日本の環境装置産業による環境負荷低減効果について（公共下水処理編）
一般社団法人 日本産業機械工業会
環境装置部会 環境負荷低減効果調査委員会
1.国内における公共下水道の変遷
世界の主要大都市では古くから生活や生産で使い終わった水を、排水路を通じて流す下水道が整備されてきた。産業革命以降、都市人口の増加に伴って増えたし尿（排泄物）を処理しきれず、衛生状態悪化の原因として問題視され始めた。そのため 19 世紀中頃にはコレラ対策として遮断下水道を始めたロンドンを皮切りに、欧米において下水への取り組
みが本格的に行われるようになった。
当初は排水をそのまま河川に放流することが一般的だったが、その後、20 世紀に入ってから排水中の汚染物質である有機物除去を目的として、微生物を用いた下水処理技術（活性汚泥法）が考案され、河川を汚さずに排水を放流することが可能となった。
わが国においてし尿は、農業利用（肥料化）が広く行われてきたが、明治時代以降は欧米と同じく都市人口の増加により、処理されていない汚水（し尿を含む排水）が原因で水環境が悪化するようになった。国内でも明治時代半ば（1884 年）に初めて近代的な下水道が作られて以降、産業の発展に伴う都市人口の拡大を背景として、下水道整備が進められてきた。そして現在の下水道普及率は約 8 割に及ぶ（国交省データ平成 28 年度末）。また、大正時代（1922 年）に日本初の下水処理場が完成した後、全国各地に下水処理施設が作られており、現在は約 2,200 カ所が供用されている（国交省データ平成 27 年度末）。
このように日本における下水処理技術は有機物の除去から始まったが、昭和 30 年
（1955 年）頃から高度経済成長の陰で工場排水などの増大による水質悪化が顕著となり、河川、湖沼、海域の水質汚濁防止も求められるようになった。更に窒素、リンなどの栄養塩類による富栄養化によって閉鎖性水域の水質汚濁が問題となり、通常の下水処理に比べ浄化能力が高い高度処理が求められるようになった。高度処理された水は公園の修景水、トイレ用水などの中水道等として有効利用が図られている。
下水処理工程では、送水に必要なポンプや排水中の有機物を処理するため微生物に酸素を供給する散気装置など様々な機器を使用しており、多大な電力消費を伴う。わが国において下水処理で消費する電力量は約 70 億 kWh/年（国内消費の約 0.7％）に上り、温室効
果ガスの排出量に換算すると約 662 万 t-CO2/年（国内における排出量の約 0.5％）を占めており（国交省データ平成 23 年）、業界全体として消費電力量低減に取り組んでいる。具
体的には高効率なモータを搭載したポンプや送風機等の採用による省エネルギー化のほか、下水処理で発生する汚泥（下水汚泥）には生物資源が多量に含まれていることからバ
イオマスエネルギーの有効利用として汚泥消化ガス発電、汚泥燃料化等が行われている。
また近年、地球温暖化対策に加えてマイクロプラスチック（粒径 5mm 以下）による海洋汚染が環境課題として深刻視されており、洗濯排水中の合成繊維くずや化粧品等に含まれ

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るマイクロビーズなどが家庭排水から下水道に集約される。そして、下水処理施設においてその 9 割が除去されるとされている。しかし下水処理過程で排出される汚泥には捕集されたマイクロプラスチックが含まれ、海洋投棄や安易な埋立てでは最終的に海洋へ流出してしまう。そこで、下水処理全体での最適処理方法の構築が求められている。一方、捕集しきれない処理水中に含まれるマイクロプラスチックは微小且つ極めて軽く、環境中で分解されにくいため、河川・海洋に放出されてしまっている。今後はさらに微細なマイクロ
プラスチックまで捕集可能な新たな技術開発が求められる可能性がある。
一方、日本国内では下水処理施設が充実し水質浄化が進みすぎて、ノリの養殖に必要な窒素分が不足するなど、沿岸環境が汚染以前の生態系に戻らない現象が起きている。単に浄化技術の高度化を求めることなく生態系との調和が求められている時代となっている。

11,636 人
91.7%

図 1.汚水処理人口普及率の推移（出典：国土交通省）

図２．下水汚泥リサイクル率※の推移（出典：国土交通省）※緑農地利用や建設資材利用など、下水汚泥をリサイクル（資源化）する割合
下水汚泥リサイクル率＝下水汚泥有効利用量／下水汚泥総発生量×100％（乾燥重量）
有機分：エネルギー利用（バイオガス、固形燃料利用等）、緑農地利用（肥料、土壌改良剤等）
無機分：建設資材利用（セメント原料、レンガ・骨材等））
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2.国内下水道技術による環境負荷低減効果
発展途上国においては、下水処理施設が未整備の地域も多く、現在もラグーンと呼ばれる「ため池」や「腐敗槽」と呼ばれる簡易的な二層式のタンクに生活排水を流し、自然分解させる手法が広く取られている。腐敗槽においては土壌浸透による病原菌汚染が指摘されているほか、生活排水中に含まれる有機分は微生物の力により次第に分解し、温室効果ガスの一つであるメタンガス（CH4）を大気に排出する。さらに排水中には窒素分が含まれるためメタンよりも温暖化係数の高い亜酸化窒素（N2O）が発生するため、衛生的な観点だ
けでなく環境面でも適切な処理が求められている。前述のマイクロプラスチックもそのまま放流されてしまう。
そこで有機分や窒素分などの低減を目的に下水処理の普及が進められている。その一つとして、わが国で広く行われている標準活性汚泥法を例に取り、水質浄化と温室効果ガス削減技術について、以下にその貢献度の試算を示す。また、人口増加が世界的潮流にある中で水資源の確保が世界的な課題となっており、水質浄化と再生水の利用を軸とした水資
源の有効利用についても併せて算出する。
例として、人口 20 万人で下水道普及率 5%の地域をモデルに、日本の高度処理付加の省
エネ型活性汚泥法や汚泥消化ガス発電を導入し、さらに食品残さ等の地域のバイオマス資源を受け入れる設備を稼働させた場合に削減出来る温室効果ガス及び水の使用量の削減について算出する（算出根拠は巻末）。
なお、下水道普及率とは対象とする地域の全人口のうち下水道に下水を流すことが出来る区域の人口の割合を示すものである。ここで、下水はトイレ排水（し尿）と台所・風呂等の生活排水（雑排水）に大別される。下水処理施設においては下水全般を処理するのに対し、下水処理施設が整備されていない区域では、し尿のみを対象とする（単独）浄化槽や腐敗槽が広く使用されており、雑排水は無処理のまま河川等に放流されることも多い。
また、下水道管が敷設されている区域でも下水処理を経ずに、そのまま河川等に放流されている場合もあり、下水道処理人口普及率が高くても下水処理率が低い地域も存在する。
この試算においては現況ケースでは下水道普及地域では生活排水をラグーンに流して自然分解させる処理が行われることを想定する。下水道未普及地域ではし尿のみを腐敗槽に流すものとし、し尿以外の雑排水は河川にそのまま放流されるものとする。腐敗槽ではし尿等をタンクに集め上澄みのみを河川に放流する仕組みとなっているため、汚濁物質は半分程度除去される。
まず、現況ケースでは人口 20 万人のうち、下水道普及率が 5%とすると、1 万人は下水をラグーンへ流し自然分解される。一方で残りの 95%にあたる 19 万人はし尿を腐敗槽に流す。環境省「浄化槽管理者への設置と維持管理に関する指導・助言マニュアル」によると、下水は一人あたり 200L/日発生し、そのうち、し尿は 50L/日である。したがって、現況ケースでは下水とし尿、その他の生活排水（雑排水）が次のとおり発生する。

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①現況ケースでの下水の発生量
生活排水の原単位 × 人口
= 200【L/日・人】× 10,000【人】(=200,000【人】× 5%) ×10-3 = 2,000【m3/日】②現況ケースでのし尿の発生量
生活排水の原単位 × 人口
= 50【L/日・人】× 190,000【人】(=200,000【人】× 95%) ×10-3 = 9,500【m3/日】③現況ケースでの雑排水の発生量
生活排水の原単位 × 人口
= 150【L/日・人】× 190,000【人】(=200,000【人】× 95%) ×10-3 = 28,500【m3/日】
ラグーンは大きなため池で下水中の汚濁物質等を自然分解し浄化するため、その際にメタン（CH4）や亜酸化窒素等（N2O）の温室効果ガスが発生する。また、腐敗槽においても汚濁物質が 50%は除去されるが、排出される残りの 50%は自然分解されるため、同様に温室効果ガスが発生する。また、その他の生活排水は未処理のまま河川に流出するため、温室効果ガスが発生する。温室効果ガス発生量を算出するにあたり、環境省 温室効果ガス排出量算定方法検討会「温室効果ガス排出量算定に関する検討結果 第４部 廃棄物分科会報告書」を基に排出汚水中の有機物及び窒素量を求める。汚水中の汚濁物質（有機物）の量は BOD で表し、一人当たりでは下水全体で 40g/日、し尿のみでは 13g/日とする。窒素量は下水全体で 10g/日、し尿のみで 8g/日とする。

