JP3817080B2 - 環境影響シミュレーション装置及び方法並びに該方法を実行するためのプログラムを記憶した記憶媒体 - Google Patents
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Description
【発明の技術分野】
本発明は、ゼロエミッション型社会を目指すために有効な、環境影響シミュレーション装置及び方法、並びに該方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、世界的規模で環境問題と社会生活との連関及び調和についての認識が高まってきている。このような環境認識の高まりによって、環境改善へのより一層の努力が行われるようになってきており、環境に優しい新しい社会スタイル及び新しい産業活動スタイルへの変革が進みつつある。
【0003】
一方、我々の生活する社会は、例えば、パブリシティ機能、ヒューマンライフ系機能、モビリティ機能、セキュリティ系機能、ファシリティ・ユーティリティ系機能、エンバイロンメント系機能、等の種々の社会機能の総合体として成り立っている。したがって、環境問題を考える際には、これら社会機能との整合性をも十分に考慮した上で、進める必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、環境問題に関心が高まっているにも関わらず、従来は、ややもすると、社会機能を優先する傾向があり、その結果、環境面に種々のゆがみ現象が現れてしまっている。
【0005】
したがって、社会機能と環境問題とを整合させることにより、環境共存型地域の構築を目指す必要があるが、従来は、個々の社会機能や個々の環境問題を個別に評価するにとどまり、これら社会機能及び環境問題との整合性を適切に分析及び評価する手法が確立していないことから、これらの間にどのような整合をとるべきかについて、適切な回答を得ることが不可能であった。
【0006】
本発明は、このような従来例の問題点に鑑み、システムを新規に開設してから該設備を取り壊すまでのライフサイクル等の所定の期間において、該システムが環境に及ぼす影響及び必要なコストを、種々のファクタに基づいてシミュレーションを可能とすることにより、環境共存型地域の構築の可能性を追求できるようにすることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る、施設及び設備を含んだシステムの所定期間における環境に対する影響をシミュレーションするための環境影響シミュレーション装置においては、(a)システムに関連する複数のパラメータ値を入力する入力手段と、(b)入力された前記パラメータ値に基づいて、システムに係わるコストを演算するコスト演算手段と、(c)入力されたパラメータ値に基づいて、所定期間中にシステムから環境に放出される放出量を演算する放出量演算手段と、(d)得られたコスト及び放出量を記憶する記憶手段とを含んでいることを特徴としている。
【0008】
本発明に係る、施設及び設備を含んだシステムの所定期間における環境に対する影響をシミュレーションするための環境影響シミュレーション方法においては、(a)システムに関連する複数のパラメータ値を入力する入力ステップと、(b)入力されたパラメータ値に基づいて、システムに係わるコストを演算するコスト演算ステップと、(c)入力されたパラメータ値に基づいて、所定期間におけるシステムから環境に放出される放出量を演算する放出量演算ステップと、(d)得られたコスト及び放出量を記憶手段に記憶する記憶ステップとを含んでいることを特徴としている。
【0009】
また、本発明は、上記した環境影響シミュレーション方法を実行するためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体も提供する。
【0010】
本発明の好適な実施例においては、システムは、集積場、地区施設、収集車、センタ施設、最終処分施設を含むごみ処理システムであり、パラメータ値は、第1パラメータとして、ごみ組成率及び分別回収率、機器機材の単価、各種の換算率、各種の発生原単位を含み、第2パラメータとして、ごみ収集対象のエリア面積及び人口、ごみ発生量、ごみ最適回収頻度、集積場の設置単位を含み、放出量は、CO2、NOx、SOxの発生量、リサイクル量、最終処分量を含み、コスト演算手段又はステップは、集積場、地区施設、収集車、センタ施設、最終処分施設それぞれ毎に、コストを演算し、放出量演算手段又はステップは、集積場、地区施設、収集車、センタ施設、最終処分施設毎に、放出量を演算するよう構成されている。
【0011】
上記した好適な実施例においては、さらに、入力されたパラメータ値に基づいて、ごみ分別回収量を演算し、得られたごみ分別回収量及びパラメータ値のごみ回収最適頻度に基づいて、集積場、地区施設、収集車、センタ施設、最終処分施設それぞれの規模を演算し、該各施設及び設備の規模に基づいて、コスト及び放出量を演算する。
【0012】
さらに、第2パラメータ値の一部又は全部を種々に変更して、該変更されたパラメータ値に基づいてコスト及び放出量の推定演算を行い、それらを分析することにより、最適なパラメータ値の組を抽出するよう構成されている。
【0013】
【発明の実施の態様】
図1は、本発明のシミュレーション装置のブロック図を示しており、図1において、1は演算処理装置、2は入力装置、3は記憶装置、4は表示装置、5は印刷装置である。このようなシミュレーション装置の動作を、ごみ焼却プラントを含んだごみ処理システムの開設から撤去までの環境への影響を一例として、図2及び図3の処理フローを参照して、以下に説明する。なお、図2において、「CO2」は、ごみ処理システムが稼働中(運用上)のCO2発生量、「LCCO2」は、ライフサイクルCO2であって、ごみ処理システムの製造時及び廃棄時に発生するCO2発生量を含む、トータルでのCO2発生量を表す。したがって、LCCO2には運用上のCO2も含まれる。また、「NOx」及び「SOx」は、運用上の発生量を表している。
【0014】
