排水処理設備曝気ブロワ運用見直しについて（報告）

ふなはしけん じ

環境技術課 舟橋顕治
１．はじめに
岸和田市貝塚市クリーンセンター（以下「当施設」という。
）に設置の排水処理設備は、プラント系及び洗煙系の 2 系統有り、プラント系は、場内の床洗浄排水・洗車場排水・灰出し設備排水・ボイラブロー排水などを、洗煙系は、排ガス処理に使用した洗煙排水・純水装置廃液などを処理して、当施設内で再利用または下水道法等の規定に基づく下水排除基準に適した水質まで浄化処理する設備です。
処理過程に必要な水槽類及び機器類は、基本的に系統毎に設置しています。
生物処理に必要な酸素を供給または水槽内を空気により攪拌して泥の堆積を防止するために、曝気ブロワという機器が、プラント系及び洗煙系各々設置されています。
当施設竣工から 12 年経過する中で、水槽類の必要な空気量の再検証において曝気必要空気量が減少した
ことにより機器の能力に余裕ができたため、曝気ブロワの運用を見直すことにしました。

２．必要空気量の確認
水槽の廃止や水槽運用水位の変更状況及び曝気必要空気量を表１－１及び表１－２にまとめました。
水槽類の運用見直し等により、曝気必要空気量がプラント系で設計値より 12.65 ㎥/min、洗煙系が同1.15 ㎥/min 減少していることが分かりました。

表１－１
水槽名

プラント系各水槽曝気必要空気量
曝気空気量（㎥/h）

無機系原水槽
有機系原水槽
生物処理水槽プラント系ろ過原水槽
プラント系処理水槽

設計値
760
1,060
230
4565

見直し後
600 注１530 注２
変更なし
変更なし
0純水廃液槽
曝気量合計

50
2,210

変更なし
1,455

１分当たり曝気量(㎥/min)

36.924.25

ブロワ仕様

見直し経緯

ポンプ運転水位の見直し、定風量弁を変更
ポンプ運転水位の見直し、定風量弁を変更

定期清掃において泥の堆積が皆無のため、曝気廃止

減少量：12.65 ㎥/min

型式：アンレット BS200
曝気空気量：36.9 ㎥/min 出力：55kW

注１ 定風量弁を更新して曝気空気量を調整（760 ㎥/h→600 ㎥/h）
注２ 定風量弁を更新して曝気空気量を調整（1,060 ㎥/h→530 ㎥/h）

表１－２
水槽名

洗煙系各水槽曝気必要空気量
曝気空気量（㎥/h）

洗煙系原水槽
洗煙系ろ過原水槽
キレート原水槽
放流水槽

設計値
420253045

見直し後
変更なし
変更なし
変更なし
0汚泥貯槽
再生廃液槽
脱炭酸塔

140
25102

変更なし
0
変更なし

曝気量合計

787

717

１分当たり曝気量(㎥/min)

13.1

11.95

ブロワ仕様

見直し経緯

定期清掃において泥の堆積が皆無のため、曝気廃止
水槽の廃止

減少量：1.15 ㎥/min

型式：アンレット BH125H
曝気空気量：13.1 ㎥/min 出力：22kW

３．改造検討と経費削減効果について(1) 改造の検討
現状を把握した結果、プラント系及び洗煙系の 2 系統での必要な曝気必要空気量は 36.2 ㎥/min であり、36.9 ㎥/min の能力があるプラント系曝気ブロワで 2 系統賄えることが分かりました。そこで、プラント系曝気ブロワから洗煙系に送気ができるように、曝気ブロワ配管の改造について検討しました。
当初検討時の曝気ブロワ配管改造案は、図－１のとおりです。

図－１

曝気ブロワ配管改造案（当初）(2) 費用対効果の検証
配管改造費の減価償却期間を 10 年として、費用対効果を検証しました。
① 現状における経費〔10 年間の電気料金（単価は 10 円/kWh）〕 ・・・ 約７，１９８万円＜ 計 算 式 ＞
・ プラント系曝気ブロワ（55kW）：51,096,774 円 (a)55kW（電動機定格出力）÷｛93（IE１効率）÷100）｝
×86,400ｈ（24ｈ×360 日×10 年）×10 円/kWh ＝ 51,096,774 円

・ 洗煙系気ブロワ（22kW）：20,887,912 円 (b)22kW（電動機定格出力）÷｛91（IE１効率）÷100）｝
×86,400ｈ（24ｈ×360 日×10 年）×10 円/kWh ＝ 20,887,912 円【 合計 】
51,096,774 円 ＋ 20,887,912 円 ＝ 71,984,686 円 (①)→ 約７，１９８万円② 当初検討時の改造案による経費 ・・・ 約５，２２９万円〔10 年間の電気料金(単価は 10 円/kWh)約 5,109 万円(ア)＋改造費用 120 万円(イ)〕＜ 計 算 式 ＞
ア．10 年間の電気料金（単価は 10 円/kWh）・ プラント系曝気ブロワ（55kW）：51,096,774 円 (c)55kW（電動機定格出力）÷｛93（IE１効率）÷100）｝
×86,400ｈ（24ｈ×360 日×10 年）×10 円/kWh ＝ 51,096,774 円

