ISSN1346-7328
国 総 研 資 料 第 802 号
平 成 2 ６ 年 8 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.802

August 2014

B-DASH プロジェクト

No.3

固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除去技術
導入ガイドライン（案）B-DASH Project No.3
Guideline for introducing a Technology for highly efficient nitrogen removalusing the fixed-bed anammox process

国土交通省 国土技術政策総合研究所
National Institute for Land and Infrastructure Management
Ministry of Land, Infrastructure,Transport and Tourism,Japan

国土技術政策総合研究所資料
第 802 号

Technical

2014 年 8 月

NoteNo.802B-DASHプロジェクト

of

NILIM

August 2014No.3

固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除去技術導入ガイドライン(案)

国土技術政策総合研究所

下水道研究部

下水処理研究室

B-DASH Project No.3
Guideline for introducing a Technology for highly efficient nitrogen removalusing the fixed-bed anammox process

Wastewater and Sludge Management Division, Water Quality Control Department
National Institute for Land and Infrastructure Management

概要
本ガイドラインは、下水道事業におけるコスト縮減や再生可能エネルギー等の創出を目指し、下水道革新的技術の一つである「固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除去技術」について、下水道事業者が導入検討する際に参考にできる資料として策定したものである。
ｷｰﾜｰﾄﾞ ：アナモックス、窒素除去、消化汚泥脱水ろ液処理

Synopsis
This Guideline for introducing a technology for highly efficient nitrogen removal using the fixed-fed
anammox process, which is one of sewage high technologies, is designed to reduce sewage service
costs, create renewable energy and support Japanese enterprises’ overseas water business expansion.
Key Words ：Anaerobic ammonia oxidation, nitrogen removal, digester liquid treatment

はじめに
我が国の下水道は，国民生活に不可欠な社会資本として，76%まで普及が進んできており，水洗トイレが普及するとともに川や海の水質の改善につながっている。しかし，その一方で，大量に発生する汚水の浄化には大きな電力を要し，それだけで我が国の総電力消費量の 0.7%近くを占めている。これは，下水処理場の維持管理費を押し上げる要因ともなっている。
また，下水や汚泥の処理に伴い温室効果ガスが排出されるため，地方公共団体の公共事業の中でも最大級の温室効果ガス排出源となっている。今後，下水道の未普及地域の解消や高度処理化など，排出を増加させる要因が引き続き見込まれることから，地球温暖化防止に一定の役割を果たそうとする我が国において，その削減が急がれる。
さらに，下水汚泥や下水の持つエネルギー価値やリン等資源のポテンシャルに期待が高まって
おり，省エネ・省資源のみならず，積極的にエネルギー・資源を創出する取組も始まっている。
下水を排除・処理する一過性のシステムから，集めた物質等を資源・エネルギーとして活用・再生する循環型システムへと転換することが「下水道ビジョン 2100」（平成 17 年）でも打ち出されているが，潜在的なポテンシャルに対して実際に活用されている割合はわずかであり，優れた新技術が開発されても，まだ実績が少ないため導入に慎重な下水道事業者も多い状況である。
このため，国土交通省下水道部では，優れた革新的技術の実証，普及により下水道事業におけるコスト縮減や再生可能エネルギー等の創出を実現し，併せて，本邦企業による水ビジネスの海外展開を支援するため，「下水道革新的技術実証事業（B-DASH プロジェクト※）」を平成 23 年度から開始し，国土技術政策総合研究所下水道研究部が実証研究の実施機関となっている。
本ガイドライン「固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除去技術導入ガイドライン」
で示す技術は，1990 年代に見いだされた新しい生物学的窒素変換反応を利用した効率的かつ低コ
ストな窒素除去技術であり，嫌気性消化汚泥脱水ろ液等の高濃度窒素排水処理を対象とした革新的な技術である。実証研究により，従来技術と比較してコスト縮減や温室効果ガス排出量削減に効果があることが実証されている。
本ガイドラインは，国土技術政策総合研究所委託研究（固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除去技術に関する技術実証研究

受託者：熊本市・地方共同法人日本下水道事業団・株式会社タクマ共同研究体 実施期間：平成 24～25 年度）において実施した成果を踏まえ，下水道事業者が革新的技術の導入を検討する際に参考にできる資料として策定したものであり，これらの優れた技術が全国そして海外にも普及されることを強く願うものである。
技術選定から実証研究施設の設置，実運転による実証を踏まえたガイドラインの策定までを 2年間という短期間でまとめるにあたり，大変なご尽力をいただいた評価委員会および検討会の委
員各位をはじめ，実証研究に精力的に取り組まれた研究体各位等全ての関係者に深く感謝申し上
げる。
※B-DASH プロジェクト：Breakthrough by Dynamic Approach in Sewage High Technology Project
国土交通省国土技術政策総合研究所

下水道研究部

目
第１章 総

則

次
1

第１節

目

的

§1

目

的 ···································································· 1

第２節
§2
第３節
§3
第４節
§4

ガイドラインの適用範囲
ガイドラインの適用範囲 ···················································· 3
ガイドラインの構成
ガイドラインの構成 ························································ 4
用語の定義
用語の定義 ································································ 6

第２章 技術の概要と評価
第１節

9

技術の概要

§5

技術の目的 ································································ 9§6

アナモックスプロセスの概要 ··············································· 10§7固定床型アナモックスプロセスの概要 ······································· 16§8固定床型アナモックスプロセスの特徴 ······································· 18§9技術の適用条件 ··························································· 20§10

導入シナリオ例 ··························································· 21

第２節

実証研究に基づく評価の概要§11

技術の評価項目 ··························································· 27§12

技術の評価結果 ··························································· 30

第３章 導入検討
第１節

40

導入検討手法§13

導入検討手順 ····························································· 40§14

実態調査 ································································· 43§15

導入効果の検討 ··························································· 46

§16
第２節

導入判断 ································································· 51
導入効果の検討例§17

返流水個別処理の有効性の検討【導入検討Ⅰ】事例 ··························· 52§18

本技術による返流水個別処理の導入効果の検討【導入検討Ⅱ】事例 ············· 55

第４章 計画・設計
第１節

58

導入計画

§19

導入計画手順 ····························································· 58§20

実態調査 ································································· 59§21

施設計画の検討 ··························································· 60§22

導入効果の検証 ··························································· 66§23導入計画のまとめ ························································· 67

第２節

前処理工程の設計§24

前処理工程の設計概要 ····················································· 68§25

流量調整施設 ····························································· 70§26

有機物除去施設 ··························································· 71§27

SS 除去施設 ······························································· 73

第３節

部分亜硝酸化工程の設計§28

部分亜硝酸化工程の設計概要 ··············································· 75§29

分配施設 ································································· 77§30亜硝酸化施設 ····························································· 79§31

混合・脱気・調整施設 ····················································· 83

第４節

アナモックス工程の設計§32

アナモックス工程の設計概要 ··············································· 85§33

アナモックス施設 ························································· 87§34

処理水貯留施設 ··························································· 90

第５節
§35
第６節

各処理工程の設計に係る留意事項
各処理工程の設計に係る留意事項 ··········································· 91
計装制御

§36

固定床型アナモックスプロセスの計装制御 ··································· 93§37計装機器 ································································· 95

第５章 維持管理
第１節

98

固定床型アナモックスプロセスの維持管理§38

固定床型アナモックスプロセスの立上げ ····································· 98§39

固定床型アナモックスプロセスの運転管理 ·································· 100§40

固定床型アナモックスプロセスの保守点検 ·································· 105§41

トラブルシューティング ·················································· 106

参 考 文 献参考文献........................................................................ 108

資

編

料

１．実証研究結果 .................................................................. 109
２．ケーススタディー .............................................................. 145
３．補足データ .................................................................... 183
４．返流水個別処理の有効性検討時における物質収支試算例 ............................ 195
５．問い合わせ先 .................................................................. 199

第１節

第１章

総

第１節
§1

目

目的

目

則
的

的

本ガイドラインは，下水道事業における大幅なコスト縮減や省エネルギー・創エネルギー効
果の増大に寄与するため，下水道革新的技術実証事業（B-DASH プロジェクト）の革新的技術の1 つである「固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除去技術」（以下，本技術とする）
について，実証研究の成果を踏まえて，技術の概要，導入検討，計画・設計および維持管理などに関する技術的事項について明らかにし，もって導入の促進に資することを目的とする。

【解説】

下水道革新的技術実証事業（B-DASH プロジェクト）は，新技術の研究開発および実用化を加速することにより，下水道事業における大幅な省エネルギー・創エネルギー効果やコスト縮減を実現し，併せて，本邦企業による水ビジネスの海外展開を支援するため，国土交通省が実施しているものである。
B-DASH プロジェクト全体の概要は，図 1-1 に示すとおりである。各実証事業においては，国土技術政策総合研究所からの委託研究として，実証研究を実施している。
平成 23 年度は，［1］水処理技術（高度処理を除く），［2］バイオガス回収技術，［3］バイオガ
ス精製技術，［4］バイオガス発電技術に係る革新的技術を含むシステムについて公募を行い，2件の実証研究を採択・実施し，平成 25 年 7 月にガイドライン案を策定している。
平成 24 年度は，
［5］下水汚泥固形燃料化技術，［6］下水熱利用技術（未処理下水の熱利用に限る。），［7］栄養塩（窒素）除去技術（水処理に係る技術は除く），［8］栄養塩（りん）除去技術（水処理に係る技術は除く。回収技術を含むことは可。）に係る革新的技術について公募を行い，5 件の実証研究を採択・実施している。
平成 25 年度は，
［9］下水汚泥バイオマス発電システム技術（低含水率化技術，エネルギー回収技術，エネルギー変換技術を組み合わせたシステム技術）に係る革新的技術について公募を行い，2 件の実証研究を採択・実施している。
本技術は，［7］に係る革新的技術であり，学識経験者で構成される「下水道革新的技術実証事
業評価委員会」（以下，評価委員会とする）において，「実証研究が行われた結果，十分な成果が得られた」と評価された。本ガイドラインは，下水道事業における大幅な省エネルギー・創エネ
ルギー効果やコスト縮減を実現するため，評価委員会で評価された本技術の実証研究の成果を踏
まえ，本技術の導入の促進に資することを目的として，国土技術政策総合研究所において策定するものである。このため，本ガイドラインでは，地方公共団体などの下水道事業者が本技術の導入を検討する際に参考にできるように，技術の概要と評価，導入検討，計画・設計および維持管
1

第１章

総則

理などに関する技術的事項についてとりまとめている。

図1-1

下水道革新的技術実証事業（B-DASHプロジェクト）の概要（全体）

2

第３節

第２節
§2

ガイドラインの適用範囲

ガイドラインの適用範囲

ガイドラインの適用範囲

本ガイドラインは，本技術についての，下水道施設を対象とした導入検討，計画・設計および維持管理に適用する。

【解説】

本ガイドラインは，下水道施設の新・増設あるいは既設施設・設備の更新に際して，本技術の導入を促進することを目的として，本技術の導入検討，計画・設計，維持管理の参考となるようにとりまとめたものである。
本ガイドラインは，地方公共団体などの下水道事業者および関連する民間企業などに利用されることを想定して策定している。

3

第１章

第３節
§3

総則

ガイドラインの構成

ガイドラインの構成
本ガイドラインは，総則，革新的技術の概要と評価，導入検討，計画・設計，維持管理および資料編から構成される。

【解説】

本ガイドラインは，図 1-2 に示す構成から成る。
各章の内容は，以下のとおりとする。

（１） 第１章

総則

第１章では，目的，ガイドラインの適用範囲，ガイドラインの構成，用語の定義について記述する。

（２） 第２章

技術の概要と評価

第２章では，革新的技術の目的，概要，特徴，適用条件，導入シナリオ例について整理する。
また，実証研究で得られた成果に基づく革新的技術の評価結果を示す。

（３） 第３章

導入検討

第３章では，革新的技術の導入を検討する際に必要な手順，手法を整理するとともに，導入効果の検討例を示す。

（４） 第４章

計画・設計

第４章では，導入検討の結果として，革新的技術の導入効果が期待できると判断された場合に，導入に向けてより具体的に実施設計を進めるための方法について整理する。

（５） 第５章

維持管理

革新的技術を導入した場合において，下水道管理者などが実施すべき維持管理の具体的方法について整理する。

その他，資料編として，実証研究結果，ケーススタディー，問い合わせ先などに関する資料
を示す。

4

第３節

第1章

ガイドラインの構成

総則

・目的，ガイドラインの適用範囲，ガイドラインの構成，
用語の定義

第2章

技術の概要と評価

・目的，概要，特徴，適用条件，導入シナリオ例
・技術の評価項目，評価結果

第3章

導入検討

・導入検討手順，実態調査，導入効果の検討，導入判断・導入効果の検討例

第4章

計画・設計

・導入計画
・施設設計

第5章

維持管理

・運転管理
・保守点検

資料編
実証研究結果，ケーススタディー，問い合わせ先など

図 1-2

本ガイドラインの構成
5

第１章

第４節
§4

総則

用語の定義

用語の定義

本ガイドラインで取り扱う用語は，以下に示すように定義する。なお，下水道施設の基本的な用語に関しては「下水道施設計画・設計指針と解説 2009 年版（以下，設計指針とする）」（公益社団法人日本下水道協会）1），「下水道用語集 2000 年版」（公益社団法人日本下水道協会）2）,「合流式下水道改善対策指針と解説 2002 年版」（公益社団法人日本下水道協会）3）に準拠する。

（１） アナモックス
無酸素条件下でアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素が窒素ガスへ変換される生物学的反応をいう。「anaerobic ammonium oxidation（嫌気性アンモニア酸化）」に由来する造語である。反応であることを強調する際には「アナモックス反応」などとも呼ばれる。「アナモックス細菌」と呼ばれる偏性嫌気性の独立栄養細菌により行われる。

（２） アナモックス細菌
アナモックス反応を行う偏性嫌気性の独立栄養細菌をいう。実験的に見いだされた最大比増
殖速度は 0.06 d-1 程度（倍加時間は約 11 d）と極めて小さく，独立栄養細菌の中でも増殖速度が小さいことが特徴である。

（３） 従属栄養脱窒
従属栄養細菌により行われる脱窒反応をいう。排水処理で「脱窒」という場合には本反応をさすのが一般的で，アナモックス反応は独立栄養細菌による脱窒反応の一種として位置付けられる。本ガイドラインでは，両者の区別を明確にする必要がある場合に本用語を使用している。

（４） 亜硝酸化
排水中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素へ変換する操作をいう。生物学的硝化反応を利用するのが一般的で，亜硝酸酸化反応を抑制することで，主たる生成物を亜硝酸性窒素とすることが可能である。なお，排水中のアンモニア性窒素の全量を亜硝酸性窒素へ変換するものを「全量亜硝酸化」，一部を亜硝酸性窒素へ変換するものを「部分亜硝酸化」と呼ぶ。

（５） アンモニア酸化細菌
アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素へ変換する好気性の独立栄養細菌をいう。

（６） 亜硝酸酸化細菌
亜硝酸性窒素を硝酸性窒素へ変換する好気性の独立栄養細菌をいう。

6

第４節

用語の定義

（７） アナモックスプロセス
アナモックス反応を利用して排水からの窒素除去を行うプロセスの総称をいう。アナモック
ス反応では，基質としてアンモニア性窒素に加えて亜硝酸性窒素が必要なため，アンモニア性
窒素を主たる窒素成分として含む排水に適用する場合には，アンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に変換する「部分亜硝酸化工程」とアナモックス反応を利用して窒素を除去する「アナモックス工程」を組み合わせて初めてプロセスが成立する。加えて，原水の性状や水量変動特性によっては，有機物除去，浮遊物質除去，流量調整などの「前処理工程」を付加することもあるが，本ガイドラインでは，これを含めて「アナモックスプロセス」と呼ぶ。なお，部分亜
硝酸化工程とアナモックス工程を別個の反応槽で行うものを「2 槽式アナモックスプロセス」，
単一の反応槽で行うものを「1 槽式アナモックスプロセス」と呼ぶ。

（８） 固定床型プロセス
部分亜硝酸化工程およびアナモックス工程において，使用する菌体の保持に固定床型の担体を利用した生物膜型反応槽を用いたプロセスをいう。その他，流動床型の担体を使用したプロ
セスや，自己造粒汚泥を利用したプロセス（※アナモックス工程のみ）がある。

（９） バイパス方式
2 槽式アナモックスプロセスにおいて，アナモックス槽へ流入させるアンモニア性窒素と亜硝
酸性窒素の濃度比（NO2－-N/NH4＋-N 比）を調整する方法の 1 つをいう。亜硝酸化槽では全量亜硝酸化処理を行うと同時に，排水の一部は亜硝酸化槽をバイパスさせ，その分配水量の比率により NO2－-N/NH4＋-N 比を調整する。本ガイドラインの対象技術はこの方式を適用する。その他，排水の全量を亜硝酸化槽へ流入させ，同亜硝酸化槽での亜硝酸化率を調整・制御することでアナモックス槽へ流入させる NO2－-N/NH4＋-N 比を調整する「ワンパス方式」がある。
（１０） 固定床型アナモックスプロセス
アナモックスプロセスのうち，部分亜硝酸化工程およびアナモックス工程に固定床型の担体を浸漬した生物膜型反応槽を用いるプロセスをいう。本ガイドラインで示す技術は，さらに部分亜硝酸化工程において NO2－-N/NH4＋-N 比調整のためのバイパス方式を利用する点が特徴的である。

（１１） 返流水
下水処理場の汚泥処理施設で発生し，水処理施設へ返送される排液の総称をいう。具体的には，重力濃縮分離液，機械濃縮脱離液，消化槽分離液，脱水ろ液などがある。「汚泥処理返流水」などとも呼ばれる。

7

第１章

総則

（１２） 総合返流水
各所から排出される上記返流水が合流したものをいう。

（１３） 嫌気性消化汚泥脱水ろ液
嫌気性消化汚泥を脱水処理する際に発生する脱離液をいう。

（１４） 返流水個別処理
返流水が水処理施設などへ返送される前に，個別に行う処理をいう。

8

第１節

第２章

技術の概要

技術の概要と評価

第１節 技術の概要§5 技術の目的
本ガイドラインの対象技術である「固定床型アナモックスプロセス」は，下水処理場における嫌気性消化汚泥の脱水ろ液を処理対象とし，当該排水に含まれる高濃度の窒素（アンモニア性窒素）を個別に処理して，水処理施設へ返送される窒素負荷量を低減することを目的とする。

【解説】

下水処理場では，地球温暖化対策としての省エネルギー対策やエネルギー回収が求められており，汚泥の減量とエネルギー回収を図れる嫌気性消化が改めて注目されている。しかし，嫌気性
消化では有機物の分解にともない窒素・りんが液中に溶出し，これが図 2-1 に示すように脱水ろ液などの返流水として水処理施設へ返送されるため，水処理施設へ流入する窒素・りん負荷量を増大させる点が問題となる。
このような窒素・りんの返流水による負荷量を低減する方法として，返流水の個別処理がある。
個別処理における窒素除去法としては，従来は硝化・脱窒反応による生物学的窒素除去法が使用されてきたが，返流水は窒素濃度に対して有機物濃度が著しく小さいのが通常で，脱窒のためにメタノールなどの有機物（薬品）の添加が必要となり運転コストなどが増大する点が課題とされている。
本ガイドラインの対象技術である「固定床型アナモックスプロセス」は，有機物を必要としな
い生物学的窒素除去法で，硝化・脱窒反応による窒素除去法に比べ，コスト縮減，温室効果ガス
排出量・エネルギー使用量削減などが期待できる。本技術は，これを窒素濃度に対して有機物濃度が低い嫌気性消化汚泥の脱水ろ液の個別処理に適用し当該排水に含まれる高濃度の窒素（アンモニア性窒素）を除去することで，水処理施設へ返送される窒素負荷量を低減することを目的としたものであり，その際のコスト縮減，温室効果ガス排出量・エネルギー使用量削減などを図るものである。なお，本技術の適用対象については§9 を参照されたい。

窒素・りんの返流（負荷量上昇）個別処理

図 2-1 返流水個別処理の導入イメージ9

第２章

技術の概要と評価§6 アナモックスプロセスの概要
アナモックスプロセスは，アナモックス細菌による生物反応を利用する，排水からの新規の窒素除去法である。アンモニア性窒素を対象とし，その一部を亜硝酸性窒素へ変換する部分亜硝酸化工程と，残りのアンモニア性窒素と変換された亜硝酸性窒素を窒素ガスへ変換するアナ
モックス工程により，窒素除去を行うプロセスである。

【解説】

アナモックスプロセスは，アナモックス細菌による生物反応を利用する，排水からの新規の窒素除去法である。アンモニア性窒素（以下，NH4＋-N）を対象とし，その一部を亜硝酸性窒素（以下，NO2－-N）へ変換する部分亜硝酸化工程と，残りの NH4＋-N と変換された NO2－-N を窒素ガスへ変換するアナモックス工程により，窒素除去を行うプロセスである。
アナモックスプロセスは，部分亜硝酸化の方法，アナモックス工程へ流入させる NH4＋-N と NO2－-N の濃度比率（NO2－-N/ NH4＋-N 比）の調整方法，各処理工程で使用する反応槽形式などにより様々な変法があり，本ガイドラインの対象技術である「固定床型アナモックスプロセス」は，このような各種アナモックスプロセスの中の 1 つである。
本項では，各種アナモックスプロセスに係る共通事項として，アナモックス反応の特徴やアナモックスプロセスの構成・特徴などについて解説する。「固定床型アナモックスプロセス」に固有のプロセス構成･特徴などについては，§7 および§8 を参照されたい。

（１） アナモックス反応
１）特徴アナモックス反応は，1990 年代に新しく見いだされた生物学的窒素変換反応である 4）。この反応は，図 2-2 に示すように，硝化と脱窒という複数の反応が関与する従来の窒素変換経路とは異なり，NH4＋-N と NO2－-N を基質とした無酸素条件下での単一の反応により窒素ガスを生成する。本反応の実験式として式（1）が提案されており 5），これに基づけば，1 mol の NH4＋-Nに対して 1.32 mol の NO2－-N が反応し，1.02 mol の窒素ガスと 0.26 mol の硝酸性窒素（以下，NO3－-N）を生成する。つまり，消費される窒素量のうち約 88％が窒素ガスへ，約 11％が NO3－
-N へ変換される。この反応を用いて排水中の NH4＋-N を除去する場合，反応に必要な NH4＋-N とNO2－-N のモル比（NO2－-N/NH4＋-N 比）を適切に調整することが重要である。
本反応は，独立栄養の細菌（アナモックス細菌）により行われるため，有機物を必要としない窒素除去が可能である点が大きな特長である。

10

第１節

技術の概要

窒素ガス
（N2）
アナモックス反応

有機物

脱窒反応

亜硝酸性窒素（NO2－-N）

アンモニア性窒素（NH4＋-N）

硝酸性窒素（NO3－-N）

硝化反応

ｱﾙｶﾘ

酸素

図 2-2 アナモックス反応を含む窒素循環の模式図

1.0NH4＋＋1.32NO2－＋0.066HCO3－＋0.13H＋→1.02N2＋0.26NO3－＋0.066CH2O0.5N0.15＋2.03H2O

式（1）5）

２）アナモックス細菌
アナモックス細菌は直径 1μm 以下の球菌で，深い赤みを帯びた外観が特徴的である 6）。これ
までに複数のアナモックス細菌が見いだされているが，全てプランクトミセス（Planctomycetes）
門に属する細菌である 6）。いずれもアナモックス細菌単一の純粋培養系は得られていないが，集積培養系にて増殖させたアナモックス細菌を用いた回分実験などにより，生理学的・動力学的特性が明らかにされつつある。
アナモックス細菌は偏性嫌気性の独立栄養細菌で，無酸素条件下で NH4＋-N と NO2－-N を基質として増殖し，その過程で窒素ガスおよびを少量の NO3－-N を生成する。アナモックス細菌の増殖速度は極めて小さく，比増殖速度（単位重量当たりの細胞重量の増加速度）は同じ独立栄養のアンモニア酸化細菌が 0.4～0.7 d-1 程度（倍加時間では 1～2 d）であるのに対し，アナモッ
クス細菌は 0.06 d-1 程度（倍加時間では約 11 d）である 5）。

（２） アナモックスプロセス
アナモックス反応を利用して排水中の NH4＋-N を除去する場合，NH4＋-N の約半量をアナモックス反応に必要な NO2－-N へ変換する部分亜硝酸化工程が必要である。アナモックスプロセスは，
この部分亜硝酸化工程とアナモックス反応を利用して窒素を除去するアナモックス工程とを組み合わせた窒素除去プロセスである。
本プロセスは，上記のとおり部分亜硝酸化工程を経るため，亜硝酸化反応のための必要酸素量を大きく低減できる。

11

第２章

技術の概要と評価

１）亜硝酸化反応
亜硝酸化反応では，従来の窒素除去プロセスと同様の硝化反応が利用でき，具体的には硝化反応の第 1 段階であるアンモニア酸化反応が利用される。通常の下水処理の条件では，アンモ
ニア酸化細菌（以下，AOB）の増殖速度が亜硝酸酸化細菌（以下，NOB）よりも小さいため，硝化過程の主たる生成物は NO3－-N となる。しかし，両細菌の生理学的特性を踏まえた条件を設定することで，AOB の増殖速度が NOB よりも大きくなり，AOB を優占化させることができる（図2-3，表 2-1）
。具体的には水温，溶存酸素（以下，DO），pH，NH4＋-N/遊離 NH3 濃度，NO2－-N/遊離 HNO2 濃度などが「選択圧」として利用でき，SRT（浮遊汚泥法の場合）や生物膜上の競合関係に応じて，NOB がウォッシュアウトされ AOB が優占化された亜硝酸型の反応系を成立させることが可能である。

図 2-3 環境条件の違いによる AOB と NOB の増殖速度の変化のイメージ 7）

表 2-1 亜硝酸酸化反応の抑制方法の例 7）※実際のプロセスでは，複数の条件を組み合わせて使用することが多い。

12

第１節

技術の概要

このような亜硝酸化を行うためには，従来の硝化槽で使用される反応槽形式が概ね利用でき
るが，運転管理の簡便性と反応槽容積の縮小を図るため，流動担体や固定床担体などを用いた
各種生物膜法の反応槽が使用される傾向にある 8）。

２）アナモックス反応
本反応を行うアナモックス細菌は独立栄養であるため，有機物を必要としない窒素除去が可能であり，この点が従来の従属栄養脱窒との大きな違いである。アナモックス細菌は，pH6.7～8.3 程度，水温 30～40℃程度で活性が大きくなる。一方で，本反応は酸素への曝露により可逆的に阻害を受けることが報告されている 9）。また高濃度の亜硝酸に曝露されると不可逆的に阻害を受けることが報告されている 9）。
アナモックス細菌の比増殖速度は硝化細菌よりも 1 オーダー程度小さいため，十分量の菌体を系内に保持するための反応槽形式が必要とされる。これまでに，活性汚泥法（回分式活性汚泥法（SBR），膜分離活性汚泥法（MBR）など），生物膜法（固定床，流動床，移動床，回転円板など），自己造粒法（上向流式嫌気性汚泥ブランケット法（UASB）など）など各種反応槽形式による検討事例が報告されている 10）。

３）プロセス構成部分亜硝酸化工程とアナモックス工程とを組み合わせた窒素除去プロセスは，これら 2 つの生物反応を別個の亜硝酸化槽およびアナモックス槽で行う 2 槽式と，単一の反応槽で行う 1 槽式の 2 つに大別できる（図 2-4）。本ガイドラインの対象技術である「固定床型アナモックスプ
ロセス」は，2 槽式プロセスを適用したものである。

13

第２章

技術の概要と評価

図 2-4 2 槽式および 1 槽式アナモックスプロセスの例の模式図 7）

また式（1）より，アナモックス反応を利用する際には，NH4＋-N と NO2－-N のモル比（NO2－-N/NH4＋-N 比）を 1.32 程度とすることで，処理水中にどちらか一方が過剰に残留することなく高い除去率が得られる。1 槽式プロセスでは単一の反応槽内でこの比率調整とアナモックス反応が行われるのに対し，2 槽式プロセスではアナモックス槽の前段の部分亜硝酸化工程において比率調整を行うことになる。
「ワンパス方式」と「バイパス2 槽式プロセスにおける NO2－-N/NH4＋-N 比の調整方法として，方式」がある。ワンパス方式は，排水の全量を亜硝酸化槽へ流入させ，同槽での亜硝酸化率（流入 NH4＋-N に対する NO2－-N の生成率）によりアナモックス工程へ流入させる NO2－-N/NH4＋-N 比を調整する方法である。一方，バイパス方式では，排水の一部のみを亜硝酸化槽へ流入させ，同槽では流入した NH4＋-N の全量を亜硝酸化する。残りの排水は亜硝酸化槽をバイパスさせて亜硝酸化槽流出水と混合するが，この分配水量の割合により NO2－-N/NH4＋-N 比を調整する。両方式の例を模式的に示したものが図 2-5 である。本ガイドラインの対象技術である「固定床型ア
ナモックスプロセス」は，バイパス方式を適用したものである。

14

第１節

技術の概要

図 2-5 ワンパス方式およびバイパス方式による NO2－-N/NH4＋-N 比調整方法の模式図 7）
４）前処理
高濃度の有機物や浮遊物質（SS）の流入による処理機能悪化の防止，リン酸マグネシウムア
ンモニウム（MAP）析出の防止，原水水質や水量の変動緩和を目的とし，原水水質や水量に応じて，有機物除去，SS 除去，流量調整などの前処理工程を設けることがある。

（３） アナモックスプロセスの開発経緯
1995 年にオランダの研究グループが，脱窒流動床内部の窒素収支の検討に基づき，新しい生物学的窒素変換反応である嫌気性アンモニア酸化（アナモックス）を報告した 4）。アナモック
ス反応を利用した窒素除去プロセスは，窒素濃度が高く，かつ窒素濃度に対して有機物濃度が低い排水に適しており，欧州を中心として，様々な排水を対象とした検討が行われ，各種のプ
ロセスが提案されてきた。本ガイドラインで対象とする下水処理場の嫌気性消化汚泥脱水ろ液の他，畜産排水，ごみ処分場浸出水，一部の工場排水などからの NH4＋-N 除去が適用対象として想定される。海外では，下水処理場の返流水処理施設や工場排水処理施設へ導入されつつあるが，国内では実績に乏しいのが現状である。なお，流入下水（水処理）への適用についても検討事例があるが，現段階では実用化には至っていない。
国内では，日本下水道事業団技術評価委員会により，下水処理場における返流水処理の実証試験を実施した 3 つの 2 槽式プロセスを対象に「アナモックス反応を利用した窒素除去技術の評価」が平成 21 年度に行なわれ，これらアナモックスプロセスの処理機能や特徴，下水道事業へ適用する場合の設計や運転管理上の留意事項などが評価･整理された 7）。本ガイドラインの対象技術である「固定床型アナモックスプロセス」は，この技術評価の対象技術の１つである。

15

第２章

技術の概要と評価§7 固定床型アナモックスプロセスの概要
固定床型アナモックスプロセスは，2 槽式プロセスで，亜硝酸化槽およびアナモックス槽それぞれに固定床担体を使用している。また，アナモックス工程へ流入させるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の比率の調整方法としてバイパス方式を適用している。

【解説】

本ガイドラインの対象技術である「固定床型アナモックスプロセス」は，2 槽式プロセスで，亜硝酸化槽およびアナモックス槽それぞれに固定床担体を使用している。また，アナモックス工
程へ流入させる NO2－-N/NH4＋-N 比の調整方法としてバイパス方式を適用している。
固定床型アナモックスプロセスの基本フローを図 2-6 に示す。本プロセスは NH4＋-N を NO2－-Nに変換する亜硝酸化槽と，NH4＋-N と NO2－-N を窒素ガスに変換するアナモックス槽を別個に備えた 2 槽式プロセスである（§6 参照）。窒素除去機能を担う主体は，亜硝酸化槽を中心とする部分
亜硝酸化工程とアナモックス槽を中心とするアナモックス工程であるが，原水性状に応じて BOD
酸化や凝集沈殿処理などを行う前処理工程を設置する。
処理の主体となる亜硝酸化槽およびアナモックス槽にはそれぞれ固定床担体を使用し，亜硝酸
化槽にはアクリル製の網状担体を，アナモックス槽にはポリエステル製の不織布担体を槽内に充填する。
また，本プロセスで採用するバイパス方式は，図 2-6 に示すように，亜硝酸化槽の前段に設置した分配槽より，その流出水の一部を亜硝酸化槽へ供給し，残りを亜硝酸化槽をバイパスさせて混合槽へ供給するものである（§6 参照）。ここで，本プロセスでは，混合槽における NO2－-N/NH4＋-N 比に応じて分配槽からの分配水量を自動で制御して濃度比を適正な範囲に維持することで，

NO2－-N/NH4＋-N 比を安定的に維持する。

16

第１節

流量調整施設有機物除去施設

SS 除去施設

技術の概要

亜硝酸化施設

分配施設

前処理工程

混合･脱気･調整施設 アナモックス施設 処理水貯留施設

部分亜硝酸化工程

図 2-6 固定床型アナモックスプロセスの例

17

アナモックス工程

第２章

技術の概要と評価§8 固定床型アナモックスプロセスの特徴
アナモックスプロセスは，従来の窒素除去方法（生物学的硝化・脱窒法など）に比べ，一般的に低コストで省エネルギーな窒素除去が可能となる。
（１） 曝気動力を削減できる。
（２） 脱窒のための有機物添加が不要である。
（３） 施設の設置スペースを縮小できる。
（４） 汚泥発生量を削減できる。
さらに，固定床型アナモックスプロセスは，上記に加え，以下の特徴を有する。
（５） 処理の安定性が高い。

【解説】

アナモックスプロセスは，従来の窒素除去法（生物学的硝化・脱窒法など）に比べ，一般的に低コストで省エネルギーな窒素除去が可能となる。
各種アナモックスプロセスに共通する原理的な特徴は以下のとおりである。