図2は、コスト/放出量演算フローを示しており、該演算フローは、ステップS1及びS2において、システム管理者が初期条件、すなわち種々のパラメータ値を入力装置2から入力することによって開始される。パラメータ値は、システム管理者が主に入力する第1パラメータ値と、オペレータが主に入力する第2パラメータ値とを含んでいる。ステップS1においては、第1パラメータ値である、ごみの組成率及び分別回収率、各種機器機材の単価、各種換算率、及び各種発生原単位等の既定値が入力される。ステップS2においては、第2パラメータである、ごみ収集対象の面積及び人口、1日に1人が排出するごみの発生量、ごみの最適回収頻度、及びごみ集積場の設置単位等が入力される。
【0015】
初期条件が入力されると、演算処理装置1は、次にステップS3において、ステップS2で入力されたパラメータ値に応じて、処理対象のごみ回収量が算出される。このごみ回収量は、分別回収されるごみ種類毎のごみ回収量(ごみ分別回収量)として推定演算される。
【0016】
そして、ステップS4において、ごみ集積場のコスト及び該ごみ集積場から環境に放出される放出量が算出される。ごみ集積場コストの算出においては、ステップS1及びS2において入力された初期条件及びステップS3において算出されたごみ回収量に基づいて、必要なコンテナの台数及びごみ集積場の数と広さを算出し、そして、それらの値に基づいて、ごみ集積場設置等に必要なイニシャルコストを算出することによって実行される。放出量は、ごみ集積場に関連するLCCO2発生量として推定演算される。なお、ごみ集積場に関しては、該集積場の運用上のCO2発生が微量であることから無視することができ、よって、ごみ集積場の製造時及び廃棄時のCO2発生量、並びに、ごみ集積場に具備されるコンテナの製造時及び廃棄時のCO2の発生量の和が、LCCO2発生量として算出される。
【0017】
ステップS5においては、地区施設コスト及び該地区施設による放出量が算出される。地区施設コストは、例えば、厨芥用のコンポスト施設であり、該地区施設において使用されるエネルギ量等を算出し、それらに基づいて、該地区施設の開設及び維持管理に要するイニシャルコスト及びランニングコストを算出することによって行われる。ステップS5において算出される放出量は、CO2、LCCO2、NOx、SOxの発生量である。
【0018】
ステップS6においては、センタ施設のコスト及び該施設による放出量が算出される。センタ施設は、焼却施設又はガス化溶融施設、リサイクル施設、粗大ごみ処理施設等を備えるものであり、そのコストは、センタ施設開設及び維持管理のためのイニシャルコスト及びランニングコストを算出することにより行われる。放出量は、CO2、LCCO2、NOx、SOxの発生量である。また、このステップS6においては、ごみ焼却後の灰及び非焼却ごみの最終処分量及びリサイクル量も、放出量として演算される。
【0019】
そして、ステップS6で得られたごみの最終処分量に基づいて、ステップS7において、最終処分施設のコスト及び放出量が算出される。最終処分施設のコストは、必要な最終処分施設の容量、処理水量を算出し、それに基づいて最終処分施設のイニシャルコスト及びランニングコストを算出することによって行われる。放出量は、CO2、LCCO2、NOx、SOxの発生量である。
【0020】
ステップS8においては、収集車のコスト、及び収集車が環境に及ぼす放出量が算出される。収集車のコストにはごみ収集に要する人件費も含まれている。コスト算出には、ごみ収集に必要な収集車の全体の走行距離、収集車両の台数、収集車により消費される消費燃料を算出し、それに基づいて、収集車の購入等のためのイニシャルコストを算出し、さらに、その維持管理及び人件費を含むランニングコストを算出することによって行われる。なお、ごみ収集車には、ステップS6において算出された、最終処分されるごみ等を処分地に搬送するための車も含まれている。放出量は、CO2、LCCO2、NOx、SOxの発生量として算出される。
【0021】
以上の説明から明らかなように、ステップS7及びS8をステップS6の完了後に行う必要があることを除けば、ステップS4〜S6における演算には相互関係がないので、どのような順番にステップを実行しても良いことは言うまでもない。
【0022】
以上のステップによって得られたコスト及び放出量を、ステップS9において集計し、そして、集計されたコスト及び放出量を、ステップS10において記憶装置3に記憶し、かつ必要に応じて、ステップS11において、表示装置4に表示し印刷装置5において印字する。これにより、コスト/放出量演算フローが終了する。なお、表示装置4には、ステップS3〜S7において得られたコスト及び放出量を個々に表示することができるとともに、各ステップの演算過程で得られた数値を、必要に応じて表示することができる。
【0023】
また、オペレータの入力装置2からの入力により、ステップS2における第2パラメータ値の一部又は全部を更新し、上記と同様にしてコスト及び放出量を算出し、集計し、記憶する。例えば、ステップS2において、集積場の設置単位だけを変更して他のパラメータを同一とすれば、該変更によってコスト及び放出量がどのように変わるかをシミュレーションすることができ、したがって、集積場の設置単位をどのように設定することが好適であるかを、シミュレーションにより得ることができる。
【0024】
このようにして、パラメータ値を必要に応じて多様に変化させて、図2のコスト/放出量演算フローを実行することにより、多数のケースそれぞれにおけるトータル的なコスト及び放出量を得ることができる。図3は、このようにして得られた多数のケースのコスト/放出量に基づき、最適案を抽出するための最適案抽出フローである。
【0025】
この最適案抽出フローにおいては、ステップS12において、記憶装置3に記憶された各ケースのコスト及び放出量に重み付けをする。この重み付けは、すべての係数が1であってもよい。次に、ステップS13において重み付けされた値をコスト及び放出量毎に加算し、ケース毎のシステム全体のコスト及び放出量を演算する。そして、ステップS14において、加算後のコストが相対的に低くかつ放出量が相対的に低いケースを最適案として出力する。ステップS12における重み付けは、地域で重視されると想定されるコスト及び放出量の種類に応じて重み付けすることができ、例えば、CO2発生量が地区施設、収集車、センタ施設からのものであるか等に応じて、重み付けを変更することもできる。このように重み付け係数を変更することにより、例えば、センタ施設の周辺での放出量の絶対値が多少大きくても許容できる場合は、センタ施設周辺の放出量の重み付け係数を小さくし、住宅地内の集積場及び地区施設の放出量の重み付け係数を大きくすればよい。
