第7回 浄化槽汚泥-(2)性状と量

メルマガ講座
「日本のし尿処理」―その歴史と技術―
第7回 浄化槽汚泥-(2)性状と量
元 神奈川県衛生研究所
博士(学術) 田所 正晴
今回は、汲み取りし尿とともにし尿処理施設に搬入される「浄化槽汚泥」の性状お
よび量などについて解説する。
1.浄化槽汚泥とは
浄化槽汚泥は、浄化槽の清掃時に引き出される汚泥のことで、清掃汚泥、引き出し汚
泥ともいう1)。浄化槽の一次処理装置のスカム、堆積汚泥、中間水、洗浄水、二次処
理装置の余剰汚泥、逆洗汚泥のほか、汚泥濃縮貯留槽や汚泥貯留槽の汚泥などが含まれ
る。
大部分は自治体の管理するし尿処理施設に搬入されて処理されるが、このほか下水道
投入して下水とともに処理されたり、農地還元、自家処理、その他の方法で処分されて
いる。なお、海洋投入処分はロンドン条約を 1980 年に批准したことで、廃棄物処理法
施行令が改正され、2007 年1月末でし尿とともに禁止された。
2.浄化槽汚泥の収集
し尿処理施設に搬入される処理対象物は、浄化槽汚泥、し尿のほか、生活雑排水の浸
透槽汚泥や簡易沈殿槽で発生する雑排水汚泥などがある。汲み取りし尿は月 1~2 回収
集されるのに対し、浄化槽汚泥は年 1~数回収集されるため、収集計画と施設の受入計
画が重要である。このため、廃棄物処理法第6条では、市町村が生活排水処理計画を策
定することを規定しており、これに基づいて年間収集計画を策定することが求められ
る。なかでも、浄化槽汚泥収集量の予測は重要で、効率的に処理を行うため、搬入量や
質が平均化されるように調整することが必要である。古いし尿処理施設の中には、貯留
槽の容量が計画投入量の 1~2 日分しかないところもあるため、地元の清掃業者との調
整も重要になる。
3.浄化槽汚泥の輸送(運搬)
浄化槽汚泥の水分は、一般に 98~99%でほとんどが水で(濃縮・脱水処理した汚泥
を除く)、これが汚泥の処理処分経費やし尿処理施設への搬入量を増大させている。
そこで、最近では汚泥処理装置をもたない小型浄化槽では、バキューム車での収集段
階で、以下のような汚泥減量化技術を図り、機能性に優れた特殊車両による収集輸送が
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一部で実施されている2)。
①
濃縮又は脱水装置を搭載し、濃縮又は脱水した汚泥のみを別の車で輸送
②
一旦搬出した汚泥を中継基地の脱水装置で処理し、脱水汚泥として次の施設
へ輸送
③
従来のタンクを凝集反応槽と汚泥貯留槽の2槽構造とし、バースクリーンで
濃縮し凝集分離液は浄化槽に戻して輸送(浄化槽汚泥濃縮車)
④
③と同じ2槽構造で、第2槽にスカムと沈殿汚泥を吸引し、第1槽で一旦貯
留した中間水を浄化槽に戻し、搬出量を減らして輸送
したがって、浄化槽汚泥の減量・輸送手法をまとめると、次のようになる2)。
ⅰ)汚泥処理装置で濃縮あるいは脱水した汚泥を輸送する。
ⅱ)バキューム車で引き出し、引き抜いた汚泥をそのまま輸送する。
ⅲ)バキューム車に濃縮機能を持たせた浄化槽汚泥濃縮車で濃縮した汚泥を輸送
する。
4.浄化槽汚泥の処理処分と資源化・有効利用
4.1 し尿処理施設
浄化槽の主要な受入施設のし尿処理施設において、汚泥搬入に伴う技術的課題を挙げ
る。
(1)高含油濃度の浄化槽汚泥によるスクリーンの機能低下
合併処理浄化槽の汚泥には油脂濃度の高いものがあり、それが連続投入されるとスク
リーンの目詰まりを生じ、管理作業に手間がかかって搬入物の流通が阻害されることが
ある。
(2)し尿・浄化槽汚泥の時間的偏りによる一・二次処理、汚泥処理の機能低下
古い施設では、受入・貯留槽の容量が投入量の 1~2 日分しかないところがある。汚
泥の搬入量が多いと、調質されないまま前処理から生物処理の一次処理へ移送されるた
め、搬入物の質や濃度の変動によって、汚泥の濃度変化や沈降性の悪化から汚泥が流出
し、その結果、二次処理や汚泥処理の機能低下を生じることがある。
4.2 汚泥再生処理センター
汚泥再生処理センターは、し尿、浄化槽汚泥のほかに、生ごみ等の有機性廃棄物を併
せて処理するとともに、資源化工程が組み込まれた施設である。汚泥資源化設備として
は、①メタン回収設備、②堆肥化設備、③乾燥設備、④炭化設備、⑤その他(溶融、汚
泥熱分解、リン回収等の設備)の技術が示されている。浄化槽汚泥の資源化・有効利用
