平成２６年度

調査研究報告書

公益財団法人福島県下水道公社

目

次

I 管渠内硫化水素濃度調査その２ .......................................................................... 1

II GPS 機能付きデジタルカメラ撮影による位置情報の収得とスマートフォン等を利用したナビゲーション実験 .......... 9

III 仮設焼却施設稼働による水処理への影響について【汚泥溶融施設との比較検証】 .... 16

調査研究の推移 ....................................................................................................... 25

I

管渠内硫化水素濃度調査その２
業

１

務

部

はじめに
下水道管渠において、マンホールポンプ圧送管吐出部のマンホールやその下流のマンホール（鉄蓋含）が硫化水素の発生により腐食している場合が多くある。
腐食が進行すると、マンホール本体の脆弱化により道路部への影響や下水の流下機能に支障を及ぼす恐れがあるので、硫化水素の発生状況やマンホール腐食状況の調査結果に基づいた適切な対策を講じ、安全な施設管理を行うことが重要である。
昨年度には「その１」として、桑折町公共下水道施設のマンホールポンプによる圧送
管吐出部のマンホールやその下流の管渠について行った。今年度は、公社が管理を行っている管渠で、腐食している箇所や圧送管吐出部等の硫化水素濃度を計測し、腐食と設
置環境の関連の検討を行い、管渠施設の腐食対策や長寿命化計画策定の資料の基礎とするものである。

２

圧送管吐出先の管渠施設のコンクリート腐食のメカニズム
圧送管吐出先の管渠施設のコンクリート腐食は、次のようなメカニズムとなっている。
通常の下水道管渠では気相中から酸素が供給されるが、圧送管内では気相部もなく再曝気による酸素供給がないため、下水の通過時間が長い場合に嫌気化し、溶存硫化物が生成され易い。生成された溶存硫化物は、ポンプ稼働とともに、吐出先下流部のマンホールの段差、落差等の流れの乱れにより、硫化水素として液相から気相へと放散され、放散箇所の環境が嫌気状態の場合、硫化水素が硫酸となり、コンクリートを腐食する状
態となる。

図１

圧送管吐出し先の管路施設における硫酸によるコンクリート腐食の概念図（(社)日本下水道協会発行「下水道管路施設腐食対策の手引き（案）より抜粋」

1

３

調査場所の状況
図２に調査場所の平面図を示す。ここで、マンホールポンプの仕様及び圧送管と自然流下部管径、管種、管路延長、マンホールの種別は次のとおりである。
・伊達中継ポンプ場：ψ150×Ｑ2.8ｍ３/min×Ｈ24.0ｍ×30.0kW ２台（交互運転）
・圧送管：ψ400 ダクタイル鋳鉄管 912ｍ
・自然流下管：ψ800 ヒューム管 保原幹線 No12 から№0 まで 633.8ｍ
・マンホール：第２号マンホール
なお、圧送管吐出部で自然流下管の起点である保原幹線№１２マンホールの地盤高は52.650ｍ、最終の№０マンホールの地盤高は 48.430ｍで、4.22ｍの落差がある下水道管
渠である。

図２

４

調査箇所

調査項目及び内容（１）硫化水素濃度調査：マンホールポンプ圧送管吐出部マンホールを含む１２箇所のマンホール内（２）調査範囲：圧送管吐出し部での段差のあるマンホール下流部の腐食範囲（３）検討事項：①過去に実施した管渠・マンホール調査結果及び修繕実施と硫化水素
濃度の関係
2②腐食経験式による硫化水素濃度とコンクリート腐食深度の関係③圧送管吐出部から下流部の腐食範囲と算出式の比較

５

測定機器及び測定条件
・測定期間：平成 26 年 11 月 27 日～ 12 月 22 日
各箇所 48 時間以上
マンホールポンプ圧送管吐出部である№１２は、比較のため連続測定
・測定機器：硫化水素連続濃度計 ㈱ガステック製 ＧＨＳ-８ＡＴ№１２マンホールは、硫化水素測定最大濃度 1000ppm で測定
その他マンホールは、硫化水素測定最大濃度 100ppm で測定・測定頻度：１分間隔
・測定条件：２秒間に１回硫化水素濃度を測定し、１分間での平均値を記録
・設置箇所：マンホール内でマンホール汚水流出口の 30cm 程度上部

写真１６

硫化水素濃度計及び設置状況（左側：硫化水素濃度計、右側：設置状況）

硫化水素濃度調査結果
マンホールポンプ圧送管吐出部マンホールである№１２とその下流部マンホール内硫
化水素濃度の連続測定結果を図３に、調査箇所の管渠設置状況の模式図に測定結果の硫化水素濃度（平均値・最大値）を記載したものを図４に示す。
これらにより、判明したこと。
① 各マンホール内硫化水素濃度の変化は、№１２の濃度の変化と同様に連動する。
② 硫化水素濃度は、№１２～№８までが特に高い値を示し、その下流は№１２より距離が離れるにつれて徐々に低下するが、№２で再び高くなっている。マンホール内の段差が０．５ｍ以上の箇所で高くなっている。
③ 最下流の№１では、通常未検出であるが、№１２の硫化水素濃度が８０ppm の時は１ppm、190ppm の時には６ppm 検出された。

