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水道事業紹介

三園浄水場高度浄水施設 事業評価

目次

  1. 1 事業の目的
  2. 2 事業の概要
  3. 3 事業の経緯
    1. 3−1 三園浄水場における高度浄水処理計画の経緯
    2. 3−2 利根川水系浄水場における高度浄水処理導入経緯
  4. 4 事業の必要性
    1. 4−1 三園浄水場の浄水処理の現状
      • 4−1−1 原水の水質汚濁の現状と将来の見通し
      • 4−1−2 粉末活性炭処理の課題
    2. 4−2 社会的ニーズ(都民の要望)
    3. 4−3 高度浄水処理の必要性
  5. 5 高度浄水処理方法の評価
  6. 6 高度浄水処理導入に伴うコスト
  7. 7 国の高度浄水処理への取組
  8. 8 高度浄水処理導入による有効性
    1. 8−1 高度浄水処理導入後の効果
    2. 8−2 高度浄水処理導入における定性的効果
    3. 8−3 高度浄水処理導入における定量的効果
      1. 8−3−1 想定される代替案(便益費)
      2. 8−3−2 事業の投資的効果分析
  9. 9 結論

1 事業の目的

 利根川水系を水源とする浄水場では、流域河川の汚濁進行等により、かび臭原因物質や消毒副生成物、陰イオン界面活性剤等の問題への対応を迫られている。このため、既に金町浄水場、三郷浄水場に高度浄水処理を導入してきており、現在、朝霞浄水場への高度浄水施設の整備を鋭意進めているところである。
 三園浄水場については利根川水系を水源とする浄水場であり、原水水質は朝霞浄水場と同様な状況にある。このため、原水の水質汚濁に対応して、より安全でおいしい水を供給するため、三園浄水場に高度浄水処理を導入する。

(参考)

1)当局では、東京都水道局施設整備長期構想として平成9年5月に「東京水道新世紀構想STEP21」を策定・公表し、この中で「より安全でおいしい水を供給するため、原水水質に対応した高度浄水処理の導入を推進するとし、利根川水系の浄水場については、全量を対象に導入する」こととしている。

2)平成12年1月に策定された「水道事業経営プラン2000」の中で、概ね10年以内に達成を目指すべき「施設整備目標」として高度浄水処理率(利根川水系)を掲げており、平成21年の目標値を48%としている。

2 事業の概要

① 工事計画

導入規模 日量最大30万立方メートル(三園浄水場の処理水量全量)
処理フロー 朝霞浄水場と同様、オゾンと生物活性炭による処理を基本とする。
原水 凝集沈でん
前段ろ過
オゾン処理
生物活性炭処理
後段ろ過
浄水
注)
内が、高度浄水処理導入により変更・追加となる部分
建設位置 三園浄水場内(東京都板橋区三園二丁目10番1号)に建設する。
※工事期間中における施設能力(日量30万立方メートル)は、原則として低下させない。

② 事業費
165億円

工期
平成14年度着手、平成18年度運用開始予定

3 事業の経緯

3−1 三園浄水場における高度浄水処理計画の経緯

平成12年2月25日  三園浄水場における高度浄水処理導入の基本方針について(局長決定)
平成13年2月21日  三園浄水場における高度浄水施設基本計画について(局長決定)
平成13年3月29日  東京都水道事業変更認可(高度浄水施設整備)(厚生労働大臣認可)
平成14年度  工事着手予定
平成18年度   高度浄水処理運用開始予定

3−2 利根川水系浄水場における高度浄水処理導入経緯

平成 4年 6月  金町浄水場(1期) 26万m³/日導入
平成 8年 4月  金町浄水場(2期) 26万m³/日導入
平成11年3月  三郷浄水場  55万m³/日導入)
平成15年度  朝霞浄水場   85万m³/日完成予定

4 事業の必要性

4−1 三園浄水場の浄水処理の現状

4−1−1 原水の水質汚濁の現状と将来の見通し

 三園浄水場は朝霞浄水場と同様、秋ヶ瀬取水堰で取水している。このため、三園浄水場の原水水質は、既に高度浄水施設の整備に着手している朝霞浄水場とほぼ同様な状況にある。

