「脱水乾燥システムによる下水汚泥の肥料化、燃料化技術ガイドライン（案）」概要
本編(1/2)

国土交通省国土技術政策総合研究所

第１章 総則○下水道事業における資源回収、大幅な省エネルギー・創エネルギー効果やコスト縮減を実現するため、革新的技術の１つである「脱水乾燥システムによる下水汚泥の肥料化、燃料化実証技術」（以下、「本技術」とする）について、実証研究の成果を踏まえて、技術の概要、導入検討、計画・設計及び維持管理などに関する技術的事項について明らかにし、導入の促進に資することを目的とする。
○本ガイドラインは、地方公共団体などの下水道事業者が本技術の導入を検討する際に参考に出来るように技術の概要と評価（第２章）、導入検討（第３章）、計画・設計（第４章）及び維持管理(第５章）などに関する技術的事項についてとりまとめている。

●目的●ガイドラインの適用範囲●ガイドラインの構成●用語の定義第２章 技術の概要と評価●技術の概要と特徴●技術の適用条件●実証研究に基づく評価○技術の特徴(§9)○目的(§5) ：省エネルギー、低コストで乾燥汚泥を生産し、これを活用することにより、中小規模処理場における汚泥の処分費縮減と肥料化、燃料化の有効利用の用途拡大を図ることを目的とする○技術の概要：機内二液調質型遠心脱水機から排出される脱水汚泥の性状を利用し、脱水機と乾燥機を一体化し、更に解砕機や(§6)
搬送機器を排除した円環式気流乾燥機を採用することで、従来の乾燥設備と比較しシステムや機器構造が簡素な脱水乾燥一体型のプロセスを実現した○適用条件(§10(1))①システムの簡素化、省スペース化、省人力化による低コスト型脱水乾燥技術：→ 機内二液調質型遠心脱水機から排出された脱水汚泥（低付着性・細粒状）と円環式気流乾燥機による分散作用により、複雑な汚泥付着対策構造が不要となる。
これにより従来技術より機器点数が少なくなり、建設費や維持管理費の縮減が可能。
→ マイクロ波式の含水率計を採用することで、自動制御が可能となり省人力化が可能。
②有効利用の用途に応じて幅広い乾燥汚泥含水率の調整が可能→ 有効利用のニーズは汚泥の含水率幅が広いが、従来技術では適用できる含水率の領域が限定されてきた。
本技術は熱風温度の調整だけで乾燥汚泥10～50%まで調整可能であり、様々な有効利用への適用が可能。

○実証研究に基づく評価(§13)＜標準活性汚泥法＞
重力濃縮混合生汚泥 ・・・

重力濃縮脱水乾燥

分離濃縮混合生汚泥 ・・・

重力濃縮

脱水乾燥

機械濃縮
重力濃縮消化汚泥・・・

重力濃縮

嫌気性消化脱水乾燥

分離濃縮消化汚泥

・・・

重力濃縮

嫌気性消化脱水乾燥

機械濃縮＜オキシデーションディッチ法＞
余剰汚泥

脱水乾燥

＜長時間エアレーション法、回分式活性汚泥法（低負荷法）＞
余剰汚泥

脱水乾燥

○推奨条件(§10(2))

・脱水汚泥発生量が2t/日以上の処理場規模であること
・消化設備から発生する余剰消化ガスがあること
・既設脱水設備が遠心脱水機もしくはベルトプレスであること
・有効利用ユーザーの存在

