漁業集落排水処理施設機能保全工事における施工監理についてConstruction Supervision of Function Conservation Worksfor Drainage Treatment Facilities in Fishery Settlements
大賀之総*
Yukifusa OGA* (一財)漁港漁場漁村総合研究所

第 1 調査研究部

主任研究員

Pertaining to carrying out function conservation works for drainage treatment facilities in fisherysettlements, in addition to general facilities construction details, the following planning is necessary: Planof temporary works to maintain treated water quality during construction and ensure a safe construction
environment, and appropriate disposal plan of sewage sludge and refuse at disposal facilities. Since thefunction conservation projects became popular, the Japanese Institute of Technology on Fishing Ports,Grounds and Communities (JIFICS) is responsible for construction supervision of multiple facilities, andhas track records. Recently, JIFICS was designated as a support organization for those who orderfisheries-related public works, etc. This paper outlines the function conservation works of whichconstruction supervision was difficult by type of work and summarizes focal points for reference.
Keywords: function conservation works, construction supervision, support organization for those whoorder

1．はじめに漁業集落は家屋が密集し，集落道は狭く，し尿の汲み取り作業に手間がかかり，悪臭が長い時間漂う．また，未処理の生活雑排水は排水路に滞留し，蚊やハエが発生し，住まいに侵入するなど，汚水処理整備の効果は大きいものとなっている．
しかし，汚水処理の整備率は延びたものの，都市部に比べれば，まだ遅れており，集落住民の理解と協力を得て，より一層の整備促進が望まれる．
一方，漁業集落の住民の人口減少が進行しているため，市町村の下水道料金による収入が減少し，維持管理費を賄えなくなっており，一般財源からの繰り入れを行う等，施設の経営が年々困難になっている．
水産庁では令和 3 年度までに施設の維持管理費の縮減や改築工事費の平準化を図るための機能保全計画の策定を市町村に義務付け，現在はそれに基づいて多くの施設において機能保工事が進められている．
しかしながら，これらの漁業集落排水処理施設における機能保全工事は処理水質を維持しつつ，構造物の補修工事や水中の装置を更新する難工事である．これらの施工は，仮設配管や仮設排水処理装置の検討と工事過程で発生する廃棄物の適正処分を考慮した施工計画が必要になる．
特に，施工の準備段階で水槽から汚水を排除し，槽内の清掃を行う作業で汚水の残留は，槽内が酸欠状態になる危険性がある．市町村の担当者においては施工の品質確保に加えて作業の安全性を問われる等，広範囲な知識が求められる．
本報告では機能保全の施工の実態について実例から紹介し，各工種での留意点について説明するものとした．

2．機能保全工事
2.1 定義機能保全工事は機能保全計画に基づいて行われるが，工事監理の結果，次のような特徴があった．
 機械の修繕には専門的な技術者が必要である
 工事期間中，処理水質を維持する
 水槽内作業の安全性の確保
 廃棄物のマニフェスト作成保管，トレーサビリティ
このような工事内容であるから，役場の担当者には負担が大きく，数年に分けて平準化されて発注されることが多い．

2.2 工事対象
工事の対象は施設を構成する土木(処理水槽)，機械，電気，建築(管理棟)である．
これらの補修や更新に加えて，施工中，汚水の流入を停止するための仮設工事，水槽内の汚水・廃棄設備・コンクリートガラ等の廃棄物の処分も工事対象となる．

― 31 ―

2.3 関係法令
水槽内作業には酸素欠乏症等防止規則や廃掃法(廃棄物の処理及び清掃に関する法律)の理解が必須である．これらの法令を整理しておく．
1)酸素欠乏症等防止規則
汚水が残る水槽内に作業員が立ち入る場合は酸素欠乏症等防止規則を遵守し，安全な労働環境を確認する．(酸素濃度を 18％以上かつ硫化水素濃度を 10ｐｐｍ以下に保つよ
うに換気しなければならない)
下水マンホールでの酸欠事故の報道が依然として，後を絶たない．水槽内部に立ち入る場合は上述した環境調査を確実に行わなければならない．
2)廃掃法(廃棄物の処理及び清掃に関する法律)
機能保全工事が新設工事と大きく違うのは工事に伴い，汚水汚泥等の一般廃棄物や廃棄設備等の産業廃棄物が発生することである．
これらは廃掃法(廃棄物の処理及び清掃に関する法律)の適用を受ける．汚水や汚泥の処分計画は，搬出先のし尿処理場へ受け入れの調整を行う．
同様に，廃棄設備の受け入れ先となる搬送や処分先を調査する．これらの処分には廃掃法で産業廃棄物処理票(マニフェスト)の作成と保管が義務付けられていることに留意する．
また，機械電気設備のうち有価物(鋼製品等)となるものを監督員に報告し，取り扱いの指示を受けるものとする．