（１） 曝気動力を削減できる。
従来の完全硝化を行うプロセスでは，排水中に含まれる NH4＋-N の全量を NO2－-N 経由で NO3－
-N にまで酸化しなければならない。これに対し，アナモックスプロセスの部分亜硝酸化工程では NH4＋-N の約半量を NO2－-N まで酸化すればよく，窒素の酸化に必要な酸素量を大幅に低減でき，曝気動力を削減できる。なお，式（1）に示すアナモックスの反応モル比に合致する亜硝酸化率（流入 NH4＋-N に対する NO2－-N の生成率）を想定した場合の部分亜硝酸化に係る理論的な
必要酸素量は，完全硝化を行う場合の約 43％である。

（２） 脱窒のための有機物添加が不要である。
従来の脱窒プロセスでは従属栄養の脱窒細菌を用いることから，排水中に十分な量の有機物が存在しない場合はメタノールなどの有機物（薬品）を添加する必要がある。一方，アナモックス
プロセスでは有機物が不要であるため，有機物添加に係る薬品費を削減できる。

（３） 施設の設置スペースを縮小できる。
アナモックス細菌は高濃度に集積した汚泥を形成するため，容積あたりの処理速度を高くすることができる。このため，槽容量が小さくなり，施設の設置スペースを縮小できる。

（４） 汚泥発生量を削減できる。
アナモックス細菌は増殖速度が小さいため，従来の硝化・脱窒法に比べて汚泥発生量が小さい。このため，発生汚泥の処理･処分に係るコストを低減できる。
18

第１節

技術の概要

一方で，アナモックスプロセスには，アナモックス細菌や同反応の特徴に基づく以下のような制約もある。

・ アナモックス細菌は増殖速度が小さいため，プロセスの立上げには相応の期間を見込む必要がある。実証試験の実績では 1 ヶ月程度である（資料編 p.113 アナモックス槽の立上げ参照）。
・ アナモックス細菌は水温 30～40℃程度での活性が高く対象排水の水温は大きくその範囲を外れる場合には加温もしくは冷却する必要がある。
・ 式（1）に示すとおり，アナモックス反応では副生成物として利用される窒素量の 11%がNO3－-N に変換されるため，達成可能な窒素除去率に上限がある。
固定床型アナモックスプロセスは，§7 に示すとおり，固定床担体の使用とともに，2 槽式プ
ロセスやバイパス方式を適用することで，上記に加え，以下の特徴を有する。

（５） 処理の安定性が高い。
本技術は，2 槽式プロセスを適用して部分亜硝酸化工程とアナモックス工程とを別個の反応槽にて行うもので，各々の最適条件を別箇に設定できるメリットがある。また，バイパス方式を適用していることから，亜硝酸化槽における亜硝酸化率が変動しても分配水量比率の調整により NO2－-N/NH4＋-N 比を目標とする値に維持できる。以上より，本プロセスは，目標とする処
理性能を安定的に維持できる安定性が高いプロセスといえる。

一方で，本技術は 2 槽式であるため，1 槽式プロセスと比べると付帯する設備が多くなる場合がある。また，本プロセスでは固定床担体を用いるため，担体寿命があることに留意する必
要がある。

19

第２章

技術の概要と評価§9 技術の適用条件
本技術は，下水処理場における嫌気性消化汚泥の脱水ろ液に含まれる窒素（アンモニア性窒素）の除去に適用する。本技術の適用に際しては，対象排水のアンモニア性窒素濃度が 300 mg-N/L
以上であることを基本とする。

【解説】

１）窒素除去機能に影響を与える条件
本技術は，表 2-2 に示すように，下水処理場における嫌気性消化汚泥の脱水ろ液からの窒素除去に適用する。本技術の適用に際しては，NH4＋-N 濃度が 300 mg-N/L 以上であることを基本とする。
下水処理場における汚泥処理施設の各所からの返流水には，重力濃縮分離液，機械濃縮脱離液，消化槽脱離液，消化汚泥脱水ろ液，およびこれらが合流した総合返流水があるが，嫌気性消化汚泥の脱水ろ液は，他の返流水に比べて，NH4＋-N 濃度は明らかに高く，有機物濃度は低い
ことが特徴的である。アナモックスプロセスは，窒素濃度が高く，かつ窒素濃度に対して有機物濃度が低い排水に適していることから（§6 参照），脱水ろ液からの窒素除去に適している。
なお，嫌気性消化実施の場合は返流水の窒素負荷量に占める脱水ろ液の影響が大きいため，脱水ろ液を処理することにより，重力濃縮分離液や機械濃縮脱離液が未処理であっても水処理施設への返流水の窒素負荷量は大きく低減される。このことから返流水からの窒素負荷量低減における脱水ろ液処理の寄与は大きいといえる。また，図 2-3，表 2-1 に示すように，NH4＋-N 濃
度が低い排水では，NH4＋-N/遊離 NH3 濃度による亜硝酸酸化細菌の増殖抑制効果が小さいため，
アンモニア酸化細菌が優占化しにくく，亜硝酸化反応が安定しない傾向がある。ただし，対象排水の NH4＋-N 濃度が 300 mg-N/L 以上であれば，硝酸化を抑えた安定した処理ができることを実証済みである（資料編 p.123 部分亜硝酸化工程参照）。
表 2-2 本技術の対象排水および適用条件
項目
対象排水
適用条件

条件

備考

嫌気性消化汚泥脱水ろ液
アンモニア性窒素濃度

NH4＋-N 濃度が低い排水では，亜硝酸化反応が300 mg-N/L 以上

安定しない可能性がある。

２）プロセス構成に影響を与える条件
上記以外にプロセス構成に影響を与える条件として，対象排水の SS 濃度，有機物（C-BOD5）濃度，りん（PO43－-P）濃度，水温があり，これらの条件によって前処理設備や加温・冷却設備が不要なプロセス構成が可能となる（第４章第２～３節参照）。つまり，対象排水の水質性状に
よっては前処理設備などの設置を見直すことができ，さらなるコスト低減を図れる。
20

第１節

技術の概要

§10 導入シナリオ例
本技術の導入目的と期待できる導入効果の具体例を示す。
（１） 嫌気性消化が導入されているが，返流水個別処理施設を有しない場合
既存の消化槽由来の窒素負荷量を低減し，放流水の窒素濃度の低減・安定化を図る。
（２） 汚泥処理に嫌気性消化を導入する場合
汚泥処理において嫌気性消化を導入する際に，上昇が見込まれる当該消化槽由来の窒素負荷量を低減し，放流水の窒素濃度の低減・安定化を図る。
（３） 外部からバイオマスなどを受入れる場合
外部からバイオマスなどを受入れる場合（汚泥集約処理，MICS 事業，地域バイオマ
ス受入など），上昇が見込まれる既存の消化槽由来の窒素負荷量を低減し，放流水の窒素濃度の低減・安定化を図る。
（４） 既存の返流水個別処理施設を再構築する場合
既存の返流水個別処理施設（従来技術）の再構築により，コスト縮減，温室効果ガ
ス排出量・エネルギー使用量削減などを目指す。

【解説】

本技術を導入する直接的な効果は，返流水由来の窒素負荷量が低減される点にあり，これにより水処理工程の流入窒素負荷量を低減することで，放流水の窒素濃度の低減･安定化を図る方法として有効である。本技術の導入が有効と考えられる典型的なシナリオの例を以下の（１）～（４）に示す。また，それぞれの導入イメージを図 2-7～10 に示す。

21

第２章

技術の概要と評価（１） 嫌気性消化が導入されているが，返流水個別処理施設を有しない場合
嫌気性消化は導入されているが返流水個別処理施設を有しない下水処理場において，既存の水処理施設の窒素除去能力が十分ではなく放流水の窒素規制への対応性に難がある場合などに，本技術を導入して返流水由来の窒素負荷量を低減することで（図 2-7），放流水の窒素濃度の低減・安定化を図ることができると期待できる。この場合，水処理施設の処理能力（処理可能水量）の増加や，それによる高度処理施設の増設に係るコストの低減を図ることも可能である。
さらに，硝化に要する曝気量を低減することも可能となる。

図 2-7 導入シナリオ（１）の導入イメージ

22

第１節

技術の概要

（２） 汚泥処理に嫌気性消化を導入する場合
地球温暖化対策やコスト縮減策として嫌気性消化が改めて注目されているが，汚泥処理において嫌気性消化を導入することで，当該消化槽由来の窒素負荷量が増大し，既存水処理施設への流入窒素負荷量が上昇するとともに，放流水窒素濃度の上昇が懸念される。そこで，本技術を導入して上昇が見込まれる消化槽由来の窒素負荷量を低減することで（図 2-8），放流水の窒素濃度の低減・安定化を図ることができると期待できる。この場合，水処理施設の処理能力（処理可能水量）の増加や，それによる高度処理施設の増設に係るコストの低減を図ることも可能である。さらに，硝化に要する曝気量を低減することも可能となる。

図 2-8 導入シナリオ（２）の導入イメージ

23

第２章

技術の概要と評価（３） 外部からバイオマスなどを受入れる場合
下水処理場において外部のバイオマスを受け入れて共同処理を行うなど，エネルギー回収を推進する取り組みが進められている。
外部からバイオマスを受入れるケースとしては，以下の 3 点が想定される。

・下水汚泥の集約処理
汚泥処理の経済性やエネルギー回収などの見地から，複数個所の下水処理場の下水汚泥（濃縮汚泥）を集約して処理する自治体が増えている。集約した下水汚泥は当該下水処理場で発生した下水汚泥とともに共同で処理する，もしくは専用の汚泥集約処理施設にて処理するケースである。
・MICS 事業
市町村における効率的な汚水処理施設整備を図る事業として，汚水処理施設共同整備事業（MICS）があり，近年多くの自治体で実施されている。収集したし尿や浄化槽汚泥などを下水処理場に移送し，多くの場合消化槽の前に投入され下水汚泥とともに共同で処理するケースである。
・地域バイオマス（食品廃棄物系バイオマスなど）の受入
下水処理場におけるエネルギー回収を推進するため，地域から発生する食品廃棄物系バイ
オマスなどを受入れて下水汚泥とともに混合消化するケースである。

これら外部からのバイオマスなどを受け入れることで既設消化槽から発生する脱水ろ液量が増加し，既設水処理施設では処理できない窒素が発生する。そこで，本技術を導入して上昇が見込まれる消化槽由来の窒素負荷量を低減することで（図 2-9），放流水の窒素濃度の低減・安定化を図ることができると期待できる。この場合，水処理施設の処理能力（処理可能水量）の増加や，それによる高度処理施設の増設に係るコストの低減を図ることも可能である。さらに，硝化に要する曝気量を低減することも可能となる。

24

第１節

技術の概要

図 2-9 導入シナリオ（３）の導入イメージ

25

第２章

技術の概要と評価（４） 既存の返流水個別処理施設を再構築する場合
本技術は，従来の窒素除去法（生物学的硝化・脱窒法など）と比較して，§8 に示す特徴を有することから，返流水個別処理施設を既に導入している下水処理場・汚泥集約処理施設において，メタノールなどの薬品添加に係るユーティリティ費が高い，温室効果ガス排出量・エネ
ルギー使用量が大きいなどの課題に対して，再構築時などに本技術を導入することで解決を図ることができると期待できる（図 2-10）。

図 2-10

導入シナリオ（４）の導入イメージ

26

第２節

実証研究に基づく評価の概要

第２節 実証研究に基づく評価の概要§11 技術の評価項目
実証研究に基づく本技術の評価項目を以下に示す。
（１）～（３）の算定にあたっては，窒素除去量を基準とした。
（１） コスト（建設費，維持管理費，ライフサイクルコスト）（２） 温室効果ガス排出量（３） エネルギー使用量（４） 窒素除去機能【解説】

本技術の評価を実施するにあたり，表 2-3 に示す 3 つの下水処理場規模（流入下水量）での本技術導入時のコスト，温室効果ガス排出量，エネルギー使用量について試算を行った。
評価規模の条件設定は，図 2-11 に示す嫌気性消化実施施設の現有処理能力の累積頻度分布 7）に基づき，累積頻度分布として約 10%値，90%値にあたる，10,000 m3/日，100,000 m3/日およびその中間の 50,000 m3/日の 3 条件とした。算定にあたっては，処理対象とする水量よりも窒素除去量に依存するため，算定式は窒素除去量を基準とした想定する下水処理場は，水処理施設として最初沈澱池，反応タンク，最終沈殿池を備えた典型的なフローで高度処理を実施するものとした。また汚泥処理施設として重力濃縮（生汚泥），機械濃縮（余剰汚泥），嫌気性消化（中温・1 段），脱水（遠心脱水）を備えたものとした。
処理対象とする返流水は嫌気性消化汚泥の脱水ろ液とし，各評価規模の条件における水量・水質は，主に物質収支計算に基づいて設定した（資料編 p.145～167 ケーススタディー 固定床型ア
ナモックスプロセス参照）。

表 2-3 本技術の評価における試算条件
規模
水処理施設

条件

汚泥処理施設（個別処理施設含む）
返流水個別

流入

対象返

下水量

流水量

（m3/日）（m3/日）①

10,000

47

39.9

②

50,000

235

199.3

③

100,000

470

398.6

水処理施設

汚泥処理施設対象返流水

初沈-反応タンク-終沈（高度処理実施）

濃縮-消化-脱水

脱水ろ液

処理施設
窒素除去量
（㎏/日）

※対象返流水の水量・水質は，主に物質収支計算に基づいて設定

27

第２章

技術の概要と評価（a）全施設（b）処理能力 100,000m3/日以下の施設のみ抽出

図 2-11 嫌気性消化実施施設の現有処理能力の累積頻度分布 7）

各条件で試算を行う，コスト，温室効果ガス排出量，エネルギー使用量について以下に解説する。

（１） コスト本技術の導入に係るコストとして，建設費，維持管理費，ライフサイクルコスト（LCC）を算出した。建設費は，機械設備，電気設備，土木建築施設の設置に係る工事費を対象とした。維持管理費費は，ユーティリティ費，点検補修費を対象とした。ライフサイクルコスト（LCC）は，建設費を年価換算したものと，維持管理費，撤去費を対象とした。

28

第２節

実証研究に基づく評価の概要（２） 温室効果ガス排出量
温室効果ガスの排出量の算出にあたっては，ユーティリティ（電気，水道，薬品）の使用に係る供用段階のものと，建設段階および解体・廃棄時のものを対象とした。施設の建設段階および解体・撤去時の温室効果ガス排出量については，「下水道における LCA 適用の考え方（平成22 年 2 月国土交通省国土技術政策総合研究所）」終末処理場における環境負荷量（LC-CO2）の算定事例から，建設段階 19.3%，供用段階 80.2%，解体・撤去時 0.5%の比率で換算し算出した。
なお，プロセスより排出される可能性がある亜酸化窒素（N2O）については，実証試験にて実測したが（資料編 p.139 N2O 排出量の調査参照），比較対象となる従来技術における N2O 排出量に関するデータが少なく適正な数値の提示が困難なため，ここでは対象からは除外した。

（３） エネルギー使用量
エネルギー使用量の算出にあたっては，ユーティリティ（電気，水道，薬品）の使用に係るものを対象とした。

（４） 窒素除去機能
窒素除去機能は，実証試験における本プロセスの窒素（T-N）除去率により評価した。嫌気性
消化汚泥の脱水ろ液を処理対象とし，本プロセスにおける流入水と流出水の T-N 濃度より T-N
除去率を算出した。

29

第２章

技術の概要と評価§12 技術の評価結果
実証研究に基づく本技術の評価結果を以下に示す。
（１）～（３）の算定にあたっては，窒素除去量を基準とした。
（１） コスト（建設費，維持管理費，ライフサイクルコスト）（２） 温室効果ガス排出量（３） エネルギー使用量（４） 窒素除去機能【解説】

10,000 m3/日，50,000 m3/日，100,000 m3/日の 3 条件の下水処理場規模(流入下水量)において本技術導入時のコスト，温室効果ガス排出量，エネルギー使用量の試算を行った。上記 3 条件における窒素除去量あたりのライフサイクルコスト，温室効果ガス排出量，エネルギー使用量を表
2-4，図 2-12 に示す。なお，本評価結果は本実証施設の仕様および実際の運転データを基に試算したものであり，また設定した原水の水質条件から前処理設備などを含めた試算とした。

表 2-4 窒素除去量あたりのライフサイクルコスト，温室効果ガス排出量，エネルギー使用量
下水処理場規模（返流水個別処理施設窒素除去量）

ライフサイクル
コスト（LCC）
温室効果ガス（GHG）排出量
エネルギー使用量m3/日

10,00050,000100,000

kg-N/日（39.9）（199.3）（398.6）

百万円/t-N

4.7

1.6

1.3

t-CO2/t-N

11.1

6.3

6.2

GJ/t-N

157.5

90.0

87.7

30

実証研究に基づく評価の概要

窒素除去量あたりのLCC（百万円/t‐N）
温室効果ガス排出量（t‐CO2/t‐N）

12

200
LCC
GHG排出量10

ｴﾈﾙｷﾞｰ使用量

180
160
140

8

120
100

6

80
4

60
40

2

20
0
0

0
20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000

窒素除去量あたりのｴﾈﾙｷﾞｰ使用量（GJ/t‐N）

第２節

下水処理場規模（m3/日）
図 2-12 窒素除去量あたりのライフサイクルコスト，温室効果ガス排出量，エネルギー使用量

31

第２章

技術の概要と評価（１） コスト（建設費，維持管理費，ライフサイクルコスト )各条件における建設費の試算結果を表 2-5 に示す。これらの結果を窒素除去量と建設費との関係で整理し，図 2-13 に示す費用関数を得た。

表 2-5 各条件における建設費の試算結果
下水処理場規模（返流水個別処理窒素除去量）
10,000 m3/日
50,000 m3/日
100,000 m3/日

建設費
[百万円]

（窒素除去量 39.9 ㎏-N/日）（窒素除去量 199.3 kg-N/日） （窒素除去量 398.6 kg-N/日）

土木・建築施設

148

395

752

機械設備

300

405

600

電気設備

59

80

119

計

507

880

1,471

1,600

建設費（百万円）

1,400
1,200
1,000
800
600
400

y = 2.699 x + 378.884
R² = 0.996

200
0
0

50

100

150

200

250

300

窒素除去量（kg‐N/日）
図 2-13 本技術の建設費の費用関数

32

350

400

450

第２節

実証研究に基づく評価の概要

各条件における維持管理費の試算結果を表 2-6 に示す。これらの結果を窒素除去量で整理し，
図 2-14 に示す費用関数を得た。

表 2-6 各条件における維持管理費の試算結果
下水処理場規模（返流水個別処理窒素除去量）
10,000 m3/日
50,000 m3/日
100,000 m3/日

維持管理費[百万円/年]（窒素除去量 39.9 ㎏-N/日）（窒素除去量 199.3 kg-N/日） （窒素除去量 398.6 kg-N/日）

電力

2.1

4.2

7.9

水道

(<0.1)(<0.1)(<0.1)

薬品

4.7

23.4

46.8

点検補修

19.8

26.7

39.5

計

26.6

54.3

94.2

維持管理費（百万円/年）

120
100
80
60
40
y = 0.189 x + 18.198
R² = 0.998

20
0
0

50

100

150 200 250 300
窒素除去量（kg‐N/日）

図 2-14 本技術の維持管理費の費用関数

33

350

400

450

第２章

技術の概要と評価

各条件におけるライフサイクルコストの試算結果を表 2-7 に示す。これらの結果を窒素除去量で整理し，図 2-15 に示す費用関数を得た。

表 2-7 各条件におけるライフサイクルコストの試算結果
ライフサイクルコスト[百万円/年]

下水処理場規模（返流水個別処理施設窒素除去量）
10,000 m3/日
50,000 m3/日
100,000 m3/日
（窒素除去量 39.9 ㎏-N/日）（窒素除去量 199.3 kg-N/日） （窒素除去量 398.6 kg-N/日）

建設費

35.6

54.6

86.6

維持管理費

26.5

54.3

94.3

撤去費

6.9

10.0

15.4

計

69.0

118.9

196.3

ライフサイクルコスト（百万円/年）

250
200
150
100
50

y = 0.356 x + 52.325
R² = 0.996

0
0

50

100

150 200 250 300
窒素除去量（kg‐N/日）

350

図 2-15 本技術のライフサイクルコストの費用関数

34

400

450

第２節

実証研究に基づく評価の概要（２） 温室効果ガス排出量
各条件における温室効果ガス排出量の試算結果を表 2-8 に示す。これらの結果を窒素除去量で整理し，図 2-16 に示す関数を得た。

表 2-8 各条件における温室効果ガス排出量の試算結果
温室効果ガス排出量[t-CO2/年]（窒素除去量 39.9 ㎏-N/日）（窒素除去量 199.3 kg-N/日） （窒素除去量 398.6 kg-N/日）

電力

94.2

191.6

363.9

水道

0.1

0.3

0.7

薬品

35.6

178.2

356.4

計

129.9

370.1

721.0

建設段階

31.3

89.1

173.5

解体・撤去時

0.8

2.3

4.5

計

162.0

461.5

899.0

温室効果ガス排出量（ｔ‐CO2/年）

供用段階

下水処理場規模（返流水個別処理施設窒素除去量）
10,000 m3/日
50,000 m3/日
100,000 m3/日

1,000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0

y = 2.061 x + 69.419
R² = 0.998
0

50

100

150 200 250 300
窒素除去量（kg‐N/日）

350

図 2-16 本技術の温室効果ガス排出量の関数

35

400

450

第２章

技術の概要と評価（３） エネルギー使用量
各条件におけるエネルギー使用量の試算結果を表 2-9 に示す。これらの結果を窒素除去量で整理し，図 2-17 に示す関数を得た。

表 2-9 各条件におけるエネルギー使用量の試算結果
下水処理場規模（返流水個別処理施設窒素除去量）
10,000 m3/日
50,000 m3/日
100,000 m3/日

エネルギー使用量[GJ/年]（窒素除去量 39.9 ㎏-N/日）（窒素除去量 199.3 kg-N/日） （窒素除去量 398.6 kg-N/日）

電力

1658.33371.56404.1

水道

1.0

5.3

10.5

薬品

634.7

3173.66347.0計

2294.06550.4

12761.6

エネルギー使用量（GJ/年）

14,00012,00010,000
8,000
6,000
4,000
y = 29.263 x + 980.598
R² = 0.998

2,000
0
0

50

100

150 200 250 300
窒素除去量（kg‐N/年）

350

図 2-17 本技術のエネルギー使用量の関数

36

400

450

第２節

実証研究に基づく評価の概要（４） 窒素除去機能
平成 24，25 年度の実証研究期間におけるプロセス全体の窒素除去機能のまとめを表 2-10，
11 に示す。処理対象は嫌気性消化汚泥の脱水ろ液である。平成 25 年度はスクリュープレスの脱水ろ液を処理対象としたが，平成 24 年度（冬季）はベルトプレスの脱水ろ液を用いたため，脱水時の洗浄水の影響により濃度が低くなっている。データ収集期間におけるプロセス全体の総窒素（T-N）除去率は，いずれの季節においても平均 80％以上であった。同じ時期のプロセ
ス全体の無機態総窒素（T-IN）除去率もまた同様に，平均 80%以上が得られた。
またプロセスの窒素収支例を図 2-18～20 に示す。有機態窒素については前処理工程にて SS除去にともない低減されていると考えられ，本プロセスでの窒素除去は，ほとんどがアナモックス反応によるものと考えられた。
以上の結果，本技術の平均窒素（T-N）除去率は 80%以上と，高い窒素除去機能が示された。

表 2-10 データ収集期間におけるプロセス全体の T-N 除去性能

原水 T-N 濃度[mg/L]
処理水 T-N 濃度[mg/L]
T-N 除去率[%]※※※H24 年度
冬季
H25.02.11～H25.02.16
360～410
(390)
57～78
(69)
80.7～84.8(81.8)

H25 年度
夏季
H25.08.28～H25.10.08
540～790(663)
84～130(114)
77.3～87.2(82.6)

H25 年度
秋季
H25.10.29～H25.12.11-

H25 年度
冬季
H26.01.25～H26.02.21
790～1,000(857)
130～170(152)
80.1～83.2(81.4)( )内の数値は期間平均値を示す。
T-N 除去率の算出は，プロセス全体の HRT(2～3 日)を考慮した上で，移動平均を使用して算出した。
秋季運転データの T-N 除去率については，期間内の T-N 濃度の測定数が少ないため，評価対象外とした。

表 2-11 データ収集期間におけるプロセス全体の T-IN 除去性能

原水 T-IN 濃度[mg/L]
処理水 T-IN 濃度[mg/L]
T-IN 除去率[%]※※※H24 年度
冬季
H25.02.11～H25.02.16
327～408
(372)
57～67
(63)
81.9～83.7(82.7)

H25 年度
夏季
H25.08.28～H25.10.08
502～680(604)
84～131(110)
76.4～85.4(81.5)

H25 年度
秋季
H25.10.29～H25.12.11
591～719(673)
103～164(135)
78.0～83.9(80.0)

H25 年度
冬季
H26.01.25～H26.02.21
760～883(806)
127～166(147)
79.8～81.3(81.3)( )内の数値は期間平均値を示す。
T-IN 除去率の算出は，プロセス全体の HRT(2～3 日)を考慮した上で，移動平均を使用して算出した。
秋季運転データの T-IN 濃度については，現場分析(吸光度法)によるデータを使用して算出した。

37

第２章

1000

技術の概要と評価

org‐N

900

NO3‐N

NO2‐N

NH4‐N

T‐N濃度[mg/L]

800
700
600
500
400
300
200
100
0

原水

亜硝酸化槽流入水

アナモックス槽流入水

処理水（前処理工程前）（前処理工程後）（部分亜硝酸化工程後）（アナモックス工程後）

図 2-18 H24 年度冬季におけるプロセスの窒素収支

1000

org‐N

900

NO3‐N

NO2‐N

NH4‐N

T‐N濃度[mg/L]

800
700
600
500
400
300
200
100
0

原水

亜硝酸化槽流入水

アナモックス槽流入水

処理水（前処理工程前）（前処理工程後）（部分亜硝酸化工程後）（アナモックス工程後）

図 2-19 H25 年度夏季におけるプロセスの窒素収支

38

第２節

1000

実証研究に基づく評価の概要

org‐N

900

NO3‐N

NO2‐N

NH4‐N

T‐N濃度[mg/L]

800
700
600
500
400
300
200
100
0

原水

亜硝酸化槽流入水

アナモックス槽流入水

処理水（前処理工程前）（前処理工程後）（部分亜硝酸化工程後）（アナモックス工程後）

図 2-20 H25 年度冬季におけるプロセスの窒素収支

39

第３章

§13

導入検討

第３章

導入検討

第１節

導入検討手法導入検討手順

本技術の導入の検討にあたっては，対象とする下水道施設について現況および課題などを把握し，導入効果の評価を行い判断する。

【解説】

本技術の導入の検討にあたっては，導入の目的を明確にした後，図 3-1 および図 3-2 に示す検討フローにしたがって，必要な情報を収集・整理し，導入効果の概略試算を行った上で，導入の是非を判断する。

（１） 実態調査
対象施設の計画年次における流域別下水道整備総合計画（流総計画）や全体計画，最新の事
業計画など関連下水道計画の確認を行い，当該下水処理場の計画年次にて想定される情報を収集･整理した上で，窒素除去に関する課題を抽出する。これにより，当該下水処理場へ返流水個
別処理を導入する意義･目的を明確にする。

（２） 導入効果の検討
本技術を当該下水処理場に導入する有効性について，（a）返流水個別処理を導入する効果の検討（【導入検討Ⅰ】），（b）（従来の返流水個別処理技術との比較による）本革新的技術の導入効果の検討（【導入検討Ⅱ】）の 2 段階で定量的に確認する。
【導入検討Ⅰ】では、当該下水処理場における窒素の挙動を試算することで，返流水個別処理を導入する有効性を検討する。ここでの有効性とは，返流水個別処理を導入することで，どれだけ返流水の窒素負荷量を低減できるか，また放流水 T-N 濃度を低減できるかなどの水質改善効果を表す。返流水個別処理の導入が有効であると判断された場合には，【導入検討Ⅱ】として，本革新的技術の導入効果について他の技術（従来技術）との比較により検討する。ここでの導入効果とは，従来技術の導入に対するコスト縮減，温室効果ガス排出量・エネルギー使
用量削減効果を表す。

（３） 導入判断「導入効果の検討」において導入効果が見込まれると判断された場合には，本技術の導入に係る意思決定を行い，返流水個別処理施設の計画・設計（第４章参照）に移る。

40

第１節

導入検討手法

実態調査
関連下水道計画の整理§14 実態調査

対象施設の実態調査

導入効果の評価§15 導入効果の検討

導§16 導入判断

図 3-1

入

判

断

導入検討フロー

41

第３章

導入検討

関連下水道計画の整理（流総計画，全体計画など）
対象施設の実態調査（対象下水処理場の現況把握）§14 実態調査

課題の抽出
返流水個別処理の有効性が明らかな場合は【導入検討Ⅰ】を省略可【導入検討Ⅰ】
返流水個別処理の有効性の検討
・ 下水処理場全体の物質収支計算による試算
返流水による窒素負荷量・水処理施設への流入窒素負荷量・放流水濃度など§15 導入効果のいいえ

×

有効性が見込まれるか。

検討

導入検討中止はい【導入検討Ⅱ】
本技術による返流水個別処理の導入効果の検討
・ 返流水個別処理施設の導入における試算および他技術との比較
建設費・維持管理費・ライフサイクルコスト・温室効果ガス排出量・エネルギー使用量

いいえ

導入効果が見込まれるか。

×
導入検討中止

はい

第４章

計画・設計

図 3-2

導入検討詳細フロー42§16 導入判断

第１節

§14

導入検討手法

実態調査

実態調査では，下水道施設について関連計画ならびに計画年次にて想定される状況などを把握する。また，本技術の導入効果の検討に必要な既存施設の運転データを収集・整理し，運転状況を把握した上で，窒素除去に関する課題を抽出する。

【解説】

本技術は，下水処理場における嫌気性消化汚泥の脱水ろ液（返流水）に含まれる窒素（NH4＋-N）の除去に適用し，当該排水に含まれる高濃度の NH4＋-N を個別に処理して，水処理施設へ返送される窒素負荷量を低減することを目的とする。
本技術の導入効果の検討に先立ち，下水道施設について関連計画ならびに計画年次にて想定される状況などを把握する。また，本技術の導入効果の検討に必要な既存施設の運転データを収集・整理し，運転状況を把握した上で，窒素除去に関する課題を抽出する。

（１） 関連下水道計画の整理対象とする下水処理場に係る下水道計画などについて把握する。ここでは，当該下水処理場に係る上位計画，各種基本計画およびその他の関連計画について確認する。

・上位計画：流総計画，都道府県構想など
・基本計画：基本構想，全体計画，事業計画など
・その他関連計画：長寿命化計画，耐震計画，バイオマス利活用関連の計画など（２） 対象施設の実態調査
本技術の導入効果の検討に先立ち，当該下水処理場の計画年次にて想定される各種情報を把握する。実態調査において把握すべき対象施設の各種情報の一例を以下に示す。

①下水道ならびに下水処理場の基本諸元・条件（処理規模，周辺環境など）②既存施設・設備の整備状況③流入下水，放流水および嫌気性消化汚泥脱水ろ液，総合返流水の水量・水質④汚泥発生量および性状⑤水処理および汚泥処理施設の運転管理状況⑥関連 PI（業務指標）⑦地域バイオマスなど（濃縮汚泥，し尿・浄化槽汚泥，食品廃棄物など）を受入れている場
合，その受入元，バイオマスの種類，量および性状

なお，上記③で挙げた流入下水，放流水および嫌気性消化汚泥脱水ろ液，総合返流水の水量・
43

第３章

導入検討

水質などは，下水処理場全体の物質収支や導入する返流水個別処理施設のコストなどを概算する上で把握する必要がある。ここでは，表 3-1 に示す項目を対象として情報収集を実施する。
概ねは計画年次（例えば，全体計画時など）を想定した情報に基づき検討するが，窒素収支の検討に際しては当該年次の汚泥処理状況（特に，脱水機の運転状況など）を踏まえ，返流水な
どの窒素濃度について実態調査を行ったものを用いる。地域バイオマスを受入れる場合は，消化投入汚泥量およびその窒素濃度が変わることを留意する。地域バイオマスの窒素含有量などの性状はその種類（濃縮汚泥，し尿・浄化槽汚泥，食品廃棄物など）によって異なるため，対象とする地域バイオマスについて実態調査を行ったものを用いて増加する窒素負荷量を予測する。実態調査について当該下水処理場の維持管理報告書などより整理する。日常の運転管理でこれらのデータが採取されていない場合には，新規に採取することを検討する。

表 3-1
検討項目

【導入検討Ⅰ】
返流水個別処理の有効性の検討把握が必要な水質性状

対象排水など水質項目など・ 流入下水

・ 水量

・ 放流水

・ T-N 濃度，NH4＋-N 濃度

・ 嫌気性消化汚泥脱水ろ液

・ 水量・ 総合返流水

・ T-N 濃度，NH4＋-N 濃度

・ 地域バイオマス

・ 受入量
・ 性状（窒素含有量など）【導入検討Ⅱ】・ 嫌気性消化汚泥脱水ろ液・ 水量本技術による返流

・ 総合返流水

・ T-N 濃度，NH4＋-N 濃度

水個別処理の導入

・ C-BOD5 濃度

効果の検討

・ SS 濃度（３） 課題の抽出
上記（１）（２）の情報を収集・整理した上で，当該下水処理場における窒素除去に関する現状の課題および将来計画的に想定される課題を抽出にする。これにより，当該下水処理場へ返
流水個別処理を導入する意義・目的を明確にする。例えば，消化槽は導入されているが返流水
個別処理が設けられていない下水処理場では，既存の水処理施設の窒素除去能力が十分ではな
く放流水の窒素規制への対応性に難がある場合などがある。また，外部からバイオマスなどを消化槽に受入れる場合，返流水の窒素負荷量が増加し，既設水処理施設に流入する窒素負荷量が増加することで放流水 T-N 濃度が上昇する可能性がある。このような課題を抽出し，返流水
個別処理を導入する意義・目的を明確にした上で，導入効果の検討に移る。

44

第１節

導入検討手法（４） 計画年次の設定
本技術の導入効果の検討を行うにあたり，対象とする下水処理場に係る下水道計画などを確認した上で，計画年次を設定する。計画年次は，例えば全体計画時など，ある程度施設建設が概成した時点を想定したものとする。

