ISSN

1346-7328

国総研資料 第773号
平 成 26年 1月

国土技術政策総合研究所資料
TECHNICAL NOTE of
National Institute for Land and Infrastructure Managemen t

No.773January 2014

平成24年度下水道関係調査研究年次報告書集
FY2012 Annual Report of Wastewater Management and Water Quality Control

国土交通省

国土技術政策総合研究所

National Institute for Land and Infrastructure Managemen t
Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, Japan

国土技術政策総合研究所資料
第号
2014年 1月

Technical Note of NILIM
No.773January2014

平成24年度下水道関係調査研究年次報告書集
国土技術政策総合研究所

下水道研究部

下水道研究室下水処理研究室

FY2012 ANNUAL REPORT OF
WASTEWATER MANAGEMENT AND
WATER QUALITY CONTROLWASTEWATER SYSTEM DIVISIONWASTEWATER AND SLUDGE MANAGEMENT DIVISION
of WATER QUALITY CONTROL DEPARTMENTNATIONAL INSTITUTE FOR LAND AND INFRASTRUCTURE MANAGEMENT,MINISTRY OF LAND, INFRASTRUCTURE, TRANSPORT and TOURISM, JAPAN

概要
本報告書集は、平成24年度に国土交通省国土技術政策総合研究所において実施された下水道に関係する調査研究の成果を集約して資料としてとりまとめたものである。
キーワード：下水道、下水処理、地震、津波、汚泥、温暖化ガス、放射能

Synopsis
This Annual Report introduces researches on wastewater system, wastewater treatment,
advanced wastewater treatment, wastewater sludge and water quality control carried out in
Fiscal 2012 by National Institute for Land and Infrastructure Management, Ministry of Land,
Infrastructure, Transport and Tourism, Japan .
Key words: wastewater system, wastewater treatment, earthquake, tsunami, wastewater sludge,
green house gases (GHG) ,radioactivity

序

文

本報告書集は、平成２４年度に国土交通省国土技術政策総合研究所（国総研）が実施した下水道関連の調
査研究の成果をとりまとめたものであり、全１５編の報告書から構成されています。
主として下水道研究部の下水道研究室と下水処理研究室が担当し、予算費目としては下水道事業調査費、試験研究費、基礎研究経費、技術研究開発調査費、JST-JICA：地球規模課題対応国際科学技術協力事業費、JST：CREST（戦略的創造研究推進事業費）です。
１５課題のうち平成２４年度に終了したものは、以下の５課題です。
① 下水道管きょのストックマネジメント導入促進に関する調査（下水道研究室；下水道事業調査費）② 都市雨水対策の推進に関する調査（下水道研究室；下水道事業調査費）③ 社会資本の予防保全的管理のための点検・監視技術の開発（下水道研究室；技術研究開発調査費）④ 下水道資源有効利用調査（下水処理研究室；下水道事業調査費）⑤ 放射性物質による下水汚泥機構と対応指針（下水処理研究室；下水道事業調査費）
また、平成２４年度から新たに開始した課題は以下の４課題です。
① 適正な汚水処理方法可能性（FS)に関する検討業務（下水道研究室；下水道事業調査費）② 下水道施設の液状化・津波対策技術に関する調査（下水道研究室；下水道事業調査費）③ 南海トラフ連動型地震における下水道施設の復旧に方法に関する研究（下水道研究室；試験研究費）④ 流域における水環境マネジメント技術に関する検討（下水処理研究室；下水道事業調査費）
これらの結果、過年度及び継続案件の成果も含め、以下のような活用がされました。
 国土交通省「下水道クイックプロジェクト」社会実験（下水道クイックプロジェクトの推進に関する調査）「災害時における下水の排除・処理に関する考え方(案)」の策定（災害時の復旧段階における下水処理の適正な管理に関する調査）

国総研では行政のニーズに対応するとともに、国民の視点に立った調査研究を更に進めてまいります。これからも引き続きご意見等をいただければ幸いです。
平成２５年４月
国土技術政策総合研究所 下水道研究部長

高島英二郎

目

次
頁

序文
I. 下水道事業調査費による研究
1. 下水道施設の液状化・津波対策技術に関する調査(H24年度～H25年度) ··············· (下水道研究室) ···· 1
2. 下水道管きょのストックマネジメント導入促進に関する調査(H25年度～H27年度) (下水道研究室) ··· 11
3. 都市雨水対策の推進に関する調査(H22年度～H24年度) ···································· (下水道研究室) ··· 19
4. 適正な汚水処理方法可能性(FS)に関する検討(H24年度～H26年度) ······················ (下水道研究室) ··· 29
5. 下水道クイックプロジェクトの推進に関する調査(H19年度～H26年度)··············· (下水道研究室
・下水処理研究室) ··· 35
6. 生物処理過程におけるN2O発生抑制手法に関する検討(H23年度～H25年度) ······· (下水処理研究室) ··· 45
7. 下水道資源有効利用状況の評価及び推進(H19年度～H25年度) ························ (下水処理研究室) ··· 53
8. 下水処理施設への新たな衛生学的指標導入に関する検討(H23年度～H25年度) ··· (下水処理研究室) ··· 59
9. 放射性物質による下水汚泥汚染機構と対応指針(H24年度) ····························· (下水処理研究室) ··· 67
10. 流域における水環境マネジメント技術に関する検討(H24年度～H25年度)········ (下水処理研究室) ··· 77

II. その他の予算による研究［下水道研究室］
1. 南海トラフ連動型地震における下水道施設の復旧方法に関する研究（試験研究費）(H24年度～H26年度)································································································································· 87
2. 社会資本の予防保全的管理のための点検・監視技術の開発（技術研究開発調査費）(H22年度～H24年度)································································································································· 93［下水処理研究室］
1. 地域における資源・エネルギー循環拠点としての下水処理場の技術的ポテンシャルに関する研究（試験研究費）(H23年度～H25年度) ··············································································· 109
2. 持続可能な水利用を実現する革新的な技術とシステム～21世紀型都市水循環系の構築のための水再生技術の開発と評価～（CREST）(H21年度～H26年度) ···················································· 115
3. アフリカ・サヘル地域の持続可能な水・衛生システム開発（地球規模課題対応国際科学技術協力事業

JST-JICA）(H21年度～H25年度) ···················· 119

付録
付録1．平成25年度 下水道関係調査研究課題表（国土技術政策総合研究所） ································· 121

I. 下水道事業調査費による研究

1. 下水道施設の液状化・津波対策技術に関する調査
下水道研究室室

長 横田 敏宏

主任研究官 深谷渉

研 究 官 松橋学

１．はじめに
平成 23 年 3 月 11 日の東日本大震災で発生した地震・津波は、下水道施設が過去に経験したことのない広域で、甚大な被害をもたらした。被害を受けた下水道施設は、処理場 120 箇所、ポンプ場 112 箇所、管路施設 675km にのぼり、現在も本復旧が完了していない。また、震源に近く大きな地震動を受けた東北地方では、管路の埋戻し部の液状化による被害が多発し、震源から離れた関東地方の東京湾沿岸部では、埋立て地の地盤が広域的に液状化したことにより管路の土砂閉塞による流下機能不全が発生し、長期にわたる下水道の使用制限が生じた。さらに、津波により太平洋沿岸部の処理場に大きな被害が生じた。より一層、安全・安心な下水道施設の整備及び災害発生時における下水道事業の継続のため、震災により明らかとなった課題や知見を整理し、技術指針として整備し、次世代に引き継ぐ必要がある。
本調査では、一層の耐震対策及び耐津波対策の促進に向け、①下水道管路施設の液状化対策の一つである埋戻
し土の締固め工法に関する検討、②耐津波設計時に考慮すべき下水道施設の浮力に関する検討を行うものである。
２．研究方針と研究計画
国土技術政策総合研究所（以下国総研）では、東日本大震災が発生した直後に下水道施設の被災状況調査及び、
下水道地震・津波対策技術検討委員会（以下地震・津波委員会）の事務局として被害要因の分析、耐震・耐津波対策の課題抽出などを行った１）。今後、より一層、地震に強い下水道を実現するため、抽出した課題を整理し、対策等を明らかにしていく必要がある。
下水道管路施設の液状化対策の一つである埋戻し土の締固め工法については、現場ヒアリング等から目標とされる 90％以上の締固め度を得ることが困難な場合があることが明らかとなったため、確実な施工を行うための方法を検討する必要があった。また、耐津波設計に必要な構造物に作用する浮力に関する知見が無いことから、下記の項目について研究を行った。
① 埋戻し土の締固め工法の施工品質確保② 津波襲来時に下水道施設に作用する浮力の大きさ
３．埋戻し土の締固め工法の施工品質確保に関する研究
３．１ 研究目的

埋戻し方法

下水道施設の耐震対策指針

概要と解説２）（以下、耐震指針）に概念図

埋戻し土の締固め

砕石による埋戻し

埋戻し土の固化

良質土で締固め（締固め度 90％以上）ながら、埋戻す。

地下水位以深を透水性の高い材料（砕石）で埋戻す。

地下水位以深をセメント固化改良
土等で埋戻す。

は、下水道管路施設の埋戻し土

固化改良土の液状化対策として 3 工法（埋砕石

戻し土の締固め、砕石による埋戻し、埋戻し土の固化）が示されている（図 1）。このうち砕

液状化対策の効果

十分な締固めを行うことにより、埋戻し部の過剰間隙水圧を小さくすることが出来るため、液状化に対する効果は大きい。

マンホール・管路近傍部の過剰間
隙水圧が消散するため、液状化に対する効果は大きい。

図１ 埋戻し土の液状化対策-1-

埋戻し部が非液状化層となるため、液状化に対する効果は大きい。

石による埋戻し、埋戻し土の固化による耐震対策を施した下水道管路施設については、東日本大震災後の調査により、被災していないか、軽微な被害であることが明らかとなった。一方、埋戻し土の締固め工法については、確実に 90％以上の締固め度を得ることが困難な場合があり、採用に当たっては十分な施工品質確保が必要である
ことが明らかとなっている。
ここでは、90％以上の締固め度を得ることが困難な条件を明らかにし、埋戻し土の締固め工法の施工品質確保に必要な施工管理方法を検討することを目的とし、既存の文献調査及び管きょの試験的な埋戻し実験を実施した。
３．２ 埋戻し土の締固め工法の施工品質に影響を与える影響因子の選定
土の締固めは河川、道路、港湾などの土木分野で幅広く行われており、施工品質に影響を及ぼす因子に関する研究も多数実施されている。埋戻し土の締固め工法の施工品質に影響を及ぼす因子を抽出するため、アンケート
及び文献調査を実施した。アンケート調査は、14 市 31 名の下水道担当者を対象に埋戻し土の締固めの実施状況や管理状況などについて質問した。文献調査では、下水道用塩化ビニル管道路埋設指針３）、下水道地震対策技術検討委員会報告書４）等 10 文献から、埋戻し土の締固め工法の施工品質に関する項目を抽出した。その結果、埋戻し材
料や施工現場の条件、周辺地盤の条件、用いる機器が埋戻し土の締固め工法の施工品質に大きく影響することが明らかとなった。また巻出し厚や転圧回数など施工の効率性に影響を与える因子も締固めの工法の施工品質に影響を与える因子である（表１）。

表１ 埋戻し土の締固め工法の施工品質に影響を与える因子
因子

土の締固めに与える影響

砂の細粒分含有率

細粒分含有率が少ないと締固めにくいが細粒分が多すぎると強度が低下する。

含水率

過大な含水率では、締固めが困難になる。

転圧方法

人力転圧・機械転圧など転圧方法の違いや用いる転圧機器の重量などにより締固め度が異なる。

掘削幅

掘削幅が狭くなると使用できる締固め機械が限定される他締固め作業性が悪くなる。

巻出し厚

巻出し厚は薄ければ締固め度が得られやすく、厚ければ作業効率が上がる。

転圧回数

転圧回数を多くすれば締固め度が大きくなる。少なければ作業効率が上がる。

土留めの有無矢板の引抜き時に空隙が生じる。

地下水の有無施工時に地下水を排除できないと含水率が大きくなり締固められない。

３．３ 締固め工法を用いた下水道

1.1m

管きょ埋戻し実験（１）実験方法
φ300塩ビ管締固め工法について、締固め度
90％を確保するための施工管理方法に関する実験を実施した。実験は、小型マンホール

幅 1.1m、延長 6.0m、深さ 2.0m の掘φ300 塩ビ製
小型マンホール

削を行い（図 2）、φ200mm の塩化ビ
ニル管（以下塩ビ管）にφ300 の小2m

φ200塩ビ管

4m
6m

1m

型マンホールを接続した模擬管きょを設置し、（２）に示す条件

図2 下水道管きょ埋戻し実験断面図

-2-

1m

で実施した（写真 1）。

管きょ設置状況

締固め実施状況
写真１ 下水道管きょ埋戻し実験

施工完了（２）実験条件
管頂部の転圧機器、砂を敷きならす厚さである巻出し厚を変更した 4 ケース（表2、図 3）を設定した。埋戻しに用いる砂は下水道工事で用いられる山砂（購入土）を用いた。転圧方法は、管床部 10cm をプレートコンパクターで転圧後、塩ビ管を設置し、管側部は、木だこを用い人力で転圧した。埋戻し部は、プレートコンパク
ターを用いて転圧した。土留め壁は、軽量鋼矢板を設置し、地表から 1ｍまで埋戻しが完了した段階で引き抜きを行った。なお実験フィールドは、掘削深さ 2ｍでは、地下水位がなかった。また、今回の実験の際にケース 1 の前日に降雪があり、砂の含水率にばらつきのある条件での実験となった。
※管側部は木だこ、埋戻し部及、管床部はプレートコンパクターで転圧した。

図3 埋戻し部

表 2 実験ケース

実験ケース
1
2
3
4

管頂部厚(cm)
タンパ
木だこ
10
30
●
●
●
●

巻出し厚(ｃｍ)
管側部
10
●
●

埋戻し部
20

●
●

10
●
●
●

30

●

※管側部は木だこ、埋戻し部及び管床部はプレートコンパクターで転圧した。
※地表から１ｍのところで矢板を引き抜いた。
※本実験の転圧回数は、3 回を基本とした。

軽
量
鋼
矢
板

（３）測定項目
本実験では、砂置換法（JIS A 1241）、RI 法を用いた締固め度の測定と土研式貫入試験により N 値の測定を行った（写真 2）。
図 4 に測定箇所を示す。砂置換法は 2 か所、RI 試験は 9 か所、
土研式貫入試験は、6 か所で測定した。その他ケース 2～4 では、

RI試験
砂置換法
貫入試験
900mm
矢板引
矢板引
き抜き
き抜き
管上部
管頂部

1000mm

RI 試験と同位置でコアカッター法を用いた土粒子密度の測定を管側部行った。また、埋戻し時の管きょへの影響を見るため、塩ビ管

管側部の周囲（円周方向：上下左右）に歪み計を設置するとともに、

管床部

管床部
100mm

管口カメラにより転圧中の管内部状況の撮影を行った。実験終了後には、管きょを掘り出し、外観を調査した。

図4 測定箇所-3-

(a) 砂置換法に用いる試験器(b)RI試験に用いる試験器(c)土研式貫入試験器

写真 2 計測装置
（４）結果
①巻出し厚
締固め度（砂置換法による測定）について、管側部及び埋100

戻し部の転圧回数を図 5 に示す。管側部では巻出し厚 10cm で

ケース１

95

3 往復、
埋戻し部では巻出し厚 10cm で 2.5 往復、巻出し厚 30cm
転圧回数については 3 回を基本としているが、実際の現場を再現するため現場作業員の判断で転圧回数を変更した。
②作業時間

締固め度（％）

で 3 往復することで 90％が確保できることが分かった。また

ケース２
ケース２
ケース４

ケース１

90

ケース３

85

木だこ10cm
管側部
ケース４
ケース３

80

木だこ20cm
管側部
タンパ10cm
埋戻し部

75

埋戻し部
タンパ30cm

施工に要した時間は、ケース 1（管側部 10cm、及び埋戻し部 10cm）、ケース 2（管側部 10cm、及び埋戻し部 10cm）では、

70
0

1

約 5 時間、ケース 3（管側部 20cm、及び埋戻し部 10cm）では、3 時間半、ケース 4（管側部 20cm、及び埋戻し部 30cm）では、

2

3

4

転圧回数【往復】56

図 5 転圧回数と締固め度

2 時間半であった。また、一層の締固め当たりの作業時間は、
砂を敷きならすのに約 10 分、管側部で 3 往復するのに約 5 分、埋戻し部で 3 往復するのに約 2 分を要した。
③締固め度の計測手法
締固め度を測定するための技術としては砂置換法などの方法がある５）。しかしながら、砂置換法の測定結果がでるまでに時間がかかることや、測定方法が複雑なため、即座に締固め度を測定可能な方法である RI 試験法及び簡易に測定可能なコアサンプリングの適応可能性を砂置換法と比較し検討した。
図 6 に砂置換法と RI 試験法の締固め度の関係を示す。RI 試験法は、ラジオアイソトープを用いた RI 試験器により土の密度及び含水比を求める試験方法で、現場で即時に締固め度を得ることが出来る手法である。RI 試験法と砂置換法による締固め度を比較した結果、誤差は最大で 11％となったが、道路土工等では 2％程度の誤差が想定されており、その値よりも大きかった。本実験では、掘削幅が 1.1m と狭くメーカーヒアリングによれば、壁や杭に近い場合は正確な値を得られない可能性があることから、埋設管や鋼矢板の影響を受けた結果、RI 試験が適切に実施できていない可能性があることが分かった。
また、コアカッターは、原位置の土にコアカッターと呼ばれる円筒状容器を貫入し、重量と体積から密度を計測する方法である。実験結果では、砂置換法の締固め度に比べ最大で 15％の誤差があった。
（図 7）

-4-

管側部

管側部

埋戻し部

埋戻し部

図 6 砂置換法とＲＩ試験法の比較

図 7 砂置換法とコアカッター法の比較④管きょの歪み
管きょの円周方向歪みの変化は、図 8 に示すようにどのケースにおいても埋戻し初期にＥ－Ｗ方向にわずかに圧縮、
Ｎ－Ｓ方向に広がる挙動を示し、埋戻しが進むにつれて、
Ｅ－Ｗ方向に広がりＮ－Ｓ方向に圧縮する変化を示した。
また、木だこによる埋戻しを行った区間である 0～100 分の変化は、巻出し厚 10cm の場合（ケース 1,ケース 2）は、巻出し厚 20cm の場合（ケース 3,ケース 4）に比べ、Ｎ－Ｓ方向に圧縮、Ｅ－Ｗ方向に広がる歪みの変化が大きく測定された。このことから締固め層厚の違いによる管側部の締固
め状況については、巻出し厚が薄いほどより締固められていると考えられる。
また、矢板引き抜き前後の歪みの変化を比較すると、引き抜き後の方が大きな変化となった。このことから、Ｅ－Ｗ方向の拘束力が弱くなり土層が緩んだと考えられる。最後に、図 9 にケース 3 の円周方向の歪みの変化を示す。

図 9 ケース 3 における歪み状況

図 8 管きょの歪みの変化

実験開始時にほぼ真円であった管きょが施工が進むにつれてＮ－Ｓ方向はマイナスに、Ｅ－Ｗ方向にはプラスに変化した。本実験では、歪みを変位に直すことが出来ていないことから変位は不明であるが矢板引き抜き時の歪みは、埋戻し終了時の歪みのに比べ小さいことから、管きょへの影響は小さいと推察される。
⑤管きょへの影響
実験中、管口カメラより管きょ内を撮影するとともに、実験終了後に埋戻した土砂を取り除き、管きょの外観調査を行った。
調査の結果、全ケースにおいて、管きょ内の映像に変化がなく、外観調査でも埋戻しが原因と考えられるクラック等の外傷は認められなかった。各ケースの外観写真を以下に示す。
（写真 3）-5-

ケース 1

ケース 2
ケース 3
写真 3 実験後の管きょの外観

ケース 4

（５）考察
・埋戻し土の締固めを行う場合の転圧回数と巻出し厚について、木だこを用いた場合は、巻出し厚 10cm で 3 往復の転圧、プレートコンパクターを用いた場合は、巻出し厚 10cm で 2.5 往復、巻出し厚 30cm で 3 往復を行えば締固め度 90％を実現できるという結果が得られた。また、巻出し厚を減少させることにより、砂を敷きならす回数が増加するため、施工時間の大幅な増加を招き、作業効率が著しく低下することが分かった。
・管側部などの狭隘部では、埋設管や矢板が近傍にあり RI 試験器を用いた測定が困難であるため、現場で即時に締固め度を測定することは困難である。このことから RI 試験器の計測値から埋設管や矢板の影響を考慮した値に換算するなどにより、現場で即時に締固め度を測定可能な手法を検討する必要があると考えられる。
・転圧による管きょへの影響は本実験では認められなかった。今後は締固めエネルギーの大きな機器や管種、管径、巻出し厚の関係を整理することで、効率的な施工管理手法の確立が可能であると考える。
・矢板引き抜き時に生じる埋戻し土のゆるみによる長期的な管きょへの影響評価を行う必要があると考えられるが、これらの検討を行うためには、埋め戻された地盤内の締固め度を簡便な手法で測定できる機器の開発が望まれる。
・今後は道路、河川等の他部局の土の締固め作業の管理手法を参考にして、下水道における管理手法を改善する必要がある。
４．津波襲来時の下水道施設に作用する浮力の検討
４．１ 研究目的
東日本大震災では、津波を原因とする下水道施設被害が②地上構造部、地下構造部を分けた想定

多く発生した。しかし、従来の地震関連指針類の津波に関する記述は、地震対策マニュアルのフラップゲートの開閉▽設計浸水深さに関する記述だけであり、耐震対策指針の耐津波対策の記
津波により地上構造物に述を充実させる必要があった。耐津波対策を考える際には、▽地上構造物

生じる水圧

津波襲来時の外力設定を行う必要があることから、他部局での津波外力の考え方を整理し、下水道施設が津波襲来時▽地盤面▽常時地下水位に受ける外力を明らかにするための実験を行った。
下水道施設においても地上構造物の津波襲来時の外力の▽地下構造物

６）７）

設定の考え方は、津波避難ビルの考え方を踏襲することで算定可能であるが、地下水槽と一体化した建築土木の複合構造物にかかる力については他の構造物の指針やガイ①

最大想定増加水圧

ドラインに明確な記載がなかった。特に、浮力については、知見が少ないため、耐津波設計を行うにあたり、地盤内の-6-

図 10 津波襲来時の水圧のイメージ

増加水圧がどのように構造物に作用するのかを明確にする必要があった。具体的には、津波襲来時に地盤内への浸透時間が短い場合は、図 10 の①最大想定増加水圧の三角形分布で考えることができるが、津波襲来時に津波の地盤内への浸透時間が長い場合には、図 10 の②地上構造部、地下構造部に係る水圧を 2 つの三角形分布として考慮する必要がある。そこで、土の締固め度と透水係数をパラメータとして浮力の時系列変化を把握する実験を行った。
４．２ 津波襲来時の下水道施設に発生する浮力に関する実験（１）実験装置
国総研下水道研究室が所有する実験水槽（L110 ㎝×W100 ㎝×H130 ㎝）内に、模擬構造物（φ300mm の塩ビ管の底部を塞いだもの）を設置し、底部から 700mm まで任意の締固め度で土層を作成し、実験開始前に底部より 400mmまで水を注入し飽和層を作成した。その後上部より水を短時間に注入し、注入終了後は、循環ポンプを設置し、水位が一定になるよう維持した。実験装置を図 11 に示す。

図 11 実験装置図（２）実験条件と測定項目
実験の測定項目については、図 12 及び、写真４に示すように
塩ビ管上部にロードセル（L1）を設置し、浮力を測定した。また、
水位上昇を確認するため周囲（P1～P7）に間隙水圧計を設置し、管底部の土圧を測定するために管底部の周囲（S1～S3）には土圧計を設置した。
すべての測定項目について、実験開始時をゼロ（基準）とし、

平面図

断面図

経時的な圧力の増加傾向を把握した。また、満水時の水位を一図 12 センサーの設置位置定に保つための装置を設置し、満水後の水位を一定に保ちなが

表 3 実験条件

ら実験を行った。

ケース

実験は、装置の性能を確かめるため透水係数が大きい砂を用いた予備試験を実施後、良質土を用いた本実験を実施した。実験には、予備実験では硅砂 4 号、本実験では、良質土（細粒分含有率 10％の山砂）を用いた。実験ケースは、表３に示す通り、予備実験では相対密予備実験
ケース1-1
ケース1-2ケース2-1
ケース2-2
ケース3-1
ケース3-2

材料
4号硅砂
山砂
山砂
山砂
山砂
山砂
山砂

相対密度
（％）
40
-

締固め度
（％）
85
85
90
90
95
95

度 40%、本実験では、山砂の締固め度を 85％、90％、95％の 3 パターンについて各２ケースの実験をおこなった。

ロードセル（L1）

間隙水圧計（P1～P6）

底部間隙水圧計(P7)

写真 4 センサー類-7-

土圧計（S1～S3）

（３）砂の透水試験
地盤内への浸透時間は、透水係数の影響を受けることから、締固め度を変えた透水試験を行い、透水係数を求めた。
硅砂 4 号及び良質土の透水係数と締固め度の関係を表 4 及び

表 4 透水試験結果
締固め度(%)
硅砂
透水係数（cm/s）
締固め度(%)
山砂
透水係数（cm/s）

60
70
80
90
100
1.46E-01 1.43E-01 1.38E-01 1.33E-01 1.29E-01
80
85
90
95
1.10E-02 9.46E-03 7.14E-03 5.27E-03

図 13 に示す。硅砂では、締固め度 60％～100％で、透水係数は 1.46×10-1～1.29×10-1（cm/s）が得られた。また、山砂では、締固め度は、80～95％で、透水係数は 1.10×10-2～5.27
×10-3（cm/s）の値が得られた。この値は透水性の良い砂の一
般的な透水係数（１×10-3～10-1cm/s）とほぼ一致する。
（４）結果
ケース 1－1 から 3－2 の間隙水圧の値を設置位置ごとに比較した（図 14）
。初期の数分間は、4.0～10.0kPa までの急激な間隙水圧の上昇がみられた。また実験開始から１時間の地

図 13 締固め度と透水係数

盤内の間隙水圧変化は、締固め度 85%、締固め度 90%では、７分程度で収束し、締固め度 95%では 30 分程度で収束
し、また１時間経過後の収束値は、Ｐ4，Ｐ5，Ｐ6（図左側）よりも、Ｐ1，2，3（図右側）の収束値のばらつきが大きくなった。また、ケース 1－1，1－2，3－1，3－2 は同程度の収束値を示し、ケース 2－1，2－2 は他のケースより低い収束値を示した。実験条件から静水圧として試算した間隙水圧計の収束値はＰ1，Ｐ4（上部）では、
7.4kPa、Ｐ2，Ｐ3，Ｐ5，Ｐ6（中、下部）では、8.8kPa であるのに対し、全ての間隙水圧計の実測値は、5.0～9.0kPaの範囲でばらつき、深さによる明確な傾向を見ることができなかった。
浮力については、図 15 に示すとおり、ケース 1－1～2－2 は実験開始直後に急激に増加しているが、ケース 3－1、3－2 では、緩やかに増加した。

図 14 間隙水圧計測定結果-8-

このことから本実験では、浮力変化が収束するまでの時間（地盤が飽和状態となり、間隙水圧が静水圧分布となるまでの時間）を確認するため、各ケースで生じた浮力を比較した。比較のため、実験開始後 10 時間後までに発生した最大値と測定値の比をケースごとに図 16 に示した。その結果、ケース 1－1～2－2 までは、実験開始後 1
時間以内に収束しているが、ケース 3－1、3－2 では、値が収束するまでに 4 時間程度の時間を要した。

図 15 浮力測定結果

図 16 浮力比（５）考察・間隙水圧計の変化量及び収束値のばらつきが大きく、定量的に評価できなかった。ばらつきの原因は、流入直後に間隙水圧の変化が収束していることから、センサーのコードと土層の界面よりセンサー部に水が到達したことやセンサー部に残った空気の影響であると考えられる。
・ロードセルの測定により、締固め度の差によって生じる地盤内水圧変化が構造物の浮力に与える影響について検討した。山砂で 95％締固めを行った場合は、浸透が完了するまで 4 時間以上必要であり、土の透水試験より算出した想定浸水時間の 1 時間 35 分より長い時間を要したことから、浸透水により発生した浮力であると考えられる。しかし、他のケースでは、想定浸水時間より短い時間で変化が収束していることから、構造物に見立てた塩ビ管壁面等を周辺地盤より早く水が浸透したことにより、短時間で塩ビ管に浮力が作用したこと考えられる。
・山砂 95％締固めの結果より、透水性の良い砂でも締固めが行われていれば、津波襲来時に即時に水の浸透が起きないと考えられる。また、現実の地盤では、細粒分を含む土が多く本実験以上に浸透に時間がかかるものと想定される。この結果は、東日本大震災で実構造物に被害がなかったことと一致しており、著しく透水係数の高い地盤でなければ、津波襲来時の地下水圧が即時に構造物に影響を及ぼすことはないと考えられる。
５．まとめ
本調査では、東日本大震災より明らかとなった新たな下水道被害に基づく耐震・耐津波対策を検討するため、埋戻し土の締固め対策の適応条件を明らかにする実験及び、津波襲来時の下水道施設への浮力に関する実験を行った。締固めの実験では、巻出し厚を 10cm と薄くし、転圧回数を 3 往復確実に行うなどいくつかの方法により締固め度 90％が確保できることを確認した。しかし実験を通じて、埋設物周辺の締固め度を計測することが困難なことや、矢板の引き抜き時に埋戻し部と周辺地盤の間に空間が生じ締固めが緩む可能性があること、土の含水率の管理が困難なこと等、新たな課題も明らかになったことから、今後も施工条件を変え継続した調査を行うことが必要である。また、津波襲来時の下水道施設に作用する浮力に関する検討では、津波襲来時に発生する浮力は、締固められている地盤であれば、透水性のよい良質土で埋め戻した場合でも、短時間では浮力が発生しないことがわかった。今後、実験精度を高めることで、より詳細に津波襲来時の浸透にかかる時間を把握し、設計時に考慮すべき津波による浮力を明らかにすることが出来ると考えられる。なおこれらの成果は、下水道施設の耐震対策指針等の改定に活用される予定である。

-9-

【参考文献】
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)

下水道地震・津波対策技術検討委員会報告書、下水道地震・津波対策技術検討委員会、平成 24 年 3 月
下水道施設の耐震対策指針と解説、（社）日本下水道協会、2006.8
下水道用硬質塩化ビニル管道路埋設指針、（財）国土開発技術研究センター、昭和 58 年 3 月
下水道地震対策技術検討委員会報告書、下水道地震対策技術検討委員会、平成 20 年 10 月
道路土工盛土工指針平成 22 年度版、（社）日本道路協会、P251、平成 22 年 4 月
津波避難ビルに係るガイドライン、津波避難ビルに係るガイドライン検討委員会、平成 17 年 6 月
津波に対し構造耐力上安全な建築物の設計法等に関する追加知見について、国土交通省住宅局長、平成 23 年
11 月 17 日- 10 -

2. 下水道管きょのストックマネジメント導入促進に関する調査
下水道研究室室

長 横田 敏宏

主任研究官 深谷渉

研 究 官 末久 正樹
部外研究員 野澤 正裕
１．はじめに
社会資本の老朽化問題が顕在化している中、下水道分野についても下水道管きょの老朽化等に起因した道路陥没事故が年間約 4,000 件も発生している。道路陥没は、下水の収集や排水といったシステムに支障をきたすだけ
でなく、場合によっては道路交通等に重大な影響を及ぼすおそれが懸念される。道路陥没の未然防止には、管きょ内調査が有効であるが、管きょ構造の特性や自治体の財政事情等の問題から、十分な点検や調査が実施されていないのが現状である。道路陥没等の被害の防止に向け、地中に埋設されている下水道管きょの状況の的確な把握と、財政事情に見合った適切な改築計画等の策定、計画に基づく適切な改築更新の実施が、下水道事業の継続にとっての重要課題となっている。
ストックマネジメントは、良好な施設状態を維持しながら、施設全体に対するライフサイクルコストの最小化を図り、合理的な改築・修繕等の計画策定を可能にさせ、さらに予算の平準化や優先度を考慮した事業計画を策定することで財政制約下での下水道事業経営の健全化を実現させることが可能な手法である。
これまで下水道研究室では、ストックマネジメントの導入にあたり必要となる、管きょの健全率予測式の作成
や、リスク評価に基づくＴＶカメラ調査の優先度決定手法、改築事業量の平準化手法等の各種ツールの開発及び提案を行ってきた。今後、これらのツールを活用したストックマネジメント導入が、データ蓄積が尐なく、専門技術者の確保が困難な中小都市においても促進されるよう、管きょの劣化状況のデータベース化を図るほか、厳しい財政下において膨大な管きょストックを効率よく調査するための調査頻度の考え方について整理する必要がある。
またストックマネジメントの導入にあたっては、予算の平準化に留まらず、市民への説明責任を果たしつつ、より効果的なストックマネジメントを実行するために必要な管理指標の設定及び指標評価方法の確立に向けた検討が必要である。加えて適切な調査の実施により既存の管きょの劣化状況を正しく評価するための劣化診断手法の標準化と、施設の延命化及び円滑な改築事業に向けた改築工法の品質確保のための基準作りが求められている。
以上を踏まえ、本研究では、下記の項目を研究の柱として実施するものである。
①効率的な管きょ調査頻度の検討②管きょ劣化データベースの公開③下水道管路施設の管理指標に関する調査④塩化ビニル管の調査診断基準の作成⑤下水道管きょ更生工法 JIS 規格原案の作成
これらの研究計画を表 1 に示す。平成 22、23 年度は、①及び②として、毎年実施している全国の自治体を対象とした布設延長調査、道路陥没調査をもとに管きょの維持管理データの蓄積を図ったほか、過年度に収集し健全率曲線の元データとしても使用した TV カメラ調査結果を管きょ劣化データとしてデータベース化し、ホームペー
ジ上で公開した。また改築及び補修の適正な時期を推定するために、健康寿命の考え方による調査頻度及び補修時期の検討を行った。

- 11 -

表 1 研究計画
平成 22 年度

研究項目

平成 23 年度

平成 24 年度

①効率的な管きょ調査頻度の検討②管きょ劣化データベースの公開③下水道管路施設の管理指標に関する調査④塩化ビニル管の劣化診断の標準化⑤下水道管きょ更生工法 JIS 規格原案の作成

また④については、自治体から収集した既存データ及び文献による塩化ビニル管の異常データの収集、古い塩化ビニル管の TV カメラ調査、異常を有する塩化ビニル管の性能試験を行い、塩化ビニル管の異常傾向の整理とクラック等が塩化ビニル管の耐荷力に及ぼす影響を明らかにした。
⑤は、平成 21 年、平成 22 年に制定された更生工法に関する ISO 規格（ISO11295、ISO11296s）の国内規格化を目的とした国内検討委員会を設置し、JIS 規格の作成方針等について有識者より意見を聴取した。
平成 24 年度は、③の一環として、下水道管路ストックマネジメントの達成状況を評価するための管理指標を選定するとともに、ベンチマーキングとしての管理指標（全国平均値、都市規模別等）の算定、管理指標とストッ
クマネジメントの具体施策との関連性や得られる効果の整理を行った。
また④として、収集した異常事例データをもとに発生傾向分析を行うとともに、判定基準値を明確にするため、異常を有する塩化ビニル管の性能試験・構造解析を実施した。これらの結果を基に塩化ビニル管の調査判定基準(案)を作成した。
⑤については、既存の団体規格や ISO 規格をもとに、工場での更生材製造段階、現場での更生管施工段階における工法ごとの要求性能を整理し、国内基準（JIS 規格）原案の作成を行った。
以下に、平成 24 年度の主な研究内容について述べる。
２．下水道管路施設の管理指標に関する調査
下水道管路施設へのストックマネジメント導入にあたり、市民への説明責任を果たしつつ、より効果的なスト
ックマネジメントを実行するために必要な管理指標の設定及び指標評価方法を確立することを目的とし、他事業等における取り組みに関する情報を収集整理し、指標の選定及び評価方法に関する調査を行った。
（１）ロジックモデルの適用
管理目標等の達成状況評価（中間・事後・事業見直し）を行うために、管理指標を用いたロジックモデルについて検討した。ロジックモデル 1)とは、最終的な成果（アウトカム指標）を設定した場合、それを実現させるためにどのような中間的な成果（中間アウトカム指標）が必要で、さらにその成果を得るためには何を行うこと（アウトプット指標とインプット指標）が必要であるかを論理的な体系図（階層図）として表すものであり、事前、事後に施策の欠陥や問題点を発見する上で有効である。
下水道事業に係る目標及びその指標には、図 1 に示すように、「利用者・住民」、「下水道管理者」、「各部所」、「現場」の視点があり、それぞれの視点における目標をロジックモデルに適用すると、管理（目標）対象
者別の指標（例えば、利用者や住民は経営目標、下水道管理者は最終アウトカム指標、部所の長は中間アウトカ
ム指標・アウトプット指標、現場はインプット指標）として表すことができる（表 2）。
下水道管路ストックマネジメントに関する管理指標としては、「下水道維持管理サービス向上のためのガイド
ライン（2007 年版）」（日本下水道協会）2)や「下水道管路管理のための業務指標(PI)利用の手引き－2007 年版- 12 -

－」（日本下水道管路管理業協会）3)で記載されている業務指標（ＰＩ）を参考にすることができ、管理（目標）
対象者別の指標を当てはめると図 2 の通りとなる。
（２）ロジックモデル適用にあたっての課題
下水道管路施設の管理指標に、既往文献の業務指標（PI）を適用したが、これらの指標の数値化に必要となるデータ等が尐ないことから、今後データの蓄積を行うとともに、評価モデルの構築に当たっては、数値化が可能な管理指標による評価モデルも併せて検討する必要がある。
また、管理指標による評価モデルは、管理指標間の関係をさらに分析する必要がある。特に下水道管路施設は、地中に埋められているため、その劣化の状態を容易に把握することが難しいことから、健全度予測式等を用いた下水道管路施設の劣化状況の推定や点検・調査による異常管きょの発見率など、不確実な要因を考慮したモデル化が必要である。

図 1 下水道事業における目標と指標との位置づけ
表 2 下水道施設の管理（マネジメント）における評価要素
内容
・当該施策が目指している最終的な成果で、一般に達成されるまでに長い時間を要し、施最終アウトカム 策の枠を越えた外的要因に影響されることもある。
(経営目標)
・利用者や住民に対し下水道管理者が掲げる下水道サービスやリスクに関わる戦略的目標を表す指標。
・ ・活動、結果によって生じる、比較的短期間で顕在化する成果。
中間アウトカム・ ・戦略的目標を達成（実現）させるために、各下水道施設の機能をどの水準（状態）で管（成果）
理すればよいかを部所ごとに定めた戦術的目標を表す指標。
・ ・活動によって生み出される結果。
アウトプット・ ・中間アウトカム目標を達成するために、各現場の管理活動がどの程度実施されたかを示（結果）す指標であり、各活動の達成状況や実施状況で表される。
・ ・予算や人員等、施策を実施するために投入される資源及び活動。
インプット・ ・現場の長が戦術的目標を実現するために、巡視・点検、調査、改築（更新・改良・修繕）（資源・活動）などを一定期間にどの程度実施すればよいかの管理水準を定める指標。
評価要素

参考：坂井康人：ロジックモデルを用いた都市高速道路の維持管理マネジメントに関する研究、京都大学博士論文、2009.8- 13 -

- 14 -

図 2 下水道管路施設の維持管理に係るロジックモデル

３．塩化ビニル管の調査判定基準の作成
近年、採用が大幅に増加している塩化ビニル管については、コンクリート管などの管種に比べて歴史が浅く異常や経年劣化に関する知見が尐なく、劣化のメカニズムが解明されていないため適切な調査判定基準がないことが懸念されている。国総研では、塩化ビニル管に関する調査・判定方法や調査判定基準の確立を目指し塩化ビニ
ル管の性能試験、構造解析を実施した。
（１）異常を有した塩化ビニル管の性能試験
現行の判定基準はコンクリート管等の剛性管の構造特性から作成されている
ものの、塩化ビニル管は可とう性を有するため剛性管とは異なる構造特性を持っている。そこで、塩化ビニル管における各異常項目の適正な判定基準を検討する
ために、軸方向や円周方向のクラックを有する管を対象とした日本下水道協会規格（JSWAS K-1）に準拠した扁平試験を行った。試験の概要及び結果は以下の通りである。
塩化ビニル管φ200（L=1.0ｍ）に所定の条件（方向・場所・長さ・角度）のク

写真 1 扁平試験状態

ラック（幅１mm 程度）を入れて、10mm/min ずつ載荷し、載荷の都度、載荷重と塩化ビニル管の状態を確認した。試験結果は以下の通りである（図 3 参照）。
・円周方向のクラックは、長さや発生位置に関係なく強度への影響が小さい。
・軸方向のクラックは、クラック端部が白化するとともに、強度が低下し、載荷条件によっては、即時に管の破壊が発生した。
・新管を 1/2 まで扁平させてもクラックは発生しない。
（２）構造解析による塩化ビニル管の特性評価
クラックの発生傾向を把握するために、たわ
み率とクラック深さの条件設定に基づき、コン
ピュータを用いた二次元非線形静的解析によりクラック幅及び発生歪みの解析を行った。
新管及び経年管（14 年及び 39 年経過管）の応力-歪み曲線を基に、クラックの発生幅及び発図 3 扁平試験結果

生歪みを算出した。対象管径は VUφ200 及びφ
表 3 構造解析結果（一例）400。解析結果は下記の通りである。表 3 は、新管 VUφ200 の解析結果である。
・管径による発生歪みの傾向の差はない。
・軸方向のクラック深さが同じ場合、たわみ率が大きくなるほどクラック幅、発生歪みが大きくなる。
・新管及び経年管の弾性率及び引張強度の差違が小さいため、発生歪み及びクラック幅の差異はあまり見られなかった。
・視認できるクラック（幅 1 ㎜程度以上）かつたわ
み率 20％以上の扁平が発生すると、発生歪みが破断歪み以上の値を示した。このことより、軸方向のクラックの発生は強度上致命的であることがわかった。

