1992年度下水道新技術研究所年報

小規模処理場の省力化の需要調査及び

集約管理システム評価モデルに問する調査

1．はじめに

これから新規に下水道整備に着手しようという市町

村は，ますます人口規模が小さくなり一般に単位水

魔当たりの維持管理費が高くなる傾向がある。

一方，これらの市町村では維持管理技術者の確保

が困難であり，できるだけ人手のかからない維持管

理システムが必要になってくる。

そこで，本調査では，

D　できるだけ人手をかけずに，そして高度な技

術がなくてもすむように，維持管理の自動化を

図る。

2）複数の処理場を一括して遠隔監視・制御する

ための集約管理システムを構築し，実用化を図

る。

を目的として，アンケート等による基礎調査を行っ

た。

2．調査方針

1）調査は平成4年度から数年で行う。

2）対象とする処理方式はOD法とする。

3）メンテナンス間隔の目標を1カ月とし，これ

が無理な場合にはメンテナンスアラーム装置等

を考える。

4）自動化は集約管理システムが通用可能なもの

とする。

3．調査内容

平成4年度は基礎調査として，

1）地方自治体における維持管理実態調査と省力

化需要調査

2）OI〕法の運転管理手法の設定調査

3）集約管理システムの評価モデルの作成調査

の各項目について検討した。その結果は以下の様で

ある。

311　実態調査について

OD法を採用する全国の処理場の　ちで　計画処

理水量18，000m3／臼以下で，かつ供用開始後1年

以上経過した72カ所を対象に地方公共団体に対し

て郵送によるアンケート調査を依頼し，69カ所に

ついて回収した。回答結果の主な内容は以下のとお

りである。

（1）対象施設の概要

1）施設能力と稼動年数

アンケート対象施設のうちで84％にあたる58カ

所は，3，000mソ冒未満の処理能力となっている

（表3－1）。

また，稼動年数別では60％にあたる41カ所が3

年未満となっており，OD法が極く最近に採用され

だしたことを示している（表3－2）。

2）現有処理能力と現況流入水量の関係

図3－1に示すとおり，現有処理能力に匹敵する

流入状況にある施設は1割程度であり，ほとんどの

施設が処理能力以下の条件で運転されている。

3）現有施設と使用状況

各処理場における単位施設の設置状況は，表3－

3に示すとおりであり，これよりOD法による処

一一11131

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表3－1　事業種別処理能力別施設数

処理規模 （d ／ 日） 公共下水道 特定環境保全公共下水道 農村集落排水 計

500 未満 1 6 4 1 1

～ 100 0 2 1 0 5 1 7

～ 150 0 5 6 2 1 3

～ 200 0 5 4 0 9

～ 300 0 7 1 0 8

3 00 0 以上 9 2 0 1 1

計 2　9 2 ・9 1 1 6 9

表3－2　事業種別稼働年数別施設数

稼 働 年 数 公共下水道 特定環境保全公共下水道 農村集落排水 計

6 年以上 6 4 0 1 0

3 ～ 5 年 5 8 4 1 7

3 年未満 1 8 1 6 7 4 1

計 2 9 2　8 1 1 6 8

（無回答1）

図3－1　現有施設能力と現況流入水量単位・千

現況流入臓　等ぶ／日）

4

現有能力（千前／日）

表3－3　現有施設の使用状況（使用系列数区分）

な し 1 槽 （池） 2槽 （池）以上 計

沈　　 砂 2 3 3 3 1 3 6 9

除　　 砂 3　7 3 1 1 6 9

スクリーン 6 4　2 2 1 6 9

主 ポ ンプ 1 3 1 5　5 6　9

調 整 槽 5　7 8 4 6 9

初　　 沈 6 6 2 1 6 9

デ ィ　ッチ 0 3　8 3 1 6 9

終　　 沈 0 3 6 3 3 6 9

単位・干

な し 1 槽 （池 ） 2槽 （池）以上 計

滅　 菌 1 5　9　－ 9 6 9

濃 縮 槽 4 5　8 7 6 9

貯 留 槽 6 5　3 1 0 6 9

脱 水 機 3 0 3　7 2 6　9

脱　 臭 4 6 1 8 5 6　9

一一1114－

1992年度下水道新技術研究所年報

理場の標準的なフローシートを示すと次のとおりと

なる。

水処理施設；沈砂池→除砂設備→スクリーン

→主ポンプー→オキシデーション

ディッチ→終沈→滅菌

汚泥処理施設；濃縮槽→貯留槽→脱水機

除砂設備・脱水機の施設が設置されている処理場

数は，ほぼ半分である。

（2）維持管理体制

維持管理の直営，委託の種別については表3－4，

3－5のようになっており，近年になるにつれ直営

の比率が下がってきているのがわか．る。また，規模

別でも委託の割合は高い傾向にある。表3－6より

規模別の処理場常駐人員（日中の人員）では規模が

表3－4　稼働年数別管理体制

稼働年数 直　 営 一部委託 全面委託 計

