水質とエネルギーの最適管理のためのガイドライン（二軸管理）
下水処理場における二軸管理
下水処理場における運転管理や施設計画等において，処理水質と消費エネルギーの両面を考慮した現況評価，目標・対策の見直し，目標・対策の立案，対策の実施，効果の確認を行う際のツールとし，それによって，処理水質と消費エネルギーを両立させた最適管理を行うこと。
 「新下水道ビジョン」（平成26年7月）
 「流域別下水道整備総合計画調査指針と解説」（平成27年1月 改訂）⇒『四次元流総』 「i-Gesuido」 4本の柱③ 水処理革命

Check【二軸グラフ】“見える化”による現況評価

ActionPlan

目標･対策の見直し

目標設定・対策立案

○○処理場
【従来】
省エネ運転を行うと，処理水質が上昇

1816

処理水質濃度(mg/L)

二軸管理：二軸グラフを活用したPDCA

2014

【従来】
処理水質を向上させる運転を行うと，消費エネルギーが増大

12108
【今後】
処理水質を維持したまま省エネ運転を目標

642

Check 【二軸グラフ】効果確認（月，四半期，年等）

Do
対策の実施

☑水質とエネルギーとのトレードオフ等の関係に留意した
目標設定☑関係者間での連携と最適管理への取り組み

定期的な振り返りにより，各下水処理場の状況に応じた最適な管理

00.00

【今後】
消費エネルギーを増加させることなく水質向上を目標

0.05
0.10
0.15
電力量原単位[送風](kWh/m3)

0.20

二軸グラフを用いた処理水質と消費エネルギーの関係（一般的なイメージ）

まずは，二軸グラフの作成へ！

1

水質とエネルギーの最適管理のためのガイドライン（二軸管理）
二軸グラフの作成
二軸グラフは，縦軸に処理水質濃度，横軸に消費エネルギーとして電力量原単位を取り，作図することを基本とする。これにより，複数の下水処理場の相対比較や，同じ下水処理場の時間（年や月）的な比較や傾向を把握することが可能となり，下水処理場の〝見える化″に繋がる。
複数の処理場で相対比較をしたい。

同じ処理場で傾向を把握したい。

20H25→H26→H27年度

16141210H26 H258A処理場
B処理場
C処理場
D処理場
E処理場
F処理場
G処理場
H処理場

41412

3月

10H25（→）
H26（→）
H27（→ ）
（各年度4月～3月の実績）

864

G処理場が水質，省エネともに安定し，E，H処理場は電力量原単位が比較的高い。

2○○処理場
4月
3月

16H27

64月

18

処理水質濃度(mg/L)

18

処理水質濃度(mg/L)

20

処理水質，電力量原単位がともに年々，改善の傾向にある。

200
00.1
0.2
電力量原単位(kWh/m3)

0.3

0.06

0.08

0.1

0.12

電力量原単位(kWh/m3)

0.14

2

水質とエネルギーの最適管理のためのガイドライン（二軸管理）
二軸グラフによる〝見える化″
従来，処理水質の向上や消費エネルギーの低減化等の評価や施策をそれぞれ別で実施している場合が多いが，二軸グラフを作成することによって，処理水質と消費エネルギーの両方の視点で同時に〝見える化″することが可能となり，現状把握や課題の抽出といった評価が行える。

グラフが別だと，見づらく，現状把握や評価が困難。

従来の整理の例
1086210

処理水質1230.150.10

見える化

A 処理場
水質 【上昇】B 処理場 水質 【上昇】エネルギー【安定】
エネルギー【増加】
C 処理場
D 処理場
E 処理場
水質 【平均】
F 処理場
エネルギー【平均】21
系列※点線は，H27年度
系列22
全処理場の平均値

8642

水質 【安定】エネルギー【安定】

00.05

0消費エネルギー
0.00

H25年度
1

二軸グラフで，一目瞭然！
水質とエネルギーを同時に見える化！

H25→H26→H27年度

400.20

電力量原単位[送風](kWh/m3)

12

A 処理場
B 処理場
C 処理場
D 処理場
E 処理場
F 処理場

処理水BOD濃度(mg/L)

処理水BOD濃度(mg/L)

12二軸グラフ

H26年度
2

H27年度
3

水質 【安定】エネルギー【増加】

0.05
0.1
0.15
電力量原単位 [送風](kWh/m3)0.23

水質とエネルギーの最適管理のためのガイドライン（二軸管理）
Check

検討年度（更新前）

二軸グラフ

二軸グラフを活用したPDCAサイクル
二軸管理では，PDCAサイクルを構築・運用していくことを基本とする。反応槽の散気装置を従来型散気板から省エネ型散気装置に更新した場合の例を示す。

