下水道技術開発会議エネルギー分科会

別紙

エネルギー分科会報告書

参考資料

1

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料

2

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果○ 2030年目標達成のための導入すべき技術について、処理方式・処理規模別に代表的な対策技術の導入効
果を①～④にて試算、事例提示を行う。
⑤では有効活用が期待される未利用バイオガスの利用効果に関する試算結果を示す。
⑥では、個別技術の導入効果だけではなく、水処理・汚泥処理システムとしての導入効果をB-DASH技術事
例からその効果例を示す。
⑦では、2030年目標達成のための導入すべき技術の整備量に関する検討の結果を示す。
⑧では、B-DASH技術や既存マニュアルに示す対策技術などその他資料を示す。
①超大規模処理場（A2O法 日最大流入水量20万ｍ³/日）
省エネ機器導入、運転管理改善、汚泥処理フローの変更による温室効果ガス削減効果の試算②大規模処理場 （A2O法 日最大流入水量10万ｍ³/日）
省エネ機器導入、運転管理改善、汚泥処理フローの変更による温室効果ガス削減効果の試算③中規模処理場 （標準法 日最大流入水量5万ｍ³/日）
省エネ機器導入、運転管理改善、汚泥処理フローの変更による温室効果ガス削減効果の試算※こちらの結果については本編のP33~39を参照④小規処理場(OD法 日最大流入水量1万ｍ³/日以下)
自動制御による消費電力削減効果事例⑤未利用バイオガスの利用効果⑥B-DASHの技術例⑦2030年目標達成のための導入すべき技術の整備量に関する検討⑧その他
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６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果
・①～③試算方法について※処理場条件の設定に当たっては、
下水道統計、設計指針、既往の研究成果等の標準的な値を設定値としている。
※物質収支をもとに、処理に必要な槽容量や反応槽の必要空気量、水理学的滞留時間、汚泥量の算出を行う。
※運転管理の工夫による省エネ効果については、省エネ機器を導入した削減効果を計算した後に、運転管理の工夫による所定の削減率をかけることで見込んでいる。
4

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果①超大規模処理場（A2O法 日最大流入水量20万ｍ³/日）
省エネ機器導入、運転管理改善、汚泥処理フローの変更による温室効果ガス削減効果の試算
・導入省エネ機器
適用箇所
散気装置
反応タンク
撹拌機
汚泥濃縮機
汚泥脱水機

基本型
散気板
水中
かくはん機
遠心式
遠心脱水機

省エネ型
メンブレン式
省エネ型
かくはん機
ベルト濃縮機スクリュープレス

・運転管理改善手法例
主ﾎﾟﾝﾌﾟ

稼働ポンプ変更による検討事例
効率的な運転

送風機

送風量の
適正化

稼働送風機変更
必要空気量にによる応じた送風量の効率的な運転適正化

反応タンク 汚泥貯留槽
水中攪拌機
攪拌機

撹拌機の
間欠運転

撹拌機の
間欠運転

返送汚泥
ポンプ
回転数の見直しによる
適切な吐出量への変更※具体的な運転管理改善効果については（公財)下水道新技術機構の過去の実績より、同流量規模の運転管理改善
効果の平均値である5.5％を使用 して算出。

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６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果①超大規模処理場（A2O法 日最大流入水量20万ｍ³/日）
省エネ機器導入、運転管理改善、汚泥処理フローの変更による温室効果ガス削減効果の試算

対象系汚泥フロー導入系2汚泥フロー

重力濃縮

重力濃縮
脱水設備

焼却

機械濃縮

消化設備
機械濃縮
消化ガス
発電

脱水設備
補助燃料として使用

導入系1汚泥フロー

導入系3汚泥フロー

重力濃縮

重力濃縮
脱水設備

機械濃縮

温室効果ガス削減型燃焼
+廃熱発電

消化設備
機械濃縮
消化ガス
発電

焼却

脱水設備

固形燃料化

補助燃料として使用

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６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果
・超大規模処理場（A2O法 日最大流入水量 20万ｍ³/日）における消費エネルギー削減効果

300,000

計275,098
計194,835(29.2%削減)

エネルギー消費量(GJ/年)

250,000
200,000

計17,8067(35.3%削減)

150,000

計109,101(60.3%削減)

計62,257(77.4%削減)

導入系2

導入系3

100,000
50,0000対照系

対照系(省エネ)

導入系1-50,000-100,000

水処理

汚泥処理

固形物燃料化(炭化)焼却

燃料(重油のみ対象)

消化ガス発電量

廃熱発電量

合計※固形燃料(炭化)は外部で製品利用を行うとして削減効果を計上している

7＊以上の試算は速報値であり精査中です。

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果
・超大規模処理場（A2O法 日最大流入水量 20万ｍ³/日）における温室効果ガス排出量の削減効果

温室効果ガス排出量(t-co2/年)

25000

計20,20620000

計18,064(10.6%削減)

15000

計11,611(42.5%削減)

10000

計9,411(53.4%削減)

5000

計-4,968(124.6%削減)

0-5000-10000-15000対照系

対照系(省エネ)

導入系1

導入系2

導入系3

水処理

5,407

3,805

3,805

3,852

3,852

汚泥処理

871

330

330

494

494

固形燃料化

0

0

0

0

1,093

13,92913,929

8,010

5,723

0

製品利用(石炭代替)

0

0

0

0

(9,957)

消化ガス発電

0

0

0

(658)

(450)

廃熱発電(焼却)

0

0

(534)

0

0

20,206

18,064

11,611

9,411(4,968)

焼却

合計※固形燃料(炭化)は外部で製品利用を行うとして削減効果を計上している※電力排出係数0.25 kg-CO₂/kWhを使用

8＊以上の試算は速報値であり精査中です。

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果②大規模処理場（A2O法 日最大流入水量10万ｍ³/日）
省エネ機器導入、運転管理改善、汚泥処理フローの変更による温室効果ガス削減効果の試算

・導入省エネ機器
適用箇所
散気装置
反応タンク
撹拌機
汚泥濃縮機
汚泥脱水機

基本型
散気板
水中
かくはん機
遠心式
遠心脱水機

省エネ型
メンブレン式
省エネ型
かくはん機
ベルト濃縮機スクリュープレス

・運転管理改善手法例
主ﾎﾟﾝﾌﾟ

検討事例

稼働ポンプ変更による
効率的な運転送風機

稼働送風機変更による
効率的な運転

送風量の適正化

必要空気量に応じた送風量の適正化

反応タンク 汚泥貯留槽
水中攪拌機
攪拌機

撹拌機の
間欠運転

撹拌機の
間欠運転

返送汚泥
ポンプ
回転数の見直しによる
適切な吐出量への変更※具体的な運転管理改善効果については（公財)下水道新技術機構の過去の実績より、同流量規模の運転管理改善
効果の平均値である7.65％を使用して算出。
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６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果②大規模処理場（A2O法 日最大流入水量10万ｍ³/日）
省エネ機器導入、運転管理改善、汚泥処理フローの変更による温室効果ガス削減効果の試算

対象系汚泥フロー導入系2汚泥フロー

重力濃縮

重力濃縮
脱水設備

焼却

消化設備

機械濃縮

機械濃縮
消化ガス
発電

脱水設備

固形燃料化

補助燃料として使用

導入系1汚泥フロー
重力濃縮
消化設備
機械濃縮
消化ガス
発電

脱水設備

焼却

補助燃料として使用

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６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果
・大規模処理場（A2O法 日最大流入水量 10万ｍ³/日）における消費エネルギー削減効果
160000140000

計136,531
計94,108(31.1%削減)

120000エネルギー消費量(GJ/年)

10000080000

計57,314(58.0%削減)

計35,576(73.9%削減)

導入系1

導入系2

60000
40000
20000
0
-20000対照系

対照系(省エネ)-40000-60000
水処理

汚泥処理

固形物燃料化(炭化)焼却

燃料(重油のみ対象)※固形燃料(炭化)は外部で製品利用を行うとして削減効果を計上している

消化ガス発電量

固形燃料熱量合計11＊以上の試算は速報値であり精査中です。

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果
・大規模処理場（A2O法 日最大流入水量 10万ｍ³/日）における温室効果ガス排出量の削減効果
12000

計10,059

温室効果ガス排出量(t-co2/年)

10000

計9,004(10.5%削減)
計4,796(52.3%削減)

8000
6000

計-2,351(123.4%削減)

4000
2000
0
-2000
-4000
-6000

対照系

対照系(省エネ)

導入系1

導入系2

水処理

2,666

1,880

1,975

1,975

汚泥処理

450

181

290

290

固形燃料化

0

0

0

543

6,944

6,944

2,842

0

製品利用(石炭代替)

0

0

0

(4,944)

消化ガス発電

0

0

(311)

(215)

10,059

9,004

4,796

(2,351)

焼却

合計※固形燃料(炭化)は外部で製品利用を行うとして削減効果を計上している※電力排出係数0.25 kg-CO₂/kWhを使用

12＊以上の試算は速報値であり精査中です。

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果④ 小規模処理場（OD法 日最大流入水量 1万ｍ³/日以下）における自動制御による消費電力削減例※ORとは、Oxygen Requirementの略で、反応タンク内で必要とされる酸素量を示す。この制御手法は、AOR(必要酸素量)の計算を簡易的に実施することで曝気装置の運転指標としている。
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６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果⑤未利用バイオガスの利用効果○下水汚泥等の資源有効利用状況に関する調査※によると、未利用バイオガスは334処理場で存在し、約5,300万ｍ³/年（全体発生量３．７７億ｍ³/年のうち約１４％）存在。
※平成３１年度下水汚泥等の資源有効利用状況に関する調査業務報告書

国土交通省下水道部

令和2年3月○小型発電機２５ｋWを既設の消化槽の未利用バイオガスに適用する場合、7年で費用回収が可能となり、２０年
使用すれば５千万円以上の黒字が見込まれる。
○小型発電機２５ｋWに必要なバイオガス量（メタン、CO₂等）は13 Nｍ³/hであるため、未利用量がこれを上回る処理場においては導入可能性がある。
○このうち、 未利用量13 ｍ³/h（114千ｍ³/年）を越える処理場で発電事業を行っていない箇所は83処理場存在。合計約3,000万ｍ³（全体の約８％、0.58億kWｈ/年≒1.45万t-CO₂/年削減（0.25t/kWh））利用できる。
※25kW発電機の活用事例ついてはH30採択B-DASHプロジェクト（長岡市中之島浄化センター（流入実績2,520ｍ³/ 日（日最大））等において実績有り。
小型発電機２５ｋWの費用回収年

年数

資本費
百万円
運転維持費
百万円/年
発電量
千kWh/年
発電収入
百万円/年
費用回収収支（累積）百万円

0

24.8
0
0
0
▲ 24.8

1

0
1.625
145.0
5.7
▲ 20.8

2

0
1.625
145.0
5.7
▲ 16.8

～

6

0
1.625
145.0
5.7
▲ 0.7

7

0
1.625
145.0
5.7
3.4

8

0
1.625
145.0
5.7
7.4

～

20

0
1.625
145.0
5.7
55.8

～試算条件～（発電条件） 小型発電機(発電出力25kW、発電効率：32％)、消化ガス発熱効率：21.5MJ/Nｍ³
必要バイオガス量 25kW/(21.5 MJ/Nｍ³ ×32％）×3.6MJ/kWh=13 Nｍ³/h
稼働率を66.2％※とすると、 25kW×24h×365day×66.2%=145千kWh/年 （不足時は都市ガスの活用も考えられる。）（発電機資本費） 既存消化槽を利用している場合 99.3万円/kW※×25kW＝24.8百万円（運転維持費） 6.5万円/kW/年※×25kW＝1.625百万円/年（FIT収入）39円/kWh× 145千kWh/年＝5.7百万円/年※METI資料（第65回調達価格等算定委員会 資料4 P. 16, 17）より＊以上の試算は速報値であり精査中です。

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６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果
省エネ水処理システム⑥B-DASHの技術例１ ＤＨＳシステムを用いた水量変動追従型水処理技術実証事業○事業実施者 三機工業（株）、東北大学、香川高等専門学校、高知工業高等専門学校、日本下水道事業団、
須崎市 共同研究体○実証フィールド 須崎市終末処理場（高知県須崎市）○実証概要
・「スポンジ状担体を充填したろ床（ＤＨＳろ床）」と「生物膜ろ過槽」を組み合わることにより、効率的にダウンサイジングが可能な水処理技術。
・ライフサイクルコストの縮減効果、流入水量減少に対する処理コストの追従性、維持管理の容易性、処理性能の安定性
φ32mm

実証技術の概要

DHSろ床
担体

流入下水

P

最初沈殿池

↓
↓
↓
↓

実証技術の革新性等の特徴

↓
↓
↓
↓

DHSろ床

スポンジ担体を充填したろ床～曝気不要の省エネルギー型水処理方式～①曝気不要である → 省エネルギー②担体がスポンジ状で保水性がある→ 処理性能安定化・流量低下時水質向上③スポンジ内に高濃度汚泥を保持→ 汚泥発生量の削減④維持管理項目が少ない → 維持管理が容易⑤担体の閉塞が生じない → 処理性能安定化

