くの実績を上げてきた。さらに、シン プルでメンテナンスが容易、イニシャルコストの低下、省エネルギー化、高除じん性能な どの改良を目的として、研究開発を進めた。その中で、排ガスを吸収塔の上部から導入し、 塔底部のノズルから上に向かって噴出する吸収液と気液接触させた後、ミストエリミネー タを経て系外に排出する液柱塔方式（Double Contact Flow Scrubber）を開発し、1993 年 重油だき火力向けの 1 号機、1994 年石炭だき火力向けの 1 号機をそれぞれ完成させた 20 。 また、吸収塔循環ポンプ排出液の一部を同タンク内に噴流し、この水流圧によるエジェ クタ効果を利用して外気より噴流管内に空気を微細気泡として吹き込み、少ない空気量で 効率的な酸化を行う Jet Air Sparger 方式の酸化装置を開発した 21 。 c) バブコック日立 日立グループ（バブコック日立）は、多孔板方式の吸収塔を使用した装置を開発し、1 号機を 1974 年に納入した。その後、内部構造物を少なくしかつ圧力損失を低下させたスプ レー方式の吸収塔を開発し 1980 年に 1 号機を納入し、さらに、除じん、SO 2 吸収、酸化の 機能を吸収塔１塔に集約したインテリジェント型を開発し 1992 年に 1 号機を納入した。そ の後、さらに独自の数値計算ソフトを開発して、実機でのスプレー配置の最適化、要求脱 硫性能達成に必要な液循環量の低減などを可能とした結果、約 10 年間で吸収塔の容積の半 18 19 20 21 北九州イノベーションギャラリー 技術革新ファイル 排煙脱硫技術 千代田化工建設社史 及び 沿革 三菱重工技報 32（1995）No5 p318 三菱重工技報 41（2004）No4 p228 － 31 － 減と液循環量の 25％低減を達成した 22 。 日立グループでの石膏法におけるそのほかの主要な改良技術としては、高ガス流速の水 平スプレー塔で脱硫を行う高速水平流型吸収塔の開発、酸化用空気を非常に細かい気泡と し酸化効率を上げるプロペラアトマイザの開発などがある。 ②水酸化マグネシウム放流法 化学プラントなどの排ガス処理設備や中小型ボイラなどの排煙脱硫システムとして開発さ れた。石灰―石膏法に比べ SO 2 の吸収速度が大きく装置がコンパクトになること、また、マ グネシウム塩は水に対する溶解度がカルシウム塩に比べ約 100 倍も高く、系内での析出によ るスケーリングの心配がなく運転の安定性が高いこと、及びそのまま海水中へ放出しても硫 酸マグネシウムは海水中に存在する物質であり、かつ水に対する溶解度が高いため SS などの 汚濁負荷にはならないため固体回収設備が不要となることから全体として装置がコンパクト になるなどの優位性がある。 a) 川崎重工業 23 川崎重工は、1971 年ごろ、水酸化マグネシウム法の技術開発に成功し、約 5,000Nm 3 /h の試験装置を設置した。ただし、この時の方法では、SO 2 は亜硫酸マグネシウム結晶とし て回収されている。 b) 東洋エンジニアリング 1975 年に開発・実用化した不二機械より、1994 年に技術を導入した。その後、2004 年 の不二機械の解散に伴い、特許・技術の譲渡を受けた 24 。その後の東洋エンジニアリング における開発技術としては、吸収トレイ上に堆積した結晶をスイングして振り落とすこと により、圧力損失の上昇を抑制する Swing Tray Absorber 式吸収トレイがある。 ③水酸化マグネシウム－石膏法 水酸化マグネシウム放流法は、生成した硫酸マグネシウムは回収されることなく放出され るため、海岸地域では適用できるが、排水の放流が制限される内陸部では適用が困難である という課題が残っていた。その解決法として、放流法と同じ過程で生成する硫酸マグネシウ ムを消石灰との複分解反応により水酸化マグネシウムと石膏とし、水酸化マグネシウムは吸 収剤として再利用し、石膏は分離されて副生品として回収される。これにより、水酸化マグ ネシウムに係るコスト低減及び排水量の低減が可能となる。 東洋エンジニアリングが、1995 年に、放流法の改良法として、不二機械との共同研究の形 で研究開発を開始し、1996 年に実用化し、1 号プラントの運転を開始した 25 。 ④ソーダ法 吸収剤として水酸化ナトリウムを使用する方法で、基本反応は次のとおりである。 22 23 24 25 2SO 2 ＋2NaOH → 2NaHSO 3 2NaHSO 3 ＋O 2 → 2Na 2 SO 4 日立評論 82（2000）No2 p31、同 90（2008）No5 p26 公害と対策 Vol.7(1972) p16 東洋エンジニアリングより聴取 東洋エンジニアリングより聴取 － 32 － 生成する亜硫酸水素ナトリウム、あるいは硫酸ナトリウムは場合によっては固体として回 収することも可能であるが、多くは硫酸ナトリウム水溶液の状態で排出される。 また、この過程で生成する NaHSO 3 を高温で熱分解して SO 2 を回収し、さらに硫酸として回 収する方法は、ウェルマンロード法である。ウェルマンロード法については、三菱化工機及 び住友ケミカルエンジニアリングが技術を導入し、三菱化工機により 1971 年日本合成ゴムに 1 号機が完成した ⑤硫安回収法 26 。 27 吸収剤としてアンモニアを使用し硫酸アンモニウム（硫安）を回収する方法である。三菱 重工では、初期に石膏法とともにアンモニア法についても技術開発が行われた。 また、特殊な例に、鉄鋼 9 社（昭和 46 年当時）が共同開発した方法がある。その方法では、 排ガス中の SO 2 とアンモニアを反応させて亜硫酸アンモニウムや亜硫酸水素アンモニウムを 生成させ、さらに、亜硫酸水素アンモニウムをコークス炉排ガス（COG）中のアンモニアと反 応させて亜硫酸アンモニウムとし、亜硫酸アンモニウムを抜き出して、空気で酸化して硫酸 アンモニウムとする。反応式は次のようになる。 SO 2 ＋2NH 4 OH NH 4 HSO 3 ＋NH 3 → (NH 4 ) 2 SO 3 ＋H 2 O → (NH 4 ) 2 SO 3 ＋1/2O 2 と SO 2 ＋NH 4 OH → NH 4 HSO 3 (NH 4 ) 2 SO 3 → (NH 4 ) 2 SO 4 ⑥排水中和法 アルカリ源として工場内で排出されるアルカリ排水を使用するもので、排水と排ガス双方 の処理コストを低減することができる。1968 年にクラボウにより開発された。 ⑦海水法 海水を吸収剤として利用し、排ガス中 SO 2 を吸収し、さらに曝気で水溶性の硫酸塩として 放流する。石膏法に比べ装置建設コストが低く、また、吸収剤コストもかからない点に優位 性がある。富士化水（現クボタ化水）は、1995 年に 1 号機をタイに納入した。（月島機械は 富士化水より導入）。 ⅱ）湿式触媒接触酸化法（千代田化工建設） 28 ハニカム構造の高性能脱硫触媒を使用する。排ガス中の二酸化硫黄成分（SO 2 ）を触媒に吸 着させ、さらに排ガス中の酸素で酸化して水に吸収させ、希硫酸として除去し回収する。生 成した希硫は触媒層から連続的に脱離されるため、触媒を再生処理する必要がない。 26 27 28 三菱化工機沿革および公害と対策 Vol.8 No12 p21 産業環境管理協会刊 新・公害防止の技術と法規 千代田化工建設 CASOX 資料 － 33 － ２）乾式法 排煙脱硫技術には、湿式法と乾式法があるが、1960 年代までは国内外ともに湿式法が多く 採用されていた。湿式法は脱硫効率が高いという決定的な利点を有するが、排ガス中の水分 が比較的多く重いガスになるため、広く拡散せずに一部の地域に被害が発生するという課題 があった。特に、昭和 30 年代後半から 40 年代前半に、火力発電所のように処理するガスの 量が非常に多い場合には、湿式法は不適切であると判断され、乾式排煙脱硫装置の開発が求 められていた 29 。 乾式脱硫装置は、湿式法と比較して、水の消費量が少なく排水処理装置が不要、白煙防止 のための排ガス再加熱装置が不要、同時に脱硝もできる可能性があるなどの優位性があると して、火力発電排ガスの脱硫法として 1960 年台半ばから開発が進められた。昭和 41 年度か ら昭和 44 年度にかけて、当時の工業技術院の大型プロジェクトで活性炭法と活性酸化マンガ ン法に関する技術開発が行われた 30 。しかしながら、結果としては、これら二つの方法は湿 式法と比較して脱硫効率が低く、ランニングコストが大きいことから優位性がないとして、 発電ボイラ用の排煙脱硫用には適用されなくなった。 ①活性炭法 a) 水洗脱離法は、日立製作所と東京電力が開発を進めた方法で、活性炭に吸着された排ガ ス中の SO 2 はそのまま活性炭上で酸化されて SO 3 となる。吸着後の活性炭を水で洗浄す ることで最終的に SO 2 は硫酸として回収され、さらに石灰で中和して石膏として回収さ れる。1967 年に排ガス量 6,000Nm 3 /h 規模のテストプラントの試験運転を経て、同年末 から 1969 年にかけて東京電力五井火力発電所で排ガス量 150,000Nm 3 /h で実証試験が行 われた。 b) ガス脱離法は、住友重機械が 1965 年から基礎研究を始めた方法で、1968 年に関西電力 姫路火力で排ガス量 10,000Nm 3 /h の移動床式のテストプラントで検討が進められた。吸 着された SO 2 は高温の不活性ガスで脱着された後、SO 3 に酸化され、最終的に硫酸となる。 ②活性酸化マンガン法 中部電力と三菱重工が開発を進めた方法で、粉末状活性酸化マンガンを吸収剤として排ガ ス中に添加し排ガス中の SOx を吸着し、生成した硫酸マンガンはバグフィルタで分離され、 さらにアンモニア水中での酸化反応により硫安と活性酸化マンガンに再生される。 1964 年に排ガス量 3,000Nm 3 /h 規模のテストプラントの試験運転を経て、1966 年末から 1969 年にかけて中部電力四日市火力で排ガス量 150,000Nm 3 /h で実証試験が行われた。 しかし発電ボイラの排ガス処理用の実用機としては、ランニングコストとメンテナンスの 頻度などの問題から、1973 年に電気事業連合会が実用機としては評価できないとの報告を出 した 29 30 31 31 。 一橋研究 Vol.17 No1 p58-59 公害と対策 Vol.7(1972) p17 伊東康 一橋研究 17(1)pp47-69 （1992） － 34 － ③石炭灰法 32 石炭灰の有効利用として開発された。工業技術院の石油代替エネルギー関係技術実用化開 発費補助金の中で北海道電力、日立製作所、バブコック日立により 1986～1989 年に開発が実 施された。1991 年に北海道電力苫東厚真発電所 1 号機に設置された。 使用済み脱硫剤と脱硫作用を示す新たな Ca(OH) 2 及び石炭灰とを混合成形して、新たな脱 硫吸収剤として、それを再利用する。100～200℃の温度範囲で行われ、脱硫率は 90％以上が 可能とされている。 また、使用済み脱硫剤は、無害であり、路盤材や漁礁などに再利用できる ④炉内脱硫法 33 。 34 流動床ボイラに使用される。石灰（CaCO 3 ）を炉内に投入し、石灰あるいはその熱分解によ り生成する CaO と SO 2 を炉内温度 760～860℃で反応させて除去する。 総括反応式は次のとおり。 CaCO 3 → CaO + CO 2 CaO + SO 2 → CaSO 3 石炭使用ボイラ以外でも、各種焼却炉などでも利用できる。電源開発、北海道電力、九州 電力、中国電力などの流動床ボイラで使用されている。 また、別に Ca 削減方法として、貝殻、生コンスラッジ、鶏卵殻などを使用する検討も、NEDO の高度炉内脱硫技術プロジェクトで実施された 35 。 ３）その他の方法 ①スプレードライヤー法 36 半乾式法と呼ばれる方法で、消石灰スラリーを噴霧して、排煙中の SO 2 と Ca(OH) 2 を反応 させて除去する。スプレードライヤー内で反応と乾燥が同時に進行し、石膏や亜硫酸カルシ ウムの混合粒子が生成する。電源開発がグリーンエイドプランの一環として、中国青島の発 電所で脱硫率 70％の実証試験を実施した（1994～1997 年）。 32 33 34 NEDO Clean Coal Technologies in Japan (2006 年 12 月発行) http://www.bhk.co.jp/environment_e/desulfurization/index.html NEDO Clean Coal Technologies in Japan (2006 年 12 月発行) 35 http://www.nedo.go.jp/content/100086846.pdf#search='%E7%82%89%E5%86%85%E8%84%B1%E7%A1 %AB+%E8%B2%9D%E6%AE%BB' 36 NEDO Clean Coal Technologies in Japan (2006 年 12 月発行) － 35 － （３）排煙脱硫装置の設置状況 37 昭和 45 年から平成 14 年度末までの排煙脱硫装置の設置状況の推移を図 2-2-2-2 に示す。 図 2-2-2-2 排煙脱硫装置設置状況の推移 S49 硫化物 総量規制導入 S44 硫化物 環境基準制定 出典：環境省「平成 16 年度大気環境に係る固定排出源調査」（平成 14 年度実績）に加筆 また、平成 14 年度末における脱硫方法別の施設数内訳と割合を表 2-2-2-6 に示す。 表 2-2-2-6 脱硫方法別の施設数（平成 14 年） 脱硫方式 アルカリ系吸収法（湿式） 吸収法（乾式） 吸着法（乾式） 酸化吸収法（湿式） 接触酸化法（乾式） その他 合 計 施設数 1,386 122 71 23 19 456 2,077 割合（％） 66.7 5.9 3.4 1.1 0.9 22.0 100.0 出典：環境省「平成 16 年度大気環境に係る固定排出源調査」（平成 14 年度実績） 37 環境省資料 平成 16 年度大気環境に係る固定発生源状況調査（平成 14 年度実績） － 36 － 次に、硫黄酸化物の固定発生源別の負荷の目安として、平成 14 年度における業種別排煙脱 硫装置設置基数及び業種別処理能力の比率を図 2-2-2-3 に示す。 平成 14 年度末に、全国に 2,077 基の排煙脱硫装置が設置されており、その総処理能力は、 排ガス量で約 21 万 kNm 3 /h である。設置基数では廃棄物処理業が 30.1％で最も多いが、排ガ ス処理能力では電気業（すなわち発電ボイラ）が全体の 53.1％と過半を占めている。 図 2-2-2-3 業種別排煙脱硫装置設置基数及び業種別処理能力の比率 処理能力 合計209,439kNm3/h 設置基数 合計2,077基 非鉄金属製造業 3.6% 繊維工業 3.8% 石油製品・ 石炭製品製造業 3.9% 電気業 4.8% ビル暖房・ その他事業場 6.5% 窯業・土石製品 製造業 6.8% その他 14.1% その他 16.1% 廃棄物処理業 30.1% 廃棄物処理業 8.6% 化学工業 10.7% 化学工業 15.9% パルプ・紙・紙加工品 製造業 11.5% パルプ・紙・紙加工品 製造業 10.4% 出展：環境省「大気環境に係る固定発生源状況調査結果」平成 14 年度実績 － 37 － 電気業 53.1% （４）SOx 排出量及び SO 2 環境濃度の推移 ①硫黄酸化物排出量の推移 我が国における硫黄酸化物の排出量の推移を図 2-2-2-4 に示す。昭和 61 年以降、2.0～2.5 億 Nm 3 /年で推移したが、平成 20 年に 2 億 Nm 3 /年を下回っている。 図 2-2-2-4 硫黄酸化物の排出量の推移（固定排出源） (千Nm3/年） 500,000 450,000 400,000 350,000 300,000 250,000 200,000 150,000 100,000 50,000 S53 S54 S55 S56 S57 S58 S59 S60 S61 S62 S63 H01 H02 H03 H04 H05 H06 H07 H08 H11 H14 H17 H20 0 出典：環境省・環境統計集・6.5 大気汚染物質の排出状況（固定発生源） ②二酸化硫黄の環境基準達成状況 平成 23 年度の二酸化硫黄の環境基準（１時間値の１日平均値が 0.04ppm 以下であり、かつ、 １時間値が 0.1ppm 以下であること）の達成率は、一般局（1,066 局）の 99.6％、自排局（66 局）の全て 100％である。二酸化硫黄濃度の年平均値の推移を図 2-2-2-5 に示す。平成 23 年 度の年平均値は、一般局 0.002ppm、自排局 0.003ppm で、一般局、自排局とも環境基準と比 べても低く、近年は横ばい傾向である。 図 2-2-2-5 二酸化硫黄濃度の年平均値の推移（昭和 45 年度から平成 23 年度） 出典：環境省「平成 23 年度大気汚染状況について（平成 25 年 5 月 16 日報道発表資料）」 － 38 － ３．NOx 低減技術 燃焼で発生する窒素酸化物（NOx）には、燃料中の窒素化合物の燃焼に由来する NOx（フュ ーエル NOx）と高温燃焼時に空気中の窒素分の酸化に由来する NOx（サーマル NOx）がある。 前者の低減には燃料中の窒素分を低減することが必要であるが、主な燃料である重油、石炭 などの窒素分低減の技術は、重油の直接脱硫などの工程で副次的に窒素分が除去される場合 を除いて、ほとんど実用化されていない。 固定排出源からの排ガス中の NOx の処理技術及びサーマル NOx の低減技術について記載し、 移動排出源については自動車排ガス処理の項で記載する。 （１）生成した NOx を低減する脱硝技術 １）無触媒脱硝 38 無触媒脱硝とは、燃焼室内の 700～900℃の温度域にアンモニア(水)または尿素を添加し、 触媒を使用せずに高温で NOx を N 2 に還元して除去する技術である。1973 年にエクソン・リ サーチ・アンド・エンジニアリング・カンパニーが基本的な特許を出願した。日本では、三 菱化成が独自にこの反応を見出したものの、特許的に先行していたエクソンからライセンス を受けた上で、さらに検討を加え実質的な応用技術の開発を進めて商業化した。 無触媒法は次に述べる触媒法に比べ、設備費が少なく、触媒のコストが不要であるなどの 利点があるが、脱硝率が 30％程度と低いため大型の発電ボイラには不向きであり、主として、 ごみ焼却炉や中小規模の事業用ボイラで実用化された。 その後、日立造船が、都市ごみ焼却炉向けに、NH 3 供給ノズルを 3 段設置し、出口の NOx 濃度を安定的に 40ppm 以下、また 60～70％の脱硝率が得られる無触媒脱硝装置を開発した。 ２）NOx 非選択的触媒還元法 排ガスに存在する炭化水素、水素、一酸化炭素などと燃料を排ガス中の O 2 で燃焼除去する と同時に NOx を窒素まで還元する方法で、ディーゼルエンジン排ガスなどの処理はこの方法 を採用している。産業用排ガスにおいては、住友化学が独自開発した触媒を使用して 1968 年及び 1972 年に同社の硝酸プラントに適用した例がある。1968 年稼働した設備では、白金 －アルミナ系のハニカム型触媒が使用され、入口温度 430℃、出口温度 730℃で、入口濃度が 500～1,000ppm の NOx が、メタン主体の燃料ガス供給化で、処理後には 0～70ppm まで低減さ れた 38 39 39 。 国立科学博物館技術の系統化調査報告 アンモニアと工業 Vol.26 No4 p14 Vol.7 2007.March － 39 － ３）NOx 選択的触媒還元法 非選択的還元法では、排ガス中に多量に存在する酸素も還元するために、必要となる還元 剤の量が膨大となり、また、反応熱により排ガスが高温になりすぎるなどの問題点もあった ため、選択的に NOx を還元する方法が開発された。反応原理としては、排ガス中の窒素酸化 物(NO x )を、アンモニア(NH 3 )を用いて触媒の働きにより無害な窒素(N 2 )と水蒸気(H 2 O)に分解 するものである。反応温度は、一般的には 300～400℃が多く、発電ボイラ排ガス処理の場合、 脱硝装置はこのような温度領域となるエアヒータの後流部に設置されることが多い。 4NO＋4NH 3 ＋O 2 ⇒ 4N 2 ＋6H 2 O 6NO 2 ＋8NH 3 ⇒ 7N 2 ＋12H 2 O アンモニアを還元剤として用いる NOx の選択的触媒還元（Selective Catalytic Reduction； SCR）法は、米国のエンゲルハードコーポレーションが 1957 年に特許を取得している 40 。そ の後、1960 年代初期、SCR 技術の開発は日本と米国で続けられたが、光化学スモッグの問題 があり、世界的に日本が最も先行した。 日本における開発初期の商業規模（排ガス量 3 万 Nm 3 /h 以上）のアンモニアによる選択触 媒還元脱硝装置の例を下表に示す。 表 2-2-3-1 商業規模のアンモニアによる選択接触還元脱硝装置の導入状況（開発初期）41 メーカー 住友化学 日立造船 日本揮発油 日立製作所 三井造船 設置企業 ガス量（万 Nm 3 /h) 住友化学 3 東日本メタノール 20 1974 住友化学 10 1975 41 1972 住友化学 20 1975 日本アンモニア 25 1975 住友化学 20 住友化学 25 ○ 1976 住友化学 30 ○ 1976 出光興産 35 ○ 1975 新大協和石油 44 ○ 1975 川崎製鉄 82 ○ 1976 鹿島石油 5 富士石油 7 1975 1975 ○ 1976 川崎製鉄 35 ○ 1976 三菱油化 15 ○ 1976 中部電力 210 * 2 三井石油化学 20 ○ 1975 1977 ○ 1976 浮島石油化学 24 三井東圧化学 三井東圧化学 8 クラボウ クラボウ 3 ○ 1975 旭硝子 旭硝子 7 ○ 1976 三菱重工 九州電力 181 * 2 * 2 は 2 基導入したことを示す。 40 完成年 ○ 1975 1978 ○印はダーティーガスの処理装置 Steam / its generation and use (Babcock & Wilcox Company) 公害と対策 Vol.12 NO.9 p15 － 40 － 産業用排ガスへの SCR 法の実用化は、住友化学が、アンモニア工場改質炉のクリーン排ガ スを対象とする設備を 1974 年から 1975 年にかけて相次いで稼働させたことから始まった。 その後、火力発電分野で、1976 年の日立製作所による中部電力、1978 年の三菱重工による九 州電力の LNG だき発電ボイラへ適用された。その後は、重油だき、石炭だきボイラに適した 技術が開発された。現在では、事業用ボイラ、流動層ボイラ、ガスタービン、ディーゼルエ ンジン、産業用ボイラ、ごみ焼却炉などに幅広く使用されてきている。 この SCR 技術で最も重要な要素である触媒の開発についても、日本が最も先行し、現在で は、世界を完全にリードしている。 使用される触媒については、当初はごく一部にγ－アルミナ系担体を使用する触媒が採用 されたことがあるが、排ガス中に硫黄酸化物がある場合はアルミナ成分と反応して硫酸アル ミニウムとなり、触媒活性が著しく劣化するという本質的な問題があるため、いわゆるクリ ーン排ガスに限られる。そのため、アルミナ系担体を使用し、住友化学により 1976 年に完成 したダーティーガス用の 2 基の装置については、1 基が重油（LS）とガス混焼ボイラ排ガス を SO 3 、ばいじんなどを除去して実質的にクリーン化して脱硝する設備であり、別の 1 基は 触媒を抜出・補給可能とする移動床式反応器を採用するなど、プロセス的あるいは装置的な 技術開発用の設備であった 42 。 一方、ダーティー排ガス向けの向けの脱硝触媒について、国内の三菱重工、日立製作所、 IHI、日立造船などの主要なエンジニアリング会社、触媒化成（当時）、堺化学、日本ガイシ、 三菱油化（当時）、三菱化成（当時）などの触媒メーカー、化学メーカーなど多数の会社で研 究開発が精力的に行われた。その結果、現在は、硫黄酸化物との反応性がないチタニアと活 性成分としての五酸化バナジウムをベースとした触媒が主流となった。なお、住友化学とと もに先行して実機化した日立造船の場合 43 も、当初はアルミナ系の担体に卑金属系の塩類を 担持させた触媒を使用していたが、やはり硫黄被毒の問題があった。その後種々の触媒の検 討を行った結果、現在では、硫黄耐性の高いチタニア担体と五酸化バナジウムを主体とする 触媒を使用している。 このチタニアを担体とする脱硝触媒については、日立製作所と三菱油化（現三菱化学）の 共同により、チタニアと広範囲の金属酸化物系触媒に関する特許が 1973 年末に、また、チタ ニアと五酸化バナジウム系の触媒に関する特許が同じ 2 社の共同とそれとは別に武田薬品工 業により 1974 年 3 月 26 日の同日付で出願された。後に、世界の主要国に出願されていた日 立製作所と三菱油化の特許が権利化された。このチタニアと五酸化バナジウム系の触媒は、 日本での数多くの実績を踏まえて、世界標準ともいわれる技術となった 44 。 なお、その後さらに改良が進み、重油あるいは石炭だきの発電ボイラでは、排煙中に含ま れる SO 2 の SO 3 への酸化による、後段のエアヒータへの亜硫酸塩の蓄積などの影響を抑制す るために、活性成分として酸化タングステンなどが組み合わされている。 42 43 44 住友化学より聴取 日立造船より聴取 マツダリサーチコーポレーションより聴取 － 41 － また、触媒の形状は、LNG 火力発電排煙などのばいじんを含まないクリーン排ガス系に対 しては球状（ペレット状）触媒も使用されたが、重油だきボイラ、石炭だきボイラなどの場 合、ばいじんの蓄積による閉塞、圧力損失上昇を避けるために、開口率が大きい板状やハニ カム状の触媒が使用されている。なお、特に石炭だきボイラにおいては、硬いばいじんが多 いことから、触媒の端面の摩耗を抑える技術なども開発された。 これらハニカムなどの形状をした脱硝触媒の製造方法としては、所望の形状をしたセラミ ック系基材あるいは表面処理をした金属系基材に触媒成分あるいは前駆体成分を担持させる 方法と、触媒成分あるいは前駆体成分を混練し、押出成形により所望の形状とする方法が開 発された。ハニカム型の脱硝触媒の成形に際しては、様々な分野で日本企業が長年にわたっ て培ってきた、セラミック材料成形技術が活用された。 開発された触媒については、世界各国へ輸出され、現在では、オーストラリア、西独、米 国、中国などへ技術供与、合弁会社設立、現地での製造工場設置などが進み、全世界的に普 及してきた。 その幾つかの触媒形状の例を図 2-2-3-1 に示す。 図 2-2-3-1 各社の触媒形状の例（各社のホームページより） 日立造船 バブコック日立 三菱重工（三菱日立パワーシステムズ） 出典：日立造船 http://www.jc-web.or.jp/jptec3/jc-1/pdf/14_J.pdf 出典：バブコック日立 http://www.bhk.co.jp/environment_e/denitration/index.html 出典：http://www.mhps.com/products/category/selective_catalytic_reduction_system.html － 42 － なお、SCR 法脱硝プロセスの開発については、工業技術院（当時）の補助金や資源エネル ギー庁委託費により、実施された実績がある。 ①乾式脱硝(SCR 法)基礎研究 1979-1980 電発（工業技術院） ②乾式脱硝(SCR 法)実証試験 1979-1982 電発（資源エネルギー庁） ４）三元触媒脱硝法 45 三元触媒が有効に働く空燃比で運転されるガスエンジン・コージェネレーションシステム が開発されている。 ５）湿式脱硝法 湿式法は、乾式法と異なり、ばいじんや SOx の影響をあまり受けない点と、逆に SO 2 も同 時に処理できる可能性が大きいとして各社で検討が行われた。開発当初の状況を下表に示す。 表 2-2-3-2 実用サイズの湿式脱硝装置の導入状況（開発初期） 46 メーカー 方法 設置企業 酸化還元 自社 住金・富士化水 酸化還元 東伸製鋼 ガス量（Nm 3 /h) 副生品 完成年 62,000 NaNO 3 ,NaCl,Na 2 SO 4 1973 100,000 NaNO 3 ,NaCl,Na 2 SO4 1974 酸化還元 自社 39,000 NaNO 3 ,NaCl,Na 2 SO 4 1974 大阪曹達 酸化還元 自社 60,000 NaNO 3, NaCl,Na 2 SO 4 1976 シロガネ 酸化還元 三井製糖 48,000 NaNO 3 ,Na 2 SO 4 1976 千代田化工建設 酸化還元 自社 1,000 石膏、Ca(NO 3 ) 2 1973 三菱重工 酸化還元 自社 2,000 石膏、NH 3 1974 保土谷化学 酸化還元 自社 4,000 NaNO 3 ,NaCl 1975 東電・三菱重工 酸化吸収 自社 100,000 HNO 3 1974 日産エンジニアリング 酸化吸収 自社 3,000 HNO 3, NO 1975 三菱金属 酸化吸収 自社 4,000 KNO 3 1974 神戸製鋼 酸化吸収 自社 50,000 石膏他 1976 川崎重工 酸化吸収 電源開発 5,000 石膏他 1975 呉羽化学 吸収還元 自社 5,000 石膏、N 2 1975 チッ素 吸収還元 自社 300 硫安 1974 三井造船 吸収還元 三井石油化学 150 H 2 SO 4 ,N 2 1974 旭化成 吸収還元 自社 600 石膏、N 2 1974 湿式法においては、NO は水には吸収されにくいため、オゾンや過マンガン酸塩、二酸化塩 素などの強い酸化剤で NO 2 に酸化してアルカリや水で吸収する酸化吸収法、特殊な触媒を含 有する吸収液を使用したり、鉄キレートと NO の錯塩生成反応を利用したりする吸収還元法な どがある。 しかし、湿式法は廃液処理に課題が残るため、その後、実用機としてはあまり大きな発展 はなかったものと推測される。 45 46 窒素酸化物削減に関する技術リスト（環境省資料平成 22 年 3 月） 出典：公害と対策 Vol.12 NO.9 p16 － 43 － ①アルカリ吸収法 アルカリ水溶液で NOx を吸収除去する方式で、NOx 濃度が高くとも、また変動が激しくと も対応が可能であるため、化学プラントなどの小規模の工場排ガス処理に適している。排ガ スの冷却とガス洗浄・吸収を 1 塔で行う方式や冷却とガス洗浄・吸収を別々で行う 2 塔式な どがある。また、アルカリ吸収法は、脱硫、脱硝、除じんが同時に行える可能性があるが、 多量の窒素を含む廃液の処理に課題が残る。特許出願としては酸化剤の種類を含め、数多く の技術が開示されている。 なお、改良法の例として、2 塔式 NOx スクラバーにより、第１塔と第 2 塔の pH 及び溶媒濃 度を変えて NOx の吸収を最適化する方法がある。除去率は 90％以上である。1999 年に三菱化 工機が開発した ②水吸収法 47 。 48 硝酸を使用する金属溶解、金属・シリコン製品洗浄、合成化学反応などのプロセスで発生 する NOx を除去する装置として開発された。化学反応で発生する吸収を、水だけで行い、NOx を硝酸として回収、再利用することができる。この方式の特徴は、ガス中の NO を酸素と反応 させて NO 2 とし、さらに、二量体化して N 2 O 4 として、水に吸収されやすくする。 全体の反応は、以下のとおりである。 2N 2 O 4 ＋ 2H 2 O ＋ O2 → 4HNO 3 また、金属の酸洗浄工程などで発生する廃硝酸を還元して NOx として一旦排水から分離し、 さらにこれをこの方法で吸収して硝酸として回収し、酸洗浄工程へ戻し再利用するプロセス の構成も可能である。 （２）NOx の生成を抑制する技術 高温燃焼時に空気中の窒素分の酸化に由来するサーマル NOx の生成を抑制する技術は、基 本的には、次のような考え方をもって開発されてきた。 ・火炎最高温度を低下させる。 ・燃料の偏りを少なくし、局所的な高温域の生成を抑制する。 ・酸素濃度を低くして燃焼速度、温度を下げる。 これらの基本的な考え方に沿って、種々の燃焼技術及びいわゆる「低 NOx バーナ」と呼ば れるバーナが開発されている。技術開発の流れとしては、燃焼炉技術が先行し、バーナ技術 がこれに続いた。 ① 燃焼炉技術 燃焼炉技術としては、以下の手法が検討された。 a) 排ガス再循環法は、燃焼空気に排ガスの一部を混ぜて、酸素濃度を低くすることで燃焼 47 48 http://www.kakoki.co.jp/news/991018.html（三菱化工機資料） 公害防止機器研究所、三菱マテリアル資料 湿式 NOx 除去装置（MKN シリーズ） － 44 － 速度を遅らせて火炎温度の上昇を抑える方法である。 b) 2 段燃焼法は、燃焼空気を 2 段階に分けてボイラ内に導入し、緩慢な燃焼を行わせる方 法である。 c) 予混合法は、燃料と空気をあらかじめ混合して燃焼させ、均一で安定した燃焼を行わせ る方法である。 d) 旋回流燃焼法は、例えば炉内 4 隅にバーナを設置して炉内のガス流を旋回流とすること で、炉内の均一性を高める方法である。 e) その他として、燃焼炉本体の技術ではないが、水と油を混合した燃料（水エマルジョン 燃料）を使用して、完全燃焼に近づけ排気ガス中の NOx を削減する方法も検討された。 ② 低 NOx バーナ 幾つかの方式のバーナが、多数のメーカーから発表されている。その一部を以下に示す 49 。 a) 分割及び 2 段燃焼との組み合わせ（中外炉工業） b) 2 段燃焼との組み合わせ（IHI、カワサキプラントシステムズ、三菱重工、日本プラン トエンジニアリング） c) 2 段燃焼、排ガス再循環、燃料予混合との組み合わせ（日本ファーネス） d) 3 分割火炎燃焼との組み合わせ（日本プラントエンジニアリング）バーナチップの噴霧 穴を工夫し、燃料と燃焼空気の混合に濃淡をつけ、NOx を低減する。 e) 分割及び燃焼ガスの内部再循環（オリンピア工業） f) 4 チャンネル式キルンバーナ（太平洋エンジニアリング）1 次空気を内流、旋回外流及 び直進外流に分割、調整し、火炎温度・形状を制御し、NOx を低減する。 g) 蒸気・水噴射 50 燃料と同時に蒸気／水を噴射することによって高温部の燃焼温度を下 げ、NOx の発生を低減する。 h) 二段燃焼、排ガス再循環、自己バイアスアトマイザ（ボルカノ） これらの技術を組み合わせて、各社にて独自の低 NOx 燃焼システムを開発している。 三菱重工におけるボイラ排ガスに対する NOx 規制の推移とそれに対応する技術の開発の推 移を図 2-2-3-2 に示す。 油たきボイラでは、1970 年時点ではタンゼンシャルバーナが使用されており、1972 年から オーバーファイアリングエア（OFA）を採用し、NOx の第 1 次規制値である 180ppm をクリア した。1973 年からは排ガスを燃料用空気に混合する方式を開発し、NOx 排出量は 130ppm に低 減して 1975 年からの第 2 次規制値である 150ppm をクリアした。さらに、1976 年に排ガスを 火炉に投入する方式を開発し、1977 年には濃・淡火炎を形成させて NOx 低減を図るバーナ（PM バーナ）を開発して、1977 年からの第 3 次規制値が 130ppm であるのに対して NOx 排出量は 100ppm 以下を達成した。 ガスたきボイラでは、1973 年に排ガスを燃料用空気に混合する方式を開発し、1973 年の NOx の第 1 次規制値である 130ppm、及び 1975 年の第 2 次規制値である 100ppm をクリアした。 49 50 窒素酸化物削減に関する技術リスト（環境省資料平成 22 年 3 月） http://www.khi.co.jp/gasturbine/tech/gasturbine/no.html（川崎重工業資料） － 45 － 1977 年には、PM バーナを開発して NOx 排出量を 55ppm とし、1977 年の第 3 次規制値である 60ppm をクリアした。 図 2-2-3-2 事業用ボイラの低 NOx 燃焼技術開発推移の例 51 51 国立科学博物館産業技術資料情報センター資料「ボイラー技術の系統化調査」三菱重工資料か らと記載されている。 － 46 － タンゼンシャルバーナ：箱形火炉下部の四隅から旋回火炎を形成させる燃焼方式。 OFA （Over Firing Air）：バーナ上部より別途燃焼用空気を吹き込む燃焼方式。 PM バーナ（Pollution Minimum Burner）：濃・淡火炎を形成させ NOx 低減を図るバーナ。 SGR バーナ（Separate Gas Recirculation Burner）：バーナ間に排ガスを投入し NOx 低減を 図るバーナ。 A-MACT（Advanced- Mitsubishi Advanced Combustion Technology）：火炉上部に追加空気を 投入し、二段燃焼を行わせることにより還元域を形成し炉内脱硝を行うもの。 GM （flue Gas Mixing）：排ガスを燃焼用空気中に混合するもの。 GR （flue Gas Recirculation）：排ガスを火炉に投入するもの。 石炭だきボイラでは、1976 年にバーナ間に排ガスを投入して NOx の低減を図るバーナを開 発して NOx 排出量を 300ppm とし、1977 年の第 3 次規制値である 400ppm をクリアした。1982 年には PM バーナと OFA を組み合わせた燃焼方式を開発して NOx 排出量を 200ppm とし、1983 年の第 5 次規制値である 300ppm をクリアした。さらに、1986 年には PM バーナと火炉上部に 追加空気を投入して二段燃焼を行わせる方式を開発して、NOx 排出量を 150ppm とし、第 6 次 規制値である 200ppm をクリアした。 （３）その他 １）炉内ブレンド（炉内混炭）法 52 電力中央研究所が「石炭の高度燃焼技術の開発」の研究として開発した技術であり、微粉 炭燃焼の場合、燃料比（炭素と揮発分の比）が高く燃えにくい石炭と燃料比が低く燃えやす い石炭を混合する方法である。すなわち、バーナ段ごとに異なった種類の微粉状石炭を供給 し、NOx、灰中未燃分濃度を低減する。低燃料比炭を上段から供給することで、低燃料比炭に 多く含まれる揮発分中の還元物質で NOx が分解される。 52 窒素酸化物削減に関する技術リスト（環境省資料平成 22 年 3 月） － 47 － （４）排煙脱硝装置の設置状況 53 平成 14 年度末までの排煙脱硫装置の設置状況を図 2-2-3-3、及び処理法別の施設数の内訳 を表 2-2-3-1 に示す。 図 2-2-3-3 排煙脱硝装置設置状況の推移 S53 窒素酸化物 環境基準改定 S56 窒素酸化物 総量規制導入 S48 窒素酸化物 環境基準制定 出典：環境省「平成 16 年度大気汚染に係る固定発生源調査」（平成 14 年度実績） 表 2-2-3-1 脱硝方式別施設数内訳（平成 14 年度末） 脱硝方式 選択接触還元法（乾式） 無触媒還元法（乾式） アルカリ吸収法（湿式） 非選択接触還元法（乾式） 液相還元法（湿式） 酸化吸収法（湿式） 酸吸収法（湿式） 吸収法（乾式） 吸着法（乾式） 錯塩吸収法（湿式） 電子線照射法（乾式） その他 合 計 施設数 981 151 103 82 30 12 7 7 7 2 2 381 1,765 割合（％） 55.6 8.6 5.8 4.6 1.7 0.7 0.4 0.4 0.4 0.1 0.1 21.6 100.0 出典：環境省「平成 16 年度大気汚染に係る固定発生源調査」（平成 14 年度実績） 53 環境省資料 平成 16 年度大気環境に係る固定発生源状況調査 － 48 － 排煙脱硝装置設置数、2002（平成 14）年末時点では約 1,765 基となり、総処理能力は 380 百万 Nm 3 /h となった。 次に、窒素酸化物の固定発生源別の負荷の目安として、平成 14 年度における業種別排煙脱 硝装置設置基数及び業種別処理能力の比率を図 2-2-3-4 に示す。 平成 14 年度末に、全国に 1,765 基の排煙脱硝装置が設置されており、その総処理能力は、 排ガス量で約 38 万 kNm 3 /h である。設置基数では廃棄物処理業が 21.9％で最も多いが、処理 能力では電気業（火力発電）が全体の 83.8％を占めており、圧倒的に多い。 図 2-2-3-4 業種別排煙脱硝装置設置基数及び業種別処理能力の比率 設置基数 全1,765基 鉄工業 3.4% 廃棄物処理業 21.9% 石油製品・ 石炭製品製造業 4.4% 機械器具等製造業 5.1% 全379,733km3N/h) 石油製品・ 石炭製品製造業 2.5% 化学工業 3.5% その他 15.8% 食料品製造業 3.7% 医療業、 教育学術研究機関 5.7% 処理能力 その他 6.0% 廃棄物処理業 4.3% 電気業 15.2% 電気業 83.8% 化学工業 12.2% ビル暖房・ その他事業場 12.6% 出典：環境省「大気環境に係る固定発生源状況調査結果」平成 14 年度実績 － 49 － （５）NOx 排出量及び NO 2 環境濃度の推移 ①窒素酸化物排出量の推移 我が国における窒素酸化物の排出量の推移を図 2-2-3-5 に示す。 図 2-2-3-5 窒素酸化物の排出量の推移（固定排出源） (千Nm3/年） 500,000 450,000 400,000 350,000 300,000 250,000 200,000 150,000 100,000 50,000 S53 S54 S55 S56 S57 S58 S59 S60 S61 S62 S63 H01 H02 H03 H04 H05 H06 H07 H08 H11 H14 H17 H20 0 出典：環境省・環境統計集・6.5 大気汚染物質の排出状況（固定発生源） ②二酸化窒素の環境基準達成状況 平成 23 年度の二酸化窒素の環境基準（1 時間値の 1 日平均値が 0.04ppm から 0.06ppm まで のゾーン内又はそれ以下であること）の達成率は、一般局（1,308 局）の 100％、自排局（411 局）の 99.5％であり、一般局では近年全ての測定局で環境基準を達成し、自排局では、平成 19 年度 94.5％から年々改善されてきている。二酸化窒素の年平均値の推移を図 2-2-3-6 に示 す。平成 23 年度の年平均値は、一般局 0.011ppm、自排局 0.021ppm であり、ともに近年わず かずつではあるが低下している。 図 2-2-3-6 二酸化窒素濃度の年平均値の推移（昭和 45 年度から平成 23 年度） 出典：環境省「平成 23 年度大気汚染状況について（平成 25 年 5 月 16 日報道発表資料）」 － 50 － ４．同時脱硫・脱硝 （１）活性コークス（活性炭）吸着法 例えば、住友重機械工業は、ベースとなる活性炭を用いた乾式排ガス処理設備についての 研究開発に 1960 年代に着手し、1972 年に重油ボイラ用の設備を関西電力に納入した。一方、 同社は、鉄鋼の焼結設備向けとしても 1971 年から同時脱硫・脱硝設備として開発を進め、1987 年に新日鉄・名古屋に 1 号機を納入している 54 。 その後、石炭ボイラ向けとして J-POWER（電源開発）、住友重機械工業、三井鉱山が共同開 発した。