- 15 -

（３）塩化ビニル管の評価項目・ランク付けの検討
以上の結果より、塩化ビニル管特有の異常である扁平と変形を評価項目に追加し、塩化ビニル管特有の異常ラン
ク付けの検討を行った。
①破損及びクラック
前述した構造解析の結果より、塩化ビニル管の破損及び軸方向クラックは、偏平と併発した場合、強度（耐荷力）に影響を及ぼし、土圧や車両通行等の荷重によりクラックが急激に進行し、破壊に至る可能性があるため、大きさに関わらず a ランクとする。円周方向クラックは、長さ・位置に関わらず、強度（耐荷力）に差がない事を扁平試
験で実証しているが、土砂流入、浸入水、樹木根侵入等の発生を懸念し、土砂流入量とクラック幅に関する過去の実験結果 4)を参考に、クラック幅に応じて判定基準を設定した。
②継手のズレ（隙間）
塩化ビニル管と鉄筋コンクリート管・陶管では継手の構造が異なるため、一律の基準は不適当であることから、継手の抜け出しに伴う水密性に着目して基準を設定する。日本下水道協会規格（JSWAS K-1）によると、水密性が失われる使用限界状態は接合長さの 1/2 とされている。しかし、接合長さ 1/2 以上となっても、ゴム輪に異常がな
い限りは、直ちに下水の流下に大きな支障が生じるとは考えにくい。よって、脱却（終局限界）を a ランク、接合
長さの 1/2 以上（使用限界）を b ランク、接合長さの 1/2 未満を c ランクとする。
③管の扁平（クラックなし）について
破損及び軸方向クラックと併発して発生する場合、たわみ率 15% を超えると管が破壊する事が構造解析により確認されており、これを a ランクとした。また塩化ビニル管の弾性領域（JSWAS K-15)）をもとにたわみ率 5％以
上を b ランクとした。
④変形
変形は局所的に応力が集中して発生する異常であり、危険な異常と位置づけた。白化をともなう変形は塑性状態にあり、内面への突出しによる応力集中が発生しているため、一度亀裂が入ると即時に破壊に至る可能性がある。このため基準（案）では、塩化ビニル管特有の異常として、実態調査をもとに白化または本管内径の 1/10 以
上の内面突出しを a ランク、本管内径の 1/10 未満を b ランクとした。

写真 2 偏平の事例

写真 3 変形の事例（４）結論
上記の異常ランク付けを整理し、塩化ビニル管の新しい異常判定基準（案）は下記表 4 の通りとした。
表 4 新しい異常判定基準（案）(塩化ビニル管の基準として追加した項目のみ抜粋）
ａ

項目
管
１
本
ご
と
に
評
価

管の破損及び軸方向クラック
管の円周方向クラック
管の継手ズレ

亀甲状に割れている
軸方向のクラック
円周方向のクラック幅5㎜以上
脱

却

ｂ

ｃ

―

―

円周方向のクラックで
幅：2㎜以上円周方向のクラックで
幅：2㎜未満接合長さの1/2以上

接合長さの1/2未満

偏平

たわみ率15％以上の偏平

たわみ率5％以上の偏平―変形（内面に突出し）白化または本管内径の1/10以上内面に突出し本管内径の1/10未満内面に突出し―- 16 -

４．下水道管きょ更生工法 JIS 規格原案の作成（１）JIS 規格の必要性
下水道事業の効率的な推進や維持管理が求められる中、道路を掘削することなく改築更新が可能な工法として更生工法は着実に施行実績を伸ばしており、管路施設の長寿命化や耐震化を図る上で不可欠な技術となっている（図 5 参照）
。

既設管

更生材
（樹脂､繊維等）図 4 更生工法（自立管タイプ）

図 5 管路更生工法の年度別施工実績

更生工法は現在でも多種多様な工法が開発されており、工法ごとに施工方法、材料、強度、適用範囲等が異なっている。また現場において完成品である更生管を構築する工法であることから、多くは半製品として現場に納入された材料を加工する現地製作品であり、施工にあたっては工法毎に定められた管理手順、管理値を遵守し、関連仕様書に基づき、適正に管理を実施する必要がある。
上記の観点から、すでに ISO では下水道管路更生工法に関する国際規格が制定されているものの、同規格は欧米における設計の考え方に基づくものであり、耐震性能等の考え方等が日本と異なるため、日本の施工条件を踏まえた国家規格（JIS 規格）の作成が求められている。
更生工法は下水道管きょの効率的な維持管理のための中核を担うものであり、公共目的・政策普及の観点から必要な分野であり、提供者（メーカー）、利用者（下水道事業者）間の調整を国が中立的な立場から行う必要がある。このため下水道研究室では我が国における更生工法の品質確保、国内の更生工法メーカーの海外展開の促進、
国内技術力向上の観点から、平成 23 年度に学識者、下水道事業者、メーカーからなる下水道管路更生工法 JIS 規
格検討委員会を設立し、平成 24 年度に同委員会にて 3 回の委員会と 3 回の分科会を開催し、ISO 規格と国内の施工条件を考慮した更生工法の国家規格（JIS 規格）原案の作成を行った。
（２）JIS 規格原案の概要
ISO/TC138（流体輸送用プラスチック管、継手及びバルブ類に関する専門委員会）により関連する ISO 規格として ISO11295：修復に使用されるプラスチック製パイプシステムの分類と設計の手引き 6)、ISO11296s：地中重力式
排水及び下水網の修復工事用プラスチック配管システム 7)が制定されている。このうち ISO11295 は更生管に要求される一般的な性能や、考慮すべき荷重といった設計時に考慮すべき項目について規定したものであり、ISO11296s は密着管、現場硬化管、ら旋巻における管耐荷能力、耐久能力等を満足するための材料製造段階及び現場施工段階における要求性能（曲げ応力、曲げ弾性係数、管肉厚）等を規定するとともに、品質確保のための手順の文書化、カメラ検査の実施、表示義務等を規定したものである。
今回作成した JIS 規格原案は 3 つの工法毎に分割されていた ISO11296s を１つの規格として再構成するとともに、国内で求められる耐震性能等の諸条件、国内で一般的に用いられる設計手法等の考え方を団体規格 8)をもとに整理し作成した。現在 ISO 規格化されていない組立管の要求性能や、更生管厚の設計手法についても国内の考え方をもとに、ISO に先んじて規格化しているのが特徴である。

- 17 -

表 5 JIS 規格原案の構成
1. 適用範囲

・本規格の適用範囲について規定

2. 引用規格3. 用語及び定義
4. 記号と略号
5. 更生技術の分類

・本規格が引用した規格について規定

6. 更生管の設計

・既設管における流下能力、構造性能等の健全度評価について規定・自立管、複合管の詳細な設計方法については附属書JCに記載

7. 更生材製造段階の更生管
8. 更生管施工段階の更生管・工法毎の要求性能については附属書A～JAに記載
・工場出荷段階で管に表示されるべき情報（製造業者、肉厚、材料等）について規定
・工法毎の要求性能については附属書A～JAに記載
・型式試験及びしゅん工時試験でサンプリングを行う際の留意事項を規定

9. 施工計画

・施工にあたり必要となる事前準備、既設管きょの前処理について規定

10. 施工管理・施工者は全ての主要な工程の管理内容について規定した施工マニュアルを作成し、これに従うとともに、関連するデータを文書化して提出する旨を規定
・施工者が実施すべき安全予防措置、環境対策について規定・工場出荷時、施工時、しゅん工時の品質管理項目については附属書A～JAに記載
・目視またはTVカメラによってしゅん工時の出来型管理を行う旨規定

附属書A,B（規定） ※密着管
附属書C,D（規定） ※現場硬化管附属書E（規定） ※螺旋巻管
附属書JA（規定） ※組立管附属書JB（参考） ※接合部試験
附属書JC（規定） ※設計手法
附属書JD（参考） ※追加的特性

・本規格における用語、定義について規定
・本規格における記号と略号について規定。
・更生工法の分類と特長、適用範囲について規定及び例示。

・工法毎に耐荷性能、耐久性能、耐震性能、水理性能を満足するための試験項目、要求性能、試験方法等について規定
・工法毎に工場出荷時、施工時、しゅん工時に留意すべき品質管理項目について規定（※組立管についてはISO規格にないため既存の国内団体規格を基に作成）
・螺旋巻管及び組立管における表面部材接合部の水密性試験方法及び引張試験方法について例示
・自立管及び複合管の設計手法の詳細について規定
・追加的特性（耐薬品性、耐摩耗性、水密性等）に関する要求性能、試験方法について例示

５．おわりに
平成 24 年度成果のうち、塩化ビニル管の判定基準（案）については、下水道維持管理指針 9)の改定に反映される予定であり、各自治体における適切な管渠内調査とその後の改築・修繕に活用されることが期待される。
また JIS 規格原案についても工業標準化法 11 条に基づき、国交省、経産省の共管により JIS 規格の制定手続きを進めていくこととしており、JIS 規格の制定により発注者、工法メーカー、施工者それぞれの立場から更生工法の品質確保に向けた取り組みが進められることが期待される。

参考文献
1) ロジックモデルを用いた都市高速道路の維持管理マネジメントに関する研究、
坂井康人、
京都大学博士論文、
平成 21 年 8 月
2) 下水道維持管理サービス向上のためのガイドライン（2007 年版）、日本下水道協会、平成 19 年
3) 下水道管路管理のための業務指標(PI)利用の手引き－2007 年版－、日本下水道管路管理業協会、平成 19 年
4) 下水道管渠の適正な管理手法に関する研究、藤生・松宮・濱田・岩元、国土技術政策総合研究所資料第 404号 平成 18 年度下水道関係調査研究年次報告書集、平成 19 年 6 月
5) JSWAS K-1 下水道用硬質塩化ビニル管、日本下水道協会、平成 23 年 3 月
6) ISO 11295 Classification and information on design of plastics piping systems used for renovation、
ISO/TC138、平成 22 年
7) 11296s Plastics piping systems for renovation of underground non-pressure drainage and sewerage
networks、ISO/TC138、平成 21 年
8) 管きょ更生工法における設計・施工管理ガイドライン(案) 、日本下水道協会、平成 23 年 12 月
9) 下水道維持管理指針―2003 年版―、日本下水道協会、平成 15 年

- 18 -

3. 都市雨水対策の推進に関する調査
下水道研究室室

長 横田 敏宏

主任研究官 重村 浩之
研 究 官 橋本翼

１．はじめに近年、気候変動等の影響により日本各地において時間 50mm 以上の豪雨、さらには 10 分間程度の短時間に集中する豪雨の発生が頻繁に見られるようになっている。各都市において浸水被害を防ぐための対策が進められているところではあるが、長期的に見ると降雨の特性が変化し、既存の浸水対策のみでは 5 年確率や 10 年確率で発生する豪雨に対応できなくなる可能性が考えられる。
平成 22 年度は、過去の降雨情報を用いて中長期的な豪雨の発生傾向の変化を検討した。その結果、全国的には50 年後の 5 年・10 年確率の 10 分・60 分間降雨強度が、現在より最大で 1.3～1.4 倍程度（95 パーセンタイル値）に増加する可能性があると推測された。これを踏まえて 3 地区を対象に浸水シミュレーションを実施し、将来的な豪雨の増加が既存の浸水対策に与える影響を評価したところ、浸水深 20 cm 以上の面積が 4～9%増加すると予測されるケースが見られた。また、広域的に雨水排除能力が不足している場合や、枝線の排水能力が原因で局所的に浸水が生じている場合等、各地区の浸水要因に応じた対策が必要になることが示唆された。
平成 23 年度は、降雨強度や都市浸水対策達成率を基準として、近年の内水被害実績を整理するとともに、56 自治体を対象としたアンケート調査により、下水道浸水対策の計画策定状況や実施状況、実施内容、さらに雨水ポ
ンプ場の耐水化等について実態を整理した。また、定性的評価により浸水対策手法の類型化を行うとともに、仮想排水区を用いたシミュレーションを実施し、各地区の浸水要因に応じた浸水対策内容を整理した。枝線排水域
レベルの区域や短時間豪雨に対してはピークカット型の貯留施設、幹線排水域レベルの区域で長時間続く豪雨に
対しては排水域全体のレベルアップとして、流下型施設、貯留施設等の対策施設を組み合わせて対策量を面的に上げることが重要であることが、シミュレーションから示唆された。併せて、全国 24 自治体の雨水対策計画策定
事例をもとに、雨水対策計画策定手法の課題点抽出や改善策を検討し、計画策定時の設計手法（合理式ベースの手法、不定流解析モデルを用いた手法）の最適選択案を提示した。
過去 2 ヵ年での調査結果を踏まえ、効率的な都市雨水対策を推進する上で整理が必要と考えられる実態把握や課題解決を目的に、平成 24 年度は主に以下の調査内容を実施した。
 内水ハザードマップ策定状況等に関する自治体アンケート調査
 雨水ポンプ場の耐水化手法の調査
 マンホール飛散防止対策に関する調査
 不定流解析モデル使用時のキャリブレーション手法に関する調査
 下水道事業での XRAIN 利活用に関する調査
２．内水ハザードマップ策定状況等に関する自治体アンケート調査
平成 24 年 8 月 31 日に閣議決定された「社会資本整備重点計画」では、床上浸水被害が発生した地区、都市機能が集積していて浸水実績のある地区、地下空間利用が高度に発達している地区等のある市区町村を対象に、内水ハザードマップを作成・公表し、防災訓練等を実施した市区町村の割合を、平成 28 年度末までに約 100%にする- 19 -

表 1 内水ハザードマップに関するアンケート調査の結果
策定自治体
8%
Q1：浸水箇所の推定手法を教えてください（いずれか一つ回答）

13%

57

１．浸水シミュレーションによる浸水想定

11２．地形情報を活用した浸水想定（現況流下能力以上は全て氾濫するものとして評価）

64

３．浸水実績を活用した浸水想定（浸水シミュレーションは実施しない：浸水実績区域図を補正して用いた）(21)

４．地区によって１～３の手法を組み合わせた(以下の項目から組み合わせた手法に○をしてください）(18)← 浸水シミュレーションによる浸水想定(14)← 地形情報を活用した浸水想定（現況流下能力以上は全て氾濫するものとして評価）

34%

(16)

← 浸水実績を活用した浸水想定（浸水シミュレーションは実施しない：浸水実績区域図を補正して用いた）

13

５．その他（自由記述：下欄）

7%

38%

合計：166

1

2

3

4

5

Q7：内水ハザードマップを活用して防災訓練を実施しましたか（いずれか一つ回答）
31

１．実施した135

２．実施していない

19%

合計：16681%1
Q10：防災訓練以外の活用方法を教えてください（複数回答可）
74

10%

１．浸水対策に関する計画策定への活用

2%16

２．まちづくりへの活用(内水ハザードマップの作成を契機としたコミュニティーの強化）

13

３．まちづくりへの活用（土地利用誘導への活用）

17

４．小学校の総合学習等での活用

7

５．現場見学会や施設見学会での活用

59

６．出前講座での活用

4

７．水害に関する副読本やビデオ等での活用

4

８．リアルタイム情報提供への活用

22９．その他（自由記述：下欄）

2%
35%

27%

7%
3%
1

合計：216

2

8%
4 5

3

１．反響があった

67

２．反響がなかった若しくは分からない

3

未回答

6%
6

7

8

9

2%

Q11：内水ハザードマップ公表後に住民からの反響はありましたか（いずれか一つ回答）
96

2

40%

合計：16658%

1

Q12：（Q11で１と回答）具体的な反響を教えてください（複数回答可）
57

１．避難場所が周知できた9

２．避難経路が周知できた13

３．土のうを準備するようになった

5

４．下水道事業による雨水排水の役割に対する理解が深まった

82

５．浸水危険地域が分かった

10

６．局地的な豪雨（ゲリラ豪雨）による被害特性（恐さ等）が分かった

10

７．その他（自由記述：下欄）

2

3

5%

5%

31%

44%

5%

合計：1867%
3%
1 2

3 4 5 6

7

未策定自治体Q1：平成24年9月末時点で内水ハザードマップを策定していない理由を教えてください（複数回答可）

11%

17%

45

１．浸水被害は発生しているが、甚大な被害になっていないため

25

２．住民・議会からの要望が尐ない（または無い）

64

３．既に洪水ハザードマップを策定しており、十分であると認識している（内水ハザードマップは不要）

45

４．下水道整備（ハード対策）を優先している、または地元から下水道整備を優先する要望がある

38

５．財政上の問題

15

６．職員の技術上の問題で作成が難しい

28

７．防災部局で作成すべきものとの認識のため

67

８．防災部局等、自治体内の他部局との調整が必要であるため

66

９．その他（自由記述：下欄）

6%

18%

16%

7%

11%

4%
1

合計：393- 20 -

2

10%
3

4

5

6

7

8

9

こととしている。同割合は平成 23 年度末で約 15%と低い水準であることを踏まえ、今後、内水ハザードマップの策定や、防災訓練等の実施を促進するための基礎情報収集としてアンケート調査を実施した。
アンケート対象は前述の社会資本整備重点計画のおける目標の対象自治体のうち、東北 3 県（岩手県、宮城県、福島県）を除く 431 自治体とし、372 自治体から回答を得た。
内水ハザードマップ策定自治体には、浸水箇所の推定方法や活用方法、住民からの反響等、内水ハザードマッ
プ未策定自治体には、策定していない理由等を調査した。
表 1 に調査結果を例示する。策定自治体対象のアンケートでは、浸水箇所の推定方法として、「内水ハザードマ
ップ作成の手引き（案）」1)で平成 20 年 12 月改定時に追加された「浸水実績を活用した方法」を用いた自治体が38%で最も多く、次いで、「浸水シミュレーションによる方法」を用いた自治体が 34%であり、「地形情報を活用した方法」が 7%、これらの手法の組み合わせによるものが 13%であった。
内水ハザードマップを活用した防災訓練を実施した自治体は策定自治体のうち 2 割程度であるが、防災訓練以外として、浸水対策に関する計画策定への活用や、出前講座での活用に利用している自治体が見られた。その他、地下空間の管理者による浸水時避難確保計画の策定への活用といった事例もあった。策定自治体のうち 6 割程度の自治体が住民からの反響を受けており、その反響の内容としては、浸水危険地域がわかった、避難場所が周知できた等が挙げられた。
未策定自治体対象のアンケートでは、未策定の理由として、洪水ハザードマップを策定しているため不要である、自治体内の防災部局など他部局との調整が必要である、甚大な浸水被害は受けていない等が挙げられた。また、浸水想定の方法がわからない、活用事例を知りたい等の意見があったため、策定率を向上させるためには、「内
水ハザードマップ作成の手引き（案）」1)の再周知や、内水ハザードマップの有効な活用事例の提示等を行う必要があると考えられる。
３．雨水ポンプ場の耐水化手法の調査
各自治体においては、浸水対策の目標降雨レベルを 5 年確率降雨や 10 年確率降雨に設定して対策が講じられているが、これらは雨水ポンプ場等の浸水対策施設の適切な稼働を前提としている。近年の内水被害事例のうち、被害が比較的大きかった自治体を対象とした平成 23 年度実施のアンケート調査では、雨水ポンプ場の耐水化を実施していると回答した自治体は半数に満たず、また、耐水化していても、その基準は自治体によって異なっていた（表 2）。この結果を踏まえ、平成 24 年度は、雨水ポンプ場の浸水対策状況をより詳細に確認することを目的に、雨水ポンプ場の耐水化を検討している自治体を含む 7 自治体を対象にヒアリング調査を実施した。
ヒアリング調査では、雨水ポンプ場の耐水化の対策基準、対策内容、対策にあたっての留意事項等を整理した。
対策基準については、「ハザードマップにおける想定浸水深」、「想定津波高さ」を基準としている自治体がそれぞれ 2 つ存在し、その他に「地盤高と浸水実績」、「浸水実績」、「基準なし」との回答が得られた。対策内容として
は、機械設備・電気設備の耐水化、施設入口のマウントアップや扉等の水密化の事例が多く、その他、構内地盤
を周辺地盤より高くする事例も見られた。対策にあたっての留意事項としては、過去に被害を受けていない施設
は費用効果等を勘案すると対策が困難であることや、停電時の電力を非常用自家発電設備で賄うためには設置ス
ペースの確保等の施設の抜本的な改築を伴うこと等が考えられる。

- 21 -

表 2 雨水ポンプ場の耐水化（平成 23 年度アンケート調査結果）
質問項目

回答内訳

①雨水ポンプ場の耐水化の状況

ポンプ場なし4%（アンケート対象自治体＝56）

不明
2%

未記入（空欄）
13%
耐水化有
44%

耐水化無
37%

耐水化有

耐水化無

②雨水ポンプ場の耐水化の対象降雨

未記入（空欄）1年
4%（アンケート対象：①で耐水化有と答ポンプ場なし

不明

5年
4% 7年
4%

えた自治体＝25）
10年
16%

未回答
40%

過去の実績から
設定
12%
不明
12%
1年
7年
過去の実績から設定
不明

対象降雨を設定
していない
8%
5年
10年
対象降雨を設定していない
未回答

４．マンホール蓋飛散防止対策に関する調査
平成 23 年度に政令指定都市や中核市、特例市など 24 自治体を対象に実施した都市雨水対策計画策定手法に関するアンケート調査では、最大計画雨水流出量の算定におけるピーク時の水位の基準については、状況に応じて管きょ内の自由水面確保と圧力状態許容を使い分けている自治体が見られた。圧力状態許容の設計においては、
雨水管が雨天時に満管状態になりやすく、マンホール蓋飛散の危険性が増すと考えられる。マンホール蓋飛散の危険性を低減するための基礎調査として、前章の調査と同じ 7 自治体を対象にヒアリング調査を実施し、飛散防止対策の現状や、対策を行うマンホールの優先順位の決定方法等を整理した。
表 3 は各自治体における対策にあたって考慮すべき項目について整理したものである。Ｃ自治体では、「下水道
マンホール安全対策の手引き（案）」2)を基準にして、さらに独自の方式を盛り込んだマンホール蓋飛散防止対策の選定基準を策定している。対策の現状としては、平成 9 年度前後から新設するマンホールは飛散防止対策を施しているものが多く、また、古くから設置されているマンホールについては、管路施設の長寿命化に合わせて取り替える事例が多く見受けられた。
マンホール蓋飛散防止対策をより効果的に進めるためには、「下水道マンホール安全対策の手引き（案）」2)や表3 の「その他」に記載されている事項を参考に優先的に対策を講じるマンホールを選定することや、新設または改築に伴い設置するマンホールは飛散防止タイプにすること等が望ましいと考えられる。

- 22 -

表 3 マンホール蓋飛散防止対策において考慮すべき項目
H11 手
引き※1

Ａ自
治体

Ｂ自
治体

Ｃ自
治体

Ｄ自
治体

Ｅ自
治体

Ｆ自
治体

Ｇ自
治体

管断面の縮小
○
伏越し
○
急曲
○
構造物
合流(雨水吐き室を含む)
○
落差工
○
取水工
－
最
重
マンホール間隔○
要 マンホ
蓋の空気抜き○項－ル
目
必要開口面積による管径別許容最大人孔間隔
－
凹地部
○
地形
急斜面から緩斜面への変化点○
溢水地域－
管きょ流下能力○
能力
ポンプ場揚水能力○
管径○
重○
要 管きょ 管きょの接合
項
形状
土被り
○
目
縦断形
○
危険箇所に隣接する箇所－
歩道・横断歩道部－
緊急輸送路（車道）－
その他
流入ゲ－トのあるポンプ場流入部より上流 1km－
までの幹線管きょのマンホ－ル
放流先河川等の高水位の影響を受ける場合－
既設雨水枡に接続していない大口径幹線－※1：平成 11 年 3 月発行「下水道マンホール安全対策の手引き（案）」2)※2：ポンプ所に限る○…考慮している項目、－…未考慮

－
－
○
－
○
－
－
－
－
－
－
○
－
－
－
－
－
－
○
－
－

－
○※2
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－

○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
－

－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－

－
○
－
－
－
－
－
－
－
－
○
○
－
－
○
○
－
－
－
－
○

－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－

－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－

－

－

○

－

－

－

－

－
○

○
－

－
－

－
－

－
－

－
－

－
－

検討項目

５．不定流解析モデル使用時のキャリブレーション手法に関する調査
将来的な豪雨増加に対応するためには、不定流解析モデルを用いた複数の浸水対策の組合せによる効率的な雨水対策計画策定の重要性は増すと考えられる。平成 23 年度調査では、全国 24 自治体の雨水対策計画策定事例をもとに、計画策定時の設計手法（合理式ベースの手法、不定流解析モデルを用いた手法）の最適選択案を提示した。しかし、不定流解析モデルを用いた浸水解析では、キャリブレーションや解析結果の妥当性について客観的判断基準が不明確であるという課題がある。そこで、浸水解析時のキャリブレーションにおける総流量やピーク
流量、ピーク発生時刻といった各流量項目の誤差が施設計画の規模や対策効果に与える影響について、実排水区のデータによる浸水シミュレーションを用いて整理した。
ここで用いた不定流解析モデルは MOUSE であり、検討対象のパラメータ値は流出係数、流入時間、初期損失、
粗度係数、損失係数とした。また、対象排水区（排除方式：
分流、集水面積：約 658 ha）において、流量のモニタリン

表 4 基準パラメータ値

グ値とシミュレーション値の適合性が高い表 4 のパラメー

流出係数
0.5
流入時間※
7分
初期損失
2.0 mm
粗度係数
0.013
損失係数
0
※最上流、かつ面積が大きい流域の場合は適切な流入時間を適宜設定

タ値を基準パラメータ値と称し、以下の検討での基準値とした。
まず、現状解析として計画降雨における雨水流出量を算出するため、浸水が発生した 2 箇所を対象に図 1,2 に示す- 23 -

対策ケースを想定した。対策ケース 1 は、浸水発生箇所から流下能力の高い雨水幹線へ接続するバイパス管設置
による流下型対策である。対策ケース 2 は、浸水発生箇所近傍での貯留池設置による貯留型対策である。

浸水箇所
貯留池

浸水箇所
バイパス管

雨水幹線

図 1 対策ケース 1

図 2 対策ケース 2

表 4 の基準パラメータ値に対して、±5%、±10%、±30%、±50%を乗じて値を変化させ、浸水シミュレーションを実施した。そのシミュレーション結果から、パラメータ値の変化に伴う各流量項目値（総流
出量、ピーク流量、ピーク発生時刻）の変化の傾向と、流量項目値の誤差が施設規模（過大・過小設計）
・堰

対策効果（浸水危険度の評価など）に与える影響を

堰長：1.2 m
堰高：30 cm評価した。なお、損失係数については基準パラメー

本管
上流の流域面積： 14.1 ha
上流の最長延長： 460.2 m
上流の人孔数： 6個

各流量項目値の検証地点

タ値が 0 であるため、0.25、0.5、0.75、1.0 と値を変化させた。
対策ケース 1（流下型施設）については、図 3 に示す各流量項目値の検証地点において、パラメータ

バイパス管

値の変化に伴う各流量項目値の変化の傾向を検討した。図 4 に総流出量の変化の傾向を示す。プロット

管径：□1400 ×1400 mm
勾配：0.6‰
延長：100 mは概ね近似直線に乗っており、近似直線の傾きが大対策効果の検証地点

きいほど、パラメータ値の変化が総流出量に与える

図-5（縦断図）の対象

図 3 各検証地点(ケース 1)

影響が大きいと考えられる。図 4 では、流出係数が- 24 -

総流出量に与える影響が最も大きいと評価される。ピーク流量とピーク発生時間についても同様に検討し、整理した結果を表 5 に示す。総流出量・ピーク流量については流出係数、ピーク流量発生時刻については流入時間の

7070
6060
5050
4040
3030
2020
1010-60
00
-10
-10
-20
-20
-30
-30
-40
-40
-50
-50
-60
-60
-70
-70
0.00.0

総流出量変化率（%）
総流出量変化率（%）

40

70
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70

60

流出係数
流入時間
初期損失
粗度係数
線形 (流出係数)
線形 (流入時間)
線形 (初期損失)
線形 (初期損失)
線形 (粗度係数)

-40

-20

総流出量変化率（%）

総流出量変化率（%）

影響が大きかった。なお、損失係数は、+1.0 の変化に伴い、総流出量に対して約 8%の変化を与えた。

0

20

40

60

70
流出係数
流入時間
60
初期損失
粗度係数
50
線形 (流出係数)
線形 (流入時間)40
線形 (初期損失)30
線形 (初期損失)
線形 (粗度係数)
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
0.0
0.2

損失係数

損失係数
損失係数

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

損失係数

パラメータ変化率（%）

図 4 総流出量の変化の傾向(ケース 1)
表 5 流量項目の変化傾向(ケース 1)
パラメータ
総流出量 ピーク流量 ピーク流量発生時刻
流出係数
◎
◎
△
流入時間
△
○
△
初期損失
△
△
△
粗度係数
○
○
△
0.20.2 損失係数
0.40.40.6
0.80.81.01.01.21.2○0.6△△※各パラメータに±50%の変化率(損失係数は+1.0)を与えた場合の変化が
損失係数
損失係数
10%以上を◎、5～10%を○、5%未満を△※下線は各項目に対して最も影響が大きいパラメータ

流量項目値の誤差が施設規模に与える影響については、バイパス管の施設規模（流下能力）は、バイパス管に流入する雨水のピーク流量に基づいて決定されることが望ましいため、ピーク流量に与える影響が大きい流出係
数（表 5）が、施設規模に最も影響を及ぼすパラメータ値と評価される。
対策効果の検証としては、バイパス管より下流部の最大水位（浸水状況）や、下流部の最大水位に到達するまでの時間等を、対策設置前後で比較する方法が挙げられる。図 5 に、基準パラメータ値時のバイパス管設置前後の水位変化を例示する。下流部の最大水位が約 1 m 低下していることがわかる。このように、パラメータ値変化
率ごとに、図 3 に示す対策効果の検証地点における最大水位、併せて、その最大水位の発生時刻を算定した。その結果、下流部の最大水位に最も影響を及ぼすパラメータ値は流出係数であり、最大水位発生時刻に最も影響を及ぼすパラメータ値は粗度係数、次いで流入時間であった。なお、損失係数は、+1.0 の変化に伴う誤差が 5%未満
であり、影響は小さいと考えられる。

- 25 -

最大水位 36.58 m

最大水位 35.62 m

バイパス管
バイパス管設置後

バイパス管設置前

図 5 バイパス管設置前後の水位変化の例示(基準パラメータ値)対策ケース 2（貯留型施設）については、図 6 に示す各流量項目値の検証地点において、パラメータ値の変化に伴う各流量項目値の変化の傾向を検討した。表 6 に、その結果を示す。対策ケース 1 と同様に、総流出量・ピー
ク流量については流出係数、ピーク流量発生時刻については流入時間の影響が大きかった。なお、損失係数は、+1.0 の変化に伴い、ピーク流量に対して約 32%の変化を与えた。
ここでは、すべての人孔に対して一律に損失係数を与えたが、貯留型施設を検討する際は、
人孔と管きょの接続箇所の形状や、複数の管

本管上流の流域面積：30.6 ha
上流の最長延長：824.0 m
上流の人孔数：22個

仮定流末
仮定流末からの総流量より貯留池の容量（m3）を算定

対策前は接続していた人孔きょが 1 つの人孔で合流している場合に適切にインバートが施されているかなど、現地調

各流量項目値の検証地点

査により実際の管路の流下状況を確認し、各

対策効果の
検証地点

人孔に対して適切に損失係数を設定することが望ましい。

図 6 各検証地点(ケース 2)
表 6 流量項目の変化傾向(ケース 2)
パラメータ
総流出量
ピーク流量
ピーク流量発生時刻
流出係数
◎
◎
△
流入時間
△
○
△
初期損失
△
△
△
粗度係数
△
○
△
損失係数
△
◎
△
※各パラメータに±50%の変化率(損失係数は+1.0)を与えた場合の変化が 10%以上を◎、5～10%を○、5%未満を△※下線は各項目に対して最も影響が大きいパラメータ- 26 -

流量項目値の誤差が施設規模に与える影響については、貯留池の施設規模（貯留容量）は総流出量に基づいて決定されることが望ましいため、総流出量に与える影響が大きい流出係数（表 6）が、最も影響を及ぼすパラメー
タ値であると考えられる。
対策効果の検証としては、対策ケース 1 と同様の考え方に基づき、図 6 に示す対策効果の検証地点における最大水位および最大水位発生時刻を算定した。その結果、対策ケース 1 と同様に、下流部の最大水位に最も影響を及ぼすパラメータ値は流出係数であり、最大水位発生時刻に最も影響を及ぼすパラメータ値は粗度係数、次いで流入時間であった。この結果より、対策ケース 1、対策ケース 2 とも、対策の目的に応じて留意すべきパラメータ値が異なる。例えば、住宅地近傍での浸水対策を考える場合、対策実施後の浸水深だけでなく、浸水発生までの時間もリスクとして重視する必要があるため、流出係数だけでなく、粗度係数や流入時間の適合性についても留意した方が良いと考えられる。なお、損失係数は、+1.0 の変化に伴う誤差が 5%未満であり影響は小さい。
不定流解析モデルのキャリブレーションはモデルの再現性の確保が目的であり、キャリブレーションにおける誤差率が施設規模に与える影響について把握しておくことが重要となる。今回の検討では、パラメータ変化率による各流量項目値の誤差の傾向を評価した結果、流下型・貯留型対策ともに総流出量およびピーク流量について
は流出係数の影響を強く受けた。また、ピーク発生時刻については流入時間の影響を強く受けた。キャリブレー
ションにおける誤差率の許容値を設定する際には、今回行った検討のように、まず、パラメータが各流量項目（総流出量、ピーク流量、ピーク発生時刻）に与える影響、調整すべきパラメータの優先度を把握し、誤差率が施設規模に与える影響などを十分に検証することが望ましいと考えられる。
６．下水道事業での XRAIN 利活用に関する調査
国土交通省では、図 7 に示す局所的な雨量をほぼリアルタイムに精度良く観測可能な XRAIN（X バンド MP レー
ダネットワーク）の整備を進めている。XRAIN の雨量情報の下水道事業での利活用について、平成 23 年度に 54 自治体（回答数：42 自治体）を対象に実施したアンケート調査によれば、リアルタイム情報及び将来予測情報については 8 割以上、蓄積された過去の雨量情報については半数以上の自治体が必要と回答しており、特に浸水対策への利活用ニーズの高さが認められた。
平成 24 年度は、下水道事業における XRAIN 利活用の実態を把握するため、具体的に（XRAIN に限らず）降雨情報や水位情報等を浸水対策の施設運用に利活用している 4 自治体を対象としてヒアリング調査を行った。XRAIN 情報の利活用に関する研究を積極的に取り組んでいる自治体も見られたが、全体としては XRAIN 情報を用いた施設運用においては検討段階であった。また、XRAIN 情報の利活用を具体的に検討するにあたり、XRAIN 利活用によるメリットや事例の提示を求める自治体が見られた。

図 7 XRAIN と C バンドレーダの比較 3)- 27 -

アンケート調査やヒアリング調査結果から、下水道事業での XRAIN の有効活用を進めるためには、利活用内容
やメリット、さらには想定される利活用上の留意事項等の提示が必要であることがわかった。このほか、文献調査や学識者へのヒアリング調査等を行い、下水道事業における XRAIN 利活用内容と利活用に際して想定される留意事項を検討した。表 7 に、利活用用途の例として「画像データの重ね合わせによる浸水危険度予測」と「施設運用における人的判断指標としての活用」に関して整理した結果を示す。今後、各自治体における有効的な利活用を促進するためには、表 7 の内容の具体化や、実現可能性、XRAIN 情報利活用のメリット等を明らかにする必要があると考えている。
表 7 XRAIN 利活用内容と想定される留意事項例
用途①
画像データの重ね合わせによる浸水危険度予測（浸水対策）【内 容】
過去の XRAIN 降雨情報と浸水実績を重ねることによる浸水危険度の予測
1.対象地域において過去に浸水が発生した XRAIN 降雨情報を抽出（基礎データ）
2.抽出した降雨ごとの浸水実績情報を収集・整理して浸水実績図を作成
3.基礎データと XRAIN 画像データの重ね合わせによる統計的パターン認識を用いた浸水危険度予測【留意事項】
・浸水が発生する降雨をパターン化するには相当のサンプル数の確保が必要
・未知の観測パターンに対しては信頼性が低下
・情報公開方法
用途②
施設運用における人的判断指標としての活用（浸水対策・合流式下水道改善対策）【内 容】
施設運転管理の人員配置やポンプ・ゲート施設等の最適な運転操作への活用
1.施設運転管理の人員配置
・降雨情報による浸水対策用仮設ポンプの手配判断
・浸水箇所の状況把握における職員の配置
2.雨量情報と他の情報の重ね合わせ表示による施設運用の人的判断
・浸水ハザードマップや水位計情報等との重ね合わせ・ポンプ・ゲート施設等の運転管理【留意事項】
・人員配置や運転操作の人的判断の基準

７．まとめ
内水ハザードマップ策定や雨水ポンプ場の耐水化手法、マンホール飛散防止対策といった、豪雨による被害を軽減するために重要と考えられる事項について、実態把握や留意事項の整理等を行った。また、今後の活用の増加が見込まれる不定流解析モデルを用いた浸水解析について、キャリブレーションにおける総流量やピーク流量、
ピーク発生時刻といった各流量項目の誤差が施設計画の規模や対策効果に与える影響について、実排水区のデー
タによる浸水シミュレーションをもとに考察した。併せて、今後の利活用についてニーズが高い下水道事業における XRAIN 利活用に関して、その利活用内容と手順、留意事項等を整理した。
参考文献
1) 国土交通省都市・地域整備局下水道部：内水ハザードマップ作成の手引き（案）、平成 21 年 3 月
2) 社団法人日本下水道協会：下水道マンホール安全対策の手引き（案）、平成 11 年 3 月
3) 国土交通省ホームページ：http://www.mlit.go.jp/common/001010011.pdf- 28 -

4. 適正な汚水処理方法可能性(FS)に関する検討
下水道研究官
下水道研究室森田 弘昭
室長 横田 敏宏

主任研究官 重村 浩之
研

究

官 橋本

翼

１．はじめに
平成 23 年度末現在の汚水処理人口普及率は 87.6%となっており、残り 12.4％の人口に対しては下水道、農業集
落排水施設、合併処理浄化槽等の汚水処理施設が依然として未整備であるため、生活環境の改善のためには、これら汚水処理施設の更なる整備が必要と考えられる。しかしながら、下水道整備水準は地域間格差が顕著で、特に普及の遅れている中小市町村では、人口減尐、高齢化の進展による生活構造の変化や厳しい財政事情等により、下水道整備を進める上において、困難な状況が発生している。そこで、国土交通省では、下水道計画検討プロセ
スの新しいアプローチとして、厳しい地方財政を前提とした年当たりの投資可能額を設定し、新しい整備手法の活用を検討した上で、どのような下水道運営（施設建設及び維持管理等）を目指すことができるかを検討することを目的として、先進的経営モデルプロジェクトである「コストキャップ型下水道」調査を開始した。
本調査では、愛知県知多郡美浜町をケーススタディとして「コストキャップ型下水道」の適用可能性調査を行い、低コスト型の下水道整備手法及び維持管理手法について検討した。
２．コストキャップ型下水道について「コストキャップ型下水道」とは、下水道計画検討プロセスの新しいアプローチとして、厳しい地方財政を前提とした年当たり投資可能額を設定し、新しい整備手法の活用を検討した上で、どのような下水道運
営（施設建設及び維持管理等）を目指すことができるかを提示するものである。例えば、下水道クイック

図 1 コストキャップ型下水道調査の検討フロー

プロジェクトの各種技術のパッケージ採用による整備コストの削減や、長期間の包括委託契約等により維持管理コストを抑えることで、自治体財政への影響の尐ない下水道整備計画を提案するものである。
図 1 に、コストキャップ型下水道調査の検討フローを示す。まずはじめに近年の動向を踏まえて将来人口等を予測した上で、集合処理と個別処理の区域の精査を再度行うことで下水道整備区域を厳選した後、現地踏査により整備区域で適用可能な低コスト型技術を検討する。また、企業へのヒアリング等で低コスト型下水道整備・維持管理等手法について情報収集を行った上で、調査対象自治体で適用を検討する技術を盛り込んだ低コスト型の下水道整備・維持管理手法をまとめる。最後に、この低コスト型の下水道事業の実現可能性を検証するために経営シミュレーションを行い、整備期間や経営収支状況について把握することとしている。

- 29 -

３．下水道整備区域の精査調査対象自治体である美浜町は、愛知県知多半島南部に位置する自治体であり、平成 24 年 7 月末現在で人口約23,000 人である。汚水処理については、人口の 4 割以上が浄化槽で処理されており、下水道事業は未着手である。
美浜町では、平成 22 年度に下水道整備内容に関する検討（以下、現行計画）が実施されており、これをベースとして、下水道整備区域の再精査を行った。再精査の結果、いくつかの集落が下水道整備から浄化槽整備に変更となったが、現行計画と大きな変更は生じなかった。しかし、将来人口予測に関する最新の動向を踏まえ、下水道計画人口については、1 割程度抑制し、施設規模を縮減した。
４．企業ヒアリングによる低コスト型下水道整備・維持管理等手法に関する情報収集
低コスト型の下水道整備手法としては、既に国土交通省を中心に展開している「下水道クイックプロジェクト」
による手法が存在するが、維持管理方法等も含めて幅広く情報を集めるため、各種製品のメーカーや下水道維持管理業者等を対象にヒアリングを実施した。表 1 にその結果を示す。低コスト型下水道整備手法や維持管理手法に関する情報収集のみならず、事業契約手法や企業会計手法、ファイナンスについてもヒアリングを実施した。
表 1 低コスト型下水道整備・維持管理等手法に関する企業ヒアリング結果
項 目

ヒアリング企業（計 13 企業）
※主項目に記載

管きょ

３社

処理場

４社

管きょ

１社

処理場

３社

契約手法

・上記企業
・１社

整備

管理

経営
会計手法

ファイナンス

ヒアリング結果概要
・施工費に対する管材費の割合は低く、管材（規格外管材採用）でのコスト削減よりも、土工（浅埋化）や施設（MH や MH ポンプ）削減等、施工面での対応の方が有効であると考えられる。
・管材と工法の組み合わせ及び地域条件（平坦、軟弱地盤等）を考慮した検討が必要である。
・施設のコンパクト化（土木施設削減、ユニット化）及び水量の変動に応じた対応（担体添加、移設等）が可能な手法が考えられる。
・沈砂や汚泥の処分量の削減や資源（発電、燃料化）としての有効利用により、処分費の削減や収益としての費用回収も有効である。
・管路調査にあたっては、簡易調査（管口カメラ等）によるスクリーニングが有効である（調査の日進量を増加、詳細調査との棲み分け）。
・スクリーニングによる優先順位設定や調査結果のデータベース化による予防保全管理が重要である。
・管理コストについては、人員数（人件費）がネックとなっており、モニタリングの自動化、遠方監視等による人件費削減が考えられる。
・モニタリングによる施設運転の最適化を実施している。また、TBM（時間保全）と CBM（状態保全）の組み合わせによる効率的な管理が重要である。
・管理コストでの削減には限界があることから、修繕、改築を含めた包括委託による事業コ
ストの縮減が有効である（民間の自由裁量による事業運営）。
・また、設計から維持管理までの一括発注によるコスト縮減事例もある（経費削減、設計に管理の面での意向反映等）。
・性能発注及び長期契約とすることで民間の設備投資及びコスト削減意欲が働くものと考えられる。
・その他、複数自治体の広域管理や他事業との一体管理も考えられる。
・契約にあたっては、リスク分担とペナルティの明確化が必要である。
・コンセッション方式の採用にあたっては、施設状況の把握による今後の改築需要予測が重要となる。事業着手段階においては、接続率、流入量予測（使用料収入予測）が難しいた
め、当初はサービス購入型 PFI や DBO とし、事業が成熟した段階での採用が考えられる。