ろ材

φ32mm

B →
B
P

C →
C

↑
↓ ↑
↓

処理水

↑

生物膜ろ過槽移動床式好気性リアクター～仕上処理～①ろ材表面に微生物が高密度に付着→ 処理水質が安定②ろ過と生物処理を同時に実施 → 省スペース③逆洗なしで担体洗浄→ 連続処理が可能※DHS：Down-flow Hanging Sponge （下向流懸垂型スポンジ状担体）【革新性】
・流入水量減少に応じて、きめ細かく電力使用量
等のライフサイクルコストの削減が可能
・流入水量減少に応じて処理水質が自ずと向上
・使用ユニット数を調整することにより、容易に流入水量に応じた処理能力規模の変更が可能
・DHSろ床と生物膜ろ過槽の組合せにより標準法同等の処理水質を確保
・設置環境及び要求水質に合わせて｢初沈＋DHSろ床＋生物膜ろ過槽｣もしくは｢初沈＋DHSろ床｣と自由な組合せが可能【導入効果】
・ライフルサイクルコストの縮減による下水処理場の経営改善
・流入水量減少に追従した処理コストの削減
による汚水処理原価の縮減
・維持管理の容易化による技術人員不足の解消
・標準法を本技術（ 500m3/日）に置き換えた場合、87.7tCO2/年の削減（69%減）
15

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果
省エネ水処理システム⑥B-DASHの技術例２ 単槽型硝化脱窒プロセスのICT・AI制御による高度処理技術実証事業○事業実施者 メタウォーター・日本下水道事業団・町田市共同研究体○実証フィールド 東京都町田市成瀬クリーンセンター○実証概要
・反応タンク流入負荷変動に対応する空気量制御により、短HRTでA2O法同等処理水質の達成
・空気量制御と連動した送風機吐出圧力の自動演算・制御による消費電力の削減提案技術の概要 3つの要素技術により構成される高度処理技術

提案技術の革新性等の特徴①ICT活用の空気量制御による短HRTの実現• NOx 計とNH₄計により負荷変動に応じた空気量演算を行い、単一槽内において最適な好気・無酸素ゾーンを形成• 循環ポンプと撹拌機が不要で動力費を縮減②ICT活用による設備連携、圧力低減による送風電力削減の実現• 反応タンク設備と送風機設備を統合制御• 必要空気量から送風機の最適吐出圧力をリアルタイムに自動演算し送風電力を削減③AI（機械学習機能）による季節変動等への対応、制御安定化の実現• 必要空気量演算の制御パラメータを機械学習機能によ【効果】 省エネ効果等を通じ高度処理化の推進に寄与
り自動チューニング① 建設費を抑制（最適な好気・無酸素ゾーン形成による槽容量縮小）• チューニングに掛かる負担を軽減しつつ処理水質の安定② 省エネの実現（撹拌機不要、循環ポンプ不要、送風電力減）化を実現
A2O法に改築する場合と比較して567t-CO₂/年の削減(33.3％減）
16（処理規模50,000㎥/dで試算）

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
省エネ・創エネ汚泥処理システム
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果⑥B-DASHの技術例３ 脱水乾燥システムによる下水汚泥の肥料化、燃料化技術実証研究○事業実施者 月島機械㈱、サンエコサーマル㈱、日本下水道事業団、鹿沼市農業公社、鹿沼市 共同研究体○実証フィールド 栃木県鹿沼市黒川終末処理場○実証概要
中小規模の下水処理場を対象とした脱水乾燥システム（機内二液調質型遠心脱水機＋円環式気流乾燥機）を用
いて、乾燥汚泥を製造し、肥料化、燃料化などの多様な有効利用への適応性や、設備の性能、ライフサイクルコスト縮減等を実証する。
提案技術の概要
機内二液調質型遠心脱水機
から排出された細粒、低付着性
汚泥を直接乾燥機へ導入

機内二液調質型
遠心脱水機

脱水乾燥システム（中小規模下水処理場）

円環式気流乾燥機

提案技術の革新性等の特徴【新規性】
システムの簡素化、省スペース化、スマートオペレーション化による低コスト型
脱水乾燥技術・主要機器点数の低減 （従来10点→提案4点）
・省スペース化（50%低減）
・スマートオペレーション化（人件費削減、運転管理の効率化）【独創性】
有効利用の用途に応じて幅広い乾燥汚泥含水率の調整を容易とした脱水
緑農地

発電事業者

有効利用
濃縮施設

コンポスト工場

幅広い水分調整による多様な有効利用への対応

汚泥の性状を利用し、構造やシステムの簡素化による低コスト化を実
現

消化施設

円環式
気流乾燥機

・脱水汚泥の性状を利用し、かつ乾燥機内構造物がなく付着や摩耗のリス
クがない
・多様な有効利用に対応した含水率（10～50％）の乾燥汚泥が製造可

本実証事業範囲
機内二液調質型
遠心脱水機

乾燥技術

搬出 有効
利用

能

（効果）従来型の脱水機、乾燥機の更新に比べて441t-CO2/年の削減（61%減）。
17（処理規模20,000m3/日の処理場で試算）

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
省エネ・創エネ汚泥処理システム
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果⑥B-DASHの技術例４ 高効率消化システムによる地産地消エネルギー活用技術の実用化に関する実証事業○事業実施者 三菱化工機・九州大学・日本下水道事業団・唐津市共同研究体○実証フィールド 佐賀県唐津市浄水センター○実証概要
生ごみ等の未利用バイオマスの活用、無動力の消化槽撹拌装置、バイオガス発生量を増加させる可溶化装置、高い発電効率を有する燃料電池を組み合わせた高効率消化システムについて、処理性能や、エネルギー回収率の向上効果等を実証する。
提案技術の革新性等の特徴

提案技術の概要：実証範囲

バイオガス増量

撹拌動力削減消化率改善

発電効率上昇
蒸気

水処理施設

①無動力撹
拌式消化槽

未利用バイオマス②高効率加温設備（可溶化装置）地域バイオマス（食品廃棄物(生ゴミ)等）
脱水機
（既設）

含水率削減

エネルギー自給率の定義 ： Ｂ÷Ａ（％）

Ａ：処理場全体のエネルギー消費量
水処理
設備③固体酸化物形
燃料電池（SOFC）
場外搬出

外部汚泥（OD汚泥）（周辺小規模処理場より）

ポンプ
設備

加温装置

濃縮汚泥

放流

Ｂ：創エネルギー量

搬出汚泥量を削減提案技術によりエネルギー自給率を向上させる

発電設備

従来型のPC製消化槽、小型ガスエンジン等の導入に比べて2454t-CO2/年の削減（113%減）。

バイオガス

濃縮設備

消化設備

①無動力撹拌式消化槽
・消化槽内の撹拌は、発生するバイオガスの圧力を利用するため、無動力・消化槽内部に機械設備を有しない構造であるため、メンテナンス性の向上とランニングコストの低減が期待される。
②高効率加温設備（可溶化装置）
・熱可溶化による熱加水分解作用により､消化日数の短縮が期待される。
・消化率が上昇し､バイオガスの増量が期待される。
・汚泥が改質され脱水汚泥の含水率の低減が期待される。
→脱水汚泥の搬出量を削減③固体酸化物形燃料電池（SOFC）
・ガスエンジンと比べ発電効率向上が期待される。
・電極触媒として､貴金属不要

脱水設備

搬出

（処理規模30,000m3/日の処理場で試算）
地域バイオマス（OD脱水汚泥4t/日、食品廃棄物2t/日）の排出削減を含む

18

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発
項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果

省エネ・創エネ・N2O削減
汚泥処理システム⑥B-DASHの技術例５ 下水道バイオマスからの電力創造システムに関する技術実証研究○事業実施者 和歌山市、地方共同法人日本下水道事業団、京都大学、株式会社西原環境、株式会社タクマ 共
同研究体○実証フィールド 和歌山市中央終末処理場○実証概要
機内二液調質型遠心脱水機、廃熱ボイラ付次世代型階段炉、蒸気発電機の3つの技術を組み合わせた、下水汚泥焼却による電力創造システムの実証
低含水率化技術 機内二液調質型遠心脱水機「汚泥の高カロリー化」
脱水汚泥の大幅な低含水率化⇒脱水汚泥のカロリー(熱量)が従来の約２倍にエネルギー回収技術 廃熱ボイラ付次世代型階段炉「エネルギー回収」
・ 補助燃料なし、低消費電力、低N2O排出量で安定燃焼
・廃熱ボイラーで蒸気としてエネルギー（熱）回収
エネルギー変換技術 蒸気発電機「電力創造」
エネルギーのカスケード利用（小型蒸気発電機＋バイナリー式発電で高い発電量）
省エネルギー● 補助燃料なし（自燃運転）● 消費電力を大幅削減

温室効果ガス削減● 排ガス中のN2Oの大幅削減● 電力・燃料由来CO2大幅削減

創エネルギー● 中小規模施設でも発電● 大規模施設では電力自立システム外に電力供給（効果）
一液調質脱水機、流動炉等を導入した場合に比べて9100t-CO2/年の削減（88%減）。
19（125,000m3/日の処理場で試算）

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果⑦2030年目標達成のための導入すべき技術の整備量に関する検討○ 2030年目標のうち「省エネの促進」、「下水汚泥のエネルギー化（創エネ）」、「焼却の高度化」について導入すべき技術の整備量について整理・検討した。
a. 「省エネの促進」により達成する６０万ｔ削減に必要な技術の整備量
b. 「下水汚泥のエネルギー化（創エネ）」により達成する70万ｔ削減に必要な技術の整備量
c. 「焼却の高度化」により達成する78万ｔ削減に必要な技術の技術の整備量20

⑦ 2030年目標達成のための導入すべき技術の整備量に関する検討
a.「省エネの促進」により達成する６０万ｔ削減に必要な技術の整備量○（公財)日本下水道新技術機構において全国44処理場において運転管理方法の改善と省エネ技術の導入による省エネ効果を省エネ診断として検討。検討結果を活用し下記の通りとりまとめた。
○加えて標準法・高度処理を採用している処理場に対し、既存のB-DASH技術（「H23採択超固液分離技術」「H26採択ICTを活用
した硝化運転制御技術」）の削減効果を省エネ診断における削減効果に上乗せ。
・運転管理改善手法例・導入省エネ機器

・省エネ診断結果(全国44処理場)※省エネ効果：消費エネルギー量の削減率

・B-DASH技術の導入効果
標準法
高度処理

・参考

水処理設備における消費電力量削減効果(%)
23.0
20.0

※削減効果は「超固液分離技術」「ICTを活用した硝化運転制御技術」の合算値

処理規模と省エネ効果との関係

1万㎥/日未満
5処理場
管理 機器
計
(%)
(%)
(%)
10.9 19.1
30.0

1～5万㎥/日
16処理場
管理 機器
計
(%)
(%)
(%)
6.3 14.3 20.6

5～10万㎥/日
9処理場
管理 機器
計
(%)
(%)
(%)
6.6
29.3 35.9

10～20万㎥/日
7処理場
管理 機器
計
(%)
(%) (%)
8.7
24.9 33.5

20万㎥/日以上
7処理場
管理
機器
計
(%)
(%)
(%)
2.3
21.4 23.7

平均値
44処理場
管理 機器
計
(%)
(%)
(%)
6.6
20.7 27.3

21

⑦ 2030年目標達成のための導入すべき技術の整備量に関する検討
a.「省エネの促進」により達成する６０万ｔ削減に必要な技術の整備量○全国の処理場（焼却炉を設置しないOD法966個所、標準法555個所、高度処理法及びその他の処理場492個
所及び焼却炉を設置する処理場129個所）に省エネ診断の結果及び既存のB-DASH技術超高効率固液分離、ICTを活用した効率的な硝化運転）の省エネ効果を適用した場合、年間で約６０万t-CO2削減が見込まれる。
○省エネ診断で検討されるような部分最適としての対策だけではなく、B-DASH技術のようなシステムで改善していくような取り組みも必要。

温室効果ガス排出量(t-CO₂/年)

3,000,000

約60万t削減の可能性

2,500,000
2,000,000
1,500,000
1,000,000
500,000
0
2013年

2030年

電力

特A重油

A重油

灯油

ガソリン

都市ガス

LPG

コークス

軽油

※削減量は2030年までの処理水量変化に伴うエネルギー消費量の変化を考慮した上で、省エネ効果を考慮。
2030年処理水量=「①2030年推定人口」×「②2018年度一人当たり処理水量」①国立人口問題研究所「日本の将来推計人口（平成29年7月推計)より②2018年下水道統計より

22

⑦ 2030年目標達成のための導入すべき技術の整備量に関する検討
b. 「下水汚泥のエネルギー化（創エネ）」により達成する70万ｔ削減に必要な技術の整備量○ 70万ｔ削減に必要な2030年の下水汚泥エネルギー化率目標は37%であり、2013年比（15％）
でこれを達成するためには5万m3/日の処理場で6.1t-DS/日※1の汚泥を消化するとした場合で試算すると、さらに439箇所の処理場で消化の実施が必要※2である。

下水汚泥エネルギー化率(%)

下水汚泥エネルギー化率の推進について

40

37

30
20
10
0
2010

23

15

2015

2020

2025

2030

※1 下水汚泥エネルギー化技術ガイドラインより※2 消化槽稼働率は85%として試算。
また、下水汚泥エネルギー化率に対応した有機物量が全量消化槽に投入されるとして、その投入汚泥量を消化率0.5を用いて試算。
23

