JP7319156B2 - 評価装置、評価方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、評価装置、評価方法及びプログラムに関する。

従来、様々な観点に基づいて、下水処理場の運転計画が立案されている。下水処理場の運転計画を立案する際に考慮される観点としては、例えば、電力使用量の低減、及び環境負荷の低減などが挙げられる。

例えば、特許文献１には、水環境に対する環境負荷を低減することができる下水設備の運転計画を立案するための装置が開示されている。

特開２０１７－１６７８７４号公報

多くの地方公共団体において、人口減少などを背景として、従来通りの下水道事業の運営を継続することが困難になりつつあることが危惧されている。

下水道事業の運営を継続していくためには、下水道事業を効率化することが有効であると考えられる。下水道事業を効率化するための方策として、下水道事業の広域化・共同化が注目されている。

下水道事業の広域化・共同化の一例として、例えば、一つの河川の流域にある下水処理場群を統廃合することが考えられる。下水処理場群の統廃合を計画する際には、統合後の下水処理場群の能力を定量的な指標に基づいて総合的に評価できることが望ましい。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、統合後の下水処理場群の能力を定量的な指標に基づいて総合的に評価することにある。

本発明の一実施形態に係る評価装置は、
統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価する評価装置であって、
前記統合後の下水処理場群の各下水処理場における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとを取得するデータ取得部と、
前記各下水処理場における、前記環境負荷除去量のデータと、前記資源回収量のデータと、前記温室効果ガス排出量のデータとに基づいて、前記統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価するための総合評価指標を算出する制御部と、を備える。

本発明の一実施形態に係る評価方法は、
統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価する評価装置における評価方法であって、
前記統合後の下水処理場群の各下水処理場における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとを取得するステップと、
前記各下水処理場における、前記環境負荷除去量のデータと、前記資源回収量のデータと、前記温室効果ガス排出量のデータとに基づいて、前記統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価するための総合評価指標を算出するステップと、を含む。

本発明の一実施形態に係るプログラムは、
統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価する評価装置に、
前記統合後の下水処理場群の各下水処理場における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとを取得するステップと、
前記各下水処理場における、前記環境負荷除去量のデータと、前記資源回収量のデータと、前記温室効果ガス排出量のデータとに基づいて、前記統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価するための総合評価指標を算出するステップと、を実行させる。

本発明の一実施形態によれば、統合後の下水処理場群の能力を定量的な指標に基づいて総合的に評価することができる。

本発明の一実施形態に係る評価装置の概略構成を示す図である。 河川の流域に複数の下水処理場が設置されている様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係る評価装置の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る評価装置１０の概略構成を示す図である。評価装置１０は、統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価する評価装置である。

ここで、「統合後の下水処理場群」との用語について、図２を参照して説明する。図２は、河川３０の流域に、下水処理場２０－１～２０－３が設置されている様子を示す図である。

例えば、下水処理場２０－１～２０－３の運営を管理している地方公共団体が、下水道事業を効率化するために、共通の河川３０の流域に設置されている下水処理場２０－１～２０－３の統廃合を計画しているものとする。下水処理場２０－１～２０－３は、１つの地方公共団体が運営を管理している場合もあるし、複数の地方公共団体が運営を管理している場合もある。

地方公共団体は、下水処理場２０－１～２０－３の統廃合を計画する際、様々な組み合わせで下水処理場２０－１～２０－３を統廃合することを計画しうる。例えば、地方公共団体は、下水処理場２０－１を廃止し、下水処理場２０－１～２０－３によって行われている処理を、下水処理場２０－２及び２０－３に統合することを計画しうる。この場合、「統合後の下水処理場群」は、下水処理場２０－２及び２０－３のことを意味する。また、例えば、地方公共団体は、下水処理場２０－２を廃止し、下水処理場２０－１～２０－３によって行われている処理を、下水処理場２０－１及び２０－３に統合することを計画しうる。この場合、「統合後の下水処理場群」は、下水処理場２０－１及び２０－３のことを意味する。また、例えば、地方公共団体は、下水処理場２０－３を廃止し、下水処理場２０－１～２０－３によって行われている処理を、下水処理場２０－１及び２０－２に統合することを計画しうる。この場合、「統合後の下水処理場群」は、下水処理場２０－１及び２０－２のことを意味する。

