漁業集落排水施設機能保全対策事業の実践と課題
Implementation and Problems of Function Preservation Project for Wastewater Treatment Facilities in Fishing
Communities
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

Several years have passed since establishment of Function Preservation Project, and the JapaneseInstitute of Fisheries Infrastructure and Communities has become able to produce satisfactory
results in terms of function preservation projects in a number of areas. When considering themaintenance and inspection record and the result of interview with people involved which wereobtained in the process of investigation plan, the following matters need to be taken account into
the method for soundness evaluation and deterioration prediction that forms the foundation ofplanning: characteristics of structures and equipment that configure the facilities, installation
environment and deterioration characteristics. I consider that there is a problem with a prediction
method of progressive deterioration particularly caused by aged deterioration of equipment withelectric motors or hydrogen sulfide, and therefore intending to complement the planning method.
A grouping method to streamline the operation is also discussed.
Keywords : soundness evaluation, deter ior ation prediction, grouping

1．はじめに漁業集落排水施設は人口減少等により料金収入が減少し，施設経営が年々悪化しており，施設のダウンサイジングや統合等，施設の効率化の検討が重要になってきた．
機能保全計画の策定は長期的な補修更新の需要を予測できるため，上述した課題を検討するための重要な基礎資料となりうるものである．
農山漁村整備交付金において漁業集落排水施設の機能保全計画策定事業が創設されて以来，数年が経過し，当研究所においては計画策定の多くの実績を有することが出来たが，これまでの調査結果を踏まえ，調査方法の一部を補足する必要が生じたので報告する．

段階の劣化予測やシナリオ策定に大きな影響を及ぼすため，最も重要な項目と考えており，機能保全コストを大きく左右する項目でもある．
これまでの結果や各種の調査結果から設備(特にポンプ，ブロワ等の回転機器類)の経年後期の劣化及び硫化水素によるコンクリートの劣化は時間が経過するに連れて劣化の度合いが大きくなるものと考える．
機能診断調査機能診断評価機能保全対策工法の検討

2．補足対象項目
機能保全計画の策定するためのフローは，漁業集落排水施設における「ストックマネジメントの手引き(案)」(以降，手引きと記す)には図-1 のように示される．
本フローを構成する項目のうち機能診断評価で設備の劣化度を S-5～S-1 の 5 段階で評価し，評価が低い場合は補修更新の必要性を検討することになるため，次機能保全コストの算定比較

計画の作成
図-1 ストックマネジメントの全体フロー1)

3．機能診断評価
3.1 劣化要因の推定(1) 経年劣化
経年劣化とは設備や部位が長期間の使用によって生じるもので，腐食や変形・変色等が生じ，故障が多くなる．機械の故障の発生頻度は一般的にバスタブ曲線(図-2)によって時間との関係によって説明される．使用時間後期には故障率が増加するといわれる．

3CaO・Al2O3・3CaSO4・32 H2O(エトリンガイト)
硫化水素によるコンクリートの中性化は表面から進行し，やがて鉄筋に到達し，強度の低下に至る．(図-3)
この中性化は加速期に入ると，劣化が早まり，性能の低下も早まると言われる．(図-4)

図-3 コンクリートの中性化による鉄筋腐食の概念
図-2 バスタブ曲線(2) 硫化水素の発生
硫化水素によるコンクリートの腐食現象は圧送管の吐出口でよく見受けられた．これは圧送管内では汚水に一定時間，酸素が供給されないため，嫌気化し，吐出し口で硫化水素が放散されことによるものと考えられる．
このような硫化水素によるコンクリートの腐食過程は一般に以下の①～⑤による．すなわち，汚水中に微量含まれた硫酸は嫌気性細菌によって還元され，硫化水素(①)に放散され(②)，水滴等に溶解し，好気性微生物によって硫酸(③)となり，コンクリート構造物の中性化や鋼材の腐食(④)をもたらす．
最終的に硫化水素の影響を受けた箇所は脆弱化し，剥落しやすい物質であるエトリンガイトとなる．(⑤)
以下にその生成過程を示す．
① 硫化水素の発生
SO4 ＋ 2C ＋ 2H2O →硫酸塩還元細菌→ 2HCO3 ＋ H2S 2－② 硫化水素の拡散③ 硫酸の生成
H2S ＋ 4H2O → H2SO4＋4H2④ コンクリートの腐食
1)硫酸カルシウムの生成
Ca(OH)2 ＋ H2SO4 → CaSO4・2H2O⑤ コンクリートの腐食
2) エトリンガイトの生成＝コンクリートの強度劣化
3Ca(OH)2 ＋ 3H2SO4 ＋ 3CaO・Al2O3 ＋ 26 H2O →図-4 コンクリート中性化の劣化過程(例)（コンクリート標準示方書）

