気候変動による渇水リスク増加に対応した下水処理水の活用方策に関する研究

国土技術政策総合研究所
気候変動適応研究本部
下水道研究部 下水処理研究室1わが国における気候変動に対応した水利用効率化の必要性

全国の年間平均降水量の推移

出典：平成20年版 日本の水資源、
国土交通省水資源部

年間平均降水量の減少傾向
渇水の頻発化傾向

気候変動による河川流量の年間変動パターン

気温上昇による融雪の早期化、積雪量の減
少による灌漑期の河川流出量の減少

下水処理水再利用（再生水利用）を含めた水の効率的な利用の必要性
2

世界的な再生水利用の拡大
スウェーデン・ハンマルビー・
ショースタッド（ 環境モデル都市の構築）

イギリス・ピーターバラ（ 放流水の水質規準強化）

オランダ・ティルブルク
ダブ（ 地下水枯渇、 将来的な気候変動影響）

ベルギー・
フラマン海岸（ 地下水枯渇・海水浸入）

イタリア・プラトー

中国・北京

米国・フロリダ（ オリンピック施設への給水）（ 下水処理水の放流量削減・飲料水源保全）

イスラエル

スペイン・ビトリア=ガステイズ（ＥＵ 水指令への対応）

米国・カリフォルニア（ 慢性的な水不足）（ 地下水枯渇）（ 慢性的な水不足）

シンガポール（ 国内の水資源不足）

アルジェリア（ 灌漑用水の不足）

米国・テキサス（ 河川流量の増加、 景観改善）

ナミビア・ナビウィントフック（ 飲料水源不足）

オーストラリア・パース

オーストラリア・ブリスベン（ 急激な渇水）

米国カリフォルニア州オレンジ郡地下水涵養
システム(GWRシステム)における逆浸透膜処理施設(2007年供用開始)（ 急激な渇水）

海外における再生水利用事例（下水処理水の再利用のあり方を考える懇談会最終報告書、平成21年）

世界的な再生水利用の導入事例の増加
再生水利用の用途拡大（灌漑用水、環境用水、地下水涵養、間接的な飲用利用等）

高度な再生処理技術（膜処理等）の導入

3

再生水利用による社会的効果
工場

都市への水供給量の節減
供給節減

工場内再利用（非飲用用途等）
工業用水
都市

個別循環
（建物内）

放流

広域循環
（都市用水）

河川水
下水処理場

下水処理場

下水

都市

下水

下水

渇水時の時
安定した水供給放流

下水処理水量142.9 億m3/年（平成18年度）
このうち再利用率1.4%

水循環の健全化
農業用水

渇水時の安定した水供給（河川流量の確保）

海洋

農業

栄養塩類等の供給

気候変動適応策のうち、水利用の効率化方策・気候変動適応策のうち水利用の効率化方策
渇水リスク対策としての効果4

研究の概要1 中長期的な水利用の効率化のための再生水利用の促進策に関する研究1.
•

再生水の都市用水利用の促進（再生水利用の環境面の効果や、供給安定性等のメリットの評価手法の提案等）•

再生水の農業用水利用の促進（衛生面・農業生産面・環境面を含めた水質管理のあり方の提案等）

2.渇水時水源としての再生水の活用方策に関する研究•

水量・水質両面での再生水の渇水時水源としての利用可能性の拡大（給水車・給水タンク等を活用した緊急時の再生水給水システムの提案、渇水時に処理レベルを向上する技術の提案等）

5

再生水の都市用水利用（広域循環）のイメージ

トイレ用水、道路・植樹散水等に活用
13 時

18 時
中央分離帯(緑被化)

中央分離帯(緑被化)