漁業集落では排水処理施設の用地取得が難しく離れた場所に施設が建設される事例があり，汚水の長距離圧送になる事例も多い．長距離圧送は管内で汚水が腐敗し，圧送先で硫化水素が発生する．
写真-1 は汚水が中継ポンプ槽から約 2ｋｍの汚水管によって汚水処理施設の流入水路に圧送され，硫化水素が発生した事例である．無酸素下の圧送管で汚水が腐敗し，水路で硫化水素が放散されたものと考えられる．

写真-1 圧送管着水部水路の側壁の劣化状況
また，写真-2 は多段圧送により中継ポンプ槽に送水されたマンホール躯体の劣化状況である．各圧送管の各スパンは短いが，多段階圧送によって長距離圧送になり，硫化水素が発生している．

3．機能保全工事における工種別の概要
3.1 土木工事(1)微生物による硫化水素腐食
土木工事は，主に処理水槽やマンホール躯体の劣化部の除去と中性化の進行を抑える防食工事である．中性化の原因は硫化水素がコンクリート表面の水滴に溶け込み，硫酸になることによるものである．
圧送管内は汚水が満管で流れ，酸素が供給されないため，嫌気性細菌(硫酸塩還元細菌)が活動しやすくなり，汚水中の硫酸イオンを硫化水素に変化させる．硫化水素は水路や水槽の気相部に拡散後，今度は好気性細菌(硫黄酸化細菌)によって硫化水素はコンクリート表面の水分に溶解し硫酸となって，コンクリートの中性化をもたらす．この過程は化学式を使って以下に示すことが出来る．
(圧送管内の汚水中の硫酸イオンが硫化水素に変化)
S042-+2C+2H2O→2HCO3-+H2S(気相中の硫化水素の硫酸への変化)
H2S+2O2 → H2SO4― 32 ―

写真-2 マンホール躯体の腐食状況

(2)硫化水素による処理水槽躯体の補修工法
硫化水素によるコンクリ―ト構造物の補修工法の流れと各工程の内容を図-1 に示す．現状，鉄筋まで中性化が及んだ事例は無かったので鉄筋処理工程は省略してある．

調査診断
目視観察，中性化試験，圧縮強度試験等

写真-3 フェノールフタレイン中性化試験
鉄筋コンクリート中の鉄筋が腐食に至るｐＨは一般に11 以下とされているので，フェノールフタレイン試薬ではコンクリートの中性化の把握に限界があり，シュミットハンマー試験を併用し，コンクリート圧縮強度の低下を確認する．

劣化部除去工超高水圧洗浄(200MPa 以上)で劣化部除去

断面修復工
耐酸性モルタルで断面修復<シュミットハンマー表面硬度試験>
シュミットハンマー表面硬度試験(以降，シュミットハンマー試験と記す)はコンクリートの圧縮強度を測定するための機器を用いた強度測定法である．コンクリートに打撃を与え，返ってきた衝撃により強度を推定する反発硬度法の一つであり，リバウンドハンマとも呼ばれ，構造物に損傷を与えずに検査ができる非破壊検査手法(写真-4)である．