3.2 健全度判定(1) 健全度判定の基本
健全度判定は現地調査の結果から設備毎にｓ-5 からｓ-1 までの 5 段階で評価される．
ｓ-5 は設置後の健全度が維持されており，一方，ｓ-1 は設計時に求めた性能を喪失している状態であり機器の場合は故障にあたる．機能ｓ-3 は劣化の兆候が現出し始めた段階であり，この段階で補修(オーバーホール)を実施すれば経済的に健全度の向上を図ることが出来る．

(2) 健全度判定の改良点
劣化要因の推定を踏まえ，健全度の判定について以下を考慮するものとした．

劣化の要因が硫化水素腐食，経年劣化の後期と考えられる場合は健全度の判定をワンランク低位とする．
経年劣化後期は不具合の発生確率が高い(図-5 の表中の赤い部分)耐用年数超過率 1.5 以上とする．2)
例えば標準耐用年数 15 年のポンプは 15×1.5 倍=22.5 年を経過すると，経年後期と考え不具合の発生確率が高くなると考える．

オーバーホールとは一般に次のように定義される「オーバーホール(英語: Overhaul)とは，機械製品を部品単位まで分解して清掃・再組み立てを行い，新品時の性能状態に戻す作業のことである」．ブロワであればローターや V ベルトの交換で機能を回復することが可能であるが，ブロワの激しい振動を緩和する架台や防振継手のその他の機能が低下中であり，健全度は 5 ではなく 4.5 と設定する．

※耐用年数超過率；経過年数／標準耐用年

高耐用年数超過率

発
生確率20≦Ｘ81215161.5≦Ｘ≦2.051013141.0≦Ｘ＜1.536911Ｘ＜1.012471234

低影響度
リスク

高リスク

中リスク

低リスク

微

小

図-5健全度

被害規模

大不具合発生のリスクマトリックス

表-1 オーバーホールによる健全度設定
稼働状態

保全工法

5

設置当初の状態で，運転上，機能上問題ない措置は不要

4．5

主要部品の交換(オーバーホール)後の状態―

4(4.0～3.1)

設置当初の状態で，運転上，機能上問題ない措置は不要
消耗部品交換等3(3.0～2.1)

設備として劣化が進行しているが，機能は確保できる状態．補修により機能回復が可能

長寿命化対策(補修)や修繕により機能を回復する

2(2.0～1.1)

設備として機能が発揮できない状態，または，いつ機能停止してもおかしくない状態等．機能回復が困難

精密調査や設備の更新等，大きな措置が必要

3.3 グルーピング

4．劣化予測グルーピングは，保全対策の要否や対策工の種類及びコスト算定を効率的に行うためのもので，劣化の要因や健全度判定の結果を踏まえて，保全対策が同様となるように施設群としてまとめる．
管路施設のように多くの材料によって構成される施設はグルーピングによって施設の劣化の状態や機能保全に必要な工種が総括的に把握出来ることも利点である．(表-2)
一方表-3 の事例は排水処理施設の水槽被覆工の事例
で，健全度はほとんどが S-3 であるが，劣化要因には硫化水素の発生と経年劣化があり，先述してきたように硫化水素を要因とする劣化の進行性が速いことを前提に補修工の内容を検討することが必要と考える．

漁業集落排水施設の劣化予測は，標準的な性能低下曲線を設定し，これを機能診断の評価値により補正する手法により，性能低下予測を行うものとしている．
通常は健全度判定の結果から，図-6 のｙ＝－aＸ2＋ｂ(ｙ;健全度，Ｘ：経過年数，a：定数，b：5)の二次曲線を求めることが出来るが，標準耐用年数を超過した低高速回転する部品を有する機械については上述した
曲線は寿命予測が長すぎてしまう．
例えば，供用開始後 20 年を経過したポンプが健全度
3 だとすると，標準耐用年数 15 年を大きく超えた 40 年に及ぶ余寿命となってしまい，現実的ではない．そこで，劣化予測に用いる式は直線式とし，かつ標準耐用年数

