既存の下水処理システムと課題

衛生廃棄物の管理は、初期の定住した文明以来の懸念事項でした。 歴史的に、廃水は処理として希釈と酸化を利用して、最も近い水路に排出されていました。 この「自己浄化」の考え方は正しくありませんでした。 多くの汚染物質は、十分な曝露、時間、および希釈を伴う自然なプロセスによって除去できます。 しかし、人口増加と廃水中の汚染物質の増加により、このアプローチは不十分になっています。 水系感染症の発見は、人間の健康を保護するために飲料水から廃水を分離することを目的とした衛生状態の開発をもたらしました。 参照 それ以来、多くの処理システムが開発され、生のし尿が海洋に流入するのを減らしています。 以下は、今日使用されている一般的な廃水処理システムの概要です。

システム選択に関する考慮事項

今日、廃水を管理するさまざまな方法があります。 廃水処理方法の選択は、場所と状況に大きく依存します。 下水道の集中型処理システムまたはオンサイト（分散型）処理システムのどちらのタイプのシステムがより適切であるかは、多くの要因によって決まります。 あるコミュニティに最適なソリューションは、別のコミュニティでは機能しない場合があります。 システム選択に関する考慮事項には、次のものが含まれます。 

• コミュニティ
• 人口規模
• 社会的および文化的規範と期待
• 政治的支援または規制上の制約
• 地域の地質学と水文学
• 既存のインフラストラクチャ

の島で廃水処理を集中化するための作業のこれらのケーススタディを参照してください ロアタン、ホンジュラス および ボネール島.

地域の状況に基づいて最適なシステムを決定する際に、社会的、人間の健康、および環境の基準を説明する意思決定支援ツールが現在不足しています。 ツールが開発されるにつれ、治療の程度と海洋を保護するための最も効果的な技術に関する海洋開業医の洞察を含めることが重要です。 訪問 持続可能な衛生と水管理ツールボックス 衛生システムと技術についてもっと学ぶために。

一元化された廃水処理プラント（WWTP）と下水道

人口密度の高い地域や工業都市は、下水を受け入れて処理するために、主に集中型下水処理プラント（WWTP）に依存しています。 地下下水道管の複雑なネットワークは、重力とポンプを使用して、家や建物から下水処理場に下水を運びます。 下水が下水処理場に到着すると、いくつかの処理段階を経て排出されます。 使用する処理の種類と処理水の水質は、場所、水の状態、処理技術の利用可能性、およびその他の要因によって異なります。 ただし、治療が必要な場合でも、失敗は一般的であり、規制が適切な治療を保証していると想定すべきではありません。 地方自治体および施設レベルでは、栄養素の負荷とその結果としての富栄養化に対処するために、排水中の栄養素濃度の制限が一般的に実施されています。 処理基準は有用ですが、栄養素削減対策を広く実施しなければ、海洋生態系を汚染から保護するには十分ではありません。

下水が下水処理場に到着すると、いくつかの処理段階を経て排出されます。 使用する処理の種類と処理水の水質は、場所、水の状態、処理技術の利用可能性、およびその他の要因によって異なります。 ただし、治療が必要な場合でも、失敗は一般的であり、規制が適切な治療を保証していると想定すべきではありません。 地方自治体および施設レベルでは、排水中の栄養素濃度の制限は、栄養素の負荷とその結果として生じる問題に対処するために一般的に実施されています。 富栄養化。 処理基準は有用ですが、栄養素削減対策を広く実施しなければ、海洋生態系を汚染から保護するには十分ではありません。

• プライマリー、または物理的な処理は、スクリーニングから始まります。下水は、大きな固形物を除去するためにスクリーンを通過します。 流出 次に、重力が追加の浮遊物質を沈殿させるのに役立つ沈殿タンクに運ばれます。
• 二次、または生物学的処理は、消毒前に下水から有機物を除去することを目的としています。 酸素と微生物は、汚染物質を分解する生化学反応を触媒および促進するために使用されます。 このプロセスは自然のシステムをモデル化し、曝気または追加の酸素への曝露によってより効率的になります。 分解には酸素が必要であり、曝気は溶存ガスの除去に役立ちます。 これらの反応は、最終的に残りの粒子が沈降するのを促進します。 生物学的処理の一般的な手法には、微生物が利用できる表面積とその密度を高めるトリクルフィルターと活性汚泥が含まれます。
• 第三紀、または化学的処理は、さらなる沈降と栄養素の除去を促進するために使用されます。 追加されたポリマーは汚染物質を引き付けて塊を作り、炭素または木炭フィルターは物理吸着を触媒して栄養素を減らします。
• 最後に、排水を消毒して、残っている病原体を中和します。 塩素は最も一般的な消毒剤のXNUMXつですが、 UV または、残留化学物質濃度を最小限に抑えるためにオゾンが好ましい場合があります。 参照

取水管から放流までのWWTPを通る排水の流れ。 ソース： マリクとアレフィン2018

一部の国では一次および二次処理が必要であり、三次処理を組み込んだ施設の数が増えています。 参照 ただし、治療が必要な場合でも、失敗は一般的であり、施行されている法律が適切な治療を示していると想定すべきではありません。 さらに、排水中の栄養素濃度の制限は、栄養素の負荷とその結果に対処するために、地方自治体および施設レベルで実施されています。 処理基準は有用ですが、海洋生態系を汚染から保護するには十分ではありません。

