既存の治療システム

水中下水道管。写真©グラフナー/iStock

衛生廃棄物の管理は、文明が定住した最初期からの懸案事項でした。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」という考え方は間違っていませんでした。多くの汚染物質は、十分な曝露、時間、希釈を行うことで自然プロセスによって除去できます。しかし、人口増加と廃水汚染の増加により、このアプローチは不十分になってきています。水に起因する病気の発見により、人間の健康を守るために廃水を飲料水から分離することを目的とした衛生システムが開発されました。 参照 それ以来、海洋に流入する生のし尿の量を減らすために、多くの処理システムが開発されてきました。以下は、現在使用されている一般的な廃水処理システムの紹介です。

廃水処理システムの種類

集中治療システム

人口密集地域や工業都市では、下水を受け入れて処理するために主に集中下水処理プラントに依存しています。地下の下水管の複雑なネットワークは、重力とポンプを使用して家庭や建物から下水を処理場に運びます。下水は下水処理場に到着すると、排出される前にいくつかの段階の処理を受けます。

  • 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
取水管から排水まで廃水処理プラントを通る排水の流れ。出典: Mallik と Arefin 2018

取水管から排水まで廃水処理プラントを通る排水の流れ。ソース: マリクとアレフィン2018

使用される処理の種類と処理水の質は、場所、水の状態、処理技術の利用可能性、汚染削減目標、その他の要因によって異なります。一部の国では一次および二次治療が必要であり、三次治療を組み込む施設の数が増加しています。 参照 しかし、治療が必要な場合でも、失敗することはよくあることであり、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。自治体レベルや施設レベルでは、栄養負荷とその結果生じる影響に対処するために、排水中の栄養塩濃度に制限が設けられることがよくあります。 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。

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、多くの都市は、複数の場所から雨水を収集し、下水と同じ集中下水処理施設に輸送する合流式下水道システムを構築しています。これにより、処理プラントは雨水に含まれる油、殺虫剤、細菌、堆積物、その他の汚染物質を除去できます。合流式下水道システムは効率的であるように見えますが、激しい嵐、大量の雪解け水、そして時には小雨さえも、これらのパイプ、貯留タンク、処理システムの容量を超える可能性があります。過剰な負荷がかかるシステムにより、生下水を含む大量の未処理の廃水が水路に排出されます。米国では、40 万人が合流式下水道を利用しており、合流式下水道の氾濫現象により、年間 3 兆リットルを超える未処理の下水と雨水が流出しています。 参照

島での廃水処理を一元化する取り組みの事例研究をご覧ください。 ロアタン、ホンジュラス.

集中治療システムの概要

  • 一元化されたシステムは、治療の効率を高め、メンテナンスのコストを統合し、最小限に抑えます 非点源汚染
  • 一元化されたシステムの欠点には、多額の初期投資、費用と技術の維持、容量の制限、漏れの影響を受けやすい、天候に対する脆弱性、栄養素の不適切な除去などがあります。

 

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。

従来の浄化システム。出典: EPA 2018

従来の浄化システム。出典: EPA 2018

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。

  • 浄化槽システム 通常、浄化槽と排水場が含まれます。タンクは、通常はコンクリート、グラスファイバー、またはポリエチレンで作られた、埋設された水密容器です。有機物はタンク内で消化され、このプロセスにより廃水から浮遊物(油やグリースなど)と固形物が分離されます。流出水はタンクから浸出場、チャンバー、またはその他の特別なユニットに埋められた一連の穴の開いたパイプにゆっくりと排出されます。
  • フィールドを排水する浄化システムの一部であり、地下水や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。
  • 汚水だまり 封じ込めと処理のステップは XNUMX つだけです。掘削または建設されたピットには、自然沈降のために排水が集められます。ピットには裏地がないか、石やコンクリートの障壁で土壌や地下水から隔離されている場合があります。セスプールは適切な処理を提供していないため、多くの場所でより効果的な処理システムに置き換えられています。
  • 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。

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。

従来の浄化システムや汚水溜めは、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設計されていません。最近、分散型システムでの栄養素除去に対処する技術が開発されましたが、廃水排水中の栄養素に対する世界的な規制が欠如しているため、これらの新しいソリューションは広く導入されていません。強化された栄養素の削減を含む分散型システムのアップグレードには費用がかかりますが、新しい大規模な廃水処理施設を建設するよりも優れた費用効率が実証されています。これらの新しいテクノロジーについて詳しくは、 新たな管理ソリューション このツールキットのセクション。分散型システムのその他の欠点には、非点源汚染を引き起こす可能性があり、検出されないことが多い漏れや誤動作が含まれます。また、たとえ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、取り締まりの機会がほとんど残されていません。

分散型治療システムの概要

  • 分散型治療は個別化されており、小規模で運用され、さまざまな人口密度に対応しています。
  • 分散型システムの欠点には、コンプライアンス違反につながる頻繁な管理ミスや見落とし、栄養素や新たな汚染物質の不適切な除去、雨水の処理の欠如などがあります。

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 排水を直接川や海に排出します。あるいは、田んぼ、土壌、湿地、植生を排水すると、地下水への排水の浸透が遅くなり、汚染物質の除去に役立ちます。これにより、廃水の流れを遅らせ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が行われました。の ドミニカ共和国のサンティアゴからのケーススタディ は、流域に排出される有機汚染物質を削減するために建設された湿地を使用することに大きな成功を収めていることを実証しています。を参照してください。 新たな管理ソリューション 革新的な栄養素削減技術と自然ベースのソリューションの詳細については、セクションを参照してください。

不適切に処理された廃水を排出すると、人、動物、生態系に対する危険なリスクが増大します。沿岸の大規模処理施設が処理済み排水または生排水を直接海洋に放出しているかどうかを判断するのは比較的簡単です。小規模な格納システムや地下水の放出からの浸出を検出することはより困難です。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 ピットトイレの内容物が環境中に投棄される問題に対処する方法の一例をご覧ください。

廃水管理システムの選択方法

廃水を管理するには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。下水道の集中処理システムと現場の分散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とって最適なソリューションが、別のコミュニティでは機能しない可能性があります。廃水管理システムを選択する際には、次の点を考慮する必要があります。

  • コミュニティリソース
  • 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
  • 汚染削減目標
  • 既存のインフラストラクチャ

海洋管理者は、現場や環境に最適な衛生システムや技術を決定する際に、社会、人間の健康、環境の基準を考慮した意思決定支援ツールを参考にすることができます。例としては、 持続可能な衛生と水管理ツールボックス これは、選択した入力または出力に基づいてさまざまな衛生オプションを強調表示するのに役立ちます 参照 および このフロー図 WaterAid によると、発生源から海までの排泄物の流れをマッピングし、管理措置がうまく機能している領域と改善が必要な領域を明らかにしています。

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