この技術は、電源開発松島火力発電所で処理ガス量 30 万 Nm 3 /h 規模（9 万 kW 相当） の活性炭脱硫法（一塔の吸着塔）の実証試験（1983-1986）、さらに脱硝性能を向上させるた め処理ガス量 3,000Nm 3 /h で 2 塔式の同時脱硫・脱硝パイロットプラントの試験（1984-1986） が行われた。その後、1995 年に竹原石炭火力発電所 2 号機（30 万 Kw）、2002 年に電源開発磯 子火力発電所 1 号機（60 万 kW）などに設置された 55 。 現在、ジェイパワー・エンテック（活性コークス）、住友重機械工業（活性炭）がそれぞれ 製品化し、国内外に建設されている。 なお、このシステムでは、活性炭（or 活性コークス）の吸着能力を活用して、排ガス中の ハロゲン類、重金属、ダイオキシンなども除去される。 ①吸着工程 吸着塔には、活性コークス（AC）が充填されており、硫黄酸化物、窒素酸化物、ダストを 処理する。硫黄酸化物は、硫酸、または吸着塔の前でアンモニアが注入される場合はアンモ ニウム塩として、AC に吸着される窒素酸化物は、アンモニアと AC の触媒作用で窒素に分解 される。吸着材は塔内を垂直に落下し（移動床）、水平に流れる排ガスと接触する。 基本的な反応は次のとおりである。 a) 脱硫反応 アンモニアが注入されない場合： SO 2 ＋1/2O 2 ＋H 2 O アンモニアが注入される場合 ： SO 2 ＋1/2O 2 ＋H 2 O＋NH 3 SO 2 ＋1/2O 2 ＋H 2 O＋2NH 3 → → H 2 SO 4 → NH 4 HSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 b) 脱硝反応 NO＋NH 3 ＋1/4O 2 → NO＋NHx-AC → N 2 + 3/2H 2 O (触媒反応) N 2 + H 2 O + OH-AC ②再生工程 また、吸着後の活性コークスは再生工程に送られ、400〜500℃加熱再生された後再使用さ れる。硫酸、アンモニウム塩は、再生工程で分解され、最終的には窒素と SO 2 となる。また、 活性コークスは高温での被吸着物の脱離による再生に加え、一部は SO 3 との反応により再賦 活される。 全体としての反応式は次のとおりである。 54 55 住友重機械工業資料 http://www.shi.co.jp/products/environment/air/ NEDO Clean Coal Technologies in Japan (2006 年 12 月発行) － 51 － H 2 SO 4 → H 2 O＋SO 3 NH 4 HSO 4 → H 2 O＋SO 3 ＋NH 3 (NH 4 ) 2 SO 4 → H 2 O+SO 3 ＋2NH 3 SO 3 + C(AC) → SO 2 ＋1/2CO 2 (AC の賦活) 3SO 3 + 2NH 3 → N 2 +3SO 2 ＋3H 2 O （アンモニアの分解） なお、再生塔で脱離された SO 2 リッチな再生ガスは、硫酸あるいは石膏の形で副生品とし て回収される。 （２）電子ビーム法 56 電子ビーム法は、電子ビームを化石燃料の燃焼排ガスに照射して生成する OH、O、HO 2 等の 活生種の酸化力を利用し SO 2 及び NOx を酸化させ、さらにあらかじめ排ガス中に添加されて いるアンモニアと反応させて、硫安と硝安の混合肥料として回収する排ガス処理方法である。 1981～1987 年にかけて、荏原製作所が中心となって技術開発が進められた。1991～1994 年には中部電力で実証試験が行われた。その後、中国四川省の成都発電所(1997 年)、中部電 力西名古屋火力発電所(2000 年)にそれぞれ装置が建設された 56 57 57 。 http://www.rada.or.jp/database/home4/normal/ht-docs/member/synopsis/018019.html NEDO Clean Coal Technologies in Japan (2006 年 12 月発行) － 52 － ５．有害物質、有害大気汚染物質及び VOC 対策 （１）有害物質 大気汚染防止法で定める有害物質は、カドミウム及びその化合物、塩素及び塩化水素、ふ っ素、ふっ化水素及び四ふっ化けい素、鉛及びその化合物、窒素酸化物である。ここでは窒 素酸化物以外の有害物質を取り上げる。 １）発生源及び処理方法 58 ①カドミウム及びその化合物 カドミウム（Cd、化合物を含む）は、種々の鉱石中、特に亜鉛鉱には多く含まれている。 亜鉛の精錬に供される焙焼炉、焼結炉、溶解炉などで発生する。また、Cd 顔料を製造あるい は使用する工程、中性子遮断などの特殊ガラス製造工程などでも排出されることがある。 カドミウム及びその化合物、鉛及びその化合物の処理には集じん技術が適用される。 ②塩素及び塩化水素 塩素製造プロセス以外に、鉄鋼の塩酸洗浄工程、無機塩素化合物製造プロセス、塩素化炭 化水素製造・処理プロセス、ごみ焼却施設などから排出される。このうち、ごみ焼却施設か らは、塩化ビニル系プラスチック以外に高温域では食塩などの無機塩素化合物からも発生す る。プロセス排ガス中の塩化水素は、水、アルカリ水溶液などによる吸収法、塩素は吸収法 （水酸化ナトリウム溶液、石灰乳、硫酸第一鉄溶液など）または吸着法（活性炭、シリカゲ ル）により除去される 59 。 また、ごみ焼却施設排ガスの場合は、集じん機前に設置した反応塔にスラリー状（半乾式 法）あるいは粉末状（乾式法）の消石灰などを噴霧してできる反応生成物をダストとして集 じん機で捕集・除去する 60 。さらに、その進化型として、三井造船は、前段バグフィルタで 一般ばいじんの除去を行い、後段バグフィルタ前で消石灰を添加して SOx や塩化水素などを 除去するシステムを開発した（2005 年頃）。 ③ふっ素、ふっ化水素及び四ふっ化けい素 ふっ素化合物は、国内ではリン酸またはリン酸肥料製造プロセス、ガラスやガラス繊維製 造プロセスなどから排出されており、ふっ化水素（HF）、四ふっ化けい素（SiF 4 ）の他に粉じ ん，ミストなどの形態もあるが、大気汚染物質としては、HF が主体である。ふっ素、ふっ化 水素及びふっ化けい素の処理には、水あるいはアルカリによる吸収法、石灰石、生石灰、ド ロマイトなどによる吸着法などがある。 58 59 60 産業環境管理協会 新・公害防止の技術と法規 JETRO 資料 http://www.jetro.go.jp/ttppoas/special/env_rep2/env_rep_04_2j.html 特許庁 特許マップ 一般 14 ダイオキシン対策技術 － 53 － ④ 鉛及びその化合物 鉛の二次製錬（合金製造、管、板、線などの製造用）溶解炉、鉛蓄電池製造用溶解炉、鉛 顔料製造用装置、窯業関連施設などが発生源と考えられる。 （２）有害大気汚染物質 「有害大気汚染物質」は、大気汚染防止法で「継続的に摂取される場合には人の健康を損 なうおそれがある物質で大気の汚染の原因となるもの」として定められている。これに該当 する可能性がある物質として 1996 年に 234 物質（その後 2010 年に 248 物質に改定）が提示 され、さらにその中から健康リスクがある程度高い優先取組物質として 1996 年に 22 物質（そ の後 2010 年に 23 物質）が選定されている。 優先取組物質（23 物質） アクリロニトリル、アセトアルデヒド、塩化ビニルモノマー、クロロメタン、クロム及び 三価クロム化合物、六価クロム化合物、クロロホルム、酸化エチレン、1,2-ジクロロエタン、 ジクロロメタン、水銀及びその化合物、ダイオキシン類、テトラクロロエチレン、トリクロ ロエチレン、トルエン、ニッケル化合物、砒素及びその化合物、1,3-ブタジエン、ベリリウ ム及びその化合物、ベンゼン、ベンゾ［a］ピレン、ホルムアルデヒド、マンガン及びその化 合物 さらに、指定物質は、大気汚染防止法附則第 9 項において「有害大気汚染物質のうち人の 健康に係る被害を防止するためその排出又は飛散を早急に抑制しなければならないもの」と して排出抑制基準が定められるものであり、ベンゼン、トリクロロエチレン、テトラクロロ エチレンの 3 種類がある。これら指定物質とジクロロメタン及びダイオキシン類の 5 物質に 関しては、次の環境基準が定められている。 物質名 環境基準（年平均値） ベンゼン 0.003mg/m 3 以下 トリクロロエチレン 0.2mg/m 3 以下 テトラクロロエチレン 0.2mg/m 3 以下 ジクロロメタン 0.15mg/m 3 以下 ダイオキシン類 0.6pg-TEQ/m 3 以下 また、さらに、アクリロニトリル、塩化ビニルモノマー、クロロホルム、1,2-ジクロロエ タン、水銀及びその化合物、ニッケル化合物、砒素及びその化合物、1,3-ブタジエンの 8 物 質は、健康リスクの低減を図るための指針値が設定されている。 これらの物質の処理には、後述の VOC 処理と同様な方法があり、対象物の性状により適し たものが選定される。 － 54 － 環境基準が定められている 5 物質の内で、ベンゼンについては取扱数量が多く、発がん性 があることから、環境濃度目標達成のために、自動車燃料添加規制に加えて、鉄鋼・石油・ 化学業界、経産省、環境省、地方行政がスクラムを組んで、自主的に計測→解析→対策→検 証の PDCA サイクルを廻して目標をクリアした。これは、規制ではなく自主的取組で削減が達 成できることを証明した歴史的に価値のある成功例であり、その後の法規制（例えば VOC 削 減）に自主的取組が法令の中に規定されるという成果に結びついたとされている。 （３）揮発性有機化合物（VOC） VOC は、揮発性有機化合物の総称で、SPM（浮遊粒子状物質）や光化学オキシダントなどの 大気汚染をもたらす原因物質の一つとされ、100 種類以上ある。 そのため、平成 16 年に大気汚染防止法が改正され、産業活動の中での大気中への VOC 排出 を抑制することが規定された。そこでの施策の指針としては、 「VOC の排出規制と事業者の自 主的な取組とを適切に組み合わせて（ベストミックス）、効果的な排出抑制を図る」とされた。 それに沿い、国内では、産業界が、直接の VOC 排出抑制だけでなく、生産工程や作業現場 の効率性の向上等を進めることによる VOC 排出抑制を含め、自主的に取り組んできている。 その結果、平成 22 年度には、平成 12 年度比で 56％の削減、平成 23 年度には、前年度実績 から更に 4％削減し、平成 12 年度比で約 60％の削減となった。 － 55 － （４）VOC の処理技術 １）燃焼法 VOC 中の炭素を酸化燃焼して CO 2 にまで分解して処理する方法で、工場の排ガス処理など に多く利用されており、以下の方式がある。 ①直接燃焼法は、燃焼温度 750～850℃程度で燃焼させるもので、装置安価・保守容易、VOC の種類不問、高濃度 VOC でも容易に処理できるといった利点があるが、補助燃料が必要と なる場合がある。 ②蓄熱燃焼法は、複数の燃焼室に蓄熱体（セラミックス）を充填し、燃焼と蓄熱を交互に切 り替えて行う方法で。中･低濃度の VOC ガス燃焼処理に適している。VOC の燃焼熱を蓄えて 燃焼するため、少量の助燃料で燃焼室内の燃焼温度を維持することが可能であるが、断続 運転には不向きである。一般的に装置が複雑で高価である。回転式、1 塔多室式、多塔式 などがある。 ③触媒燃焼法は、白金等の触媒によって VOC を 350～450℃の低温で酸化分解する方法である。 容易に自燃状態が得られ、直接燃焼法に比べて燃料の低減ができる。触媒は、ペレット、 ハニカム、金属網などの種々の形状の担体に、白金、パラジウムなどの貴金属を担持させ たものが使用されることが多い。有機けい素等で触媒が失活することがある。 ２）吸着法 低～中濃度の VOC を物理的に吸着して捕集する方法である。吸着材は、対象となる VOC に よって最適なものが選択されるが、活性炭、ゼオライト、シリカなどが使用されることが多 い。通常は VOC の吸着と脱着を繰り返して、吸着材を再生しながら使用する。脱着には、減 圧法、昇温法が利用されることが多い。VOC は濃縮・回収されることから、再利用も可能で ある。吸着材を取り換えないで吸・脱着を繰り返す方法と吸着材を定期的に交換してオフサ イトで再生する方法がある。 ３）吸収法 対象とする VOC をよく溶かす溶剤で排ガス中の VOC を吸収する方法で、吸収した VOC を回 収し、リサイクルする。排ガス中の VOC の種類、風量、濃度などにより使用する溶媒や吸収 設備の仕様が変わる。VOC の種類や排ガス中濃度によっては効率的な方法となる。 ４）冷却凝縮法 排ガス中に含まれる VOC の露点以下まで冷却して VOC を液化させて回収する方法である。 排ガス量が少なく、かつ、VOC 濃度が高い場合に適用される。常圧型、加圧型がある。この 方式の大規模設備の１例としては、タンカーから排出されるガス中の原油蒸気を空気と分離 して液化し、液化された原油をタンクへ回収するものなどがある。 － 56 － ５）その他の方法 酸化チタンに代表される光触媒により分解する方法、放電プラズマ法、放電プラズマと触 媒燃焼との組み合わせ、オゾン処理法などがあるが、いずれも、汎用的でなく、特殊な条件 下で使用されていると思われる。 （５）VOC の排出抑制法 １）VOC 物質の排出の抑制 ①石油精製事業所において、タンク液面が上昇下降するに伴って内部に空間ができ、液面が 上昇するときに空間中の VOC が外部に放出されることがある。そこで、貯蔵タンクの固定 式屋根型を浮き屋根式への改造することにより、内部に空間ができないので VOC の排出を 防止することができる。 ②化学工業事業所において、反応系、蒸留、分解のクローズド化により、VOC を排出させな いプロセスにする。 ③VOC を含む物質の使用をやめる ・VOC を含まない溶剤・助剤等に変更する。 ・原料として VOC を使用しない工程に変更する。 ２）代替技術 61 ①低 VOC 塗料 エマルジョン型塗料、水溶性塗料、粉体塗料、多液型塗料、紫外線・電子線硬化型塗料、 ハイソリッド型塗料、プラスチゾル塗料 ②低 VOC インキ 水性インキ、無溶剤インキ ③低 VOC 接着剤 水性型接着剤、ホットメルト型接着剤、反応型接着剤、感圧型接着剤 ④低 VOC 洗浄剤 水系洗浄剤 （６）VOC 処理関連のプロジェクト １）新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）のプロ ジェクト NEDO は「有機化学物質リスク削減基盤技術研究開発」事業を、平成 16 年度から 19 年度ま 61 VOC 排出抑制の手引き参考資料第 3 版（経済産業省 H22 年資料） － 57 － で実施し、表 2-2-5-1 に示した多数の技術開発が行われた。 表 2-2-5-1 NEDO 実施年度 平成 16 年度 平成 17 年度 有機化学物質リスク削減基盤技術研究開発事業実施テーマ 研究テーマ 吸着相オゾン酸化による排出有害化学物質の完全分 解処理 マイクロバブルの圧壊による有害化学物質の高効率 分解技術の開発 非フェノール系レジストの研究開発 吸着エレメントとプラズマを組み合わせた難処理有害 化学物質除去の研究開発 革新的水性塗料の開発 直接加熱式 VOC 吸着回収装置の研究開発 有害化学物質削減支援ツールの開発 平成 18 年度 平成 19 年度 大 気 圧・空 気 プラズマを利 用した揮 発 性 有 機 化合 物 (VOC)等の無害化装置の開発 デュアルメンブレンシステムによるガソリンベーパー回 収装置の開発 含塩素 VOC 高効率分解固定化装置の研究開発 溶剤フリー塗装技術の研究開発 有害廃棄物フリー高効率エステル合成プロセスの開発 革新的塗装装置の開発 実施者 東京大学生産技術研 究所 REO 研究所、産業技術 総合研究所 昭和電工、産総研 西部技研 日本ペイント エンバイロメント・テクノ ロジー・ ベン チャーズ、 産総研 三菱総合研究所、三菱 化学テクノリサーチ他 イマジニアリング タツノメカトロニクス、 産業技術総合研究所 JFE ソルテック他 創研 ケミクレア、産業技術総 合研究所、岐阜大学 加美電子工業、産業技 術総合研究所 ２）環境省のプロジェクト 環境省は、環境技術実証事業の中の VOC 処理技術分野において、①中小事業所向け VOC 排 出抑制技術・脱臭技術、②ジクロロメタン等有機塩素系脱脂剤処理技術、③酸化エチレン処 理技術の実証を実施した。（平成 15 年度から平成 19 年度まで） 平成 19 年度の開発テーマを表 2-2-5-2 に示す。（平成 18 年度以前のテーマは表示省略） 表 2-2-5-2 平成 19 年度の環境技術実証事業（環境省） 実証済技術名 申請者 高温酸化触媒 VOC 脱臭処理装置 アマリ精工 酸化エチレン排ガス処理装置 ワイビー設備システム マックスオゾンリアクター 吸着技術工業 － 58 － ３）業界における VOC 排出抑制対策の開発 各業界では、表 2-2-5-3 に示すような製造工程に適した VOC 排出抑制技術の確立し、業界 内外への普及活動を実施した。 表 2-2-5-3 VOC を排出させる主な業種と排出抑制技術 業種 処理技術 工程内対策 グラビア印刷 燃焼、回収 多様な取組 接着（ドライラミネーション） 燃焼、回収 各種無溶剤接着剤ほか オフセット印刷 多様な取組 自動車車体塗装 水性塗料、塗装機改良ほか 工業塗装（工業部品塗装） 塗装機改良ほか多様な取組 脱脂洗浄 水系洗浄剤ほか多様な取組 化学工場 燃焼、回収 密閉化ほか ドライクリーニング 回収 水洗いほか （７）VOC 排出場所 VOC を排出させる主な業界と主な施設、それらの工程、排出する主な物質を表 2-2-5-4 に 示す。 表 2-2-5-4 施設種類別の VOC 排出施設数及び割合 施設名 施設数 割合（％） 粘着テープ又は包装材料等の製造に係る接着用の乾燥施設 950 26.7 塗装施設 752 21.1 塗装用の乾燥施設 508 14.3 印刷用の乾燥施設（グラビア印刷に係るものに限る。） 338 9.5 揮発性有機化合物の貯蔵タンク 240 6.7 接着用の乾燥施設 238 6.7 化学製品製造用の乾燥施設 230 6.5 工業用の洗浄施設 169 4.7 印刷用の乾燥施設（オフセット輪転印刷に係るものに限る。） 136 3.8 3,561 100.0 合 計 出典：環境省資料 平成 23 年度大気汚染防止法に係る施行状況について － 59 － （８）有害大気汚染物質の環境濃度などの年次推移 １）環境基準が設定されている 4 物質 ベンゼンは、環境基準（3μg/m 3 以下）を年平均値としては平成 11 年以降超えていない。 なお、環境基準を達成していない測定地点は、平成 23 年度は、全 411 地点中の 2 地点のみで ある。また、トリクロロエチレン（環境基準 200μg/m 3 以下）、テトラクロロエチレン（同 200 μg/m 3 以下）、ジクロロメタン（同 150μg/m 3 以下）については、平成 23 年度は、全ての測 定地点（約 360 地点）で環境基準が達成された。 図 2-2-5-1 ベンゼンの環境濃度の年平均値と超過割合の推移 年平均値 3.5 超過割合(%) 100 90 年平均値 3 超過割合(%) 2.5 80 70 60 2 50 1.5 40 30 1 20 0.5 10 0 0 H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 出典：環境省「有害大気汚染物質モニタリング調査結果」のデータを基に作図した。 （https://www.env.go.jp/air/osen/monitoring/index.html） 図 2-2-5-2 トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン及びジクロルメタンの年平均値の推移 年平均値の単位：μG/㎡ 4.00 トリクロロエチレン 3.50 テトラクロロエチレン 3.00 ジクロメタン 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 出典：環境省「有害大気汚染物質モニタリング調査結果」のデータを基に作図した。 （https://www.env.go.jp/air/osen/monitoring/index.html） － 60 － ２）指針値が設定されている 8 物質 1,2-ジクロロエタンは 3 地点（336 地点中）、砒素及びその化合物は 5 地点（265 地点中） で指針値を超過しており、アクリロニトリル、塩化ビニルモノマー、クロロホルム、水銀及 びその化合物、ニッケル化合物、1,3-ブタジエンは、全ての地点で指針値を達成した。 図 2-2-5-3 指針値が設定されている 8 物質の年平均値と超過割合の推移 アクリロニトリル μg/m3 ng/m3 8 塩化ビニルモノマー 0.6 クロロホルム 1,2-ジクロロエタン 1,3-ブタジエン 0.5 7 水銀及びその化合物 ニッケル化合物 6 ヒ素及びその化合物 0.4 5 4 0.3 3 0.2 2 0.1 1 0 0 H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 注：赤表示の線の目盛は左軸、青表示の線の目盛は右軸 出典：環境省「有害大気汚染物質モニタリング調査結果」のデータを基に作図した。 （https://www.env.go.jp/air/osen/monitoring/index.html） ３）その他の有害大気汚染物質（9 物質） 図 2-2-5-4 その他の有害大気汚染物質（9 物質）の環境濃度の年平均値と超過割合の推移 ng/m3 μg/m3 14 40 35 12 30 10 アセトアルデヒド 塩化メチル 25 酸化エチレン 8 トルエン ホルムアルデヒド 20 クロム及びその化合物 ベリリウム及びその化合物 6 ベンゾ〔a〕ピレン 15 マンガン及びその化合物 4 10 2 5 0 0 H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 出典：環境省「有害大気汚染物質モニタリング調査結果」のデータを基に作図した。 （https://www.env.go.jp/air/osen/monitoring/index.html） － 61 － （９）揮発性有機化合物（VOC）の排出量など 環境省「揮発性有機化合物（VOC）排出インベントリについて」 62 より、平成 22 年度まで の業種別の VOC 排出量の推計結果を図 2-2-5-5 に示す。平成 12 年から平成 22 年までの間に 全体で約 44％減少している。中でも印刷・同関連事業は、およそ 3 分の 1 に減少している。 図 2-2-5-5 業種別 VOC 排出量の推計値の推移 トン/年 輸送用機械器具製造業 土木・建築・舗装工事業 プラスチック製品製造業 燃料小売業 印刷・同関連業 化学工業 金属製品製造業 石油製品・石炭製品製造業 洗濯業 飲料・たばこ・飼料製造業 その他 1,600 1,400 推 1,200 計 排 出 1,000 量 800 600 400 200 0 H12年度 H17年度 H18年度 H19年度 H20年度 H21年度 H22年度 出典：環境省資料「揮発性有機化合物（VOC）排出インベントリについて」p12、図 3.3 VOC については、2006 年 4 月から施行された改正大気汚染防止法で排出抑制が定められ、 「法規制と事業者の自主的取り組みのベストミックス」の組み合わせで、2010 年度までに VOC の大気排出量を 2000 年度（基準年）に対し 30％程度削減し、光化学オキシダントの被害防 止を図ることが決められ、それに呼応する形で種々の業界で対策が進められてきた。それぞ れの業界団体が公表しているデータの一部を示す。 １）化学工業（日本化学工業協会） 日化協会員の VOC 大気排出量推移を図 2-2-5-6 に示す。2000 年度（基準年）に対し 2010 年度に 52％削減を日化協の削減目標として掲げて取組を進めてきた。2010 年度の調査結果で は、日本化学工業協会（日化協）会員の VOC 大気排出量は 34,185 トンで基準年に比べ 62％ 削減となっている。 62 環境省資料 http://www.env.go.jp/air/osen/voc/inventory/rep_h2403/01main.pdf － 62 － 図 2-2-5-6 日化協会員の VOC 大気排出量推移 排出量(ton/年) 100,000 90,000 90,207 80,000 70,000 60,000 50,000 40,000 34,185 30,000 20,000 10,000 0 2000 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 出典：日化協ホームページ（http://www.nikkakyo.org/news18-2-page） ２）印刷工業（日本印刷産業連合会） 印刷業界の VOC 大気排出量の推移を図 2-2-5-7 に示す。印刷業界では、2000 年度実績使用 量 204,400 トン、排出量 115,500 トン、2004 年度使用量 199,600 トン、排出量 89,100 トン （削減率 23％）、2008 年度使用量 199,600 トン、排出量 78,600 トン（削減率 32%）、2012 年 度使用量 199,600 トン、排出量 68,100 トン（削減率 41％）の目標が設定されたが、2012 年 度には排出量 34,600 トン（削減率 70％）と大幅に目標を上回ってきた。 図 2-2-5-7 印刷業界の VOC 大気排出量推移 排出量(ton/年) 250,000 使用量（T/Y) 排出量（T/Y) 200,000 150,000 100,000 50,000 0 2000 2004 2008 2009 2010 2011 出典：日本印刷産業連合会ホームページ （https://www.jfpi.or.jp/environment/hourei/file/voc2-9.pdf） － 63 － 2012 ３）接着剤工業 接着剤業界の VOC 大気排出量の推移を図 2-2-5-8 に示す。トルエン、酢酸エチル、メタノ ール、ノルマルヘキサン、メチルエチルケトン、アセトン、ゴム揮発油、キシレン、シクロ ヘキサンの 9 物質を対象として、2010 年には 2000 年比 30％削減を目標とし取組を続け、2008 年にほぼ目標を達成後も引き続き削減に努力し、2011 年は 2000 年比 48％を達成した。 図 2-2-5-8 接着剤業界の VOC 大気排出量推移 排出量(ton/年) 700 排出量（T/Y) 600 500 400 300 200 100 0 2000 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 出典：日本接着剤工業会のプレゼン資料「接着剤と VOC 対策」2013 年 2 月 18 日より （http://www.mhlw.go.jp/stf/shingi/2r9852000002vgk7-att/2r9852000002vgq6.pdf） ４）石油精製業 2010 年度までに 2000 年度比 30％削減を目標として取組を続け、2010 年度の排出量は 2000 年度比 31％、2011 年度は同 32％の削減を達成している（石油連盟、今日の石油産業 2013 よ り）。 － 64 － ５）産業機械工業 産業機械工業業界の VOC 大気排出量の推移を図 2-2-5-9 に示す。日本産業機械工業会では、 トルエン、キシレン、ジクロロメタンなどを含めた PRTR 法第 1 種指定化学物質 21 種、PRTR 非対象 20 物質の合計 41 種類の VOC について調査した。 2012 年度取扱量は 2,730 トン、大気排出量は 2,073 トンで、排出量は 2000 年度比 37％削 減となった。 図 2-2-5-9 産業機械工業業界の VOC 大気排出量推移 排出量(ton/年) 4,500 4,000 取扱量（T/Y) 3,500 排出量（T/Y) 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 出典：日本産業機械工業会 環境活動報告書 2013 － 65 － ６．ダイオキシン低減技術 63 ダイオキシンは、ポリ塩化ジベンゾジオキシン（PCDD）の通称であり、これにポリ塩化ジ ベンゾフラン（PCDF）を加えてダイオキシン類として扱うことが多い。ダイオキシン類は、 PCDD には 75 種類、PCDF には 135 種類の異性体があり、その毒性は異性体ごとに異なるため、 2,3,7,8-四塩化ジベンゾジオキシン（2,3,7,8-T4CDD）の毒性に換算し、毒性当量（TEQ）と して表示することが多い。 大気環境へのダイオキシン類の主な発生源は、ごみ焼却等の燃焼・加熱工程である。その 際のダイオキシン類の生成機構としては、不完全燃焼とデノボ反応の二つのルートがあると いわれている。 a) 不完全燃焼ルートは、投入される有機物を含むごみなどに塩素を含む有機化合物が混在し ている場合に不完全燃焼をすると、生成する多核芳香族化合物及びポリ塩化ベンゼンなど を経由して PCDF、PCDD などが生成するものである。 b) デノボ反応ルートは、250～350℃程度の比較的低温で、酸素、水分、無機塩素などがすす の表面上で反応し、ダイオキシンが生成される現象である。 ダイオキシン類対策は、平成 11 年 3 月にダイオキシン類対策関係閣僚会議により策定され たダイオキシン対策推進基本指針と、平成 11 年 7 月に議員立法により成立したダイオキシン 類対策特別措置法の二つの柱を基に進められている。 （１）ダイオキシン発生抑制技術 燃焼過程でのダイオキシン類の発生を抑制するためには、可能な限り不完全燃焼を抑える ことが必要である。そのためには、燃焼炉内をダイオキシン類の分解・無害化に有効な条件 である、高温（850℃以上が好ましいといわれている。）に保つこと、炉内での燃焼ガスの滞 留時間を十分長く（2 秒以上が好ましいといわれている）すること、及び炉内の燃焼ガスの 流れをできるだけ均等とすることが重要である。また、投入されるごみなどの燃料物質の大 きさを均一とすることで、局部的な不完全燃焼ゾーンの生成を抑えることも有効である。こ れらを達成するための炉体技術とファジィ制御を組み合わせた自動燃焼制御が実用化されて いる。 なお、デノボ反応によるダイオキシン類の生成を抑制するためには、投入前のごみなどか ら、金属、ビニール電線、電気製品や金属製品、電池など、触媒となりうる物質や塩素源と なる物質を除くことも重要である。 63 特許庁 技術分野別特許マップ 一般 14 ダイオキシン対策技術 － 66 － 及び 機械 6 焼却炉技術 （２）ダイオキシン類を低減する炉体技術 ①ガス化溶融炉 廃棄物焼却に当たって、焼却灰の減容とそのためのエネルギーコストの低減に加えて、ダ イオキシン類の低減も可能な方法として開発されてきた技術である。ごみを前段のガス化工 程で可燃性ガスと灰に変換し、発生した可燃性ガスと灰を溶融炉に送り、1,300℃以上の高温 で燃焼及び溶融スラグ化を行う。溶融炉が高温であるためダイオキシン類は完全分解され、 また二次燃焼ゾーンでは完全燃焼による低ダイオキシン化が達成できるとされている 64 。 ガス化炉と溶融炉を一体化したシステムと分割したシステムがあり、ガス化炉としてはシ ャフト炉、流動床炉、回転炉、ストーカー炉、溶融炉などのガス化炉、シャフト炉、旋回溶 融炉、表面溶融炉などの溶融炉が組み合わされている。 1990 年代後半に、以下のメーカー各社が実証施設を建設・開発し、2000 年代に入り相当数 の施設が稼働を開始した。 ・シャフト炉 新日鉄住金、日本鋼管など ・流動床 荏原製作所、神戸製鋼、三菱重工、川崎重工、日立など ・ストーカー炉 IHI、クボタなど ・回転炉 三井造船、タクマなど （３）排ガス処理系でのダイオキシン類処理技術 燃焼で生成したダイオキシン類の大気環境への排出を抑制するためには、次の方法がある。 ①排ガス系処理温度の低温化 燃焼排ガス系では、排ガス温度が低下してくるとダイオキシン類が再合成されるといわれ ている。これを避けるため、冷却時、燃焼ガスを 200℃以下に急速に冷却する。急速冷却の 方法としては、スプレー冷却塔が好ましいとされている。 ②ダスト除去 低温排ガス中のダイオキシンは微粒子ダストに付着した状態で存在しているとされ、その 微粒子を高効率で捕集できるバグフィルタが使用される。 ③触媒バグフィルタシステム バグフィルタシステムでろ過と同時にダイオキシンを処理する技術が開発されている。 a)三菱重工 1990 年代にバグフィルタに特殊な触媒をコーティングして、ダイオキシン類を分解・無 害化するハイブリッドシステム 65 を開発し、2000 年に入ってから実用化した。 b)コットレル工業 1990 年ごろからバグリアクターシステムを開発し、その後有害ガス除去（塩化水素、ダ 64 三菱重工資料 http://www.mhiec.co.jp/products/recycle/city/meltingsystem/contents/gasification.html 65 三菱重工資料 http://www.mhiec.co.jp/products/recycle/city/hbf/index.html － 67 － イオキシン）システムとして展開してきている 66 。 c)海外技術の例 ・ゴア（米国） 1995 年より世界各国で、200 件以上のリメディア D/F 触媒フィルタシステムのテスト を行い、その後日本国内市場へ進出した 67 。 ③活性炭による吸着除去 活性炭吸着塔法 68 は、ごみ焼却炉、灰溶融炉、電気炉向けなどに開発されており、吸着能 に優れた粒状の活性炭で活性炭層を形成して排ガスを通過させる。JFE エンジニアリングが クラレケミカルの活性炭を使用したシステムを開発した（2006 年に 1 号機）。 活性炭噴霧吸着法は 69 、バグフィルタの前で、ダイオキシンの吸着に適した細孔を発達さ せた微粉末活性炭と消石灰を排ガス中に噴霧投入する。 ④触媒による分解除去 触媒分解法 70 は、排ガスを触媒層に通し、ダイオキシン類を分解する。160～350℃程度で 99％以上のダイオキシン分解率が達成できる。日本触媒は､1997 年ダイオキシン分解触媒の 製造を開始した。なお、日本触媒は、触媒法ダイオキシン分解の基本特許ともいわれるドイ ツのハーゲンマイヤー教授による、日本に出願された特許について、2002 年 1 月にドイツの BASF 社から譲渡を受けている。 触媒低温分解法 71 は、過酸化水素を排ガス中に噴霧して、触媒酸化によりダイオキシンを 80℃の低温で分解する。三菱マテリアルは 2004 年にドイツのデグサ・ヒュルス社より排ガス 中のダイオキシン分解技術を導入した。 （４）ダイオキシンの環境基準達成状況 平成 23 年度は、調査地点（一般環境 522 地点、発生源周辺 142 地点、沿道 25 地点、合計 689 地点）における、ダイオキシン類濃度の平均値は 0.028pg-TEQ/m 3 、濃度範囲は 0.0051～ 0.45pg-TEQ/m 3 であり、大気環境基準（基準値；年間平均値 0.6pg-TEQ/m 3 以下）と比較する と全ての調査地点で環境基準を達成していた。平成 18 年度以降、全ての測定地点で環境基準 を達成していることになる。 大気汚染防止法に基づき、大気環境モニタリングが開始された平成 9 年度以降のダイオキ シン類の大気汚染状況調査結果の推移を表 2-2-6-1 に示す。平成 10 年度以前はダイオキシン 類のうち PCDD 及び PCDF のみの調査であり、かつ毒性等量の算出方法が異なり、また、同一 地点の経年変化ではないなどの点はあるものの、ダイオキシン類濃度は全般的に低下傾向が 見られる。 66 67 68 69 70 71 コットレル工業沿革 ジャパンゴアテックス リメディア D/F 触媒フィルタシステムカタログ JFE エンジニアリング資料 http://www.jfe-eng.co.jp/products/link/t07.html 日本エンバイロケミカルズ資料 http://www.jechem.co.jp/shirasagi/shirasagi/ 日本触媒資料 http://www.shokubai.co.jp/ja/products/environment/de-dxn_cat.html 三菱マテリアル資料 http://www.mmc.co.jp/corporate/ja/02/06/03-09.html － 68 － 表 2-2-6-1 ダイオキシン類年度別濃度（平均値と範囲）及び調査地点数 平成 9 年度 濃度平均値 濃度範囲 調査地点数 濃度平均値 濃度範囲 調査地点数 濃度平均値 濃度範囲 調査地点数 平成 10 年度 平成 11 年度 平成 12 年度 （単位:pg-TEQ/m 3 ） 平成 13 年度 平成 14 年度 0.55 0.23 0.18 0.15 0.13 0.093 0.010-1.4 0.0-0.96 0.0065-1.1 0.0073-1.0 0.0090-1.7 0.0066-0.84 68 458 463 920 979 966 平成 15 年度 平成 16 年度 平成 17 年度 平成 18 年度 平成 19 年度 平成 20 年度 0.068 0.059 0.052 0.05 0.041 0.036 0.0066-0.72 0.0083-0.55 0.0039-0.61 0.0053-0.40 0.0042-0.58 0.0032-0.26 913 892 825 763 740 721 平成 21 年度 平成 22 年度 平成 23 年度 0.032 0.032 0.028 0.0049-0.37 0.0054-0.32 0.0051-0.45 712 691 689 （注 1）平成 9 年～11 年度は大気汚染防止法に基づく地方公共団体が実施した大気環境モニタリ ング調査結果（旧環境庁の調査結果を含む）である。 （注 2）年間平均値を環境基準により評価することとしている地点に限る。 （注 3）毒性等量の算出には、平成 10 年度以前は、I-TEF(1988)、平成 11 年度から平成 19 年度 は WHO-TEF(1998)、平成 20 年度以後は WHO-TEF(2006)を用いている。 （注 4）原則として、平成 10 年度以前は、各異性体の測定濃度が定量下限未満の場合は 0 として 毒性等量を算出している。平成 11 年度以後は、各異性体の測定濃度が定量下限未満で検出下限 以上の場合はそのままその値を用い、検出下限未満の場合は検出下限の 1/2 の値を用いて毒性等 量を算出している。 出典：平成 23 年度ダイオキシン類に係る環境調査結果 － 69 － 平成 25 年 3 月より抜粋して作成 ７．大気汚染防止装置の生産実績 日本における大気汚染防止装置の生産実績（金額）推移、輸出実績（金額）推移及び技術 導入・技術輸出件数推移を示す。出典はいずれも一般社団法人日本産業機械工業会発行の平 成 24 年度「環境装置の生産実績」である。 ①生産実績 我が国における大気汚染防止装置の生産額の推移を図 2-2-7-1 に示す。大気汚染防止装置 の生産額は、平成元年、平成 2 年には約 1,500 億円であったが、その後増加し、平成 5 年か ら平成 7 年には 3,000 億円を超えている。その後は若干の増減があるものの減少傾向を示し、 平成 17 年から平成 24 年には、ほぼ 1,000～1,500 億円の間で横ばいとなっている。 図 2-2-7-1 大気汚染防止関係装置の生産額の推移 集塵装置 重軽油脱硫装置 排煙脱硫装置 排煙脱硝装置 排ガス処理装置 関連機器 3,500 3,000 生産額 億(円） 2,500 2,000 1,500 1,000 500 H1年度 H2年度 H3年度 H4年度 H5年度 H6年度 H7年度 H8年度 H9年度 H10年度 H11年度 H12年度 H13年度 H14年度 H15年度 H16年度 H17年度 H18年度 H19年度 H20年度 H21年度 H22年度 H23年度 H24年度 0 出典：平成 24 年度「環境装置の生産実績」日本産業機械工業会 このうち集じん装置及び排ガス処理装置について、H23、H24 年度について、その装置別の 生産額を示す。生産額から見たとき、集じん装置としては電気式とろ過式が主体であり、排 ガス処理装置としては有毒ガスが主体であるが、悪臭処理あるいはその他もかなりの比重と なっている。 表 2-2-7-1 集じん装置と排ガス処理装置の機種別生産実績 集じん装置の機種別生産実績 単位:億円 電気式 遠心式 洗浄式 濾過式 その他 平成23年度 93 1 3 230 平成24年度 355 1 4 238 3 排ガス処理装置の機種別生産実績 単位:億円 有毒ガス 悪臭処理 その他 平成23年度 79 18 37 平成24年度 53 21 15 出典：平成 24 年度「環境装置の生産実績」日本産業機械工業会 － 70 － ②輸出実績 2012 年度の大気汚染防止装置関連の輸出は、生産金額ベースで合計 1,090 億円のうち 137 億円であった。その内訳は、集じん装置 30 億円（全体 601 億円）、排煙脱硫装置 19 億円（同 155 億円）、排煙脱硝装置 73 億円（同 186 億円）、排ガス処理装置 13 億円（同 89 億円）、関 連装置 1 億円（同 43 億円）であった。 ③技術輸出及び導入の件数推移 大気汚染防止装置の技術輸出及び導入の件数推移を図 2-2-7-2 に示す。1985 年度から 1995 年度ごろは技術導入と技術輸出がいずれも 10 件前後で、同様の件数で推移したが、1996 年 度から 2003 年度には、技術導入の件数が上回った。その後、技術導入と技術輸出ともに件数 が減少している。 図 2-2-7-2 大気汚染防止装置の技術導入と技術輸出件数の推移 技術導入 技術輸出 25 20 件数 15 10 5 1985年度 1986年度 1987年度 1988年度 1989年度 1990年度 1991年度 1992年度 1993年度 1994年度 1995年度 1996年度 1997年度 1998年度 1999年度 2000年度 2001年度 2002年度 2003年度 2004年度 2005年度 2006年度 2007年度 2008年度 2009年度 2010年度 2011年度 2012年度 0 出典：平成 24 年度「環境装置の生産実績」日本産業機械工業会 － 71 － 第３節 主要産業における取り組み １．自動車業界の環境技術の発展の経緯 （１）日本における自動車排ガス規制及び対策技術開発の 経緯 日本では 1966 年に運輸省（当時）の通達により、ガソリンを燃料とする普通、小型自動車 の排ガス中の CO 濃度を 3.0％以下とする規制が始まった。その後、1968 年の大気汚染防止法 の公布を受け、1969 には CO を 2.5％以下とすることが義務付けられた。