【0026】
以下に、集積場のコスト及び放出量の算出について、具体例(ケース1及び2)を上げて説明する。ケース1及び2に共通に設定した初期条件(第1及び第2パラメータ値)は、以下の通りである。
・住民(人口):30万人
・ごみ排出量(ごみ発生量):1kg/人日(すなわち、300t/日)
・対象エリア面積及びセンタ施設:図4(A)に示すように、6×10kmとし、その中心地点にセンタ施設を配置する。
・ごみの基本組成率:図5(A)に示すように、厨芥30%、可燃(紙、繊維、草木等)ごみ38%、不適ごみ(プラスチック、ゴム、皮革等)13%、不燃ごみ(金属、ガラス、陶磁器等)9%、資源ごみ4%、粗大ごみ6%とする。
・ごみの容積換算率:図5(B)に示すように、びん類が200kg/m3、プラスチックが50kg/m3、雑芥、紙類及びカン類がそれぞれ100kg/m3とする。
・集積場の設置単位:図4に示すように、対象エリアを1km平方の60地区に分割し、各地区に100箇所の集積場を設ける。したがって、対象エリア全体では、6000箇所となる。集積場のスペースは、容積効率70%とする。
・集積場のコンクリート底面の厚さ:0.4m
・集積場のコンクリートの囲いの高さ×厚さ:0.5m×0.2m
・コンクリートのCO2発生原単位:製造時0.0357kg-C/kg、廃棄時0.0357kg-C/kg×10%
・コンクリートの比重:2.3
・プラスチックのCO2発生原単位:製造時0.4922kg-C/kg、廃棄時0.4922kg-C/kg×10%
ケース1及び2に共通ではない初期条件は、以下の通りである。
・集積場内のコンテナ:ケース2においては6000箇所すべてに必要なコンテナを配備するが、ケース1においてはコンテナを配備せずに、住民が収集日に集積場に持ち込むものとする。コンテナは、容量90リットルのポリ容器とし、その底面積は0.24m2、耐用年数は5年とする。
・ごみ分別回収率:ケース1においては、地区施設としての厨芥用コンポストが配置されておらず、ごみが全て集積場に持ち込まれるものとし、図5(C)に示すように、全体のごみ量に占める雑芥組成率は90%、紙、びん、カン、プラスチック、その他資源ごみの組成率は合計で4.0%、粗大ごみの組成率は6.0%とする。ケース2においては、厨芥用コンポストが各地区毎(60地区)に1つ設置されており、図5(C)に示すように、全体のごみ量に占める雑芥、紙、びん、カン、プラスチック、その他資源ごみ、粗大ごみの組成率はそれぞれ、64%、3.4%、2.8%、2.2%、4.0%、2.6%、6.0%とする。なお、コンポストでの厨芥の回収率を50%とし、したがって、全体のごみに占めるコンポストでの回収率は30%×50%=15%となる。
・最適回収頻度:図5(D)に示すように、ケース1においては、雑芥を4日毎に回収するものとし、紙、びん、カン、プラスチップ、その他資源ごみ及び粗大ごみは、30日毎に回収するものとする。ケース2においては、雑芥は2日毎、紙、その他資源及び粗大ごみは14日毎、びん、カン及びプラスチップは7日毎に回収するものとする。
【0027】
ステップS1及びS2において、ケース毎の上記した初期条件がオペレータによりシミュレーション装置に入力されると、演算処理装置1は、ステップS3において、ごみ分別回収量を算出する。算出の結果、1集積場当たり1日に集積されるごみの量は、図6(A)に示されるようになる。
【0028】
次に、演算装置1は、ステップS4において、集積場全体のコスト並びに放出量を計算するが、まず、コスト演算について説明する。
【0029】
ケース1は、上記したように集積場にコンテナを配置していないので、集積場のスペースとして、集積量が最大である雑芥(180kg)用を用意するものとすると、ごみ容積換算率100kg/m3及び容積効率70%により、スペースは、
180kg÷100kg/m3÷70%÷0.5m≒5m2
(ただし、積み上げ高さは0.5mとした)
が得られる。そして、集積場の建設コストの単価は例えば10万円/m2であるとすると、全体としての建設コスト(イニシャルコスト)は、
10万円/m2×5m2×6000箇所=30億円
となる。なお、ランニングコストは発生しないものとする。
【0030】
ケース2においては、各地区にコンポスト設備を備えていることから、ステップS5において地区施設コスト(及び放出量)の演算が必要となるが、集積場全体に配置されるコンテナの数は、該コンポストに投入される雑芥を差し引いたごみの量に対応して決定される。ごみの種類毎に必要なコンテナ数は、
コンテナ数=ごみ集積量(種類毎)÷容積換算率÷コンテナ容量(90リットル)
であり、回収日に1つの集積場に集積されるごみ量は、図6(B)に示すとおりであるから、種類毎に必要なコンテナの数は、図6(B)に示すようになる。そして、コンテナの耐用年数が5年であるから、60年間(センタ施設の耐用年数)に全ての集積場(6000箇所)で必要なコンテナの数は、
12個×6000箇所×60年÷5年=864000個
となる。コンテナの単価が例えば1万円であるとすると、60年間に必要なコンテナのコストは、
864000×10000=86億円
となる。
【0031】
また、ケース2においては、コンテナを用いているため、集積場のスペースは、12個のコンテナ用のスペースと雑芥用のスペースが必要となり、それぞれ以下の式により演算される。
コンテナ用スペース=12個×底面積0.24m2÷容積効率70%
雑芥用スペース=雑芥64kg÷容積換算率100kg/m3÷容積効率70%÷0.5m
(ただし、積み上げ高さは0.5mとした)
したがって、1集積場当たりのスペースは6m2となり、建設コストの単価を10万円/m2としたので、対象エリア全体の集積場(6000箇所)の建設費は、
10万円/m2×6m2×6000箇所=36億円
となる。以上から、ケース2における集積場コストが、
86億円+36億円=122億円
となる。
【0032】