普及 5%
下水
2,000m3/日

ラグーン

未普及 95%
し尿9,500 m3/日

腐敗槽
BOD 除去 50%

自然分解

自然分解
雑排水
28,500 m3/日
図 3. 現況ケースの下水・し尿処理状況4

④現況ケースで下水・し尿・雑排水が自然分解する時に発生する CH4
有機物量 × 排出係数 × 地球温暖化係数= (40【g/人・日】× 10,000【人】＋ 13【g/人・日】× 190,000【人】× 1/2+ 27【g/人・日】× 190,000【人】) × 0.06【kgCH4/BOD】× 28【tCO2/tCH4】= 11.365【tCO2/日】⑤現況ケースで下水・し尿・雑排水が自然分解する時に発生する N2O
窒素量 × 排出係数 ×

地球温暖化係数= (10【gN/人・日】× 10,000【人】＋ 8【gN/人・日】× 190,000【人】+ 2【gN/人・日】× 190,000【人】) × 0.0079【kgN2O/kgN】× 265【tCO2/tN2O】=4.187【tCO2/日】⑥現況ケースで下水・し尿・雑排水から発生する温室効果ガス
メタンガス ＋ 亜酸化窒素=④11.365【tCO2/日】 ＋ ⑤4.187【tCO2/日】 =15.552【tCO2/日】

15.552【tCO2/日】 × 365【日/年】 = 5,677【tCO2/年】
したがって、年間で 5,000 トン以上の温室効果ガスが発生すると見積もられる。
これに対し、日本の高度処理付加の省エネ型活性汚泥法と汚泥消化ガス発電を導入し、さらに食品残さ等の地域のバイオマス資源を受け入れる設備を稼働させた場合の温室効果
ガス発生量を算出する。人口 20 万人のうち、下水道普及率が 50%とすると、10 万人は下水を下水道管へ流し、下水処理施設で処理させる。一方で残りの 50%にあたる 10 万人は現況ケースと同様にし尿のみを腐敗槽に流す。したがって、モデルケースでは下水とし、雑排水・し尿が次のとおり発生する。

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下水道収集省エネ型活性20,000m 3 /日

汚 泥 処 理NP 同時除去再 利 用 水下 水 汚 泥集落排水処理コ ミ プ ラ処 理 汚 泥汚泥消化発電消 化 汚 泥バイオマス系

省エネ型脱水廃棄物

固形廃棄物収集電廃棄物焼却発電未普及 50%
し尿
5,000 m3/日

腐敗槽
BOD 除去 50%
自然分解

雑排水
15,000 m3/日
図 4. モデルケースの下水・し尿処理状況⑦モデルケースでの下水の発生量
生活排水の原単位 × 人口
= 200【L/日・人】 × 100,000【人】（=200,000【人】× 50%）= 20,000【m3/日】⑧モデルケースでのし尿の発生量
生活排水の原単位 × 人口=50【L/日・人】 × 100,000【人】（=200,000【人】× 50%）=

5,000【m3/日】⑨モデルケースでの雑排水の発生量
生活排水の原単位 × 人口
= 150【L/日・人】 × 100,000【人】（=200,000【人】× 50%）= 15,000【m3/日】

腐敗槽での温室効果ガス発生のほか、下水処理場でも処理の過程でメタンや亜酸化窒素
は発生し、その発生量は処理水量に比例するとする。

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⑩モデルケースで下水・し尿・雑排水から発生する CH4(下水処理量 × 排出係数 ＋ し尿の有機物量 × 排出係数
＋ 雑排水の有機物量 × 排出係数 ＋ 処理水中の有機物量 × 排出係数)×

地球温暖化係数= (20,000【m3/日】× 0.00088【kgCH4/m3】＋ 13【g/人・日】× 100,000【人】× 1/2 ×

0.06【kgCH4/BOD】＋ 27【g/人・日】× 100,000【人】× 0.06【kgCH4/BOD】＋ 20,000 【m3/日】
× 15【mg/L】×

0.06【kgCH4/BOD】) × 28【tCO2/tCH4】=6.625【tCO2/日】⑪モデルケースで下水・し尿・雑排水から発生する N2O(下水処理量 × 排出係数 ＋ し尿の窒素量 ×

排出係数+ 雑排水の窒素分 × 排出係数＋

処理水中の窒素量 ×排出係数) × 地球温暖化係数3= (20,000【m /日】× 0.00016【kgN2O/m3】＋ 8【gN/人・日】× 100,000【人】× 0.0079【kgN2O/kgN】＋ 2【gN/人・日】× 100,000【人】× 0.0079【kgN2O/kgN】＋ 20,000【m3/日】× 12【mg/L】× 0.0079【kgN2O/kgN】) × 265【tCO2/tN2O】=3.444【tCO2/日】⑫モデルケースで下水・し尿・雑排水から発生する温室効果ガス
メタンガス ＋ 亜酸化窒素= ⑩6.625【tCO2/日】＋ ⑪3.444【tCO2/日】= 10.069【tCO2/日】
10.069【tCO2/日】× 365【日/年】 =3,675【tCO2/年】
したがって、年間で 4,000 トン弱の温室効果ガスが発生すると見積もられる。
次に、下水処理で発生する汚泥と合わせて食品残さ・浄化槽汚泥等の地域バイオマスを受け入れて消化ガス化発電を行うことで得られる電気量を算出する。下水汚泥は下水を水処理施設で処理する際に発生する有機物の塊であり、その発生量は下水量に比例する。ここでは国土交通省「下水汚泥エネルギー化技術ガイドライン－平成 29 年度版－」を基に下水から発生する下水汚泥量を算出し、併せて地域バイオマスを受け入れて消化ガス化発電を行うことで得られる電力量を求める。
発生する汚泥は処理工程により最初沈殿池汚泥（生汚泥）と余剰汚泥と 2 種類に分けられ、それぞれの発生量は下水量 20,000m3/日では次のとおりとなる。

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⑬モデルケースで下水から発生する生汚泥●生汚泥(乾燥重量) ： (流入 SS（SS：懸濁物質） － 反応槽流入 SS) × 下水量= (180【mg/L】 － 90【mg/L】) × 20,000【m3/日】×10-3= 1,800【kgds/日】●生汚泥(湿重量) ： 生汚泥(乾燥重量) ÷ (100 － 濃縮生汚泥含水率) / 100= 1,800【kgds/日】 ÷ (100 － 97)/100= 60,000【kgwt/日】⑭モデルケースで下水から発生する余剰汚泥●余剰汚泥(乾燥重量)：(a×反応槽流入 S-BOD ＋ b×反応槽流入 SS － c×HRT/24×MLSS) × 下水量= (0.5×93【mg/L】＋0.95×90【mg/L】－0.04×8/24×1,500【mg/L】)
×20,000【m3/日】×10-3= 2,240【kgds/日】●余剰汚泥(湿重量)：余剰汚泥(乾燥重量) ÷ (100 － 濃縮余剰汚泥含水率) / 100= 2,240【kgds/日】 ÷ (100 － 96) / 100= 56,000【kgwt/日】
a：S-BOD(溶解性 BOD)の汚泥転換率（＝0.5）、b：SS の汚泥転換率（＝0.95）、
c：自己分解率（＝0.04）、HRT：滞留時間（＝8）
、MLSS：活性汚泥浮遊物質（＝1,500）⑮モデルケースで下水から発生する汚泥量
生汚泥 ＋ 余剰汚泥
発生汚泥量（乾燥重量）： 1,800【kgds/日】＋ 2,240【kgds/日】= 4,040【kgds/日】
発生汚泥量（湿重量） ：60,000【kgwt/日】＋56,000【kgwt/日】=116,000【kgwt/日】
したがって、下水汚泥発生量は乾燥重量で 4t、水分を含んだ湿重量で 116t となる。
発生した下水汚泥を消化発酵させバイオガスを発生させると、次のとおり約 1,800(Nm3/日)が得られる。なお、消化発酵した後の汚泥を消化汚泥と言い、脱水処理後の脱水汚泥
量は 13t 弱となる。
⑯モデルケースで下水汚泥を消化ガス化することで得られるバイオガス量
発生汚泥量(湿重量) × 固形物濃度 × 有機物濃度 × ガス転化量= 116,000【kgwt/日】 × 3.5% × 80% × 0.550【Nm3/kgVS】= 1,786【Nm3/日】 ※バイオガス濃度：60%

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⑰モデルケースで下水汚泥を消化ガス化した際に発生する消化汚泥量
発生汚泥量(乾燥重量)×(1 － 有機物濃度/100×消化率/100)／(1 － 含水率/100)= 4,040【kgds/日】 × (1 － 80/100 × 50/100) ／ (1 － 81/100)= 12,758【kgwt/日】
同様に地域バイオマスを受け入れて消化ガス化をした際に得られるバイオガス及び発生する消化汚泥の脱水汚泥量を算出する。今回生ごみ相当の地域バイオマスを下水汚泥の10%投入すると仮定すると、次のとおりとなる。
⑱モデルケースで地域バイオマスを消化ガス化することで得られるバイオガス量
投入汚泥量(湿基準受入れ量×(100－異物割合))×固形物濃度×有機物濃度×ガス転化量= 116,000【kgwt/日】 × 10% × (100 － 10)/100 × 22% × 94% × 0.74
【Nm3/kgVS】= 1,598【Nm3/日】※バイオガス濃度：60%⑲モデルケースで地域バイオマスを消化ガス化した際に発生する消化汚泥量
投入汚泥量(乾燥基準受入れ量×(100－異物割合)/100)
×(1 － 有機物濃度/100×消化率/100) ÷ (1 － (100－固形物濃度)/100)= 116,000【kgwt/日】 × 10% × 22% × (100 － 10)/100
×(1 － 94/100 × 80/100) ÷ (1 － (100 － 81)/100)= 2,998【kgwt/日】