1970 年には米国に おけるマスキー法（1970 年大気清浄法）の成立、同年の東京新宿区の牛込柳町鉛中毒事件の 報道、同年 7 月の東京・杉並の高校における女子 40 数名が呼吸困難やめまい、目やのどの痛 みなどを訴える症状に対し光化学スモッグと硫酸ミストが推定原因とされたことなどから、 公害に対する社会の認識は厳しさを増し、自動車の排出ガスも主要な原因の一つと考えられ るに至った。 そのため、自動車排ガスに対する規制が強化されることとなり、日本における本格的な自 動車排ガス規制となる、 「昭和 48 年度排出ガス規制基準」において、CO に加えて HC、NOx も 対象に加えられた。その後、規制は厳しさを増し、「昭和 50 年度排出ガス規制基準」では、 米国のマスキー法に準じる考え方に則って、CO、HC は昭和 48 年度規制に対し約 90％削減し たレベル、NOx については約 50％削減したレベルにするとの基準が制定された。しかし、米 国においては、オリジナルのマスキー法は 1975 年に自動車業界の排出ガス低減技術の開発の 実情を考慮して延期されたため、この規制は世界で最も厳しいものとなった。 さらに、昭和 51 年度目標値である NOx 平均値 0.25g/km の技術的可能性について、国内 9 自動車メーカーに対しヒアリングが実施されたが、全メーカーとも達成のめどがついていな いとして、昭和 49 年に中央公害審議会は達成時期を 2 年先延ばしして昭和 53 年度目標値と することを答申した。 その後も、年々規制は強化されてきた、最近では、ガソリン車には平成 17 年規制（新長期 規制）として CO、HC、NOx の排出基準の強化等が、ディーゼル車には平成 21 年規制（ポスト 新長期規制）として NOx、PM 等の規制強化等が行われ、平成 28 年には更なる NOx の規制強化 が予定されている。 さらに、平成 22 年には、ディーゼル特殊自動車に対し、世界一厳しいレベルの排出基準の 強化を実施された。 ガソリン乗用車及びディーゼル重量車に対する排出ガス規制の経緯を示す。 － 72 － 表 2-3-1-1 ガソリン乗用車の排出ガス規制 項目 CO HC NOx CO HC NOx 10mode(g/km) (HotStart） 11mode(g/km) (ColdStart） 表 2-3-1-2 成分 S48 18.4 2.94 2.18 S50 2.10 0.25 1.20 60.0 7.00 4.40 S53 2.10 0.25 0.25 60.0 7.00 4.40 H2 2.10 0.25 0,25 60.0 7.00 4.40 H12 0.67 0.08 0.08 19.0 2.20 1.40 H17 1.15 0.05 0.05 Hot と Cold を 統合 ディーゼル重量車の排出ガス規制の推移 S49 S52 S54 S58 S63 H6 H9 H15 H16 H17 H21 H28 CO 790 790 790 790 790 7.4 7.4 2.22 2.22 2.22 2.22 2.22 HC 510 510 510 510 510 2.9 2.9 0.87 0.87 0.17 0.17 0.17 NOx 770 650 540 470 400 PM 試験モード ６M 単位 （ppm） 6 4.5 3.38 3.38 2 0.7 0.4 0.7 0.25 0.18 0.18 0.027 0.01 0.01 13M JE05 WHTC (g/kwh) （２）昭和 50 年代における国内 3 大自動車メーカーでの排 ガス対策研究開発の動向 国内での自動車排ガス規制が実質的に開始された昭和 40 年代から 50 年代にかけて、国内 の自動車メーカーでも対策技術の開発が始まった。代表的なメーカーであるトヨタ、ホンダ、 日産について、それぞれの社史から当時の研究開発の動向をまとめる。 例えばトヨタでは 1965 年に、ホンダでは 1966 年にそれぞれプロジェクトチームを立ち上 げた。当初の技術開発方針とその成果を例示する。 ①トヨタ 当初は、触媒による CO、HC の再燃焼と排出ガス再循環（EGR）による NOx の低減に加え て、燃焼制御によるエンジン自体の改良、さらにはガスタービンエンジン、電気自動車、 ロータリーエンジンなどあらゆるシステムを追及したが、1971 年末には、触媒方式を主体 として排ガス対策に取り組む方針を決定した。当初は、触媒メーカーからの試供品も対象 としていたが、開発スピードの問題から、触媒も自社開発を進めるとして、豊田中央研究 所の協力のもとに開発を開始した。その中で、昭和 50 年度規制に対応して、独自の触媒方 式に加え、ホンダから導入した CVCC 技術などを車種ごとに最適化し適用した。さらに昭和 53 年度規制に対応して採用を決めていた三元触媒システムについては、制御の要となる酸 素センサの実用化を目指し、豊田中央研究所と日本電装（現デンソー）と共同で素子の開 発を進めた。企業の存亡をかけた開発努力の結果、1977 年には三元触媒システムを装備し たクラウン 2000 などの昭和 53 年規制適合車を発売した。 － 73 － ②ホンダ 排出ガス対策は、発生源であるエンジン本体で対応すべきで、触媒やリアクターなどの 後処理によるべきではないとのポリシーを掲げて、1971 年から CO、HC、NOx の低減に有効 と考えられていた希薄燃焼の実現に向けて、エンジン燃焼技術での排ガス対策の研究が集 中的に行われた。1971 年には約 100 名の人員を投入したとされている。その結果、旧ソ連 の技術論文に基づいて行われた副室付ガソリンエンジンである CVCC エンジンが 1973 年 12 月にシビック CVCC として発表された。これは、当時不可能とされていたマスキー法の規制 値を最初にクリアしたエンジンであった。その後も CVCC エンジンの改良研究は続行された。 一方で、CO、HC の処理については、酸化触媒方式が優れていることが分かり、他社の後追 いの形になったものの、触媒方式の検討も進められた。ホンダでは、当初からハニカム形 状の触媒が対象とされ、1980 年モデルから触媒方式が採用されるに至った。また、同時に、 以前の機械式に代わる電子式燃料噴射制御装置の開発も進められ、1980 年代に PGM-FI （Programed Fuel Injection）システムを実用化した。 なお、CVCC エンジンはその後も改良が続けられたが、排気マニホールドの保温の限界、 電子制御技術と触媒性能の向上により次第に姿を消していった。 ③日産自動車 昭和 50 年規制対応として、エンジンの改良と酸化触媒による CO、HC の処理及び排出ガ ス再循環装置（EGR）により NOx を低減する方針で研究開発が行われた。エンジンについて は、燃料供給系の改良を目指し、電子式制御燃料噴射システム EGI（Electronic Gasoline Injection）、気化器の改良が行われた。また、触媒方式については、ペレット状のアルミ ナに白金を担持させた触媒が開発された。その後、昭和 53 年度規制の NOx 0.25g/km に対 しては、全く新しいシステムの開発が必要であるとして、研究開発部門の技術力を総動員 して、三元触媒、酸素センサ、NOx 低減を目的とした NVCC エンジン（日産版 CVCC）、大量 の EGR 技術の開発などに取り組んだ。その結果、三元触媒方式、2 プラグ急速燃焼方式、 EGR、酸化触媒方式、電子制御気化器（ECC）の成果を得て、種々の車種に適したシステム を構築した。なお、触媒としては、当初のペレット状に対し、モノリス型を開発し採用し ている。 （３）燃料清浄化技術 ①軽油、ガソリンなどの低硫黄化 ガソリン・軽油のサルファーフリー化については、1989 年にディーゼルトラックやバス から排出される NOx、PM を短・長期的に削減していく排ガス規制の強化が中央環境審議会 答申で打ち出された。それに対応して、揮発油等の品質確保に関する法律（品確法）で定 めるガソリン・軽油などの硫黄分含有率の強制規格も順次改正されてきた。 これに対し、石油業界は、高性能の「軽油深度脱硫装置」を新設するなどの設備投資を 行い、それまで 0.5％以下であった硫黄分を 1992 年から 0.2％以下、1997 年 10 月から 0.05％ （500ppm）以下まで低減した。その後更なる PM の軽減のため、2005 年から DPF（ディーゼ ル微粒子除去装置）等の後処理装置の導入が必要となった結果、石油業界は、ディーゼル 車の排出ガス低減対策の緊急性及び社会的要請に鑑み、2003 年 4 月から硫黄分 50ppm 軽油 － 74 － の全国供給を開始した。更なる低硫黄化については、石油業界は、ガソリン・軽油のサル ファーフリー化の早期実現に向けて、約 3,000 億円を投じて新技術の研究開発や脱硫設備 の新設・改造等を推進した結果、2005 年 1 月より、世界に先駆けて硫黄分 10ppm 以下のサ ルファーフリーガソリン・軽油の全国供給を開始した。 a) サルファーフリーガソリン技術開発 72 JX 日鉱日石エネルギーのサルファーフリ ーガソリン製造技術（ROK-Finer）は、基礎研 図 2-3-1-1 ガソリン中の硫黄濃度の推移と 規制値との関係 わが国のガソリン中に含まれる硫黄分の現状 単位：ppm 110 究が 1994～1996 年にかけて三菱石油（JX 日 100 鉱日石エネルギーの前身社の一つ）で行われ 90 た。開発の主眼は、重質 FCC ガソリン留分の 80 脱硫においてオレフィンの水素化をできる限 70 り抑制する触媒の開発にあった。その後、2004 60 わが国の規制 石油業界の自主的取り組み 100ppm 50ppm 50 年 8 月からは石油産業活性化センターの技術 40 開発事業の一環として実証試験が行われた。 3年前倒し 30 その成果に立って、この技術（触媒）が国内 20 外へ展開された。 10 0 2000 10ppm 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009年 2005年1月～(全国供給開始) b) サルファーフリー軽油技術開発 図 2-3-1-2 軽油中の硫黄濃度の推移と 規制値との関係 1999 年より 5 年間、新エネルギー・産業技 術総合開発機構（NEDO）、石油産業活性化セン わが国の軽油中に含まれる硫黄分の現状 500ppm ター（PEC）の「石油精製汚染物質低減等技術 開発」プロジェクトにおいて、軽油中の硫黄 わが国の規制 石油業界の自主的取り組み 400 分を低減するための脱硫触媒の研究開発を行 った。その結果、サルファーフリー軽油の製 単位：ppm 500 21カ月 前倒し 300 造を可能とする高活性脱硫触媒の開発に成功 した。 50ppm 50ppm 200 50 2年前倒し 100 10 10ppm 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009年 2005年1月～(全国供給開始) ②ガソリン中ベンゼンの低減 ガソリン中のベンゼンは 1996 年より 5vol％以下に規制されたが、これに先立ち、出光興 72 一橋大学 GCOF プログラム 発と事業化 2012 年 7 月、JX 日鉱日石エネルギー － 75 － サルファーフリー燃料の開 産が、1993 年に 1vol％以下のガソリンを発売した 73 。さらに 2000 年に 1vol％以下へと規制 が強化され、これに対応するため、国内では石油精製会社全体で 1,800 億円とも言われる巨 額の設備投資が行われた 74 。 （４）ガソリン車用排出ガス処理触媒 ガソリンを燃料とする自動車の排ガスは、排ガス中に含まれる炭化水素（HC）、一酸化炭素 （CO）を酸化し、窒素酸化物（NOx）を還元して無害化することを同時に行う触媒装置で浄化 される。ここで使用される触媒は、3 種の有害物を同時に処理するため三元触媒と言われる。 三元触媒は 75 、1977 年に量産システムとしては世界で初めてトヨタのクラウンに搭載された。 当時は、ペレット状のセラミックに白金－ロジウム系の活性金属を担持させたものであった が、現在は、コージェライトのようなセラミックあるいは金属などから作製されたモノリス 基材に、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウムなどの金属酸化物と白金、パ ラジウム、ロジウムなどの活性金属を担持したものが使用されている。 また、三元触媒の場合、効率よく酸化・還元をするためには、ガソリンと空気の混合気を、 完全燃焼し、かつ、酸素の余らない理論空燃比に保つことが必要であり、このため排ガス中 の酸素濃度を酸素センサ等により絶えず測定して、この情報をもとに燃料噴射量等をフィー ドバックコントロールしている。 また、エンジンの冷間始動直後、すなわち低温時における HC の排出低減のために、一時的 に HC を捕捉し、三元触媒が機能する状態になったところで HC を処理するシステムが開発さ れている。また、ガソリンエンジンの燃費向上に有効ではあるが、排ガス中の酸素濃度が高 く三元触媒では NOx 処理が困難であった希薄燃焼の場合に対応した、NOx 吸蔵型触媒などが 開発されてきた。 これら、触媒に関する技術開発は、自動車メーカー、触媒メーカーがそれぞれ単独で行う 場合と共同して行う場合がある。なお、自動車触媒メーカーとしては、キャタラー工業（ト ヨタ系）、N.E.ケムキャット、ユミコア・日本触媒（日本触媒とユミコアの合弁、ユミコアは ベルギーに本拠を置く総合機能材メーカー、触媒部門は旧デグッサ）、ジョンソン・マッセイ・ ジャパンなどがある。 図 2-3-1-3 73 74 75 76 ガソリン車の一般的なシステム 76 出光興産資料 社史 http://www.idemitsu.co.jp/company/history/11.html 環境省資料 http://risk.kan.ynu.ac.jp/air/gaiyo/6sho.htm 日本自動車技術会資料 http://www.jsae.or.jp/autotech/data/11-1.html NE ケムキャット資料 http://www.ne-chemcat.co.jp/business/auto/gasoline.html － 76 － また、自動車排ガス用触媒の急速な発展に大きく寄与したのがセラミックハニカム担体の 開発であった。その開発は、日本では日本ガイシが先行し、これに日本電装（現デンソー） が続き、米国ではコーニングが成功した。2010 年ごろの時点では、この 3 社で市場をほぼ占 有しているとされている。日本ガイシでは、1971 年開発に着手し、翌年押出法の技術開発に 成功、その後、耐熱衝撃性を中心とした技術開発を進めていた。この間、米国フォードを除 く GM などの大半の自動車メーカーはハニカム品質の信頼性と供給体制の問題からペレット の採用を決定していたため、日本ガイシはフォードと接触を進め、1976 年量産体制を確立し て、同社への供給を開始した。その後、1977 年になって当初はペレット型触媒を使用した日 本の自動車メーカーもハニカムの採用を決定した。 なお、触媒のコストダウンが要求される中でハニカムの薄壁化に関する技術改良が進めら れ、1976 年当時は壁厚 12 ミル（１ミル：1/1000 インチ）で 300 セル/平方インチであったも のが、1999 年には 2 ミルの壁厚で 900 セル/平方インチまでが開発された。これらの基本と なるのは、長年にわたって培ってきた日本企業のファインセラミックス技術である 77 。 このテーマに関する NEDO プロジェクトとしては、「排ガス向けセリウム使用量低減技術及 び代替材料開発／排ガス浄化用触媒のセリウム量低減代替技術の開発」（期間：2011 年 3 月 ～2012 年 2 月）がある。 （５）ディーゼル重量車（車両重量 3.5ｔ超）用排出ガス処理 触媒 一般的なディーゼル重量車用排出ガス処理触媒の基本的な方式としては、平成 17 年度規制 適合車向けに開発された、CO、HC、NO を酸化する前段酸化触媒、尿素水添加によりアンモニ アで NO、NO 2 を還元する選択的還元触媒（SCR 触媒）、過剰なアンモニアを酸化する後段酸化 触媒で構成されるシステムがある。さらに、平成 21 年度に強化された PM（粒子状物質）対 策に対応するために、前段の酸化触媒と SCR 触媒の間に、Diesel Particulate Filter（DPF） が追加された。 このディーゼル排ガス処理に特有な機器である DPF は、ハニカムなどの形状をしたセラミ ック製のものが使用される。また、DPF には PM 燃焼活性機能が、触媒成分のコーティングな どの方法により付与されていることが多い。この DPF で起こる微粒子の蓄積による目詰まり を除くために、再生が必要となる。 この再生方法としては大きく三つに分類される。 ①連続再生式 酸化触媒機能を付与した DPF を使用し、走行中に捕捉された可燃性微粒子を酸化燃焼 させる方式である。 ②強制再生式 排気圧力センサなどの方法で目詰まり状態を検知し、目詰まりがある程度進行したフ 77 国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.12 2008．March － 77 － p188 ィルタは排気温度を上昇させる制御を実施し PM を燃焼させる方式である。 ③添加物再生式 燃料中に酸化セリウムなどを添加し、粒子状物質の酸化を促進することにより PM を燃 焼させ再生する方式である。 DPF の基材としては、セラミック系と金属系があるが、セラミック系基材については、日 本の日本ガイシ（コージェライトと SiC）及びイビデン（SiC）が有力なメーカーであり、日 本ガイシは、米国、中国、インドネシア、ポーランド、メキシコに製造拠点（自動車触媒用 ハニカムも含む）を、イビデンは日本、フランス、ハンガリーに製造拠点を擁している。 これら企業の DPF の開発経緯を記す 78 。 SiC－DPF のトップメーカーであるイビデンは、1974 年に易焼結性β-SiC 粉末についての 開発に着手し、1985 年に完成させた。一方、DPF の技術開発は、日米欧で 1980 年代からコー ジェライトと SiC 系について精力的に進められた。その結果、1991 年に日本ガイシがトラッ ク・バス用のコージェライト製 DPF の量産を開始し 1993 年には米国バス用に納入を開始した。 一方 SiC 製 DPF については、2000 年にイビデンが世界で初めて乗用車に搭載を開始したプジ ョー（フランス）向けに量産を開始した。2010 年頃の時点では、乗用車用 SiC-DPF のシェア は、イビデン（50％）、日本ガイシ（45％）、トラック・バス用コージェライト-DPF ではコー ニング（50％）、日本ガイシ(45％)と言われている。 なお、ガソリン車より空燃比が高いディーゼル乗用車の場合、三元触媒では、NOx の除去 が困難であり、この解決に向けて、例えばトヨタでは NOx 除去と PM 除去を同一触媒で行う DPNR システム 79 、ホンダでは触媒層で生成する NH 3 を利用して NOx 除去を行うシステムなど を開発している。すなわち、自動車メーカー各社それぞれにより固有の触媒、システムが開 発使用されている。システムの例を示す。 図 2-3-1-4 78 79 80 ディーゼル自動車排ガス処理システムの例 80 国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.12 2008．March p195 http://www.jspmi.or.jp/system/file/3/868/N02-07.pdf NE ケムキャット資料 http://www.ne-chemcat.co.jp/business/auto/gasoline.html － 78 － また、尿素水を使用する NOx 除去システムは、2004 年に日産ディーゼル工業（現 UD トラ ックス）で初めて実用化 81 されたもので、通常選択的 NOx 還元法に使用されるアンモニアを 車両に積載することの危険性を除くために開発された方法である。 81 Tossnet テクノレーダー 22 (2004/12/15) http://www.tossnet.or.jp/staticContents/public_html/mtou.../techno_22.pdf － 79 － ２．塗装関連産業の VOC 対策技術の変遷 塗装は様々な分野で使用されている。塗料使用量の多い、すなわち VOC 排出量の多い代表 的分野を表 2-3-2-1 に示す。 表 2-3-2-1 塗装の分野と VOC 排出抑制対策 塗装分野 自動車車体塗装 自動車板金塗装 工業部品塗装 （金属部品、樹脂部品） 船舶塗装 電気・機械塗装 構造物塗装 建築塗装 家具塗装 VOC 排出抑制対策 低 VOC 塗料への転換 塗着効率の向上 溶剤ロスの削減 低 VOC 塗料への転換 低 VOC 塗料への転換 塗着効率の向上 溶剤ロスの削減 VOC 排ガス処理 低 VOC 塗料への転換 低 VOC 塗料への転換 低 VOC 塗料への転換 低 VOC 塗料への転換 低 VOC 塗料への転換 具体的内容 水性塗料、ハイソリッド塗料 塗装機改良、ロボット塗装 塗装機改良 ハイソリッド塗料、水性塗料 ハイソリッド塗料、水性塗料、粉体塗料 塗装機改良、ロボット塗装 塗装機改良 回収、分解 ハイソリッド塗料、無溶剤塗料、水性塗料 ハイソリッド塗料、水性塗料、粉体塗料 水性塗料、無溶剤塗料 水性塗料、ハイソリッド塗料 水性塗料、無溶剤 UV 塗料 以下、自動車車体塗装の VOC 排出抑制対策の取組の歴史について記す。 自動車の塗料・塗装は、1940 年代に乗用車の生産が開始されてから、自動車の生産技術と ともに進歩を遂げてきた。当初は塗料もラッカーエナメルで、スプレーガンを用いた手吹き 塗装であった。自動車の生産が増加するに従い塗装技術も改良され、1960 年代に下塗りに電 着塗装が導入され、1980 年代に中塗り・上塗りに静電自動塗装が導入されて生産性向上、省 力化が進展するとともに、この技術は VOC の排出削減にも大きく寄与した。 （１）自動車の塗装工程 防食用にリン酸亜鉛皮膜処理をした鋼板に、防食用下塗り（膜厚 15～25μm）をし、次に 中塗り（膜厚 30～40μm）を施し、上塗りとしてベース塗装（膜厚 15～20μm）とクリヤー塗 装（膜厚 30～40μm）を塗り、耐光性と意匠性を持たせる方法が一般的である。 － 80 － （２）塗装方法 液体塗料の様々な塗装方法を表 2-3-2-2 に示す。 表 2-3-2-2 塗装プロセスと塗装方法・塗装機 塗装プロセス 微粒化法 塗装方法 エアースプレー 塗装機 エアー霧化型塗装機（塗着効率 35％） 静電印加型塗装機 低圧エアー霧化型塗装機 エアレス霧化型（塗着効率 60％） 静電印加型 エアミックス型 静電印加型 ディッピングコーター シャワーコーター タンブリング（回転式） ロールコーター カーテンフローコーター エアレススプレー 回転霧化塗装 溶液法 液膜法 電気泳動法 その他 電着塗装 ローラー、ブラシ、刷毛 出典：クルマの塗料・塗装方法の進化 久米正文 JAMAGAZINE 2007 年 4 月 自動車の塗装方法は、塗料や生産工程に適した方法が開発されてきた。現在は、下塗りは 水性電着塗料で電着塗装、中塗り・上塗りは水性塗料または溶剤型塗料が微粒化法で塗られ ている。 微粒化法は塗装時の VOC 揮発量が多いが、エアー霧化より低圧エアー霧化やエアレスの方 が塗着効率（塗料の使用効率）が良くなる。回転霧化塗装も塗着効率が良い。 以下に塗装工程ごとの塗料と塗装技術の変遷と VOC 排出削減効果について記す。 － 81 － （３）下塗りの変遷 自動車鋼板の防錆目的で下塗りが施される。乗用車を生産開始した 1940 年当初は溶剤プラ イマーを吹付塗装していた。1950 年代半ばに水性プライマーに移行が始まった。1960 年代後 半に電着塗装が開発された。電着塗装は電着塗料の入った大きなタンク（プール状）の中に 車体を浸漬し、直流電気を約 3 分間通した後、引き揚げ焼き付ける方法で、ボディの隅々ま で塗料が入り、防錆性が著しく向上した。電着塗料は水性であり低 VOC 塗料である。電着塗 料は、初めはクロム酸塩を用いたアニオン形であったが、1970 年代に防錆力に優れたエポキ シ樹脂をアミンで変性したカチオン形が開発され、性能が向上し現在に至っている。 表 2-3-2-3 年代 自動車塗装 1940 下塗りの変遷 1950 1960 1970 1980 1990 2000 現在 下塗り アニオン形電着 溶剤プライマー 水性プライマー 出典：クルマの塗料・塗装方法の進化 カチオン形電着 久米正文 JAMAGAZINE 2007 年 4 月 （４）中塗りの変遷 1960 年代に焼付け形のアルキドメラミン塗料が採用され中塗り塗装の性能が向上した。 1965 年頃に静電ベル塗装機が開発され塗着効率と生産性が向上し、大量生産が可能になった。 1980 年代に耐候性に優れたポリエステルメラミン塗料に切り替わり現在に至っている。 VOC 規制対応として 1980 年代に粉体中塗りがモデル的に採用されたが、コストと性能のバ ランスから従来の溶剤型中塗りに戻った経緯がある。近年は VOC 規制対応から水性中塗り塗 料が開発され、採用が拡大している。 表 2-3-2-4 年代 自動車塗装 1940 中塗りの変遷 1950 1960 1970 1980 1990 2000 中塗り 溶剤型シーラー 溶剤形アルキﾄﾞメラミン 溶剤形ポリエステルメラミン 粉体中塗り 静電ベル 塗装機開発 出典：クルマの塗料・塗装方法の進化 久米正文 水性中塗り JAMAGAZINE 2007 年 4 月 － 82 － 現在 （５）上塗りの変遷 上塗りの色はソリッドカラーとメタリックカラーに分けられる。また、塗装工程から 1 層 で仕上げる 1 コート 1 ベーク（1C1B）と 2 層を 1 度の焼付けで仕上げる 2 コート 1 ベーク（2C1B） の 2 通りがある。ここでは、ソリッドカラーの塗装技術の変遷について記す。 ソリッドカラーの塗装初期はラッカーエナメルの上塗りであったが、1950 年代後半に焼付 け形のソリッドカラーの塗装が始まった。1980 年代なり、性能向上のためポリエステルメラ ミンタイプに切り替わり、その後生産性、耐汚染性の優れるアクリルメラミンタイプが多用 されている。2000 年代に入ると VOC 排出削減対応から水性ソリッド塗料が採用され拡大して いる。 表 2-3-2-5 年代 自動車塗装 1940 上塗りの変遷 1950 1960 1970 1980 1990 2000 現在 上塗り ラッカーエナメル 1C1B 溶剤形ソリッドカラー：アルキﾄﾞメラミン 溶剤形ポリエステルメラミン 水性ソリッド 2C1B 出典：クルマの塗料・塗装方法の進化 久米正文 溶剤形ソリッドカラーアクリルメラミン JAMAGAZINE 2007 年 4 月 － 83 － （６）上塗り塗装技術の変遷 当初は手吹きのエアースプレーガンで塗装していたが、1980 年から静電塗装が自動化され 生産効率が大幅に向上した。1990 年代に回転霧化静電塗装が採用され塗着効率の向上により VOC 排出が削減できるようになった。ロボット塗装においても、塗料の使用効率を高めるチ ーチングを行うことにより VOC の排出を削減している。 表 2-3-2-6 年代 自動車塗装 1940 上塗り塗装機・塗装設備の変遷 1950 1960 1970 1980 1990 2000 現在 塗装機 手吹きエアースプレー 静電・自動エアースプレー ミニベル（回転霧化静電塗装） メタリックベル等水性ソリッド 塗装設備 レシプロケータ ロボット 狙い ▲省人化・生産性向上 ▲塗着効率向上 ▲メタリックの仕上が り性と塗着効率向上 出典：クルマの塗料・塗装方法の進化 久米正文 JAMAGAZINE 2007 年 4 月 － 84 － （７）自動車メーカーの取組事例 以上の国内動向を、トヨタ自動車の取組と対比して確認する。トヨタ自動車は、トヨタ環 境取組プランを公表している。その中から VOC 排出削減対策の実施計画と削減目標をピック アップして表 2-3-2-7 に示す。 表 2-3-2-7 トヨタ自動車の VOC 排出削減実施計画 第１次 第２次 期間 1992～1995 年 1996～2000 年 第３次 2001～2005 年 第４次 2006～2010 年 第５次 2011～2015 年 実施計画 1992 年環境取組プラン制定 シンナー回収、塗料の使用効率向 上等による塗装溶剤排出量の一 層の削減強化 業界のトップレベルを目指した VOC(塗装溶剤排出量)の低減 塗装工程における洗浄シンナーの 一層の使用量低減と水性塗料使 用拡大等の実施 塗装工程における塗料、シンナー の削減等 VOC 排出削減技術の開 発と展開 削減目標 当初は PRTR 物質削減目標 国内トップレベルの塗装 VOC 全ラ イン平均 53g/m 2 達成見込み（2000 年度） 2005 年度末までに全ライン平均 35g/m 2 以下。水性塗料の採用拡 大、粉体塗装の導入等 2010 年度 ボディ塗装 塗装面積当たり排出量 35g/m 2 以下（全ライン平均） 2012 年度 ボディ塗装 塗装面積当たり排出量 32g/m 2 以下（全ライン平均） 出典：トヨタ環境取組プランより抜粋 表 2-3-2-7 に見られるとおり、トヨタ自動車は水性塗料の使用範囲拡大と塗料・シンナー の削減技術の開発によって VOC 排出削減を着実に進めている。 － 85 － 第４節 大気汚染防止技術のまとめと年表 １．主要な調査結果 我が国における大気汚染防止技術の発展の経緯を調査した。その結果、以下の知見を得た。 ① 集じん技術に関しては、電気集じん機について、当初は米国の International Precipitation 社から、大正 5 年（1916）に Cottrell 式電気集じん機を導入したが、国内の 金属鉱業研究所（現コットレル工業）が実用化のための検討を行い、古河鉱業足尾製煉所に 設置した。導入技術であるが、実用化では我が国が先行した。電気集じん機に関する技術で、 ミリセカンドレベルのパルスでコロナ放電させ、逆電離の発生を防ぐ間欠電荷の技術は、1970 年代に三菱重工によって開発されたもので、現在では世界の標準技術となっている。 ② 排煙脱硫技術について、発電所などの大型ボイラでは石灰－石膏法（石灰石－石膏法）が 標準的に使用されている。この処理方法を開発したのは北海道大学の村上教授であり、1954 年に研究発表が行われている。村上教授は、石油化学産業が大きく進展することを見越して、 我が国にて多く産出する石灰石を硫黄酸化物の中和処理に使用することを推し進めた。副生 物として産出する石膏が建材などに多く使用され有効に利用されることもメリットとなった。 石膏法の発電ボイラへの展開の第一歩としては、三菱重工と関西電力が 1963 年に関西電力・ 尼崎火力に排ガス量 4,500Nm 3 /h のパイロットプラントを建設し、さらに 1973 年に関西電力 尼崎発電所に実機の 1/4 の規模（10,000Nm 3 /h）の装置が建設している。 ③ 排煙脱硝技術に関しては、大型ボイラでは選択触媒還元法が標準的に使用されている。ア ンモニアを還元剤として用いる選択的触媒還元法は、米国のエンゲルハードコーポレーショ ンが 1957 年に特許を取得している。その後、1960 年代初期、この技術の開発は日本と米国 で続けられたが、光化学スモッグの問題もあり、世界的にも日本が最も先行した。現在世界 標準ともいわれているチタニアを担体とする脱硝触媒については、日立製作所と三菱油化（現 三菱化学）の共同により、チタニアと広範囲の金属酸化物系触媒に関する特許が 1973 年末に、 また、チタニアと五酸化バナジウム系の触媒に関する特許が同じ 2 社の共同とそれとは別に 武田薬品工業により 1974 年 3 月 26 日の同日付で出願された。後に、世界の主要国に出願さ れていた日立製作所と三菱油化の特許が権利化された。このチタニア担体と五酸化バナジウ ム系の触媒の組み合わせは、日本発の技術であり、日本での数多くの実績を踏まえて、世界 で利用されている。アンモニアを用いた選択的触媒還元法を最も早く実用機で稼働したのは、 1972 年にアルミナ担体を使用した住友化学の装置であった。 － 86 － ２．代表的な大気汚染防止技術 我が国における大気汚染防止技術の発展の経緯を調査し、第１節では公害問題と法規制、 第２節に個別防止技術、第３章に産業界の対応について記述した。これらを当節では物質フ ローを軸として横断的に把握する。汚染物質の発生から大気への排出までの主要なプロセス フローについて（１）燃焼系、（２）移動排出源、（３）VOC の順にまとめる。 合わせて、３．に大気汚染公害の克服の歴史に沿って、産業界の対応を時系列的にまとめ た年表を示す。 （１）大気汚染防止（燃焼系）技術 燃焼系の大気汚染防止技術の物質フローを図 2-4-2-1 に示す。 まず、燃焼系では、燃焼ガス中の浮遊粉じん PM を電気集じん機で除去する技術について、 日本が先行した。 排煙脱硫技術では、脱硫技術の世界標準と言われる石灰－石膏法が日本オリジナルの技術 である。また、燃料の脱硫触媒を用いた深度脱硫プロセスについては、日本の燃料油業界が 世界トップの実績を有している。 排煙脱硝技術では、低 NOx バーナの開発や低 NOx 燃焼により、排ガス中の NOx を減少させ て除去装置への負担を軽減してきた。世界的に普及しているアンモニアを用いた選択的還元 法で用いる触媒技術は、日本のメーカーが開発したものである。 図 2-4-2-1 大気汚染防止（燃焼系）フロー 低NOx燃焼 深度 脱硫 燃料 精製 PM SOx 除去 除去 燃焼 効率向上 燃料 燃焼 ボイラー ガス 燃焼 水蒸気 電力 エネルギー 消費 省エネ － 87 － 汚染 物質 除去 NOx 除去 清浄 ガス 大気 （２）大気汚染防止（移動排出源）技術 移動排出源（自動車）の大気汚染防止技術の物質フローを図 2-4-2-2 に示す。 移動排出源では、燃料（ガソリン）中の鉛の低減や硫黄不純物の低減、ベンゼン不添加に よる有害物質の揮発防止などにより、大気汚染防止を進めてきた。そのため、燃料品質を維 持する法律（品確法）により燃料品質を規定している。 一方、燃焼装置側のエンジンでは、燃料噴射の最適化や空気の配合比、点火プラグの二重 化などで燃焼法を最適化し、燃焼ガス中の PM、SOx、NOx などの規制物質を低減してきた。排 ガス処理においては、日本の企業が、炭化水素と一酸化炭素と窒素酸化物を同時に処理する 効率の良い三元触媒を開発した。さらには、触媒を担持するセラミックス製ハニカム構造技 術では、日本企業が世界をリードしている。 図 2-4-2-2 大気汚染防止（移動排出源）フロー PM SOx NOx 除去 除去 除去 燃焼法 最適化 燃料 精製 低鉛化 燃焼 ガス 燃料 エンジン 清浄 ガス 清浄化 大気 出力 深度脱硫 ベンゼン 不添加 移動 省エネ 運転 （３）大気汚染防止（VOC 排出削減）技術 VOC に関連する大気汚染防止技術の物質フローを図 2-4-2-3 に示す。 揮発性有機溶剤の供給元である石油業界及び化学業界の溶剤貯蔵タンクから、塗装・印刷・ 部品洗浄・クリーニングなどの溶剤使用者に配送される。溶剤使用者の各ユースポイントか ら揮発する溶剤は、吸引ブロアによって吸引されて、VOC 除去プロセスを経て大気に放出さ れる。VOC 除去プロセスでは、燃焼・吸着・吸収などの除去技術を適用し、VOC を除いた上で、 大気放出量を低減している。同時に使用者の各業界では、抜本対策として揮発性有機溶剤を 使用しない水溶性溶剤を適用するプロセスを開発してきた。 － 88 － 図 2-4-2-3 大気汚染防止（VOC 排出削減）フロー 溶剤水性化 吸引 塗装 塗料溶剤 印刷 VOC 除去 印刷用インキ 大気 部品洗浄 洗浄溶剤 燃焼 クリーニング 吸着 洗浄溶剤 吸収 溶剤貯蔵 ベント排気 ３．大気汚染防止技術に関する年表 大気汚染の発生と法規制、規制対象と規制値、技術開発の関係について、表 2-4-1 に示す。 － 89 － 表 2-4-1 時期 昭和 20 年 昭和 23 年 昭和 24 年 （1949） 昭和 25 年 （1950） 昭和 26 年 （1951） 大気汚染関係の法規制とその背景と技術開発の経緯 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 日本敗戦 警視庁登録自動車台数 39,096 台 警視庁登録自動車台数 50,241 台 自動車急増 福岡県戸畑市（現北九州市戸畑区）の婦人会が日本 発電所のばい煙追放運動開始 個別規制法 目的・物質・規制値等 東京都工場公害防止条例 制定 大阪府事業場公害防止条 例制定 神奈川県事業場公害防止 条例 制定 日本発電所 集じん装置取付 北 海 道 大 学 の村 上 教 授 が、石 灰 － 石 膏 法 排ガス脱 硫 技術 の基礎 研究 の成果を発表する。 昭和 29 年 （1954） － 90 － 昭和 30 年 （1955） 昭和 31 年 （1956） 昭和 34 年 （1959） 規制対応のための技術・企業の対応 （米国 大気汚染防止法制 定） マルチサイクロン式集じん機 東京都が 20 箇所の監視班を設置し、ばい煙防止に乗 り出す 所得倍増計画 多数の開発計画が始まり、重工業化 の進展が始まる。 ●四日市でばい煙被害 導 電 率 による大 気 中 二 酸 化 硫 黄 連 続測定装置の実用化 昭和 36 年 (1961) ●四日市喘息患者発生 排煙脱硫装置の設置開始 昭和 37 年 （1962） 厚生省が昭和 30 年 8 月生活環境汚染防止基準法案 を作成したが、産業関係諸団体、関係省庁の反対か ら、国会提出はできなかった。通商産業省が同省所管 の基本的思考で立法準備を開始、昭和 36 年より２省 が折衝、昭和 37 年 6 月「ばい煙の排出の規制等に関 する法律（以下「ばい煙規制法」と略記）」が制定され た。これにより、国が指定した地域において「すすその 他の粉じん」及び「亜硫酸ガス又は無水硫酸」の排出 が規制され、ばいじんについては相当の効果を発揮し た。 新産業都市建設促進法公布 レイチェル・カーソン「沈黙の春」出版 大気汚染防止工業協会（後の 社団法人 産業環境 昭和 35 年 （1960） ばい煙の排出の規制等に 関する法律の成立 目的 工場及び事業場における事業活動 に伴って発生するばい煙等の適切 な処理による、公衆衛生上の危害 の防止、生活環境の保全と産業の 健全な発展との調和 ＜規制対象物質＞ ①すすその他の粉じん ②亜硫酸ガス・無水硫酸 集じん機の設置、石炭から石油への 燃料転換。 時期 昭和 38 年 （1963） 昭和 39 年 （1964） 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 管理協会）設立 厚生大臣・通産大臣の委嘱を受けた、四日市地区大 気汚染特別調査団（通称 黒川調査団）を派遣 通商産業省、産業公害調査団を三島・沼津・四日市に 派遣 通商産業省産業公害課設立 厚生省公害課設立 東京オリンピック。 高速道路・新幹線などの整備が急速に進展 衆参両院に産業公害対策特別委員会を設置 「沼津・三島地区産業公害調査団」派遣、「環境公害 総合事前調査」実施 － 91 － 昭和 40 年 （1965） 通商産業省、産業公害総合事前調査を開始 資源技術試験書に産業公害防止技術部設置 昭和 41 年 （1966） 四日市市と三重郡楠木町がばい煙規制法の指定地 域とされた。 中央公害対策審議会設立 ●四日市喘息で初の大気汚染公害訴訟 昭和 38 年、厚生省と通商産業省は共同で、四日市 地区大気汚染特別調査団（黒川調査団）を現地に派 遣、汚染影響調査、発生源対策調査を行い、昭和 39 年、四日市公害に関する勧告を政府に提出。三島・沼 津のコンビナート建設問題調査のため、現地で発生源 の調査と事前予測・評価を行った。 各地で発生した公害問題に対する国民世論が急速 に高まり、公害の対象範囲、公害発生源者の責任、 国、地方公共団体の責務の明確化など、施策推進の 前提となる基本原則を明らかにするべきとの声が高ま った。 工場等からのばい煙の排出等を規制に加えて、自 動車排出ガスの許容限度などを定めた「大気汚染防 止法」が、「旧ばい煙の排出の規制等に関する法律」 を廃止し昭和 43 年 6 月に成立した。 昭和 42 年 （1967） 昭和 43 年 （1968） 個別規制法 目的・物質・規制値等 規制対応のための技術・企業の対応 三菱重工と関西電力が、石灰－石膏 法の脱硫装置のパイロットプラントを 尼崎火力発電所に設置した。 工場整備特別地域法公布 石灰－石膏法排ガス脱硫装置（三菱 重工製）稼働（日本鋼管子安工場） ザルツマン法 大 気 中 窒 素 酸 化 物 連 続測定器完成 公害防止事業団法制定 電気集じん機の採用開始 大型バグフィルタの急増 大型排煙脱硫装置の開発開始 三 菱 重 工 が日 本 鋼 管 ・ 子 安 の硫 酸 製 造 装 置 の排 ガス脱 硫 －石膏 製 造 プロセスを完成させた ガソリン普通自動車の排ガ ス規制開始 排ガス中 CO 濃度 3％以下 ・政府による環境基準の設定 ・国の大気汚染等に関する規制措 置 ・公害防止計画の策定など、 国、自治体、企業等に対する責務/ 役割などが定められた。 ●「公害対策基本法」制定 法律第九十七号 「大気汚染防止法」制定 （ばい煙規制法は廃止） ＜規制対象物質＞ 硫黄酸化物の追加 自動車排ガス（ＣＯ） ＜排出基準＞ 重油直接脱硫装置稼働（出 光興産 千葉製油所） 排煙脱硫技術の導入 呉羽化学が苛性ソーダを使った排煙 脱硫装置の実用機を稼働させる。 時期 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 個別規制法 東京都公害研究所発足 － 92 － 昭和 44 年 （1969） 液化天然ガスの輸入が始まる 公害白書発表（昭和 47 年より環境白書） 昭和 45 年 （1970） ●公害国会 公害問題は政治においても大きな課題となり、昭和 45 年前後からは国会でも集中的に審議が行われた。 公害関係法制の抜本的整備を目的として、これに関 する集中的な討議が行われた「公害国会」が召集さ れ、 ・「公害対策基本法の一部を改正する法律案」 ・「道路交通 法の一部を改正する法律案」 ・「公害防止事業費事業者負担法案」 ・「人の健康に係る公害犯罪の処罰に関する法律 案」 ・「大気汚染防止法の一部を改正する法律案」 などを含む 14 法案が可決され、規制強化。 ●東京に初の光化学スモッグ警報発令 東京都が公害防止管理者制度創設 目的・物質・規制値等 硫黄酸化物：Ｋ値規制方式 すすその他の粉じん：濃度規制 ＜自動車排出ガス＞ 大気中に排出される排出物に含 まれる自動車排出ガスの量の許容 限度を定める 規制対応のための技術・企業の対応 硫黄酸化物に係わる環境 基準閣議決定 排煙脱硝プロセスの実用化開始 日立製作所が、活性炭を使った乾式 排煙脱硫装置 を東京電力 五 井火力 発電所に納入。150,000Nm 3 /h ●公害対策基本法の全面 改定 ヨウ化カリウム比色法オキシダント計 完成、東京都公害研究所へ納入 集じん技術の導入 東 京 電 力 南 横 浜 火 力 発 電 所 で、世 界初のＬＮＧ専焼開始 大気汚染防止法の一部改 正 指定地域制度の廃止、規制対象 物質の拡大、地方の事情に応じた 上乗せ規制の法的位置づけ、直罰 制度の導入などの強化を行った。 ＜規制対象物質＞ すすその他粉じん→「ばいじん」へ 有害物質（NOx、Cd、Cl 2 、HCl、F、 Pb 等）を追加、粉じんを追加 ＜排出基準等＞ ばいじん：施設規模に応じた排出 基準値の設定 燃料使用基準の設定 千 代 田 化 工 建 設 が自 社 技 術 による 排煙脱硫「千代田サラブレッド 101」 1 号機（石油精製工場の重油ボイラ 向け）を完成させた（石膏法）。 国内の排煙脱硫装置の処理能力は 約 500 万 Nm 3 /h（102 基）であった。 時期 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 個別規制法 昭和 46 年 （1971） ●環境庁設置 杉並区立正高校で 40 人以上に光化学スモッグによる 被害発生 公害防止管理者等国家試験開始 大気汚染防止法の一部を 改正する法律の施行につい て 環大企 3 号 施行 － 93 － 大気汚染防止法第十五条 第三項の規定に基づく燃料 使用に関する基準 厚生省・通商産業省告示 1 号 大気汚染防止法第二十一 条第一項の規定に基づく自 動車排出ガスによる大気の 汚染の限度を定める省令 昭和 47 年 （1972） ・ 四日市喘息 ・ 第一審判決浮遊粒子状物質の環境基準設定 硫黄酸化物の総量規制を四日市市が条例として適用 ・ 公害訴訟は、環境汚染行為と被害の因果関係の 科学的究明に困難が伴い、裁判が長期化するため、 大気汚染防止法施行令の 一部を改正する政令等の施 行について 環大自 14 号 目的・物質・規制値等 (自動車排気ガス範囲拡大） 旧法による自動車排出ガスの定 義を改め、一酸化炭素のほかに炭 化水素、鉛化合物、窒素酸化物を 加える。許容限度については、当 面一酸化炭素及び炭化水素につ いてのみ設定。今後残りの物質を 含めて自動車排出ガスの許容限度 の強化を計画的に推進することとし ている。 (ばい煙の範囲拡大) 旧法においてばい煙は、硫黄酸 化物及びばいじんのみであったが、 カドミウム、塩素、ふっ化水素、鉛、 窒素酸化物等の有害物質を加え た。 ①燃料硫黄含有率の許容限度 0.5％以上 1.2％以下に設定。 （ばい煙脱硫装置の捕集効率に応 じる） ②①が困難である場合、 1 時間当たりの使用量の許容限 度が、通常使用される燃料の量 に、燃料基準として都道府県知事 が定めた硫黄含有率を通常使用さ れる燃料の硫黄含有率で除して得 た数値を乗じて得た量以下である こと。 一酸化炭素の大気中における含有 率の一時間値の月間平均値百万 分の十とする。 （自動車排出ガスの範囲拡大） 粒子状物質を追加。 （規制対象自動車の範囲拡大） 軽油を燃料とする自動車(ディー ゼル車)の追加 規制対応のための技術・企業の対応 大 気 中 炭 化 水 素 測 定 装 置 完 成 、神 戸市、三重県、愛知県、環境庁で測 定開始 川崎重工が、水酸化マグネシウム法 による排 煙 脱 硫 装 置 の技 術 開 発 に 成功 三菱化工機が NaOH を使う排煙脱硫 法であるウェルマンロード法を技術導 入し、日本合成ゴムに 1 号機を納入 住友化学がアンモニアによる選択触 媒 還 元 脱 硝 装 置 の実 用 機 を稼 働 さ せる（社内用）。 住友重機械工業が、活性炭を用いた 同時脱硫・脱硝装置の実用機を関西 時期 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 原因者に故意・過失がない場合でも、環境汚染行為 によって受忍限度を超える損害が発生した場合、原因 者が損害賠償責任（無過失損害賠償責任）を負うこと とし、昭和 47 年に大気汚染防止法及び水質汚濁法の 一部を改正し、法的に措置された。 個別規制法 － 94 － 昭和 48 年 （1973） 公害健康被害補償法制定。 本田技研 CVCC エンジンを使った乗用車を発売。 マスキー法をクリア。 昭和 49 年 （1974） 硫黄酸化物（SOｘ）総量規制の導入（昭和 49 年） 硫黄酸化物の規制は濃度規制から個別排出源の排 出量を抑える K 値規制に移行、逐次改訂強化された が、改善傾向にあったものの、特に工場密集地域を中 心に環境基準に照らすとなお深刻な状況にあった。 このため、四日市市を抱える三重県では、昭和 47 年 総量規制を盛り込んだ条例が設け、その後、昭和 49 大気の汚染に係る環境基 準について 環境庁告示 25 号 大気汚染防止法に基づく硫 黄酸化物の排出基準の改 訂等について 環大規 60 号 目的・物質・規制値等 (自動車排出ガス許容限度強化) ・一酸化炭素の規制強化 ガソリンまたは液化石油ガスを燃 料とする普通自動車及び小型自動 車で、使用過程車に係るアイドリン グ時における一酸化炭素の排出濃 度を 5.5％から 4.5％に強化。 ・炭化水素の規制強化 ガソリンを燃料とする普通自動車、 小型自動車及び軽自動車の新車 の燃料系統から蒸発ガスとして排 出される炭化水素について、一走 行当たり 2g 以下と定めた。 ・ディーゼル黒煙の規制 ディーゼル黒煙について、全負荷 時における汚染度を 50％以下。 二酸化硫黄 1 時間値の 1 日平均値が 0.04ppm 以下であり、かつ、1 時間値が 0.1ppm 以下であること。 一酸化炭素 1 時間値の 1 日平均値が 10ppm 以 下であり、かつ、1 時間値の 8 時間 平均値が 20ppm 以下であること。 浮遊粒子状物質 一時間値の 1 日平均値が 0.10mg/m 3 以下であり、かつ、1 時 間値が 0.20mg/m 3 以下であること。 光化学オキシダント 1 時間値が 0.06ppm 以下であること 硫黄酸化物総量規制方式導入 硫黄酸化物に係わる総量規制地 域における燃料使用規制の追加 規制対応のための技術・企業の対応 電力の重油ボイラ用に納入する。 住 友 金 属 ・ 富 士 化 水 が湿 式 脱 硝 法 の実用機（62,000Nm 3 /h）を稼働させ る。 本田技研、東洋工業のエンジンがマ スキー法 1975 年規制合格 アンモニア接触還元法による大容量 （20 万 Nm 3 /h）の排ガス脱硝装置（住 友化学工業製）稼働（東日本メタノー ル袖ヶ浦工場） バブコック日 立が、多 孔板 方 式の吸 収塔を使用した排煙脱硫装置を開発 し、1 号機を納入した。 時期 － 95 － 昭和 50 年 （1975） 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 年大気汚染防止法の改正により総量規制が導入され た。 昭和 49 年～51 年の間、三次にわたり延べ 24 地域が 総量規制対象地域に指定。新増設される工場等は既 存工場等より厳しい規制値が適用され、過密地帯に おける新規の工場立地を抑制する効果ももたらした。 ・国立公害研究所発足 自動車排出ガスの量の許 容限度 環境庁告示 1 号 民間産業における公害防止投資額ピーク 自動車用レギュラーガソリン無鉛化開始 硫黄酸化物に係る特定工 場等の規模に関する基準に 係る原料及び燃料の量の 重油の量への換算方法 環境庁告示第 13 号 窒素酸化物対策については、昭和 53 年 5 月までに 5 年地域にあっては二酸化窒素に係る環境基準を、8 年 地域にあっては中間目標を、それぞれ達成するよう努 めることとされているが、昭和 49 年度における大気汚 染状況を見ると、目標達成は極めて困難な情勢にあっ た。 当時、重油燃焼排出ガス等に対して、個別の事例と して大型の排煙脱硝装置が設置されているものもあ り、今後 1 年ぐらいの間に実用化の見通しがつくものと 思われていたが、法律による全国一律の排出基準を 設定しうるという段階には達していなかった。また、燃 料転換については、エネルギー供給計画の中に低窒 素燃料の供給計画が組入れられていないため、燃料 供給上の制約がある。これらを考慮して、この規制強 化は、主として燃焼方法の改善と一部燃料転換を前 提として行うこととした。 【 大気汚染防止法に基づく 窒素酸化物の排出基準の 改定等について 】 環大規 263 号 昭和 51 年 （1976） 昭和 52 年 (1977) 個別規制法 昭和 48 年 5 月に告示された環境基準の目標達成期 限に目処が付いたが、一層の努力を続けるために、窒 素酸化物低減技術開発状況の評価に基づき、ナシヨ ナル・ミニマムとしての性格を有する全国一律の規制 強化を行った。この意味で窒素酸化物を排出するばい 煙発生施設として、技術的に最低限確保すべき値で 自動車排出ガスの量の許 容限度の一部改正について 環大自 134 号 大気汚染防止法に基づく窒 素酸化物の排出基準の改 定等について 環大規 136 号 自動車排出ガスの量の許 容限度の一部改正について 目的・物質・規制値等 規制対応のための技術・企業の対応 自動車排出ガスの許容限度 硫黄酸化物に係わる特定工場等 の規模に関する基準に係わる原料 及び燃料の量の、重油の量への換 算方法 窒素酸化物規制強化 硫黄酸化物に係る総量規制基準を 定める地域の追加指定 国内の排煙脱硝装置の処理能力は 約 400 万 Nm 3 /h（45 基）であった。 窒素酸化物規制強化 硫黄酸化物に係る総量規制基準を 定める地域の追加指定 国内の排煙脱硫装置の処理能力が 1 億 Nm 3 h(1,134 基)を超える。 対象の拡大と規制強化 重量ガソリン車、ディーゼル車に係 わる 52 年規制実施 時期 昭和 53 年 (1978) － 96 － 昭和 56 年 (1981) 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 あり、基本的には低 NOx 燃焼技術の適用により達成 できる値とされた。この時点では、排煙脱硝について は、重油燃焼排ガス程度の排ガスについても実用化 の域に達しつつあるが、地域差のない全国一律の排 出基準として、現段階で排煙脱硝によらなければ達成 できないような厳しい基準を設定することは適切でない と判断されている。 「日本版マスキー法」は、昭和 51 年度から実施するこ ととされていたが、技術的困難、達成した場合の性能 低下、輸出競争力低下等から産業界の強い反対と、 米国におけるマスキー法による規制が当初のものから 大幅に後退した事情もあったが、自動車排出ガス規制 を求める世論の高まりの中で、自動車排出ガス低減 技術の開発が急速に進められ、結果的には昭和 53 年 に 2 年遅れで、当初目標通りの規制が実施された。 また、ガソリン乗用車及び LPG 乗用車に比べ相対的 に緩い規制にとどまっていたトラック、バス等について も、窒素酸化物について更に規制の強化を図るべく、 昭和 52 年に中央公害対策審議会から自動車排出ガ スの許容限度長期設定方策について答申が行われ、 これに沿って第 1 段階の規制が昭和 54 年度規制とし て実施され、更に第二段階の規制が技術評価を踏ま えつつ、逐次実施されることとなった。 窒素酸化物の固定発生源対策（工場・事業場などか らの排出量対策）は、昭和 48 年大気汚染防止法に基 づく排出基準の設定を皮切りに、昭和 54 年の第 4 次 規制まで、ばい煙発生施設総数の約 73％が規制対象 とされるに至った。 さらに、昭和 56 年の大気汚染防止法施行令の一部 改正により、窒素酸化物が総量規制の指定ばい煙に 追加され、環境基準に照らし対策の実施が特に重要 な東京、神奈川、大阪の 3 地域において総量規制が 実施された。 個別規制法 環大自 134 号（昭和 52 年告 示） 目的・物質・規制値等 規制対応のための技術・企業の対応 揮発油等の品質の確保等 に関する法律施行 （旧名称・揮発油販売業法） ガソリン乗用車から排出される窒素 酸化物の排出量を現状から 90％ 以上削減するという規制 日本版マスキー法（自動車 排ガス規制施行） 二酸化窒素（NO 2 ）の大気 環境基準の改定 窒素酸化物に係る総量規 制制度の導入について 環大規 298 号 大気汚染防止法施行令の 一部を改正する政令及び大 気汚染防止法施行規則の 一部を改正する総理府令の 施行について 環大規 289 号 自動車排出ガスの量の許 容限度の一部改正について 環大自 134 号 改定後：1 時間値の 1 日平均値 0.04～0.06ppm のゾーン内またはそ れ以下 窒素酸化物の総量規制導入（3 地 域対象） 昭和 58 年以降に生産されるディー ゼル車(直接噴射式)の新車を対象 として、窒素酸化物に関する排出 規制を強化 窒素酸化物排出防止技術の向上 高温電気集じん機普及開始 時期 昭和 57 年 (1982) 昭和 58 年 (1983) － 97 － 昭和 59 年 (1984) 昭和 60 年 (1985) 昭和 61 年 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 当時の石炭転換等のエネルギー情勢の変化への対 応と大気中の粒子状の物質に対する対策の推進に資 することをねらいとして、この間における、ばいじん対 策に係る技術進歩とその実情を踏まえて実施したもの である。 個別規制法 大気汚染防止法に基づく、 ばいじんの排出基準の改正 について 環大規 191 号 環境庁告示第 48 号 固定発生源に対する全国一律の窒素酸化物の排出 規制については、4 次にわたり排出基準の強化及び対 象施設の拡大を行われた。当時、窒素酸化物の発生 率が高い石炭等への燃料転換等が進みつつあり、固 体燃焼ボイラに対する窒素酸化物排出基準は、石油 利用が一般的であった時期に定められたこともあって 比較的緩い基準となっていること、窒素酸化物対策に 係る技術が進歩していること等の事情変化を背景とし て実施した。基本的には、低 NOx 燃焼技術の採用に より達成される水準とした。 大気汚染防止法に基づく、 ばいじんの排出基準の改正 について 環大規 191 号 規制対応のための技術・企業の対応 窒素酸化物の量の測定方法 窒素酸化物規制強化 国内の排煙脱硝装置の処理能力が 1 億 Nm 3 h(253 基)を超える。 ヘルシンキ議定書採択（越境大気汚染条約に基づき SOｘ排出量の 30％削減） 昭和 62 年 (1987) モントリオール議定書採択（オゾン層破壊物質削減） 昭和 63 年 (1988) ソフィア議定書採択（酸性雨対策として NOx 排出量を 1987 年時点の水準に凍結する） 平成元年 目的・物質・規制値等 ばいじん排出基準改正 ガスタービン、ディーゼル機 関に係る規制の導入に伴 う、総量規制基準、燃料使 用規制の経過措置等につ いて 環大規 236 号 特定物質の規制等によるオ ゾン層の保護に関する法律 公布 SOx の汚染負荷量賦課金 制度の導入 大気汚染防止法の一部を 改正する法律の施行につい て(依命通達) 環大企 489 号 小型ボイラをばい煙発生施設に追 加 ばいじん排出基準改正 大気汚染防止法規制対象施設、 NOx 排出規制対象拡大（ガスター ビン、ディーゼル機関） 特定粉じんとして石綿を追加 時期 平成 2 年 (1990) 平成 3 年 (1991) － 98 － 平成 4 年 (1992) 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 国立公害研究所を国立環境研究所に改組 財団法人地球環境産業技術研究機構設立 従来対象外であったが、コージェネレーションシステム (熱電併給施設)、自家発電施設等として今後とも更に 増加すると見られた。 経団連が「地球環境憲章採択」 公害資源研究所が資源環境技術総合研究所に改組 厚生省が廃棄物処理に係るダイオキシン類発生防止 等ガイドライン（旧ガイドライン）を発表 自動車排出の窒素酸化物による大気汚染が著しい 地域について、二酸化窒素の環境基準の確保を図る ため自動車 NOx 法が施行された。 自動車 NOx 法に基づき、特別地域として、自動車の 交通が集中し、二酸化窒素（NO 2 ）に係る環境基準の 確保が困難と認められる地域が指定された。 特定地域では、トラック・バス等について大気汚染防 止法に基づく自動車排出ガス規制のうち、車両総重量 の区分ごとに最も厳しい規制に適合しないもの（古い 自動車等）については使用を認めないこと（車種規 制）、共同輸配送、モーダルシフト等物流対策、公共 交通機関の整備等人流対策等が推進される。 地球サミット(リオデジャネイロ）開催、アジェンダ 21 採 択 平成 5 年 平成 6 年 平成 8 年 平成 9 年 (1997) 個別規制法 スパイクタイヤの粉じん発生 の防止に関する法律公布 大気汚染防止法施行令の 一部を改正する政令の施行 等について 環大規 384 号 目的・物質・規制値等 規制対応のための技術・企業の対応 国内の排煙脱硝装置の処理能力が 2 億 Nm 3 h(538 基)となる。 ガス機関及びガソリン機関(いわゆ るガスエンジン及びガソリンエンジ ン）の追加 国内の排煙脱硫装置の処理能力が 2 億 Nm 3 h(2,014 基)を超える。 自動車から排出される窒素 酸化物及び粒子状物質の 特定地域の削減等に関す る特別措置法（自動車 NOx 法）を施行 国内の排煙脱硝装置の処理能力が 3 億 Nm 3 h(980 基)となる。 ●「環境基本法」制定 環境基本計画を閣議決定 環境省に地球温暖化対策推進本部設置 ・有害大気汚染物質に対する環境リスク対策 発がん性等の有害性を有するベンゼン等の有害大 気汚染物質が、低濃度であっても、長期暴露すること による健康影響が懸念される。有害大気汚染物質へ の対策は、欧米では、1990 年（平成 2 年）前後から取 り組まれたが、我が国は平成 8 年、大気汚染防止法 の改正により、事業者に排出抑制の自主的な取組を 求め、行政は広範な物質のモニタリング、健康リスク 評価などを行った。（有害大気汚染物質モニタリング 指針 環境省） 大気汚染防止法の一部を 改正する法律の施行につい て 環大規 31 号 大気汚染防止法附則第九 項の規定に基づく指定物質 抑制基準 環境庁告示 5 号，6 号 有害大気汚染物質の設定と排出 基準設定 廃棄物焼却炉及び鉄鋼用電気炉 に係わるダイオキシン類対策など ダイオキシン類抑制燃焼装置の開発 と更新 時期 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 さらにベンゼン等現在既に早急な排出抑制が求めら れる物質は、具体的に排出抑制基準及び環境基準を 設定した。 ・粒子状物質の全米環境大気質基準改定される（ＰＭ 2．5 追加） ・地球温暖化防止京都会議（ＣＯＰ3） ・厚生省が廃棄物処理に係るダイオキシン類発生防 止等ガイドライン改訂（新ガイドライン） 個別規制法 － 99 － 平成 10 年 (1998) 地球温暖化対策本部「地球温暖化対策推進大綱」決 定 ダイオキシン等対策関係省庁会議開催 地球温暖化対策の推進に 関する法律制定 平成 11 年 (1999) 事業者による化学物質の自主的管理の改善を促進 し、環境保全上の支障を未然に防止するため「特定化 学物質の環境への排出量の把握及び管理の改善の 促進に関する法律」（PRTR 法）が制定され、環境汚染 物質排出・移動の登録が制度化された。 特定化学物質の環境への 排出量の把握等及び管理 の改善の促進に関する法 律（PRTR 法）が制定 温暖化対策推進法施行 平成 12 年 (2000) 平成 13 年 (2001) ベンゼン等の意図的に製造される有害化学物質のほ か、ダイオキシン類の非意図的に生成される有害化学 物質による環境汚染も問題となっており、環境汚染の 防止及びその除去等を図るため、「ダイオキシン類対 策特別措置法」が制定された。同法に基づき、耐用一 日摂取量（生涯にわたって継続的に摂取したとしても 健康に影響を及ぼすおそれがない、一日当たりの摂 取量）、大気汚染等に関する環境基準、排出ガス規制 等が定められた。 阪神高速道路公団に対して、尼崎市の公害病認定患 者らが起こした、自動車排ガス健康被害に対する訴訟 に原告勝訴 環境庁ダイオキシン類の排出量の目録公表 環境庁、気中微小粒子状物質 PM2．5 質量濃度測定 方法暫定マニュアル作成 ●環境省設置 ダイオキシン類公害防止管理者国家試験実施 目的・物質・規制値等 ダイオキシン類による大気の汚染 に係わる環境基準の告示 国内の排煙脱硫装置の処理能力が 約 2.5 億 Nm 3 h(2,336 基)でピークとな る。同様に、国内の排煙脱硝装置の 処理能力が約 3.8 億 Nm 3 h(1,303 基) でピークとなる。 産業用焼却設備向け簡易ダイオキシ ン除去・分解装置の技術開発開始。 焼却炉排ガス中のダイオキシン類の 直接分解方式の研究開発開始。 排ガス中並びに工業用水・工場排水 中のダイオキシン類及びコプラナＰＣ Ｂの測定方法ＪＩＳに規定される。 通 商 産 業 省 、有 害 大 気 汚 染 物 質 拡 散予測プログラム（METI-LIS モデル） を無償公開 ダイオキシン類対策特別措 置法施行 ジクロロメタンによる大気の 汚染に係る環境基準につい 規制対応のための技術・企業の対応 ジクロロメタン大気環境基準設定 時期 － 100 － 平成 14 年 (2002) 平成 15 年 (2003) 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 自動車 NOx 法の一部改正（自動車 NOx・PM 法） 自動車 NOx 法が平成 4 年 6 月に公布、車種規制な ど施策を実施したが、目標の大気環境基準を達成す ることは困難な状況にあった。一方、浮遊粒子状物質 （SPM）による大気汚染も厳しく、ディーゼル車から排 出の粒子状物質は、発がん性のおそれを含み国民の 健康への悪影響が懸念され、NOx に対する施策強化 と、自動車交通に起因する粒子状物質の削減を図る ため、平成 13 年自動車 NOx 法の一部が改正、いわゆ る自動車 NOx・PM 法が制定された。 SPM も対策の対象となり、対象地域も従来の首都 圏、大阪・兵庫圏の 196 市区町村から愛知・三重圏の 地域が追加、276 市区町村が指定。 地球温暖化対策推進大綱改正 地球温暖化対策推進法改正 エネルギー政策基本法公布 省エネルギー法改正 粒子状物質排出基準に適合しないディーゼル車の 東京都内運行原則禁止 個別規制法 て 環管総 182 号 東京都環境確保条例施行 一定規模の事業者に、低公害車導 入計画などを記載した「自動車環 境管理計画書」提出、実績報告な どを義務付けた。 自動車 NOx 法改正 自動 車 NOx・PM 法成立 窒素酸化物、微粒子状物質規制 の強化された車種規制、指定地域 が導入された。 規制対応のための技術・企業の対応 NEDO「吸着相オゾン酸化による排出 有害化学物質の完全分解処理」プロ ジェクト開 始 （東 京 大 学 生 産 技 術 研 究所） 平成 16 年 (2004) 平成 17 年 (2005) 目的・物質・規制値等 揮発性有機化合物（VOC）の排出抑制対策 光化学オキシダントは、窒素酸化物（NOx）と VOC が 混合している状態で太陽からの紫外線を受けて化学 反応により生成されるものであり、原因物質の一つで ある窒素酸化物に対しては、工場・事業場と自動車の 双方に規制が課せられてきた。自動車排出ガス規制 においては、VOC の主成分である炭化水素の排出規 制を実施してきた。しかし、工場・事業場に対する VOC の全国的な排出規制は行われていなかった。 大気汚染防止法改正施行 （VOC 規制） 大気汚染防止法の一部を 改正する法律の施行につい て 公布日：2005/6/17 環管大 050617001 号 NEDO「直接加熱式 VOC 吸着回収装 置 の研 究 開 発 」プロジェクト開始 （エ ンバイロメント・テクノロジーズ・ベンチ ャーズ、産業技術総合研究所） 時期 規制法の整備、規制対象項目設定の背景 また、SPM については、環境省の試算によると約 1 割が工場・事業場から排出される VOC から生成されて いると推計、SPM による大気汚染の改善にも VOC の 排出抑制が必要と考えられていた。 － 101 － 平成 21 年 (2009) 平成 24 年 (2012) 平成 25 年 (2013) 目的・物質・規制値等 大気汚染防止法施行令改 正政令施行（特定粉じん排 出等作業規則改正） 平成 18 年 (2006) 平成 19 年 (2007) 個別規制法 自動車 NOｘPM 法により、大気汚染は全般的に着実 な改善が見られたが、自動車交通量の多い一部交差 点等で局地的な大気汚染が継続、対策地域外からの 流入車両による影響が大きいなど課題が明らかになっ てきた。 このため、平成 19 年 5 月に自動車 NOx・PM 法を改 正。窒素酸化物重点対策地区の新設、建物の新設に 係る届出、自動車を使用する事業者の流入者対策、 事業者の努力義務などが新たに盛り込まれた 九州から東日本の広い範囲で光化学スモッグ注意報 が発令 微小粒子状物質（PM2.5）の環境基準設定 微小粒子状物質は粒径がより小さく肺の奥まで到達 し、ぜん息、気管支炎、せきやぜん鳴などの症状、不 整脈、心臓発作、肺がんなどの健康影響が懸念され ている。 微小粒子状物質の発生源は、一次生成粒子、二次 生成粒子、人為発生源、自然由来の粒子、海外から の移流など多岐にわたり大気中の挙動も複雑である。 このため当面の取組として、排出状況の把握、排出 インベントリの作成、大気中の挙動や二次生成機構の 解明等の科学的知見の集積が求められており、また、 近隣諸国との協力の必要性も指摘されている。 新しい地域パートナーシップによる公害防止取組指針 微小粒子状物質に係る注意喚起のための暫定的な 指針を環境省とりまとめ 特定特殊自動車排出ガス の規制等に関する法律（建 設機械等の特殊車両などに 対する排ガス規制） 「微小粒子状物質（PM2．5）に係わ る環境基準について」告示 1 年平均値が 15μg/m 3 以下、か つ、1 日平均値が 35μg/m 3 以下 微小粒子状物質による大気 の汚染に係る環境基準につ いて 環告 33 規制対応のための技術・企業の対応 参考情報： ・本調査で得られた種々の情報（参考文献は資料 2 に記載） ・環境省ホームページ報道発表（多数） https://www.env.go.jp/press/index.php ・独立行政法人環境再生保全機構ホームページ http://www.erca.go.jp/yobou/taiki/index.html （日本の大気汚染の歴史） ・「環境管理」２０１２年１０月号 特集：産業環境管理協会創立５０周年記念号 付録 環境年表－環境史と産業環境管理協会５０年の歩み（技術展開） － 102 － 第３章 水質汚濁防止 第１節 水質公害問題と法規制及び技術的な課題 我が国では、1950 年代（昭和 25 年）初期より顕在化したイタイイタイ病、また、昭和 33 年に製紙工場排水による江戸川漁業被害が起こり、工場排水規制法、水質保全法（旧水質二 法）が制定された。この二法では、規制水域や規制対象業種を個別に指導する制度であった が、昭和 42 年に公害対策基本法、昭和 45 年に水質汚濁防止法がそれぞれ制定され、公共用 水域への排出水に対し、一律排水基準を設定した。 本節では、水質公害問題の発生と法規制に注目し、対処してきた技術的な課題を浮き彫り にする。 １．公害問題と法規制 （１）戦後復興期 （昭和２０年～昭和３６年） この時期には、高度経済成長期にさしかかり、水質汚濁問題では、四大公害病のうち三つ の公害病である①イタイイタイ病、②水俣病、③新潟水俣病と、これらに加えて④江戸川水 質汚濁問題などが発生した。 ①イタイイタイ病 昭和 30 年頃から患者が認められていたが、亜鉛鉱山である神岡鉱業所からのカドミウムと の因果関係が解明され、国が認定したのは、昭和 43 年のことだった。製錬に伴う未処理排水 中のカドミウムが流出したとされている。 ②水俣病 水俣病の公式発見は、昭和 31 年とされる。水俣病の原因がメチル水銀であり、汚染源がチ ッソ水俣工場であることを認めた政府見解が出たのは、昭和 43 年のことだった。カルシウム カーバイド法で製造したアセチレンと水を反応させてアセトアルデヒドを製造する際に使用 する水銀触媒がメチル水銀の形で流出したと言われている。 ③新潟水俣病 昭和 39 年以降、手足がしびれるなどの患者が認められ、水俣病の症状と類似しているとこ ろから、有機水銀が原因であることが明らかとなった。新潟水俣病は、水俣病の症例データ が蓄積されていたために、比較的早く汚染源を特定することができた。汚染源が昭和電工鹿 瀬工場であることが、昭和 43 年に政府見解として認められた。 ④江戸川水質汚濁問題 昭和 33 年、本州製紙江戸川工場水質汚濁問題が起こっている。江戸川が黒くにごり、魚貝 が大量に死滅した。原因は本州製紙の排水と見られたが、工場側は排水の無害を主張し、排 出をやめなかった。東京都と千葉県の水産課が調停に入ったが、それも無視して排出を続け － 103 － たために、抗議行動が激化し、ついには、抗議する漁民の一部が工場に侵入しようとし、警 官隊と衝突する流血事件に発展した。この事件は、東京で起きた公害事件ということで、マ スコミに大きく扱われ、国会でも取り上げられることになった。本州製紙は、東京都の公害 防止条例により、排水の無害が証明されるまで操業を一時停止することを命じられ、1 億 5,000 万円をかけて除去装置を導入し、操業を再開した。 これらの問題を契機に、工場排水を規制すべきとの世論が高まり、 「公共水域の水質の保全 に関する法律」「工場排水等の規制に関する法律」が昭和 33 年に制定された。しかし、当時 の水質保全法は指定水域を限定し、規制対象が化学的酸素要求量と浮遊性物質だけであり、 有害化学物質や重金属類が含まれていない、罰則もないなど、現在から見れば不十分なもの であった。 （２）高度経済成長期 （昭和３７年～昭和４８年） この時期は、昭和 35 年の「所得倍増計画策定」から、昭和 37 年に「新産業都市建設促進 法」、昭和 39 年には「工業整備特別地域法」が公布され、重化学工業を中心とした工業地域 の開発が全国規模で進み、同時に、水質汚濁物質の排出が急増した時期である。 ①河川の汚濁問題 汚染源の増加による河川の汚濁が進み、都市部では生活排水による汚濁も問題となった。 生活排水からの水質汚濁に対して、この時期に下水道が発達した。昭和 33 年に下水道法が制 定され、悪質な排水を出すものに対して除害施設の設置命令などの管理責任体制などの整備 が行われた。昭和 39 年の東京オリンピック開催に際しては、社会資本への投資が実施され、 下水道の整備が進んだ。昭和 45 年の公害国会において、下水道法の改正が行われ、下水道の 要件に「処理」が明記された。これによって下水処理の設備導入が進み、下水が整備されて いない地域においても、便所を水洗とする浄化槽方式が普及した。 ②閉鎖水系の汚濁問題 湖沼や内海などの閉鎖水系では富栄養化によるアオコ、赤潮などの発生も顕著となった。 昭和 45 年頃から、水質の富栄養化を進める窒素やリン、有機物を除去する高度処理技術が開 発された。その他に、農地に散布される農薬の影響やタンカー等のバラスト水による油汚染 なども認められた。 この間、昭和 40 年には公害防止事業団が発足し、国を挙げての本格的な公害対策が始まっ た。昭和 42 年に公害対策基本法が施行され、昭和 45 年に公害国会と呼ばれる第 64 臨時国会 が開催され、公害対策基本法改正を始めとする多数の環境関連法案が可決された。昭和 47 年には水質汚濁防止法が制定され、水質汚濁に係わる環境基準が示された。厚生省公害課や 通商産業省産業公害課が設置され、昭和 46 年には環境庁が設置された。 － 104 － （３）水質汚濁防止の進展期（昭和４９年～昭和６３年） 高度経済成長期の急激な産業構造の変化によって生じた様々な公害問題も、官民の努力に より改善が見られるようになってきた。高度成長期が終わる時期に相当する昭和 49 年以降は、 水質汚染防止対策に進展が見られた時期である。公害防止対策の普及と公害防止対策技術の 進展とを合わせた、規制等の制度見直しが行われた。産業公害防止対策への官民の投資額が ピークに達し、公害防止対策の普及が進んだ。 ①赤潮問題 水質汚濁防止法により河川の水質改善は見られたが、閉鎖水系での富栄養化現象は進み、 アオコや赤潮の発生が深刻化した。昭和 47 年、播磨灘を中心に瀬戸内海の広域にわたり大規 模な赤潮が発生し、漁業被害が生じた。これを契機に、昭和 48 年に「瀬戸内海環境保全特別 措置法」が成立し、上乗せ基準を設定した。 「瀬戸内海環境保全特別措置法」では、産業排水 について COD で示した汚濁負荷量を昭和 47 年当時の半分程度に減少させることを目処として、 関係府県に負荷量を割り当て、これに基づき関係府県が個々に排水基準を定めて措置を行っ た。 ②総量規制 しかし、内陸から河川に排出される汚濁物質などにより十分な水質改善効果が得られず、 昭和 53 年に水質汚濁防止法と瀬戸内海環境保全特別措置法の改正により、生活排水等も含め た汚濁の総量について削減目標の基本方針を内閣総理大臣が示し、その閉鎖性水域に関係す る全ての都道府県に割り当てて規制基準を設けることとした。昭和 54 年には、滋賀県が琵琶 湖の富栄養化の防止に関する条例を制定し、産業排水の規制に加えて、リンを含む家庭用合 成洗剤の使用禁止に踏み切った。 水質汚濁防止法が総量規制に進み、閉鎖水系の水質改善まで取り組みが進み、様々な排水 処理技術も開発されてきた。また、生活排水にも目が向けられ、下水道の整備・普及と下水 処理技術が進展し、排水の課題対応にも一定の目処が付いてきた。 （４）新たな環境問題への対応期（平成元年～平成２５年） 平成に入ってから、水質汚濁の捉え方は、産業公害から環境問題へと展開していく。平成 4 年にリオデジャネイロで行われた地球サミット（環境と開発に関する国連会議）によって、 地球環境問題が人類共通の課題であることを明確に示した。これによって、地球温暖化、海 洋汚染、持続可能な発展といった言葉がキーワードとなった。環境庁は環境省となり、国立 公害研究所は国立環境研究所に改組され、水・大気・廃棄物などの課題は、産業公害ではな く、国際的な環境問題の中に位置づけられるようになった。 また、ダイオキシンや内分泌攪乱物質など、化学物質の問題がクローズアップされた。水 質保全の法制度も、海・河川から湖沼、地下水と対象を広げ、従来からのリンや窒素に加え て、ジクロロメタンなどの有害物質などが加わった。 － 105 － ①湖沼の水質改善 水質汚濁防止法は、施行後 20 年以上が経過したが、湖沼の水質改善が停滞しており、一層 の水質改善を図るために改正された。平成 17 年に湖沼水質保全特別措置法が改正され、流入 水の地域指定・削減設定、既設含む特定事業所へ汚濁負荷削減を設定した。 ②人の健康保護 人の健康保護のために、平成 21 年に 1,4-ジオキサン、塩ビモノマー、1,2-ジクロロエチ レンが水質汚濁等の環境基準物質に指定されたが、その後「人の健康に係る被害を生じるお それがある物質として、一段管理強化を図るもの」として、平成 24 年水質汚濁防止法施行令 を改正し、有害物質にトランスｰ 1,2-ジクロロエチレン、塩化ビニルモノマー及び 1,4-ジオ キサンを追加した。また、事故時の措置が必要な指定物質として、クロム及びその化合物、 マンガン及びその化合物、鉄及びその化合物、銅及びその化合物、亜鉛及びその化合物及び フェノール類及びその塩類を新たに追加した。 ③水生生物の保全 平成 15 年に水質汚濁防止法を改正し、水生生物に対する毒性等まで遡って、水環境の汚染 を通じて水生生物の生息又は生育に支障を及ぼすおそれのある物質について、環境基準生活 環境項目として規制する方向を打ち出した。水生生物保全に係る環境基準を設定し、全亜鉛 を追加するとともに、要監視物質 3 項目（クロロホルム、フェノール、ホルムアルデヒド） を追加した。 平成 24 年には、中央環境審議会が「水生生物の保全に係る水質環境基準の項目追加等」第 一次答申を実施した。水質汚濁に係る環境基準について改正し、水生生物保全環境基準にノ ニルフェノールを追加した。水環境の汚染を通じ水生生物の生息又は生育に支障を及ぼすお それがある物質について対策をとることとなった。平成 25 年には、水質汚濁に係る環境基準 について改正し、水生生物保全環境基準に、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸及びその塩を 追加した。 （参考資料） ・公害・環境問題史を学ぶ人の為に（2008 年 世界思想社 小田康徳 編） ・環境史年表 1926－2000 昭和・平成編（河出出版 2004 年） ・20 世紀の日本環境史（2002 年 産業環境管理協会） ・「新しい地域パートナーシップによる公害防止取組指針」の策定について（平成 24 年環 境省お知らせより） － 106 － 表 3-1-1-1 時期 個別規制法 工場排水規制法制定 (法律 182 号） 昭和 33 年 水質保全法制定 (法律 181 号） 昭和 42 年 公害対策基本法制定 （法律 132 号） 昭和 45 年 水質汚濁防止法制定 (法律 138 号） 昭和 46 年 水質汚濁防止法施行 令制定 （政令 188 号） 水質汚濁関係の法規制とその背景 目的・物質・規制値等 目的 製造業における事業活動に伴っ て発生する汚水等の処理を適切 にすることにより、公共用水域の 水質保全を図ること 目的 公共用水域の水質汚濁が原因と なって関係産業に損害、公衆衛 生上看過しがたい影響が生じて いる水域に限って水質基準を設 定し、水質保全を図ること 目的（水質関連） 事業者、国及び地方公共団体の 公害の防止に関する責務を明ら かにし、公害の防止に関する施 策の基本となる事項を定め、公害 対策の総合的推進を図り、国民 の健康を保護するとともに生活環 境を保全すること。水質関係で は、水質等の環境基準、排出等 に関する規制、公害防止のため の施設の設置・整備等。 目的 工場及び事業場から公共用水域 への排出及び地下水へ浸透する 水質の汚濁の防止を図り、国民 の健康、生活環境を保全するこ と。人の健康に被害が生じた場合 における事業者の損害賠償の責 任を定める。 目的 水質汚濁防止法第 2 条「特定施 設」に係る有害物質、生活環境に 係る被害を生じるおそれのある物 質 ＜規制対象項目＞ ・ヒト健康項目 ①カドミウム及びその化合物 ②シアン化合物 ③有機燐化合物 ④鉛及びその化合物 ⑤六価クロム ⑥砒素及びその化合物 ⑦水銀及びアルキル水銀その他 水銀化合物 ・生活環境項目 ①水素イオン濃度 ②生物化学的酸素要求量及び化 学的酸素要求量 ③浮遊状物質 ④ノルマルヘキサン抽出物質含 有量 ⑤フェノール類含有量 ⑥銅含有量 ⑦亜鉛含有量 ⑧溶解性鉄含有量 － 107 － 規制法の整備、 規制対象項目設定の背景 昭和 25 年「1950 年）代初期より顕 在化したイタイイタイ病への対策と して制定された。昭和 33 年には、 本州製紙江戸川工場排水による 江戸川漁業被害が起こり、公共用 水域の水質保全と工場排水等を 規制する法律（旧水質二法）が制 定された。 規制水域や規制対象業種を個別 に指定する制度であったため、実 効性が不十分であった。 日本の四大公害病である水俣病、 第二水俣病（新潟水俣病）、四日 市ぜんそく、イタイイタイ病の発生 を受け制定された。 水俣病、第二水俣病、イタイイタイ 病など、人の健康や生活環境悪化 に繋がる水質汚染被害を防止。 昭和 33 年の旧水質二法では、規 制水域や規制対象業種を個別に 指導する制度であったが、水質汚 濁防止法では公共用水域への排 出水に対し、一律排水基準を設定 した。また汚濁の改善されない地 域に対しては上乗せ基準（各自治 体）を設定。 排水基準を達成するための行政指 導（目標期間の設定や監視、賠償 など）を強化した。 時期 個別規制法 排水基準を定める省 令 （総理府令 35 号） 水質汚濁に係る環境 基準について （環境庁告示 59 号） 昭和 47 年 水質汚濁防止法改正 昭和 48 年 瀬戸内海環境保全臨 時措置法制定 （法律 110 号） 瀬戸内海環境保全特 別措置法制定 （法律 68 号） 昭和 53 年 水質汚濁防止法改正 目的・物質・規制値等 ⑨溶解性マンガン含有量 ⑩クロム含有量 ⑪ふっ素含有量 ⑫大腸菌群数 目的 施行令で規定されたヒト健康物 質、生活環境物質の排水基準を 定めた。 ＜規制対象項目・基準値＞ ・ヒト健康項目 8 項目の許容限 度 ・生活環境項目 12 項目の許容 限度 目的 S42 公害対策基本法第 9 条、の 規定に基づき、水質汚濁に係る 環境基準を告示した。 目的 無過失賠償責任の導入 目的 排出水規制強化（COD を昭和 47 年対比半減）、上乗せ基準。特定 施設の届出厳格化、違反に対す る措置命令等 目的 昭和 48 年の旧瀬戸内法が時限 立法であったため、恒久法とし た。 COD 総量規制の導入、リンその 化合物を指定。 目的 閉鎖性海域における総合的な対 策の導入、汚濁負荷量による総 量規制の導入 目的 湖沼における窒素・りんにかかる 環境基準の設定 規制法の整備、 規制対象項目設定の背景 公共用水域の水域毎の環境基準 （人の健康の保護、生活環境を保 全）を設定。 瀬戸内海では赤潮被害が多発し、 その範囲が広域化しつつあった。 依然、赤潮被害が継続していこと から規制を強化。 昭和 57 年 水質汚濁に係る環境 基準について （環境庁告示 140 号） 昭和 59 年 湖沼水質保全特別措 置法の制定 （法律 61 号） 目的 湖沼における総合的な対策、汚 濁負荷量による総量規制等の導 入 湖沼における水質悪化が徐々に進 んでおり、また湖沼は汚濁物質の 蓄積等により水質の改善が極めて 難しい水域であり、総合的な規制 が必要である。 昭和 60 年 湖沼水質保全特別措 置法施行令 (政令 37 号） 湖沼にかかる窒素・りんの規制基 準の設定、水質悪化が進んでい る湖沼を指定。 同上 平成元年 水質汚濁防止法改正 (環水規 188 号） 地下水浸透規制、事故時措置の 導入 平成 2 年 水質汚濁防止法改正 (環水規 216,217 号） 生活排水対策の導入 － 108 － トリクロロエチレン等の有機塩素化 合物による広範な地下水汚染が明 らかとなってきており、地下水は汚 染されるとその回復が困難なた め、汚染の未然防止を図るために 水濁法を改正。 公共用水域の生活環境項目であ る BOD,COD で見た水質環境基準 の達成率は近年ほぼ横ばいで達 成が遅れている。この汚濁の見過 ごすことのできない要因は、炊事、 洗濯、入浴等の人の日常生活に伴 時期 個別規制法 環境基本法制定 （法律 91 号） 水質汚濁に係る環境 基準について （環水管 20 号） 平成 5 年 目的・物質・規制値等 環境への負荷の少ない持続的な 発展が可能な社会構築と地球環 境保全の推進を目的に、環境に 係る取り組みについて規定したも の。 