(1)近年の三園浄水場の原水水質は、トリハロメタン生成能、陰イオン界面活性剤等の濃度が高い。このため原水の水質汚濁の状況に対応して粉末活性炭処理を実施している。この原水の水質汚濁の状況は、既に高度浄水施設を導入している金町・三郷浄水場原水と同程度の濃度に達している。(下図参照)

(2)一方、将来における原水状況は、今後、毎年1%程度の下水道普及率の向上を見込んだとしても、人口増などによる排水負荷の増加により、利根川水系の取水地点におけるトリハロメタン生成能、BOD(生物化学的酸素要求量)の濃度は、ほぼ横ばいの状況で、早急な改善が見込めない状況にある。また、下水道の通常処理では、カビ臭の原因となる窒素、リンの除去までを期待することは困難である。

(3)加えて、現時点では、原水濃度で水道水質の基準値等を超えるものはないが、農薬への対応や、ジクロロ酢酸の規制強化に伴う消毒副生成物低減化対策のより一層の徹底等、原水水質への対応はこれまで以上に厳しい状況が想定される。

図−現在の原水水質比較
グラフ1
年度
グラフ2
年度
グラフ3
年度

4−1−2 粉末活性炭処理の課題

 三園浄水場では、現状の原水水質状況に対応するため、粉末活性炭処理を行っている。しかし、粉末活性炭処理は汚濁物質の除去効率が低く、さらに以下のような課題があり、オゾンと生物活性炭による高度浄水処理のような安定的かつ効率的処理を行うことが困難である。

(1)粉末活性炭注入率については、原水中の除去対象物質の濃度にあわせた変更を行う必要があるが、降雨時や渇水時など河川流況の変化に伴う水質変動が著しい場合には、濃度に追随した適正注入の設定が難しく、効率的な対応が困難である。

(2)農薬等については、現状では問題となる原水水質濃度に達していないが、原水水質濃度をリアルタイムで把握することが難しく、状況に応じた粉末活性炭処理が困難である。

(3)粉末活性炭の連続注入及び注入率の増加は、ろ過水への粉末活性炭の漏えいの恐れがあることから、ろ過速度を減少したり洗浄頻度を増加したりする必要があるため、浄水処理の能力が低下する。

4−2 社会的ニーズ(都民の要望)

(1)都では、昭和48年から水道モニター制度を導入し、お客さまの中から公募により毎年200名の方に水道モニターをお願いしている。この水道モニターの方を対象に定期的にアンケート調査を実施している。この調査で、「水道水に求めるもの」を聴いたところ、多くの方が「安全性」や「おいしさ」を挙げており、安全でおいしい水への関心が高い結果となっている。

(2)また、ボトルドウォーターの購入調査では、購入している方が48%程度あり、その購入理由を尋ねたところ、「水道水がおいしくないから」という理由が最も多い結果となっている

[平成12年度第1回モニターアンケート結果−水質管理と「おいしい水」について−](複数回答)

  • 水道水に求めるもの
    「安全性」 97.5%
    「常に安定した給水」 81.0%
    「おいしさ」 70.5%
  • ボトルドウォーターの購入状況
    「いつも買っている」(12.5%)「ときどき買っている」(35.5%) 48.0%
  • また、その用途を尋ねたところ、「飲料水用」が最も多く76.0%であり、
  • その購入理由としては、
    「水道水がおいしくないから」 44.8%
    「水道水に不安があるから」 29.2%
    という結果になっている。

(参考)
[水道フレッシュ診断アンケート調査(平成12年度)−集計結果報告書−]

・高度浄水処理の導入に関して、「水道料金が上がってもぜひ導入すべきだ」(10.7%)と「水道料金が少々上がるくらいであれば、導入してほしい」(52.4%)とをあわせると、63.1%の人が導入した方がよいと答えている。

