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## 目次

総合研究報告書概要 …… 1

本文

1．研究背景と目的

1.1 研究背景 …… 14
1.2 研究目的 …… 14

2．研究方法

2.1 災害対応型浄化槽の構造・施工方法の確立 …… 14
2.2 避難所等での活用を見据えた自立型浄化槽システムの確立 …… 24
2.3 GISによる情報把握システムと災害時のし尿・汚泥輸送モデルの構築 …… 27
2.4 災害対応を考慮した汚水処理施設整備の評価 …… 29

3．結果と考察

3.1 災害対応型浄化槽の構造・施工方法の確立 …… 31
3.2 避難所等での活用を見据えた自立型浄化槽システムの確立 …… 53
3.3 GISによる情報把握システムと災害時のし尿・汚泥輸送モデルの構築 …… 63
3.4 災害対応を考慮した汚水処理施設整備の評価 …… 70

4．結論 …… 77

5．参考文献 …… 81

6．研究発表 …… 81

論文発表

学会等発表

7．知的財産権の取得状況 …… 82

8．研究概要図 …… 83
9．英文概要 …… 84

參考資料 …… 85
## 環境研究総合推進費補助金 研究事業 総合研究報告書概要

研究課題名：防災・減災を志向した分散型浄化槽システムの構築に関する研究

研究番号 : 3K122107

国庫補助金清算所要額：22,477,000 円（複数年度の総計）

研究期間：平成24年7月2日～平成26年3月31日

研究代表者名： 蛲江美孝（独立行政法人国立環境研究所）

研究分担者：仁木圭三（公益財団法人日本環境整備教育センター）、山崎宏史（一般財団法人茨城県薬剤師会検査センター）、田崎滋久（日本上下水道設計（株））、国安克彦（公益財団法人日本環境整備教育センター）

## 研究目的

本研究では、東日本大震災における浄化槽の被害・復旧状況等を踏まえ、ハード面でのアプローチとして、浄化槽の耐震構造・施工方法に関する実験・調査研究を行い、耐震型浄化槽の構造・施工方法の確立および従来基準の無かった浄化槽の耐震評価基準の策定を目的として検討を行った。また、災害時にも水洗トイレを使用可能とすることを主目的としつつ、水・熱・電気の総合効率向上を目指した避難所仕様の自立型浄化槽システムの開発・設計を目的として、仕様の整理および実験的検討を行った。ソフト面でのアプローチとしては、GISを活用することで、平常時および被災時の情報収集・整理の考え方を整理しつつ、災害時の効率的なし尿・污泥の収集・運搬のためのシミュレーションモデルを構築することを目的とした。これらを踏まえ、災害時の復旧・復興を考慮した汚水処理施設の評価指標の確立を目的として検討を行った。

## 研究方法

・ 災害対応型浄化槽の構造・施工方法の確立

- 浄化槽の構造別の被害の詳細解析

浄化槽は処理方式によって装置の構造が異なるため、浄化槽の強度や耐震性も異なっているものと考えられる。そこで、浄化槽の型式毎の破損等の被害の生じ方の特徴を把握するために、環境省の平成23年度東日本大震災浄化槽被害状況解析調査のデータを詳細に再解析し、型式毎に破損の生じ方と構造の関係を整理することにより、より地震に強い浄化槽の構造、施工方法について検討した。

- 浄化槽の浮上に及ぼす構造・施工の影響解析試験
浄化槽設置における減災対策として、浄化槽の埋め戻しに関する充填実験を行った。また、液状化対策として、浮上、破損等が生じ難い浄化槽の構造、施工方法を検討した。具体的には、モデル浄化槽を設置した試験装置を用い、躯体の形状、埋め戻し方法、浄化槽の底板形状が槽の浮上に及ぼす影響について、浮上実験および土圧測定等による実験的検討を行った。

## - 減災に有効な施工方法の検討

減災に有効な施工方法として、埋戻し土を固化させる方法、埋戻し土に碎石を使用する方法について有効性等の確認を行った。

## – 東北被災 3 県における被災浄化槽の補修に関するヒアリング調査

大規模災害時に被災した浄化槽の修理・復旧を行うためには、資材・人材・機材および所要時間が制限されるものと考えられる。東日本大震災直後に行われた浄化槽の応急対応および修理の状況把握し、有効な応急対応方法を提言することを目的として、東北被災3県（岩手県・宮城県・福島県）の浄化槽協会の協力を得て、被災浄化槽のヒアリング調査を行い、情報を整理した。

## - 簡易な応急対応方法に関する検討

躯体が破損して漏水を生じている浄化槽の応急的な止水方法について検討することを目的とし、実際に破損した浄化槽を用いてマンホールの上から作業できる有効な手法について検討した。

## ・避難所等での活用を想定した自立型浄化槽システムの確立

避難所等における災害時の衛生環境の確保および生活環境の向上のため、特に、し尿を中心とした排水への対応を念頭に、被災時にも水洗トイレの使用を可能とする自立型浄化槽システムの基本設計を行った。また、避難所等への節水トイレの導入に関する検討、冬季における低水温化と処理水質の調査を行った。さらに、浄化槽処理水の再利用を検討する上で、既存の排水再利用に関する基準等を調査するとともに、排水再利用のためのボトルネックと考えられた浄化槽処理水中の大腸菌数を調べるため、岩手県内にある浄化槽施設を20箇所ランダムに抽出し、浄化槽の法定検査時に処理水の水質、大腸菌の分析を実施した。

さらに、避難所仕様の自立型浄化槽システムの具体的な設計値を得るため、スクリーンユニット、膜分離ユニット、活性炭ユニットを主要構成ユニットとした試験用の浄化槽モデルを構築し、冬季を想定した13℃の大型恒温実験室で試験・検討を行った。また、腐敗性の有機性廃棄物の処理に関する検討を行うほか、コージェネレーションによる熱電併給について試算を行った。

## GIS による情報把握システムと災害時のし尿・汚泥輸送モデルの構築

浄化槽設置情報・被害状況の把握のため、浄化槽等関連施設等の地理情報と機能情報をデジタルマッピング（地図上で可視化）し、GISにより状況をひと目で把握可能なシステムを検討した。また、災害時の広域輸送の最適化計算を行い、地域に即した輸送モデルを構築することにより、不足する輸送能力（収集輸送車台数）や域外に搬出する量を算定可能なシステム基盤を構築した。また、単に域外へ輸送するシナリオだけで無く、調整槽による一次貯留や二次輸送等のシナリオにおける効率化についても検討を行った。

## ・ 災害対応を考慮した汚水処理施設整備の評価
公共下水道や農業集落排水施設のような集合処理施設の整備区域内の人口動態に及ぼす東日本大震災の影響を明らかにすることを目的として、震災前後の被災3県における住民基本台帳人口、各種汚水処理施設の利用者(処理人口)数について、市町村毎の変化を調査した。さらに、東日本大震災の被害状況解析等を元に、汚水処理施設の評価指標に関して、災害時の復旧・復興を取り入れた考え方について検討した。ここでは特に、①長期の事業性、②将来の被災時の復旧コスト・速度、③公衆衛生・環境負荷に着目して議論・整理した。