左表：各試験項目の目標値と実証結果一覧
下表：各種汚泥での実証結果一覧

本編(2/2)
第３章 導入検討●導入検討方法●導入効果の検討例

導入検討手順(§14)(1)基礎調査↓(2)導入効果の検討↓(3)導入判断(1)基礎調査(§15)→ ②温室効果ガス排出量削減効果は「電力」「高分子凝集剤」「無機凝(2)導入効果の検討(§16)①関連計画 ：全体計画、整備計画など ①コスト縮減効果
集剤」「重油(化石燃料)」の合計値より算定する。
②下水処理場の ：汚泥量、性状、施設の ②温室効果ガス排出量削減効果→ ③エネルギー消費量は「電力」「重油(化石燃料)」の合計値より算定する。
情報調査
整備状況など③エネルギー消費量削減効果③有効利用先の ：汚泥性状、ユーザーの検討範囲例(左図）と情報調査
ニーズなど
検討結果例（下図）→ ①導入コストは「建設費」「維持管理④導入シナリオの策定費」「汚泥処分費」を積算し、従来技術でのコストと比較することで効果を確認する。

(3)導入判断(§17)◆導入効果が少ない、もしくは見込まれない場合は解決策について検討し、再検討を行うことが望ましい。
費用関数例（左：建設費、右：維持管理費）

第４章 計画・設計
●導入計画
●設備設計

導入計画手順(§18)(1)基本条件の設定↓(2)基本計算の実施↓(3)施設計画の検討↓(4)導入効果の検証

第５章 維持管理
●運転管理
●保守管理
●緊急時の対応(1)基本条件の設定(§19)①汚泥発生量の設定②汚泥処理量の設定③適用法令の確認④その他の条件設定(燃料の種類等の設定)
本設備の設置に関する法規制
法

規対象機器

内容

消防法

熱風炉
燃料貯槽※1
乾燥汚泥貯槽

大気汚染防止法

熱風炉

燃焼能力 50L/h 以上（重油換算値）の場合、乾燥機について届出が必要

騒音規制法

送風機
空気圧縮機

電動機の定格が 7.5kW 以上のものがあれば届出が必要

振動規制法

空気圧縮機

電動機の定格が 7.5kW 以上のものがあれば届出が必要

悪臭防止法

－

事業場の敷地の境界線の地表における規制基準（法第 4 条第１項第１号に規定する規制基準 22 成分もしくは臭気指数）

左記に示す設備について、消防法の適用を受け、設備設置、既設改造時（必要な場合）に消防への確認申請が必要(4)導入効果の検証(§22)①コストの縮減効果②温室効果ガス削減効果およびエネルギー利用効果の検討③導入計画のとりまとめ(2)基本計算の実施(§20)①脱水設備周りの物質収支計算②乾燥機周りの熱物収支計算③基本計算の再検証(3)施設計画の検討(§21)①配置計画②機械設備の諸元設定③既存設備の活用検討→①汚泥処理量や凝集剤注入率を設定し、脱水設備周りの物質収支を確認する→②乾燥設備への入口条件および出口条件を設定し、乾燥設備周りの熱収支、物質収支を確認する→③条件や設定値に変更がある場合など必要に応じて再検証を行う。特に①凝集剤の注入率を→ 基本計算を基に機械設備の諸元や配置を設定する。また既存設備 →①②第３章導入検討においてが本設備に流用できるか検討する。 試算した導入効果について、施設計画を基により精度の高い試本設備の配置パターン算を行う。
→③本技術の導入についての検討結果や認可設計図書などをとりまとめる。
(5)設備設計(§23)◆脱水乾燥設備、脱水補機設備、乾燥補機設備について各機器の設計を行う。

(1)運転管理方法(§27) (3)保守点検(§29)②定期点検：長期的維持のため、設備①計装フローと自動制御 ①日常点検：運転中に機器ごとに停止中に実施。
②運転ブロックごとの制御実施。下表に主要な項目を示す。
③タイムチャート
機器種別：一軸ネジ式ポンプ