45

第３章

§15

導入検討

導入効果の検討

本技術を当該下水処理場に導入する有効性について，以下の 2 段階で定量的に確認する。
（１） 返流水個別処理の有効性の検討【導入検討Ⅰ】（２） 本技術による返流水個別処理の導入効果の検討【導入検討Ⅱ】【解説】

当該下水処理場に本技術の導入を検討する上で，まず下水処理場全体として返流水個別処理が有効であるか，その要否についての評価を行い，その有効性が見込まれる場合には本技術による
返流水個別処理の導入効果を検討し，他の技術（従来技術）とその効果を比較することで評価を行う。本技術を当該下水処理場に導入する有効性について，（１），（２）の 2 段階で定量的に確認する。

（１） 返流水個別処理の有効性の検討（図 3-2【導入検討Ⅰ】）
導入検討Ⅰとして，計画年次の当該下水処理場における返流水個別処理の有効性の検討を行う。ここでは，返流水個別処理の導入により消化槽由来の窒素負荷量が 80%低減される※）と想定し，下水処理場全体の物質収支について試算を行うことで，既設水処理施設への流入窒素負荷量の低減や放流水の T-N 濃度低減などの水質改善効果を検討する。具体的には，以下の手順で試算を行う。物質収支の試算には，表 3-1 に示した実態調査にて情報収集した当該下水処理場の流入下水，放流水や嫌気性消化汚泥脱水ろ液，総合返流水などの水量・水質性状を用いる。
具体の検討事例については，§17 を参照されたい。

※従来の窒素除去技術における窒素除去率と今回の実証試験で得られた本技術の窒素除去率（§12 参照）を考慮して 80%と設定する。窒素除去率は対象とする脱水ろ液がほとんど有機性窒素を含まず，かつ NH4＋-N を主成分とすることから NH4＋-N 除去率とする。
＜手順①＞

計画年次における返流水個別処理導入前の想定窒素負荷量の設定

実態調査にて情報収集した当該下水処理場の流入下水，放流水や嫌気性消化汚泥脱水ろ液，
総合返流水などの水量・水質性状を基に，図 3-3 に示す試算に必要な箇所の窒素負荷量を算出
して計画年次の下水処理場全体の物質収支を想定する。
消化槽の導入，地域バイオマスの受入などを想定する場合には，実態調査で収集した情報か
らそれぞれの水量・水質性状を基に，導入する消化槽由来の窒素負荷量や地域バイオマスの受入後の消化槽由来の窒素負荷量を算出して計画年次の下水処理場全体の物質収支を想定する。
なお，すでに返流水個別処理が導入されている，もしくは導入が予定されているなど，その有効性が明らかな場合は本検討（【導入検討Ⅰ】）は省略できる。
↓
46

第１節

＜手順②＞

導入検討手法

返流水個別処理導入後の想定窒素負荷量の設定

嫌気性消化汚泥脱水ろ液を対象とした返流水個別処理を導入した後の下水処理場全体の物質収支の試算を行う。ここでは，返流水個別処理施設の NH4＋-N 除去率を 80%と設定し，返流水個
別処理後の脱水ろ液由来の窒素負荷量および水処理施設へ流入する窒素負荷量を算出すること
で，窒素負荷量の低減効果を確認する。さらに，計画年次を想定した水処理施設の T-N 除去率を基準として，個別処理導入後の放流水 T-N 濃度を算出し，個別処理導入による放流水 T-N 濃度の低減効果を確認する。

以上の試算により，返流水個別処理の導入が有効であると判断された場合には，本技術による返流水個別処理の導入効果の検討【導入検討Ⅱ】を行う。有効性が見込まれない場合には，導入検討を中止する。

図 3-3

当該下水処理場の概略フローと物質収支の把握が必要な箇所（２） 本技術による返流水個別処理の導入効果の検討（図 3-2【導入検討Ⅱ】）
導入検討Ⅰで返流水個別処理の有効性が見込まれる場合，2 段階目の検討として，返流水個
別処理の具体の方法として本技術を導入する効果を、従来技術との比較により検討する。ここでは，表 3-2 に示した算定式（費用関数）を用いる簡易な方法により，計画年次における本技術を用いた返流水個別処理施設の導入コスト,温室効果ガス排出量，エネルギー使用量を概算し，従来技術を用いる場合と比較することで，本技術の導入効果（各評価指標の縮減効果）を検証する。なお、本技術においては，設備の容量・仕様やユーティリティ使用量などが，処理対象とする水量よりも窒素除去量に強く依存するため，原則として窒素除去量を基準とした算定式を使用する。なお，従来技術については，既存の設計指針や実績に準じて算出する。
検討対象としては，本技術の場合は§9 に示すとおり，総合返流水よりも嫌気性消化汚泥脱水ろ液への適用が有効であることから，嫌気性消化汚泥脱水ろ液を対象とする。一方，従来技術の場合は総合返流水への適用も可能であるが，通常は総合返流水を対象とした場合にはコス
47

第３章

導入検討

ト高となるため，ここでは総合返流水は検討対象から除外し，本技術と同様に嫌気性消化汚泥
脱水ろ液を対象とする（資料編 p.168～182 ケーススタディー

従来技術参照）。なお、参考までに、従来技術を総合返流水に適用した場合の試算結果を資料編 p.172-182 に記す。

表 3-2

本技術導入時のコスト，温室効果ガス排出量，エネルギー使用量の算定式

項目

単位

算出式

備考

百万円

Y=2.70×N＋378.88

N：窒素除去量（㎏-N/日）

維持管理費

百万円/年

Y=0.19×N＋18.20〃

ライフサイクルコスト

百万円/年

Y=0.36×N＋52.33〃

温室効果ガス排出量

t-CO2/年

Y=2.06×N＋69.42〃

エネルギー使用量

GJ/年

Y=29.26×N＋980.60〃

建設費１）建設費縮減効果の算定
本技術の建設費と従来技術の建設費を比較することによって，本技術の導入による建設費の縮減効果を算定する。
表 3-2 に示す本技術の建設費の算定式は，3 通りの施設規模に対して機械設備，電気設備，土木建設施設の新設に係る工事費を試算した結果を整理したもので，用地費は含まない（§12参照）。
機械・電気設備費については，容量計算などにより機器の仕様を決定し，機器の単価を乗じてこれを積算するとともに，設備工事費については積上げによる金額を計上した。土木・建設費については，容量計算により求められた槽の必要容量に対して余裕高さや機器配置などを考慮して土木構造物の形状・寸法を決定し，積上げにより算出した。なお、「バイオソリッド利活
用基本計画（下水汚泥処理総合計画）策定マニュアル（案）」（公益社団法人日本下水道協会）
より，利子率 2.3％とし，各設備の耐用年数を考慮した。
建設費の詳細な内訳，各設備の耐用年数については，資料編 p.146～147 ケーススタディー（建設費の試算方法）を参照されたい。

２）維持管理費縮減効果の算定
本技術の維持管理費と従来技術の維持管理費を比較することによって，本技術の導入による維持管理費の縮減効果を算定する。
表 3-2 に示す本技術の維持管理費の算定式は，3 通りの施設規模に対して運転に係るユーテ
ィリティ（電気，水道，薬品）費と点検補修費を試算した結果を整理したものである（§12 参
照）。
48

第１節

導入検討手法各ユーティリティ費は容量計算より求められた消費量に対して各単価を乗じて算出した。電力については，施設を稼働させるための消費電力を考慮することとし，照明などの建築設備については除外した。水道は，凝集助剤（高分子凝集剤）の溶解水を考慮した。薬品については，前処理工程の SS 除去および MAP 対策（リン除去）において使用する凝集剤（ポリ硫酸鉄）およ
び凝集助剤，凝集沈殿・部分亜硝酸化工程およびアナモックス工程で pH 調整剤として用いる酸（硫酸）およびアルカリ（苛性ソーダ）を考慮した。
点検補修費については，担体を除いた機械・電気設備費の 3%を毎年計上するとともに，使用担体は耐用年数 10 年と仮定して計上した。また，点検補修に係る人件費も計上した。
維持管理費の詳細な内訳，各ユーティリティ単価については，資料編 p.148 ケーススタディー（維持管理費の試算方法）を参照されたい。

３）撤去費の算定①土木・建築設備
土木・建築設備の撤去費の考え方は，「下水道用設計標準歩掛表平成 24 年－第 2 巻

ポンプ場・処理場－P.102」（公益社団法人日本下水道協会）の機械設備工事歩掛と同様の取り扱いとし，労務費の 40％を撤去費として計上する。
②機械設備
機械設備の撤去費の考え方は，「下水道用設計標準歩掛表平成 24 年－第 2 巻

ポンプ場・処理場－P.102」（公益社団法人日本下水道協会）より，機械・電気における公費は特殊な状況下でない限り，労務費のみを計上することが一般的であり，撤去費は労務費の 40％を計上することとあり，それに従うものとする。
③電気設備
電気設備の撤去費の考え方は土木と同じとする。
④スクラップ費
スクラップ費は建設費の 4％を計上する。

４）ライフサイクルコスト縮減効果の算定
本技術のライフサイクルコストと従来技術のライフサイクルコストを比較することによって，本技術の導入によるライフサイクルコストの縮減効果を算定する。
表 3-2 に示す本技術のライフサイクルコストの算定式は，3 通りの施設規模に対して建設費を年価換算したものと，維持管理費，撤去費を合算した試算結果を整理したものである（§12参照）。

５）温室効果ガス排出量削減効果の算定
本技術の温室効果ガス排出量と従来技術の温室効果ガス排出量を比較することによって，本技術の導入による温室効果ガス排出量の削減効果を算定する。
49

第３章

導入検討

表 3-2 に示す本技術の温室効果ガス排出量の算定式は，3 通りの施設規模に対して各ユーテ
ィリティ（電気，水道，薬品）の使用に係る供用段階のものと，建設段階および解体・廃棄時。
のものを試算した結果を整理したもので，N2O は含まない（§12 参照）
温室効果ガス排出量の詳細な内訳，温室効果ガス排出係数については，資料編 p.152 ケース
スタディー（温室効果ガス排出量の試算結果）を参照されたい。
なお，施設の建設段階および解体・撤去時の温室効果ガス排出量については，「下水道における LCA 適用の考え方（平成 22 年 2 月国土交通省国土技術政策総合研究所）」終末処理場における環境負荷量（LC-CO2）の算定事例から，建設段階 19.3%，供用段階 80.2%，解体・撤去時 0.5%の比率で換算し算出した。

６）エネルギー使用量削減効果の算定
本技術のエネルギー使用量と従来技術のエネルギー使用量を比較することによって，本技術の導入によるエネルギー使用量の削減効果を算定する。
表 3-2 に示す本技術のエネルギー使用量の算定式は，3 通りの施設規模に対して各ユーティ
リティ（電気，水道，薬品）の使用に係るものを試算した結果を整理したものである（§12 参照）。
エネルギー使用量の詳細な内訳，エネルギー原単位については，資料編 p.151 ケーススタデ
ィー（エネルギー使用量の試算結果）を参照されたい。

50

第１節

§16

導入検討手法

導入判断

評価結果を踏まえて，本技術の導入について判断する。

【解説】§15 において導入効果が見込まれると判断した場合には，本技術の導入に係る意思決定を行い，返流水個別処理施設の計画・設計に移る。導入効果が見込まれない場合には，そこで導入検討を
中止する。

51

第３章

第２節
§17

導入検討

導入効果の検討例

返流水個別処理の有効性の検討【導入検討Ⅰ】事例

返流水個別処理の有効性の検討に関し，以下に例を示す。
流入下水量 50,000 m3/日の下水処理場に外部バイオマス（濃縮汚泥）15,000 ㎏/日を受け入れる場合を想定し，返流水個別処理の導入の有効性を検討する。

【解説】

導入効果の検討のうち，1段階目の検討にあたる返流水個別処理の有効性の検討【導入検討Ⅰ】について，ここでは返流水個別処理の導入による放流水の水質改善効果が特に大きいと考えられる§10の（３）の事例を具体例としてその検討方法を解説する。

（１） 設定条件
汚泥処理において嫌気性消化が行われていない流入下水量50,000 m3/日の仮想の下水処理場
において，消化槽を導入し，かつ外部からバイオマスを受け入れて同下水処理場の下水汚泥とともに混合消化する場合の検討を行った。当下水処理場では水処理施設において高度処理（窒素除去）を実施しているものとした。受入バイオマスは他の下水処理場の濃縮汚泥とした。当下水処
理場の設定条件を表3-3に，バイオマス受入量の設定値を表3-4に示す。
下水処理場全体の物質収支の試算に係る各所の水量・水質性状の諸条件は，「下水道施設計画・
設計指針と解説 2009 年版」（公益社団法人日本下水道協会）や「下水道統計（平成23年度版）」（公益社団法人日本下水道協会）を参考に設定した。

表3-3

仮想の下水処理場の設定条件

項目

設定条件

備考

流入下水量

50,000 m3/日

流入下水水質T-N：30 ㎎-N/L

水処理施設

最初沈殿池＋反応タンク＋最終沈殿池

高度処理実施

汚泥処理施設重力濃縮（生汚泥）＋機械濃縮（余剰汚泥）

消化槽新設＋嫌気性消化（中温・1段）＋脱水（遠心脱水）
脱水機運転時間

日中8時間（9:00～17:00）×週6回

表3-4
項目
バイオマス受入量

バイオマス受入量の設定値
設定値

備考
濃縮汚泥※

15,000 ㎏/日※表3-3に示す下水処理場と同等規模の他の処理場2箇所から濃縮汚泥を受入れて集約処理することを想定。

52

第２節

導入効果の検討例（２） 検討方法
試算は，§15に示す手順①～②に従って行った。それぞれの概略フローを図3-4に示す。

手順①-1

手順①-2

手順②

図3-4

手順①～②を想定した当該下水処理場の概略フロー

53

第３章

導入検討

（３） 検討結果§15 の手順①～②に従い，返流水個別処理を新たに導入した場合の当該下水処理場全体の物
質収支を試算した（資料編 p.195～198 返流水個別処理の有効性検討時における物質収支試算例参照）。検討結果のまとめを表 3-5 に示す。手順①に基づく現状の条件では，放流水 T-N 濃度
は 8.7 ㎎-N/L である。これに対して，消化槽を導入し，さらに外部からバイオマスを受入れた
場合，放流水 T-N 濃度は 12.2 ㎎-N/L に上昇すると予想される。一方，併せて返流水個別処理施設を導入する場合（手順②）には，放流水 T-N 濃度は 9.2 ㎎-N/L と予想され，手順①の条件と比較して放流水の T-N 濃度が 3.0 ㎎-N/L 低減できるとの試算結果となった。これより，返流
水個別処理を導入することで，放流水 T-N 濃度を大きく上昇させることなく嫌気性消化の導入
および外部バイオマスの受け入れが可能となり，返流水個別処理導入の有効性が高いと評価で
きる。

表 3-5

返流水個別処理の有効性の検討【導入検討Ⅰ】に関する検討結果
A

B

C

D

E

F

返流水個別処理の導入

バイオマス

脱水ろ液

個別処理後

返流水

初沈流入水

放流水

前後を比較した場合の

受入量

窒素負荷量

窒素負荷量

窒素負荷量

窒素負荷量

T-N 濃度

放流水 T-N 濃度低減量（kg/日)（kg-N/日）（㎏-N/日）（kg-N/日）（kg-N/日）（mg-N/L）（mg-N/L）

-

-

-

123

1,623

8.7

-

15,000

714

-

870

2,370

12.2

-

15,000

695

139

292

1,792

9.2

-3.0

手順 ①-1・消化槽なし・バイオマス受入なし
・返流水個別処理なし

手順 ①-2
・消化槽新設・バイオマス受入あり
・返流水個別処理なし

手順 ②
・消化槽新設・バイオマス受入あり
・返流水個別処理導入※窒素負荷量（kg-N/日）=処理水量（m3/日）×T-N 濃度（mg-N/L）×10-3※脱水ろ液および返流水の処理水量は下水処理場の一般的な物質収支より算出したものを使用する。
※脱水ろ液および返流水の T-N 濃度は当該処理場の実績値もしくは統計値などを使用する。
（参考 「アナモックス反応を利用した窒素除去技術の評価に関する報告書」（日本下水道事業団
平成 22 年 4 月，p.23-33

２．５ 嫌気性消化および返流水の実態）

54

技術開発部），

第２節§18

導入効果の検討例

本技術による返流水個別処理の導入効果の検討【導入検討Ⅱ】事例

導入検討Ⅰで返流水個別処理の有効性が見込まれる場合，2 段階目の検討として，返流水個別処理に本技術または従来技術を導入する場合の効果を比較・検討する。
本技術による返流水個別処理の導入効果の検討に関し，以下の試算例を示す。
流入下水量 50,000 m3/日の下水処理場において，本技術を導入した際の建設費，維持管理費，
ライフサイクルコストの縮減効果，および温室効果ガス排出量，エネルギー使用量の削減効果を検討した。

【解説】

導入効果の検討のうち，2段階目の検討にあたる本技術による返流水個別処理の導入効果の検討【導入検討Ⅱ】について，ここでは返流水個別処理の典型的な導入シナリオであると考えられる§
10の（２）の事例を具体例としてその検討方法について解説する。

（１） 設定条件
嫌気性消化を行う流入下水量50,000 m3/日の仮想の下水処理場において，返流水個別処理の導入を想定した検討を行った。当下水処理場では水処理施設において高度処理（窒素除去）を実施
しているものとした。当下水処理場の設定条件を表3-6に示す。また，処理対象となる嫌気性消化汚泥脱水ろ液の水量・水質は，主に物質収支計算に基づいて表3-7のように設定した。

表3-6

仮想下水処理場の設定条件

項目

設定条件

流入下水量

50,000 m3/日

水処理施設

最初沈殿池＋反応タンク＋最終沈殿池

汚泥処理施設重力濃縮（生汚泥）＋機械濃縮（余剰汚泥）＋嫌気性消化（中温・1段）＋脱水（遠心脱水）

脱水機運転時間

日中8時間（9:00～17:00）×週6回

55

備考

高度処理実施

第３章

表3-7

導入検討

返流水処理対象水量，水温および水質の設定値
対象返流水

嫌気性消化汚泥脱水ろ液

水量235 m3/日

水温

30℃

SS

940 mg/L

C-BOD

231 mg/L

T-N

1,060 mg-N/L

NH4＋-N

1,000 mg-N/L

アルカリ度

4,000 mg/L

※アルカリ度はNH4＋-Nの4倍と仮定した。
比較対象とする従来技術は，担体添加ステップ流入式2段硝化脱窒法とした。それぞれの概略
フローを図3-5に示す。処理対象とする嫌気性消化汚泥脱水ろ液の水質性状より，本技術および従来技術ともに，前処理設備を備えたフローとした。
革新的技術：アナモックスプロセス
本技術：アナモックスプロセス
凝集剤

苛性ｿｰﾀﾞ

硫酸

流入水

①

処理水

②

③

④

⑤

⑥

空気

汚泥

空気

フロー構成：①流量調整槽④分配槽⑦アナモックス槽②BOD酸化槽⑤亜硝酸化槽⑧処理水槽⑦⑧③凝集沈殿槽⑥調整槽

従来技術：担体添加ステップ流入式2段硝化脱窒法
従来技術：担体添加ステップ流入式 2 段硝化脱窒法
凝集剤 ﾒﾀﾉｰﾙ

苛性ｿｰﾀﾞ

流入水

①

処理水

②

③

汚泥

フロー構成：①流量調整槽④第一無酸素槽⑦第二好気槽

図 3-5

④

⑤

⑥

空気

②凝集沈殿槽⑤第一好気槽⑧最終沈殿池

⑦

⑧

空気

汚泥

③分配槽
⑥第二無酸素槽⑨処理水槽

検討技術の概略フロー

56

⑨

第２節

導入効果の検討例（２） 検討方法
本技術の導入効果の検討を行うにあたり，本技術および従来技術の建設費，維持管理費，ライフサイクルコスト，温室効果ガス排出量，エネルギー使用量を試算し，それらを比較することで導入の効果を算定した。本技術の試算は，§15 に示すそれぞれの算定式を用いて行った。
従来技術の試算は資料編 p.168～182 ケーススタディー

従来技術を参照されたい。

（３） 検討結果
試算結果のまとめを表 3-8 に示す。従来技術と比較した場合，建設費，維持管理費，ライフ
サイクルコストはそれぞれ 22%，33%，25%の縮減効果が得られる試算となった。また温室効果
ガス排出量，エネルギー使用量はそれぞれ 64%，42%の削減効果が得られる試算となった。以上のことから，本技術による返流水個別処理を導入することは，従来技術を用いる場合よりも効果が大きいことが確認された。なお，本試算条件では，有機物（C-BOD5）や SS が高く前処理設
備を要するプロセス構成となるが，条件によっては前処理設備が要らないプロセス構成とする
ことができ，建設費の削減や前処理に係る電力・薬品の使用量（維持管理費）の低減，またそれにともなう温室効果ガス排出量やエネルギー使用量を削減することが可能となる。

表 3-8
項目
建設費
（百万円）
維持管理費
（百万円/年）
ライフサイクルコスト（百万円/年）
温室効果ガス排出量（t-CO2/年）
エネルギー使用量（GJ/年）

試算結果のまとめ

本技術

従来技術

低減率（%）

917

1,170

22

56

84

33

123

164

25

480

1,320

64

6.81×103

1.17×104

42

57

第４章

第４章

計画・設計

計画・設計

第１節 導入計画§19 導入計画手順
本技術の導入計画は，実態調査，施設計画の検討，導入効果の検証，および導入計画のまとめの手順で行う。

【解説】

本技術の導入計画手順を図 4-1 に示す。導入計画にあたっては，実態調査から開始し，施設計画の検討，導入効果の検証，および導入計画のまとめの手順で行う。

導入計画開始実態調査§20 実態調査

施設計画の検討・ 流入条件の設定
・ プロセス構成の検討§21 施設計画の検討

・ 各処理工程の設計検討
・ 配置計画の検討

導入効果の検証§22 導入効果の検証

導入計画のまとめ

§23 導入計画のまとめ

導入計画完了図 4-1 本技術の導入設計手順

58

第１節

導入計画

§20 実態調査
施設・設備の設計検討に先立ち，実態調査を行うことにより，施設・設備の計画・現状などについて把握する。

【解説】

導入検討時に§14 にて実態調査を実施しているが，ここでは導入検討時から導入設計する段階
までの状況変化の確認を行うとともに，導入検討時に実施した§14 の表 3-1 に示す対象排水などの水量・水質性状（T-N 濃度，NH4＋-N 濃度）に加えて，本技術の導入設計に係る各種水質性状を調査する。また，本技術の導入に関連する嫌気性消化槽や汚泥脱水機などの周辺設備の運転状況などを調査する。基礎調査内容の一例を表 4-1 に示す。調査内容は，計画年次における計画処理
水量・水質などの流入条件や，維持管理費の設定に必要な条件について，可能な範囲でより精度の高い調査を行う。なお，有機物の指標として BOD を使用するが，アンモニア性窒素の酸化に係る BOD（N-BOD）を除いた有機物分解に係る C-BOD5 を対象とする。
表 4-1 基礎調査内容の例
基礎調査項目
状況調査

検討・測定内容
・嫌気性消化槽および汚泥脱水機の運転状況
・嫌気性消化汚泥脱水ろ液の水量および水質の季節変動
・汚泥脱水機の高分子凝集剤の添加量

水質調査

脱水ろ液性状T-N
NH4＋-N
C-BOD5SS
アルカリ度
PO43－-P

59

第４章

計画・設計

§21 施設計画の検討
本技術の導入計画にあたり，以下の項目について検討を行う。
（１） 流入条件の設定（２） プロセス構成の検討（前処理工程の要否の検討）（３） 各処理工程の設計検討（４） 配置計画の検討【解説】（１）流入条件の設定対象とする下水処理場において実施した§20 の実態調査に基づき，計画年次における以下に示す流入条件の設定を行う。最低限必要な流入条件の調査および測定項目を表 4-2 に示す。

表 4-2 最低限必要な脱水ろ液流入条件の調査および測定項目
項目

調査・測定内容

目的・用途

１）計画処理水

計画処理水および各処理工程における施設規模（水槽容量および機器仕量

水量の変動特性様・容量）の設定，および各処理工程の運転における処理水量の設定条件に使用する。

２）計画水質T-N 濃度

返流水個別処理としての本技術の処理性能に係る指標（T-N 除去率など）に使用する。

NH4＋-N 濃度

部分亜硝酸化工程における亜硝酸化槽，およびアナモッ
クス工程におけるアナモックス槽の水槽容量の設定に使用する。

C-BOD5 濃度

前処理工程における有機物除去施設の設置の要否判断，および水槽容量の設定に使用する。

SS 濃度

前処理工程における SS 除去施設の設置の要否判断，および水槽容量の設定に使用する。

アルカリ度

部分亜硝酸化工程の維持管理（薬品使用）に係る指標に使用する。

PO43－-P 濃度

MAP 対策の実施の要否判断，および前処理工程における維持管理（薬品使用）に係る指標に使用する。

60

第１節

導入計画

１）計画処理水量計画年次における脱水機の運転状況などを想定して水量の変動特性を把握し，計画処理水量を設定する。設定した水量に基づいて，各処理工程における施設規模（水槽容量および機器仕様・容量）を決定する。また，各処理工程の運転における処理水量の変更や脱水ろ液の流入停止の有無などを検討する。

２）計画水質
流入水質は，嫌気性消化槽および汚泥脱水機の運転状況や種類に大きく依存するため，表 4-2に示す項目を十分に調査した上で設定する。なお，計画窒素除去率は，実証実績から 80%で設定する。

（２）プロセス構成の検討（前処理工程の要否の検討）
流入条件の検討の結果に基づき，前処理工程内の各施設の設置の要否について検討を行う。
流入水の有機物（C-BOD5）や SS の濃度が高い場合には，亜硝酸化槽やアナモックス槽の処理性能を低下させることがあるため，これを防止する目的で，それぞれ有機物除去施設や SS 除去施設を設置する必要がある。プロセス構成の一例を図 4-2 に示す。

バイパス

処理水循環

脱水ろ液

処理水
流量調整
施設

有機物除去
施設

前処理工程

SS 除去
施設

分配施設

亜硝酸化施設 混合脱気

調整施設

部分亜硝酸化工程

ｱﾅﾓｯｸｽ施設

処理水貯留施設

ｱﾅﾓｯｸｽ工程

図 4-2 固定床型アナモックスプロセスのプロセス構成の例（前処理工程あり）

１）有機物除去施設
有機物除去施設の設置の要否は，基準として亜硝酸化槽へ流入する C-BOD5 濃度を常時 100
mg/L 以下に維持できるものとし，計画水質の C-BOD5 濃度が 100 mg/L を超える場合には有機物除去施設を設置する。

２）SS 除去施設
SS 除去施設の設置の要否は，基準として亜硝酸化槽へ流入する SS 濃度が常時 100 mg/L 以下を維持できるものとし，計画水質の SS 濃度が 100 mg/L を超える場合には SS 除去施設を設置する。また，流入水が高濃度のりんを含む場合には，処理過程での MAP（リン酸マグネシウムア
ンモニウム）の生成が懸念されるため，この場合は SS 除去施設にりん除去機能をもたせること
61

第４章

計画・設計

を考慮し，また処理過程以前の取水設備での MAP の生成が懸念される場合は「下水道施設計画・
設計指針と解説2009 年版」（公益社団法人日本下水道協会），§5.4.9，p.368 に記載の内容を考慮する。

以上の検討を行った上で，プロセス全体のフローを整理し，処理水量，各処理工程における水質（有機物（ここでは C-BOD5），SS，窒素，アルカリ度，りんなど）を検討する。
各処理工程における水質および窒素負荷量は，前処理工程，部分亜硝酸化工程，アナモック
ス工程の順に検討する。具体的には各種設定条件に基づき，以下の手順で検討を行う。

【設定条件】
・前処理工程SS 性の窒素（mg/L）：前処理工程で除去されるものとする。
T-P 濃度の除去率（%）：83％（「アナモックス反応を利用した窒素除去技術の評価に関する報告書」（日本下水道事業団

技術開発部）平成 22 年 4 月，p.117,表 3-13，大阪市実証実

験参照）。
・部分亜硝酸化工程
亜硝酸化率（%）：亜硝酸化率＝（亜硝酸化槽流出 NO2－-N 濃度－亜硝酸化槽流入 NO2－-N 濃度）
÷亜硝酸化槽流入 NH4＋-N 濃度。亜硝酸化率は 80％～95％の間で設定（資料編 p.123 部分亜硝酸化工程参照）。
硝酸生成率（%）：硝酸生成率＝（亜硝酸化槽流出 NO3－-N 濃度－亜硝酸化槽流入 NO3－-N 濃度）
÷亜硝酸化槽流入 NH4＋-N 濃度。硝酸生成率は 0％～5％の間で設定（資料編 p.123 部分亜硝

酸化工程参照）。
バイパス比率（-）：バイパス比率＝バイパス水量÷（計画処理水量－バイパス水量）。部分
亜硝酸化工程流出水の NH4＋と NO2－反応モル比が，下記アナモックス反応の実験式での NH4＋と NO2－反応モル比 1.32 に近似するように設定する。
1.0NH4＋＋1.32NO2－＋0.066HCO3－＋0.13H＋→1.02N2＋0.26NO3－＋0.066CH2O0.5N0.15＋2.03H2O

式（1）5）

・アナモックス工程
NH4＋-N の除去率（%）：アナモックス槽における NH4＋-N 除去率。NH4＋-N の除去率は実証施
設のデータから 90％と設定する（資料編 p.127 アナモックス工程参照）。

62

第１節

導入計画

【検討手順】＜手順 1＞前処理工程流出水の水質検討ⅰ）C-BOD5 濃度（mg/L）：有機物除去施設にて C-BOD5 濃度を 100 mg/L 未満にまで低減させる。
ⅱ）SS 濃度（mg/L）：SS 除去施設にて SS 濃度を 100 mg/L 未満にまで低減させる。
ⅲ）T-N 濃度（mg-N/L）と NH4＋-N 濃度（mg-N/L）：前処理工程において SS 性窒素が除去され，
T-N はすべて溶解性（NH4＋-N）となる。…①ⅳ）T-P 濃度（mg-P/L）：凝集沈殿法を採用する場合，除去率 83％として流出水濃度を算出する。
↓＜手順 2＞部分亜硝酸化工程における水量検討ⅰ）バイパス比率（γ）の計算：以下の計算式に基づきバイパス比率を算出する。
設定モル比 1.32 ＝ {NH4＋-N 濃度① × 亜硝酸化率 × （1－γ）}/（NH4＋-N 濃度①×γ）
ⅱ）バイパス水量の計算：以下の計算式に基づきバイパス水量を算出する。
バイパス水量（m3/日） ＝ 前処理工程流出水量 × バイパス比率…②↓＜手順 3＞亜硝酸化施設後の混合･脱気･調整槽の流出水の水質検討
ⅰ）NO2--N 濃度の計算：以下の計算式に基づき流出水濃度を算出する。
NO2--N 濃度（mg-N/L）＝ NH4＋-N 濃度① ×亜硝酸化率 ×（1－バイパス比率γ）…③
ⅲ）NO3--N 濃度の計算：以下の計算式に基づき流出水濃度を算出する。
NO3--N 濃度（mg-N/L）＝ NH4＋-N 濃度① ×硝酸生成率 ×（1－バイパス比率γ）…④
ⅳ）NH4＋-N 濃度：以下の計算式に基づき流出水濃度を算出する。
NH4＋-N 濃度（mg-N/L）＝ NH4＋-N 濃度① － NO2--N 濃度③ － NO3—N④…⑤↓＜手順 4＞アナモックス工程流出水の水質検討
ⅰ）NH4＋-N 濃度の計算：以下の計算式に基づき流出水濃度を算出する。
NH4＋-N 濃度（mg-N/L）＝ NH4＋-N 濃度⑤ × （１－アナモックス槽 NH4＋-N の除去率)…⑥ⅱ）NO2--N 濃度の計算：以下の計算式に基づき流出水濃度を算出する。
NO2--N 濃度（mg-N/L）＝ NO2--N 濃度③－（NH4＋-N⑤濃度－NH4＋-N 濃度⑥ ）×1.32…⑦※1.32 は式（1）に基づく NH4＋-N に対する NO2—N の反応モル比ⅲ）NO3--N 濃度の計算：以下の計算式に基づき流出水濃度を算出する。
NO3--N 濃度（mg-N/L）＝（NH4＋-N 濃度③－NH4＋-N 濃度⑥ ）×0.26…⑧※0.26 は式（1）に基づく NH4＋-N に対する NO3—N の生成モル比ⅳ）T-N 濃度の計算：以下の計算式に基づき流出水濃度を算出する。
T-N 濃度（mg-N/L）＝ NH4＋-N 濃度⑥ ＋ NO2--N 濃度⑦ ＋ NO3--N 濃度⑧…⑨
↓

63

第４章

計画・設計

＜手順 5＞それぞれの窒素負荷量の検討
ⅰ）窒素負荷量の計算：以下の計算式に基づきそれぞれの窒素負荷量を算出する。
窒素負荷量（kg/日）＝対象水量×対象窒素濃度×10-3

各処理工程におけるフローを図 4-3，水質検討結果の一例を表 4-3 に示す。各種設定条件は以下のとおりとした。

図 4-3 アナモックスプロセスのフロー例

表 4-3 各処理工程における水質の検討

例

流入水
計画値

前処理工程
流出水

部分亜硝酸化工程流出水

ｱﾅﾓｯｸｽ工程
流出水

計画処理水量

m3/日

100

←

←

←

窒素負荷量

㎏/日

38

36

36

7

T-N

mg-N/L

380

360

←

72

NH4＋-N

mg-N/L

360

←

156

15

NO2－-N

mg-N/L

－

－

204

21

NO3－-N

mg-N/L

－

－

－

36

C-BOD5

mg/L

200

＜100

←

←

SS

mg/L

900

＜100

←

←

T-P

mg/L

50

8

←

←

【設定条件例】
・前処理工程SS 性の窒素：前処理工程で除去されるものとする。
T-P 濃度の除去率：83％
・部分亜硝酸化工程
亜硝酸化率：90％
硝酸生成率：0%
64

