分散型廃水処理システム

分散型廃水処理システム（分散型廃水処理システムとも呼ばれる）は、小規模で低密度のコミュニティ、遠隔地の建物や住居、個々の公共または私有地からの廃水を輸送、処理、処分または再利用します。 ^[1] 廃水の流れは、建物内またはその近くで適切な給水が利用できる場合に発生します。

分散型廃水処理システムは、廃水をその発生源に比較的近い場所で処理、再利用、または処分します。その目的は、健康および環境への危険を大幅に軽減することで、公衆衛生および自然環境を保護することです。

主な技術的課題は処理施設や廃棄施設の適切な選択であるため、「分散型廃水処理システム」とも呼ばれます。^{[2] [3]}分散型廃水処理システムの一般的な頭字語はDEWATSです。^[3]

集中型廃水処理システムは、発達した都市環境で最も広く適用されており、廃水に関連する問題の解決策として最も古くから用いられている。^{[4]大規模で大量のパイプライン網（}下水道とも呼ばれる）で廃水を集め、そこから1つまたは複数の処理施設まで長距離輸送する。 雨水は、合流式下水道または別の雨水排水路で集めることができる。後者は、廃水用と雨水用の2つの別々のパイプラインシステムで構成される。処理された廃水はさまざまな方法で処分されるが、最もよく使われるのは自然の水域に排出される。処理された廃水は有益な目的にも使用される可能性があり、この場合は再生水と呼ばれる。^[要出典]

分散型システムと集中型システムの主な違いは、輸送構造にあります。分散型システムでは、排水の処理と廃棄または再利用は発生源の近くで行われます。このため、輸送ネットワークは小さくなり、場合によっては 1 つのパイプラインのみに限定されます。ネットワークの規模により、よく知られている重力下水道に加えて、加圧下水道や真空下水道などのさまざまな輸送方法を適用できます。排水量は少なく、大きな変動が特徴です。^{[引用が必要]}

インフラが整備された地域では、特に既存のシステムをアップグレードまたは改造する場合、分散型廃水処理システムは従来の集中型システムの現実的な代替手段となる可能性があります。^[5]集中型インフラは寿命が長く、その場所と状態に固定されているため、分散型システムではこれを実現するのが容易です。^[6]ハイブリッドシステムのさまざまな組み合わせとバリエーションが可能です。

分散型アプリケーションは、インフラの建設がまだ整っていない、または将来実行される新しい都市開発の場合に不可欠です。多くの地域では、インフラ開発（道路、給水、特に廃水/排水システム）は住宅開発の数年後に実行されます。このような場合、分散型廃水処理施設は一時的な解決策と見なされますが、公衆衛生と環境問題を防ぐために必須です。この文脈では、分散型ソリューションは、必要に応じてローカルに適用できるという点で有利であり、低コストで広いエリアをカバーする可能性を秘めています。^[6]

分散型システムでは、流れの分離や発生源の分離が可能になり、黒水、中水、尿など、発生源に基づいてさまざまな種類の廃水を分離します。^[5]このアプローチでは、分離された流れを輸送するために別々の並列パイプライン/配管システムが必要であり、その目的は、各流れに異なるレベルの処理と取り扱いを適用し、最終製品の安全な再利用と処分を強化することです。^[7]

インフラが貧弱な地域が多い発展途上国では、運用やメンテナンスの必要性が低い技術を適用できる可能性があるため、分散型廃水処理が広く推進されている。 ^[8]さらに、分散型アプローチでは、集中型のソリューションと比較して、小規模な投資で済む。^[6]

サービス対象エリアの規模に応じて、異なる規模の分散化が見られます。^[要出典]

• 都市部の郊外や衛星都市レベルでの地方分権化 - これらのシステムは、小さな町や田舎のコミュニティに適用された場合、小規模な集中システムとして定義できます。しかし、既存の集中システムを備えた中規模または大規模の人口密集地の特定の郊外または地区にのみ適用される場合、システム全体はハイブリッドシステムとして定義され、分散化は排水エリア全体の一部に適用されます。^[5]
• 近隣地区レベルでの分散化 - このカテゴリには、真空下水道が整備されている住宅群、ゲートコミュニティ、小規模な地区や地域が含まれます。
• 「現場」レベルでの分散化（現場衛生） - この場合、システム全体が 1 つの施設内にあり、1 つまたは複数の建物にサービスを提供します。

これらは通常、現場で適用され、発生する廃水量が非常に少ないため適切である。しかし、余分な水が浸透できる適切な土壌条件と低い地下水位が必要である。適切に適用されなければ、地下水汚染の深刻な原因となる可能性がある。^[9]

• 汲み取り式トイレは、水の供給が非常に少なく、汚水の流れがほとんどない場合に使用されます。これは、発展途上地域で最も一般的な衛生技術です。
• 浄化槽は最も一般的な現場処理技術であり、十分な水供給があり、土壌/地下水の状態が許容できる場所では効果的に適用できます。^{[2] [5]}

適用される生物学的プロセスのペースが遅いため、その適用には相当な表面積が必要となる。同じ理由で、浄化プロセスの速度は温度に依存するため、温暖な気候に適している。これらの技術は変動する負荷に対してより耐性があり、複雑なメンテナンスや操作を必要としない。^[10] 人工湿地は現場や近隣レベルでの適用に適しており、安定化池は小さな町や農村コミュニティレベルの分散型システムの実行可能な代替手段となる可能性がある。^[要出典]