１社（契約手法をヒアリングした１社と同じ）

・企業会計については、財務諸表等による事業運営（経営）の判断ツールとして有効である。

１社

・プロジェクトファイナンスは、利益からの返済となる。低コスト化を実現するためには、事業のチェックと実行するための強制力が重要である。
・公的対応部分と民間対応部分の整理が必要である（独立採算性を考慮）。
・個人負担である排水設備等の初期投資については、使用料に上乗せして回収するなど、長期間での支払い手法も考えられるのではないか。

【全体】
・製品としてのコスト削減もあるが、管理や経営（契約手法）も考慮した全体的な効率化が重
要である。
【全体】
・監視システムの簡素化と効率化が有効である。（クラウド型システム
によるインターネットを利用した監視）・不明水対策も重要である。（モニタリング等）【全体】
・事業運営にあたってのコンサルティングも必要である。（発注方法、各
種指標における事業運
営判断）

５．美浜町における低コスト型下水道整備・維持管理等手法の検討
５－１ 管路施設の低コスト型整備手法の検討（１）幹線
美浜町の現行計画では、幹線管路の施工については、主に国道 247 号線下において推進工法を導入することとしていたが、本調査では可能な範囲で開削工法を導入することを検討した。国道下では推進工法での施工が必須となるため、国道に代わる代替ルートを選定し、開削可能区間の割合を上げることで低コスト化を図った。

- 30 -

（２）枝線
美浜町内においては、幅員の狭い道路が多い
ため、施工が困難であるとともに、適用できる工法や重機が制約されるため、施工単価が割高

東
部
処
理
区

伊
勢
湾

となる傾向にある。また、図 2 に示すように、
美浜町においては東西の 2 処理区に分けて下水三河湾

Ｔ 西部処理場（検討位置）

Ｔ （従来計画位置）

計画位置変更道整備を検討中であるが、西部処理区の一部は、

西
部
処
理
区

軟弱地盤かつ平坦な地形であるため、高コストの要因を含んでいる。
このため、枝線管路整備については、図 3 にＴ 東部処理場（検討位置）

示した管きょの浅層埋設、曲線部における曲管の採用の他、小口径マンホールや改良型伏越し
下水道計画区域・処理場位置などの「下水道クイックプロジェクト」でも採用されている技術を、活用可能な地区で全面的

図 2 美浜町における下水道計画区域に採用した。また、軟弱地盤と想定される西部地区の一部については、平坦な地区でも採用可

曲管

能な真空式下水道システムの採用を検討した。

浅埋化
５－２ 処理場の低コスト型整備手法の検討
計画処理水量(日最大)は、東部処理区が約3

道路線形に合わせた施工

管きょの浅層埋設（１）水処理図 3 枝線管路において検討した低コスト型技術

35,800m /日、西部処理区が約 3,300m /日として通常のOD法検討している。美浜町の現行計画では、処理場

好気槽

無酸素槽

においては、東西処理区ともに、小規模下水道

高負荷対応型OD法
高負荷運転による規模縮小において一般的なオキシデーションディッチ法（OD 法）を採用することとしていたが、本調査

好気槽

無酸素槽

好気槽

※薬品添加

では OD 法よりもさらに生物反応槽容量を小さ
くし、高負荷運転を行うことで、生物反応槽整
備に掛かる費用が削減できる高負荷対応型 OD

図 4 処理場において検討した低コスト型技術

法の採用を検討した。この概念について示したものが図 4 である。通常の OD 法の水理学的滞留時間（HRT）は 24 時間程度だが、本調査では、HRT を 12 時間程度とすることで、生物反応槽容量を小さくしてコストを抑えることができる。ただし、高負荷運転となるため、維持管理方法が通常の OD 法と異なることに注意が必要であり、また、無酸素状態となる槽内空間が減尐することが想定されるため、薬品で pH 調整を行わねばならないことが想定される。
（２）汚泥処理
汚泥の運搬を考慮すると汚泥の脱水プロセスは必須と考えられたため、これについても低コスト型の技術の導入を検討した。美浜町の現行計画では、汚泥濃縮槽と汚泥脱水機による汚泥処理を検討していたが、本調査では、汚泥濃縮槽が不要な、反応槽からの直接汚泥脱水機を導入することとした。これにより、汚泥処理施設整備の大幅なコスト削減が図られた。

- 31 -

５－３ 低コスト型技術の導入によるコスト試算結果（１）建設費図 5 に、美浜町の現行計画における建設費の試算結果と、本調査による低コスト型技術(コストキャップ型下水道)を導入した試算結果について比較したグラフを示す。図 5 より、建設費総額で約30％のコスト削減が出来ると試算された。そのうち管路にかかる削減額が約 46億円と大きかった。幹線管路の建設費は約 4 割、枝線管路は約 3 割削減された。
処理場についても、用地費を除いて、約3 割削減された。
（２）維持管理費

図 5 低コスト型技術導入による建設費の試算結果

図 6 に、現行計画とコストキャップ型
下水道技術を導入した場合の維持管理費の試算結果について比較したグラフを示す。管路については、真空式下水道システムを導入したこと等により、コストキャップ型下水道で費用が増加しているが、維持管理費の大半を占める処理場において、生物反応槽の容量削減による攪拌機の設置基数減等により、維持管
理費が減尐すると試算された。さらに、
包括的民間委託を導入することにより10％削減できると試算した。これらの取図 6 低コスト型技術導入による維持管理費の試算結果

り組みにより、現行計画と比較して、合250

計で約 20％削減できると試算された。

処理区域内人口1万人以上３万人未満都市（公共下水道）
平均値214.9円/m3 出典：下水道経営ハンドブック（平成24年）（３）汚水処理原価200

下水道における汚水処理原価の試算結果について比較したグラフを示す。現行
計画の汚水処理原価(200 円/m3)と比較して、コストキャップ型下水道では 149

汚水処理原価（円/m3）

図 7 に、現行計画とコストキャップ型

維持管理費
資本費（用地費含む）

約30%
安価

150

約25%
削減
100

円/m3 であり、約 25％削減された。これにより、下水道使用料単価を総務省が適50

正な基準として提示している 150 円/m3に設定しても、経費回収率は 100％を上0
現行計画

回ることになる。なお、処理区域内人口
が 1 万人～3 万人という、美浜町とほぼコストキャップ型下水道

図 7 汚水処理原価の試算結果- 32 -

同規模の都市における汚水処理原価の平均値は 215 円/m3 であり、今回の美浜町での試算では、平均値よりも汚水処理原価を約 30％削減できることが示された。
６．経営シミュレーションによる事業の実現性評価
前項で検討した下水道建設
表 2 経営シミュレーション結果

費及び維持管理費を用いて、美浜町の下水道整備に関する経営シミュレーションを行った。
その結果を表 2 に示す。また、
美浜町の負担額の経年変化を
図 8 に示す。
水洗化率は 80％、下水道使用料単価は 150 円/m3で一定としてシミュレーショ
ンを実施した。なお、シミュレ
ーション実施期間は整備完了
から 30 年後までとした。
現行計画と比較して、コスト
キャップ型下水道による整備
では、美浜町の合計負担額が約1/3 に減尐し、年間最大負担額
は約 1/2 に減尐した。

現行計画

現行計画では、整備期間を通億円に抑えるため、東部処理区の整備完了後、起債償還を優先

250

整 備 完 了 か ら 起 債 償 還 完 了 ま で の 期 間 （ 30年 ）整備完了まで３２年間200

町負担額（百万円/年）

して町の年間負担額を最大 2300整備完了（＋起債償還完済）
までの町負担額が65%減
・現行計画 ：44.9億円
・ｺｽﾄｷｬｯﾌﾟ型：15.9億円

年間最大で2.0億円/年

150
100

44.9億円

50
0
-50
-100
-150
1

したことにより、その後 15 年
間西部処理区の整備に着手で

11

21

31

41

300
250

整備完了まで１１年間

整 備 完 了 か ら 起 債 償 還 完 了 ま で の 期 間 （ 30年 ）年間最大で1.0億円/年

町負担額（百万円/年）

200

し、コストキャップ型下水道に

61

ｺｽﾄｷｬｯﾌﾟ型下水道

きず、全体の整備完了に 32 年間を要すると試算された。しか51

事業開始からの年数

150

町の年間最大負担額は50%減
・現行計画 ：2.0億円/年
・ｺｽﾄｷｬｯﾌﾟ型：1.0億円/年

100

15.9億円50
0-50

よる計画では、建設費と維持管

-100
-150
1

理費を抑えたことにより、東部処理区の整備終了後すぐに、西部処理区の整備に着手できる

11

21

31

41

51

61

事業開始からの年数※上記は、人件費、委託費、ユーティリティ（薬品費・電気代等）、起債元利償還費を含む。

図 8 経営シミュレーションによる町負担額の経年変化と試算された。それだけでなく、町負担額も大幅に削減できた。
以上のシミュレーション結果により、コストキャップ型下水道技術の採用により、下水道にかかる費用を削減し、さらに早急な整備完了を可能とすることが示された。しかし、コストキャップ型下水道として示した技術の中には、維持管理面において技術的難易度が上がるものが含まれていることから、その点に留意して採用を検討することが必要である。

- 33 -

７．一層の低コスト化に向けた提案
美浜町における低コスト型下水道整備の検討では採用しなかったが、一層の低コスト化に向けた技術の例として、「既存水路内の管路布設」と「サテライト処理場」のイメージを、それぞれ図 9、図 10 に示す。
既存水路内における管路布設は、管路布設に係る土工費の削減には

図 9 既存水路内における管路布設有効であるが、雨水排除能力について検討する必要がある。
また、我が国の総人口は減尐傾向にあるが、そのような状況で、計画
当時の人口のままで処理場の規模を決めるのは、将来的には過大な計画となる可能性を否定できない。そのため、図 10 のように、処理区の一部について、暫定的な処理場（サテライト処理場）による処理を採用
し、将来の人口減尐に柔軟に対応する方法が考えられる。サテライト処
理場の耐用年数経過時には、その際に人口減尐によってメイン処理場

図 10 サテライト処理場による処理の導入のみで処理区全域の処理が可能となっていれば、サテライト処理場によって処理されていた地区もメイン処理場に接続する。これにより、処理場の改築更新費を抑えることが可能となる。また、人口密集地区が二極化している場合、サテライト処理場の整備による早期供用（事業収益性の向上）の効果もある。
その他、発注方法の工夫、例えば、各種工事を一括で発注することによる諸経費の削減等も、検討すべき内容
と考える。
８．まとめ
低コスト型下水道整備・維持管理等手法であるコストキャップ型下水道の導入により、下水道に係る建設費及
び維持管理費ともに大幅に削減することが可能であり、下水道経営にも好影響をもたらすことが示された。なお、
ここで示した低コスト型技術は一例である。今後も、他自治体への展開も含め、調査を進めていく予定である。
低コスト技術に導入については、導入後の維持管理も含めて、適用可能性を評価する必要があるが、自治体財政が厳しい状況であることから、その適用について積極的に検討をする必要があるものと考える。

- 34 -

5. 下水道クイックプロジェクトの推進に関する調査
下水道研究室室

下水処理研究室長 横田 敏宏

主任研究官 深谷渉

研 究 官 松橋学室

長 原田 一郎

研 究 官 濵田 知幸
１．はじめに
平成 24 年 3 月 31 日現在、全国の下水道普及率は 75.8％（下水道利用人口／総人口）となっているものの、下水道計画区域にありながら未だに下水道が整備されていない、いわゆる下水道未普及人口は約 2000 万人に上る。
また、人口減尐や高齢化の進展、厳しい財政事情など、整備・改築を進めていく上での難しい問題を抱えている
地方公共団体も多い。こうした状況を踏まえ国土交通省が主導する「下水道クイックプロジェクト」（以下、「Ｑ
Ｐ」という。
）では、「早く、安く、機動的に」を合言葉に、地域特性を踏まえた新たな整備・改築手法の導入を進めるべく、複数のモデル都市において新技術の試験的な施工による社会実験を実施している。平成 23 年 3 月迄に 7 技術が提案され、社会実験の事業採択自治体は 14 市町村に上る（表 1 参照）。
表 1 事業採択を受けたモデル市町村と採用技術
北
海
道
苫
前
町

北
海
道
遠
軽
町

北
海
道
標
茶
町

北
海
道
安
平
町

露出配管
クイック配管

岩
手
県
二
戸
市

福
島
県
会
津
坂
下
町

東
京
都
檜
原
村

●

●

●

静
岡
県
浜
松
市

愛
知
県
岡
崎
市

愛
知
県
半
田
市

岡
山
県
岡
山
市

熊
本
県
益
城
町

熊
本
県
宇
城
市

●

簡易被覆

●

側溝活用

●

改良型伏越しの連続採用●

道路線形に合わせた施工●●

発生土の管きょ基礎への利用
流動化処理土の管きょ施工への利用
工場製作型極小規模処理施設（膜分
離型（ＰＭＢＲ））
工場製作型極小規模処理施設（接触
酸化・膜分離型）

鹿
児
島
県
日
置
市

●

●
●

●

●
●
●
●

●

●

●

ＱＰでは、新たな技術を提案した地方公共団体が、実施設を利用した社会実験を実施する。社会実験では、様々な観点から提案技術の性能評価を行い、より多くの公共団体において提案された技術の採用が可能になるように問題点の整理及び改良を行うこととなっている。
国土技術政策総合研究所（以下、「国総研」という。
）では、社会実験を実施する地方公共団体が円滑に実験を進められるよう、平成 19 年度より性能評価項目や評価手法の提案・助言などの技術的支援を行っている。また、
現在提案されている技術以外の技術についても、随時、事前相談に応じている。平成 20 年度には、各自治体が実施する社会実験における評価検証方法を取りまとめた「社会実験検証のすすめ方（案）」をＱＰのホームページで- 35 -

公表し、技術を補完する調査研究として、露出配管における凍結現象に関する検討、曲管採用時における TV カメ
ラ機材の作業性に関する実験、改良型伏越しにおける汚物堆積状況実態調査、流体解析シミュレーションによる水理解析を実施した。平成 21 年度には、社会実験終了技術の技術評価並びに技術利用ガイド（案）の作成及び公開、技術を補完する調査研究として露出配管の耐久性試験を実施した。平成 22 年度は、社会実験終了技術の技術評価並びに技術利用ガイド（案）を作成及び公開し、技術を補完する調査研究として顕微鏡観察・分子量分析による露出配管の紫外線影響評価、改良型伏越しのフラッシュによる清掃効果の検証を実施した。平成 23 年度は、クイック配管（露出配管及び側溝活用型）の技術評価並びに技術利用ガイド（案）を作成及び公開した。平成 24
年度は、工場製作型極小規模処理施設（接触酸化型）の技術評価並びに技術利用ガイド（案）を作成及び公開した。
以下に、平成 24 年度末現在の事業進捗状況、委員会開催状況、技術評価等について取りまとめる。
２．平成 24 年度の活動内容（１）平成 24 年度末現在のモデル市町村進捗状況
平成 24 年度末現在の 14 のモデル市町村における社会実験の進捗は表 2 の通りである。国総研では、社会実験の検証項目及び検証内容を提案するとともに、社会実験を実施する市町村への技術的助言及び総合的な技術評価を行っている。
表 2 モデル市町村の進捗状況（平成 24 年度末現在）
事業採択市町村

現在の進捗

事業採択市町村

現在の進捗

北海道苫前町
北海道遠軽町
北海道標茶町
北海道安平町
岩手県二戸市
福島県会津坂下町
東京都檜原村性能評価終了
性能評価中
性能評価中
性能評価中
性能評価中
性能評価終了
性能評価終了静岡県浜松市
愛知県岡崎市
愛知県半田市
岡山県岡山市
熊本県益城町熊本県宇城市
鹿児島県日置市

性能評価終了
性能評価終了
性能評価終了
性能評価中
性能評価終了
性能評価終了
性能評価終了※各自治体で複数地区・複数技術が採択されている場合は、最も進捗している地区（路線）・技術の状況を記述している。

（２）下水道クイックプロジェクト推進委員会
平成 25 年 1 月及び平成 25 年 3 月に下水道クイックプロジェクト推進委員会が開催され、下記の報告を行った。
「工場製作型小規模処理施設」のうち接触酸化型については、苫前町における社会実験検証を終えたことから、技術評価を行い、適用条件並びに設計・施工上の留意点を技術評価書としてとりまとめ、委員会において報告し、一般技術への移行の承諾を得た。このため技術利用ガイド（案）を公表することとした。技術利用ガイド等の作成状況を表 3 に示す。
「工場製作型極小規模処理施設（膜分離型）」については、標茶町（膜分離型）において供用開始されているが、技術評価可能な流入量（能力の 1/2 以上）に達していないことから、初期対応の留意点をとりまとめることを目的に、一次評価を実施し報告した。
また、既に技術利用ガイドライン（案）を公表済みのクイック配管については、寒冷地における供用初期低流量時の凍結対策について記載内容の充実を図るために、岩手県二戸市において凍結実験を実施し、その結果を報告した。

- 36 -

表 3 技術利用ガイド等の作成状況（平成 25 年 4 月末時点）
社会実験検証の進め方

技術評価書

技術利用ガイド

公表済み

公表済み

公表済み

改良型伏越しの連続採用

公表済み

公表済み

公表済み

道路線形に合わせた施工

公表済み

公表済み

公表済み

発生土の管きょ基礎への利用

公表済み

公表済み

公表済み

流動化処理土の管きょ施工への利用

公表済み

公表済み

公表済み

極小規模処理施設（ＰＭＢＲ）

公表済み

社会実験中

社会実験中

接触酸化

公表済み

公表済み

公表済み

膜分離型

公表済み

社会実験中

社会実験中

露出配管
クイック配管

簡易被覆
側溝活用

工場製作型極小規模処理施設（３）社会実験検証結果

１）工場製作型極小規模処理施設（接触酸化型）
本技術は、将来の人口減尐により施設が不要となった場合も他地区への転用を可能としつつ、コストの縮減、工期の短縮を図ることを目的としている。このため、市販の工場製作型の処理施設（図 1 参照）を、下水処理施設として活用することとし、小規模施設として実績のある、接触酸化法を下水道に採用することを想定している。
社会実験は、北海道苫前町、北海道遠軽町、北海道安平町の 3 町で実施したが、安平町、遠軽町については流入
水量が処理能力の 1/2 に至っておらず、平成 25 年 4 月現在で検証継続中であるため、得られた知見は留意事項等を記載する上で参考とした。

図 1 工場製作型極小規模処理施設（接触酸化型）イメージ図

写真 1 接触酸化型（北海道苫前町）- 37 -

工場製作型極小規模処理施設（接触酸化型）を採用した苫前町古丹別第 1 下水浄化センターでは、2 系列（処理能力 55m3/日×2）の施設を整備している。この建設に係る建設コスト、建設工期について整理することで、検証を行った。また、流入水量が安定的に 30m3/日を超えた平成 24 年 2 月から処理を第 1 系列に集約することで、処理能力の 1/2 の流入水量を確保し、平成 24 年 2 月～平成 25 年 2 月の維持管理コスト、処理性能について検証を行った。なお、検証の実施主体は自治体であり、国総研は自治体から得たデータの総括及び評価を担った。
①建設コスト本技術と同規模の処理能力を有する OD 法はないものの、当該水量を対象とした仮想設計により建設コストを比較した。本技術は施設を工場で製作するため、製作手間の低減や機器類の点数が尐なく、仕様の簡略化を図っていることから、現場打ちコンクリートの OD 法に比べて建設コストが縮減（49%縮減）された。
②建設工期
本技術と同規模の処理能力を有する OD 法はないものの、当該水量を対象とした仮想設計により建設工期を比較した。施設の工場製作により、現場打ちコンクリートの OD 法に比べて建設工期が短縮された（75%短縮）。
③維持管理コスト
本検証例における処理能力 55m3/日の維持管理コスト（汚泥処理は濃縮まで）は 357 万円/年となった。また、検証事例では維持管理コストのうち人件費が 72％を占めた。
なお、同規模の処理能力ではないものの、「流域別下水道整備総合計画調査指針と解説」の費用関数を用い、費用関数の適用下限値である処理能力 300m3/日（POD、濃縮又は直接脱水までの汚泥処理を含む）の維持管理コスト
を 742 万円/年と試算した。
④処理性能
平均的な水質の時間帯に、月に 2 回定期採水・水質分析した結果、処理水質の最大値が設計水質を満足していることを確認した（表 4）。また、水温の低下により処理性能悪化が予想される冬季（調査時平均気温－7℃）に日間変動を把握するための採水調査を行った。調査結果を図 2 に示す。処理能力の 55 m3/日に対して、ピーク時には 3m3/時（日換算：72m3/日）の流入があったが、BOD、SS の放流水質は計画値以内であり、日間の流入変動に対して処理性能が確保されていることを確認した。
表 4 処理水質の実績値と計画値（苫前町データ）
接触酸化型
水質項目

実績値

計画値

最大

平均

BOD（㎎/ℓ）

14.9

12.9

15

SS（㎎/ℓ）

38.0

10.7

40

図 2 流入水、放流水 BOD の日間変動- 38 -

⑤その他法令遵守
法令の基準に応じた対策を行う。なお当該処理施設は悪臭防止法、大気汚染防止法、騒音規制法、振動規制法の規制対象区域外であったため、これらに関する項目については確認できなかった。
⑥住民参画
建設と維持管理の円滑な実施のための住民説明会を実施し、住民向けのパトライト故障通報システムを採用して、住民の協力による不具合の発見や故障等の対応を行うことが可能となった。しかし、実際の通報実績では、パトライト点灯から通報までの時間が長かったことから（2 時間半）
、通報までの時間短縮のために、住民への啓発が必要と判断される。
２）工場製作型極小規模処理施設（膜分離型）
本技術は、将来の人口減尐により施設が不要となった場合も他地区への転用を可能としつつ、コストの縮減、工期の短縮を図ることを目的に、市販の工場製作型の処理施設を、下水処理施設として活用することとし、小規模施設として実績のある、膜分離法を下水道に採用することを想定している。
膜分離型が用いる処理方法は膜分離活性汚泥法と呼ばれ、精密ろ過（MF）膜を用いて固液分離を行う活性汚泥法であり、その微細な膜孔径により SS 成分や大腸菌等の細菌を確実に除去し、清澄な処理水を得られるという特徴を持つ。
社会実験で工場製作型極小規模処理施設（膜分離型）を採用した標茶町では処理能力 71m3/日の施設を整備した。
この建設に係る建設コスト、建設工期について整理することで検証を行った。現状の流入水量は 20～30 m3/日程
度であり、施設能力の 1/2 に達していない。そこで一次評価として、供用開始直後に発生する事態・状況を把握するために、現段階で検証可能な項目（建設コスト、建設工期）について検証を行った。
①建設コスト本技術と同規模の処理能力の現場打ちコンクリートの膜分離活性汚泥法施設を仮想設計し、建設コストを比較した。本技術は施設を工場で製作することによる製作手間の低減や、使用の簡略化を行っているため、現場打ち
コンクリートの膜分離活性汚泥法に比べて、建設コストの低減が可能となった(37%縮減)。
②建設工期
本技術と同規模の処理能力の現場打ちコンクリートの膜分離活性汚泥法施設を仮想設計し、建設工期を比較した。本技術は施設の工場製作により、現場打ちコンクリートの膜分離活性汚泥法に比べて工期が短縮された（54%
短縮）
。
３）まとめ
工場製作型極小規模処理施設の整備による社会実験の結果、接触酸化型では建設費の低減、工期短縮、処理性能の確保されていることが確認された。また、膜分離型については、処理水量が尐ないため処理性能の評価は行っていないが、建設費の低減、工期短縮が確認された。
（４）社会実験都市への技術支援
岩手県二戸市で採用しているクイック配管（露出配管）については、既に社会実験を終え、技術利用ガイド（案）を公表している。二戸市のような積雪寒冷地では、汚水の凍結や凍上の可能性が懸念されるため、社会実験及び実施設計において、汚水滞留時の凍結可能性に関する実験（以下、「凍結可能性実験」という）の実施や凍上対策（管渠架台）の検討を実施しており、技術利用ガイド（案）においても真冬日を観測することが想定される地域
では、凍結対策について留意するよう記載しているところである。

- 39 -

凍結可能性実験では、汚水が常時流下する条件で凍結の有無を確認したが、供用開始初期においては極めて低流量の汚水が間欠的に流れる現象が想定されることから、低流量時の凍結可能性についても確認が必要となった。
このため、平成 25 年 2 月～3 月の冬季期間中に、二戸市の実施設を用いて、低流量時の汚水凍結及び保温材効
果に関する実験を実施した。
１）実験方法
低流量時における管きょ内の凍結状況の確認及び保温対策効果を確認するために、表 5 に示す 3 ケースの実験を実施した。
表 5 実験ケース及び内容
ケース
ケース１
ケース２
ケース３

実験内容
概ね 2 時間毎（夜間除く）に最上流部から水を注水させ、1 日 2 回程度の凍結状況の観測を行う。
ケース 1 の観測結果に基づき、注水量または注水頻度を変更し、1 日 2 回程度の凍結状況の観測を行う。
凍結防止のための保温効果を確認するため、下流 40ｍに保温材を装着した状態（保温材及び装着作業は別途）で、ケース１の実験を実施する。

実験に先立ち、観察用窓を概ね 30ｍおきに計 6 箇所設置（図 5 及び図 6）した。また、模擬堆積物の作成（図 3）と、堆積物の滞留を促すため、補助的に底面突起を観測窓①と③の管きょ内部底面に設置（図 3）した。

図 3 模擬堆積物

図 4 管きょ内部底面の突起- 40 -

観察窓⑥

観察窓⑤

図 5 観測窓設置位置（上流側）

観察窓④

観察窓③

観察窓②

観察窓①

図 6 観測窓設置位置（下流側）- 41 -

実験における観測・計測項目は下記とした。
◆堆積物搬送状況（観察窓に到達するまでの時間、量を観察）◆流量（観察窓における水深を、定規等で測定）◆凍結量（観察窓における凍結状況（シャーベット状、薄氷、氷結など）を観測し（朝・夕）、凍結範囲を確認）
２）実験結果
①実験ケース１
実施日：平成 25 年 2 月 19 日～22 日（全日程真冬日）
内 容：表 6 に示す通り、露出区間の上流部から下記の注水（注水方法①）を実施し、管内の凍結状況や凍結の成長過程を確認した。また、注水方法①で凍結が確認されたため、注水量及び注水頻度を変化させて（注水方法②）、流量・頻度の違いによる凍結の成長への影響を観察した。
表 6 注水条件（実験ケース１）
時 刻
前日 19:00
8:00
9:00
11:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
19:00
水量計/日
実験日

注水方法①
流量小
流量大
○
○
○
○
○

注水方法②
流量小
流量大
○×2
○×2
○×2
○
○
○
解凍

○
○
○
36ℓ

○
26ℓ
2/19～2172ℓ

52ℓ
2/21～22

実験結果：ⅰ）注水方法①の実験結果◆19 時注水の際の堆積物が上流部（観測窓 4～6）に停滞した。模擬汚物が、注入地点より約 60ｍしか搬送されていないこととなる。
◆堆積物により上流部に堰き止められた水が夜間に凍結した。日中に注水するも、凍結による見かけ上の管勾配が緩やか（水平）になることにより、流速が低下するとともに堆積物が流下を阻害し、観測窓 4 から上流に滞水が発生した。また、日中も氷点下のため注水しても解凍されず、注水分の凍結が進み（注水 2 時間には水面が凍結）、上流部のみ凍結が成長した。
ⅱ）注水方法②の実験結果◆流量を増加させても、注水方法①と同様に堆積物が上流部（観測窓 4～6）に停滞した。
◆注水（大）の場合は観測窓 4 より下流に水が到達するが、汚物は未到達であった。
◆2/22 の日中、一時的に気温が上昇し、管材表面温度が 1℃を越えた時間帯があった。この時間帯においては自然解凍が進み、水深（氷厚）1 ㎝以下は自然解凍された。

- 42 -

②実験ケース２
実施日：平成 25 年 2 月 23 日～25 日（全日程真冬日）
内 容：露出区間の上流部から下記の注水（表 7）を実施し、管内の凍結状況（過程）を確認した。
表 7 注水条件（実験ケース 2）
時 刻

注水方法
流量小

流量大

前日 19:00
8:00
○×2
○×2
9:00
○×2
○×2
11:00
○×2
13:00
○×2
14:00
○×2
15:00
○×2
16:00
○×2
17:00
○×2
18:00
○×2
19:00
○×2
○×2
水量計/日
120ℓ
78ℓ
実験日
2/23～25※注水方法の「小」は、6ℓとする。
※注水方法の「大」は、13ℓ＋模擬汚物（4 コ）＋トイレットペーパーとする。
※模擬汚物は湿潤状態で投入する。
※注水方法②と③の後に、解凍作業を実施。
実験結果：◆流量の増加に加え、注水頻度を増加させたが、注水方法①と同様に堆積物が上流部（観測窓 4～6）に停滞した。注水（大）の場合は観測窓４より下流に水が到達するが、汚物は未到達。
③実験ケース３
実施日：平成 25 年 3 月 10 日～13 日（全日程真冬日）
内 容：ポリエチレンフォーム（SUS ラッキングカバー無し）による保温対策を実施した露出区間（観測窓⑥から下流 40ｍ区間）について、上流部から下記の注水（表 8）を実施し、管内の凍結状況（過程）を確認した。
表 8 注水条件（実験ケース３）

時 刻
前日 19:00
8:00
9:00
11:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
水量計/日
実験日

注水方法
流量小

流量大
○

○
○
○
○
○
○
36ℓ
26ℓ
3/10～3/13（15:00 注水で終了）- 43 -

実験結果：◆保温対策後も凍結が確認された。管内外の気温を見ると、外気温の低下と管内温度の低下にタイムラグが見られることから、凍結までの時間の延長効果は期待できないと考えられるが、外気温の最低気温以上に管内温度が低下していることと、夜明け後の管内温度の上昇傾向が鈍化していることから、日中の解凍に支障が生じる可能性が高いと推測された。
３）まとめ
実験結果をまとめると下記の通りである。
◆管きょ内凍結の一因には、堆積物が大きく関与している可能性がある。下水の流下が低頻度で管勾配の路線が多い末端管きょでは、汚物等が滞留することにより水位が堰上げられ、夜間等に下水の凍結が進行しやすい。堆
積させない工夫や、供用開始直後の初期対応について検討が必要である。
◆夜間等に凍結した水を解凍するには、多くのエネルギーが必要である。外気温及び夜間等の凍結量によるが、
日中の外気温による自然解凍を期待することは困難と推察される。接続数増加により流量及び頻度が増加したとしても、解凍までに時間を要すれば朝の流量ピークの流下に支障をきたす恐れがある。
◆今後、実験結果を技術利用ガイド（案）に反映するとともに、継続的なフォローを実施する予定である。
５．おわりに
平成 25 年度以降も、実施設を利用した性能評価が継続して実施されることから、技術的サポートをより充実させ実施していきたい。また、既に社会実験を終え数年を経過した技術に関して、施工後の状況を把握し必要なフォローを行う予定である。
（参考文献）
１）下水道社会実験ホームページ：http://www.mlit.go.jp/crd/sewerage/mifukyu/index.htm
２）平成 20 年度下水道関係調査研究年次報告書集、国土技術政策総合研究所資料№543、pp19-34- 44 -

6. 生物処理過程における N2O 発生抑制手法に関する検討
下水処理研究室

１．はじめに

室

長

原 田

一 郎

研

究

官

宮 本

綾 子

研

究

官

對 馬

育 夫

研

究

官

松 橋

学

埋立量の削減現在、下水道の使用に伴い排出される温室効果ガスのうち、施設運転のために使用される電力や重油等によるCO2 は全体の約 50%を占め、下水処理・汚泥焼却・汚泥埋立の際に排出される CH4 や N2O が残りを占めることが把

汚泥埋立 (CH4)16.7%
汚泥焼却(N2O)
19.2%

電力 47.9%

握されている (図 1)1)。このうち、汚泥焼却過程で排出される N2O に関しては、焼却炉を高温化(800℃→850℃)

焼却炉の高温化 重油4.3%することで約 60％減尐することが知られており、高温化

省エネ運転で対応の対策が進められている。また、汚泥埋立から排出される CH4 に関しても、下水汚泥の有効利用を推進していく

下水処理(CH4) 3.2%
下水処理(N2O) 8.7%

中で、下水汚泥の埋立量を減尐させて削減する方針が策定されている。一方、下水処理過程で発生する温室効果・現状把握・排出特性の解明
・対策技術の開発

ガスは全体の 11.9％(CO2 換算) を占めており、決して無視できる数値ではないが、未だ明確な対応策が講じられていない。N2O は、CO2 の約 300 倍の温室効果を持つ温室効果ガスで、下水処理過程においては、アンモニア性窒

図 1 下水道事業における素(NH4-N) が亜硝酸性窒素(NO2-N) に酸化される過程(硝温室効果ガス（CO2 換算）排出割合

化反応) および NO2-N が N2 ガスに還元される過程(脱窒

1000 mm(内径: 7 mm)
シリコンチューブ

ロープ反応) で生成されることが既往の研究により明らかにさ> 1000 mm(内径: 7 mm)
シリコンチューブ

れている 2)。しかしながら、下水処理場において N2O が発生するメカニズムは依然として不明な点が多く、N2Oの排出量を正確に予測することは困難である。また、「下

ガスバッグ

ガスバッグ

1000 mm(外径: 25 mm)
塩ビ管

水道における地球温暖化防止推進計画策定の手引き 1)」における N2O の排出量は流入水量に対して 160 mg/m3 とフレックスポンプ

フレックスポンプ(以下、「手引き」とする。) において、水処理プロセス
250 mm嫌気チャンバー

発泡スチロール

定義されているが、対象とした処理場が 5 施設 8 データと限定的であるため、さらなるデータの蓄積が必要であ250 mm

300 mm

好気槽用サンプリングチャンバー

嫌気槽用フロートチャンバーる。
本研究では、N2O 排出量原単位を把握するため 18 箇所の下水処理場および下水処理実証試験施設において N2O
排出量調査を計 38 回実施した。さらに、下水処理場の好- 45 -

図 2 ガス捕集器

気槽活性汚泥および膜分離活性汚泥から抽出した DNA を対象に、16S rRNA 遺伝子、窒素変換に関連する機能
遺伝子を調べることで窒素代謝に関わる微生物の定量を行い、微生物群集構造の違いが N2O 排出に及ぼす影響を検討した。
２. 調査方法
２．２

下水処理施設における N2O 発生量の調査

処理過程における N2O 排出量の実態を把握するため、下水処理場において N2O 排出量の 24 時間調査(2 時間に 1 回サンプリング) を実施した。処理場好気槽および嫌気槽から発生するガスはそれぞれ自作のガス捕集器(図 2) を用い、ロート部を水面部に固定し、ガス採取を行った。採取したガスおよび液体試料は、電子捕獲検出器(ECD) 付ガスクロマトグラフ(SHIMAZU ガスクロマトグラフ GC-8A) を用い、N2O の濃度測定を行った。ECD では導入部および検出部温度を 250℃、カラム温度を 80℃に設定し、PORAPAK-Q(1m、80/100 メッシ
ュ、Waters 社) のカラムを用いた。キャリアガスに Ar ベースの CH4(5%) を使用した。また、採取した液体
試料は、ヘッドスペース用のバイアル瓶に試料を密閉し、反応阻害剤としてグルコン酸クロルヘキシジン溶液を添加した(最終濃度：0.26%)。液体中の N2O 濃度は、ヘッドスペース法(温度 40℃、恒温時間 150 分、
HEADSPACE Autosampler tekmar 7000 (Tekmar-DOHRMANN 社)) により分析を行った。
本研究では、標準活性汚泥法(標準法)、嫌気好気法(AO 法)、嫌気無酸素好気法(A2O 法)、膜分離活性汚泥法(MBR 法)、その他の高度処理法として、修正 Bardenpho 法(修正 B 法)、ステップ流入式多段硝化脱窒法(ステップ)およびアナモックス法(AMX 法)を適用した実下水処理場および実証施設において調査を行った。なお、
N2O 排出係数は下水処理場から系外へ排出される N2O 量(各水槽から大気に放出される N2O 量および放流水に含まれる溶存 N2O 量) を処理水量で除することで算出した。窒素除去量(流入水に含まれる溶存態窒素濃度合
計 － 放流水に含まれる溶存態窒素濃度の合計) 当たりの系外に排出される N2O 量を N2O 転換率とした。
２．１

N2O 消費・生成に関与する細菌の調査

２．２．１

試料

本調査では、特異的に N2O 排出量が大きかった I 処理場好気槽(AO 法) と N2O 排出量が尐なかった J 処理場
好気槽(AO 法) 、MBR 法で処理を行っている M 処理場無酸素槽および好気槽からの活性汚泥試料 4 検体を分析
に用いた。
２．２．２

解析方法

各活性汚泥試料からの DNA 抽出は EXtrap Soil DNA
Kit(日鉄住金環境㈱製) を用いて行った。抽出方法はキットに添付されているプロトコールに準じた。抽出したDNA を用いて、リアルタイム PCR 法により遺伝子コピー数を定量した。真正細菌総数として 16s rRNA 遺伝子を、硝化および脱窒に関与する微生物数として硝化・脱窒に関連する 10 種類の機能遺伝子(図 3) を対象にしてリア
ルタイム PCR 法により定量した。リアルタイム PCR 法は、
LightCycler 1.0 (Roche 社製) を用い、SYBR Green I によるインターカレーター法にて行った。PCR 条件は表 1に示した参考文献に記載の通りとした。得られたデータ
は LightCycler Software version3.5 により解析し、コ- 46 -

図 3 硝化脱窒に関与する機能遺伝子

ピー数を汚泥量で除すことにより単位汚泥量あたりの遺伝子量 (copies/dry weight-g) を算出した。
表 1 本研究に用いた各遺伝子をターゲットとするプライマー
遺伝子名Ammonia monooxygenaseA(amoA)
Hydroxylamine oxidoreductase(hao)Nitrite oxidoreductaseA(nxrA)
Nitrate reductaseG(narG)
Nitrate reductase A(napA)
Nitrite reductaseS(nirS)
Nitrite reductaseK(nirK)
Nitrite reductaseA(nrfA)
Nitric oxide reductaseB(norB)
Nitrous oxide reductaseZ(nosZ)
真正細菌
16S rRNA

プライマー名称および配列
amoA-1F 5’-GGGGTTTCTACTGGTGGT-3’
amoA-2R 5’-CCCCTCKGSAAAGCCTTCTTC-3’
Hao-F 5’-AATTCTCGGCGGCGGAATC-3’
Hao-R 5’-CACGGTTCATTTCGGCAAGT-3’
nxr-F 5’-CAGACCGACGTGTGCGAAAG-3’
nxr-R 5’-TCYACAAGGAACGGAAGGTC-3’
narG-F 5’-TAYGTSGGCCARGARAA-3’
narG-R 5’-TTYTCRTACCABGTBGC-3’
napA-F 5’-TAYTTYYTNHSNAARATHATGTAYGG-3’
napA-R 5’-DATNGGRTGCATYTCNGCCATRTT-3’
nirS-F 5’-ACCGCGGCCAACAACTCCAACA-3’
nirS-R 5’-CCGCCCTGGCCCTTGAGC-3’
nirK1F 5’-GGMATGGTKCCSTGGCA-3’
nirK5R 5’-GCCTCGATCAGRTTRTGGTT-3’
nrfA-F 5’-GCNTGYTGGWSNTGYAA-3’
nrfA-R 5’-TWNGGCATRTGRCARTC-3’
norB-F 5’-CATGGCGCTGATAACGGG-3’
norB-R 5’-CTTIACCATGCTGAAGGCG-3’
nosZ-F 5’-GGACTAAAAAGATCTGGGAC-3’
nosZ-R 5’-GTGTCACGTCTTCCACCTTATC-3’
Bact519f 5' -CAGCMGCCGCGGTAANWC-3'
Bact907r 5' -CCGTCAATTCMTTTRAGTT 3'

参考文献
Hong et al. 20123)
Yu et al. 20104)
Wertz et al. 20085)
Smith et al. 20076)
Smith et al. 20076)
Saleh-Lakha et al.
20097)
Braker et al. 19988)
Smith et al. 20076)
Dandie et al. 20079)
Saleh-Lakha et al.
20097)
Stubner

200210)３．調査結果３．１

下水処理施設における N2O 発生量

現地調査の結果を表 2 に示す。また、表 2 を基に作成した窒素除去率と N2O 転換率の関係を図 4 に示す。
この結果、ほとんどの下水処理場で「手引き」にある現行の N2O 排出係数 160 mg/m3 を下回っていた。ただし、標準法を行っている B2 処理場や AO 法を行っている I 処理場ではそれぞれ 847 mg-N2O/m3、1,393 mg-N2O/m3と特異的に高い N2O 排出係数を示した。各処理法における N2O 排出係数と N2O 転換率(窒素除去量あたりの系
外に排出される N2O 量) は、標準法において、それぞれ 6-184 mg-N2O/m3(算術平均：92 mg-N2O/m3)、0.0-6.7％(算術平均：0.877％)、AO 法において、9-1,393 mg-N2O/m3(233 mg-N2O/m3)、0.0-2. 5％(0.516％)、窒素除去を行う処理法(MBR 法を除く)、では 5-23 mg-N2O/m3(9 mg-N2O/m3)、0.0-0.4％(0.092％)、MBR 法では 5-14
mg-N2O/m3(8 mg-N2O/m3)、0.0-0.1％(0.046％) と処理法により大きく異なっていた(図 4)。さらに標準法の中でも、窒素除去率が高い処理場では比較的 N2O 転換率が小さく、硝化が不十分な処理場では N2O 転換率が高い傾向にあった。したがって、流入の NH4-N 濃度が低くても、窒素除去率が低ければ、N2O 転換率は増大し、系外へ排出される N2O 量はアンモニア負荷が高い処理場より多くなることが示された。
また、アナモックス法で試験運転を行っている B 処理場(表中には AMX 法と記載) では、N2O 排出係数が約4,000 mg/m3 と N2O が極めて多く排出されていたが、流入 NH4-N 濃度が 380 mg-N/m3 と高濃度だったため、その結果、大量の N2O が発生していた。N2O 転換率は 0.79％と標準法と比較してもやや高かった。

- 47 -

表 2 対象処理場の現地調査結果
処理場

処理方式

A
B
B
C
C
C
D
E
E
E
F
G
G
H
H
D
I
I
J
J
H
H
K
K
L
L
C
M
N
N
O
M
P
Q
R
G
G
B

標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
標準法
AO 法
AO 法
AO 法
AO 法
AO 法
AO 法
AO 法
A2O 法
A2O 法
A2O 法
A2O 法
修正 B 法
ステップ
ステップ
ステップ
MBR 法
MBR 法
MBR 法
MBR 法
MBR 法
MBR 法
MBR 法
AMX 法

流入下水当りの N2O 排出量(N2O mg/m3)
大気放出 放流水中
17
16
1
23
14
9
847
536
311
6
1
5
23
23
0
53
52
0
62
35
27
66
61
5
148
144
4
23
22
1
25
18
8
37
12
25
31
9
22
22
15
7
10
0
10
39
5
34
1,393
1,040
353
161
127
35
9
1
8
10
0
10
15
8
7
9
0
9
6
6
0
7
5
2
7
6
1
14
13
1
6
1
5
23
18
5
6
2
4
5
0
5
10
1
9
12
0
12
5
0
5
14
1
13
6
0
6
5
1
4
6
0
6
4,062
3,175
887