以上のように、ケース1及び2における集積場のコストは、30億円及び122億円と推定される。
【0033】
次に、集積場に関連する放出量を推定演算する。なお、集積場の建設時の材料輸送に関連する放出量は微量のため無視するものとし、NOx及びSOxは発生しないものとする。
【0034】
ケース1においては、1集積場当たり必要なコンクリート量は、
底面5m2×厚さ0.4m+囲い(1m+5m+1m)×高さ0.5m×厚さ0.2m=2.7m3
2.7m3×比重2.3=6210kg
したがって、6000箇所の集積場全体での製造時及び廃棄時(製造時の10%)のCO2発生量は、
0.0357kg-C/kg×1.1×6210kg×6000箇所=1463トン-C
となり、運用時のCO2発生を無視できることから、この値は、LCCO2発生量となる。以上のように、ケース1においては、全集積場の建設及び廃棄において生じるLCCO2の発生量は、1463トン-Cと推定される。
【0035】
ケース2においては、1集積場当たり必要なコンクリート量は、
底面6m×厚さ0.4m+囲い(2m+3m+2m)×高さ0.5m×厚さ0.2m=3.1m3
3.1m3×比重2.3=7130kg
よって、全集積場の製造時及び廃棄時のCO2発生量、すなわちLCCO2発生量は、
0.0357kg-C/kg×1.1×7130kg×6000箇所=1680トン-C
となる。
【0036】
ケース2におけるコンテナのLCCO2は、
0.4922kg-C/kg×1.1×5kg/個×864000個=2339トン-C
したがって、ケース2における全集積場によるLCCO2発生量は、
1680トン-C+2339トン-C=4019トン-C
となる。
【0037】
以上のようにして、ステップS1及びS2において入力した具体的数値のパラメータ値に基づいて、ステップS3においてごみ回収量の推定演算を行い、そして、ステップS4において集積場に関連するコスト及び放出量が推定演算される。なお、上記した演算は、入力装置2から入力された種々のパラメータ値及び記憶装置3に記憶された演算式に基づいて、演算処理装置1が自動的に演算するようプログラムされている。該プログラムも記憶装置3に予め記憶されている。
【0038】
他のステップS5〜S9に関しても、これらの各ステップに必要なパラメータ値をステップS1及びS2において入力することにより、それに基づいてコスト及び放出量をそれぞれ推定演算することができることは言うまでもない。ただし、ステップS6においては、放出量として最終処分量も演算し、ステップS8におけるコスト及び放出量の算出に、ステップS6で算出した最終処分量も勘案している。
【0039】
図7は、上記したケース1及びケース2のそれぞれにおいて、センタ施設の内容を相違させた場合の、ごみリサイクル量及び最終処分量、コスト(イニシャルコスト及び60年間のランニングコスト)及びステップS9で集計される放出量(ごみ処理システム全体の60年間の総合的な、CO2、LCCO2、NOx、SOx発生量)の推定値を示している。なお、センタ施設の相違によって、ケース1をケース1−1及び1−2と表し、ケース2をケース2−1及びケース2−2と表すことにする。ケース1−1及び2−1においては、センタ施設として、リサイクル施設、ダイオキシン対策済みの焼却施設、及び粗大ごみ処理施設を備え、ケース1−2及び2−2においては、リサイクル施設、ガス化溶融施設、及び粗大ごみ処理施設を備えているものとする。
【0040】
図7から明らかなように、ケース2−1及び2−2においては、イニシャルコストがケース1−1及び1−2に比べて少々高くなることが推定されるものの、ごみ焼却施設の耐用年数60年間で放出量を推定すれば、総合的なCO2、LCCO2、NOx、SOxの発生量が後者に比べて顕著に少なくなっている。したがって、センタ施設をガス化溶融施設にすることが、環境にとって有効であることが推定できる。
【0041】
次に、図2のステップ8に示した、ごみ処理システムに関するごみ収集車(人件費を含む)のコスト及び放出量(CO2、NOx、SOx)の算出について、具体的に説明する。
【0042】
この例においては、ごみ収集の地域全体を、図4(A)に示すように、10km×6kmとし、該地域の中心にセンタ施設を配置し、該地域を1km平方の60地区に分割し、各地区を100区画に分けて各区画に集積場を設けるものとする。したがって、地域全体としてごみ集積場は6000箇所となる。また、先の例と同様に、人口を30万人とし、ごみ発生量を1.1kg/人日とする。さらにまた、1集積場1日当たりの集積量を図6(A)の表に示すとおりとしたが、回収頻度及び1集積場1回収日当たりの分別回収のごみ集積量を、図6(C)の表に示す通りとする。これらのパラメータ値は、ステップS2において入力装置2から入力され、ステップS3において演算される。
【0043】
まず、ごみの収集車両の必要台数(保持台数)及び走行距離、走行時間について演算する。
【0044】
雑芥の回収について
雑芥の回収には2t積みパッカー車を使用するものとし、入力装置2から、2tパッカー車の嵩比重、可能積載量及びごみ圧縮率を、以下の通り入力する。
嵩比重=0.180t/m3=180kg/m3
可能積載量(w)=1.8t/台回=1800kg/台回
演算装置1は、ケース1について、パッカー車の保有台数を以下のようにして求める。
【0045】
1台のパッカー車が1出動当たり回収する集積場の数即ち(区画数)nGは、図6(C)から、1区画、1収集毎に180kgを回収する必要があり、パッカー車1台当たり1800kgを積載することができるから、1台が1出動で担当できる区画数nGは、
nG=1800/180=10区画/台
となる。すなわち、ケース1の場合は、1台の2tパッカー車が10区画分の雑芥を回収してセンター施設に戻り、そして、再度回収に向かうことを繰り返すことになる。
【0046】
次に、雑芥回収のための2tパッカ車の1日当たりの出動延べ台数NAを求め、そしてその値に基づいて1日当たりの延べ走行距離LTを求める。
【0047】
図4(A)の全体地域(6000区画)をセンター施設を中心にして第1〜第4象限の4つに分割し、各象限に1500区画が含まれるように設定する。図4(B)には、第2象限を拡大表示している。
【0048】