また、下水処理施設ではポンプのほか、有機物を分解するために使用する空気を送る送風機、撹拌機、発生した汚泥を脱水する脱水機等で電気を使用する。電気を消費する際は発電所由来の二酸化炭素排出を考慮する必要がある。ここでは(公財)日本下水道新技術機
構「活性汚泥法等の省エネルギー化技術に関する技術資料」を基に下水処理量 20,000 m3/
日での消費電力量を近似式により内挿で求め、温室効果ガス排出量を算出した。なお、下水処理施設は水処理施設と汚泥処理施設、ポンプ場に大きく分かれており、水処理施設では消費電力量の約 60%を占める送風設備の省エネ化をもって算出した。また、汚泥処理施設は省エネ化により 4%の消費電力量が低減されるとして算出した。なお、消化ガス化発電に伴う消費電力量は水処理施設及び汚泥処理施設、ポンプ場での消費電力量の合計と比べて無視出来るため、算出対象としていない。

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表 1. 活性汚泥法における省エネルギー化技術導入前後の消費電力量（水処理施設）
処理水量
消費電力量（従来型）(うち、送風設備)
消費電力量（省エネ型）(うち、送風設備)

m3/日
kWh/年
kWh/年

10,00040,000100,000

771,0822,538,252

6,123,698(467,434)(1,754,180)(4,420,296)

645,288

1,708,252

4,016,042(341,640)(924,180)(2,312,640)

20,000(モデル)
991,398

表 2. 活性汚泥法における省エネルギー化技術導入前後の消費電力量（汚泥処理施設）
20,000処理水量m3/日

10,00040,000100,000※

脱水汚泥量kgwt/日9,182

36,727

91,81815,756

消費電力量（従来型）

kWh/年

136,963455,016

907,451-

消費電力量（省エネ型）

kWh/年

131,484

436,815871,153

209,379(モデル)※汚泥消化を行わない場合、活性汚泥法での脱水処理対象は、最初沈殿汚泥と余剰汚泥である。発生汚泥量は処理水量に比例するものとして、⑮発生汚泥量(乾燥重量)から比例計算で算出した（含水率 78%)）。
ただし、本算出のモデルケースでは消化汚泥量(⑰及び⑲の合計)とした。
⑳モデルケースにおけるポンプ場での消費電力量
0.163×水量×揚程/ポンプ効率= 0.163×20,000/1,440【m3/min】×10【m】/0.75×24【hr/日】×365【日/年】= 264.4【MWh/年】㉑モデルケースで消費する電力量
水処理施設での消費分 ＋ 汚泥処理施設での消費分 ＋ ポンプ場での消費分= 991,4【MWh/年】＋ 209.4【MWh/年】＋ ⑳264.4【MWh/年】= 1,465【MWh/年】
以上により、消費電力量は 1,465MWh/年と算出した。
モデルケースでは発生したバイオガスを用いて消化ガス発電を行うこととし、発電効率39%のガスエンジンで発電出来る。その電力量が石炭火力発電の代替となったとして計算する。330 日稼働させたと想定して年間の発電量を算出する。
㉒下水汚泥由来・地域バイオマス由来の各バイオガス発熱量の合計
バイオガス低位発熱量×メタン濃度【%】×ガス発生量（下水汚泥由来＋地域バイオマス由来）= 35.739【MJ/Nm3】×60/100×（⑯1,786【Nm3/日】 ＋ ⑱1,598【Nm3/日】）= 72,566【MJ/日】

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㉓モデルケースで発電する電力量
下水汚泥由来・地域バイオマス由来の各バイオガス発熱量の合計×発電効率【%】÷3,600【MJ/MWh】= ㉒72,566【MJ/日】 ×39/100÷3,600【MJ/MWh】 = 7,861【MWh/日】⇒年間：7,861【MWh/日】×330【日/年】=2,594【MWh/年】
以上計算の結果、施設内発電量は 2,594MWh/年となる。
㉔発電電力量余剰分
モデルケースで発電する電力量 - モデルケースで消費する電力量= ㉓2,594【MWh/年】- ㉑1,465【MWh/年】＝1,129【MWh/年】
つまり、消費電力分をすべてカバーし、余剰分として 1,129MWh/年が得られる結果となった。そして、消化ガス発電で得られる電力が石炭火力発電の代替となったことで、二酸化炭素の削減が期待できる。
㉕モデルケースで余剰電力が石炭火力発電を代替して削減できる二酸化炭素量
発電電力量余剰分 × 系統電力の排出係数 = CO2 削減量= ㉔1,129【MWh/年】× 0.6377【tCO2/MWh】= 720【tCO2/年】
期待される削減温室効果ガスは 720 トンと算出された。
㉖モデルケースにて正味で発生する温室効果ガス量
下水・し尿・雑排水から発生する温室効果ガス － 石炭火力発電を代替して削減出来る二酸化炭素量= ⑫3,675【tCO2/年】 － ㉕720【tCO2/年】= 2,955【tCO2/年】
したがって、下水・し尿の処理及び自然分解から発生する温室効果ガスから石炭火力発電の代替で削減される二酸化炭素量を引いた、モデルケースでの正味の温室効果ガス発生量は年間で 3,000 トン余りとなる。
㉗モデルケースを導入した場合の温室効果ガス削減効果
現況ケースで発生する温室効果ガス － モデルケースで発生する温室効果ガス= ⑥5,677【tCO2/年】－ ㉖2,955【tCO2/年】= 2,711【tCO2/年】
これにより、現況ケースにおいて高度処理付加の省エネ型活性汚泥法や汚泥の消化ガス化発電を導入し、生ごみ等の地域のバイオマス資源を受け入れる設備を稼働させた場合に温室効果ガスを年間で 2,700 トン程度を削減出来ると見積もられた（図 5）。

11CO2 換算で年間2,700 トン削減

図 5. 下水・し尿の腐敗槽やラグーンでの処理から下水の高度処理・消化ガス化発電への代替による温室効果ガス削減効果（人口 20 万人、下水道普及率 5%→50%）
また、ラグーンや腐敗槽など浄化処理が充分に行われていない排水を環境基準に適合す
るレベルまで希釈するためにはきれいな水が大量に必要となる。それは水資源利活用の観点からも削減して正規の利用が必望まれる。一方、下水処理によって得られる処理水は有機物が除去されているため、環境基準に達するまでには少量の希釈水で済む。
㉘現況ケースで排水の清澄化に必要な希釈水{有機物量(ラグーン由来＋腐敗槽排水由来＋未処理雑排水由来)÷環境基準値}－排水量=｛（40【g/人・日】× 10,000【人】＋13【g/人・日】× 190,000【人】× 1/2＋27【g/人・日】× 190,000【人】)÷5【mg/L】｝－ 40,000【m3/日】= 1,313,000【m3/日】㉙モデルケースで排水の清澄化に必要な希釈水{有機物量（腐敗槽排水由来+未処理雑排水由来+処理水由来）÷環境基準値} － 排水量=｛（13【g/人・日】× 100,000【人】× 1/2 ＋ 27【g/人・日】× 100,000【人】＋ 20,000 【m3/日】× 15【mg/L】）÷ 5【mg/L】｝－ 40,000【m3/日】= 690,000【m3/日】｝㉚モデルケースと現況ケースで必要な清澄水の差㉘1,313,000【m3/日】－ ㉙690,000【m3/日】= 623,000【m3/日】
現況ケースではラグーンと腐敗槽からの排水を標準的な環境基準を満たすように希釈す
るには清澄水が 130 万 m3 以上必要となる。日本の下水処理技術を採用し衛生的に処理がなされるようになった場合には 70 万 m3 未満に抑制出来る。したがって、日本の下水処理技術の導入により半分近くの節水効果が見込める（図 6）。

121 日当たり 62 万m3 削減

図 6. 下水・し尿の腐敗槽やラグーンでの処理から下水の高度処理・消化ガス化発電への代替による清澄水の削減効果（人口 20 万人、下水道普及率 5%→50%）133.先端技術を適用した場合のＡＳＥＡＮ諸国首都圏での環境負荷低減効果の算出
日本の下水処理技術を、現在も下水道の普及が途上にある（タイやインドネシア）或いは旧来技術に基づく下水処理を行っている（マレーシア、ベトナム）東南アジア諸国連合（ASEAN）各国の主要都市圏で適用した場合に、このモデルケースに基づいてどの程度温室効果ガス削減効果や清澄水使用量削減効果が期待されるかを試算すると表 4 のとおりとなる。なお、ジャカルタを例にとると年間で植林 15,800ha 分弱の温室効果ガス吸収効
果、東京ドーム 3 万倍分弱の清澄水の削減が見込まれる。
表 4．ASEAN 諸国の人口 100 万人を超える主要都市圏における日本の下水処理技術の導入による温室効果ガス削減量及び清澄水使用削減量
下水道