3

4

図３

図４

７

硫化水素濃度変化

調査箇所の管渠設置状況の模式図

検討事項
７．１

過去に実施した管渠・マンホール調査結果及び修繕実施と硫化水素濃度の関係

過去に実施した修繕及び管渠等調査結果状況をまとめたものを、表１に示す。
硫化水素平均濃度が高かった№１２～７までは、供用開始４年後の平成１２年度の調査でランクＡ、Ｂが多いため、平成１４年度に更生工事を行っている。
№７～１までは、供用開始４年後の平成１２年度にはランクＢが、平成１６年度にはランクＡが多く発見されるようになり、今年度更生工事を行った。
参考に、№７～４間の管渠調査結果のランク別不具合件数の経年変化を図５に示す。

5

表１

保原幹線

管内段差、硫化水素濃度、修繕及び管渠等調査結果

ピークが減るのはマンホール補修によるピークが減るのはマンホール補修による図５

管路調査結果のランク別不具合件数の経年変化

6

７．２

腐食経験式による硫化水素濃度とコンクリート腐食深度の関係

硫化水素濃度とコンクリートの腐食深度の計算例を、社団法人日本下水道協会発行の下水道管路施設腐食対策の手引き（案）から抜粋し、表２に示す。
表２

経験式によるコンクリートの腐食深度の計算例

平均硫化水素
ガス濃度 １ppm

2ppm

5ppm 10ppm 20ppm 25ppm 30ppm 50ppm 100ppm

供用年数
１年
1.3
1.9
3.0
4.2
5.9
6.7
２年
1.9
2.7
4.2
5.9
8.4
9.4
５年
3.0
4.2
6.7
9.4
13.3
14.9
１０年
4.2
5.9
9.4
13.3
18.8
21.0
２０年
5.0
8.4
13.3
18.8
26.6
29.7
※ 劣化度Ａランク：鉄筋が露出している状態→腐食深度約30㎜
劣化度Ｂランク：骨材が露出している状態→腐食深度約１３㎜
劣化度Ｃランク：コンクリート表面が荒れた状態

7.3
10.3
16.3
23.0
32.6

9.4
13.3
21.0
29.7
42.1

13.3
18.8
29.7
42.1
59.5

表２によると平均硫化水素濃度が３０ppm の場合経過年数５年で腐食震度が１６．３mm、５０ppm の場合経過年度２年で腐食震度が１３．３mm となり、劣化度Ｂランクの骨材が露出している状態になる。本調査箇所で硫化水素平均濃度が３０～５０ppm となっている
マンホールは、№１２～９であるが、ここは供用開始４年後の調査で、劣化度Ｂが多数発見され、供用開始６年度の平成１４年度に更生工事を実施しているため、同様な現象が出ていたものと推測される。
平均硫化水素濃度が５ppm の場合は、供用年数２０年までに骨材が露出するおそれがあり、硫化水素濃度平均５ppm の№２マンホールは、供用開始８年で骨材が露出し、供用開始１６年後に鉄筋が露出しており、表２よりも進行が早い状態であった。
同様に、平均硫化水素濃度が２ppm 程度でのマンホール№３，４，５のように供用開始
１３年で鉄筋が露出し、表２よりも進行が早い状態であった。
これらのことから、マンホールの腐食対策は、経過年数を基本に、マンホール内段差、
硫化水素濃度等を総合的に判断して行う必要がある。
７．３

圧送管吐出部から下流部の腐食範囲と算出式の比較(社)日本下水道協会発行「下水道管路施設腐食対策の手引き（案）」によると、圧送管吐出し部での段差のあるマンホール下流部の腐食範囲は、下記のとおりである。
ｙ＝α×（220ｘ－50） （ｘ≧0.75）

・・・①式

ｙ＝α×（25ｘ＋100） （0＞ｘ＞0.75）
ｙ：腐食範囲（ｍ）
α：安全係数ｘ：段差（ｍ）（α＝1.０を基本とする。ただし、発生源対策の有無などの条件により別途検討すること。
）
7

本調査箇所の圧送管吐出し部である№１２のマンホール内段差は、１．５ｍである。腐食範囲を①式、安全係数を発生源対策不要地区であるため１とし、腐食範囲を算出すると、２５０ｍとなり、№４付近までが腐食範囲となる。
本調査箇所は、圧送管吐出し部である№１２以降のマンホール（№１１～８）も段差
が０．８～１．３ｍと大きいため、硫化水素が放散され腐食が進んだものと思われる。

８

まとめ
圧送ポンプ吐出先管渠では、マンホール内段差がある箇所でマンホール内の硫化水素
濃度が高く、腐食の進行が早いことが確認出来た。「経験式によるコンクリートの腐食深度の計算例」また、硫化水素平均濃度と供用期間によるコンクリートの腐食深度についても、調査箇所の修繕実施状況から概ね合致していることが確認出来た。
今後の維持管理における硫化水素連続濃度計の活用方法であるが、管渠は、硫化水素発生の可能性がある箇所について、設置環境を把握するために連続測定し、管渠調査の優先度等の検討に、処理場内では、硫化水素による腐食発生個所において、硫化水素濃度変化が機器運転に連動するのか確認するために連続測定し、更新、長寿命化対策時の参考資料に活用していきたい。

8

II

GPS 機能付きデジタルカメラ撮影による位置情報の収得とスマートフォン等を利用したナビゲーション実験
県北浄化センター

１

調査目的
最近の IT 機器の発展や地図情報の公開により、以前より安価で容易に GPS 情報の収得や利用が可能となり、かつこれらの情報を維持管理業務に容易に活用できるようになった。この情報を幹線管渠の維持管理に活用して、幹線管渠の地図情報システムの一つとして、構築できれば、平常時及び緊急時において担当者以外の職員
でも人孔の位置が分かり、現場に駆けつける事ができるようにならないか実験するものである。