また、例えば、地方公共団体は、下水処理場２０－１及び２０－２を廃止し、下水処理場２０－１～２０－３によって行われている処理を、下水処理場２０－３に統合することを計画しうる。この場合、「統合後の下水処理場群」は、下水処理場２０－３のことを意味する。このように、「統合後の下水処理場群」との用語は、１つの下水処理場２０－３のことを意味してもよい。

また、例えば、地方公共団体は、下水処理場２０－１～２０－３を残したまま、下水処理場２０－１の設備の一部を廃止して、下水処理場２０－１の廃止される設備によって行われている処理が、下水処理場２０－３の対応する設備によって行われるように統合することを計画しうる。この場合、「統合後の下水処理場群」は、下水処理場２０－１～２０－３のことを意味する。このように、「統合後の下水処理場群」との用語が、現状の下水処理場２０－１～２０－３と同じ下水処理場群を意味してもよい。

図１に示す評価装置１０は、下水処理場群を様々な組み合わせで統廃合したそれぞれの場合について、統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価しうる。評価装置１０のユーザは、統合後の下水処理場群の様々な組み合わせについて算出された総合的な評価を比較することで、下水処理場２０－１～２０－３をどのように統廃合することが効率的であるかを判断することができる。

以後、下水処理場２０－１～２０－３について、特に区別する必要がない場合は、単に下水処理場２０と記載して説明する。

なお、図２は、下水処理場群の統廃合について説明するために一例として示したものであり、統廃合の検討対象となっている下水処理場２０の数は、３つに限られず任意の数であってよい。また、統合後の下水処理場群の数は、任意の数であってよい。また、統合後の下水処理場群には、既設の下水処理場２０だけでなく、新設が予定されている下水処理場２０が含まれていてもよい。

再び図１に戻って、評価装置１０について説明する。評価装置１０は、汎用の情報処理装置であってもよいし、統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価するための専用の情報処理装置であってもよい。評価装置１０が汎用の情報処理装置である場合、評価装置１０は、例えば、サーバ、デスクトップＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ又はタブレット端末等であってよい。

評価装置１０は、入力部１１と、通信部１２と、データ取得部１３と、表示部１４と、記憶部１５と、制御部１６とを備える。

入力部１１は、例えば、キーボード、マウス又はタッチパネル等の、ユーザによる操作を受け付ける任意の入力インタフェースである。入力部１１は、ユーザの操作によって、下水処理場２０についての各種データの入力を受け付けることができる。

通信部１２は、無線又は有線を介して外部装置と通信する通信インタフェースである。例えば、各下水処理場２０を管理している管理サーバがネットワークを介して通信部１２と接続している場合、通信部１２は、下水処理場２０の管理サーバと通信することができる。

データ取得部１３は、入力部１１又は通信部１２を介して、下水処理場２０についての各種データを取得する。データ取得部１３は、例えば、統合後の下水処理場群の各下水処理場２０における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとを取得する。例えば、統合後の下水処理場群が下水処理場２０－２及び２０－３である場合、データ取得部１３は、下水処理場２０－２及び２０－３における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとを取得する。

環境負荷除去量のデータ、資源回収量のデータ、及び温室効果ガス排出量のデータは、下水処理場２０の現状の実績に基づくデータであってよい。または、統合に伴い下水処理場２０を改修する予定がある場合は、環境負荷除去量のデータ、資源回収量のデータ、及び温室効果ガス排出量のデータは、改修後の下水処理場２０における見込みデータであってよい。あるいは、新設される予定の下水処理場２０が統合後の下水処理場群に含まれている場合は、新設される予定の下水処理場２０における、環境負荷除去量のデータ、資源回収量のデータ、及び温室効果ガス排出量のデータは、新設される下水処理場２０における見込みデータであってよい。

