バイオソリッド

バイオソリッドとは、下水処理プロセスから回収され、肥料として使用される固形有機物です。^{[ 1 ]}以前は、農家が土壌の肥沃度を高めるために動物の糞尿を使用することが一般的でした。1920年代には、農業コミュニティは地元の廃水処理場からの下水汚泥も使用し始めました。長年にわたる科学的研究により、これらのバイオソリッドには動物の糞尿に含まれるものと同様の栄養素が含まれていることが確認されています。農業で肥料として使用されるバイオソリッドは、通常、病原菌が公衆に広がるのを防ぐために処理されます。^{[ 2 ]}一部の下水汚泥は、残留性、生物蓄積性、有毒な化学物質、放射性核種、重金属が、土地に施用すると土壌や水を汚染するのに十分なレベルで含まれているため、バイオソリッドとして適格ではありません。

バイオソリッドとは、嫌気性消化や堆肥化などの適切な下水汚泥処理プロセスを経て汚泥が安定化された後に再利用できる有機廃水固形物と定義される。^{[ 3 ]}

あるいは、バイオソリッドの定義は、特定の処理シーケンスを完了し、病原体や有毒化学物質の濃度が規定レベル以下になった廃水固形物のみに限定される場合もある。^{[ 4 ]}

米国環境保護庁（EPA）は、連邦規則集（CFR）第40編第503部において、下水汚泥とバイオソリッドの2つの用語を次のように定義しています。下水汚泥とは、都市下水（家庭用浄化槽汚泥を含む）の処理中に分離された固形物を指します。一方、バイオソリッドとは、土地への施用および地表処分に関するEPAの汚染物質および病原体要件を満たす処理済み下水汚泥を指します。^{[ 4 ]}同様の定義は、例えばオーストラリアなど、国際的にも使用されています。^{[ 5 ]}

「バイオソリッド」という用語の使用は、公式には政府の規制の対象となる場合があります。しかし、非公式には、下水または下水汚泥から得られる幅広い半固体の有機物を指します。これには、一次、二次、または高度処理プロセスで除去されるスカムや固形物など、家庭排水の処理中に発生するあらゆる固形物、スライム固形物、または液体スラリー残渣が含まれる可能性があります。 ^{[ 6 ]}「バイオソリッド」の規制上の定義に適合しない物質には、「廃水固形物」などの代替用語が付けられることがあります。

1. 嫌気性消化：微生物が酸素のない状態で、中温（35  ℃）または高温（50℃～57  ℃）の温度で汚泥を分解します。
2. 好気性消化：微生物は、酸素の存在下で、常温および中温（10  ℃～40  ℃）または自己発熱（40  ℃～80  ℃）の温度で汚泥を分解します。
3. コンポスト化：有機物を分解して腐植土を生成する生物学的プロセスであり、好気性条件下で、おがくず、木片、細かく砕いた庭の廃棄物などの乾燥した嵩増し材が加えられる。
4. アルカリ処理：汚泥を石灰やセメントキルンダスト、焼却炉の飛灰などのアルカリ性物質と混合し、pH12以上で24時間（クラスBの場合）、または70  ℃で30分間（クラスAの場合）保持する。
5. 熱乾燥：バイオソリッドの乾燥には、従来型または伝導式の乾燥機が使用されます。
6. 脱水：バイオソリッドから水を分離して半固体または固体の製品を得るには、脱水技術（遠心分離機、ベルトフィルタープレス、プレートアンドフレームフィルタープレス、乾燥床およびラグーン）を使用します。^{[ 30 ]}