## 結果と考察

## ・ 災害対応型浄化槽の構造・施工方法の確立

浄化槽の型式毎の被害状況を調査・解析した結果、地震による被害は型式により異なる特徴が示された。例えば、高度処理型は型式5を除き、他の型式より「①浮上・沈下・水平の狂い」の割合が高い傾向が示された（図1）。これらのほとんどは浄化槽の浮上により生じたものであった。これらの型式はいずれも嫌気ろ床槽第1室および第2室の上部が流量調整部となっており、地震発生時の3時ごろには槽内水位が低水位であったと想定されることから、地盤に比べて浄化槽の浮力が高くなった可能性が考えられた。高度処理型である型式5について、「①浮上・沈下・水平の狂い」の割合が低かったコンパクト型と共通している構造は、流量調整部の水面積が型式1～4よりも狭いことであり、このような構造が重要な要因となり得る可能性が示唆された。

図１ 高度処理型浄化槽の被害の割合

このような詳細解析の結果から、地震による横方向のゆれが生じた際に、揺れる水面積が広く、かつ槽の一部分のみが揺れる場合に、浄化槽の重心が大きく変化しやすくなり、槽底部に液状化した土砂が侵入し、浄化槽を上方へ押し出すものと推測された。

液状化による浄化槽の浮上は、躯体の形状（縦横高さの比等）や重心が大きな因子となっていたものと考えられたことから、モデル試験による確認を行った。その結果、地震における浄化槽浮上による被害を低減させるためには、従来行われてきた浮上防止対策工事のほか、槽の形状や底板の構造が浮上に
影響を及ぼす因子として見いだされ（図2）、浄化槽の浮上防止の観点では、躯体は平坦な面の組み合わせとするか、面積の広いリブを設けた構造とし、各側面の面積は同一とするのが望ましい形状であると考えられた。また、施工時の水張り・締固めの適正な実施も有効であることがわかった。

図２ 浄化槽底板の形状（左）と槽浮上時の平均振幅速度の関係

これらモデル試験の結果から、液状化が生じた場合、重心が高い浄化槽ほど傾きを生じやすく、底部から土砂が押し上げることで浄化槽が浮上すること、浄化槽の底版が平らではなく凹凸があるものほど浮上する確率が上昇すること等が推察された。

平均振幅速度と土圧の関係を調べたところ、平均振幅速度が高くなるほど、高い土圧が検出される傾向が認められたが、砂地盤では土圧が高くなり始める平均振幅速度が上部と下部で若干異なっており、これらの結果から、下部においても液状化が進みやすく、液状化すると上部からの圧力も受け、最大土圧が上昇し易かったものと考えられた。

図３ 平均振幅速度と上部の横方向からの土圧の関係

このような液状化による浮上や水平狂い等の被害の対策として、埋め戻し土を固化する方法を検討した。DCバインダー、ポルトランドセメント等による固化試験を行ったところ、一定の効果が示唆されたが、費用対効果として十分に検討する必要が示された。また、砕石による埋め戻しについては、浄化槽と埋め戻し土の間に緩衝材としてウレタンフォームを用いることにより、FRP転体に対して角張った砕石の接触圧を緩和させられることが示された。

また、被災後の浄化槽の補修に関して東北被災3県においてヒアリングを実施した結果、保守点検業者が応急対応・修理を行っていたことなどから、型式により特定の箇所が破損する傾向が強いことや配
管の破断等、軽微な破損について被害状況や補修方法に関する様々な情報が収集できた。特に、耐震型の浄化槽や耐震性の高い施工方法の開発、浄化槽の耐震基準の策定に関する要望・示唆等の有用な情報が集まった。

これらを踏まえ、躯体が破損して漏水を生じている浄化槽に対して破損箇所の削りだしやプライマー処理等の前処理を行わずに、短時間で補修可能な応急的な止水方法について検討した結果、ポリウレア系樹脂の吹きつけは、浄化槽内部に入らないと作業が困難であり応急対応方法として課題が示された。一方、FRP系補修シートによる補修は、要件を完全に満たすことはできなかったが一定の効果が認められた。

## ・ 避難所等での活用を想定した自立型浄化槽システムの確立

一般的な排泄回数を既往研究から調査したところ、排泄大1.09回／人・日、排泄小5.39回／人・日であり、排泄回数に既存のトイレと節水トイレの洗浄水量を乗じたトイレ用水量を比較した結果、節水トイレを導入することにより、43.2%の節水効果が期待できることがわかった（表1）。

表 1 便器の洗浄水量

既存ストック	節水トイレ	節水率 (%)
洗浄水量 (L/回)	洗浄水量 (L/人・日)	洗浄水量 (L/回)	洗浄水量 (L/人・日)
大	10.1	11.0	6.0	6.5	—
小	8.9	48.0	5.0	27.0	—
計	—	59.0	—	33.5	43.2

再利用基準となっている大腸菌および通常の基準対象となっている大腸菌群について、20 施設のスポット調査および2 施設の経日調査を実施したところ、通常の浄化槽システムでは大腸菌ゼロを担保することは困難であった。そこで、浄化槽処理水をトイレ洗浄水（中水）として利活用するため、大腸菌数をゼロにする方法として、膜分離法を選定した。

上述の情報を基にスクリーンユニット、膜分離ユニット、活性炭ユニットを主要構成ユニットとした試験用の浄化槽モデルを構築した。流入水量は1m³/日、生ごみは1.25kg/日として大型恒温実験室にて試験を行った結果、冬季を想定した13℃試験においても、流入開始直後より、BOD, SS, NH₄⁻Nは、常に5mg/L以下で推移し、浄化槽としての良好な処理水質を確保できることが確認された（図4、5）。コージェネレーションの廃熱利用を想定した加温試験では、30℃までは硝化速度の向上等の効果が見られたものの、膜分離ユニットを40℃まで上昇させるとNH₄⁻Nが残存する傾向が認められたことから、浄化槽を熱需要源として効果的に活用するためには、温度に対する馴致や加温場所の変更等の改善が必要であることがわかった。
図４ 膜分離ユニット出口水の処理水質（一般水質項目）

図 5 活性炭ユニット出口水の処理水質（一般水質項目）

本モデルシステムにおける排水再利用のための水質基準値への適合性は、表2(膜分離ユニット出口水)および表3（活性炭ユニット出口水）に示すとおりである。この結果から、一般水質のみならず、排水再利用のための水質基準に対しても、流入開始直後より、確保できることが確認された。浄化槽をはじめとした生物による排水処理では、運転開始から所期の性能を発揮するまでの期間が比較的長いという特徴があるが、膜分離ユニットを用いることにより、運転開始直後より、排水再利用に適した処理が可能となった。
表 2 膜分離ユニット出口水の処理水質（排水再利用項目）

経過日数(日)	1	7	14	28	56	84
外観
臭気	無	無	無	無	無	無
色度(度)Abs.390	11	17	15	13	13	15
濁度(度)Abs.660	5未満	5未満	5未満	5未満	5未満	5未満
大腸菌(cfu/mL)※1	0	0	0	0	0	0
大腸菌(/100mL)※2	N.D.	N.D.	N.D.	N.D.	N.D.	N.D.