ケース1(及び2)の場合、雑芥を4日に1度回収し(ds=4)、しかも全地域を4つの象限に分けたので、各象限の雑芥は1日で全て回収されることになる。すなわち、各象限において、雑芥回収に要する日数Dは、
D=1日
であり、1日当たりの回収対象区画数NGは、
NG=1500区画/日
となる。
【0049】
また、パッカー車は6000区画に対して4日に1度は出動するが、その際、中心のセンター施設からb=0.1km間隔の区画分割線に沿って、直線状に東西南北に走行するものとする。さらに、1台のパッカー車が1区画当たり走行する距離を0.15km/区画と仮定すると、1台のパッカー車の1出動当たりnG区画を走行する場合の走行距離lGkm/台は、
lG=0.15km/台・nG
となる。
【0050】
そして、ケース1の場合、1台が1出動で担当する区画数nG=10であるから、各象限(1500区画)例えば、図4(B)の第2象限の雑芥を1日で回収するに必要なパッカー車の延べ台数NA台/日は、
となる。この延べ台数NAは、4つの象限各々の雑芥を1日で回収するに必要な台数として演算したが、各象限の雑芥は4日に1度回収されるから、NAは地区全体の雑芥を回収するに必要な延べ台数となる。
【0051】
図4(B)に示すように、センター施設から全ての各象限の1500区画までの往復に要する距離(現地でのごみ回収中の走行距離を含まず)は、東西に走行する延べ距離Lhkmと南北に走行する延べ距離Lvkmとの和で表される。そして、センタ施設に近い区画分割線ほどパッカー車が走行する頻度が線形的に増大するから、第2象限における1水平ラインの往復走行距離は2h30!、1垂直ラインの往復走行距離は2v50!で表される。したがって、Lh及びLvは、以下のように表すことができる。
となる。
【0052】
また、ケース1の場合、各回収区画nG内で1台当たりlG=1.5km走行するから、第2象限において回収に必要な区画パッカー車全体の走行延べ距離LGkm/日(各回収区画とセンタ施設との間の往復走行距離は含まず)は、
したがって、ケース1において、パッカー車が各象限において雑芥を回収するに要する1日の延べ走行距離Lkm/日は、
となる。全体地域を収集するためには4日間を要するので、4日間での延べ走行距離LTkm/4日は、
となる。
【0053】
なお、全体地域での延べ走行距離LTを算出する式を汎用化すると、以下のように表すことができる。
LT={4・h・v・b/(nG・ds)}・(h+v+2)+0.15・nG・NA
ただし、hは、1象限中の水平方向の区画数
vは、1象限中の垂直方向の区画数
bは、1区画の水平距離、垂直距離
dsは、1区画の回収頻度日数
次に、ケース1における2tパッカー車の必要台数(当初購入台数)NPを算出する。
【0054】
上記から、1出動当たりの平均走行距離Lmeankm/回及び平均走行時間t1H/回(ただし、平均速度Vmean=25km/H(時間)とする)は、
となる。
【0055】
一方、1台当たりの1日の延べ(合計)走行時間Tは、1日の就業時間td(8H)を超えることができず、これらの関係を以下の不等式を満足するよう設定する。
T=nA(t1+t2・nG)+tM≦td
【0056】(1)
ただし、nAは1台が1日に出動しうる回数であり、t2は1区画での積み込み時間であって0.05H/回に設定し、tMは、センター施設での所要時間であって2H/日に設定する。tMは、出動前点検、清掃、昼休み、休憩等の時間を含んでいる諸所要時間である。
【0057】
したがって、
すなわち、ケース1では、2tパッカー車が6回/日台、出動可能であり、必要な保有台数NPは、10パーセントの余裕を見て、
が得られる。
【0058】
ケース2について、ケース1の場合と同様に、1台が1出動で担当できる区画数nG、各象限の雑芥回収に要する日数D、1日当たりの回収対象区画数NG、1台のパッカー車の1出動当たりnG区画を走行する場合の走行距離lG、各象限の雑芥を1日で回収するに必要なパッカー車の延べ台数NA、全車両走行延べ距離L、1出動当たりの平均走行距離Lmean、1出動当たりの平均走行所要時間t1H、1日当たりのパッカー車の出動可能回数nA回、パッカー車の保有台数NPを推定演算すると、以下のようになる。
nG=1800/128≒14区画/台
D=1日
NG=1500区画/日
lG=2.1km/台
NA=1500/nG≒108台/日
L=1103km/日
Lmean=10.3km/回
t1=0.42H/回(=25分/回)
nA=5回/日台
NP=24台
紙、ビン、カん、プラスチック、その他資源ごみの回収について
これらのごみは4tトラックを用いて回収するものとし、その嵩比重を0.14t/m3とし、実積載量w=3.5t/台回(=3500kg/台)とする。しかしながら、4tトラックに3.5tを積み込むまで走り回ると仮定することは現実にそぐわないので、1日当たりの1台の可能な出動回数を
nA=1回/日台
と設定し、また、1台が1出動で回収できる区画数nGを、式(1)を変形した以下の式に基づいて演算するものとする。
nG≦(1/t2)・{(td−tM)/nA−t1}
ケース1の場合、トラックの1出動当たりの平均走行所要時間t1、1区画での平均積み込み所要時間t2、センターでの諸所要時間tM、就業時間tdを、
t1=0.5H/回
t2=1/12H/区画
tM=2H
td=8H
と設定した。したがって、
=66区画/台そして、ケース1の場合の1日当たりの回収対象延べ区画数NG、1日当たりの出動延べ台数NA、全車両走行延べ距離LT、1出動当たりの平均走行距離Lmean、トラックの保有台数NPを演算すると、以下のようになる。
ケース2の場合は、図6(C)に示したように分別回収を前提としており、4tトラックの1日当たりの1台の出動回数nA、1出動当たりの平均走行所要時間t1、1区画での積み込み所要時間t2、センタでの1日当たりの諸所要時間tM、就業時間tdを以下のように設定する。
nA=1回/(台,日)
t1=0.6H/回
t2=1/12H/区画
tM=2H/日
td=8H/日
したがって、1台が1出動で回収できる区画数nGを、式(1)から逆算して、
が得られる。
【0059】
紙及びその他資源については、図6(C)に示したように、14日毎に回収すると設定しているので、1日当たりの回収対象区画延べ数NGは、