国名インドネシア

フィリピン
タイ
ベトナム

マレーシア
ミャンマー
カンボジア

都市圏
ジャカルタ
バンドン
スラバヤ
メダン
ジョグジャカルタ
スマラン
マカッサル
パレンバン
スラカルタ
デンパサール
バタム島
プカンバル
チルボン
マラン
マニラ
セブ
ダバオ
ジェネラル・サントス
バンコク
ホーチミン
ハノイ
ハイフォン
ダナン
クアラルンプール
ジョホールバル
ペナン
ヤンゴン
マンダレー
プノンペン

下水道

温室効果ガス

人口※1
削減量
普及率 ※ 2
普及率 ※ 3（万人) (％、現況) (％、モデル) (千トンCO 2 /年)
3,176
5
50
463
586
5
50
92
498
5
50
78
405
5
50
63
185
5
50
29
167
5
50
26
156
5
50
24
145
5
50
23
134
5
50
21
133
5
50
21
132
5
50
21
119
5
50
19
117
5
50
18
114
5
50
18
2,425
5
50
334
263
5
50
38
230
5
50
33
166
5
50
24
1,565
23
60
266
1,038
5
50
148
779
5
50
112
115
5
50
17
101
5
50
15
759
66
80
189
177
66
80
45
142
66
80
36
543
5
50
69
143
5
50
18
192
5
50
28

清澄水使用
削減量
（百万m 3 /年）

36,110
6,663
5,656
4,599
2,098
1,899
1,774
1,649
1,524
1,512
1,501
1,353
1,330
1,296
27,566
2,985
2,615
1,887
22,60811,802
8,851
1,308
1,148
15,896
3,707
2,974
6,174
1,626
2,177

※1 人口出典：Demographia World Urban Areas 13th Annual Edition: 2017:04
http://www.demographia.com/db-worldua.pdf※2 下水道普及率（現況）：アジア水環境パートナーシップ［WEPA］アジア水環境管理ア
ウトルック 2015（ただし、5%に満たない場合は 5%としている）※3 下水道普及率（モデル）：SDGs（持続可能な開発目標）「6.3 2030 年までに、汚染の減少、投棄の廃絶と有害な化学物・物質の放出の最小化、未処理の排水の割合半減及び再生利用と安全な再利用の世界的規模で大幅に増加させることにより、水質を改善する。」
より概算

14

4.国内技術の海外進出実例と累積実績の調査
日本の下水処理技術は海外にも既に数多く進出している。古くは 1970 年代から近年まで
国内の下水処理施設メーカは延べ 20 ヶ国以上の下水処理関連施設のプロジェクトに参加してきた。海外の下水処理関連施設は地域の実情に合わせて、ラグーンや膜処理、汚泥の焼却など様々な水処理方式に対応した設備を納めており、現在もメーカ各社が関わった件数は増加の一途にある。
日本の下水処理関連施設に携わっているメーカの海外における下水処理関連施設のプロ
ジェクトの推移を図 7 に示す。また、このほかにも洪水対策としての雨水排除を目的とした雨水ポンプの整備等で 400 万 m3/日程度の実績がある。
日本において下水処理施設を建設する際は概ね発注者側が基本設計を行い、図面発注す
る形態が取られているが、海外では図面発注のほかに、DB 方式と呼ばれる基本設計を除く
設計と施工をメーカ側に発注するケースがある。この場合コンサルタント企業が代表とな
り、エンジニアリング会社や設備メーカが下請けとなり施工・設備納入するなどの分業体制となっている。
次に図 8 に日本企業が主に進出しているアジア地域（東アジアや東南アジア）での下水処理関連施設の実績を示す。
現地での下水浄化のみならず、汚泥の焼却や乾燥消化ガス化発電等によって、汚泥の埋立て処分場から発生するメタンガスの抑制や石炭火力発電所の代替効果がもたらす温室効果
ガス削減に貢献している。

図 7. 日本企業による海外で携わった下水処理関連施設・設備の推移(累計)（2019 年 2 月時点、2020 年以降は現状見込み、環境負荷低減効果調査委員会
処理施設実績調査より）

15

海外下水

東南アジア、東アジア
以外の地域（参考）1,003,209m3/日
中国

韓国

84,900m /日
32,992,000 m3/日
フィリピン

ミャンマー

138,582 m3/日

4,800 m3/日
マレーシア

ベトナム

416,250 m3/日

732,850 m3/日
スリランカ
14,000 m3/日

インドネシア
10,000m3/日

シンガポール
668,000 m3/日

図 8. 日本企業による東南アジア、東アジアでの下水処理施設の実績（累計）（2019 年 2 月時点、環境負荷低減効果調査委員会 海外下水処理施設実績調査より）

16

5.【補足資料】
2019 から 2020 年度で検討した産業排水処理分野の試算において、嫌気性排水処理の後段処理に B-DASH 事業で性能が確認された「循環型散水ろ床処理」技術を検討に加えた。
その省エネルギー性に注目し、2018 年度に検討した下水処理にも適用を検討した結果を以下に示す。
5-1 2018 年度試算結果の概要（条件）
・人口 20 万人で下水道普及率 5%の地域を現況として設定
・モデルケースとして下水道普及率を 50%に向上したうえで日本の省エネ型下水処理技術（あわせて NP 同時除去）を導入すると設定
・下水処理で発生する汚泥を地域バイオマス（生ごみ等を下水汚泥の 10%で混合）と合わせて汚泥消化発電を実施し試算⇒・従来、河川等に流出していた生活排水の汚濁分（有機物）由来の温室効果ガスの削減、発電による石炭火力発電等の代替効果により温室効果ガス削減量を算出した（現況ケース処理フロー）
下水道普及率5%2,000m3/日

未普及 95%
し尿9,500 m3/日

ラグーン

自然分解

腐敗槽
BOD 除去 50%
自然分解

雑排水
28,500 m3/日
図 9. 現況ケースの下水・し尿処理状況

17

（モデルケース処理フロー）
下水道普及率省エネ型活性50％

汚 泥 処 理NP 同時除去20,000m 3 /日集落排水処理コ ミ プ ラ下 水 汚 泥処 理 汚 泥汚泥消化発電消 化 汚 泥バイオマス系

省エネ型脱水廃棄物

固形廃棄物収集未普及 50%
し尿
5,000 m3/日

再 利 用 水電

廃棄物焼却発電

腐敗槽
BOD 除去 50%

自然分解

雑排水
15,000 m3/日
図 10. モデルケースの下水・し尿処理状況（試算結果）

CO2 換算で年間2,700 トン削減

図 11. 下水・し尿の腐敗槽やラグーンでの処理から下水の高度処理・消化ガス化発電への代替による温室効果ガス削減効果（人口 20 万人、下水道普及率 5%→50%）

18

5-2 2020 年度追加検討（条件）
・人口 20 万人で下水道普及率 5%の地域を現況ケースとして設定
・モデルケースとして下水道普及率を 50%に向上したうえで日本の省エネ型下水処理技術（循環型散水ろ床技術）を導入すると設定
・下水処理で発生する汚泥を地域バイオマス（生ごみ等を消化阻害が起こらないと確認されている下水汚泥の 13%で混合）と合わせて汚泥消化発電を実施し試算⇒・従来、河川等に流出していた生活排水の汚濁分（有機物）由来の温室効果ガスの削減、発電による石炭火力発電等の代替効果により温室効果ガス削減量を算出（現況ケース処理フロー）
下水道普及率5%2,000m3/日

ラグーン

未普及 95%
し尿9,500 m3/日

腐敗槽
BOD 除去 50%

自然分解

自然分解
雑排水
28,500 m3/日
図 12. 現況ケースの下水・し尿処理状況（再掲）19

（モデルケース処理フロー）下水道収集
320,000m /日

循

環

型

散 水 ろ 床下 水 汚 泥集落排水処理コ ミ プ ラ処 理 汚 泥汚泥消化発電消 化 汚 泥バイオマス系

省エネ型脱水廃棄物

固形廃棄物収集

下水道未普及50%
し尿5,000 m3/日

電廃棄物焼却発電

腐敗槽
BOD 除去 50%
自然分解

雑排水
15,000 m3/日
図 13. モデルケースの下水・し尿処理状況（試算結果）

CO2 換算で年間2,700 トン削減

図 14. 新条件での下水・し尿の腐敗槽やラグーンでの処理から下水の循環型散水ろ床処
理・消化ガス化発電への代替による温室効果ガス削減効果（人口 20 万人、下水道普及率 5%→50%）20

5-3 2020 年度追加試算の考察
試算結果として削減効果は同程度と算出された。循環型散水ろ床技術は標準活性汚泥法に比べ、水処理においては省エネ性が 2 割程度高く発生汚泥量もより少ない。そのため、汚泥消化ガス発電における汚泥寄与分は少なくなる。しかし、バイオマス混合の効果が大きい
ので消費電力も合わせた温室効果ガス削減効果はほぼ同程度となった。
循環型散水ろ床技術は、省エネ性だけでなく簡易な操作性、容易な保守性、拡張性に優れており、広範囲なバイオマスを導入する消化ガス発電を組み合わせれば温室効果ガス削減に大きな効果が得られる。このことを考えれば、これから下水道技術を普及させていく諸国には最適なシステムと思われる。