第１節

導入計画

バイパス比率（図 4-4）：0.37
・アナモックス工程
NH4＋-N の除去率：90％

図 4-4 部分亜硝酸化工程における窒素挙動（３）各処理工程の設計検討
前処理工程，部分亜硝酸化工程およびアナモックス工程の水槽容量，主要機器の仕様・容量などの設計を行う。なお，具体の検討方法については本章第２～４節に記述する。また,各処理工程にて設置する計装機器やそれらを用いた計装制御については本章第５節に記述する。

（４）配置計画の検討
各処理工程の設計検討結果に基づき，配置計画の検討を行う。
なお，本技術における各処理工程の所要水槽については，必要容量および寸法を確保できれば既設の RC 槽を活用することもできるが，既設 RC 槽の容量，水深，水理条件，荷重条件，開口の数・位置，および防食塗装などについて，十分に検討する必要がある。

65

第４章

計画・設計

§22 導入効果の検証
施設計画の検討に基づいて導入効果について再検討を行い，第３章第１節§15 導入効果の検討で試算した導入効果が得られるか検証する。

【解説】

導入検討時に§15 にて導入効果の検討【導入検討Ⅱ】を実施しているが，導入検討時は費用関数を用いる簡易な方法により本技術の導入効果を検証するため，ここではより精度の高い条件設定による施設計画の検討に基づいて導入効果について再検討を行う。本技術の導入における建設費・維持管理費・ライフサイクルコスト・温室効果ガス排出量・エネルギー使用量を算出し，従来技術を導入する場合と比較して導入効果が得られるか検証する。

66

第１節

導入計画

§23 導入計画のまとめ
本技術の導入についての検討結果を，実態調査，施設計画の検討，および導入効果の検証の各結果について導入計画書などとしてとりまとめる。

【解説】

本技術の導入についての検討結果を導入計画書などとしてとりまとめる。
導入計画書としては，実態調査（施設・設備の計画・現状などの把握），施設計画の検討（流入条件の検討，プロセス構成の検討，各処理工程の設計検討，配置計画の検討）を行った結果に加え，導入効果の検証結果を含めてとりまとめるものとする。

67

第４章

計画・設計

第２節 前処理工程の設計§24 前処理工程の設計概要
前処理工程は，後段の工程（部分亜硝酸化工程，アナモックス工程）の処理機能に悪影響を与えないよう，脱水ろ液の水量・水質を調整することを目的として設置する。本工程では，直列する以下の施設とこれに付属する機器で構成される。
（１） 流量調整施設（２） 有機物除去施設（３） SS 除去施設

【解説】

前処理工程の設計概要を図 4-5 に示す。前処理工程は，後段の工程（部分亜硝酸化工程，アナモックス工程）の処理機能に悪影響を与えないよう，脱水ろ液の水量・水質を調整することを目的として設置し，（１）～（３）の各施設について設計を行う。

各処理工程の設計

前処理工程

部分亜硝酸化工程

アナモックス工程（１）流量調整施設（２）有機物除去施設（３）SS 除去施設

●各施設の水槽容量の決定●各施設の機器構成・仕様の決定

図 4-5 前処理工程の設計概要

68●付帯設備の検討

第２節

前処理工程の設計（１）流量調整施設
本プロセスでは，突発的な異常流入による悪影響の回避や（脱水機が連続運転でない場合の）流入停止の回避などを目的として流量調整施設を設置し，脱水ろ液を一時的に貯留して脱水ろ液の流量・水質変動を緩和する。また，脱水工程で使用する高分子凝集剤が脱水ろ液中に残留する場合，アナモックス槽における処理性能が低下する可能性がある。これを防止するために，流量調整施設に当該下水処理場で発生した汚泥を投入して高分子凝集剤と反応させ，高分子凝集剤を低減させるなどの予防措置を講じる（資料編 p.143 高分子凝集剤の低減参照）。

（２）有機物除去施設
本プロセスでは，高濃度の BOD が流入すると，亜硝酸化槽およびアナモックス槽内において
BOD 酸化細菌などの従属栄養細菌が優占化してアンモニア酸化細菌およびアナモックス細菌の増殖を阻害し処理性能が低下することがある。これを防止することを目的として，§21 のとおり，亜硝酸化槽へ流入する C-BOD5 濃度が 100 mg/L を超える場合には有機物除去施設を設置する。

（３）SS 除去施設
本プロセスでは，高濃度の SS が流入すると，亜硝酸化槽およびアナモックス槽内において生物膜の閉塞やその他の細菌が優占化してアンモニア酸化細菌およびアナモックス細菌の増殖を阻害し処理性能が低下することがある。これを防止することを目的として，§21 のとおり，亜硝酸化槽へ流入する SS 濃度が 100 mg/L を超える場合には SS 除去施設を設置する。ただし，前
述の脱水工程で使用する高分子凝集剤の残留による処理阻害を防止する対策として当該下水処理場で発生した汚泥を流量調整槽などに投入する場合は，当該汚泥による SS 濃度も考慮する。

69

第４章

計画・設計

§25 流量調整施設
流量調整施設は，脱水ろ液の水量・水質変動を低減して後段の処理工程へ供給するために設置する。本施設の設計にあたっては，次の項目を考慮する。
（１） 流量調整槽の容量は，脱水機の運転時間および本プロセスの運転・停止時間などを考慮して決定する。
（２） 流量調整槽には，浮遊物質の沈降防止装置を設ける。

【解説】（１）流量調整槽の容量は，脱水機の運転時間および本プロセスの運転・停止時間などを考慮して決定する。
本プロセスでは，処理速度の維持や制御の安定性などの見地から，原水を連続的に供給することを前提とした容量設定を基本とする。そのため，流量調整槽の容量は，脱水機の運転時間
や脱水ろ液の発生量，脱水ろ液貯留槽の容量から決定される本プロセスの処理水量を考慮して設定する。容量の設定の際には，脱水ろ液の水量変動が緩和できるよう配慮する。
なお，脱水ろ液の流入が一時的に停止する場合，流量調整槽に余裕を見込む方法と，処理工程への流入停止による対処方法がある。流量調整槽に余裕を見込む場合は，脱水機が停止する
日数分以上の滞留時間を見込んで流量調整槽の容量を設定する。一方，処理工程への流入停止により対処する場合は，上記した基本の容量設定とするが，亜硝酸化槽における硝酸化およびアナモックス槽での pH 異常が発生しないように，本プロセスを運転調整することで対応する。
なお，短期および長期の流入停止期間の運転管理については§39 に詳述する。

（２）流量調整槽には，浮遊物質の沈降防止装置を設ける。
流量調整槽内に脱水ろ液を長時間滞留させると，浮遊物質が沈降して堆積する恐れがあるた
め，浮遊物質の沈降を防止するための装置を設ける。具体的には，空気撹拌式，水中撹拌式，
水中撹拌ポンプ式などの撹拌装置の設置を基本とする。

70

第２節

前処理工程の設計§26 有機物除去施設
有機物除去施設は，脱水ろ液中に有機物（C-BOD5）が高濃度に含まれる場合にその有機物を除去するために設置する。本施設の設計にあたっては，次の項目を考慮する。
（１） 有機物除去方式は，活性汚泥法を基本とする。
（２） 有機物除去槽の容量は，必要 BOD 容積負荷を諸元として算出する。
（３） 有機物除去槽の後段に，固液分離のための沈殿槽の設置を検討する。

【解説】（１）有機物除去方式は，活性汚泥法を基本とする。
有機物除去方式は，活性汚泥法を基本とするが，設置スペースの制約などがある場合には担体法などの処理方式を検討する。実証施設では活性汚泥法を採用し，図 4-6 に示すように，流出水の BOD 濃度は安定的に 100 mg/L 未満に維持できた（資料編 p.115 前処理工程の処理性能参照）。担体法による実施例は資料編 p.193～194 担体法を適用した高負荷有機物除去装置の運転事例を参照されたい。
また，エアレーション方式は，「下水道設備計画・設計指針と解説

2009 年版」（公益社団法人日本下水道協会）に記載のように，必要な酸素を供給でき，活性汚泥法の場合は槽内汚泥の均一性を十分に保つことができるものとする。なお，省エネルギー性の見地から，酸素効率がよいものを選定することが望ましい。また，曝気処理による硝化反応の促進（特に亜硝酸酸化）を抑制するため，過剰な曝気を抑える必要がある。

図 4-6 実証施設の有機物除去施設における C-BOD5 除去性能の例（約 1 ヶ月間）
（２）有機物除去槽の容量は，必要 BOD 容積負荷を諸元として算出する。
有機物除去槽の容量は，流入する BOD 負荷量に対し，必要 BOD 容積負荷を諸元として算出す
71

第４章

計画・設計

る。ここでは，有機物の指標として BOD を使用するが，アンモニア性窒素の酸化に係る BOD（N-BOD）を除いた有機物分解に係る C-BOD5 を対象とする。
V ≧ Qin  C BOD.in 

V
Qin

1
LBOD

 10 3：槽容量 [m 3 ]：流入水量 [m 3 / d ]C BOD .in ：流入C - BOD濃度
L BOD[mg / L]

：必要BOD容積負荷 [kg / m 3 / d ：実証施設]
0.4kg / m 3 / d（３）有機物除去槽の後段に，固液分離のための沈殿槽の設置を検討する。
有機物除去槽から流出する汚泥を固液分離するために沈殿槽の設置を検討する。沈殿槽には沈殿汚泥の排出機能を備え，活性汚泥法の場合は活性汚泥量（MLSS 濃度）を適正に維持するため，汚泥返送機能を考慮する。なお，担体法の場合，有機物除去施設の後段に SS 除去施設を設置する場合はここで沈殿槽を省略してもよい。

72

第２節

前処理工程の設計§27 SS 除去施設
SS 除去施設は，脱水ろ液中に SS が高濃度に含まれる場合にその SS を除去するために設置する。本施設の設計にあたっては，次の項目を考慮する。
（１） SS 除去方式は，沈殿法あるいは凝集沈殿法を基本とする。

【解説】（１）SS 除去方式は，沈殿法あるいは凝集沈殿法を基本とする。
SS 除去方式は，沈殿法あるいは凝集沈殿法を基本とし，対象とする原水の特性を事前にジャーテストなどを実施して確認し処理方式を選定する。沈殿法は，沈殿槽単独で構成され，凝集沈殿法は，混和槽，凝集槽，沈殿槽で構成される。実証施設では当初は凝集沈殿法を採用したが，想定よりも流入水の SS 濃度が低かったため凝集剤の添加を行わず沈殿処理とした。一例として実証施設における各槽の設計諸元を表 4-4 に示す。

表 4-4 実証施設における凝集沈殿法

設計諸元

設計諸元
混和槽

所要滞留時間：5 分以上

凝集槽

所要滞留時間：20 分以上

沈殿槽

所要水面積負荷： 20 m3/m2/d 以下
所要越流負荷：100 m3/m2/d 以下
所要滞留時間：3 時間以上

１）混和槽
混和槽は，凝集沈殿法を採用した場合に設置し，脱水ろ液と凝集剤を混合しフロックを形成させるもので，混和槽内全体の撹拌が十分かつ急速に行えるものとする。
凝集剤には無機凝集剤として，硫酸アルミニウム，PAC，塩化アルミニウム，塩化第二鉄，ポリ硫酸第二鉄などを使用する。フロック径や形状，またその沈降性などは対象とする原水の水質により異なるため，事前にジャーテストなどを実施して，凝集剤の種類および添加量を決定する。また，pH は処理効果に大きな影響を及ぼすため，必要に応じて，pH 調整剤の注入を検討
する。

２）凝集槽
凝集槽は，凝集沈殿法を採用した場合に設置し，混和槽で形成したフロックを高分子凝集剤を用いて粗大化するもので，凝集槽内全体の撹拌が十分緩速に行えるものとする。
高分子凝集剤には，カチオン系，ノニオン系，アニオン系があるが，性状には水質により異

73

第４章

計画・設計

なる場合があるため，事前にジャーテストなどを実施して，凝集剤との組み合わせおよび添加量を決定することが望ましい。なお，凝集沈殿における高分子凝集剤の添加量は一般的に数 g/m3程度であり，§24 で想定されるアナモックス槽への阻害が懸念される濃度よりも大幅に小さい
ため，その可能性は低い。

３）沈殿槽
凝集沈殿槽は，凝集フロックを重力沈降により沈殿除去し，上澄水を次工程に流出させるものである。なお，沈降除去した汚泥を槽外へ排出する装置を備える。

74

第３節

部分亜硝酸化工程の設計

第３節 部分亜硝酸化工程の設計§28 部分亜硝酸化工程の設計概要
部分亜硝酸化工程は，前処理工程後の脱水ろ液中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に変換
し，アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の濃度比を適正に調整して後段のアナモックス工程に供給することを目的として設置する。本工程では，直列する以下の施設とこれに付属する機器で構成される。
（１） 分配施設（２） 亜硝酸化施設（３） 混合・脱気・調整施設【解説】

部分亜硝酸化工程の設計概要を図 4-7 に示す。部分亜硝酸化工程は，前処理工程後の脱水ろ液
中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に変換し，アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の濃度比を適正に調整して後段のアナモックス工程に供給することを目的として設置し，（１）～（３）の各施設について設計を行う。

各処理工程の設計

前処理工程

部分亜硝酸化工程

アナモックス工程（１）分配施設（２）亜硝酸化施設（３）混合･脱気･調整施●各施設の水槽容量の決定●各施設の機器構成・仕様の決定

図 4-7 部分亜硝酸化工程の設計概要

75●付帯設備の検討

第４章

計画・設計

（１） 分配施設
分配施設は，前処理工程後の脱水ろ液を（２）の亜硝酸化施設と（３）の混合槽へ適正な水量比率で分配することを目的として設置する。また，亜硝酸化施設およびアナモックス施設において常時所要水温を維持できる環境での適用以外は温度調整機能を設置する。

（２） 亜硝酸化施設
亜硝酸化施設は，硝化（アンモニア酸化）を利用して，流入するアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に変換することを目的として設置する。

（３） 混合・脱気・調整施設
亜硝酸化施設の後段に，混合施設，脱気施設，調整施設を直列に設置する。
混合施設は，亜硝酸化槽流出水と，適正な水量比率で分配した分配槽流出水（バイパス水）とを混合することを目的として設置する。脱気施設は，アナモックス工程への流入水の溶存酸素を低減することを目的として設置する。調整施設は，アナモックス工程への流入水の pH 調整を目的として設置する。また，アナモックス工程への流入水中の亜硝酸性窒素濃度が 250 mg/L
を超える場合にはアナモックス細菌の活性が阻害される恐れがあるため，後段のアナモックス
工程におけるアナモックス槽内で亜硝酸性窒素による阻害が懸念される濃度となる場合は，アナモックス工程における処理水貯留槽から処理水を供給する濃度調整機能を付帯させる。アナモックス槽が押し出し流れの場合は流入部において濃度の影響を受けやすいため，特に留意する必要がある。なお，実証施設では，流入水の亜硝酸性窒素濃度の管理値として 200 mg/L 以下を目安とし，最大 200 mg/L 程度の運転においても安定した処理性能を確認している。

76

第３節

部分亜硝酸化工程の設計§29 分配施設
分配施設は，前処理工程後の脱水ろ液を，亜硝酸化施設と混合施設へ適正な水量比率で分配することを目的として設置する。本施設の設計にあたっては，次の項目を考慮する。
（１） 分配施設は，分配槽を設置し，分配槽から送水ポンプまたは可動堰を用いて適正な水量比率で後段の工程へ送水できる構造とする。
（２） 亜硝酸化施設およびアナモックス施設の水温調整が必要な場合は，加温装置もしくは冷却装置を設ける。

【解説】

分配施設は，前処理工程後の脱水ろ液を，亜硝酸化施設と混合施設へ適正な水量比率で分配することを目的として設置する。

（１）分配施設は，分配槽を設置し，分配槽から送水ポンプまたは可動堰を用いて適正な水量比率で後段の工程へ送水できる構造とする。
１）分配槽の容量
分配槽の容量は，後段の工程への送水に支障がないよう，分配槽への流入水量の変動特性を考慮し変動時の最大水量に基づいて所要滞留時間を諸元として算出する。

V ≧ Qin  t/24 / 60
3
V ：槽容量 [m ]3Qin：流入水量 [m / d ]t：所要滞留時間 [min]：実証施設では60分

２）分配方法本プロセスでは，部分亜硝酸化工程における NO2－-N/NH4＋-N 比の調整方法としてバイパス方式を適用している（§7 参照）。分配槽より，その流出水の一部を亜硝酸化施設へ供給し，残りを亜硝酸化施設をバイパスさせて後段の混合施設へ供給するもので，分配槽からの分配水量
を適正な水量比率で自動で制御し混合施設における NO2－-N/NH4＋-N 比を安定的に維持するものである。
分配方法は，実証施設で実施したポンプにより所定の分配水量を制御して供給するバイパス
ポンプ方式を基本とするが，分配槽や水路から可動堰を通して自然流下でバイパス水を分岐する可動堰方式としてもよい。

77

第４章

計画・設計

（２）亜硝酸化施設およびアナモックス施設の水温調整が必要な場合は，加温装置もしくは冷却装置を設ける。
本プロセスでは，亜硝酸化施設において硝酸の生成を抑制するための 1 つのパラメータとして亜硝酸化槽内の水温を 30℃以上（実証施設では 30～37℃）に維持する必要があり，またアナモックス施設においてアナモックス細菌の活性を高い水準で保つためにアナモックス槽内の水温を 30℃程度（実証施設では 27～36℃）に維持する必要がある。そのため，亜硝酸化施設およびアナモックス施設において常時所要水温を維持できる環境での適用以外は加温装置もしくは冷却装置を設置する。加温方法としては，実証施設にて実施した熱交換により間接的に加温する方法を基本とするが，分配槽に直接蒸気を吹き込むなどの直接的に加温する方法としてもよい。また，冷却方法としては熱交換により間接的に冷却する方法とする。加温を要する場合の熱源としては，省エネルギー性に配慮し，消化槽の余剰ガスや消化ガス発電の廃熱，焼却廃熱など現状で未利用の熱源を活用することを検討する。

78

第３節

部分亜硝酸化工程の設計§30 亜硝酸化施設
亜硝酸化施設は，硝化（アンモニア酸化）を利用して，流入するアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に変換することを目的として設置する。本施設の設計にあたっては，次の項目を考慮する。
（１） 亜硝酸化槽は，固定床担体を使用した固定床方式を基本とする。
（２） 亜硝酸化槽は，槽内の水温および pH を適正範囲内に維持できる構造とする。
（３） 亜硝酸化槽の担体ユニットの容量は，必要担体窒素負荷を諸元として算出する。
（４） 槽容量は，算出した担体ユニットやその他の付帯設備の設置などを考慮して決定する。
（５） 亜硝酸化槽内には，散気装置を設置する。
（６） 固定床担体に付着した過剰な汚泥を剥離するため，逆洗装置を設ける。
（７） 逆洗時に排出される SS の除去を行うため，後段に SS 分離槽を設ける。
（８） 亜硝酸化槽は，複数系列とする。

【解説】

亜硝酸化施設は，硝化（アンモニア酸化）を利用して，流入するアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に変換することを目的として設置する。

（１）亜硝酸化槽は，固定床担体を使用した固定床方式を基本とする。
安定した亜硝酸化性能を維持するため，継続的に汚泥（アンモニア酸化細菌）を保持できる
固定床担体を使用した固定床方式を基本とする。固定床方式とすることで，同槽内におけるアンモニア酸化細菌を高密度化し，アンモニア酸化細菌の維持管理が容易で，負荷変動に強く安定した運転を実現できる。
担体の取付方法としては，図 4-8 のように実証施設で採用したフレームに固定して槽内に設置する方法を基本とする。

図 4-8 亜硝酸化槽の使用担体（左）と担体ユニット（右）例

79

第４章

計画・設計

（２）亜硝酸化槽は，槽内の水温および pH を適正範囲内に維持できる構造とする。
１）構造
本プロセスでは，亜硝酸化施設において硝酸の生成を抑制するためのパラメータとして亜硝
酸化槽内の水温は 30℃以上（実証施設では 30～37℃）に，pH は 7.8 程度（実証施設では 7.6～7.9）に維持する必要がある。そのため，槽内の水温および pH を適正範囲内に維持する必要があることから，完全混合型反応槽を基本とし，ショートパスやデッドスペースができないよ
う配慮する（図 4-9 参照）。例えば，実証施設では槽中央部にドラフトチューブを配し，担体下部から曝気することで担体部は上向流，ドラフトチューブは下向流とし，槽内の均質化を図ることで良好な性能を維持している。
本構造により，実証施設では安定した亜硝酸化性能を確認しているため，実証施設の形状を基本とする。なお，亜硝酸化槽のスケールアップを行う場合には別途にシミュレーションなどを実施して構造（形状など）を決定する（資料編 p.184～186 亜硝酸化槽のスケールアップ参照）。

担体ユニット亜硝酸化槽

図 4-9 亜硝酸化槽の構造の概念図

２）水温維持および pH 調整方法
水温維持方法としては，実証施設にて実施した分配槽において加温した前処理工程後の脱水ろ液を直接供給する方法を基本とするが，亜硝酸化槽単独で個別に加温して水温を維持する方法としてもよい。
亜硝酸化槽では，上記（２）に示したとおり，槽内の pH は 7.8 程度に維持する必要があり，かつ硝化（アンモニア酸化）によりアルカリ度が消費され pH が低下するため，槽内の pH を適
正範囲内に調整する pH 調整装置を設ける。亜硝酸化を維持するための pH 調整剤としては重炭酸ソーダが一般的であるが，本技術では，より安価な苛性ソーダを使用しランニングコストの抑制を図ることを特徴とする。なお，苛性ソーダを使用した場合であっても安定した亜硝酸化が可能である点は，実証施設において確認されている。 pH（アルカリ）調整剤の所要量は亜硝酸化量に比例し，実証施設における苛性ソーダ添加量と亜硝酸化量の関係は資料編 p.131～132
薬品使用量を参照されたい。

80

第３節

部分亜硝酸化工程の設計（３）亜硝酸化槽の担体ユニットの容量は，必要担体窒素負荷を諸元として算出する。
亜硝酸化槽の担体ユニットの容量は，流入するアンモニア性窒素の負荷量に対し，必要担体
窒素負荷を諸元として算出する。実証施設の担体窒素負荷は 1.0 kg/m3/d（この時の担体ユニットの担体充填率は 20％）であり，その数値を設計諸元とする。なお，他の処理事例では，さらに高い負荷での運転データも得られている（資料編 p.187～188 ベンチスケール亜硝酸化装置の運転事例参照）。

V ≧ Qin.d  CTN .in 1
LNO2

 10 3：担体ユニット容量 [m 3 ]V
Qin.d ：亜硝酸化槽への流入水量[m 3 / d ]CTN .in：流入アンモニア性窒素濃度
L NO 2 ：必要担体窒素負荷[mg / L][kg / m 3 / d ]1.0

（４）槽容量は，算出した担体ユニットやその他の付帯設備の設置などを考慮して決定する。
亜硝酸化槽は，算出した担体ユニットやドラフトチューブ，また後述の散気装置や逆洗装置の設置などを考慮して実際の容量を決定する。

（５）亜硝酸化槽内には，散気装置を設置する。
本プロセスでは，亜硝酸化施設において硝酸の生成を抑制するための 1 つのパラメータとして亜硝酸化槽内の DO 濃度があるが，所要の範囲内（実証施設では 0～2 mg/L）での運転を行なう。また後述する定期的な逆洗操作や曝気量抑制運転（第５章参照）における必要酸素量を考慮して散気装置を選定する必要がある。散気装置は，アンモニア酸化に必要な酸素量をできるだけ均一に供給でき，かつ pH 調整および温度維持の見地から十分な撹拌能力を有するものとする。さらに，省エネルギー化の観点から，酸素溶解効率のよいものを採用する。亜硝酸化槽の
必要空気量は，亜硝酸化に必要な酸素消費量，内生呼吸に必要な酸素消費量と溶存酸素濃度維持に必要な酸素消費量を考慮して算出する。

AOR  DN  DE  DD
AOR ：必要酸素量[kg / d ]DN

：亜硝酸化（NH 4 - N  NO 2 - N）による酸素消費量

DE：内生呼吸による酸素消費量

DD：溶存酸素維持に必要な酸素消費量

81[kg / d ][kg / d ][kg / d ]

第４章

計画・設計

DN＝Qin  CTN .in  10 3  3.42
3
Qin ：亜硝酸化槽への流入水量 [m / d ]CTN .in：流入NH 4 - N濃度 [mg / L]

3.42 ：単位NH 4 - Nの亜硝酸化に必要な酸素量 [kgO2 / kgNH 4  N ]DE＝R    1.92
3
R ：担体ユニット容量 [m ]
 ：担体ユニット容量の充填率[ ]

1.92：担体ユニｙット容量あたりの内生呼吸による酸素消費量[kgO2 / m 3担体ユニット]

DD＝Qin  COA 103
Qin ：亜硝酸化槽への流入水量 [m3 / d ]C OA：反応槽溶存酸素濃度 [mg / L]（６）固定床担体に付着した過剰な汚泥を剥離するため，逆洗装置を設ける。
固定床方式の場合，固定床担体を充填した反応槽に長期的に SS が流入すると，担体の表面にSS（汚泥）が堆積し，処理性能が低下する恐れがある。処理性能を安定して維持させるため，担体を洗浄し余剰な汚泥を剥離させることが有効である。
洗浄方法は，空気洗浄方式を基本とし，通常の散気管とは別に洗浄用の逆洗用散気管を設置する。逆洗用散気管から粗大気泡を散気して担体表面にスクラビングさせることで，表面に付着した汚泥を剥離させる。洗浄頻度は処理状況や維持管理の実績から判断することとするが，定期的に空気洗浄を行うことで，表面の汚泥堆積を防止し，安定して亜硝酸化処理が維持できる。

（７）逆洗時に排出される SS の除去を行うため，後段に SS 分離槽を設ける。
担体の洗浄操作時および操作後には担体から剥離した汚泥（SS）が槽内から排出されるため，その排出される SS を除去するため，亜硝酸化槽の後段に SS 分離槽を設ける。

（８）亜硝酸化槽は，複数系列とする。
亜硝酸化率の低下やその対応，またメンテナンスや担体の更新などを考慮して，亜硝酸化槽
は複数系列とする。

82

第３節

部分亜硝酸化工程の設計§31 混合・脱気・調整施設
混合・脱気・調整施設は，直列する混合施設，脱気施設，調整施設から構成する。本施設の設計にあたっては，次の項目を考慮する。なお，機能を併用できる場合は，これらの施設を共通化することも可能である。
（１） 混合施設は，混合槽を設置し，亜硝酸化槽流出水と分配槽からのバイパス水とを混合して均質化できる構造とする。
（２） 脱気施設は，脱気槽および撹拌装置を設置し，槽内を緩やかに撹拌して滞留させること
で溶存酸素を低減させる構造とする。
（３） 調整槽は，調整槽および薬品注入装置，撹拌装置を設置し，後段のアナモックス工程への流入水の pH を適正に調整できる構造とする。

【解説】

亜硝酸化施設の後段に，混合施設，脱気施設，調整施設を直列に設置する。機能を併用できる
場合は，これらの施設を共通化することも可能である。

（１）混合施設は，混合槽を設置し，亜硝酸化槽流出水と分配槽からのバイパス水とを混合して均質化できる構造とする。
混合槽は，亜硝酸化槽流出水と，分配槽からのバイパス水とを槽内で混合・撹拌することにより，混合された水を均質化させるためのものである。混合液を均質化させる方法として機械
撹拌を用いる。
混合槽の容量は，流入水量に基づいて所要滞留時間を諸元として算出する。

V ≧ Qin  t/24 / 60
3
V ：槽容量 [m ]3Qin：流入水量 [m / d ]t：所要滞留時間 [min]：実証施設では10 min（２）脱気施設は，脱気槽および撹拌装置を設置し，槽内を緩やかに撹拌して滞留させることで溶存酸素を低減させる構造とする。
後段のアナモックス工程におけるアナモックス施設では，アナモックス細菌の活性を維持するため槽内を嫌気状態に保つ必要があり，目安として DO 濃度は 0.3 mg/L 未満（実証施設では0～0.1 mg/L）に維持する。脱気槽は，混合槽からの流出水を槽内で緩やかに撹拌して滞留させることで液中の溶存酸素を低減させるためのものである。
83

第４章

計画・設計

脱気槽の容量は，流入水量に基づいて所要滞留時間を諸元として算出する。

V ≧ Qin  t/24 / 60
3
V ：槽容量 [m ]3Qin：流入水量 [m / d ]t：所要滞留時間 [min]：実証施設では180 min（３）調整施設は，調整槽および薬品注入装置，撹拌装置を設置し，後段のアナモックス工程への流入水の pH を適正に調整できる構造とする。
後段のアナモックス工程におけるアナモックス施設では，アナモックス細菌の活性を維持するため槽内の pH を 8.0 以下に保つ必要があり，
アナモックス反応による pH の上昇を考慮して，流入水の pH を調整する必要がある（実証施設では流入水の pH を 7.2～7.3 に調整してアナモッ
クス槽内の pH は 7.5～7.9 に維持）。調整槽は，後段のアナモックス工程への流入水の pH を適正に調整するためのものである。
調整槽の容量は，流入水量に基づいて所要滞留時間をもって算出する。

V ≧ Qin  t/24 / 60
3
V ：槽容量 [m ]3Qin：流入水量 [m / d ]t：所要滞留時間 [min]：実証施設では10 min

槽内の pH を適正範囲内に調整するため，薬品注入装置および撹拌装置を設ける。アナモック
ス反応により水素イオンが消費されるため，アナモックス槽内の pH を最適に保つように調整槽の pH 調整には酸を使用する。調整剤としては実証施設にて使用した硫酸を基本とするが，塩酸を使用してもよい。

なお，前述した混合槽は，混合・撹拌して槽内の水質を均質化させる機能を有するため，これらの施設を共通化することも可能である。

84

第４節

アナモックス工程の設計

第４節 アナモックス工程の設計§32 アナモックス工程の設計概要
アナモックス工程は，流入するアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を除去することを目的として設置する。本工程では，直列する以下の施設とこれに付属する機器より構成される。
（１） アナモックス施設（２） 処理水貯留施設【解説】

アナモックス工程の設計概要を図 4-10 に示す。アナモックス工程は，流入するアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を除去することを目的として設置し，（１）～（２）の各施設について設計を行う。

各処理工程の設計

前処理工程

部分亜硝酸化工程

アナモックス工程（１）アナモックス施設（２）処理水貯留施設●各施設の水槽容量の決定●各施設の機器構成・仕様の決定

図 4-10 アナモックス工程の設計概要

85●付帯設備の検討

第４章

計画・設計

（１）アナモックス施設
アナモックス施設は，嫌気条件下でアナモックス細菌により生物学的に，流入するアンモニ
ア性窒素と亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換することを目的として設置する。

（２）処理水貯留施設
処理水貯留施設は，アナモックス施設にて処理した処理水を一時的に貯留し，既存の水処理施設へ送水することを目的として設置する。また，アナモックス細菌は高濃度の亜硝酸性窒素により活性が阻害される恐れがあるため，前段のアナモックス槽内において亜硝酸性窒素の阻害が懸念される場合には，処理水貯留槽から部分亜硝酸化工程の調整槽へ処理水を供給してアナモックス工程への流入水を希釈するための濃度調整を行う。

86

第４節

アナモックス工程の設計§33 アナモックス施設
アナモックス施設は，嫌気条件下でアナモックス細菌により生物学的に，流入するアンモニ
ア性窒素と亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換することを目的として設置する。本施設の設計にあたっては，次の項目を考慮する。
（１） アナモックス槽は，固定床担体を使用した固定床方式を基本とする。
（２） アナモックス槽は，水温を適正に維持でき，かつショートパスのない構造とする。
（３） アナモックス槽の担体ユニットの容量は，必要担体窒素負荷を諸元として算出する。
（４） 槽容量は，算出した担体ユニットやその他の付帯設備の設置などを考慮して決定する。
（５） アナモックス槽は，複数系列とする。

【解説】

アナモックス施設は，嫌気条件下でアナモックス細菌により生物学的に，流入するアンモニア
性窒素と亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換することを目的として設置する。

（１）アナモックス槽は，固定床担体を使用した固定床方式を基本とする。
アナモックス槽は，安定した処理性能を維持するため，継続的に汚泥（アナモックス細菌）を保持できる固定床担体を使用した固定床方式を基本とする。固定床方式とすることで，同槽内におけるアナモックス細菌を高密度化し，アナモックス細菌の維持管理が容易で，負荷変動に強く安定した運転を実現できる。
担体の取付方法としては，図 4-11 のように実証施設で採用したフレームに固定して槽内に設置する方法を基本とする。

図 4-11 アナモックス槽の使用担体（左）87と担体ユニット（右）例

第４章

計画・設計

（２）アナモックス槽は，水度を適正に維持でき，かつショートパスのない構造とする。
アナモックス槽では，アナモックス細菌の活性を高い水準で保つためにアナモックス槽内の水温を 30℃程度に維持する必要がある（実証施設では 27～36℃）。
また，アナモックス槽が押し出し流れの場合は流入部において局所的な濃度勾配やショート
パスが生じやすいため，槽内を均一にして局所的な負荷の集中やショートパスをなくすよう，
流入配管の設置位置や設置方向など流入方法に配慮する。
なお，アナモックス槽で発生する汚泥が沈降・堆積し腐敗することを防止するため，槽下部
は撹拌などにより汚泥を流動させる構造とする。槽上部からは，浮上した汚泥が流出する可能性があるため，アナモックス槽あるいは処理水貯留槽内に汚泥回収装置を設けるなど，浮上汚泥を分離して再びアナモックス槽内に戻すことができるよう検討する。
アナモックス槽からは窒素ガスが発生するため，密閉構造にせず発生したガスを排出できる構造とする。なお，長期間流入停止時にはアナモックス槽から硫化水素が発生する恐れがある
ため，必要に応じて脱臭施設で処理が可能となるよう考慮する。
また，汚泥処理施設の脱水工程で使用する高分子凝集剤が脱水ろ液中に高濃度で残留する場
合は§27 に示すように，前処理工程（流量調整槽）にて予防措置を検討するが，それでもその脱水ろ液がアナモックス槽に流入してアナモックス細菌の活性が低下し，窒素除去反応が阻害された場合を考慮して，応急対策として，アナモックス槽を窒素ガス洗浄できる機構を備える
ことが望ましい。