NG=6000/14=429区画/日
となる。
【0060】
1日当たりの出動延べ台数NA、1日当たりの全車両走行延べ距離LT、1出動当たりの平均走行距離Lmean、トラックの保有台数NPを求めると、以下のようになる。
ケース2におけるビン、カン、プラスチックの回収においては、図6(C)に示したように、7日毎に回収すると設定しているので、1日当たりの回収対象区画延べ数NGは、
NG=6000/7=857区画/日
となる。
【0061】
1日当たりの出動延べ台数NA、1日当たりの全車両走行延べ距離LT、1出動当たりの平均走行距離Lmean、トラックの保有台数NPを求めると、以下のようになる。
粗大ごみの回収について
粗大ごみの回収については、4tトラックを使用するものとする。ケース1及びケース2の収集頻度及び回収量は同一であるので、一方のケースについてのみ計算すればよい。
【0062】
4tトラックの可能積載量wを3500kgと設定すると、1台が1出動で担当する区画数nGは、
となる。そして、1日当たりの回収対象延べ区画数NG及び延べ台数NA、1日当たりの全車両走行延べ距離LT、1出動当たりの平均走行距離Lmean、1出動当たりの平均走行所要時間t1、1日当たりの出動可能回数nA、車両保有台数NPを演算すると、以下の値が得られる。
最終処分施設への輸送について
センタ施設から最終処分施設への輸送距離は10kmに設定し、ケース1の場合もケース2の場合も、10tトラックを1台保有すると設定する。
【0063】
そして、ケース1の場合は、1日当たり4往復で走行延べ距離LTは、
LT=10・2・4=80km/日
となり、ケース2の場合は、1日当たり3往復で走行延べ距離LTは、
LT=10・2・3=60km/日
となる。なお、最終処分施設への埋立ごみの量は、ステップS6での演算の結果得られるものであるが、ケース2においては、分別回収をしているため埋立ごみの量が少なくなり、したがって、ケース1の4往復のトラック輸送に比べて1往復少ない3往復に設定した。
【0064】
次に、演算装置1は、ごみ処理システムのライフサイクルにわたっての、ケース1及びケース2それぞれのごみ収集の車両及び人件費に関連するコスト(イニシャル・コスト及びランニング・コスト)、並びに放出量(CO2、NOx、及びSOx放出量)を、図8〜図12に示した式に基づいて算出する。この例においては、ライフサイクルを60年と設定し、車両の追加購入費用はイニシャル・コストに算入している。また、演算に必要なパラメータ及び演算式は、予め入力され記憶されているものとする。
【0065】
ケース1のイニシャル・コスト(図8)の演算について説明すると、雑芥回収用の2tパッカー車、紙、びん、カン、プラスチック、その他資源用の4tトラック、粗大ごみ用の4tトラック、センター施設から最終処分施設へ搬送用の10tトラックそれぞれについて、(9)購入総費用を演算し、それらを加算することによって、イニシャル・コストが演算される。
【0066】
雑芥回収用の2tパッカー車については、例えば、(2)実態寿命=7年、及び(6)車両単価=600万円が予め設定され記憶されている。そして、ケース1について上記得られた2tパッカー車の必要保有台数NP=24台が(1)当初購入台数として用いられ、雑芥回収に必要なイニシャル・コストの(9)購入総費用=14.46億円が得られる。
【0067】
紙、びん、カン、プラスチック、その他資源の回収用の4tトラックについては[(1)当初購入台数=8台、(2)実態寿命=7年、(6)車両価格=470万円]、(9)購入総費用=3.25億円が得られる。
【0068】
粗大ごみについては[(1)当初購入台数=6台、(2)実態寿命=7年、(6)車両単価=470万円]、(9)購入総費用2.44億円が得られる。
【0069】
センター施設から最終処分場への搬入については[(1)当初購入台数=1台、(2)実態寿命=7年、(6)車両単価=1200万円]、(9)購入総費用1.1億円が得られる。
【0070】
したがって、ケース1のイニシャル・コストは、
14.46億円+3.25億円+2.44億円+1.1億円=21.25億円
となる。
【0071】
同様にしてケース2のイニシャル・コストを算出すると、24.79億円となり、イニシャル・コストに関しては、ケース1の方がケース2よりも優れていることがシミュレーションにより分かる。
【0072】
また、図9に示した式に基づいてランニング・コストを演算すると、ケース1の場合は491.54億円、ケース2の場合は561.24億円が得られる。
【0073】
したがって、60年間のライフサイクルを通してのトータル・コストを演算すると、
ケース1の場合、512.79億円
ケース2の場合、586.03億円
が得られる。
【0074】
さらに、演算装置1は、図10〜図12に示した式に基づいてCO2、NOx、SOxの発生量を演算する。これにより、ライフサイクルに渡っての収集車及び人件費のコスト及び放出量をシミュレーションすることができる。
【0075】
上記説明した実施例は、ごみ処理システムに関連する環境影響シミュレーションに関するものであるが、本発明はさらに、上下水道システム、発電システム、地域エネルギ供給システム等の、種々のシステムの環境影響シミュレーションに適用できることは明らかであろう。また、将来の地区別人口変動、地価変動、機材価格変動等を予測してパラメータとして入力することが可能であるので、本発明を都市計画のサポート手段として用いれば、極めて有効である。
【0076】
以上説明したように、本発明によれば、設備を含んだ種々のシステムの開設から撤去までの所定期間における環境に対する影響をシミュレーションすることができるので、環境及び社会機能との整合性を考慮する上で、極めて有効である。また、地球温暖化及び環境汚染を予測する上でも極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシミュレーション装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明をごみ処理システムのシミュレーションに適用した場合の、コスト/放出量演算フローの図である。