目標値
15mg/L以下①〝見える化″による現況評価

A処理場

横軸を反応槽への送風に要する電力量原単位，縦軸を処理水質にした二軸グラフを作成すること で ， そ の 他 処 理 場 に 比 べ て A 処 理 場 の 送が風 に 要 す る （ 散 気 板 ） 消 費 エ ネ ル ギ ー は 約
0.19kWh/m3と比較的多いこと，処理水質は全て目標値以下であることが〝見える化″された。

その他処理場② 目標・対策の見直し※「その他処理場」の散気装置
は省エネ型

少ない ←

Check
二軸グラフ

0.19

散気板の消費エネルギー低減化のため，散気装置の見直しを行う。
がAction→ 多い
検討年度以降（順次更新）③ 目標設定・対策立案
省エネ型の散気装置への更新計画を策定

Plan

が

【 目 標 】 電力量原単位 0.1kWh/m3 以下 処理水T-N 15mg/L 以下④ 対策の実施
A処理場

目標エリ
アDo

⑤ 効果の確認

省エネ

省エネ型への更新により、電力量原単位の低減効果が確認された。
（電力量原単位：約0.19→約0.09 kWh/m3）【 目標達成 】 電力量原単位 0.1kWh/m3 以下 処理水T-N 15mg/L 以下

0.09
少ない ←

省エネ型散気装置へ更新を行う。
がが効果の確認を踏まえて、次のPDCAサイクル（次期計画：他系列への水平展開）へ繋げる。

→ 多いAction4水質とエネルギーの最適管理のためのガイドライン（二軸管理）【二軸管理の事例⑥】運転管理の工夫（系列間での汚泥転送）
省エネ施策を推進しつつ，汚泥を転送することで効率の低い系列での送風量（消費エネルギー）の増加を抑え硝化を維持し，処理水質を安定化させた。
≪取組前の余剰汚泥の流れ≫

Check
二軸グラフ

Plan

系列 C

×系列A

◎系列Ｄ×系列 B○◎ : 硝化が非常に良好○ : 硝化が良好
× : 硝化が不安定

汚泥処理へ≪取組中の余剰汚泥の流れ （二段転送）≫Do
硝化菌を多く含む汚泥を転送

系列A◎

硝化菌を増殖系列D系列C系列 B

○

○

○

汚泥処理へ硝化菌を多く含む汚泥を転送

 A処理場の現状において，硝化が不安定な系列に着目し，安定した系列から汚泥転送を段階的に行うことで処理水質濃度を大きく上昇させることなく，約10%程度の省エネを実現した。
 二軸グラフを活用して現況評価を行い，処理水質の確認と共に，省エネが実行されていることを〝見える化″した。
 今後，水平展開を検討する。
Action5水質とエネルギーの最適管理のためのガイドライン（二軸管理）【二軸管理の事例⑫】OD（オキシデーションディッチ）法設備における二軸管理の活用
硝化に必要な空気量（曝気装置の稼働時間）を適切に管理し，二軸グラフで整理し，PDCAを運用することにより，処理水質をほぼ維持した状態において，消費エネルギーの低減化に繋げた。
4≪曝気装置稼働時間と処理水T-N濃度 （運転時間変更取組前）≫

処理水T-N濃度(mg/L)

曝気設定の工夫
取組前→後

Plan

3Check二軸グラフ

21※二軸グラフのデータは年度平均値※点線は取組後の全処理場の平均≪曝気装置稼働時間と処理水T-N濃度 （運転時間変更取組後）≫Do

曝気時間 1日あたり460 ⇒ 410分（▲10%）
処理水質1.1 ⇒ 1.2mg/L

000.20.4

電力量原単位[曝気装置]（kWh/m3）

0.6

 OD法の処理場における運転管理の工夫について，二軸グラフで現況評価を行い，水質と共に，例えば左記の処理場の曝気装置では約10%の省エネが〝見える化″された。
 市内6箇所のOD法の処理場において，運転管理の工夫により，処理水質をほぼ維持した状態で省エネを実現することができた。今後も更なる維持向上を目指す。
Action6水質とエネルギーの最適管理のためのガイドライン（二軸管理）【二軸管理の事例③】季節別運転管理
放流先水域の生態系に配慮した季節別運転において，各月ごとのデータ（複数年度平均）を二軸グラフで整理することで，過去の振り返りを行い，次期目標設定を能動的に管理することができる。
45Plan兵庫県