21

＜温室効果ガス等の計算根拠＞
参考資料：
・環境省「浄化槽管理者への設置と維持管理に関する指導・助言マニュアル」（以下、環境省マニュアル）
https://www.env.go.jp/recycle/jokaso/data/manual/pdf_kanrisya/chpt2.pdf
・環境省 温室効果ガス排出量算定方法検討会「温室効果ガス排出量算定に関する検討結果 第４部 廃棄物分科会報告書」（以下、環境省報告書）
https://www.env.go.jp/earth/ondanka/santeiho/kento/h1808/40waste.pdf
・国土交通省「下水汚泥エネルギー化技術ガイドライン－平成 29 年度版－」（以下、国交省ガイドライン）
http://www.mlit.go.jp/common/001217263.pdf
・国土交通省「下水処理場における地域バイオマス利活用マニュアル」（以下、国交省マニュアル）
http://www.mlit.go.jp/common/001271003.pdf
・日本下水道新技術機構「活性汚泥法等の省エネルギー化技術に関する技術資料」（以下、技術資料）
https://www.jiwet.or.jp/wp/wpcontent/uploads/2016/12/5ed7a5d796d94b31ef192acd4a71829b.pdf
・（公財）地球環境戦略研究機関（IGES）「グリッド排出係数一覧表（IGES List of Grid Emission Factors）」（以下、グリッド排出係数一覧表）
https://pub.iges.or.jp/pub/iges-list-grid-emission-factors
・気候変動に関する政府間パネル（IPCC）第 5 次評価報告書（以下、AR5）https://www.ipcc.ch/report/ar5/syr/・国土交通省下水道革新的技術実証事業 国土技術政策総合研究所委託研究「無曝気循環式水処理技術実証研究」パンフレット
・下水道技術開発プロジェクト（SPIRIT21）「下水汚泥資源化・先端技術誘導プロジェクト」（LOTUS Project）
グリーン・スラッジ・エネルギー技術 低ランニングコスト型混合消化ガス発電システ
ムに係る技術評価書
https://www.jiwet.or.jp/spirit21/LOTUS/pdf/LOTUS_assessment5.pdf

221）現況ケースにおける温室効果ガス発生量
環境省報告書及び環境省マニュアルにより次のとおり計算式を使用した。
(1)メタン（CH4）の発生量
現況ケースにおいて、未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、生活排水（以下、下水）中の有機分が自然分解する時に発生する CH4（環境省報告書 P.119～128）
𝐸𝐶𝐻4（現況） = 𝐸𝐹 × (𝐴𝐵𝑂𝐷し尿(現況) + 𝐴𝐵𝑂𝐷雑排水(現況) + 𝐴𝐵𝑂𝐷下水(現況) ) × GWP𝐶𝐻4 × 10−3
項目

単位

数値

根拠

𝐸𝐹

排出係数

kgCH4/kgBOD

0.06

環境省報告書 P.120

𝐴𝐵𝑂𝐷し尿(現況)

未処理のまま公共用水域に

𝐴𝐵𝑂𝐷雑排水(現況)排出されたし尿や雑排水、

𝐴𝐵𝑂𝐷下水(現況)

下水中の有機物量

𝐺𝑊𝑃𝐶𝐻4

CH 4 の温暖化係数

1,235
kgBOD/日

5,130

次の計算による

400
tCO2/ tCH4

28

AR5

𝐴𝐵𝑂𝐷し尿(現況) = 人口 × (100 − 下水道普及率) × 汚濁負荷量(𝐵𝑂𝐷) × 1/2 × 10−3※
𝐴𝐵𝑂𝐷雑排水(現況) = 人口 × (100 − 下水道普及率) × 汚濁負荷量(𝐵𝑂𝐷) × 10−3
𝐴𝐵𝑂𝐷下水(現況) = 人口 × 下水道普及率 × 汚濁負荷量（𝐵𝑂𝐷） × 10−3
※腐敗槽に流入するし尿中の汚濁物質については、50%が土壌への浸透により除去される
と設定した
項目

単位

数値

人

200,000

設定値

現況ケース

%

5

設定値

し尿（便所）g/人・日

13

環境省マニュアル P.6

雑排水

g/人・日

27

環境省マニュアル P.6

下水（し尿+生活雑排水）

g/人・日

40

環境省マニュアル P.6

人口
下水道普及率
汚濁負荷量
（BOD）

根拠

したがって、現況ケースにおいて未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、下水中の有機分の自然界における分解に伴う CH4 排出量𝐸𝐶𝐻4（現況）は次のとおりとなる。
項目
𝐸𝐶𝐻4(現況)

未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、下水中の有機分の自然界における分解に伴う CH4 排出量

23

単位

数値

tCO2/日tCO2/年

11.365
4,148.3

(2)亜酸化窒素（N2O）の発生量
現況ケースにおいて、未処理のまま公共用水域に排出されたし尿、雑排水や下水中の窒素分が自然分解する時に発生する N2O（環境省報告書 P.129～135）
𝐸𝑁2𝑂(現況） = 𝐸𝐹 × (𝐴𝑁し尿(現況) + 𝐴𝑁雑排水(現況) + 𝐴𝑁下水(現況) ) × GWP𝑁2𝑂 × 10−3
項目
排出係数

𝐸𝐹
𝐴𝑁し尿(現況)

未処理のまま公共用水域に排出され𝐴𝑁雑排水(現況)

たし尿や雑排水、下水中の窒素量

𝐴𝑁下水(現況)

単位

数値

根拠

kgN2O/kgN

0.0079環境省報告書 P.130

1,520
kgN/日

380

次の計算による

100
N2O の温暖化係数

𝐺𝑊𝑃𝑁2𝑂tCO2/ tN2O

265

AR5

𝐴𝑁し尿(現況) = 人口 × (100 − 下水道普及率(現況)) × 窒素量 × 10−3
𝐴𝑁雑排水(現況) = 人口 × (100 − 下水道普及率(現況)) × 窒素量 × 10−3
𝐴𝑁下水(現況) = 人口 × 下水道普及率（現況） × 窒素量 × 10−3
項目

単位

数値

人

200,000

設定値

現況ケース

%

5

設定値

し尿（便所）

gN/人・日8

環境省マニュアル P.6

雑排水gN/人・日2

環境省マニュアル P.6

下水（し尿+生活雑排水）

gN/人・日10

環境省マニュアル P.6

人口
下水道普及率

窒素量

根拠

したがって、現況ケースで未処理のまま公共用水域に排出されたし尿、雑排水や下水中の窒素分が自然分解する時に発生する N2O 排出量𝐸𝑁2𝑂(現況）は次のとおりとなる。
項目
𝐸𝑁2𝑂(現況)

未処理のまま公共用水域に排出された
し尿や雑排水、下水中の窒素分の自然界における分解に伴う N2O 排出量

単位数値

tCO2/日tCO2/年

4.187
1,528.3(3)温室効果ガスの排出量
温室効果ガスの算出に当たっては、メタンと亜酸化窒素の発生量の和で求めた。
𝐸𝐺𝐻𝐺（現況） ＝𝐸𝐶𝐻4（現況） + 𝐸𝑁2𝑂(現況）項目
𝐸𝐶𝐻4(現況)

𝐸𝑁2𝑂(現況)単位

数値

未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、下tCO2/日11.365

水中の有機分の自然界における分解に伴う CH4 排出量tCO2/年

4,148.3

未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、下tCO2/日4.187

水中の窒素分の自然界における分解に伴う N2O 排出量tCO2/年

1,528.324

したがって、現況ケースでし尿、雑排水や下水中の窒素分や有機分が自然分解する時に発生する温室効果ガスの排出量𝐸𝐺𝐻𝐺（現況） は次のとおりとなる。
項目
𝐸𝐺𝐻𝐺（現況）単位

数値

未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、下水中の有tCO2/日15.552機分や窒素分の自然界における分解に伴う温室効果ガス排出量tCO2/年

5,6772）モデルケースにおける温室効果ガス発生量
環境省報告書及び環境省マニュアルにより次のとおり計算式を使用した。
(1)メタン（CH4）の発生量
モデルケースにおけるメタン（CH4）の発生量は未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、処理水中の有機分が自然分解する時に発生する CH4 及び終末処理場における下水処理に伴い排出される CH4 から算出する。
𝐸𝐶𝐻4（モデル） = 𝐸𝐶𝐻4 し尿(モデル)・雑排水（モデル）・処理水 + 𝐸𝐶𝐻4 終末処理
a. 未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、処理水中の有機分が自然分解する時に発生する CH4（環境省報告書 P.119～128）
𝐸𝐶𝐻4 し尿(モデル)・雑排水（モデル）・処理水= 𝐸𝐹 × (𝐴𝐵𝑂𝐷し尿(モデル) + 𝐴𝐵𝑂𝐷雑排水(モデル) + 𝐴𝐵𝑂𝐷処理水 ) × GWP𝐶𝐻4 × 10−3