２

使用資材
TG－2

デジタルカメラ

オリンパス

スマートフォン

NTT docomo タブレット

その他ソフト

国土地理院

測量計算サイト

Google map
Android アプリ
３

GPS 座標と場所

実験を始める前に実験を始めるにあたり、事前に確認しておく。
（１）地図について

1） 日本の測地系
日本の地図には世界測地系と日本測地系の２種類がある。２００２年４月１日測量法の改定により国土地理院が制定した測地系を日本測地系
2000(国内の法令上名称と通用名は「世界測地系」)という。
それ以前の測地系を日本測地系（旧日本測地系）と分類使用してきた。
2）ここで世界測地系と日本測地系の誤差について
日本測地系の緯度経度で表示されている地点を世界測地系で表すと、東京近郊で経度が約－１２秒、経度が＋１２秒変化する。
距離に換算→北西へ約 450ｍずれる。
また、緯度経度が１秒違うと約 31ｍずれる。
（地域場所により違いあり）（２）ＧＰＳについて

全地球測位システムの略で元は、米国が軍事用に開発したシステムで､６つの軌道面に４つ以上の衛生がある。現在では概ね３０基の衛生が常時運用されている。複数の衛生より電波を受信しその距離を割り出すことにより現9

在の位置を割り出すことができる。電波には暗号化されたものと暗号化されてないものがあり、暗号化されたものは米軍しか利用できない。その誤差は数㎝から数十㎝で、民間で使用できるのは暗号化されてないデータで故意に精度を落としているため精度的に１０ｍ程度である。民生用 GPS 信号はア
メリカ政府に左右されやすいことから、ＥＵでは「Galileo」ロシアでは「GLONASS」日本では、準天頂衛星システム「みちびき」などの衛星測位システムが開発され運用している。
（準天頂衛星システム

2010 年から１基による試験運用、2019 年に４基体制で実用化予定）（３）カーナビゲーションについて

１）通常は４個、場合によっては３個の人工衛星から電波を受信して位置を表示。その他加速度センサーなどでトンネルや電波が届きにくい場
所でも位置を表示させる機能がある。
２）スケール表示については
市街地

詳細

5ｍ

1/500

10ｍ

1/1,000

25ｍ

1/2,500

50ｍ

1/5,000

広域 100ｍ

1/10,000

現在の市街地詳細については、10ｍ～25ｍが標準。ちょっと前までは、50ｍが標準であった。
３）検索について
名称、住所、施設、電話番号、メモリー地点、郵便番号、マップコー
ドの呼び出し機能が一般的。緯度経度検索機能がついたものは一部機種のみ。
（４）ＧＰＳ付きデジタルカメラについて

デジタルカメラには、Exif（イグジフ）という機能が搭載されている。また、GPS のほか GPS ロガー機能が付いている。
Exif とは、カメラの機種や撮影時の条件情報等が画像に埋め込まれている。
写真のプロパティ→詳細で表示。

10

GPS ロガー機能とは、移動した場所を記憶しその軌跡を Google Earth で表示させることができる機能。

（５）スマートフォン A－GPS（アシスト型 GPS）について携帯電話ネットワークのデータ通信機能を補助的に用いる GPS。
屋外５～１０ｍ、室内では２０ｍ程度の精度で測位可能。
４

位置の確認
実験を始めるに当たり、左岸幹線№94 人孔の位置確認を行う。
台帳による座標位置（日本測地系）
Ｘ座標185,973.7678

Ｙ座標56,018.7807

国土地理院

測量計算サイトの世界測地系座標変換で変換すると

緯度

37 度 40 分 38.9 秒（37.677472）

経度

140 度 27 分 54.3 秒（140.465092）※（）は、十進法度単位

となる。
５

実

験（GPS 付きデジタルカメラとスマートフォンの位置情報の比較）
位置情報の比較については、左岸幹線№94 人孔で比較してみた。
デジタルカメラ写真のプロパティの情報より
緯度37 度 40 分 39.8 秒（37.677722）

経度

140 度 27 分 53.5 秒（140.464861）となる。

スマートフォンアプリを使用し測定すると緯度37 度 40 分 38.92 秒（37.677479）

経度

140 度 27 分 54.48 秒（140.465134）となる。

この２つの位置情報と先ほど座標値から求めた、左岸幹線№94 人孔の位置の11

誤差を「測量計算サイト」の距離と方位角の計算ソフトで計算すると、デジタルカメラ 34.426ｍ、スマートフォン 3.786ｍなる。
同様にいくつかのポイントで比較してみた。
表
左岸幹線
№0
№34
№46
№57
№70

上段

スマホアプリと GPS 付きデジカメ緯度・経度一覧表(抜粋)

グーグルマップ(世界測地系）
緯度 N
経度 E
°
′
″
°
′
″
37
52 1.4 140
34 30.0
37.867053
140.575000
37
49 38.4 140
30 39.9
37.827327
140.511074
37
46 39.0 140292.937.777486
140.484126
37
43 57.8 14028
9.537.732718
140.469295
37
42 9.9 140
28 20.037.702744
140.472220

スマホアプリ
緯度 N
経度 E
°
′
″
°
′
″
37
52 1.37 140
34 30.14
37.867046
140.575040
37
49 38.38 140
30 39.87
37.827327
140.511074
37
46 38.95 140
29 2.90
37.777487
140.484139
37
43 57.85 140
28 9.55
37.732735
140.469321
37
42 9.88 140
28 19.99
37.702744
140.472220