⑦ 2030年目標達成のための導入すべき技術の整備量に関する検討

下水汚泥焼却高度化率（％）

下水汚泥焼却施設における焼却の高度化等

100

※2

7

50

8
6

69

67

63

85

84

83

100

98

96

94

92

90

88

87

86

10

62

57
4

57

4

4

3
2

0

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

0

2
0

新型炉・固形燃料化炉の設置基数

新型炉・固形燃料化炉設置基数(基)c. 「焼却の高度化」により達成する78万t削減に必要な技術の整備量○汚泥の焼却温度を高度化（800度⇒850度）することで2030年度に高温焼却化される施設の割合（下水汚泥焼却高度化率）が100％となると想定。加えて、よりN2Oの排出量の少ない新型炉や焼却処理せずに固形燃料化を行うこと（累計44基）により78万t-CO2の削減を目指す。

下水汚泥焼却高度化率（％）※1 地球温暖化対策計画から引用※2 本編の高温焼却実施率と同じ

24

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果⑧その他 水処理・汚泥処理等のシステムとして有効性が評価されているB-DASH技術については、これまで３０技術（うち2件は事業中）の脱炭素に資する技術を実証。

処理規模 1万ｍ³/日以下
省エネ

創エネ
再エネ

農業利用
・再生水

〇
〇
〇
〇
〇
〇

〇

〇
〇
〇

〇

〇

N₂O
対策

実施事業名称

委託研究実施者

水素リーダー都市プロジェクト～下水バイオガス原料 三菱化工機（株）・福岡市・九州大学・豊田通商
による水素創エネ技術の実証～（株） 共同研究体
メタウォーター（株）・高知市・高知大学・日本下水道
無曝気循環式水処理技術実証事業
事業団 共同研究体
高効率固液分離技術と二点DO制御技術を用い 前澤工業(株）・（株）石垣・日本下水道事業団・埼た省エネ型水処理技術の技術実証事業
玉県 共同研究体
JNCエンジニアリング(株)・吸着技術工業(株)・(株)九
複数の下水処理場からバイオガスを効率的に集約・
電工・シンコー(株)・山鹿都市ガス(株)・熊本県立大活用する技術学・山鹿市・大津町・益城町（株）西原環境・（株）東京設計事務所・京都大下水処理水の再生処理システムに関する実証事業
学・糸満市 共同研究体
脱水乾燥システムによる下水汚泥の肥料化、燃料 月島機械（株）、サンエコサーマル（株）、日本下水化技術実証事業
道事業団、鹿沼市農業公社、鹿沼市 共同研究体
三機工業（株）、東北大学、香川高等専門学校、高ＤＨＳシステムを用いた水量変動追従型水処理
知工業高等専門学校、日本下水道事業団、須崎市
技術実証事業
共同研究体
メタウォーター(株)・日本下水道事業団・松本市共同研
最終沈殿池の処理能力向上技術実証事業
究体

1万m3以
5万m3以
上
1万m3以
3
上
下
5万m 以
下
〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇
〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇
〇

〇

〇

〇

小規模下水処理場を対象とした低コスト・省エネル 大原鉄工所・西原環境・NJS・長岡技術科学大学・北ギー型高濃度メタン発酵技術に関する実証事業 海道大学・長岡市共同研究体〇

25

処理規模 1万ｍ³/日以上
省エネ

創エネ
再エネ

〇

〇

〇

〇
〇

〇

農業利用
・再生水

N₂O
対策

〇

〇

〇
〇
〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇
〇

実施事業名称

1万m3以
5万m 以
上
1万m3以
3
上
下
5万m 以
下
3

委託研究実施者

超高効率固液分離技術を用いたエネルギーマネ
メタウォーター・日本下水道事業団 共同研究体
ジメントシステム技術実証事業
神戸市東灘処理場 再生可能エネルギー生産・
神鋼環境ソリューション・神戸市 共同研究体
革新的技術実証事業
温室効果ガスを排出しない次世代型下水汚泥固 長崎市・長崎総合科学大学・三菱長崎機工 共同研
形燃料化技術実証事業
究体
廃熱利用型 低コスト下水汚泥固形燃料化技
JFEエンジニアリング
術実証事業
固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除 熊本市・日本下水道事業団・（株）タクマ 共同研究
去技術実証事業体
神戸市東灘処理場 栄養塩除去と資源再生
水ing・神戸市・三菱商事アグリサービス 共同研究体（リン） 革新的技術実証事業
脱水・燃焼・発電を全体最適化した革新的下水
メタウォーター・池田市 共同研究体
汚泥エネルギー転換システムの実証事業
下水道バイオマスからの電力創造システム実証事 和歌山市・日本下水道事業団・京都大学・（株）西業
原環境・（株）タクマ 共同研究体
水素リーダー都市プロジェクト～下水バイオガス原 三菱化工機（株）・福岡市・九州大学・豊田通商料による水素創エネ技術の実証～※（株） 共同研究体
メタウォーター（株）・高知市・高知大学・日本下水道
無曝気循環式水処理技術実証事業※
事業団 共同研究体

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

※1万m３/日以下技術からの再掲

26

処理規模 1万ｍ³/日以上
省エネ

創エネ 農業利用
再エネ ・再生水

N₂O
対策

〇
〇
〇
〇
〇
〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇
〇

〇
〇
〇

〇

〇

実施事業名称

1万m3以
5万m 以
上
1万m3以
上
下
5万m3以
下
3

委託研究実施者

高効率固液分離技術と二点DO制御技術を用いた 前澤工業(株）・（株）石垣・日本下水道事業団・埼
省エネ型水処理技術の技術実証事業※
玉県 共同研究体
ICTを活用した効率的な硝化運転制御の実用化に（株）日立製作所・茨城県 共同研究体
関する技術実証事業
ICTを活用したプロセス制御とリモート診断による効率 （株）東芝・日本下水道事業団・福岡県・（公財）
的水処理運転管理技術実証事業
福岡県下水道管理センター 共同研究体
バイオガス中のCO₂分離・回収と微細藻類培養への利 (株)東芝・(株)ユーグレナ・日環特殊(株)・(株)日水コ
用技術実証事業
ン・日本下水道事業団・佐賀市（株）西原環境・（株）東京設計事務所・京都大下水処理水の再生処理システムに関する実証事業※
学・糸満市 共同研究体
脱水乾燥システムによる下水汚泥の肥料化、燃料化 月島機械（株）、サンエコサーマル（株）、日本下水技術実証事業※道事業団、鹿沼市農業公社、鹿沼市 共同研究体
自己熱再生型ヒートポンプ式高効率下水汚泥乾燥 （株）大川原製作所、関西電力（株）、秦野市 共技術実証事業
同研究体
高効率消化システムによる地産地消エネルギー活用 三菱化工機（株）・国立大学法人九州大学・日本下技術の実用化に関する実証事業
水道事業団・唐津市共同研究体
温室効果ガス削減を考慮した発電型汚泥焼却技術 JFEエンジニアリング（株）・日本下水道事業団・川崎の実用化に関する実証事業
市共同研究体メタウォーター(株)・日本下水道事業団・松本市共同研
最終沈殿池の処理能力向上技術実証事業※
究体

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

〇

高濃度消化・省エネ型バイオガス精製による効率的エ 神鋼環境ソリューション・日本下水道事業団・富士市共ネルギー利活用技術に関する実証事業
同研究体

〇

〇

単槽型硝化脱窒プロセスのICT・AI制御による高度処理技術実証事業〇〇

メタウォーター・日本下水道事業団・町田市 共同研究体〇〇

※1万m３/日以下技術からの再掲

27

下水熱技術や現在事業中等の技術
省エネ

創エネ
再エネ
〇

〇
〇
〇
〇

〇

〇
〇
〇

〇

農業利用
・再生水

N₂O
対策

実施事業名称

委託研究実施者

管路内設置型熱回収技術を用いた下水熱利用技
大阪市・積水化学・東亜グラウト 共同研究体
術実証事業
特殊繊維担体を用いた余剰汚泥削減型水処理技 （株）ＩＨＩ環境エンジニアリング、帝人（株）、日術実証事業
本下水道事業団、辰野町 共同研究体
小口径管路からの下水熱を利用した融雪技術の実
東亜グラウト工業・丸山工務所・十日町市共同研究体
用化に関する実証事業
ヒートポンプレスで低LCCと高COPを実現する下水
興和・積水化学工業・新潟市共同研究体
熱融雪システムに関する研究
中小規模処理場同士の広域化に資する低コスト汚 月島機械㈱・日鉄セメント㈱・高砂熱学工業㈱・室蘭
泥減量化技術の実証事業
工業大学・室蘭市水道部共同研究体
ＡＩを活用した下水処理場運転操作の先進的支
明電舎・NＪＳ・広島市・船橋市共同研究体
援技術に関する実証事業

1万m3以
5万m 以
上
1万m3以
上
下
5万m3以
下
3

R2採択技術 事業中
R3採択技術 事業中

最初沈殿池におけるエネルギー回収技術

R4技術案

深槽曝気システムにおける省エネ型改築技術

R4技術案

28

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
１．2030年目標達成のための導入すべき技術とその効果⑧その他 下水道における地球温暖化対策マニュアル（平成28年3月環境省・国土交通省）「表 5-1 下水道部門における温室効果ガスの排出の抑制等に資する設備の選択・使用方法」 を記載。

29

30

31

32

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
２． （一社）日本下水道施設業協会へのアンケート（一社）日本下水道施設業協会へのアンケート結果（2030年目標達成関連）○会員企業に対してアンケートを実施。13社から回答が得られた。

（設問1）現在各社で有する各温室効果ガス削減対策技術について計22技術の回答が得られた（複数回答あり） 。
処理施設等の分類
12
10
8
6
4
2
0

8

設備等の分類
15

10

11

10
2

1

1

5

6
3

2

0
施設

設備

装置

機器

認証技術等の分類
対策目的の分類
12
10
8
6
4
2
0

10
7
4
0

1

12
10
8
6
4
2
0

8
6
4
2

2

33

分類

技術名称

効果（アンケート記載内容の転記）
MBRシステムの消費電力試算値0.22kWh/m³（GHG発生量はN₂Oガスの発生量抑制の効果により従来高度処理法以下を想定）

スマートMBR SCRUM
タービンアシスト省電力汚泥焼却システム

流動ブロワの消費電力を90％以上削減、焼却設備全体の消費電力を30％以上(自社従来比)削減。

単槽型硝化脱窒プロセスのICT・AI制御による高度処理技 建設費を抑制（最適な好気・無酸素ゾーン形成による槽容量縮小） 、省エネの実現（撹拌機不要、循環ポンプ不要、送風電術（B-DASH）
力減） 、維持管理者の負担軽減（季節変動等へ対応する自動運転）
空気浮上式高速ターボブロワ

鋼板製多段ターボブロワと比較し、21,000m³/日の処理場規模で一定風量で運転した場合、年間48ｔのCO₂が削減。
※

省エネ

エネルギー自立型焼却システム

0.214kg-N₂O/wet-t（エネルギー使用としてのCO₂排出量ゼロ（炉の立上げ、立下げ工程時は除く））

メンブレンパイプ式超微細気泡散気装置
低圧損型超微細気泡散気装置※※

低動力型ジェットポンプ式揚砂機
下水汚泥由来繊維利活用システム
NH₄-N/DO制御※
ドラフトチューブサーキュレータ（DTC400）（槽上駆動型高効率撹拌装置）※垂直二軸型マイクロ水力発電装置
バイオガスコージェネレーションシステム※

K市との共同研究で40％の空気量削減を達成した。
ブロワ動力50％削減
加圧水量が従来技術と同等で従来技術と比べて動力削減率が、吸込口径100Aの場合は３９％以上、吸込口径80Aの場合
は２６％以上の低動力化を達成した。
流入下水量200,000t/日の下水処理場において4,682t-CO₂/年の削減効果
CO₂削減率：DO一定制御(DO目標値：2mg/L)比約8.5%、送風量一定制御比約23.0%(試算条件(日最大処理量
50,000m³の下水処理場)に基づく試算結果)
従来型（水中撹拌機）と比較して年間消費電力量80～90％削減例）落差1.0m・流量0.5m³/秒（43,200m3/日）で、1.5kW×24時間×360日＝12,960kWh発電 東京電力のCO₂
排出係数で算出すると、12,960kWh×0.434kg-CO₂/kWh=5,620kg/年の削減効果となる。
発電効率：最大37%、総合効率：最大85%。