流入 NH4-N

窒素除去率(mg/L)
17.8
16.6
26.4
9.9
15.7
17.9
16.7
20.0
21.3
18.3
20.9
16.3
22.7
27.0
18.9
16.7
50.4
79.4
34.3
34.3
27.0
19.1
26.7
22.9
17.6
17.6
9.9
17.9
18.1
19.1
8.4
17.9
13.0
18.6
14.9
16.3
20.3
380.3

(%)
77.5
23.6
31.2
35.3
46.0
51.0
60.2
54.5
32.4
46.8
45.4
20.1
9.6
95.6
90.5
29.9
70.7
48.2
56.4
50.4
95.9
84.5
74.9
68.6
6.1
60.7
90.3
74.7
94.5
89.7
73.9
83.0
93.6
70.6
86.9
66.2
68.4
90.5

図 4 各処理場における窒素除去率と N2O 転換率の関係- 48 -

N2O 転換率(N 損失ベース)
(%)
0.1
0.5
6.7
0.1
0.3
0.6
0.7
0.6
0.4
0.2
0.2
0.7
1.0
0.1
0.0
0.7
0.5
0.3
0.0
0.0
0.1
0.0
0.0
0.0
0.4
0.1
0.0
0.1
0.0
0.0
0.1
0.1
0.0
0.1
0.0
0.0
0.0
0.8

水温
(℃)
21.7
18.5
19.4
20.4
15.4
20.2
24.6
23.3
24.9
17.1
20.8
21.1
24.8
23.6
20.4
21.3
21
25
22.7
24.8
17.7
16.4
18.7
20.5
20.5
17.6
24.6
17.3
18.6
17.7
24.7
17.8
16.7
15.2
22.4
25.9

図 5 に特異的に N2O 排出量が大きかった I 処
2500.02,500

排出される N2O は日内変動が大きく、ピーク時
N2O排出係数(mg-N2O/m3)

ぞれの好気槽から排出される N2O は同様の挙動を示し、3 槽目で最大になった。また、処理水槽後半で N2O 発生量が増大する傾向は他の多く

0.06
0.06

0.05
0.05
1500.0
1,500

0.04
0.04

好気槽3槽目

好気槽1槽目
1000.0
1,000

0.03
0.03

好気槽2槽目
0.02
0.02

500.0
500

の処理場でも観察された。この理由は不明だが、水槽内の DO 濃度または NO2-N 濃度が大きく関与している可能性がある

好気槽3槽目（NO2-）

2000.02,000には 2,000 mg/m3 を上回る場合もあった。それ

11)

0.07
0.07

NO2 (mg/L)

理場（AO 法）の通日データを示す。その結果、

0.01
0.01

0.0
0

80

。本調査において、

6
14

12
20

18
2

24
8

30
14

00.00

時刻

NO2-N 濃度変動は 0.03-0.06 mg/L と非常に小さ

図 5 I 処理場における各槽から発生する N2O および

かったが、排出 N2O 量の挙動に一致していた。

NO2-N 濃度

今後、運転条件や水槽内の水質が N2O 発生に与える影響を精査し、N2O 抑制につながる処理方法を提案することが望まれる。標準法や AO 法で、特異的に N2O が発生する条件を絞り、それらを抑制することで、下水道分野において、大幅な温室効果ガス削減につながることが期待される。
３．２

新たな N2O 排出係数の試算

これまでの調査で N2O 排出は窒素除去を行
1200

1200
1200

1200

なること、また、同一処理場でも特異的に N2O 1000

1000

1000
1000

1000

排出量が大きくなる場合があることがわかっ

200

200

200
200

200

た。図 6 に現行の N2O 排出係数算出に用いた

150

150

150
150

N2O排出係数(mg-N2O/m3)っている処理法と行わない処理法で大きく異 1200

150

160

データおよび本調査で得られたデータを示す。100

100

100
100

137100

現行の N2O 排出係数は 5 処理場 8 データと限

50

50

5050

50

定 的 で 、 か つ 、 特 異 的 に 高 い 値 (約 1,000

0

0

0

0

0

21 1
32 0
2 窒素除去を行う処理法
43 1
3
1
2
3
4
窒素除去を行わない処理法

・標準活性汚泥法
・嫌気好気法（AO法）

mg-N2O/m3) が大きく影響しているため、160
mg-N2O/m3 と過大評価している可能性が考えられるが、本調査においても、窒素除去を行っていない処理場の場合、特異的に高い値が

00

10 0
現行

9

・A2O法
・嫌気硝化内生脱窒法
・ｽﾃｯﾌﾟ流入式硝化脱窒法
・修正Bardenpho法
・MBR法

図 6 現行および本研究の N2O 排出係数データ

一定数計測された。そのため、窒素除去を行
わない処理法での N2O 排出係数は 137 mg-N2O/m3 と現行の値と大きく違いはなかった。一方、窒素除去を行う
処理法では、特異的に大きな値は検出されず、平均値は 9 mg-N2O/m3 と現行に比べ 1 オーダー低い値であった。なお、本結果は「温室効果ガス排出量算定方法検討会廃棄物分科会」の審議を経て、2014 年以降の温室
効果ガスインベントリ報告書に反映される予定である 注 1）。

注 1）改訂される数値には他研究による既往の報告データも含まれるため、若干数値は異なるが、大きな差はない。

- 49 -

4 2
4

３．３

N2O 消費・生成に関与する細菌の調査

表 3 に各遺伝子コピー数、算出時に用いた汚泥乾燥重量（SS）量、液相中 N2O 濃度を示す。真正細菌総数（16S rDNA）、アンモニア同化、硝酸還元に関与する機能遺伝子については処理場間で大きな差は見られなかった。norB 遺伝子についてはいずれの処理場も検出限界以下だった。
表 3 16S rRNA 遺伝子（16S rDNA）と 10 種類の窒素代謝に関わる遺伝子コピー数
遺伝子コピー数(copies/dry weight-g)
J 水処理
M 処理場
好気槽
好気槽
11
1.61±0.1x10
1.0±0.0×1011

遺伝子名
16S rDNA

機能
真正細菌数

I 処理場
好気槽
5.2±0.1×1011

M 処理場
嫌気槽
7.3±0.4×1010

amoA
hao
nxrA

アンモニア酸化硝化
亜硝酸酸化

3.1±0.3×108
1.2±0.1×109
6.0±0.6×106

1.4±0.2×107
6.4±0.6×108
3.4±0.4×106

1.4±0.3×105
3.9±0.1×108
5.9±0.4×105

4.5±1.2×104
3.0±0.7×108
2.7±0.2×105

nosZ
norB
nirS
nirK

脱窒
亜硝酸還元
亜硝酸還元
亜硝酸還元

3.4±0.1×109
N.D.
7.7±0.4×109
6.7±0.5×106

8.7±0.3×108
N.D.
2.7±0.1×109
1.1±0.0×108

6.2±1.3×108
N.D.
9.2±0.5×108
1.6±0.4×106

4.8±0.9×108
N.D.
6.9±1.4×108
5.1±0.7×105

nrfA
narG

アンモニア同化硝酸還元

1.2±0.1×1011
1.1±0.1×1011

8.8±0.9×1010
8.8±0.4×1010

5.4±0.1×1010
3.3±0.2×1010

3.6±0.4×1010
2.7±0.5×1010

napA

硝酸還元

4.0±0.4×1010

1.1±0.1×1010

6.5±0.3×109

4.8±0.5×109

SS (mg/L)
N2O (mg N2O(液相中)/m3-流入下水)

1,800
76.1

1,700
7.2

6,700
13.0

6,600
11.7

硝化過程において亜硝酸酸化細菌の活性が低い場合、系内の亜硝酸蓄積を防ぐためにアンモニア酸化細菌が亜硝酸から
N2O を生成すると報告されている 14)。図 7
は表 3 をもとに、各試料中の硝化脱窒に関与する機能遺伝子存在量をグラフ化したものである。グラフから N2O 排出量が多かった I 処理場では amo 遺伝子が多く、他の処理場よりアンモニア酸化細菌が多く存在していることがわかる。亜硝酸酸化に関与する nxrA 遺伝子量を各処理場で比較すると AO 法の方が MBR 法より多い

図 7 各処理場における硝化脱窒に関与する機能遺伝子量が、アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌の割合を算出したところ（nxaA/amoA）、AO 法ではアンモニア酸化細菌が、MBR 法では亜硝酸酸化細菌が多いことが示された（I 処理場: 0.02 、J 処理場: 0.24、M 処理場好気槽:4.21、M 処理場嫌気槽: 6.00）。このことから、AO 法は MBR 法に比べてアンモニア酸化が進みやすく、また生じた亜硝酸を基質としてアンモニア
酸化細菌が N2O を生成する可能性が示唆された。また、nosZ 遺伝子は脱窒過程における中間物質として生成される N2O を窒素へと変換する反応を触媒する酵素の遺伝子であるが、脱窒細菌の中には nosZ 欠損株が報告されており脱窒細菌群集構造が N2O 生成に影響する可能性がある 12,13)。そこで、脱窒細菌中における nosZ 遺伝子保有菌存在比（nosZ/(nirS+nirK)）を算出したところ（図 8）、50%以下だった AO 法に対し（I 処理場: 0.44 、
J 処理場: 0.31）、MBR 法では好気槽、嫌気槽いずれも 7 割近く存在していた（好気槽: 0.67、嫌気槽: 0.70）。

- 50 -

以上のことから、M 処理場では亜硝酸化細菌、nosZ 遺伝
子保有脱窒細菌が保持されており N2O 排出量が安定して低かったと考えられる。それに比べ AO 法は運転条件によっては N2O を発生させるポテンシャルがあることが微生物群集構造から示唆された。
AO 法である I 処理場と J 処理場を比較した場合、類似している微生物群集構造にも関わらず、I 処理場では特異的に N2O 排出量が大きかった。I 処理場では亜硝酸化細菌/アンモニア酸化細菌比が小さいことから J 処理場
よりアンモニア酸化細菌活性が大きいことが推測される。
さらに、アンモニア酸化細菌がもつ amo 遺伝子と hao 遺伝子の比率を計算したところ、I 処理場は 3.9、J 処理場
は 45.7 だった。hao 遺伝子はアンモニア酸化の中間体で

図 8 nosZ 遺伝子/nir 遺伝子比率

あるヒドロキシルアミン酸化（NH2OH→NO2-）に関与するがこの過程で N2O を生成するという報告もある。しかしながら hao 遺伝子の触媒回路は不明な点が多く一酸化窒素を介するものと介さないものが報告されており 15,16)、I 処理場には今回使用したプライマーでとらえることができる hao 遺伝子とは異なる DNA 配列を持つ hao 遺伝子が存在し、その違いが N2O 発生量に影響したのかもしれない。以上から、AO 法でみられる特異的な N2O 排出に反応槽内の硝化過程が寄与していると推測されるが、次世代シークエンスなどによる優占アンモニア酸化細菌の同定などさらなる解析が必要である
ことが示された。
４. おわりに本研究では、様々な処理方式の下水処理施設から排出される N2O 量を調査した。その結果、窒素除去を行
わない処理法(標準法、AO 法)は特異的に高い値が一定数計測されたが、窒素除去を行う処理法(A2O 法、硝化脱窒素法、MBR 法等)では特異的に高い値は検出されず、平均値は標準法や AO 法と比較して 1 オーダー低い
値であることが明らかとなった。特に MBR 法では N2O 発生量が 5-14 mg/m3、N2O 転換率が 0.0-0.1％と極めて小さかった。また、この結果を受け、温室効果ガスインベントリ報告書で使用されている N2O 排出原単位が改訂される予定である。本研究において、MBR 法から排出される N2O 量が極めて小さかった理由に、運転方法の違いによる細菌叢の違いが挙げられる。MBR 法では亜硝酸化細菌、nosZ 遺伝子保有脱窒細菌が保持されていることが遺伝子解析から示された。MBR 法では SRT を長期間に設定することが可能であるため、増殖の遅い亜硝酸酸化細菌の存在比を高く保持することができたと考えられる。また、MBR 法を採用していない、かつ、窒素負荷が高い処理場でも、適切な運転方法により、N2O 発生量を抑制できることが示唆された。今後、下水処理場から発生する N2O の抑制に向け、N2O の生成メカニズムの解明および N2O 排出抑制対策について十分に検討をする必要がある。

- 51 -

【参考文献】
1) 下水道における地球温暖化防止対策検討委員会 (2009) 下水道における地球温暖化防止推進計画策定の手引き、国土交通省
2) Colliver B. and Stephenson T. (2000) Production of nitrogen oxide and dinitrogen oxide by autotrophic nitrifiers.
Biotechnology advances, 18, 219-232.
3) Hong SH et al. (2012) Analysis and quantification of ammonia-oxidizing bacteria community with amoA gene insewage treatment plants. Journal of Microbiology and Biotechnology, 22 (9), 1193-1201
4) Yu R et al. (2010) Mechanisms and specific directionality of autotrophic nitrous oxide and nitric oxide generation
during transient anoxia. Environmental Science and Technology, 44 (4), 1313-1319
5) Wertz et al. (2008) Development and application of a PCR-denaturing gradient gel electrophoresis tool to study thediversity of Nitrobacter-like nxrA sequences in soil. FEMS Microbiology Ecology, 63 (2), 261-271
6) Smith et al. (2007) Diversity and Abundance of Nitrate Reductase Genes (narG and napA), Nitrite Reductase Genes(nirS and nrfA), and Their Transcripts in Estuarine Sediments. Applied and Environmental Microbiology, 73 (11),3612-3622
7) Saleh-Lakha et al. (2009) Effect of nitrate and acetylene on nirS, cnorB, and nosZ expression and denitrification
activity in Pseudomonas mandelii. Applied and Environmental Microbiology, 75 (15), 5082-5087
8) Braker et al. (1998) Development of PCR primer systems for amplification of nitrite reductase genes (nirK and nirS)to detect denitrifying bacteria in environmental samples. Applied and Environmental Microbiology, 64 (10),3769-3775
9) Dandie et al. (2007) Nitric oxide reductase-targeted real-time PCR quantification of denitrifier populations in soil.
Applied and Environmental Microbiology, 73 (13), 4250-4258
10) Stubner S. (2002) Enumeration of 16S rDNA of Desulfotomaculum lineage 1 in rice field soil by real-time PCR
with SybrGreen detection. Journal of Microbiological Methods, 50 (2), 255-164
11) Ahn et al. (2010) N2O Emissions from activated sludge processes, 2008–2009: results of a national monitoring
survey in the United States. Environmental Science and Technology. 44(12), 4505–4511
12) Takaya N et al. (2003) Aerobic denitriﬁer that produce low levels of nitrous oxide. Applied and Environmental
Microbiology, 69(6), 3152–3157
13) Henry et al. (2006) Quantitative detection of the nosZ gene, encoding nitrous oxide reductase, and comparison of
the abundances of 16S rRNA, narG, nirK, and nosZ genes in soils. Applied and Environmental Microbiology, 72(8),5181-9.
14) Wrage et al. (2001) Role of nitriﬁer denitriﬁcation in the production of nitrous oxide. Soil Biology andBiochemistry, 33(12-13), 1723–1732
15) Fernández et al. (2008) Theoretical insight into the hydroxylamine oxidoreductase mechanism, Journal of
Inorganic Biochemistry, 102(7), 523-1530
16) Kostera et al. (2008) Kinetic and product distribution analysis of NO· reductase activity in Nitrosomonas europaea
hydroxylamine oxidoreductase, Journal of Biological Inorganic Chemistry, 13(7), 1073 -1083- 52 -

7. 下水道資源有効利用状況の評価及び推進
下水処理研究室

室

長

原田 一郎

主任研究官

山下 洋正

研 究 官

對馬 育夫

部外研究員

井口

斎

１．はじめに世界各国の経済成長に伴う大量の資源やエネルギーの消費により、将来的に化石燃料や有用資源の枯渇が懸念されている。また、化石燃料等から排出される温室効果ガスの増加によって地球温暖化が進行している。下水道事業においても、大量のエネルギーを消費して処理を行うとともに大量の下水汚泥と温室効果ガスを発生させている。下水道事業を地域の持続的な発展を支える循環型社会の社会基盤とするため、下水汚泥を最大限に有効利用していくための施策を早急かつ継続的に展開していく必要がある。また、近年、下水処理場から発生する下水
汚泥の約 8 割は緑農地利用や建設資材等に有効利用されているが、下水汚泥を"再生可能エネルギー"としてバイオガス化や固形燃料化等へ利用推進していくことが強く望まれている。したがって、当研究室では、全国を対象とした下水道資源有効利用の実施状況の調査を行い、汚泥リサイクル率、下水道バイオマスリサイクル率、温室効
果ガス発生量などのとりまとめを行っている。本年度は、全国の下水処理場 2,181 箇所を対象にデータ整理を行ったので、ここに報告する。
２．調査方法
本調査では、下水道事業を実施している全ての地方公共団体に対して、下水汚泥の発生から最終利用・処分までの処理フローの概要及び下水汚泥の処理・有効利用状況等（平成 23 年度実績分）に関するアンケート調査を実施し、その結果を整理・集計した。

表 1 下水汚泥の処理及び処分状況（汚泥発生時乾燥重量ベース、平成 22 年度）
単位：DS-ｔ／年
引き渡し先
処理後の
汚泥形態

最
埋立処分

終

安

定

建設資材利用

緑農地利用

セメント化

化

先
その他有効利
場内ストック
用

固形燃料

セメント化以外

その他

合計

％

生汚泥

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0.0%

濃縮汚泥

26

9

0

0

0

0

0

0

35

0.0%

消化汚泥

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0.0%

脱水汚泥

7.8%

23,161

34,998105,197

10,016

620

3,856

82

42

177,973

移動脱水車汚泥

0

115

20

9

0

0

0

0

143

0.0%

コンポスト

0

249,890

0

0

0

0

0

0

249,89011.0%

機械乾燥汚泥1,910

33,58915,907415

17,477

10,7050080,0023.5%

天日乾燥汚泥

167

381

0

22

0

0

17

0

587

0.0%

炭化汚泥
焼却灰
溶融スラグ

45

3,646

183

190

1,488

443

195

0

6,191

0.3%

447,581

18,446

757,845282,873

0

19,748149

1,143

1,527,784

67.4%

117

484

6,012

193,282

0

3,137

22,041

449

225,5229.9%

合計473,007341,559

885,163486,807

19,58537,88922,483

1,634

2,268,126

100.0%

％

20.9%

15.1%

39.0%

21.5%

0.9%

1.7%

1.0%

0.1%

100.0%- 53 -

表 2 下水汚泥の処理及び処分状況（汚泥発生時乾燥重量ベース、平成 23 年度）
単位：ｔ-DS／年
最

引き渡し先
処理後の
汚泥形態

埋立処分

終

安

定

建設資材利用

緑農地利用

セメント化

化

先

固形燃料利用セメント化以外

その他有効利
場内ストック
用

その他

合計

％

生汚泥

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0.0%

濃縮汚泥

12

12

0

9

0

0

0

0

33

0.0%

消化汚泥

0

0

0

0

0

0

314

0

314

0.0%

脱水汚泥

43,35825,651

88,701

5,198

772

3,615

11,5050178,799

8.1%

0

489

0

0

0

0

0

0

489

0.0%

コンポスト

1,132

248,835

0

2,980

0

288

114

0

253,34911.4%

機械乾燥汚泥2,881

30,533

8,991

422

15,982

3,863

2

0

62,6742.8%

天日乾燥汚泥

138

265

0

5

284

0

10

0

702

0.0%

移動脱水車汚泥

炭化汚泥
焼却灰
溶融スラグ

34

3,630

5,122

157

3,383

39

4,875

0

17,2390.8%

634,953

21,685

399,639

148,810670

20,306250,3546,546

1,482,963

66.9%

3,321

0

2,695

165,472

0

6,833

41,766

1,006

221,092

10.0%

合計

685,829

331,100

505,147

323,052

21,091

34,943308,940

7,552

2,217,653

100.0%

％

30.9%

14.9%

22.8%

14.6%

1.0%

1.6%

13.9%

0.3%

100.0%

３．調査結果３．１ 下水汚泥の発生量と処理処分・有効利用の状況
平成 22 年度および平成 23 年度における下水汚泥の処理及び処分の状況を汚泥発生時乾燥重量ベースでそれぞれ表 1、表 2 に示す。下水汚泥の年間発生量は 227 万 DS-t（乾燥重量トン）から 222 万 DS-t と若干減尐した。これは平成 23 年 3 月 11 日に発生した東日本大震災により 120 箇所の下水処理場が被災し一時的に稼働停止したことが理由に挙げられる。また、下水汚泥の有効利用率は約 78％から約 55％に減尐したが、これも東日本大震災の
2,500

80
74

固形燃料利用

78

77 78 7770

下水汚泥リサイクル率
64

60

60

その他

発生汚泥量（千ｔ-DS）

56
1,500

55

52

50

50

48
建設資材
（セメント化）45
建設資材（セメント化以外）

38

緑農地

1,000

40

30
30
24 24

500

0

20

20

17
15 15 16

88

89

90

91

埋立

10

92

93

94

95

96

97

98

99

00

01

02

03

04

05

年度
※汚泥処理の途中段階である消化ガス利用は含まれない。

図 1 下水汚泥有効利用の経年変化- 54 -

06

07

08

09

10

11

0

下水汚泥リサイクル率（％）

67

2,000

70

影響により、埋立処分や場内ストックが増えたためである。下水汚泥の利用先、処分先に関して、埋立処分は 47
万 DS-t から 69 万 DS-t に、場内ストックは 2 万 DS-t から 31 万 DS-t に増加した。一方、建設資材利用は 136 万
DS-t から 83 万 DS-t と減尐した。緑農地利用、固形燃料利用はほぼ横ばいで推移した。また、最終処分にともな
う減量率は発生時濃縮汚泥と比べ、99.5％(H24)、99.4％(H25)とほぼ同様の値であった。
下水汚泥の有効利用の経年変化を図 1 に示す。有効利用の内訳としては、従来、緑農地利用が中心であったが、過去 10 年程度の間にセメント原料などの建設資材利用が進んできており、平成 23 年度におけるセメント原料としての利用は乾燥重量ベースで約 23%と、割合としては昨年度の約 39％から大きく落ち込んだが、それでもなお主要な有効利用先となっている。また、緑農地利用は約 15％でほぼ横ばいで推移しており、固形燃料は約 1%と割合は小さいもののここ数年の間に利用が増えている。地球温暖化対策の推進や燃料化技術の向上などにより、今後もその割合が増加すると考えられる。
３．２ 下水道バイオガスの発生・利用の状況
平成 22 年度 1)と平成 23 年度の下水道バイオガス（消化ガス）発生量及び利用状況を表 3 に示す。平成 23 年度
においては、消化過程により発生した下水道バイオガスは約 311 百万 m³であり、そのうち｢消化槽の加温を含めた有効利用消化ガス量｣として約 73％（226 百万 m³）が利活用されており、残りの約 27％(84 百万 m³)は余剰ガスとして焼却処分されている。
また、利活用されている下水道バイオガス(226 百万 m³)のうち、30%(92 百万 m³)は消化槽加温用として利用されており、消化槽加温以外の用途として 24%(76 百万 m³)はガス発電に、12%(37 百万 m³)は焼却炉補助燃料として利活用されている。

表 3 下水道バイオガス発生量及び有効利用状況【消化ガス利用】
消化槽に投入される濃縮汚泥量(発生時DS量)（ｔ-DS／年）
消化ガス発生量（千m3／年）
有効利用消化ガス量(加温除)（千m3／年）
有効利用消化ガス量(加温含)（千m3／年）
消化槽加温用消化ガス量
消化ガス発電
焼却炉補助燃料
汚泥乾燥
空調冷暖房
その他
利用されなかった消化ガス量（千m3／年）
使用用途が不明な消化ガス量（計測誤差を含む）（千m3／年）

H23

割合

755,260

割合

754,526

311,203 100.0% 309,113 100.0%
134,687

43.3% 128,397

41.5%

226,435

72.8% 220,493

71.3%

91,74975,69637,353
14,328
2,455
4,855

29.5%
24.3%
12.0%
4.6%
0.8%
1.6%

92,096
71,13936,687
13,561
2,043
4,967

29.8%
23.0%
11.9%
4.4%
0.7%
1.6%

84,61227.2%

86,847

28.1%

156

0.0%

1,773

0.6%

その他の消化ガス有効利用用途
都市ガス原燃料(2,888.5)、自動車燃料(704)、
固形燃料化施設補助燃料(448.5)、結晶化炉燃料(387)、
温水プール(102)、燃焼脱臭(98)、給湯(28)、用途不明(199)- 55 -

H22

３．３ 下水道バイオマスリサイクル率
図 1 にとりまとめた下水汚泥リサイクル率は、下水汚泥発生時の固形物乾燥重量が最終的に有効利用された比率であり、消化ガスの有効利用が反映されない指標である。下水汚泥のバイオマスとしての積極的な利活用を進めるにあたり、消化ガス利用も含む下水汚泥有効利用に関する新たな指標として、平成 19 年度より下水道バイオマスリサイクル率を算定している。下水道バイオマスリサイクル率および下水道エネルギー化率は以下のように定義している。
本調査での下水道バイオマスリサイクル率の算出に当たり、全国一律で下水汚泥固形物の有機物濃度は 80％、消化ガスの有効利用有機物量の算出に当たっては消化率 50％と仮定し、消化槽加温を含む有効利用割合で有機物
量を案分し、各処理場ごとに集計を行った。

下水道バイオマスリサイクル率=

消化ガス有効利用有機物量 + 緑農地利用有機物量 + 固形燃料化有機物量（発生時ベース t）
下水汚泥中の有機物量（発生時ベース t）

下水道エネルギー化率 =消化ガス有効利用有機物量 + 固形燃料化有機物量（発生時ベース t）
下水汚泥中の有機物量（発生時ベース t）

× 100（％）× 100（％）

表 4 に平成 20 年度から平成 23 年度の下水道バイオマスリサイクル率及び発生時ベースの濃縮汚泥有機物量、有効利用された有機物量を示す 1) 2) 3)。平成 23 年度実績において下水道バイオマスリサイクル率 22.7%となり内訳として消化ガスとしての有効利用が 12.1％、緑農地利用が 10.3％、固形燃料としての利用が 0.8％であった。
表 5 に平成 22 年度都道府県別の下水汚泥有効利用率、下水道バイオマスリサイクル率および下水道エネルギー化率の内訳を示す。下水汚泥有効利用率は首都圏や中部で概ね 75％以上であったが、震災の影響により首都圏では大幅に減尐した。これらの地域は主に建設資材として下水汚泥を有効利用している。また、近畿では埋め立て処分を主とするためいずれの指標も低くなっている。下水道バイオマスリサイクル率は、北海道、東北、九州地
方で高くなり、首都圏、中部、近畿など大都市を抱える地域では低くなる傾向がみられた。これは農業のさかん
な地域は下水汚泥の緑農地利用が可能であり、人口の多い都市部では土地利用が異なるためであると推察される。
下水道エネルギー化率は地域間にばらつきが大きいが、今後、大都市においてバイオガスや固形燃料化へ利用推進していくことが望まれる。
表 4 下水道バイオマスリサイクル率及び全有機物量（濃縮汚泥発生時ベース）
平成20年度
平成21年度
平成22年度
平成23年度
23.4%
24.4%
23.6%
22.7%
下水道バイオマスリサイクル率
1,766,711 t
1,792,960 t
1,814,511 t
1,854,549 t
全有機物量13.0 % 222,654 t 12.4 % 216,905 t 12.0 % 219,549 t 12.1 %消化ガス有効利用分 228,868 t
0.7 %15,231 t
0.8 %19,254 t
1.1 %14,934 t
0.8 %
固形燃料利用分 12,395 t
9.7 % 200,407 t 11.2 % 192,368 t 10.6 % 186,936 t 10.3 %
緑農地利用分 171,712 t*強熱減量及び消化率を各処理場ごとに調査したが、濃縮汚泥固形物中の有機物濃度を80%、消化率を50%と一律に仮定して集計したものである。
**消化汚泥を他の下水処理場に輸送している場合は、受泥側（送泥先）の処理場で計上している。

- 56 -

表 5 平成 23 年度都道府県別の下水汚泥リサイクル率および下水道バイオマスリサイクル率の内訳
都道府県名

嫌気消化による消化 固形燃料とし下水汚泥有 濃縮汚泥のガスの有効利用に使 て利用された
効利用率
有機物量
用された有機物量
有機物量
（%）

北海道
青森県
岩手県
宮城県
秋田県
山形県
福島県
茨城県
栃木県
群馬県
埼玉県
千葉県
東京都
神奈川県
新潟県
富山県
石川県
福井県
山梨県
長野県
岐阜県
静岡県
愛知県
三重県
滋賀県
京都府
大阪府
兵庫県
奈良県
和歌山県
鳥取県
島根県
岡山県
広島県
山口県
徳島県
香川県
愛媛県
高知県
福岡県
佐賀県
長崎県
熊本県
大分県
宮崎県
鹿児島県
沖縄県

90%
99%
24%
46%
48%
77%
12%
56%
54%
76%
29%
26%
21%
37%
82%
97%
99%
72%
38%
92%
84%
90%
99%
79%
55%
26%
43%
33%
5%
7%
89%
97%
45%
91%
100%
66%
86%
57%
99%
95%
100%
100%
63%
100%
70%
94%
100%

（t／年）

108107
15468
12043
17892
9912
16280
17020
31756
23267
18883
10171386715
324648161014
34312
17141
15459
14448
9358
31285
23294
38744
89154
12382
23482
53064
159381
85111
15599
2936
6746
5317
17896
40263
14927
1901
7594
12501
4400
76101
9373
14164
19613
10256
11169
12588
19872

（t／年）

20550
2955
3551
0
1012
2703
1165
1581
5048
421
836
4727
10935
34759
9543
1305
4570
2626
0
5544
1947
764
809
108
0
9759
25268
10621
2741
25
1468
745
440
6800
4490
537
705
1665
0
19361
3129
782
4069
527
3312
0
5643

緑農地利
用された
有機物量

下水道バイ 下水道エ
オマスリサ ネルギー
イクル率
化率

（t／年）

（t／年）

（%）

（%）

1303
0
0
136
0
3751
0
119
0
0
163
118
0
0
2948
0
0
0
0
31
4
79
795
0
0
0
0
0
0
0
78
0
0
882
0
0
0
0
0
4529
0
0
0
0
0
0
0

24817
6386
1930
5480
1700
4514
744
2633
83
4470
2727
207
282
2683
2147
2599
996
2557
3028
4199
1040
7824
10072
1280
3984
2630
7939
3341
96
216
1296
928
4038
14327
2410
68
219
1052
1210
5454
4985
7488
4038
1372
4562
10784
10098

43.2
60.4
45.5
31.4
27.4
67.4
11.2
13.6
22.1
25.9
3.7
5.8
3.5
23.3
42.7
22.8
36.0
35.9
32.4
31.2
12.8
22.4
13.1
11.2
17.0
23.3
20.8
16.4
18.2
8.2
42.1
31.5
25.0
54.7
46.2
31.9
12.2
21.7
27.5
38.6
86.6
58.4
41.3
18.5
70.5
85.7
79.2

20.2
19.1
29.5
0.8
10.2
39.6
6.8
5.4
21.7
2.2
1.0
5.6
3.4
21.6
36.4
7.6
29.6
18.2
0.0
17.8
8.4
2.2
1.8
0.9
0.0
18.4
15.9
12.5
17.6
0.9
22.9
14.0
2.5
19.1
30.1
28.3
9.3
13.3
0.0
31.4
33.4
5.5
20.7
5.1
29.7
0.0
28.4

３．４ 温室効果ガスの排出・吸収目録（インベントリ）作成のための活動量データの算出
気候変動枠組条約等により、我が国の温室効果ガスの排出・吸収目録（インベントリ）を毎年作成して提出する必要があり、温室効果ガス排出量算定方法検討会においてインベントリの算定方法等が検討されている。その廃棄物分科会における検討に必要とされる下水道関連の活動量を、表 6 の通り算出して国土交通省として提供した。

- 57 -

表 6 温室効果ガス排出量算定方法検討会廃棄物分科会に提供した下水道関連の活動量データ

活動量

分類
合計
下水汚泥焼却量（湿ベース）

4,619

wet kt/年

4,168
1,532
2,636
52
83
3

wet kt/年
wet kt/年
wet kt/年
wet kt/年
wet kt/年
wet kt/年

163,797

wet t/年

汚泥消化設備における発生ガス量311,203103 m3

汚泥消化設備における消化ガス使用量

226,435
73
39,315
5,033
34,283
36
17
19
39
5
34

103 m3%dry t/年
dry t/年
dry t/年
dry t/年
dry t/年
dry t/年
dry kt/年
dry kt/年
dry kt/年

高分子流動炉
通常燃焼
高温燃焼
高分子多段炉
石灰系
その他

下水汚泥コンポスト化
汚泥投入量（湿ベース）
メタン回収量（参考）消化ガス有効利用割合

生物分解可能下水汚泥埋立量（乾燥ベース）

平成23年度

陸上処分量
消化工程有
消化工程無
海面処分量
消化工程有
消化工程無
合計
消化工程有
消化工程無

４．おわりに
本調査では、平成 23 年度の下水道資源有効利用の実績について整理した。その結果、平成 23 年度の全国の汚泥発生量は約 220 万 t-DS、下水汚泥リサイクル率は 55％、下水道バイオマスリサイクル率は 22.7%であった。特に下水汚泥有効利用率は、東日本大震災の影響により低下し、場内ストックや埋め立て処分量が増加した。
主な有効利用方法は緑農地還元やセメント化等の建設資材利用であり、割合として尐ないものの固形燃料化を行うところも近年増えてきている。下水道バイオマスリサイクル率は、全国規模で見た場合は地域で大きな差があり、今後より一層、下水道バイオマスの有効利用を促進していくためには、地域のニーズや特性を踏まえた汚泥のバイオマスとしての有効利用方法について検討し、新技術の導入やコスト縮減などを積極的に実施していく必要がある。
本調査では今後も、施策の方向性検討や実施状況のフォローアップの参考となる下水道資源有効利用の実施状
況に関する情報等について整理していくとともに、温室効果ガス排出量算定方法検討会の廃棄物分科会において必要とされる情報の収集・整理にもつとめていく予定である。
【参考文献】
1)
2)
3)

平成 23 年度下水道関係調査研究年次報告書集、国総研資料、№731、PP63-68、2013.4
平成 22 年度下水道関係調査研究年次報告書集、国総研資料、№654、PP83-86、2011.9
平成 21 年度下水道関係調査研究年次報告書集、国総研資料、№605、PP57-60、2010.8- 58 -

8. 下水処理施設への新たな衛生学的指標導入に関する検討
下水処理研究室 室

長 原田 一 郎

研 究 官 藤井 都弥子
研 究 官 小越 眞佐司
研 究 官 對馬 育 夫
１．はじめに現在、下水処理場からの放流水に関する衛生学的項目として大腸菌群数が用いられているが、土壌由来の細菌や環境中で増殖する細菌が含まれるなど、糞便性汚染を示す指標としての妥当性が低いことが指摘されている。
環境基準（生活項目）についても、指標を大腸菌数に変更するための調査及び基準値の検討が進められていることから、下水処理水中の大腸菌数の実態把握を行う必要性が高まっている。
河川水中の大腸菌群数及び大腸菌数については、公共用水域における実態調査、複数の分析方法を用いて縦断
変化や大腸菌群数に占める大腸菌数の割合を把握する調査等が行われている 1),2),3)。しかし、下水処理水中の大腸菌の存在状況や大腸菌群数と大腸菌数の相関等に関する調査事例は尐ない。そこで平成 23 年度、冬季の下水処理場放流水中における大腸菌の存在状況及び大腸菌群数との関係等の調査を実施し、大腸菌群数に占める大腸菌数の割合が概ね 20%以下であること、菌数濃度の低い試料の場合、平板培養法は他の分析方法に比べて検出下限値未満となる割合が高いこと等の結果を得た 4)。今回さらに、消毒前の二次処理水を測定対象に加え、複数の測定方法を用いて、季節、曜日、時間ごとに見た変動状況、消毒による大腸菌数及び大腸菌群数の変化、処理水と放流水
それぞれにおける大腸菌群数と大腸菌数との関係等を把握することを目的として調査を実施した。
２．研究内容（１）調査概要
平成 24 年 6 月から平成 25 年 2 月にかけて、2 つの下水処理場を対象地として調査を行った。対象とした処
理場は、A 処理場（分流式（一部合流式）
・標準活性汚泥法・塩素消毒・処理量約 75,000m3/日）、B 処理場（分流式・オキシデーションディッチ法・塩素消毒・処理量約 12,000m3/日）であり、いずれも平成 23 年度調査を実施した処理場である。この両処理場において、次の通り採水及び測定を行った。
１）定期調査8 月から 2 月にかけて両処理場とも 10 回ずつ測定を行った。採水は、同一の曜日、時間に行った。
２）週変動調査
月曜日から金曜日の同一時刻に採水し、測定を行った。
３）24 時間調査
両処理場において高温期（A 処理場は 7 月、B 処理場は 8 月）
、中温期（両処理場とも 10 月）に 1 回ずつ実施した。採水は 10 時、14 時、18 時、22 時、2 時の 5 回行い、各試料水について測定を行った。
４）採水箇所
流入下水及び塩素消毒前の二次処理水（以下、処理水）、塩素消毒後の放流水（以下、放流水）
５）測定項目
一般水質項目として水温、pH、浮遊物質（SS）、CODMn、残留塩素（放流水試料のみ）、微生物項目として大腸菌群数、大腸菌数について測定を行った。水質項目の測定は下水試験方法に基づいて実施した。

- 59 -

（２）大腸菌数等の測定方法
大腸菌数等の測定に用いた方法は、次の通りである。
１）大腸菌数・コリラート培地 QT トレイを用いた最確数法
・クロモアガーECC 培地を用いた平板培養法
・クロモアガーECC 培地を用いた疎水性格子付メンブレンフィルター法（以下、HGMF 法）
２）大腸菌群数
上記３方法及びデソキシコール酸塩培地を用いた平板培養法
３．結果及び考察（１）一般水質項目分析結果
各処理場における処理水及び放流水の一般水質項目測定結果を表-1 に示す。気温、水温以外の項目は、あまり大きな変動は見られなかった。
また、
B 処理場はA処理場よりもやや残留塩素濃度が高い傾向が見られた。
なお、B 処理場の処理水については、10 月から測定を行っているため、10 月から 2 月の測定における最大値・最小値・平均値を示している。
表 1 水質項目分析結果

A処理場

B処理場

処理水
気温
水温
透視度
ｐH
CODMn
総残留塩素
結合残留塩素遊離残留塩素
SS

℃
℃
cm
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L

放流水

最大
32.1
27.1

最小 平均

7.0
6.3

20.4
23.4

7.3
7.3

3.3
14.5
>100
6.8
5.9

4.0

<1

2.0

処理水

最大
33.0
26.3

最小 平均

7.3
6.6
0.1
0.05
<0.05
4.0

7.1
5.4
0.1
0.05
<0.05
1.9

1.8
14.4
>100
6.9
4.7
0.1
0.05
<0.05
1.0

19.0
22.4

放流水

最大
22.9
26.3

最小 平均

7.1
7.1

12.8
19.5

7.2
8.0

5.0
15.0
>100
6.9
6.6

4.0

2.0

2.5

最大
35.4
30.4

最小 平均

7.3
7.7
0.30
0.25
0.10
7.0

7.1
6.8
0.17
0.12
0.08
2.5

5.0
16.1
>100
6.9
6.3
0.10
0.05
<0.05
<1

21.9
24.6

（２）定期調査結果
１）各試料水中の大腸菌群、大腸菌の存在状況
A 処理場の流入水、処理水、放流水中における大腸菌群数の最大値、最小値、平均値、中央値を図 1 に、大腸菌数の最大値、最小値、平均値、中央値を図 2 に示す。ここでは、測定日、測定方法にかかわらず全ての測定値における最大値等を示している。流入水、処理水中の大腸菌群数および大腸菌数は概ね一桁の範囲内に測定値が集中していたが、放流水中の大腸菌群数および大腸菌数については検出下限値未満となった場合もあったことから、測定値の範囲が広くなっている。大腸菌群、大腸菌ともに、通常の処理（流入水－処理水）でお
よそ 2～3log、消毒（処理水－放流水）でおよそ 1log 除去されていた。
B 処理場の流入水、処理水、放流水中における大腸菌群数の最大値、最小値、平均値、中央値を図 3 に、大腸菌数の最大値、最小値、平均値、中央値を図 4 に示す。おおよその傾向は A 処理場と同じだが、B 処理場では消毒により 2log かそれ以上除去されていた。B 処理場は A 処理場より残留塩素濃度が高かったことから、より消毒が効いていたと考えられる。

- 60 -

図 1 A 処理場における各試料水中の大腸菌群数（定期調査）

図 2 A 処理場における各試料水中の大腸菌数（定期調査）

図 3 B 処理場における各試料水中の大腸菌群数（定期調査）

図 4 B 処理場における各試料水中の大腸菌数（定期調査）

２）大腸菌群および大腸菌の変動状況①季節変動
A 処理場処理水、放流水中の大腸菌群数及び大腸菌数の年間変動状況をそれぞれ図 5、図 6 に示す。検出
下限値未満となった場合はグラフにプロットしていないため、調査日によってはプロットが尐ない（例：
図 6 の 10 月 10 日、1 月 16 日）。処理水中の大腸菌群数、大腸菌数は、年間を通じてほぼ一定の値であり、測定方法による違いもほとんど見られなかった一方、放流水中の大腸菌群数、大腸菌数については測定方
法ごとの値にややばらつきが見られた。この傾向は、菌数が 103CFU または MPN/100ml を下回った場合に多く見られた。特に平板培養法については、下水試験方法においても菌数を 30～200CFU/ml 程度(100ml あたりに換算すると概ね 104CFU または MPN 前後)にすることが望ましいとされていることから、これより菌数が尐ない場合、測定結果の精度が低くなると考えられる。
B 処理場処理水についても、A 処理場とほぼ同じ変動傾向が見られた。また、１）で述べた傾向と同様に放流水中の大腸菌群数、大腸菌数が処理水に比べて 2 桁程度下がっていたことから、A 処理場より消毒が強く効いていたと考えられる。

- 61 -

図 5 A 処理場処理水中の大腸菌群数及び大腸菌数（季節変動）

図 6 A 処理場放流水中の大腸菌群数及び大腸菌数（季節変動）

図 7 B 処理場処理水中の大腸菌群数及び大腸菌数（季節変動）

図 8 B 処理場放流水中の大腸菌群数及び大腸菌数（季節変動）②週変動
A 処理場の処理水、放流水中における週変動調査の結果を図 9 および図 10 に示す。なお、当初は 6/18～
6/22 に調査を行う予定だったが、天候の関係上、水曜日以降の調査は次の週に実施した。①季節変動と同様に、処理水中の大腸菌群数、大腸菌数に大きな変動は見られない一方、放流水中の大腸菌群数、大腸菌
数は測定方法ごとのばらつきが見られる結果となった。この傾向は、B 処理場放流水でも同様に見られた。