表-2 グルーピング事例(管路施設)
小区分

施設仕様

評価結果

変状項目

グループ名

件数

管路VU150

S-5無し

Ｋ-P-VU150-S5-無26

VU250

S-4

腐食・脆弱性Ｋ-P-VU250-S4-PM2

1S-4

変形Ｋ-P-VU250-S4-PM3

1S-5

無し

Ｋ-P-VU250-S5-無31

S-3

腐食・脆弱性Ｋ-P-RC0号-S3-M3

6S-4

浸入水

Ｋ-P-RC0号-S4-M1

9S-4

腐食・脆弱性Ｋ-P-RC0号-S4-M3

17S-3

腐食・脆弱性Ｋ-P-RC1号-S3-M3

1S-4

浸入水

Ｋ-P-RC1号-S4-M1

6S-4

腐食・脆弱性Ｋ-P-RC1号-S4-M3

16S-5無し

Ｋ-P-RC1号-S5-無

1S-4

腐食・脆弱性Ｋ-P-RC汚水桝-S4-M32S-4

浸入水

Ｋ-P-RC汚水桝-S4-M11マンホール

RC0号

RC1号

RC汚水桝

表-3 グルーピング事例(水槽被覆)
防食
工事

劣化環境
分類

標準耐用年数

評価結果

主な劣化要因グループ番号

流入水路

1種

1種

9.00

10S-3

硫化水素等

K-Co-防1劣1-S3-T2

ばっ気沈砂槽

1種

1種

10.00

10S-3

硫化水素等

K-Co-防1劣1-S3-T2

原水ポンプ槽

1種

1種

32.47

10S-3

硫化水素等

K-Co-防1劣1-S3-T2

流量調整槽No.1

1種

1種

108.70

10S-3

硫化水素等

K-Co-防1劣1-S3-T2流量調整槽No.2

1種

1種

108.70

10S-3硫化水素等

K-Co-防1劣1-S3-T2回分槽No.1

1種

1種352.50

10S-3

経年劣化

K-Co-防1劣1-S3-T2回分槽No.2

1種

1種352.50

10S-3

経年劣化

K-Co-防1劣1-S3-T2

処理水槽 1

防水無92.44-

S-4無し

K-Co-防水劣無-S4-T2

水槽名称数量(㎡)経過後は，標準劣化すると設定し，劣化を予想した．(図-7)
図-7 の事例では機能診断時，健全度 3 となるが，標準耐用年数経過以降は標準劣化曲線に沿って劣化すると設定すると通常の劣化予測式では寿命は 40 年となり，診断時からの寿命は 20 年となる，一方，補正予測式では寿命は 25 年で，調査時から余寿命は 5 年になる．
特に，汚水中に浸漬された水中ポンプについては後者の予測に妥当性があると考えられる．
図-6 手引きにおける性能低下予測式の補正概念

機能診断時(20 年後)
標 準 劣 化式

補 正 予 測式

健全度3

経過年数(年)
15 年
図-75.結果

25 年

40 年

回転機器等の性能低下予測式の提案

6．今後の課題

本報告における機能保全計画策定における補足事項を (1) 回転する主要部品を有する機械は，絶縁抵抗の低下，以下にまとめる．
過電流といった現象を生じる．これらの測定を定期(1) 漁業集落排水施設の主な劣化要因は経年劣化，硫化的に測定し，劣化予測の精度の向上を図る．
水素である．
(2) 硫化水素による鉄筋コンクリートの中性化について(2)後期経年劣化及び硫化水素が主な劣化要因の場合は，は，コンクリートの反発高度測定やフェノールフタ健全度判定をワンランク下位に調整することも検討
レインによる中性化試験の実施により，中性化の進する．
行を定量的に把握するとともに，劣化予測式を検証(3) 機能保全対策工法の検討を効率的に行うため，機能する必要がある．
診断評価の結果についてグルーピングを行う．
(4) 進行性の劣化要因に基づく，装置の劣化予測につい参考文献ては劣化予測式の補正を検討する．
1) 漁業集落排水施設におけるストックマネジメントの手引き(案)平成 24 年 1 月 水産庁漁港漁場整備部整備課
2) ストックマネジメント手法を踏まえた下水道長寿命化計画策定に関する手引き(案)【 本 編 】平成 25 年 9 月 国土交通省水管理・国土保全局下水道部