混合消化（バイオマス受入消化ガス発生促進）※
消化ガス発電廃棄物のエネルギー化、消化ガス増量による創エネ機能の増強。
消化ガスエネルギーの30％程度を電気利用、40％程度を熱源利用可能。
創エネ
年間CO₂削減量（例）発電出力10kWで、CO₂排出係数を0.00047t-CO₂/kwhと仮定した場合
小水力発電＿サイホン式立軸水車
10kW×24時間×365日×0.00047t-CO₂/kwh≒約40t-CO₂/年の削減効果※
脱水汚泥100tあたりおおよそ6t以上の下水汚泥固形燃料を製造。総発熱量は15MJ/kg以上（JIS Z 7312:2014準拠）。
汚泥熱分解燃料化システム→ 脱水汚泥1kgあたり0.9MJ以上のカーボンニュートラルな石炭代替燃料を製造している。
小型・高効率消化ガス発電機※
バイオガス発電のため、0.0005122t-CO₂/kWh（東北電力CO₂基礎排出係数）。
①省エネ：低含水脱水技術＋低空気比省エネ燃焼技術組み合わせによる最適運転制御②創エネ：高効率廃熱発電技術（バイナリー発電）
脱水・燃焼・発電を全体最適化した革新的下水汚泥エネル③燃料使用量０（ゼロ）
ギー転換システム（B-DASH）④電力消費量、発電量は、設備規模や汚泥性状による。
省エネ・創エネ⑤N₂O排出量低減（燃焼温度による）
動力40～50％削減
過給式流動炉N₂O 50％削減
小規模下水処理場を対象とした低コスト・省エネルギー型高投入VSあたりのバイオガス発生率0.3～0.4Nm³/kg-投入VS
濃度メタン発酵技術実証研究（B-DASH）
CH₄・N₂O
排出対策
その他
腐植質脱臭剤
粒状活性炭：3.069ｔ-CO₂/t（厚労省資料）及び腐植質脱臭剤：1.183t-CO₂/t（当社試算値）→60％CO₂削減※本技術については関連した試算等を実施。その他技術についても今後試算等の活用を検討。

34

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
２． （一社）日本下水道施設業協会へのアンケート（設問2）下水道事業への導入実績が無い技術のうち、概ね完成している・多少の改善を加える等で2030年度までの間に下水道事業への導入が可能と考えられる各社の技術について計10技術の回答が得られた（複数回答あり） 。
処理施設等の分類

設備等の分類
8

8
5

6
4
2

2

7

災害停電時マンホールポンプ起動支援システム

6

2

省エネ

4

1

0

0

2

1

1

1

装置

機器

汚泥発酵乾燥Bio-drying
施設

設備

創エネルギー型焼却システム
創エネ

8
4
2
0

4
1

1

セミドライメタン発酵装置（高効率ガス回収型汚泥消化装置）
消化汚泥可溶化装置対策目的の分類

4

細径PVDF中空糸膜を用いた省エネルギー型MBRシステム
好気容積比制御

06

触媒添着式ハニカム型脱臭フィルター0

省エネ・創エネ

マイクロ風力発電機＋蓄電池

CH₄・N₂O排出対策

燃焼温度900度以上焼却炉

その他

－

35

６．2030年目標達成のための導入すべき技術及び技術開発項目に関する参考資料
２． （一社）日本下水道施設業協会へのアンケート（設問3）実規模での導入実績がなく、B-DASHプロジェクト（実規模、FS）で実証していきたいと各社が考えている技術について計5技術の回答が得られた（複数回答あり） 。
処理施設等の分類

設備等の分類
4

4
3
2
1

3

3

2
1

1

1

0

0

2

2

1
0
施設

設備

0

0

省エネ

装置

機器

創エネ
省エネ・創エネ対策目的の分類
4
3
2
1
0

2

能力増強型水処理システム
極値探索制御技術
汚泥発酵乾燥Bio-drying
既設躯体を活用した汚泥消化設備
ディスポーザーポストを用いた家庭有機物回収システム

CH₄・N₂O
排出対策

－

その他

－

2
1
0

0

36

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料

37

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ①下水道技術ビジョン
下水道技術ビジョンは「新下水道ビジョン」（H26.7）で示された長期ビジョンや中期目標を達成するために、
今後開発すべき技術等について、下水道技術ビジョン検討委員会（委員長：東京大学花木教授）の審議を経てH27.12に策定。
下水道施設の老朽化対策、近年頻発する集中豪雨などに対応した浸水対策、下水道資源の有効利用の推進など、下水道の今後の重要な課題を解決するため、１１の技術開発分野についてロードマップを作成し、課
題、目標、技術開発項目について整理。
国土技術政策総合研究所の設置する「下水道技術開発会議」においてフォローアップ。

１１の技術開発分野①持続可能な下水道システム-1 （再構築）②持続可能な下水道システム-2 （健全化、老朽化対策、スマートオペレーション）③ 地震・津波対策④ 雨水管理（浸水対策）⑤ 雨水管理（雨水利用、不明水対策等）⑥ 流域圏管理⑦ リスク管理⑧ 再生水利用⑨ 地域バイオマス活用⑩ 創エネ・再生可能エネルギー⑪ 低炭素型下水道システム※赤字箇所以外でも地球温暖化対策関連事項あり。

○下水道技術ビジョンに掲げるロードマップの進捗状
況について下水道技術開発会議において文献調査を実施。
○文献調査は平成28年から令和元年度までの下水道研究発表会講演集や下水道協会誌、土木学会年次講演集、水環境学会誌等の論文等を参照。
○技術開発レポート２０１９おいてとりまとめた結果について次ページ以降紹介。

38

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ①下水道技術ビジョン○「⑪1-5活性汚泥法代替の曝気を行わない省エネ型水処理技術」等が多い。
○「⑪2-1標準活性汚泥法等におけるN₂O排出抑制を低コスト・省エネルギーで実現」等の水処理・汚泥処理に伴い発生するN₂O排出抑制技術が少ない。
基礎段階

応用段階

実証段階

⑪1-1

⑪1-4

⑪1-7

⑪低炭素型下水道システム
実施事例および水平展開

改善事例

140
120

80
60
40
20

⑪1

⑪2
技術開発項目

⑪3

他

⑪3-2

⑪3-1

他

⑪2-5

⑪2-4

⑪2-3

⑪2-2

⑪2-1

他

⑪1-6

⑪1-5

⑪1-3

0
⑪1-2

文献数［件］

100

他⑪1 下水道で消費するエネルギーの約１割削減に向けた技術開発⑪1-1 処理場の省エネ・創エネとあわせたエネルギー消費最小化とエネルギー自立⑪1-2 水処理・汚泥処理の全体最適化による省エネ技術（流入有機物の回収による水処理負荷軽減、担体利用技術等）⑪1-3 ICT（センサー、CFD等）を活用した省エネ水処理技術。流入水量・水質の変動にあわせた曝気風量の制御や 酸素溶解効率の向上等によるエネルギー最適化⑪1-4 送風プロセス（送風機、制御システム、散気装置等）の最適化による省エネ
技術⑪1-5 活性汚泥法代替の曝気を行わない省エネ型水処理技術（散水ろ床タイプ、嫌気性処理、湿地処理等）⑪1-6 汚泥の濃縮、脱水、嫌気性消化等の各プロセスの省エネ性を向上させる技術⑪1-7 汚泥のエネルギー化により、省エネと創エネを同時に行う技術の高度化（低含水化、汚泥移送、燃料化、焼却発電等）⑪2 下水道から排出される温室効果ガス排出量の約11％削減に向けた技術開発⑪2-1 標準活性汚泥法等におけるN₂O排出抑制を低コスト・省エネルギーで実現⑪2-2 N₂O発生機構の解明、微生物群衆構造の解析・制御等により、排出抑制する運転技術を実用化⑪2-3 高温焼却のコスト増加を抑制し、導入を円滑化する技術⑪2-4 N₂O排出量の少ない、より高度な焼却技術(多段吸込燃焼式流動床炉、二段燃焼式循環流動床炉、新型ストーカー炉等)⑪2-5 省エネ・創エネと同時にN₂O排出抑制を達成する技術（汚泥の炭化・乾燥による燃料化技術や脱水汚泥の低含水率化と組み合わせた焼却発電技術等）⑪3 ベンチマーキング手法を活用し、事業主体のエネルギー効率改善促進⑪3-1 エネルギー効率に関する適切な技術的指標の開発、ベンチマーキング手法の導入を支援する技術⑪3-2 省エネ・創エネ・省CO₂性能の合理的な定量化手法・改善技術
39

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ①下水道技術ビジョン○「⑩3下水処理技術と下水資源を活用したエネルギー生産技術の開発」や「⑩5嫌気性消化に関する各種バイオマス受
け入れも視野に入れた運転管理方法や既存システムの改良技術の開発」に関する技術が多い。
○「⑩1 様々な再生可能エネルギー利用技術を組み合わせた中小規模処理場向けエネルギー自立化技術の開発」や「⑩6 熱利用による下水処理場でのエネルギー利用効率化技術の開発」に関する技術が少ない。

実証段階

実施事例および水平展開

改善事例

⑩6-1

応用段階

⑩3-6

基礎段階

⑩3-3

⑩創エネ・再生可能エネルギー7060
文献数［件］

50
40
30
20
10

⑩1

⑩2

⑩3
技術開発項目

⑩4

⑩5

他

他

⑩5-2

⑩5-1

他

⑩4-1

他

⑩3-5

⑩3-4

⑩3-2

⑩3-1

他

⑩2-2

⑩2-1

他

⑩1-1

0

⑩6

他

⑩1 様々な再生可能エネルギー利用技術を組み合わせた中小規模処理場向けエネ
ルギー自立化技術の開発⑩1-1 中山間地域等の中小規模下水処理場における草木系バイオマスエネル
ギー利用技術を活用した汚泥処理（乾燥）の導入技術⑩2 低ＬＣＣ化、エネルギー効率の高効率化による導入促進のため、新しい濃縮脱水システムや新しい嫌気性消化リアクターの開発⑩2-1 濃縮工程を省略した新しい脱水処理システム⑩2-2 汎用型等新しい嫌気性消化リアクター⑩3 下水処理技術と下水資源を活用したエネルギー生産技術の開発⑩3-1 多様な植物バイオマスからのエネルギー抽出・回収技術⑩3-2 下水で培養した微細藻類からのエネルギー生産技術⑩3-3 下水処理場での微細藻類由来エネルギー生産量評価技術⑩3-4 微生物燃料電池の活用によるエネルギー生産技術⑩3-5 膜ろ過・嫌気処理による省エネ・創エネ型水処理技術⑩3-6 下水熱の利用技術⑩4 汚泥直接、汚泥由来バイオガスや硫化水素などからメタン、水素、CO₂等の有効利用ガス成分の効率的な分離・濃縮、精製、 回収技術の開発⑩4-1 膜処理を用いたバイオガスからの省エネルギー・高効率・簡易CO₂分離技術⑩5 嫌気性消化に関する各種バイオマス受け入れも視野に入れた運転管理方法や既存システムの改良技術の開発⑩5-1 嫌気性消化をモニタリングする技術と既存消化槽の活用技術⑩5-2 既存消化槽の高効率エネルギー生産・回収型への転換技術⑩6 熱利用による下水処理場でのエネルギー利用効率化技術の開発⑩6-1 ガス発電廃熱を利用した乾燥技術
40

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ①下水道技術ビジョン
下水道技術ビジョンに掲げるロードマップの進捗状況について○「⑨3-1 下水汚泥構成元素の分離・リサイクル技術の開発」や「⑨４下水道資源・エネルギーを利用した農林水産物の生産に関する技術の開発」に関連した食と下水道に関する技術が多い。
○その他、全体的に下水道関連の文献が少なかった。
⑨地域バイオマス
基礎段階

応用段階

実証段階

実施事例および水平展開

改善事例

60

40
30
20
10

⑨1

⑨2

⑨3

技術開発項目

⑨4

他

⑨5-1

他

⑨4-2

⑨4-1

他

⑨3-2

⑨3-1

他

⑨2-2

⑨2-1

他

⑨1-3

⑨1-2

0
⑨1-1

文献数［件］

50⑨5⑨1 地域の間伐材等の未利用資源を活用して脱水効率、消化効率を向上させる技
術の開発⑨1-1 地域の草木質の脱水助剤への活用技術⑨1-2 様々な状態で発生する、剪定枝、除草刈草の受け入れ、前処理、メタン発
酵技術⑨1-3 竹材等の未利用地域バイオマスを活用した食物生産とその廃材利用を組み合わせたメタン発酵効率化技術⑨2 下水処理場における多様なバイオマス利用技術を比較するためのＬＣＣ評価及びＬＣＡ評価等に関する技術の開発⑨2-1 各種バイオマスのバイオマス有効利用技術のＬＣＣ，ＬＣＡ分析・評価に関する技術⑨2-2 バイオマスから製造する製品、資材等の無害化、安全性確保に関する技術⑨3 下水中の多様な物質の効率的回収に関する技術の開発⑨3-1 下水汚泥構成元素の分離・リサイクル技術の開発⑨3-2 メタン発酵消化液からのリン回収技術⑨4 下水道資源・エネルギーを利用した農林水産物の生産に関する技術の開発⑨4-1 農林水産利用に適した有用微細藻類の下水培養技術と利用技術⑨4-2 処理場内での下水熱、バイオガスからの熱・電気・CO₂を活用したトリジェネ
レーション技術の開発⑨5 高品質下水灰の生産・肥料化技術の開発⑨5-1 下水灰（下水汚泥燃焼灰）の肥料化・普及を図る技術

他
41

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ②B-DASHプロジェクト等
・国土交通省が実施する新技術に関する調査・実証事業として、B-DASHプロジェクト等の取組を実施している。
下水道技術ビジョン（H27年12月策定、平成29年2月一部改定）
ロードマップ（新たに開発すべき技術を中心に今後の下水道の技術開発の方向性を提示）
ロードマップ重点課題の選定