誤差
ｍ
3.6
0.00
1.15
2.97
0.00

GPS付きデジカメ
緯度 N
経度 E
誤差
°
′
″
°
′
″
ｍ
37
52 0.50 140
34 27.74
61.7
37.866806
140.574372
37
49 38.65 140
30 39.84
8.45
37.827403
140.511067
37
46 40.39 140
29 0.49
72.95
37.777886
140.483469
37
43 58.76 140
28 5.98
90.32
37.732989
140.468328
37
42 9.89 140
28 20.11
2.93
37.702747
140.472253

度分秒単位

下段 十進法度単位

６

結果
以上結果、デジカメの位置情報については、誤差が大きく縮尺を拡大した場合はポイントより大きく外れてしまう。デジカメ従来の使用目的内であれば問題無いと思われるが、今回のマンホール位置の特定には誤差が大きく道路上からズレてしまうなど不適合と思われる。
また、スマートフォンアプリによる位置情報については、誤差は概ね３ｍ以内と小さく、現在の地図の拡大範囲の 5ｍ～10ｍ内に収まるので拡大しても道路上から外れることはないので、精度的には問題ないと思われるので、測量の座標値がない場合には、スマートフォンを使用し位置情報を収得すれば誤差の少ない位置情報となる。
実際にグーグルマップに表示すると

12

左岸幹線人孔位置の緯度・経度をスマホアプで位置を取得し google earth に置
き換えグーグルマップの位置を取得するととなる。
７

ナビゲーションの実験（１）カーナビによる実験

カーナビについては、車一台付き１機必要となり、車の数だけ必要になる。
また、緯度・経度検索機能を有する機種については、種類か少ない。また、入力についても秒単位入力なので誤差が大きいなどのこともあり、実験はしなかった。なお、各社のカーナビについて、比較してみた。
カーナビ比較表
P社
インダッシュ型

Y社

オンダッシュ型

オンダッシュ型

K社

P社

A社

C社

インダッシュ型

インダッシュ型

インダッシュ型

インダッシュ型

地図データ

ゼンリン

ゼンリン

マップル

ＭapFanＭapFan

ゼンリン

ゼンリン

地図縮尺

5ｍ～250㎞

5ｍ～250㎞

10ｍ～200㎞

10ｍ～

10ｍ～

25ｍ～

50ｍ～

緯度・経度検索

●

●

─

─

─

─

─

地点登録

●

２５００件

３００件

●

１０００件

●

４００件

ピンポイント案内

─

─

─

─

─

●

─

マップコード検索

●

●

●

●

●

●

●

各社上級モデルで比較

地図の縮尺については１０ｍが標準で、緯度・経度の検索機能については、
一部の機種にしか搭載されていない。また、緯度・経度の入力については、日
本測地系の緯度・経度で入力となる。（カーナビの地図データは基本日本測地
系のため）
13

主な地図データの分類（２）スマートフォンナビによる実験

使用するスマートフォンナビは、google map を使用した一般的なものを使用する。
（グーグルマップナビを使用）
浄化センターから左岸幹線№8 マンホールを検索してみる。
１まず、スマートフォンのナビアプリを起動させる。
２現在地及び目的地の位置の情報を入力する。
緯度・経度については、十進法度単位にて入力
３ルートの検索
４ナビを開始。

p14

このように、位置の登録などしなくとも現在地及び目的地の緯度・経度の数値を入力することにより、スマートフォン及びタブレットを所有していれば、誰でも、どこからでも、簡単に目的地へ向かうことができる。
よつて、今回の実験において最も有効であると思われるのが、スマートフォン
使用よる位置付け及びナビ機能と思われる。

注意 ・GPS 機能付きデジカメやスマホで写真を投稿したりする場合は Exif 情報に気をつけてください。
・スマホ及びタブレットについて、GPS 使用時のバッテリー及びパケット代については十分に注意すること。
参考

国土地理院

測量計算サイトhttp://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/main.html
国土交通省

国土地理院

世界測地系移行に関する質問集（Ｑ＆Ａ）

http://www.gsi.go.jp/LAW/G2000-g2000faq-1.htm
一般財団法人

日本デジタル道路地図協会

http://drm.jp/
Wikipedia
Google map
Google Earth

15

III

仮設焼却施設稼働による水処理への影響について【汚泥溶融施設との比較検証】
県中浄化センター
あだたら清流センター
大滝根水環境センター

１

調査目的
県中浄化センターにおいて、平成２５年９月から環境省による『長期保管された放射性物質含有下水汚泥焼却実証実験』が開始され、平成２６年３月末に事業が終了した。
平成２６年４月からは、福島県による仮設焼却施設の継続運転が開始されている。
同一処理場内に脱水汚泥を処理する汚泥溶融施設と汚泥焼却施設が混在する処理場
は例が少ない。本調査研究は、汚泥溶融施設および仮設焼却施設からの返流水が水処理へ与える影響を比較検証するものである。また、汚泥溶融施設と仮設焼却施設の同時運転による影響も検証する。
なお、仮設焼却施設は、福島県としては、平成２６年度から３ヶ年を目途に運転が終了する予定であり、本調査は、仮設焼却施設運転期間の短期的な影響調査となる。したがって仮設焼却施設の長期的な維持管理方法の確立を目的としたものではない。

