土木技術資料 55-1(2013)

特集：持続可能な社会の実現に向けた土木技術

下水道における再生可能エネルギー・資源の活用の推進－下水道革新的技術実証事業（B-DASHプロジェクト）の実証研究－
山下洋正 ＊ 藤井都弥子 ＊ ＊ 井口斎 ＊ ＊＊ 原田一郎 ＊ ＊＊＊ 堀江信之 ＊ ＊＊＊＊
集し、②下水道革新的技術実証事業評価委員会に

1．はじめに 1よる厳正な採択審査を行い、③採択された案件を地球温暖化の顕在化や世界的な資源・エネル

国土技術政策総合研究所からの委託研究により実ギー需給の逼迫が懸念され、循環型社会への転換、規模プラントを実際の処理場に設置して実証、ガ低炭素社会の構築が求められている。下水道は生イドライン作成を行うものである。B-DASHプロ

活環境の改善、公共用水域の水質保全など国民生

ジェクトの全体概要及び各実証事業の概要を図-1

活にとって必要不可欠な社会資本である。しかし

及び表-1にそれぞれ示す。

ながら下水道事業で使用される電力は我が国の総平 成 23年 で は 、［ 1］ 水 処 理 技 術 （ 高 度 処 理 を電 力 消 費 量 の 0.7%を 占 め る な ど 、 下 水 や 汚 泥 の除く ）、［ 2］ バイオガス回収 技術、［ 3］ バイオ ガ処理に伴い大量の温室効果ガスを排出している。

ス 精 製 技 術 、［ 4］ バ イ オ ガ ス 発 電 技 術 に 係 る 革

下水道は自治体が実施する公共事業の中でも温室

新 的 技術 を含 むシ ステ ムに つ いて 公募 を行 い、 2効果ガスの排出量が比較的多いとされているため、事業を採択して実証研究を実施している。
平 成 24年 で は 、 [1]下 水 汚 泥 固 形 燃 料 化 技 術 、削減対策が必要である。
また、下水道では下水汚泥や下水熱のエネル[2] 下 水 熱 利 用 技 術 （ 未 処 理 下 水 の 熱 利 用 に 限ギー利用、リン等の資源利用が可能であり、下水る 。）、 [3]栄 養 塩 （ 窒 素 ） 除 去 技 術 （ 水 処 理 に 係

道におけるエネルギー・資源のポテンシャルが期る技術は除く）、[4]栄養塩（リン）除去技術（水待されていることから、省エネルギー・省資源の処理に係る技術は除く。回収技術を含むことはみならず積極的にエネルギー・資源を創出する取可 。） に 係 る 革 新 的 技 術 に つ い て 公 募 を 行 い 、 5組も求められている。

事業を採択して実証研究を実施している。

このような社会的要請及び行政ニーズを踏まえ、3．平成23年度採択事業（システム）の実証

国 土 交 通 省 下水 道 部 では、「 下 水 道 革 新的 技 術実研究の内容

証 事 業 （ B-DASHプ ロ ジ ェ ク ト ）」 を 平 成 23年 度
か ら 開 始 し て い る 。（ B-DASH プ ロ ジ ェ ク ト ：3.1 超高効率固液分離技術を用いたエネルギーマ

Breakthrough by Dynamic Approach in Sewage

ネジメントシステムに関する実証研究

High Technology Project）。その目的は優れた革3.1.1 研究概要

新的技術の実証、普及により下水道事業におけるメタウォーター株式会社・地方共同法人日本下コスト縮減や再生可能エネルギー等の創出を実現

水道事業団共同研究体が大阪市中浜下水処理場でし、併せて、本邦企業による水ビジネスの海外展実施している本実証研究は、下水の一次処理（沈開を支援することである。国土技術政策総合研究殿）を「超高効率固液分離」に、下水汚泥の嫌気所下水道研究部は、この実証研究の実施機関と性消化（メタン発酵）を「高効率高温消化」に置

な っ て い る 。 こ こ で は 平 成 23年 度 に 実 施 し た 実

換え、また発電及び処理場各設備の電気設備を統証研究を中心に紹介するものである。

括する「スマート発電システム」を組み合わせたシステムである。低負荷型水処理による「省エ2．B-DASHプロジェクトの概要

ネ」と、下水処理場に取込むバイオマス（下水汚B-DASHプロジェクトは、①国土交通省下水道

泥及び生ゴミ等）を最大化した汚泥処理による部がテーマを設定して革新的技術の実証提案を募「 創 エ ネ 」 を 同時 に 実 現す る こ と を 目指 す 。 研究────────────────────────