ヒト健康環境基準 15 項目追加 (全 23 項目へ） ジクロロメタン（0.02mg/L)、四塩 化炭素(0.002)、1,2-ジクロロエタ ン(0.004)、1,1-ジクロロエチレン (0.02)、シス-1,2-ジクロロエチレン (0.04)、1,1,1-トリクロロエタン(1)、 1,1,2-トリクロロエタン(0.006)、トリ クロロエチレン(0.03)、テトラクロロ エチレン(0.01)、1,3-ジクロロプロ ペン(0.002)、チウラム(0.006)、シ マジン(0.003)、チオベンカルブ (0.02)、ベンゼン(0.01)及びセレン (0.01) 水質汚濁防止法改正 (環水規 255 号） 海域における窒素・りんに係る環 境基準の設定 窒素含有量：max120mg/L、日間 平均 60mg/L、 燐含有量：max16mg/L、日間平 均 8mg/L 平成 8 年 水質汚濁防止法改正 (環水管 275 号） 目的 地下水汚染に対する浄化措置命 令の導入、流出事故時における 措置の拡充(応急措置、届出、罰 則規定など 平成 9 年 地下水の水質汚濁に 係る環境基準につい て (環境庁告示 10 号） 地下水の汚染に係る環境基準の 設定 カドミウム～1,4-ジオキサンまで 全 28 項目について基準値が示さ れた。 平成 11 年 水質汚濁防止法改正 (環境庁告示 14 号） 平成 15 年 水質汚濁防止法改正 (環境省告示 123 号） ①有害物の追加（ほう素及びその 化合物、ふっ素及びその化合物 並びにアンモニア、アンモニウム 化合物、亜硝酸化合物及び硝酸 化合物） ②ほう素化合物追加に 伴い、石炭を燃料とする火力発電 施設の排ガス洗浄施設を特定施 設に追加 水生生物保全に係る環境基準の 設定 － 109 － 規制法の整備、 規制対象項目設定の背景 い排出される未処理の生活排水に ある。事業系排水規制への対応に 加え、生活系排水対策にも取り組 み総合的な水質汚濁防止へ。 公害対策基本法と自然環境保全 法を基礎に、地球環境規模での環 境保全に関する基本理念を定め、 新たな環境政策の枠組みを体系 化することとなった。 基準値は、日本、諸外国及び国際 機関において検討され、集約され た科学的知見、関連する各種基準 の設定状況などを基に、飲料水経 由の影響（主として長期間の飲用 を想定した影響）を考慮し、その上 で水質汚濁に由来する食品経由 の影響(長期間の摂取を想定した 影響）について考慮されて設定され た。 内湾、内海において窒素及び燐の 流入の増加に伴い海洋植物プラン クトンの増殖が活発化し水質が悪 化する富栄養化が進行する海域が 見られる。赤潮や青潮の発生に伴 い漁業被害を始め様々な影響が 出ており、湖沼だけでなく海域につ いても富栄養化防止の対策を図 る。 有害物質による地下水汚染による 水質汚濁に加え、昨今、油流出事 故が全国的に多発しており、水質 浄化に係る措置、流出事故時の措 置に関する規定がなく浄水場の停 止、農業用水の汚濁などの生活環 境被害が発生している。平成 8 年 9 月 4 日に施行となった水質汚濁防 止法の改正に織り込まれた。 地下水汚染による被害が広がって おり、平成 5 年に環境基本法が制 定され水質汚濁に係る環境基準が 出されたが、今回、地下水の水質 汚濁に係る環境基準について定め る。 人の健康保護に関する環境基準と して、ほう素、ふっ素並びに硝酸性 窒素及び亜硝酸性窒素が追加さ れた。 水生生物に対する毒性等まで遡っ て、水環境の汚染を通じて水生生 時期 個別規制法 目的・物質・規制値等 全亜鉛を追加 要監視物質 3 項目追加（クロロホ ルム、フェノール、ホルムアルデヒ ド） 平成 17 年 湖沼水質保全特別措 置法改正 (法律 69 号） 流入水の地域指定・削減設定、 既設含む特定事業所へ汚濁負荷 削減を設定 平成 21 年 水質汚濁に係る環境 基準について＆地下 水の水質汚濁に係る 環境基準について改 正 (環境省 091130004） 水質環境基準に 1,4-ジオキサン （≦0.05mg/L)を追加。 地下水環境基準に塩化ビニルモ ノマー（≦0.002)、1,2-ジクロロエ チレン（≦0.04)、1,4-ジオキサン （≦0.05)を追加 水質汚濁防止法施行 令改正 （環境省 120525002） 有害物質に追加（トランスｰ 1,2-ジ クロロエチレン、塩化ビニルモノマ ー及び 1,4-ジオキサン） 事故時の措置が必要な指定物質 として、クロム及びその化合物、 マンガン及びその化合物、鉄及び その化合物、銅及びその化合 物、亜鉛及びその化合物及びフェ ノール類及びその塩類を新たに 追加 平成 24 年 平成 25 年 水質汚濁に係る環境 基準について改正 （環境省 1280822001) 水生生物保全環境基準にノニル フェノールを追加 水質汚濁に係る環境 基準について改正 （環境省 1303272) 水生生物保全環境基準に、直鎖 アルキルベンゼンスルホン酸及び その塩を追加 参考資料：「環境管理」2012 年 10 月号 規制法の整備、 規制対象項目設定の背景 物の生息又は生育に支障を及ぼ すおそれのある物質について環境 基準生活環境項目として規制する 方向を打ち出した。 水濁法施行後 20 年以上が経過し たが湖沼の水質改善が停滞してお り、一層の水質改善を図るために 改正された。 水汚染を通じて人の健康に影響を 及ぼす項目について公共用水域 及び地下水の環境基準の項目を 追加した。環境省告示 78 号（平成 21 年 11 月)、環境省告示 79 号（平 成 21 年 11 月)。飲料、飲用による 影響を考慮 人の健康保護のために、平成 21 年 11 月に 1,４-ジオキサン、塩ビモ ノマー、1,2-ジクロロエチレンが水 質汚濁等の環境基準物質に指定 されたが、その後「人の健康に係る 被害を生じるおそれがある物質とし て、一段管理強化を図るものであ る。 水環境の汚染を通じ水生生物の生 息又は生育に支障を及ぼすおそれ がある物質について対策をとること となった。平成 24 年 3 月 7 日に中 央環境審議会が「水生生物の保全 に係る水質環境基準の項目追加 等」第一次答申。 水環境の汚染を通じ水生生物の生 息又は生育に支障を及ぼすおそれ がある物質について対策をとること となった。平成 24 年 12 月 27 日に 中央環境審議会が「水生生物の保 全に係る水質環境基準の項目追 加等」第二次答申。 特集：産業環境管理協会創立 50 周年記念号 環境年表－環境史と産業環境管理協会 50 年の歩み（技術展開） － 110 － 付録 ２．水質汚濁防止に関する技術的な課題 （１）除去対象物質 水質汚濁防止関係の規制物質は、大きくは生活環境項目と健康項目に分けられる。 ①生活環境項目に該当する物質 生活環境項目に関する規制は、昭和 45（1970）年に水質汚濁防止法が制定され、その後、 昭和 46（1971）年に水質汚濁防止法施行令が制定されて規制値が定められ、14 物質が対象と された。 生活環境項目の一律排水基準 生活環境項目 1 水素イオン濃度（pH） 2 生物化学的酸素要求量（BOD） 3 化学的酸素要求量（COD） 4 浮遊物質量（SS） 6 7 8 9 10 11 12 ノルマルヘキサン抽出物質含有量 （鉱油類含有量） ノルマルヘキサン抽出物質含有量 （動植物油脂類含有量） フェノール類含有量 銅含有量 亜鉛含有量 溶解性鉄含有量 溶解性マンガン含有量 クロム含有量 大腸菌群数 13 窒素含有量 14 燐含有量 5 許容限度 海域以外 5.8-8.6 海域 5.0-9.0 160mg/L （日間平均 120mg/L） 160mg/L （日間平均 120mg/L） 200mg/L （日間平均 150mg/L） 5mg/L 30mg/L 5mg/L 3mg/L 2mg/L 10mg/L 10mg/L 2mg/L 日間平均 3000 個/cm 3 120mg/L （日間平均 60mg/L） 16mg/L （日間平均 8mg/L） 備考 1.「日間平均」による許容限度は、1 日の排出水の平均的な汚染状態について定めたもの である。 備考 2.この表に掲げる排水基準は、1 日当たりの平均的な排出水の量が 50 立方メートル以上 である工場又は事業場に係る排出水について適用する。 備考 3.水素イオン濃度及び溶解性鉄含有量についての排水基準は、硫黄鉱業（硫黄と共存する 硫化鉄鉱を掘採する鉱業を含む。）に属する工場又は事業場に係る排出水については適 用しない。 備考 4.水素イオン濃度、銅含有量、亜鉛含有量、溶解性鉄含有量、溶解性マンガン含有量及び クロム含有量についての排水基準は、水質汚濁防止法施行令及び廃棄物の処理及び清掃 に関する法律施行令の一部を改正する政令の施行の際、現に湧出している温泉を利用す る旅館業に属する事業場に係る排出水については、当分の間、適用しない。 備考 5.生物化学的酸素要求量についての排水基準は、海域及び湖沼以外の公共用水域に排出さ れる排出水に限って適用し、化学的酸素要求量についての排水基準は、海域及び湖沼に 排出される排出水に限って適用する。 備考 6.窒素含有量についての排水基準は、窒素が湖沼植物プランクトンの著しい増殖をもたら すおそれがある湖沼として環境大臣が定める湖沼、海洋植物プランクトンの著しい増殖 － 111 － をもたらすおそれがある海域（湖沼であって水の塩素イオン含有量が 1 リットルにつき 9,000 ミリグラムを超えるものを含む。以下同じ。）として環境大臣が定める海域及びこ れらに流入する公共用水域に排出される排出水に限って適用する。 備考 7.燐(りん)含有量についての排水基準は、燐(りん)が湖沼植物プランクトンの著しい増殖 をもたらすおそれがある湖沼として環境大臣が定める湖沼、海洋植物プランクトンの著 しい増殖をもたらすおそれがある海域として環境大臣が定める海域及びこれらに流入 する公共用水域に排出される排出水に限って適用する。 出典：http://www.env.go.jp/water/impure/haisui.html ②健康項目に該当する物質 健康項目は、昭和 46（1971）年に水質汚濁防止法施行令が制定され、有害重金属類と全シ アン及び PCB の規制値が制定された。その後、平成 5（1993）年に公害対策基本法が環境基 本法に移行したことに伴い、規制対象物質の見直しが行われ、塩素系有機化合物 9 種と農薬 4 種などが追加された。また、平成 11（1999）年には、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素、アン モニア、ふっ素及びその化合物、ほう素及びその化合物が追加された。さらに、平成 19（ 2007） 年には全亜鉛が、平成 21（2009）年にはジオキサンが健康項目の対象物質に追加された。 健康項目の一律排水基準 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 有害物質の種類 カドミウム及びその化合物 シアン化合物 有機燐化合物（パラチオン、メチル パラチオ ン、メチルジメトン及び EPN に限る。） 鉛及びその化合物 六価クロム化合物 砒素及びその化合物 水銀及びアルキル水銀その他の水銀化合物 アルキル水銀化合物 ポリ塩化ビフェニル トリクロロエチレン テトラクロロエチレン ジクロロメタン 四塩化炭素 1,2-ジクロロエタン 1,1-ジクロロエチレン シス-1,2-ジクロロエチレン 1,1,1-トリクロロエタン 1,1,2-トリクロロエタン 1,3-ジクロロプロペン チウラム シマジン チオベンカルブ ベンゼン セレン及びその化合物 25 ほう素及びその化合物 26 ふっ素及びその化合物 1 2 3 許容限度 0.1mg/L 1mg/L 1mg/L 0.1mg/L 0.5mg/L 0.1mg/L 0.005mg/L 検出されないこと 0.003mg/L 0.3mg/L 0.1mg/L 0.2mg/L 0.02mg/L 0.04mg/L 1mg/L 0.4mg/L 3mg/L 0.06mg/L 0.02mg/L 0.06mg/L 0.03mg/L 0.2mg/L 0.1mg/L 0.1mg/L 海域以外 10mg/L 海域 230mg/L 海域以外 8mg/L 海域 15mg/L アンモニア、アンモニウム化合物亜硝酸化合 (*)100mg/L 物及び硝酸化合物 28 1,4-ジオキサン 0.5mg/L (*) アンモニア性窒素に 0.4 を乗じたもの、亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素の合計量。 備考 1.「検出されないこと。」とは、第２条の規定に基づき環境大臣が定める方法により排出水の汚染状 態を検定した場合において、その結果が当該検定方法の定量限界を下回ることをいう。 27 － 112 － 備考 2.砒素及びその化合物についての排水基準は、水質汚濁防止法施行令及び廃棄物の処理及び清掃に 関する法律施行令の一部を改正する政令（昭和 49 年政令第 363 号）の施行の際現に湧出している 温泉（温泉法（昭和 23 年法律第 125 号）第２条第１項に規定するものをいう。以下同じ。）を利 用する旅館業に属する事業場に係る排出水については、当分の間、適用しない。 出典：http://www.env.go.jp/water/impure/haisui.html （２）除去対象物質別の技術的な課題 水質汚濁を防止し、水環境を管理する目的で、技術課題を図 3-1-2-1 に示す。除去方法は 物質によって異なるが、活性汚泥法、沈降分離法、吸着法などが利用されている。図中の枠 内の右肩の数字は、規制が始まった年を示している。 図 3-1-2-1 水質汚濁防止に関連する技術的な課題 水環境管理技術 生活環境項目 1971 1）水素イオン濃度 酸、またはアルカリで中和 2）ＢＯＤ、ＣＯＤ 曝気法、活性汚泥処理 3）浮遊物質量（SS） 自由沈降法、凝集沈殿法、 遠心分離機、圧密沈降法 4）ノルマルヘキサン抽出物質 ・凝集剤を加え加圧浮上法 ・吸着材に吸着させて除去 5）フェノール類 活性汚泥処理 6）銅、亜鉛、溶解性鉄、溶解性 マンガン、クロム 難溶性化合物（水酸化物、硫 化物）を形成させて沈降分離 7）大腸菌 塩素処理 8）窒素(1993) ・生物酸化物法 ・活性汚泥法 9）りん(1993) ・凝集剤法 ・生物学的除去法 汚泥発生削減・減容化 ・脱水 ・焼却 重金属等除去 1971 1）カドミウム、鉛 錯体形成法・・アンモニア錯体、 シアノ錯体 難溶性化合物（水酸化物、硫化物、 炭酸化物）を形成させて沈降分離 2）全シアン ・アルカリ塩素法で酸化分解 ・電解酸化法（濃厚廃液の一次処理） 3）六価クロム 還元処理・沈降法（水酸化物形成） 4）砒素、セレン(1993) 鉄塩による凝集沈殿法（共沈法） 5）総水銀、アルキル水銀 処理方法：硫化物凝集沈殿法 非金属除去 1999 1）硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素 ・生物学的脱窒法 ・逆浸透膜法 ・イオン交換樹脂法 2）ふっ素及びその化合物 ・カルシウム化合物またはアルミニウ ム化合物による凝集沈殿処理 ・吸着処理 ・カルサイト法 ・晶析法 3）ほう素及びその化合物 ・凝集沈殿法 ・イオン交換処理法 4）アンモニア ・ストリッピング法 ・触媒脱窒法 塩素系化合物及び 1993 ベンゼン除去 ・活性炭吸着法 ・酸化分解法 過マンガン酸塩法、光酸化法 ・活性汚泥法 好気的分解菌 農薬除去 1993 チラウム、シマジン、チオベンカブ 1,3-ジクロロﾌﾟﾛペン ・中和・加水分解処理 凝集沈殿後、活性汚泥処理 ・活性炭吸着法 全亜鉛除去 2007 1）全亜鉛 難溶性化合物（水酸化物、硫 化物）を形成させて沈降分離 その他有機化合物除去 2009 1）1,4-ジオキサン ・オゾン処理法 ・活性炭吸着法 ・生物活性炭法 ・活性汚泥法 ・膜処理法 ・酸化分解法 ・キレート樹脂吸着法 重金属類は、それぞれ種類に応じた方法で除去されている。塩素系有機化合物、ベンゼン 及び農薬は、吸着法や活性汚泥法で処理されている。窒素、ふっ素、ほう素は、イオン交換 樹脂法や凝集沈殿法で処理されている。亜鉛は、難溶性化合物を形成して沈降分離、ジオキ サンは吸着法や膜分離、活性汚泥法などで処理されている。 － 113 － 第２節 水質汚濁物質の除去技術の開発 １．排水処理技術の概要 （１）排水処理のフロー 排水には、有機系排水（有機物を主に含んでいる排水）と無機系排水（無機物を主に含ん でいる排水）があり、処理の方法が異なる。有機系排水は、主に生物学的処理により、BOD （生物化学的酸素要求量）成分を分解する。無機系排水は、主に化学的処理（薬品による処 理）により重金属やふっ素などを分離し、その後、COD（化学的酸素要求量）成分を分解する。 水質汚濁防止技術に関する開発の歴史を把握する目的で、特許庁発行の特許マップシリー ズ一般 8「廃水処理技術」 （1999 年 3 月発行）を参照し、特許出願における排水処理の技術開 発情報を入手した。同書に記載された廃水処理のフローを図 3-2-1-1 に示す。 図 3-2-1-1 廃水処理のフロー （図中の廃水という表記は原典に従った。） 出典：特許マップシリーズ 一般 8「廃水処理技術」特許庁（1999） － 114 － 排水処理の基本は、工場排水・生活排水・下水等の排水中から汚濁物質を取り除き、排水 基準以下にすることである。汚濁物質は、その性質から以下のように区分することができる。 すなわち、有機性物質または無機性物質、懸濁性物質または溶解性物質、有害性物質、無機 栄養塩類である。これらの汚濁物質の性質及び濃度によって、物理化学的処理、生物学的処 理、及びこれらを組み合わせた処理が採用されている。その目的は、固液分離、有機物の分 解、還元性物質の酸化、pH の調節、有害物質の除去、無機栄養塩類（主としてリン・窒素化 合物）の除去、生成汚泥の処分である。 図 3-2-1 の廃水処理のフローに沿って、一般的な処理方法を以下に説明する。有機性廃水 及び無機系廃水のいずれにおいても、汚濁物質を水不溶性懸濁物質として廃水から固液分離 することが基本である。溶解性の有機物を微生物が分解し、固形物の余剰汚泥に変換する操 作も生物学的な固液分離として考えることができる。溶解性の無機物の場合には、物理化学 的処理によって一旦水不溶性の懸濁性物質の形に変換し、固液分離する。 有機性廃水では、まず固液分離により懸濁性物質を除く。除去後の汚濁物質濃度が目標値 を超える場合には、通常生物学的処理を行う。それでも目標値を超えている場合には、物理 化学的処理を行う。どのような場合でも放流時に大腸菌群が基準値以下となるように殺菌処 理を行う。 無機性廃水では、まず固液分離により懸濁性物質を除く。次に有害物質が残る場合には、 物理化学的処理を施して固形物として分離するか、無害化を行う。そののち汚濁物質濃度が 目標値を超えている場合には、吸着処理やイオン交換などの高度処理を行う。 ここで物理化学処理は、無機性だけではなく有機性の溶解物質でも効果的な場合がある。 溶解性の着色性物質を活性炭に吸着する場合やイオン性物質をイオン交換体に取り込む場合 が考えられる。また、生物学的処理を促進（汚泥減量化または汚泥基質化）させる目的で、 物理化学的処理を施す場合がある。 － 115 － （２）排水処理技術の俯瞰 排水処理技術を俯瞰するため、分類整理軸を、処理技術別に変えた俯瞰を図 3-2-1-2 に示 す。排水処理技術には、大きく分けて物理化学的処理と生物学的処理がある。生物学的処理 には、好気性流動床処理・生物学的脱窒・生物学的脱リン・膜分離活性汚泥法（MBR）などが ある。一方、物理化学的処理には、凝集剤による沈殿・中和・酸化還元・活性炭による吸着・ イオン交換樹脂による吸着・膜分離・オゾン酸化・紫外線酸化などの技術がある。さらに、 それぞれの処理法には目的に合わせて種々の手法が開発されている。 図 3-2-1-2 水質汚濁防止技術の技術俯瞰（処理技術別） 水環境管理技術 物理化学的処理 ①凝集剤による処理 ②中和処理 1）無機凝集剤による処理（硫酸アルミなど） 2）無機高分子系凝集剤による処理（ポリ塩化アルミなど） 3）天然有機高分子系凝集剤による処理（バイオ凝集剤など） 4）合成有機高分子系凝集剤による処理（カチオン系など） ③酸化還元による処理 ④活性炭による処理 1）酸化剤による処理（過酸化水素、重クロム酸カリ、 過マンガン酸カリ、塩素、オゾンによる酸化など） 2）還元剤による処理（水素ガス、硫化水素、硫酸ソーダ、 亜硫酸ソーダ、など） ⑤イオン交換樹脂による処理 1）カチオン交換樹脂による処理 2）アニオン交換樹脂による処理 3）両性樹脂による処理 4）キレート樹脂による処理 1）アルカリによる中和処理（NaOH、Na2CO3、CaO など） 2）酸による中和処理（H2SO4、HCｌ など） 3）炭酸ガスによる中和処理 1）撹拌吸着装置 2）固定層吸着装置 3）移動層吸着装置 4）流動層吸着装置 ⑥膜分離による処理 1）精密ろ過膜による処理 2）限外ろ過膜による処理 3）ナノろ過膜による処理 4）逆浸透膜による処理 生物学的処理 ①活性汚泥処理 1）好気性流動床活性汚泥処理 2）膜分離活性汚泥法 3）生物学的脱窒 4）生物学的脱リン ②生物膜による処理 1）接触酸化（浸漬ろ床）装置 2）生物膜ろ過装置（好気性ろ床） 3）散水ろ過装置 4）回転円板装置 ③嫌気性処理 ④酸化池、ラグーン（安定池）による処理 1）メタン発酵による処理 2）乳酸発酵による処理 1）好気性安定池 2）嫌気性安定池 － 116 － （３）汚濁物質濃度による処理方法 排水処理技術を俯瞰するため、汚濁濃度と各種排水処理方法の適用範囲について図 3-2-1-3 に整理した。 排水処理では、汚濁物質の濃度・種類に応じて段階的に処理が行われ、便宜的に一次処理、 二次処理、三次処理（高度処理）と呼ばれている。一次処理は主に懸濁性物質を物理的に除 去する処理、二次処理は生物学的に有機性物質(BOD)を分解する処理、三次処理は残存 BOD・ COD・窒素・リンなどを除去する処理が主要なプロセスである。 ただし、排水処理コストを考慮すると、高度処理ほど高くなるため、やみくもに高度な処 理をしても、コストや除去汚濁物質あたりに投入するエネルギーを増大させるばかりである。 設備の選定に当たっては、放流水域の排水基準に応じたプロセスを選定することが重要であ り、建設費・設置面積・運転費・維持管理の難易度を考慮しなければならない。 図 3-2-1-3 各種排水処理法の適用範囲（汚濁濃度） UV酸化 化学的処理 濃縮燃焼・湿式酸化 凝集 UV＋次亜塩素酸 オゾン酸化 活性炭 物理的処理 ろ過・機械的分離 膜分離 活性汚泥 生物的処理 嫌気性発酵 １０５ １０４ 散水ろ床 潟湖 １０３ １０２ １０１ 汚染濃度 ｐｐｍ １００ １０－１ 主要な排水処理分類（２．生物学的処理、３．物理化学的処理）に関しては後述する。 これら以外に、本調査の委員会協議において、特に抽出した排水処理の類型 ①液中燃焼、 湿式酸化、②汚泥減量化、③促進酸化について下記に概要を説明する。 ①液中燃焼、湿式酸化 液中燃焼は、石油化学工業から医薬品製造、製紙など多岐にわたる排水を焼却処理できる 方法である。廃液の種類や性状に大きく左右されることなく確実に無害化し、ダイオキシン などの二次公害リスクを最小に低減可能である。ネックとしては、ランニングコストが大き いことである。また、液中燃焼の類型の一つとして濃縮燃焼がある。濃縮燃焼は、液中燃焼 のプロセス内に組み込んで、燃焼排ガスの廃熱を用いて、減圧条件下で間接加熱することで 廃液の前濃縮を行い、水の蒸発潜熱を削減し、省エネルギー化を図る方式である。 － 117 － 湿式酸化は、汚泥・廃液をスラリー状のまま酸化処理を行うプロセスである。湿式酸化装 置は、液中に溶解しているか、または懸濁している有機物類や還元性無機物を、高温高圧下、 液相を保持した状態で酸化処理する方法である。なお、この方式は廃棄物処理法関連の設置 申請が不要である。 一般の焼却法と比較して、湿式酸化では系の加圧により水分の蒸発が抑制されるため、省 エネルギーである。また、窒素化合物や硫黄化合物は、アンモニアや硫酸イオンに転化され るため、排ガス中に NOx、SOx、ダイオキシンが発生しない。また、生物学的に毒性のあるシ アンやチオシアン化合物、フェノール類の分解または低分子化により毒性を低減させること ができ、生物学的処理が容易になる。エチレン廃ソーダ処理、カプロラクタム廃液処理、ア クリロニトリル廃液処理、チオコール廃液処理など、特定の石油化学プロセスに導入されて いる。 曝気槽に粉末活性炭を添加して処理する装置において、粉末活性炭再生処理装置として、 湿式酸化により活性炭を再生すると同時に、余剰汚泥の分解処理を行う。 ②汚泥減量化 活性汚泥法において、曝気槽内の活性汚泥（微生物）は沈殿槽へ移送され、固液分離の後、 増殖分の活性汚泥は余剰汚泥として引き抜かれ、残りは曝気槽へ返送される。余剰汚泥の資 源化や処理・処分には、多大な経費を伴い、発生現場での汚泥減量化のニーズは大きい。基 質化法とは、返送汚泥の一部を生分解性へ改質すること（基質化）により、曝気槽における 微生物の分解と消化を促進する方式である。 汚泥基質化は、汚泥可溶化とも言われる。死滅した細胞や細胞壁成分などは、曝気槽内で の微生物による酵素作用によって分解し、低分子化（可溶化）され、消化される。汚泥基質 化の原理を微生物レベルで見ると、細胞殺傷・細胞破砕・細胞低分子化の三つに分類される。 汚泥の基質化技術としては、好気性細菌を用いた生物処理、酸化剤を用いた化学処理、紫外 線・加熱マイクロ波・超音波などを用いた物理法、オゾンやアルカリ加熱による物理化学法 がある。 ゼロエミッション化は、まず廃棄物の抑制、次に資源としての利用、そして適正処分の順 で考えるべきで、廃棄物の排出抑制の究極が真のゼロエミッションとなることが望ましい。 「ゼロエミッション化生物処理」として、前述のように、返送汚泥の一部を基質化して、曝 気槽へ返送し、微生物により分解を促進し、余剰汚泥を排出しない方式が開発された。実用 化されているシステムでは、余剰汚泥の削減率は 70～80％である。 ③促進酸化 促進酸化は、複数の酸化剤と水との反応により、ヒドロキシラジカルを多く発生させ、酸 化分解反応を促進させる処理方法である。具体的プロセスとしては、オゾン＋UV、過酸化水 素＋UV、オゾン＋過酸化水素がある。 － 118 － ２．生物学的処理 （１）好気性流動床処理 ①活性汚泥法の歴史 森永乳業 ㈱元環境室長の矢崎雅俊氏「下水道を考えるⅦ 技術と法令の歴史」を参考に、 以下に活性汚泥法の歴史について記述する（http://ecoeng.exblog.jp/）。 産業革命が終盤を迎えた 1800 年代の初めのヨーロッパでは、ロンドンなどの大都市に人口 が集中する社会状況にあり、近代的な下水道が整備されつつあった。しかし、大地への放出 と農地への還元が主流であり、河川への直接放流が当たり前の時代であった。このため、テ ムズ川では悪臭が発生し、国会が開催できなくなるほどであったという。1848 年から 1852 年にかけて、テムズ川に下水を放流している下流から取水した水を飲料した方が上流よりも、 伝染病であるコレラによる死亡率が高いことが突き止められたが、これを防止するための本 格的な下水処理施設の建設は 1895 年以降であった。 日本でも明治時代の初めから下水道が整備され、1922 年に日本で初めての下水道処理施設 が三河島汚水処分場で運転を開始した。先進都市のロンドンに遅れること、約 30 年であった。 その処理法は 1870 年代から英国で開発が進められ、1895 年から 1920 年にかけて多数の下水 処理施設の建設で採用された「散水ろ床法」であった。英国では現在も中小規模の下水処理 施設で採用されているが、ハエの大量発生ばかりでなく、ろ床に付着した嫌気性汚泥を排除 が不完全なことなど大規模施設への対応が困難であった。 これに代わって開発されたのが、「活性汚泥法」である。1913 年に英国で開発されたが、 英国では既に散水ろ床法の下水処理施設建設に投資されていたために、その採用が遅れ、米 国で大幅に採用され、世界の下水処理法の主流となった。生物学的処理の分解除去対象の主 たるものは、有機性汚濁物質であるが、微生物の酸化・還元機能を活かして、窒素、リンの 除去あるいは重金属類の除去も行われるようになってきている。 ②特許出願に見る排水処理技術 生物学的処理には、処理に関する微生物が分子状酸素を必要とするか否かで、分子状酸素 が必要な好気性処理（活性汚泥法、生物膜法）、不要な嫌気性処理（メタン発酵法など）と好 気性処理と嫌気性処理の併用技術がある。特許出願は、好気性処理が圧倒的に多く、年間 500 ～600 件の出願件数に達している（日本への出願、出願年：1971～1995 年）。好気性処理の一 つである活性汚泥法が各種有機性排水あるいは下水処理で広く採用されていることや、嫌気 性処理に比べると装置や運転が複雑であることから、これらの装置の改善や運転に関する出 願が多いためと考えられる。 好気性微生物は、有機性の汚濁物質を二酸化炭素・水・アンモニアなどに酸化分解し、そ の時に得られたエネルギーで自らの菌体を生合成する。好気性処理においては、様々な微生 物が食物連鎖を構成しており、細菌、微細藻類、原生動物、後生動物などが複雑に作用し合 う生物相が形成されている。排水の処理にはこれらの微生物の分解能を効率よく、引き出す ための工夫が必要である。 活性汚泥法は、微生物が浮遊状態で排水と接触させる方法で、日本では約 80 年前に採用さ れた処理方法であるが、装置に関する出願は常時 80～90 件の高レベルにある。微生物への酸 － 119 － 素の供給促進のための純酸素の利用や深層曝気法あるいは膜分離との併用などの技術開発の 余地が残っている。 活性汚泥の前処理並びに汚泥の分離は、排水中の有機物を分解して、自らの細胞を増やし、 結果として汚泥濃度が不必要に高まることから、汚泥のコントロールが活性汚泥法の重要な 技術といえる。 好気性生物学的処理に必要な空気中の酸素を効率よく排水に溶解させるためには、微細な 泡を作る技術が重要である。また、酸素供給コストが活性汚泥法による処理のランニングコ ストの大きなの部分を占めることから、有効に利用することが重要である。散気器において も様々な多孔散気器が開発されてきており、ベンチャー企業も参入しやすい技術分野である。 流動媒体に微生物を付着させることで微生物保持量を高めながら活性汚泥法における固液 分離の難点や、ろ床法における閉塞の問題の解消を図った流動床が 1980（昭和 55）年代前後 から開発された。粒径が小さい担体ほど付着生物量が増えるため、当初、砂などを付着媒体 として固液分離性を高めた流動床方式が多く検討された。しかし、運転初期には、密度が大 きい媒体を流動化させる動力が必要になること、付着しすぎると流動媒体の見かけ密度も軽 くなって流出しやすくなるなどの問題が生じた。このため径を大きくして密度の小さいスポ ンジや高分子担体を用いて、スクリーンで分離する方法が主流となった。流動床法では、排 水に含まれる SS や担体から剥離した生物破片は、後段に設けた重力沈殿池で除去する。BOD 負荷を高く取り、滞留時間を短くした処理では、分散した菌体も流出する。この場合、後段 に凝集沈殿池を設け、SS や COD 除去を図ることが多い。下水道放流を行う工場排水処理では、 流動床単独処理で放流水基準を満足することが多く、排水処理施設のコンパクト化やコスト 低減が図られる。 図 3-2-2-1 流動床型生物膜処理法の処理フロー 出典：エバラ時報 No.228(2010-7)p20 好気性生物処理技術の特徴と発展の流れ 北川政美 代表的特許をもとに、好気性流動床処理関連特許の発明の目的・効果と改良のための方法・ 手段との関連性を見ると、1970（昭和 45）年代から 1980（昭和 55）年代までは処理速度の 向上、維持管理の容易化のために、主として装置構造、流動担体の改良から解決を図ってい ることが示されている。また、1970（昭和 45）年代は処理水質の向上や処理コスト低減のた － 120 － めの技術開発が行われたが、1980（昭和 55）年代は処理速度の向上や維持管理の容易化が中 心に移り、1990（平成 2）年代に入ると排水規制の強化に対応するために再び処理水質の向 上とそのためのコスト上昇を抑えることが注目されてきている。 好気性流動床処理で特に重要な処理槽内の流動状態に大きな影響を及ぼす装置構造に関す る代表的特許において、装置構造別に目的・効果を見ると、担体の分離、担体の流出防止の ためには、ろ過板、固定床やろ過層、断面積の変化が、生物膜の剥離によって均一な生物膜 形成を促すためには、撹拌、洗浄装置が、流動促進のためには、撹拌あるいは処理槽内部の 構造が重要な要素であることが示されている。 （２）生物的脱窒 生物学的処理による窒素の除去はアンモニアを好気性条件下で硝酸に酸化する硝化反応と、 嫌気性条件下で硝酸を還元して窒素ガスに還元する脱窒反応からなっている。 ＊硝化反応 ＊脱窒反応 2NH 4 ＋ 3O 2 → 2NO 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4H 2NO 2 ＋ O 2 → 2NO 3 2NO 3 ＋ 10H 2NO 2 ＋ 6H + + → N 2 ＋ 4H 2 O ＋ 2OH - → N 2 ＋ 2H 2 O ＋ 2OH - + この反応においてアンモニア性窒素 1kg を酸化するのに酸素約 4.6kg が必要であり、アン モニアの酸化により液中のアルカリ度が減少する。硝化槽の菌体が温度と pH に敏感であるた めに、これらの反応を効率よく行うためには、pH のコントロールと水温の維持には注意が必 要である。さらに、それぞれに生物膜法やグラニュール形成法、膜分離活性汚泥法などが実 用化されている。硝化・脱窒工程を二次処理の後に独立して設ける方法もあるが、生物脱窒 のプロセスでは水素供与体としてのメタノールなどの代わりに原排水を用いる方法が経済的 に優れているため、二次処理に組み込んで行うのが一般的である。 硝化反応のポイントは硝化細菌の維持にある。硝化細菌は独立栄養細菌であることから増 殖速度が遅く、硝化槽の汚泥滞留時間を短くすると系内で充分増殖できず、硝化反応が進行 しづらくなる。一方脱窒反応は、硝酸中の酸素による有機物の酸化反応であるから、脱窒す る硝酸・亜硝酸に見合う量の有機物を添加する必要がある。通常は排水中の有機物を使用す るが、不足する場合にはメタノールや酢酸など安価で資化されやすい有機物を外部から添加 する必要がある。 硝化反応はアルカリ消費反応であるため、排水中に充分なアルカリ度がない場合は水酸化 ナトリウム等のアルカリ剤を添加する必要があるが、脱窒反応はアルカリ生成反応であるた め、硝化液循環法のようにこれらをうまく組み合わせることにより、外部からのアルカリ添 加を不要とすることもできる。反応の最適 pH は硝化脱窒ともに 7～8 程度である。 処理プロセスには、循環式嫌気・好気活性汚泥法と、回分式嫌気・好気活性汚泥法がある。 － 121 － 代表フロー例を図 3-2-2-2 に示す。 図 3-2-2-2 排水中の窒素やリンの除去法のフロー図(例) 出典：野々部技術士事務所ホームページ「排水中の窒素やりんの除去技術」 （http://www.tac-net.ne.jp/~nonobe/doc/H20-04.pdf） 代表的特許をもとに、生物学的脱窒処理関連特許の発明の目的・効果と改良のための方法・ 手段との関連性を見ると、1970（昭和 45）年代は、処理水質の向上のために主として生物膜 法を併用することが着目されていた。しかし、その後処理水質の向上の観点からの出願は一 段落し、1990（平成 2）年代に入ってから排水規制の強化に伴って、今度は処理フローや構 造面からの技術開発が行われている。 処理速度向上やコスト低減のためには、1970（昭和 45）年代及び 1980（昭和 55）年代前 半は処理フローの改良、生物膜の併用、または装置構造、運転制御に着眼点が置かれていた。 さらに処理速度向上、コスト低減に加えて省スペース化に関しての技術のアプローチとして は、特に生物膜法において担体が無機のものから高分子担体に技術の中心が移ってきている ことが注目に値する。 （３）生物的脱リン 活性汚泥の処理水中のリンの除去法には、凝集剤を添加して水に不溶性のリン酸塩にして 分離する物理化学法や、活性汚泥に過剰に摂取させる生物法、ジルコニウムによる物理吸着 法などがある。ここでは生物法について記述する。 活性汚泥は好気性条件下ではリンを細胞内にポリリン酸として貯蔵し、嫌気状態で有機基 質存在下では有機基質を摂取しリンを放出する。このため、活性汚泥を嫌気的状態にして、 有機基質を与え、その後に好気条件下に戻すと、リンの過剰摂取現象が起こることが、1965 年に G.V. Levin と J. Shapiro らによって指摘されている。 嫌気好気法フロー例を図 3-2-2-3 に示す。 － 122 － 図 3-2-2-3 凝集剤添加によるりんの除去方法 出典：野々部技術士事務所ホームページ「排水中の窒素やりんの除去技術」 （http://www.tac-net.ne.jp/~nonobe/doc/H20-04.pdf） 代表特許をもとに、生物学的脱リン処理関連特許の発明の目的・効果と改良のための方法・ 手段との関連を見ると、1980（昭和 55）年代前半は、処理水質（リン除去率）の向上、及び 処理の安定性向上を目的に、処理プロセス並びに運転制御の面から技術開発が行われ、その 後、一段落したものの、1990（平成 2）年代に入ってからは、法規制の強化を背景に、再び 処理水質の向上を目的とした技術開発が行われている。 通常、活性汚泥中のリン含有量は 1.0～1.6％前後であるが、過剰摂取した汚泥のリン含有 量は 5％程度に増える。生物脱リンの基本は AO 法（Anaerobic Oxic 法）と呼ばれるプロセス であり、過剰にリンを摂取・蓄積した汚泥を余剰汚泥として系外に引き抜くことにより 90％ 前後のリンが除去される。これに脱窒槽を加えると脱リンと脱窒が同時に行え、75％程度の 窒素の除去が同時にできる。さらに単相汚泥法と生物学的リン除去循環方式二段脱窒法で余 剰汚泥を適量引き抜くと、リン 95％以上、窒素 90％以上の同時除去が行える。生物学的リン 除去によるリンの除去方法は生物脱窒を兼ねて行うことができるため、脱窒と脱リンの同時 除去が行われることが多い。 処理の安定性向上のために、1980（昭和 55）年代後半からは、生物膜法や関与微生物の変 更など、生物学的な視点から技術開発が行われており、今後注目される分野である。さらに、 装置のコンパクト化、発生汚泥処理の容易化や発生量の削減などのコスト低減については特 に 1990（平成 2）年代に入って注目され、従来の活性汚泥とは異なる生物膜や微生物を用い ることや、排水から飼料などの有用物質を副産物として得る技術開発が行われている。一方、 曝気エネルギーの削減などの省エネルギーは、プロセスの改良と相まって今後開発が望まれ る分野である。 － 123 － （４）膜分離活性汚泥法 （MBR : Membrane Bio Reactor） 膜分離活性汚泥法とは、下水や工場排水の浄化を行う「活性汚泥法」の 1 種で、処理され た水（処理水）と活性汚泥との分離を、従来の沈殿池に代えて精密ろ過膜（MF 膜）または限 外ろ過膜（UF 膜）を使って行う方法である。英語で Membrane Bioreactor と称することから、 頭文字をとって MBR 法と呼ばれることが多い。標準活性汚泥法と膜分離活性汚泥法の比較を 図 3-2-2-4 に示す。 活性汚泥法では、排水中の有機物を中心とした汚濁物質を、反応タンクの中で大量に繁殖 させた微生物、すなわち活性汚泥に捕えさせ、これを代謝または呼吸によって消費させるか、 付着させたまま汚泥として排出させるが、処理水と活性汚泥との分離については、従来は沈 殿法、すなわち活性汚泥を最終沈殿池で自然に沈降させることで行われてきた。しかし、こ うした従来法では、活性汚泥がバルキング（活性汚泥が浮きやすくなること）などの原因に より、自然沈降で分離しきれずに処理水側に流失（キャリーオーバーと呼ばれる）すること があり、また反応タンクに保持できる活性汚泥の濃度が、自然の沈降性と最終沈殿池の大き さに依存することになる。 図 3-2-2-4 出典：入門水処理技術 標準活性汚泥法と膜分離活性汚泥法の比較 和田洋六著 東京電機大学出版（2012） そこで、処理水と活性汚泥を強制的に分離させることで活性汚泥の流出を防ぐとともに、 反応タンクでの活性汚泥の濃度を上げてその小型化を図り、最終沈殿池やその他の砂などを 使ったろ過、及び消毒などの工程をなくすことができる技術として開発されたのが「膜分離 活性汚泥法」である。1960（昭和 35）年代に米国で開発され、分離膜の技術革新に伴って、 1990（平成 2）年頃から世界的に普及が進み始めた。2009（平成 21）年時点で、欧米や日本、 中国を中心に普及が進んでおり、特に中国では排水の再利用を目的とした需要の伸びが著し い。 － 124 － 膜分離活性汚泥法は、平板状または中空状の MF 膜を曝気槽の中に浸漬し、下から空気を送 って活性汚泥処理をしながら汚泥（MLSS）のろ過分離も行う。処理水は上部集水管から自給 式ポンプで吸い上げる。 膜分離活性汚泥法は下記の利点がある。 ①沈殿槽が不要なので装置がコンパクト。 ②汚泥の管理が容易。 ③曝気槽内の汚泥を高濃度に維持できる。 ３．物理化学的処理技術 （１）凝集・沈殿 ①経緯 凝集剤使用の歴史は古く、紀元前からと考えられ、当時は“明礬” （ミョウバン）が使用さ れたといわれている。19 世紀末に、無機凝集剤（硫酸アルミニウム、通称：硫酸バンド）を 使用した処理技術が確立し、20 世紀初頭には“デンプン”に代表される天然有機物が使用さ れ始めた。1960（昭和 35）年頃、米国において、アクリルアミド（AAM）系高分子凝集剤が 工業化され、それまでの無機凝集剤や天然有機物と比較して、その集剤としての卓越した効 果が認められた。我が国でも、国産化と、更なる改良が進み、経済成長、下水道の普及、1971 （昭和 46）年の水質汚濁防止法の公布などに伴い、飛躍的に凝集剤の需要が伸びた。 ②凝集剤 凝集剤には無機系（アルミニウム塩系、鉄塩系）、無機高分子系（活性ケイ酸、ポリシリカ 鉄）、天然有機高分子系（アルギン酸ソーダ、キチン・キトサン系、バイオ凝集剤）、合成有 機高分子系（カチオン系、アニオン系、ノニオン系）がある。 凝集剤のメーカーとしては、無機凝集剤では硫酸バンド及びポリ塩化アルミニウム（PAC） のメーカーとして、住友化学（グループとして朝日化学、広栄化学）、多木化学、日本軽金属、 大明化学があり、高分子凝集剤メーカーとしては、ダイヤニトリックス、MT アクアポリマー、 ハイモ、三洋化成、興南化学等がある。海外主要メーカーとしては、SNF（France）、BASF/Ciba （Swiss）、Ashland（Germany）、Nalco（US）、Kemira（Finland）がある。 ③凝集原理 水中の懸濁粒子が微細であればあるほど沈降分離が難しくなる。そこで懸濁分散している 微粒子を凝集させて見かけの粒径を大きくし、沈降速度を上げる必要がある。一般的には、 凝集を必要とする微粒子（～数μm）は表面荷電の互いの反発や表面の水和層の立体的近接阻 害のために安定に分散している。ここで粒子表面の荷電を中和すれば、粒子間距離は接近し、 ファン・デル・ワールス力の効果により粒子同士は密着する。この荷電中和に使用されるの は硫酸バンドに代表される無機凝集剤でありこの作用を凝結と呼ぶ。しかしながら、無機凝 集剤により生成された粒子の塊（小フロック、１次フロック、基礎フロック）は十分な大き さでなく、強度も弱い。