第１節 目 的

第１章
第１節

§1目

総目

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再生可能エネルギー創出を実現するため，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「バイオガスを活用した効果的な再生可能エネルギー生産システム」（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等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コスト縮減や再生可能エネルギー創出を実現し，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，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および表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 年度では，［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事業を実施している。
平成 24 年度では，[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（リン）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 事業を実施している。
本技術は，［2］［3］に係る革新的技術を含むシステムであり，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，「地域特性を活かした多様なバイオマスによるガスの精製技術，鋼板製消化槽の可視化技術など，従来技術よりも高機能なシステム技術であり，実証研究において一定の成果が得られた」と評価されている。
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再生可能エネルギー創出を実現するため，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，地方公共団体等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，導入検討，計画・設計および維持管理等に関する技術的事項についてとりまと(1)第１章 総 則めている。
管きょ
流⼊

下⽔
熱利⽤

下⽔処理場

①
⽔処理(固液分離)

H23年度実証事業

放流

⑥

下水処理

熱
下⽔
汚泥

場内・
場外利⽤

⑦
エネルギー

資源
肥料

②

窒素除去

ガス
回収

⑧
リン
回収

汚泥処理

エネルギー

⑤

発電所
・製紙
⼯場等

固形燃料化

③
バイオ
ガス

①⽔処理（固液分離）②バイオガス回収③バイオガス精製④バイオガス発電の技術を組み合わせたシステム

H24年度実証事業
ガス精製
ガス

④ 発電

都市ガス
・⼯場・発電等

処理場内
利⽤等⑤下⽔汚泥の固形燃料化⑥未処理下⽔の熱利⽤⑦栄養塩(窒素)除去⑧栄養塩(リン)除去･回収の各技術

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）
表１-１ B-DASHプロジェクトの各実証事業の概要
採択年度

実証対象

実証
実証事業名

(No.)

実施者

実証事業の概要

テーマ

フィールド

①水処理
②ガス回収
④ガス発電

徹底的な固液分離と資源回収を基本コンセプトに
超高効率固液分離
省エネ・創エネ両面から下水処理場全体をマネジ
メタウォーター（株）・技術を用いたエネメントする「エネルギー自給型下水処理場」を目指
地方共同法人日本 大阪市中浜下
ルギーマネジメント
し、「超高効率固液分離」「高効率高温消化」「ス下水道事業団 共同 水処理場システムに関するマート発電システム」を組み合わせ、システムとし研究体
実証事業て機能させることによる、温室効果ガス排出量削減および建設費・維持管理費削減効果を実証

②ガス回収
③ガス精製

地域バイオマスを下水処理場に受け入れてバイ
神戸市東灘処理場
オガス発生量を増加させ、有効利用することによ（株）神鋼環境ソ
再生可能エネル
神戸市東灘処 る温室効果ガス排出量削減を実証する。また、鋼リューション・神戸市
ギー生産・革新的理場
板製消化槽、新型バイオガス精製装置、高効率共同研究体
技術実証事業
ヒートポンプ等を組み合わせることによる建設費・維持管理費削減効果を実証

平成２４
（１）

⑤固形燃料化

温室効果ガスを排 長崎市・長崎総合科
連続式水熱反応器および高速消化槽を用いて生出しない次世代型 学大学・三菱長崎機 長崎市東部下 成した消化ガスを利用して消化汚泥を固形燃料
下水汚泥固形燃料 工株式会社 共同研 水処理場化することによるコスト縮減効果や再生可能エネ化技術
究体
ルギー創出効果等を実証（２）⑤固形燃料化

廃熱利用型 低コ
ＪＦＥエンジニアリン
スト下水汚泥固形グ株式会社
燃料化技術

（３）

⑥下水熱利用

（４）

⑦窒素除去

（５）

⑧リン回収

平成２３
（１）

本技術
（２）

焼却炉廃熱利用による下水汚泥固形燃料の低コ
松山市西部浄 スト製造や、製造燃料の焼却炉利用による補助化センター
燃料の削減等によるコスト縮減効果や省エネルギー効果等を実証