※1 酵素基質選択培地(ECC) ※2 コリラート

表 3 活性炭ユニット出口水の処理水質（排水再利用項目）

経過日数(日)	1	7	14	28	56	84
外観
臭気	無	無	無	無	無	無
色度(度) Abs.390	0	0	4	5	7	6
濁度(度) Abs.660	5未満	5未満	5未満	5未満	5未満	5未満
大腸菌(cfu/mL)※1	0	0	0	0	0	0
大腸菌(/100mL)※2	N.D.	N.D.	N.D.	N.D.	N.D.	N.D.

※1 酵素基質選択培地(ECC) ※2 コリラート

また、腐敗性有機性廃棄物として投入した生ごみについて、スクリーンおよびコージェネ廃熱の利用を想定した乾燥により、重量比で80%、体積比で74%の生ごみ削減効果があった。この結果から、ディスポーザで破砕し、スクリーンにより回収し、乾燥機で乾燥させることにより、生ごみのような腐敗性廃棄物を長期的、衛生的に保管可能であることを確認できた。

本研究で実験に供した自立循環型浄化槽システムモデルの通常時（13℃）におけるエネルギー消費量を調査した結果、電気エネルギーの使用量は、浄化槽運転における156.5 Wh、熱エネルギーの使用量は、生ごみ乾燥機運転における40.5 Whであった（図6）。コージェネレーションシステムにおける熱電併給割合を1：1と仮定すると、浄化槽運転に係る電気エネルギーが高く、生ごみ乾燥エネルギーは十分賄えるとともに、その差116 Whが余剰熱と推定された。これらの余剰熱の利用として、本研究では、上記で示したとおり、膜分離ユニットの加温に使用した。膜分離ユニットの加温に使用した熱エネルギーは、図7に示すとおりである。この結果から、膜ユニットを40℃まで加温しても、図6で示した余剰熱で賄える結果となった。また、加温による污泥発生抑制の効果も示唆されており、これらの結果から、コージェネレーションシステムによる電気と熱の供給により、浄化槽の運転の他、低水温対策、生物活性の上昇、污泥発生抑制に効果があると考えられた。
図6 電力エネルギー使用量と熱エネルギー使用量

図7 膜ユニットの加温に必要な熱エネルギー使用量

## GISによる情報把握システムと災害時のし尿・汚泥輸送モデルの構築

GIS を活用した被害状況確認と浄化槽台帳による情報集約化の確認システムの構築を目指し、GIS 浄化槽台帳への被災情報ルーチンの組み込み、情報端末モバイルの作り込みなどのカスタマイズの検討を進めた。今後、開発中の被害状況調査システムや収集運搬シミュレーションとの連携を進めるとともに、東北被災 3 県の浄化槽関連団体等との意見交換を通じて、平常時・災害時に活用可能な情報管理システムの構築を図ることとしている。

また本研究では、減災を目的とする処理計画最適化を念頭に、被災前後の輸送シミュレーションを行った。さらに、発災前の対策として多目的貯留槽を整備することによる中長期的な対策および発災直後の迅速な対応に主眼を置いた仮設ピット導入による短期的な対応の2つの視点に基づく分析を試みた。

まず、対象としたⅠ県における構成市町村（33市町村）およびし尿処理施設（県内13施設A～M、隣接県9施設N～V）の輸送経路をモデル化した（図8）。その上で、被災・処理シナリオを設定し（表4）、LPモデルおよびMILPモデルによって、中継基地の導入効果を含めて最適化計算を行った。その結果（表5）、構成自治体による現在の運搬先の実績から計算したton・kmは20,939[ton・km]となり、caseA-1の結果は実際の処理計画よりも改善が図られた状態となっている。被災前のcaseA-1と被災後に県内のみで処理を行うcaseA-2を比較すると、ton・kmは約3.4倍に増加しており、震災被害による影響が大きく現れている。また、県外施設との共同処理に関して、県外の協力が不十分なcaseA-3では、caseA-2に対する削減量がわずかであるが、十分な協力が得られるcaseA-4の結果は、県内のみで処理したcaseA-2と比較して4,684[ton・km]（約9%）削減可能であることが読み取れる。このとき、各施設への輸送量を既存の施設能力で除した施設負荷率を計算することにより、施設C、E、Kの3施設が重要な拠点となり、適切な容量の貯留槽を整備することにより、円滑な運用に大きく貢献することが明らかとなった。また、中継輸送の効果をMILPモデルで評価したところ、中継基地の導入による総費用の削減効果が確認できたが、中継輸送への積極性の違いによって重要視すべき拠点が変化することなどが明らかとなった。
図8 対象地域のネットワーク図

表 4 対象地域のネットワーク図

県内施設	県外施設
県西部(8施設)	県東部(5施設)
震災前	caseA-1	○	○
震災後	caseA-2	○	×
caseA-3	○	×	△
caseA-4	○	×	○

※○: 多目的貯留槽, △: 余裕量分のみの受入れ, ×: 施設機能停止

表 5 输送効率性

ケース	輸送効率性 (ton·km)	相対値 1	相対値 2
Case A-1	14,657	1.00	-
Case A-2	49,523	3.38	1.00
Case A-3	48,759	3.33	0.98
Case A-4	44,839	3.06	0.91

このような試算により、平常時の輸送最適化を図るとともに、被災時に必要となる輸送能力を事前に把握することが可能であり、防災計画の策定等においても有用である。さらに、被災時の有用性の向上および平常時の効率的な運用を図る意味で、し尿・浄化槽のみならず、上下水道、ガス、電気等の社会インフラと同じシステム基盤を共有していくことが重要であると考えられた。

## ・災害対応を考慮した汚水処理施設整備の評価

東日本大震災で大きな被害を受けた岩手、宮城および福島3県における人口動態、汚水処理施設の整備状況について調査・検討した結果（図4）、震災後、汚水処理人口が減少している42市町村の中でも汚水処理施設未整備区域より整備区域の方が住民基本台帳人口の減少数が多い12市町村では、下水道施設や農業集落排水施設等の集合処理施設整備区域内における人口減少傾向に歯止めがかかるか、増加に転じなければ、使用料収入が大幅に減少し、市町村財政に及ぼす下水道債償還の影響度合いがより大きくなることが懸念された。

