| 研究課題/領域番号 |
21K12337
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64050:循環型社会システム関連
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| 研究機関 | 大阪大学 (2023)
お茶の水女子大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
中久保 豊彦 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70648766)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 下水道区域の縮小 / 小規模下水処理場 / 省エネルギー化 / デマンドレスポンス / 浄化槽汚泥の共同処理 / 事業コスト評価 / 窒素除去型浄化槽 / 汚泥処理機能統合 / 物質収支解析 / 温室効果ガス排出量評価 / 環境配慮型浄化槽 / 温室効果ガス排出量 / 生活排水処理インフラ / 費用関数 / 経済性評価 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我が国が直面する急激な人口減少への対応に向け，生活排水処理インフラの更新にあたり下水道処理区域の縮小が検討課題となる．本研究では下水道処理区域の縮小に向けた関連計画を対象として，経済性，環境性の視点から縮小が優位となる基準を導くための支援モデルを開発する．関連計画の一方策として市町村設置型の共同浄化槽を対象とし，下水道区域を既設下水管渠の一部活用と共同浄化槽の整備による共同浄化槽区域へと移行させ，最終的には個別浄化槽へと完全移行させる段階的移行モデルの提案とその有効性を分析する．今後の汚水処理適正化に向け，地域特性等を踏まえ下水道処理区域縮小の判断基準を明らかにすることを目指す．
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| 研究実績の概要 |
開発した下水道区域メッシュ推計モデルを活用して、下水道既整備区域の人口密度（3次メッシュ解像度）を2015年から2050年にかけて予測し、判定基準を適用することで撤退候補エリアの面積を推計した。下水道既整備区域の撤退計画を具体化するにあたり、小規模下水処理場を含む下水道区域の完全撤退であるのか（下水道事業からの撤退）、低密度化が進む下水道区域メッシュの一部撤退であるのかを分類し、それぞれの撤退ポテンシャルを明らかにした。
小規模下水処理場（OD法採用施設）では、水処理量あたりの電力消費原単位（kWh/m3）が標準活性汚泥法と比較して高く、流入比率の低下が一層の電力消費原単位の向上を引き起こしている。電力の自立化と温室効果ガス（GHG）排出削減に向け、太陽光発電（PV）施設と連結した小規模下水処理場のモデリングを行った。電力需要を30分解像度で推計できるモデルを開発し、年間を通してPV電力の自給率ならびに消費率を評価した。OD法をOR制御が可能な連続曝気方式に改修し、負荷調整槽を活用して曝気装置の電力消費時間帯をPV発電時間帯に配置することにより得られる自給率、消費率の向上効果を明らかにした。加えて、下水処理場による浄化槽汚泥の共同処理事業を対象とし、PVの余剰電力が大きい月に浄化槽の清掃（汚泥の収集）業務を集中させる施策が脱水機の稼働率を高め、PV電力の消費率を向上させる効果を明らかにした。開発した電力需要推計モデルは、小規模下水処理場の経営改善に向けた支援モデルとして活用することが可能である。
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