4−3 高度浄水処理の必要性

 原水の水質汚濁は、今後、早急な改善が見込めない状況にある。これら恒常的な汚濁に加え、降雨等や渇水時等の河川の水質変動に対して、的確な浄水処理を行うためには、粉末活性炭による処理では十分でない。
 また、トリハロメタン生成能の対応については、中間塩素処理などの低減対策を講じたとしても、十分な効果が得られない。加えて、現在、水道水中におけるトリハロメタン濃度については水質基準値を下回っているものの、受水槽の設置状況やその使用実態から見て水温の上昇に伴う影響などを考慮すると、さらなる低減が必要である。
 これらのことから、かび臭原因物質、消毒副生成物、陰イオン界面活性剤、カルキ臭の原因であるアンモニア性窒素及び農薬等を安定的かつ効率的に除去・低減するとともに、社会的ニーズに対応するため、三園浄水場に高度浄水処理を早急に導入し、安全でおいしい水の供給に努めていく必要がある。

5 高度浄水処理方法の評価

 昭和50年代からかび臭問題に直面してきた金町浄水場では、当初は粉末活性炭の注入により随時対応していたが、浄水処理システムの中で抜本的に解決するための方策として高度浄水処理の導入が検討され、昭和59年度から実験を開始した。
 高度浄水処理は、

  • オゾン+生物活性炭
  • オゾン+粒状活性炭
  • 粒状活性炭
  • 生物処理

などの方法を検討し、かび臭原因物質、アンモニア性窒素、トリハロメタン生成能などの除去対象物質の除去効果から、「オゾン+生物活性炭」による処理を基本とした。処理フローは、

[ 原水 凝集沈でん
オゾン処理
生物活性炭処理
後段ろ過
浄水 ]

とし、金町・三郷浄水場に導入を図った。

表−処理方法の比較
  臭味(かび臭) アンモニア性窒素 トリハロメタン生成能 農薬
オゾン+生物活性炭
オゾン+粒状活性炭 ×
粒状活性炭 ×
生物処理 × ×
(オゾン+生物活性炭は当局の実験結果より、他は「浄水技術ガイドライン」より)
* 評価記号 ◎:処理効果が非常に高い
  ○:処理効果が高い
  △:処理効果に限界がある
  ×:処理効果がない

 三園浄水場の高度浄水処理フローは、さらに下記理由から、既フローに前段ろ過を加えたものとした。

[ 原水 凝集沈でん
前段ろ過
オゾン処理
生物活性炭処理
後段ろ過
浄水 ]

○前段ろ過を加えた場合の効果

  • トリハロメタン生成能などの除去性能が向上する。
  • オゾンの最大注入率が小さくなり、オゾン処理設備が縮小される。また、オゾン注入率が低くなり、ランニングコストが低減される。
  • 活性炭吸着池において、ろ過抵抗の上昇が抑えられるため、洗浄頻度が減少する。また、ろ過抵抗の上昇という問題が解決することに伴い、粒子の細かい一般仕様の活性炭が利用でき、活性炭の購入コストを削減することができる。

 なお、現在建設中の朝霞浄水場の高度浄水処理についても、三園浄水場と同様の処理フローである。

6 高度浄水処理導入に伴うコスト

 三園浄水場の配水量をもとに検討すると、高度浄水処理導入に伴う浄水コスト増は、約11円/m³(イニシャルコスト、ランニングコストを含む)である。

*イニシャルコストは、三園浄水場の建設費から算出し、ランニングコストは、金町・三郷浄水場の電力費(オゾン処理及び生物活性炭吸着池等)及び維持管理費(人件費、保守点検費)の実績より算出した。