行政課題解決に必要な研究課題

新技術導入に必要な要素技術の調査・実証
水平展開

マネジメント技術の開発普及
関連団体

独自に技術の発展・導入（実規模実証）採択

B-DASH

実証段階
民間企業
関連法人

（ＦＳ調査）
発
展※一定水準に達した技術については、所定のプロセスを経て実規模実証へ

発
展

特性や必要に応じてB-DASHに発展 又は 独自に展開

開発段階

研究機関

下水道応用研究発展

研究段階

大学及び学会

GAIA※今年度は実施していない

成果の
反映活用

国総研【本省と連携】

B-DASH

実証段階（実規模）・新技術の評価（評価に必要な情報収集・整理等）
・導入ガイドラインの作成、普及
促進

水平
展開

地方公共団体（パイロットプラント）

B-DASH成果実施設への技術導入

プレーヤー【国総研が自ら取り組む課題】
・施設管理に関する研究
・災害対策に資する研究・省エネ・温暖化対策に関する研究
・技術基準、国際規格に関する研究
等42

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ②B-DASHプロジェクト等
・2011年よりB-DASHプロジェクトを実施し、３０技術（うち2件は事業中）の脱炭素に資する技術を実証。

採択
年度

実施事業名称

委託研究実施者

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技術実証事
メタウォーター・日本下水道事業団 共同研究体
H23 業
神戸市東灘処理場 再生可能エネルギー生産・革新的技術実証事業
神鋼環境ソリューション・神戸市 共同研究体
温室効果ガスを排出しない次世代型下水汚泥固形燃料化技術実証事業 長崎市・長崎総合科学大学・三菱長崎機工 共同研究体
廃熱利用型 低コスト下水汚泥固形燃料化技術実証事業
JFEエンジニアリング
管路内設置型熱回収技術を用いた下水熱利用技術実証事業
大阪市・積水化学・東亜グラウト 共同研究体
H24
固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除去技術実証事業
熊本市・日本下水道事業団・（株）タクマ 共同研究体
神戸市東灘処理場 栄養塩除去と資源再生（リン） 革新的技術実証事
水ing・神戸市・三菱商事アグリサービス 共同研究体
業
脱水・燃焼・発電を全体最適化した革新的下水汚泥エネルギー転換システム
メタウォーター・池田市 共同研究体
の実証事業
H25
和歌山市・日本下水道事業団・京都大学・（株）西原環境・
下水道バイオマスからの電力創造システム実証事業（株）タクマ 共同研究体
水素リーダー都市プロジェクト～下水バイオガス原料による水素創エネ技術の 三菱化工機（株）・福岡市・九州大学・豊田通商（株） 共同研
実証～
究体
メタウォーター（株）・高知市・高知大学・日本下水道事業団 共同
無曝気循環式水処理技術実証事業
研究体
H26 高効率固液分離技術と二点DO制御技術を用いた省エネ型水処理技術の 前澤工業(株）・（株）石垣・日本下水道事業団・埼玉県 共同研
技術実証事業究体
ICTを活用した効率的な硝化運転制御の実用化に関する技術実証事業（株）日立製作所・茨城県 共同研究体
ICTを活用したプロセス制御とリモート診断による効率的水処理運転管理技 （株）東芝・日本下水道事業団・福岡県・術実証事業（公財）福岡県下水道管理センター 共同研究体
43

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ②B-DASHプロジェクト等
採択
年度

実施事業名称

委託研究実施者

JNCエンジニアリング(株)・吸着技術工業(株)・(株)九電工・シンコー(株)・山鹿都市ガス(株)・熊本県立大学・山鹿市・大津町・益城町(株)東芝・(株)ユーグレナ・日環特殊(株)・(株)日水コン・日本下水H27 バイオガス中のCO₂分離・回収と微細藻類培養への利用技術実証事業
道事業団・佐賀市（株）西原環境・（株）東京設計事務所・京都大学・糸満市 共
下水処理水の再生処理システムに関する実証事業
同研究体
月島機械（株）、サンエコサーマル（株）、日本下水道事業団、鹿脱水乾燥システムによる下水汚泥の肥料化、燃料化技術実証事業
沼市農業公社、鹿沼市 共同研究体
H28 自己熱再生型ヒートポンプ式高効率下水汚泥乾燥技術実証事業（株）大川原製作所、関西電力（株）、秦野市 共同研究体
三機工業（株）、東北大学、香川高等専門学校、高知工業高等
ＤＨＳシステムを用いた水量変動追従型水処理技術実証事業
専門学校、日本下水道事業団、須崎市 共同研究体
高効率消化システムによる地産地消エネルギー活用技術の実用化に関する実証事 三菱化工機（株）・国立大学法人九州大学・日本下水道事業団・業
唐津市共同研究体
H29
温室効果ガス削減を考慮した発電型汚泥焼却技術の実用化に関する実証事業 JFEエンジニアリング（株）・日本下水道事業団・川崎市共同研究体
最終沈殿池の処理能力向上技術実証事業
メタウォーター(株)・日本下水道事業団・松本市共同研究体
高濃度消化・省エネ型バイオガス精製による効率的エネルギー利活用技術に関する
神鋼環境ソリューション・日本下水道事業団・富士市共同研究体
実証事業
H30
小規模下水処理場を対象とした低コスト・省エネルギー型高濃度メタン発酵技術に 大原鉄工所・西原環境・NJS・長岡技術科学大学・北海道大学・長関する実証事業
岡市共同研究体
H30 小口径管路からの下水熱を利用した融雪技術の実用化に関する実証事業
東亜グラウト工業・丸山工務所・十日町市共同研究体
H30 ヒートポンプレスで低LCCと高COPを実現する下水熱融雪システムに関する研究 興和・積水化学工業・新潟市共同研究体
H31 単槽型硝化脱窒プロセスのICT・AI制御による高度処理技術実証事業
メタウォーター・日本下水道事業団・町田市 共同研究体
月島機械㈱・日鉄セメント㈱・高砂熱学工業㈱・室蘭工業大学・室R2
中小規模処理場同士の広域化に資する低コスト汚泥減量化技術の実証事業
蘭市水道部共同研究体
R3
ＡＩを活用した下水処理場運転操作の先進的支援技術に関する実証事業
明電舎・NＪＳ・広島市・船橋市共同研究体
最初沈殿池におけるエネルギー回収技術
R4
案
深槽曝気システムにおける省エネ型改築技術
複数の下水処理場からバイオガスを効率的に集約・活用する技術

事業中

44

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ②B-DASHプロジェクト等
・B-DASHプロジェクト（FS調査）では、９技術の脱炭素に資する技術の調査を実施。
採択
年度

実施事業名称

委託研究実施者（株）オストランド、（株）アイピーエル、成蹊大学、産業技術総合研究所 共同研究体
下水処理水と海水の塩分濃度差を利用した水素製造システムの実用化に関する調査事 山口大学、（株）正興電機製作所、日本下水道事業
業
団 共同研究体
東北大学、カーボンフリーネットワーク（株）、（株）大和
下水汚泥から水素を直接製造する技術に関する調査事業
H28
三光製作所、弘前市 共同研究体
清水建設（株）、積水化学工業（株） 、（株）パワー
下水処理水を利用した水素発電による下水道維持管理コスト低減に関する調査事業 ユナイテッド、大阪狭山市、軽井沢町、 小林市 共同研
究体
中小規模下水処理場を対象とした高濃度メタン発酵技術に関する予備調査(株)西原環境、(株)大原鉄工所、北海道大学、浜中※実規模実証でも実施
町共同研究体稲わらと下水汚泥の高濃度混合高温消化と炭化を核とした地域内循環システムに関する 金沢大学・公立鳥取環境大学・明和工業・バイオガスラボ
調査事業
共同研究体体下水汚泥の熱分解高純度水素製造プロセス技術研究開発に関する調査事業

H29 アナモックス細菌を用いた省エネルギー型下水高度処理技術の実用化に関する調査事業 株式会社明電舎・神戸市共同研究体
高圧ジェット装置を導入した高度処理における余剰汚泥の減容化
H31 汚泥の高付加価値化と省エネ・創エネを組み合わせた事業採算性の高い炭化システム

東京農工大学・（株）石垣・土木研究所共同研究体
大同特殊鋼・中央大学・気仙沼市共同研究体

45

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ②B-DASHプロジェクト等・応用研究では10技術の脱炭素に資する技術の調査を実施。
採択
年度

研究テーマ名共同研究体

炭化・温水抽出による新たなリン回収技術の開発に関する研究
三佳・ケントム・日水コン・滋賀県
きのこ生産を核とした下水道資源のカスケード利用システムの構築
鹿児島工業高等専門学校・日水コン・大成建設・霧島市
処理場に流入する汚水の原単位を精密・省力的に把握して数学的に最適プロセスを設計する オリジナル設計・北九州市立大学・京都大学・ネクスト環
技術の開発
境コンサルタント共同研究体
H30
長岡技術科学大学・土木研究所・東亜グラウト工業・大官民連携による下水資源・エネルギーを活かした植物栽培技術の研究
原鉄工所・クリーンリード共同研究体
新規高性能ガス透過膜と高解像度モニタリング技術を導入した膜曝気型バイオフィルム法による
三菱ケミカル東京農工大学共同研究体
排水処理の省エネ化
造水促進センター・北九州市立大学・長崎大学・水ingエ
FO膜を用いた超省エネ型下水処理システムの開発
ンジニアリング・日本水工設計共同研究体
H31
下水処理場における硝化阻害物質の高効率探索システムの開発
鹿児島大学・土木研究所・いであ共同研究体
山形大学・鶴岡市・日水コン・岩手大学・鶴岡市農業協
下水道資源を最大限に活用した飼料用米栽培技術の開発と下水道の新たな役割の創造
同組合
H29

事業中

微生物燃料電池を用いた発電型水処理技術の開発

日本工営(株)・東洋紡(株)・玉野総合コンサルタント(株)・名古屋工業大学 共同研究体

サステイナブルな汚泥焼却のための次世代補助燃料の検討

京都大学・土木研究所・月島機械(株)・(株)タクマ 共同
研究体

R3

46

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ②B-DASHプロジェクト等
・GAIAでは１８技術の脱炭素に資する技術の調査を実施。
採択
年度

研究テーマ名共同研究体

好塩古細菌を用いたカリウム資源回収の実用化に関する技術開発
北海道大学大学院工学研究院
下水を利用して培養した微細藻類による漁業飼料生産技術の開発
中央大学理工学部
下水処理水再利用による飼料用米栽培に関する研究
山形大学農学部
下水汚泥を用いた高付加価値きのこの生産技術及びその生産過程で発生する廃培地・炭酸ガスの鹿児島工業高等専門学校
H26 高度利用技術の開発
消化汚泥の肥料利用に関する研究
高知大学教育研究部
グラフェン-酸化グラフェン還元微生物複合体を用いたバイオマス電力生産技術の下水処理施設への日本工営(株)上下水道部
適用検討
微生物燃料電池による省エネ型廃水処理のための基盤技術の開発
岐阜大学流域圏科学研究センター
都市域路面排水の低環境負荷型処理による用途別水資源としての利用可能性の検討
京都大学地球環境学堂
下水道資源・エネルギーを最大限に活かした希少水草栽培および微細藻類培養・エネルギー生産 長岡技術科学大学環境社会基盤工学専攻
H27
地域の汚水組成とその長期変化に応じて最適処理プロセスを設計するための技術
北九州市立大学国際環境工学部
下水処理施設の高品質資源回収・流域リスク低減拠点化を目指したオゾン処理導入技術開発 京都大学大学院工学研究科
北九州市立大学国際環境工学部エネルギー循環化
FO膜とクロラミン耐性メタン発酵を組合せた低コスト・エネルギー生産型下水処理システムの開発
学科
H28 微細藻類を用いた下水中でのアスタキサンチン生産技術の開発
岡山大学環境管理センター
長岡技術科学大学産学融合トップランナー養成セン
下水汚泥の有用微生物優占技術と高付加価値農業資材の生産技術の開発
ター
下水処理微生物の遺伝子ビッグデータの構築と迅速・簡便な微生物モニタリングシステムの開発
東北大学・産業技術総合研究所GAIA共同研究体
H29
下水汚泥消化ガスの水蒸気改質反応により高純度水素を製造する膜反応器の開発
学校法人工学院大学
深層学習を活用した流域での人間活動に応じた流入下水負荷変動予測と既往処理システム運転 国立大学法人京都大学・国立大学法人愛媛大学・
国立大学法人東京大学共同研究体
H30 管理の最適化
下水汚泥中の有機物を炭素資源としたバイオ燃料製造プロセスの開発
公立大学法人北九州市立大学
47

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ③ （一社）日本下水道施設業協会アンケート（一社）日本下水道施設業協会へのアンケート結果（2050カーボンニュートラル関連）○会員企業に対してアンケートを実施。13社から回答が得られた（再掲）。
（設問4）2050年脱炭素社会への貢献等中長期的に技術開発に取り組んでいく予定のテーマ等
及び（設問５）開発期間について計4技術の回答が得られた（複数回答あり）。
設備等の分類処理施設等の分類
4

4
3

2

2

1

1

3

3
2

1
0

0

0

1
0

1
0

0

施設

設備

装置

省エネ
対策目的の分類
4
3
2
1
0

創エネ
省エネ・創エネ

2
1

1
0

0

CH₄・N₂O
排出対策
その他

機器

FO膜による水処理
外部バイオマス受け入れ可能な高効率水処理＋高効率消化技術
MBR式メタン発酵システム
メタン発酵技術の改良

10年以内

－

－

－

－

－
10年以内
5年以内

48

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携○エネルギー基本計画（令和3年10月閣議決定）
カーボンニュートラル実現に向けた課題と対応のポイントとして次の位置づけあり。
電力部門では再エネ等の活用と水素･アンモニア発電、CCUS/カーボンリサイクルによる火力発電などのイノベーションを追求すること。非電力部門では、電化推進、電化が困難な部門では水素や合成メタンなどの活用。 等○2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略（グリーン成長戦略）（関係省庁 令和3年6月）