素地調整

防食工
図-1 補修工法(防食)の流れ(3)調査診断手法
コンクリートの中性化が進行した深さはフェノールフタレイン試薬試験とシュミットハンマーを使用した反発強度試験で把握することが出来る．この二つの試験の概要を以下に示す．
<フェノールフタレイン中性化試験>
有機化合物のフェノールフタレインは pH に応じて色が無色から赤色に変化する．これはフェノールフタレインが酸性から塩基性に変化する際に化学構造が変化することの色変化である．フェノールフタレイン試薬試験はこの性質を利用したもので，コンクリートをハツリながら，試薬を塗布し，ピンク色の発色を目視にて確認することで中性化した未発色領域を区分し，表面からの距離を中性化深さとするものである(写真-3)．発色領域はｐＨ2～10 以下とされる．

写真-4 シュミットハンマー試験
B 町 O 地区漁業集落排水処理施設で実施しフェールフタレイン試薬による塗布試験による中性化深さの測定結果
を表-1 に，シュミットハンマー試験の結果を表-2 に示す．

― 33 ―

表-3 補修工で使用した特殊車両，器具

表-1 フェノールフタレイン試薬による試験結果
測定位置
流入水路
ばっき沈砂槽
原水ポンプ槽
流量調整槽
汚泥濃縮槽
汚泥貯留槽

気相部
気相部
気相部
気相部
気相部
液相部
気相部
液相部

はつり調査
中性化
による鉄筋
深さの被り
(㎜)
(㎜)
3．9
60．0
3．6
77．0
6．7
75．0
3．1
85．0
1．8
－
3．3
3141．6
2．1

中性化
残り
(㎜)
55．8
73．6
67．6
112．8
－
－
11．0
39．5

推定圧縮強度(N/㎜2)

平均推定圧縮強度(N/㎜2)

流入水路

35．1

31．2

ばっき沈砂槽

19．7

16．9

原水ポンプ槽

5．0

8．8

流量調整槽

31．7

21．7

汚泥濃縮槽

37．4

30．0

汚泥貯留槽

31．3

34．3

仕様規格

超高圧水発生装置(トラック含む)
機材運搬車(コンプレサー，水槽)
セーフティセレクタ

200M ㎩，40ℓ/min

回転ガン
特殊強力吸引車
高圧洗浄車

2ｔトラック
高圧水噴射制御装置
風量 20ｍ3/分
圧力

単位

数量

台

1台

1台

1台
台
台

111

通常，処理水槽内の汚水は攪拌されており，比較的腐敗しにくい好気的な状態にあるが，施工中はこれらの処理が停止してしまうので腐敗が進行し，嫌気的な環境に推移し，酸欠や硫化水素が発生しやすいので速やかに搬出する．汚水は一般廃棄物に該当するためし尿処理場へと搬出することになるが，通常の汚泥の搬出スケジュールと同期化出来るよう調整することが合理的である．防食工の施工後，表-41)の項目に従い，検査し，確認する．これらのうち接着強さの測定状況を写真-5 に示す．

表-2 シュミットハンマー試験結果
測定水槽

機材名称

表-4 防食工の検査項目(現場項目)1)
検査項目
外観※設計基準に用いた圧縮強度は 24 N/㎜ 2 と仮定
フェノールフタレイン中性化試験の結果では汚泥貯留槽の気相部の中性化の深さが他の水槽に比べ大きかった．
一方，シュミットハンマー試験の結果ではばっ気沈砂槽，原水ポンプ槽，流量調整槽の圧縮強度が設計強度よりも低下していた．特に原水ポンプ槽は低下が著しい．これらの水槽は中性化試験による中性化深さは深くはなかった．本試験では中性化深さと圧縮強度の低下は相関していない結果となった．

判定基準
表面に防食性能を損なう欠陥や塗りむらが無いこと．
ピンホールがないこと
樹脂硬化不良がないこと

接着強さ

平均値 1．
5N/㎜ 2 以上かつ最小値 1．2 N/㎜ 2 以上であること

施工厚

平均値が設計厚さ以上であること．

(4)補修工事の内容
補修工事の対象部分は硫化水素によって鉄筋コンクリートの強度が低下した部分(劣化深さ)である．脆弱化した部分を除去し，耐酸性のモルタルを充填(断面修復工)し，さらに防食ライニングを施工(防食工)する．
農業集落排水施設の設計基準 1)では防食工の施工ランクを劣化環境分類により決めており，漁業集落排水施設の設計でも適用している．
また，防食は準備工として汚水引抜，清掃，廃棄物の除去等，多様な工種があり，それぞれ特殊な車両，器具が使用される．それらの例を表-3 に整理した．施工業者はこれらの配備計画を確認し，場内の環境配慮と安全管理に努めなければならない．