２

基礎データ
２．１

汚泥溶融施設と仮設焼却施設の能力・仕様比較
表１：施設能力・仕様比較表
事項

汚泥溶融施設処理方式

直接汚泥溶融形式

仮設焼却施設

直接受熱気流乾燥＋流動床焼却炉

旋回溶融炉

溶融(焼却)温度

1,200℃

850℃

汚泥処理量

70t/日

90t/日

燃料

特 A 重油A 重油

生成物

溶融スラグ＋飛灰

主灰＋飛灰

減容率

約 1/32(スラグ)

約 1/20※流域市町村の汚泥減容化を

汚泥放射能問題で指定廃棄物と目的に H14 年に供用開始したなった汚泥を処理するために環境施設。H23 年度で運転終了とな省が設置した汚泥減容化施設。H25

る予定であったが汚泥放射能

年 9 月より運転を開始し、H26 年度

問題により運転を継続中。

は福島県が継続して運転している。

施設概要※H25 実績は、汚泥と臭気対策の覆土も焼却したために減容率が 1/3 程度であった。
16

２．２

汚泥溶融施設返流水と仮設焼却施設再利用水の比較
表２：各施設再利用水比較表
事項

汚泥溶融施設

仮設焼却施設砂ろ過水

約 120m3－

約 150m3

二次処理水

約 1,080m3

約 1,500m3

約 3,900m3

約 1,200m3

約 1,500m3

使用量計

約 2,700m3
SP 棟流入水路

返送先

約 4,050m3

塩素混和池手前

水処理施設(最終沈殿池後)

分水槽※1

水温

約 60℃

約 55℃

約 50℃

水質

pH

約 6.0

約 7.0

約 5.0

データ

SS

約 800mg/l

約 3.0mg/l

約 4.0mg/l

BOD

約 500mg/l

未計測

17.1mg/l※2※1 初沈水路に達する前に各系列へ分配する水槽※2 日本下水道事業団データ
２．３

各施設における二次処理水・砂ろ過水の役割

２．３．１

汚泥溶融施設表３：汚泥溶融施設再利用水使用状況

使用箇所

供給元

使用量/日

用途

特徴

除湿塔補給水二次

840m3

乾燥系の排ガスの

水温・SS が高くなる

除湿及び洗浄要因

水砕スラグ製造のSS が高くなる要因

処理水
170m3

スラグ補給水給水70m3

ポンプ軸封水循環系ポンプ等の
封水

各部洗浄水

各部の洗浄

炉体冷却水(二次)排ガス塔冷却水減湿部補給水砂ろ過水

1,500m3

溶融炉の冷却

10m3

排ガスの冷却

水温が高くなる要因

110m3

排ガスの減湿水温が高くなる要因

17

２．３．２

仮設焼却施設
表４：仮設焼却施設再利用水使用状況

使用箇所

供給元

使用量/日

排煙処理塔冷却水

二次2,900m3

排ガスの冷却

水温が高くなる要因

排出硅砂冷却器

処理水

650m3

搬出硅砂の冷却水温が高くなる要因

340m3

コンベアの冷却水温が高くなる要因

20m3

ミニマムフロー

100m3

ミニマムフロー

ガス冷却塔冷却水

30m3

排ガスの冷却O2 濃度計20m3

ガス処理

1 号硅砂抜出用途

特徴

コンベア冷却水
排水タンク
排水タンク

砂ろ過水

ガス採取器

３

各施設からの返流水の比較
３．１

使用量について水処理に影響を与えると考えられる返流水の量が汚泥溶融施設で約 1,200m3/日であるのに対して、仮設焼却施設では約 4,050m3/日と約 3.4 倍となっている。仮設焼却施
設からの返流水の量は、流入水量(約 90,000m3)に対して約 5%である。
なお、汚泥溶融施設の炉体冷却水(二次)については、二次処理水を供給しているが、冷却のためだけに使用され、汚染される要素がないことからそのまま塩素混和池手前に返流している。
３．２

水質について
汚泥溶融施設においては、汚泥を乾燥する時に発生するガスを冷却および洗浄処理

するが、洗浄する際に回収しきれない粉塵を取り込むため SS が高くなる要因となっている。また、水砕スラグを製造する際にスラグの微粒子を返流水と一緒に取り込むこ
とも SS が高くなる理由となっている。汚泥溶融施設の SP 棟への返流水は、前述の理由により SS が非常に高い。このことにより返流水管の内壁を傷つけ返流水管に穴が開く故障が発生している状況である。
仮設焼却施設の SS が低いのは、主に冷却の目的で使用された水が返流されるためである。このことから配管の劣化等の現象は起こりづらいと推測する。
返流水の水温についてはほぼ同等の温度である。いずれの施設においても、冷却目的で使用されるため比較的温度は高い。返流水の水温が高いことは、反応タンクの水温の上昇につながる。返流水量が多い仮設焼却施設の方が、水温上昇により硝化反応が起きやすくなり、水処理への影響が大きいと考えられる。
18

pH はそれぞれの施設で排煙処理時に NOx、SOx の影響で酸性となるが苛性ソーダ
で中和して返流されるため中性に近い値をとっている。
３．３

用途について
汚泥溶融施設では、汚泥乾燥設備での減温および除湿と洗浄に、二次処理水を使用している。排ガス冷却水はスプレーするため目詰まりしにくい砂ろ過水を使用している。減湿部補給水については、熱交換機中にスケールが付着するのを防止する目的で砂ろ過水を使用している。
仮設焼却施設の再利用水の用途は、主に冷却である。SS 分を取り込むような処理工程がないため、汚泥溶融施設に較べて極端に SS が低い返流水となっている。排ガス冷
却水は、汚泥溶融施設と同様の理由で砂ろ過水を使用している。