・非電力分野において、電化、水素、メタネーション、バ
イオマスの活用を行うとされている。

・電源のほとんどが脱炭素化されることとなる。

49

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携○2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略（グリーン成長戦略）（関係省庁 令和3年6月）～下水道分野と関連が強い分野～
１．洋上風力・太陽光・地熱・脱炭素電源として、 次世代型太陽電池の技術開発
２．水素・燃料アンモニア
・水素については2030年300万トン、2050年2,000万トン程度の導入量を目指す。
・アンモニアについては2030年300万トン、2050年3000万トンの燃料等としての国内需要を想定。
３．次世代熱エネルギー
・メタネーションなどによる合成メタンを2050年2500万トン供給を目指す。
８．物流・人流・土木インフラ
・下水道の省エネ化、下水熱利用の促進（2025年までに案件形成に集中的に取り組む。）
・建設施工のカーボンニュートラルの実現
９．食料・農林水産業
・有機農業の取組面積拡大、化学農薬・化学肥料の低減

１１．カーボリサイクル･マテリアル
・CO₂吸収型コンクリートの低コスト化を目指す。
・低コストかつ高効率なCO₂分離回収技術の開発。2050年の世界市場
10兆円の3割シェアを目指す。
１３．資源循環関連
・下水道バイオマスの活用拡大（ 2025年までに案件形成に集中的に取り組む。）
・有機性廃棄物の一体処理によるコスト低減策の検討を2040年まで実施。
・排熱利用型地域熱供給、オンライン熱輸送の向上など回収したエネル
ギー利用の高度化･効率化※他にも、自動車の電動化、微細藻類由来のジェット燃料、分散型エネル
ギー、次世代グリッド等に関する取組に関する記載あり。
50

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携 水素○グリーン成長戦略において、水素については2050年2,000万トン程度の導入量を目指す。また、カーボンフリー水素の製造コストの削減を図り20円/Nｍ³を目指す。
○水素基本戦略では、2030年水素ステーション900箇所、FCV80万台等を目指す。さらに将来的にはガス火力発電の代替となることを目指していくなど、需要が大きく増加する見通し。

水素基本戦略（2017年12月）

51

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携 アンモニア○グリーン成長戦略において、アンモニアについては石炭火力における混焼や専焼のための技術開発を推進。
○今後、石炭火力発電に加えて、船舶や工業炉等への用途拡大も見込まれるため技術開発や大量供給確保のためのサプライチェーン構築が課題。
○2030年300万トン、2050年3000万トンの燃料等としての国内需要を想定。

52

総合資源エネルギー調査会資源・燃料分科会（2020年12月2日）

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携 アンモニア○アンモニアについては、国総研の研究において全国の処理場で発生する消化汚泥の脱水ろ液からアンモニアストリッピン
グ法で回収した場合のポテンシャルとして約1.2万t-NH₃/年（2015年輸入量20万t/年の約6.3％相当）であることを試算。
○また、近年の研究※では、下水処理場における窒素収支を調査し、汚泥が有する窒素ポテンシャルを約15.2万t-N/年と試算。また汚泥固形中の窒素を亜臨界水処理によるアンモニア化により、エネルギー利用した際のCO₂削減効果
約56.1万t-CO₂/年と試算。
※出典：小島啓輔、加藤雄大、隅倉光博、川本徹 下水処理場における窒素由来のエネルギーポテンシャルの試算とその利用に関する考察,下水道協会誌,Vol58,No.708,pp.78-86,2021.

下水道由来のアンモニアの有効利用用途（アンモニアストリッピング法）
・高濃度のアンモニア性窒素を含む溶液に空気等を吹き込
み、NH4+とOH–を反応させNH₃を発生させる手法。高水
温・高pHの条件により反応が進む。
NH4++OH–→NH₃+H2O（亜臨界水処理）・水の気液共存線の臨界点（374 ℃、22.1 MPa）があり、この温度・圧力よりもやや緩和である高温、高圧の水（液体）を亜臨界水という。上記研究※では消化汚泥中の有機物を分界し、窒素成分をアンモニアに変換することを想定している。

53

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携 熱利用○下水道分野における熱利用は、下水熱は32カ所（発熱量約９０TJ）、下水汚泥焼却廃熱利用を実施している施設34カ所（有効利用熱量約3,400TJ）、バイオガス発電のコージェネ廃熱利用等で取り組まれている。
○焼却廃熱は、場内利用だけでは無く、地域の熱供給源としての役割も果たしているケースもある。

下水汚泥焼却廃熱利用状況の内訳

単位：MJ
廃熱発電,
その他,

68,385,258 ,

73,075,332 ,

26.5%

28.3%

地域熱供給

焼却熱の温水プールへの活用（川崎市入江崎総合スラッジセンター）（ロードヒーティング）, 3,497,997 ,
1.4%

地域熱供給
（空調・給湯利

空調冷暖房,

用）,

18,483,600 ,

41,360,871 ,消化槽加温,

16.0%

36,920,460 ,
14.3%

出典

焼却熱を六甲アイランド共同住
宅地区へ供給（神戸市東部スラッジセンター）

7.2%
地域熱供給
（温水プール）,
16,671,211 , 6.5%

平成３１年度下水汚泥等の資源有効利用状況に関する調査業務報告書 国土交通省下水道部

令和2年3月より作成
54

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携 熱・バイオガス利用○グリーン成長戦略において、ガスの脱炭素化とコジェネ導入推進を核として、「ガス事業者が、地方自治体や同業種・他業種と連携し、次世代熱エネルギー供給を主体的に推進。」とされており、下水汚泥由来のメタンガスや処理場で発生した廃熱についても、地域の分
散型エネルギーシステムへの一角として連携・導入が期待される。
※東邦ガスは知多市南部浄化センターの余剰バイオガスを都市ガスの原料として活用している事例有り。
○また、グリーン成長戦略において、合成メタンへ転換の上、コジェネの導入推進を目指しており、「2050年までに合成メタン2500万トンを供給」することとしており、ガスの脱炭素化には大きな需要が見込まれる。

分散型エネルギーシステムのイメージ

メタネーション技術
・太陽光発電を用いた水分解により精製された水素を活用し、消化におけるメタン発
生量の促進等期待。
・また、下水道施設から発生したCO₂を回収し、メタネーション施設での活用も期待。

出典：資源エネルギー庁資料
出典：METI 再生可能エネルギー大量導入・次世代電力ネットワーク小委員会

55

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携 地域バイオマス○グリーン成長戦略において、バイオマス資源の拡大やメタン発酵エネルギー回収の向上等について2030
年までに取り組むこととされており、その後の2040年まで有機性廃棄物の一体処理によるコスト低減策の検討を実施するとされている。
○生ゴミ等や下水汚泥由来のバイオマスを一体的に処理をすることで効率よくエネルギー回収をする技術が求められている。

2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略（グリーン成長戦略）（関係省庁 令和3年6月）
56

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携 農業等利用技術○ 「みどりの食料システム戦略」 において、化学肥料の使用料の30％低減が位置づけられ、その代替として、有機物の循環利用等が位置づけられている。
○技術開発項目として、堆肥の製造コスト低減・品質安定化技術や低コストなペレット化技術、汚泥等からの肥料成
分（りん）の低コスト回収技術が位置づけられている。

57「みどりの食料システム戦略」本体及び参考資料（令和3年5月12日みどりの食料システム戦略本部決定）より

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携 農業等利用技術○下水道発食材については「じゅんかん育ち」として処理水や下水汚泥由来肥料等を活用し、米、野菜作り、ノリ等が生産されている。
○汚泥肥料は高温発酵、乾燥、炭化による肥料化が取り組まれH28採択B-DASH（鹿沼市、大川原市）においては乾燥技術による肥料化について実証。
○肥料の栄養素となる汚泥中のリンを回収については、H24採択B-DASH（神戸市）において、消化汚泥から直接リンを回収する技術が実証された。下水道のリンポテンシャルは海外から輸入するリン約１０％に相当。
○効率的に下水・汚泥由来のリン、アンモニア等資源の有効活用を可能とする技術開発が必要。
じゅんかん育ち

リン回収技術（H24採択B-DASH）

58

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ④他分野との連携 ＣＯ₂分離回収利用○グリーン成長戦略において、低コストかつ高効率なCO₂分離回収技術の開発。2050年の世界市場10兆円の3割シェアを目指すとされている。また、「高効率なCO₂分離回収技術を開発し、 コスト低減」を図り2024年から実証事業を行うこととなっている。
○バイオガスや焼却排ガス中のＣＯ₂を分離回収し、場外の農業・工業利用やメタネーションへの活用などカーボンリサイ
クルが期待される。
○下水道分野においては、バイオガス中のCO₂分離・回収技術（H27採択B-DASH 佐賀市）でPSA法（加圧と減圧を繰り返しCH₄,CO₂を連続的に分離・回収する方法）による実施事例がある。

2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略（グリーン成長戦略）（関係省庁 令和3年6月）

固体吸収材

分離膜

59

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ⑤連携対象となる他分野技術開発事例○下水道分野の技術開発には他分野の技術開発との連携・活用が必要。
ムーンショット型研究開発
・総合科学技術・イノベーション会議（CSTI）において、日本発の破壊的イノベーションの創出を目指し、挑戦的な研究開発（ムーンショット）を推進するものとして、「ムーンショット型研究開発制度」が創設
・NEDOが取り組む開発として窒素化合物を回収、資源転換、無害化する技術の開発があり、産総研、東京大学が個別プロ
ジェクトに取り組んでいる。
・例えば東京大学ではゼオライトを用いたアンモニア回収技術に関する開発に取り組んでいる（処理水や焼却排ガスからの回収への活用が期待される）。
○NEDOが取り組む目標
ムーンショット目標4「2050年までに、地球環境再生に向けた持続可能な資源循環を実現」（2）窒素化合物を回収、資源転換、無害化する技術の開発
研究開発プロジェクト
産業活動由来の希薄な窒素化合物の循環技術創出―プラネタリーバウンダ
リー問題の解決に向けて
窒素資源循環社会を実現するための希薄反応性窒素の回収・除去技術開発

プロジェクトマネージャー
国立研究開発法人産業技術総合研究所
川本 徹

農業分野における技術開発
・みどりの食料システム戦略（令和３年５月農林水産省）において２０５０年までに、化学肥料30%低減を目指すこととしている。
・化学肥料の使用量低減に向けた技術開発・普及（2040年頃から）の一例として、処理汚泥中の有害物質を取り除く技術の構築が位置づけられている。

処理汚泥または
汚泥肥料から有害物質を取り除く
ことができる技術の構築が必要

国立大学法人東京大学
脇原 徹※第３回脱炭素小委員会 農林水産省資料を一部加筆 60

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ⑥水処理に伴い発生するN₂O対策○標準法に比較して、高度処理の排出係数が小さいことがわかっているが、標準法の中でも排出量に大きな差が出ている。
○調査時期によって大きく排出量が異なることがある。また、標準法を擬似AOとすることで、一定程度排出量を削減できている可能性がある。
○今後、次の取組を推進することにより、排出係数や抑制対策の検討につなげていく。
・同じ処理法でも排出量が異なる要因や、突発的に発生する要因を微生物解析やリアクターを用いた実験などにより明らかにしていく。
・現行の排出係数が妥当であるかどうか、実態調査行い、データの蓄積を進めていく。
3600
3400

1000

3500

800

3450

300

原因不明で突発的にN2Oが発生するケースあり

3400

400

N=37

N=17

3350

N=19

N2O排出係数(mg-N2O/m3)

N2O排出係数(mg-N2O/m3)

600

250
200
150
100

300
250
200

標準法の排出係数

150

50

100
0

窒素除去を行わない
処理法

標準法躯体による工夫運転

窒素除去を行う
処理法

・標準法
・AO法
・担体標準法・疑似AO法・疑似AOAO法
・疑似硝化脱窒法

・A2O法
・ステップ法・MBR法・修正B法・循環脱窒法AO法の排出係数500
2018年7月

2019年1月

2019年7月

2020年1月

2020年7月

2021年1月

調査時期
埼玉県の疑似AO法を採用している処理場での調査結果

2021年7月

61

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
１．技術開発の動向について ⑦エネルギーの観点からみた水処理○下水処理の処理水質については、下水道法令に基づく計画放流水質や水質汚濁防止法に基づく一律排水基準や環境基準の達成が 困難な地域（東京湾、伊勢湾、瀬戸内海）における総量規制基準等に従い設定される。
○その具体的な配置計画としては下水道法に基づく流域下水道整備総合計画（流総）に、環境基準達成のための処理方式や処理規模等が位置づけることとなっている。
○流総については下水道法施行規則の改正を受け平成27年10月にその指針と解説の改定がなされ次の事項についても考慮できることとなった。
・水質環境基準の目標に加えて、下水道管理者として地域の実情や特性を勘案し、水質環境基準以外の目標（季節別目標水質、エネルギーに関する目標など）を定めること
・発生源別目標負荷量や計画処理水質は、エネルギー消費量も勘案した上で設定○ 2050年カーボンニュートラルを見据えると、環境基準や経済性だけではなく、社会全体をみた資源有効利用、放流
先、エネルギー消費、GHG削減等の観点からの水処理・汚泥処理の仕組みの将来的なあり方やその評価手法についても今後の研究課題となりうる。
エネルギー消費を勘案した施設計画