（３）アナモックス槽の担体ユニットの容量は，必要担体窒素負荷を諸元として算出する。
アナモックス槽の担体ユニットの容量は，流入するアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の合計
負荷量に対し，必要担体窒素負荷を諸元として算出する。実証施設の担体窒素負荷は 2.5
kg/m3/d（この時の担体ユニットの担体充填率は 20％）であり，その数値を設計諸元とする。
なお，他の処理事例では，さらに高い負荷での運転データも得られている（資料編 p.189～190
ベンチスケールアナモックス装置の運転事例参照）。
プロセスや処理条件によっては従属栄養の脱窒反応が同時に進行し，見かけの窒素除去速度や除去率が高くなることが期待できるが，これを予測・制御することは困難であるため，基本的にはアナモックス反応単独での反応速度に基づく設計を行う。

V ≧ Qin.d  CTN .in 

1
L ANA

 10 3

V ：担体ユニット容量 [m 3 ]Qin.d ：アナモックスへの流 入水量 [m 3 / d ]CTN .in：流入 NH 4   N濃度＋NO2   N濃度 [ mg / L]
L ANA ：必要担体容積負荷 [kg / m 3 / d ] 2.5
88

第４節

アナモックス工程の設計（４）槽容量は，算出した担体ユニットやその他の付帯設備の設置などを考慮して決定する。
アナモックス槽は，算出した担体ユニットやその他必要な付帯設備の設置などを考慮して実際の容量を決定する。

（５）アナモックス槽は，複数系列とする。
窒素変換率の低下やその対応，またメンテナンスや担体の更新などを考慮して，アナモック
ス槽は複数系列とする。ただし，敷地条件や施設規模などに応じて 1 系列とせざるを得ない場
合には処理機能の安定化などに関して特別の留意を有する。

89

第４章

計画・設計

§34 処理水貯留施設
処理水貯留施設は，アナモックス施設にて処理した処理水を一時的に貯留し，既存の水処理施設へ送水することを目的として設置する。本施設の設計にあたっては，次の項目を考慮する。
（１） 処理水貯留槽の容量は，処理水量の変動特性を考慮して算出する。
（２） 部分亜硝酸化工程の調整槽へ処理水を返送してアナモックス工程への流入水を希釈す
る処理水返送装置を設置する。

【解説】

処理水貯留施設は，アナモックス施設にて処理した処理水を一時的に貯留し，既存の水処理施設へ送水することを目的として設置する。

（１）処理水貯留槽の容量は，処理水量の変動特性を考慮して算出する。
処理水貯留槽の容量は，処理水量の変動特性を考慮し変動時の最大水量に基づいて所要滞留時間を諸元として算出する。

V ≧ Qin  t/24 / 60
3
V ：槽容量 [m ]3Qin：流入水量 [m / d ]t：所要滞留時間 [min]：実証施設では60分（２）部分亜硝酸化工程の調整槽へ処理水を返送してアナモックス工程への流入水を希釈する処
理水返送装置を設置する。
アナモックス細菌は高濃度の亜硝酸性窒素により阻害が生じるため，アナモックス槽内の亜硝酸性窒素濃度の挙動に注意する必要がある。
通常の運転通りに部分亜硝酸化工程における NO2－-N/NH4＋-N 比の調整が適切に行われ，アナモックス細菌の処理速度が十分に維持できていれば，亜硝酸性窒素が高濃度になることはないが，機械的なトラブルや突発的な処理速度の低下が生じた場合は亜硝酸性窒素の上昇が懸念される場合があるため，それに対処するために処理水を部分亜硝酸化工程の調整槽へ返送して希釈する処理水返送装置を設置する。返送方式は，送液ポンプによる返送を基本とする。

90

第５節

各処理工程の設計に係る留意事項

第５節 各処理工程の設計に係る留意事項§35 各処理工程の設計に係る留意事項
各処理工程の設計にあたっては，処理対象とする脱水ろ液の水質性状や運転状況によって，次の項目に留意する必要がある。
（１） MAP 対策（２） 臭気対策（３） 発泡対策【解説】

各処理工程の設計にあたっては，処理対象とする脱水ろ液の水質性状や運転状況によって，（１）～（３）の対策を検討する必要がある。検討が必要と考えられる施設を表 4-5 に示す。

表 4-5 各処理工程の設計に係る留意事項とその検討箇所
検討箇所
原水取水設備MAP 対策

臭気対策

発泡対策

備考

○

○

空気撹拌式の場合

○

○

○

○

○

流量調整施設
前
処
理
工
程

部
分
亜
硝
酸
化
工
程
ア工
ナ程
モ
ッ
ク
ス

有機物除去施設○

SS 除去施設○

分配施設
亜硝酸化施設混合･脱気･調整施設
アナモックス施設○

処理水貯留施設

91

長期停止時

第４章

計画・設計

（１）MAP 対策
処理対象とする脱水ろ液中には高濃度のりんを含むことが多いため，MAP（りん酸マグネシウ
ムアンモニウム）が生成し，配管閉塞などの処理阻害が懸念される場合がある。特に，原水取
水設備においてその影響が生じやすく，MAP 対策については，「下水道施設計画・設計指針と解説」（公益社団法人日本下水道協会）2009 年版，§5.4.9，p.368 に記載の内容を参考とする。
また，前処理工程においても影響が生じる可能性があるため，有機物除去施設では目詰まりしにくくかつメンテナンスしやすい散気装置を採用するなどの MAP 生成の影響を低減できる設計を行う。さらに，後段の工程への影響が懸念される場合には，SS 除去施設において SS 除去とあわせて PO43－-P 濃度を低減することも検討する。
（２）臭気対策処理対象とする脱水ろ液中には高濃度のアンモニア性窒素を含むことから，処理過程におけるアンモニアの放散が懸念される場合もある。施設の設置環境や条件によっては臭気対策が必要となる場合もあり，特に曝気を要する施設においては臭気対策ができるような設計に配慮する必要がある。また，アナモックス槽では長期間停止時に僅かながら硫化水素が発生することが懸念されるため，この期間に限り臭気対策ができるような設計に配慮する必要がある。

（３）発泡対策
通常の運転では発泡による運転上の支障が発生する可能性は尐ないが，運転の立上げ時や突発的な負荷の変動，流入水質の変動時などで発泡することがあるため，特に曝気を要する施設
においては発泡対策できるように消泡装置の設置を検討する。

92

第６節

計装制御

第６節 計装制御§36 固定床型アナモックスプロセスの計装制御
固定床型アナモックスプロセスの計装制御は，安定した処理性能が得られることを目的とし，部分亜硝酸化工程における分配水量の自動制御や各処理工程における水質監視などを行う。

【解説】

固定床型アナモックスプロセスは，安定した処理性能を得られることを目的として各種計装制御を行う。本プロセスでは，部分亜硝酸化工程における NO2--N/NH4+-N 比の調整方法としてバイパス方式を適用し，分配水量の自動制御を行う。なお実証実験では，分配水量の自動制御により
NO2--N/NH4+-N 比を安定して設定値に制御でき，安定した窒素除去性能が得られることを確認している（資料編 p.134 バイパス水量制御参照）。

１）部分亜硝酸化工程における分配水量の自動制御
図 4-12 に示すように，本プロセスでは亜硝酸化槽の前段に設置した分配槽より前処理工程後の脱水ろ液の一部は亜硝酸化槽へ供給し，残りは亜硝酸化槽をバイパスさせて混合槽へ供給する。混合槽にはアンモニア濃度計および亜硝酸濃度計を設置し，オンラインで計測したそれぞれの濃度より，混合槽における NO2－-N/NH4＋-N 比を算出し，NO2－-N/NH4＋-N 比が所定の設定値になるように適正な水量比率で分配水量を制御して比率調整した排水をアナモックス槽へ供給する。

流量調整施設有機物除去施設

SS 除去施設

亜硝酸化施設

分配施設

前処理工程

混合･脱気･調整施設 アナモックス施設 処理水貯留施設

部分亜硝酸化工程

アナモックス工程

図 4-12 固定床型アナモックスプロセスのフロー例

NO2－-N/NH4＋-N 比は，§6 に示すアナモックス反応の実験式から 1.32 を目安とするが，アナモックス細菌に対する亜硝酸の阻害を考慮して若干低めに設定することが望ましい。なお，図4-13 に示すように，実証実験において NO2－-N/NH4＋-N 比 1.15～1.45 の範囲で変動しても安定した窒素除去性能を確認している。
93

第４章

計画・設計

全窒素除去率

全窒素除去率80%100

全窒素除去率（%）

90

80

70

60

50
0.9

1.0

1.1

1.2
1.3
1.4
1.5
調整槽[NO2-N]/[NH4-N]比率

1.6

1.7

1.8

図 4-13 実証実験における NO2－-N/NH4＋-N 比と全窒素除去率の関係
２）各処理工程における水質監視
本プロセスでは，運転状況や処理水質の監視・制御のために必要な計装機器を各処理工程に設置する。具体の計装機器とその監視・制御方法については§39 に記述する。

94

第６節

計装制御

§37 計装機器
固定床型アナモックスプロセスには，運転状況および処理水質の監視・制御のために，計装機器を設置する。

【解説】

固定床型アナモックスプロセスには，運転状況および処理水質の監視・制御のために必要な計装機器を設置する。前処理工程，部分亜硝酸工程およびアナモックス工程の計装機器について，それぞれ表 4-6～8 に示す。

表 4-6 前処理工程における計装機器一覧
用途

名称

監視
溶存酸素計

○

（温度計）

○

目的

制御

有機物除去槽内の溶存酸素濃度を監視し，曝気風量の調整に使用する。

有機物除去施設

有機物除去槽内の水温を監視する。
凝集沈殿法を採用し凝集剤を添加する場合，凝集沈殿施

SS 除去施設（pH 計）○

設内の pH を監視し，pH 制御に用いる。凝集沈殿法以外の場合は不要。

表中（温度計）は，有機物除去施設を設置する際に適正な温度域を逸脱する可能性がある場合に設置する。
表中（pH 計）は，SS 除去施設において凝集沈殿法を採用する場合に設置する。

95

第４章

計画・設計

表 4-7 部分亜硝酸化工程における計装機器一覧
用途

名称

監視
温度計

分
配
施
設

分配槽

○

ｱﾝﾓﾆｱ濃度計

○

SS 計

○

（温度計）

○

pH 計

亜
硝
酸
化
施
設

目的

制御

分配槽内の水温を監視し，水温制御に用いる。
分配槽のアンモニア性窒素濃度を監視し，亜硝酸化
槽の曝気風量の調整に使用する。
分配槽の SS 濃度を監視する。基準濃度を超える場
合には後段への流入を停止する。
亜硝酸化槽内の水温を監視する。

○

亜硝酸化槽内の pH を監視し，pH 制御に用いる。
分配槽のｱﾝﾓﾆｱ濃度計および調整槽のｱﾝﾓﾆｱ濃度

亜硝酸化槽

計・亜硝酸濃度計などから演算により監視する場合（ｱﾝﾓﾆｱ濃度計，○は不要である。亜硝酸化槽の系列数が多く，亜硝酸

亜硝酸濃度計）化槽単独で監視する場合に設置し，亜硝酸化槽内のｱﾝﾓﾆｱ性窒素濃度，亜硝酸性窒素濃度を監視する。
亜硝酸化槽内で硝酸性窒素の生成濃度を確認する（硝酸濃度計）必要がある場合には硝酸濃度計を設置して監視す
る。

混
合
・
脱
気
・
調
整
施
設

ｱﾝﾓﾆｱ濃度計○

亜硝酸濃度計

○

pH 計

○

調整槽

溶存酸素計

○

調整槽内のｱﾝﾓﾆｱ性窒素濃度を監視し，亜硝酸化槽の曝気風量制御や分配水量制御に用いる。
調整槽内の亜硝酸性窒素濃度を監視し，分配水量制
御に用いる。
調整槽内の pH を監視し，pH 制御に用いる。
調整槽内の溶存酸素濃度を監視する。

表中（温度計，ｱﾝﾓﾆｱ濃度計，亜硝酸濃度計）は，亜硝酸化槽の系列数が多く，亜硝酸化槽単独で監視する場合に設置する。
表中（硝酸濃度計）は，亜硝酸化施設での硝酸性窒素濃度を把握することで，亜硝酸化反応を確認する必要がある場合に設置す
る。

96

第６節

計装制御

表 4-8 アナモックス工程における計装機器一覧
用途

名称
ア施
ナ設
モ
ッ
ク
ス

処
理
水
貯
留
施
設

監視

目的

制御

温度計

○

ｱﾅﾓｯｸｽ槽内の水温を監視する。

pH 計

○

ｱﾅﾓｯｸｽ槽内の pH を監視する。

ｱﾝﾓﾆｱ濃度計○

処理水貯留槽内のｱﾝﾓﾆｱ性窒素濃度を監視する。

亜硝酸濃度計○

処理水貯留槽内の亜硝酸性窒素濃度を監視する。

ｱﾅﾓｯｸｽ槽

処理水貯留槽高い窒素除去率が常時求められる場合，アナモッ(硝酸濃度計)クス槽におけるアナモックス反応状態を詳細に監○視する目的で設置し，処理水貯留槽内の硝酸性窒
素濃度を監視する。

表中（硝酸濃度計）は，アナモックス槽におけるアナモックス反応状態を監視する場合に設置する。

97

第５章

第５章

維持管理

維持管理

第１節 固定床型アナモックスプロセスの維持管理§38 固定床型アナモックスプロセスの立上げ
本技術の立上げは，次の項目を留意して行う。
（１） アナモックス槽における種汚泥の確保（２） 立上げ手順【解説】

本技術の立上げ時には，増殖速度が小さいアナモックス細菌を用いるアナモックス槽の立上げが律速となる。そのためアナモックス槽の立上げを主眼とした手順で行うものとする。実証施設の立上げ事例については資料編 p.113 アナモックス槽の立上げを参照されたい。

（１）アナモックス槽における種汚泥の確保
アナモックス槽を速やかに立上げるため，立上げの設定期間を考慮して，必要な量の種汚泥（アナモックス細菌）を確保する必要がある。初期の投入種汚泥量が多ければ多いほど速やかな立上げが可能となるが，初期に確保できる種汚泥量はその準備期間や運送方法などによって制限される。種汚泥の確保は，本技術を導入する下水処理場にて種汚泥の培養を行うか（現地培養），もしくはその他のサイトで別途培養を行う方法（オフサイト培養）がある。

１）現地培養本技術を導入する下水処理場に培養設備を設置して現地にて種汚泥の培養を行う。この時，培養に用いる培養液は，実際の脱水ろ液を用いるか，あるいはアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を主成分とする培養に適した合成培地を用いてもよい。培養した種汚泥をアナモックス槽に投入して立上げを行う。

２）オフサイト培養
培養設備が整っている別の下水処理場や民間工場などその他のサイトにて種汚泥の培養を行う。培養した種汚泥はトラックなどで搬送し，アナモックス槽に投入して立上げを行う。なお，
本技術が導入されている稼働中の施設がある場合は，そこから種汚泥を確保して移設してもよい。固定床方式の培養設備を用いる場合は培養に使用した菌付着担体をそのまま移設するか，あるいはその担体から剥離した種汚泥を使用することもできる。固定床方式以外の培養設備を用いる場合は，培養した種汚泥をそのまま使用することができる。実証施設では菌付着担体を移設してアナモックス槽の立上げを行ったが，種汚泥を直接投入した場合でも速やかに槽内の
98

第１節

固定床型アナモックスプロセスの維持管理

固定床担体に付着し，菌付着担体の移設同様の立上げが可能であることを確認している（資料編 p.191～192 汚泥投入によるアナモックス槽の立上げ事例参照）。

（２）立上げ手順
確保した種汚泥をアナモックス槽に投入する前に，前処理工程および部分亜硝酸化工程を立上げ，アナモックス工程に必要な基質（NH4＋および NO2－）を供給できる状況としておく必要がある。その後，アナモックス槽へ種汚泥を投入し，アナモックス槽流入水の NO2－-N/NH4＋-N 比を調整しつつ窒素負荷量を低負荷量から段階的にあげながら，アナモックス槽が所定の窒素除去能力に到達するまで培養して立上げを行う。立上げ時も通常の運転時と同様に，アナモック
ス槽内の pH，水温などを監視し所定の範囲内になるようにそれぞれ調整する。プロセスの規模が大きく複数の系列を立上げる場合は，図 5-1 のように培養済みのアナモックス細菌の一部を次の系列に移し，2 系列でアナモックス細菌を所定窒素除去能力になるまで培養する。この操作を繰り返すことで，複数系列時のアナモックス槽の立上げは完了となる。
以上をもって，前処理工程からアナモックス工程までの立上げは完了となる。

事前培養した種汚泥（アナモックス細菌）
種汚泥の投入図 5-1

複数系列のアナモックス槽の立上げ手順のイメージ

99

第５章

維持管理

§39 固定床型アナモックスプロセスの運転管理
本技術の運転管理は，以下に示す内容について実施する。
（１） 運転状況の確認（２） 負荷変動時の運転管理（３） 流入停止時の運転管理【解説】

本技術においては，各処理工程の運転管理を確実に行うことにより，所定の処理性能を維持する。通常運転時における各処理工程の運転操作方法のまとめを表 5-1 に示す。

表 5-1 通常運転時における各処理工程の運転操作方法のまとめ
処理工程

目的

運転操作方法

所定処理水量の供給

所定処理水量を定量で流入させる。

原水の有機物低減
前処理工程
原水の SS 低減

ｱﾅﾓｯｸｽ工程流入水のNO2－-N/NH4＋-N 比の調整

アナモックス槽における窒素除去性能を安定して維持させるため，アナモックス工程流入水のNO2－-N/NH4＋-N 比の制御設定値を適宜調整する。

亜硝酸化槽における
NO3－-N 生成反応の抑制

亜硝酸化槽における NO3－-N の生成反応を抑制するため，槽内の水温，pH を所定の範囲内に維持できるよう制御値を設定する。

ｱﾅﾓｯｸｽ槽における処理性能の維持アナモックス槽内における水温，pH，NO2－-N 濃
度を所定の範囲内に維持できるよう制御値を設定する。

部分亜硝酸化工程

アナモックス工程

後段の工程への流入水の C-BOD5 が 100 mg/L を超える場合には，BOD 酸化を行いその濃度を 100㎎/L 未満にする。
後段の工程への流入水の SS が 100 mg/L を超える場合には，凝集沈殿処理を行いその濃度を100 ㎎/L 未満にする。

一方，脱水ろ液の水質や水量が変動することで各処理工程に流入する窒素負荷量が変動した場
合でも，その変動に応じて必要な操作をすることで，安定した運転を継続することができる（資料編 p.135～136 負荷変動時の運転参照）。また，原水の流入が停止した場合は，停止期間の長短に応じて必要な操作を実施することで，再開後の復旧を速やかに行うことが可能である（資料編p.137～138 流入停止時の対応・復帰参照）。

100

第１節

固定床型アナモックスプロセスの維持管理（１）運転状況の確認
表 5-1 に示す各処理工程の運転操作を行うにあたり，対象となる各項目について監視・測定
し，各処理工程が適正に運転できていることを確認する。各処理工程における計装機器については，§37 を参照されたい。

１）前処理工程
前処理工程においては，処理水量が定量で供給されていること，有機物除去および SS 除去が良好にできていることを確認するため，表 5-2 の項目について監視・測定を行う。
なお，水質監視基準値は，前処理工程の流出水の C-BOD5 濃度が 100 mg/L 以下であり，かつSS 濃度が 100 mg/L 以下である。

表 5-2 前処理工程の監視・測定項目
監視・測定項目

監視・測定箇所

監視・測定方法

頻度監視・測定目的

前処理工程処理水量

前処理工程流入部

現場計測器

連続

前処理工程処理水量の把握。

DO

有機物除去施設

現場計測器

連続水質および運転状況の把握。

（pH）

SS 除去施設

現場計測器

連続水質および運転状況の把握。

（水温）

有機物除去施設

現場計測器

連続水質および運転状況の把握。

流量調整施設公定分析など※1

適宜

脱水ろ液および処理水の水質

T-N，NH4＋-N，NO2－-N，C-BOD5，
3－

SS，T-P，PO4 -P，アルカリ度

性状の把握，一部の項目は計測機器の校正に使用。

表中（pH）は，凝集沈殿法を採用した SS 除去施設を設置する場合に pH の監視・制御のために設置する。
表中（水温）は，有機物除去施設を設置する際に適正な温度域を逸脱する可能性がある時に設置する。
※1

水質分析は必ずしも公定分析である必要はなく，簡易的な現場分析でもよい。

101

第５章

維持管理

２）部分亜硝酸化工程
部分亜硝酸化工程においては，亜硝酸化反応が良好に行われていることを把握し，後段のアナモックス工程への流入水の NO2－-N/NH4＋-N 比が，適正な範囲にあることを確認する。監視・測定項目を表 5-3 に示す。

表 5-3 部分亜硝酸化工程の監視・測定項目
監視・測定項目

監視・測定箇所

部分亜硝酸化工程処理水量，バ

監視・測定方法

頻度監視・測定目的－

分配槽流出部

現場計測器

連続NO2 -N/NH4＋-N 比制御に使用。

分配施設

現場計測器

連続

水質の把握。

イパス流量
水温

亜硝酸化施設
SS

分配施設

現場計測器

連続

水質の把握。

DO

脱気施設

現場計測器

連続

水質の把握。

pH

亜硝酸化施設現場計測器

連続水質および運転状況の把握。

現場計測器

連続

水質および運転状況の把握。

現場計測器

連続

水質および運転状況の把握。

現場計測器

連続

水質および運転状況の把握。

計測器による演連続

亜硝酸化槽の運転状況の把調整施設＋

NH4 -N

分配施設
亜硝酸化施設調整施設－

NO2 -N

亜硝酸化施設調整施設－（NO3 -N）

亜硝酸化施設亜硝酸化率あるいはアンモニ

亜硝酸化施設

ア残留率
－

算
＋

NO2 -N/NH4 -N 比調整施設

計測器による演握。
連続NO2－-N/NH4＋-N 比の監視。

適宜

水質の把握，および計測器の

算
＋

－

－

T-N，NH4 -N，NO2 -N，NO3 -N ， 分配施設
C-BOD5，SS，アルカリ度

公定分析など※1

亜硝酸化施設校正に使用。

調整施設
表中（NO3－-N）は，亜硝酸化施設での硝酸性窒素濃度を把握することで，亜硝酸化反応を確認する必要がある場合に設置する。
※1

水質分析は必ずしも公定分析である必要はなく，簡易的な現場分析でもよい。

亜硝酸化槽において NO3－-N の生成反応が進行した場合，充填担体の洗浄操作を行うことでその反応は抑制されることを確認しており，亜硝酸化反応を安定化させるため，洗浄操作を 1～2
週間に 1 回程度の頻度で実施することが有効である。なお，洗浄を行っても亜硝酸化性能が回復しない場合には曝気量抑制運転を行うことで復旧できることを確認している（資料編 p.141
曝気量抑制運転参照）。

102

第１節

固定床型アナモックスプロセスの維持管理

３）アナモックス工程
アナモックス工程においては，アナモックス細菌が良好な活性を得られる環境にあることを確認するため，表 5-4 の項目について監視・測定を行う。

表 5-4 アナモックス工程の監視・測定項目
監視・測定項目
アナモックス工程処理水量監視・測定箇所

監視・測定方法

頻度監視・測定目的アナモックス槽

現場計測器

連続既存の水処理施設への送水量

流入部

の把握。

水温

アナモックス施設

現場計測器

連続

水質および運転状況の把握。

pH

アナモックス施設

現場計測器

連続

水質および運転状況の把握。

NH4＋-N

処理水貯留施設

現場計測器

連続水質および運転状況の把握。

NO2－-N

処理水貯留施設

現場計測器

連続水質および運転状況の把握。

－

処理水貯留施設

現場計測器

連続水質および運転状況の把握。

公定分析など※1

適宜処理性能の把握，および計測機（NO3 -N）

T-N，NH4＋-N，NO2－-N，NO3－-N， 処理水貯留施設
C-BOD5，SS，T-P，アルカリ度，

器の校正。

－

表中（NO3 -N）は，処理水貯留槽での硝酸性窒素濃度を把握することで，アナモックス反応を確認する必要がある場合に設置する。
※1

水質分析は必ずしも公定分析である必要はなく，簡易的な現場分析でもよい。

（２）負荷変動時の運転管理
嫌気性消化施設の停止/不調，または脱水機の停止/不調などにともなう突発的かつ大幅な負荷変動が想定される場合の運転管理の留意事項として，亜硝酸化槽では流入する窒素負荷量に応じた曝気量の調整を行う。アナモックス槽では負荷変動時においても特に影響を受けることなく安定した運転を継続することができる。実証施設では，最大 40%程度の負荷変動（増加）時にも通常の維持管理の延長で安定した運転を継続でき，対応可能であることを確認した（資料編 p.135～136 負荷変動時の運転参照）。

（３）流入停止時の運転管理
原水の流入が停止する事例として，脱水機の運転パターンにより週末の 2～3 日間，原水の流入の停止が想定される短期停止時の場合と，年末・年始休暇などで最長 1 週間程度，原水の流入の停止が想定される長期停止時の場合がある。

１）短期停止数日間程度の原水の流入停止が想定される場合，再開後の復旧を速やかに行うための運転管理の留意事項として，亜硝酸化槽では過曝気による硝酸化を防止するため，間欠曝気を行い，アナモックス槽では pH 調整機能を維持しつつ処理水循環を行うことで，アンモニア酸化細菌お

103

第５章

維持管理

よびアナモックス細菌の処理速度を維持することができる。実証施設では，3 日間の原水流入の停止後，速やかに復旧できることを確認した（資料編 p.137 流入停止時の対応・復帰参照）。

２）長期停止1 週間程度の原水の流入停止が想定される場合，再開後の復旧を速やかに行うための運転管理の留意事項として，短期停止時と同様とするが，アンモニア酸化細菌およびアナモックス細菌の処理速度の低下が生じる場合があるため，その時はそれぞれの処理状況を見ながら低負荷
条件から再立上げを行う。停止期間中は水槽内汚泥の腐敗防止のため汚泥の堆積に注意する。
実証施設では，8 日間の原水流入の停止後，アンモニア酸化細菌の処理速度の低下が見られた
ため，低負荷条件から再立上げを実施し 2 週間程度での復旧を確認した。（資料編 p.138 流入
停止時の対応・復帰参照）。

104

第１節

固定床型アナモックスプロセスの維持管理§40 固定床型アナモックスプロセスの保守点検
本技術における各設備・機器がその機能を良好・安全に維持するため，定期的に保守点検を
行う。

【解

説】

本技術には，特殊な設備・機器はない。主要機器の保守点検項目一覧を表 5-5 に示す。

表 5-5 固定床型アナモックスプロセスにおける主要機器の保守点検項目一覧
機器名称

保守点検内容

ポンプ類

ブロワ

機械設備

撹拌機

亜硝酸化槽固定床担体
ｱﾅﾓｯｸｽ槽固定床担体※1
散気装置
薬液タンク
計装設備

自動弁類
水質分析計

※1

異音・異常振動の有無
流量・圧力の確認
電流値の確認
絶縁抵抗の確認
異音・異常振動の有無
吐出圧力の確認
吸込空気温度・量の確認
安全弁の確認
電流値の確認
絶縁抵抗の確認
異音・異常振動の有無
電流値の確認
潤滑油の交換目視による状態確認
目視による状態確認
発泡状態の確認
送気圧力・量の確認
漏れ，変形，変色の確認
内部劣化の確認
外観目視
分解点検
外観目視
センサー類の交換
校正※2

日常
●
●
●

保守点検頻度
週間
月間

年間

●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●

●

※1

点検用に小型のサンプルを槽内に設置する。点検の際は槽内から引上げて目視にて状態を確認する。

※2

機種により頻度が異なる。

105

第５章

維持管理

§41 トラブルシューティング
本技術の運転において発生し得るトラブルに対してその影響および対処方法を事前に想定し，トラブルが発生した場合は適切に対処する。

【解説】

本技術の運転において発生し得るトラブルについて，想定される影響および対処方法の例を表
5-6 および表 5-7 に示す。

表 5-6 本技術の運転において発生し得るトラブルと影響・対処方法の例 7）想定されるトラブルの例
脱水ろ液

脱水ろ液の増大影響

対処方法

・窒素除去率の低下（部分亜硝酸化・プロセスの許容値以上の水量を流入さ工程における亜硝酸化率低下，アナせない。

モックス工程における窒素除去率の低下，など）。
脱水ろ液の停止

・過曝気による亜硝酸化槽の機能低・亜硝酸化槽の間欠曝気を行う。

下，基質不足にともなうアナモック

・流入停止条件での運転方法に切替える。

ス槽の機能低下。
流入水質

流入窒素濃度の・窒素除去率の低下（部分亜硝酸化

・流入窒素負荷量が許容値を超える場合

上昇

工程における亜硝酸化率低下，アナには，流入水量を減少させるなどの措置

モックス工程における窒素除去率のをとる。

低下，など）。
流入窒素濃度の・部分亜硝酸化工程における NO3－-N・流入窒素濃度が大幅に低下した場合に

低下

の生成。

は，流入水量（流入負荷量）を増加させる，曝気量を減少させる，pH を上昇させるなどの措置をとる。

流入浮遊物質，・担体などへの浮遊物質や生物膜の・前処理施設の許容値以上の浮遊物質，

有機物濃度の上異常付着による亜硝酸化槽およびア

有機物を流入させないように流入停止な昇

ナモックス槽の機能低下。

どの措置を行う。

毒物，阻害物質・亜硝酸化槽およびアナモックス槽

・原因不明の処理機能低下がみられる場などの流入における機能低下。

合には，流入を停止させた上で，阻害物質等の流入を想定した原因究明を行う。

※「アナモックス反応を利用した窒素除去技術の評価に関する報告書」（日本下水道事業団
22 年 4 月，別添資料第５章５．３異常時の対応を改変。

106

技術開発部），平成

第１節

固定床型アナモックスプロセスの維持管理

表 5-7 本技術の運転において発生し得るトラブルと影響・対処方法の例 7）想定されるトラブルの例

影響

対処方法

部分亜硝

亜硝 酸 化 率 の 低・窒素除去率の低下（アナモックス

・亜硝酸化槽の運転条件を確認し，条件

酸化工程

下

槽における NH4＋-N の残留）。

が乖離していれば再調整する。
・点検用担体サンプルを目視にて確認する。
・亜硝酸化槽の曝気量を調整する。
・曝気洗浄の頻度を上げ，それでも回復
しない場合は曝気量抑制運転を実施する。

－

NO3 -N の生成

・窒素除去率の低下。

・亜硝酸化槽の運転条件を確認し，条件が乖離していれば再調整する。
・点検用担体サンプルを目視にて確認する。
・亜硝酸化槽の曝気量を調整する。
・曝気洗浄の頻度を上げ，それでも回復
しない場合は曝気量抑制運転を実施する。

pH 制御の不調

・亜硝酸化率制御の不調。

・速やかに制御を復帰させる。

・処理機能低下。
水温制御の不調

・亜硝酸化率制御の不調。

・速やかに制御を復帰させる。

・処理機能低下。
－

アナモッ

残存 NO2 -N 濃度

クス工程

の増加
pH 制御の不調

・処理機能低下（NO2－-N 阻害）。

・速やかに原因を調査し，流入 NO2--N/NH4＋・処理機能低下。

-N 比低下，内部循環などの措置をとる。

・速やかに制御を復帰させる。
・酸剤の過剰注入などにより pH が低下した場合には，手動でアルカリ剤を投入するなど，速やかに pH を上昇させる。

※「アナモックス反応を利用した窒素除去技術の評価に関する報告書」（日本下水道事業団
22 年 4 月，別添資料第５章５．３異常時の対応を改変。

107

技術開発部），平成

参 考 文 献参 考 文 献
1）下水道施設計画・設計指針と解説 2009 年版，公益社団法人日本下水道協会
2）下水道用語集 2000 年版，公益社団法人日本下水道協会
3）合流式下水道改善対策指針と解説 2002 年版，公益社団法人日本下水道協会
4）Mulder A., van de Graaf A.A., Robertson L.A., Kuenen J.G., Anaerobic ammonium oxidation
discovered in a denitrifying fluidized bed reactor, FEMS Microbiology Ecology, 16, 177-184,
1995.
5）Strous M., Heijnen J.J., Kuenen J.G., Jetten M.S.M., The sequencing batch reactor asa powerful tool for the study of slowly growing anaerobic ammonium-oxidizing microorganisms,
Applied Microbiology and Biotechnology, 50, 589-596, 1998.
6）Strous M., Fuerst J.A., Kramer E.H.M., Logemann S., Muyzer G., van de Pas-Schoonen K.T.,
Webb R.I., Kuenen J.G., Jetten, M.S.M., Missing lithotroph identified as new planctomycete,
Nature, 400, 446-449, 1999.
7）日本下水道事業団技術開発部, アナモックス反応を利用した窒素除去技術の評価に関する報告書, 技術開発部技術資料 10-003, 2010.
8）Schmidt I., Sliekers O., Schmid M., Bock E., Fuerst J., Kuenen J.G., Jetten M.S.M., Strous
M., New concepts of microbial treatment processes for the nitrogen removal in wastewater,
FEMS Microbiology Reviews, 27, 481-492, 2003.
9）Jetten M.S.M., Strous M., van de Pas-Schoonen K.T., Schalk J., van Dongen U.G.J.M., vande Graaf A.A., Logemann S., Muyzer G., van Loosdrecht M.C.M., Kuenen J.G., The anaerobic
oxidation of ammonium, FEMS Microbiology Reviews, 22, 421-437, 1999.
10）Gut,L., Assessment of A Partial Niritation/ Anammox System for Nitrogen Removal,
TRITA-LWR Licentiate Thesis 2034, KTH The Royal Institute of Technology, Sweden, 2006.