の方法としては、汚泥を単独あるいは他の有機性汚泥(し尿処理汚泥など)と混合して、
堆肥、液肥、土壌改良材とした活用例がある。
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5.浄化槽汚泥の発生量
5.1 みなし浄化槽(単独処理浄化槽)における汚泥発生量
単独処理浄化槽は、平成 13 年に新設が禁止されたが、現在でも全国に 467 万基が残
っており、全体の約 60%を占めている(平成 23 年度末現在)。
単独処理浄化槽から発生する汚泥量については、旧・現構造基準の 13,207 基を対象
に処理方式ごとに調査した例がある3)。汚泥量は使用条件や清掃方法、処理方式や人
槽の影響を受け、1人槽当たりの槽容量の小さいものほど、浄化槽の有効容量が小さい
ものほど増加する傾向がある。特に 50 人槽以下ではその傾向が大きくなり、5人槽で
は 0.5~1.0L/人槽・日程度で、全ばっ気方式が最も少なく、腐敗タンク方式が最も多い。
5.2 浄化槽(合併処理浄化槽)における汚泥発生量
(1)小型浄化槽の調査事例3)
嫌気ろ床接触ばっ気方式(5~10 人槽、1,160 基、平均清掃間隔 12.2 か月)の調査で
は、嫌気ろ床槽の有効容量に対する清掃汚泥量の比(引出比)は、5人槽で 1.5、10 人
槽で 1.1 と槽容量が大きくなるほど少なくなる傾向が認められた。また、同方式 18 基
(5~7 人槽、清掃間隔 12~14 か月)の調査では、平均 1.5L/人・日であった(ただし接
触ばっ気槽や沈殿槽の清掃汚泥と洗浄水(槽容量の 10~30%)を含む。)。
(2)分離接触ばっ気方式浄化槽(51 人以上)の調査事例3)
団地や商店の建築用途に設置された浄化槽で、1年間の汚泥発生量を調査した事例で
は、流入汚水量の多い施設ほど汚泥発生量が多くなることがわかっている。また、実流
入汚水量よりも人槽の容量のほうが強い相関を示すことから、汚泥発生量は人槽の規模
によって決まり、規模の大きい浄化槽ほど発生量が増える傾向がある。
(3)流量調整槽を前置した中・大型浄化槽(長時間ばっ気および接触ばっ気方式)3)
流量調整槽を前置した中・大型浄化槽の場合、汚泥は汚泥濃縮貯留槽または汚泥貯留
槽から搬出される。調査の結果、長時間ばっ気方式の場合は平均汚泥濃度が 30,500mg/L
で流入水 1m33当たりの汚泥発生量は 2.38L/m3(重量換算で 63.1g/m3)、接触ばっ気方
式は平均汚泥濃度が 26,600mg/L で平均 1.87L/m3(重量換算で 36.0g/m3 と少なかった。
したがって、小規模浄化槽では年1回の清掃で一度に大量の汚泥が発生するが、汚泥処
理装置を有する規模の浄化槽では、汚泥処理装置の機能と搬出回数によって異なるとい
える。
(4)筆者による調査事例4)
筆者は、し尿処理施設に搬入される浄化槽汚泥の特性を調べるため、嫌気ろ床接触ば
っ気方式の小型浄化槽 11 基(5~8 人槽(平均 6.6 人槽)、実使用率 57~100%(平均
71%)、平均清掃間隔約 12 か月)、および各種建築用途に設置された長時間ばっ気方
式の中・大規模浄化槽7基(210~1,500 人槽(平均 460 人槽))を選定した。
小型浄化槽の汚泥発生量は、処理対象人員当たり平均 1.77L/人・日、実使用人員当た
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りでは平均 2.55 L/人・日で、単独処理浄化槽の約3倍に相当した。中・大規模浄化槽
の汚泥発生量は建築用途によって異なり、処理対象人員当たり平均 0.65L/人・日(範囲
0.27~1.17L/人・日)で、小型浄化槽の 3.9 倍もあった。
5.3 施設整備計画における汚泥発生量の原単位
(1)浄化槽汚泥の原単位の推移と現状
浄化槽汚泥の原単位は、「し尿処理施設構造指針解説(1988 年版)」5)では、地域
の実績によるとしているが、実績がない場合は単独処理浄化槽 0.75L/人・日、合併処理
浄化槽 1.2L/人・日を採用することとされていた(汲み取りし尿は 1.4L/人・日)。
市町村別の浄化槽汚泥の原単位について、廃棄物処理事業実態調査統計資料(平成8
年度実績)6)における 670 市町村のデータをまとめた結果では、昭和 60 年代に比べ上