合流式下水道システム

大都市では、多くの風景が欠けています 吸収 土壌、草地、森林、およびその他の自然の特徴が提供する保持機能。 雨が降ると、水は不浸透性の（つまり舗装された）表面を流れ、がれきや汚染物質を集め、一般に 雨水。 水域への影響を最小限に抑えるために、多くの都市では合流式下水道を建設し、雨水を集めて下水と同じ集中型下水処理施設に輸送しています。 これにより、処理プラントは、雨水に含まれる油、農薬、バクテリア、堆積物、およびその他の汚染物質を除去することができます。 合流式下水システムは効率的であるように見えますが、激しい嵐、大規模な融雪、そして時には小雨でさえ、これらのパイプ、貯蔵タンク、および処理システムの容量を超える可能性があります。 過負荷システムは、生下水を含む大量の未処理の廃水を水路に排出します。 米国では、40万人が合流式下水道を利用しており、合流式下水道のオーバーフローイベントでは、年間3兆リットルを超える未処理の下水と雨水流出が発生しています。 参照

廃水管理の詳細については、Wastewater101ウェビナーをご覧ください。

分散型治療システム

分散型廃水処理システム、または非縫製衛生システムは、し尿を管理するための小規模なオンサイトシステムです。

従来のオンサイト浄化槽システムを通る廃水の流れ。 出典：EPA Office of Water 2002

分散型廃水処理システムは、廃水が生成される場所で廃水を収集、処理、および排出します。 多くの種類のオンサイト処理システムが存在します。 次のタイプは、世界的に最も一般的です。

• 汚水だまり 封じ込めと処理のステップがXNUMXつあります。 掘られた、または建てられたピットは、自然に落ち着くために排水を集めます。 ピットは裏打ちされていないか、石またはコンクリートの障壁で土壌や地下水から分離されている可能性があります。 セスプールは適切な治療を提供しておらず、多くの場所でより効果的な治療システムに取って代わられています。
• コンテナベースのシステム 現場で廃棄物を収集して保管し、処理のために廃棄物を他の場所に輸送する必要があります。 これらのシステムは主にインフラストラクチャが限られている地域で見られ、満杯になったら空にする必要があるピットラトリンや毎日空になるバケツトイレが含まれます。 コンテナベースのオプションから収集された廃棄物の処理は、従来の処理プロセス、新しいリソース回収方法、またはまったく処理しない場合があります。
• フィールドを排水する 地下水または地表水に排出する前に、土壌、砂利、またはその他の物質中の微生物による排水の追加処理の機会を促進します。

ネイチャーコンサーバンシーロングアイランドからの以下のビデオは、浄化槽と汚水溜めシステムのより詳細な説明を提供します。

従来の浄化槽と汚水処理槽は、沿岸地域の海洋環境に危険な脅威をもたらす可能性のある栄養素やその他の汚染物質を排水から除去するようには設計されていません。 分散型システムでの栄養素除去に対処するための技術が最近開発されましたが、これらの新しいソリューションは、廃水排水中の栄養素に対する規制が世界的に不足しているため、広く実装されていません。 強化された栄養素削減を含むように分散型システムをアップグレードすると、新しい大規模な廃水処理施設を建設するよりもコスト効率が高いことが実証されています。 これらのシステムの見落とされた漏れや誤動作は、非点源汚染を引き起こし、それはしばしば検出されないままになります。 汚染源を追跡したとしても、違反による影響はほとんどなく、施行の機会はほとんどありません。

インフラストラクチャは、多くの場合、地域の地形によって制約されます。 浮遊地域、氾濫原、不浸透性の土壌、および沿岸地帯は、多くのシステムの実装を困難にする可能性があります。 を参照してください カンボジアのトンレサップ湖とミャンマーのインドージー湖の事例研究 湿地作業によるハンディポッドの開発と実装について説明します。

Discharge

排水管からの排出。 写真©pixabay

集中型または分散型システムからの処理後、処理された排水は、近くの水域または地面に直接排出されます。 排水に適用される処理の種類と排出場所は、排水が海洋をどの程度汚染するかに影響します。 排水管 排水を直接河川や海に排出します。 排水地、土壌、湿地、植生は、地下水への排水の浸透を遅らせ、汚染物質の除去に役立ちます。 これは、排水の流れを遅くするための高度な栄養素削減技術と自然ベースのソリューションの開発につながりました。 NS ドミニカ共和国のサンティアゴからのケーススタディ 人工湿地を使用して、流域に排出される有機汚染物質を削減することに大きな成功を収めています。

不適切に処理された廃水を排出すると、人、動物、および生態系に対する危険なリスクが高まります。 沿岸の大規模処理プラントが処理済みまたは生の排水を直接海に排出しているかどうかを判断するのは比較的簡単です。 検出がより難しいのは、より小さな封じ込めシステムからの浸出と地下水排出です。 を参照してください 東アフリカ、タンザニアのダルエスサラームのケーススタディ ピットラトリンの内容物が環境に投棄される問題と戦うため。