図４ 震災前後における市町村別、汚水処理人口の増減状況

2050 年における減少率は人口規模が小さくなるにつれて人口減少率が大きくなる傾向が見られることか
ら、今後、更新時期を迎える全国の中小都市の下水道施設の持続性を確保するために、被災3県における下水道等の集合処理施設整備区域内の人口動態が下水道経営にどのような影響を及ぼすのか、さらに持続的な経営を行うためにはどのような対策が有効なのかなどを継続的に注視する必要があると考えられる。

災害時の復旧・復興を考慮した評価指標を検討するため、東日本大震災の被害状況解析等を元に、1．長期的な事業性、2．将来の被災時の復旧コスト、速度、3．災害時の公衆衛生、環境負荷の3つに分けて考え方を整理した（表6）。

復旧にかかるコストについて、東日本大震災における下水道災害査定の結果を見ると、被災3県で約2,500億円となっている。これを各県の下水道人口で除した金額を一人当たりの下水道復旧コストと見なすと、3県の平均は7.2万円/人となる（表7）。下水道と浄化槽では諸条件が異なるが、目安として、①一人当たりの下水道復旧コストに浄化槽人口を乗じた金額と②浄化槽設置基数に被害割合を乗じた基数を算出し、①／②の金額と比べて、浄化槽一基あたりの補修費の方が低ければ、復旧コストとしては浄化槽の方が経済的となる。仮に、環境省調査で示された全損3.3%を被害割合として使用した場合、平成22年度末の浄化槽人口、設置基数で試算すると、3県全体で浄化槽人口653千人、設置基数167,499基で、浄化槽1基あたりに充てられる補修費は855万円となる。

表 6 災害対応・復旧を考慮した汚水処理施設の評価の方向性

評価指標	データソース
1. 長期的な事業性	・ 震災後の人口動態および汚水処理施設整備状況等
2. 将来の被災時の復旧コスト・速度	・ 災害復旧関係事業（下水道）、国土交通省公表資料等の統計・調査データ
・ 廃棄物処理施設災害復旧費補助金（市町村設置型に限る）、ヒアリング調査の結果
3. 災害時の公衆衛生、環境負荷	・ 国土交通省下水道部下水道施設の被災状況と復旧の状況等の公表資料、統計・調査データ
・ 法定検査の公表資料、環境省公表資料等の統計・調査データ

表 7 被災 3 県における一人当たりの下水道復旧コスト

下水道災害查額(千円)	下水道人口(人)	一人当たり下水道災害查定額(円)
岩手	13,902,412	691,600	20,102
宮城	221,610,295	1,800,916	123,054
福島	15,743,482	975,949	16,131
全体	251,256,189	3,468,465	72,440

無論、全損には当たらないが補修が必要な浄化槽もあるが、逆に、環境省の調査は震度6弱以上の地域に絞って調査を行った結果であり、全設置基数に対して3.3%の被害率とする計算は被害基数・被害額を多めに見積もっていると考えられる。実際、岩手県全体としては、軽微な被害を除いて、地震による浄化槽本体の被害は多く見積もっても2%程度という報告もなされている $ ^{1} $ 。いずれにしても浄化槽の被
害金額を精緻化する必要があるが、市町村整備事業は国庫補助があり、金額を把握できる可能性はあるが、個人設置型の浄化槽は補助がないため、被害金額の見積もりは困難な状況にある。また、一人当たりの下水道復旧コストを県別に見ると、岩手県、福島は一人当たり約2万円程度であるが、宮城県は約12万円と6倍も開きがある。市町村毎ではさらに大きな開きがあると推察されることから、個別に精査していくことが望ましい。

上述したように、個々に精査が必要ではあるものの災害時の復旧コスト・速度を考慮した場合、下水道整備区域と浄化槽整備区域の線引きは、これまでの費用関数とは異なる考え方が必要となることが示唆された。

被災後の公衆衛生・環境汚濁負荷の評価については、浄化槽については環境省の被害状況調査や法定検査結果（7条、11条）、下水道については国土交通省の被害状況調査（終末処理場および管きよ、ポンプ場の被害状況）、関連する論文データを用い、汚濁負荷量の変化を試算することで、経時的・累積的に評価できると考えられる。浄化槽について、岩手県における震災前後の法定検査（11条）の結果（図5）を見ると、震災前後の処理水 BOD 濃度に変化は無く、残留塩素非検出率も変わらないことから、浄化槽の被災による環境負荷、汚濁負荷は極めて小さいものと推察された。一方、国土交通省は下水処理場における応急対応レベルを4段階に分け、レベル1：消毒のみ（BOD >120 mg/L）、レベル2：沈殿＋消毒（BOD 120 mg/L）、レベル3：生物処理＋沈殿＋消毒（BOD 40～100 mg/L）、レベル4：通常の処理（BOD 15 mg/L）としている。実際に大震災における下水処理場の応急対応レベルの推移 $ ^{2)} $ を見ると、発災から1年半の時点でもレベル3以下の施設が複数あり、発災直後には3ヶ月程度まで消毒のみで放流されていたことがわかる（図6）。被災後の状況で、流量等のデータを取得することは困難であるが、一般の汚水量や直近のデータからの推計により、定量的な比較・解析が可能になるものと考えられる。

図 5 震災前後の法定検査（11 条）の結果

図 6 下水処理場における応急対応レベルの推移（出典：国土交通省、下水道施設の被災状況と復旧の状況（2012） $ ^{2)} $ ）
## 環境政策への貢献

## ○耐震型浄化槽の構造・施工方法

浄化槽の震災被害は、型式などの構造的特徴によって傾向が異なることが被害状況の詳細解析やモデル試験により明らかにされた。また、地震における浄化槽の浮上防止の観点では、従来行われてきた浮上防止対策工事のほか、適切な施工方法が重要であることがわかった。これらの成果は、浄化槽の耐震設計や耐震施工、さらには浄化槽の耐震性評価の方法・基準の確立に極めて有用である。

## ○避難所仕様の自立型浄化槽システム

構築したモデルシステムでは、膜分離ユニットを用いることにより、運転開始直後より排水再利用に適した処理水が得られることが明らかとなった。本研究で開発する自立型浄化槽システムは災害時においても水洗トイレの使用を可能とするものであり、災害時の避難所における衛生管理やQOLの向上に効果的であると考えられる。

## ☐ 浄化槽被害情報調査システム

GIS を活用した被害状況確認と浄化槽台帳による情報集約化の確認システムの構築を目指し、環境省の「災害時の浄化槽被害等対策マニュアル（第2版）」に準拠した形で整理・検討を進めた。今回完成には至らなかったが、平時の浄化槽管理の効率化とともに、災害時の被災・復旧状況に関する情報集約・整理にかかる時間を大幅に短縮し、行政支援に繋げることが期待できる。