図 9 A 処理場処理水中の大腸菌群数及び大腸菌数（週変動）

図 10 A 処理場放流水中の大腸菌群数及び大腸菌数（週変動）- 62 -

③時間変動
A 処理場における 24 時間調査（中温期 10 月）の結果を図 11 および図 12 に示す。処理水については、
定期調査の結果と同様に、採水時間や測定方法の違いに関わらず、大腸菌群数、大腸菌数ともにほぼ一定の値を示した。放流水については、夕方（18 時）から夜間（22 時）にかけて大腸菌群数、大腸菌数ともに日中より尐なくなる傾向が見られた。また、処理水と比較して大腸菌、大腸菌群ともに 2～3log 程度除去されていた。採水時間ごとの処理水量等は把握できていないこと、各試料水の SS や残留塩素濃度と大腸菌の変動とに明確な相関は見られなかったことから、今回見られた変動傾向の理由は不明である。
B 処理場における 24 時間調査（中温期 10 月）の結果を図 13 および図 14 に示す。A 処理場とは異なり、処理水、放流水ともに、採水時間が遅くなるにつれて大腸菌群数、大腸菌数の値が高くなる傾向が見られた。また放流水については、定期調査の傾向と同様に A 処理場よりも全体的に大腸菌群数、大腸菌数の値が低く、検出下限値未満となる場合が多かった。B 処理場についても、採水時間ごとの処理水量等は把握できていないこと、各試料水の SS や残留塩素濃度と大腸菌の変動とに明確な相関は見られなかったことなどから、今回見られた傾向についても理由は不明である。

図 11 A 処理場処理水中の大腸菌群数及び大腸菌数（時間変動・中温期）

図 12 A 処理場放流水中の大腸菌群数及び大腸菌数（時間変動・中温期）

図 13 B 処理場処理水中の大腸菌群数及び大腸菌数（時間変動・中温期）

図 14 B 処理場放流水中の大腸菌群数及び大腸菌数（時間変動・中温期）- 63 -

３）大腸菌群数と大腸菌数との相関
流入水中の大腸菌群数に占める大腸菌数の割合を図 15 に、処理水中の大腸菌群数に占める大腸菌数の割合を図16 に、放流水中の大腸菌群数に占める大腸菌数の割合を図 17 に示す。いずれのグラフも A 処理場と B 処理場の結果を同じグラフに示している。なお、大腸菌群数と大腸菌数のいずれかが検出下限値未満だった場合は除外している。放流水中の大腸菌群数に占める大腸菌数の割合は概ね 20%以下であり、平成 23 年度調査とほぼ同じ結果となった。
図 18 に、流入水、処理水、放流水中の大腸菌群数に占める大腸菌数の割合の分布状況を示した。縦軸は、大腸
菌数の割合がある範囲にあった検体が、全体検体数(流入水：59、処理水：45、放流水：37 いずれも A 処理場・B 処理場の合計)に対してどのくらいあったかという割合を示している。流入水においては大腸菌数の割合が大腸
菌群数の 30％から 40％を占める検体、処理水においては大腸菌数の割合が 20％～30％の検体、放流水においては大腸菌数の割合が 10％以下の検体が最も多く、処理が進むにつれて、大腸菌群数に占める大腸菌数の割合が低くなる傾向が見られた。これまでに、大腸菌群数に占める大腸菌数の割合を処理段階別に整理した文献は尐なく、さらなる検証が必要ではあるが、大腸菌は大腸菌群より通常の下水処理や塩素消毒による除去効果が高い可能性がある。

図 15 流入水における大腸菌群数と大腸菌数との相関図 16 処理水における大腸菌群数と大腸菌数との相関図 17 放流水における大腸菌群数と大腸菌数との相関図 18 各試料水中の大腸菌群数に占める大腸菌数の割合の分布- 64 -

次に A 処理場の処理水、放流水における大腸菌群数と大腸菌数との相関を図 19 および図 20 に示す。図中に示した近似曲線は、相関係数 R2 が最も大きい値となった累乗近似によるものである。また、B 処理場の処理水、放流
水における大腸菌群数と大腸菌数との相関を図 21 および図 22 に示す。図中の近似曲線は A 処理場と同様に累乗近似で示したが、近似曲線の傾きは A 処理場と大きく異なっていた。また、最も R2 が大きい値となったのは線形近似であった（その場合、R2 は処理水で 0.76、放流水で 0.72）。これらの結果から、１つの処理場で見た場合、処理水および放流水中の大腸菌群数と大腸菌数との間には相関関係がある可能性が高いが、その比率は各処理場の運転管理状況（下水処理方法、塩素注入量、消毒時間等）により異なると考えられる。

図 19 A 処理場処理水における大腸菌群数と大腸菌数との相関図 20 A 処理場放流水における大腸菌群数と大腸菌数との相関図 21 B 処理場処理水における大腸菌群数と大腸菌数との相関図 22 B 処理場放流水における大腸菌群数と大腸菌数との相関

４．まとめ
2 箇所の下水処理場の流入水、処理水及び放流水を対象として、複数の測定方法を用いて大腸菌群数及び大腸菌数の実態調査を行った。本調査により、次の結果が得られた。
・大腸菌、大腸菌群ともに通常の下水処理で 2～3log 程度、塩素消毒によりさらに 1～2log 程度除去されており、消毒前の段階で概ね放流水質基準を満たしていた。
・大腸菌数、大腸菌群数の変動については、処理水では測定方法に関わらず季節変動、週変動、時間変動と- 65 -

もにほとんど見られなかった。一方、放流水については、測定方法の違いによる測定値のばらつきが見ら
れ、変動を把握できなかった。特に、大腸菌数、大腸菌群数ともに 103CFU または MPN/100ml より低くなるとその傾向が強く見られ、平板培養法においては検出下限値未満となる割合が他の方法より高かった。
これは、菌数が尐ない試料の場合、採水や分取の際の撹拌状況などによる影響が小さくないこと、特に平板培養法については、測定方法の特徴として、下水試験方法に記載された標準的な手順では、測定に用いる試料が 1 回につき 1ml と尐ないこと(最確数法やメンブレンフィルター法では 10～100ml 程度を使用)や、試料水中の菌数は 30～200CFU/ml 程度が望ましいとされており、菌数濃度が低い試料の場合、検出下限
値が 1.8MPN/100ml である最確数法より測定精度が低くなると考えられること等が理由と考えられる。
・大腸菌群数に占める大腸菌数の割合は、概ね流入水、処理水で 20～40％程度、放流水では 20％以下であった。また、処理が進むにつれて、大腸菌群数に占める大腸菌数の割合が低くなる傾向が見られた。
下水処理場からの放流水の衛生学的指標について、大腸菌群は放流水中の存在数も大腸菌より多く、安価、簡易に測定できる指標である。しかし、糞便汚染を示す指標としての妥当性が大腸菌よりも低い。これまでの調査結果から大腸菌群数に占める大腸菌数の割合が一定ではないため、環境基準項目が大腸菌数に変更された場合、下水処理場からの放流水の水質基準項目が大腸菌群数のままでは放流先の水質へ与える影響を適切に評価できない可能性があるという点を考慮すると、放流水の水質基準項目を大腸菌数に変更することも視野に入れた検討が必要である。
基準項目を大腸菌数へ変更する場合には、放流水中の大腸菌群および大腸菌の存在状況、各測定方法による測定値のばらつき、放流先の水環境への影響等を踏まえた検討を行い、適切な基準値および新たな基準値に適した公定法を定める必要がある。
今後は、放流水のような菌数が 103CFU または MPN/100ml より低くなるような低濃度の試料を対象として、各測
定方法や測定機関の違いによる測定値のばらつきについて検討を行う等、新たな指標導入に関する検討を継続する予定である。
参考文献
1)和波一夫,竹内健,三島寿一,森岡浩然：親水性水域の大腸菌群数等の測定結果,東京都環境化学研究所年報,
20072)例えば和波一夫,石井真理奈,木瀬晴美：都内河川の大腸菌群数に関する研究(1)多摩川の大腸菌群と大腸菌の挙動,東京都環境化学研究所年報,2010
3)保坂三継,勝田千恵子,榎田隆一,瀬戸博：水道原水・浄水等における原虫類並びに糞便汚染指標細菌類調査結果(平成 14 年度),東京健康安全研究センター年報,54,290-295,2003
4)藤井都弥子,小越眞左司,對馬育夫：異なる測定方法を用いた下水処理水中の大腸菌数測定結果の比較検討, 第 4
9 回下水道研究発表会講演集,553-555,2012- 66 -

9. 放射性物質による下水汚泥汚染機構と対応指針
下水処理研究室

室

長

原 田

一 郎

研

究

官

小越

眞佐司

研

究

官

對 馬

育 夫

１．はじめに
平成 23 年 3 月 11 日に発生した東北地方太平洋沖地震に起因する津波により東京電力株式会社福島第一原
子力発電所事故が発生した 1-3）。原子力事故において、チェルノブイリに次ぐ史上 2 番目の量の放射性物質が大気中に放出された 4）。降雨とともに地表に降下した放射性物質は下水道を介して下水処理場に流入するため、東北･関東を中心とする多くの下水処理場において、下水汚泥等から高濃度に濃縮された放射性物質が検出された 5-7）。放射性物質を含む下水汚泥について、原子力災害対策本部は平成 23 年 6 月「放射性物質が検出された上下水処理等副次産物の当面の取扱いに関する考え方 8）」の中で、10 万 Bq/kg 以下であれば、適切な措置を講じることにより埋立処分できるとの方針を示した。しかしながら、8,000 Bq/kg 以下の低濃度の汚染であっても、下水汚泥の受入が進まず、平成 24 年 12 月時点で 12 都県において約 13 万 t の下水汚泥が処分できず保管され、深刻な問題となっている（表 1）。
このような状況を踏まえ、国土交通省では（社）日本下水道協会とともに「下水道における放射性物質対策に関する検討会 9）」を設置し、国土技術政策総合研究所が調査・研究を実施した。本検討会の成果は「平成二十三年三月十一日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う原子力発電所の事故により放出された放射性物質による環境の汚染への対処に関する特別措置法（特措法）」（平成 23 年法律第 110 号）等の整備、対策の推進に活用された。本研究室では、本検討会において、下水道における放射性物質の挙動調査、放射性物質を含む下水汚泥等の安全な保管方法、周辺住民の健康に関する検討、下水汚泥の溶出試験棟の技術的な調査研究および提案を行った。さらに、流入下水や脱水汚泥に含まれる放射性セシウムの継続的なフォローアッ
プ調査および放射性セシウムを含む脱水汚泥および焼却灰の埋立処分を模擬した 64 日間の長期浸水試験を行ったので、過去 2 年間行った成果のまとめをここに報告する。
表 1 下水汚泥の保管状況
平成 24 年 9 月
累積
保管量 (t)
岩手県
宮城県
福島県
茨城県
栃木県
群馬県
埼玉県
千葉県
東京都
神奈川県
山梨県
長野県
計

320
12,00054,000
1,900
3,800
2,100
9,800
5,900
2,200
31,000240
560
123,000

累積
保管量 (t)300
3,000
62,000
1,700
4,100
1,600
10,0007,700
1,800
35,000240510
128,000

脱水汚泥 (t)
8 千-10 万
Bq/kg
－
－
6,900
－
－
－
－
－
－
－
－
－
6,900

平成 24 年 12 月
内訳
脱水汚泥 (t)
焼却灰・スラグ (t)

焼却灰・スラグ (t)10 万 Bq/kg 超

8 千-10 万 Bq/kg

10 万 Bq/kg 超

－
－
100
－
－
－
－
－
－
－
－
－
100

－
－
1,400
930
2,200
510
480
550
110
290
－
－
6,500

- 67 -

－
－
410
－
－
－
－
－
－
－
－
－
410

２．調査方法
２．１

下水処理施設における放射性物質の結露の恐れがある場合、リボン
ヒーターで加温挙動調査
調査は 2011 年 7 月から 2013 年 3 月までの煙

晴天時に、合流式および分流式下水処理場 4

道

A方式
円形ろ紙

ポンプ

水分除去用瓶（ポンプ等保護）箇所を対象に行い、流入下水、初沈流入水、ガスメーター

初沈流出水、活性汚泥、放流水、生汚泥、余円筒ろ紙

剰汚泥、濃縮汚泥、脱水汚泥、焼却灰、焼却
炉等排ガス、返流水等を採取し、水質および
放射性ヨウ素（ 131I）、放射性セシウム（ 134Cs

活性炭カラム
排ガスの
流れ

B方式
ポンプ

氷冷

および 137Cs）の濃度測定を試みた。各試料は蒸留水

3 時間間隔で採取後、流量比に基づき混合し蒸留水

空ガスメーターた 24 時間の流量比例混合試料とした。液体試

図 1 排気ガス採取模式図料については、1 µm のガラス繊維ろ紙でろ過し、ろ紙上に残った SS 分とろ液のそれぞれについて分析を行った。ろ液の放射性物質については、約 500 mLの試料を緩やかに加温することで約 5 倍に濃縮した後、分析を行った。
汚泥焼却炉排気ガスのサンプリングについて、本調査では、焼却炉 11 箇所、溶融炉 3 箇所において、大気汚染防止法やダイオキシン類対策特別措置法を参考にし、図 1 に示す A 方式および B 方式で実施した。試料は焼却（または溶融）施設の集塵機（またはバグフィルタ）後の煙突最終出口付近から煙道ガスを等速で 4時間連続吸引することにより採取した。また、ダスト量が多量に含まれる場合、適宜ろ紙を交換し、ろ紙の破損を防いだ。A 方式では、ガラス繊維ろ紙と活性炭ろ紙を 2 段重ねとして、ろ紙ホルダーに装着した。B
方式では、石英の円筒ろ紙を使用し、後段に蒸留水の入った洗浄瓶と活性炭カラムを置いた。
２．２

溶出試験

本実験に供した試料は 2011 年 7– 8 月に東北・関東の下水処理施設から採取した。焼却灰に含まれる放射能濃度は約 3,000– 23,000 Bq/kg、溶融スラグは 38 Bq/kg および 17,800 Bq/kg、溶融飛灰は 31,600 Bq/kg、脱水汚泥は 160– 4,700 Bq/kg であった。以上の下水焼却灰、溶融スラグ、溶融飛灰、脱水汚泥、計 18 検体を用い、日本工業規格「JISK0058-1:2005 スラグ類の化学物質試験方法-第 1 部：溶出量試験方法 10）」に準じて溶出試験を実施した（N = 1）。試料 200 g に対し水を 2L とし、3L のビーカーを使用し、200 rpm で 6 時間
撹拌を行った。なお、撹拌にはステンレス製 65 mm の撹拌翼を使用した。
２．３

長期浸出実験
表 2 長期浸出実験における試料および水の投入量

放射性セシウムを含む焼却灰および脱水汚泥を水と長期間接触させた場合の放射性物質の溶出を調べるため、64 日間の長期浸出実験を行っ

試料I系

た。装置の概要と実験条件を表 2 および図 2 に示す。約 8,000 Bq/kg の焼却灰、約 4,000 Bq/kg

II 系の焼却灰、約 400 Bq/kg の脱水汚泥をポリプロ
ピレン製の土嚢袋（フレコンパック：現在多く- 68 -

8,000Bq/kg の焼却灰
4,000Bq/kg の焼却灰
400Bq/kg の脱水汚泥
8,000Bq/kg の焼却灰
4,000Bq/kg の焼却灰
400Bq/kg の脱水汚泥

試料量（kg-湿重量）
6.6
6.3
6.9
0.32
0.30
0.31

含水率
（%）
31.6
28.6
78.2
31.6
28.6
78.2

水量
（L）
66.2
62.5
68.6
3.15
2.98
3.12

の下水処理場で放射性物質を含む下水汚泥の一時

70Lアクリル製カラム保管に使用されている）に詰めたものを供試体とした。I 系では約 80L のアクリル製円筒容器を用い、内部に目開き約 5 mm のステンレス製金網を 3

3Lポリ容器段設置し、試料全体が水と接触するようにした（N試料は土嚢袋の生地に包み込んで配置= 2）。試料採取時（1 日後、2 日後、4 日後、8 日
後、16 日後、32 日後、48 日後、64 日後）は、引き抜いた量（約 2L）の水を添加した。このようなステンレス製金網

実験条件では基質中の溶出成分の濃度によって、溶出速度に差異が生じる可能性がある。そこで、

I系

II 系では 3L の容器を用い、試料採取時に全量液

II系
図 2 長期浸出実験の概要交換を行った（N = 2）。なお、固液比は溶出試験と同様に 1:10 とし、温度は 20℃一定に保った。
２．４

放射性物質を含む下水汚泥の安全な保管に関する検討

下水汚泥を保管する周辺の線量率について、モンテカルロ手法を用いて評価した。作業者は保管汚泥近傍に毎日 4 時間（労働日数は月 20 日間）立ち入ること、一般公衆は 24 時間 365 日施設周辺に留まることを仮定し、それぞれ 1 µSv/h（年間 1.0 mSv 相当）および 0.1 µSv/h（年間 1.0 mSv 相当）を超えないような遮蔽条件および離隔距離を算出した。なお、本検討では、保管建屋（2 m×50 m×2 m）の材質をコンクリート（密度 2.1 g/cm3）とし、溶融スラグ（含水率 2%、密度 2.8 g/cm3）を集積したものを想定した。溶融スラグの放射能濃度は 10 万 Bq/kg とし、線源核種は 137Cs（ガンマ線エネルギー662 keV、放出率 0.851）を用いた。
３． 調査結果および考察
３．１

流入状況

合流式下水道である A 処理場処理区域において、2011 年 7 月 4 日 18 時 10 分から 18 時 30 分までの 20 分
間に、約 5 mm の降雨が観測された。本調査では、19 時の流入下水に含まれる放射能濃度を測定することにより、降雨が流入下水に与える影響について調査した。この結果、降雨時の試料は、日平均値と比べ SS は約5 倍に増加したのに対し、放射性セシウムは約 30 倍以上増加したことが確認された（表 3）。
また、下水道管渠内の堆積物等の放射性セシウムの状況について現状を把握するために、合計 19 地点（合流区域で 14 地点、分流区域で 5 地点）のマンホールの調査を 7 月に実施した。この結果、1 地点を除きマンホールには堆積物がないことが確認された。ポンプ場沈砂池や伏越し管の底部等で堆積が生じている可能性はあるものの、通常は、管渠の大部分で日常的な下水の掃流効果や定期的な清掃によって堆積物が除去されていることから、汚染された堆積物から放射性セシウムの供給が継続する可能性は低いと考えられた。
表 3 A 処理場流入下水中の放射性セシウム濃度及び SS
放射性 Cs (Bq/L)
SS (mg/L)

日平均流入水24100- 69 -

雨天時流入水
790
520

３．２

下水処理施設における挙動

4 処理場 17 回の調査結果を表 4 に示す。合コンポジット調査1回目（平成23年7月4-5日）

A 処理場③ 70(48/22)流式である A 処理場において、比較的高濃度の放射性セシウムが検出された。A 処理場 7
シウムが合計約 24 Bq/L、生物反応槽活性汚
泥には約 200 Bq/kg、濃縮汚泥には約 4,200
Bq/kg、脱水汚泥には約 82,000 Bq/kg と汚泥

ND
18.0 (12.5/5.5)
137Cs 19.0 (12.7/6.3)
134Cs

131I
134Cs

137Cs

月調査時（図 3）で、流入下水には放射性セ

⑤

131I

② 54(35/19)
ND
13.3 (9.0/4.3)
15.3 (9.5/5.8)⑥ 24(2/22)

⑤
131I

134Cs
137Cs

③ 生物反応槽
最初沈殿池

②

活性汚泥

137Cs

① 45(31/14)
131I
134Cs
137Cs

返送汚泥

沈砂池

ND
11.2(7.7/3.5)
13.1(9.1/4.0)

余剰汚泥

④混合汚泥
23

④ 29

返流水

131I

131I

ND
3,160
137Cs 3,617

処理過程で脱水されることにより高濃度にな

消毒

134Cs
137Cs

ND
284
336

各プロセスでの１日あたりの放射能の移動量（Bq/d） を、
放射能濃度（Bq/kg） ×
１日あたりの流量・発生量（kg/d）として計算し、脱水汚泥の１日あたりの放射能の移動量（排出量）を100とした場合の、各プロセスの放射能の移動量の相対値（浮遊性/溶存性）を示す。

① 53(34/19)
131I

134Cs

（濃縮分離液）

137Cs

濃縮

⑨

っていることが明らかになった。また、濃縮⑨3(1.9/1.1)
131I
134Cs

分離液、脱水分離液中に含まれる放射性セシ

137Cs（脱水分離液）ウムもそれぞれ約 120 Bq/L、および約 870

134Cs
137Cs

Bq/L と比較的高濃度であった。この量は、1ND427.4 (352.4/75.0)
443.4 (361.1/82.3)

ND
13.3(9.0/4.3)
15.3 (9.1/4.0)

放射能濃度（Bq/kg）（浮遊性の放射性物質濃度/
溶存性の放射性物質濃度）

131I

ND
134Cs 1,945
137Cs 2,208

脱水⑪⑪ 7.3(6/1.3)
131I

⑧ 39

⑧

ND
56.1 (37.2/18.9)
65.5 (39.2/26.3)

放流水

凡例

ND
134Cs 284
137Cs 336

⑦

①

⑥

⑦
131I

流入下水

ND
6.0 (0.5/5.5)
7.2 (0.7/6.5)

134Cs

最終沈殿池

134Cs

日当たりの物質移動量を考慮すると、脱水汚

131I

ND
98.4 (92.5/5.9)
100.5 (93.7/6.8)⑩ 100⑩ 脱水汚泥131I

ND

134Cs 38,809
137Cs 42,866

図 3 各処理過程における放射性セシウム濃度（A 処理場）

泥に移行する放射性セシウムのおよそ 1 割が水処理系に再循環していることになる。沈殿後水中に含まれる
放射性セシウム濃度は約 13 Bq/L（浮遊性；1.2 Bq/L、溶解性；12 Bq/L）で、溶解性の放射性セシウムは活性汚泥中とほぼ同程度であったのに対し、浮遊性の放射性セシウムはほとんどが SS とともに汚泥濃縮脱水過程に移行していることが示された。また、BOD 等の放流水水質は事故前との差は認められず、原発事故による下水処理（活性汚泥）への影響はなかった。また、本調査ではすべての試料から放射性ヨウ素は検出されなかった。
一部合流を含む B 処理場では、流入下水中から放射性セシウムが検出された。一方、C 処理場および D 処
理場では流入下水中の放射性セシウムは検出下限値以下であったが、濃縮汚泥以降では検出されており、放射性セシウムが汚泥に移行し、濃縮、脱水の過程で濃縮されていることがわかった。
表 4 各処理場における放射性セシウム濃度（浮遊性/溶存性 Cs (Bq/kg)）
処理場

A 処理場
（合流式）

B 処理場
（分流式(一部合流を含む)）

C 処理場
（分流式）
D 処理場
（分流式）

生物反応槽
活性汚泥
199 （186/13）
66 （57/7）
178
162
162（159/3）
48
27.4

7 （6/1）0.2 （0.2/ND）
0.3（0.3/ND）
0.2（0.2/ND）
0.4（0.4/ND）
ND
ND
ND
ND

調査年月

流入下水

初沈流出水

平成 23 年 7 月
平成 23 年 8 月
平成 24 年 1 月
平成 24 年 2 月
平成 24 年 3 月
平成 24 年 11 月
平成 25 年 1 月

25 （17/8）
5 （2/3）2.7（1.8/0.9）
2.6（1.8/0.8）
1.2（1.2/0）
0.5（0.3/0.2）
4.3（4.3/0）

37 （25/12）
23 （16/7）
8.3（3.2/5.1）
31.4（7.4/34）
1.4（0.7/0.7）
12.5（3/9.5）
3.0（0.3/2.7）

平成 25 年 3 月
平成 23 年 7 月
平成 23 年 9 月
平成 24 年 1 月
平成 24 年 2 月
平成 24 年 3 月
平成 25 年 2 月
平成 23 年 9 月
平成 25 年 2 月

2.4
23 （20/3）
2 （2/ND）
1.7（0.7/1.0）
1.5（0.9/0.6）
2.3（1.9/0.4）
2.7
ND
ND

平成 24 年 7 月

ND

未計測

- 70 -

放流水

濃縮汚泥

脱水汚泥

13 （1/12）
8 （0/8）15.5（1.5/14.0）
47.2（1.2/46）
3.5（1.0/2.5）
6.4（0.5/5.9）
5.3（0.4/4.9）

4,100
1,460
1,050
960
1,700
1,100
790

82,00022,0008,415
9,700
12,000
6,900
4,400

30
135
4 （4/ND）
25
64
50
ND
4
ND

7.1
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND

未計測

930
150
160
350
550
20
250
16

5,300
10,000
1,800
1,700
3,700
4,700
500
1,800
60

ND

ND

60

540

2 回目調査時以降、全体的に放射能濃度が低下したが、冬季において、脱水汚泥等で若干の増加が確認されが、長期的には下水処理場内（主に生物反応槽）に蓄積されている放射性物質の量は減少することが示された。また、冬季に下水処理場から検出される放射性セシウム濃度が上昇したことの理由は不明だが、放射性セシウムが沈着した草木が分解されることにより下水道に流入した可能性が考えられる。
３．３

焼却炉排ガス中に含まれる放射能濃度

焼却炉 11 箇所及び溶融炉 3 箇所を対象として、炉排ガス中に含まれる放射性セシウム濃度を測定した（4時間吸引：3.3 m3 以上）。その結果、いずれの処理場においても排気中の放射性セシウム濃度は検出限界値以下であり、下水汚泥の焼却炉及び溶融炉における放射性セシウムの環境中への放出はなかった（表 5）。
表 5 焼却灰、溶融スラグおよび排ガス中に含まれる放射性セシウム濃度
焼却灰
No.

Bq/kg
134

Cs

137

Cs

焼却炉 1

2,400

3,200

焼却炉 2

2,100

2,900

焼却炉 3

1,900

2,600

焼却炉 4

1,900

2,500

焼却炉 5

740

1,000

焼却炉 6

730

960

焼却炉 7

590

800

３．４

溶出試験

採 ろ紙捕集ダスト 吸収瓶捕集分取No.
方Bq/m 3
Bq/m 3
法
134
137
134
137
Cs
Cs
Cs
Cs
A

<0.04

<0.04

B

<0.04

<0.04

A

<0.04

<0.03

B

<0.04

<0.04

A

<0.04

<0.04

B

<0.04

<0.03

A

<0.04

<0.04

B

<0.04

<0.03

A

<0.04

<0.04

B

<0.04

<0.04

A

<0.05

<0.05

B

<0.16

<0.16

A

<0.03

<0.03

B

<0.05

<0.04

<0.25

<0.25

<0.20

<0.19

<0.21

<0.28

<0.23

<0.21

<0.23

<0.23

<0.24

<0.23

<0.19

<0.21

焼却灰もしくは
溶融スラグ
Bq/kg
134

Cs

137

Cs

焼却炉 8

590

790

焼却炉 9

680

990

焼却炉 10760

1,100

焼却炉 11

740

1,000

溶融炉 1

10,00014,000

溶融炉 2

2,000

2,000

溶融炉 3

1,500

2,100

採 ろ紙捕集ダスト 吸収瓶捕集分取方
Bq/m 3
Bq/m 3
法 134
137
134
137
Cs
Cs
Cs
Cs
A

<0.04

<0.04

B

<0.05

<0.05

A

<0.04

<0.03

B

<0.05

<0.05

A

<0.03

<0.03

B

<0.05

<0.04

A

<0.01

<0.01

B

<0.01

<0.01

A

<0.01

<0.01

B

<0.01

<0.01

A

<0.05

<0.04

B

<0.04

<0.04

A

<0.05

<0.04

B

<0.03

<0.04

<0.24

<0.27

<0.21

<0.23

<0.21

<0.24

<0.05

<0.05

<0.03

<0.05

<0.12

<0.11

<0.27

<0.28

脱水汚泥、焼却灰および溶融スラグ、溶融飛灰について、溶出試験を行い、放射性物質の溶出を調査した。
その結果を表 6 に示す。下水汚泥の焼却炉の型式として最も一般的である流動床焼却炉からの焼却灰試料 9
検体に加えて、それ以外の型式であるストーカ式焼却炉からの焼却灰 1 検体および多段焼却炉からの主灰、
飛灰 1 検体ずつから成る計 12 検体を調査した。その結果、流動床焼却炉由来焼却灰（6 検体）、ストーカ式
焼却炉由来焼却灰（1 検体）、多段焼却炉由来焼却灰（2 検体）の計 9 検体では、溶出液の放射性セシウム濃度は検出下限値以下であった。残りの流動床焼却炉由来焼却灰 3 検体（No.1– 3）の溶出試験後の溶出液には4– 21 Bq/L の放射性セシウムが含まれていた。これは検出下限値付近の濃度であり、極めて低濃度である。
これらの溶出率（溶出試験前の下水焼却灰等に含まれる放射性セシウム量に対する溶出試験後の溶出液に含まれる放射性セシウム量の割合）は 0.5– 2.7%であった。
下水汚泥の溶融炉由来溶融スラグ（2 検体）および溶融飛灰（1 検体）については、溶出液の放射性セシウ
ム濃度は検出下限以下であった。特に No.15 の溶融飛灰に関しては 31,600 Bq/kg と比較的高濃度であったが、溶出液には放射性物質が確認されなかった。
脱水汚泥（3 検体）についても、溶出液の放射性物質濃度は検出下限値以下であった。

- 71 -

表 6 下水汚泥焼却灰等の放射性セシウムの溶出試験結果
No.

試料

排除方式

凝集剤

1

焼却灰

分流

高分子凝集剤

2

焼却灰

分流
一部合流

3

焼却灰

4

焼却灰

5

焼却灰

6

焼却灰

7

焼却灰

8

焼却灰

9

焼却灰

10

焼却灰

合流
一部分流
分流
一部合流
分流
一部合流
分流
一部合流
分流
一部合流
合流
一部分流
分流
一部合流
合流
一部分流

塩化第二鉄
消石灰
高分子凝集剤
高分子凝集剤

11

主灰

12

脱水方式

焼却炉タイプ

放射性セシウム濃度（Bq/kg、Bq/L）
溶出前
溶出後
試料
溶出液
検出限界
検出限界
7,720
21
(6)
(7)

溶
出
率
(%)

溶出
後
pH

2.7

5.95

加圧ろ過
ベルトプレススクリュープレス
加圧ろ過
遠心分離

気泡塔式流動床炉

循環式流動床炉

23,100
(15)

11
(7)

0.5

6.00

遠心分離

気泡塔式流動床炉

6.65

循環式流動床炉

高分子凝集剤
高分子凝集剤

ベルトプレス

気泡塔式流動床炉

高分子凝集剤

ベルトプレス

気泡塔式流動床炉

高分子凝集剤

遠心分離

乾燥段付流動床炉

なし

真空ろ過

ストーカ炉

遠心分離

気泡塔式流動床炉

分流

塩化第二鉄
消石灰
高分子凝集剤
高分子凝集剤

4
(3)
ＮＤ
(13)
ＮＤ
(13)
ＮＤ
(1)
ＮＤ
(1)
ＮＤ
(7)
ＮＤ
(7)
ＮＤ
(7)

0.6

遠心ろ過
加圧ろ過
遠心分離

7,540
(7)
5,810
(16)
3,060
(20)
7,900
(42)
4,200
(33)
9,470
(13)
8,690
(14)
7,570
(11)

ベルトプレス

多段炉

分流

高分子凝集剤

ベルトプレス

多段炉

ＮＤ
(12)
ＮＤ
(7)

6.18

飛灰

2,890
(20)
2,790
(16)

13

溶融スラ
グ

分流

－

遠心分離

スラグバス式

38

ＮＤ

7.00

(12)

(13)

14

溶融スラ
グ

分流

－

旋回溶融炉

17,800

ＮＤ

15

溶融飛灰

16

脱水汚泥

(19)
31,600
(16)
162
(12)

(7)
ＮＤ
(7)
ＮＤ
(7)

17

脱水汚泥

18

脱水汚泥

4,720
(10)
380
(9)

ＮＤ
(7)
ＮＤ
(1)

高分子凝集剤

循環式流動床炉

ベルトプレス

分流
一部合流
分流
一部合流

－
塩化第二鉄
消石灰
高分子凝集剤
高分子凝集剤
高分子凝集剤

遠心分離
加圧ろ過
遠心分離
遠心分離

旋回溶融炉
－

ベルトプレス－ベルトプレス

－

80 80
80

元素含有状況

焼却灰及び脱水汚泥の元素組成を図 4 に、浸出水中の元素分析結果を図 5 に示す。焼却灰では Si が多く含まれ、次いで Al、P、Fe、

70 70
70
60 60

Ca も多く含まれていた。脱水汚泥では、C、H、N が多く含まれてお50 50

り有機物が多いことが示唆された。焼却灰を用いた場合の浸出液で40 40

は Ca2+、Mg2+、 Na+、K+の溶出が認められるが、SO42-の濃度が非常に

30 30

高く、pH は中性付近を示していることから、これらの陽イオンは主20 20に硫酸塩の形態で溶出していると考えられた。脱水汚泥を用いた場

10 10合の浸出液では Ca2+、Mg2+、Na+、K+と PO43-が検出され、pH は中性付

0近であることから、主にりん酸塩の形態となっていることが考えら

6.49
7.30
6.90
6.57
6.93
6.68

7.07

5.96
12.65
5.70
6.13
7.10

他元素
他元素
Si
Si
P
P
Na
Na
Mg
Mg
K
K
Fe
Fe
Ca
Ca
Al
Al
N
N
H
H
C
C

含有率（%w/w)
含有率（%w/w)
含有率 (% w/w)

３．５

一部合流
分流
一部合流
合流
一部分流

加圧ろ過

6.54

0
8000Bq/kg
4000Bq/kg脱水汚泥
脱水汚泥
8000Bq/kg
4000Bq/kg
焼却灰 焼却灰
焼却灰
焼却灰

れた。
図 4 試料の元素分析結果（無水ベース）- 72 -

長期浸出実験

600
600
600

12
12
12

500
500
500

10
10
10

PO43PO43NO3NO3SO42SO42ClCl-

No.18（約 400Bq/kg の脱水汚泥）を用い、長期浸出実験を行った結果を表 7 に示す。
全ての系列において、131I、134Cs および 137Cs
は検出されなかった。なお、pH は中性付近で推移していた。下水汚泥焼却灰の組成分

浸出水中の濃度（mg/L)
浸出水中の濃度（mg/L)
浸出水中の濃度(mg/L)の焼却灰）、No.7（約 4,000Bq/kg の焼却灰）、

400
400
400

8
88

300
300
300

666

200
200
200

444

100
100
100

222

pH

溶出試験で用いた No.6（約 8,000Bq/kg

他金属
他金属
Mn
Mn
Sr
Sr
Si
Si
Al
Al
Mg
Mg
Ca
Ca
KK
Na
Na
pH
pH

pH

３．６

析の結果から、セシウムは水への溶解度の8,000 Bq/kg
焼却灰
①-BL
①-BL

4,000 Bq/kg
焼却灰
③-BL
③-BL

000

48日後
48日後

られる。脱水汚泥中に含まれる放射性セシ
ウムの形態は不明であるが、上述３．２の48 日後 33 日後 48 日後 33 日後 48 日後
48日後
48日後

33 日後
33日後
33日後

近ではほとんど溶出しなかったものと考え

33日後
33日後

000

48日後
48日後

態となっていることが推測され 11）、中性付

33日後
33日後

低いアルミノケイ酸塩（CsAlSi2O6 等）の形

400 Bq/kg
脱水汚泥
⑤-BL
⑤-BL

低強度
低強度
低強度
図低強度
5 浸出水中の金属イオンおよび陰イオン
低強度
低強度

結果から、（i）下水処理場の放射性セシウ

8000Bq/kg焼却灰
4000Bq/kg焼却灰
8000Bq/kg焼却灰
4000Bq/kg焼却灰
ムは、主に地表面に蓄積したものが雨水とともに流入したものであること、（ii）流入下水に含まれる放射性
比較用
比較用
比較用
比較用

セシウムの大部分が浮遊性の形態であること、（iii）浮遊性の放射性セシウムは汚泥に移行し、濃縮や脱水の過程で高濃度化していることから、脱水汚泥中の放射性セシウムは下水中の土壌粒子等の浮遊物質に吸着された状態で存在していると考えられる。土壌鉱物は負電荷の層状構造の層間の空隙に陽イオンである Cs＋を吸着する性質があると推測され 12）、溶出しなかったものと考えられる。
表 7 長期浸出実験の結果
No.

分析項目

単位

1 日後

2 日後

4 日後

8 日後

16 日後

32 日後

48 日後

64 日後

I系

131

I

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

8,000 Bq/kg

134

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

焼却灰

137

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

ｐＨ

-

7.8

7.8

7.8

7.7

7.6

7.7

7.4

7.6

I系

131

I

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

4,000 Bq/kg

134

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

焼却灰

137

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

ｐＨ

-

7.8

7.8

7.7

7.7

7.5

7.3

7.2

7.4

I系

131

I

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

400 Bq/kg

134

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

脱水汚泥

137

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

ｐＨ

-

7

6.9

7

7.3

7.2

6.8

6.9

7.4

II 系

131

I

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

8,000 Bq/kg

134

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

焼却灰

137

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

ｐＨ

-

7.8

7.7

7.8

7.8

7.7

7.7

7.5

7.7

II 系

131

I

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

4,000 Bq/kg

134

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

焼却灰

137

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

ｐＨ

-

7.8

7.7

7.8

7.6

7.8

7.7

7.6

7.7

II 系

131

I

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

400 Bq/kg

134

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

脱水汚泥

137

Cs

Bq/L

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

-

7.3

7.3

7.4

7.6

7.5

7

6.9

7.2

ｐＨ

- 73 -

一方、一般廃棄物焼却灰で 6 時間溶出試験を行った報告 13）によると、一般廃棄物焼却灰中ではセシウムは水に溶出し易い塩化物になっているため、放射性セシウム溶出率は最大で 89％と非常に高い値を示したとされている。したがって、下水汚泥焼却灰と一般廃棄物焼却灰では、水への溶出特性が大きく異なっていると考えられる。また、本実験では焼却灰もしくは脱水汚泥が常時水に接している状態を想定しているが、年間降水量を 1,500 mm とし、土壌の透水係数を 5×10-3 mm/sec14、15）と仮定すると、1,500 mm の水が土壌に浸透するのに要する時間は、年間降水量（mm）÷透水係数（mm/sec）= 約 83.3 時間と計算される。1 年間分の降雨で焼却灰が水と接触する時間を 83.3 時間とした場合、本浸出実験は約 100 倍の加速効果がある（365 day
×24 h÷86.8 h）。したがって、64 日間の本浸出実験は、約 6,400 日（約 17.5 年）分に相当する。6 時間の溶出試験で放射性セシウムの溶出が確認されなければ、実際に放射性セシウムを含む焼却灰および脱水汚泥を埋立処分したとしても、埋立環境の pH が中性付近である限り、最終処分場の周辺の公共の水域の水中濃度限度(134Cs：60 Bq/L，137Cs：90 Bq/L)16）を超えるような事態には発展しないと考えられる。

20 cm 以上のコンクリートで遮蔽することで、作業者の被曝を 1 µSv/h 以下にすることが可能であることが示された。保管汚泥の放射能

ン
コ

cm

ク
リ

ー
ト厚

80

cm

cm
ン
コ

ク
リ

ー
ト厚

70

cm

60
ー
ト厚

ン
コ

ク
リ

ン
コ

ク
リ

ー
ト厚

50

cm

cm

40

ン
コ

ク
リ

ー
ト厚

30

cm
ー
ト厚

ン
コ

ク
リ

ン
コ

ク
リ

ー
ト厚

20

cm

m

10

5c

ー
ト厚

ン
コ

ク
リ

ー
ト厚

ン
コ

ク
リ

ー
ト厚

ン

1000
スラグ表面からの距離[cm]①10 m 以上の離隔距離を保つ、もしくは、②

ン

0
500

となる離隔距離の関係を図 7 に示す。この結果から、10 万 Bq/kg の汚泥を保管する場合、

コ

係を図 6 に、放射能濃度と実効線量が 1µSv/h

コ

ク
リ

ト遮蔽体からの離隔距離と被曝線量率との関

ク
リ

ー
ト厚

0c

m

線量率の評価結果から算出したコンクリーm

放射性物質を含む下水汚泥の安全な保管に関する検討
1c

３．７

1500

0.1μ Sv/hr未満
0.1μ Sv/hr以上
1μ Sv/hr以上
5μ Sv/hr以上
20μ Sv/hr以上
遮へい体

2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000

濃度が 10 万 Bq/kg 以下であれば、影響範囲が

図 6 コンクリート厚およびスラグ表面からの減少することが示された。また、周辺住民に

距離と線量率の関係

ついては、線源表面から 50 m 離れることで、とが示された。
保管庫の天井（コンクリート厚 10 cm）の有無による線量率を検討した結果、線源表面から 50 m の位置において、天井無の場合は天井有の場合より最大 30%程度線量率が高くなった（図 8）。さらに、スラグ（含水率 2%、密度 2.8g/cm3）の他に、加湿焼却灰（含水率 30%、3

かさ密度 0.75g/cm ）、脱水汚泥（含水率 80%、10

脱水汚泥表面からの隔離距離 [m](実効線量1μ Sv/hrとなる)

遮蔽が無くても、0.1 µSv/h 以下にできるこ

9
8
7
6

5
4

遮へい無し
コンクリート厚30cm

2

コンクリート厚20cm

1
0
0

2

4

6

8

10

脱水汚泥のCs-137放射能濃度 [万Bq/kg]

密度 0.66g/cm3）を保管した場合の線量の評
価結果を、図 9 に示す。これらのケースにおコンクリート厚10cm

3

図 7 放射能濃度と実効線量 1µSv/hr となる離隔距離の関係

いて、放射能濃度を溶融スラグと同様に 10
万 Bq/kg とした場合、脱水汚泥表面での線量は溶融スラグの 2 倍程度高くなるが、放射線量は距離の 2 乗に反比例するため、50 m の位

- 74 -

置では差は 5%であった。また、焼却灰の放射

1E+02
フレコン集積（2m×50m×2m)
スラグ（密度 2.8g/cc)
放射能濃度 100,000Bq/kg

能濃度が１万 Bq/kg の場合について、
1E+01

天井無し、X 方向
天井無し、Y 方向

保管物
2m
Y 方向

1E+00
実効線量
(μSv/hr)

8.80×10-5 mSv/y、直接経口：2.88×10-3 mSv/y

天井(コンクリート 10cm)有り、Y 方向

50m

作業員（焼却炉補修作業）の被曝量を評価した結果、外部被曝：0.20 mSv/y、粉塵吸入：

天井(コンクリート 10cm)有り、X 方向

評価点
X 方向

1E-01

X 方向

と評価され、外部被曝が最も大きいことが明

Y 方向

1E-02

らかになった。また、合計値で 1 mSv/y 以下の値となっており、焼却炉補修作業は「被ば

1E-03
0

5000

く影響は十分に小さい」と考えられる。

10000

15000

20000

保管物表面からの隔離距離 [cm]

図 8 保管建屋天井の有無を考慮した線量評価

４．おわりに
本研究では、下水道における放射性物質の

1E+02
フレコン集積（2m×50m×2m)
放射能濃度 100,000Bq/kg

挙動および安全性の評価を行った。その結果、加湿焼却灰（密度 0.75g/cc)、X 方向性セシウムは、主に活性汚泥に吸着された状態でエアレーションタンク

脱水汚泥（密度 0.66g/cc)、X 方向

2m
Y 方向

1E+00

脱水汚泥（密度 0.66g/cc)、Y 方向

評価点
X 方向

1E-01

X 方向

放射性セシウムが流入していたことを確認した。処理場に流入した放射

加湿焼却灰（密度 0.75g/cc)、Y 方向

保管物

実効線量
(μSv/hr)

合流式下水道では降雨時に高濃度のスラグ（密度 2.8g/cc)、Y 方向

50m

以下のことが確認された。
（1）

スラグ（密度 2.8g/cc),X 方向

1E+01

Y 方向

1E-02

1E-03
0

5000

10000

15000

20000

保管物表面からの隔離距離 [cm]に蓄積し、汚泥濃縮、脱水等の処理

図 9 保管物の違いによる線量評価

過程で濃縮されて、一部は返流水により系内を循環するが、流入量の減少と汚泥引抜により減少する傾向にあることを確認した。
（2）

下水汚泥を焼却や溶融する施設の排気中の放射性物質を調査した結果、放射性セシウムは検出限界値以下であり、大気中への放出は認められなかった。

（3）

溶出試験の結果、計 15 検体の下水汚泥焼却灰、溶融スラグ、溶融飛灰、脱水汚泥からは放射性セシ
ウムの溶出は確認されず、3 検体の焼却灰からは微量の放射性セシウムの溶出が計測された。

（4）

長期浸出試験では、実験に用いた焼却灰および脱水汚泥から浸出液中に溶出する放射性セシウムは検出下限値以下であった。この理由として、汚泥焼却灰では、セシウムはアルミノケイ酸塩 CsAlSi2O6等の不溶性形態となっていること、脱水汚泥では、セシウムは脱水汚泥中の浮遊粒子に強固に吸着していることが考えられた。

（5）

放射性物質を含んだ下水汚泥等を安全に保管するための条件を数値シミュレーションにより検討した結果、10 m 以上の離隔距離を保つ、もしくは、20 cm 以上のコンクリートで遮蔽することで、作業者の被曝を 1 µSv/h 以下にすることが可能であることが示された。

（6）

上記の現状に鑑み、長期的に流入濃度の計測と降雨時の濃度増加について、適切な監視が必要と思われる。

- 75 -

＜参考文献＞[1]

Matsuhashi, M.; Kato, H.; Fukatani, W.; Tsushima, I.; Yokota, T.; and Horie, N. Damage to sewage treatment
systems caused by the Great East Japan Earthquake and the government’s response. 85th Annual Water
Environment Federation Technical Exhibition and Conference (proceedings). 2012. 5333-5347.