概要を図-2に示す。

Demonstration Research of Breakthrough by Dynamic
Approach in Sewage High Technology Project (B-DASHProject)－ 16 －土木技術資料 55-1(2013)

管きょ
流入

下水
熱利用

水処理(固液分離)

H23年度実証事業（約24億円）

下水処理場

①

放流

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

⑥

下水処理

熱下水汚泥

場内・場外利用

窒素除去

エネルギー

肥料

②
ガス回収

⑧バイオガス

平成２３（１）

①水処理
②ガス回収
④ガス発電

（２）

②ガス回収
③ガス精製
④ガス発電

平成２４（１）⑤固形燃料化（２）⑤固形燃料化（３）⑥下水熱利用

（４）

⑦窒素除去

（５）

⑧リン回収

ガス
発電

処理場内
利用等

精製

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

B-DASHプロジェクトの各実証事業の概要

実証対象
テーマ

都市ガス・工場等

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）

実証
実証事業名

(No.)

③ ガス

④

表-1
採択年度

H24年度実証事業（約29億円）

固形燃料化

リン回収
図-1の技術を組み合わせたシステム

発電所
・製紙工場等⑤⑦

資源エネルギー

汚泥処理実施者

実証事業の概要
フィールド

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
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
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、鋼再生可能エネルリューション・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
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
焼却炉廃熱利用による下水汚泥固形燃料の低コ廃熱利用型 低コ
ＪＦＥエンジニアリン 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
スト下水汚泥固形化センター
グ株式会社
燃料の削減等によるコスト縮減効果や省エネル燃料化技術
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るコスト縮減効果や省エネルギー効果等を実証
水熱利用に関する ラウト工業株式会社 下水処理場
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－－ 17 －土木技術資料 55-1(2013)

3.1.2 技術内容

（ 2） 維 持 管 理 コ ス ト 縮 減 効 果 （ 電 力 ・ 点 検 ・ 補「 超 高 効 率固 液 分離 」、「高 効 率 高温 消 化 」、「 ス修・薬品）

マ ー ト発 電シ ステ ム」 の 3つ 技 術 を組 み合 わせ た
システムである実証研究 施設の全体を図-3に示す。

評 価 対 象 規 模 に お い て 、 年 価 で 18％ の 維 持 管理コスト縮減が期待できる。
（3）ライフサイクルコスト縮減効果【水処理系】
流入下水
下水＜省エネルギー化＞

評価対象規模において、撤去コストを含むライ【超高効率固液分離】

フサイクルコストは30％縮減が期待できる。
（ 4） 温 室 効 果 ガ ス 排 出 量 削 減 効 果 （ ラ イ フ サ イクルCO 2 ＝LCCO 2 ）【汚泥処理系】
生ごみ【スマート発電システム】【高効率高温消化】ハイブリッド型発電機

図-2

評 価 対 象 規 模 に お い て 、 65％ の 温 室 効 果 ガ ス

電力供給および制御系＜創エネルギー化＞

排出量削減が期待できる。

プラント運転最適化制御

革新的技術

従来技術実証研究の概要（超高効率固液分離技術を用いたエネルギーマネジメントシステムに関する実証研究）

下水 50000m3/日

下水 50000m3/日

最初沈殿池
2.9tonDS/日

初沈汚泥
余剰汚泥

固液分離
土木
消化槽

3.5tonDS/日

3800m3生汚泥

図-4

2.4tonDS/日

740m3生ごみ

2.4tonDS/日

生ごみ

消化槽

余剰汚泥（直接脱水）＜ゴミ焼却場＞

鋼板
4.1tonDS/日

ゴミ焼却

革新的技術と従来技術の比較（超高効率固液分離技術を用いたエネルギーマネジメントシステムに関する実証研究）

3.2 神 戸 市 東 灘 処 理 場

再生可能エネルギー生

産・革新的技術実証研究
3.2.1 研究概要
図-3

実証研究施設（超高効率固液分離技術を用いたエネルギーマネジメントシステムに関する実証研究）

株式会社神鋼環境ソリューション・神戸市共同研究体が神戸市東灘処理場で実施している本実証
研究は、処理場周辺に賦存する食品系バイオマ

3.1.3 これまでに得られた結果
実 証 施 設 （ 5,700m 3 /日 、 0.48t-DS/日 ） に お け
る 検 証 デ ー タ 等 を 基 に 50,000m 3 /日 規 模 の 従 来 技術と革新的技術における建設費、維持管理費及び温室効果ガス排出量等の削減効果について試算を行った。従来技術と革新的技術の比較対象として生ごみ受入を想定する場合とし、生ごみ受入時は革新的技術では混合消化、従来技術では焼却として い る （ 図 -4参 照 ）。 建 設 コ ス ト の 年 価 は 耐 用 年
数 が 土 木 ・ 建 築 45年 、 機 械 ・ 電 気 15年 ・ 割 引 率2.3％として試算した。