そこで、高分子凝集剤を添加することで飛躍的に大きさ、強度を有 する粒子の塊（大フロック）が形成され沈降分離を容易にする。 － 125 － このような作用は、高分子凝集剤の「橋かけ（Bridging）」によってもたらされる。橋かけ するためには高分子凝集剤は粒子表面へ吸着できる官能基をもつことが第一に必要であり、 また、水中での広がりが大きいほど、橋かけしやすい。AAM 系高分子凝集剤はその分子内の アミド基（－CONH 2 ）が粒子表面と水素結合し、高い吸着性を示す。また AAM モノマーから超 高分子量の高分子凝集剤が得られやすく、さらにカルボキシル基（-CO 2 -）を有するアニオン 系高分子凝集剤においては、その分子内の相互静電反発により分子が伸長するので、高い橋 かけ能がある。 図 3-2-3-1 凝集剤による粒子の凝集の模式図 懸濁粒子の分散状態 無機凝集剤等による凝結 懸濁粒子の大きさ （～数μm） 凝結した粒子群 （数十～数百μm） 反発し合い安定に分散 粒子 負電荷を持つ水和層 高分子凝集剤による フロック生成 凝結した粒子群 凝集フロック （数mm） 無機凝集剤は懸濁粒子の表面を 荷電中和し、ファン・デル・ ワールス力の効果により粒子は 密着する。 高分子凝集剤 ④凝集・沈殿設備 凝集・沈殿のための設備としては、混和凝集、フロック形成、沈殿分離の三つの工程に分 かれる。混和凝集は凝集剤を添加後できるだけ急速に撹拌して、凝集剤を原水中に均一に拡 散させて濁質を微小なフロックに凝集させる目的である。混和池で微小フロックに凝集させ る方式には、外部から機械的エネルギーを与える方式と水流自体のエネルギー方式がある。 機械方式はフラッシュミキサとも言い、鉛直軸の周りに数枚ないし数 10 枚の羽根を有する 回転翼を回転して混和する。このような機械的撹拌方式は、損失水頭がほとんどないのが特 徴である。機械的撹拌は、減速装置を可変にしておけば広い流量範囲に対応できるのが強み である。一方、ポンプ撹拌方式は、原水の一部をポンプ加圧して原水と衝突させて混和する 方式であり、フラッシュミキサに比べて所要エネルギーが大きい。水流自体による混和方式 は、機械的作動部分が少ないので故障が少なく、維持管理は容易であるが、損失水頭は大き くなる。良好な撹拌混和を期待する場合は流量範囲が限られてくる。 フロック形成は、生成した微小フロックを大きく成長させる目的で、緩やかに撹拌する。 フロック形成池に設置して機械的な外部エネルギーにより撹拌する設備をフロキュッレータ と言う。フロック形成池の攪拌機は縦型と横型があり、撹拌速度は混和池に比較して弱く、 多段撹拌の場合は後段にいくほど弱く設定されている。フロッキュレータは数枚のパドルを ゆっくりと回転させ、フロックの成長、凝集を助ける目的であり、強すぎる撹拌は成長した 凝集を分散させることになり逆効果である。凝集により生じたフロックは、沈殿、ろ過工程 を経て分離される。 また、凝集関連設備メーカーとしては、栗田工業、ダイヤニトリックス、オルガノ、荏原 － 126 － 製作所、住友重機械などが挙げられる。近年の国内無機凝集剤と高分子凝集剤の生産・出荷・ 需要データを表 3-2-3-1 及び表 3-2-3-2 に示す。 表 3-2-3-1 硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（PAC）の生産、出荷量 アルミナ10％換算 14％固形換算 西暦年 硫酸アルミニウム 生産 ポリ塩化アルミニウム 出荷 数量 ｔ ｔ 生産 金額 単価 百万円 ￥／kg 出荷 数量 ｔ ｔ 金額 単価 百万円 ￥／kg 2003 855,641 741,618 13,621 18.4 596,118 658,613 13,421 20.4 2004 860,891 738,948 13,944 18.9 617,206 670,301 13,808 20.6 2005 827,856 708,064 14,202 20.1 592,772 643,873 13,984 21.7 2006 791,269 690,793 14,051 20.3 587,292 646,102 14,002 21.7 2007 791,686 684,703 13,981 20.4 595,025 657,734 14,596 22.2 2008 757,780 655,001 13,945 21.3 582,542 634,004 14,585 23.0 2009 634,014 566,429 12,163 21.5 556,757 612,116 14,288 23.3 2010 655,406 582,357 12,752 21.9 576,385 633,496 14,658 23.1 出典：経済産業省・化学工業統計年報より 表 3-2-3-2 高分 凝集剤 高分子凝集剤の国内需要量の推移 国 需要 推移（推 ） 単位：ｔ／年 合計 年 アニオン・ノニオン系 カチオン系 2005 12,500 22,500 35,000 2006 12,500 23,500 36,000 2007 12,500 24,000 36,500 2008 12,500 24,000 36,500 2009 12,500 24,000 36,500 2010見込 12,500 24,000 36,500 出典：高分子凝集剤環境協会 （２）活性炭吸着 ①活性炭 活性炭は、多数の微細孔を持ち、その表面積が 1g 当たり 500～2,500m 2 と非常に大きい炭 素物質である。固体表面からの引力（ファン・デル・ワールス力）により分子が引き付けら れるという界面現象により、吸着（物理吸着）が起こる。すなわち、表面積が大きいほど、 多く吸着できることを表している。 ②吸着 活性炭への吸着は多くの場合、可逆的な物理現象である。すなわち、ある温度、圧力下で 吸着平衡に達した系を、高温度、低圧力におけば被吸着物質が脱離してくる。液相における － 127 － 吸着理論は、いろいろと検討されているが、微量成分の吸着平衡は、Langmuir の吸着等温式 あるいは簡単な Freundlich 式に従う系が多い。 活性炭における吸着は、ミクロ孔の表面あるいは空間において生ずると考えられる。被吸 着物質は外部流体より粒子表面へ（過程 1）、粒子表面より粒子内の細孔を移動して吸着座へ （過程 2）、そして吸着座での吸着（過程 3）という順を経て吸着完了となる。過程 1 は粒子 外表面に付着した薄い流体層を通しての分子拡散と考えられ、その層の厚みは粒子外側の流 れで決まる。過程 2 は吸着系、吸着剤の構造、吸着量などにより異なるが、拡散が主体で、 粒内拡散と呼ばれ、多くの場合、吸着における全移動過程を支配するものである。過程 3 は、 物理吸着では一般に他の過程に比べて極めて速いので、その抵抗は無視できる。結局、吸着 分子の動きは粒子の外部境膜と粒内拡散のいずれか、あるいは両方によって規定される。基 本的には、平衡吸着量、及び吸着速度のデータを元にして、吸着設備が設計される。 図 3-2-3-2 粒状活性炭 国内活性炭・販売量と販売単価 粉状活性炭 粒状炭・単価 粉状炭・単価 60 400 販 50 売 量 40 350 250 20 200 10 150 円 ／ k g ） 千 30 ｔ ） 300 単 価 （ 450 （ 70 100 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 西暦 年 出典：経済産業省・化学工業統計データより作図 ③活性炭の使用 活性炭を液相で利用する場合、古くは粉末活性炭が使用されてきた。液相では、拡散速度 が非常に小さいので、ろ過作業の煩わしさが増大する不便があっても、短時間での吸着を優 先して粉末活性炭を選択してきた。第 2 次世界大戦後、カルゴンカーボン（当時：Pittsburgh Coke & Iron Co.）が精力的に粒状活性炭の液相における利用の開発を行い、糖類をはじめ産 業界における溶液の精製、及び上下水道から産業排水に至る広範囲の水処理領域で粒状活性 炭の普及を図ったことで、粒状活性炭利用が大いに高まった。 粉末活性炭を用いた操作方式としては、回分接触法（batchwise contact filtration）・成 層ろ過法・連続ろ過法がある。通液法で分類すると、固定床方式・移動床方式・流動床式が ある。また、固定層吸着装置で、活性炭の吸着作用に加えて活性炭層内の微生物による有機 物の分解作用を利用する、生物活性炭処理（BAC：Biological Activated Carbon）という方 式がある。 － 128 － ④活性炭メーカー 活性炭メーカーとしては、味の素ファインテクノ、カルゴンカーボンジャパン、カーボン テック、キャタラー、北村化学、クラレケミカル、クレハ、興和、品川炭素、セラケム、太 平化学産業、ツルミコール、日本エンバイロケミカルズ、パウダーテック、フタムラ化学等 がある。海外メーカーとしては、Norit（オランダ）、Calgon Carbon（US）、Mead Westvaco （US）、寧夏華輝活性炭などがある。 ⑤活性炭設備メーカー 活性炭処理設備のメーカー、あるいは設置業者としては栗田工業、シャープ、オルガノ、 荏原製作所、東レなどがある。 （３）膜分離 ①分離膜 膜分離は、微細な孔（Pore）を持つ膜を用いて、水をろ過し、その孔より大きいサイズの 粒子（懸濁性のものから、溶解性のものまで）の不純物を除く処理技術であり、膜のポアサ イズと材質を選択することによって、様々な排水に対応でき、かつ高レベルの処理水が得ら れるため、今後も伸びていく技術分野である。 分離膜は、その分離対象物質の種類やサイズにより、精密ろ過膜（MF 膜：Microfilter Membrance）、限外ろ過膜（UF 膜：Ultra Filtration Membrance）、ナノろ過膜（NF 膜： Nano-Filtration Membrance）、逆浸透膜（RO 膜：Reverse Osmosis Membrance）に分類され る。 MF 膜は、0.1～1μm の範囲の粒子や高分子を阻止する分離膜である。膜の素材により、高 分子膜やセラミック膜などの無機膜がある。国内では、浄水場の高度水処理用に使用される 例が多く、海外では、下水・排水施設での採用が多い。下水処理等の生物学的処理分野で、 MF 膜を水槽中に浸漬させる浸漬型膜分離活性汚泥法（MBR:Membrance Bio-Reactor）が用い られる。この方法では処理水と活性汚泥の分離を MF 膜で行うため、汚泥を効率的に分離でき 処理水質も向上するため下水の再利用がしやすく、設備が簡略化できることから、MBR の利 用が増加している。 UF 膜は 2nm～0.1μm の範囲の粒子や高分子を阻止する分離膜で、MF 膜より細かい物質を分 離できる。使用される高分子素材はあまり多くなく、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニ ル－ポリアクリロニトリル共重合体、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ふっ化ビニリ デン、芳香族ポリアミド、酢酸セルロースなどである。UF 膜は単独の使用は少なく、RO 膜、 MF 膜との組み合わせで使用されることが多いので、市場規模は小さい。日本では浄水場の高 度ろ過、純水・超純水の製造分野で利用されており、排水処理に使われることは少ない。 － 129 － 図 3-2-3-3 Å nm μm mm サ イ ズ 10 排水の物質のサイズによる処理方法の概要 100 10 100 0.1 10 1 濁度 濁度 藻類 藍藻類（アオコ）珪藻類 一般細菌 100 0.1 1,000 1 10 植物プランクトン クリプトスポリジウム ジアルディア バクテリア 病原性微生物 ウイルス 糖質 蛋白質・酵素 農薬 THM・前駆物質 有機物 H2 O 無機物 膜分離 1価イオン（Na、K、Cl、F、NO3 等） 2価イオン（Ca、Mg、SO4 等） RO 砂ろ過 UF NF MF NF 膜は 2nm より小さい粒子や高分子を阻止する液体分離膜で、水と低分子有機物、１価イ オンを透過し、中～高分子有機物、多価イオンの除去、海水淡水化のスケール成分除去等に 用いられる。MF 膜同様に、高分子膜、無機膜がある。分離・透過原理は、RO 膜とともに、浸 透圧理論による。 分離膜の利用に当たっては、複数の膜を組み合わせて作った膜モジュールをいう単体構造 物を装置に設置する。装置規模に応じて、膜モジュールの数を増減させるのが一般的である。 膜モジュールには、用途に応じて、平膜型、チューブラー型、スパイラル型、中空糸型など がある。 RO 膜（逆浸透膜）は、酢酸セルロース素材で、単一の素材で孔のないスキン層とスポンジ 状の支持層の非対称膜で、1960（昭和 35）年に、海水淡水化を目的にカリフォルニア大学の Loeb と Sourirajan が作製した。逆浸透膜は塩類の分離除去（脱塩）に用いられる液体分離 膜である。海水淡水化の他に、下水再生・工業用水再生分野で、MBR と RO 膜の組み合わせが 主流となって、RO 膜の利用が拡大すると予想されている。 ②分離膜メーカー MF 膜のメーカーとしては、旭化成ケミカルズ、クラレ、東レ、三菱レイヨン、Dow、Siemens Water Technologies、Koch Membrance Systems、Sartrious などがある。RO 膜のメーカーと しては、東洋紡、東レ、日東電工、Dow、GE Water & Process Technologies、Koch Membrance Systems などがある。 ③分離膜設備メーカー 水処理装置・設備を手掛けているのは、東レ、栗田工業、オルガノ、日東電工、神鋼環境 ソリューション、三浦工業などがある。 － 130 － （４）オゾン酸化 酸化は酸化剤により、水中の無機物及び有機物などの酸化または細菌、ウイルスなどの殺 菌、不活性化を行うプロセスである。酸化には、オゾン、塩素、過マンガン酸カリウム、二 酸化塩素などのほか、紫外線も用いられる。さらに酸化反応を促進させる技術も開発されて いる。 オゾンを用いる酸化処理は、オゾンが有している強い酸化力を利用するものである。オゾ ンは、オゾン発生機と電力があれば、どこでも容易に製造でき、かつ制御ができ、別の酸化 剤である塩素に比べて高価であるものの、塩素では分解できない有機物の分解や脱色ができ ることから、確実に排水の高度処理への適用が増えている。 オゾン発生方式は、紫外線方式、電気分解方式、放電方式などがあるが、工業的には効率 よくオゾンを発生するため放電による方法が用いられる。また、オゾン接触槽の方式として は、水処理には散気管式（ディフェーザ式）が多く採用されている。その他にエジェクタ型、 下方管注入型、タービン型がある。下方管注入方式の原型とも言える U チューブ式エアレー ターの歴史は古く、1950 年代後半に海外で水道ポンプ場の脱炭酸設備として実用化されたと 言われている。タービン型は高濃度のオゾンを反応槽内に蓄積させる特徴がある。 オゾンはどのような排水にも適用されるが、着色物質、悪臭物質、COD、有機化合物、無機 化合物に加え、微生物に対しても適用されることが多い。微生物に対する作用は、殺菌作用 と考えることができ、様々な物質へのオゾンの有効性を裏付けるものである。 代表的特許をもとに、オゾンによる処理の関連特許の発明目的、効果と改良のための方法、 手段との関連性が見られているが、1970（昭和 45）年代は、水質の向上に加えて、高価格で あるオゾンを有効に利用するために、処理効率向上、省エネルギーが最大の課題であり、そ のために、オゾン処理では撹拌混合などの処理が、あるいは、排オゾンの有効利用の観点か ら技術開発が行われている。また、他の処理方法を用いてオゾンの消費を抑える技術開発も 行われている。一方、1980（昭和 55）年代を中心に、オゾン単独では有機物の酸化分解に限 界があることから、有機物を低分子化させて酸化を促進させるために、過酸化水素や紫外線 などを用いる技術分野が注目された。1990（平成 2）年代に入ってからは、処理効率の向上 が課題となっており、促進処理や排オゾン利用技術といった方法が開発された。 図 3-2-3-4 出典：特定非営利活動法人 排水・用水処理用オゾン装置の生産動向 日本オゾン協会 － 131 － （５）紫外線酸化 可視光線より短波長で、エネルギーの高い紫外線は、従来から殺菌に使用されているが、 排水基準の強化に伴って、殺菌だけでなく、より高度な処理のために紫外線の酸化作用に注 目した技術が開発されている。COD、BOD あるいは懸濁物質の処理に紫外線処理が見られるが、 これは、紫外線に残留性がないこと、またその酸化力を活かし、高度処理への適用が増えて いるためと考えられる。 紫外線光源としては主に水銀ランプが使用されている。利用方法としては流体の中に紫外 線ランプを配置する流水方式、流体とは接触しない非接触方式等がある。流水方式は、紫外 線源となる発光ランプの周辺を処理水が流動して通過することにより、殺菌などの処理が行 われる方式である。 代表的特許をもとに、紫外線による処理関連特許の発明の目的、効果と改良のための方法、 手段との関連性を見ると、1970（昭和 45）年代は、特に処理性能の向上のため主として多段 処理からの技術開発に着眼点があったこと、1990（平成 2）年代に入ってからは、処理性能 向上、省エネルギーの課題に再び装置構造あるいはオゾン併用面から取り組んでいることが 分かる。さらに省エネルギーのために他の酸化剤を使用すること、維持管理の容易化のため には光触媒利用の面から技術開発に注目されている。 （６）ストリッピング法 メタン発酵消化液におけるアンモニア排水処理を例に、ストリッピング法による排水処理 の負荷低減法について記述する。 アンモニアストリッピングは液相から気相へのアンモニアの放散現象であり、その理論は ヘンリーの法則に基づく。一定温度において、液相に溶ける成分ガスの濃度すなわち溶解度 は、気相中の成分ガスの分圧に比例する。ヘンリー定数は、温度が高いほど増加する傾向に あるため、それに伴い溶解度は低下する。したがって、温度が高いほど、ストリッピングの 効果は得やすくなる。また、物質移動は気液の界面で起こるため、いかに気液界面を大きく できるか、すなわち接触面を大きくできるかがストリッピング能力を上げるポイントとなる。 メタン発酵の消化液は、液肥としてそのまま利用されることがあるが、利用先がない場合 には、固液分離→硝化（水酸化ナトリウム）→脱窒（メタノール・硫酸）→沈殿槽（凝集剤） →処理水といったフローで処理される。このように、固液分離で生じたろ液は、アンモニア 濃度が高く、硝化、脱窒によって規制値以下になるように排水処理を行わなければならない。 一方、生物処理におけるアンモニアの分解は非常に遅いため、アンモニア濃度によって生物 処理の設備の大きさが支配される。また、アンモニア負荷に応じて、水酸化ナトリウム、硫 酸などの pH 調整剤や、脱窒における水素供与体としてのメタノールなどの薬剤使用量が決ま るため、設備コスト及びランニングコストの低減が望まれていた。 そこで、固液分離で生じたろ液を対象として、蒸気ストリッピング工程を追加し、アンモ ニア濃度を 80％程度低減すると、後段の生物処理では薬剤使用量が 1/5、処理槽の容量が 1/5 となる。ストリッピングしたアンモニアは、アンモニア塩として回収または燃焼により処理 を行う。ストリッピング蒸気源として、生物処理後の汚泥乾燥に用いた蒸気の潜熱を使用す － 132 － ると、なお一層の省エネルギー効果が期待できる。 このようなストリッピング法の特徴を活かして、排水に含まれる塩素系有機溶剤の除去に もストリッピング法が適用されている。 （７）キレート樹脂 キレート樹脂とは、金属イオンとキレート結合を作ることができる官能基を有する樹脂の 総称である。イオン交換樹脂の一種とも考えられる。キレート樹脂には、キレート結合を作 るために多座配位性基が必要であるため、ポリアミン基、イミノジカルボン酸基などの高分 子骨格が導入されている。これらの配位子と金属キレートの安定度は、主として配位子の種 類、金属イオンの種類、溶液の pH 値に依存する。これらの性状を利用して、金属イオンの選 択的吸着・分離、濃縮、回収などの操作を実施する。 用途としては、①めっき工場や金属加工工場などの排水に含まれる重金属や水銀を捕捉し、 不溶化して処理を行う。また、②排水処理の最終工程にバックアップ機能としてキレート樹 脂を採用すると、重金属の規制値を確実にクリアすることができる。③自治体のごみ焼却設 備で発生する飛灰は、バグフィルタで集じんされるが、非常に細かい粒子であるため、キレ ート樹脂を添加し、混合、混練、造粒することにより、未処理飛灰に比較して大幅に減容化 するとともに、鉛、カドミウムなどの有害重金属を確実に固定化できる。一方、④凝集沈殿 処理水中に含まれるほう素、ふっ素を放流基準値以下の量に低減させるために、ほう素吸着 樹脂及びふっ素吸着キレート樹脂を使用している。このほか、⑤金属土壌汚染に対しては、 重金属イオンと強力にキレート結合するため、キレート樹脂によって重金属を固定化するこ とができる。 － 133 － 第３節 主要産業における取り組み 前節までに記載した水質汚濁防止の法規制及び課題に対応するため、官民の関係機関では ①製法転換（例えば、NaOH 製造法転換：水銀電解法⇒隔膜法） ②未処理排水に処理設備を導入、 ③油水分離機の設置、 ④活性汚泥法の導入、 ⑤水の再利用率を上げ、排水量を減らす などの対応がとられてきた。 以下、水質汚濁防止活動を進めた主要な産業である、製紙産業、石油化学産業、鉄鋼（石 炭）産業、めっき業について、その取り組み内容を記述する。 １．製紙業界での公害の発生と防止対策の変遷 （１）概要 紙・パルプに限らず敗戦直後の日本の工業生産力は極度に落ち込んでいたが、経済復興を 優先する重点政策により著しい発展を遂げた。紙・板紙の生産量は昭和 28 年には戦前の最大 生産量 154 万トンを抜き去り、第一次石油ショックに見舞われた昭和 48 年には、戦前の最大 生産量の 10 倍を超え 1,580 万トンに達した。その後も順調に生産量は伸び、平成 12 年には 3,200 万トン、米国に次いで世界第二位となった。その後、リーマンショックがあり、安値 輸入品に押され、現在（平成 24 年）では約 2,600 万トン程度で横ばいとなっている。製紙連 合会の統計によれば、生産量では、米国、中国に次いで世界第三位である。 紙・パルプ製造プロセスは典型的な用水多用型であり、幾多の改善を重ねた今日でも、プ ロセスに投入する新たな水の原単位は製品 1 トン当たり 80m 3 を超える。そのため、歴史的に は、紙・パルプ製造業は環境汚染産業とみなされた苦い記録がある。昭和 33 年、本州製紙江 戸川工場の排水汚濁のため被害を受けたと沿岸漁民が乱入し、警官隊と衝突する事件が起き た。同年末に工業排水規制法及び水質保全法（いずれも旧法）が制定されるきっかけとなっ たとされる。その後、昭和 45 年には、富士地区の製紙工場の排水に含まれた微細繊維がヘド ロ化し田子の浦港に堆積する公害事件が起きた。そして、この年の臨時国会（公害国会）で 水質汚濁防止法が制定され、水質汚濁に係わる環境基準が示された。 これを受けて製紙業界では一丸となって公害設備投資を行い、紙・パルプ製造プロセスの 技術改革を推進する。それは、そのまま日本の水質汚濁防止と用水リサイクル技術の開発で もあった。また、日本は少資源国であり、パルプ原木の確保、古紙リサイクル、省エネルギ ー（蒸解、黒液濃縮、抄紙等の工程でエネルギー消費が大きい）にも周到な配慮が重ねられ、 現在の製造プロセスは世界で最も高い水準のものとなっている。 （２）パルプの製造プロセスの変遷と概要 パルプには、原木を石臼で磨り潰したものを、水洗を繰り返して繊維を取り出す砕木パル － 134 － プが過去にはあったが、極めてわずかとなった。今日では化学的に非繊維成分を溶解分離（蒸 解）して繊維を取り出す化学パルプがほとんどである。 戦後の復興期までは、蒸解液として酸性亜硫酸水素カルシウムの水溶液を用いるサルファ イドパルプ（SP）が主流であった。しかし、この方法では原木として針葉樹しか使用できな い上、蒸解廃液は回収せずにそのまま放水したため水質汚濁防止上の問題があった。 そこで、蒸解液のアルカリ成分（ベース）としてカルシウムに替えてナトリウムを用いる クラフト法が採用されるようになった。クラフト法では原木として広葉樹も使用できる。ま たナトリウムベースの蒸解液は高価であり、リサイクル使用する技術が確立され、排水負荷 も顕著に改善されるに至った。 また、蒸解廃液中に含まれる非繊維成分であるリグニンは、バイオマスとして回収ボイラ の燃料とすることで蒸気と電力をも獲得する省エネ設備も組み込まれた。図 3-3-1-1 にクラ フトパルプ（KP）の製造プロセスの概要を示す。なお、現在では KP が国産パルプ全生産量の 90％以上を占めている。 図 3-3-1-1 KP 製造プロセス概要 蒸解釜 除 じ ん 洗 浄 チップ 蒸 解 液 沈 殿 分 離 黒液 脱 水 漂 白 パ ル プ 濃縮 回収ボイラ 苛 性 化 電力、蒸気 スメルト 石灰回収 蒸解液：Na 2 S、NaOH 水溶液 黒液 ： 若干のパルプ繊維を含む溶出木材成分（リグニン）と Na、S 回収ボイラ：黒液の可燃成分を燃焼して熱エネルギーを回収するとともに、灰分（蒸解液成分） を下部より取り出す装置。 スメルト：主成分は Na 2 S、Na 2 CO 3 苛性化 ：スメルトに消石灰を加えて炭酸ソーダを苛性ソーダに変える。 － 135 － Na 2 CO 3 +Ca(OH) 2 → 2NaOH+CaCO 3 ↓ 沈降分離：炭酸カルシウムを分離、回収する。 石灰回収：炭酸カルシウム（石灰）焼成炉で生石灰（CaO）として回収し、苛性化に再使用。 （３）古紙回収プロセス 古紙回収促進センター資料によると、平成 24 年の古紙回収率は約 80％で、約 2,170 万ト ンの古紙が回収、再利用された。古紙の回収プラントは、大規模製紙工場内に併設されてい る場合がほとんどで、単独で操業しているところもある。しかし、回収プロセスには違いは なく、概略の工程は図 3-3-1-2 に示すとおりである。 図 3-3-1-2 洗浄・ 脱水 漂白 脱 墨 分 散 除じん 離 解 古紙 古紙回収プロセス 古紙パルプ 離解：古紙を強力な撹拌で水に分散解きほぐす。 除じん：湿式サイクロン、スクリーン等で異物を除去する。 分散：繊維表面の細かい付着物を剥がし分散する。 脱墨：分散したインク、墨等の細かい粒子を気泡浮上分離する。 洗浄・脱水：すすぎと脱水を繰り返す。 （４）漂白プロセス 木材パルプの中には、リグニンや不純物があるために、これを使用したパルプは茶褐色と なる。通常はこのままでは使用せず、漂白工程を経て白い紙が製造されている。我が国では、 1940 年代半ばまでは、塩素と次亜塩素酸ソーダによる漂白が主流であった。1940 年代後半か ら二酸化塩素を使用する検討が行われ、1957 年に日本パルプ米子工場（現王子製紙）に 1 号 機が導入された。二酸化塩素を用いた漂白は、白色度が高くでき、耐褪色性と強度を向上さ せることができたため、本格的にパルプの漂白に用いられるようになった。 1970 年ころに、高濃度法による酸素漂白が開発され、日本でも 2 基導入された。しかし、 パルプを高濃度にするために脱水する必要があり、その装置の保守が難しいことと酸素を用 いる設備の操業管理が難しいことから、それ以降には普及しなかった。その後、エネルギー 消費の少ない中濃度法が開発され、1985 年以降に急速の導入が進んだ。 1988 年に、Swansson らによって漂白パルプに微量のダイオキシンが含まれていることが報 告された。 （ S. E. Swansson, C. Rappe, and K. P. Kringstad : Chemosphere 17, 681-691(1988)） また、1990 年に、愛媛県の製紙工場排水口近くのボラから、高濃度のダイオキシンが検出さ れ、製紙工場が原因ではないかと見られるようになった。これを契機に、塩素を使用しない 漂白法が採用されるようになった。 塩素を使用しない漂白方法には、ECF（Elemental Chlorine Free）漂白法と TCF（Totally Chlorine Free）漂白法がある。ECF 漂白法は、分子状の塩素を使わない漂白法で、二酸化塩 素や次亜塩素酸ソーダなどの塩素化合物を使用する場合もこれに含まれる。ECF 漂白法には、 二酸化塩素が主体の D-ECF 漂白法と、オゾンが主体の Z-ECF 漂白法がある。1990 年代は、オ － 136 － ゾンを使用するための設備が大型化するために、D-ECF 漂白法が多く採用された。2000 年以 降は、オゾン漂白を行う工場が増えている。なお、漂白工程は単一の工程ではなく、4～7 段 の工程を経て行われており、オゾンを主体とする Z-ECF 漂白法でも二酸化塩素などの塩素化 合物を使用する工程がある。二酸化塩素漂白によって、塩素ガスや塩素化合物が生成するた め、近年は環境負荷低減の観点から過酸化水素を積極的に使用するようになっており、ECF ライトと呼ばれている。過酸化水素漂白は、1980 年代後半から利用され始めていた。ECF 漂 白法は塩素を使用しないため、安全性が向上するという利点がある。 ECF 漂白法において、日本のオリジナル技術は、酸素漂白の効率を上げるために、二回酸 素漂白を行う方式を開発した点にあり、それにより酸素漂白の効率が向上するとともに、塩 素化合物の使用量を削減する効果も見られた。 TCF 漂白法は、塩素原子を含む薬剤を全く使用しない漂白法である。使用するのは、オゾ ン、過酸化水素のほか、キレート剤や過酢酸、酵素である。さらに、加圧した過酸化水素を 使うこともある。TCF 漂白法は、排水に塩素化合物を含まないため、排水のリサイクルが可 能である。 1990 年以降の、世界のパルプ生産量における、ECF 漂白法と TCF 漂白法のそれぞれの生産 量の推移を図 3-3-1-3 に示す。 図 3-3-1-3 出典：AEI Report 世界のパルプ生産量における ECF 漂白と TCF 漂白別の生産量推移 Trends in World Bleached Chemical Pulp Production: 1990-2010 （http://www.aet.org/science_of_ecf/eco_risk/2010_pulp.html） 1990 年から 2007 年にかけて毎年 ECF 漂白法によるパルプの生産量が増加している。一方 で、TCF 漂白法は、1990 年から 1994 年にかけて増加したが、その後はほとんど増えておらず、 ほぼ一定の生産量で推移している。その他の方法による生産量が減少しており、2007 年以降 は世界のパルプ生産量の約 90％が ECF 漂白法により生産されている。 参考資料： １．河江綾乃氏の博士論文「広葉樹 ECF 漂白パルプの褪色へのヘキセンウロン酸の関与及び 対策法に関する研究」（2010） ２．紙パルプ製造技術シリーズ⑫「環境」紙パルプ技術協会編集兼発行（2002） ３．MPI コンサルタント事務所から聴取。 － 137 － （５）紙・板紙の抄紙プロセス 平成 24 年の紙の生産量は経産省統計によると、1,500 万トン、板紙は 1,090 万トンである。 小規模生産の特殊紙を除いて、大量生産される紙・板紙の抄紙プロセスはほぼ同じで、概略 プロセスを図 3-3-1-4 に示す。抄紙ラインは高速度の連続プロセスである。 図 3-3-1-4 原料パルプ 叩 解 抄紙プロセス 調 成 抄 紙 原紙 原料パルプ：バージンパルプ、古紙パルプ等、製品ごとに適宜に配合されたもの。 叩解：パルプの繊維を水中に分散、解きほぐす。 調成：紙製品の用途に応じて添加剤（サイズ剤、填料、紙力増強剤、定着剤など）を適宜配合 する。 抄紙：スクリーンで抄くい、プレスして絞り、乾燥し、巻き取る。 （６）紙・パルプ製造業の排水処理 既に述べたように、紙・パルプ製造プロセスが用水多用型であるため、工業用水の確保が 第一で大河川の河口に立地していることが多い。その場合でも、抄紙プロセスにおけるパル プ分散液の濃度が高々1％程度であることからも分かるように、系内で用水を循環再使用する ことが望ましい。また、独立で存在する古紙パルプ工場の場合でも、古紙パルプの経済価値 が低いことから、コスト削減の観点で用水の循環再使用に注力している。用水の循環再使用 の詳細は企業秘密に属し、公表される例は少ない。しかし、プロセス水（工程で使用する用 水）の循環再使用の基本的な考え方は、どのプロセスでも同じである。 ①汚染レベルが軽度のものを選択して集合し、必要があれば簡単な精製（例えばスクリー ニング、沈降・浮上分離等の異物除去）を施し、新水（新たに投入する用水）と混合し て再使用する。 ②水質が中程度でも差し支えない工程の用水には、通常の排水処理をした水を、その水中 溶解物が系内に蓄積しない範囲で、混合再使用する。 なお、付言すれば、現在の工場排水基準を満たした処理水は、心理的な抵抗を除けば、農 業用水や生活用水（中水、トイレ水洗水、植樹散水、河川水）に再使用できる。 用水の循環再使用の考え方を説明するため、図 3-3-1-5 にクラフトパルプ、古紙再生パル プ、抄紙プロセスを合体して各々の工程からの排水と循環再使用及び排水処理の一例を示す。 黒液の回収工程では汚染レベルの高いドレンが出るので、これは、ストリッピングや嫌気 性処理などにより COD を下げた後に排水処理原水槽に送られるのが通常である。古紙パルプ、 いずれの場合も固形異物が多いので、スクリーンを併用した凝集沈殿処理で十分に再使用に 耐える水質を確保できる。ただ、100％再使用したのでは可溶性成分が蓄積し、パルプの品質 に影響するので、新水と混合使用する。再生水使用率はおおよそ 30～60％程度と推察される。 － 138 － 抄紙工程では大量の水が使用される。この工程からの排水は特に白水と呼ばれる。白水に は若干の繊維が含まれるものの汚染レベルは高くない。白水は含まれる繊維を沈降分離、ま たは、浮上分離、さらには、微細フィルタで繊維を除去して再利用される。パルプ分散原液 の品質を下げないように白水の再利用に際しては新水を追加してプロセス水の水質は常に監 視され、必要な水質レベルを維持される。 排水処理は、単純沈殿あるいは凝集沈殿後に活性汚泥法で処理できる。近年では、処理設 備の容積効率を改善し、小型化、省力化を目的に膜分離活性汚泥法（MBR）、流動担体活性汚 泥法などが採用される例もあるようである。 図 3-3-1-5 漂 白 脱 水 除じん 洗 浄 蒸 解 チップ 紙・パルプ製造プロセスにおける排水処理と再利用 木材パルプ 叩 解 原料パルプ 調 成 抄 紙 原 紙 黒液回収 ドレン 嫌気性処理 白 水 プロセス水 白水処理 再生水槽 一次 凝集沈殿槽 排水 原水槽 活性汚泥槽 洗浄・ 脱水 脱 墨 分 散 除じん 離 解 古紙 プロセス水 新水 沈殿槽 古紙パルプ － 139 － 排 水 一部は排水原水槽へ 用水、排水処理の流れ プロセスフロー ２．石油化学業界での水質汚濁防止対策 水質汚濁に関しては、昭和 49 年の瀬戸内海環境保全臨時措置法の制定により、COD(海水や 湖沼水質の有機物による汚濁状況を測る代表的な指標)の排出量を昭和 48 年の実績の 2 分の 1 以下にすることが求められた。さらに、地方自治体の上乗せ基準により昭和 53 年には 3 分 の 1 以下に低減された。このように、行政側の働きかけにより、早い段階から、石油化学業 界では排水処理対策を行っていた。その後も徐々に拡充され続け、平成 7 年時点では COD 排 出負荷量を昭和 55～56 年当時より、96％削減している。この水環境対策の排水処理設備に関 して、昭和 51 年に最高の約 228 億を投資し、その後も、断続的に 10～30 億の投資を行って いる。 （１）石油化学コンビナートの水質汚濁源 石油化学コンビナートにおける水質汚濁の発生は、原料や製品等の輸送段階における海洋 汚染と、事業所等の製造段階における水質汚濁に区分される。 ①製油所排水の種類と発生源を以下に示す。 1）プロセス排水 事業所装置内の各プロセス排水について、主な発生源は次のとおりである。 a. 原料に含まれる水分 b. 原料中の不純物を除去するために脱塩装置に注入される水 c. 装置内で生成した塩類などを洗浄するための注入水 d. スチームを直接吹き込んで蒸留する装置からの凝縮水 e. 減圧するためのエジェクタ用スチームの凝縮水 f. 冷却などの温度調整、反応制御用スチーム凝縮水や水 2）事務所排水 洗面所、食堂、浴室などから排出されるもので、油分はほとんど含まないが、BOD（生物化 学的酸素要求量）、SS（浮遊物質）、大腸菌などが含まれる。 3）実験室（検査室）排水 種々の薬品が使用されるため、様々な汚濁物が含まれる。 4）ポンプ冷却水 製油装置や調合装置で使用するポンプ、コンプレッサーなど機械の冷却水は、ポンプ室内 の油分を含んでいる場合が多い。 5）タンク排水 原油などの油を貯蔵するタンクに混入している水は、タンクで静置中に分離沈降する。タ ンク底部にたまった分離水は、定期的にタンクから排出するが、油分が含まれる。 6）バラスト水 タンカーのバランスをとるためにタンカーのハッチに一時的に入れるバラスト水には、専 用区画がない場合には、油分が含まれる。 － 140 － 7）ボイラ給水処理設備逆洗水 ボイラ給水処理ではイオン交換樹脂を使用する。その再生後の洗浄逆洗水には、水酸化ナ トリウム、塩酸と SS が含まれる。 8）冷却水 冷却水として工業用水と海水が使用されている。工業用水は、供給される用水量に制約が あることから、海水が併用される場合が多い。工業用水は、循環使用する場合が多く、冷却 塔からのブロー水が排水となる。 海水の場合は、冷却塔での塩分の濃縮や飛沫塩分による害を避けるため、循環使用されな いのが普通である。海水は、油とは管壁で遮断された熱交換器等で使用されることが多いた め、ほとんど汚染物を含まない。しかし、万一の油による汚染に備えて、海水排出口に油検 知器を設置し、連続監視して排水することが望ましい。 9）雨水 原料貯蔵、製品貯蔵、製造区域の雨水には油分が含まれる。これ以外の雨水にはほとんど 汚染物質が含まれない。 （２）水質汚濁物質 事業所排水と水質汚濁項目を表 3-3-2-1 に示す。主な水質汚濁項目は、pH、油分及び COD （化学的酸素要求量）である。 表 3-3-2-1 石油化学コンビナートの水質汚濁項目と事業所排水 水質汚濁項目 事業所排水 pH 廃酸、廃ソーダ、その他特殊なプロセス排水 BOD、COD SS 硫化水素、フェノールのほか炭化水素などの有機物を含むプロセ ス排水 白土、コークス、スラッジ等を含むプロセス排水、純水装置イオン交 換樹脂再生排水 ノルマルヘキサン抽出物質(油分) プロセス排水、タンカーバラスト水、ポンプグランド冷却水 フェノール、アンモニア プロセス排水（流動接触分解装置、水素化脱硫装置排水など） （３）法規制 水質汚濁防止法では、特定施設を設置する工場及び事業場からの公共用水域への排出水に 対して排水基準が設けられている。排水基準は、人の健康に被害を及ぼすおそれがある物質 (有害物質)と、水の汚染状態を示す項目（生活環境項目）に分けられ、それぞれ基準が定め られている。 また、地方自治体には、被害の状況に応じて国の基準よりさらに厳しい排水基準（上乗せ 排水基準）を定めることが認められており、適用されている。事業所では、排水量の多い脱 塩施設、蒸留施設、脱硫施設などが特定施設に該当する。 － 141 － （４）排水処理技術 ①油分 事業所の排水は、一般的に油分の混入する可能性の大きさに応じて、含油排水、中間排水 及び非含油排水の 3 系統に区別して処理が行われる。 含油排水には、製造装置から排出されるプロセス排水、ポンプのグランド冷却水、タンク にたまった底部排水やタンカーのバラスト水などがある。含油排水は、油水分離機で油と水 が分離され、さらに不十分な場合には、活性汚泥、砂ろ過、活性炭吸着等の二次処理装置で 処理された後、放流される。タンカーのバラスト水は、静置タンクで油分が浮上分離された 後、排水処理設備でさらに油分除去が行われる。 中間排水には、装置地区内に降った雨水と循環使用冷却水等があり、オイルセパレーター を経由して放流される。非含油排水は、道路や事務所地区等に降った雨やスチーム凝縮水な ど、油混入の可能性がない排水で、おおむねそのまま放流される。 ②フェノール 排水処理に関する新規技術として、重油分解装置から排出される高濃度フェノール含有排 水を生物処理するバイオリアクターがある。触媒部分は、フェノール分解微生物を固定した ポリビニルアルコールゲルなどである。従来の活性汚泥法に比べて、余剰汚泥の発生率や建 設面積が小さくなり、フェノール分解率は 99％以上である。 ③アンモニア 原油中には、硫黄化合物や窒素化合物などが含まれるため、特に水素化脱硫装置関連のプ ロセス排水には高濃度の硫化水素、アンモニアが含まれる。排水中の硫化水素やアンモニア は加熱し、あるいは分圧を下げることにより容易に除去することが可能であり、これらの排 水は通常、スチームを熱源とした排水ストリッパにより処理される。除去された硫化水素及 びアンモニアは硫黄回収装置で処理され、硫化水素は硫黄として回収され、アンモニアは燃 焼処理される。2 塔式の排水ストリッパによりアンモニアが回収されるケースもある。 （５）排水管理 排水の試験は、水質汚濁防止法に基づき、JIS に規定された方法で定期的に行われ、その データが保管されている。また、東京湾、伊勢湾及び瀬戸内海に立地する排水量 400m 3 ／日 以上の事業所では、COD 負荷量の連続測定が義務付けられている。水質汚濁防止法が改正さ れて、測定の記録とその保管に罰則規定が設けられ、平成 23 年度から施行された。 さらに、有害物質による地下水の汚染を未然に防止するため、有害物質を使用、貯蔵等す る施設の設置者に対し、地下浸透防止のための構造、設備及び使用の方法に関する基準の遵 守、定期点検及びその結果の記録・保存を義務付ける規定等が新たに設けられ、平成 24 年 6 月から施行された。 － 142 － （６）海上油流出事故対策 ①海上油流出事故対応組織 日本近海においては、原油や石油製品の多くが船舶により輸送されている。これらの船舶 は荒天や他の船舶との衝突等により、油の大量流出、火災、爆発等の海上災害を引き起こす 可能性がある。ひとたび、大規模油流出事故が発生すると、深刻な海洋汚染、船舶交通の支 障、漁業資源の損害等、経済的に大きな損失をもたらし、人の生命が危険にさらされる。ま た、流出油の除去及び漂着油の回収には、多大な時間、労力、費用が必要となる。 1965（昭和 40）年頃に海上保安庁の行政指導により、石油コンビナート等の存在する港湾 の流出油防除活動を目的とした流出油災害対策協議会（流災協）が発足した。現在では、近 接企業間の相互援助協定による組織、石油連盟海水油濁処理協力機構、海上災害防止センタ ー等、官民合わせた組織が連携して流出油災害への対応を行っている。 