## ○し尿・浄化槽污泥の収集輸送システム

被災時のし尿・汚泥の収集輸送シミュレーションモデルを構築したことにより、沿岸部被災ケースでは通常時に比べて約3倍の輸送能力が必要なこと、中継基地や仮設ピットをどこに配備することが効率的なし尿・汚泥の輸送に繋がることなどを明らかにすることができた。このようなシミュレーションを災害前に実施しておくことにより、平常時の輸送最適化を図るとともに、被災時に必要となる輸送能力を事前に把握することが可能であり、地域防災計画や災害時協力協定の策定等においても有用である。災害対応の観点を取り入れた汚水処理施設整備の評価

被災時のトイレ使用、病原性微生物、環境負荷、事業性、将来の被災時の復旧コスト・速度等の評価指標とした災害対応の観点を取り入れた汚水処理施設整備の評価に関する考え方を提示した。例えば、浄化槽の被災による環境負荷、汚濁負荷は下水道と比べて極めて小さいものと推察された。また、下水道整備区域と浄化槽整備区域の区分けは、従来、経済的合理性として家屋間距離などが示されているが、災害時の復旧コスト・速度を考慮した場合、これまでの費用関数とは異なる考え方が必要となることが示唆された。このような災害対応の観点を取り入れた汚水処理施設整備の評価は、長期的なインフラ整備の観点から、極めて有用であると考えられる。

## 研究成果の実現可能性

災害対応型の浄化槽の構造・施工方法は、本研究で得られる基盤的知見を基に実規模試験やモデル実証を行うことで実用化が可能であると考えられる。但し、処理機能や製造・運搬等とのバランスも必要であることから、メーカーを含めた研究開発体制が重要である。また同時に、それを評価する仕組みが重要であるため、浄化槽の性能評価機関である（一財）日本建築センターにおいて、耐震性評価をFRP評定の一環として位置づけて実施していく見通しである。さらに、基準を国際化していくことにより、浄化槽の海外展開への波及効果が期待される。避難所仕様の自立型浄化槽は、モデル実証を行うととも
に、災害対応としての費用補助などの普及支援が重要と考えられる。GISを活用した情報把握と復旧支援システムは、浄化槽台帳の整備事業や災害時の協力協定等と併せて実用化に向けた関係者の議論が肝要である。

## 結論

浄化槽の構造・施工方法と被災状況の解析および液状化のモデル試験の結果、浄化槽の浮上防止の観点から留意すべき構造・施工方法が見いだされ、耐震性評価についても基準策定の検討を進めた。避難所仕様の自立型浄化槽については、基本試験により処理水の再利用が可能であることを確認でき、エネルギーバランスの解析により、避難所全体のエネルギー効率向上の基礎を確立できた。また、輸送シミュレーションモデルの開発の結果、沿岸部被災ケースでは、通常時の約3倍のし尿・汚泥の輸送能力が必要となるが、仮設ピット等の適切な配備と広域連携により、輸送効率を向上できることが明らかとなった。このようなシミュレーションモデルは、防災計画の策定等において有用であると考えられた。更に、震災前後の人口動態等のデータ解析により、汚水処理施設整備のコストに留意すべき市町村の特徴を把握することができたとともに、災害対応という観点を取り入れた汚水処理施設整備の評価について基礎的検討を進めることができた。

## 参考文献

1) 稲村成昭：東日本大震災による被災浄化槽の応急対応と復旧について、月刊浄化槽、vol.447、5-15(2013)

2）国土交通省：下水道施設の被災状況と復旧の状況（2012）
### 1. 研究背景と目的

#### 1.1. 研究背景

災害時、被災地のし尿処理の問題は電気、水道、通信などの基盤インフラの復旧と並んで極めて重要な課題である。環境省の調査によれば、東日本大震災における浄化槽被害は少なく、浄化槽が地震に強いことが改めて示された $ ^{1)} $ が、浄化槽本体あるいは管きよの破損により衛生的な処理が不能となり、污水を排出することができない建築物もあった。污水の排出ができなくなると水洗トイレが使用できない台所等の衛生環境が低下する等、被災者の衛生環境の低下による肉体的および精神的な健康阻害を生じることになる。従って、このような事態とならぬようにするためには、これまで以上に大規模な地震等の災害においても対応可能な浄化槽の開発・普及が重要であると考えられる。

また東日本大震災は、被災が甚大で広範囲であったことから、応急仮設住宅が建設され入居が開始されるまでの間、避難所等における生活の長期化が余儀なくされる事態となった。避難直後の優先事項はライフライン（水、食料、ガス等）の確保であったが、避難生活が長期化するにつれて、プライベートスペースや衛生環境など、QOL（Quality of Life）の確保が重要視されるようになった。特に、排水処理施設の被災から生じた水洗トイレの使用制限は、避難者、被災者にとって大きなストレスとなり、また、衛生面からもその対策が必要となった。仮設トイレが十分に設置された避難所等においても、トイレ洗浄水の不足やバキュームカーの配車が追いつかない状況から、糞が大量に便器内に残った事例も聞かれた。また、終末処理場、下水管きょ、ポンプ場等の被害によっては、被災地のみならず、非被災地においても排水自掛要請がなされるなど、その影響は大きかった。

災害復旧は全力で行われたものの、都市ガス、下水道等の集中インフラは、その規模の大きさおよび範囲の広さから復旧の遅れが指摘されており、一方、LPガスや浄化槽等の分散インフラは被害が限定的であったことから、災害に対して有効であるとの指摘もなされている。この様な状況から、少なくとも避難所や防災拠点等においては、災害時においても水洗トイレおよび汚水処理を可能とするシステムの適用が期待される。

このような事態は、震災による道路事情の悪化や燃料調達の困難さのほか、し尿・汚泥を運搬するバキュームカーやし尿処理場が被災してしまい、広域連携による他施設への移送必要量が平時の輸送能力を超えていたことも原因であった。従って、平時より、し尿・汚泥の輸送効率化を進めつつ、災害時にも効率的にし尿・汚泥を輸送可能な体制作りが重要であると言える。

そして、今後の汚水処理整備を考える上では、災害を「想定外」ではなく、将来必ずあり得る事象として認識し、防災・減災を考慮した汚水処理施設整備の考え方にシフトしていくことが求められている。

#### 1.2. 研究目的

本研究では、東日本大震災における浄化槽の被害・復旧状況等を踏まえ、ハード面でのアプローチとして、浄化槽の耐震構造・施工方法に関する実験・調査研究を行い、耐震型浄化槽の構造・施工方法の確立および従来基準の無かった浄化槽の耐震評価基準の策定を目的として検討を行った。また、災害時にも水洗トイレを使用可能とすることを主目的としつつ、水・熱・電気の総合効率向上を目指した避難所仕様の自立型浄化槽システムの開発・設計を目的として、仕様の整理および実験的検討を行った。ソフト面でのアプローチとしては、GISを活用することで、平常時および被災時の情報収集・整理の考え方を整理しつつ、災害時の効率的なし尿・污泥の収集・運搬のためのシミュレーションモデルを構築することを目的とした。これらを踏まえ、災害時の復旧・復興を考慮した汚水処理施設の評価指標の確立を目的として検討を行った。