38.1℃

28 0℃
28.0℃

散水実施区間37 .8℃

散水実施区間散水未実施区間
45.8℃

27.7℃

散水未実施区間
31.1℃

図-１ 散水実施区間と未実施区間の路面温度の比較（サーモグラフィによる測定結果）（地図：東京都・東京都下水道サービスHPより）

都市用水 (1)気候変動の下でニーズの高まる再生水の用途
気候変動による直接・間接的影響

都市の気温上昇

社会的要因

都市の地表面被覆対策の実施（都市緑化 保水性舗装化等）（都市緑化・保水性舗装化等）
全国的な人口減少の中で、都市人口の減少は限定的

水の使用量の増加

植樹帯や道路の散水用水需要の増加

2005-2035年の人口増加率推定
2005
2035年の人口増加率推定
・全国：-13%
・東京都：+1%（国立社会保障・人口問題研究所）

東京23区で110km2に屋上緑地した場合、灌水に必要な水量は28万トン/日（平均配水量の約7.8%） （土木研究所）

散水用水等の非飲用の都市用水需要の増加の可能性

都市の未活用水（再生水・雨水・地下湧水）の非飲用用途への活用の必要性
7都市用水 (2) 再生水利用のコスト・環境面の課題
雑用水利用のコストはスケ ルメリットが働く
スケールメリットが働く

Cost of reeclaimed water(($/m3）25

再生水利用は個別循環に比べ温室効果ガス排出量が小さいケ スも多い
温室効果ガス排出量が小さいケースも多い

gray watert A

個別循環
gray water B （雑排水利用）

2015

black water10
rainwater

501

10100
1000
Volume of reclaimed water (m3/day)

個別循環（し尿利用）
雨水利用

Cost of using public water andsewerage system 上下水道料金(Yamagata, Ogoshi, Suzuki, Ozaki & Asano, 2003)

図 雑用水利用コストの調査結果（平成12年 旧土木研究所旧土木研究所・住都公団調査）
住都公団調査）表 広域循環（再生水利用）と個別循環のCO2発生率（維持管理）の比較（平成20年 国土交通省下水道部 国土技術政策総合研究所調査）
道部・国土技術政策総合研究所調査）方式

施設

規模(m3/日)

生物処
理

広域

A

1600

有

広域

B

7200

広域

C

7900

広域

D

5000

個別

E780

有

有

個別

F397

有

有

個別

G120

有有

個別

a950

有

個別

b50

個別

c

88

個別

d153

個別

e719

個別

f

1,589

個別

g

2,822

個別

ｈ1,051

一部有

膜処理

一部有

有

ろ過ｵｿﾞﾝ

活性炭

凝集沈殿

その他

有有

92.86

有有730.77

有有440.96

有有450.40

有有362.43

580.40有650.84

有561.22有1270.70

有490.33

有152.67

400.09183.75

有921.40

有75

1.10

有有有

再利用
CO2 発生率(kg/m3)

有有有平均
稼働率(%)

有有有有(下水処理水の再利用のあり方を考える懇談会報告書、平成21年)

再生水利用の環境面の効果や、供給安定性等のメリットをユーザー（建物所有者等）に情報提供し、再生水利用を促進する必要性

8都市用水 (3)再生水の水質管理の課題
下水処理水の再利用水質基準等マニュアルの策定（平成17年 国土交通省下水道部 国土技術政策総合研究所）（平成17年、国土交通省下水道部・国土技術政策総合研究所）•「下水処理水再利用に関わる水質基準等に関する委員会」（委員長：金子光美立命館大学客員教授）にて審議•4つの用途（水洗・散水・修景・親水）、3つの観点（衛生学的安全性確保、美観・快適性確保、施設機能障害防止）から、再生水の水質基準、施設基準、再生水利用の実施にあたっての考慮事項を提示
下水処理水の再生処理技術の向上

新たな衛生学的リスク要因への対処の必要性•オゾン耐性膜（東京都）、凝集沈殿・オゾン・砂ろ過（福岡市）等
ン
砂ろ過（福岡市）等、親水用途にも対応
親水用途にも対応
可能な再生処理技術の導入が進展•ウイルス、クリプトスポリジウム等耐塩素性
病原微生物への懸念
病原微生物の懸念•膜や紫外線等の再生処理技術で対応可能（コスト面で課題）