[2]

Matsuhashi, M.; Fukatani, W.; Yokota, T.; Ozaki M.; and Horie, N. The damage of sewage treatment systems
caused by the Great East Japan Earthquake. International symposium on engineering lessons learned fromthe giant earthquake (proceedings). 2012. 1496-1507.
<http://www.jaee.gr.jp/event/seminar2012/eqsympo/pdf/papers/63.pdf >[3]

Tsukada, H.; Takeda, A.; Nakao, A. vertical distribution and physicochemical form of fallout 137Cs in anallophanic andisol acidified by long-term fertilizer application. Pedologist. 2012. 55, 435-441.

[4]

Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology in Japan, Monitoring information ofenvi-ronmental radioactivity level. 2011. <http://www.radioactivity.mext.go.jp/en/>[5]

Inoue, M.; Kofuji, H.; Hamajima, Y.; Nagano, K.; Yamamoto, M. 134Cs and 137Cs activities in costal seawateralong northern Sanriku and Tsugaru strait, northeastern Japan, after Fukushima Dai-ichi nuclear power plant
accident. Journal of Environmental Radioactivity. 2011. 111, 116-119.

[6]

岩崎宏和, 放射性物質が検出された下水汚泥の対応について, 下水道協会誌, 2012, 49, 10-13.

[7]對馬育夫, 小越眞佐司, 山下洋正, 原田一郎, 下水処理場における放射性セシウムの挙動調査および溶出試験, 水環境学会誌, 2013, 36 (1), 23-28.

[8]

原子力安全・保安院原子力災害対策本部, 放射性物質が検出された上下水処理等副次産物の当面の取扱いに関する考え方(ニュースリリース、2011 年 6 月 16 日), 2011,<http://www.meti.go.jp/press/2011/06/20110616006/20110616006.html>[9]

国土交通省水管理・国土保全局下水道部, 下水道における放射性物質対策に関する検討会, 2011,<http://www.mlit.go.jp/mizukokudo/sewerage/crd_sewerage_tk_000165.html>[10]

日本規格協会, JIS K 0058-1:2005 スラグ類の化学物質試験方法-第 1 部：溶出量試験方法, 2005

[11]

塚田祥文, 山口紀子, 高橋知之, 土壌-作物形における放射性セシウムおよび放射性ストロンチウムの動態, 化学と生物, 2011, 49(12), 834-842.

[12]

Cremers, A.; Elsen, A.; Preter, P, Maes, A. Quantitative analysis of radiocaesium retention in soils. Nature.
1988. 335: 247-249.

[13]

国立環境研究所資源循環廃棄物研究センター, 放射性物質の挙動からみた適正な廃棄物処理処分(技術資料), 2012, 99.

[14]

財団法人茨城県建設技術管理センター, 調査・試験からみた土木材料の品質傾向について, 年報
2010.

[15]

堺谷常廣, 深沢健, 大島健, 竹内泰弘, 大規模埋め立て工事で使用する山砂の透水性について, 第42 回地盤工学研究発表会講演集, 2007, 355– 356.

[16]

環境省水・大気環境局, 平成二十三年三月十一日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う原子力発
電所の事故により放出された放射性物質による環境汚染への対処に関する特別措置法施行規則，
2011, 平成 23 年 12 月 14 日環境省令第 33 号

- 76 -

10. 流域における水環境マネジメント技術に関する検討
下水処理研究室

室

長

原田

一郎

主任研究官

山下

洋正

研

濵田

知幸

究

官

１．はじめに国土交通省では、水環境を取り巻く現状と課題を踏まえ、課題解決に向けた新しい時代の水環境マネ
ジメントのあり方について「水環境マネジメント検討会」にて検討した。検討会の審議を踏まえた報告書では、従来の「流域管理を視野に置いた汚濁負荷量のコントロール」に加え、社会的要請に対応し「季節別や地先別でのきめ細やかな汚濁負荷削減対策」、「機動性・柔軟性のある下水道事業の推進」、「流域全体における資源・エネルギーの最適管理」などを取組方針として挙げている。
本研究では、検討会の示した取組方針を踏まえ、小規模処理場に配慮した画一的でない負荷削減対策、エネルギーに配慮した処理レベル設定および資源回収などを考慮し、流域全体の下水処理場で汚濁負荷量をコントロールする際の手法を検討するものである。本年度はエネルギー最適化方策の検討を行った。
２．調査内容下水道では従来、個別処理場単位でエネルギー使用量削減について検討されることが多かったが、流入水量や施設特性が各処理場で異なることから、処理場特性によりエネルギー使用量削減効果は異なるものと考えられる。
一方、下水道整備の最上位計画である流総計画では、流域全体の負荷低減を目的として、流域内処理場の処理水量・計画処理水質を設定している。当該流域で許容される負荷排出条件の範囲内で、流域内各処理場のスケールメリットを最大限活用して流域全体の省エネルギーを進めることにより 、個別処理場で対策を実施する場合に比べて、効果的にエネルギー使用量を削減できる可能性がある。
そこで本研究では、エネルギー使用量の最適化方策を検討するための基礎的な知見として、水処理方
式毎のエネルギー使用量原単位、省エネ設備の導入による効果を整理するとともに、実際の流域をモデルとして、流域内の水処理に要するエネルギー使用量を最適化するための方策を設定し、その適用効果についてケーススタディにて試算した。
３．

水処理エネルギー使用量の整理

３．１

水処理方式毎の原単位整理

水処理方式を除去対象物質別（有機物：BOD、窒素：T-N）に分類し、下水道統計データ １ ） に基づき、水処理エネルギー使用量原単位の特性を整理した結果、図 1、図 2 のような関係が得られた。グラフの横軸は有機物及び窒素の計画除去負荷量で、縦軸は除去負荷量当たりの水処理エネルギー使用量（以下、「水処理原単位」と記す）である。処理方式別の水処理原単位を表 1 に整理した。
有機物除去、窒素除去いずれも、除去負荷量が多くなるとスケールメリットが働いて水処理原単位は小さくなる一方、ある程度の除去負荷量以下では水処理原単位は急激に大きくなる傾向を示した（図 1）。
図 2 左図に示す有機物の場合、標準法と AO 法の水処理原単位を比較すると、「 BOD 除去負荷量:40t BOD/日以下」では嫌気槽の撹拌動力が必要な分、AO 法が標準法に比べて高くなりやすいが、「BOD 除去負荷

- 77 -

量:40t BOD/日以上」になると処理方式による明確な差異は認められなかった。これは、施設規模が大きくなるにつれて嫌気槽撹拌設備に対して好気槽の曝気のためのエネルギー使用量の割合が大きくなり、嫌気槽（撹拌設備）の有無が水処理原単位に及ぼす影響が相対的に小さくなるためと推測される。
一方、図 2 右図に示す窒素除去の場合、「窒素除去負荷量:3t N/日以下」では、基本的に循環ポンプが不要な多段法の水処理原単位が最も小さく、次いで A2O 法、循環法の順となった。一方で、「窒素除去負荷量:3t N/日以上」になると、多段法と A2O 法で明確な差異は認められなかった。これは、前述した標準法と AO 法の関係と同様、施設規模がある程度大きくなると好気槽の曝気のためのエネルギー使用量の割合が大きくなり、内部循環ポンプの有無が水処理原単位に及ぼす影響が小さくなるためと推測される。なお、嫌気槽の撹拌設備が必要な分、A2O 法の方が循環法に比べて水処理原単位が高くなることが想定されたが、データ整理結果では両者の関係が逆転している。これは、多段法や A2O 法に比べて循環法の施設が古く、設備自体の基本的なエネルギー効率が低いことに起因する可能性が考えられる。
3.0

2.5

除去BOD量当たりの水処理エネルギ ー使用量原単位（ kL/ tBOD）

除去BOD量当たりの水処理エネルギ ー使用量原単位（ kL/ tBOD）

3.0

2.0
1.5

-0.2188y = 0.4866x
R2 = 0.3169

1.0
0.5
0.0

2.5
2.0
y = 0.6228x-0.2679

1.5

2

R = 0.5851

1.0
0.5
0.0

0

20

40
60
80
BOD除去負荷量（tBOD/日）

図1

図2

100

120

0

10
20
30
BOD除去負荷量（tBOD/日）

水処理原単位の特性（標準法（左図）と A2O 法（右図）の例）

水処理方式毎の水処理原単位の比較（左図：有機物除去、右図：窒素除去）- 78 -

40

表1
原単位種別
BOD に関する
水処理原単位窒素に関する水
処理原単位

３．２

処理方式別の平均エネルギー使用量原単位
原単位設定【標準法】 PE＝0.4866×L BOD,r － 0.219【OD 法】 PE＝0.3331×L BOD,r － 0.394【AO 法】 PE＝0.6228×L BOD,r － 0.268
ここで、PE：除去 BOD 量当たり水処理原単位（kL/tBOD）
LBOD,r ：BOD 除去負荷量（tBOD/日）【多段法】 PE＝2.8743×L N,r － 0.209【A2O 法】 PE＝3.3505×L N,r － 0.302【循環法】 PE＝3.8090×L N,r － 0.232
ここで、PE：除去窒素量当たり水処理原単位（kL/tN）
LN,r ：窒素除去負荷量（tN/日）

水処理方式以外の影響因子の検討（１）排除方式
合流式、分流式の処理場で水処理原単位を比較した結果を図 3 に示す。標準法では、データの多い「BOD
除去負荷量：0～40t BOD/日」の範囲を対象に合流式と分流式を比較したところ、特に差異は認められず、合流式、分流式による違いが水処理原単位に及ぼす影響は小さいものと考えられる。

図3

排除方式による水処理原単位の比較（２）MLSS 管理状況による水処理原単位の差異
処理エネルギーで主な部分を占めるのが、反応タンク曝気のためのエネルギー（送風機による電力消費）である。一般的に送風量は、散気装置の酸素溶解効率と必要酸素量（AOR）に基づき設定され、必要酸素量のうち有機物酸化、硝化に必要な酸素量は流入負荷量に応じて決まるため制御することは困難
だが、内生呼吸に必要な酸素量は MLSS を低減させれば抑制することが可能である。
A2O 法では、MLSS が 1,500mg/L 未満の処理場が 1,500mg/L 以上で MLSS を管理している処理場に比べて水処理原単位が小さい傾向があったものの（図 4 右図）、標準法では、MLSS 条件による水処理原単位の差異は認められなかった。また、標準法では「BOD 除去負荷量:10tBOD/日以上」の規模になると水処
理原単位は大きく変化せずにほぼ一定であった（図 4 左図）。小規模処理場を除くと極端に高い MLSS で運転されている処理場がほとんどないため、MLSS 設定条件における影響が明確に表れなかったものと考- 79 -

えられる。また、MLSS 設定条件により水処理に係るエネルギーだけでなく、汚泥処理に関して｢汚泥発生量｣｢汚泥性状変化｣が見込まれる。汚泥処理方法を踏まえた処理場全体のエネルギー最適化にも留意する必要がある。
16
2000mg/L以上
2.5

2500mg/L以上

14
除去窒素量当たりの水処理エネルギー使用量原単位（kL/tN）

除去BOD量当たりの水処理エネルギー使用量原単位（kL/tBOD）

3.0

1500～1999mg/L
1500mg/L未満

2.0

1.5

1.0

0.5

1500～2499mg/L
121500mg/L未満

10
8
6
4

2
0

0.0
0

10

20

30

0.0

40

1.0

図4

2.0

3.0

4.0

5.0

窒素除去負荷量（tN/日）

BOD除去負荷量（tBOD/日）

ＭＬＳＳ管理状況による水処理原単位の比較（左図：標準法、右図：A2O 法）（３）送風量管理状況による水処理原単位の差異
水処理エネルギーのうち送風機の電力使用量が占める割合が大きいことから、送風倍率毎の水処理原単位を比較した結果を図 5 に示す。A2O 法の処理場のほとんどが、一般的な送風倍率（3～7 倍）で運転されているため、送風倍率による水処理原単位の差異は確認できなかった。一方、標準法では、送風倍
率：3 倍未満の水処理原単位のプロットが全データプロットの下部に分布しており、送風倍率： 3 倍以
上の処理場に比べて水処理原単位が小さくなる傾向にあった。
特に水処理原単位が安定する「BOD 除去負荷量：10tBOD/日以上」の規模では、概ね送風倍率と水処理
原単位にはゆるやかな相関性が認められ（図 6）、送風倍率が高いほど水処理原単位も高い傾向にあった。
水処理全体に占める送風設備のエネルギー使用量の割合は大きく、送風倍率は水処理原単位の重要な決定要素と考えられる。
16
7倍以上

除去窒素量当たりの水処理エネルギー使用量原単位（kL/tN）

14

3～7倍
12

3倍未満

10
8
6

4
2
0

0.0

1.0

2.0

3.0

窒素除去負荷量（tN/日）

図5

送風倍率による水処理原単位の比較- 80 -

4.0

5.0

除去BOD量当たりの水処理エネルギー使用量原単位（kL/tBOD）

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0
0

2

4

6

8

10

送風倍率（倍）

図6

送風倍率とエネルギー原単位の関係（４）凝集剤使用による水処理原単位の差異
物理・化学的にリンを除去する手段として凝集剤を注入している施設では、凝集剤を注入していない施設に比べ薬注ポンプのエネルギーが追加で必要となる。このため、凝集剤注入有無で水処理原単位を比較し、凝集剤注入有無のエネルギー消費への影響を検討した（図 7）。
標準法、A2O 法ともに、凝集剤注入有無によって水処理原単位に明確な差異は認められなかった。薬
注ポンプのみのエネルギー使用量は水処理全体のエネルギー使用量に比べて僅かであるため、凝集剤注入有無によって水処理原単位は殆ど変化しないものと考えられる。

16

凝集剤なし
凝集剤あり
除去窒素量当たりの水処理エネルギー使用量原単位（kL/tN）

除去BOD量当たりの水処理エネルギー使用量原単位（kL/tBOD）

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

凝集剤なし
凝集剤あり

14
12
10
8
6
4
2
0

0

10

20

30

40

0.0

図7

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

窒素除去負荷量（tN/日）

BOD除去負荷量（tBOD/日）

凝集剤注入の有無による水処理原単位の比較（左図：標準法、右図 A2O 法）- 81 -

４．

省エネ対策実施効果の整理

文献、参考資料に基づき、下水処理場での水処理に関する省エネ対策実施効果を整理した結果を表 2
に示す。
表2
施
設

沈
砂
池
初
沈

対策内容

省エネ効果

参考
文献

主ポンプの高水位運転化

主ポンプ電力使用量を 2.5％削減

2)主ポンプの省エネ電動機化

主ポンプ電力使用量を 1.5％削減

2)

掻き寄せ機の自動間欠運転

停止時間×出力分だけ電力使用量を削減

3)

省エネ型掻き寄せ機の導入

掻き寄せ機の電力使用量を 50％削減

4)

スクリーン設備の間欠運転の導入

停止時間×出力分だけ電力使用量を削減

3)

間欠撹拌の実施

間欠攪拌(15 分攪拌/45 分停止)方法で運転した場合、電力使用量を 1.6～3.2%削減

5)高効率攪拌機の導入

撹拌機電力使用量を 66％削減

3)撹拌速度の遅い攪拌機(中速ミキサー)の導入

年間約 160 万円の電気料金を削減

6)

散気装置

超微細気泡散気装置の導入

ブロワの電力使用量を 20～57％削減

7)8)9)
10)

散気装置+攪拌機

超微細気泡散気装置の導入、脱窒槽の攪拌に多孔管(粗大気泡)の採用

反応タンク全体の送風量を 40%削減、ブロワ電力量を 20%削減

11)

散気装置

散気装置の水深変更（深槽化）＋小型送風機
による独立した制御

ブロワの電力使用原単位が 40%ほど低減

2)

高効率ターボブロワの導入

単段ターボブロワの採用することで、多段ターボブロワやルーツブロワに比べてブロワの電力使用量が 22％削減

12)

対象設備

主ポンプ

掻き寄せ機

スクリーン設備

撹拌機

反
応
タ
ン
ク

送風機

汚泥引抜きポンプ
最終
沈殿
池

省エネ対策実施効果文献整理

送風機のインレットベーン制御の導入

3)

省エネ型ブロワ逆止弁の導入

ブロワ電力使用量が 3～4％削減

2)

系列毎の送風機システムの導入

ブロワ電力使用量が 12％削減

13)

汚泥引抜きポンプの運転回数の削減

停止時間×出力分だけ電力使用量を削減

3)

掻き寄せ機の自動間欠運転

停止時間×出力分だけ電力使用量を削減

3)

省エネ型掻き寄せ機の導入

掻き寄せ機の電力使用量を 50％削減

4)インバータ化ポンプの電力使用量を 10％削減

14)

掻き寄せ機

汚泥返送ポンプ

沈砂池・沈澱池における省エネ対策として、主にポンプ、掻き寄せ機の効率化が挙げられる。掻き寄せ機については、省エネ型を導入することで従来と比べて電力使用量を大きく削減できる。また、ポンプについては、高水位運転することで 2～3%程度、運転台数が尐ない場合はインバータ制御することで10%程度の電力使用量削減が見込まれる。さらに、掻き寄せ機やスクリーンなど必ずしも常時運転する必要のない設備については、間欠運転や運転回数を削減する対策も効果的である。
反応タンクにおける省エネ対策として、まず送風プロセスの効率化が挙げられる。送風プロセスにおける省エネ設備導入は省エネ効果が大きく、散気装置を超微細気泡散気装置に変更することで 38～57% 8）
10)程度、高効率ターボブロワの導入により約 20%程度の電力使用量削減事例 12)が報告されている。水処

理設備全体における消費エネルギーのうち、反応タンクの送風プロセスの占める割合は大きく、「３．

- 82 -

２

水処理方式以外の影響因子の検討」においても送風倍率と水処理原単位に相関が認められることから、送風プロセスにおける省エネ設備導入による水処理設備全体におけるエネルギー使用量削減効果は大きいものと考えられる。ただし設備の更新に際して、既存の送風機、散気装置と一体的に運用する場
合、送風機の最大圧力、散気装置の吐出圧力の関係で不効率になる可能性 13） があり、システム全体として効果的な送風プロセスの構築を見据え、設備の適用性を踏まえた計画策定が必要となる。また、高度処理を実施している処理場では攪拌機の電力使用量も大きく、高効率攪拌機の導入により撹拌機の電力使用量の 66%が削減された事例が報告されている。攪拌機については単体設備であるため、更新時に高効率機を選定することで比較的容易に省エネ効果を得ることができるものと考えられる。
５．流域におけるエネルギーの最適化に関するケーススタディ
５．１

実施方法

実際のＡ流域をモデル流域として、流総計画で定められた計画放流水質と処理水量の実績値から窒素の許容放流負荷量を設定した。この許容放流負荷量を担保できる下水処理場毎の処理法の組合せの中で、エネルギー使用量を最適化する方策について検討した。モデル流域内の処理場（表 3）は、大規模施設：
2、中規模施設：1、小規模施設：2 という構成である。水処理エネルギーを最適化するための具体的な方策として、前項の調査結果を踏まえ、「方策①：窒素除去の集約化」、「方策②：省エネ設備の導入」の 2 種類を設定した。以下に各方策を示す。
表3
項

モデル流域内下水処理場の概要

目

3

日平均処理水量(m /日）
処理方式(計画）
流入水質実績値
（mg/L）
計画放流水質（mg/L）
放流負荷量： 流入水量実績×計画放流水質（kg/日）
許容放流負荷量： 放流負荷量の積算値
（㎏/日）

BOD
T-N
T-P
BOD
T-N
T-P
BOD
T-N
T-P
BOD
T-N
T-P

Ｂ

Ｃ

A流域内処理施設
Ｄ

158,300

106,200

67,200

7,800

2,000

A2O法
161
27.3
4
15
7
0.66
2,374
1,108
104

A2O法
150
25.9
3.8
15
7
0.66
1,593
743
70

循環法
164
27.7
4.1
15
7
0.66
1,008
470
44
5,122
2,488
233

循環法
146
22.7
2.8
15
17
1.4
116
132
11

循環法
200
31.8
6.5
15
17
1.4
31
35
3

Ｅ

Ｆ

（１）方策①流総計画で定められた計画放流水質と処理水量の実績値から、流域内の下水処理場から排出する T-Nの許容放流負荷量を 2,488kg/日に設定した。計画する処理方式について、B,C 処理場は A2O 法、D～F
処理場は循環法としている。処理場の施設規模が大きいＡ,B 処理場に窒素処理を集約化し（他の処理施設は標準法とする）、窒素除去を集中的に行うことで電力消費量を削減可能か検討するため、想定される窒素除去集約方法を表 4 に整理した。T-N の許容放流負荷量が 2,488kg/日以下になる集約方法のうち、エネルギー使用量が一番低いものを「方策①」として選定する。なお、処理法毎の T-N 除去率について、
A2O 法、循環法は B 処理場の A2O 法系列での除去実績値を使用し、多段法はステップ数 3、汚泥返送比- 83 -

50%の条件で余剰汚泥としての系外搬出を考慮し試算した(表 5)。
各処理施設のエネルギー使用量推定方法として、「各処理施設における現況の水処理原単位」と「現況処理法の平均水処理原単位（表 1）」の比率（以後、水処理原単位比率）を整理し、処理法変更後の各処理施設の水処理原単位を推定した。具体的には、各処理施設の水処理原単位比率を、処理方法変更後の平均水処理原単位（表 1）に乗じ、各処理施設のエネルギー使用量として設定した。
その結果、A2O 法を B 処理場に適用する候補 1-1、1-2 では、窒素負荷量が 2,488kg/日以上となり、T-N の許容放流負荷量以上となったため除外した。A2O 法より T-N 除去率が高い多段法を B 処理場に適用する候補 2、3-1、3-2 ではいずれも窒素負荷量が 2,488kg/日未満となった。これらのうち、最も電力消費量が尐ない候補 3-2 を「方策①：窒素除去の集約化」として選定した。
表4

窒素除去集約方法の検討

B

C

D

E

F

候補-0（流総計画）

A2O 法

A2O 法

循環法

循環法

循環法

T-N 放流
負荷量
kg/日
2330

候補-1-1

A2O 法

A2O 法

標準法

標準法

標準法

2535

候補-1-2

A2O 法

標準法

標準法

標準法

標準法

2802

候補-2

多段法

A2O 法

標準法

標準法

標準法

2021

候補-3-1

多段法

多段法

標準法

標準法

標準法

1694

候補-3-2

多段法

標準法

標準法

標準法

標準法

2289

項

A 流域内処理施設

目

表5

表6

処理法毎の設定除去率

使用量内訳
（標準法）

除去率（％）
BOD
T-N
98.5
86.5
98.5
74.6
98.5
74.6
98.5
64.9

多段法
A2O法
循環法
標準法

各設備のエネルギー使用量比率の構成
送風機
撹拌機
掻き寄せ機
その他
送風機
撹拌機
掻き寄せ機
その他

（％）
使用量内訳
（標準法以外）（％）（２）方策②

50
0
1
49
40
30
1
29

各設備効率化を図りエネルギー使用量を削減するため、省エネルギー設備を導入する。標準法、A2O
法の各水処理設備におけるエネルギー使用量の比率設定するため、それぞれの処理法を採用している処
理場にてヒアリング調査を行った（表 6）。水処理全体のエネルギー使用量に比率を乗じて、個別機器のエネルギー使用量を試算した。これに文献整理結果（表 2）を踏まえ、省エネルギー設備導入時のエネ
ルギー削減効果を設定した（表 7）。個別機器にエネルギー削減効果を乗じ、省エネ機器導入時のエネル
ギー使用量削減量を設定した。B,C 処理場ではこれら省エネ設備が導入されていないことをヒアリングにより確認している。D～F 処理場は省エネ設備が導入されていないと仮定して試算した。
表7

省エネルギー設備の導入によるエネルギー削減効果

メニュー

削減効果 導入する省エネ対策

備考

66% ■高効率攪拌機の導入
Step-1（送風システム関係）

Step-2（沈殿池）

50% ■①超微細気泡散気板の導入
12% ■②高効率ターボブロワの導入①実施後のエネルギー使用
量の１２％を削減

3.5% ■③省エネ型逆止弁の導入①②実施後のエネルギー使
用量3.5％を削減

50% ■省エネ型掻き寄せ機の導入- 84 -

５．２

流域における水処理のエネルギー使用量試算結果

検討の結果を図 8 に示す。処理水量の多いＢ処理場において、水処理方式を窒素除去率の高い多段法に変更して窒素処理を集約することで、流域全体の水処理に要するエネルギー使用量を 16％削減できる
可能性が見込まれた。加えて、現状の水処理設備を省エネタイプに更新することにより一層の水処理エ
ネルギーの削減が見込まれた。これらを併せると、流総計画における許容放流負荷量を満足しつつ、エネルギー使用量をほぼ半減できる可能性が示唆された。

図8
６．まとめ

省エネルギー対策実施効果の試算
結果

流域内の処理場において水処理に係るエネルギー使用量の最適化を図るため、処理場の特徴 による水処理原単位を整理するとともに、省エネ対策について既存文献により効果を整理した。これらを踏まえ、モデル流域において、窒素の許容排出量を担保したうえで窒素除去の集約化を図る場合のエネルギー使
用量削減効果を試算した。さらに省エネ対策を実施した場合のエネルギー使用量削減効果についても試算した。本検討の結果、以下の事項が明らかになった。
（１）水処理原単位
標準法と AO 法の水処理原単位を比較すると、「BOD 除去負荷量:40t BOD/日以下」では嫌気槽の撹拌動力が必要な分、AO 法が標準法に比べて高くなりやすいが、「BOD 除去負荷量:40t BOD/日以上」になると処理方式による明確な差異は認められなかった。窒素除去に係る水処理原単位については、「窒素除去負荷量:3tN/日以下」では、循環ポンプが不要な多段法の水処理原単位が最も小さく、次いで A2O 法、循環法の順となっている。ただし、「窒素除去負荷量:3tN/日以上」では、多段法と A2O 法で明確な差異は認められなかった。
排除方式による違いや MLSS の管理状況、凝集剤注入設備の有無が水処理原単位に及ぼす影響が小さ
い反面、送風倍率が高い処理場ほど水処理原単位も高くなる傾向が認められた。
（２）省エネ対策
沈砂池・沈澱池における省エネ対策として、ポンプ・掻き寄せ機の間欠運転が挙げられる。また、掻き寄せ機については高効率機を導入することにより掻き寄せ機の電気使用量を 50%削減した事例が報告されている。反応タンクにおける省エネ対策として、送風プロセスの改善、攪拌機の改善が挙げられ 、
省エネ機器の導入により電力使用量の 38～57％程度の削減事例が報告されている。反応タンクにおける- 85 -

水処理設備全体に占める電気使用量は大きく、水処理原単位と送風倍率にゆるやかな相関が認められるなど省エネ対策の効果は大きいものと考えられる。
（３）ケーススタディ
Ａ流域をモデル流域としたケーススタディでは、窒素処理を処理能力の大きいＢ処理場に集約 することで、流域全体の水処理に要するエネルギー使用量を 16％削減できる可能性が見込まれた。さらに、流域の各処理場において省エネ機器を導入することで、窒素除去の集約と合わせてエネルギー使用量をほぼ半減できる可能性が示唆された。
７．今後の課題
本調査では、統計データから水処理法毎の水処理原単位を整理したが、一部水処理法では設備・施設を整備した年代等による固有の施設要因が水処理原単位に寄与する可能性が示唆された。水処理原単位の精度向上のため、各設備の電力使用量の積上げによるエネルギー構造を整理することで、理論上の電力使用量と統計による実態データを比較して整合を図る必要がある。
また、省エネ対策では文献調査により省エネ機器導入、省エネ運転による電力使用量削減効果を整理した。一方で省エネ機器導入に際して、特に送風プロセスでは個別機器単体だけではなくプロセス全体
で適切に性能を発揮できるかなど適用性を精査する必要がある。ポンプ等の間欠運転等の省エネ運転については、臭気や硫化水素ガスの発生等のデメリットも予想され、電力使用量削減効果と比較してメリットがあるかを見極めたうえで実施する必要がある。
さらに、本調査では処理法の変更や省エネ機器導入にあたり、処理場の敷地等の制約条件を考慮していないが、実務においては各処理法の敷地面積等制約条件を踏まえた検討が不可欠であり、これら制約
条件整理が必要となる。
本調査ではケーススタディにより一定の成果を得たが、今後は上記課題も踏まえた検討を進めていきたい。
【参考文献】
1) (社)日本下水道協会 下水道統計下水道協会誌(2011.12）
2) 高田ら「運転管理の工夫による処理機能の向上」下水道協会誌(2011.12）
3) 国土交通省「下水道分野の省エネ・創エネ対策に関する技術情報データベース（案）」4) 財団法人下水道新技術推進機構 下水道機構審査証明：K ノッチ汚泥かき寄せ機
5) 齋藤ら「浜松市舘山寺浄化センターにおける生物反応タンク脱窒セル内の攪拌方法について」下水
道協会誌(1999.12）
6) 管ら「反応タンク攪拌装置の方式変更による省エネ」下水道協会誌(2009.4）
7) 財団法人下水道新技術推進機構 下水道推進機構技術マニュアル「メンブレンパネル式散気装置」
8) 松田ら「超微細気泡散気装置導入による空気量削減及び炭酸ガス排出抑制効果」第 39 回下水道研究
発表会講演集(2002.7）
9) 本田「下水道の省エネ・節電の取り組み」下水道協会誌(2011.12）
10) 白井ら「町田市町田下水処理場における超微細気泡散気装置による経費節減への取組み」下水道協会誌(2001.4）
11) 浪岡「メンブレンパネル式散気装置の導入」下水道協会誌(2008.12）
12) 荏原実業(株)「エアレーションにおける省エネルギー」月刊下水道(2009.12）
13) 水上「送風システム改善による CO 2 削減」下水道協会誌（2009.10）
14) 財団法人下水道新技術推進機構 下水処理場におけるエネルギーマネジメントに関する技術資料- 86 -

II. その他の予算による研究［下水道研究室］

1. 南海トラフ連動型地震における下水道施設の復旧方法に関する研究
下水道研究官
下水道研究室森田 弘昭
室長 横田 敏宏

主任研究官 深谷

渉

研

学

究

官 松橋

１．はじめに
東日本大震災では、東北地方から関東地方にかけた複数の都県における多くの下水道施設が被災し、特に津波による被害は深刻で下水道機能復旧の長期化を招いた。
下水道施設は、電気や上水道など他のライフラインと異なり、地震時に同等の機能を代替する手段がない。マンホールトイレや携帯用トイレによる一時的な使用は可能であるが、汚水の処理（汚泥処分も含む）まではできないため、避難所における衛生環境の悪化やトイレを我慢することによる健康面への影響も指摘されている。また、上水道が復旧しても、下水道が使用できないと家庭で水を使用することができないため、日常生活にも大きな支障が生じる。このため、日常生活や環境衛生上欠かせないトイレ機能を震災時にも確保するため、施設の耐震化や迅速な復旧が可能となるように事前の対策を講じておく必要がある。
また、東日本大震災は過去に類を見ない広範囲で甚大な被害規模であったことから、従来想定していた都市間支援の枠組みだけでは十分な震後の支援が困難となった。このため、震災直後に被害拡大の防止及び下水道サー
ビスの継続的な提供、早急な機能復旧を図ることを目的として、国土交通省は現地対策本部（国土交通省東北地方整備局建政部内）を設置し、情報収集及び緊急対応方針の指示、被災自治体への支援調整を実施した。
今後発生が予想される南海トラフ巨大地震においては、中央防災会議（内閣府）より被害想定が公表されており 1)、東日本大震災を大きく上回る被害が予測されている。しかしながら、施設の耐震化には、莫大な費用と時間を要することから、万が一地震が発生した場合でも迅速な復旧が図れるよう、被害の程度と復旧に必要な体制を想定するとともに、国土交通省が中心となった復旧に向けた情報収集や復旧支援等を実施する必要があると考えられる。
本研究では、中央防災会議において近い将来発生が懸念される南海トラフ巨大地震の震源断層モデルや対策の方向性などの検討結果に基づき、下水道施設被災に対する迅速かつ適切な支援を目指し、南海トラフ巨大地震時の大規模災害発生時の支援体制に関する検討を行うものである。
２．研究方針と研究計画
本研究の構成は以下のとおりである。
①南海トラフ巨大地震における下水道施設被災想定【平成 24 年度】
南海トラフ巨大地震による地震動及び津波発生時の被害規模を設定するために、中央防災会議及び学会等による被害想定情報を収集・整理した。また、東日本大震災における下水道施設被害を参考に、南海トラフ巨大地震
における地震・津波発生時の下水道施設被害の想定を行うとともに、下水道施設被害に対して必要となる支援規模について検討し、被災シナリオとして整理した。
②震後の支援体制に関する検討【平成 25 年度】①で検討した被災シナリオに対して、既存支援ルールを適用した場合の国（本省、国土技術政策総合研究所、- 87 -

地方整備局）及び都道府県、市町村、関係機関の被災した自治体への支援を机上訓練等で検討し、支援対応上の課題を抽出する。
③被害の最小化に向けた支援体制のあり方【平成 26 年度】
南海トラフ巨大地震における下水道施設の想定被害と必要な支援人員等の検討結果に基づき、被害を最小化にするために必要な支援体制と、体制構築の実現に向けた課題について検討し取りまとめる。

表 1 研究計画
項

目

２４年度

２５年度

２６年度

南海トラフ地震における下水道施設被災想定
震後の支援体制に関する検討
被害の最小化に向けた支援体制のあり方
３．南海トラフ巨大地震における下水道施設被災想定
被災想定情報の整理対象とする想定地震については、中央防災会議「南海トラフ巨大地震対策検討ワーキンググループ」が、平成 24 年 8 月 29 日に「南海トラフ巨大地震の被害想定について（第一次報告）」として発表した被害想定のために設定した地震及び津波とする。
本調査では、自治体毎に設定された地震（震度階級）・津波（津波高）に基づき、管路施設の被災延長と処理
場の被災想定方法を検討した。
３．１ 管路施設の被害(1)被害想定の方法
南海トラフ巨大地震における地震・津波による下水道管路施設の被害想定フロ－は図 1 の通りとした。

①自治体毎の想定震度の設定
中央防災会議による南海トラフ巨大地震の検討結果を参考に設定②自治体毎の施設ストック量の整理
想定震度 5 以上の自治体における布設年度別管きょ延長を整理③想定震度別被害率の設定
過去の地震時の下水道施設被害率より設定④自治体別被害量の算出②及び③のデータより、南海トラフ巨大地震時の下水道施設被害量を算出する

図 1 被害想定フロ－（２）自治体毎の想定震度の設定
自治体毎の想定震度の設定にあたっては、中央防災会議「南海トラフ巨大地震対策検討ワーキンググループ」- 88 -

が平成 24 年 8 月 29 日に「南海トラフ巨大地震の被害想定について（第一次報告）」1)として発表した被害想定結果を参考にする。
この地震・津波は、同じ中央防災会議の「南海トラフの巨大地震モデル検討会」が南海トラフ巨大地震時の対策を検討する際に想定した最大クラスの地震(及び津波)である。この最大クラスの地震・津波の断層モデルは、「南海トラフの巨大地震モデル検討会（第二次報告）強震断層モデル編－強震断層モデルと震度分布について－」(平成 24 年 8 月 29 日、南海トラフの巨大地震モデル検討会)に示されたものである。
（３）自治体毎の施設ストック量の整理先に設定した想定震度で震度 5 以上となる自治体において下水道施設被害が生ずるものとして、その条件に該当する自治体を抽出するとともに、各自治体が所有する下水道管路施設のストック量を整理した。なお、震度 5以上としたのは、過去 10 年の地震において震度 4 で施設被害が報告されていないことによる。
ここでは、国土技術政策総合研究所（以下、「国総研」）が毎年実施している布設年度別管路延長全国実態調
査のデータ（平成 23 年度末）を用いて、地震により被害が想定される自治体毎の管きょ延長を整理した。
この結果、地震による施設被害が想定される自治体の管きょ総延長は約 33 万㎞（全国管路延長の 3/4）、うちコンクリート管が約 12 万㎞、陶管が約 3 万㎞、塩化ビニル管が約 16 万㎞、その他が約 2 万㎞となった。
（４）想定震度別被害率の設定
施設の被害量を算出するためには、過去の地震時における震度階級別の被害率を用いる方法がある。過去の地震における被害率を整理すると、表 2 に示す通りとなる。なお、被害率の「最大」「最小」は、該当自治体別に算出した被害率の最大値と最小値を示している。

震度
階級※１
55+
66+
7※2
合

表 2 兵庫県南部地震・中越地震における震度階級別の管路施設被害率
該当
管路延長
被害延長
被害率
自治体数
（km）
（km）
平均（％）
最大（％）
最小（％）
3
548
4
0.8
1.1
0.0
8
1,409
20
1.4
16.1
0.0
11
9,040
140
1.6
8.1
0.0
5
4,896
233
4.8
25.6
0.6
5
5,877
120
4.8
25.6
1.4
計
21,770
517
2.4
25.6
0.0

出典）第 1 回大規模地震による下水道被害想定検討委員会 資料４※1 震度階級は、該当自治体内（管路被害のあった自治体）での最大震度を示している。
※2 震度 7 の被害率に関しては、震度 6＋の平均・最大被害率を下回るため、震度 6＋と同じ値とした。
地震名

県

自治体

兵庫県南部地震

兵庫県

神戸市
芦屋市
西宮市
宝塚市
川口町

新潟県中越地震
合

新潟県
計

総延長
（㎞）
3,800
247
1,247
540
43
5,877

被害延長
（㎞）
59
24
20
8
9
120.3

被害率
（％）
1.6
9.7
1.6
1.4
21.6
2.0

また、平成 23 年 3 月 11 日に発生した東日本大震災の震度階級別の管路施設被害率（地震被害）3)を表 3 に示す。
表 2 と比較すると、東日本大震災の被害率が、過去の地震の被害率を下回っている。これは、地震特性の違いや、東京都など管路総延長が長大な自治体で被害延長が小さいためである。

- 89 -

震度
55+
66+
7
合計

表 3 東日本大震災における震度階級別の管路施設被害率
被災
管路延長
被害延長
被害率
自治体数
（km）
（km）
（％）※平均
1
16
0.03
0.19
13
33,58750
0.15
56
19,268295
1.53
55
10,007
250
2.50
7
2,124
47
2.22
132
65,001642
0.99

出典 ： 『下水道地震・津波対策技術検討委員会報告書』P.21※ 国土交通省調べ、平成 24 年 2 月 6 日現在。
※ 「震度」は産能研の「地震動マップ即時推定システム」による推定値である。

（５）自治体別被害量の算出
南海トラフ巨大地震における地震・津波による下水道管路施設の被害量は、自治体別管路延長に震度階級別被害率を乗ずることで算出ができる。
被害率は、被災自治体の耐震化状況や地盤条件（液状化し易さ）、老朽度合い等によって異なると考えられる
ため、これら影響因子を勘案した上で被害想定する必要がある。表 4 に、被害率に影響を与えると考えられる因子を示す。
特に、施設の耐震化の進捗状況は、被害率に直結する重要な因子である。このため、耐震化されている管路施設を被害対象から除外することで精度が向上すると考えられる。なお、表 2 の被害率を用いて、平成 9 年以前に施工された管路を未耐震と仮定し、その管路延長より想定被害延長を算出すると、東日本大震災の約 8 倍に相当する管路が被災すると予想された。
３．２ 処理場の被害
南海トラフ巨大地震における地震・津波による下水処理場の被害想定については、地震動による被害と津波による被害に区別して想定を行った。
３.２.１ 地震動による処理場の被害（１）被害想定の方法
南海トラフ巨大地震における地震による下水処理場の被害有無は、表 4 に示す、ポンプ場及び処理場の被害率に影響を与えると考えられる因子により想定することが考えられる。現段階では、全ての情報を得ることが困難であるため、ここでは、各処理場位置 2)における地震動の強さと現状の耐震化実施状況に基づいて想定を行った。
被害が生じるのは下記の条件に該当する処理場とした。
【被害が生じるとした処理場の条件】○ 中央防災会議における市町村別最大震度が震度 5 弱以上の自治体の処理場。
○ 耐震化が未実施もしくは一部実施の処理場。耐震化状況判断基準は以下の通り。
実施済：全施設（水処理施設、放流渠等）耐震化が完了している場合一部実施 ：一部施設で耐震化を実施していない場合
未実施：全施設で耐震化を実施していないもしくは状況が不明（２）被害処理場数
上記（１）より南海トラフ巨大地震の地震動による下水処理場の想定被害処理場数を試算すると、対象エリア
内の処理場数約 1500 箇所に対し、約 8 割の処理場が何らかの被害を受けることとなった。これは、平成 9 年以前に建設した処理場の耐震化率が約 3 割と低いことや、場内道路の変状や配管変形等の処理機能に支障のない軽微な被害が「被害」として扱われているため、過大に評価されているものと考えられる。過去の地震においても、地震動のみの被害で稼働停止に陥る可能性は低いと考えられることから、被害程度を細分化した上で、被害想定
及び支援の要否を判断する必要がある。