項目

単位

数値

根拠

𝐸𝐹

排出係数

kgCH4/kgBOD

0.06

環境省報告書 P.120

𝐴𝐵𝑂𝐷し尿(モデル)

未処理のまま公共用水域に

𝐴𝐵𝑂𝐷雑排水(モデル)

排出されたし尿や雑排水、

𝐴𝐵𝑂𝐷処理水

処理水中の有機物量

𝐺𝑊𝑃𝐶𝐻4

CH 4 の温暖化係数

650
kgBOD/日

2,700

次の計算による

300
tCO2/ tCH4

28

AR5

𝐴𝐵𝑂𝐷し尿(モデル) = 人口 × (100 − 下水道普及率(モデル)) × 汚濁負荷量(𝐵𝑂𝐷) × 1/2 × 10−3※
𝐴𝐵𝑂𝐷雑排水(モデル) = 人口 × (100 − 下水道普及率(モデル)) × 汚濁負荷量(𝐵𝑂𝐷) × 10−3
𝐴𝐵𝑂𝐷処理水 = 水量 × 人口 × 下水道普及率（モデル） × 汚濁負荷量（𝐵𝑂𝐷） × 10−3
※腐敗槽に流入するし尿中の汚濁物質については、50%が土壌への浸透により除去されると設定した。

25

項目
人口

単位

数値

根拠

人

200,000

設定値

%

50

設定値※

下水道普及率モデルケース

水量

処理水（下水と同量）

L/人・日

200

環境省マニュアル P.6

し尿（便所）g/人・日

13

環境省マニュアル P.6

雑排水

g/人・日

27

環境省マニュアル P.6

処理水

mg/L

15

設定値

汚濁負荷量（BOD）※モデルケースの下水道普及率を設定するにあたり、「持続可能な開発目標」（SDGs）の「目標 6. すべての人々の水と衛生の利用可能性と持続可能な管理を確保する」の「ターゲット 6.3 2030 年までに、汚染の減少、投棄の廃絶と有害な化学物・物質の放出の最小化、未処理の排水の割合半減及び再生利用と安全な再利用の世界的規模で大幅に増加させることにより、水質を改善する。
」に則り、現況ケースの未処理排水の割合（95%）をほぼ半減させる条件とした。
したがって、モデルケースで未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、処理
水中の有機分が自然分解する時に発生する CH4 発生量𝐸𝐶𝐻4 し尿(モデル)・雑排水（モデル）・処理水は次のとおりとなる。
項目
未処理のまま公共用水域に排出された
𝐸𝐶𝐻4 し尿(モデル)・雑排水（モデル）・処理水

し尿や雑排水、処理水中の有機分の自然界における分解に伴う CH4 排出量

単位数値

tCO2/日6.132

tCO2/年

2,238.2b.終末処理場における下水処理に伴い排出される CH4 の量（環境省報告書 P.82～86）
𝐸𝐶𝐻4 終末処理 = 𝐸𝐹 × 𝐴下水量 × GWP𝐶𝐻4 × 10−3
項目
𝐸𝐹

排出係数

𝐴下水量

終末処理場における下水処理量

𝐺𝑊𝑃𝐶𝐻4

CH 4 の温暖化係数

単位

数値

根拠

kgCH4/m3

0.00088

環境省報告書 P.83

m3/日

20,000

次の計算によるtCO2/ tCH4

28

AR5

𝐴 = 水量（下水） × 人口 × 下水道普及率（モデル）項目
水量

下水（し尿+生活雑排水）

人口
下水道普及率モデルケース

26

単位

数値

根拠

L/人・日

200

環境省マニュアル P.6

人

200,000

設定値

%

50

設定値

したがって、終末処理場における下水処理に伴い排出される CH4 排出量𝐸𝐶𝐻4 終末処理 は次のとおりとなる。
項目
𝐸𝐶𝐻4 終末処理

下水処理に伴う終末処理場からの CH4
排出量

単位

数値

tCO2/日tCO2/年

0.493
179.9

c.メタンの発生量の合計
モデルケースでの CH4 排出量は、未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、処理水中の有機分が自然分解する時の発生分と終末処理場における下水処理に伴う排出分の和で算出した。
𝐸𝐶𝐻4（モデル） ＝ 𝐸𝐶𝐻4 し尿(モデル)・雑排水(モデル)・処理水 + 𝐸𝐶𝐻4 終末処理
項目

単位

数値

出されたし尿や雑排水、処理

tCO2/日6.132

水中の有機分の自然界におけtCO2/年

2,238.2

下水処理に伴う終末処理場か

tCO2/日0.493

らの CH4 排出量tCO2/年

179.87

未処理のまま公共用水域に排𝐸𝐶𝐻4 し尿(モデル)・雑排水(モデル)・処理水

る分解に伴う CH4 排出量
𝐸𝐶𝐻4 終末処理

したがってモデルケースでの CH4 排出量𝐸𝐶𝐻4（モデル） は、次のとおりとなる。
項目
し尿や雑排水、処理水中の有機分が自然分解する時
𝐸𝐶𝐻4（モデル）に発生する CH4 及び終末処理場における下水処理に伴い排出される CH4

単位

数値

tCO2/日6.625

tCO2/年

2,418.1(2)亜酸化窒素（N2O）の発生量
モデルケースにおける、未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、処理水中の窒素分が自然分解する時に発生する N2O 及び終末処理場における下水処理に伴い排出される N2O の和から算出する。
𝐸𝑁2𝑂（モデル） = 𝐸𝑁2𝑂し尿(モデル)・雑排水(モデル)・処理水 + 𝐸𝑁2𝑂終末処理
a. 未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、処理水中の窒素分が自然分解する時に発生する N2O（環境省報告書 P.129～135）
𝐸𝑁2𝑂し尿(モデル)・雑排水(モデル)・処理水= 𝐸𝐹 × (𝐴𝑁し尿(モデル) + 𝐴𝑁雑排水(モデル) + 𝐴𝑁処理水 ) × GWP𝑁2𝑂 × 10−3

27

項目
𝐸𝐹

排出係数

𝐴𝑁し尿（モデル）

未処理のまま公共用水域に排出𝐴𝑁雑排水（モデル）

されたし尿や雑排水、処理水中の

𝐴𝑁処理水

窒素量

𝐺𝑊𝑃𝑁2𝑂N2O の温暖化係数

単位

数値

根拠

kgN2O/kgN

0.0079環境省報告書 P.120

800
kgN/日

200

次の計算による

240
tCO2/ tN2O

265

AR5

𝐴𝑁し尿（モデル） = 人口 × (100 − 下水道普及率 (モデル)) × 窒素量 × 10

−3

𝐴𝑁雑排水（モデル） = 人口 × (100 − 下水道普及率 (モデル)) × 窒素量 × 10
𝐴𝑁処理水 = 水量 × 人口 × 下水道普及率（モデル） × 窒素量 × 10
項目
人口

−3

−3

単位

数値

根拠

人

200,000

設定値

%

50

設定値

下水道普及率モデルケース

水量

処理水（下水と同量）

L/人・日

200

環境省マニュアル P.6

し尿（便所）

gN/人・日8

環境省マニュアル P.6

雑排水gN/人・日2

環境省マニュアル P.6

処理水

mg/L

12

設定値

窒素量

したがってモデルケースにおいて、し尿や雑排水、処理水中の窒素分が自然分解する時の
N2O 排出量𝐸𝑁2𝑂し尿(モデル)・雑排水(モデル)・処理水 は、次のとおりとなる。
項目

単位

数値

分が自然分解する時に発生する

tCO2/日2.596

N2O 及び終末処理場における下tCO2/年

947.5

し尿や雑排水、処理水中の有機𝐸𝑁2𝑂し尿(モデル)・雑排水(モデル)・処理水

水処理に伴い排出される N2O

b.終末処理場における下水処理に伴い排出される N2O の量（環境省報告書 P.87～90）
𝐸𝑁2𝑂終末処理 = 𝐸𝐹 × 𝐴下水量 × GWP𝑁2𝑂 × 10−3
項目
𝐸𝐹

排出係数

𝐴下水量

終末処理場における下水処理量

𝐺𝑊𝑃𝑁2𝑂N2O の温暖化係数

単位

数値

根拠

kgN2O /m3

0.00016

環境省報告書 P.88

m3/日

20,000

次の計算によるtCO2/ tN2O

265

AR5

𝐴 = 水量（下水） × 人口 × 下水道普及率（モデル）28

項目
下水（し尿+生活雑排水）

水量
人口
下水道普及率モデルケース

単位

数値

根拠

L/人・日

200

環境省マニュアル P.6

人

200,000

設定値

%

50

設定値

したがってモデルケースにおいて、終末処理場における下水処理に伴う N2O 排出量
𝐸𝑁2𝑂終末処理は、次のとおりとなる。
項目
𝐸𝑁2𝑂終末処理

単位

数値

下水処理に伴う終末処理場から

tCO2/日0.848の N2O 排出量tCO2/年

309.5

c.亜酸化窒素の発生量の合計
モデルケースでの N2O 排出量は、未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、処理水中の窒素分が自然分解する時の発生分と終末処理場における下水処理に伴う排出分の和で算出した。
𝐸𝑁2𝑂（モデル） = 𝐸𝑁2𝑂し尿(モデル)・雑排水（モデル）・処理水 + 𝐸𝑁2𝑂終末処理
項目