7 国の高度浄水処理への取組

 厚生労働省においては、安全でおいしい水を確保するために、水道原水の水質保全、水道の水質管理の充実、高度浄水施設の整備促進など質の高い水道を目指した取組みを行っており、高度浄水施設整備事業も国庫補助対象事業となっている。今回の三園浄水場高度浄水施設についても、国の補助対象事業として行う予定である。
 また、「おいしい水」に関して、平成13年5月の衆議院本会議において、中井議員(自由党)から質問があり、小泉総理は、「おいしい水を供給するためには、水道水源となっている河川、湖沼、地下水等の水質を保全するとともに、水道の浄水施設において、カビ臭さなどを取り除くことが必要である。このため、水道原水の保全に関する関係法令を適正に運用していくとともに、活性炭処理などの高度な浄水処理方法の導入を促進することにより、安全でおいしい水を提供できるように努めていく」と答えている。

8 高度浄水処理導入による有効性

8−1 高度浄水処理導入後の効果

 金町浄水場では、高度浄水処理導入以前、かび臭に対する苦情は、多い年(昭和53、54年)で年間1,000件近く寄せられた。しかし、平成4年に高度浄水処理が導入された以後は、かび臭に対する苦情はなくなった。また、三郷浄水場についても、高度浄水処理導入以降は同様である。
 さらに、金町浄水場、三郷浄水場を訪れた方々に、高度浄水処理水の試飲テストを行っているが、ミネラルウォーターとほぼ同等の評価を得ている。
 なお、高度浄水処理導入による項目別除去率は、かび臭原因物質およびカルキ臭の原因ともなるアンモニア性窒素がほぼ100%、トリハロメタン生成能で約60%、陰イオン界面活性剤で約80%である。


表−高度浄水処理による項目別除去効果
除去対象項目 除去率
かび臭原因物質 約100%
アンモニア性窒素 約100%
トリハロメタン生成能 約60%
陰イオン界面活性剤 約80%
(金町浄水場)

8−2 高度浄水処理導入における定性的効果

 高度浄水処理導入による定性的効果として、以下の内容があげられる。

(1)原水水質状況に応じた的確な浄水処理が可能になるとともに、水道水質に関する基準の強化等への対応など、将来にわたって、都民に信頼され、より安全でおいしい水道水を供給することができる。具体的には、

  • 原水の水質汚濁及び降雨時など河川流況の変化に伴う水質汚濁の変動等に対応して、的確な浄水処理を行うことが可能となる。
  • 原水濃度をリアルタイムで把握することが困難な農薬等に対して、安定的な処理が可能となる。
  • 今後、水道水質に関する基準の強化等への対応が容易となる。

(1)より安全でおいしい水を供給することにより、都民の水道水に対する質的要望に応えることができる。

8−3 高度浄水処理導入における定量的効果

 高度浄水処理導入における定量的効果の分析では、高度浄水処理を導入した場合と、高度浄水処理以外の方法で同等の水を得る場合を比較して有利性を検証する。

8−3−1 想定される代替案(便益費)

 高度浄水処理を導入しない場合、高度浄水処理を導入した時と同等の水を得るための代替案としては、

水道水源保全二法による要請
下水道整備事業による水質改善
家庭における浄水器等の設置
需要者が独自に行う水質改善行動

などが考えられる。

*水道水源保全二法:「水道原水水質保全事業の実施の促進に関する法律」及び「特定水道利水障害の防止のための水道水源水域の水質の保全に関する特別措置法」

①水道水源保全二法による要請
 高度浄水処理を導入するかわりに、水道水源保全二法による要請を行い、水源水質の改善を行う場合、

  • 水道水源保全二法による対策としては、(1)下水道整備事業、(2)水質保全事業、(3)水質汚濁防止のための規制などがある。
  • これら下水道整備事業をはじめとする各施策による原水水質の改善は、水質保全の対象となる流域が広く、汚染源が複雑であることから、相当期間を要する。

②下水道整備事業による水質改善
 水源水質の向上に寄与するものとして、下水道整備事業による効果は大きいと考えられることから、下水道整備事業を促進させることにより、水源水質の改善を行う場合、

  • 平成11年度末現在の利根川水系(利根川・江戸川・荒川流域)における下水道普及率は約59%であり、下水道整備による水質改善には、なお相当期間を要する。
  • 下水道整備事業の推進によって、水質改善効果は上がるが、下水道による通常処理では、窒素、リン等の除去までを期待することはできないため、かび臭原因物質の抑制には十分でない。
  • また、農薬に関しては、そのほとんどが下水道施設を経由しないため、水源河川への流出抑制効果は上がらない。