地先の状況に応じた水処理

出典 四次元流総（概要）62

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ①シナリオ○2018年度時点で下水道からは約600万ｔのCO₂が排出されている中で、下水道分野、他分野の技術開発の動向を踏まえ、 2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術について、どのような対策・技術分野が導入されれば、どの程度削減に貢献できるのか、感度分析的に次のシナリオを検討し、削減効果の試算を実施。これにより、有為な技術分野を見える化する。
・現行トレンドシナリオ
・ゲームチェンジシナリオ
下水道分野で創エネ／再エネの取組

下水道からの温室効果ガス発生量16%

汚泥焼 却（N2O）
20.4%

約596万
t-CO 2 電力（処理場 ）水処理（N2O,CH4） 12.7%（2018年度）
54.8%

燃料 5.2%電力（ポンプ場 ）
6.3%

発電量 (kWh)

下水汚泥の持つ有機物量
約187万(t / 年)

その他 0.5%

66%

導入
カ所数

5%

太陽光:

約0.7億

110

3%

小水力:

約0.02億27

風力:約0.07億610%

下水道バイオマスリサイクル率：34%
エネルギー化率：24%
緑農地利用：10%
消化ガスの有効利用
固形燃料
焼却廃熱として利用
緑農地利用
その他（埋立、建設資材など）

発熱量
(発電量)
下水熱:

約90千GJ(約0.25億kWh)

導入カ所
数
32

※国土交通省下水道部作成
63

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ①シナリオ
現行トレンドシナリオ○2050年までの人口推計を踏まえ、将来の処理水量（二次処理、高度処理）、汚泥処理量を推定し、ベースとなるエネルギー由来のCO₂排出量やN₂O排出量等を推定。
○「電力、燃料」については現状の省エネ技術が可能な限り普及展開するとして試算。「創エネ」として下水汚泥エネルギー化率の2030年
目標３７％に対応した汚泥エネルギー化投入率7４％で、2050年までそのまま推移するとして創エネ量を推定。「汚泥焼却に伴い発生するN₂O」については、新型炉に置き換わったとして現状のトップランナー値を用いて排出量を算出。「水処理に伴い発生するN₂O」については未対策。
汚泥エネルギー化投入率：下水汚泥中の有機物重量のうち、エネルギー利用のために消化槽に投入された重量の割合と定義

全国処理場のモデル化

放流

流入

最初
沈殿池

最終
沈殿池

反応槽

高濃度濃縮

（B-DASH 技術）

場内利用・外部供給

汚泥非エネルギー化

汚泥エネルギー化

高濃度消化

バイオガス(発電、コジェネ、
消化槽加温等)（B-DASH 技術）

脱水機

新型焼却炉

脱水汚泥外部処分

焼却灰の外部処分

廃熱（熱・発電）64

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ①シナリオ
ゲームチェンジシナリオ○基本的な考え方として、「現行トレンドシナリオ」に加えて、例えば、「2030年目標を実現するための技術的課題と取組の方向性」の中で2050年を見据えた課題とされている水処理に伴い発生するN₂Oの抑制対策が可能になることや現行の諸課題が解決し、下水道システムの最適化が図られることで、どの程度の温室効果ガス排出量の削減が可能となるか。さらに2050年を見据えた革新的技術の導入が実現した場合、どの程度削減効果を上乗せできるのか試算。
（諸課題の例）①システム全体としての省エネ化 ②流入有機物の除去・創エネ活用 ③処理水・汚泥のカスケード利用の推進④圧送輸送が困難となる高効率脱水汚泥 ⑤消化を促進するための汚泥濃縮、可溶化設備等前処理施設⑥Ｎ₂Ｏ対策のための高温焼却 ⑦地域バイオマスやその他の受け入れ 等

具体的な計算方法として○2050年までの人口推計を踏まえ、将来の処理水量（二次処理、高度処理）、汚泥処理量を推定し、ベースとなるエネルギー由来のCO₂排出量やN₂O排出量等を推定。
○「電気、燃料」については現状の省エネ技術が可能な限り普及展開し、流入有機物の除去等により反応槽における動力が削減したことも見込む。さらに、燃料については場内利用のバイオガス等でまかなえないポンプ場に要する燃料がカー
ボンフリー燃料に置き換わるとする。
○「創エネ」としては流入有機物の除去・創エネ活用により、有効活用する汚泥量の増加を見込み（水処理・汚泥処理に関わる消費・創エネルギー一体でみたシステムとしての改善）、発生汚泥は全量消化槽に投入されることとする。さらに、地域の有機物一体処理の拠点として地域バイオマス（木質、生ゴミ）の受け入れ効果やカーボンフリー水素を活用した、消化槽内でのメタネーション反応によるメタン生成効果も計上。
○「汚泥焼却に伴い発生するN₂O」については、現在の新型炉の排出量から技術革新によりさらに排出が減少するとして試算。「水処理に伴い発生するN₂O」については、標準法等における抑制対策手法が確立したこととして試算。
○消化汚泥については、焼却されないものについては全量汚泥肥料として活用することとして、化学肥料で製造した場合と比べたCO₂削減効果についても試算（社会への貢献）。
65

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ①シナリオ
ゲームチェンジシナリオの処理フロー
エネルギー回収型
最初沈殿池（B-DASH 技術）

標準法等におけるN₂O排出抑制
手法が確立

放流

流入

流入有機物の除去により送風機の動力削減

最終
沈殿池

反応槽

（B-DASH 技術）

ICT活用による効率
的運転管理により送風機の動力削減

生汚泥回収
量を増加

高濃度濃縮

（B-DASH 技術）

場内利用・外部供給
カーボンフリー水素

高濃度消化＋
メタネーション

バイオガス(発電、コジェネ、
消化槽加温等)（B-DASH 技術）
バイオガス発生量を増加

脱水機
地域バイオマス（生ごみ・木質）（B-DASH技術)

化学肥料を
代替

コンポスト利用

超新型焼却炉

焼却灰の外部処分

廃熱（熱・発電）

N₂Oをさらに抑制する技術が確立

66

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術
２．技術開発のシナリオと試算 ①シナリオ
現行トレンドシナリオ

ゲームチェンジシナリオ

総人口（下水道処理人口、下水道処理人
口普及率）

102 百万人（82 百万人、80.1%）

処理水量（1人当たり処理水量）

119 億m3/年（146 m3/人/年）
70 億m3/年（49 億m3/年）

高度処理水量（2次処理水量）
発生汚泥量（1人当たり発生汚泥量）

1,727 千t-DS/年（21.2 kg-DS/人/年）

電力由来のCO2排出係数0.25 kg-CO2/kWh

電力

燃料
水処理に伴うN2O
追加の対策

・従来型省エネ対策：電力の36%削減（高効率散気装置、DO制御技術、運転管理等）

・B-DASH技術も活用した省エネ対策：電力の約41%削減（左記に加え、流入有機物の除去技術及びICTを活用した運転管理により、反応槽の送風に係る電力をそれぞれ14％及び13％削減）－

・カーボンフリー燃料（太陽光発電によって生成したH2等）による場外ポンプ場のCO2ゼロエミッション化－

・N2O排出抑制技術が確立することを前提とし、全処理水に対して、現行の高度処理の排出係数11.7 mg/m3を使用（排出係数について高度処理は11.7 mg/m3を2次処理は142 mg/m3を使用（現行の排出係数））

汚泥焼却に伴うN2O・排出係数は現在のトップランナー値である
0.226 kg-CO2/t-wetを使用

・メーカーヒアリング等により更なる排出係数の改善が見込めると仮定し、0.151 kg-CO2/t-wetを使用

創エネによる効果

・汚泥エネルギー化投入率を74%（2030年目
標下水汚泥エネルギー化率37％に対応した数値）
・総合効率75%でエネルギー化

・汚泥エネルギー化投入率を100%、更に発生汚泥量に対して50%の生ごみや木質等の地域バイオマスを混合消化
・メタネーションによるメタン濃度が60%から67％に増加と仮定
・総合効率85%でエネルギー化

その他－

・汚泥肥料（コンポスト）により化学肥料を代替

6767

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ②2050年処理水量、汚泥処理量

単位
総人口
百万人
下水道処理人口百万人
下水道処理人口普及率 ％

2018
127
100
79.3

2050(推計)
102
82
80.1

処理水量
1人当たり処理水量
高度処理水量億ｍ³/年
ｍ³/人/年
億ｍ³/年

146
146
38.6

119
146
70

発生汚泥量

千t-DS/年

2,121

1,727

1人当たり汚泥量kg-DS/人/年

21.2

21.2

※１国立社会保障・人口問題研究所「日本の将来推計人口（平成29年7月推計）出生中位（死亡中位）推計値」から2050年の人口を抽出し、下水道処理人口普及率は2020年度実績の80.1%で推移するとし、また2018年度の人口（実績）と下水道統計・汚泥有効利用調査※３の実績を入力から1人当たりの処理水量、発生汚泥量を算出して2050年度の処理水量、発生汚泥量を推計した。
なお、高度処理水量については2050年の下水道処理人口のうち84.9%が高度処理の必要とし※２、高度処理普及率は100%まで到達するとして、その割合を用いて算出。
※２ 2009年～2013年までの下水道処理人口のうち高度処理の必要な人口割合の平均を算出。 国土交通省下水道部調べ※３ 平成３１年度下水汚泥等の資源有効利用状況に関する調査業務報告書

国土交通省下水道部

令和2年3月68

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ③電力・燃料
電力・燃料使用によるCO2排出量万（万t-CO2/年）
120.0
100.0

9.8

7.1

80.0

削減率約
9.4%

60.0
40.0

97.8

90.3

現行トレンドシナリオ
現行シナリオ

ゲームチェンジシナリオ
ゲームチェンジシナリオ

20.0
0.0

電力

燃料

※6

（計算方法）
１．現行トレンドシナリオ○ベースとなる使用電力量については、2018年処理水量当りの電力使用量0.51kWh/ｍ³※1と2050年推定処理水量から把握※5 。処理場の使用電力については、36％※2の削減効果を計上。
○ベースとなる使用燃料量は2018年度処理水量当りの燃料使用量と2050年推定処理水量から把握※5。省エネ効果は未計上。
２．ゲームチェンジシナリオ○現行トレンドシナリオに加えて電力については流入有機物の除去技術を用い反応槽の送風に係る電力を約14％※3削減する効果を加算、さらにICTを活用した際の送風電力量削減役13％を加算※4。
○燃料は場内利用のバイオガス等でまかなえない場外ポンプ場に係る燃料はカーボンフリー燃料に置き換わるとし、燃料由来CO₂は排出しないこととした。
○エネルギー基本計画に基づく2030年の電源構成を反映した0.25 kg-CO₂/kWhを用いた。
※1 H30年下水道統計※2 日本下水道新技術機構省エネ診断結果※3 H23B-DASH技術（超高効率固液分離）※4 H26B-DASH技術（ICTを活用した硝化運転制御)※5 消化ガスの2018年の場内利用に相当する2050年の使用燃料、自家発電電力（消化ガス）に関する数量は消費と創エネ双方からあらかじめ控除する。
また、汚泥焼却に必要とする燃料、電力は汚泥の自燃、廃熱利用（自家発電（焼却廃熱発電）含む）により自立するとして、その数量は消費と創エネ双方からあらかじめ控除する。
69※6 下水道統計に記載されている特A重油、A重油、灯油、軽油、ガソリン、都市ガス、プロパンガス、コークス等を考慮。

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ④水処理に伴い発生するN₂O等
水処理からのGHG排出量（万t-CO₂/年）
60.0
50.0

削減率約
39%

40.0
26.2
30.0
20.0
10.0

26.2
23.3
4.2

0.0
現行トレンドシナリオ
現行シナリオ

ゲームチェンジシナリオ
ゲームチェンジシナリオ
N2O由来
N2O由来

CH4由来
CH4由来

（計算方法）
１．現行トレンドシナリオ○温室効果ガス排出量計算方法は下記の通り。
「N₂O排出量＝高度処理水量×A2O法のN₂O排出係数+高度処理以外の処理水量×標準法のN₂O排出係数」「CH₄排出量＝処理水量×CH₄排出係数」
２．ゲームチェンジシナリオ○排出抑制手法が確立し、N₂O排出係数が高度処理以外も高度処理並みの排出係数となるとして試算。
「N₂O排出量＝処理水量×A2O法のN₂O排出係数」「CH₄排出量＝処理水量×CH₄排出係数」
70

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ⑤汚泥焼却伴い発生するN₂O等
N₂O排出量（万t-CO₂/年）※5
25.0
20.0