6 年以上 3 4 3 1 0

3 ～ 5 年 1 7 9 1 7

3 年未満 1 1 8 2　2 4 1

計 5 2 9 3 4 6 8

衷3－5　処理能力別管理体制

処理規模は） 直　 営 一部委託 全面委託 計

500 未満 0 2 9 1 1

～1，000 3 7 7 1 7

ノ～1，500 1 6 6 1 3

～2，000 0 6 3 9

～3，000 0 4 4 8

3，000以上 1 3 7 1 1

計 5 2　8 3 6 6 9

表3－6　規模別常駐人員

処理規模（d ） 0 人 1 ～ 2 人 3 ～ 4 人 5 人以 上

0～ 50 0 1 0 1 0 0

～ 1，00 0 1 3 2 1 1

～ 1，5 00 5 5 3 0

～ 2，00 0 2 3 1 3

～ 2，5 00 2 0 5 1

～ 3，0 00 1 1 5 4

計 3　3 1 2 1 5 9

大きくなるほどその比率が高くなっている。

（3）維持管理作業の所要時間

図3－2及び図3－3は，施設毎の現有処理能力と

1日の維持管理作業（一般管理は含まず）の延べ所

要時間の関係及び現況日平均処理量と所要時間の関

係を示したものである。

デスクワークを除いた維持管理の作業時間数では

汚泥処理施設の有無によって大きな差が生じ，汚泥

処理施設を有する施設では年間の作業時間の平均が

約12，800時間であるのに対し，水処理施設のみの

処理場でのそれは3，200時間であり，約4倍の差が

あった。

（4）維持管理費

1）電力量及び電力費

図3－4及び図3－5は，各処理施設の現況の日

平均流入下水量と年間の魔力蛍及び電力費の関係を

示したものであり，電力鼠　電力費は流入下水量が

小さいほど割高となっている。

2）維持管理費

図3－6は，現有処理能力と維持管理費（直営の

人件費は含まず）の関係を脱水機の有無別に示した

ものである。

脱水機の有無による差は射まど認められない。

（5）水質測定

水質測定回数については衷3－7のとおりであり，

OD欄内のpH，DOについてはほとんどの処理場

が毎日測定を実施していた。また，処理水のpHま

たはBODとSSについては毎日測定を実施してい

るところと，2～3回／月の箇所がほぼ半々であっ

た。これによれば，OD欄内の運転指標として比較

的簡易に測定のできるpH，DOが用いられている

ことがわかる。

この他，返送汚泥濃度の測定は36カ所で実施し

ており，そのほとんどが1回／週以上の測定頻度で

実施していた。

（6）運転操作時間

運転操作時問については，サンプル数が13件と

少ないが，汚泥脱水機まで設置された処理場のうち

手動運転については操作時間が年間約1，600時間で

あり，これに対して自動運転では年間約42時間で

あった。その構成は表3－8のとおりであり，終沈

のスカム除去や汚泥ポンプの操作，沈砂池でのし漬

除去や沈砂の除去，汚泥濃縮槽での作業に時間がか

かっていた。

（7）自動化のニーズ

維持管理で手間のかかる作業としては，清掃（主

一115一

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図3－2　現有処理能力と維持管理所要時間数

維持管理所要時間（時間／日）

維持管理所要時間八時間／日〕

現有能力（千前／日）

ロ脱水機有り　十脱水機無し

図3　－3　現況処理水教と維持管理所要時間

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冒平均流入水壌（千㌦／日）

□脱水機有り　＋脱水機無し

図3－4　流入下水量と電力量の関係

400　300　200

電力量（千KWh／年）

屯ロ　　　ロ

ロ　ロロ　ロ　　ロ

2

日平均流入水量（千d／日）

－116－

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図3－5　流入下水量と電力費の関係

電力費（百万円／年）

図3－6　現有処理能力と維持管理贅の関係

現有処理能力（千mソ冒）

口脱水機有り　＋脱水機無し

表3－7　水質試験の頻度ランク別項目別実施状況（施設数）

試験項 目

頻度区分

O　　　 D　　　 内 処　　　 理　　　 水

pH D O M L S S p H CO D またはBO D S S

0 実 施 せ ず 2 4 3 0 0 0

1 ほ　ぼ 毎　 日 5 0 5　2 3 5 3 8 1 9 1 7

2 3　回 ／ 過 1 1 5 4 2 3

3 2　回 ／ 週 6 5 2 8 4 4

4 1 回 ／ 週 4 3 5 4 5 7

5 2 ～ 3 回／月 2 0 9 8 2　5 2　7

6 1回／月以下 0 0 6 3 5 7

ー117－

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表3－8　年間手動運転・操作時闇の試算（年間の平均操作所要時間を使用）