ス・木質系バイオマスの収集、及び未利用の下水熱の活用により、有効利用可能な消化ガス量を増やし、温室効果ガス排出量の削減を図るとともに、汚泥消化にかかる設備の建設コスト・維持管理コストの低減を検証するものである。
3.2.2 技術内容
バイオガス回収技術とバイオガス精製技術を組み合わせたシステムであり、バイオガス回収技術
は、地域バイオマス受入調整設備、高機能鋼板製消化槽、下水熱回収高効率ヒートポンプから構成され、バイオガス精製技術は、新型バイオガス精（1）建設コスト縮減効果
評 価 対 象 規 模 に お い て 、 建 設 コ ス ト で 33％ (縮減 額 1400百 万 円 )、 年 価 で 25％ (縮 減 額 37百 万 円 )製・貯留・圧送システムより構成されている。各技術の概要は次の通りである概要を図-5に示す。の縮減が期待できる。
－ 18 －

土木技術資料 55-1(2013)（ 4） 温 室 効 果 ガ ス 排 出 量 削 減 効 果 （ ラ イ フ サ イ

3.2.3 これまでに得られた結果革新的技術と従来技術の比較を図 -6に示す。評クルCO 2 ＝LCCO 2 ）1010％ （ 削 減 量 950 t-CO 2 /年 ） の 温 室 効 果 ガ

価対象規模における従来技術との比較から、建設・維持管理コスト及び温室効果ガス排出量等のス排出量削減が可能である。

削減効果について算出し、下記結果が得られた。

（5）下水道に好適な地域バイオマス選定手法（算出条件は3.1.3と同様で、50,000m 3 /日規模）

地域バイオマス受入れに際し、溶解性、組成等（1）建設コスト縮減効果の観点から下水道に好適か否かの判定基準を策定

建 設 コ ス ト で 31％ (縮 減 額 697百 万 円 )、 年 価 でした。高機能鋼板製消化槽の安定稼働実績から、25％(縮減額37百万円)の縮減が可能である。

本判定基準が適切であると判断できた。

（2）維持管理コスト縮減効果（6）工期短縮効果

156％の維持管理コスト縮減が可能である。

鋼 板 製 消 化 槽 で 約 50％ （ 572日 → 273日 ： 休 日（3）ライフサイクルコスト縮減効果

含 む ）、 新 型 バ イ オ ガ ス 精 製 装 置 で 約 50％ （ 220撤 去 コ ス ト を 含 む ラ イ フ サ イ ク ル コ ス ト は 50％

日 → 110日 ： 休 日 含 む ）、 円 筒 形 中 圧 ガ ス ホ ル ダ縮減が可能である。

で 約 50％ （ 243日 → 115日 ： 休 日 含 む ） の 工 期 短縮効果がある。特に中圧ガスホルダの現地工事期
間 は 、 約 1/50（ 197日 → 4日 ： 休 日 含 む ） 工 期 短縮効果がある。

4．おわりに
国 土 技 術 政 策 総 合 研 究 所 で は 、 こ れ ら の BDASHプロジェクトの実証研究の成果を踏まえて、下水道事業者が導入検討する際に参考にできるガイドラインを、革新的技術ごとに策定していく予定である。国土交通省では、これらの優れた技術が民間活力により全国に普及されることを支援す
図-5

図-6

実証研究の概要（神戸市東灘処理場 再生可能エネルギー生産・革新的技術実証研究）るとともに、国際展開による海外水ビジネスの促進も目指すものである。

革新的技術と従来技術の比較（神戸市東灘処理場
再生可能エネルギー生産・革新的技術実証研究）山下洋正 *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
主任研究官
Hiromasa YAMASHITA

藤井都弥子**

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
研究官
Tsuyako FUJII

井口斎***

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
部外研究員
Hitoshi Iguchi－ 19 －

原田一郎 ****

堀江信之*****

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長
Ichiro HARADA

国土交通省国土技術
政策総合研究所下水道研究部長
Nobuyuki HORIE