昇し、平均 1.31L/人・日となっている(し尿は平均 1.82L/人・日)。これは、単独と合
併処理浄化槽の混合汚泥としてし尿処理施設へ搬入される平均的収集量である。両者を
区別した原単位としては、単独処理浄化槽(分離接触ばっ気方式)0.85L/人・日、合併
処理浄化槽(小型浄化槽)1.8L/人・日、(長時間ばっ気方式)0.71~1.43L/人・日との
報告がある7)。
(2)浄化槽汚泥の原単位の設定
以上のように、浄化槽汚泥の原単位は、年々増加傾向にある。その主因は、事業所等
でも生活排水の受入を行っているにも関わらず、原単位の算出人口は定住ベースである
ことや発生量の大きい大型合併処理浄化槽の増加によるものと考えられる。発生量は、
処理方式、建築用途、汚泥の濃縮度、清掃間隔等によっても左右される。合併処理化は
今後も推進されることから、原単位はさらに増加するものと推測される。
このため、原単位の推計に当たっては、対象地域の実態調査結果を参考にし、浄
化槽の規模や処理方式別の普及動向、地域の観光や事業所等の産業動向も十分勘案した
上で、計画値を設定することが望ましい。
6.浄化槽汚泥の性状
6.1 みなし浄化槽(単独処理浄化槽)の汚泥の性状8)9)
浄化槽の旧構造基準では、腐敗タンク型とばっ気型の小規模浄化槽の排出汚泥が主体
で、その性状を表1-①、②に示した。腐敗室からの汚泥は、BOD が 6,666~9,688mg/L
で、設置者の業種や使用状況によって汚泥濃度は大幅に異なる。ばっ気型の汚泥は、BOD
が 1,200~2,848mg/L で、SS 濃度が低いのが特徴である。
6.2 浄化槽(合併処理浄化槽)の汚泥の性状
(1)小型浄化槽 10)
合併処理浄化槽は、旧構
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造基準の時代は大型の施
設がほとんどであったが、
現構造基準には小型浄化
槽が採用され、家庭用の浄
化槽として急速に普及し
ている。しかも、最近は構
造例示型浄化槽の設置基
数は非常に少なく、大臣認
定型のものが 98%以上を
占める(平成 23 年度末現
在)。
筆者が、嫌気ろ床接触ばっ気方式の家庭用小型浄化槽(5~8 人槽、実使用人員比 57
~100%)11 基について、使用1年経過時における収集汚泥の性状を調査した結果、表
1-④に示したとおりであった。BOD は平均 3,350mg/L、油分は平均 720mg/L で、同じ処
理方式の浄化槽 17 基を調査した厚生省の平均値データ(BOD4,390mg/L、
油分 1,273mg/L)
に比べるとかなり低いが、浄化槽の使用状況や清掃方法の違いなどが原因と考えられ
る。
(2)中・大型浄化槽(長時間ばっ気および接触ばっ気方式)11)12)
合併処理浄化槽の汚泥は、建築用途によりその濃度が異なり、最終的には濃縮度合い
で汚泥濃度も異なってくる。また、大型浄化槽では一時に多量の汚泥が汲み取られるた
め、し尿処理施設の規模や構造によっては、その搬入が原因で機能障害を引き起こす場
合も考えられることから、計画的な収集が求められる。
旧構造基準の一例として、表1-③に示した住宅団地(長時間ばっ気方式)の汚泥の
性状をみると、濃度幅が大きいが、平均的性状は BOD が 4,453mg/L、蒸発残留物が
18,064mg/L で、上記に示した単独処理浄化槽の中間的な濃度である。
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筆者が現構造基準の中・大規模浄化槽(長時間ばっ気方式)の収集汚泥の性状を建築
用途別に調査したところ、表2のとおりであった。大規模な共同住宅(H 団地)の場合、
BOD や SS 等は小型浄化槽とほぼ同様な性状を示したが、油分はその半分程度の 460mg/L
と低かった。大規模浄化槽の場合、スクリーン設備が組み込まれているため、これによ
って夾雑物とともにスクリーンかすとして油分が除去されたものと考えられる。
また、飲食店や宿泊施設の汚泥は、BODが 7,900~14,700mg/L、油分が 3,000mg/L
前後と高い濃度を示したが、場内に飲食店を有する娯楽施設(ゴルフ場)や業務用厨房
施設を有する作業場(J,M 工場)の汚泥は、BODが 5,600~6,900mg/L、油分が 500mg/L