再生水の水質管理を低コストで実現し、ユーザーの受容性の向上を図ることが必要9

農業用水 (1)渇水に強い水源としての再生水のニーズ

気候変動による直接 間接的影響
気候変動による直接・間接的影響

渇水リスクの増加

地域独自の水資源確保のニーズ

社会的要因

食糧政策の将来動向（自給率）

再生水の灌漑用水としての直接的な利用のニ ズが高まる可能性
再生水の灌漑用水としての直接的な利用のニーズが高まる可能性
直接的な農業用水再利用の例•熊本県熊本市•香川県多度津町•沖縄県島尻地区（検討中）等
沖縄 島
海外（カリフォルニア州等）では農業利用が多い

10

農業用水への再生水利用 多度津町の例
下水処理場

再生水送水管

水環境処理施設（再生処理施設）
農地（田）

再生水送水管
再生水送水管
農業用水路
ため池

ため池
11

農業用水 (2)衛生面・農業生産面・環境面を含めた再生水の水質管理の課題
わが国の農業灌漑利用に関する再生水の水質基準はない•下水処理レベルは、二次処理（生物処理）、ろ過、膜などさまざまな事例•衛生管理の徹底が必要だが 残留塩素が作物に影響を与える恐れもある•衛生管理の徹底が必要だが、残留塩素が作物に影響を与える恐れもある•下水処理水中の窒素・りんには作物生育上プラスの効果（肥料効果）もある•いったん河川に放流した後取水する間接的な利用も多い
国内での再生水の農業利用に関する知見の蓄積

諸外国での再生水の農業利用に関する水質管理手法の研究•沖縄、多度津、熊本など再生水の農業利用実施・検討地域での研究事例の蓄積•カリフォルニア州では作物の種類（生食の有無等）により消毒無し二次処理～消毒済
み 次処理まで多様な水質基準を設定
み三次処理まで多様な水質基準を設定•作物によっては塩分濃度などの管理も重要•地下水の窒素汚染への配慮も重要

衛生面・農業生産面・環境面を含めた水質管理のあり方を確立する必要性

12渇水時の代替水源としての再生水利用 (1)現状

渇水時にのみ、通常公共用水域へ放流されている下水処理水を処理場で様々な利用者へ供給している場合もある
香川県における再生水の渇水時の代替水源としての利用の例（香川河川国道事務所ＨＰより）
自治体名

下水処理水の再利用化の概要

高松市・再生水利用下水道事業として東部下水処理場内に再生処理施設を整備し，市内44施設（H17.4.1現在）に再生水の供給を実施。
また、同処理場において、取水施設を設け再生水（砂濾過水）を樹木の散水等に利用できるよう提供。
水）を樹木 散水等 利
きる う提供牟礼町・牟礼町浄化苑、牟礼町中央公民館において処理水を運搬出来るよう蛇口を設置。散水等に利用してもらうよう広報車、防災無線での呼びかけを実施。

多度津町・下水再生水を親水公園、河川維持放流用等に利用。

香川県

・例年、流域下水道の４処理場において、砂ろ過した再利用水を一般家庭等を対象に樹木散水等として来場者に提用水を般家庭等を対象に樹木散水等として来場者に提供。
また、多くの県民が利用できるよう呼びかけ等を実施。

高松市東部下水処理場のろ過水取水口
渇水・非常時のトイレ洗浄水・散水・防火用水としての利用を図っている（出典：高松市水循環健全化計画 2003）（出典：高松市水循環健全化計画、2003）13渇水時の代替水源としての再生水利用 (2)課題
水量

水質課
題

渇水時のみの再生水利用の場合、給水車の台数等の制約により給水能力が制限される

再生水の用途に応じて必要な水質レベルが異なるため、下水処理場の処理レベルによっては下水処理場の処理レベルによっては、渇水時に供給できない可能性がある対策案•給水車・給水タンク等の緊急時の給水システムの整備•公共施設等へ再生水の配水管を整備するなど、渇水時の給水拠点を増やす•高度処理実施処理場を優先的に渇水時の再生水供給拠点化•渇水時のみ処理レベルを向上する技術の導入（移動式膜処理設備等）

水量・水質両面での再生水の渇水時水源としての利用可能性を評価し、渇水対策としての再生水利用を地域防災計画等に位置づける必要14