・ 洗煙系気ブロワ（22kW）： 0 円 (d)【合 計】
51,096,774 円 ＋ 0 円 ＝ 51,096,774 円 (ア) → 約 5,109 万円
イ．改造費用配管改造費 80 万円 ＋ 定風量弁増設費 40 万円 ＝ 120 万円 (イ)≪費用対効果≫＜ 計 算 式 ＞
現状における経費（①）－ 当初検討時の改造案による経費 （②）＝ 削減効果
約７，１９８万円－

約５，２２９万円＝約１，９６９万円

よって、改造による削減効果は、10 年間で 1,969 万円削減できることが分かりました。
４．ブロワ配管の改造「３．改造検討と経費削減効果について」の検証結果により経費削減が見込めることが分かったので、次に詳細設計にかかりました。
詳細設計にあたり、ブロワ配管の改造は、図－１の１ケ所の接続だけではなく末端２ケ所を接続しループ化を行い吐出圧力を均一化することが必要だと分かりました。また、そのことにより、トラブル等の非常時に、元の状態に戻すための弁取付けおよび曝気空気流量確認のための流量計設置等の追加が発生したので、改造費が当初の見込み［３.(2)②イ…120 万円］より増加し、約 512 万円(e) となりました。

詳細設計により変更した曝気ブロワ配管改造完成図は、図－２のとおりです。

プ
ラ
ン
ト系

１号機
５５kw

２００A

300A

36.9㎥/min

２号機
５５kw

150A

２００A

無機
系
原
水槽

36.9㎥/min

125A
有機
系
原
水槽

50A

125A
生物処
理槽

ろ プ
過ラ
原ン
水ト槽系

65A
プ
処
ラ
理ン
水ト
槽
系

40A
純水
廃液
槽

200A

200A

B

洗
煙系

５０A

１号機
２２㎾
13.1㎥/min

200A

２号機
２２㎾
13.1㎥/min

５０A

定風量弁

B

B

バタフライ弁

100A

洗煙系原水槽

40A

ろ過洗
原煙水系槽

40A

キ原レ
水ー槽
ト40A

放流水槽

80A

汚泥貯槽

50A

40A

再生廃液槽

脱炭酸塔

新設配管

図－２ 曝気ブロワ配管改造（完成図）
プラント系曝気ブロワの試運転を行い、電流及び電圧を実測し、電気料金の削減効果を検証しました。
曝気ブロワの運転電流値は 72[A]（写真－１）と改造前の 64[A]より 8[A]増加したが、洗煙系曝気ブロワを停止したことで洗煙系の電流値が 25[A]から 0[A]となったので、改造により電流値が 17[A]減少したことになります。なお、電圧は 459[V]（写真－２）でしたので、削減できた消費電力量及び電気料金は下記のとおりとなります。
・ 削減できた消費電力量 ・・・ １１.４８８kW＜ 計 算 式 ＞
459V × 17A × √3 × 0.85（力率）÷ 1,000 ＝ 11.488kW (f)※力率については、22kw と 55kw の電動機の力率は同じとして計算・ 削減できた電気料金 ・・・ 約１００万円＜ 計 算 式 ＞
11.488kW (f) × 24h × 360 日 × 10 円/kWh ＝ 992,563 円/年 → 約 100 万円 (g)10 年間の電気料金の削減効果
約 100 万円(g) × 10 年 － 約 512 万円(e) ＝ 約 488 万円

写真－１

ブロワ電流値

写真－２ ブロワ電圧

５．まとめ
曝気ブロワ配管の改造による経費削減については、当初検証時に電動機の定格値で計算したことや以前にプラント系曝気ブロワのプーリのサイズ変更による電力量削減に取り組んでいたこともあり、当初の検証より少ない結果となりましたが、一定の効果はあったと考えられます。
また、洗煙系曝気ブロワを使用停止したことにより４年毎に実施していた同ブロワ２台の整備が不要となったことで、下記のとおり 75 万円/年の整備費が削減となりました。
なお、洗煙系曝気ブロワについては、将来、ごみ処理量増等により処理水が増加した場合の運用再開に備え、固着防止のための保守運転を継続して行っていきます。
・ 洗煙系曝気ブロワを使用停止したことによる整備費の削減効果
300（万円）÷4（年）＝75（万円/年）※300 万円：4 年毎の経常経費
今回の曝気ブロワ配管改造に約 512 万円の経費がかかりましたが、電気料金が 100 万円/年、整備費が75 万円/年、合計で 175 万円/年を削減することができました。
よって、改造に係る費用回収は、約 3 年（512 万円÷175 万円/年＝2.93 年）でできる見込みです。