４

返流水による水処理への影響
４．１

水量・水温の影響
汚泥溶融施設からの SP 棟への返流水は、全系列で分配されることとなる。年 3 回の定期修繕を実施する際の水温の変化などにより水処理が多少変動することがあるが、これは、県中浄化センターの特徴の一つである。日平均流入水量で上昇温度を試算す
ると下表のようになる。
表５：汚泥溶融施設の返流水による温度上昇試算
流入水量

反応タンク

返流水量

返流水温

返流後の反応

(A)

水温(t)

(B)

(u)

タンク水温(C)90,000m3

18.7℃

1,200m3

60℃

19.2℃

温度差
0.5℃

C=(A×t+B×u)/(A+B)[℃](90,000×18.7+1,200×60)/(90,000+1,200)=19.2℃
汚泥溶融施設が稼働することで、反応タンク全体の水温が 0.5℃上昇することとなり、水処理に影響を与える可能性がある。
なお、炉体冷却水(二次)の水温は未計測であるが、塩素混和池手前（最終沈殿池後）に接続されていることから水処理状況に大きく影響を与えることなく放流されるため、今回は比較対象としない。

19

仮設焼却施設の返流水は、水処理施設の分水槽（最初沈殿池前）に返流される。したがって全系列に分配されることとなり、日平均流入水量で上昇温度を試算すると下表のようになる。
表６：仮設焼却施設の返流水による温度上昇試算
流入水量

反応タンク

返流水量

返流水温

返流後の反応

(A)

水温(t)

(B)

(u)

タンク水温(C)90,000m3

18.7℃

4,050m3

50℃

20.1℃

温度差
1.4℃

C=(A×t+B×u)/(A+B)[℃](90,000×18.7+4,050×50)/(90,000+4,050)=20.1℃
仮設焼却施設が稼働することで、反応タンク全体の水温が 1.4℃上昇することとなり、硝化による水処理の悪化が懸念されるところである。

(℃)
25.0
23.0
21.0

最大 1.5℃上昇

19.0
17.0
15.0
13.0
4月

5月

6月

7月

H23水温

8月

9月

H24水温

10月

11月

12月

H25水温

1月

2月

3月

H26水温

図１：近年の反応タンク平均温度
図１に H23 年度から H26 年度の反Topics～硝化現象と水温～応タンクの平均温度の推移を示す。仮処理水温は、亜硝酸菌の活性に大き設焼却施設の稼働が始まったのは H25

く影響し、最適水温は 35℃近辺にあり、

年 9 月からであり、それを境に H25 年

15℃以下では、温度が低下するほど、度の反応タンクの水温は最大で 1.5℃

急激な活性低下を示します。13℃程度

程度高くなっているのがわかる。試算が一応の硝化性能を維持できる目安とによる温度上昇は 1.4℃であるので、なります。

ほぼ計算通りの上昇がみられた。

http://mizusyoli.com/dattitu/entry43.html

20

県中浄化センターとほぼ同じ気候で流入水量が約半分である県北浄化センターの反応タンク平均温度と比較してみると（図２）、最大で約 2.0℃の温度の差があることが明らかになった。これは、汚泥溶融施設と仮設焼却施設の同時運転時において計算で求めた汚泥溶融施設での温度上昇 0.5℃と仮設焼却施設での温度上昇 1.4℃を足し合わせた 1.9℃の温度差とよい一致を見せた。

(℃)
26.0

最大 2.0℃上昇

24.0
22.0
20.0
18.0
16.0
14.0
12.0
4月

5月

6月

7月

8月

9月

H25県中

10月 11月 12月

1月

2月

3月

H25県北

図２：県中と県北の反応タンク平均温度
県中浄化センターでは、通年で硝化抑制運転を実施しているが、仮設焼却施設運転を始めることにより反応タンクの水温の上昇に伴う硝化の促進が懸念されていた。反応タンクの水温上昇は意図せぬ硝化を招く原因となるため、水質の管理に注意が必要である。
硝化の抑制運転を維持するため以下のことに注意しながら運転する必要がある。
① 高水温期には硝化を抑制するために MLSS 濃度の管理値を例年より低めとすること。
② こまめに反応タンクの硝酸、亜硝酸濃度の確認を実施し、風量調節を実施すること。
図３に H24 から H26 の反応タンク水温と MLSS 濃度の相関図を示す。

(mg/l)

(℃)

2200

26.0
24.0

2000

22.0

1800

20.0
18.0

1600

16.0

1400

H25 の MLSS を低めに

14.0
12.0

1200
4月

5月

6月

7月

8月

H24MLSSH24水温

9月

10月 11月 12月

H25MLSS
H25水温

1月

2月

3月

H26MLSS
H26水温

図３：反応タンク水温とMLSS濃度の相関図
21

県中浄化センターにおいて、低水温期には、MLSS 濃度を高めに設定し、高水温期には、MLSS 濃度を低めに設定するという通常の活性汚泥法に基づき運転管理している。
仮設焼却施設の運転が始まる際には硝化の影響を考慮し、秋季から冬季にかけての
MLSS 濃度を若干低めで調整した。H26 の MLSS 濃度は、低めで推移している。
仮設焼却施設が稼働を始めた H25 年度 9 月から一時運転休止した H26 年 3 月までの期間 7 ヶ月間の最終沈殿池の T-BOD および ATU-BOD を比較することによって硝化抑制がされているかどうかを検証した。