施　　　　 設 概 略 操 作 時 間 配 分

1 ： 流 入 渠 0 ．25　％

2 ： 沈 砂 池 24 ．0 7　％

3 ： 主 ポ ン プ 1 ．8 8　％

4 ： 分 水 ゲ ー ト （稼 動 堰 ） 0 ．14　 ％

5 ： デ ィ ッ チ 槽 0 ．0 1 ％

6 ： 最 終 沈 殿 池 34 ．15　％

7 ： 放 流 設 備 2 ．49　％

8 ： 濃 縮 槽 14 ．8 1 ％ 1

9 ： 汚 泥 貯 留 槽 7 ．9 1 ％

1 0 ： 汚 泥 脱 水 機 10 ．09　％

11 ： 場 内 給 水 1 ．4 8　％

12 ： 受 電 ・配 電 設 備 2 ．74　％、

に終沈トラフ）とスクリーンし液の除去が一番多く

なっている。これを受けた形で，自動化の要望とし

ては，自動スクリーンの導入が…一番多く，次に

MLSS制御の導入，流濃調整の順になっている。

また，自動化の阻害要因として，水魔愛執　費胤

スペ…ス等があげられている（泉3－11）。

（8）ヒアリング（苦情等）

OD法の処理場11カ所について，現地ヒアリン

グ調査を行った。その主な結果は，以下のとおりで

ある。

D L唐の処理について多くの労力を費やしてお

り，中には臭気の発生防止のため毎日し液の焼

却を行っているところもあった。

2）最終沈殿池での滞留スカムの処理に苦慮して

いる。例えばセンターウェルの中に滞留したス

カムを手作業で除去している例もあった。また，

スカムを収集できてもうまく処理できなくて困っ

ているところもあった。

3）重力式汚泥濃縮槽では汚泥濃縮が良好でなく，

上下に汚泥が分離しているため，中間水をポン

プにて排除することにより汚泥濃度を確保して

いるところがあった。

3－2　運転手法レベルについて

OD法の運転における操作因子は，①曝気機，

②返送汚泥ポンプ，③余剰汚泥引き抜きポンプの

3つである。これらの操作因子ごとに，運転手法と

その特性を比較検討したのが表3－12～3－14で

表3－9　維持管理で手間のかかる作業項目

作　 業　 項　 目 件　 数

清掃 （主 に終沈 トラフ） 1 7

ス ク リー ンし連 の除去 1 6

汚泥 脱水 9

水 質試験 4

日 ・月報整 理 3

表3－10　自動化の要望

項　　　　　　 目 件　 数

自動スク リーンの導入 5

M L SS 制御の導入 4

流煎調整 3

遠方監視 2

D O 制御 1

停電時のシーケンサー故障通報 ．1

義3－11自動化を妨げる要因

要　　　　　 因 件　 数

水量変動 （雨天時を含む） 9

眉 動化のための費用 8

自動化 のためのスペース 5

水質変動 3

異物の流入 3

汚泥処理 （特に乾燥） 3

自動化処理の信頼性 3

パソコンらの知識修得 2

特 に妨 げる要因はない 3

－118－

1992年度下水道新技術研究所年報

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1992年度下水道新技術研究所年報

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1992年度下水道新技術研究所年報

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1992年度下水道新技術研究所年報

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1992年度下水道新技術研究所年報

ある。

この結果をもとに，必要なセンサー等を考慮した

組み合わせを検討し，自動化による運転管理手法レ

ベルを表3－15のようにランク分けした。

各ランクの特徴をもとに，評価モデルの開発目標

を検討し，同表に示す「Cランク」レベルの自動化

を目指すことにした。

Cランクは表3－15の様な制御法を原則として，

1）DO計，pH計，MLSS計，UV計，汚泥

界面計，返送汚泥濃度計で水質の監視を行

う。

2）曝気工程をタイマーセット，マニュアル，

DO追随等で嫌気好気を制御（回転数制御も

含む）出来るものとする。

3）返送汚泥量，余剰汚泥量はタイマーセット，

マニュアル，MLSS制御等で制御出来るも

のとする。

4）これらの項目の実際の設定においてははと

表3－15　運転管理手法のレベル

項　 目

ランク定　　　 義 程　　　 度 曝気装置の制御 返送汚泥量の制御 余剰汚泥畳の制御

A