【図3】本発明をごみ処理システムのシミュレーションに適用した場合の、最適案抽出フローの図である。
【図4】図2のコスト/放出量演算フローにおいて入力されるパラメータの一例であるごみ収集エリア、センタ施設設置位置、及び集積場設置する地区区画の具体例を示す模式図である。
【図5】図2のコスト/放出量演算フローにおいて入力されるパラメータの具体例を示す図である。
【図6】図2のコスト/放出量演算フローのステップS3及びS4において推定演算された、1集積場1日当たりのごみ集積量及び1集積場1回収日当たりの分別回収のごみ集積量の具体例を表す図である。
【図7】具体例に基づいて図2のコスト/放出量演算フローにおいて推定演算されたコスト及び放出量を示すグラフである。
【図8】図2のコスト/放出量演算フローのステップS8においてイニシャル・コストの演算に用いられる演算式等を例示した図である。
【図9】図2のコスト/放出量演算フローのステップS8においてランニング・コストの演算に用いられる演算式等を例示した図である。
【図10】図2のコスト/放出量演算フローのステップS8においてCO2発生量の演算に用いられる演算式等を例示した図である。
【図11】図2のコスト/放出量演算フローのステップS8においてNOx放出量の演算に用いられる演算式等を例示した図である。
【図12】図2のコスト/放出量演算フローのステップS8においてSOx放出量の演算に用いられる演算式等を例示した図である。
Claims (5)
- ごみを分別して集積する集積場、収集車、センタ施設、最終処分施設からなる施設及び設備を含んだごみ処理システムの所定期間における環境に対する影響をシミュレーションするための環境影響シミュレーション装置において、
前記ごみ処理システムのコスト及び環境影響をシミュレーションするための第1組及び第2組のパラメータ値を含むパラメータ値であって、第1組のパラメータ値は、集積場に集積される雑芥、資源ごみ、粗大ごみの割合を示すごみ組成率、及び集積場に集積されるごみのうちのコンポストで回収されるごみの割合を示す分別回収率、機器機材の単価、集積場におけるごみが集積可能なスペースの割合を示す容積効率、雑芥、資源ごみ、粗大ごみの重量/体積の換算率及び嵩比重、1区画での収集車への積み込み時間、集積場、センタ施設、最終処分施設の製造時及び廃棄時の、原料毎の1kg当たりに発生されるCO2の重量を示すCO2発生原単位、収集車の車両製造時及び廃棄時の1台当たりのCO2の重量、収集車の走行時及び収集時の1台当たり及び1km当たりのCO2及びNOxの重量、収集車の1台当たり及び1km当たりのSOxの重量含み、第2組のパラメータ値は、ごみ収集対象のエリア面積及び人口、ごみ発生量、ごみ回収頻度、1つの集積場に集積されるごみが回収されるべきエリアの、対象エリア全体での数である集積場の設置単位を含む、パラメータ値を入力する入力手段と、
入力された第1及び第2のパラメータに基づいて、全体のごみ収集対象エリアの分別回収されるごみ種類毎のごみ分別回収量を推定演算する手段と、
入力された前記第1及び第2組のパラメータ値及び算出されたごみ分別回収量に基づいて、前記ごみ処理システムに係わるコストを、集積場、収集車、センタ施設、最終処分施設毎に、必要なコストを演算するコスト演算手段であって、
得られたごみ分別回収量及び第2組のパラメータ値のごみ回収頻度に基づいて、全体のごみ収集エリアに必要なコンテナの台数、集積場の数及び広さを算出し、
収集車の全体の走行距離、台数及び消費燃料を算出し、
センタ施設の規模を算出し、
センタ施設でごみ焼却後の灰及び非焼却ごみの最終処分量を算出し、算出された最終処分量に基づいて、必要な最終処分施設の容量及び処理水量を算出し、
算出されたコンテナの台数及び集積場の数及び広さに基づいて、集積場の設置に必要なイニシャルコストを算出し、
算出された収集車の全体の走行距離、台数、及び消費燃料に基づいて、収集車の購入のためのイニシャルコスト、並びに、収集車の維持管理費及び収集のための人件費を含むランニングコストを算出し、
算出されたセンタ施設の規模に基づいて、センタ施設の開設及び維持管理のためのイニシャルコスト及びランニングコストを算出し、
算出された最終処分施設の容量及び処理水量に基づいて、最終処分施設のイニシャルコスト及びランニングコストを算出し、
算出されたイニシャルコスト及びランニングコストを集計する
よう構成されているコスト演算手段と、
入力された前記第1及び第2組のパラメータ値並びに推定演算されたごみ分別回収量に基づいて、前記所定期間において前記システムから環境に放出されるCO2、NOx、SOxの発生量、最終処分量、及びリサイクル量を含んだ放出量を、集積場、収集車、センタ施設、最終処分施設毎に、放出量を演算する放出量演算手段であって、
得られたごみ分別回収量及び第2組のパラメータ値のごみ回収頻度に基づいて、全体のごみ収集エリアに必要なコンテナの台数、集積場の数及び広さを算出し、
収集車の全体の走行距離、台数及び消費燃料を算出し、
センタ施設の規模を算出し、
センタ施設でごみ焼却後の灰及び非焼却ごみの最終処分量を算出し、算出された最終処分量に基づいて、必要な最終処分施設の容量及び処理水量を算出し、
算出されたコンテナの台数及び集積場の数及び広さに基づいて、集積場の製造及び廃棄時のCO2の発生量を算出し、
算出された走行距離、台数及び消費燃料に基づいて、放出されるCO2、NOx、SOxの発生量を算出し、
センタ施設の規模に基づいて、放出されるCO2、NOx、SOxの発生量を算出し、
算出された最終処分施設の容量及び処理水量に基づいて、CO2、NOx、SOxの発生量を算出し、
算出された放出量を集計する
よう構成されている放出量演算手段と、
集計により得られたコスト及び放出量を記憶する記憶手段と
を備えていることを特徴とする環境影響シミュレーション装置。 - 請求項1記載の環境影響シミュレーション装置において、
前記第2組のパラメータ値として複数組入力されたときに、前記記憶手段は、入力された複数組のそれぞれについて、演算されたコスト及び放出量を記憶するよう構成され、