• 農業 ― 化学肥料の代替としてのバイオソリッド
  • バイオソリッドは、作物の生育を支える様々な栄養素や有機物から構成され、土壌を豊かにし、保水能力を高めるという点で、動物の糞尿に似ています。^{[ 31 ]}
  • Nutriforは、カナダのメトロバンクーバーが高度な水処理から回収したバイオソリッドを使用して製造したバイオソリッドのブランド名です。この物質は、有害な細菌を根絶し、不快な臭いを軽減するために、高温処理と微生物による分解のプロセスを経ています。その結果、肥料として地面に直接散布したり、土壌組成に混ぜ込んだりできる、栄養豊富な土壌のような物質が得られます。^{[ 32 ]}
  • カナダのオンタリオ州ハルトン地域では、バイオソリッドリサイクルプログラムが導入され、ハルトンの7つの廃水処理施設からバイオソリッドが抽出され、農業用肥料や土壌改良剤としてリサイクルされています。バイオソリッドの処理と再利用に関しては、オンタリオ州環境・保全・公園省（MECP）の品質および安全基準に従っています。ハルトン地域では、平均して年間35,000トン以上のバイオソリッドが生産されています。^{[ 33 ]}
• 林業
  • バイオソリッドは木材の成長を促進することが確認されており、森林のより速く効果的な成長を促進します。カナダのブリティッシュコロンビア州にあるナナイモ地域自治体は、受賞歴のあるバイオソリッド管理プログラムである森林施肥プログラムを導入しました。このプログラムでは、生成されたバイオソリッドが栄養分の少ない地域で樹木の成長を促進する可能性があり、同時に土地利用慣行を林業活動やレクリエーション活動と整合させます。^{[ 34 ]}
• 土壌浄化
  • バイオソリッドは、持続可能な植生の成長を促進し、土壌中の有害物質の存在を軽減し、土壌侵食を管理し、劣化した地域の土壌プロファイルを活性化するのに効果的であることが証明されており、これは適切な表土が不足している場所の修復に不可欠です。^{[ 35 ]}
  • ナナイモ地域自治体は、ナナイモ森林製品株式会社と提携して、カナダ、ブリティッシュコロンビア州デュークポイントのハーマック製材所で土壌を製造する土壌製造プログラムを導入しました。ここはGNPCCバイオソリッドの計画された緊急用地でもあります^{[ 34 ] 。}
• 芝生と家庭菜園
  • 米国環境保護庁は、汚染物質、病原体、媒介生物への魅力を低減するための最も厳格な基準に準拠したバイオソリッドは、個人が金物店、ホームセンター、園芸センター、または地域の廃水処理施設から直接購入できると述べています。^{[ 35 ]}
• バイオガスを代替電源として利用する
  • カナダのオンタリオ州バリー市は、コンサルティングエンジニアリング会社と提携し、地元の廃水処理施設（WwTF）から得られるバイオソリッドから得られるバイオガスを変換および最適化し、嫌気性消化槽から生成されたこのバイオガスを施設の2つのコジェネレーション（コジェン）エンジンとボイラーの動力源として使用しています。^{[ 36 ]}
  • カナダのオンタリオ州ハミルトン市も、市内の廃水処理施設に存在するバイオソリッドに関する同様のマスタープランを策定している。同市の今後20年間のマスタープランでは、バイオソリッド管理を削減し、生成されたバイオガスをコジェネレーションによるエネルギー生産に利用することを促進することを目指している。^{[ 37 ]}
• 発電
  • 米国に拠点を置くセドロン・テクノロジーズ社（旧ジャニッキ・バイオエナジー社）は、2014年に燃焼を利用したプロトタイプを発表した。同社のプロセスは、下水汚泥処理システムであり、バイオソリッドから飲料水と電気エネルギーを最終製品として生成する。この概念実証モデルは、ビル＆メリンダ・ゲイツ財団の資金援助を受けて開発された。

カナダ政府とオンタリオ農業連盟の出版物の中で、著者は、バイオソリッドの土地施用法は、埋立地への廃棄などの代替管理方法と比較して、納税者にとってより費用対効果が高いと述べています。^{[ 38 ]}

浄水法によって義務付けられた下水処理中に下水から除去される固形物の量が増加したことに対する国民の懸念が高まったため、水環境連盟（WEF）は、現代の廃水処理によって生成される清潔で農業に利用可能な製品を、不快または危険な状態を引き起こすことで広く記憶されている以前の形態の下水汚泥と区別するための新しい名称を求めた。300の提案の中から、バイオソリッドはアリゾナ大学のブルース・ローガン博士によるものとされ、1991年にWEFによって承認された。^{[ 49 ]}

• ミルオーガナイトは、ミルウォーキー都市圏下水道局が製造するバイオソリッド肥料の商標です。^{[ 50 ]}ウィスコンシン州ミルウォーキーのジョーンズアイランド水再生施設からのリサイクル有機窒素肥料は北米全域で販売されており、人工栄養素の必要性を減らしています。
• Loopは、キング郡下水処理課が製造するバイオソリッド土壌改良材の商標です。^{[ 51 ]} Loopは、1976年以来、市販の堆肥製品であるGroCoにブレンドされています。地元の農場や森林のいくつかもLoopを直接使用しています。^{[ 52 ]}
• TAGROは「Tacoma Grow」の略で、 1991年からワシントン州タコマ市によって生産されています。^{[ 53 ] [ 54 ]}
• ディロ・ダートは、1989年からテキサス州オースティン市によって制作されている。
• オーストラリアの中央小麦地帯では、水道公社によるリサイクルプログラムの一環として、バイオソリッドが肥料として利用されている。

• 排泄物の再利用