管路内設置型熱回 大阪市・積水化学工
収技術を用いた下 業株式会社・東亜グ 大阪市海老江 管更正組込方式の管路内設置型熱回収技術によ
水熱利用に関する ラウト工業株式会社 下水処理場
るコスト縮減効果や省エネルギー効果等を実証
実証事業
共同研究体
固定床型アナモッ
熊本市・地方共同法
汚泥処理の返流水等からの窒素除去に、固定床
クスプロセスによる人日本下水道事業 熊本市東部浄 方式を用いた高効率なアナモックス反応技術を適
高効率窒素除去技団・株式会社タクマ 化センター
用させることによるコスト縮減効果や省エネル術に関する技術実
共同研究体
ギー効果等を実証
証事業
神戸市東灘処理場
栄養塩除去と資源水ing株式会社・神戸
再生（リン） 革新
消化汚泥からのリン除去回収技術の高効率化に
市・三菱商事アグリ 神戸市東灘処
よるコスト縮減効果や得られたリン資源の利活用
的技術実証事業－
サービス株式会社 理場
KOBEハーベスト等を実証
共同研究体（大収穫）プロジェ
クト－(2)

第１節 目 的

本技術は，バイオガス回収技術とバイオガス精製技術とから構成される。システムフロー図を図１-２に示す。

図１-２

システムフロー図

バイオガス回収技術は，地域バイオマス受入・混合調整設備，高機能鋼板製消化槽，高効率ヒートポンプから構成されており，下水処理場に地域バイオマスを受け入れ，下水汚泥と混合消化することにより，地域バイオマスから再生可能エネルギーであるバイオガスを生産するシステムである。また，下水熱等の未利用熱を高効率ヒートポンプを用いて回収し，消化槽の加温に利用することで，バイオガスの場内消費量を削減し，バイオガス有効利用量を増大させる。
バイオガス精製技術は，新型バイオガス精製装置，円筒形中圧ガスホルダ等から構成されており，バイオガス中の不純物を除去し，メタン濃度 97％以上の高品位ガスを精製・貯留し，各有効利用設備へ圧送するシステムである。
本技術に関する実証研究の成果と，当該成果に基づいて試算したシステム全体での建設・維持管理コスト縮減効果および温室効果ガス排出量削減効果については，図１-３本実証事業の概要に示すとおりである。評価規模（下水汚泥 7 t-ds/日＋地域バイオマス 3.4 t-ds/日）におけるシス
テム全体でのコスト縮減率は，建設コストで 18％，維持管理コストで 123％，ライフサイクルコストで 40％である。また，温室効果ガス排出量削減率は，463％である。

(3)

第１章 総 則

１．革新的技術の概要・特徴

２．実証研究に基づく目標と成果
��率�ー��ン�に����用����目標：エネルギー使用量20％削減�

��バイオマス混合消�に��バイオガス増量
�目標：10％増量�
食品製造系＋
木質系混合

3.2

下水汚泥
VS容積負荷［kg/(m 3･日)］

1.32（100%） 1.17（78%）

1.04（64%）

3.0

投入VS当たり
ガス発生量［m 3N/t-VS］
ガス発生倍率［m3N/m 3］

食品製造系

00.33（22%）

0.30（19%）

木質系

000.27（17%）

ラボ実験に基づく
推定値

537596579

実測値

510675644

測定値／推定値

0.95

1.13

1.11

測定値

13.117.820.9

地域バイオマス投入による増加率－36％

加熱COP（―）

食品製造系
混合

下水汚泥のみ�����
28～31℃

2.8
2.6
�����
19～23℃�ー��ン�
������

2.4

76～82℃

2.260％

050

100

150200250300

加温熱量（kW）

食品製造系バイオマス混合（VS比率約20％） ⇒ガス発生量36％増加

COP：2.7～3.1 ⇒エネルギー使用量削減20％以上

新型バイオガス精製・貯留・圧送システムの�ス�縮減 �目標：維持管理費20％縮減�

維持管理費（百万円/年）

点検補修

20

電気15105

システム構成脱硫＋低圧ガスホルダ＋
従来精製
従来型バイオガス精製装置
脱硫＋低圧ガスホルダ＋
従来脱硫
シロキサン除去・除湿・昇圧
新型バイオガス精製装置＋新型精製
円筒形中圧ガスホルダ
新型精製は，従来精製と従来脱硫のシステムの機能を全て含む

0
従来精製

従来脱硫

新型精製

バイオガス処理量当たりの消費電力（kWh/m3N)

1.025

従来型
新型

0.8

y = 2.00 x-0.27
R² = 0.367

0.60.4y = 5.48 x-0.489
R² = 0.652

0.20.0100

150

200250バイオガス処理量 （m3N/h）
バイオガス精製・貯留・圧送システムの維持管理費比較
バイオガス精製装置の消費電力比較（バイオガス処理量2,800 m3N/日規模）
新型精製・貯留・圧送システムの維持管理費 ⇒従来精製に対して50％以上縮減，従来脱硫に対して同等以下
バイオガス精製装置の消費電力 ⇒新型バイオガス精製装置は従来型に対して18％削減