環境負荷除去量は、下水処理場２０が所定の量の汚水を処理する際に除去する環境負荷の量である。環境負荷除去量は、下水処理場２０がどのような方式で汚水を処理しているか、及び、どのような規模の汚水処理施設を有しているかなどに依存する。

環境負荷除去量は、以下の式に基づいて算出される量であってよい。
環境負荷除去量＝α１×有機物除去量＋α２×窒素除去量＋α３×リン除去量
ここで、有機物除去量、窒素除去量及びリン除去量は、それぞれ、下水処理場２０が所定の量の汚水を処理する際に除去する、有機物、窒素及びリンの量である。また、α１、α２及びα３は、それぞれ、有機物除去量、窒素除去量及びリン除去量を化学的酸素要求量（ＣＯＤ：Chemical Oxygen Demand）に換算するための係数である。

資源回収量は、下水処理場２０が所定の量の汚水を処理する際に回収する資源の量である。資源回収量は、下水処理場２０がどのような方式で資源を回収しているか、及び、どのような規模の資源回収施設を有しているかなどに依存する。

資源回収量は、以下の式に基づいて算出される量であってよい。
資源回収量＝β１×リン回収量＋β２×有価物回収量
ここで、リン回収量及び有価物回収量は、それぞれ、下水処理場２０が所定の量の汚水を処理する際に回収する、リン及び有価物の量である。また、β１及びβ２は、それぞれ、リン回収量及び有価物回収量をＣＯＤに換算するための係数である。

下水処理場２０において回収される有価物は、特に限定するものではないが、例えば、バイオプラスチック及びアスタキサンチンなどである。

温室効果ガス排出量は、下水処理場２０が所定の量の汚水を処理する際に排出する温室効果ガスの量である。温室効果ガス排出量は、下水処理場２０がどのような方式で汚水を処理しているかなどに依存する。

温室効果ガス排出量は、以下の式に基づいて算出される量であってよい。
温室効果ガス排出量＝γ１×電力消費量＋γ２×燃料使用量＋γ３×水処理排出量
＋γ４×汚泥焼却排出量
ここで、電力消費量は、下水処理場２０が所定の量の汚水を処理する際に、下水処理場２０の設備全体によって消費される電力の量である。燃料使用量は、下水処理場２０が所定の量の汚水を処理する際に使用する都市ガス及び重油などのような燃料の量である。水処理排出量は、下水処理場２０が所定の量の汚水を処理する際に、水処理の過程で排出するＣＨ₄及びＮ₂Ｏなどの量である。汚泥焼却排出量は、下水処理場２０が所定の量の汚水を処理する際に、汚泥焼却の過程で排出するＮ₂Ｏなどの量である。また、γ１、γ２、γ３及びγ４は、それぞれ、電力消費量、燃料使用量、水処理排出量及び汚泥焼却排出量を、温室効果ガスであるＣＯ₂の排出量に換算するための係数である。

表示部１４は、任意のディスプレイである。表示部１４は、例えば液晶ディスプレイ又はＯＥＬ（Organic Electro-Luminescence）ディスプレイ等であってよい。

記憶部１５は、制御部１６によって実行されるプログラム等を記憶する。記憶部１５は、例えば制御部１６による演算結果などの各種データを記憶する。記憶部１５は、制御部１６のワークメモリとして機能してよい。記憶部１５は、例えば半導体メモリ及び磁気メモリ等により構成されてよい。記憶部１５は、制御部１６と一体に構成されてよい。

制御部１６は、評価装置１０の各構成部を制御する。制御部１６は、例えばプロセッサとして構成される。制御部１６は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（Integrated Circuit）を含んでよい。特定用途向けＩＣは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）ともいう。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイスを含んでよい。プログラマブルロジックデバイスは、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）ともいう。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。制御部２１は、１つ又は複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、及びＳｉＰ（System in a Package）のいずれかであってよい。