(mg/l)

H25 の T-BOD

45.0
40.0
H23 T-BOD
35.0
H23 ATU-BOD
30.0
H24 T-BOD
H24 ATU-BOD 25.0
H25 T-BOD
20.0
H25 ATU-BOD
15.0
H26 T-BOD
H26 ATU-BOD 10.0

が突出

5.0
0.0
9
月

10
月

11
月

12
月

1
月

2
月

3
月

図４：T-BOD、ATU-BOD推移グラフ
図４に H23 年度から H26 年度の仮

Topics～ATU-BOD と N-BOD～

設焼却施設稼働時期の最終沈殿池のATU-BOD は、試料水に N-アリルチオ尿

T-BOD、ATU-BOD の推移をグラフで素（ATU）を添加することで硝化作用を抑示す。

制し測定した BOD のことを指します。
硝化細菌が多量に繁殖している場合、通図４のグラフから読み取れることは
以下の①～④のことである。

常の方法で BOD を測定すると、有機物の① H23 、 H24 、 H25 、 H26 と も に酸化に加え、アンモニアや有機態窒素の硝

ATU-BOD は低く推移している。

化による酸素消費量（N-BOD※）が加算さ② H25 で T-BOD が突出して高い値をれて高い値を示すことがあります。
ATU-BOD はこうした影響をなくし、有示している。
③ 2 月から 3 月では T-BOD の値は落機物のみによる酸素消費量をみるために用いられます。

ち着いている。
④ H23 年度 3 月末の T-BOD および

http://www.ktr.mlit.go.jp/edogawa/study/woodbook/wo

ATU-BOD の値が高い。

odbook/item06/atu-bod.htm※T-BOD－ATU-BOD＝N-BOD と考える。
22

①から終沈の BOD は硝化による N-BOD が高い値を示していることがわかる。②から H25 年度の 12 月から 1 月にかけて N-BOD が高い値を示した。水温の上昇による硝化反応が起こっているためであると推測する。③から 2 月、3 月はもともと水温が低い時期であるので、硝化抑制運転ができていると考えられる。④については、灯油流入事故により一時的に水処理が悪化したためである。
４．２ 水質の影響① 汚泥溶融施設の返流水は、BOD および SS が高い。
過去の運転において、重力濃縮タンクに返流水の一部を戻す方法で、最初沈殿池に入る BOD、SS を低減させる試みを実施した。(H21、H22)
しかしながら汚泥溶融施設の返流水の温度が高いため重力濃縮タンクの越流水が腐敗し SP 棟の硫化水素濃度が上がり SP 棟の流入水路付近に立ち入れないほどの状況となった。このため現在は全量を SP 棟に戻している。
② 仮設焼却施設の返流水は、BOD および SS が低い。
返流水の水質が水処理に与える影響は少ないと考えられる。
４．３ 汚泥溶融施設と仮設焼却施設の同時運転による影響
各施設を運転した場合と停止した場合の水処理への影響を表７に示す。
表７：同時運転による影響
汚泥溶融施設

仮設焼却施設のみ運転

のみ運転

流入水 BOD

汚泥溶融施設の 流入負荷に変動(流入負荷)

返流水による

両施設停止

両施設運転

影響なし

汚泥溶融施設の返流水によるは少ない

負荷の増加傾向

負荷の増加傾向
流入水 SS

汚泥溶融施設の 流入 SS に変動
返流水による

影響なし

返流水によるは少ない

SS の増加SS の増加反応タンク水温
硝化傾向

0.5℃上昇する

1.4℃上昇する

硝化が起こる可 硝化に注意を要
能性ある

汚泥溶融施設の影響なし

1.9℃上昇する

影響なし

硝化に注意を要する

する

汚泥溶融施設の運転は、流入負荷を高める。一方、仮設焼却施設の運転は、流入負荷への影響は少ないが、水温の上昇の影響が大きい。
両方の施設を運転することで、負荷の増加と水温の上昇が同時に発生してしまい、水処理の運転としては、より注意が必要であることがわかる。

23

５ まとめ１．汚泥溶融施設および仮設焼却施設の返流水による水温上昇は、計算による予測とよい一致をみせた。
また、県北浄化センターの反応タンク平均温度との比較も、計算値と一致した。
２．低水温期における最終沈殿池の N-BOD を低く抑えるには（硝化を抑制する）、MLSS 濃度の調整が重要となる。
３．仮設焼却施設運転時における反応タンクの管理においては、MLSS 濃度の管理値を例年より低めとすることや、こまめに反応タンクの硝酸、亜硝酸濃度の確認を実施し、風量調節を実施することで硝化抑制運転を継続することが可能である。
４．仮設焼却施設の返流水は汚泥溶融施設に較べ BOD、SS ともに低く温度以外の影響は少ないことがわかった。
５．汚泥溶融施設と仮設焼却施設を同時に運転する場合、流入負荷の増大と反応タンク平均温度の上昇が同時に発生することから、運転には上記２や３で挙げたような注意を要する。

24

調査研究の推移
実施年度

内 容

実施部署

昭和 63 年度

県中浄化センター初期運転対策及び発生汚泥の質と量の推移

県中浄化センター

平成元年度
平成２年度
平成３年度

下水汚泥の処理方法、コンポスト化による緑農地還元等の有効利用の可能性について
下水汚泥の処理方法、コンポスト化による緑農地還元等の有効利用の可能性について
下水汚泥の処理方法、コンポスト化による緑農地還元等の有効利用の可能性について