1974（昭和 49）年 12 月の水島の油流出事故を契機に、災害対策が見直され、海上では従 来の海洋汚染だけでなく火災も含めて処置する必要があることから、1976（昭和 51）年に制 定された海洋汚染等及び海上災害の防止に関する法律により、石油を一定量以上取り扱う者 は、流出油防除のための資機材（オイルフェンス、油吸着材、油処理剤、油ゲル化剤など） を備えることが義務付けられた。 このほか、石油コンビナート等災害防止法（石災法）では、特定事業所であって、敷地が 海に接する場所、または係留施設を使用して石油を取り扱う場所には、石油の取扱量により オイルフェンス、オイルフェンス展張船及び油回収船を備えることを義務付けている。 ②海上油流出事故 油流出事故にはタンカーの衝突、座礁事故によるものと、着桟荷役時における漏油事故が ある。タンカー座礁による事故は、1989（平成元）年のアラスカで起きたエクソン・バルデ ィーズ号、1997（平成 9）年に日本海で起きたナホトカ号、同年に東京湾で起きたダイアモ ンド・グレース号などがある。桟橋接岸中における漏油事故では、バラスト水張込時の船底 弁からの漏油が最も多く、荷役中の甲板開放部からの漏油等がこれに続く。 ③海上油流出事故対策 大規模油流出災害が発生した場合、被害を最小限に止めるために、適切な緊急時計画に基 づいて資機材や人材等を有効に配備・使用することが必要である。これら漏油事故の原因は、 誤操作及び監督不十分等作業を実施する上での不注意が極めて多い。漏油事故を防止するた めには、海上安全のための交通ルールの確立、港湾の特性及び桟橋構造に応じた入出港、離 着桟基準の策定、安全荷役基準の策定などの体制を確立し、遵守することが最も重要である。 1989（平成元）年に大量の原油を流出させたエクソン・バルディーズ号座礁事故を契機に、 1990（平成 2）年から大規模石油災害対応体制整備事業が推進されている。これにより国内 外の原油輸送ルートにおける油濁防除資機材の備蓄、災害時の貸出しを可能とする等の対応 体制が、石油連盟などの関係者の参画により整備された。 なお、タンカーの輸送中の油流出事故防止対策として、従来の一重船殻構造に代わり、二 重船殻構造が主流となりつつある。 － 143 － ３．鉄鋼産業での公害の発生と防止対策 （１）鉄鋼産業の製造工程と規制値 鉄鋼業界では、高熱の材料を取り扱う工程が多いため、冷却用に 1 日 150～250 万 m3 に上 る多量の水を使用する。この排水中には、多くの水質汚濁の原因となる「浮遊物質」が含ま れている。そのため、鉄鋼業界では、水使用量の削減に努め、現在では用水の大部分を回収・ 循環使用し、回収率は平均 92％に上っている。また、排水対策として、水処理施設の投資も 積極的に行い、1973～95 年の間に排水処理として 2,878 億円を投じた。また、鉄鋼業界全体 として、水環境保全への取り組み、環境保全技術の開発及び水質汚濁メカニズムの解明など の取り組みを行っている。 図 3-3-3-1 製鉄所での製造工程 出典：鉄鋼便覧 － 144 － 注 1．特定施設のうち「湿式集じん施設」は省略した。 注 2．pH、SS、油等水質項目は特に問題とされるものを示す。 製鉄所での製造工程の概要を図 3-3-3-1 に示す。製銑工程、製鋼工程は大量の水を使用す る用水型である。製鉄所は、個々の工程ごとに排水を処理してそれぞれの工程で再使用し、 更にカスケード利用して、戻水率を向上させている。 表 3-3-3-1 に、鉄鋼業に対する COD に係る総量規制基準（C 値）の推移を示す。 表 3-3-3-1 鉄鋼業に対する COD に係る総量規制基準（C 値）の推移 （単位：mg/l） 表 3-3-3-1 に掲げた値は、既設の施設に対するものであり、第 2 次、第 3 次の規制開始以 降に新設された施設に対する基準は更に厳しい値となっている。また、各都道府県が定めた C 値はほとんどが下限値であった。なお、第 5 次総量規制基準は、中央環境審議会が 2000 年 10 月 19 日に答申したものである。 （２）製鉄所における水使用の現状 製鉄所での使用水量は、粗鋼 1ｔ当たり 100～150m 3 で、そのうち淡水使用量は 50～80m 3 である。製鉄所では、水使用の合理化に取り組んできており、製鉄所の戻水率（循環水量） は、1970 年度の 80％から徐々に上昇し、1987 年度では 90％近くになっている。この場合、 排出水量は 1970 年度と比較して、1987 年度は約 40％の削減がなされている。 製鉄所からの排水は、圧延加工、めっき及び化成処理等の工程排水や排ガス洗浄、湿式集 じん機等からの汚濁排水と、量的に多い炉体、ロールなどの間接冷却等の化学物質による汚 濁のない排水からなる。表 3-3-3-2 に、製鉄所内の製造工程別排水の特徴を示し、また、各 工程での排水流量を表 3-3-3-3 にまとめた。表 3-3-3-4 に、製鉄所の製造工程（発生源）別 に排出される排水の水質をまとめて示す。 － 145 － 表 3-3-3-2 出典：鉄鋼便覧 工程別排水の特徴 ○付き数字は、図 3-3-3-1 の工程の番号に対応している。 表 3-3-3-3 工程別排水流量 （単位：m 3 /d） 出典：鉄鋼便覧 ○付き数字は、図 3-3-3-1 の工程の番号に対応している。 － 146 － 表 3-3-3-4 発生源別排水水質 （単位：mg/l、pH は除く） 出典：公害防止の技術と法規 － 147 － 水質編 1.2 （３）プロセスごとの水処理技術 製鉄所における排水のうち、排水量及び汚濁物質に特徴がある「コークス炉ガス精製排水 （安水）」、「熱間圧延排水」及び「冷間圧延及び表面処理排水」について記述する。 ①コークス炉ガス精製排水（安水） 1）コークス製造工程と汚濁物質の発生 コークス製造用の石炭使用量は大規模工場で 14,000t/d 程度であり、石炭重量の 7 割がコ ークスとなり、12～13％が安水（コークス炉で発生したガス及び揮発分を水で冷却したもの） として排出される。用水として使用される工業用水は 0.6～0.8m 3 /t-排水であり、このうち 20％程度が回収利用されている。なお、コークスの乾式消火法は、水の代わりに不活性ガス （窒素）を循環使用する方法で、用水は不要で排水も発生しない。 2）排水水質 安水の水質は石炭含水率、製造方法、使用石炭種等で汚濁物質濃度範囲は大幅に異なる。 それらの濃度は、脱安ストリッパで脱アンモニア安水蒸留（ストリッピング）することによ り低下するが、特に揮発性アンモニアは大幅に低減する。 3）水処理技術 図 3-3-3-2 に安水の活性汚泥処理フローシート例を示す。安水は脱安ストリッパにおける スチームストリッピング処理によりアンモニア、シアンが低減された後に活性汚泥処理法に よって処理される。排水の生物処理では活性汚泥法が最も一般的な処理方法であり、標準活 性汚泥が広く普及している。排水の好気性処理には、活性汚泥法と担体付着微生物を利用し た方法に大別される。担体付着微生物方式では、散水ろ床法、回転円盤法、粒状担体（砂、 アンスラサイトなど）を利用した固定式、流動床式がある。 a) 前処理 前処理工程は、活性汚泥への毒性物質、難分解物質をあらかじめ除去して、後段の活性 汚泥処理を円滑に行うものである。安水中のシアンは活性汚泥に対して有害であり、シア ン 30mg/l の存在で、活性汚泥の呼吸が約 98％阻害される。また高濃度の遊離アンモニア も活性汚泥の呼吸作用を阻害する。安水蒸留は汚濁物質であるアンモニア、シアンを除去 する工程である。また、高分子の油分は難生物分解性で、活性汚泥に付着し酸素移動を妨 害し不活性にして、最終的には活性汚泥を腐敗させることがある。コークフィルタで油分 除去を行う。 b) 曝気槽 曝気槽では脱安水中のフェノールを主成分とする BOD 物質、残留した固定アンモニア、 シアンなどを分解除去する。 アンモニアは、酸素供給、汚泥令（＝曝気槽汚泥量 kg／引き抜汚泥量 kg／日）が十分な 場合は硝化菌によって亜硝酸、さらには硝酸まで酸化される。亜硝酸は COD として検出さ れるので、その蓄積には注意が必要で、亜硝酸蓄積防止（COD 対策）方法として、曝気風 － 148 － 量、汚泥令の制御が有効である。 活性汚泥曝気槽の容積、風量は BOD 負荷容積負荷、BOD 汚泥負荷条件によって決定され る。容積負荷は BOD 除去に必要な曝気槽容積を決めるもので、酸素供給能力をベースに表 される。一方、BOD 汚泥負荷は、単位重量、時間当たりの活性汚泥の BOD 除去量（BOD 除去 活性）を示す。これらの負荷は実験値、実装置の実績値から決められる。 c) 沈殿槽 沈殿槽は、曝気槽から流入する活性汚泥混合液を沈降分離し清澄化する設備である。沈 殿槽における分離の良否が処理水質を決定する。沈殿槽の分離面積は水面積負荷によって 決定されるが、水面積負荷は活性汚泥沈降速度の実験値、実績値が利用される。 返送汚泥濃度は高い方が返送汚泥量を少なくでき、また余剰汚泥の処理も容易になる。 この濃度は活性汚泥の沈降性によるところが大きいが、沈殿槽の水深を大きくして沈降汚 泥の圧密効果を利用する場合もある。 活性汚泥の沈降性に関する大きな問題として、糸状性微生物に起因するバルキング（膨 化）現象がある。活性汚泥中に一度糸状性微生物が優占種になると、沈殿槽における固液 分離が困難になり、活性汚泥処理に重大な支障を及ぼす。 図 3-3-3-2 安水の活性汚泥処理フローシート例 処理水槽 ｺｰｸ ﾌｨﾙﾀ 予備 曝気槽 希釈槽 曝 曝 気 気 槽 槽 脱安水 タンク 凝集 沈殿槽 沈殿槽 濃縮槽 脱水機 安水蒸留 原安水 タンク 出典：鉄鋼便覧 － 149 － d) 凝集沈殿槽 凝集沈殿槽は、生物処理水の SS 及び残留する生物不活性の COD、色度成分、シアン、リ ン等を凝集剤によって凝集し、沈降分離する物理化学的処理工程である。凝集剤としては、 塩化鉄、ポリ硫酸鉄等の酸性無機凝集剤が利用される。pH 調整剤（酸、アルカリ）の併用 によって最適 pH 条件下で凝集処理が行われる。凝集汚泥の沈降性を促進するため、凝集補 助剤としてポリマ（有機性高分子凝集剤）が利用されることが多い。凝集汚泥は、ポリマ の架橋作用によって粗大化される。 e) ろ過槽 ろ過槽は、生物処理水あるいは凝集処理水中に残存する SS を分離する設備である。 ②熱間圧延排水 1）熱間圧延工程と汚濁物質の発生 熱間圧延は、連続鋳造で製造された鋼片（スラブ、ブルーム、ビレット）を表面温度 1,200℃ 程度に加熱し、鋼板、形鋼、線材等に圧延加工して製品にするものである。熱間圧延工程で 使用される水は、製品や機械に直接散布して冷却する直接冷却水と、炉体や機器、潤滑油、 油圧等を間接的に冷却する間接冷却水に大別される。ホットストリップ 1ｔを生産するのに 必要な水量は 23～45m 3 とされる。 2）主要排水源と汚濁物質 直接冷却水の主要な排水源は、各圧延機、スケールブレーカ、デスケーリングスプレー及 びランアウトテーブルであり、圧延される鋼板に直接噴射される水が排水となる。汚濁物質 は鋼板表面に生成されるミルスケールと、圧延速度を上げるために使用される圧延油や、各 軸受の潤滑油等の油脂類である。ミルスケールの発生率は鋼板生産量の 1.3～1.6％である。 間接冷却水の主要な排水源は、加熱炉の炉体、メインモータなどの主機、オイル冷却用の オイルセラであり、汚濁物質としては、上昇した水温を低下させるために使用する冷却塔に て吸引される大気中の粉じんによる SS である。冷却塔を通過する際に、大気中の粉じんを吸 収し SS として 0.15～0.2mg/l 程度増加するので、サイドフィルタを設置して循環水の SS を 10mg/l 以下にすることが必要である。 3）水処理技術 a) 直接冷却水の処理 直接冷却水の処理対象は SS、n-ヘキサン抽出物、及び水温である。SS は熱間圧延時に発 生する酸化鉄のミルスケールであり、n-ヘキサン抽出物は潤滑油や圧延油である。直接冷 却水の処理法のうち、圧延機の排水の処理法で粗圧延の排水を沈殿処理し、仕上げ圧延の 排水を沈殿・ろ過処理して粗圧延処理水と混合する処理フローの例を図 3-3-3-3 に示す。 b) 間接冷却水の処理 熱間圧延工程で循環使用する間接冷却水は、図 3-3-3-3 に示すように加熱炉の炉体冷却、 主機の冷却、油圧作動油・潤滑油の冷却（オイルセラ）、さらにクーラなどを間接的に冷却 しているものである。またセンサの冷却水も必要である。 間接冷却水の処理フローの例を図 3-3-3-4 に示す。 － 150 － 図 3-3-3-3 直接冷却水の処理フローの例 出典：鉄鋼便覧 － 151 － 図 3-3-3-4 間接冷却水の処理フローの例 出典：鉄鋼便覧 － 152 － ③冷間圧延排水及び表面処理排水 1）冷間圧延工程と汚濁物質 冷間圧延は酸洗した鋼材を所定の厚みに加工するもので、酸洗→冷間圧延→電解清浄→焼 鈍→調質圧延（スキンパス）という工程が含まれ、排水中に洗浄液に含まれる酸、アルカリ が含まれる。水質汚濁防止法での特定施設は、圧延設備のほか、焼入施設、及び酸またはア ルカリによる表面処理施設、製品によっては電気めっき施設が該当する。 2）表面処理工程と汚濁物質 鋼板の表面処理方法は、電気めっき法と溶融めっき法がある。溶融めっきにはスズめっき （硫酸スズ及びニクロム酸塩が使われる）と亜鉛めっき（リン酸塩、クロム酸塩、硫酸亜鉛 が使われる。）などがある。スズめっき鋼板 1t を生産するのに必要な水量は 5m 3 、また、亜 鉛めっき鋼板 1t を生産するのに必要な水量は 2～3m 3 とされる。主要排水源は、①脱脂排水、 ②酸洗排水、③亜鉛めっき排水、④クロメート排水 である。めっきの前処理としての脱脂 工程からの排水は別系統で処理される。 3）水処理技術 酸洗、亜鉛めっき、クロメートの各排水は、以下のとおり処理される。めっき設備からの 排水は、数種の工程から各々濃厚廃液とリンス排水が排出される。各工程からの排水はまず 個別の水槽に受け入れ、一定の水量で調製槽に流入させて水量、水質の変化を少なくしてい る。 6 価クロムを含むクロメート排水は、還元剤によって 3 価クロムに還元した後 pH を 8～9 に調整して、水酸化クロムを析出させて沈殿除去処理を行う。 酸洗排水と亜鉛めっき排水は、pH を 8.5～10 に調節すると、各排水中に溶解していた鉄と 亜鉛は、それぞれ水酸化鉄と水酸化亜鉛の不溶物として析出する。ただし、鉄は第一鉄とし て溶解しており、中和すると水酸化第一鉄となる。この水酸化鉄は pH9 程度ではまだ溶解量 が多いので、空気酸化によって水酸化第二鉄に変換し溶解量を減少させる。 排水を中和槽で pH8.5～10 に調節し空気酸化すると、水酸化クロム、水酸化第二鉄、水酸 化亜鉛が生成する。これらの水酸化物粒子は微細で沈殿させることが困難であるので、凝集 槽で高分子凝集剤を添加して粒子を粗大化し、沈殿を容易にする。 沈殿槽で水酸化物を除去された排水は、清澄な処理水となるが、pH が 9 以上であるので、 酸によって pH6～8 に再中和する。さらに清澄な処理水を得るためにろ過処理を行う。沈殿槽 で除去された水酸化物は脱水機で脱水処理してケーキ状にする。 － 153 － ④総量削減への取り組み 2009 年 11 月に日本鉄鋼連盟がまとめた「鉄鋼業における総量削減への取り組み」による と、排水基準の総量規制に対して、鉄鋼業界は以下の対策を実施した。 1) 鉄鋼業の 3 海域の COD 削減対策 時期 目標年度 S54以前 排水処理規制対応内容 凝集沈殿処理、含油排水処理増強等 第1次 昭和59年度 含油排水活性炭処理設備設置、COD連続分析装置設置等 第2次 平成元年度 含油排水処理安定化等 第3次 平成6年度 第4次 平成11年度 第5次 平成16年度 合併浄化槽化推進、COD連続分析計設置、排水処理設備更新等 第6次 平成21年度 2) 次亜鉛素酸ソーダ注入装置、オゾン酸化設備、シックナー増設等 含油排水処理設備、処理水循環使用による排水削滅、排水活性汚泥処理 化推進等 液酸蒸発用温水排水の再使用配管、窒素分析装置更新、連続測定器設置、 安水処理増強等 鉄鋼業の3海域の窒素削減対策 時期 目標年度 規制導入以前 3) 排水処理規制対応内容 廃酸回収装置導入、生物脱窒処理設備設置等 第5次 平成16年度 第6次 平成21年度 アルカリストリッピング導入、減圧蒸留装置設置、窒素、りん連続 分析装置設置等 コークス安水窒素除去対策、高効率脱窒装置設置、活性汚泥処理設 備増強等 アンモニアストリッピング コークス炉安水からのアンモニア除去において、水酸化ナトリウムを添加することにより アンモニアの遊離・除去を促進し、排水の窒素負荷を低減した。 NH 4 + +OH - → NH 3 ↑ + H 2 O 4) 高効率脱窒素装置 脱窒素設備では、微生物に水素供与体としてメタノールを与え、硝酸性窒素を窒素ガスま で還元し脱硝している。このメタノールはそのままでは COD 源となるため、過剰に供給され ると排水中の COD を高くするが、不足すると COD 源となる亜硝酸イオンが生じる結果となる。 － 154 － ４．めっき・表面処理業 （１）めっき業と水質汚濁防止 めっきは、非常に薄い皮膜で金属製品の防錆と装飾を可能にし、日本の工業を支える重要 な役割を果たしているものである。めっきの各工程では、様々な薬品を使用するが、使用す る薬品の中には安全なものばかりではなく、毒物及び劇物取締法に指定された薬品、消防法 の危険物に指定された薬品など有害・危険な薬品がある。 めっきの各工程で、品物に付着した薬品を水洗するのに伴い、有害な薬品や金属イオンを 含んだ排水が発生する。使用した水から有害物質を取り除き、下水道法などにより規制され た水質を遵守して放流する。めっき業では、薬品の購入、保管、取り扱いから始まり、有害 薬品の代替え、使用量の削減及び排水処理による無害化、排水処理に適さない薬品及び排水 処理した後に残った産業廃棄物の専門業者による委託処理を通じ、公害防止及び事故防止を 図っている。 健康項目において、平成 13 年にほう素、ふっ素、亜硝酸性窒素等に基準が設定されたが、 電気めっき業は直ちに対応が困難な業種として、暫定排水基準が適用されている。また、生 活環境項目においては、平成 18 年に亜鉛に基準（2mg／L）が設定されたが、電気めっき業は 直ちに対応が困難な業種として、暫定排水基準が適用されている。 （２）めっき業における排水処理 現在の表面処理は非常に多様化しており、めっきする重金属の種類やめっき浴の違いによ り、排水処理設備の有無、処理フロー、処理薬品の選定に付いては、様々な方法がとられて いるのが現状である。以下に、一般的な排水処理法を示す。 a) シアン化合物 主にアルカリ塩素法により次亜鉛素酸ソーダを使用して処理を行う。その他、電解法、衝撃法、 群青法、電気透析法が一般的である。 b) 六価クロム及びその化合物 主に還元沈殿法により重亜硫酸ナトリウムを使用して処理を行う。その他、イオン交換法が一 般的である。 c) 他の重金属 主に水酸化物法により苛性ソーダ、硫酸を使用して処理を行う。その他、硫化物法が一般的で ある。 d) 無害化された重金属の水酸化物、硫化物 沈殿処理された難溶性化合物は、フィルタプレスにより脱水して埋め立て処理する。その他、 建設用埋め戻し材に加工後再利用される。あるいは金属を回収してマテリアルリサイクルされて いる。 － 155 － （３）めっき業の課題 めっき技術が発達するにつれ、その特性により電気を使わない無電解ニッケルめっき等が 普及しているが、還元剤として使用されているリン化合物等により、自社の排水処理設備で は処理できない場合が多く、産業廃棄物として工場外に引き取り処理されている。引き取り 後は、中間処理業者において無害化され、Ni 分は水酸化物として埋め立て処理されているが、 硫化 Ni として回収するケースもある。 環境に配慮し、工場排水を出さないゼロエミッションを志向する場合には、イオン交換樹 脂、各種膜により工場内にてリサイクル処理される。 － 156 － 第４節 水質汚濁防止技術のまとめと年表 １．水質汚濁防止技術のまとめ 我が国における水質汚濁防止技術の発展の経緯を調査し、第１節では公害問題と法規制、 第２節に個別防止技術、第３章に産業界の対応について記述した。当節ではこれらを、物質 フローを軸として横断的に把握する。汚濁水の発生から排水までの主要なプロセスフローに ついて、（１）低濃度有機系、（２）高濃度有機系、（３）無機系の順にまとめる。 合わせて、水質汚濁公害の克服の歴史に沿って、産業界の対応を時系列的にまとめた年表 を示す。 （１）低濃度有機系 低濃度有機系汚濁物質を含む工場排水は、まず前処理として固液分離を行う。固液分離の 代表的なプロセス手段は凝集、沈殿、ろ過である。助剤として各種凝集剤を用いる。次に、 分離した液体成分を対象に活性汚泥法を用いて、好気性発酵槽において BOD を分解する。こ こで活性汚泥槽のコンパクト化及び余剰汚泥の発生量削減のため、膜分離活性汚泥法 MBR が 開発された。 発生した余剰汚泥は脱水したのち焼却処理されるため、燃料などランニングコストの削減 及び規模縮小による設備コストの削減が求められてきた。そこで、活性汚泥の減量化を目的 として、各種脱水処理装置、返送汚泥の可容化（基質化）プロセスが継続的に検討された。 また、セメント業界の燃料として、活性汚泥の利用が進んだ。 図 3-4-1-1 水質汚濁防止（低濃度有機系）フロー 凝集 沈殿 濾過 工場等 低濃度 有機系 排水 脱水 セメント燃料化 焼却 脱色 MBR 好気性 発酵 処理 減容化 フィルタープレス 遠心分離 再利用 ﾊﾞｲｵ担体 前処理 汚泥返送 可溶化 除菌 活性 汚泥法 汚泥 処理 重金属 回収 － 157 － 脱臭 高度 処理 浄化 排水 公共 水系 さらに当該地域水系の排出基準値に応じて、後段に高度処理を加えて、排出水質レベルを 向上させる場合がある。高度処理は脱色、脱臭、除菌を目的としたもので、活性炭吸着や紫 外線、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸などを組み合わせて排水を浄化し、地域規制値等を クリアする。 （２）高濃度有機系 高濃度有機系汚濁物質を含む工場排水のうち、生物学的処理が難しい、難分解性物質を多 く含む廃液は、燃焼処理等を行う。処理プロセスには液中燃焼、濃縮燃焼、湿式酸化があり、 最適手法を選択し、適用する。 生物学的処理が可能な高濃度排水は、濃縮処理後、嫌気性発酵プロセスを適用する。嫌気 性発酵処理では、発生したバイオガス、消化液、固形物をそれぞれ燃料、液体肥料、堆肥に 有効利用するプロセスが開発されてきた。嫌気性発酵は、主に食品工場系排水や畜産系排水 に適用されている。 ただし、消化液の液体肥料利用は、農作物の端境期などの安定的な消費が課題であり、余 剰消化液が発生する場合には好気性発酵処理を組み合わせて、活性汚泥処理を実施したのち 公共水系に排出される。 図 3-4-1-2 水質汚濁防止（高濃度有機系）フロー 燃焼 処理 燃料 利用 難分解性 物質含有 工場等 排水 バイオガス 高濃度 有機系排水 濃縮 嫌気性 発酵 処理 消化液 液肥利用 低濃度 有機系 排水 処理 処理水 公共 水系 固形物 堆肥 （３）無機系 重金属など無機物質を含む排水については、まず浮上分離または沈降分離による固液分離 を行う。これまで、それらのプロセス効率を高めるために、様々な助剤が開発されてきた。 固液分離ののち、溶解性無機物質を水不溶化、懸濁物質化するために、pH 調整、硫化物添加、 酸化、還元などの化学処理を組み合わせて固形物を除去する。除去した固形物に、有効成分 － 158 － が多く含まれる場合には、非鉄金属原料等として回収し利用する。 さらに、当該地域水系の排出基準値に応じて、後段に高度処理を加えて、排出水質レベル を向上させる。高度処理は脱色、脱臭、除菌を目的としたもので、活性炭吸着、イオン交換 樹脂、キレート樹脂などを組み合わせて排水を浄化し、地域規制値等をクリアする。 重金属などによる汚染は、鉱害問題に端を発し、金属部品加工業やめっき業における排水 処理技術の発達を促してきた。また、日本の半導体など電子産業の発達とともに、高度な不 純物制御技術として発達してきた。我が国の高度処理に代表される排水浄化プロセス技術は、 世界的なレベルにある。今後、有機系の水質浄化技術とともに、水資源保護を目的とした高 度な水のリサイクル場面において、適用可能な技術である。 図 3-4-1-3 水質汚濁防止（無機系）フロー 浮上分離 沈降分離 工場 廃液 無機系 廃液 水不溶性 懸濁物質化 固液 分離 化学 処理 高度 処理 浄化水 再利用 固形物 pH調整 硫化物添加 吸着 イオン交換 酸化 資源 回収 汚泥 還元 ２．水質汚濁防止技術に関する年表 水質汚濁関係の法規制とその背景について、表 3-4-2-1 に示す。 － 159 － 公共 水系 表 3-4-2-1 水質汚濁関係の法規制とその背景 時期 日本の環境問題 個別規制法 目的・物質・規制値等 1800 年頃 1900 年頃 1922 年頃 1950 年頃 － 160 － 昭和 33 年 （1958 年） 昭和 25 年（1950 年）代初期より、 イタイイタイ病が顕在化した。 昭和 33 年には、本州製紙江戸川 工場排水による江戸川漁業被害 が起こり、公共用水域の水質保 全と工場排水等を規制する法律 （旧水質二法）が制定された。 工場排水規制法制定 (法律 182 号） 水質保全法制定 (法律 181 号） 昭和 35 年 昭和 37 年 昭和 39 年 (1964) 昭和 40 年 昭和 42 年 (1967) 目的 製造業における事業活動に伴って発生す る汚水等の処理を適切にすることにより、 公共用水域の水質保全を図ること 規制水域や規制対象業種を個別に指定 する制度であったため、実効性が不十分 であった。 目的 公共用水域の水質汚濁が原因となって関 係産業に損害、公衆衛生上看過しがたい 影響が生じている水域に限 って水質基準 を設定し、水質保全を図ること 所得倍増計画策定 新産業都市建設促進法公布 ・工業整備特別地域法公布 ・東京オリンピック開催 公害防止事業団が発足 日本の四大公害病である水俣 病 、第二 水 俣 病（新 潟 水俣 病）、 四日市ぜんそく、イタイイタイ病の 発生を受け制定された。 公害対策基本法制定 （法律 132 号） 目的（水質関連） 事業者、国及び地方公共団体の公害の防 止に関する責務を明らかにし、公害の防止 に関する施策の基本となる事項を定め、公 害対策の総合的推進を図り、国民の健康 を保護するとともに生活環境を保全するこ と。水質関係では、水質等の環境基準、排 産業界の対応 ・産業革命が終盤を迎えた 1800 年代の初めのヨ ーロッパでは、ロンドンなどの大都市に人口が集 中する社会状況にあり、近代的な下水道が整備 された。 ・ロンドンにおける本格的な下水処理施設の建設 は 1895 年以降であった。 ・日本で初めての下水道処理施設が三河島汚水 処分場で運転を開始した。 ・海外で水道ポンプ場の脱炭酸設備としてオゾン 酸化装置が実用化された。 時期 昭和 45 年 (1970) － 161 － 昭和 46 年 (1971) 日本の環境問題 ・公害国会において、下水道法の 改正。 ・水俣病、第二水俣病、イタイイタ イ病 など、人 の健 康 や生 活 環 境 悪化に繋がる水質汚濁被害を防 止。 昭和 33 年の旧水質二法では、規 制水域や規制対象業種を個別に 指導する制度であったが、水質汚 濁防止法では公共用水域への排 出 水 に対 し、一 律 排 水 基 準 を 設 定した。また汚濁の改善されない 地 域 に 対 し ては 上 乗 せ 基 準 （ 各 自治体）を設定。 排水基準を達成するための行政 指 導 （ 目 標 期 間 の設 定 や監 視 、 賠償など）を強化した。 個別規制法 水質汚濁防止法制定 (法律 138 号） 水質汚濁防止法施行令 制定 （政令 188 号） 環境庁設置 排水基準を定める省令 （総理府令 35 号） 目的・物質・規制値等 出等に関する規制、公害防止のための施 設の設置・整備等。 目的 工 場 及 び事 業 場 から公 共 用 水 域 への排 出 及 び地 下 水 へ浸 透 する水 質 の汚 濁 の 防 止 を図 り、国 民 の健 康 、生 活 環 境 を保 全すること。人の健康に被害が生じた場合 における事業者の損害賠償の責任を定め る。 目的 水質汚濁防止法第 2 条「特定施設」に係る 有 害 物 質、生 活環 境に係る被 害 を生 じる おそれのある物質 ＜規制対象項目＞ ・健康項目 ①カドミウム及びその化合物 ②シアン化 合物 ③有機燐化合物 ④鉛及びその化合物 ⑤六価クロム ⑥砒素及びその化合物 ⑦水銀及びアルキル水銀その他水銀化合 物 ・生活環境項目 ①水素イオン濃度 ②生物化学的酸素要 求量及び化学的酸素要求量 ③浮遊状物 質 ④ノルマルヘキサン抽出物質含有量 ⑤フェノール類含有量 ⑥銅含有量 ⑦亜鉛含有量 ⑧溶解性鉄含有量 ⑨溶 解 性 マンガン含 有 量 ⑩クロム含 有 量 ⑪ふっ素含有量 ⑫大腸菌群数 目的 施行令で規定された健康物質、生活環境 物質の排水基準を定めた。 ＜規制対象項目・基準値＞ ・健康項目 8 項目の許容限度 産業界の対応 ・この頃 から、水質 の富 栄 養 化を進める窒 素 、リ ン、有機物を除去する処理技術が開発された。 ・好気性流動床処理方法について、昭和 45 年代 から昭和 55 年までは、処理速度の向上、維持管 理の容易化のために、主として装置構造、流動担 体の改良から解決を図っている。 時期 日本の環境問題 公共用 水域 の水 域 毎 の環 境 基 準 （ 人 の健 康 の保 護 、生 活 環 境 を保全）を設定。 昭和 47 年 (1972) 個別規制法 水質 汚濁に係る環境基 準について （環境庁告示 59 号） 水質汚濁防止法改正 昭和 48 年 (1973) 瀬戸内海では赤潮被害が多発 し、その範囲が広域化しつつあっ た。 昭和 49 年 12 月に水島で油流出事故発生 瀬戸内海環境保全臨時 措置法制定 （法律 110 号） 目的・物質・規制値等 目的 無過失賠償責任の導入 目的 排出水規制強化（COD を昭和 47 対比半 減 ）、上 乗 せ基 準 。特 定 施 設 の届 出 厳 格 化、違反に対する措置命令等 ・石油業界では、排水処理設備に最高の約 228 億を投資し、その後も、断続的に 10～30 億の投 資を行っている。 昭和 51 年 (1976) － 162 － 昭和 53 年 (1978) 産業界の対応 ・生活環境項目 12 項目の許容限度 目的 S42 公害対策基本法第 9 条、の規定に基 づき、水 質 汚 濁 に係 る環 境 基 準 を告 示 し た。 依然、赤潮被害が継続していこと から規制を強化。 瀬戸内海環境保全特別 措置法制定 （法律 68 号） 水質汚濁防止法改正 目的 昭和 48 年旧瀬戸内法が時限立法であっ たため、恒久法とした。 COD 総量規制の導入、リンその化合物を 指定。 目的 閉 鎖 性 海 域 にお け る総 合 的 な 対 策 の 導 入、汚濁負荷量による総量規制の導入 ・この頃、好気性活性 汚泥処理水 質の向上や処 理コスト低減のための技術開発が行われた。 昭和 55 年 (1980) ・1980 年代前半は、処理水質（リン除去率）の向 上 、及 び処 理 の安 定 性 向 上 を目 的に、処 理 プロ セス並びに運転制御の面から技術開発が行われ た。 ・循環式硝化脱窒法装置の開発(荏原インフェル コ) 昭和 56 年 （1981） 昭和 57 年 (1982) 水質 汚濁に係る環境基 準について （環境庁告示 140 号） 目的 湖沼における窒素・リンにかかる環境基準 の設定 ・生物膜ろ過装置の開発（荏原インフェルコ） 時期 昭和 59 年 (1984) 日本の環境問題 個別規制法 目的・物質・規制値等 湖沼における水質悪化が徐々に 進んでおり、また湖沼は汚濁物質 の蓄積等により水 質の改 善 が極 めて難しい水域であり、総合的な 規制が必要である。 湖沼水質保全特別措置 法の制定 （法律 61 号） 目的 湖沼における総合的な対策、汚濁負荷量 による総量規制等の導入 産業界の対応 ・生物膜法や関与微生物の変更など、生物学的 な視点から技術開発が行われている。 ・微量有 機 塩 素化 合 物除 去装 置 の開発（オルガ ノ） ・生物的脱リン装置の開発(栗田工業) 昭和 60 年 (1985) 同上 湖沼水質保全特別措置 法施行令 (政令 37 号） 湖 沼 にかかる窒 素 ・リンの規 制 基 準 の設 定、水質悪化が進んでいる湖沼を指定。 昭和 61 年 昭和 63 年 － 163 － 平成元年 (1989) 平成２年 (1990) 平成５年 (1993) トリクロロエチレン等 の有 機 塩 素 化合物 による広範な地下水汚染 が明 らかとなってきており、 地 下 水 は汚 染 されるとその回 復 が困 難 なため、汚 染 の未 然 防 止 を図 るために水濁法を改正。 水質汚濁防止法改正 (環水規 188 号） 地下水浸透規制、事故時措置の導入 ・製鉄 所の循 環 水 量 は、1970 年度の 80％から 徐々に上昇し、1987 年度では 90％近くになってい る。ちなみに、排出水量は 1970 年度と比較して、 1987 年度は約 40％の削減がなされている。 ・キレート状重金属含有排水の再生処理システム の開発（東レエンジニアリング） ・高効率嫌気性処理装置の開発（栗田工業） ・排水規制の強化に対応するために、再び処理水 質の向 上とそのためのコスト上昇 を抑えることが 注目されてきている。 ・1990（平成 2）年代に入ってからは、法規制の強 化を背景に、再びリン除去水質の向上を目的とし た技術開発が行われている。 公共用水域の生活環境項目であ る BOD,COD で見た水質環境基 準の達成率は近年ほぼ横ばいで 達 成 が 遅 れ て い る。 こ の 汚 濁 の 見過ごすことのできない要因は、 炊 事 、洗 濯 、入 浴 等 の人 の日 常 生活に伴い排 出 される未処 理の 生 活 排 水 にある。事業 系 排水 規 制への対 応に加え、生活系 排水 対 策 にも取 り組 み総 合 的 な水 質 汚濁防止へ。 水質汚濁防止法改正 (環水規 216,217 号） 公害対策基本法と自然環境保全 法 を基 礎 に、地 球 環 境 規 模 での 環境基本法制定 （法律 91 号） 生活排水対策の導入 環境への負荷の少ない持続的な発展が可 能な社会構築と地球環境保全の推進を目 ・さらに、装置のコンパクト化、発生汚泥処理の容 易化、発生量の削減、コスト低減については特に 1990（平成 2）年代に入って注目され、従来の活性 汚泥とは異なる生物膜や微生物を用いることや、 排水から飼料などの有用物質を副産物として得る 技術開発が行われていている。 ・紫外線酸化技術について、処理性能向上、省エ ネルギーの課題に再び装置構造あるいはオゾン 併用面から取り組んでいる。 鉄鋼業界は 1973～95 年の間に排水処理として 2,878 億円を投じた。 時期 日本の環境問題 環境保全に関する基本理念を定 め 、新 たな環 境 政 策 の枠 組 みを 体系化することとなった。 基 準 値 は、日 本 、諸 外 国 及 び国 際機関において検討され、集約さ れた科 学 的 知 見 、関 連 する各 種 基 準 の設 定 状 況 などを基 に、飲 料水経由の影響（主として長期間 の飲用を想定した影響）を考慮 し、その上で水質汚濁に由来する 食 品 経 由 の影 響 (長 期 間 の摂 取 を想定した影響）について考 慮さ れて設定された。 － 164 － 平成８年 (1996) 平成９年 (1997) 内湾、内海において窒素及びりん の流入の増加に伴い海洋植物プ ランクトンの増殖が活発化し水質 が悪化する富栄養化が進行する 海 域 が見 られる。赤 潮 や青 潮 の 発生に伴い漁業被害を始め様々 な影響が出ており、湖沼だけでな く 海 域 に つ いて も 富 栄 養 化 防 止 の対策を図る。 有害 物質 による地下 水汚 染 によ る水質汚濁に加え、昨今、油流 出事故が全国的に多発しており、 水質浄化に係る措置、流 出 事故 時 の措 置 に関 する規 定 がな く浄 水場の停止、農業用水の汚濁な どの生 活環 境被 害 が発 生 してい る。平成 8 年 9 月 4 日に施行とな った水質汚濁防止法の改正に織 り込まれた。 地 下 水 汚 染による被害 が広がっ ており、平成 5 年に環境基本法が 制定され水質汚濁に係る環境基 個別規制法 目的・物質・規制値等 的に、環境に係る取り組みについて規定し たもの。 産業界の対応 水質 汚濁に係る環境基 準について （環水管 20 号） 健康環境基準 15 項目追加(全 23 項目 へ） ジ ク ロ ロ メ タ ン （ 0.02mg/L) 、 四 塩 化 炭 素 (0.002)、1,2-ジクロロエタン(0.004)、1,1-ジ クロロエチレン(0.02)、シス-1,2-ジクロロエ チ レ ン (0.04) 、 1,1,1- ト リ ク ロ ロ エ タ ン (1) 、 1,1,2-トリクロロエタン(0.006)、トリクロロエ チレン(0.03)、テトラクロロエチレン(0.01)、 1,3- ジ ク ロ ロ プ ロ ペ ン (0.002) 、 チ ウ ラ ム (0.006)、シマジン(0.003)、チオベンカルブ (0.02)、ベンゼン(0.01)及びセレン(0.01) 水質汚濁防止法改正 (環水規 255 号） 海域における窒素・りんに係る環境基準の 設定 窒素含有量：max120mg/L、日間平均 60mg/L、 りん含有量：max16mg/L、日間平均 8mg/L 水質汚濁防止法改正 (環水管 275 号） 目的 地 下 水 汚 染 に対 する浄 化 措 置 命 令 の導 入、流出事故時における措置の拡充(応急 措置、届出、罰則規定など ・下水汚泥溶融装置の開発（荏原製作所） 地下水の水質汚濁に係 る環境基準について (環境庁告示 10 号） 地下水の汚染に係る環境基準の設定 カドミウムから 1,4-ジオキサンまで全 28 項 目について基準値が示された。 ・ふっ素及び重金属高度安定処理装置の開発 （ヘルディ・システム） ・フロン・エタン代替用プリント基板部品洗浄水再 利用装置（オルガノ） 時期 平成 11 年 (1999) 日本の環境問題 準が出されたが、今回、地下水の 水質汚濁に係る環境基準につい て定める。 個別規制法 環境アセスメント法制定 人の健康保護に関する環境基準 として 、ほ う 素 、 ふっ 素 並 びに硝 酸性窒素及び亜硝酸性窒素が追 加された。 水質汚濁防止法改正 (環境庁告示 14 号） ダイオキシン類対策特 別処置法制定 平成 12 年 (2000) 平成 13 年 (2001) － 165 － 平成 15 年 (2003) 目的・物質・規制値等 産業界の対応 ①有害物の追加（ほう素及びその化合物、 ふっ素及びその化合物並びにアンモニア、 アンモニウム化合物、亜硝酸 化合物及び 硝 酸 化 合 物 ） ②ほう素 化 合 物 追 加 に伴 い、石炭 を燃料 とする火力 発 電施設の排 ガス洗浄施設を特定施設に追加、 ・水中のダイオキシン類分解装置の開発（クボタ） ・汚泥減量処理装置（栗田工業） ・製紙業界生産量が 3,200 万トン、米国に次いで 世界第二位となった。 ・高効率・余剰汚泥抑制の新活性汚泥システムの 開発（環境エンジニアリング） 環境省発足 水生生物に対する毒性等まで遡 って、水環境の汚染を通じて水生 生物の生息又は生育に支障を及 ぼすおそれのある物 質 につ いて 環境 基準 生活 環境 項目 として規 制する方向を打ち出した。 水質汚濁防止法改正 (環境省告示 123 号） 水生生物保全に係る環境基準の設定 全亜鉛を追加 要監視物質 3 項目追加（クロロホルム、フ ェノール、ホルムアルデヒド） ・MAP 法 によるリン回 収 資 源 化 システムの開 発 （JFE エンジニアリング） 平成 16 年 平成 17 年 （2005） 平成 21 年 （2009） 平成 23 年 （2011） ・窒素・リン除去型高度処理槽の開発（フジクリー ン工業） 水濁法施行後 20 年以上が経過 したが、湖 沼 の水 質 改 善 が停 滞 しており、一層の水質改善を図る ために改正された。 水汚 染 を通 じて人 の健 康に影響 を及ぼす項 目について公共 用水 域及び地下水の環境基準の項目 を追加した。環境省告示 78 号（平 成 21 年 11 月)、環境省告示 79 号（平成 21 年 11 月)。飲料、飲用 による影響を考慮 湖沼水質保全特別措置 法改正 (法律 69 号） 流入水の地域指定・削減設定、既設含む 特定事業所へ汚濁負荷削減を設定 水質 汚濁に係る環境基 準 について＆地 下 水 の 水 質 汚濁に係る環 境基 準について改正 (環境省 091130004） 水質環境基準に 1,4-ジオキサン（≦ 0.05mg/L)を追加。 地下水環境基準に塩化ビニルモノマー（≦ 0.002)、1,2-ジクロロエチレン（≦0.04)、1,4ジオキサン（≦0.05)を追加。 ・地下水揚水 VOC 浄化設備の開発（月島環境エ ンジニアリング） ・リン酸回収装置を開発（栗田工業） ・下水再生システムを開発（東京都下水道局） 時期 平成 24 年 （2012） － 166 － 平成 25 年 （2013） 日本の環境問題 人の健康保護のために、平成 21 年 11 月に 1,４-ジオキサン、塩ビ モノマー、1,2-ジクロロエチレンが 水質汚濁等の環境基準物質に指 定されたが、その後「人の健康に 係る被害を生じるおそれがある物 質として、一段管理強化を図るも のである。 水環境の汚染を通じ水生生物の 生息又は生育に支障を及ぼすお それがある物質について対策をと ることとなった。平成 24 年 3 月 7 日に中央 環境 審議 会が「水 生生 物の保全に係る水質環境基準の 項目追加等」第一次答申。 水環境の汚染を通じ水生生物の 生息又は生育に支障を及ぼすお それがある物質について対策をと ることとなった。平成 24 年 12 月 27 日に中央環境審議会が「水生 生物の保全に係る水質環境基準 の項目追加等」第二次答申。 個別規制法 水質汚濁防止法施行令 改正 （環境省 120525002） 目的・物質・規制値等 有害物質に追加（トランスｰ 1,2-ジクロロエ チレン、塩化ビニルモノマー及び 1,4-ジオ キサン） 事故 時の措 置が必 要な指 定 物質 として、 クロム及びその化合物、マンガン及びその 化合物、鉄 及びその化合 物、銅及びその 化合物、亜鉛及びその化合物及びフェノー ル類及びその塩類を新たに追加。 