制御部１６は、統合後の各下水処理場２０における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとに基づいて、統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価するための総合評価指標を算出する。

制御部１６は、統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価するための総合評価指標として、以下の式（１）に基づいて算出される値を用いてもよい。

式（１）において、Σ（各下水処理場における環境負荷除去量）は、統合後の下水処理場群に含まれる各下水処理場２０における環境負荷除去量の総和を意味する。例えば、統合後の下水処理場群が下水処理場２０－２及び２０－３である場合、Σ（各下水処理場における環境負荷除去量）は、下水処理場２０－２における環境負荷除去量と、下水処理場２０－３における環境負荷除去量との和を意味する。

式（１）において、Σ（各下水処理場における資源回収量）は、統合後の下水処理場群に含まれる各下水処理場２０における資源回収量の総和を意味する。例えば、統合後の下水処理場群が下水処理場２０－２及び２０－３である場合、Σ（各下水処理場における資源回収量）は、下水処理場２０－２における資源回収量と、下水処理場２０－３における資源回収量との和を意味する。

式（１）において、Σ（各下水処理場における温室効果ガス排出量）は、統合後の下水処理場群に含まれる各下水処理場２０における温室効果ガス排出量の総和を意味する。例えば、統合後の下水処理場群が下水処理場２０－２及び２０－３である場合、Σ（各下水処理場における温室効果ガス排出量）は、下水処理場２０－２における温室効果ガス排出量と、下水処理場２０－３における温室効果ガス排出量との和を意味する。

制御部１６は、算出した総合評価指標の値を、表示部１４に表示させてよい。

続いて、図３に示すフローチャートを参照して、本発明の一実施形態に係る評価装置１０の動作について説明する。

データ取得部１３は、入力部１１又は通信部１２を介して、統合後の下水処理場群の各下水処理場２０における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとを取得する（ステップＳ１０１）。例えば、統合後の下水処理場群が下水処理場２０－２及び２０－３である場合、データ取得部１３は、下水処理場２０－２及び２０－３における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとを取得する。

制御部１６は、データ取得部１３によって取得された、統合後の各下水処理場２０における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとに基づいて、総合評価指標を算出する（ステップＳ１０２）。

評価装置１０は、ステップＳ１０２の処理を行った後、統合後の下水処理場群として、下水処理場２０の異なる組み合わせについて総合評価指標を算出する場合は、下水処理場２０の異なる組み合わせについて、再度、ステップＳ１０１～Ｓ１０２の処理を繰り返す。評価装置１０のユーザは、統合後の下水処理場群として、様々な組み合わせの下水処理場２０について、ステップＳ１０１～Ｓ１０２の処理を繰り返すことで、下水処理場２０の様々な組み合わせについて、総合評価指標の値を得ることができる。従って、評価装置１０のユーザは、統合後の下水処理場群として、様々な組み合わせの下水処理場２０について、総合評価指標の値を比較することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る評価装置１０によれば、制御部１６は、統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価する際に、統合後の下水処理場群の各下水処理場２０における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとに基づいて、統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価するための総合評価指標を算出する。従って、本実施形態に係る評価装置１０は、統合後の下水処理場群の能力を定量的な指標に基づいて総合的に評価することができる。

（重み付けをつけた総合評価指標の算出）
制御部１６は、総合評価指標を算出する際、各下水処理場２０における環境負荷除去量の総和、各下水処理場２０における資源回収量の総和、及び各下水処理場２０における温室効果ガス排出量の総和について重み付けをした上で、総合評価指標を算出してよい。制御部１６は、例えば、以下の式（２）のように重み付けをつけて、総合評価指標を算出してよい。

式（２）において、ｗ１は、各下水処理場２０における環境負荷除去量の総和に対する重み付け係数である。ｗ２は、各下水処理場２０における資源回収量の総和に対する重み付け係数である。ｗ３は、各下水処理場２０における温室効果ガス排出量の総和に対する重み付け係数である。