機器名称：汚泥供給ポンプ、高分子凝集剤供給ポンプ

点検対象

全般

(2)運転管理項目(§28)①濃度計、含水率計の点検内容

頻度

日常異常がないこと○

異常振動、異音のないこと

電流値○

定格値以下で通常値であること

吐出圧○

通常値であること

温度○

ステーター・ローター
ベルト

異常発熱がないこと○（取扱説明書による）

ボルトナット６ヶ月

ゆるみがないこと

塗装

３ヶ月

剥離等がないこと

グリース

○

摩耗
水漏れ（グランドパッキン）

軸受判定基準細密○

振動、騒音、作動状態

給脂

ベアリング

定期外観

１ヶ月
○

水漏れ（メカニカルシール）

○

温度

○

摩耗

8000 時間（機器毎に確認）
異音のないこと
著しい漏れのないこと
漏れのないこと
常温＋40℃以下（機器毎に確認）

１ヶ月

著しい摩耗、損傷のないこと

張り○

規定のたわみ量であること

摩耗○

スリップ跡、亀裂がないこと

備考(4)緊急時の対応(§30)①停電発生時②地震発生時③脱水機側の重故障停止④乾燥機側の重故障停止

資料編○四季調査結果
研究名称：脱水汚泥システムによる下水汚泥の消化汚泥および混合生汚泥において、熱風温度を250～550℃の間で調整す
肥料化、燃料化技術実証研究ることで、乾燥汚泥は含水率10～50%に調整することが可能であった。
実施場所：鹿沼市黒川終末処理場
実施者 ：月島機械、サンエコサーマル、日本下水道事業団、鹿沼市、鹿沼市農業公社共同研究体
実施期間：平成２８～２９年度

第１章 実証研究結果●実証研究概要●実証目標と成果●実証結果●システム制御に関する調査●汚泥有効利用に関する調査

黒川終末処理場の施設概要
項

目内

容

処理場名

鹿沼市黒川終末処理場

供用開始

昭和 51 年 6 月 1 日

現有水処理能力34,000m3/日

流入水量実績

29,260m3/日（日平均）

水処理方式

標準活性汚泥法

汚泥処理方式

分離濃縮→消化→脱水→外部委託処分

(日最大）

設 定 値

設備、性能項目

脱水条件

今回工事
既設

乾燥条件

水処理施設（既設）
機械濃縮棟

ガスホルダ

塩素混和池

管理棟
第2ポンプ棟 （ポンプ棟）
水処理施設（既設）

汚泥処理棟

熱風温度と乾燥汚泥含水率との関係（左：消化汚泥、中央：混合生汚泥、右：OD汚泥）実証設備使用一覧

実証設備の全景

消化ガス発電（Ｈ28.3 末現在）

対象汚泥

消化汚泥

混合生汚泥

汚泥処理量

4.2m3/h

2.1m3/h

無機凝集剤注入率

～30％

～20％

高分子凝集剤注入率

1.9～3.1％

1.0％

脱水汚泥含水率77～81％

74～76％

SS 回収率

95％以上

95％以上

熱風条件200～500℃

200～550℃

脱水汚泥処理量340kg-wet/h

286kg-wet/h

乾燥汚泥含水率

10～50％

10～50％

重力濃縮槽 消化槽
放流

1 系列

2,000,000

第２章 ケーススタディ

1,800,000

建設費（千円）●費用関数条件設定●費用関数について●ケーススタディ例

2 系列

3 系列

y = -1513.6x2 + 97261x + 650000

1,600,000
1,400,000
1,200,000
1,000,000

y = -851.38x2 + 73238x + 556500

800,000
600,000
400,000

y = -6994.8x2 + 112106x + 253705

200,000
00.0

5.0

10.0

15.0

汚泥量（t-ds/日）(1)費用関数の設定①対象処理場条件②試算条件：建設費、維持管理費、汚泥処分費について実証研究結果を基に設定。

費用関数（建設費）○システム制御消化汚泥および混合生汚泥いずれにおいても、乾燥汚泥含水率を30%と設定した場合、24時間での平均値は30±5%で運転することが可能であった。
○汚泥有効利用に関する調査【肥料化】
・汚泥性状分析、肥効試験、コンポスト試験を実施。肥効試験は無機化試験後、コマツナをポットで試験栽培し、化成肥料と同等の収穫量となる施肥量を確認。また、実圃場にて大豆の栽培試験を実施。
・コンポスト試験を行った。米ぬか、オガクズ、もみがらを混合して実施。コマツナの幼植物栽培試験にて13mm未満にふるいをかけた堆肥が問題ないことを確認した。
【燃料化】分析による燃料性評価だけでなく、安全性や搬送面において試験を実施した。