前記環境影響シミュレーション装置はさらに、前記記憶手段に記憶された前記組毎のコスト及び放出量を分析して、最適な第2組のパラメータ値を抽出する最適案抽出手段であって、各組において、得られたコストそれぞれに重み付けし且つ放出量それぞれに重み付けし、該重み付けされたコスト及び放出量の値をコスト及び放出量毎に加算し、加算後のコストが相対的に低くかつ放出量が相対的に低い組を、最適案として出力する最適案抽出手段を備えている
ことを特徴とする環境影響シミュレーション装置。 - ごみを分別して集積する集積場、収集車、センタ施設、最終処分施設からなる施設及び設備を含んだごみ処理システムの所定期間における環境に対する影響をシミュレーションするための環境影響シミュレーション方法において、
前記ごみ処理システムのコスト及び環境影響をシミュレーションするための第1組及び第2組のパラメータ値を含むパラメータ値であって、第1組のパラメータ値は、集積場に集積される雑芥、資源ごみ、粗大ごみの割合を示すごみ組成率、及び集積場に集積されるごみのうちのコンポストで回収されるごみの割合を示す分別回収膣、機器機材の単価、集積場におけるごみが集積可能なスペースの割合を示す容積効率、雑芥、資源ごみ、粗大ごみの重量/体積の換算率及び嵩比重、1区画での収集車への積み込み時間、集積場、センタ施設、最終処分施設の製造時及び廃棄時の、原料毎の1kg当たりに発生されるCO2の重量を示すCO2発生原単位、収集車の車両製造時及び廃棄時の1台当たりのCO2の重量、収集車の走行時及び収集時の1台当たり及びkm当たりのCO2及びNOxの重量、収集車の1台当たり及びkm当たりのSOxの重量を含み、第2組のパラメータ値は、ごみ収集対象のエリア面積及び人口、ごみ発生量、ごみ回収頻度、1つの集積場に集積されるごみが回収されるべきエリアの、対象エリア全体での数である集積場の設置単位を含む、パラメータ値を入力する入力ステップと、
入力された第1及び第2のパラメータに基づいて、全体のごみ収集対象エリアの分別回収されるごみ種類毎のごみ分別回収量を推定演算するステップと、
入力された前記第1及び第2組のパラメータ値及び算出されたごみ分別回収量に基づいて、前記ごみ処理システムに係わるコストを、集積場、収集車、センタ施設、最終処分施設毎に、必要なコストを演算するコスト演算ステップであって、
得られたごみ分別回収量及び第2組のパラメータ値のごみ回収頻度に基づいて、全体のごみ収集エリアに必要なコンテナの台数、集積場の数及び広さを算出するステップと、
収集車の全体の走行距離、台数及び消費燃料を算出するステップと、
センタ施設の規模を算出するステップと、
センタ施設でごみ焼却後の灰及び非焼却ごみの最終処分量を算出し、算出された最終処分量に基づいて、必要な最終処分施設の容量及び処理水量を算出するステップと、
算出されたコンテナの台数及び集積場の数及び広さに基づいて、集積場の設置に必要なイニシャルコストを算出するステップと、
算出された収集車の全体の走行距離、台数、及び消費燃料に基づいて、収集車の購入のためのイニシャルコスト、並びに、収集車の維持管理費及び収集のための人件費を含むランニングコストを算出するステップと、
算出されたセンタ施設の規模に基づいて、センタ施設の開設及び維持管理のためのイニシャルコスト及びランニングコストを算出するステップと、
算出された最終処分施設の容量及び処理水量に基づいて、最終処分施設のイニシャルコスト及びランニングコストを算出するステップと、
算出されたイニシャルコスト及びランニングコストを集計するステップと
からなるコスト演算ステップと、
入力された前記第1及び第2組のパラメータ値並びに推定演算されたごみ分別回収量に基づいて、前記所定期間において前記システムから環境に放出されるCO2、NOx、SOxの発生量、最終処分量、及びリサイクル量を含んだ放出量を、集積場、収集車、センタ施設、最終処分施設毎に、放出量を演算する放出量演算ステップであって、
得られたごみ分別回収量及び第2組のパラメータ値のごみ回収頻度に基づいて、全体のごみ収集エリアに必要なコンテナの台数、集積場の数及び広さを算出するステップと、
収集車の全体の走行距離、台数及び消費燃料を算出するステップと、
センタ施設の規模を算出するステップと、
センタ施設でごみ焼却後の灰及び非焼却ごみの最終処分量を算出し、算出された最終処分量に基づいて、必要な最終処分施設の容量及び処理水量を算出するステップと、
算出されたコンテナの台数及び集積場の数及び広さに基づいて、集積場の製造及び廃棄時のCO2の発生量を算出するステップと、
算出された走行距離、台数及び消費燃料に基づいて、放出されるCO2、NOx、SOxの発生量を算出するステップと、
センタ施設の規模に基づいて、放出されるCO2、NOx、SOxの発生量を算出するステップと、
算出された最終処分施設の容量及び処理水量に基づいて、CO2、NOx、SOxの発生量を算出するステップと、
算出された放出量を集計するステップと
からなる放出量演算ステップと、
集計により得られたコスト及び放出量を記憶する記憶ステップと
を備えていることを特徴とする環境影響シミュレーション方法。 - 請求項3記載の環境影響シミュレーション方法において、
前記第2組のパラメータ値として複数組入力されたときに、前記記憶ステップは、入力された複数組のそれぞれについて、演算されたコスト及び放出量を記憶し、
前記環境影響シミュレーション方法はさらに、前記記憶手段に記憶された前記組毎のコスト及び放出量を分析して、最適な第2組のパラメータ値を抽出する最適案抽出ステップであって、各組において、得られたコストそれぞれに重み付けし且つ放出量それぞれに重み付けし、該重み付けされたコスト及び放出量の値をコスト及び放出量毎に加算し、加算後のコストが相対的に低くかつ放出量が相対的に低い組を、最適案として出力する最適案抽出ステップを含んでいる
ことを特徴とする環境影響シミュレーション方法。 - ごみを分別して集積する集積場、収集車、センタ施設、最終処分施設からなる施設及び設備を含んだごみ処理システムの所定期間における環境に対する影響をシミュレーションするための環境影響シミュレーション方法であって、請求項3又は4記載の環境影響シミュレーション方法を実行するためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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