- 90 -

表 4 被害率に影響を与えると考えられる因子
大別

項目

地震規模

共

通

周
辺
地
盤

埋
戻
土

管
路
施
設

地
震
動
被
害

種別

主なパラメータ

備

考

基本条件

・想定されるマグニチュード、震度、加速度、SI値及び範囲。

土質による
液状化

・埋設位置の土層が沖積層であり、下記条件全てに該当する地盤である。
ⅰ 地下水位が現地盤面から10m以内、かつ、現地盤面から20m以内の深さに堆積する飽和した土質。
ⅱ 細粒分含有率FcがFc≦35%、又は、Fc＞35％でも塑性指数IpがIp≦15の土層。
ⅲ 粒径が50%通過粒径D50≦10mm、かつ、10％通過粒径D10≦1mmである土層。

下水道施設の耐震対策 指針と解説(以下、耐震対策
指針) P.36 （2006 年版）

地形による
液状化

・微地形区分による液状化のしやすい地形。
液状化する可能性が高い地域：現河道、旧河道、旧水面上の盛土地、埋立地・人工改変地区(宅地造成に伴う造成区域)である。

下水道の地震対策マニュ
アル(以下、マニュアル)
P.37

・周辺地盤の液状化危険度PL値が高い区域である。
一般的に、5＜PLで液状化発生の可能性がある。

｢液状化対策技術検討会
議｣検討成果(資料3) P17

粒度分布に
よる液状化

・砂の粒径加積曲線からの想定。(均等係数UcがUc≧3.5だと液状化可能範
囲が広くなる)

マニュアル P.38

地盤特性・側方流動による永久ひずみ。
ⅰ 護岸近傍の液状化地盤(護岸から100ｍ未満)
ⅱ 内陸部の液状化地盤(護岸から100ｍ以上)
ⅲ 非液状化の傾斜地盤(地表面勾配が5％以上の盛土)・埋設管路の通過位置に、地盤の硬軟急変部が存在する。

耐震対策指針 P.44
(地盤の永久ひずみ)

地下水位

・地下水位が高い。(GL-3.0m以浅)

周辺地盤

・周辺地盤が軟弱な地盤である。(緩い砂地盤(概ねN値≦15)、軟弱粘性土
地盤(概ねN値≦7)等)

液状化
危険度

マニュアル P.39

・周辺地盤(微地形区分)における埋戻し土の液状化発生確率が高い。

経年変化

・施工から15年以上経過している。(2003年に発生した中越地震では、1990
年以前に布設された管路の被災がほとんど無かった：エイジング効果)

施工年次

・耐震設計指針の改定後の施工である。

土被り

・埋設深度の深さ。(管渠の土被りがGL-2.0m以深、かつ地下水以下)

布設方法

・施工方法は、開削工法又は非開削工法(推進工法、シールド工法)である。

使用環境

・自然流下管、又は圧送管（埋設及び露出管路、水管橋等）である。

使用管種

・鉄筋コンクリート管、硬質塩化ビニル管、陶管、ダクタイル鋳鉄管他

使用管径

・埋設管渠は、円形管(小口径管、中大口径)、矩形渠、馬蹄渠である。

耐震対策

・耐震対策用継手の採用や埋戻土の液状化対策を実施している。

下水道新技術研究所年報(2005年) P.88

管路施設布設条件

・現場打ち又は側塊ブロックを使用した人孔である。

マンホール

・人孔内へ土砂の流入を防止する対策、又はズレ止めが施されている。

耐震対策指針の改定に伴う耐震対策設計項目

・マンホール浮上対策を実施している。
・管路との接続部は可とう製継手を採用している。

津
波
被
害

・橋梁添架部における圧送管流出対策を実施している。

管路施設

・吐口形状により津波対策(河川遡上した逆流水による人孔蓋飛散や土砂、瓦礫の流入防止)を実施している。

施工年次
地
震
動
被
害
ポ
ン
プ
場
・
処
理
場

・マンホールポンプ制御盤の浸水被害対策を実施している。

・耐震設計指針の改定後の施工である。又は、耐震補強工事施工が終了している。
・液状化に伴う側方流動による基礎杭への影響対策を実施している。

施設の
耐震対策
(液状化)

津波における被害想定要因｢下水道地震・津波対策技
術検討委員会報告書 被害調査結果｣を参照

・液状化による施設の沈下及び傾斜、及び周辺地盤の沈下対策を実施している。

耐震補強対策(可とう製継手,耐震壁,側方流動対策,バイパス水路,機・電施設のブロック化等)実施の有無

・応急復旧用地(塩混等)の確保が可能である。
・場内配管の耐震化補強工事が実施されている。

施設位置
施設配置
津
波
被
害

処理施設

施設構造

・ポンプ場・処理場の海岸からの距離及び標高。(障害物の有無)
・地震による想定津波高及び浸水深。
・津波の浸入方向に対する施設の配置。
・建物開口部(扉・窓)の位置と津波浸入方向。
・軽量資材の固定を実施している。(FRP製覆蓋など軽量覆蓋は、津波による浮力作用で流出被害が発生しやすい）
・津波による浸入水防護壁や波圧及び漂流物の衝突を考慮した構造補強対策を実施している。
・管理棟、水処理及び汚泥処理施設等の建屋は2階建て以上である。

漂流物
機械設備
・電気設備

・処理施設内への漂流物(瓦礫・車・流木等)流入対策を実施している。
・機械設備の防水性を実施している。
・電気設備の設置位置及び防水性を実施している。(高層階への設置等)- 91 -

津波における被害想定要因｢下水道地震・津波対策技
術検討委員会報告書 被害調査結果｣を参照

３.２.２ 津波による処理場の被害（１）被害想定の方法
南海トラフ巨大地震に伴う津波による下水処理場の被害有無は、ポンプ場及び処理場の被害率に影響を与えると考えられる因子（表 4）により想定することが考えられる。現段階では、全ての情報を得ることが困難であるため、ここでは、各処理場位置と、想定される最大津波高さ及び標高に基づき設定した。被害が生じるのは下記に該当する処理場とした。
【被害が生じる処理場の条件】○中央防災会議（南海トラフ巨大地震の被害想定について（第一次報告））における市町村別自治体の想定津波に基づく、以下の条件に当てはまる処理場。
・ 想定浸水区域内で海岸からの距離が 2km 以内位置
・ 上記かつ、浸水深（津波高－処理場標高）≧0.1m（２）津波による被害想定
上記(１）に基づき試算した南海トラフ巨大地震に伴う津波による被災処理場数は約 200 箇所であり、浸水深は、
約 6 割が 0～4m の浸水、約 2 割が 10m 以上となった。また、7 割弱が海岸から 500m 以内に位置していた。しかしながら、現実的には、海岸と処理場の間に存在する津波遮蔽効果のある構造物（高いビル等）の有無や、漂流物となり得る樹木や船舶の有無等が被害の大きさに影響すると考えられるため、一層の精度向上のためには、個別の処理場毎の津波に対する影響緩和要素等をヒアリングし、被害想定に反映させる必要がある。
４．被災時の支援規模の算出
上記の被害想定に基づき、被災後の調査等に必要となる人員を算定した。以下に、その算定方法を示す。
（１） 管きょ被災時の支援規模想定
管きょ被災調査に必要な人員は、一次調査と二次調査に区別して算出した。一次調査と二次調査の必要延長及び必要人員は、東日本大震災をはじめ過去の主要な震災対応時における日進量及び班編制の実績を踏まえ算出した。一次調査については、被災後 30 日で調査を完了させるものと仮定した。
（２） 調査必要人員
一次調査を 30 日で完了させるために必要な班数および人員数は、過去のどの地震の実績（日進量、班編制）を用いるかにより差が生じる。前出の南海トラフ巨大地震発生時における被災想定試算結果を基に、調査必要人員を算出すると、東日本大震災の実績値を用いた場合には 1 千～2 千班で 5 千～1 万 1 千人/日、新潟県中越地震の実績最大値（長岡市）で 0.5 千～0.7 千班、2 千～4 千人/日となる。
また、二次調査に必要な総人員は 7 万～25 万人にのぼり、30～90 日で調査する場合には 2 千～3 千人/日が必要
であろうという結果となった。
５．おわりに
南海トラフ巨大地震における想定被害は、東日本大震災の被害を大きく上回ると考えられている。東日本大震
災を含む過去の大地震時には、震災時のトイレ機能確保の重要性が度々指摘されたが、南海トラフ巨大地震でも、我が国を代表する複数の都市が被災することが想定されており、代替トイレの確保や汚水・汚泥の処分等、極めて深刻な問題が発生する可能性がある。東日本大震災の教訓を活かし、被害の最小化に向けた様々な取り組みに迅速に着手するために、本研究の成果が活用されれば幸甚である。
なお、本報告に記載の数値については、被災後実際に調査を担当する調査会社及び現業者数が考慮されていな
いことや、多くの仮定条件に基づくマクロ的な検討であり、今後さらに精査する必要がある。
【参考文献】1)南海トラフ巨大地震の被害想定について（第一次報告）、中央防災会議防災対策推進検討会議南海
トラフ巨大地震対策検討ワーキンググループ、2012.8.29、2)下水処理場ガイド 2010、公共投資ジャーナル社、3)
下水道地震・津波対策技術検討委員会：下水道地震・津波対策技術検討委員会最終報告書、2012.3- 92 -

研究コラム2. 社会資本の予防保全的管理のための点検・監視技術の開発
下水道研究室室

長 横田 敏宏

主任研究官 深谷渉

研 究 官 末久 正樹
部外研究員 野澤 正裕
１．はじめに社会資本が日本より早く高齢化した米国では、人命を巻き込む落橋事故が発生し大きなニュースとなった。日本
でも高度経済成長期に集中投資した社会資本の高齢化・老朽化による事故や災害、維持管理費・更新費の急増が懸念されている。下水道分野においても、昭和 40 年代以降から急速に整備が進められた我が国の下水道事業は、
近年、45 万㎞に及ぶ膨大な管きょストックに対する老朽化問題が顕在化している（図 1）。下水道管きょに起因する道路陥没が全国で年間 4 千件 1)も発生しており、国民の安全・安心確保に向けた予防保全として改築事業等への大幅な投資が求められている。一方、社会的情勢に着目すると、人口減少や少子高齢化の局面に入ったことで、より一層の財政逼迫が予想され、料金収入の減少等による下水道事業経営の脆弱化が懸念される。このため今後、時間の経過とともに老朽化していく既存施設を、限られた予算内で、適正に管理し機能の持続性を確保するとともに、施設の長寿命化を図ることが必要とされている。施設の長寿命化に向けては、下水道管きょの状態を適切に把握し、下水道管きょの致命的損傷の発生を未然に防ぐことが重要である。
そこで本研究では、下水道管きょの致命的損傷の発生を未然に防ぐ予防保全的管理の推進と適切な改築更新の実施に向けて、より効率的な診断手法・診断装置として①管口カメラを活用したスクリーニング併用型調査、②MMS技術の活用による道路陥没予兆発見手法、③簡易型 TV カメラ調査機器の開発に関する検討を行った。

図 1 管きょの年度別整備延長
２．下水道管きょの維持管理の現状と課題
現在の管きょの劣化調査は、視覚調査にて行われることが一般的であり、人の出入りが可能な大口径（800 ㎜以上）においては作業員（自治体職員や維持管理業者）による直接目視調査、人の出入りが不可能な中小口径（800㎜未満）ではＴＶカメラ調査が行われる。

- 93 -

研究コラム一般的なＴＶカメラを用いた調査は、マンホール間を一工程とし、管きょ内の映像を地上のオペレータ室内のモニターＴＶに映し出し、オペレータが劣化状況を判断するものである。ＴＶカメラは、走行中は前方の状況を映し、異常箇所では一旦停止後、レンズを回転させ壁面の状況を映し（側視）、劣化の判定を行う。有線式で、起点となるマンホールから 100ｍ以上の走行が可能である。１日当たりの作業量は、劣化の程度により差違があるが、標準的には 300ｍ/日程度である。
調査の頻度については、下水道維持管理指針に「供用開始後経過年 0～30 年では、潜行目視調査又はＴＶカメ
ラ調査は 10 年に 1 回」の記載があるが、管きょの平均経過年数と道路陥没件数の関係や、維持管理を積極的に実施している自治体の実績に基づき設定された、いわば理想的な調査頻度である。これに対し、全国での管きょ劣化調査の実態は、年間の調査延長が総管きょ延長の 1％程度となっており、理想と実態に大きな乖離が見られる（図2）。下水道管きょ施設の管理を行うにあたっては、施設の致命的損傷に繋がる劣化を早期に発見し処理する予防
保全型維持管理が必要であるが、地方公共団体の厳しい財政事情に加え、管きょ診断を行う調査機器が有する課
題も、維持管理の足かせになっていると言える。
今後の本格的な維持管理時代に向け、早く、安く、的確に管きょ調査診断を実施できる調査手法及び機器開発が必要となっている。

図 2 都市規模別の管きょの点検調査実施率（H21 年度）
３．管口カメラを活用したスクリーニング併用型調査 2)（１）スクリーニング併用型調査の概念
厳しい予算制約の中、膨大な管きょストックに対して一律に点検、調査を行うには限界があり、経過年数の少ない管きょに最初から TV カメラ調査を実施することは経済性、効率性の観点から改善の余地がある。管きょに起因する事故を防止し、ライフサイクルコストを低減するため、管きょ内を早く安く調査し、管きょの劣化状況を簡易に判断できる調査手法が求められている。上記の観点から本研究では既存の詳細調査（TV カメラ調査）とス
クリーニング調査（簡易調査）を組み合わせたスクリーニング併用型調査手法の有効性の検討を行った。本調査
手法は TV カメラによる詳細調査の前に、管きょ内を早く安く調査できるスクリーニング調査（簡易調査）を実施することで、TV カメラ調査を実施すべき箇所の絞り込みを行い、調査全体としての効率性（経済性、調査延長）を向上させることを目的としている。スクリーニング併用型調査の概念を図 3 に示す。

- 94 -

研究コラム
机上スクリーニング簡易カメラ等調査により、短期間で全線の大まかな状況確認が可能。
必要な箇所のみTVカメラ調査するため効率的かつ経済的。
異常あり
異常あり

異常あり

ｽｸﾘｰﾆﾝｸﾞ調査

詳
細
調
査

スクリーニング詳
細調
査

抽出TVカメラ調査

図 3 スクリーニング併用型調査の概念（２）管口カメラの性能評価①管口カメラの諸元
本研究では、スクリーニング調査（簡易調査）機器として管口カメラに着目し、機器性能及び異常判定精度の検証を行った。管口カメラとは伸縮可能な操作棒の先にカメラとライトをつけた調査機器である。写真 1 は、国内で販売されている国産管口カメラである。
管口カメラによる調査は、調査員がマンホール内に直接入らず地上からビデオカメラをマンホール内に挿入し、管きょ内の状況を視認できる範囲で調査するものであり、管きょの上下流のマンホールからの調査で 1 セットとしている。調査の前処理（洗浄工）は基本的に行わない。既存の詳細調査（TV カメラ調査）に比べ、安価で短期間に多くの管きょを調査することが可能であり、TV カメラ調査の機能を補完するスクリーニング調査機器として有効であると考えられる。管口カメラ調査の作業模式図を図 4 に、管口カメラの主な特徴を表 1 に示す。

運転手（一般）
調査技師

調査助手

調査作業員

管口テレビカメラ

図 4 管口 TV カメラ調査作業模式図

Ａ社製

Ｓ社製

Ｑ社製

写真 1 国産管口カメラの外観- 95 -

研究コラム
表 1 管口カメラの主な特徴
項目

内容

調査目的

従来のTVカメラによる調査路線の絞込みや管渠の清掃の
要否の判定

流下区分

自然流下

適用管種

全ての管種

適用管径

φ 150～φ 1200

備考

長さ方向 ズーム機能、光量により異なる。
調査範囲
断面方向 水面より上検出される異常
長所・構造的以上、機能的異常の全般にわたり判断可能
・ただし、異常の程度の大きいものに限られる・機器が比較的軽量であるため、1箇所あたりの調査時間が短く、移動も容易である。
・管口からの調査のため、管渠中央付近の異常を見落とす可能性がある。
・断面の変化にあまり影響を与えない異常（破損・クラック・
継手ズレ等）は発見しにくい。

短所②模擬劣化管きょを用いた実験
管口カメラは、TV カメラと比較して安価で簡単に操作できるが、一方で、視認範囲の制限や調査の精度が課題とされている。このため国総研構内にある模擬劣化管きょ(写真 2)を用いて管口カメラ調査の適用範囲を把握するための実験を行った。模擬劣化管きょは、塩化ビニル管(VUφ200mm)と鉄筋コンクリート管(HPφ250 mm)の 2 種類からなり、管きょの内面の異常を再現している（表 2）。
表 2 模擬劣化管きょ内に再現した異常の諸元
不具合項目
異常項目
クラック
浸入水
HP
VU
HP
VU
HP・VU
管頂部から
長さ100mm 長さ80mm 長さ100mm 長さ75mm
φ 3mmの
幅10mmの 幅10mmの 幅10mmの 幅10mmの
A
管を通して
軸方向
軸方向
円周方向 円周方向
約0.8L/min
クラック
クラック
クラック
クラック
で注水
管側部から
長さ100mm 長さ80mm 長さ100mm 長さ70mm
φ 3mmの
幅4mmの 幅3mmの 幅4mmの 幅3mmの
B
管を通して
軸方向
軸方向
円周方向 円周方向
約0.8L/min
クラック
クラック
クラック
クラック
で注水

ラ
ン
ク

破損

写真 2 模擬劣化管きょ- 96 -

取付管突出
VU

扁平
VU

-

(20%扁平)
管の中央を
40mm
押し潰した

35mmの
突き出し

(10%扁平)
管の中央を
20mm
押し潰した

研究コラム
実験は水が流れていない状態で表 2 に示した異常が管口カメラで管口から何メートルの範囲まで視認できるかを検証した。
実験の結果、破損やクラックのような管壁に発生する異常項目は、管口から概ね 3m 以内までであれば視認可能であった。一方で管きょの断面を変化させる取付管突出や木根侵入といった項目は、照度の高い機材を用いれば管口から 30m 程度離れていても発見することが可能であった。
続いて管口カメラの視認範囲に影響を与える要因を明らかにするため、国内における使用実績と性能の違いに配慮し、3 種類の管口カメラ（管口カメラ 1 と 2 は国産、管口カメラ３は海外製）を選定し実験を行った。実験に使用した管口カメラの仕様を表 3 に示す。なおモニターは、管口カメラ１は付属のものを使用し、管口カメラ 2と 3 は一般的なものを使用した。またモニターのコントラスト等の調整は、実験中行っていない。
実験では端部の管中心に照度計を設置して管口カメラライトの照度の測定を行った。なお、被験者は 1 名であり、模擬劣化管きょの下流側は暗幕で閉じた状態で試験を行った。管端部に設置した文字（白地の紙に 20 ポイン
トの「あ」）を認識できるか、又は機械のオートフォーカス機能が正常に作動するか否かで測定限界を決定した。
試験の結果、管口カメラ 1 と 2 は照度の下限値となった管口からそれぞれ約 15m(約 20lx)、約 25m(約 80lx)が、
管口カメラ 3 はオートフォーカス機能が正常に作動した管口から約 40m が測定限界となった(図 4)。
オートフォーカスは調査実施を効率的に進める上で重要な機能であるが、測定対象物が遠くなると機能しなくなる。このため管口カメラの測定限界に影響を及ぼす要素として、ライトの照度とともにカメラのズーム機能、とりわけカメラのオートフォーカス対応範囲が重要であることが明らかとなった。
表 3 実験に使用した管口カメラの仕様
管口カメラ １（光学）×（デジタル）カメラ
10倍×4倍＝40倍
CCD1/4 38万画素
照 明 ハロゲンランプ35W×1ヶ・チルト（上45°下90°）
制御・パン（左右10°）・1.5m～3.8m（伸縮） ・1.6m（延長）ポール
ネジ込みにて継ぎ足し可備 考 ・パン、チルトを遠隔操作

管口カメラ ２（光学）×（デジタル）
18倍×12倍＝216倍
CCD1/4 38万画素
H.I.Dランプ10W×2ヶ（切換式）・チルト（なし、手動可）
・パン（なし）管口カメラ ３（光学）×（デジタル）
36倍×12倍＝432倍
CCD1/4 38万画素
H.I.Dランプ14W
・チルト（なし、手動可）
・パン（なし）・1.8m～7.2m（伸縮）・1.8m～7.2m（伸縮）・距離測定機能（6m～48m）

・距離測定機能（6m～48m）

1000
凡例

照度（ｌｘ）

確認可
確認不可

100

照度
不足

オ自動で
ートフォ
ー焦点が
カス機能
せず
合わない

10
0

10

管口カメラ12030
距離(m)
管口からの距離(m)

管口カメラ240

50

管口カメラ3

図‐4
管口カメラの測定可能範囲(HPφ250mm,VUφ200mm)
図4- 97 -

研究コラム
③現地調査による検証
模擬劣化管きょを用いた検証につづき、H 県 K 市及び N 市において管口カメラ調査及び TV カメラ調査を実施し、判定結果を比較することにより管口カメラの視認範囲の評価を行った。
両市における調査実施数量を表 4 に示す。
なお、TV カメラ調査では事前に管内洗浄を実施したが、管口カメラ調査は管内洗浄前に調査を行うのが一般的である。また、TV カメラ調査はＡランク（重度）、Ｂランク（中度）、Ｃランク（軽度）の判定を行っているのに対し、今回の管口カメラ調査ではランクの判定は行っていない（異常の有無のみ判定）。
表 4 調査実施数量
調査箇所

管径

管種

スパン数

管きょ延長（km）

H県K市

φ250

HP

116

2.40

H県N市

φ300～500

HP

87

2.12

203

4.52

計

ＴＶカメラ調査で確認された各異常の集計結果を図 5 に示す。各項目ともＡランク（重度）、B ランク（中度）の異常が少なく、Ｃランク（軽度）の異常割合が多い。
【破損】

Aランク,
6 , 4%【クラック】

Aランク,
11 , 3%

Ｂランク,
16 , 12%

Ｂランク,
69 , 20%
Ｃランク,
265 ,
77%

Ｃランク,
117 ,
84%

Aランク

Ｂランク

【継手ズレ】 Aランク,
1 , 0%

Ｃランク

Aランク

Ｂランク,
1 , 0%

【浸入水】

Ｂランク

Aランク

Ｃランク

Ｃランク

Aランク,
4 , 0%

Ｂランク,
181 ,
30%

Ｃランク,
425 ,
70%

Ｃランク,
375 ,
100%

Aランク

Ｂランク

Ｂランク

Ｃランク

図 5 異常箇所のランク別割合
表 5～8 に各異常の発生距離（近い方の管口からの距離）毎の発生件数と、発生距離毎の発見割合を示す。また、以下に評価結果のまとめを示す。
・ 破損、クラックは、0～1ｍで発見割合が高く、1ｍ以上で発見割合が低かった。なお、1～3ｍ範囲でもＡラン
ク、Ｂランクは一定程度発見できている。
・ 継手ズレは、いずれの地点でも発見率が低くなった。今回の調査ではＣランクがほとんどを占めており、いず- 98 -

研究コラムれも微細な継手ズレであることから発見率が低くなったと考えられる。Ｂランクについては、発生箇所は１箇所のみであるが、4～5ｍ地点の継手ズレが確認できており、Ａ・Ｂランクであれば視認できる可能性がある。
・ 浸入水は、10ｍ未満ではいずれの地点でも高い発見割合であった。Ｃランクの異常でも発見割合が高く、管口
カメラにより視認しやすい項目と考えられる。管内壁の浸入水跡の変色箇所に注目することにより、管口からかなり離れた箇所の異常も視認できることが分かった。
表 5 異常発生距離別の発見割合（破損＋クラック）
破損＋クラック
発生件数
発見割合（％）
発生件数
発見割合（％）B ランク
発生件数
発見割合（％）
C ランク
合計
合計発見割合（％）
A ランク

0-1
2
100%
6
100%
42
81%
50
84%

1-2
2-3
0
0
4
1
25% 1 0 0 %
43
31
40%
26%
47
32
38%
28%

不具合発生距離区分（m以上-m未満）
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
2
2
0
0
0
0%
0%
5
2
2
2
1
40%
50%
0%
0%
0%
20
17
15
15
4
5%
12%
0%
7%
0%
27
21
17
17
5
11%
14%
0%
6%
0%

総計

8-9
0
0
0
-

9-10 10以上
0
3
0%
0
12
0%
2
108
0%
0%
0
2
123
0%
0%

9
22%
35
31%
297
21%
341
22%

表 6 異常発生距離別の発見割合（継手ズレ）
継手ズレ

不具合発生距離区分（m以上-m未満）
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8

0-1

1-2

2-3

-

-

-

-

-

-

-

-

発生件数
発見割合（％）
発生件数
発見割合（％）B ランク
発生件数
発見割合（％）
C ランク
合計
合計発見割合（％）

8-9

総計

9-10 10以上

0

A ランク

4
25%
4
25%

41
10%
41
10%

54
6%
54
6%

1
100%
45
2%
46
4%

37
3%
37
3%

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

105
0%
105
0%

1
100%
344
3%
345
4%

19
0%
19
0%

33
3%
33
3%

1
0%
1
0%

3
33%
3
33%

2
0%
2
0%

表 7 異常発生距離別の発見割合（浸入水）
浸入水

0-1

発生件数
発見割合（％）
発生件数
発見割合（％）B ランク
発生件数
発見割合（％）
C ランク
合計
合計発見割合（％）

1-2

2-3

不具合発生距離区分（m以上-m未満）
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8

3
1
100%
100%
42
14
11
98% 100% 100%
35
33
47
100%
91%
79%
80
47
59
99%
94%
83%

A ランク

-

8-9

-

総計

9-10 10以上

-

-

-

-

-

8
88%
23
74%
31
77%

13
92%
25
68%
38
76%

12
16
8
6
1
92% 100% 100% 100% 100%
36
37
16
1
2
69%
70%
94% 100%
50%
48
53
24
7
3
75%
79%
96% 100%
67%

4
100%
182
70%
423
48%
609
55%

51
0%
168
1%
219
0%

表 8 異常発生距離別の発見割合（その他）
その他
発生件数
発見割合（％）
発生件数
発見割合（％）B ランク
発生件数
発見割合（％）
C ランク
合計
合計発見割合（％）
A ランク

不具合発生距離区分（m以上-m未満）
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8

0-1

1-2

2-3

8-9

-

-

-

1
100%
1
100%
2
100%

4
2
1
1
1
1
1
75% 100%
0% 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 %
9
7
7
9
11
7
2
2
89%
86% 100%
89%
82%
71%
50% 100%
13
9
8
10
12
8
3
2
85%
89%
88%
90%
83%
75%
67% 100%

9-10 10以上

総計
0

-

-

-

-

-

-

-

-

-

5
0%
20
10%
25
8%

17
59%
75
65%
92
64%

※その他＝取付管突出し、モルタル付着、木根侵入等- 99 -

研究コラム④管口カメラの視認範囲のまとめ
模擬劣化管きょ及び現地における検証結果より、管きょ内に発生した A、B ランクの異常に対する管口カメラの視認範囲について以下の点が明らかとなった。
・クラック、破損は管口から 3m 以内まで発見することが可能である（ただし、浸入水が発生している箇所は10ｍまで発見することが可能）。
・取付管突出や木根侵入といった管断面に発生した異常は、管口から 15m 程度の異常でも発見可能である。
（３）スクリーニング調査の有効性評価①管きょ内に発生する異常傾向の整理
ここでは管きょの耐荷性能に影響を及ぼす異常である破損、クラック、浸入水を対象に、各異常がスパン内に発生する位置について国総研が所有する TV カメラ調査データをもとに整理し、異常が発生したスパンのうち管口カメラ調査でスクリーニングが可能なスパンの割合について明らかにした。まず、コンクリート管 649 スパンのTV カメラ調査結果データ（表 9）から、 Ａランク（重度）およびＢランク（中度）の異常を対象に、マンホール（管口）から発生箇所までの距離（異常発生距離）を整理し、集計を行った。なお異常発生距離は上流マンホールおよび下流マンホールからの距離のうち、短い方の距離を計測している。
表 9 国総研所有 TV カメラ調査データの異常箇所数とランク
不具合ランク

不具合項目
破損
クラック
浸入水

A

B

総計

C

箇所数

157

261

237

655

割合（％）

24

40

36

100

箇所数

203

257

253

713

割合（％）

28

37

35

100

箇所数

26

138

734

898

100

割合（％）

3

15

82

箇所数

24

118

296

438

割合（％）

5

27

68

100

継手ズレ
管きょの耐荷性能に影響を及ぼす破損、クラック、浸入水の集計結果を図6、図 7、図 8 に示す。

破損の場合、前述した模擬劣化管きょ及び現地調査による検証結果から管口カメラによるクラックの視認範囲
総計
410
774
1,520
2,704
を 3m と仮定すると、破損全体の約 40％が管口カメラによって確認できると思われる。また、クラックの場合も、同様に管口カメラによるクラックの視認範囲を 3m と仮定すると、クラック全体の約 60％が管口カメラによって確認できると思われる。浸入水についても同様の傾向が見られ、現地調査による検証結果から管口カメラでも管口から 10m 程度まで視認できると仮定すると、管口カメラで約 70％の浸入水が発見できると考えられる。
各異常とも 50％以上が管口から 5m 以内に発生しており、管口付近を適正に調査することで、スパンの劣化の概況を判断するスクリーニングが有効であると推察される。
100
破損 発生割合（累計）（％）

90
80
70
60

50
40
30
20
10

0
0

3m 5

10

15
20
不具合発生距離（ｍ）

図 6 破損の発生割合（累計）- 100 -

25

30

研究コラムクラック 発生割合（累計）（％）

100
90
80
70

60
50
40
30

20
10
0

0

3m 5

10

15
20
不具合発生距離（ｍ）

2530

図 7 クラックの発生傾向（累計）

浸入水 発生割合（累計）（％）

100
90

80
70
60
50
40
30
20
10
0

0

5

10m10

15
20
不具合発生距離（ｍ）

2530

図 8 浸入水の発生傾向（累計）②スクリーニング併用型調査の有効性評価（調査精度）
スクリーニング併用型調査のフローを図 9 に示す。スクリーニング併用型調査の場合、図 10 で示したとおりス
クリーニング調査で異常が確認されたスパンには、次のステップとして TV カメラ調査を行うことになるため、管口カメラの視認範囲外に存在する異常についても、その際に発見することが可能である。ただし、管口カメラの視認範囲外にのみ異常が存在する場合は、スクリーニング調査で異常なしと判断されてしまうため、重大な異常を見逃してしまう恐れがある。前述した現地調査の結果から管口カメラによる破損、クラックの視認範囲を 3m（浸入水発生箇所については 10m）、と仮定し、国総研が所有する異常の発生した下水道管きょスパンのデータのうち、どの程度がスクリーニング可能かを検証した。その結果、76％がスクリーニング可能との結論が得られた。
START

調査優先
順位の判定

OK
（維持管理継続）

机上スクリーニング
優先道小

優先順位
中

優先順位
高

スクリーニング調査（管口カメラ調査）

異常なし

異常あり

現地調査の
実施

詳細調査
異常なし

（TVカメラ調査）

異常あり

対策の実施

対策の判断、実施

図 9 スクリーニング併用型調査フロー- 101 -

研究コラム③スクリーニング併用型調査の有効性評価（調査コスト）
スクリーニング併用型調査のコスト面での優位性の検証を行うため、ＴＶカメラのみで調査を行った場合との調査コストの比較を行った。なお、スクリーニング併用型調査の場合、視認範囲において異常が確認された管きょに限定して再度 TV カメラ調査を行うことから、異常が少ないと思われるエリアに対して実施し、異常スパンとそうでないスパンを判別することにより、一律に TV カメラ調査を実施する場合に比べ、経済的に優位となる。異常箇所の発生割合については、過去の下水道研究室の研究結果 3),からも管きょの経過年数と明確な相関があることが明らかになっており、経過年数が少ない管きょほどスクリーニング併用型調査が経済的に有意であるといえる。
本検討では調査区域全体における不良管きょ延長の割合を管きょ健全率予測式（国土技術政策総合研究所資料第 654 号Ｐ7）より概算し、経過年数ごとの比較を行った。主な検討条件、検討結果を図 10 に示す。
主な検討条件
管口カメラ調査の費用単価：300 円/m（管路協歩掛より試算）

TV カメラ調査の費用単価 ：1,900 円/m （下水協歩掛より）
不良管きょ延長：管きょ健全率予測式より概算
2.00

調査費用（百万円/km）

1.80
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
0.60

スクリーニング併用型調査

0.40
ＴＶカメラ調査のみ

0.20
0.00
10年

20年

30年

40年

50年

60年

70年

80年

管渠の経過年数（年）

図 10 調査コスト比較（４）まとめ
単純なコスト比較の場合、｢TV カメラ調査のみ｣と比較して精度はやや劣るものの、大幅なコスト低減が可能であるといえる。とくに限られた財源で膨大な管きょ延長の調査を行う場合、対象とする管きょの経過年数が 30 年以内であれば経済的に高い優位性を持つ（TV カメラ調査のみと比較して単純なコスト比較で１/５～２/５）ため、この期間にスクリーニング併用型調査を運用することで、緊急度の高い管きょとそうでない管きょを簡易に判別出来ることから、広範囲における調査を経済的かつ早期的に実施することが可能である。
ただし、管口カメラの視認範囲外にのみ異常が存在する場合、スクリーニング調査では異常なしと判断されてしまうため、50 年以上経過した老朽管や交通量の多い重要路線については最初から詳細調査を実施するなど、適切なリスク評価に基づく机上スクリーニングを行うことが重要である。
今後のスクリーニング調査精度の向上に向けては①管口カメラのズーム機能、ライトの照度オートフォーカス
対応範囲等の改良によりスクリーニング調査の可視域を広げる調査機器の高度化とともに、②道路陥没の発生状
況などから管きょの劣化に伴う道路陥没等の発生確率とその影響を適切に評価し、スクリーニング調査をすべき箇所とそうでない箇所を判別する机上スクリーニングの高度化が重要であるといえる。

- 102 -

研究コラム４． MMS 技術の活用による道路陥没予兆発見手法 4),5),6)（１）MMS 技術とは
道路陥没の原因の 1 つである地下空洞は、水道などの地下埋設物の老朽化に伴う損傷部からの土砂流失や、埋め戻し土の緩みにより生じると考えられる。下水道管きょによる道路陥没の予兆を効率的に発見することを目的とし、環境総合テクノス(株)との共同研究として、MMS 技術を活用した陥没予兆発見手法確立のための研究を
平成 23 年度から実施した。
MMS（Mobile Mapping System）は、路面の三次元計測データを取得するための高精度 GPS 移動計測装置（以下、MMS）の通称である。MMS は、GPS（全地球測位システム）と IMU（慣性姿勢計測装置）及びオドメト
リ（タイヤの回転角から現在位置を推定する手法）により車両の位置・姿勢を計算し、車両に取り付けられたレーザスキャナとカメラにより道路周辺や路面の三次元地形を計測し、モデル化するシステムである。レーザスキ
ャナ等の計測に必要な機材は車両の天端に取り付けられており、走行しながらデータを取得することが可能であるため、交通規制の必要がない（写真 3）。
本技術は、計測対象物の現状把握の他、定期的な計測により得られた三次元計測データを解析することで経時的な変化が分かることから道路の路面調査においても実績がある。
共同研究では、本技術を応用した下水道管きょに起因する道路陥没の予兆発見技術の実用化に向け、実フィールドでの実証研究を行った。

写真 3 ＭＭＳ搭載車輌と取得データイメージ（２）Ａ市における調査事例
平成23年11月～平成24年8月の期間中、A市において計測を3回（11月、5月、7月）実施した。計測対象は、Ａ
市でも古くに布設された管きょが多く、また陥没履歴の多い路線とし、一回あたり約44㎞の路面を、概ね3日かけて計測を行った（時速40～60㎞）。
この期間中にＡ市内で発生した下水道管きょに起因する道路陥没は241 件あり、このうち57ヵ所/44㎞でMMSによる計測を行った。図10に計測結果例を示す。第1回目及び2回目とも同一の基準点を元に計測しており、寒色系が基準点より高いもの、暖色系が基準点より低いものを示し、時系列画像を比較することによって当該地点が陥没したか隆起したかを定量的に判定可能である。この箇所におけるMMS計測は平成23年11月下旬と陥没直前の平成24
年5月中旬に行っており、陥没前の路面沈下の変化量は約16mm/6ヶ月であった。
他の陥没地点における沈下の変化量は7.5mm～31.6mm/6ヶ月で、下水道管きょが原因で道路が陥没する場合、陥没発生前の半年間の沈下量は、概ねこの範囲と推定され、より多くのデータを蓄積することによりMMSによる路面形状の経時変化から陥没箇所を事前に察知できる可能性が示唆されたと考えている。

- 103 -

研究コラム
陥没地点

マンホール

第1回計測データ（コンター図）2011/11計測

第2回計測データ（コンター図）2012/5計測

経時変化解析データ(第1回データと第2回データの差分)

図10 陥没発生前の路面計測結果（A市）（３）今後の課題
MMSでの現地計測は交通規制を伴なわず、車両で走行するだけでデータの計測が可能となるため、TV カメラ
調査と比べ現地での作業時間を大幅に短縮することが可能である。しかし、陥没危険箇所を路面の三次元計測データから抽出するにはより多くの陥没データを解析し、沈下量の閾値等を決定する必要がある。これには、一定期間内の沈下量だけでなく、実際生じた陥没の大きさと沈下量の関係や、舗装厚や土被りとの関係、下水道管きょの口径や材質、劣化の進行度（損傷の程度）、交通量等も考慮にいれた検討が必要となる。今後は、これらの検討を進めるとともに、実用化に向けて必要となる計測頻度や精度等についても整理し、調査手法の確立を目指す
こととしている。なお、MMS 技術を活用した陥没予兆発見手法確立のための共同研究の成果は、国土技術政策
総合研究所資料第750号7)に取りまとめているので参考にされたい。
５．下水道管きょの効率的な点検調査技術に関する研究（１）共同研究の目的
２．で示した点検調査実施率の向上に資する新たな簡易型 TV カメラ調査機器を開発することを目的とし、管清工業(株)、(株)カンツールとの共同研究として、平成 23 年度から実施した。本共同研究では、調査の効率性の向上を図るために、下記（表 10）の達成目標を設定するとともに、目標を達成しうる機器の試作及び現地における走行実験を実施し、実用化の可能性及び課題の整理を行った。
表10 簡易型TVカメラ調査機器の達成目標
達成項目

達成目標

従来の TV カメラ調査

日進量・1000ｍ/日以上

TV カメラの標準日進量＝300ｍ/日

準備作業

・整備や組み立てが極力尐ない・管径に合わせたタイヤ交換が必要
・車両の移動や駐車スペースが必要

前処理工

・調査前清掃を実施しない

・調査前清掃が必要

所要人数

・調査技術者数：2 名程度
・交通誘導員：1～2 名・調査技術者数：5 名・交通誘導員：2～3 名

機材価格

・一般市販品を組み合わせた安価な物

・コスト面で課題

判定精度

・従来方式と同程度
・スクリーニングとして使用する場合は、異常有無を判定できること・維持管理指針による- 104 -

研究コラム（２）簡易型TVカメラ調査機器の試作
機材の試作にあたっては、一般に市販されているビデオカメラ、照明機器を利用した。これらの機器は、外部電源から電気を供給する必要のないバッテリー駆動である。また、防水性を有し、管きょ内の画像データを録画し蓄積するのに十分な容量の外部メモリーを装着できる仕様となっている。録画状態にして現地を走行させた結果、得られた管きょ内画像は鮮明で目的を達成できるレベルにあった。
また、管きょの内部を撮影しメモリーに記録させて回収するためには、カメラや照明機器を搭載して管きょ内を走行できる台車が必要となる。試作した 4 種類の走行台車（写真 4～7）による実証実験結果を表 11 に示す。このうち、最も日進量が優位であったものは電動 RC 制御車によるもので、3 時間の現場作業で 600m の調査が可能であった。現場の施工条件等を勘案すると、日進量については当初の目標としていた 1000m を概ね達成できるものと考えられる。
表 11 実証実験結果

走

調査方法

効率性の検証結果

車輪式台車

ｲｴﾛｰｹｰﾌﾞﾙで押込む

800ｍ／日そり式台車

ｲｴﾛｰｹｰﾌﾞﾙで押込む

船体型台車

浮力と下水の流れで走行

×
そりがうまく管きょ内で滑らず
×
走行には水深が必要であり、小口径管には不適
1000ｍ/日（600ｍ/3hr）
ｲｴﾛｰｹｰﾌﾞﾙ回収の手間が不要
多尐の土砂堆積、滞留水があっても走行可能

行台
車
電動 RC 制御車

外部電源による自走

写真 4 車輪式台車

写真 5 そり式台車- 105 -

研究コラム写真 6 船体型台車

写真 7 電動 RC 制御車（３）簡易型 TV カメラ調査機器の性能評価
日進量で最も優位であった電動 RC 制御車を用いた B 市における現地調査結果（B 市、80 スパン）をもとに、TV カメラ調査機器の調査精度について検証した（写真 8、9）。ランク判定の誤差はあるものの、概ね従来型の詳細 TV カメラ調査と同等の精度を有しているといえる（表 12）。電動 RC 制御式カメラの有利な点と不利な点に関して表 13 に整理した。また今後のさらなる性能向上に向けた課題を表 14 に整理した。
今回作成したのはあくまで試作機であるものの、日進量、機材価格、作業性の観点から、従来型と比較して優位であるといえ、今後の効率的な管きょ内調査に活用できる可能性がある。