### 2. 研究方法

#### 2.1. 災害対応型浄化槽の構造・施工方法の確立

##### 2.1.1. 浄化槽の構造別の被害の詳細解析

浄化槽は処理方式によって装置の構造が異なるため、浄化槽の強度や耐震性も異なっているものと考えられる。そこで、浄化槽の型式毎の破損等の被害の生じ方の特徴を把握するために、環境省の平成23年度東日本大震災浄化槽被害状況解析調査の1,151施設のデータを元に、10基以上の調査データがある22型式、684施設について詳細に再解析を行い、型式毎に破損の生じ方と構造の関係を整理することにより、より地震に強い浄化槽の構造、施工方法について検討した。
##### 2.1.2. 浄化槽埋め戻し土の締固め実験

下水道の管路においてはマンホールの液状化対策に資する埋め戻し方法として、①埋戻し土の締固める、②砕石による埋戻す、③埋戻し土を固化させる、といった方法が実用化されている $ ^{2,3} $ 。これらの対策が、FRP製で形状が複雑な浄化槽の施工においても有効であるかどうかを確認するため、モデル試験を実施した。

砂を用いて浄化槽を埋め戻す際の水締め、締固めの効果を確認するため、内径60mmの1Lのメスシリンダーによる埋め戻し充填実験を行った。試験に用いた砂利および砂は、予め115℃で2時間乾燥させた（以下、砂利、乾燥砂と示す）。但し、砂は含水率7.2%の砂がビニル袋に密封された状態で販売されていこと、および実際に乾燥したものを現場使用することは困難な場合が多いものと考えられたことから、袋を開封した直後の砂（以下、砂と示す）を試料とした。1Lのメスシリンダーに表2-1-1に示す条件で砂あるいは砂利を充填し、その空隙率を測定した。条件に記載した突き固めに用いた器具は図2-1-1に示すものを用いた。

表 2-1-1 実験条件

試料	RUN	条 件
乾燥砂利	1	1Lメスシリンダーに標線まで投入
乾燥砂利	2	1Lメスシリンダーに200mL投入し、器具1を10cmの高さから20回落下させる操作を200mLごとに行う
乾燥砂利	3	1Lメスシリンダーに200mL投入し、水を約40mL加えた後、器具1を10cmの高さから20回落下させる操作を200mLごとに行う
含水率7.2%の砂	4	1Lメスシリンダーに標線まで投入
含水率7.2%の砂	5	1Lメスシリンダーに200mL投入し、器具1を10cmの高さから20回落下させる操作を200mLごとに行う
含水率7.2%の砂	6	1Lメスシリンダーに200mL投入し、水を約40mL加えた後、器具1を10cmの高さから20回落下させる操作を200mLごとに行う
乾燥砂	7	上部から1Lになるまで砂を投入
乾燥砂	8	200mLずつ棒(直径25mm)で突き固め1Lに充填
乾燥砂	9	200mLずつ棒(直径25mm)で突き固めるとともに上下に20回振動添压させ1Lに充填

図 2-1-1 突き固めに用いた器具

##### 2.1.3. 浄化槽の躯体形状による影響

現在設置される浄化槽のほとんどが、工場生産型の樹脂製浄化槽である。これらの形状は直方体ではなく各面が曲面である。例えば、地震における横方向からの揺れに対しても、運動エネルギーは浄化槽に衝突することにより方向を変え、浄化槽を移動させる要因となるものと考えられる。浄化槽の位置が変位する要因には、周囲の土砂が液状化 $ ^{4\sim8} $ した際の比重さ等も大きく関係するものと考えられるが、浄化槽の形状による影響も検討しておく必要があるものと考えられる。そこで、地盤の液状化現象が生じた際の浄化槽の形状の違いによる浮上効果について検討した。

幅 40mm の振幅ができる振幅台に砂と水を入れた容器(地盤槽)にモデル浄化槽を設置した実験装置（図2-1-2）を準備し、振幅周期を変化させてモデル浄化槽(モデル槽)の変位を測定した。地盤槽の大きさはW445 H350 D305(mm)とし、モデル槽の仕様は図2-1-3に示すとおりである。

地盤槽の中央にモデル槽を置き、周囲に含水率約7%の砂を投入した。モデル槽の高さまで砂を投入した後、水をモデル槽の高さまで加えた。振動を与える前に砂層が沈下した場合には、砂を補充し、投入した余剰水を引き抜いてモデル槽の高さまでとした。この状態で、振幅を1分程度加えモデルの浮上の有無を確認した。
図 2-1-2 試験装置概要

図2-1-3 モデル槽の仕様

また、この実験では液状化の際の躯体形状の影響を明確にするため、地盤が液状化しやすい状態としたが、実際に適正な締固めがなされた場合の効果を確認するため、モデル槽１を用い、砂の充填方法について砂入れた後に水締め締固めした場合と、砂を3cm入れるごとに水締め・締固め行った場合で比較実験を行った。さらに、浄化槽の底板の形状にも着目し、底板を樹脂板により凹凸構造としたモデル槽についても実験を行った。

##### 2.1.4. 地震の際の槽内水のフラッシング

定性的な実験として浄化槽の模型に所定の水位まで水を張り、振幅させた、その状況をビデオカメラで記録するし、槽内水のフラッシング状況を確認した。

##### 2.1.5. 地震による浄化槽に対する土圧および間隙水圧に関する実験

地震により浄化槽本体および内部設備の変形・破損が生じる被害事例がある。被害を受けた浄化槽は、修理が可能であるものがほとんどであるが、浄化槽の転体に亀裂を生じた場合には漏水により地下水を汚染する可能性がある。そこで、2.1.3と同様な条件で地盤槽を水平に振幅運動させた場合における地盤が垂直壁に及ぼす土圧の特性について検証するため、地盤槽をと圧力センサを用いて実験を行った。
## (1) 地盤槽

## 1 ) 大きさ

地盤槽は表2-1-2および図2-1-4に示す3種類を用い、幅方向に振幅を与えるものとした。なお、槽の形状による土圧特性の比較においては、地盤槽1を奥行き方向に振幅を与える検討も行った。

表 2-1-2 地盤の大きさ (mm)

地盤槽1	W290 H290 D150 (平面積 43,500mm²)
地盤槽2	W230 H300 D100 (平面積 23,000mm²)
地盤槽3	W440 H350 D300 (平面積 132,000mm²)

図 2-1-4 地盤槽の外観イメージ

## 2 ）地盤の厚さおよび調整

地盤には前述の砂および砂利を用い、振幅により液状化が生じやすいよう、間隙を水で満たした。地盤の高さは23cm（以下、標準と示す。）あるいは28cm（以下、深埋めと示す。）とした。