放流先の内湾において漁業組合等から養殖海苔の色Check

40

落ち被害を訴える声が寄せられたことを受けて、処理水

海苔養殖期二軸グラフ

処理水を放流することを検討した。

Do海苔（ノリ）休漁期
4月～10月嫌気好気

硝化促進・脱窒運転

好気

好気流総計画で定めるT-N
処理水質は年間平均値で質管理が重要であることを化促進運転を行うことで窒素の管理運転を行うことと

3月

30

11月

4月

25

10月
20
※ベクトル： 4月→ 3月（H25～H28年度の平均）※点線はH28年度平均値）

10

念頭に，栄養塩を必要とす槽を増やす）を，夏季は硝3515あるため，年間を通した水る冬季は硝化抑制（嫌気処理水T-N濃度(mg/L)

中に含まれる養殖海苔に有用な栄養塩類濃度を上げて硝化促進のための曝気

海 苔 （ ノ リ ） 養 殖 期 硝化抑制運転（栄養塩類濃度を上げて放流）
11月～翌3月
嫌気嫌気好気

好気

00.05

0.1

0.15

0.20.25

電力量原単位（送風）(kWh/m3）
 季節別運転管理においては，二軸グラフを年平均値ではな
く，毎月のデータ（複数年度平均）で表すことで，"見える化"がより明確となる。

した。各運転については，

 水質とエネルギーのバランスを，現実的かつ能動的に計画し，今後も管理する。
Action

現地運転管理の工夫によって対応した。
嫌気槽を増やし空気量を控える

7水質とエネルギーの最適管理のためのガイドライン（二軸管理）【二軸管理の事例⑤】段階的高度処理における二軸管理の活用
段階的高度処理を事業計画に位置付けるための実証実験（評価2）について二軸グラフで整理した。硝化に伴う空気量（消費エネルギー）の増加と処理水質の向上について“見える化”を行った。
CheckAction

二軸グラフ

PlanDo

Ａ処理場の標準法系列では硝化抑制運転を行っており，処理水T-N濃度は約20mg/L程度（17.5～21mg/L）であった。そこで放流先河川が流入する湾

平成28年度に下記フローのような段階的高度処理を実施した結果，目標値を満足した。

③反応タンク前段部の微曝気領域を拡大し十分な嫌気状態を確保

初沈
流入水①反応タンク後段部の曝気風量を上げ硝化を促進

反応タンクの水質の早期改善として，段階的高度処理（硝化促進運転）を検討し，それに伴い増加する消費電力量の把握も行うこととした。運転管理の視点から，初沈（二軸グラフで‶見える化″）既存設備の運転管理を工夫することによる段階終沈
流出水的高度処理の実証実験（評価２）を平成27年度に計画した。

25

処理水T-N濃度(mg/L)

A処理場 標準法系列

2015

H27年度

（従来→H24～→H28(段階的高度運転）目標
H28年度値

点線は全処理場のH28年度平（段階的高度処理）均値)

105※１年の実証実験に目標値はT-N濃度20mg/L以下とした。
（二軸グラフ内のH28

H24～27年度

年度のデータは右記

H28年度（段階的高度処理）の実験結果を反映し※データは各年度平均値※H27年度の途中から実験準備にて運転切替（硝化抑制⇒促進）

00.1

おける処理水質の0.20.30.4
電力量原単位[水処理](kWh/m3)

たもの。）②汚泥返送比を引き上げ脱窒を向上
返送汚泥

余剰汚泥

運転管理の工夫による段階的高度処理

 段階的高度処理の実証実験（評価２）を1年間実施し，目標値を達成した。
 硝化促進運転に伴い増加する電力量原単位と処理水質の向上をともに二軸グラフによって〝見える化″した。

8水質とエネルギーの最適管理のためのガイドライン（二軸管理）
本ガイドラインは，下水処理場における処理水質と消費エネルギーの現状を，二軸管理手法を用いて ‟ 見える化”し，現状把握や課題の抽出を行い， PDCAサイクルを構築していくことにより，処理水質と消費エネルギーを両立させた最適管理を行う際に活用されることを目的とする。

水質とエネルギーの最適管理のためのガイドライン～下水処理場における二軸管理～【 目 次 】

1 総則
1.1 目的
1.2 適用範囲
1.3 用語の定義
2 二軸管理の目的及び進め方
2.1 二軸管理の目的
2.2 二軸グラフの作り方
2.3 二軸グラフによる〝見える化″
2.4 二軸グラフを活用したPDCAサイクル
3 二軸管理の実施
3.1 基本的な考え方
3.2 二軸グラフの作成 ・・・8例
3.3 二軸グラフによる評価 ・・・5例
3.4 二軸管理による運転管理等の改善 ・・・12例
4 今後の課題
5 Q＆A集≪資料編≫：支援情報【二軸グラフ作図の仕方】【サンプルファイルを用いた二軸グラフの見方】【全国平均値等との比較検討】

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