水質 汚濁に係る環境基 準について改正 （環境省 1280822001) 水生生物保全環境基準にノニルフェノール を追加 水質 汚濁に係る環境基 準について改正 （環境省 1303272) 水生生物保全環境基準に、直鎖アルキル ベンゼンスルホン酸及びその塩を追加 産業界の対応 資料編 資料１ 優秀環境装置表彰（分野別） （ 一般社団法人 年度 第1回 （昭和 49 年度） 第2回 （昭和 50 年度） 日本産業機械工業会 の資料を基に分野別に振り分けた） 大気 ④湿式排煙脱硫装置 理研鋼機株式会社 ④ナフコ式電気集じん装 置 株式会社 ナフコ技研 ④小型バグフィルタ「スダ ック」 株式会社 三興製作所 ②ISD 型ラースタフィルタ 石垣機工株式会社 ④Ｂ方式脱臭装置 第3回 （昭和 51 年度） 第4回 （昭和 52 年度） 日本化成株式会社 ④スクラバー「青い鳥」 ミウラ化学装置株式会社 ④コンピューター導入に よる建家集じん装置 甲陽建設工業株式会社 ④水冷電極形電気集じ ん装置 日本海重工業株式会社 ④ツバメ無煙焼却炉 株式会社 伊部鉄工所 ④薬液酸化洗浄式脱臭 装置 新東工業株式会社 ④ミウラフィルター 第5回 （昭和 53 年度） 昭和 49 年度から平成 24 年度 三浦理化学工業株式会 社 ②ハーラー式電気集じん 装置 ジャパンエレクトロスタテ ックプレシピテータ株式会 社 水質 ④静工試式回分型排水 処理装置 日本クリスタル工業株式 会社 ④フジ・クロム方式隔膜 電解槽 株式会社 フジ・クロム社 ②大同式アルマイト廃液 総合処理装置 大同化工機株式会社 ④湿式造粒脱水機「デハ イドラム」 荏原インフィルコ株式会 社 ④MI 形回転円板廃水処 理装置 株式会社 電業社機械製 作所 ④長毛ろ過機「ロータリー スピッツ」 株式会社 トヤマキカイ ④パルプ回収前処理装 置プロポーショナルフィル ター 篠原精器株式会社 ④ドラムプレス型脱水機 第6回 （昭和 54 年度） ④DNP 乾式排ガス処理 装置 日空工業株式会社 ④日産式湿式脱臭装置 日産エンジニアリング株 式会社 ④フソー式脱臭装置 株式会社 扶桑 中央技研工業株式会社 ④有機廃液の水エマル ジョン化燃焼装置 東レ・エンジニアリング株 式会社 ④秋水 UAS 型高濃度活 性汚泥処理装置 株式会社 三井三池製作 所 ②ラビリンス固液分離装 置 水道機工株式会社 ④新和クローズドシステ ム‐生コン排水プラント 新和機械工業株式会社 ④NKP－1500 排水処理 日本交通機械株式会社 － 167 － 廃棄物 ④液中燃焼式廃液処理 装置 日鉄化工機株式会社 ④スラッジ・ドライヤー その他 株式会社 大川原製作所 ④あき缶圧縮機「カンペ コプレス」 太陽鉄工株式会社 ④高濃度硫酸濃縮回収 装置 木村化工機株式会社 ④流動乾留による籾殻 の炭素資源化装置 三藤鉄工株式会社 ④噴霧式有機廃液焼却 処理装置 サンレー冷熱株式会社 ④高濃縮蒸発装置付乾 燥装置 田中機械株式会社 ④アマギ式焼却処理施 設 アマギ導熱工業株式会 社 ④低騒音自動一面かん な盤 飯田工業株式会社 ④籾がら熱風発生装置 ④ディーゼルエンジン用 超低周波音消音器 北糖エンジニアリング株 式会社 石川島防音工業株式会 社 ④タカオ FTE 型低 NOX 省エネルギーボイラー 株式会社 髙尾鉄工所 年度 第7回 （昭和 55 年度） 大気 ④濡れ網式脱臭装置 ミウラ化学装置株式会社 ④悪臭物質処理装置・バ イオフレッシャー 富士化水工業株式会社 ④北炭式洗浄吸着脱臭 北炭化成工業株式会社 第8回 （昭和 56 年度） ③排煙脱硫脱硝同時処 理装 富士化水工業株式会社 ④フレクト・ナテコガス吸 収装置 ガデリウス株式会社 第9回 （昭和 57 年度） ④S 型ガソリン給油所用 排ガス回収装置 昭和機器工業株式会社 ④AW 脱臭装置 神鋼ファウドラー株式会 社 ③ファン・スクラバー 株式会社 中島製作所 ④ダブルバグフィルタ ゼムコインタナショナル株 式会社 第 10 回 （昭和 58 年度） 第 11 回 （昭和 59 年度） ②印刷工場脱臭システ ム ダイキンプラント株式会 社 水質 ②排煙脱硫排水処理装 置 栗田工業株式会社 ④PBS 型超高速造粒沈 殿装置 荏原インフィルコ株式会 社 ④DA システム（純酸素 ‐空気併用曝気装置） 大同酸素株式会社 ④CF 遠心ろ過濃縮機 株式会社 西原環境衛生 研究所 ②循環式硝化脱窒素法 （デニパックプロセス） 荏原インフィルコ株式会 社 ④汚泥熱処理装置 廃棄物 ②汚泥乾燥焼却装置 バブコック日立株式会社 ④ロータリー・ダイアフラ ム・プレス 神鋼ファウドラー株式会 社 ④セグメントシール・ユニ ット 炭研精工株式会社 ④高効率バイオガス生産 装置 住友重機械エンバイロテ ック株式会社 株式会社 タクマ ④汚泥乾燥処理設備 ④廃棄物処理装置 株式会社 タクマ ④加圧曝気式無希釈脱 窒素廃水処理装置 株式会社 三井三池製作 所 ④生物膜ろ過装置 荏原インフィルコ株式会 社 ②多段流動層式活性炭 吸着装置 栗田工業株式会社 ②蒸発乾燥焼却法・CG プロセス 荏原インフィルコ株式会 社 ③回分式活性汚泥法・IC プロセス 株式会社 西原環境衛生 研究所 ④アクチコンタクト オルガノ株式会社 ④加圧浮上濃縮装置 神鋼ファウドラー株式会 社 ④スクリーン型固液分離 装（ＩＨスクリーン） 東レエンジニアリング株 式会社 ④電荷応用含油排水処 理装置 松菱金属工業株式会社 ④微量有機塩素化合物 除去装置（アクアストリー ム） オルガノ株式会社 大機ゴム工業株式会社 － 168 － その他 ④焼却炉ボイラ 株式会社 半田鐵工所 ④焼却灰表面溶融固形 化装置 株式会社 タクマ ④空き缶処理装置（カン ポスト） 日立機電工業株式会社 ③全音域用高性能消音 器 株式会社 藤井工業 年度 第 12 回 （昭和 60 年度） 大気 ③悪臭物質処理装置 株式会社 扶桑 第 13 回 （昭和 61 年度） 第 14 回 （昭和 62 年度） ④石炭焚きボイラ排ガス 集じん用バグフィルタ新 東スーパージェットコレク ター 新東ダストコレクタ株式 会社 ②ドラフトチューブ付スク リュー形曝気機を用いた ビル排水槽悪臭防止装 置（ビルピットエース） 日立機電工業株式会社 ③特殊材料ガス無希釈 排気除害処理システム 富士環境設備株式会社 水質 ④モニターテレビによる 微生物監視装置 株式会社 西原環境衛生 研究所 ②生物的脱リン装置 栗田工業株式会社 ④無希釈し尿処理装置 （ＩＺジェットエアレーション 方式） アタカ工業株式会社 ④高濃度有機性廃液処 理装置（BIO-KIC システ ム） キハラ産業株式会社 ④高速フロック処理装置 （フロックセパレーター） 壽化工機株式会社 ④触媒ろ過法による脱鉄 装置及び脱リン装置 水道機工株式会社 ④特殊接触材を用いた 接触酸化法廃水処理装 置 大豊機械産業株式会社 ④重力式急速ろ過装置 （HC 急速ろ過装置） 株式会社 西原環境衛生 研究所 ②キレート状重金属含有 廃水の再生処理システ ム 廃棄物 その他 ④都市ごみ（不燃ごみ） からの資源回収装置 株式会社 タクマ ③おから高速乾燥装置 東レエンジニアリング株 式会社 ④遊星ロール圧搾式ベ ルトプレス型脱水機（デ ハイロール－Ｐ型脱水 機） 荏原インフィルコ株式会 社 ④高加圧一枚ろ布式脱 水機エースデバイトＡ型 セキスイエンバイロメント 株式会社 ④余水処理装置 百万石商事株式会社 ④スクリュー式プレスによ る廃プラスチックチック類 減容装置 ④超音波利用による廃ビ ニール再生処理プラント 栗田工業株式会社 ④繊維集合体ろ材利用 の超急速ろ過装置 三井三池化工機株式会 社 極東開発工業株式会社 大洋電工株式会社 ④鋳造排ガス処理用薬 液洗浄式脱臭装置 ガデリウス株式会社 ④パルスジェット方式カー トリッジ型バグフィルタ （NS エアロパルサー NEW DJE シリーズ） 日本スピンドル製造株式 会社 － 169 － ④廃蛍光管破砕機 極東開発工業株式会社 ④廃プラスチック類自動 圧縮減容装置 株式会社 タクマ 年度 第 15 回 （昭和 63 年度） 大気 ③担体充填型生物学的 脱臭装置（バイオフォレス ト） 富士化水工業株式会社 ④集じん装置（マルティ・ デューティー） 日本エアー・フィルター株 式会社 第 16 回 （平成元年度） 第 17 回 （平成 2 年度） ①ニュートラマン脱臭装 置 三協工業株式会社 ④大気汚染防止装置（ジ ョイクリーン） 株式会社 竹綱製作所 第 18 回 （平成 3 年度） ②加熱酸化分解式排ガ ス処理装置（CDO855V） 荏原インフィルコ株式会 社 第 19 回 （平成 4 年度） 第 20 回 （平成 5 年度） ③静電フィルタ リキッドコンサンド株式会 社 ④気相中有機塩素化合 物除去装置（ファインエー ス オルガノ株式会社 ④脱臭・排ガス処理装置 （ニュートラマン・ドライ） 三協工業株式会社 ①ガス分離膜を用いた有 機蒸気の回収装置 日本鋼管株式会社 ②生物脱臭装置（PVA 微生物固体充填型 NGK 新生物脱臭装置） 日本碍子株式会社 水質 ②高効率嫌気性処理装 置（バイオセーバーＭＣ） 栗田工業株式会社 ④水中エアレータ（DSR 型） 荏原インフィルコ株式会 社 ④多重円板型汚泥脱水 機（ヘリオス脱水機） 株式会社 ヘリオス ②超高速ろ過装置 （FIBAX） オルガノ株式会社 ④三相流動層式生物処 理装置（バイオダイナクタ ー） デンカエンジニアリング株 式会社 ④移床式生物膜ろ過装 置（レグパック） 荏原インフィルコ株式会 社 ②有機性排水処理装置 （AD システム） 新日本コア株式会社 ④超高速凝集沈殿装置 （スミシッックナー） 住友重機械エンバイロテ ック株式会社 ④低負荷高度処理接触 酸化法による水質汚濁 防止装置 大豊機械産業株式会社 ①電気浸透式加圧脱水 機（スーパーフィルトロン） 神鋼パンテツク株式会社 ③薄膜蒸発濃縮粉末化 装置 株式会社 櫻製作所 ④厨房排水処理装置（ス ーパーオイルセパレータ ー） 株式会社 テスコ ④水質汚濁防止装置（ス ポンジ活性汚泥装置） 京都水研株式会社 廃棄物 その他 ④液状廃 PCB 高温熱分 解処理装置 日鉄化工機株式会社 ④液状廃 PCB 高温熱分 解処理装置 ③廃アスファルト再資源 化システム ノースジャパン株式会社 日鉄化工機株式会社 ④移動式医療廃棄物焼 却装置 共和化工株式会社 ④溶剤回収装置（ロータ ーエース） 東邦化工建設株式会社 ②竪型気流焼却装置 日鉄化工機株式会社 ④高速凝集沈殿ろ過装 置（HYDRO O-x) みづほ工業株式会社 ④金属含有排水処理汚 泥の減容化システム （KHDS5） 栗田工業株式会社 ④フロン・エタン代替用プ リント基板部品洗浄水再 利用装置（アクアコン） オルガノ株式会社 － 170 － ④ガラスびん自動色選別 装置 極東開発工業株式会社 年度 第 21 回 （平成 6 年度） 大気 水質 ②下水汚泥の溶融炉 廃棄物 株式会社 クボタ 第 22 回 （平成 7 年度） 第 23 回 （平成 8 年度） 第 24 回 （平成 9 年度） ②同時脱硫酸化型スプ レー塔（ＩＨＩ式大形スプレ ー塔） 石川島播磨重工業株式 会社 ③減圧無酸素熱分解装 置（ピロリ） 元田電子工業株式会社 ④ノイルフト電気集じん 装置 株式会社 日本フィルトレ ーション ②アンモニア処理装置 （アンモカット） 株式会社 日本触媒 ④煙突組込簡易湿式脱 硫装置 三菱重工業株式会社 ④横型生物脱臭装置 三協工業株式会社 ④蓄熱触媒燃焼脱臭装 置 トリニティ工業株式会 ④回転式畜熱燃焼脱臭 装置 中外炉工業株式会社 株式会社 小松製作所 ①効率熱回収ごみ焼却 施設 千代田化工建設株式会 社 ④省エネ型凝集剤添加 量自動制御排水処理装 置（ロボイーパックシステ ム） 株式会社 イナックス 日立造船株式会社 ①DMSO 含有排水の回 収再利用システム 神鋼パンテツク株式会社 シャープ株式会社 ④高分子凝集剤連続溶 解装置 ミヤマ株式会社 ④下水汚泥溶融装置 株式会社 荏原製作所 ④分別収集廃プラスチッ クの油化装置 日立造船株式会社 ④レトルト温排水を再利 用した省水、省エネルギ ーシステム 株式会社 前川製作所 昭和炭酸株式会社 ④低温加熱処理法によ る土壌浄化装置 日立金属株式会社 ④風力選別機 日本鋼管株式会社 ①担体投入型排水処理 装置 株式会社 荏原製作所 関西ペイント株式会社 ②膜式排煙脱硫排水処 理装置 ④自己熱型熱分解溶融 装置 三井造船株式会社 ③油温減圧式乾燥装置 ④乾溜ガス化焼却装置 株式会社 キンセイ産業 ④低ばいじん・低 NOx 型 油焚き小型貫流ボイラ 三浦工業株式会社 栗田工業株式会社 東北電力株式会社 電源開発株式会社 ④芯入りひも状接触材利 用水処理法 常磐開発株式会社 ④ノンケミカル・ウォータ ーセーブ型工業用水処 理装置 株式会社 日本製鋼所 ②水酸化マグネシウム石 膏法排煙処理装置 ①超臨界水酸化処理装 置 東洋エンジニアリング株 式会社 不二機械株式会社 オルガノ株式会社 ④プラズマ脱臭装置 株式会社 タクマ 第 25 回 （平成 10 年度） ③連続洗浄式固定生物 膜法による廃水処理装 置（回転児雷也） 株式会社 エイブル ④ファジィ制御汚泥乾燥 焼却装置（ファジィ・ドリン コム） 株式会社 大川原製作所 ④汚泥脱水装置（多重円 板型テエラ式分離機） 株式会社 テエラ分離 ④有機性排水処理装置 （バイオファイナー） その他 ①IPA 回収精製システ ム 三菱化学株式会社 シャープ株式会社 三菱電機株式会社 三菱化成エンジニアリン グ株式会社 ④自走式解体ガラリサイ クル車（ガラパゴス） － 171 － ④電子式紙オムツ処理 機 松下電子応用機器株式 会社 ④ごみ焼却飛灰中ダイオ キシン加熱脱塩素化装 置 日立造船株式会社 株式会社 プロレックス ④汚染土壌の原位置浄 化装置 大成建設株式会社 ④騒音分離型消音器（無 騒流ＭＳＲ消音器） 日立化成テクノプラント株 式会社 年度 大気 ④土壌を用いた大気浄 化システム 株式会社 フジタ ④ダイオキシン類抑制・ 制御手段を備えた燃焼 装置 三機工業株式会社 ④超高脱硫排煙処理装 置 三菱重工業株式会社 第 26 回 （平成 11 年度） ④飛灰加熱脱塩素化処 理装置 三井造船株式会社 ②高温ガス乾式集じんシ ステム（エコセーフ） 旭硝子株式会社 ④外熱キルン・回転式表 面溶融炉方式ガス化溶 融装置 石川島播磨重工業株式 会社 株式会社 クボタ ④ダイオキシン除去装置 （TOX-ＦＲＥＥ） 第 27 回 （平成 12 年度） 住友重機械工業株式会 社 ④アンモニア選択還元脱 硝装置（ＮＯＸＮＯＮ７００） 日立造船株式会社 ④泡沫による粉じん飛散 防止装置 株式会社 メンテック ②触媒式 PFC 分解装置 株式会社 日立製作所 第 28 回 （平成 13 年度） ④静電分離装置 日立造船株式会社 水質 ③フッ素及び重金属高度 安定処理装置（ヘルディ・ システム） 富士化水工業株式会社 ④水中のダイオキシン類 分解装置 廃棄物 ④流動床式ガス化溶融 システム その他 株式会社 荏原製作所 株式会社 クボタ ④上向流嫌気流動床排 水処理装置（住友バイオ ベッド・システム） 住友重機械工業株式会 社 ①汚泥減量処理装置 ④高効率廃棄物発電プ ラント 栗田工業株式会社 ③超音波誘導式高速汚 水処理装置（ＭＦＴ） 三菱重工業株式会社 ④洗浄溶剤ガス回収装 置（SOLTRAP S シリー ズ） 株式会社 モリカワ 株式会社 プラウド ④活性炭吸着池用下部 集水装置（クボタポーラス ボトム） 株式会社 クボタ ④パッケージ型濁水処理 装置 荏原エンジニアリングサ ービス株式会社 ④高流速処理型擬集沈 殿装置 オルガノ株式会社 ④上向流移床型砂ろ過 池 株式会社 タクマ ④地下水中の硝酸性窒 素トータル除去システム 神鋼パンテツク株式会社 ④逆浸透膜法による廃 棄物最終処分場の浸出 水処理装置 神鋼パンテツク株式会社 ④高効率・余剰汚泥抑制 の新活性汚泥システム 環境エンジニアリング株 式会社 ④直胴型遠心脱水機（ス ーパーセントリマスター） 株式会社 クボタ － 172 － ①水熱分解法による PCB 完全無害化一貫処 理装置 三菱重工業株式会社 ④メビウスシステム 株式会社 荏原製作所 三菱重工業株式会社 ④破袋選別装置 株式会社 新潟鐵工所 ③半乾留・負圧燃焼方式 焼却炉 株式会社 前島工業所 ①晶析式フッ酸処理・回 収装置（エコクリスタル） ③廃タイヤリサイクルシス テム オルガノ株式会社 ②乾留ガス化方式小型 焼却炉 川鉄マシナリー株式会社 寿産業株式会社 ④プラスチックボトル自動 選別装置 日本鋼管株式会社 ④次世代型粗大ごみロ ール式解砕機 株式会社 タクマ 日本スピンドル製造株式 会社 年度 第 29 回 （平成 14 年度） 大気 水質 ④高性能セラミックフィル タ集じん機 ④中小規模排水処理設 備における余剰汚泥減 量装置 株式会社 プリオ 日本ガイシ株式会社 ④ごみ焼却飛灰中ダイオ キシン類の揮発脱離分 解システム ＪＦＥエンジニアリング株 式会社 第 30 回 （平成 15 年度） ①新乾式排ガスクリーン 化システム 株式会社 タクマ ④好熱性細菌による汚 泥減量化プロセス 神鋼パンテツク株式会社 ③機械攪拌エアーミルク 混合圧送装置 山伸工業株式会社 日鉄化工機株式会社 ④フロン類破壊装置 第 32 回 （平成 17 年度） ④低 NOx 油焚き小型貫 流ボイラ 株式会社 サムソン ④ダイオキシン類管理型 小型焼却炉 三浦工業株式会社 ④小型脱硫・脱臭装置 北炭化成工業株式会社 川崎重工業株式会社 ④廃棄物最終処分場浸 出水の脱塩・乾固システ ム 株式会社 クボタ ④高効率熱回収一廃・産 廃混合焼却施設 日立造船株式会社 ④エバラ流動床式ガス化 溶融システム 株式会社 荏原製作所 日鉄化工機株式会社 ④超低 NOX・ガス焚き小 型貫流ボイラ 三浦工業株式会社 第 31 回 （平成 16 年度） 廃棄物 ④廃棄物炭化燃料シス テム 株式会社 日立製作所 ④水蒸気供給型内燃式 炭化装置 株式会社 クボタ 株式会社 アドバンスト ④下水汚泥活性炭化設 備 ②縦軸曝気攪拌装置 日立機電工業株式会社 ③窒素・リン除去型高度 処理浄化槽 フジクリーン工業株式会 社 ④下水処理場沈殿池越 流水整流板 セイコー化工機株式会社 ④MAP 法によるリン回 収資源化システム ＪＦＥエンジニアリング株 式会社 ユニチカ株式会社 ①ベルト型下水汚泥ろ過 濃縮機 株式会社 クボタ ④往復動式汚泥掻き寄 せ機 住友重機械工業株式会 社 ④上向流式生物接触ろ 過設備 株式会社 神鋼環境ソリ ューション － 173 － ①豊島不法投棄廃棄物 資源化システム 株式会社 クボタ ④PCB 無害化処理シス テム 日本曹達株式会社 日曹エンジニアリング株 式会社 ④生ごみ高速減容化プラ ント 日立造船株式会社 ④同軸心型し渣破砕機 その他 ①有機性廃棄物のゼロ エミッションシステム 焼 酎粕リサイクル設備 石川島播磨重工業株式 会社 ②液晶製造用強アルカリ 現像液回収装置 オルガノ株式会社 ③石膏ボード粉砕分別 処理装置 有限会社 細田企画 ④活性炭流動層方式溶 剤回収装置 呉羽テクノエンジ株式会 社 ②無薬品型純水製造装 置 オルガノ株式会社 ④フッ酸回収装置 株式会社 ササクラ ④油回収装置（エリミナ） 株式会社 テトラ ④PCB 汚染土壌浄化シ ステム 三菱重工業株式会社 ④廃ガラス再資源化プラ ント 株式会社 トリム ④廃棄物総合処理・リサ イクル施設 石川島播磨重工業株式 会社 前澤工業株式会社 ④流動床式炭化システ ム 日本碍子株式会社 ④BCD プロセスによる PCB 処理装置 株式会社 荏原製作所 ④環境対応型高効率ア ーク炉 スチールプランテック株 式会社 ②環境対応型ペレット焚 き真空温水機 株式会社 タクマ 株式会社 日本サーモエ ナー ③脱水ケーキリサイクル 機 株式会社 氣工社 年度 第 33 回 （平成 18 年度） 第 34 回 （平成 19 年度） 大気 ④地下水揚水 VOC 浄化 設備 月島環境エンジニアリン グ株式会社 ④トンネル/沿道の NOx・ SPM 同時除去システム 西松建設株式会社 ④コンパクト型蓄熱燃焼 式ガス浄化装置 新東工業株式会社 水質 ②サイフォン式ろ過濃縮 装置 富士電機システムズ株式 会社 ④合流式下水道改善ス クリーン 株式会社 日立プラントテ クノロジー ④高効率型圧入式スクリ ュープレス脱水機 株式会社 石垣 ①雨天時高速下水処理 システム 東京都下水道局 メタウォーター株式会社 ③曝気式水中スクリーン 有限会社 水研機工 ④回転円盤式濃縮機 三機工業株式会社 第 35 回 （平成 20 年度） ④集じん機能付き脱臭装 置 新東工業株式会社 ④高効率・低公害ボイラ （K-SE 型ボイラ） 株式会社 ＩＨＩ汎用ボイラ 第 36 回 （平成 21 年度） ①バイオ天然ガス化装置 神戸市建設局 独立行 政法人 土木研究所 株式会社 神鋼環境ソリ ューション ②軸摺動型スクリュープ レス脱水機よる低含水率 脱水システム 荏原エンジニアリングサ ービス株式会社 ③浮上油回収・分離シス テム 株式会社 ワールドケミカ ル ③光触媒脱臭装置 （PCF） ④旋回機構付プロペラ式 水中撹拌装置（スウィン グミキサー） ＪＦＥエンジニアリング株 式会社 ①複翼式縦軸撹拌機（駆 動部槽上型縦軸撹拌機） 東洋興商株式会社 メタウォーター株式会社 ④ゼオライト濃縮プラズ マ触媒酸化式 VOC 除去 装置 アマノ株式会社 廃棄物 ③次世代型ストーカ炉 株式会社 プランテック ④下水汚泥用循環流動 層焼却炉 株式会社 神鋼環境ソリ ューション ④普通のオガ屑を活用し た乾式し尿処理装置 正和電工株式会社 ②し尿等の細砂除去装 置 三菱重工環境エンジニア リング株式会社 ④溶解塩噴霧システム その他 ①電子部品洗浄用機能 水製造装置 オルガノ株式会社 ④漏油検知器 株式会社 ＩＨＩエスキュー ブ 三菱重工環境エンジニア リング株式会社 ④次世代型ストーカ式焼 却炉 ＪＦＥ環境ソリューションズ 株式会社 ④バイオマス燃焼発電用 内部循環流動床ボイラ 株式会社 荏原製作所 ④焼酎粕のエネルギー 回収システム 株式会社 タクマ ④ロータリーキルン式廃 触媒焙焼装置 ＪＦＥマテリアル株式会社 住友重機械工業株式会 社 ④低空気比高温燃焼スト ーカ（HPCC２1） 荏原環境プラント株式会 社 ④高効率消化ガス発電 システム ＪＦＥエンジニアリング株 式会社 ＪＦＥテクノス株式会社 ④再生骨材製造システ ム（RC7） コトブキ技研工業株式会 社 ②新エネルギー燃料対 応型循環流動層ボイラ 設備 住友重機械工業株式会 社 ④ペットボトル用連続式 ラベル剥離機 日本シーム株式会社 ④汚泥燃料化装置 日立造船株式会社 ④SS 可溶化+メタンガス 回収システム（SAT-Chel サットケル） 住友重機械エンバイロメ ント株式会社 ④汚泥脱水機 ジャステック株式会社 － 174 － 年度 第 37 回 （平成 22 年度） 大気 ①高温集じん装置（セラミ ックフィルター）を用いた 高効率熱利用システム 株式会社 タクマ 京セラ株式会社 ④活性炭を用いた排ガス 浄化装置 水質 ＪＦＥエンジニアリング株 式会社 第 38 回 （平成 23 年度） 第 39 回 （平成 24 年度） ①ガソリンベーパー液化 回収システム 株式会社 タツノ ④省エネルギー、低公害 ガス焚き小型貫流ボイラ （ConboGas、コンボガス） 株式会社 ヒラカワ ④ジェットフィルム燃焼式 高効率・ミニマムエミッシ ョンボイラ 株式会社 日本サーモエ ナー 株式会社 タクマ ④帯電分離式フロン回 収・再生装置（エコサイク ルオーロラ） アサダ株式会社 ①燃焼排ガスからの CO 2 回収装置 三菱重工業株式会社 ④高効率真空式ガス温 水ボイラ（ＧＴＬシリーズ） 株式会社 日本サーモエ ナー ④トンネル工事用電気集 じん器〔e'-DUSCO（イー ダスコ）〕 古河産機システムズ株式 会社 凡例 ①通商産業大臣賞、経済産業大臣賞 ③中小企業長官賞 廃棄物 ③使用済スプレー缶・カ セットボンベ・ライター処 理装置（安心カンカン） 株式会社 中島自動車電 装 ④マルチメッシュスクリー ン 前澤工業株式会社 ②リン酸回収装置 栗田工業株式会社 ④電気浸透式汚泥脱水 機（スーパーフレーク） その他 ②ゼオライト膜脱水シス テム（HDSR) 日立造船株式会社 ④食品残さ麹発酵リキッ ド飼料製造装置（GEN 方式 リキッド・フィードシ ステム） 株式会社 源麹研究所 ④ドラム缶破砕システム 株式会社 ＩＨＩ環境エンジ ニアリング ④二塔式循環流動層ガ ス化炉 株式会社 ＩＨＩ ④汚泥焼却用省エネル ギー温室効果ガス削減 型循環炉「高効率二段燃 焼炉」 株式会社 神鋼環境ソリ ューション ③破砕機（エコセパレ分 離・破砕機） 株式会社 エムダイヤ アタカ大機株式会社 ④真空揚砂装置 水ｉｎｇ株式会社 ④下水汚泥減量化シス テム（メタサウルス） 三菱長崎機工株式会社 鹿島建設株式会社 ④下水再生水システム 東京都下水道局 メタウォーター株式会社 ④ろ過材洗浄機能付水 処理用ろ過装置（シフォ ンタンク） 日本原料株式会社 ②無端ろ布走行式フィル タープレス 株式会社 クボタ ④クラゲ洋上処理システ ム 東北電力株式会社 姫路エコテック株式会社 ④噴流型流動促進式水 域浄化装置（多機能型水 質浄化装置） エビスマリン株式会社 ④合流式下水道改善の ための簡易型繊維ろ過 施設 アタカ大機株式会社 ②工業技術院長賞、産業技術環境局長賞 ④日本産業機械工業会会長賞 － 175 － ③小型軽量 電線剥離機 （電線マン ADM-K05） 株式会社 アスク 資料２ 参考資料リスト 【第２章】 １．公害・環境問題史を学ぶ人の為に（2008 年 世界思想社 小田康徳 編） ２．環境史年表 1926－2000 昭和・平成編（河出出版 2004 年） ３．20 世紀の日本環境史（2002 年 産業環境管理協会） ４．2007 年 5 月 8、9 日の広域的な光化学オキシダント汚染について ―国立環境研究所及び 九州大学が数値シミュレーションによる再現に成功―：国立環境研究所記者発表より） http://www.nies.go.jp/whatsnew/2007/20070521/20070521.html ５．「新しい地域パートナーシップによる公害防止取組指針」の策定について（平成 24 年環 境省お知らせより） ６．環境省 HP 酸性雨対策について https://www.env.go.jp/air/acidrain/acidrain.html ７．平成 4 年度環境白書 ８．月刊環境管理 2012 年 10 月号（Vol.48 No.10）付録 環境年表－環境史と産業環境管理 協会 50 年の歩み ９．環境省ホームページ「工場及び事業場から排出される大気汚染物質に対する規制方式と その概要」 http://www.env.go.jp/air/osen/law/t-kisei1.html １０．新・公害防止の技術と法規 2013 大気編（産業環境管理協会） １１．環境省資料「平成 23 年度大気汚染防止法に係る施行状況について」 １２．大気汚染・ぜん息などの情報館 http://www.erca.go.jp/yobou/taiki_taisaku03_01 １３．日立プラントコンストラクション資料 http://www.hitachi-plant-construction.co.jp/business/energy/bugfilter/archit ecture/index.html http://www.hitachi-plant-construction.co.jp/business/energy/bugfilter/system /electrostatic.html １４．東洋紡カンキョウテクノ資料 http://www.kankyotec.toyobo.co.jp/products/fb.html １５．京セラ情報 http://www.kyocera.co.jp/prdct/fc/news/2011/07/110725.html １６．静電気学会誌 Vol.34 2(2010) pp48-50 １７．静電気学会誌 Vol.34 2(2010) pp59-67 １８．三菱重工ニュース 2000 年 4 月 12 日発行 １９．環境省・環境統計集・6.5 大気汚染物質の排出状況（固定発生源） ２０．環境省「平成 23 年度大気汚染状況について（報道発表資料）」 ２１．環境省資料 https://www.env.go.jp/air/osen/index.html ２２．石油連盟 今日の石油産業 2013 ２３．氷見康二 全国環境研会誌 ２４．公害と対策 Vol.7 No12 p5 ２５．公害と対策 Vol.8 No12 p21 ２６．氷見康二 全国環境研会誌 Vol.33（No4）p49 （2008） Vol.33（No4）p49 （2008） ２７．北九州イノベーションギャラリー ２８．千代田化工建設社史 ２９．三菱重工技報 及び 32（1995） 技術革新ファイル 沿革 No5 p318 － 176 － 排煙脱硫技術 ３０．三菱重工技報 ３１．日立評論 41（2004） 82（2000） ３２．公害と対策 No4 No2 p31、同 90（2008） ３４．千代田化工建設 ３６．伊東康 No5 p26 Vol.7(1972) p16 ３３．三菱化工機沿革及び公害と対策 ３５．公害と対策 p228 Vol.8 No12 p21 CASOX 資料 Vol.7(1972) 一橋研究 p17 17(1)pp47-69 （1992） ３７．http://www.bhk.co.jp/environment_e/desulfurization/index.html ３８．NEDO Clean Coal Technologies in Japan (2006 年 12 月発行) http://www.nedo.go.jp/content/100086846.pdf#search='%E7%82%89%E5%86%85%E8%84 %B1%E7%A1%AB+%E8%B2%9D%E6%AE%BB' ３９．環境省資料 平成 16 年度大気環境に係る固定発生源状況調査（平成 14 年度実績） ４０．国立科学博物館技術の系統化調査報告 ４１．アンモニアと工業 ４２．公害と対策 ４３．日立造船 Vol.26 No4 Vol.7 2007.March p14 Vol.12 NO.9 p15 http://www.jc-web.or.jp/jptec3/jc-1/pdf/14_J.pdf ４４．バブコック日立 http://www.bhk.co.jp/environment_e/denitration/index.html ４５．三菱日立パワーシステム http://www.mhps.com/products/category/selective_catalytic_reduction_system.html ４６．公害と対策 Vol.12 NO.9 p16 ４７．JFE エンジニアリング資料 http://www.jfe-eng.co.jp/products/energy/pdf/gus_c.pdf ４８．三菱化工機資料（http://www.kakoki.co.jp/news/991018.html） ４９．公害防止機器研究所、三菱マテリアル資料 湿式 NOx 除去装置（MKN シリーズ） ５０．窒素酸化物削減に関する技術リスト（環境省資料平成 22 年 3 月） ５１．http://www.khi.co.jp/gasturbine/tech/gasturbine/no.html（川崎重工業資料） ５２．国立科学博物館産業技術資料情報センター資料「ボイラー技術の系統化調査」 ５３．窒素酸化物削減に関する技術リスト（環境省資料平成 22 年 3 月） ５４．住友重機械工業資料 ５５．NEDO http://www.shi.co.jp/products/environment/air/ Clean Coal Technologies in Japan (2006 年 12 月発行) ５６． http://www.rada.or.jp/database/home4/normal/ht-docs/member/synopsis/018019.html ５７．NEDO Clean Coal Technologies in Japan (2006 年 12 月発行) ５８．JETRO 資料 http://www.jetro.go.jp/ttppoas/special/env_rep2/env_rep_04_2j.html ５９．特許庁 特許マップ 一般 14 ダイオキシン対策技術 ６０．VOC 排出抑制の手引き参考資料第 3 版 （経済産業省 H22 年資料） ６１．環境省「有害大気汚染物質モニタリング調査結果」 https://www.env.go.jp/air/osen/monitoring/index.html ６２．環境省資料「VOC 排出インベントリ推計の枠組み」p11、図 3.3 ６３．環境省資料 http://www.env.go.jp/air/osen/voc/inventory/rep_h2303/02rep.pdf － 177 － ６４．日化協ホームページ http://www.nikkakyo.org/news18-2-page ６５．日本印刷産業連合会ホームページ （https://www.jfpi.or.jp/environment/hourei/file/voc2-9.pdf） ６６．日本接着剤工業会のプレゼン資料「接着剤と VOC 対策」2013 年 2 月 18 日 http://www.mhlw.go.jp/stf/shingi/2r9852000002vgk7-att/2r9852000002vgq6.pdf ６７．日本産業機械工業会 環境活動報告書 2013 ６８．三菱重工業資料 http://www.mhiec.co.jp/products/recycle/city/meltingsystem/contents/gasifica tion.html ６９．三菱重工業資料 http://www.mhiec.co.jp/products/recycle/city/hbf/index.html ７０．日本コットレル工業沿革 ７１．ジャパンゴアテックス リメディア D/F 触媒フィルタシステムカタログ ７２．JFE エンジニアリング資料 http://www.jfe-eng.co.jp/products/link/t07.html ７３．日本エンバイロケミカルズ資料 http://www.jechem.co.jp/shirasagi/shirasagi/ ７４．日本触媒資料 http://www.shokubai.co.jp/ja/products/environment/de-dxn_cat.html ７５．三菱マテリアル資料 http://www.mmc.co.jp/corporate/ja/02/06/03-09.html ７６．平成 23 年度ダイオキシン類に係る環境調査結果 ７７．日本産業機械工業会 平成 24 年度「環境装置の生産実績」 ７８．一橋大学 GCOF プログラム 2012 年 7 月、JX 日鉱日石エネルギー サルファーフリー 燃料の開発と事業化 ７９．出光興産資料 ８０．環境省資料 社史 http://www.idemitsu.co.jp/company/history/11.html http://risk.kan.ynu.ac.jp/air/gaiyo/6sho.htm ８１．日本自動車技術会資料 ８２．NE ケムキャット資料 http://www.jsae.or.jp/autotech/data/11-1.html http://www.ne-chemcat.co.jp/business/auto/gasoline.html ８３．国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.12 2008．March p188 ８４．国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.12 2008．March p195 ８５．http://www.jspmi.or.jp/system/file/3/868/N02-07.pdf ８６．NE ケムキャット資料 http://www.ne-chemcat.co.jp/business/auto/gasoline.html ８７．トヨタ環境取組プラン その他 東洋エンジニアリング株式会社より聴取 住友化学株式会社より聴取 日立造船株式会社より聴取 有限会社マツダリサーチコーポレーションより聴取 トヨタ自動車株式会社より聴取 － 178 － 【第３章】 〔書籍〕 １． 歴史を学べば未来は拓ける-火力発電の歴史, オーム社, 一般社団法人火力原子力発 電技術協会 ２． 創立 50 周年記念-火力原子力発電 50 年のあゆみ, 一般社団法人火力原子力発電技術 協会 ３． 平成 21 年度産業公害防止対策調査「低炭素社会に向けた排水処理システムの最適化 に関する調査」報告書, 四国経済産業局 ４． 紙パルプ製造技術シリーズ⑫「環境」紙パルプ技術協会編集兼発行（2002） ５． 鉄鋼便覧 第 4.1 版 〔論文〕 ６． 間接加熱式乾燥機に向ける乾燥蒸気の有効利用, クリモト技研, 木越雅美/山口和也 /大野淳平 ７． 水環境保全の実態と今後の課題, 経済政策研究第 2 号, 岡本誠 ８． 環境対策戦後五〇年の歩み, 百万塔/紙の博物館, 宮島俊雄 ９ 窒素除去に関する技術動向, 環境管理/産業環境管理協会, 大西彬聡 １０． 電気メッキ加工技術全般に関わる技術テキスト, 中小企業総合事業団, 情報技術部 １１． 河江綾乃氏の博士論文「広葉樹 ECF 漂白パルプの褪色へのヘキセンウロン酸の関与 及び対策法に関する研究」（2010） 〔インターネット〕 １２． 特許でわかる廃水処理技術/4.2 廃水処理技術の概要, 特許庁, https://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/map/ippan08/frame.htm １３． 環境省_一律排水基準, 環境省, http://www.env.go.jp/water/impure/haisui.html １４． 規制基準値 | 水質汚濁防止法 １５．一律排水基準(健康項目), 環境技研, http://www.get-c.co.jp/info/qualitystandards/haisui_kenkou.html １６． 規制基準値 | 大気汚染防止法 １７． 揮発性有機化合物に係る排出基準, 環境技研, http://www.get-c.co.jp/info/qualitystandards/taiki_voc.html １８． 規制基準値 | 水質汚濁に係る環境基準(健康項目), 環境技研, http://www.get-c.co.jp/info/qualitystandards/kankyoukijyun_kenkou.html １９． 規制基準値 | 水質汚濁防止法 ２０． 一律排水基準(生活環境項目), 環境技研, http://www.get-c.co.jp/info/qualitystandards/haisui_ichiritu.html ２１． 排水基準を定める省令, 環境省, http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8E%92%E6%B0%B4%E5%9F%BA%E6%BA%96%E3%82%92% E5%AE%9A%E3%82%81%E3%82%8B%E7%9C%81%E4%BB%A4 ２２． 環境基準, 環境省, http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%92%B0%E5%A2%83%E5%9F%BA%E6%BA%96 － 179 － ２３． 重金属捕集剤エポラス・エポフロック・エポルバ・エポアース, ミヨシ油脂, http://www.miyoshi-yushi.co.jp/yuka_jigyou/eporas.html ２４． ホウ素キレート塔／フッ素キレート塔, 株式会社リンカイ, http://www.kk-rinkai.co.jp/products/chelate/b_f_chelate.html ２５． 濃縮燃焼方式, 月島環境エンジニアリング株式会社, http://www.tske.co.jp/technology/ekichu_noshuku.html ２６． 液中燃焼装置, 月島環境エンジニアリング株式会社, http://www.tske.co.jp/technology/haieki_ekichu.html ２７． 湿式酸化処理装置, アタカ大機株式会社, http://www.atk-dk.co.jp/business/plant/industrial_drainage/wet_oxidation.ht ml ２８． 膜分離活性汚泥法/日立膜型下水処理システム, 日本下水道施設業協会, http://www.siset.or.jp/contents/?CN=200&RF=K&RFID=27&ID=93 ２９． 組織概要 － 電気事業連合会の概要, 電気事業連合会, http://www.fepc.or.jp/about_us/outline/soshiki/ ３０． 一般社団法人 日本鉄鋼協会 / The Iron and Steel Institute of Japan (ISIJ), 日本鉄鋼協会, https://www.isij.or.jp/ ３１． JSDA 部会・常設委員会紹介, 日本石鹸洗剤工業会, http://jsda.org/w/00_jsda/1iinkai8.html ３２． 日本界面活性剤工業会の活動, 日本界面活性剤工業会, http://www.jp-surfactant.jp/active/index.html ３３． 日本塗装機械工業会, , http://www.cema-net.com/ ３４． AEI Report Trends in World Bleached Chemical Pulp Production: 1990-2010 http://www.aet.org/science_of_ecf/eco_risk/2010_pulp.html） ３５． 野々部技術士事務所ホームページ「排水中の窒素やりんの除去技術」 http://www.tac-net.ne.jp/~nonobe/doc/H20-04.pdf） その他 MIP コンサルタント事務所より聴取 － 180 － 委員名簿 本調査の実施に当たり、企業実務者及び学識経験者による検討会を設置し、調査の進め方 や調査内容に関する助言や、関係する情報を提供していただいた。検討会は 3 回開催し、第 1 回は 2013 年 12 月 27 日、第 2 回は 2014 年 1 月 29 日、第 3 回は 2014 年 2 月 26 日であった。 なお、検討会には経済産業省から 4 名参加した。委員名簿を下表に示す。 委員名簿（敬称略） 氏名 所属 座長 指宿 堯嗣 委員 辰巳 憲司 委員 委員 委員 角南 奈良 篤 恒雄 岩崎 誠 役職 一般社団法人産業環境管理協会 技術顧問 独立行政法人産業技術総合研究所 環境管理技術研究部門 浄化機能促進研究グループ 客員研究員 政策研究大学院大学 科学技術イノベーション政策プログラム ディレクター代理 准教授 住友化学株式会社 レスポンシブル ケア室 MIP コンサルタント事務所 主席部員 代表 委員 玉野 昭夫 一般社団法人日本自動車工業会 排出ガス・燃費部会 委員 松田 臣平 有限会社マツダ リサーチ コーポレーション 代表取締役 社長 経済産業省委員名簿（敬称略） 氏名 所属 役職 實國 慎一 経済産業省 産業技術環境局 環境指導室長 髙砂 義行 経済産業省 産業技術環境局 環境指導室 室長補佐 金田 由香 経済産業省 産業技術環境局 環境指導室 係長 太田 晴信 経済産業省 産業技術環境局 環境指導室 係員 事務局：株式会社三菱化学テクノリサーチ － 181 － 部会長 平成２５年度産業公害防止対策等調査事業 （我が国の産業公害の克服に活用された技術に関する調査） 発 行 平成２６年３月 発注者 経済産業省産業技術環境局環境指導室 〒100-8901 東京都千代田区霞が関１－３－１ 電 話 ０３－３５０１－４６６５ 請負先 株式会社三菱化学テクノリサーチ