108

資

料

編

１．実証研究結果

109

１.１ 実証研究概要

109（１）実証研究109（２）設定目標

111（３）結果まとめ

112

１.２ 実証研究詳細

113（１）立上げ113（２）質的・量的変動に対する処理の安定性

115（３）各種性能評価結果

134（４）安定運転に関する方策

140

２．ケーススタディー

145

２.１ 固定床型アナモックスプロセス

145（１）検討条件

145（２）試算方法

146（３）試算結果

150
33１）流入下水量 10,000 m /日(返流水処理量 47 m /日)の下水処理場における試算結果 150
２）流入下水量 50,000 m3/日(返流水処理量 235 m3/日)の下水処理場における試算結果 156
３）流入下水量 100,000 m3/日(返流水処理量 470 m3/日)の下水処理場における試算結果 162
２.２ 従来技術

168（１）検討条件

168（２）試算方法

170（３）試算結果

170１）嫌気性消化汚泥脱水ろ液を処理対象とした場合の試算結果

170２）総合返流水を処理対象とした場合の試算結果

176

３．補足データ183（１）亜硝酸化槽の構造

183（２）ベンチスケール亜硝酸化装置の運転事例

187（３）ベンチスケールアナモックス装置の運転事例

189（４）汚泥投入によるアナモックス槽の立上げ事例

191（５）担体法を適用した高負荷有機物除去装置の運転事例

193

４．返流水個別処理の有効性検討時における物質収支試算例

195

５．問い合わせ先

199

資料編

１．実証研究結果
１.１

実証研究概要（１）実証研究
１）研究名称
固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除去技術に関する技術実証研究

２）実施者
熊本市・地方共同法人日本下水道事業団・株式会社タクマ

共同研究体３） 実施期間
平成 24 年 6 月 9 日～平成 25 年 3 月 31 日（平成 24 年度 委託研究期間）
平成 25 年 6 月 22 日～平成 26 年 3 月 31 日（平成 25 年度 委託研究期間）４）実施場所①実証施設設置場所
熊本市東部浄化センター（所在地：熊本市東区秋津町秋田 536）

②種汚泥（アナモックス細菌）培養場所
㈱タクマ

播磨工場

（所在地：兵庫県高砂市荒井町新浜 1-2-1）

５）処理対象
本設備の処理対象は嫌気性消化汚泥の脱水ろ液とした（図資 1-1）。

返流水
個別処理

アナモックスプロセスの導入

図資 1-1 実証施設処理対象水

６）処理水量
処理水量は脱水ろ液 50 m3/日とした。
109

資料編

７）実証施設フロー
図資 1-2 に実証施設フローを，図資 1-3 に実証施設の写真を示す。

流量調整施設有機物除去施設

SS 除去施設

分配施設

前処理工程

亜硝酸化施設混合･脱気･調整施設 アナモックス施設 処理水貯留施設

部分亜硝酸化工程

アナモックス工程

流入負荷量の調整/平滑化。

アンモニア性窒素の一部をアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を原水中の有機物濃度・SS 濃度などを低減。

亜硝酸性窒素に変換。

窒素ガスに変換。

図資 1-2 実証施設フロー

図資 1-3 実証施設写真

110

資料編

８）実施工程表資 1-1 に実証研究の全体工程を示す。

表資 1-1 実証研究の全体工程
平成 24 年度

平成 25 年度

実証項目

特記事項
6-9 月

準
備
期
間

試
験
期
間

10-12 月

実証施設の
設計・製作
アナモックス
細菌の培養実証施設設置
工事
試運転・馴
致・立上げ
実証施設連続
運転
低濃度運転
データ収集
各種運転条件
検討
高濃度運転
データ収集

1-3 月

4-6 月

7-9 月

10-12 月

現地へ移設

1-3 月

タクマ播磨
工場で実施

自動制御運転負荷変動・停止時の対応検討（２）設定目標
表資 1-2 に実証施設の各工程における設定目標を示す。

表資 1-2 実証施設の各工程における設定目標
項目

設定目標

1

実証施設（全体）

プロセス全体として窒素除去率 70%以上を安定して維持すること

2

前処理工程

3

部分亜硝酸化工程4

アナモックス工程

部分亜硝酸化工程に流入する BOD 濃度および SS 濃度をそれぞれ
100 mg/L 以下に安定して維持すること
亜硝酸化槽における NO2--N 生成率 80%以上，NO3--N 生成率 5%以下を安定して維持すること
アナモックス槽に流入する NO2--N /NH4+—N 比および NO2--N 濃度を適切に維持し，アナモックス槽の運転を安定して維持すること

111

資料編

（３）結果まとめ表資 1-3 に実証研究の結果および目標達成度のまとめを示す。

表資 1-3 実証研究の結果まとめ

2

結果

実証施設

プロセス全体として窒素除各季節の詳細調査期間において，去率 70%以上を安定して維持

T-N 除去率平均 80%以上を維持し

すること

た。

部分亜硝酸化工程に流入す部分亜硝酸化工程に流入する BOD

る BOD 濃度および SS 濃度を濃度および SS 濃度をそれぞれそれぞれ 100 mg/L 以下に安100 mg/L 以下に安定して維持し定して維持することた。ただし，実証試験では原水の

前処理工程

達成度

○

設定目標

○

1

設定項目

BOD 濃度は概ね 100 mg/L 以下の低濃度での実証試験結果となった。
3

亜硝酸化槽における NO2--N

一時的に NO2--N 生成率 80%以下，

工程

生成率 80%以上，NO3--N 生成

NO3--N 生成率 5%以上になること

率 5%以下を安定して維持すはあったが，亜硝酸化槽の安定化ること方法を確立し，概ね安定した運転○～△部分亜硝酸化を継続した。各季節の平均ではNO2--N 生成率 80%以上，NO3--N 生
成率 5%以下を維持した。
4

アナモックス槽に流入する

NO2--N/NH4+—N 比および NO2--N 濃

工程NO2--N/NH4+—N 比および NO2--N

度を適切に維持し，アナモックス

濃度を適切に維持し，アナモ槽の窒素変換率 85%以上を維持しックス槽の運転を安定してた。

維持すること112○

アナモックス

資料編

１.２

実証研究詳細（１）立上げ１）亜硝酸化工程実証施設における亜硝酸化槽の立上げは，当浄化センターの余剰汚泥を種汚泥として使用し実施した。亜硝酸化槽に種汚泥投入後，槽内の水温や pH などの条件を調整した後に立上げを開始した。図資 1-4 に亜硝酸化工程（亜硝酸化槽）の立上げ開始後の槽内窒素濃度の推移を示す。立上げ開始前は硝酸化が優先しており，槽内 NO3--N 濃度が高かったが，立上げを開始すると徐々に NO2--N 濃度が増加した。立上げ開始後 10 日程度で亜硝酸化が優占化し，NO2-N
生成率は 80%以上となった。

500
流入NH4-N
流出NH4-N

流入NO3-N
流出NO3-N

H24.12.17

H24.12.19

立上げ期間（※条件調整期間後）

400

窒素濃度[mg/L]

流入NO2-N
流出NO2-N

300

200

100

0
H24.12.9

H24.12.11

H24.12.13

H24.12.15

図資 1-4 亜硝酸化槽立上げ時の槽内窒素濃度の推移

２）アナモックス工程①種汚泥（アナモックス細菌）の事前培養
本実証試験における実証施設の立上げに際し，種汚泥の確保のために㈱タクマ工場内にて合成基質によるアナモックス細菌の事前培養を行った。培養開始時点は窒素除去能 0.1kg-N/
日程度の菌体量であった。事前培養は 10kg-N/日以上（実証施設にて想定する窒素除去量の20%程度）の窒素除去性能を有する菌体量を得るまで，継続した。

②アナモックス槽の立上げ実証施設におけるアナモックス槽の立上げは，別途で事前に培養した種汚泥を用いて実施した。アナモックス槽に種汚泥投入後，槽内の水温や pH，および流入する NH4＋-N や NO2－-N 濃度などの条件を調整した後に立上げを開始した。図資 1-5，1-6 に立上げ時におけるアナモッ
クス槽の窒素濃度の推移および流入窒素負荷量・変換量の推移をそれぞれ示す。立上げ開始後，

113

資料編

窒素濃度を上昇させて負荷を徐々に上昇させると，窒素変換量はそれに追従して増加した。1
月上旬に亜硝酸化槽にて硝酸化が進行したため，1/15～20 の期間においてアナモックス槽の流入窒素負荷量・窒素変換量は一時低下したが，亜硝酸化率の回復とともにアナモックス槽の流入窒素負荷量・変換量は再度増加した。平成 25 年 1 月下旬には定格水量時において窒素変換率 80%を達成し，アナモックス槽の立上げは完了した。

立上げ期間（※条件調整期間後）
200

流入NH4-N
流出NH4-N180

流入NO2-N
流出NO2-N160

窒素濃度[mg/L]

140
120
100
80
60
40
20
0
H25.1.5

H25.1.10

H25.1.15

H25.1.20

H25.1.25

H25.1.30

図資 1-5 アナモックス槽立上げ時における槽内窒素濃度の推移

50.0
窒素負荷量

窒素変換量

窒素負荷量・変換量[kg-N/日]

40.0

30.0

20.0

10.0

0.0
H25.1.5

H25.1.10

H25.1.15

H25.1.20

H25.1.25

H25.1.30

図資 1-6 立上げ時のアナモックス槽の窒素負荷量・除去量の推移

114

資料編

（２）質的・量的変動に対する処理の安定性
１）前処理工程の処理性能
図資 1-7，1-8 に前処理工程の C-BOD5 および SS 除去性能をそれぞれ示す。BOD 除去は BOD
酸化槽にて行われ，流出水の C-BOD5 は試験を通して 100 ㎎/L 以下であった。ただし，図資
1-7 に示すとおり実証試験では原水の BOD 濃度は概ね 100 mg/L 以下の低濃度での実証試験結果となった。SS 除去は BOD 酸化槽後の沈殿槽および凝集沈殿槽にて行われ，凝集沈殿槽流出
水の SS 濃度はいずれも 100 mg/L 以下であり，安定して性能を維持することが確認された。

160
BOD酸化槽流入水
BOD酸化槽流出水140

ＢＯＤ濃度(mg/L)

120
100
C‐BOD濃度管理値
100mg/L

80
60
40
20
0
H25.9.8

H25.9.13

H25.9.18

H25.9.23

H25.9.28

H25.10.3

H25.10.8

H25.10.13

図資 1-7 前処理工程（BOD 酸化槽）の C-BOD 除去性能

1000
凝集沈殿槽流入水

900

凝集沈殿槽流出水

800

SS濃度[mg/L]

700
600
500
400
300
SS濃度管理値
100mg/L

200
100
0H25.9.8

H25.9.13

H25.9.18

H25.9.23

H25.9.28

H25.10.3

H25.10.8

図資 1-8 前処理工程（凝集沈殿槽）の SS 除去性能

115

H25.10.13

資料編２）窒素除去機能①プロセス全体
表資 1-4，1-5 に各季節におけるプロセス全体の窒素除去性能を示す。平成 24 年度はベルト
プレス脱水ろ液を処理対象とし，H25 年度はスクリュープレス脱水ろ液を処理対象として運転を行った。平成 24 年度の冬季および平成 25 年度の夏季，秋季，冬季のデータ収集期間におけるプロセス全体の総無機性窒素（T-IN）除去率は，それぞれ平均で 82.7%，81.5%，80.0%，81.4%
であり，いずれの季節においても 80％以上であった。また，同じ時期のプロセス全体の T-N
除去率は，平成 24 年度の冬季で 82.7％，平成 25 年度については夏季 82.6%，冬季 81.4%であり，T-IN 除去率と同等であった。T-IN 除去率，T-N 除去率いずれも，当初の設定目標値である 70%を上回っており，高い窒素除去性能が示された。
なお，春季については脱水機由来の高分子凝集剤への対応を検討中であったため，評価対象外として季節データ収集期間からは除外した。また，季節データ収集期間中に，負荷変動時の運転，プラント停止後の対応・復帰，亜硝酸化処理の安定化方法（硝酸化抑制など）について調査・確認を行っており，その期間については季節データから除外して評価を行った。

表資 1-4 各季節におけるプロセス全体の T-IN 除去性能
H24 年度冬季

原水 T-IN 濃度[mg/L]
処理水 T-IN 濃度[mg/L]
T-IN 除去率[%]H26.01.25～H26.02.21
327～408
（372）
57～67
（63）
81.9～83.7（82.7）※※

データ収集期間
H25 年度
H25 年度
夏季
秋季
H25.08.28～H25.10.08
502～680（604）
84～131（110）
76.4～85.4（81.5）

H25.10.29～H25.12.11
591～719（673）
103～164（135）
78.0～83.9（80.0）

H25 年度
冬季
H26.01.25～H26.02.21
680～883（806）
127～166（147）
79.8～82.9（81.4）（ ）内の数値は期間平均値を示す。
T-IN 除去率の算出は，プロセス全体の HRT（2～3 日）を考慮した上で，移動平均を使用して算出した。
※ 秋季運転データの T-IN 濃度については，現場分析（吸光度法）によるデータを使用して算出した。

116

資料編

表資 1-5 各季節におけるプロセス全体の T-N 除去性能
データ収集期間

原水 T-N 濃度[mg/L]
処理水 T-N 濃度[mg/L]
T-N 除去率[%]※※※H24 年度
冬季

H25 年度夏季

H25 年度
秋季

H25 年度
冬季

H25.02.11～H25.02.16
360～430
（393）
57～78
（69）
80.7～82.7（81.8）

H25.08.28～H25.10.08
540～790（663）
84～130（114）
77.3～87.2（82.6）

H25.10.29～H25.12.11

H26.01.25～H26.02.21
760～1,000（860）
130～170（154）
80.1～83.2（81.4）（ ）内の数値は期間平均値を示す。
T-N 除去率の算出は，プロセス全体の HRT（2～3 日）を考慮した上で，移動平均を使用して算出した。
秋季運転データついては，T-IN 濃度のみの測定であったため，評価対象外とした。

図資 1-9～15 に各季節内におけるプロセスの原水・処理水 T-IN 濃度と T-IN 除去率の推移を示す。季節内で原水 T-IN 濃度に変動はほとんどなく，T-IN 除去率も概ね 80%前後で安定していた。季節によっては部分亜硝酸化工程で NO3－-N が生成し，その影響で T-IN 除去率が 80%以下となることがあったが，その場合でも実証目標の 70%を下回ることはなかった。アナモック
ス工程の処理性能は安定しており，部分亜硝酸化工程を安定に運転することがプロセスの窒素除去性能を高水準に維持することにつながると考えられた。
100

1000
流入T-IN濃度

処理水T-IN濃度

プロセスT-IN除去率

90

900

80
目標窒素除去率70%以上

T-IN濃度[mg-N/L]

700

70

600

60

500

50

400

40

300

30

200

20

100

10

0
H26.1.25

図資 1-90
H26.1.27

H26.1.29

H26.1.31

H26.2.2

H24 年度冬季おけるプロセス全体の T-IN 除去性能

117

T-IN除去率[%]

800

資料編

1000

100
流入T-IN濃度

処理水T-IN濃度

プロセスT-IN除去率

900

90
80
目標窒素除去率70%以上

600

60

500

50

400

40

300

30

200

20

100

10

0
H25.8.30

図資 1-100
H25.9.1

H25.9.3

H25.9.5

H25.9.7

H25 年度夏季（前半）におけるプロセス全体の T-IN 除去性能

100

1000
流入T-IN濃度

処理水T-IN濃度

プロセスT-IN除去率

90

900

80

800
目標窒素除去率70%以上

700

T-IN濃度[mg-N/L]

70

70

600

60

500

50

400

40

300

30

200

20

100

10

0
H25.9.26

図資 1-11

T-IN除去率[%]

T-IN濃度[mg-N/L]

700

T-IN除去率[%]800

0
H25.9.28

H25.9.30

H25.10.2

H25.10.4

H25.10.6

H25 年度夏季（後半）におけるプロセス全体の T-IN 除去性能

118

資料編

100

1000
流入T-IN濃度

処理水T-IN濃度

プロセスT-IN除去率

90

900

80
目標窒素除去率70%以上

600

60

500

50

400

40

300

30

200

20

100

10

0
H25.10.30

図資 1-120
H25.10.31

H25.11.1

H25.11.2

H25.11.3

H25.11.4

H25.11.5

H25.11.6

H25 年度秋季（前半）におけるプロセス全体の T-IN 除去性能

1000

100
流入T-IN濃度

処理水T-IN濃度

プロセスT-IN除去率

900

90

800

80
目標窒素除去率70%以上

700

T-IN濃度[mg-N/L]

70

70

600

60

500

50

400

40

300

30

200

20

100

10

0
H25.12.2

図資 1-130
H25.12.4

H25.12.6

H25.12.8

H25.12.10

H25 年度秋季（後半）におけるプロセス全体の T-IN 除去性能

119

T-IN除去率[%]

T-IN濃度[mg-N/L]

700

T-IN除去率[%]

800

資料編

1000

100
流入T-IN濃度

処理水T-IN濃度

プロセスT-IN除去率

900

90

800

80

600

60

500

50

400

40

300

30

200

20

100

10

0
H26.1.25

図資 1-140
H26.1.27

H26.1.29

H26.1.31

H26.2.2

H25 年度冬季（前半）におけるプロセス全体の T-IN 除去性能

100

1000
流入T-IN濃度

処理水T-IN濃度

プロセスT-IN除去率

90

900

80

800
目標窒素除去率70%以上

700
T-IN濃度[mg-N/L]

70

70

600

60

500

50

400

40

300

30

200

20

100

10

0
H26.2.12

図資 1-15

T-IN除去率[%]

T-IN濃度[mg-N/L]

700

T-IN除去率[%]

目標窒素除去率70%以上

0
H26.2.14

H26.2.16

H26.2.18

H26.2.20

H25 年度冬季（後半）におけるプロセス全体の T-IN 除去性能

120

資料編

図資 1-16～18 に各季節におけるプロセスの窒素の挙動を示す。計量槽（原水）の有機態窒
素は全窒素中の 5～9%程度であり，そのほとんどは分配槽までに低減された。分配槽以降では，脱気槽までに 2～5%程度の窒素の低減があったが，ほとんどはアナモックス槽にて除去されていることが確認された。

1000

org‐N

900

NO3‐N

NO2‐N

NH4‐N

T‐N濃度[mg/L]

800
700
600
500
400
300
200
100
0

原水

亜硝酸化槽流入水

アナモックス槽流入水（前処理工程前）（前処理工程後）（部分亜硝酸化工程後）

原水

図資 1-16

分配槽

調整槽

処理水

処理水

（アナモックス工程後）

H24 年度冬季データ（平均値）におけるプロセスの窒素の挙動

1000

org‐N

900

NO3‐N

NO2‐N

NH4‐N

T‐N濃度[mg/L]

800
700
600
500
400
300
200
100
0
原水

亜硝酸化槽流入水

アナモックス槽流入水（前処理工程前）（前処理工程後）（部分亜硝酸化工程後）

原水

図資 1-17

分配槽

脱気槽

処理水

処理水

（アナモックス工程後）

H25 年度夏季データ（平均値）におけるプロセスの窒素の挙動

121

資料編

1000

org‐N

900

NO3‐N

NO2‐N

NH4‐N

T‐N濃度[mg/L]

800
700
600
500
400
300
200
100
0
原水

亜硝酸化槽流入水

アナモックス槽流入水（前処理工程前）（前処理工程後）（部分亜硝酸化工程後）

原水

図資 1-18

分配槽

脱気槽

処理水

処理水

（アナモックス工程後）

H25 年度冬季データ（平均値）におけるプロセスの窒素の挙動

122

資料編

②部分亜硝酸化工程
表資 1-6，図資 19～24 に各季節における部分亜硝酸化工程（亜硝酸化槽）の処理性能を示す。平成 24 年度の冬季および平成 25 年度の夏季，秋季，冬季のデータ収集期間における NO2--N
生成率は平均でそれぞれ 95.5%，92.6%，82.1%，89.7%であり，NO3--N 生成率は平均でそれぞれ 0.4%，3.5%， 2.9%，2.8%であった。秋季において一時的に NH4+-N 残留率が増加し，NO2--N
生成率が低下することはあった。また，夏季において一時的に NO3--N 生成率の増加があった
が，亜硝酸化処理の安定化の実施により，季節を通して概ね安定して運転することができた。
また，自動でのバイパス水量自動制御を実施することで，アナモックス工程に流入する NO2－-N/NH4＋-N 比は概ね一定に維持できた（後述）。
表資 1-6 各季節における部分亜硝酸化工程の処理性能

NO2--N 生成率[%]NO3--N 生成率[%]H24 年度
冬季
H25.02.11～H25.02.16
90.2～100（95.5）
0.2～0.7（0.4）※※

データ収集期間
H25 年度
H25 年度
夏季
秋季
H25.08.28
H25.10.29～H25.10.08 ～H25.12.11
82.7～10066.4～95.6（92.6）（82.1）
0.3～8.5
1.4～4.5
（3.5）
（2.9）

H25 年度
冬季
H26.01.25～H26.02.21
78.3～100（89.7）
2.0～3.5（2.8）（ ）内の数値は期間平均値を示す。
NO2--N および NO3--N 生成率は，部分亜硝酸化工程の HRT（1～2 日）を考慮した上で，移動平均を使用
して算出した。
※ 秋季運転データの NO2--N， NO3--N 生成率については，現場分析（吸光度法）によるデータを使用して算出した。

123

資料編

1000

流入NH4-N
流出NH4-N

900

流入NO2-N
流出NO2-N

流入NO3-N
流出NO3-N

窒素濃度[mg/L]

800
700
600
500
400
300
200
100
0
H25.2.11

H25.2.12

図資 1-19

H25.2.13

H25.2.14

H25.2.15

H25.2.16

H24 年度冬季における亜硝酸化槽の窒素濃度

NH4-N残留率

NO2-N生成率

NO3-N生成率

NH4-N残留率・NO2-N・NO3-N生成率[%]

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
H25.2.11

H25.2.12

図資 1-20

H25.2.13

H25.2.14

H25.2.15

H25.2.16

H24 年度冬季における亜硝酸化槽の窒素変換率

124

資料編

1.5
流入窒素負荷・亜硝酸生成速度[㎏/m3/日]

流入アンモニア負荷

亜硝酸生成速度

1.0

0.5

0.0
H25.2.11

図資 1-21

H25.2.12

H25.2.13

H25.2.14

H25.2.15

H25.2.16

H24 年度冬季における亜硝酸化槽の流入窒素負荷および亜硝酸生成速度1000

流入NH4-N
流出NH4-N

900

流入NO2-N
流出NO2-N

流入NO3-N
流出NO3-N

窒素濃度[mg/L]

800
700
600
500
400
300
200
100
0
H26.1.26

H26.1.28

図資 1-22

H26.1.30

H26.2.1

H26.2.3

H25 年度冬季（前半）における亜硝酸化槽の窒素濃度※亜硝酸生成速度について
亜硝酸生成速度は下式による。

RNO 2  Qin.d  (C NO 2.out  CNO 2.in )  Vs  103RNO 2

亜硝酸生成速度 [kg / m 3 / d ]Qin.d：亜硝酸化槽への流入水量 [m 3 / d ]C NO 2.out：流出亜硝酸性窒素濃度 [mg / L]
C NO 2.in ：流入亜硝酸性窒素濃度 [mg / L]Vs
：担体ユニット容量 [m 3 ]
125

資料編

NH4-N残留率・NO2-N・NO3-N生成率[%]

100

NH4-N残留率

NO2-N生成率

NO3-N生成率

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
H26.1.26

図資 1-23

H26.1.28

H26.1.30

H26.2.1

H26.2.3

H25 年度冬季（前半）における亜硝酸化槽の窒素変換率

流入窒素負荷・亜硝酸生成速度[㎏/m3/日]

1.5
亜硝酸生成速度H26.2.1

H26.2.3

1.0

0.5

0.0
H26.1.26

図資 1-24

流入アンモニア負荷

H26.1.28

H26.1.30

H25 年度冬季（前半）における亜硝酸化槽の流入窒素負荷および亜硝酸生成速度

126

資料編

③アナモックス工程
表資 1-7，図資 25～30 に各季節におけるアナモックス工程（アナモックス槽）の処理性能を示す。平成 24 年度の冬季および平成 25 年度の夏季，秋季，冬季のデータ収集期間における窒素変換率はそれぞれ 91.5%，89.4%，86.1%，88.3%であった。夏季・秋季において窒素除去率が一時的に低下することがあったが，これは部分亜硝酸化工程にて NO3--N が生成していたことが主要因であった。なお，H25 年度の運転においてはスクリュープレス脱水ろ液を処理対象としたためアナモックス槽への流入濃度の上昇が懸念されたが，調整槽への流入水量に対して 1:0.5～2 の比で処理水を循環させて希釈する運転を行うことで，アナモックス槽流
入水の NO2--N 濃度は 250 mg/L 以下に維持された。
表資 1-7 各季節におけるアナモックス工程の処理性能

NH4+-N 除去率[%]
窒素変換率[%]
窒素除去率[%]※※※

H24 年度
冬季
H25.02.11～H25.02.16
87.6～96.8（94.3）
90.1～92.4（91.5）
81.7～83.2（82.4）

データ収集期間
H25 年度
H25 年度
夏季
秋季
H25.08.28
H25.10.29～H25.10.08 ～H25.12.11
87.7～93.7
80.9～87.4（90.9）（83.0）
86.2～92.4
82.5～90.6（89.4）（86.1）
75.3～85.2
76.8～83.1（80.9）（79.3）

H25 年度
冬季
H26.01.25～H26.02.21
78.2～90.1（86.6）
86.8～89.6（88.3）
78.2～80.7（79.9）（ ）内の数値は期間平均値を示す。
窒素変換率・除去率については，下式によるものとした。なお，窒素変換率・除去率は，アナモック
ス工程の HRT（1 日程度）を考慮した上で，移動平均を使用して算出した。
秋季運転データの窒素変換率・除去率については，現場分析（吸光度法）によるデータを使用して算出している。

窒素変換率[%] ＝（ 1－

窒素除去率[%] ＝（ 1－

流出 NH4+-N 濃度 ＋ 流出 NO2--N 濃度
流入 NH4+-N 濃度 ＋ 流入 NO2--N 濃度
流出 T-IN 濃度
流入 T-IN 濃度

127

）×100

）×100

資料編

500

流入NH4-N
流出NH4-N450

流入NO2-N
流出NO2-N

流入NO3-N
流出NO3-N400

窒素濃度[mg/L]

350
300
250
200
150
100
50
0
H25.2.11

H25.2.12

図資 1-25

H25.2.13

H25.2.14

H25.2.15

H25.2.16

H24 年度冬季におけるアナモックス槽の窒素濃度

100

変換率

除去率

90

窒素変換率・除去率[%]

80
70
60
50
40
30
20
10
0
H25.2.11

図資 1-26

H25.2.12

H25.2.13

H25.2.14

H25.2.15

H25.2.16

H24 年度冬季におけるアナモックス槽の窒素変換率

128

資料編

3.0
流入窒素負荷・窒素変換速度[㎏/m3/日]

流入窒素負荷窒素変換速度

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0
H25.2.11

図資 1-27

H25.2.12

H25.2.13

H25.2.14

H25.2.15

H25.2.16

H24 年度冬季におけるアナモックス槽の流入窒素負荷および窒素変換速度500

流入NH4-N
流出NH4-N450

流入NO2-N
流出NO2-N

流入NO3-N
流出NO3-N400

窒素濃度[mg/L]

350
300
250
200
150
100
50
0
H26.1.26

図資 1-28

H26.1.28

H26.1.30

H26.2.1

H26.2.3

H25 年度冬季（前半）におけるアナモックス槽の窒素濃度※窒素変換速度について
窒素変換速度は下式による。

R ANA  Qin.d  (CTN .in  CTN .out )  Vs  10 3
3
R ANA : 窒素変換速度 [kg / m / d ]Qin.d ：アナモックス装置への流入水量 [m 3 / d ]CTN .in ：流入アンモニア性窒素濃度＋流入亜硝酸性窒素濃度 [mg / L]
CTN .out：流出アンモニア性窒素濃度＋流出亜硝酸性窒素濃度 [mg / L]
Vs ：担体ユニット容量 [m 3 ]
129

資料編

100

変換率

除去率

90

窒素変換率・除去率[%]

80
70
60
50
40
30
20
10
0
H26.1.26

図資 1-29

H26.1.28

H26.1.30

H26.2.1

H26.2.3

H25 年度冬季（前半）におけるアナモックス槽の窒素変換率

流入窒素負荷・窒素変換速度[㎏/m3/日]

3.0
流入窒素負荷窒素変換速度

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0
H26.1.26

図資 1-30

H26.1.28

H26.1.30

H26.2.1

H26.2.3

H25 年度冬季（前半）におけるアナモックス槽の流入窒素負荷および窒素変換速度

130

資料編

３）ユーティリティ使用量
データ収集期間におけるプロセス全体の主要ユーティリティ使用量を以下に示す。

①電力使用量表資 1-8 に実証施設のプロセス全体における電力使用量を示す。季節間で窒素負荷の変動があったが，曝気風量の調整は放風弁の開度にて行っていたため，実証試験期間を通しての電力
使用量はほぼ同程度であった。窒素除去量あたりの電力使用量で比較すると，H25 年度の電力
使用量は H24 年度と比較して低かった。この理由として，H24 年度ではベルトプレス脱水ろ液（T-N 濃度が 300～400 mg/L）を処理対象としたのに対し，H25 年度ではより高濃度であるス
クリュープレス脱水ろ液（T-N 濃度が 600～800 mg/L）を処理対象としたためと考えられた。

表資 1-8 プロセス全体における電力使用量

電力使用量

1 日あたりの
使用量[kWh/日]
窒素除去量あたりの使用量[kWh/kg-N]※

H24 年度
冬季
H25.02.11～H25.02.16

データ収集期間
H25 年度
H25 年度
夏季
秋季
H25.08.28
H25.10.29～H25.10.08 ～H25.12.11

H25 年度
冬季
H26.01.25～H26.02.21

280

300

290

280

16

10

13

9

上表の電力使用量は実証設備の機器の動力によるものであり,外灯などの建築設備電力使用量は除外している。

②薬品使用量表資 1-9 に実証施設のプロセス全体における苛性ソーダ（濃度 25%（w/w），比重 1.26）の使用量を，図資 1-31 に苛性ソーダ添加量と亜硝酸生成量の関係を示す。凝集沈殿設備における
薬品添加を停止していたため，苛性ソーダ使用量は亜硝酸化槽 pH 調整用によるものである。
季節間での窒素負荷が変動したため，1 日あたりの苛性ソーダ使用量についても変動があったが,窒素除去量あたりの使用量はほぼ一定であった。
表資 1-10 に実証施設のプロセス全体における硫酸（濃度 50%（w/w）比重 1.40） の使用量を示す。各季節とも脱臭装置の運転を停止していたため，硫酸使用量は調整槽における pH 調
整用によるものである。平成 24 年度では窒素除去量あたりの硫酸使用量は 0.12 kg 程度であり，平成 25 年度では 0.25～0.35 kg であった。このことは処理対象とするベルトプレス脱水
ろ液とスクリュープレス脱水ろ液の濃度による違いが影響しているものと推察された。

131

資料編

表資 1-9 プロセス全体における苛性ソーダ使用量
H24 年度
冬季
H25.02.11～H25.02.16

苛性ソーダ使用量

1 日あたりの使用量[kg/日]
窒素除去量あたりの使用量[kg/kg-N]

データ収集期間
H25 年度
H25 年度
夏季
秋季
H25.08.28
H25.10.29～H25.10.08 ～H25.12.11

H25 年度
冬季
H26.01.25～H26.02.21

35.9

67.8

43.4

62.5

2.0

2.2

1.9

1.9

苛性ソーダ使用量[kg‐NaOH/日]

100.0
90.0
80.0
70.0
60.0

H25.0250.0

H25.8～10月

40.0
30.0

H25年10～12月

20.0

H26年1～2月

10.0
0.0
0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

亜硝酸化槽NO2‐N生成量[kg‐N/日]

図資 1-31

実証施設における亜硝酸化槽の苛性ソーダ添加量と亜硝酸生成量の関係

表資 1-10

硫酸使用量

1 日あたりの使用量[kg/日]
窒素除去量あたりの使用量[kg/kg-N]

プロセス全体における硫酸使用量

H24 年度
冬季
H25.02.11～H25.02.16

データ収集期間
H25 年度
H25 年度
夏季
秋季
H25.08.28
H25.10.29～H25.10.08 ～H25.12.11

H25 年度
冬季
H26.01.25～H26.02.21

2.1

7.7

7.0

11.2

0.12

0.25

0.31

0.34

132

資料編

③LPG 使用量
本プロセスでは，加温が必要となる場合に分配槽の加温用に LPG を使用した。表資 1-11 にLPG 使用量を示す。外気温が低くなるほど，放熱量が多くなるため，LPG 使用量は増加する傾向にあった。

表資 1-11

LPG 使用量

1 日あたりの使用量[Nm3/日]外気温[℃]

プロセス全体における LPG 使用量

H24 年度
冬季
H25.02.11～H25.02.16

データ収集期間
H25 年度
H25 年度
夏季
秋季
H25.08.28
H25.10.29～H25.10.08 ～H25.12.11

H25 年度
冬季
H26.01.25～H26.02.21

65.5

6.1

38.6

62.5

5.5

24.2

11.6

7.1

133

資料編

（３）各種性能評価結果
１）バイパス水量制御
図資 1-32 に実証施設の部分亜硝酸化工程におけるバイパス水量制御の概要を示す。バイパス
水量制御においてはバイパス水量と亜硝酸化槽通水量の和を一定に制御した上で，脱気槽に設置した NH4+-N 濃度計と NO2--N 濃度計によりそれぞれの濃度を連続計測して NO2--N/NH4+-N 濃度比を算出し，その値が設定範囲なるようにバイパス水量を自動調整した。
図資 1-33 にバイパス水量制御を実施した際の，脱気槽の NO2--N/NH4+-N の経時変化を示す。
バイパス水量が自動調整された結果，脱気槽 NO2-N/NH4-N 比は設定値（約 1.2）付近で安定して維持されていた。この期間におけるアナモックス槽の窒素変換率は 89%，プロセス全体のT-IN 除去率は 82%であった。
NO2--N/NH4＋-N 濃度比が設定値になるようにバイパス水量を制御
分配槽
Ｐ