重み付け係数ｗ１～ｗ３は、例えば、ユーザによる入力部１１への入力を受け付けることによって設定されてよい。ユーザによって入力された重み付け係数ｗ１～ｗ３は、記憶部１５に記憶されていてよい。

重み付け係数ｗ１～ｗ３は、総合評価指標を算出する際に重視する項目に対する重み付け係数が大きくなるように設定すればよい。例えば、下水処理場２０から放出される水の水質を重視する地域においては、各下水処理場２０における環境負荷除去量の総和に対する重み付け係数であるｗ１が大きくなるように重み付け係数を設定すればよい。また、下水処理場２０から回収できる資源の量を重視する地域においては、各下水処理場２０における資源回収量の総和に対する重み付け係数であるｗ２が大きくなるように重み付け係数を設定すればよい。また、下水処理場２０から放出される温室効果ガス排出量を低減することを重視する地域においては、各下水処理場２０における温室効果ガス排出量の総和に対する重み付け係数であるｗ３が大きくなるように重み付け係数を設定すればよい。

このように、重み付けをつけて総合評価指標を算出することで、評価装置１０は、下水処理場群が設置されている地域特有の実情にあった総合評価指標を用いて、統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価することができる。

本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段及びステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

１０ 評価装置
１１ 入力部
１２ 通信部
１３ データ取得部
１４ 表示部
１５ 記憶部
１６ 制御部
２０ 下水処理場
３０ 河川

Claims (5)

1. 統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価する評価装置であって、
   前記統合後の下水処理場群の各下水処理場における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとを取得するデータ取得部と、
   前記各下水処理場における、前記環境負荷除去量のデータと、前記資源回収量のデータと、前記温室効果ガス排出量のデータとに基づいて、前記統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価するための総合評価指標を算出する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記総合評価指標を下記の式（１）に基づいて算出する、評価装置。
   
2. 請求項１に記載の評価装置において、
   前記環境負荷除去量、前記資源回収量、及び前記温室効果ガス排出量は、それぞれ、下記の式（２）～（４）で算出されている、評価装置。
   環境負荷除去量＝α１×有機物除去量＋α２×窒素除去量＋α３×リン除去量 （２）
   資源回収量＝β１×リン回収量＋β２×有価物回収量 （２）
   温室効果ガス排出量＝γ１×電力消費量＋γ２×燃料使用量＋γ３×水処理排出量
   ＋γ４×汚泥焼却排出量 （４）
   ただし、式（２）における、α１～α３は係数であり、式（３）における、β１～β２は係数であり、式（４）における、γ１～γ４は係数である。
3. 請求項１又は２に記載の評価装置において、
   前記制御部は、式（１）に基づいて前記総合評価指標を算出する際、前記各下水処理場における環境負荷除去量の総和、前記各下水処理場における資源回収量の総和、及び前記各下水処理場における温室効果ガス排出量の総和について重み付けをした上で、前記総合評価指標を算出する、評価装置。
4. 統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価する評価装置における評価方法であって、
   前記統合後の下水処理場群の各下水処理場における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとを取得するステップと、
   前記各下水処理場における、前記環境負荷除去量のデータと、前記資源回収量のデータと、前記温室効果ガス排出量のデータとに基づいて、前記統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価するための総合評価指標を算出するステップと、を含み、
   前記総合評価指標を算出するステップは、前記総合評価指標を下記の式（１）に基づいて算出する、評価方法。
   
5. 統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価する評価装置に、
   前記統合後の下水処理場群の各下水処理場における、環境負荷除去量のデータと、資源回収量のデータと、温室効果ガス排出量のデータとを取得するステップと、
   前記各下水処理場における、前記環境負荷除去量のデータと、前記資源回収量のデータと、前記温室効果ガス排出量のデータとに基づいて、前記統合後の下水処理場群の能力を総合的に評価するための総合評価指標を算出するステップと、を実行させ、
   前記総合評価指標を算出するステップは、前記総合評価指標を下記の式（１）に基づいて算出する、プログラム。
   

Images