単位

数値

tCO2/日2.596

tCO2/年

947.5

下水処理に伴う終末処理場からの N2O

tCO2/日0.848

排出量tCO2/年

309.5

未処理のまま公共用水域に排出された𝐸𝑁2𝑂し尿(モデル)・雑排水(モデル)・処理水

し尿や雑排水、処理水中の窒素分の自然界における分解に伴う N2O 排出量

𝐸𝑁2𝑂終末処理

したがってモデルケースでの N2O 排出量𝐸𝑁2𝑂（モデル） は、次のとおりとなる。
項目

単位

数値

尿や雑排水、処理水中の窒素分が自然分

tCO2/日3.444

解する時に発生する N2O 及び終末処理場

tCO2/年

1,257.0

未処理のまま公共用水域に排出されたし𝐸𝑁2𝑂（モデル）における下水処理に伴い排出される N2O(3)温室効果ガスの発生量
温室効果ガスの算出に当たっては、メタンと亜酸化窒素の発生量の和で算出した。
𝐸𝐺𝐻𝐺（モデル） ＝ 𝐸𝐶𝐻4（モデル） + 𝐸𝑁2𝑂(モデル）29

項目
未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、𝐸𝐶𝐻4（モデル）

処理水中の有機分が自然分解する時に発生する CH4 及び終末処理場における下水処理に伴い排出される CH4
未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、

𝐸𝑁2𝑂（モデル）

処理水中の窒素分が自然分解する時に発生する N2O 及び終末処理場における下水処理に伴い排出される N2O

単位

数値

tCO2/日6.625

tCO2/年

2,418.1

tCO2/日3.444

tCO2/年

1,257.0

したがって、モデルケースでの温室効果ガス排出量は次のとおりとなる。

項目
未処理のまま公共用水域に排出されたし尿や雑排水、処理水
𝐸𝐺𝐻𝐺（モデル）の自然界における有機分や窒素分の分解及び終末処理場における下水処理に伴う温室効果ガス排出量

単位数値

tCO2/日10.069tCO2/年

3,675

3）下水汚泥及び地域バイオマスのメタン発酵処理によるバイオガス発生量、脱水汚泥量と省エネ・消化ガス発電による CO2 削減効果（グリッド電力）
計算式は国交省ガイドライン、国交省マニュアル、技術資料を次のとおり使用した。
(1)下水汚泥から発生するバイオガス量、脱水汚泥量（国交省ガイドライン P.141)
下水処理量に比例し、次の計算式で汚泥発生量が算出される。
生汚泥(乾燥重量) = (流入 SS − 反応槽流入 SS) × 下水量 × 10−3
生汚泥(湿重量) = 生汚泥(乾燥重量)/(100 − 濃縮生汚泥含水率) × 100
余剰汚泥(乾燥重量) = (a × 反応槽流入 S − BOD + b × 反応槽流入 SS−c × HRT/24 × MLSS) × 下水量 × 10−3
余剰汚泥(湿重量) = 余剰汚泥(乾燥重量)/(100 − 濃縮余剰汚泥含水率) × 100
発生汚泥固形物量（消化槽投入汚泥量）＝生汚泥（湿重量）＋余剰汚泥（湿重量）

30

項目

単位

数値

下水量

m3/日

20,000

流入 SS

mg/L

180

反応槽流入 SS

mg/L

90

%

97

濃縮生汚泥含水率
S-BOD の汚泥転換率 a

根拠
下水（200L/人・日）×人口（20 万人）×下水道普及率（50%）×10-30.5

反応槽流入 S-BOD

mg/L

93.0

SS の汚泥転換率 b0.95

自己分解率 c

0.04

HRT

hr

8.0

MLSS

mg/L

1,500

%

96

濃縮余剰汚泥含水率

国交省ガイドライン P.141

したがって、発生汚泥量及び発生汚泥固形物量（消化槽投入汚泥量）は次のとおり。
項目

単位

数値

生汚泥(乾燥重量)kgds/日1,800

生汚泥(湿重量)kgwt/日60,000余剰汚泥(乾燥重量)kgds/日2,240

余剰汚泥(湿重量)kgwt/日56,000kgwt/日116,000

根拠

国交省ガイドライン P.141

発生汚泥固形物量（消化槽投入汚泥量）

バイオガス量は消化槽投入汚泥量から次のとおり算出される。
バイオガス量＝消化槽投入汚泥量 × 固形物濃度 × 有機物濃度 × ガス転化量
項目

単位

数値

根拠

固形物濃度

%

3.5

国交省ガイドライン P.141

有機物濃度

%

80

ガス転化量

Nm3/kgVS (投入 VS 当たり)

0.550

したがって、発生するバイオガス量は次のとおりとなる。
項目

単位

数値

バイオガス量

Nm3/日

1,786

31

また、下水汚泥を脱水処理した後の脱水汚泥量は次の計算式により算出される。
脱水汚泥量（消化脱水）＝発生汚泥固形物量 × (1 − 有機物濃度/100 × 消化率/100)
÷ (1 − 含水率（消化脱水）/100)
脱水汚泥量（直接脱水）＝発生汚泥固形物量 ÷ (1 − 含水率（直接脱水）/100)
項目

単位

数値

発生汚泥固形物量（消化槽投入汚泥量）

kgwt/日116,000

有機物濃度

%

80

消化率

%

50

含水率（消化脱水）%81

含水率（直接脱水）

%

78

根拠

国交省ガイドライン P.141

したがって、下水汚泥をバイオマスメタン発酵処理した後に脱水処理を行った場合の脱水汚泥量は次のとおりとなる。

項目
脱水汚泥量

単位

数値

kgwt/日12,758(2)地域バイオマス（事業系生ごみ相当）の処理から発生するバイオガス量、脱水汚泥量（国交省ガイドライン P.178)
下水汚泥処理量の 10%の地域バイオマスを受入れ、下水汚泥と混合処理すると仮定すると、次のとおり計算式によりバイオガス量が計算される。
投入汚泥量＝受入れ量 × （100 − 異物割合）/100
バイオガス発生量＝投入汚泥量 × 固形物濃度(TS) × 有機物濃度(VS) × ガス転化量
項目

単位

数値

受入れ量

kgwt/日11,600

設定値（下水汚泥の 10%）

投入汚泥量kgwt/日10,440

受入れ量×（100-異物割合）/100

異物割合

%

10

固形物濃度(TS)%22

有機物濃度(VS)%94

有機物分解率（消化率）%

80

Nm3/kgVS

0.74

ガス転化量

32

根拠

国交省ガイドライン P.141

したがって、バイオガス発生量は次のとおりに得られる。

項目

単位

数値

バイオガス発生量

Nm3/日

1,598

根拠
投入汚泥量×固形物濃度(TS)×有機物濃度(VS)×ガス転化量

また、地域バイオマス由来の汚泥を脱水処理した後の脱水汚泥量は次の計算式で求められる。
脱水汚泥量（消化脱水）＝発生汚泥固形物量 × (1 − 有機物濃度/100 × 消化率/100)
÷ (1 − 含水率（消化脱水）/100)
項目

単位

数値

根拠

脱水汚泥含水率%81.0

分解有機物量t-VS/日1.7

投入汚泥量×固形物濃度×有機物濃度×有機物分解率

消化汚泥中有機物量t-VS/日0.4

投入汚泥量×固形物濃度×有機物濃度-分解有機物量

消化汚泥中固形物量

t-ds/日0.6

消化汚泥中有機物量+（固形物量-有機物量）

したがって、次のとおり脱水汚泥量が算出される。

項目

単位

数値

脱水汚泥量(消化脱水)

t-wet/日

2.998

根拠
消化汚泥中固形物量/（1-脱水汚泥含水率/100）(3)消化ガス化発電電力量
計算式は国交省マニュアル（P.50）より以下を使用し計算を行った。

総発電量 =
項目

バイオガス発生量 × ガス発熱量 × 発電効率
3,600 × 100

単位

数値

Nm3/日

3,384

発電効率

%

39

設定値

バイオガスのメタン濃度

%

60

設定値

バイオガス低位発熱量

MJ/Nm335.739

ガイドライン P.178（メタン濃度 100%）

ガス発熱量

MJ/Nm321.443

バイオガス低位発熱量×バイオガスのメタン濃度

電力量・熱量変換

MJ/MWh3,600

バイオガス発生量

根拠
下水汚泥・地域バイオマスの合計

したがって、下水汚泥及び地域バイオマスをメタン発酵処理することで得られたバイオガスによる総発電量は次のとおりとなる。
33

項目
総発電量

単位

数値

根拠

MWh/日

7.861

稼働率は 1 とする

MWh/年

2,594

330 日稼働と設定

なお、発電効率については、モデルケースで発生するバイオガス量（3,384Nm3/日）を基に、国交省ガイドライン（P.159）より中型発電機（280kW）の発電効率 39%を採用した。
(4) 下水処理施設における消費電力量
モデルケースでの下水処理施設における消費電力量について技術資料を基に算出した。
a. 標準法の排水処理に高効率の散気システムを導入した場合の消費電力量
排水処理設備の消費電力量については、技術資料（P.66、129）を基に次の近似式を作成し算出した。なお、技術資料では省エネ化の算出に当り送風設備の省エネ化による削減分のみで比較がなされているため、同様に全体から送風設備の省エネ分のみを減算している。
2