(2)ケーススタディ例①対象処理場条件②検討結果（大規模処理場、肥料の利用期間が限られている場合等）
対象処理場条件
処理水量

最大80,000～160,000

42,500～85,000m3/日

日平均64,000～128,000

34,000～68,000

水処理方式

標準活性汚泥法

標準活性汚泥法

汚泥濃縮方式分離機械濃縮

分離機械濃縮分離機械濃縮→消化→脱水

分離機械濃縮→脱水

汚泥処理方式ｚ

汚泥量

最大8.6～17.3

8.4～16.8

t-ds/日日平均

6.9～13.8

6.7～13.4

各種単価の設定
汚泥種

汚泥種

混合生汚泥

消化汚泥

水処理方式

標準活性汚泥法

標準活性汚泥法

汚泥濃縮方式

分離機械濃縮分離機械濃縮汚泥処理方式

脱水

消化→脱水

最大

0.2～15.7

0.3～13.0

日平均

上記×0.8

上記×0.8

汚泥量 t-ds/日

汚泥処分費

薬品費

費用関数（維持管理費）

内容
従来乾燥

革新的技術

処理水量

最大 60,000m3/日（平均 48,000m3/日）

汚泥量30t-wet/日（既設脱水汚泥量）（5.19t-ds/日）

乾燥汚泥含水率

30%（肥料）30%（肥料）と 20%未満（燃料）有効利用期間 1)

4 か月（春と秋）

１年中（肥料 4 か月，燃料 8 か有効利用費用

5,000 円/t

産廃処理費19,000 円/t

汚泥処分費

7.4t-wet/日×120 日×5,000 円/t＋

7.4t-wet/日×120 日×5,000 円/t

7.4t/日×245 日×19,000 円/t＋6.5t/日×245 日×5,000 円/t＝月）＝38,887 千円/年12,403 千円/年

その他維持管理費

147,260 千円/年

86,918 千円/年

建設費213,117 千円/年

80,379 千円/年

LCC

399,264 千円/年

179,700 千円/年

削減率

―55%

肥料利用が８ヶ月の場合
項目

内容
従来乾燥

革新的技術

処理水量

最大 60,000m3/日（平均 48,000m3/日）

汚泥量30t-wet/日（既設脱水汚泥量）（5.19t-ds/日）

乾燥汚泥含水率

30%（肥料）30%（肥料）と 20%未満（燃料）有効利用期間 1)

8 か月（春と秋）

１年中（肥料 8 か月，燃料 4 か条件月）

外部委託

焼却灰：18,000 円/t、有効利用：0 円/t

有効利用費用5,000 円/t

有効利用

焼却廃：7,000 円/t、乾燥汚泥：5,000 円/t（輸送費）

産廃処理費

19,000 円/t

高分子1,000 円/kg

汚泥処分費

7.4t-wet/日×240 日×5,000 円/t＋7.4t-wet/日×240 日×5,000 円/t

無機

88 円/kg

7.4t/日×125 日×19,000 円/t＋6.5t/日×125 日×5,000 円/t＝＝26,455 千円/年

12,943 千円/年

その他維持管理費

147,260 千円/年

86,918 千円/年

建設費213,117 千円/年

80,379 千円/年

LCC

386,832 千円/年

180,240 千円/年

削減率―53%

15 円/kg

電力
燃料

大規模処理場における従来乾燥、従来焼却技術との比較

肥料利用が４ヶ月の場合
項目

消化ガス

無償，A 重油71 円/L