バイパス水供給ポンプ

NO2
NH4

Ｐ

Ｐ

亜硝酸化槽

混合槽

図資 1-32

脱気槽 調整槽

アナモックス槽

処理水貯留槽

バイパス水量制御概略図

1.50

設定値
実測値

1.40

1.30

1.20

1.10

1.00
9/29 0:00

9/30 0:00

図資 1-33

10/1 0:00

10/2 0:00

10/3 0:00

10/4 0:00

10/5 0:00

バイパス水量制御時の脱気槽 NO2-N/NH4-N 濃度比の経時変化

134

10/6 0:00

資料編２）負荷変動時の運転
負荷変動時も安定して窒素除去性能が維持されることを確認する目的で，負荷変動運転を実施した。負荷変動運転は，実証研究期間中に 2 回実施し（H25 年度秋季・H25 年度冬季），取水
対象の脱水機をスクリュープレスからベルトプレスへ，またベルトプレスからスクリュープレスへと変更し，原水濃度を変化させることで行った。

①負荷変動試験（H25 年度秋季）
表資 1-12 に秋季における負荷変動運転条件を示す。また，図資 1-34 に負荷変動運転時のプロセス全体の窒素除去性能を示す。流入原水を切り替えた後，HRT に相当する遅れ時間をもって原水 T-N 濃度は変動したが，プロセス全体の T-N 除去率は，概ね 80%程度に維持された。

負荷変動運転条件

実施時期

運転条件

脱水機形式

原水 T-N 濃度～H25.11.06

高負荷運転スクリュープレス

700 mg/L 程度

低負荷運転

ベルトプレス

450 mg/L 程度

高負荷運転

スクリュープレス

650 mg/L 程度

H26.11.06～H26.11.10
H26. 11.10～H26.11.15

1000

流入T‐N濃度
T‐N除去率900

T‐N濃度[mg/L]

800

低濃度
(ベルトプレス脱水ろ液)

処理水T‐N濃度
T‐N負荷

高濃度(スクリュープレス脱水ろ液)

100
90
80

700

70

600

60

500

50

400

40

300

30

200

20

100

10

0
H25.11.6

0
H25.11.8

図資 1-34

H25.11.10

H25.11.12

H25.11.14

負荷変動運転（秋季実施）の結果

135

T‐N除去率[%],T‐N負荷[kg‐N/日]

表資 1-12

資料編②負荷変動試験（H25 年度冬季）
表資 1-13 に冬季における負荷変動運転条件を示す。また，図資 1-35 に負荷変動運転時のプ
ロセス全体の窒素除去性能を示す。秋季の場合と同様に流入原水を切り替えにより原水 T-N 濃
度は変動したが，プロセス全体の T-N 除去率は，概ね 80%程度に維持された。

負荷変動（冬季）運転条件

実施時期

運転条件

脱水機形式

原水 T-N 濃度～H26.02.03

高負荷運転スクリュープレス

900 mg/L 程度

低負荷運転

ベルトプレス

550 mg/L 程度

高負荷運転

スクリュープレス

800 mg/L 程度

H26.02.03～H26.02.07
H26.02.07～H26.02.12

1000

流入T‐N濃度
T‐N除去率

T‐N濃度[mg/L]

900

処理水T‐N濃度
T‐N負荷

100
90

800

80

700

70

600

60
低濃度
(ベルトプレス脱水ろ液)

500

高濃度
(スクリュープレス脱水ろ液)

50

400

40

300

30

200

20

100

10

0
H26.2.3

0H26.2.5

図資 1-35

H26.2.7

H26.2.9

H26.2.11

負荷変動運転時のプロセス全体の窒素除去処理性能

136

T‐N除去率[%],T‐N負荷[kg‐N/日]

表資 1-13

資料編３）流入停止時の対応・復帰
原水の流入が停止した場合の施設における対応と復帰方法を確認するため，数日間原水の流入を停止させ，その後の復旧について検討した。原水の流入が停止する事例として，脱水機の運転パターンにより週末の 2～3 日間，原水の流入の停止が想定される短期停止時の場合と，年末・年始休暇などで最長 1 週間程度，原水の流入の停止が想定される長期停止時の場合がある。

①短期停止
平成 25 年 9 月 14～17 日の期間において脱水機が停止し，実証施設への通水を停止した。この期間においては，微生物の活性を維持するための運転を行った（表資 1-14）。通水再開後は
通水停止前と同等の負荷で運転を再開した。
図資 1-36 に通水停止前後の亜硝酸化槽・アナモックス槽の処理性能を示す。亜硝酸化槽・
アナモックス槽ともに，通水停止前と同等の処理性能を有していた。

表資 1-14

短期停止における維持運転条件

運転条件
亜硝酸化槽

アナモックス槽

備考

原水供給

3 日間停止

曝気

間欠曝気

温度調整

停止

pH 調整

停止

原水供給

4 日間停止

処理水循環

継続

温度調整

停止

pH 調整

継続

20

H25.09.14～H25.09.18（亜硝酸化槽再立上げ後，通水再開）

30

窒素変換量（kg-N/d）

停止期間（3 日間）
15

10

5

停止期間（4 日間）

25
20
15
10
5

0

図資 1-36 短期停止前後における処理性能（左：亜硝酸化槽，右：アナモックス槽）
137

9/21

9/20

9/19

9/18

9/17

9/16

9/15

9/14

9/13

9/20

9/19

9/18

9/17

9/16

9/15

9/14

0

9/13

亜硝酸生成量（kg-N/d）

H25.09.14～H25.09.17

資料編

②長期停止
年末年始の脱水機停止にともない，実証施設の長期停止試験を行った。長期停止試験期間においては短期停止と同様に維持運転を行った（表資 1-15）。
通水再開後の再立上げは亜硝酸化槽から開始した。再立上げ開始時はほぼ無負荷の状態であったため，NO3--N 生成がみられたが，負荷上昇とともに NO3--N 生成は抑制傾向となった。
図資 1-37 に再立上げにおけるプロセス全体の窒素除去性能を示す。アナモックス槽への通水およびバイパス水量制御は，亜硝酸化槽において亜硝酸化が優占化した後に再開した。アナモックス槽は長期停止後も活性は速やかに回復し，負荷量の上昇に伴い除去量は追従した。
再立上げ後約 2 週間でプロセスに流入する負荷を停止前と同等に戻し，それ以降も約 80%のT-N 除去率を維持した。
表資 1-15

長期停止試験における維持運転条件

運転条件
亜硝酸化槽

アナモックス槽

原水供給

8 日間停止

曝気

間欠曝気

温度調整

継続

pH 調整

停止

原水供給

11 日間停止

処理水循環

継続

温度調整

継続

pH 調整

継続

※3日間の移動平均

H25.12.27～H26.01.03

H25.12.27～H26.01.06（亜硝酸化槽再立上げ後，通水再開）

プロセス 流入T-IN量プロセス 流出T-IN量プロセス T-IN除去率
100

45

90

40

80
70

窒素量（㎏-N/日）

35
30

原水停止期間

60

25

50

20

40

15

30

10

20

5

10

0
H25.12.24

0
H25.12.30

図資 1-37

H26.1.5

H26.1.11

H26.1.17

H26.1.23

H26.1.29

長期停止前後におけるプロセスの窒素除去性能

138

窒素除去率（%）

50

備考

資料編

４）N2O 排出量の調査
本プロセスでは，BOD 酸化槽および亜硝酸化槽，アナモックス槽において亜酸化窒素（N2O）が発生する可能性があるため，それぞれの N2O 排出量を調査した。N2O 濃度は，スポットで採取したオフガスをヘッドスペース法にて測定した。
表資 1-16～17 にそれぞれ各季節における N2O 排出量， N2O 転換率， N2O 測定時の運転状況を示す。本プロセスにおける流入窒素量あたりの N2O 転換率は 0.99～3.42%の範囲であり，そのほとんどは亜硝酸化槽に起因するものであった。これは，日本下水道事業団の「アナモックス
反応を利用した窒素除去技術の評価に関する報告書」に記載のアナモックスプロセスにおける流入窒素量あたりの N2O 転換率 0.27～2.8%と同等程度の結果となった。
H25 年度の実証研究における N2O 変換率は，H24 年度の運転データと比較すると高かった。これは N2O の主要排出源である亜硝酸化槽において，窒素負荷量あたりの曝気量を少なくしていたことによると推測された。しかし，H25 年度の秋季・冬季については季節内において一定の条件で運転していたにも関わらず，N2O 排出量・変換率とも大きく変動しており，運転条件とN2O 排出量・変換率との明確な相関はみられなかった。
表資 1-16

各季節におけるプロセス全体の N2O 排出量
H24 年度冬季

N2O 排出量[g-N2O/日]

データ収集期間
H25 年度
H25 年度
夏季
秋季

H25 年度
冬季

H25.02.11～H25.02.16

H25.08.28～H25.10.08

H25.10.29～H25.12.11

H26.01.25～H26.02.21

BOD 酸化槽

253

33～59

15～113

42

亜硝酸化槽

325

447～915729～1,341

74

アナモックス槽

6

11～23

6～24

4

処理水持ち出し19

73～82

146～155

55

計

603

564～1,079

896～1,634

175

※
※

H25 年度夏季・秋季は N2O 排出量の変動が大きかったため，範囲表記としている。
処理水持ち出し分は，処理水に溶解している N2O 量を示す。

表資 1-17

各季節におけるプロセス全体の N2O 転換率
H24 年度冬季

N2O 変換率[%]※

データ収集時期
H25 年度
H25 年度
夏季
秋季

H25 年度
冬季

H25.02.11～H25.02.16

H25.08.28～H25.10.08

H25.10.29～H25.12.11

H26.01.25～H26.02.21

1.62

1.49～2.81

2.00～3.42

0.99

N2O 変換率は窒素負荷量あたりの N2O 排出量とする。

139

資料編

（４）安定運転に関する方策
１）亜硝酸化処理の安定化
部分亜硝酸化工程は，NH4+—N を NO2--N に変換する工程であり，その処理の安定性はプロセス全体の処理性能に大きく影響する。長期的な運転の中で亜硝酸化槽において NO3--N が生成するなどして NO2--N 生成率が低下した場合は，以下の対策を実施して亜硝酸化槽の安定化を行った。
①担体洗浄
長期的な運転の中で流入した SS が担体の表面に堆積するなどして亜硝酸化槽の処理性能が低下した際は，担体下部に設置した曝気洗浄装置より担体洗浄を行った。図資 1-38 に担体洗浄前後における NO3--N 生成率，NH4+—N 残留率の一例を示す。担体洗浄後は NO3--N 生成率，NH4+—N
残留率のいずれも低減された。また，図資 1-39 に洗浄前後の担体の外観を示す。担体洗浄後には，担体表面に付着した余分な汚泥が剥離された。以上のことから担体洗浄は亜硝酸化槽の安定化に有効であると考えられ，ガイドラインにおいて性能低下を予防するための対処法として提示した（本編第４章§30 亜硝酸化施設）。

20

30
25
NH4‐N残留率[%]NO3‐N生成率[%]

15

10

20
15
10

5

5
0

0
担体洗浄前

担体洗浄後

図資 1-38

担体洗浄前

担体洗浄後

担体洗浄前後の亜硝酸化槽性能の変化（左：NO3--N 生成が優占した場合，右：NH4+—N 残留が顕著な場合）

図資 1-39

洗浄前後の亜硝酸化槽担体状況（左：洗浄前，右：洗浄後）
140

資料編

②曝気量抑制運転
担体洗浄後も亜硝酸化槽の処理性能が回復しなかった際は，曝気風量を平時において必要と考えられるより少なくする曝気量抑制運転を実施した。図資 1-40 に曝気量抑制運転前後のNO3--N 生成率，NH4+—N 残留率を示す。NO3--N 生成率，NH4+—N 残留率のいずれも低減されており，

100

100

80

80
NH4‐N残留率[%]NO3‐N生成率[%]

曝気量抑制運転が亜硝酸化槽の処理性能安定化に有効であると考えられた。

60

40

60

40

20

20

0

0
曝気量抑制前曝気量抑制前曝気量抑制後曝気量抑制後図資 1-40 曝気量抑制運転前後の亜硝酸化性能の変化

141

資料編

２）その他の方策
２－１）脱水機由来の高分子凝集剤への対応
平成 25 年 5 月以降，原水の高濃度化するためにベルトプレス脱水ろ液からスクリュープレ
ス脱水ろ液に切り替えて運転したところ，アナモックス槽で処理性能の低下が確認された。槽内を確認すると，担体表面に付着物がつき肥大していることが確認された（図資 1-41）。原水を採取して性状を調べたところ汚泥凝集性が確認され，原水（スクリュープレス脱水ろ液）中に高濃度に残留した高分子凝集剤が原因であると推察された。

図資 1-41

アナモックス担体状況（左：性能低下時，右：担体移設当初）①N2 ガスによる担体洗浄高分子凝集剤の影響を思われる処理性能の低下が見られた後，平成 25 年 6 月 13-14 日に
N2 ガスによる担体洗浄を行った。この操作は，担体下部より N2 ガスを吹き込むことで担体表面の過剰な付着物を剥離させ，処理性能を回復させることを目的として行った（図資 1-42～43）。洗浄実施前には窒素変換量は 10kg-N/日以下に低下していたが，洗浄実施後は性能が回復し，6/28 の時点で高分子凝集剤の影響が出る以前と同等の性能（窒素変換量 20 kg-N/日程度）に回復した（図資 1-44）。以上のことから処理性能の低下に対応するための応急対策として，応急時に N2 ガス洗浄できる機構を備えることをガイドラインに提示した（本編第４章§33 アナモックス施設）。

図資 1-42 N2 ガス洗浄作業状況
142

資料編

図資 1-43 N2 ガス洗浄前後の担体表面の状況 （左：洗浄前，右：洗浄後）※ファイバースコープにて撮影。白く見えるのは光源の関係で実際は赤色

50.0
窒素負荷量

窒素変換量

窒素負荷量・変換量[kg-N/日]

40.0
汚泥投入開始
30.0
担体洗浄
20.0

10.0

0.0
H25.6.4

図資 1-44

H25.6.11

H25.6.18

H25.6.25

H25.7.2

高分子凝集剤対策前後におけるアナモックス槽の処理性能推移②高分子凝集剤の低減
流入側での予防処置として，平成 25 年 7 月上旬より処理場内で発生した汚泥を流量調整槽に投入し，脱水機由来の高分子凝集剤と汚泥を反応させることで高分子凝集剤の影響を低減す
る運転を開始した。汚泥の投入量は，原水量に対して 5～10%（v/v）程度とした。汚泥投入後の原水の性状を確認すると，汚泥凝集性が低くなった。また，汚泥投入後の運転経過をみると，アナモックス槽での処理性能低下はなく，脱水機由来の高分子凝集剤が低減されたと考えられ，以上のことから前処理工程における高分子凝集剤の対策についてガイドラインに提示した（本編第４章§24 前処理工程の設計概要）
。

143

資料編

２－２）MAP 対策
平成 25 年 5 月以降，スクリュープレス脱水ろ液を処理対象としており，図資 1-45 に示すと
おり取水設備の一部（脱水ろ液移送ポンプなど）において MAP の析出が確認された。一方で，流量調整槽以降の実証施設においては，ほとんど見られなかった。MAP の主な析出箇所が取水設備であることから，ランニングコスト削減のためにポリ鉄などの薬品の常時添加はせず，ポンプなどの定期点検や，必要に応じて薬液洗浄を実施すること（目安として 2 ヶ月に 1 回程度）
で，MAP 析出による不具合を解消した（図資 1-46）。以上のことから設計に係る留意事項としての MAP 対策についてガイドラインに提示した（本編第４章§35 各処理工程の設計に係る留意事項）。

図資 1-45

図資 1-46取水設備 MAP 析出状況（左：脱水ろ液取水ポンプ，右：吐出配管）

薬液洗浄実施後の取水設備状況（左：脱水ろ液取水ポンプ，右：吐出配管）

144

資料編

２．ケーススタディー
汚泥の嫌気性消化を実施する下水処理場において返流水個別処理施設の導入を検討するための各種ケーススタディーを行った。返流水処理技術として固定床型アナモックスプロセスと従来技術を導入した場合について，それぞれ建設費，維持管理費，ライフサイクルコスト，エネルギー
使用量および温室効果ガス排出量の試算を行った。

２.１

固定床型アナモックスプロセス（１）検討条件
返流水個別処理施設の導入を検討する下水処理場の諸元について，表資 2-1 に示す通り想定を行った。また，発生する返流水の水量・水質の条件は表資 2-2 の通りとした。下水処理場の流入下水量は 10,000 m3/日， 50,000 m3/日， 100,000 m3/日の 3 パターンを想定し，返流水の発生量はそれぞれ 47 m3/日， 235 m3/日， 470 m3/日とした。

表資 2-1 固定床型アナモックスプロセスを導入する下水処理場の設定条件
設定条件

備考

・10,000 m3/日
流入下水量（日最大） ・50,000 m3/日
・100,000 m3/日
水処理フロー

最初沈殿池＋反応タンク＋最終沈殿池
重力濃縮（生汚泥）＋機械濃縮（余剰汚泥）

汚泥処理フロー

＋嫌気性消化（中温・一段）＋脱水（遠心脱水）

脱水機運転時間

日中 8 時間（9:00-17:00）×週 6 回

145

高度処理実施資料編

表資 2-2 各ケースにおける返流水水量・水質条件
処理規模
流入下水量（日最大）
返流水発生量（脱水ろ液量）10,000 m3/日

50,000 m3/日

100,000 m3/日

47 m3/日

235 m3/日

470 m3/日

水質項目

水質条件

流入水温

30℃

SS

940 mg/L

C-BOD5231 mg/L

T-N

1,060 mg-N/L

NH4＋-N

1,000 mg-N/L

アルカリ度

4,000 mg/L

図資 2-1 に固定床型アナモックスプロセスの概略フローを示す。

革新的技術：アナモックスプロセス
凝集剤

苛性ｿｰﾀﾞ

硫酸

流入水

①

処理水

②

③

④

⑤

空気

汚泥

空気

フロー構成：①流量調整槽④分配槽⑦アナモックス槽②BOD酸化槽⑤亜硝酸化槽
⑧処理水槽

⑥

⑦

⑧

③凝集沈殿槽⑥調整槽

図資 2-1 固定床型アナモックスプロセスの概略フロー（２）試算方法
１）建設費建設費は，土木・建築施設費，機械設備費，電気設備費を対象とし，「流域別下水道整備総合計画調査指針と解説 P264」（公益社団法人日本下水道協会）（以下，流総指針）に基づいて下記の要領で算出した。また，建設費年価は「バイオソリッド利活用基本計画（下水汚泥処理
総合計画）策定マニュアル（案）」（公益社団法人日本下水道協会）より，利子率 2.3％に応じた年価を算出した。算出式は以下のとおりである。

146

資料編

i 1  i  n
n
（1＋i）
－1

建設年価 ＝建設費×i:利子率（＝割引率）

n：耐用年数①土木施設費
土木施設費（円）= 内空容積（m3）×容積単価（円/m3）・

内空容積は，配置図に基づく。

・

容積単価は「下水道雨水管理計画策定マニュアル（p141）」（社団法人全国上下水道コンサルタント協会）に基づいて，188，000 円/m3 とした。

・

労務費は上記金額の 15％とした。

・

耐用年数はコンクリート構造物が主体となるため，「下水道事業の手引き」（国土交通省下水道部事業計画課）より 50 年とした。

②建築施設費
建築床面積に床面積単価を乗じて算出した。
建築施設費（円）= 建築床面積（m3）×床面積単価（円/m3）
・

建築床面積は配置図に基づく。

・

床面積単価は設計コンサルタントへのヒアリング結果より 187，500 円/m2 とした。

・

労務費は上記金額の 15％とした。

・

耐用年数はコンクリート構造物が主体となるため，「下水道事業の手引き」（国土交通省下水道部事業計画課）より 50 年とした。

③機械設備費
各種機器ごとの台数に各種機器単価を乗じた総和にて算出する。
機械設備費（円）= 機器費合計（円）× 2
・

各種機器仕様・台数および単価は機器リストに基づく。

・流総指針 P264 より，上記機器費は材料費として扱い，工費（労務費）として同額を計上した。

・耐用年数は「下水道事業の手引き」（国土交通省下水道部事業計画課）において，多くの機器が 15 年と設定とされているため，15 年とした。

④電気設備費
・

労務費は上記金額の 15％とする。

・

耐用年数は「下水道事業の手引き」（国土交通省下水道部事業計画課）より10 年とする。

・

電気設備費は現場盤までとし，中央は含まないものとする。

147

資料編

２）維持管理費
維持管理費の算出にあたっては，ユーティリティおよび点検補修費を対象とした。

①ユーティリティ
電力，水道，薬品を考慮し，それぞれ容量計算により求められた消費量に対して各ユーティ
リティの単価を乗じて算出した。
・ 電力については，施設を稼動させるための消費電力を考慮することとし，照明などの建築設備については除外した。
・

水道は，凝集助剤（高分子凝集剤）の溶解水を考慮した。

・

薬品については，前処理工程の SS 除去および MAP 対策（リン除去）において使用する凝集剤（ポリ硫酸第二鉄）および凝集助剤，凝集沈殿・部分亜硝酸化工程およびアナモッ
クス工程で pH 調整剤として用いる酸（硫酸）およびアルカリ（苛性ソーダ）を考慮した。

・

固定床型アナモックスプロセスは安定運転のために温度維持を行うことが望ましいが，本プロセスは汚泥の嫌気性消化を行っている処理場に導入されるため，加温熱源として消化ガスやその消化ガス発電の廃熱が利用可能であると想定した。
（例えば，処理下水量 50,000 m3/日の下水処理場に本プロセスを導入する場合，消化汚
泥脱水ろ液の流入温度を 30℃，気温を 17℃とすると，プロセスの温度維持に必要な熱量
は 4,011 GJ/年と試算される。一方，下水処理場で発生する消化ガスのエネルギーは約23,600 GJ/年と想定され，消化ガスのエネルギーの 17%程度に相当することになる。）②点検補修費担体を除いた機械設備費・電気設備費の 3%を毎年計上するとともに，使用担体については耐用年数 10 年と仮定して計上した。また，点検補修に係る人件費も計上した。

148

資料編

３）ライフサイクルコスト
ライフサイクルコストは，建設費を年価換算したものと，維持管理費，撤去費を合算して算出した。

３-１）撤去費①機械設備
機械設備の撤去費は，「下水道用設計標準歩掛表平成 24 年度－第 2 巻

ポンプ場・処理場－

P102」（公益社団法人日本下水道協会）より，建設費における労務費の 40％を計上した。

②土木・建設施設および電気設備
土木・建設施設および電気設備の撤去費は，「下水道用設計標準歩掛表平成 24 年度－第 2
巻 ポンプ場・処理場－P102」（公益社団法人日本下水道協会）の機械設備工事歩掛と同様の取扱いとし，撤去費は建設費における労務費の 40％を計上した。

③スクラップ費
スクラップ費は，建設費の 4%を計上した。

４）エネルギー使用量
エネルギー使用量の算出にあたっては，ユーティリティ（電気，水道，薬品）の使用に係るものを対象とした。

５）温室効果ガス排出量
温室効果ガスの排出量の算出にあたっては，ユーティリティ（電気，水道，薬品）の使用に係る供用段階のものと，建設段階および解体・廃棄時のものを対象とした。
施設の建設段階および解体・撤去時の温室効果ガス排出量については，「下水道における LCA
適用の考え方（平成 22 年 2 月国土交通省国土技術政策総合研究所）」終末処理場における環境
負荷量（LC-CO2）の算定事例から，建設段階 19.3%，供用段階 80.2%，解体・撤去時 0.5%の比率で換算し算出した。
なお，プロセスより排出される可能性がある亜酸化窒素（N2O）については，実証試験にて実測したが（資料編 p.27 N2O 排出量の調査参照），比較対象となる従来技術における N2O 排出量に関するデータが少なく適正な数値の提示が困難なため，ここでは対象からは除外した。

149

資料編

（３）試算結果
１）流入下水量 10,000 m3/日（返流水処理量 47 m3/日）の下水処理場における試算結果
表資 2-3～7 に流入下水量 10,000 m3/日の処理場において，返流水処理施設として固定床型
アナモックスプロセス（返流水処理量 47 m3/日）を導入した場合の建設費，維持管理費，ライ
フサイクルコスト，エネルギー使用量，温室効果ガス排出量の試算結果をそれぞれ示す。また，
図資 2-2～3 にプロセスのフローおよび配置図を， 表資 2-8 にプロセスの主要機器をそれぞれ示す。

表資 2-3 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 47 m3/日）の建設費
建設費

職 種 / 耐 用 年 数

うち材料費 うち工費（労務費）

寄与率

（百万円）

（百万円）

（百万円）

300

150

150

59.1％

（耐用年数 15 年） 下段：年価

23.9

11.9

11.9

67.0％

電気設備

59

51

9

11.7％

（耐用年数 10 年） 下段：年価

6.7

5.7

1.0

18.9％

土木建築施設

148

126

22

29.2％

5.0

4.3

0.8

14.1％

上段：総費用

507

327

181

100.0％

下段：年価

35.6

21.9

13.7

100.0％

機械設備

上段：総費用

上段：総費用

上段：総費用（耐用年数 50 年） 下段：年価合計

表資 2-4 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 47 m3/日）の維持管理費
費目
電力
水道
ポリ硫酸鉄
薬品

補修費

単価

171,310 kWh/
年
3
34 m /年
25,733 kg/年

高分子凝集剤
34 kg/年
苛性ソーダ（24%） 153,100 kg/年
硫酸（50%）

点検・

使用量

4,100 kg/年
薬品費計

点検費
補修費
点検補修費計

合 計

150

費用

寄与率

12 円/kWh

2,056 千円/年

8%200 円/m3
29 円/kg

7 千円/年
746 千円/年<1%
3%500 円/kg
25 円/kg

17 千円/年
3,828 千円/年

<1%
14%

21 円/kg

86 千円/年
4,677 千円/年1,800 千円/年

<1%
18%
7%

17,970 千円/年19,770 千円/年

68%
75%

26,509 千円/年

100%

資料編

表資 2-5 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 47 m3/日）のライフサイクルコスト
項目

職種

建設費

維持管理費

撤去費

費用

寄与率

機械設備

23,900 千円/年

35%

電気設備

6,700 千円/年

10%

土木建築施設5,000 千円/年

7%

計
電力

35,600 千円/年
2,056 千円/年

52%
3%

水道

7 千円/年

<1%

薬品
点検補修

4,677 千円/年19,770 千円/年

7%
29%

計
機械設備

26,509 千円/年4,780 千円/年

電気設備

402 千円/年

38%
7%
<1%

土木建築施設スクラップ

300 千円/年
1,424 千円/年

<1%
2%

計

6,906 千円/年

10%

69,015 千円/年

100%

合 計

表資 2-6 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 47 m3/日）のエネルギー使用量
費目

使用量

電力

171,310 kWh/年

薬品

消費量（GJ/年）

9.68 MJ/kWh

1,658.3 GJ/年

34 m /年

30.7 MJ/m

3

1.0 GJ/年

ポリ硫酸鉄
高分子凝集剤25,733 kg/年
34 kg/年

78.6 MJ/t
220,123 MJ/t

2.0 GJ/年
7.5 GJ/年

苛性ソーダ（24%）
硫酸（50%）

153,00 kg/年
4,100 kg/年

4,068※ MJ/t587※ MJ/t

622.8 GJ/年
2.4 GJ/年

3

水道

薬品計
合

原単位

634.7 GJ/年

計2,294.0 GJ/年

※苛性ソーダは原単位 16,950 MJ/t（100%），硫酸は原単位 1,174 MJ/t（100%）をそれぞれ濃度
換算

151

資料編

表資 2-7 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 47 m3/日）の温室効果ガス排出量
費目

使用量

原単位

ポリ硫酸鉄

171,310 kWh/年
34 m3/年
25,733 kg/年

0.000550 t-CO2/kWh0.002 t-CO2/m3
0.0308 t-CO2/t

94.2 t-CO2/年
0.1 t-CO2/年
0.8 t-CO2/年

高分子凝集剤
苛性ソーダ（24%）

34 kg/年
153,100 kg/年

6.5 t-CO2/t
0.225※ t-CO2/t

0.2 t-CO2/年
34.4 t-CO2/年

硫酸（50%）

4,100 kg/年
薬品計

0.0435※ t-CO2/t

0.2 t-CO2/年
35.6 t-CO2/年
129.9 t-CO2/年
31.3 t-CO2/年
0.8 t-CO2/年
162.0 t-CO2/年

電力
水道

薬品

温室効果ガス排出量

供用段階時計建設段階時計解体・撤去時計
合 計※苛性ソーダは原単位 1.148 t-CO2/t（100%），硫酸は原単位 0.087 t-CO2/t（100%）をそれぞれ濃度換算※建設段階 19.3%，供用段階 80.2%，解体・撤去時 0.5%の比率で換算し算出

152

資料編

図資 2-2 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 47 m3/日）のフロー図
153

資料編

図資 2-3 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 47 m3/日）の平断面配置図
154

資料編

表資 2-8 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 47 m3/日）の主要機器

155

資料編

２）流入下水量 50,000 m3/日（返流水処理量 235 m3/日）の下水処理場における試算結果
表資 2-9～13 に流入下水量 50,000 m3/日の処理場において，固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 235 m3/日）を導入した場合の建設費，維持管理費，ライフサイクルコスト，
エネルギー使用量，温室効果ガス排出量の試算結果をそれぞれ示す。また，図資 2-4～5 にプロ
セスのフローおよび配置図を，表資 2-14 に返流水処理施設のプロセスの主要機器をそれぞれ示す。

表資 2-9 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 235 m3/日）の建設費
建設費

うち材料費

うち工費（労務費）

（百万円）

（百万円）

（百万円）

405

203

203

46.0％

（耐用年数 15 年） 下段：年価

32.2

16.1

16.1

59.0％

電気設備

80

68

12

9.1％

（耐用年数 10 年） 下段：年価

9.0

7.7

1.4

16.6％

土木建築施設

395

336

59

44.9％

13.4

11

2

24.5％

上段：総費用

880

606

274

100.0％

下段：年価

54.6

35.2

19.5

100.0％

職 種 / 耐 用 年 数
機械設備

上段：総費用

上段：総費用

上段：総費用（耐用年数 50 年） 下段：年価合計

表資 2-10寄与率

固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 235 m3/日）の維持管理費

費目

使用量

単価

費用

寄与率

電力

348,300 kWh/年

12 円/kWh

4,180 千円/年

8%

水道172 m3/年

200 円/m3

34 千円/年<1%

128,700 kg/年

29 円/kg

3,732 千円/年7%

172 kg/年

500 円/kg

86 千円/年<1%

苛性ソーダ（24%）

765,400 kg/年

25 円/kg

19,135 千円/年

35%

硫酸（50%）

20,400 kg/年

21 円/kg

428 千円/年

1%23,382 千円/年

43%

点検費

2,460 千円/年

4%

補修費

24,250 千円/年

45%

26,680 千円/年

49%

54,276 千円/年

100%

ポリ硫酸鉄
高分子凝集剤
薬品

薬品費計
点検・
補修費

点検補修費計

合 計

156

資料編

表資 2-11 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 235 m3/日）のライフサイクルコスト
項目

建設費

維持管理費

撤去費

合

職種

寄与率

機械設備

32,200 千円/年

27%

電気設備

9,000 千円/年

8%

土木建築施設

13,400 千円/年

11%

計54,600 千円/年

46%

電力

4,180 千円/年

4%

水道

34 千円/年<1%

薬品

23,382 千円/年

20%

点検補修

26,680 千円/年22%

計54,276 千円/年

45%

機械設備

6,440 千円/年

5%

電気設備

540 千円/年<1%

土木建築施設804 千円/年

<1%

スクラップ

2,184 千円/年

2%

計9,968 千円/年

8%

118,844 千円/年

100%

計

表資 2-12費用

固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 235 m3/日）のエネルギー使用量
費目

使用量

原単位

電力

348,300 kWh/年

9.68 MJ/kWh

3,371.5 GJ/年

水道

172 m3/年

30.7 MJ/m3

5.3 GJ/年

128,700 kg/年

78.6 MJ/t

10.1 GJ/年

172 kg/年

220，123 MJ/t

37.9 GJ/年

苛性ソーダ（24%）

765,400 kg/年

4，068※ MJ/t

3,113.6 GJ/年

硫酸（50%）

20,400 kg/年

587※ MJ/t

12.0 GJ/年

ポリ硫酸鉄
高分子凝集剤
薬品

薬品計
合

消費量（GJ/年）

3,173.6 GJ/年

計6,550.4 GJ/年

※苛性ソーダは原単位 16,950 MJ/t（100%），硫酸は原単位 1，174 MJ/t（100%）をそれぞれ濃度
換算

157

資料編

表資 2-13

固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 235 m3/日）の温室効果ガス排出量
費目

使用量

原単位

電力

348,300 kWh/年

0.000550 t-CO2/kWh

191.6 t-CO2/年

水道

172 m3/年

0.002 t-CO2/m3

0.3 t-CO2/年

128,700 kg/年

0.0308 t-CO2/t

4.0 t-CO2/年

172 kg/年

6.5 t-CO2/t

1.1 t-CO2/年

苛性ソーダ（24%）

765,400 kg/年

0.225※ t-CO2/t

172.2 t-CO2/年

硫酸（50%）

20,400 kg/年

0.0435※ t-CO2/t

0.9 t-CO2/年

ポリ硫酸鉄
高分子凝集剤薬品

温室効果ガス排出量

薬品計

178.2 t-CO2/年

供用段階時計370.1 t-CO2/年

建設段階時計89.1 t-CO2/年

解体・撤去時計

2.3 t-CO2/年

合計461.5 t-CO2/年※苛性ソーダは原単位 1.148 t-CO2/t（100%），硫酸は原単位 0.087 t-CO2/t（100%）をそれぞれ濃度換算※建設段階 19.3%，供用段階 80.2%，解体・撤去時 0.5%の比率で換算し算出

158

資料編

図資 2-4 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 235 m3/日）のフロー図
159

資料編

図資 2-5 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 235 m3/日）の平断面配置図
160

資料編

表資 2-14

固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 235 m3/日）の主要機器

161

資料編

３）流入下水量 100,000 m3/日（返流水処理量 470m3/日）の下水処理場における試算結果
表資 2-15～19 に流入下水量 100,000 m3/日の処理場において，返流水処理施設として固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 470m3/日）を導入した場合の建設費，維持管理費，ライフサイクルコスト，エネルギー使用量，温室効果ガス排出量の試算結果をそれぞれ示す。また，図資 2-6～7 にプロセスのフローおよび配置図を， 表資 2-20 にプロセスの主要機器をそれぞれ示す。