消費電力量(水処理工程)＝3 × 10−5 × （処理水量） + 33.748 × (処理水量) + 304,438

項目

モデル
単位

小規模

中規模

大規模

処理水量

m3/日

10,00040,000100,000

20,000

消費電力量（従来型）

kWh/年

771,0822,538,252

6,123,698-

125,794

830,000

2,107,656=467,434=1,754,180=4,420,296-341,640-

924,180-2,312,640

kWh/年

645,288

1,708,252

4,016,042

991,398

MWh/年

-

-

-

991.4

送風設備の省エネ化による削減分＝消費電力量(従来型送風設備)

kWh/年－消費電力量(省エネ型送風設備)
消費電力量（省エネ型）＝消費電力量（従来型）－
送風設備の省エネ化による削減分

ケース-

したがってモデルケースでの下水処理場内の水処理工程での消費電力量は次のとおりと
なる。

項目

単位

モデルケースの下水処理場におけ

kWh/年

991,398

る水処理工程の消費電力量

MWh/年

991.4

34

b. 省エネ型の汚泥処理での消費電力量
汚泥処理設備の消費電力量については、技術資料（P.115）を基に次の近似式を作成し算出した。なお、汚泥処理設備の省エネ化については従来型と比べて 4%低減したと設定した。なお、汚泥量については「3）下水汚泥及び地域バイオマスのメタン発酵処理によるバイオガス発生量、脱水汚泥量」の「(1)下水汚泥から発生するバイオガス量、脱水汚泥量」で用いた計算式により算出した。

消費電力量(汚泥処理工程)＝ − 4 × 10−5 × (汚泥処理量)

2+12.863 × (汚泥処理量) + 16,646
モデル
項目

単位

小規模

中規模

大規模

処理量

m3/日

10,00040,000100,000

20,000kgwt/日9,182

36,727

91,818-kgwt/日---15,756

kWh/年

136,963455,016

907,451

-

消費電力量

kWh/年

131,484

436,815871,153

209,379(省エネ型)

MWh/年

-

-

-

209.4

脱水汚泥量
(直接脱水)
脱水汚泥量(消化脱水)
消費電力量
（従来型）

備考
ケース

地域バイオマス分を加味

技術資料

P.115

従来型より 4%削減

したがってモデルケースでの下水処理場内の汚泥処理工程での消費電力量は次のとおり
となる。

項目

単位

モデルケースの下水処理場におけ

kWh/年

209,379

る汚泥処理工程の消費電力量

MWh/年

209.4

35

c. ポンプ場の消費電力量
ポンプ場における消費電力量は次の式で算出した。
ポンプ動力＝0.163 × 水量 Q(m3/min) × 揚程 H(m)/ポンプ効率 η
項目

単位

数値

水量 Q

m3/min

13.89

揚程 H

m

10

設定値

0.75

設定値

ポンプ効率η

根拠
下水（200L/人・日）×人口（20 万人）
×下水道普及率（50%）/24/60×10-3

したがってモデルケースでのポンプ場での消費電力量は次のとおりとなる。

項目

単位

数値

ポンプ動力

MWh/年

264.4

根拠
24 時間 365 日稼働と仮定

d.下水処理施設における消費電力量
上述の a,b,c の合計値として、下水処理施設における消費電力量を算出した。
下水処理施設における電力消費量＝消費電力量(水処理工程)+消費電力量(汚泥処理工程) + ポンプ動力
項目

単位

数値

消費電力量（水処理工程）

MWh/年

991.4

消費電力量(汚泥処理工程)

MWh/年

209.4

ポンプ動力

MWh/年

264.4

したがって、下水処理施設における消費電力量は次のとおりとなる。

項目
下水処理施設における消費電力量

単位

数値

MWh/年

1,465

(3)省エネ型下水処理施設・消化ガス発電による温室効果ガス削減効果（グリッド電力）
次の式により省エネ型下水処理施設・消化ガス発電による温室効果ガス（GHG）削減量を算出し、系統電力を代替して削減出来る温室効果ガス削減量を算出した。

36

発電電力余剰分＝総発電量 − 下水処理施設における電力消費量
系統電力を代替して削減出来る温室効果ガス量＝発電電力余剰分 × 系統電力のCO2 排出係数
項目

単位

数値

総発電量

MWh/年

2,594

下水処理施設における消費電力量

MWh/年

1,465

系統電力の CO2 排出係数

tCO2/MWh

0.6377

根拠

グリッド排出係数一覧表よりベトナム国

したがって、発電電力余剰分及び系統電力を代替して削減できる温室効果ガス量は次のとおりとなる。

項目

単位

数値

発電電力余剰分

MWh/年

1,129

系統電力を代替して削減できる温室効果ガス量tCO2/年

720.0

4）現況ケースとモデルケースの比較
現況ケースとモデルケースのそれぞれにおいて発生する温室効果ガス及び排水を環境基準値まで薄めるために必要な清澄水について次のとおり比較を行った。
(1)温室効果ガス発生量の比較
現況ケースで発生する温室効果ガス及びモデルケースで下水処理過程で発生する温室効
果ガス、系統電力を代替して削減できる温室効果ガス量から次のとおり現況ケースとモデ
ルケースの温室効果ガス排出量を算出した。
項目
現況ケースで発生する温室効果ガス発生量

単位数値

tCO2/年

5,677

モデルケースで正味で発生する温室効果ガス量＝モデルケースで発生する温室効果ガス発生量2,955tCO2/年－系統電力を代替して削減できる温室効果ガス量=3,675-720

したがって、現況ケースの地域に対してモデルケースを当てはめると、次のように温室効果ガス量が削減出来る。

項目削減出来る温室効果ガス量

37

単位

数値

tCO2/年

2,721

(2)清澄水の使用量削減
現況ケース及びモデルケースにおいて、環境基準値（BOD:5mg/L）まで排水・処理水を薄める際に必要な清澄水の量を次のとおり算出した。
水量

有機物量

BOD

必要な

（m3/日）(kg/日)(mg/L)

清澄水(m3/日)

40,0006,765

169

1,313,000

現況ケース(ラグーン)

2,000

400

200

78,000

現況ケース(雑排水)28,5005,130

180997,500

現況ケース(腐敗槽)

9,500

1,235

130

237,500

40,0003,650

91690,000

モデルケース(雑排水)15,0002,700

180525,000

モデルケース(腐敗槽)

5,000

650

130

125,000

モデルケース(処理水)20,000300

1540,000現況ケース

モデルケース385）先端技術を適用した場合のＡＳＥＡＮ諸国首都圏での環境負荷低減効果の算出
日本の下水処理技術及び地域バイオマス受入れ処理による温室効果ガス削減効果及び必要な清澄水削減効果の計算手法により、各都市で異なる人口及び下水道普及率、系統電力の CO2 排出係数を基にそれぞれの温室効果ガス削減効果及び必要な清澄水削減効果の算出を行った。
なお、人口は「Demographia World Urban Areas 13th Annual Edition: 2017:04」（http://www.demographia.com/db-worldua.pdf）を基にした。
東南アジア各国の下水道普及率（現況）については、「アジア水環境パートナーシップ［WEPA］アジア水環境管理アウトルック 2015」（http://wepadb.net/pdf/2015outlook/WEPA_Outlook2015_japanese.pdf）の下水処理率を基にしており、下水処理率が 5%未満の国は下水道普及率を 5%と設定した。
下水道普及率（モデルケース）については、SDGs（持続可能な開発目標）「6.3

2030 年までに、汚染の減少、投棄の廃絶と有害な化学物・物質の放出の最小化、未処理の排水の割合半減及び再生利用と安全な再利用の世界的規模で大幅に増加させることにより、水質を改善する。
」より概算した。
また、各国の系統電力の CO2 排出係数についてはグリッド排出係数一覧表の「Operating
Margin EF (Average)」数値を採用した。ただし、ミャンマー国については、二国間クレジット制度（JCM）「ヤンゴン市における廃棄物発電」（http://gec.jp/jcm/jp/wpcontent/uploads/2017/05/2014FS216_21j_rep.pdf）の数値を採用した。
アジア各国における系統電力の CO2 排出係数（単位：tCO2/MWh,有効数字 4 桁）
国名Operating Margin EF (Average)

インドネシア

0.8130フィリピン

0.6295

タイ

0.5724

ベトナム

0.6377マレーシア

0.6194ミャンマー

0.3946

カンボジア

0.6281

そのほか、植林による CO2 吸収量については環境省「Ｂ－６０ 京都議定書吸収源としての森林機能評価に関する研究（１）森林の炭素吸収量計測システム・評価モデルの開発
５）ＣＤＭによる森林の炭素吸収量評価手法の開発」（https://www.env.go.jp/earth/suishinhi/wise/j/pdf/J06B0060150.pdf）を参考に年間
炭素固定量を 8tC/ha/yr（≒29.3tCO2/ha/yr）とし、東京ドームの容積については株式会
社東京ドーム HP（https://www.tokyo-dome.co.jp/faq/dome/）より 124 万 m3 とした。

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