## 3 ）実験に用いたセンサ

実験には間隙水圧計および土圧計を用い、振幅により生じる土圧とそのときに生じている間隙水圧を0.01秒ごとに計測した。間隙水圧計（図2-1-5）および土圧計（図2-1-6）の概要を以下に示す。

① 間隙水圧計
センシズ製 : HWY-001
圧力の種類 : ゲージ圧
定格圧力 : 100kPa
過大圧力 : 定格圧力の3倍
電源 : 6VDC
オフセット値 : ± 5mV
定格出力値 : 40 ± 15mV
精度 : ± 0.5% FS 以下
使用温度範囲 : 0 - 60℃
補償温度範囲 : 0 - 40℃
零点の温度特性 : ± 0.05% FS/℃以下 (0 ~ 40℃)
図2-1-5 間隙水圧計の外観と大きさ

② 土压計

センシズ製 HWF-001

圧力の種類 : ゲージ圧

定格压力 : $ 100 \, kPa $

過大圧力：定格圧力の３倍

電源：6VDC

オフセット値 : ± 5mV

定格出力值 : $ 40 \pm 15mV $

精度 : $ \pm $ 0.5% FS 以下

使用温度範囲 : $ 0 - 60^{\circ}C $

補償溫度範囲 : $ 0 - 40^{\circ}C $

零点の温度特性 : ± 0.05% FS/℃以下（0 ~ 40℃）定格压力 100kPa

図2-1-6 土圧計の外観と大きさ

これらのセンサを図2-1-7に示す支持具に取り付け地盤槽に設置した。設置位置は、それぞれの地盤槽とも支持具の上端が、地盤より下10mmの位置となる位置(上部)と、地盤槽の底板から10mmの位置(下部)とした（図2-1-8）。また、土圧および間隙水圧は、地盤の設定時に0Mpaとして計測を始めた。

図 2-1-7 支持具の概要
図2-1-8 センサ設置位置

##### 2.1.6. 東北被災 3 県における被災浄化槽の補修に関するヒアリング調査

## (1) 岩手県

平成25年2月18日～20日の期間内に8箇所において東日本大震災による被災浄化槽のヒアリング調査を実施した（表2-1-3）。なお、調査は4名で調査先ごとにヒアリング調査を実施した。

表2-1-3 岩手県におけるヒアリング調査

調査先	所在地	主な業務内容	主な営業範囲
A	滝沢村	破損した浄化槽(特に重度)の修理	岩手県全域および隣県
B	盛岡市	施工・保守点検(修理は他社管理分が主)	岩手県全域
C	奥州市	施工・保守点検	岩手県内陸南部
D	奥州市	保守点検・清掃	奥州市
E	奥州市	市町村設置型(PFI 含む)浄化槽の設置および管理	奥州市
F	一関市	施工・保守点検・清掃	一関市
G	大船渡市	施工・保守点検・清掃	岩手県沿岸南部および内陸南部
H	陸前高田市	施工・保守点検・清掃	岩手県沿岸南部

## (2) 宫城県

平成25年2月25日～27日の期間に維持管理業者(4社)から59施設に関する応急対応あるいは修理等を確認した。事前に対象施設の情報整理をお願いし、その調査票を元に、維持管理業者の担当管理士または修理を実施した職員に対しヒアリング調査を実施することにより、応急対応あるいは修理した場合の状況を確認した。

## (3) 福島県

平成25年2月12～14日の期間に、市町村、施工業者、保守点検業者、補修専門業者の4者についてヒアリングを実施した。なお、当該自治体は浄化槽市町村整備事業および浄化槽設置整備事業の双方を実施している。また、補修専門業者は南東北から北関東の広い範囲で業務を行っており、阪神大震災の被災浄化槽の補修経験を有するなど専門性が極めて高い企業である。処理方式や人槽を問わず、被災した浄化槽について、個別の補修工事費については、被害区分毎の最高額を示すこととした。

##### 2.1.7. 減災に有効な施工方法（埋め戻し方法）の検討

## (1) 埋戻し土を固化させる方法

埋め戻し土を固化することにより、液状化による浮上や水平狂い等の被害を抑制することができると考えられることから、埋め戻し土の固化方法について検討を行った。
図2-1-8にテストピースの形状を示す。このテストピースを作成するため、内径20mm高さ30mmの円筒状の型枠を作成した。テストピースの上下の平面部分の面積は、それぞれ3.14cm²で、容積は9.42cm³である。この型枠を用いて砂を転圧充填し、砂の充填重量の測定を15回行った。砂の充填量は平均14.41g(標準偏差0.16g；1.14%)、見かけ比重は1.529g/cm³である。砂の比重は2.43g/cm³であったことから、空隙は3.5cm³(型枠内容積の37.15%)となった。この結果から、固体状の添加物を混合する場合には添加剤を水に懸濁させたもの3.5mLをテストピースの空隙に添加した。その後、型枠に充填した状態で自然乾燥させ、経過日数に伴うテストピースの強度を測定した。実験に供した添加剤とその特徴を表2-1-4に示す。

図 2-1-8 テストピースの形状

表 2-1-4 使用した添加剤の概要

対象	主成分	状態	水と接触した際の特徴	特徴
1	日本銀砂(株) 防塵材 DCバインダー	アクリル酸エステル 液体	固化後は水にあまり溶解しない。	10ミクロン単位の微粒子を抱合・結合する。アクリル酸エステルを主成分とした共重合体の樹脂で、硬化後は化学分解し難い素材で、腐食性を持たず、雨による流出もし難い。山等の斜面に植え付けた種子の固定剤としても利用されている、環境にやさしい成分である。土の表面に、水で希釈したこの添加剤を散布すると、土中に浸透し、埃の原因となる10ミクロン単位の微粒子を抱合・結合し、大きな重い粒子にすることによって土埃を立ち難くさせることができる。	10ミクロン単位の微粒子を抱合・結合する。アクリル酸エステルを主成分とした共重合体の樹脂で、硬化後は化学分解し難い素材で、腐食性を持たず、雨による流出もし難い。山等の斜面に植え付けた種子の固定剤としても利用されている、環境にやさしい成分である。土の表面に、水で希釈したこの添加剤を散布すると、土中に浸透し、埃の原因となる10ミクロン単位の微粒子を抱合・結合し、大きな重い粒子にすることによって土埃を立ち難くさせることができる。
2	赤穂化成(株) 防塵剤マグランド	塩化マグラウム	粒状	固化後も水に再溶解する。	塩化マグラウムの溶解度は塩化カルシウムより緩やかなため流出量が少なく、散布面に長く残り効果が持続しやすい。安全で環境にやさしい素材である。
3	栗田工業(株) クリコート C-750	合成樹脂	粉末状	固化後は水にあまり溶解しない。	埋立地や造成地の裸地表面に希釈液を撒布することで、強固な固結層を形成して飛砂・粉塵・侵食を防止する合成樹脂薬剤で、形成される固結層は、強度・耐候性に優れているため、長期間の飛砂防止が可能である。安全性も十分考慮されており、緑化促進・法面侵食防止・飛砂防止剤として利用されている。ただし、十分乾燥させることが必要であり、形成された固結層は、有害物質を含まず、6～12ヶ月で自然消失する。
4	ポルトランドセメント	ポルトランドセメント	粉末状	固化後は不溶