18.0

15.0

削減率約
30%
12.7

10.0
5.0
0.0

現行トレンドシナリオ
現行シナリオ

ゲームチェンジシナリオ
ゲームチェンジシナリオ

現行トレンドシナリオ

焼却
535 千t-DS

未消化汚泥
449 千t-DS

約55%

脱水機

約45%

消化汚泥
511 千t-DS

外部処分
425 千t-DS

ゲームチェンジシナリオ

焼却
563 千t-DS

消化汚泥(生ごみ、木質等含む）
1010 千t-DS

脱水機

約55%
約45%

コンポスト
447 千t-DS(計算方法)
1.現行トレンドシナリオ○汚泥エネルギー化投入率※1が74％（次ページで説明）と試算したときに、エネルギー化されなかった汚泥と消化汚泥を合わせた量のう
ち一定の割合（55％※2）、焼却されるとして焼却量を試算。
○排出係数については、現在のトップランナー値である下記を採用。
「N₂O排出量＝焼却量×800度の排出係数×0.15※3」
２．ゲームチェンジシナリオ○発生汚泥の全てが消化槽に投入され、消化汚泥のうち一定の割合（55％※2）焼却されるとして試算。
○技術革新によりさらに排出係数が改善されると考え下記を採用。
「N₂O排出量＝焼却量×800度の排出係数×0.1※4」※1 汚泥エネルギー化投入率：下水汚泥中の有機物重量のうち、エネルギー利用のために消化槽に投入された重量の割合。
※2 2018年の汚泥発生量に対する焼却汚泥量の割合（2018年汚泥有効利用調査データ（平成３１年度下水汚泥等の資源有効利用状況に関する調査業務報告書 国土交通省下水道部 令和2年3月）より）。
※3 東京都資料（通常焼却の0.15倍のN₂O排出量）を参照。
※4 メーカヒアリング等から0.15倍よりもさらに改善すると見込んだ国総研の推定。
71※5 生ごみ、木質等の焼却に伴うGHG排出量の試算はN₂Oの排出係数を用いて行った。

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ⑥創エネによる削減効果（消化）（計算方法）
１．現行トレンドシナリオ○2050年の汚泥エネルギー化投入率※1は2030年目標の下水汚泥エネルギー化率37％に対応した汚泥エネルギー化投入率7４％
で、2050年まで、そのまま推移するとして実施 。
○62.8%に対応した汚泥をすべて消化槽に投入することとして、消化率60％※2で発生したバイオガスについて、総合効率75％ ※3で電気、熱利用等としてエネルギー利用されたものとし、創エネ効果を算出。
○その創エネ効果を電力排出係数0.25 kg-CO₂/kWhを用いてCO₂に換算。
※1汚泥エネルギー化投入率：下水汚泥中の有機物重量のうち、エネルギー利用のために消化槽に投入された重量の割合と定義※2H30B-DASH（富士市）の実績データの中での最良値※3下水道事業におけるエネルギー効率に優れた技術の導入について（平成２９年９月 下水道事業課長通知）（計算方法）
2．ゲームチェンジシナリオ○発生汚泥の全量と地域バイオマスである生ごみ及び木質を消化により一体的処理を行うと想定。さらに、カーボンフリー水素を消化槽に吹き込むことにより、消化槽内のCO₂とメタネーション反応を起こし、メタン濃度が７％増加すると見込む※4。
○発生したバイオガスについて、総合効率85％ ※5で電気、熱利用等としてエネルギー利用されたとして、創エネ効果を算出。
○その創エネ効果を電力換算し、排出係数0.25 kg-CO₂/kWhを用いてCO₂に換算。
※4 地域バイオマスの投入割合や消化率はH23B-DASH技術（バイオガスを活用した効果的な再生可能エネルギー生産システム）より引用。また、汚泥消化率やメタネーションによる増分はH30B-DASH技術（高濃度消化・省エネ型バイオガス精製による効率的エネルギー利活用）より引用。
※5（一社）日本ガス協会HPより

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７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ⑥創エネによる削減効果（消化）※2

消化創エネによる削減量（万t-CO₂/年）
200.0
149.4

150.0

100.0

増加量
約4.2倍

50.0

35.3

0.0

現行トレンドシナリオ
現行シナリオ

ゲームチェンジシナリオ○地域バイオマス（木質、生ゴミ）863 千t-DS（汚泥：木質：生ごみ＝１：0.2：0.3）
15,525 TJ○混合生汚泥1,727 千t-DS
31,085 TJ

ゲームチェンジシナリオ
ゲームチェンジシナリオ

○カーボン
フリー水素

※1

（消化槽）

消化率 ×メタネーション
汚泥 60% × 1.12
木質 30% × 1.12
生ごみ 85% × 1.12

○エネルギー

26,776 TJ○消化汚泥
1010 千t-DS※1 地域バイオマスの投入割合や消化率はH23B-DASH技術（バイオガスを活用した効果的な再生可能エネルギー生産システム）より引用。また、汚泥消化率やメタネーションによる増分はH30B-DASH技術（高濃度消化・省エネ型バイオガス精製による効率的エネルギー利活用）より引用。
なお、1.12はメタン濃度が60％から67％に7％増加した倍率。
※2消化ガスの2018年の場内利用に相当する2050年の使用燃料、自家発電電力（消化ガス）に関する数量は消費と創エネ双方からあらかじめ控除する。また、汚泥焼却に必要とする燃料、電力は汚泥の自燃、廃熱利用（自家発電（焼却廃熱発電）含む）により自立するとして、その数量は消費と創エネ双方からあらかじめ控除する。

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７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ⑦汚泥肥料（コンポスト）による化学肥料代替効果（計算方法）
１．ゲームチェンジシナリオ○消化汚泥の内、焼却されなかった汚泥を全量コンポスト利用する。
○同重量の窒素、リン酸を得る際に発生するCO₂について、下水汚泥発酵肥料の製造等に伴い発生するCO₂排出量と化学肥料製造等に伴い発生するCO₂排出量を比較を行う。
①コンポスト化される汚泥量：447 千t-DS (2,234 千t-wet 含水率80%として）②製造されるコンポスト：コンポスト化される汚泥量2,234千t-wet×0.25※２ ＝ 559 千t③コンポスト製造から輸送に係るエネルギー：559千t×1,907 MJ/t※２ = 1066 TJ④コンポスト中の窒素、リン酸含有量
T-N含有量：559千t×0.029 ※１ = 16.2 千t
汚泥肥料化のGHG排出範囲
P₂O₅含有量：559千t×0.047 ※１ = 26.3 千t
処理場⑤汚泥由来コンポストと同量のT-N、P2O5含有量の
輸送
製造・梱包
輸送
汚泥
化学肥料製造・輸送に係るエネルギー
T-N：16.2千t×48.6MJ/kg ※３＝ 787 TJ
発酵促進剤・燃料・電気・ガス
P₂O₅：26.3千t×28.6MJ/kg ※３ ＝ 752 TJ⑥削減エネルギー量＝⑤ー③
化学肥料製造のGHG排出範囲(787TJ + 752TJ) - 1066TJ = 473 TJ⑦A重油換算のCO₂削減量（汚泥肥料による化学肥料代替効果）
原料調達
海上
日本製造会社輸送
473TJ × 0.0693kg-CO₂/MJ = 3.2 万t-CO₂
（海外）
輸送
製造・梱包
＊化学肥料の代替として汚泥肥料を1t製造することによる削減効果は次の通り。
3.2万t-CO2÷559千t = 57kg-CO2/t

緑農地

緑農地

発酵促進剤・燃料・電気・ガス※1 佐賀市上下水道 肥料の有料販売（https://www.water.saga.saga.jp/main/104.html）※2 橘 隆一、蒲原 弘継、後藤 尚弘、藤江 幸一：下水汚泥発酵肥料の製造に関するLCA、第３回日本ＬＣＡ学会研究発表会講演要旨集、2008、26-27※3 小林久、佐合隆一：窒素およびリン肥料の製造・流通段階のライフサイクルにわたるエネルギー消費量とCO₂排出量の試算、農作業研究、2001、141-151
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７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ⑧まとめ（CO₂ベース）○現行トレンドシナリオは約140万ｔの排出量であったものの、ゲームチェンジシナリオでは約－13万ｔの排出量となった。
○シナリオ別の試算から次の取組の効果がカーボンニュートラ
ルの実現への貢献度の高いことが確認できた。

万t-CO₂
700.0

600.0

500.0

2018年

約567万t
121.9

76
400.0

2050年
現行トレンドシナリオ

300.0

約１40万t
200.0

396

排出

100.0

18
50

2050年
ゲームチェンジシナリオ
約-１3万t

108
0.0

-26

13
30
97

・省エネ対策の実施
・水処理･汚泥処理のエネルギー使用量を下水道のシステム一体で削減
・生ゴミ等の地域バイオマスを含めて一体的に有機性廃棄物処理を実施
・消化の促進やCO₂、カーボンフリー水素を活用した徹底的なバイオガス生成を実施
・バイオガス発電廃熱などの熱をフル活用
・水処理・汚泥処理課程で発生するN₂Oの抑制対策を実施
・コンポスト利用などの他分野のCO₂削減に資する取組を推進

-35

削減

-150

-100.0-3-200.0

電力、燃料
電力、燃料

水処理（CH4、N2O）
水処理(CH₄、N₂O）

汚泥焼却（N2O）等
汚泥焼却(N₂O）

創エネ
創エネ・再エネ

汚泥肥料による工業肥料代替効果
コンポスト

合計
合計

※その他課題として水処理から発生するCH₄への対策の必要性や下水熱の普及や場内太陽光発電による取組の推進等が考えられる。
※バイオガス製造や熱利用にあたっては、需給の年間変動を考慮した体制が必要。
※その他効果的な水処理・汚泥処理・エネルギー利用形態を排除するものではない。
※個別処理場で見た場合、処理方式や規模、地域社会の状況によって試算は変わりうることに留意が必要。

※2050年の電力由来の排出係数は0.25kg-CO₂/kWhを使用し試算。また、2018年の創エネ効果は下水汚泥エネルギー化率約24％を用いて算出。
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７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
２．技術開発のシナリオと試算 ⑧まとめ（エネルギーベース）
エネルギー収支

TJ

35000.0○エネルギーベースでは、現行トレンドシナリオは約10,700TJのエネルギー消費、ゲームチェンジシナ
リオでは約7,600TJのエネルギー創出となった。

2018年

約28,700TJ

30000.0

4,856

25000.020000.015000.0

2050年
現行トレンドシナリオ

2050年
ゲームチェンジシナリオ

約10,700TJ

約-7,6００TJ

1,740

25,7151,438

10000.0
14,0785000.013,006排出0.0-1,854削減-5000.0-5090-10000.0-21622-15000.0-20000.0-461-25000.0
電力

燃料

創エネ

コンポスト

合計

76

７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
３．本邦技術の海外展開によるカーボンニュートラルへの貢献○国土交通省インフラシステム海外展開行動計画２０２１ では取組を強化すべき新たな課題として「カーボンニュートラ
ルに貢献する質の高いインフラシステムの海外展開」等を掲げている。
○下水道インフラの案件形成には、相手国における下水道整備の上位施策への位置づけが重要であることからアジア汚水管理パートナーシップ(AWaP) ※１等の政府間対話を通じた汚水管理の主流化を後押ししている。
※1 Asia Wastewater Management Partnership 2018年7月に設立。

○また、本邦技術の現地基準化等を目的とした下水道技術海外実証事業（WOW TO JAPANプロジェクト※２）を通じた製品等としての普及促進を図っており、令和3年度は、世界でも市場の大きい米国において、高効率･大出力磁気浮上式ブロワに係る実証事業を行うこととしている。
※２ Wonder Of Wastewater Technology Of JAPANプロジェクト○さらに、JICA円借款プロジェクト等の実施を通じた本邦技術を活用した案件形成支援にも取り組んでいる。
アジア汚水管理パートナーシップ （ＡＷａＰ）

WOW TO JAPAN プロジェクト事例• SDGsの目標とアジア各国の現状には大きな格差があり、各国の知見や経験を共有する

・米国の下水処理場で多くの電力を使用する曝気用ブロワについて、川崎重工業（株）が開発した高効率の大出力磁気浮上式ブロワに更新し、エネルギー消費量を大幅に削減。

パートナー国ｶﾝﾎﾞｼﾞｱ

ｲﾝﾄﾞﾈｼｱ

ﾐｬﾝﾏｰ

ﾌｨﾘﾋﾟﾝ

ﾍﾞﾄﾅﾑ

事務局(国土交通省 / 環境省)

日本

・本実証によるエネルギー削減効率を米国にて実証することで、本製品の優れた技術優位性を確認するとともに、サンベ
ルトエリアとメトロポリタンエリアを中心に普及の促進を図る。

A W a P の 組 織 体 制

第一回総会（2018年7月 北九州市）

大出力
磁気浮上式ブロア

77７．2050年カーボンニュートラルの実現に貢献するための下水道技術に関する参考資料
３．本邦技術の海外展開によるカーボンニュートラルへの貢献（参考）委員よりご紹介いただいた海外技術と比較して優位な本邦技術（１）センサー，センシング技術（画像センサー等に利用される半導体センサー、またこれらを利用した制御システム等）（２）固体燃料電池（３）触媒技術（水素発生，人工光合成を含む）（４）塗料，防腐剤，無機材料（セラミックス）に加えて（一社）日本下水道施設業協会アンケート（13社より回答）の結果の中で、月島機械株式会社より提案のあった（５）過給式流動焼却炉（６）焼却廃熱を利用して脱水汚泥の低含水率化を図る加温濃縮脱水システムを組み合わせた過給式流動焼却炉

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