③家庭における浄水器等の設置
 高度浄水処理を導入するかわりに、各家庭に浄水器を設置する場合、

  • 浄水器の設置コストと高度浄水処理導入コストを比較すると、次表のとおり、高度浄水処理の方が経済的といえる。
表−浄水器設置と高度浄水処理導入コストの比較
  1m³当たりの単価
浄水器設置コスト 約65円
高度浄水処理コスト 約11円

*浄水器のコスト算出は、三園系配水区域の全世帯ごとに浄水器を1個設置した場合を想定

*浄水器の単価等は、「水道事業の費用対効果分析マニュアル(案)−暫定版−」(平成13年9月 日本水道協会)より算出

 浄水器の効果は、一般的には濁りとカルキ臭を除去することができ、有機物の除去にも一定の効果があるといわれている。しかし、定期的なカートリッジの交換を含め、浄水器を適切に使用しない場合には、細菌が増殖するなどの障害が発生する恐れがある。

④需要者が独自に行う水質改善行動
 高度浄水処理を導入するかわりに、需要者が行う水質改善行動により、対応を図る場合、

・「水道事業の費用対効果分析マニュアル(案)−暫定版−」(平成13年9月 日本水道協会)(以下、「マニュアル」という。)によると、需要者が行う水質改善行動としては、以下の行動をあげている。

  1. 水道水の煮沸
  2. 浄水器の設置
  3. ボトルドウォーターの購入

・また、マニュアルにおいて、これらの水質改善行動については、それぞれの水質改善行動の実施割合等から水質改善行動費用の算出が可能としている。


表−水質改善行動の設定と単価
水質改善行動 実施割合 単価(円) 単位
水道水の煮沸 30% 10,000 円/世帯・年
浄水器の設置
フィルター交換
30% 50,000
12,000
円/世帯・5年
円/世帯・年
ボトルドウォーター 10% 36,500 円/人・年

※実施割合は水道モニターアンケートより、単価はマニュアルより算出

[代替案の比較]

 以上より、便益費の算出は、「需要者が独自に行う水質改善行動」により費用効果分析を行う。

表−想定される代替案の比較
代替案 評価 代替案としての妥当性
水道水源保全二法による要請による水質改善は、相当期間を要する。 代替案としては困難
水質改善効果はあるが、高度浄水処理の除去対象物質の抑制には十分でない。 代替案としては困難
浄水器設置によるコストは、約65円/m³、
高度浄水処理導入によるコストは、約11円/m³となる。
高度浄水処理導入の方が経済的
マニュアルに基づき、水質改善行動費用の算出が可能である。 代替案として便益の算出が可能(8-3-2)

8−3−2 事業の投資的効果分析

 高度浄水処理費用と水質改善行動費用にマニュアルの換算係数を乗じて、総費用(C)及び総便益(B)を算定した。

*換算係数とは、計測期間中(今回は50年とする)に発生する更新に係る費用や金利・物価上昇を考慮した現在の価値に換算する割引率等を簡便化する目的で算出されたもので、各施設の耐用年数によって係数は異なる。

 その結果、費用便益比(B/C)は3.53となる。
 このことは、高度浄水処理を行わずに高度浄水処理と同等の効果を得るためには、3.53倍のコストがかかると言い換えることができる。よって、高度浄水処理を導入するほうが、有利であると判断できる。

表−費用便益比
高度浄水施設の総費用(C)     307億円
高度浄水施設の総便益(B) 1,085億円
費用に対する効果の比(B/C) 3.53

9 結論

 三園浄水場の高度浄水処理導入については、定性的効果の面から有効な方法であり、さらに、定量的効果分析からも妥当であるという結果となる。
 以上より、事業目的を達成するうえで、三園浄水場の高度浄水施設の事業実施は適切である。

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