― 34 ―

検査方法
目視
目視
接触
測定能力
4KN 以上の引張試験機で引張試験をする．
ノギス等で測定する．

写真-5 防食工の接着強さの測定状況

3.2 機械設備工事
機械設備の機能保全工事の種別は更新と修繕である．修繕は現地での分解組立整備とオーバーホールに分類(図2)する．

次の事例は処理対象人員 3，000 人のオキシデーション
ディッチ法を採用した施設のばっ気攪拌置の現場での主要部品の分解組立事例である．
ばっ気攪拌装置(図-3 に示した赤い部分)は水路に一定の流れと活性汚泥への酸素を供給する装置で，無終端循環水路型の水槽のコーナー部に設置される(図-3)．本装置は水中で高速に回転するインペラ(攪拌羽根)と槽上のモーターと減速機からなる駆動部により構成される(図-4)．

図-2 機械設備の機能保全工事の系統
オーバーホールは英語の「overhaul」を語源とする言葉で，装置を部品単位まで分解して掃除や調整等を行い，再度組み立てて新品時の性能に近づける作業や点検である．
専門技術者の診断によって劣化が認められた部品を交換する．オーバーホールは更新費用よりも安価な金額で，一定の性能を回復することができ，耐用年数の延長が期待できる．通常は大型で構造が複雑で，コスト高の装置に用いている．
漁業集落排水施設は規模が小さい施設が多く，オーバーホールの対象機器は少ない．これまでの監理の実績では汚泥脱水機(写真-6)である．汚泥脱水機は液状の汚泥から，薬液注入，凝集，重力脱水，加圧脱水と複数の工程(図-3)で脱水するため，構造が複雑であるため専用工場に搬入し，専門技術者による診断が必要になる．

図-3 オキシデーションディッチ槽

図-4 ばっ気攪拌装置 構造図 2)
本装置は大型で重量もあり，運搬車両や楊重装置を搭載した工事車両を配備し，作業を行った(写真-7)．この作業により場内の狭い管理スペースには維持管理車両も侵入するため，各作業が輻輳するので立ち入り禁止区画を設定するなど，安全性を確保するために施工計画を十分に確認する必要があった．

写真-6 汚泥脱水機の外観
また，機械設備工事では施工業者が施工計画書と装置毎の承諾図を工事監督員に提出し，技術的な承認を受けなければならない．承諾図は機器の形状，性能，材質等が示されている．監督員はそれらの各項目を設計仕様に照合し，慎重に照査しなければならない．

― 35 ―

写真-7 ばっ気攪拌装置の更新作業

その他，前処理工程は 1 系統で，各水槽内に設置された装置を撤去更新する施工ためには対象の水槽を迂回するバイパス工事を計画する(図-5)．仮設のポンプと配管を設置する．電源は操作盤の予備電源から給電するが，仮設の操作盤を設置する(写真-8)．
バイパス配管

後工

接触ばっ気槽程流 量 調 整 槽

原 水 ポ ンプ 槽

前 処 理 工 程写真-9 仮設排水処理装置の設置例

図-5 バイパス配管の事例

本法は活性汚泥濃度を高濃度化(従来処理の 3～5 倍程度に)できるため反応タンクを小型化でき，ばっ気装置と沈殿槽を兼用することが可能で，設置面積が大幅に小さくなり，敷地面積にかぎりのある漁業集落排水施設には適した装置である．本計画により工事対象水槽には汚水が流入してこないため，安全な作業が維持できる(写真-10)．また，本装置は，高度な処理水質も期待出来るので処理水の放流域が牡蠣・ホタテの養殖水面である場合にノロウイルス対策としても災害時の仮設装置として設置された実績もある．
ただし，本装置の賃料は割高なものになっている．

写真-8 仮設操作盤の設置状況
次の事例は生物処理槽内に設置されたろ材を更新することでは処理機能が停止してしまうため，施工期間中，仮設排水処理装置に切り替えた事例である(図-6)．処理方式
は膜分離活性汚泥法を採用している(写真-9)．