強度試験は、以下の手順で実施した。①乾燥砂に所定量の添加剤を加え、磁皿で薬さじを使いよく混ぜた。②テストピースの型枠にこれを充填し、均等に水3.5mLを浸透させた。③なお、湿潤条件では7日間密閉・静置し、自然乾燥条件では7日間型枠の上部を開放したまま静置した。④測定時にテストピースを型枠から取り出し、平面部分を計測台に載せ、もう一方の平面部分から荷重し、テストピースが崩壊する（おおよそ3分1が押しつぶされる）荷重を強度として計測した。なお、添加剤1（DCバインダー）は液状であるため、添加剤2（マグランド）は粒径が大きいため水に溶解させ、水で希釈・混合してものを3.5mL添加して混ぜ、②は略した。添加剤の添加条件は表2-1-5に示すとおりである。DCバインダーについては、添加した砂の含水率と崩壊荷重に関する検討を行うため、型枠に充填した砂の空隙にDCバインダーを水で希釈した10%および20v%溶液を3.5mL含浸させ、上部平面部分を開放したまま静置して自然乾燥させた。その後、1日、2日、3日および7日経過したそれぞれのテストピースにおける崩壊荷重と含水率を測定した。
表 2-1-5 添加剤の添加条件

添加条件	DC/バインダー添加率%	マグランド水溶液濃度(g/100mL-水)	クリコート添加量(g/100g-砂)	ポルトランドセメント添加量(g/100g-砂)
1	0	0	0	0.3
2	10	10	1	0.6
3	20	20	2	1.0
4	50	40	3	2.5
5	100	80	5	5.0

## (2) 埋戻し土に砕石を使用する方法

小型浄化槽の躯体材料には FRP とジシクロペンタジエンの 2 種のうちいずれかが用いられている。地震等により躯体に亀裂・破損を生じる事例は FRP 製躯体の浄化槽のほうがジシクロペンタジエンのものより多く、東日本大震災におけるジシクロペンタジエン製躯体の破損事例は極めて少なかった。これは、ジシクロペンタジエンが FRP に比べて弾力性があるため、過大な瞬時荷重が加わった場合に変形あるいは伸長するものの、亀裂は生じ難い物性によるためである。

一方、地震による液状化が生じた際の浄化槽の浮上を抑制する手法として、図2-1-9に示すように、液状化し難い大きな粒子径の碎石を埋め戻し土とする方法が有効であると考えられる $ ^{9)} $ 。これは、下水道のマンホールの設置工事に行われるようになってきている。しかし、碎石による埋め戻しはFRP製躯体の浄化槽の場合、躯体と碎石の接地部分(極めて狭い点)に集中して圧力が加わることにより亀裂・破損を生じる可能性が高まる。そこで、点で加わる碎石の荷重を分散して躯体に伝えるものとして、圧力緩衝材を用いた場合における圧力の分散効果を検証することを目的とし、浄化槽と埋め戻し土の間に緩衝材(ウレタンフォーム)を入れた場合の躯体に対する圧力の伝播特性を検討した。

図 2-1-9 噴砂の粒度（出典：（社）地盤工学会、平成 20 年（2008 年）岩手・宮城内陸地震調査報告書、158p（2010）⁹）

圧力緩衝材としては、耐久性を考慮して独立気泡構造のウレタンフォームに着目した。これは安価で熱に強く、劣化しに難くい特徴を有し、そのうち古川電気工業(株)の「フォームエース」を選定した。
オームエースは、化学架橋ポリエチレンフォームであり、建築分野では断熱材として用いられている他、その衝撃吸収特性からビデオカメラケースなど精密機器の緩衝内装材や、自動車のドアの止水用部材としても用いられている。

## 1 ）実験装置

小型浄化槽設置工事の埋設深とほぼ同等な深さ・幅の実験容器（図2-1-10）に側方一面に取り外し可能なパネル（可動パネル）を取り付けた。可動パネルの内側には緩衝材で覆った圧力測定シート（フジフィルム(株製プレスケールLLWおよびLLLW）を底板から0～10cm、35～45cm、80～90cm、125～135cm、170～180cmの高さに図2-1-11に図示したように装着した。なお、圧力測定シートは被覆した緩衝材の厚さによって、図2-1-11に示した組み合わせで超低压用(LLLW)と極超低压用(LLLW)を取り付けた。

図 2-1-10 試験容器

図 2-1-11 緩衝材および圧力測定シートの装着

## 2 ）実験手順

①容器上端まで足踏みによる締め固めを行いながら碎石を充填した。なお、碎石は40mm以下で約20mmのふるいにかけたものを用いた。②所定時間が経過した後、ただちに可動パネルを外し、圧力測定シートを回収した。この際、圧力測定シートの温度・湿度補正を行うために温度、湿度を計測した。③シー
トの発色をスキャナーで PC に取り込み、発色の状況を確認するとともに、測定値読み取り用標準色および圧力換算グラフ (図 2-1-12) と比較することにより圧力分布を測定し、部位の差異による土圧を比較した。

図 2-1-12 圧力測定シートの標準色見本と圧力換算グラフの例(LLLW)

##### 2.1.8. 簡易な応急対応方法に関する検討

躯体が破損して漏水を生じている浄化槽の応急的な止水方法について検討することを目的とし、実際に破損した浄化槽を用いてマンホールの上から作業できる有効な手法について検討するため、国内で流通している資材のうち応急対応し易いものを調査し、その適応性について検討した。

## (1) 補修材料の選定

浄化槽の躯体が破損し、点検口から目視で破損箇所が確認できた場合に修理作業者の手が入らない場合においても、対象箇所を水洗浄した後、樹脂を吹付けるだけで応急的に止水できるものが望ましいと考え、対応するものの調査を行うとともに、実用試験を行った。

応急修理材の選定条件は、破損箇所の削りだしやプライマー処理等の前処理を行わずに、短時間で硬化し、止水できる樹脂であることとした。

## (2) 実験手順

実験は次の手順で行った。

①応急修理対象の浄化槽を実験やードに設置した。

② 浄化槽内水を抜き取った。

③ 災害時にホームセンターでも入手可能な洗浄用具として家庭用高压洗浄機があると考えられる。またこれであれば、深くあるいは狭い箇所の洗浄にも有効であると考えられることから、これを