図１-３

本実証事業の概要（１）

(4)

300

第１節 目 的

３．評価規模のフロー（FS）
システム全体革新的技術

地域バイオマス

処理施設

場内

高効率ヒートポンプ

3.4 t-ds/日

地域バイオマス受入・混合調整設備

下水汚泥

場外

新型バイオガス精製装置
処理能力
300 m3 N/h

高機能鋼板
製消化槽
4,000 m3円筒形中圧
ガスホルダ
幾何容積
80 m3 ×2

7 t-ds/日

ガス有効利用精製バイオガス
2,701 m 3 N/日

汚泥焼却設備

汚泥脱水設備

従来技術との差分でコストを加算
システム全体

従来技術

処理施設

地域バイオマス

場外

PC製卵形
消化槽
3,500 m3

下水汚泥

場内

798 m 3 N/日

温水ボイラ

低圧
ガスホルダ
700 m3 ×2

乾式脱硫
処理能力
150 m3 N/h

革新的技術との差分でコストを加算

従来型バイオガス
精製装置
処理能力 150 m3 N/h

7 t-ds/日

ガス有効利用精製バイオガス
883 m 3 N/日

汚泥脱水設備

汚泥焼却設備４．システム全体の建設・維持管理およびライフサイクルコストと温室効果ガス排出量の削減効果
維持管理
コスト

建設コスト

18%縮減

100

支出（電力・点検補修等）

収入（ガス売却）

50

123%縮減0‐50�������������
�����

‐100
従来技術
300
ライフサイクルコスト

40%縮減

250200����������

増（建設・撤去、電力・点検補修等）

減（ガス売却）����������

温室効果ガス排出量463�削減

150
施設運転時の排出量＋施設建設・廃棄時の排出量100500従来技術 革新的技術

図１-３

本実証事業の概要（２）

(5)

革新的技術

第１章 総 則

第２節

§2

適用範囲

適用範囲
本ガイドラインは，本技術のシステム全体または一部についての，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。
本技術のシステム全体を同時にまたは段階的に導入する場合，または，一部の要素技術のみを導入する場合のどちらにも，本ガイドラインは適用される。
本ガイドラインは，地方公共団体等の下水道事業者および関連する民間企業等に利用されることを想定して策定している。

(6)

第３節 用語の定義

第３節§3用語の定義

用語の定義

本ガイドラインの中で取り扱う用語は，それぞれ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・設計指針と解説人日本下水道協会），「下水道用語集2009 年版」（社団法2000 年版」（社団法人日本下水道協会）に準拠する。

(1)バイオマス
動植物由来の再生可能な有機性資源のことをいう。したがって，植物のみならず動物由来のものも含まれる。
(2)消化バイオマス中の有機物質を嫌気性または好気性微生物の働きでガス化・液化・無機化し，安定化・減量化することをいうが，本ガイドライン中の消化とは嫌気性消化のことを指す。
(3)地域バイオマス
下水処理場近隣から発生する食品製造系バイオマスおよび木質系バイオマスをいう。
(4)食品製造系バイオマス
食品製造工程から排出されるバイオマスで，汚泥，廃酸，廃油，動植物性残さをいう。
(5)木質系バイオマス
森林，公園等から排出されるバイオマスで，間伐材，剪定枝，芝をいう。
(6)地域バイオマス賦存量
地域バイオマスの潜在的な発生量をいう。
(7)共処理地域バイオマスを下水道終末処理場で受け入れて下水汚泥とともに処理する方式をいう。
(8)バイオガス
嫌気性消化タンクでバイオマス中の有機物が微生物により代謝分解され発生するガスをいう。
(9)バイオガス精製装置
バイオガス中の不純物を除去する装置をいう。
(10)精製バイオガス
バイオガス精製装置において不純物が除去されたバイオガスをいう。
(11)m3N
標準状態（101.32 kPa，０℃）に換算した気体の体積を m3 単位で表示していることを示す。
本定義を表す記号として Nm3 が広く用いられているが，SI 単位系で記号 Nm3 はニュートン立方メートルを表すため，本ガイドラインでは m3N を用いる。

(7)

第１章 総 則(8)