O D 法で考慮され 最高級な機能 （人 理論をデル法によ 固形物収支による SR T 一定 法 に よ

る全ての機能を含 的判断が最も少な る曝気魔の制御 返送汚泥量の制御 る余剰汚泥最の制

む。 い） 御

B

0 1〕法で考慮 され 高級な機能 理論モデル法を参 固形物収支による SR rr・・Hd定法による

る機能をほぼ含む

が，W両部経験則に

よる。

考に曝気量を制御

する （経験則によ

る制御）。

返送汚泥濠の制御 余剰汚泥幾の制御

SR T 一定 法 に よ

C

O D 法で考慮され やや高級な機能 pH ， D O を参考 固形物収支による

る一般的必要な機 に曝気慶を制御す 返送汚泥隻の制御 る余剰汚泥最の制

能を含む。 る （経験則による

制御）。

御

D

O D 法で考慮 きれ 中級の機能 pH を参考 に曝気 固形物収支による M L SS 濃度＋定法

る一般的必要な機 量を制御す る（経 返送汚泥量の制御 による余剰汚泥量

能か ら一部を削除 験別による制御）。 の制御

E

O D 法で考慮 され 必要な機能 定期的巡回により 一定量を返送によ 一定量を引き抜 く

る最低限必要な機 曝気量を更生する る返送汚泥量の制 余剰汚泥量の制御

能にカメラ監視を

加えたもの

（経験則による制

御）。

御

F

O D 法で考慮 され 最低限必要な機能 定期的巡回により 一定量を返送によ 一定量を引き抜 く

る最低限必要な機 曝気量を更生す る る返送汚泥量の制 余剰汚泥量の制御

能 （経験則 による制

御）。

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1992年度下水道新技術研究所年報

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1992年度下水道新技術研究所年報

んどを各処理場毎の経験則によることとする。以

上のことが可能なシステム構成とする。

3－3　維持管理費用評価モデルの作成調査

（1）検討の対象とする内容

維持管理費用モデルの作成にあたり，検討の対象

とする改善項目は，

1）機器の自動化による省力化

2）監視・操作の自動化による省力化

3）処理施設の集約化による建設費及び維持管理

費の低減化

である。

①　機器の自動化による省力化

「機器の自動化」は現在，（社）日本下水道施設業

協会でその調査が継続中であるが，最も開発が求め

られているのは「し漆の搬出回数を減らすことを目

的としたスクリーンユニット」である。

③　監視・操作の自動化による省力化

「監視・操作の自動化」については，「監視・操

作の自動化モデル・Cランク」を採用した場合の省

力化の割合を検討し，維持管理餓用モデルを作成す

る。

③　処理施設の集約化による建設費及び維持管

理費の低減化

処理施設の集約化により衷3－16のような効果

が期待できるものと考えられている。

これらの効果のうち，「設計」の項目は建設費の

費目の範囲に入ることから，検討から削除する。

（2）維持管理費用モデルに用いる項目

自動化，集約化により±効果の考えられる項目

として次の費用を考えている。

・人件費　・電力費　・整備点検費

・補修費　・水質試験費

4．まとめと今後の予定

アンケート調査の結果，次のようなことがわかっ

た。

1）ほとんどの施設は3，000mソ日未満で，稼動

年数3年未満が多い。

2）維持管理は委託するところが増えており，維

持管理コストは140円／m3程度が多い。

3）水質測定に関しては，ほとんどの処理場で

pH，DOを測定している。

4）運転操作時間では，沈砂池のし液除去，終沈

スカム除去，汚泥濃縮槽等に時間がかかってお

り，自動化のニーズもこれを反映していた。

さらに自動化，集約化による維持管理費用評価虻

デル作成のための調査を行い，評価モデルの考え方

を整理した。

今後は，（社）日本下水道施設業協会の調査結果

等を踏まえ，

①　汚泥処理も含めた評価モデルの作成

②　モデル地区でのケーススタディー

③　評価モデルの改良

等を行ってゆく予定である。

●この調査に関する問い合わせは　技術部長　　　　　村上　忠弘

研究第二部主任研究員　阿久津　忠

研究第一部主任研究員　鈴木　　茂

研究第二部研究員　　細洞　克己

研究第二部研究員　　浦川　与作

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