固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 470m3/日）の建設費

表資 2-15

職 種 / 耐 用 年 数

建設費

うち材料費 うち工費（労務費）

寄与率

（百万円）

（百万円）

（百万円）

600

300

300

40.8％

（耐用年数 15 年） 下段：年価

47.7

23.9

23.9

55.1％

電気設備

119

101

18

8.1％

（耐用年数 10 年） 下段：年価

13.4

11.4

2.0

15.5％

土木建築施設

752

639

113

51.1％

25.5

21.7

3.8

29.4％

上段：総費用

1，471

1，040

431

100.0％

下段：年価

86.6

56.9

30.7

100.0％

機械設備

上段：総費用

上段：総費用

上段：総費用（耐用年数 50 年） 下段：年価合計

表資 2-16

固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 470m3/日）の維持管理費

費目
電力
水道
ポリ硫酸鉄
高分子凝集剤
薬品

苛性ソーダ
（24%）
硫酸（50%）

使用量

単価

補修費

寄与率

661,576 kWh/年
343 m3/年
257,325 kg/年
343 kg/年

12 円/kWh
200 円/m3
29 円/kg
500 円/kg

7,939 千円/年69 千円/年
7,462 千円/年
172 千円/年

8%
<1%
8%
<1%

1,530,800 kg/年

25 円/kg

38,270 千円/年

41%

40,800 kg/年

21 円/kg

857 千円/年

1%

46,761 千円/年3,590 千円/年50%
4%35,940 千円/年
39,530 千円/年

38%
42%

94,298 千円/年

100%

薬品費計
点検・

費用

点検費
補修費
点検補修費計

合 計

162

資料編

固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 470m3/日）のライフサイクルコスト

表資 2-17

項目

職種

建設費

維持管理費

撤去費

合

47,700 千円/年

24%

電気設備

13,400 千円/年

7%

土木建築施設25,500 千円/年

13%

計
電力

86,600 千円/年7,939 千円/年

44%
4%

水道

69 千円/年

<1%

薬品
点検補修

46,761 千円/年
39,530 千円/年

24%
20%

計
機械設備

94,298 千円/年9,540 千円/年

電気設備

804 千円/年

48%
5%
<1%

土木建築施設スクラップ

1,530 千円/年
3,464 千円/年

1%
2%

計

15,338 千円/年

8%

196,236 千円/年

100%

固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 470m3/日）のエネルギー使用量
費目

使用量

電力

原単位

661,576 kWh/年

消費量（GJ/年）

9.68 MJ/kWh

6,404.1 GJ/年

343 m /年

30.7 MJ/m

3

10.5 GJ/年

ポリ硫酸鉄
高分子凝集剤

257,325 kg/年
343 kg/年

78.6 MJ/t
220,123 MJ/t

20.2 GJ/年
75.5 GJ/年

苛性ソーダ（24%）
硫酸（50%）

1,530,800 kg/年
40,800 kg/年

4,068※ MJ/t587※ MJ/t

6,227.3 GJ/年
23.9 GJ/年

3

水道

薬品

寄与率

機械設備

計

表資 2-18

薬品計合費用6,347.0 GJ/年

計12,761.6 GJ/年

※苛性ソーダは原単位 16,950 MJ/t（100%），硫酸は原単位 1，174 MJ/t（100%）をそれぞれ濃度
換算

163

資料編

固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 470m3/日）の温室効果ガス排出量

表資 2-19

費目

使用量

原単位

661,576 kWh/年
343 m3/年
257,325 kg/年

0.000550 t-CO2/kWh0.002 t-CO2/m3
0.0308 t-CO2/t

363.9 t-CO2/年
0.7 t-CO2/年
7.9 t-CO2/年

高分子凝集剤
343 kg/年
苛性ソーダ（24%） 1,530,800 kg/年

6.5 t-CO2/t
0.225※ t-CO2/t

2.2 t-CO2/年
344.4 t-CO2/年

0.0435※ t-CO2/t

1.8 t-CO2/年
356.4 t-CO2/年
721.0 t-CO2/年
173.5 t-CO2/年
4.5 t-CO2/年
899.0 t-CO2/年

電力
水道
ポリ硫酸鉄
薬品

硫酸（50%）

40,800 kg/年
薬品計

温室効果ガス排出量

供用段階時計建設段階時計解体・撤去時計
合 計※苛性ソーダは原単位 1.148 t-CO2/t（100%），硫酸は原単位 0.087 t-CO2/t（100%）をそれぞれ濃度換算※建設段階 19.3%，供用段階 80.2%，解体・撤去時 0.5%の比率で換算し算出

164

資料編

図資 2-6 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 470m3/日）のフロー図
165

資料編

図資 2-7 固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 470m3/日）の平断面配置図
166

資料編

表資 2-20

固定床型アナモックスプロセス（返流水処理量 470m3/日）の主要機器

167

資料編

２.２

従来技術

（１）検討条件
１）従来技術の設定比較対象である従来技術は，固定床型アナモックスプロセスと T-N 除去率が同程度である
担体添加ステップ流入式 2 段硝化脱窒法とした。図資 2-8 に担体添加ステップ流入式 2 段硝化脱窒法の概略フローを示す。

従来技術：担体添加ステップ流入式2段硝化脱窒法
凝集剤 ﾒﾀﾉｰﾙ

苛性ｿｰﾀﾞ

流入水

①

処理水

②

③

汚泥

フロー構成：①流量調整槽④第一無酸素槽⑦第二好気槽

④

⑤

⑥

空気

②凝集沈殿槽⑤第一好気槽⑧最終沈殿池

⑦

⑧

空気

汚泥

⑨

③分配槽
⑥第二無酸素槽⑨処理水槽

図資 2-8 担体添加ステップ流入式 2 段硝化脱窒法の概略フロー

168

資料編

２）水質・水量の設定
表資 2-21 に返流水処理施設の導入を検討する下水処理場の緒元を示す。下水処理場の流入
下水量は 50,000 m3/日とし，その他の条件はアナモックスプロセス導入の試算の場合と同様とした。また，発生する返流水の水量・水質の条件は表資 2-22 の通りとした。従来技術の導入の試算においては，メタノール使用量が窒素濃度に対する有機物濃度の比に影響されるため，嫌気性消化汚泥の脱水ろ液を個別処理する場合に加えて，参考として総合返流水を処理する場合を想定した。

表資 2-21

従来技術を導入する下水処理場の設定条件
設定条件

流入下水量（日最大）

水処理フロー

備考

50,000 m3/日

最初沈殿池＋反応タンク＋最終沈殿池

高度処理実施

重力濃縮（生汚泥）＋機械濃縮（余剰汚泥）
汚泥処理フロー

＋嫌気性消化（中温・1 段）＋脱水（遠心脱水）

脱水機運転時間

表資 2-22

日中 8 時間（9:00～17:00）×週 6 回

返流水水量，温度および水質の設定値

対象返流水

脱水ろ液（個別処理）

総合返流水

水量

235 m3/日

858 m3/日

温度

30℃

16.5℃

SS

940 mg/L

1461 mg/L

C-BOD5231 mg/L

244 mg/L

T-N

1,060 mg-N/L

342 mg-N/L

NH4＋-N

1,000 mg-N/L

322 mg-N/L

アルカリ度

4,000 mg/L

1,300 mg/L

※アルカリ度は NH4＋-N の 4 倍と仮定した。

169

資料編

（２）試算方法
固定床型アナモックスプロセスの試算方法と同様とした。

（３）試算結果
１）嫌気性消化汚泥脱水ろ液を処理対象とした場合の試算結果
表資 2-23～27 に従来技術（担体添加ステップ流入式 2 段硝化脱窒法）を導入し，嫌気性消化汚泥脱水ろ液を個別処理する場合のプロセスの建設費，維持管理費，ライフサイクルコスト，エネルギー使用量，温室効果ガス排出量の試算結果をそれぞれ示す。また，図資 2-9～10 にプロセ
スのフローおよび配置図を， 表資 2-28 にプロセスの主要機器をそれぞれ示す。

表資 2-23

従来技術（個別処理）を導入した場合のプロセスの建設費
建設費

職 種 / 耐 用 年 数

うち材料費 うち工費（労務費）

寄与率

（百万円）

（百万円）

（百万円）

460

230

230

39.4％

（耐用年数 15 年） 下段：年価

36.6

18.3

18.3

54.0％

電気設備

91

77.5

13.7

7.8％

（耐用年数 10 年） 下段：年価

10.3

8.8

1.5

15.2％

土木建築施設

617

525

93

52.8％

20.9

17.8

3.1

30.8％

上段：総費用

1，169

832

336

100.0％

下段：年価

67.8

44.8

23.0

100.0％

機械設備

上段：総費用

上段：総費用

上段：総費用（耐用年数 50 年） 下段：年価合計

表資 2-24

従来技術（個別処理）を導入した場合のプロセスの維持管理費

費目
電力
水道
ポリ硫酸鉄
高分子凝集剤
薬品

苛性ソーダ
（24%）
メタノール

使用量

単価

補修費

寄与率

471,000 kWh/年
172 m3/年
128,700 kg/年
172 kg/年

12 円/kWh
200 円/m3
29 円/kg
500 円/kg

5,652 千円/年34 千円/年
3,732 千円/年86 千円/年

7%
<1%
4%
<1%

293,000 kg/年

25 円/kg

7,325 千円/年

9%488,400 kg/年

81 円/kg

39,560 千円/年

47%

50,704 千円/年
2,760 千円/年60%
3%24,820 千円/年
27,580 千円/年

30%
33%

83,970 千円/年

100%

薬品費計
点検・

費用

点検費
補修費
点検補修費計

合 計
170

資料編

表資 2-25

従来技術（個別処理）を導入した場合のプロセスのライフサイクルコスト
項目

職種

建設費

維持管理費

撤去費

合

費用

機械設備

36,600 千円/年

22%

電気設備

10,300 千円/年

6%

土木建築施設

20,900 千円/年

13%

計
電力

67,800 千円/年5,652 千円/年

41%
22%

水道

34 千円/年

6%

薬品
点検補修

50,704 千円/年
27,580 千円/年

13%
41%

計
機械設備

83,970 千円/年7,320 千円/年

電気設備

618 千円/年

51%
4%
<1%

土木建築施設スクラップ

1,254 千円/年
2,712 千円/年

<1%
2%

計

11,904 千円/年

7%

163,674 千円/年

100%

計

表資 2-26

従来技術（個別処理）を導入した場合のプロセスのエネルギー使用量

費目
電力

使用量

原単位

471,000 kWh/年

4,559.3 GJ/年

172 m /年

30.7 MJ/m

3

5.3 GJ/年

ポリ硫酸鉄
高分子凝集剤

128,700 kg/年
172 kg/年

78.6 MJ/t
220,123 MJ/t

10.1 GJ/年
37.9 GJ/年

苛性ソーダ（24%）
メタノール

293,000 kg/年
488,400 kg/年

4，068※ MJ/t
11,977 MJ/t

1,191.9 GJ/年
5,849.6 GJ/年

薬品計
合

消費量（GJ/年）

9.68 MJ/kWh

3

水道

薬品

寄与率

7,089.5 GJ/年

計11,654.0 GJ/年

※苛性ソーダは原単位 16,950 MJ/t（100%）を濃度換算

171

資料編

表資 2-27

従来技術（個別処理）を導入した場合のプロセスの温室効果ガス排出量

費目
電力
水道

薬品

使用量

原単位

温室効果ガス排出量

ポリ硫酸鉄

471,000 kWh/年
172 m3/年
128,700 kg/年

0.000550 t-CO2/kWh0.002 t-CO2/m3
0.0308 t-CO2/t

259.1 t-CO2/年
0.3 t-CO2/年
4.0 t-CO2/年

高分子凝集剤
苛性ソーダ（24%）

172 kg/年
293,000 kg/年

6.5 t-CO2/t
0.225※ t-CO2/t

1.1 t-CO2/年
65.9 t-CO2/年

メタノール

488,400 kg/年
薬品計

1.495 t-CO2/t

730.2 t-CO2/年
800.6 t-CO2/年
1,060.6 t-CO2/年
255.2 t-CO2/年
6.6 t-CO2/年
1,322.4 t-CO2/年

供用段階時計建設段階時計解体・撤去時計
合 計※苛性ソーダは原単位 0.938 t-CO2/t（100%）を濃度換算※建設段階 19.3%，供用段階 80.2%，解体・撤去時 0.5%の比率で換算し算出

172

資料編

図資 2-9 従来技術（個別処理）を導入した場合のプロセスのフロー図
173

資料編

図資 2-10

従来技術（個別処理）を導入した場合のプロセスの平断面配置図
174

資料編

表資 2-28

従来技術（個別処理）を導入した場合のプロセスの主要機器

175

資料編

２）総合返流水を処理対象とした場合の試算結果
表資 2-29～33 に従来技術（担体添加ステップ流入式 2 段硝化脱窒法）を導入し，総合返流水を処理する場合のプロセスの建設費，維持管理費，ライフサイクルコスト，エネルギー使用量，温室効果ガス排出量の試算結果をそれぞれ示す。また，図資 2-11～13 にプロセスのフローおよび配置図を， 表資 2-34 にプロセスの主要機器をそれぞれ示す。

表資 2-29

従来技術（総合返流水処理）を導入した場合のプロセスの建設費
建設費

職 種 / 耐 用 年 数

うち材料費 うち工費（労務費）

寄与率

（百万円）

（百万円）

（百万円）

736

368

368

36.0％

（耐用年数 15 年） 下段：年価

58.6

29.3

29.3

51.2％

電気設備

146

123.9

21.9

7.1％

（耐用年数 10 年） 下段：年価

16.5

14.0

2.5

14.4％

土木建築施設

1,163

989

174

56.9％

39.4

33

6

34.4％

上段：総費用

2,045

1，481

564

100.0％

下段：年価

114.4

76.8

37.7

100.0％

機械設備

上段：総費用

上段：総費用

上段：総費用（耐用年数 50 年） 下段：年価合計

表資 2-30

従来技術（総合返流水処理）を導入した場合のプロセスの維持管理費

費目
電力
水道
ポリ硫酸鉄

薬品

高分子凝集剤
苛性ソーダ
（24%）
メタノール

点検・
補修費

合

使用量

単価

費用

寄与率

726,400 kWh/年
626 m3/年
469,800 kg/年

12 円/kWh
200 円/m3
29 円/kg

8,717 千円/年
125 千円/年
13,624 千円/年

9%
<1%
13%

626 kg/年

500 円/kg

313 千円/年<1%

168,800 kg/年

25 円/kg

4,220 千円/年

4%

404,400 kg/年
薬品費計81 円/kg

32,756 千円/年50,914 千円/年4,410 千円/年
37,030 千円/年

32%
50%
3%
37%

41,440 千円/年

41%

101,196 千円/年

100%

点検費
補修費
点検補修費計

計

176

資料編

表資 2-31

従来技術（総合返流水処理）を導入した場合のプロセスのライフサイクルコスト
項目

建設費

維持管理費

撤去費

合

職種

費用

機械設備

58,600 千円/年

25%

電気設備

16,500 千円/年

7%

土木建築施設39,400 千円/年

17%

計
電力

114,500 千円/年
8,717 千円/年

49%
4%

水道

125 千円/年

<1%

薬品
点検補修

50,914 千円/年
41,440 千円/年

22%
18%

計
機械設備

101,196 千円/年
11,720 千円/年

電気設備

990 千円/年

43%
5%
<1%

土木建築施設スクラップ

2,364 千円/年4,580 千円/年

1%
2%

計

19,654 千円/年

8%

235,350 千円/年

100%

計

表資 2-32

従来技術（総合返流水処理）を導入した場合のプロセスのエネルギー使用量
費目

電力

使用量

原単位

726,400 kWh/年

7,031.6 GJ/年

626 m /年

30.7 MJ/m

3

19.2 GJ/年

ポリ硫酸鉄
高分子凝集剤

469,800 kg/年
626 kg/年

78.6 MJ/t
220,123 MJ/t

36.9 GJ/年
137.8 GJ/年

苛性ソーダ（24%）
メタノール

168,800 kg/年
404,400 kg/年

4,068※ MJ/t
11,977 MJ/t

686.7 GJ/年
4,843.5 GJ/年

薬品計
合

消費量（GJ/年）

9.68 MJ/kWh

3

水道

薬品

寄与率

5,704.9 GJ/年

計12,755.7 GJ/年

※苛性ソーダは原単位 16,950 MJ/t（100%）を濃度換算

177

資料編

表資 2-33

従来技術（総合返流水処理）を導入した場合のプロセスの温室効果ガス排出量

費目
電力
水道

薬品

使用量

原単位

温室効果ガス排出量

ポリ硫酸鉄

726,400 kWh/年
626 m3/年
469,800 kg/年

0.000550 t-CO2/kWh0.002 t-CO2/m3
0.0308 t-CO2/t

399.5 t-CO2/年
1.3 t-CO2/年
14.5 t-CO2/年

高分子凝集剤
苛性ソーダ（24%）

626 kg/年
168,800 kg/年

6.5 t-CO2/t
0.225※ t-CO2/t

4.1 t-CO2/年
38.0 t-CO2/年

メタノール

404,400 kg/年
薬品計

1.495 t-CO2/t

604.6 t-CO2/年
661.1 t-CO2/年
1,061.9 t-CO2/年
255.5 t-CO2/年
6.6 t-CO2/年
1,324.0 t-CO2/年

供用段階時計建設段階時計解体・撤去時計
合 計※苛性ソーダは原単位 0.938 t-CO2/t（100%）を濃度換算※建設段階 19.3%，供用段階 80.2%，解体・撤去時 0.5%の比率で換算し算出

178

資料編

図資 2-11

従来技術（総合返流水処理）を導入した場合のプロセスのフロー図
179

資料編

図資 2-12

従来技術（総合返流水処理）を導入した場合のプロセスの平面配置図
180

資料編

図資 2-13

従来技術（総合返流水処理）を導入した場合のプロセスの断面配置図
181

資料編

表資 2-34

従来技術（総合返流水処理）を導入した場合のプロセスの主要機器

182

資料編

３．補足データ（１）亜硝酸化槽の構造
本編第４章§30 亜硝酸化施設に記載のとおり，亜硝酸化槽の処理性能を安定に維持するためには，槽内温度や pH を適正範囲に維持する必要があり，槽内の水質を均一化し，ショートパス
やデッドスペースが生じないように配慮した構造とする必要がある。このため，実証施設の亜硝酸化槽の内部状況を調査するとともに，スケールアップについて検討した。

１）実証施設亜硝酸化槽の内部状況の調査
実証施設における亜硝酸化槽は，槽中央にドラフトチューブを設置し，担体充填部は曝気による上向流を，ドラフトチューブ部は下降流を形成し，旋回流を発生させて槽内を混合する構造としている。
槽内の混合状況を確認するために，実証施設の亜硝酸化槽の各所の水質などを調査した。図資 3-1 に示す位置で採水を行い，各種窒素濃度や pH，DO などの水質を分析した。
表資 3-1～2 に調査時の運転状況と槽内水質の調査結果を示す。槽内水質はほぼ均一であったことから，ドラフトチューブ構造による旋回流が形成され，槽内はほぼ完全混合状態であると判断された。

約3 m
流出

担体
流出

②

流入口
約2

約3

6m
①
流入

ドラフトチューブ

約
0.5

：採水位置

図資 3-1 亜硝酸化槽の槽内水質測定位置

183

資料編

表資 3-1 槽内水質測定中の運転状況
項目

条件

流入水量

0.75 m3/hr

曝気強度

0.19 m3/min/m2

流入 NH4+-N 濃度

480 mg/L

表資 3-2 槽内水質分布の測定結果
測定位置

NH4+-N[mg/L]

NO2--N[mg/L]

pH
[-]

温度
[℃]

DO
[mg/L]

①（上部）

52

340

7.70

35.5

2.4

①（下部）

58

348

7.70

35.5

2.0

②（上部）

56

344

7.65

35.5

2.1

②（下部）

61

347

7.65

35.5

2.0

２）亜硝酸化槽のスケールアップ
実証施設における亜硝酸化槽の槽内混合が良好であったことから，この構造を基に亜硝酸化槽のスケールアップを検討し，同様に完全混合状態が得られるかを確認した。スケールアップの条件は表資 3-3 に示す通りとし，その混合特性について CFD を用いた数値シミュレーションにより解析した。
流速シミュレーションよる槽内流速分布を図資 3-2～3 に示す。槽内の流速は槽下部，槽中部
では均一で 0.2 m/sec 程度であった。槽上部についてはドラフトチューブ開口と流出口付近で局所的に流速の速い領域があったが，それ以外の領域についても概ね 0.1 m/sec の流速があり，槽全体で流動状態が維持されていた。また，図資 3-4～5 に槽内の流線分布を示す。ドラフトチ
ューブ内で下降流が形成されており，スケールアップした亜硝酸化槽においても実証施設と同様に完全混合状態が得られるものと考えられた。

表資 3-3 流速シミュレーションの実施条件
項目

条件

使用ソフト

汎用流体解析ソフト CFX-5 （ANSYS 社）

槽寸法
ドラフトチューブ寸法
想定する亜硝酸化槽の処理水量（プロセス全体の処理水量）

スケールアップ
4 m2×8 mH
1.4 m2
約 45 m3/日（約 75 m3/日）

184

実証施設亜硝酸化槽（参考）
3 m2×6 mH
1.0 m2
約 30 m3/日（約 50 m3/日）

資料編

流入

流出

図資 3-2 スケールアップした場合の槽内流速分布（槽下部・中部）

流入

流出

図資 3-3 スケールアップした場合の槽内流速分布（槽上部）

185

資料編

流入

流出

図資 3-4 スケールアップした場合の槽内流線分布（槽縦断面）

流入

流出

図資 3-5 スケールアップした場合の槽内流線分布（槽上部）

186

資料編

（２）ベンチスケール亜硝酸化装置の運転事例
亜硝酸化槽容量のさらなる縮小に向けた検討として，高負荷条件における亜硝酸化処理性能を調査するため，実証施設の亜硝酸化槽と同様の担体を使用したベンチスケール規模の亜硝酸化装置（図資 3-6）を設置して，運転を行った。表資 3-4 にベンチスケール亜硝酸化装置の運転条件を示す。高負荷条件での運転に対応するため，担体充填率を増加させた。実験原水は，実証施設で使用する原水と同様に分配槽からの流出水を使用し，負荷の調整は装置に供給する原水量を変えることで行った。運転条件は実証施設とほぼ同様とした。
図資 3-7 にベンチスケール亜硝酸化装置の運転結果を示す。運転期間中は 1.9 kg-N/m3-担体/日（0.8 kg-N/m3-槽/日）以上の亜硝酸生成速度を維持した。これは 2.1 kg-N/m3-担体/日（0.9kg-N/m3-槽/日）の負荷に対して，亜硝酸化率 90%で処理したときの亜硝酸生成速度に相当し，
2.1 kg-N/ m3-担体/日（0.9 kg-N/m3-槽/日）の高負荷においても十分な亜硝酸化処理性能を有するものと考えられた。

図資 3-6 ベンチスケール亜硝酸化装置の外観

表資 3-4 ベンチスケール亜硝酸化装置の運転条件
項目

条件

槽容量

540 L

担体容量

220 L

担体充填率

約 40% （実証施設は約 20%）

使用原水

実証施設分配槽流出水

水温

35℃

pH

7.8

187

資料編

5.0

亜硝酸生成速度[kg-N/m3-担体/日]

4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
亜硝酸生成速度1.9kg/m3‐担体/日(担体窒素負荷2.1kg‐N/m3‐担体/日、亜硝酸化率90%の処理に相当)

1.5
1.0
0.5
0.0
H26.1.16

H26.1.18

H26.1.20

H26.1.22

H26.1.24

H26.1.26

H26.1.28

図資 3-7 ベンチスケール亜硝酸化実験装置の運転性能

188

H26.1.30

資料編（３）ベンチスケールアナモックス装置の運転事例
アナモックス槽容量のさらなる縮小に向けた検討として，高負荷条件における窒素除去性能を調査するため，実証施設のアナモックス槽と同様の担体を使用したベンチスケール規模のア
ナモックス装置（図資 3-8）を設置して，運転を行った。表資 3-5 にベンチスケールアナモッ
クス装置の運転条件を示す。高負荷条件での運転に対応するため，担体充填率を増加させた。
実験原水は，実証施設で使用する原水と同様に調整槽からの流出水を使用し，窒素負荷の調整は装置に供給する原水量を変えることで行った。運転条件は実証施設とほぼ同様とした。
図資 3-9 にベンチスケールアナモックス装置の運転結果を示す。期間中は 4.0 kg-N/m3-担体/日（2.8 kg-N/m3-槽/日）以上の窒素変換速度を維持した。これは 5.0 kg-N/m3-担体/日（3.5kg-N/m3-槽/日）の負荷に対して，窒素変換率 80%で処理した場合の窒素変換率速度に相当し，5.0 kg-N/ m3-担体/日（3.5 kg-N/m3-槽/日）の高負荷においても十分な窒素除去性能を有するものと考えられた。
参考に，図資 3-10 にアナモックス細菌の事前培養における窒素除去性能の推移を示す。培養開始前は窒素変換速度 1.0 kg-N/m3-担体/日以下であったが，培養開始 80 日程度で，窒素変換
速度は 7.0 kg-N/m3-担体/日以上，窒素変換率は 85％以上となった。

図資 3-8 ベンチスケールアナモックス装置の外観

表資 3-5 ベンチスケールアナモックス装置の運転条件
項目

条件

槽容量

200 L

担体容量

135 L

担体充填率

約 30% （実証施設は約 20%）

使用原水

実証施設調整槽流出水

温度

35℃

189

資料編

10.0

6.0

4.0
窒素変換速度4.0kg‐N/m3‐担体/日(担体窒素負荷5.0kg‐N/m3‐担体/日、窒素変換率80%に相当)

2.0

0.0
H26.1.26 H26.1.28 H26.1.30

H26.2.1

H26.2.3

H26.2.5

H26.2.7

H26.2.9

H26.2.11 H26.2.13

図資 3-9 ベンチスケールアナモックス装置の運転性能

窒素容積負荷窒素除去速度8.0

窒素負荷、変換速度 [kgーN/m3-担体/日]

窒素除去速度[kg/m3/日]

8.0

7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
7/6

7/16

7/26

図資 3-10

8/5

8/15

8/25

9/4

9/14

事前培養における窒素除去性能の推移

190

9/24

資料編

（４）汚泥投入によるアナモックス槽の立上げ事例
実証施設におけるアナモックス槽の立上げは，事前に培養したアナモックス細菌が付着した担体を移設して行ったが，担体ごと移設できない場合の立上げ方法を確立するために，種汚泥を直接投入した立上げ試験を実施した。
表資 3-6 に立上げ試験における運転条件を示す。立上げ試験は，3 m3 の試験水槽を設置し，これに実証施設のアナモックス槽と同様の担体を取付けて行った（図資 3-11）。種汚泥として，実証施設のアナモックス槽担体から剥離させた汚泥を試験水槽に投入し，立上げ試験を開始した。立上げ試験においては培地として実証施設の調整槽流出水を通水し，加温および pH 調整を行った。また，窒素負荷の調整は試験水槽への通水量を変化させることにより行った。
図資 1-12 に試験水槽におけるアナモックス槽の立上げ状況を示す。立上げは担体負荷 0.2
kg-N/m3-担体/日 の負荷から開始した。負荷を徐々に上昇させると，窒素除去速度はそれに追従して増加し，立上げ開始から約 2 週間で実証施設のアナモックス槽と同等の窒素変換速度 1.0
kg/m3/日を達成した。また，図資 1-13 に示すように立上げ試験後の槽内の充填担体を確認した
ところアナモックス細菌の増殖が確認された。以上のことより，種汚泥を直接投入した場合においても問題なくアナモックス槽を立上げられることを確認した。

表資 3-6 アナモックス槽立上げ試験における運転条件
項目

条件

槽容量

3 m3

担体充填率

約 30%

使用原水

実証施設調整槽流出水

温度

35℃

図資 3-11

立上げ試験に使用した担体（アナモックス種汚泥投入前）

191

資料編

2.0
担体負荷

窒素変換速度

担体負荷・窒素変換速度[kg/m3-担体/日]

1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
H25.10.18

図資 3-12

H25.10.23

H25.10.28

H25.11.2

立上げ試験に使用した担体（アナモックス種汚泥投入前）

図資 3-13

立上げ試験終了時のアナモックス槽充填担体

192

資料編

（５）担体法を適用した高負荷有機物除去装置の運転事例
原水中に有機物が高濃度に含まれる場合の対策として，担体法を適用した高負荷有機物除去装置の運転事例を紹介する。図資 3-14 に装置外観を，表資 3-7 に高負荷有機物除去装置の運転条件を示す。
図資 3-15，16 に高負荷有機物除去装置の運転結果を示す。運転期間中は原水水質変動が大き
く，設計負荷の 1.5 kg-BOD/m3-担体/日を超過した負荷が流入することがあったが，処理水 BOD
濃度は概ね 100 mg/L 以下に維持され，本装置は安定した有機物除去性能を有していたと考えられた。

図資 3-14

高負荷有機物除去装置の外観

表資 3-7 高負荷有機物除去装置の運転条件
項目

条件

担体容量

200L

担体仕様

網状合成樹脂繊維製

担体充填率

約 20%

使用原水

高温消化汚泥脱水ろ液

設計負荷

1.5 kg-BOD/m3-担体/日

193

資料編

流入BOD負荷（kg/m3・日）

3.0
2.5

設計 BOD 負荷

2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
6/20

7/20

8/20

図資 3-15

9/20

10/20

11/20

12/20

1/20

2/20

3/20

高負荷有機物除去装置の BOD 負荷の推移

1400
原水BOD濃度

BOD濃度（mg/L）

1200

処理水BOD濃度1000
800

管理値 100 mg/L

600
400
200
0
6/20

7/20

8/20

図資 3-16

9/20

10/20

11/20

12/20

1/20

高負荷有機物除去装置の有機物除去性能

194

2/20

3/20

資料編

４．返流水個別処理の有効性検討時における物質収支試算例
第３章第２節§17 返流水個別処理の有効性の検討【導入検討Ⅰ】事例で示している下水処理場全体での物質収支の検討方法および検討結果の詳細をここで示す。なお，設定条件および試算手順に従ったそれぞれの概略フローについては P.52 表 3-3，P.53 図 3-4 を参照されたい。
それぞれの必要箇所の窒素負荷量はその地点の処理水量と T-N 濃度より算出した。脱水ろ液および返流水の処理水量は汚泥処理におけるそれぞれの SS 回収率などより算出され，SS 回収率などは当該下水処理場の実績値や下水道施設計画・設計指針を参考に決定する。脱水ろ液および返流水の T-N 濃度は当該下水処理場の実績値や統計値などを参考に決定する。検討結果のまとめを
表資 4-1 に，それぞれの物質収支表を図資 4-1～3 に示す。

表資 4-1 返流水個別処理の有効性の検討【導入検討Ⅰ】に関する検討結果
A

B

C

D

E

F

返流水個別処理の導入

バイオマス

脱水ろ液

個別処理後

返流水

初沈流入水

放流水

前後を比較した場合の

受入量

窒素負荷量

窒素負荷量

窒素負荷量

窒素負荷量

T-N 濃度

放流水 T-N 濃度低減量（kg/日)（kg-N/日）（㎏-N/日）（kg-N/日）（kg-N/日）（mg-N/L）（mg-N/L）

-

-

-

123

1,623

8.7

-

15,000

714

-

870

2,370

12.2

-

15,000

695

139

292

1,792

9.2

-3.0

手順 ①-1・消化槽なし・バイオマス受入なし
・返流水個別処理なし

手順 ①-2
・消化槽新設・バイオマス受入あり
・返流水個別処理なし

手順 ②
・消化槽新設・バイオマス受入あり
・返流水個別処理導入※窒素負荷量（kg-N/日）=処理水量（m3/日）×T-N 濃度（mg-N/L）×10-3※脱水ろ液および返流水の処理水量は下水処理場の一般的な物質収支より算出したものを使用する。
※脱水ろ液および返流水の T-N 濃度は当該処理場の実績値もしくは統計値などを使用する。
（参考 「アナモックス反応を利用した窒素除去技術の評価に関する報告書」（日本下水道事業団
平成 22 年 4 月，p.23-33 ２．５ 嫌気性消化および返流水の実態）

195

技術開発部），

図資 4-1 手順①-1 の物質収支表

資料編

196

図資 4-2 手順①-2 の物質収支表

資料編

197

図資 4-3 手順②の物質収支表

資料編

198

資料編

５．問い合わせ先
本技術ガイドラインに関する問い合わせは，以下にお願いします。

国土交通省 国土技術政策総合研究所
下水道研究部 下水処理研究室

国土交通省
国土技術政策総合研究所〒305-0804 茨城県つくば市旭 1 番地
TEL 029-864-3933 FAX 029-864-2817
URL http://www.nilim.go.jp/

本書は，下水道革新的技術実証事業（B-DASH プロジェクト）により国土交通省国土技術政策総合研究所が以下の企業・団体に研究委託を行い，その成果をとりまとめたものです。

＜実証研究者

連絡先＞
熊本市 上下水道局 計画調整課

熊本市上下水道局〒862-8620 熊本県熊本市中央区水前寺 6 丁目 2 番 45 号
TEL 096-381-3024 FAX 096-382-8760
URL http://www.kumamoto-waterworks.jp/
技術戦略部 水処理技術部開発課

地方共同法人 日本下水道事業団〒113-0034 東京都文京区湯島 2 丁目 31 番 27 号
TEL 03-6361-7849 FAX 03-5805-1828
URL https://www.jswa.go.jp/
水処理技術部

株式会社 タクマ〒660-0806 兵庫県尼崎市金楽寺 2 丁目 2 番 33 号
TEL 06-6483-2701 FAX 06-6483-2766
URL http://www.takuma.co.jp/

199

国土技術政策総合研究所資料
TECHNICAL NOTE of NILIM
No.802

編集・発行

August 2014

©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〒305-0804

茨城県つくば市旭１番地

企画部研究評価・推進課

TEL 029-864-2675