管軸方向クラック

写真 8 管きょ内調査の様子

写真 9 電動 RC 制御式カメラの映像

表 12 電動 RC 制御式カメラと既存の TV カメラとの調査結果比較
通常の詳細 TV カメラ調査 合計 10 スパン
Ａ

Ｂ

Ｃ

なし

6

4

0

0

Ａ

9

5

4

－

－

電動 RC 制御式カメラ

Ｂ

1

1

－

－

－

合計 10 スパン

Ｃ

0

－

－

－

－

なし

0

－

－

－

－

- 106 -

研究コラム表 13 電動 RC 制御式カメラの優位性検証
項目

電動 RC 制御式カメラ

既存 TV カメラ

日進量

1000ｍ／日TV カメラ車の移動の必要が無い
発電機を必要としない

300ｍ／日準備作業

TV カメラ車の移動が必要

前処理工

原則、事前の洗浄・清掃を行わない

事前の洗浄・清掃を行う

一般的
所用人数

点検技術者数：3 名
交通誘導員：2～3 名

調査技術者数：5 名
交通誘導員：2～3 名

機材価格

既製品と比較して安価

コスト面で課題

判定基準

簡易な判定基準を用いた判定が可能

従来基準に従った判定可能

詳細調査

詳細調査には不適

詳細調査可能表 14 点検カメラ手法の構成要素と現況把握・評価、今後の課題
構 成 要 素 項 目

現況把握

評価、今後の課題① カメラ本体の機能
カメラ

解像度、広角度合、動画ﾌﾚｰﾑﾚｰﾄ

機能として当面は十分

映像記録

32GB SD カード

同上

防水懐中電灯（単３電池２本）

LED と充電池による方式の開発② 外部照明カメラ③ モニター機能（有線・無線）なし

電波による映像データ搬送方式の開発④ 映像記録外部制御（有線・無線）
映像記録外部制御

外部制御機能（開始､停止､終了）なし

当面は現状のままで対応

動画の編集

動画編集機能なし、ｷｬﾌﾟﾁｬｰ機能のみ

動画編集ソフトの選定と提出用ﾌｧｲﾙ作成基準の整理

電動走行方式

モーターとリチウムポリマー電池

当面は現状のバッテリー電源方式で対応

走行用電源

内部電池方式

軽量化するための基本、当面は現状のまま

走行方式

ゴムタイヤ四輪駆動

効率的なタイヤ（クローラ式、６輪式）の開発

走行速度

10～12m/分

現状の２倍の速度での映像状況確認

走破性能

土砂、モルタル、油脂を走破する

さらなる走行系の改良（サスペンション等）

無線による外部制御（不完全）光、超音波方式 無線電波周波数・出力の検討

なし

無線での距離の測定、ビデオ画像の取込み

安全索

ナイロンケーブル

他の素材及びケーブル巻取りドラムの検討

回収装置

人孔に入らずに籠を使用した回収回収かご等装置の工夫

① 走行系

電
動
自
走
台
車

② 制御方式③ 距離の測定④ 安全性の確保- 107 -

研究コラム６．まとめ
本技術開発では、下水道管きょの致命的損傷の発生を未然に防ぐ予防保全的管理の推進と適切な改築更新の実施に向けて、より効率的な診断手法・診断装置として①管口カメラを活用したスクリーニング併用型調査、②MMS技術の活用による陥没予兆発見手法開発、③簡易型 TV カメラ調査機器の開発を行った。
①管口カメラを活用したスクリーニング併用型調査においては、実験施設及び現地試験の結果をもとに管口カ
メラの視認範囲を明らかにするとともに、国総研の所有する TV カメラ調査結果データから管口カメラによるスク
リーニング精度を検証した。また従来の TV カメラ調査のみの場合とコスト比較を行い、対象とする管きょの経過
年数が 10 年～30 年程度であれば経済的に高い優位性を持つ（TV カメラ調査のみと比較して単純なコスト比較で１/５～２/５）ことを明らかにした。
また②MMS 技術の活用による陥没予兆発見手法開発では MMS（Mobile Mapping System）を用いた下水道管きょに起因する道路陥没の予兆発見技術の実用化に向け現地での実証を行った結果、下水道管きょが原因で道路が陥没する場合の沈下速度は、概ね沈下の変化量は 7.5mm～31.6m/6 ヶ月の範囲であり、MMS による路面形状の経時変化から陥没箇所を事前に察知できる可能性が示唆された。
③簡易型 TV カメラ調査機器の開発では電動 RC 制御式カメラの試作機を作成し、日進量、機材価格、作業性の観点から、従来型と比較して優位である点を確認した。
今後、調査精度及び効率性のさらなる向上に向け、研究を継続することにより、道路陥没に代表される国民生
活や経済社会活動に甚大な影響を与える下水道管きょの致命的な損傷の回避、長寿命化、コスト縮減の進展が期
待される。

参考文献
1) 国土交通省 HP、http://www.mlit.go.jp/mizukokudo/sewerage/crd_sewerage_tk_000135.html
2) 下水道管きょにおけるスクリーニング併用型調査手法に関する検討、末久・深谷・小川、下水道研究発表会（第 50 回）
、平成 25 年 6 月
3) 平成 23 年度下水道関係調査研究年次報告書集、横田・深谷・宮本・野澤、国土技術政策総合研究所資料第731 号、P14、平成 25 年 4 月
4) 下水道管渠維持管理への高精度 GPS 計測技術の応用～MMS 技術による道路陥没予兆発見～、交久瀬・片山・
深谷、下水道研究発表会（第 50 回）、平成 25 年 6 月
5) 下水道管きょの効率的な新点検調査技術について、片山・交久瀬・深谷・宮本、第 57 回地盤工学ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ、
平成 24 年 11 月
6) 下水道管きょに起因する道路陥没の効率的な点検調査方法について、片山・交久瀬・深谷、土木学会第 68
回年次学術講演会、平成 25 年 9 月
7) 高精度 GPS 移動計測装置（MMS）を活用した下水道管渠起因の道路陥没予測発見手法の検討～下水道管きょの効率的な点検調査技術に関する共同研究報告書～、横田・深谷・末久・宮本・片山・交久瀬、国土技術政策総合研究所資料第 750 号、平成 25 年 9 月- 108 -

II. その他の予算による研究［下水処理研究室］

1. 地域における資源・エネルギー循環拠点としての下水処理場の技術的ポテンシャルに関する研究
下水処理研究室

室

長

原田 一郎

主任研究官

山下 洋正

研 究 官

藤井 都弥子

部外研究員

井口

斎

１．はじめに
平成 21 年 12 月に閣議決定された「新成長戦略」では、グリーンイノベーションによる成長とそれを支える資源確保のため、リサイクルの推進による国内資源の循環的な利用の徹底や、レアメタル、レアアース等の代替材
料などの技術開発を推進するとともに、総合的な資源エネルギー確保戦略を推進することとされている。
また、平成 22 年 3 月 12 日に閣議決定された「地球温暖化対策基本法案」では、温室効果ガスの排出量の削減について目標を定めるとともに、再生可能エネルギーの供給量について、2020 年までに一次エネルギー供給量に占める割合を 10％に達するようにすることとされている。
下水道事業で使用される電力は、我が国の総電力消費量の 0.7%を占め、自治体が実施する公共事業の中でも温室効果ガスの排出量が比較的多いとされている。このため、下水道事業においても地球温暖化対策の推進が求められており、京都議定書の目標達成計画では、下水道事業に係る具体的な対策として、①下水道における省エ
ネ・新エネ対策の推進、②下水汚泥焼却施設における燃焼の高度化 の２つが位置づけられている。
さらに、第３次社会資本整備重点計画（平成 24～28 年度、以下、３次社重点という）が平成 24 年 8 月 31 日に閣議決定され、下水道分野においても低炭素・循環型社会の実現に向けて未利用・再生可能エネルギーの利用や省エネの促進に関する指標として、H28 年度末までに下水汚泥エネルギー化率を約 29％、下水道に係る温室効果
ガス（GHG）排出削減量を約 246 万 t-CO2／年とすることが掲げられている。
このような社会的背景を踏まえ、下水道事業においても引き続き、資源・エネルギーの循環利用に関する施策を推進していく必要があるものの、現実には制度面・技術面の課題により実施が困難となる場合が多く存在する。
このため、これらの課題について分析し、その対応策について検討していくことが必要である。
本研究は、(a) 下水中の資源やエネルギーの利用可能性及び循環利用技術の評価、(b) 下水処理場を核とした、地域における資源・エネルギー循環の実現に向けたシナリオの提示、(c) 下水処理場における資源・エネルギー
循環利用技術のガイドライン（以下、循環技術検討ガイドラインという）の策定を通じ、下水処理場における資源・エネルギー循環利用技術の導入を推進することを目的とする。
本研究は平成 23 年度より実施しており、本年度は (1) 全国効果把握のためのシナリオ案の作成および導入効
果の試算、(2) 循環技術検討ガイドライン案の提示および下水道管理者等へのヒアリング調査、を実施した。
２．全国効果把握のための導入シナリオ案の作成および効果の試算
２．１ 全国効果把握のためのシナリオ案の作成
下水汚泥のエネルギー化技術としては消化ガス発電や固形燃料化が挙げられる。これら技術の全国的な導入の可能性および効果を試算するため、処理場規模や設備更新時期などの現実的な導入制約を踏まえた導入シナリオ案について検討を行った。具体的には、消化ガス発電については発電未実施の処理場への導入、固形燃料化につ- 109 -

いては焼却炉更新時の導入について、それぞれ可能性を検討した。
（１）下水処理場におけるエネルギー化技術導入実績等の把握試算にあたり、下水道資源有効利用調査（平成 23 年度実績）より、処理場規模（濃縮汚泥発生量）ごとの消化および消化ガス発電の導入実績ならびに焼却炉導入の全数および 20 年以上経過した焼却炉を有する処理場について整理した。
消化および消化ガス発電の導入実績について整理した結果を表 1 に示す。500t-DS/年以上の規模で汚泥消化の導入率が 4 割以上と高くなり、また消化ガス発電も導入される傾向であった。従って、当該規模以上で消化を実施している 218 処理場のうち、発電が未実施の 177 処理場を導入検討の対象とすることが妥当と考えられた。
表 1 処理場規模ごとの消化および消化ガス発電の導入実績（23 年度実績）

処理場規模（ｔ-DS/年）
100 未満100～500
500～1000
1000～5000
5000 以上
全体

処理場小計

消化実施数

消化導入率

1,017
315
135
254
102
1,823

6
53
56
119
43
277

0.6%
16.8%
41.5%
46.9%
42.2%
15.2%

消化ガス
発電実施数
0
0
3
21
17
41

ガス発電
導入率
0.0%
0.0%
5.4%
17.6%
39.5%
14.8%

※集約処理を行っている場合、送り側は処理場数には加算せず、受け側の濃縮汚泥量に加算している。
また、焼却炉導入全数と 20 年以上経過（平成 4 年 3 月以前）かつ稼働中の焼却炉（以下、更新時期の焼却炉という）について処理場数、焼却炉数、焼却能力、汚泥焼却量について整理した結果を表 2 に示す。焼却炉の導入
実績は全国で 129 処理場、計 254 基であるのに対して、そのうち更新時期の焼却炉は 39 処理場、計 53 基であり、それらの焼却能力や焼却汚泥量は、全国の約 2 割を占めていたことから、これらの更新時期の焼却炉を固形燃料化導入の検討対象とすることが妥当と考えられた。
表 2 焼却炉の導入実績および 20 年以上経過した炉の実績

焼却炉
導入実績（23年度）
20年以上経過かつ稼働中

処理場数

焼却炉台数

129
39

254
53

焼却能力合計
(ｔ/日)
24,920
5,113

焼却汚泥量
（t/年）
4,675,572
794,672（ここで、炭化炉および溶融炉は焼却炉に含めない。
）
以上の整理結果に基づき、消化ガス発電および固形燃料化の導入時の制約条件を踏まえた導入シナリオ案を次のとおり設定した。
・シナリオ１ 500t-DS/年以上で消化設備を保有し、発電を実施していない処理場で消化ガス発電を導入
・シナリオ２ 20 年以上経過かつ稼働中の焼却炉を固形燃料化施設に更新
２．２ 導入効果の試算
導入効果は、下水汚泥エネルギー化率および下水汚泥エネルギー化に伴う温室効果ガス削減量について、それぞれ次の式―１、式―２のとおり試算して評価した。
下水汚泥エネルギー化率[%] ＝（消化ガスまたは汚泥燃料として有効利用された有機物量）÷下水汚泥
有機物量×100 ・・・（式－１）
温室効果ガス削減量[t-CO2 /年]＝

濃縮汚泥発生量[t-DS/年]×エネルギー化率[%]×汚泥固形分発熱量- 110 -

[GJ/t-DS]×A 重油炭素排出係数[t-C/GJ]×44/12

・・・（式－２）（試算における設定）有機物量は消化率 50％、汚泥有機分率 80%と仮定して汚泥固形物量より算出した。汚泥固形分発熱量は 18GJ/t-DS 1)、A 重油炭素排出係数は 0.0189t-C/GJ 2)とした。消化ガス発電を導入した処理場では下水汚泥有機物量の 100%が有効利用されたものとみなした。また、20 年以上経過した焼却炉における焼却汚泥
量は、全焼却炉の焼却汚泥量の約 2 割を占めていることから、焼却汚泥の有機物量の 2 割が固形燃料化されて有効利用されるとみなした。
各シナリオにおける導入効果として、下水汚泥のエネルギー化に伴う GHG 排出削減量（t-CO2/年）および下水汚
泥エネルギー化率の試算結果を図－１に示す。
シナリオ１では、500t-DS/年以上で消化設備を保有し、発電を実施していない 177 処理場を新たな消化ガス発電の導入対象とした結果、下水汚泥エネルギー化率は 17.3%となり、4.7％向上した。
シナリオ２では、20 年以上経過した焼却炉を有する 39 ヶ所の処理場（53 基）を新たな固形燃料化の導入対象とした結果、下水汚泥エネルギー化率は 22.4%となり、約 10%向上した。
下水汚泥のエネルギー化に伴う GHG 排出削減量についても各シナリオで一定の効果が得られたが、３次社重点の下水道に係る GHG 排出削減量には他の項目（N2O 排出抑制等）も含まれているため、単純比較は難しい。
これらの検討結果より、処理場規模や設備更新時期など、統計資料で入手可能な情報に基づいて仮定した制約条件をいくつか置いて導入シナリオを検討すれば、全国的な導入効果等について、現実的な試算が可能であることが示された。一方で、３次社重点の目標（例えば、H28 年度末までに下水汚泥エネルギー化率を約 29％に向上）を達成するためには、シナリオ１または２でも不十分であり、エネルギー化技術の一層の導入促進が求められるとともに、そうした導入に適した技術開発（エネルギー効率向上やコスト削減）の強化が必要と考えられた。

(千 t-CO2/年)

図 1 下水汚泥のエネルギー化技術導入シナリオに基づく導入効果の試算結果（GHG 排出削減量および下水汚泥エネルギー化率）
３．循環技術検討ガイドライン案の提示および下水道管理者等へのヒアリング調査
３．１ 循環技術検討ガイドライン案の提示
これまでの検討結果を踏まえ、循環技術検討ガイドライン(仮称)案の骨子を、表 3 に示すとおり整理した。本骨子は下水道管理者等へのヒアリングにおいて提示し、追加が望ましい項目等について意見聴取した。

- 111 -

表 3 「循環技術検討ガイドライン(仮称)」案の骨子
目次立て

内容

１．ガイドライン本ガイドラインの背景、目的、構成、用語の定義の背景、目的等



循環利用技術適用の検討フローとガイドラインの位置づけ

２．事業ポテンシ

処理事業規模からみた循環利用技術の適用状況の分布

ャルの確認・検討



下水道資源の循環利用の意義・効果



循環資源の潜在的ユーザーの立地状況



循環資源の潜在的ユーザーにおける利用量・利用率想定



事業ポテンシャルの確認・検討シート



コスト算定方法(コスト比較フレーム)

各費目の考え方と算定に用いる費用関数



事業の考え方(事業の特性、事業形態と事業リスク)



事業継続性評価方法（評価シートと評価指標）

４．事業化の検討



役所内での検討手順・検討内容

手順・手続き

都道府県との協議・調整



国との協議・調整(補助金の活用等)

その他関係者との調整(市民、漁協等)

３．経済性評価

参考情報集＜事業ポテンシャルについて＞


先行事例集

＜経済性評価について＞

コスト算定例、事業継続性評価例、事業リスク分担例等＜事業化の検討手順・手引き＞


検討手順フロー・スケジュール例等

３．２ 下水道管理者等へのヒアリング調査
技術評価シナリオに対する意見や、循環技術検討ガイドラインに整理すべき情報などを把握するために、循環利用技術に関する地公体の下水道管理者および事業者（企業）へのヒアリング調査を行った。
（１）地公体の下水道管理者へのヒアリング
循環利用技術を導入する立場である地公体の下水道管理者へのヒアリングとして、表 4 に示すとおり、既にバイオガス化や固形燃料化事業に取り組んでいる 5 地公体を対象に実施した。主な結果は次のとおりである。
表 4 地方公共団体（下水道管理者）のヒアリング対象
自治体名

特徴

A市

A 処理場でバイオガス発電事業を実施。

B市

B 処理場でバイオガス発電事業と固形燃料化事業を実施。

C市
D県
E県

C 処理場でバイオガス発電事業を実施。また、同市内の 4 つの下水処理場
から汚泥を収集し、新たに固形燃料化事業も実施予定。
D1 処理場でバイオガス発電事業を、D2 処理場ではバイオガス化事業と固形燃料化事業を実施。
E 処理場でバイオガス化事業を開始予定。さらに将来的には流域自治体の生ごみも同事業に受入れる予定。

- 112 -

1) 事業手続きに関する情報について事業を実施する際の手続きについて、地公体の先行事例より得られた情報を整理して広く提示する事は、これから事業に取り組む他の地公体の下水道管理者にとって役に立つとの意見が得られた。
一方で、先行事例では、当該地公体で試行錯誤を繰り返しながら合意形成や文書作成をしてきた経緯があるため、その知見を明示的に情報として整理するのは困難であるとの意見もあった。
しかしながら、手続き・合意形成の手順や、財務部門とのやりとりについては、各地公体の事例において共通点がみられたため、これらの経緯や経験談などを整理して知見として共有することは可能であると考えられた。
その際には、例えば地方公営企業法の適用の有無により財務部門とのやりとりに違いが生じること、公共下水道と流域下水道とで関係する地公体が異なること等の特性を踏まえて整理することが有意義であると考えられた。
2) 経済性・事業継続性の考え方
各地公体では、いずれも 20 年間等のライフサイクルコストの比較により経済性を判断していた。IRR（内部収益率）等を評価指標として用いている事例はなかった。なお、環境負荷の観点については、コストよりも重要度が低く取り扱われていた。
また、事業継続性に関しては、自治体と事業者との間で対等なリスク分担とすることや、物価変動リスク、原料供給リスクの重要性、燃料化物や処理残さの受け皿確保の重要性が指摘された。
3) 循環技術検討ガイドラインへの記載項目について
循環技術検討ガイドラインへの記載が望ましい項目について、各地公体より次のような意見が得られた。
（法令・規制等）
・標準的な規制や手続き(都市計画決定、建築基準法など)（事業制度等）・国庫補助金の範囲、PFI の事業範囲及び期間
・FIT の認定範囲や手続きの流れ、制約条件（経済性の評価等）
・費用関数の考え方及び範囲、提案の評価指標（技術、前提条件等）
・各バイオマスの受入上の課題、受け皿情報(受け皿での受入条件、受入量、利用率等)
・実用化されている固形燃料化技術の得失・バイオガス発電の非常用電源利用の課題
・消化における返流水の水処理影響、汚泥脱水への影響（方法と効率、凝集剤等）（２）循環利用技術に関連する企業へのヒアリング調査
循環利用技術の事業化提案等を地公体に対して行う立場である企業へのヒアリングとして、表 5 に示すとおり、循環資源のユーザーおよび循環利用技術のプラントメーカー等の 5 社を対象に調査を行った。主な結果は次のとおりである。
1) 手続きに関する情報ニーズ
事業化の具体的な検討開始について、地公体においてその手順や必要となる情報が不足している、必要に迫られなければ具体的な検討手続きには進んでいかない等の意見が得られた。
具体的には、地公体内の説明、合意形成の手続きや、他の地公体との協議手続き、法制度の解釈等に関する県や国との手続きなどであり、それに係る不足している情報として、契約約款やリスク分担案の事例、事業形態に- 113 -

関する情報、法制度の解釈・留意点などが挙げられた。
表 5 企業のヒアリング対象
名称
F社

属性

特徴

発電事業者（燃料ユーザー） F 市等の炭化燃料を石炭火力発電所で利用。

G社

PFI 施設運営事業者

G 市のバイオガス化施設のＰＦＩ事業を運営。

H社

炭化プラントメーカー

H 市等の炭化プラント受注(ユーザーF 社
と連携)。

I社

乾燥プラントメーカー

I 市の乾燥プラント受注。乾燥燃料の自社利用も検討中。

J社

バイオガス化プラントメー

バイオガス化プラントの製造・販売。

カー
2) 経済性・事業継続性の考え方
事業化検討において、イニシャルコストが大きいことは地公体にとって課題となりうることや、また、地公体にはキャッシュフローで評価するという発想は一般的でないとの指摘があった。
3) 経済性・事業継続性の変動要因
経済性や事業継続性の変動要因として、共通する要因としては燃料費の変動が挙げられた。また、個別の変動要因として、固形燃料化事業に関しては受入先の確保が、バイオガス化事業に関してはＦＩＴの固定買取価格の変動や返流水の処理コスト等が挙げられた。
（３）ヒアリング結果の反映
上述したヒアリング結果を踏まえ、骨子を再整理して、循環技術検討ガイドラインの策定を進めていく。
４．まとめ
地域における資源・エネルギー循環拠点としての下水処理場の技術的ポテンシャルについて研究するため、2年目である本年度は、(1) 全国効果把握のためのシナリオ案の作成および導入効果の試算、(2) 循環技術検討ガ
イドライン案の提示および下水道管理者等へのヒアリング調査、をそれぞれ行った。成果として、シナリオ検討により全国効果の把握が可能であり、３次社重点等の行政目標達成のための検討に資することを明らかにした。
また、循環技術検討ガイドラインについて、下水道管理者や企業の意見を踏まえて、策定を進めることができた。
なお、本研究は、技術研究開発推進費で実施されたものである。
参考文献
1) 国土交通省 下水汚泥エネルギー化技術ガイドライン(案) （平成 22 年度）
2) 環境省 算定・報告・公表制度における算定方法・排出係数一覧、
http://ghg-santeikohyo.env.go.jp/files/calc/itiran.pdf- 114 -

2. 持続可能な水利用を実現する革新的な技術とシステム～21世紀型都市水循環系の構築のための水再生技術の開発と評価～
下水道研究部 下水処理研究室

河川研究部
河川研究部

室

長

原田 一郎

研

究 官

小越眞佐司

研

究 官

宮本

流域管理研究官
水資源研究室

室

長

綾子

吉谷 純一
川﨑 将生

１． はじめに現代文明を支える 20 世紀型水利用システムは、自然の水循環を改変して都市と工業および農業に水を供給・利用し排水を浄化して自然の循環系に戻す一過性のシステムであり、その建設、運用および改廃の各段階で多くの資源・エネルギーを消費し大量の温室効果ガスを排出している。そのため、21 世紀型の新たな水利用システムでは、資源・エネルギーの大量消費から脱却し、制約された条件の下で需要に応じた供給を実現し、持続可能な低炭素社会実現に寄与することが求められている。
本研究は、現行の水利用システムに、一部人為的な循環系と重層的な水利用を組み入れた新たな循環型水利用システムの導入による水利用システム全体としてのエネルギー削減効果、環境効果を評価することを目的としている。ここで、新たな循環型水利用システムとは、水需要の高い都市域に位置する下水処理場やサ
テライト処理施設を新たな水源と考え、再生水をトイレ洗浄水や散水用水、農業用水などの非飲用用途に再利用することによって、水輸送に係るエネルギーを削減し、流域全体の水利用に係るエネルギー消費の削減を図るシステムである。
本研究は、独立行政法人科学技術振興機構のＣＲＥＳＴ（戦略的創造研究推進事業）の領域研究「持続可能な水利用を実現する革新的な技術とシステム」において課題名「21 世紀型都市水循環系の構築のための水再生技術の開発と評価」の下で実施している京都大学との共同研究であり、国土技術政策総合研究所では、「新しい循環型水利用システムのエネルギー評価」を担っている。
２．既存の上下水道に係るエネ
平均値 2.19 MJ/m3
標準偏差 1.16

ルギー消費原単位調査
再生水利用の促進検討の前に、既存の上下水道に係るエネルギ
ー消費について、把握する必要がある。「水道統計」 1)及び「下水道統計」 2)のデータを用いて、最大
最小10.42 MJ/m3
0.007MJ/m3

95%値
50%値
5 %値

4.16
2.02
0.59

全国の市町村の上下水道に係るエネルギー消費原単位の分布について整理した。エネルギー消

MJ/m3

図 1 市町村別上水道エネルギー消費原単位の分布- 115 -

MJ/m3
MJ/m3
MJ/m3

費原単位の計算には、電力消費量

平均値
3.38
標準偏差 2.30と燃料消費量を考慮している。また、計算対象とした施設は、上水道は取水から配水までに係る施設
で、下水道はポンプ場及び処理場
である。

MJ/m3

最大
最小

29.01 MJ/m3
0.07 MJ/m3

95%値
50%値
5 %値

6.73
2.83
1.55

MJ/m3
MJ/m3
MJ/m3

図 1 より、水道エネルギー消費
原 単 位 は 95 ％ 以 上 の 市 町 村 で
MJ/m3

5MJ/m3 を下回っていたが、図 2 より、下水道消費エネルギー原単位

図 2 市町村別下水道エネルギー消費原単位の分布

は、整備途上の地域が多いことも

平均値
5.57
標準偏差 2.70

3あり、水道と比べて、5MJ/m を超える市町村が多く見られた。また、
図 3 より、上下水道を含めたエネ
ルギー消費原単位については、大半が 10MJ/m3 を下回っていたが、

MJ/m3

最大
最小

33.47 MJ/m3
1.86 MJ/m3

95%値
50%値
5 %値

10.00 MJ/m3
5.00 MJ/m3
2.89 MJ/m3

最大が 30MJ/m3 超、最小が 2MJ/m3を下回る値であり、自治体による差が顕著に見られた。

MJ/m3

この結果より、再生水の利用に

図 3 市町村別上下水道エネルギー消費原単位の分布

ついては、水資源賦存量やコスト面のみならず、既存の上下水道に係るエネルギー消費量と比較し、エネルギー消費量が増加しないかどうかという観点からも検討する必要があると考えられた。
３．再生水の農業利用に係る送水エネルギーの抑制に関する調査
過年度の調査報告によると、沖縄県糸満市を含む 12 市町における水供給に係る二酸化炭素発生率(単位水量当たりの二酸化炭素発生量)を比較したところ、糸満市に係る二酸化炭素発生率がかなり高かった 3)。これは、糸満市における水供給に係る単位水量当たりのエネルギー消費量が多いためである。糸満市を含む沖縄
県南部地域は、沖縄県北部からのダム等から水供それぞれの送水ポンプで送水可
能な範囲をA～Eとし、それらを組み合わせることでエリアを設定した。

浄化センター(再生水供給)給に頼っている面が大きいため、上水の輸送エネ
ルギーが大きくなる傾向にある。そのため、沖縄
県南部地域は再生水の利

E

A
B

D

用検討に適していると考えられる。沖縄県南部地

C域の図 4 の A～E に示す
エリアに再生水を灌漑用
水用に供給するシナリオ

図 4 灌漑用水用再生水の供給エリア及びその区分- 116 -

を設定した上で消費電力を試算したところ、那覇処理場の下水処理水の灌漑用水用の再生処理施設(凝集沈殿と砂ろ過と紫外線消毒を含む)の運転と送水に係る消費電力が 0.742kWh/m3 であり、これは、沖縄県企業局の平均水供給消費電力 1.18kWh/m3 を 4 割程度下回っていた。これより、沖縄県南部地域における再生水利用の有用性が示されているが、この再生処理に係る消費電力 0.742kWh/m3 のうち、大半の 0.662kWh/m3 が送水のためのポンプ動力のための消費電力と試算され、送水エネルギーの最適化により、さらに消費エネルギーを下げられると考えられる。
本年度においては、図 4 に示すように、における灌漑区域をさらに分割し、送水エネルギーの最適化に関する検討を行った。農地の区分については、再生水を供給する那覇浄化センターから送水するに当たり、再生水の中継ポンプが必要となるエリアごとに、A～E の 5 地区に区分した。つまり、A については、浄化セン
ターからの供給ポンプのみで送水可能であるが、例えば、A から B、C から D に送水するときは、途中に中継
70,000化センターに最も近い A のみ絞った場合、再生水の送水 1m3 当たりのエネルギー消費
量がどのように変化するかを、図 5 に示した。潅漑エリアを限定することで、送水による消費電力原単位を抑制できる可能性が示された。また、もっと近隣の処理場から再生水を送水すれば、さらに消費電力原単位を抑制できる可能性が示さ

エリア全体の流量(m3/d)

灌漑エリアを A～E の全エリアから、浄消費電力原単位0.7
0.6

60,000流量50,0000.5

40,0000.4

30,0000.3

20,0000.2

10,000

0.1
0.0

0

全エリア

れた。しかし、水処理に係るエネルギー

A+B+C

A+B

送水による消費電力源単位（kWh/m3）

ポンプが必要となる。

A

消費は、処理法によって異なってくると

図 5 潅漑エリアを変更した場合の送水に係る考えられ、全ての再生水供給ケースにつ

単位水量当たりのエネルギー消費量の変化

いて、図 5 のようになるとは限らない。
このため、処理にかかる消費電力も考慮したうえで、適切な供給エリアを設定する必要があると考えられる。
４． 再生水の都市利用に係る送水エネルギーに関する調査
再生水の利用用途としては、農業利用のみでなく、水洗用水等の都市利用も考えられる。本項では、下水処理場からの再生水を大学キャンパスで利用するのに掛かる処理エネルギーと送水エネルギーについて検討する。A 市 B 下水処理場からの再生水を、C 大学 D キャンパスで利用するとし、エネルギー使用量を試算することとした。B 下水処理場から D キャンパスへの再生水の送水ルートの延長は約 13.4km、B 処理場の標高は4m、D キャンパスの標高は 18m と設定し、最も標高が高い箇所は 40m と設定した。
また、下水処理水の再生処理施設のフローを図 6 に示す。A 市でオゾン処理による再生処理を行っていることもあり、消毒はオゾンを用いると設定した。また、再生水供給量は 5,000m3/日とした。
図 6 の再生処理フローに必要な機器は、下水道施設計画・設計指針と解説 2009 年版(社団法人日本下水道協会)、水道施設設計指針 2000 年版(社団法人日本水道協会)を参考として施設の内容を設定し、オゾン注入
率は 7.5mg/L、凝集剤添加量は PAC として 50mg/L とした。また、送水ポンプは B 処理場に配置し、中継ポン
プは設けないこととした。

- 117 -

再生処理施設
前塩素処理

凝集沈殿池

（塩素注入設備）

下水処理
放流水

砂ろ過槽

滅菌消毒

後塩素処理

（移動床式）（オゾン消毒）（塩素注入設備）

【目的】

【目的】

【目的】

【目的】

【目的】

水中の生物活動を抑制する。

水中のSSや有機物除去を行う。

浮遊物の除去を行う。

滅菌消毒を行う。

残留塩素の効果を持たせる。

再生水
利用

図 6 再生処理施設のフロー
試算の結果、単位水量当たりのエネルギー消費量は、再生処理施設、送水ポンプについて、それぞれ、
0.365kWh/m3、0.241kWh/m3 となり、再生処理施設：送水ポンプ＝３：２程度で、再生処理施設の方がエネルギ
ー消費量が大きくなり、前項の沖縄県南部での灌漑用水利用に関する試算とは異なる結果となった。これは、再生処理施設の能力が前項が 50000m3/日であるのに対し、本項では 5000m3/日と規模が 1/10 であったことより、スケールの違いのために消費電力原単位に差が生じたことが主な原因と考えられた。その他、前項では消毒は紫外線照射により消毒していたが、本項ではオゾンを用いていたことも要因と考えられた。ただし、オゾン処理には、消毒のみならず、色度除去等、難分解性有機物質の分解に寄与する点があり、再生水の利用用途に応じて、適用する再生処理技術を検討するべきである。
また、送水エネルギーが前項よりも小さかったのは、前項のように広大な農地への送水ではなかったため、中継ポンプによる送水が不要であったこと、標高差は前項が 157m 出会ったのに対し本項は 14m であったことが大きな要因と考えられた。前項でも触れているが、再生処理の内容によって、消費エネルギーが大きく変動しうることが示されている。
５．まとめ
本年度の調査により、以下のことが示された。
（１）市町村によって上下水道に係るエネルギー消費量に大きな差があり、再生水利用については、水資源
賦存量やコスト面のみならず、既存の上下水道に係るエネルギー消費量を踏まえて検討する必要がある。
（２）再生水の送水に係るエネルギー消費量が大きい場合は、適切な再生水利用エリアを設定することにより、再生水利用に関する消費エネルギーを抑制することが可能になることが示された。
（３）処理法によって、下水処理水の再生処理に係るエネルギー消費量が大きく異なるため、再生処理方法
は、利用用途に応じて検討する必要がある。
また、比較的高度な再生水を得られる技術として、膜処理がある。今後は、膜処理を用いた技術について、
ケーススタディを踏まえて、膜処理を用いた再生処理システムのエネルギー消費及びライフサイクル CO2 発
生量に関する検討、衛生学的リスク等も含めた再生処理システムに関する総合的な評価について検討を進めることとしている。
参考文献
1)

社団法人日本水道協会：平成 21 年度水道統計 施設・業務編 第 92-1 号、2011 年 3 月

2) 社団法人日本下水道協会：平成 21 年度版下水道統計 第 66 号、2011 年 9 月
3) 国土交通省国土技術政策総合研究所：平成 22 年度下水道関係調査研究年次報告書集、国土技術政策総合研究所資料 No.654 、2011 年 9 月、pp.135-138- 118 -

3. アフリカサヘル地域における持続可能な水・衛生システム開発
下水処理研究室室長 原田 一郎

研 究 官 宮本 綾子
研 究 官 對馬 育夫
１．はじめに2000 年に国連でまとめられたミレニアム開発目標(MDGs)では、安全な飲料水と衛生施設にアクセスできない人
口を 2015 年までに半減させることが目標の一つとして掲げられており、国際社会からの貢献が求められている。
独立行政法人科学技術振興機構と独立行政法人国際協力機構が共同で実施している地球規模課題対応国際科学技術協力事業における課題の一つである「アフリカサヘル地域の持続可能な水・衛生システム開発」は 2009 年 4 月
より開始された国際共同研究で、資源回収型低コストトイレをはじめとした新しい水・衛生システムの開発や人材育成等を通じ、MDGs に資することを目的としている。
当研究室では、ブルキナファソ(以下、「ブ国」)の排水処理・コンポストの利用等に係る財政制度、法制度の調査を担当しており、ブ国の生活状況、市街地・スラム地区の排水の発生状況とその処理に関して現地調査をこれまで行ってきた。加えて、本プロジ
ェクトでは、し尿・雑排水を農業利用へ結びつける要素技術を開発しており(図 1)、技術の導入・普及にあたり、現地の衛生設備の整備状況とコンポストの使用状況、農村部における水利用状況や栽培作物、水と衛生に関する問題意識等についてヒアリングを行い、情報収集を行ってきた。平成 24 年度ではこれらの情報を整理し、ブ国の排水処理およびコンポストの利用に関係する法
制度・雑排水およびし尿の利用に関

図 1 農村モデルにおける要素技術する規定、トイレ建設に対する資金援助制度について調査の結果を踏
まえ、ブ国の状況に適したシステムについて提案するための検討を行った。
２. 水と衛生に関する法令の調査
ブ国の排水処理およびコンポストの利用に関係する法制度等の調査と環境省・水利省に対するヒアリングの結果、ブ国では汲みだされたし尿の不法投棄が問題視されており、し尿のコンポスト化に関心があることがわかった。省令の第 36 条には都市廃棄物の処理法としてコンポ- 119 -

図 2 住居近隣でのコンポスト化の様子

スト化が挙げられているが、実際は農家が個人で私有地内の穴に廃棄物を投棄することによりコンポスト化を実施している程度であり（図 2）、コンポストトイレのコンポスト利用については法令がない。これらを踏まえ、安全なコンポスト使用を促すためにも、ブ国の状況を踏まえた都市廃棄物の処理工程や処理基準等、肥料の許認可の仕組みを法制度として定める必要性があることがわかった。同時に本プロジェクトで開発されたコンポストト
イレの利用にあたって、安全性が確保されていることを示すことが重要であり、環境への安全性および WHO ガイ
ドラインへの適応について実証する必要があることがわかった。
３．トイレ建設に対する資金援助制度
今後コンポストトイレを導入・普及させるにあたって、オンサイト処理への補助金制度は重要な役割を果たす可能性がある。しかしながら、途上国の衛生施設に対する補助金制度については懐疑的な意見 1)もあり、今後はブ国の現状に応じた補助金あるいは融資制度等の提案を行っていく必要がある。そこで、衛生施設への助成金制度について情報を収集・整理し、水利省で補助金制度についてヒアリングを行った結果、現状では PN-AEPA で家庭用衛生設備への助成制度に対応してはいるものの、助成対象がトイレの一部のみであったり、PN-AEPA でカバーされていない地域では100％自費でトイレを建設しなければならな
いなど、現状の制度では普及促進を促すもの
ではないことがわかった。これを受け、本プ
ロジェクトで開発するトイレ等の導入に当たっては図 3 に示すように住民主導のマイク
ロクレジットの活用と、行政からのサポート
両面からアプローチを提案する。そのためには、伝統的な文化や取決めを尊重した効率
的・調和的な制度設計が重要であり、また、住民に対しコンポストトイレ等の導入によ

図 3 ブルキナファソ農村部における意思決定の仕組
みとトイレ建設に対する資金援助制度の提案

る肥料削減費等メリットを視覚化する必要があり、今後の課題である。
４.まとめ
ブ国の排水処理およびコンポストの利用に関係する法制度等を調査し、雑排水およびし尿の利用に関する規定について整理したところ、公衆衛生の向上・生活環境の改善・資源の有効利用、し尿処理の適正処理に関する制
度、し尿・汚水の処理工程・処理基準について法制度として定める必要性があることがわかった。また、衛生施設への助成金制度について情報を収集・整理し、水利省で補助金制度についてヒアリングを行った結果、住民主
導のマイクロクレジットの活用と、行政からのサポート両面からアプローチが重要であると示唆された。これらの提案について、ブラッシュアップするとともに、都市部における雑排水集水技術について、低コスト下水道整備技術(クイックプロジェクト)の適用可能性について今後検討していくことが重要である。
参考文献
1) 例えば Zero subsidy strategies for accelerating access to rural water and sanitation services, Harvey, P. A., Wat. Sci. Tech., vol. 63, No.
5, 2011- 120 -

付録ઃ㍳㪈㪅䇭ᐔᚑ䋲䋵ᐕᐲ㩷ਅ᳓㆏㑐ଥ⺞ᩏ⎇ⓥ⺖㗴⴫㩿࿖࿯ᛛⴚ᡽╷✚ว⎇ⓥᚲ䋩ᜂᒰ⎇ⓥቶ

⺞ᩏ⎇ⓥ⺖㗴ฬᦼ㑆㧔ᐕᐲ㧕ਅ᳓㆏⎇ⓥㇱ
ਅ᳓㆏⎇ⓥቶ ਅ᳓㆏ᣉ⸳ߩᶧ⁁ൻ࡮ᵤᵄኻ╷ᛛⴚߦ㑐ߔࠆ⺞ᩏධᶏ࠻࡜ࡈㅪേဳ࿾㔡ߦ߅ߌࠆਅ᳓㆏ᣉ⸳ߩᓳᣥᣇᴺߦ㑐ߔࠆಽᜂ㧦ਅ᳓ಣℂ⎇ⓥቶ

 ⎇ⓥ



 ਅ᳓㆏ᣉ⸳ߩᚢ⇛⊛ߥ⠴㔡ኻ╷ఝవᐲ⹏ଔᚻᴺߦ㑐ߔࠆ⺞ᩏ ਅ᳓㆏ࠢࠗ࠶ࠢࡊࡠࠫࠚࠢ࠻ߩផㅴߦ㑐ߔࠆ⺞ᩏ ਅ᳓㆏▤〝ᣉ⸳ߩࠬ࠻࠶ࠢࡑࡀࠫࡔࡦ࠻ᡰេߦ㑐ߔࠆ⺞ᩏ ㆡᱜߥᳪ᳓ಣℂᣇᴺน⢻ᕈ㧔(5㧕ߦ㑐ߔࠆᬌ⸛ ല₸⊛ߥㇺᏒ㔎᳓ኻ╷ផㅴߦ㑐ߔࠆ⺞ᩏ วᵹᑼਅ᳓㆏ᡷༀኻ╷ߩലᨐᬌ⸽ᚻᴺߦ㑐ߔࠆ⺞ᩏ␠ળ⾗ᧄ╬ߩ⛽ᜬ▤ℂല₸ൻ࡮㜞ᐲൻߩߚ߼ߩᖱႎ⫾Ⓧ࡮೑ᵴਅ᳓ಣℂ⎇ⓥቶಽᜂ㧦ਅ᳓㆏⎇ⓥቶ





 ↪ᛛⴚߩ㐿⊒ ਅ᳓ಣℂᣉ⸳߳ߩᣂߚߥⴡ↢ቇ⊛ᜰᮡዉ౉ߦ㑐ߔࠆᬌ⸛ ᵹၞߦ߅ߌࠆ᳓ⅣႺࡑࡀࠫࡔࡦ࠻ᛛⴚߦ㑐ߔࠆᬌ⸛ ↢‛ಣℂㆊ⒟ߦ߅ߌࠆ01⊒↢ᛥ೙ᚻᴺߦ㑐ߔࠆᬌ⸛ ਅ᳓㆏㕟ᣂ⊛ᛛⴚታ⸽੐ᬺ㧔㧮㧙㧰㧭㧿㧴㧕࿾ၞߦ߅ߌࠆ⾗Ḯ࡮ࠛࡀ࡞ࠡ࡯ᓴⅣ᜚ὐߣߒߡߩਅ᳓ಣℂ႐ߩ ᛛⴚ⊛ࡐ࠹ࡦࠪࡖ࡞ߦ㑐ߔࠆ⎇ⓥᜬ⛯น⢻ߥ᳓೑↪ࠍታ⃻ߔࠆ㕟ᣂ⊛ߥᛛⴚߣࠪࠬ࠹ࡓ㨪਎♿

 ဳㇺᏒ᳓ᓴⅣ♽ߩ᭴▽ߩߚ߼ߩ᳓ౣ↢ᛛⴚߩ㐿⊒ߣ⹏ଔ㨪 ࠕࡈ࡝ࠞ࡮ࠨࡋ࡞࿾ၞߩᜬ⛯น⢻ߥ᳓࡮ⴡ↢ࠪࠬ࠹ࡓ㐿⊒

- 121 -

───────────────────────

国土技術政策総合研究所資料
TECHNICAL NOTE of NILIM
No. 773 January 2014
編集・発行

© 国 土 技 術政策 総 合 研究 所───────────────────────

本資料の転載・複写の問い合わせは
国土技術政策総合研究所 企画部 研究評価・推進課〒305-0804 茨城県つくば市旭 1 番地 電話 029-864-2675