以下と低濃度であった。このほか、学校給食センター(S センター)から発生する汚泥
は、BODが 20,700mg/L、油分が 8,830mg/L と非常の高濃度であったが、こうした高
含油汚泥をし尿処理施設で受け入れた場合、支障が生じる可能性がある。
7.まとめ
以上述べたように、浄化槽汚泥の性状および量は、処理方式、建築用途、規模(処理
対象人員)のほか、使用状況、管理状況、清掃方法など様々な要因によって大きく変動
する。特に小規模の浄化槽では、変動が大きい。このため、原単位の推計に当たっては、
対象地域の実態調査をもとに、浄化槽の規模や普及動向、地域の産業動向も十分勘案し
た上で、し尿処理施設における計画値を設定することが必要である。
なお、本講座では、これまでし尿処理の変遷から始まって、し尿の性状・量、便所や
浄化槽について述べてきたが、いずれも学術的な固い内容が主体であった。このため、
読者の一部には、つまらない、興味が湧かないなどさまざまなご批判も受けてきた。
そこで、次回はちょっと一休みして、これまでの話しに関連したゆるい話しをしたい。
◆コーヒーブレイク
浄化槽の数はなぜ「基」で数えるのか?
「基」という数量詞は、塔のように据えてある建築物を数えるのに使われます。例えば、
五重塔、タワー(塔)、鳥居などがそうです。ピラミッド(金字塔)のようなお墓も「基」
です。ちなみに、位牌は、仏と考えれば「柱」(1柱で「ひとはしら」と読みます。)と
数えますが、墓とみなした場合には「基」で数えます。このほか、ダム、アーケード、灯
台、煙突、噴水なども据え付けられているものなので「基」ですが、灯台や煙突は細長い
ものなので、一般的には「本」で数えることが多いです。
さて、肝心の浄化槽ですが、これも据え付けられている建築物のひとつとみなされるの
で、「基」で数えるわけです。
ついでにトイレの関連設備についていいますと、便器の正式な単位は、「据え」(すえ)
です。これは、家庭内に据えられている用具を数える語です((注)据える:その場所に動か
ないようにする。)。ただし、便座は「個」で数えます。
あれこれ考えすぎると、ものの数が数えられなくなってしまいそうですね。
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<参考文献>
1)(財)日本環境整備教育センター編:浄化槽用語辞典、p.104(1996)
2)(公益財)日本環境整備教育センター編:浄化槽の維持管理・下巻、p.362-363(2014)
3)渡辺孝雄:浄化槽処理機能の評価手法および改善策に関する研究、豊橋技術科学大
学学位論文(1998)
4)田所正晴:し尿処理施設に搬入される浄化槽汚泥の排出特性、神奈川県環境科学セ
ンター研究報告、17、pp.37~41(1994)
5)(社)全国都市清掃会議:し尿処理施設構造指針解説(1988 年版)
6)(社)全国都市清掃会議:廃棄物処理事業実態調査統計資料(一般廃棄物)(平成8
年度実績)、(平成9年7月)
7)(社)全国都市清掃会議:汚泥再生処理センター等施設整備の計画・設計要領(2001)
8)大野茂監修:し尿処理施設の機能と管理、産業用水調査会、pp.42-52(1975)
9)馬場恒夫ほか:し尿浄化槽汲取汚泥の処理方法に関する研究(第1報)、用水と廃
水、16(7)、(1974)
10)田所正晴ほか:小型合併処理浄化槽汚泥の性状と発生量について、第 51 回日本公
衆衛生学会総会抄録集(1992)
11)厚生省水道環境部:昭和 63 年度合併処理浄化槽汚泥の有効利用及び処理システム
に関する調査報告書(1990)
12)田所正晴:し尿処理施設に搬入される浄化槽汚泥の排出特性、神奈川県環境科学セ
ンター研究報告、17、pp.37~41(1994)
メルマガ講座「日本のし尿処理」―その歴史と技術―バックナンバー
70号 第1回 し尿処理のはじまりと目的
71号 第2回 便所の歴史と便器
72号 第3回 し尿処理の体系-収集・運搬・搬入
73号 第4回 し尿の性状と量-(1)排泄し尿について
74号 第5回 し尿の性状と量-(2)収集し尿について
75号 第6回 し尿の性状と量-(3)浄化槽汚泥-1浄化槽の基礎知識
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