県中浄化センター
県中浄化センター
県中浄化センター

Ⅰ.下水汚泥の処理方法、コンポスト化による緑農地還元等の平成４年度

有効利用の可能性について

県中浄化センター

Ⅱ.消臭剤実機テスト
Ⅲ.エアレーションタンク余裕分を利用した好気性汚泥消化
Ⅰ.生汚泥・余剰汚泥の濃縮性を高める調査研究

平成５年度

Ⅱ.消臭剤実機テスト

県中浄化センター

Ⅲ.下水中の総窒素・塩素イオンの原因調査
Ⅰ.消化槽初期運転における消化過程及び引き抜き時期確認テ
平成６年度

スト
Ⅱ.消化槽及び濃縮タンク発生の硫化水素ガスの漏洩状況及び

県中浄化センター

作業時の影響調査
平成７年度

消化槽の効率的運転調査

県中浄化センター

Ⅰ.脱水汚泥の処理・処分の一つとして、セメント原料の一部
平成８年度に利用することについて

県中浄化センター

Ⅱ.県中浄化センター内主要機器の点検整備についてⅠ.県北浄化センター初期運転について
平成９年度

Ⅱ.脱水汚泥消臭剤選定試験結果
Ⅲ.凝集剤選定実機テスト結果

県北浄化センター
県中浄化センター

Ⅰ.硝化促進運転結果報告
平成 10 年度

Ⅱ.消化タンク運転に係るアンケート調査結果について
Ⅲ.簡易送風による脱水汚泥の含水率低減調査結果について

県中浄化センター

Ⅳ.最初沈殿池の使用池削減によるバルキング対策について
平成 10 年度

平成 11 年度

Ⅰ.汚泥脱水用高分子凝集剤選定実機テスト試験結果

県中浄化センター

Ⅱ.余剰汚泥の低減化について

県北浄化センター

Ⅰ.余剰汚泥の低減化について

県北浄化センター

Ⅱ.擬似２液添加法による汚泥脱水用高分子凝集剤選定実機テスト

25

県中浄化センター

実施年度
平成 12 年度
平成 13 年度
平成 14 年度

内 容

実施部署

Ⅰ.窒素・リン同時除去運転について

県北浄化センター

Ⅱ.汚泥脱水用高分子凝集剤選定実機テスト試験結果

県中浄化センター

処理場内における悪臭発生調査について

県北浄化センター

汚泥処理施設における液体消臭剤の添加量と硫化水素濃度との関係について県北浄化センター

Ⅰ.脱水汚泥セメント原料化調査
平成 15 年度

Ⅱ.溶融スラグ有効利用基礎調査

業務部企画管理課

Ⅲ.溶融スラグ有効利用調査
平成 16 年度
平成 17 年度
平成 18 年度

ポリ硫酸第二鉄溶液添加による硫化水素抑制効果について

県北浄化センター

下水道管理技術研究

業務部企画管理課

Ⅰ.汚泥処理施設における硫化水素濃度と液体消臭剤添加量と
平成 19 年度の関係についてⅡ.水処理施設Ａ系列余剰汚泥の混合濃縮による機械濃縮設備

県中浄化センター

使用電力量の低減について
平成 20 年度

一部合流区域の流入に伴うコスト縮減調査

県中浄化センター

平成 21 年度

汚泥処理における効率的な運転方法調査

県北浄化センター

Ⅰ.市町村下水道施設維持管理業務調査

業務部企画管理課

平成 22 年度

Ⅱ.反応タンクにおける散気装置の違いによる効率的運転手法
調査
Ⅲ.処理場における小水力発電（マイクロ発電）設備調査研究

平成 23 年度

東日本大震災における維持管理業務等実施状況
Ⅰ.市町村公共下水道事業の企業会計への支援（平成２４年度）
Ⅱ.下水道排水設備工事責任技術者資格認定業務の運営等に関

平成 24 年度

する中長期予測

県中浄化センター
すべて
総務部総務課
業務部企画管理課

Ⅲ. 放射性物質に汚染された下水汚泥保管に伴う臭気対策

県北浄化センター

Ⅳ.県中浄化センター・あだたら清流センターにおける放射性県中浄化センター

物質除染に関する一考察

あだたら清流センター

Ⅰ.市町村公共下水道事業の企業会計への支援(平成２５年度)
Ⅱ.管渠内硫化水素濃度調査
平成 25 年度

県北浄化センター

総務部総務課
業務部

Ⅲ.下水汚泥に含まれる放射性濃度変遷と今後の見込み

県北浄化センター

Ⅳ.放射性セシウムの下水汚泥への移行検証及び下水道施設除県中浄化センター・あだたら清流

染に関する考察センター・大滝根水環境センター

Ⅴ.最初沈殿池の使用開始による水処理改善調査

26

大滝根水環境センター

実施年度

内 容

実施部署

Ⅰ.管渠内硫化水素濃度調査その２

業務部

Ⅱ. GPS 機能付きデジタルカメラ撮影による位置情報の収得
平成 26 年度とスマートフォン等を利用したナビゲーション実験

県北浄化センター

Ⅲ. 仮設焼却施設稼働による水処理への影響について【汚泥溶

県中浄化センター・あだたら清流融施設との比較検証】センター・大滝根水環境センター27

公益財団法人〒960－8041

福島県下水道公社

福島市大町5町6号 日本生命福島ビル2F

TEL 024-524-3510、FAX 024-524-3513
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