仮設排水処理装置
後澱

工3.3 電気設備工事

程

漁業集落排水処理施設の電気設備電力引込設備，動力設備，計装設備，電灯コンセント設備である(図-7)．動力設
備のうち動力制御盤(写真-11)は電動機器への給電と稼働の状況を盤面で確認が出来るので，設備類の中でも最も重要な装置である．

槽

沈

接触ばっ気槽

前処理工程

流 量 調 整 槽

写真-10 汚水の流入を停止し，槽内で安全な作業

廃棄物
図-6 機能保全工事仮設工の概要― 36 ―

場で専門的な技術者により検査を行い，合格したものを現場に搬入する．工場検査では形状寸法や動作確認のほか絶縁抵抗試験，膜厚試験等を行う．これらの測定結果の基準はＪＩＳ，ＪＥＭ(日本電気工業協)1460-2008 により準拠する．
電気設備工事の現状課題として，半導体の調達が依然として困難な状況が改善されておらず，当研究所の電気設備工事の現場でも COD・窒素リン連続測定装置，直流電源盤の製造が遅れた．半導体の調達状況の回復は今後も内外の動向を注視していくと共に，施工期間を製作と据付を 2 年に分けて行う等の調整が必要になる．
また，センサー類を開発する計測制御業界は技術開発が著しく，機能や省エネの向上について日常から情報を収集し，導入検討を行っている．

図-7 動力制計装設備の系統

3.4 建築写真-11 動力制御盤の外観
計装設備は施設に流入する汚水量を計測する流量計と生物反応槽内の各種の水質項目を計測する装置類(写真12)である．その種類はは溶存酸素計(ＤＯ)，水素イオン濃度(ｐＨ)，酸化還元電位(ＯＲＰ)等である．これらの測定値は現場指示と計装盤に設置されたディスプレイに表示され，記録される．

建築工事の施工内容は一般建築工事と大きく変りはなない．施工部位は屋外に通用する金属製建具等が塩害(写真-13)や強風の被害を受けて破損している事例(写真-14)が散見されるので更新を実施している．
その他，当研究所の施工監理の現場で供用開始の古い処
理施設の建築資材(屋根材，ボード類，接着剤)にアスベストが使用されていた．アスベスト使用の懸念がある場合は調査のうえ，関係機関への届出と専用の工事(飛散対策)が必要となることに留意されたい．

写真-13 発錆の見られる両開きドア

写真-12 計測装置類の外観
現状，計測設備は水質の測定に留まっており，今後，維持管理に係る人員の減少を補うため，測定値によって機器を運転制御する自動運転システム等，ICT 技術の開発に繋げたいところである．一方，盤類の部品はコンデンサーや漏電遮断器，サーマルリレーである．これらの精密部品は電気や制御に関する高度な知識が必要になり，機械設備のように部品交換を行うことが困難であり，一定の周期で盤ごとに更新すること一般的である動力制御盤は製作後，工― 37 ―写真-14 台風により破損したシャッター(仮設措置)

4．まとめ1) 汚水が圧送流入する流入水路は硫化水素の発生による腐食劣化が起きやすく，腐食深さや強度の低下について化学物理試験を実施し，劣化の傾向を定量的に把握し，適切に補修することが必要である
2) 仮設計画は処理施設の機能を維持しつつ，適切かつ安全性に配慮した内容とする
3) 機能保全工事の過程では汚水や汚泥，コンクリート殻等の廃棄物が発生する．廃掃法を遵守し，適正な処分と記録の保管を実践する
4) 電気設備の動力制御盤は最重要装置である．専門の技術者による工場検査を行うことを基本とする
5) 計装盤，水質自動測定装置に使用される半導体は依然として調達が難しく，工期の設定等に配慮が必要になっている

参考文献
1) 農業集落排水施設のコンクリート劣化点検・診断・補修の手引
き(案)平成 14 年 7 月 社団法人日本農業集落排水協会
2) 技術開発 縦軸エアレーターを用いたオキシデーションディッチ法による下水処理 環境技術 Vol23 №11(1994)佐藤進，
深川和幸― 38 ―