廃水処理施設にはさまざまな種類があり、それぞれ異なる処理プロセスや技術が適用されています。^[11]分散型システムの小規模処理施設では、中規模または大規模施設と同様の技術が適用されます。^[12]オンサイトアプリケーション用に、パッケージプラントが開発されています。これはコンパクトで、さまざまなプロセスごとに異なるコンパートメントを備えています。ただし、特に近隣またはオンサイトレベルの小規模処理施設の設計と運用は、流量の変動、有能で専門的な運用と保守の必要性、多数の小規模施設への対応の必要性、および比較的高い一人当たりのコストに関連して、廃水技術者にとって大きな課題となります。^[13]

法律文書、ガイドライン、条例の形での水質汚染規制は、処理された排水が安全な処分または再利用の要件を満たすように、必要な処理レベルを規定しています。排水は、自然の水域に排出するか、地中に浸透させて処分することができます。さらに、規制では、廃水システムの設計と運用に関する要件、およびそれらを施行するための罰則やその他の措置について言及しています。集中型システムは、既存の規制を満たすために設計、構築、運用されています。その管理は通常、地方自治体によって実行されます。ハイブリッドシステムや、町や農村地域の小規模な集中型システムでは、管理は同じ方法で実行できます。^{[12] [出典が必要]}

現場レベルでの分散化や建物群の場合、廃水システム全体が私有地内にあります。設計、建設、運用、保守の費用と責任は所有者の責任です。多くの場合、専門会社が運用と保守の手順を実行します。地方自治体は許可を発行し、廃棄物の収集、標準化された処理設備または選択された資格のある民間企業に対する証明書/ライセンスの発行という形で運用と管理のサポートを提供します。規制の観点から、再利用、排出、または処分のための処理済み排水の品質管理は、完全に地方自治体または国の政府当局の責任です。多数のシステムを管理および検査する必要がある場合、これは困難になる可能性があります。特に処理済み排水の再利用の場合、システムを適切に運用および保守することは所有者の利益になります。ほとんどの場合、運用上の問題は、汚泥の不規則な除去の結果としての処理施設の詰まり、またはサービス対象人口の増加または水消費量の増加による水圧過負荷に関連しています。^{[9] [引用が必要]}

廃水システムは、都市や農村地域のインフラと都市計画プロセスの一部です。個々の住居の区画、道路、雨水排水、給水、電力システムなどの都市計画データと情報は、持続可能な廃水システムの設計と実装に不可欠です。廃水のみを収集して処理する分散型廃水システムでは、雨水が見落とされ、洪水の問題を引き起こす可能性があります。計画された分散型ソリューションを適用する場合は、雨水排水を道路システムと一緒に実行する必要があります。^{[引用が必要]}

インフラが整っていない未開発の人口密集地では、持続可能な衛生対策を施すことが困難である。例えば、汲み取り式トイレや浄化槽は定期的な清掃が必要であり、通常はバキュームトラックで清掃するが、バキュームトラックはトイレにアクセスしなければならず、この目的のための基本道路が必要である。^[14] 糞便汚泥管理は、汲み取り式トイレや浄化槽からの糞便汚泥の収集、輸送、処理、処分/再利用を含む、持続可能な方法でのこの慣行の組織化と実施を扱っている。^[15]

新たな都市開発や農村開発、あるいは既存の都市開発や農村開発の改修の場合には、分散型ソリューションを含む廃水処理システムの設計に関するさまざまな代替案を検討することが望ましい。持続可能なアプローチには、信頼性と費用対効果の点で最適な技術的ソリューションが必要となる。^{[16] [17]この観点からは、既存の区画のサイズ、}地形、地質、地下水位、気候条件にもよりますが、集中型ソリューションの方が多くの場合より適切である可能性があります。しかし、適切に適用されれば、分散型システムは環境に優しいソリューションの適用と、資源回収を含む処理済み排水の再利用を可能にします。このようにして、代替水資源が提供され、環境が保護されます。特定の状況に適した適切な廃水処理システムを選択するための都市計画プロセスでは、一般の認識、認識、サポートが重要な役割を果たします。^{[16] [18]}

分散型処理の一例としては、ドイツのNGO団体BORDAが「DEWATS技術」という名称で推進しているものがある。^{[3] [8]}この技術は、東南アジアや南アフリカの多くの国で採用されている。^{[19] [20]}この技術は、嫌気性バッフルリアクター（ABR）や嫌気性フィルターなどの嫌気性処理プロセスを採用し、その後、池や人工湿地で好気性処理を行う。この技術は南アフリカで研究・試験され、処理効率が予想よりも低いことが示された。^[21]

ボツワナのハボローネにあるボツワナ技術センターでは、処理済み排水を再利用した現場レベルの分散型排水システムのケーススタディが行われた。^[22]これは、市営下水道が整備されている地域にある 1 つの公共施設にサービスを提供する分散型排水システムの例である。建物からの排水は、浄化槽、植栽された岩石フィルター、バイオフィルター、表面流湿地で構成されるプラントで処理される。処理済み排水は周囲の緑地の灌漑に再利用されるが、この研究では、大雨の期間のみ湿地からの流出が記録された。この例は、分散型排水システムを設計する際に、発生する排水の予想される量、品質、変動を慎重に見積もる必要があることを示している。^[要出典]

2013年に設立されたペルーを拠点とするNGOエコスウェルは、ペルーの水供給と衛生を含む農村開発プロジェクトに取り組んでいます。彼らは、水ストレスに直面している乾燥した沿岸地域であるタララ地方の北西部ロビトス地区に拠点を置いています。^[23]エコスウェルは、共同バイオ消化器、乾式トイレ、グレーウォーター再利用プロジェクトなど、分散型廃水システムを構築するために地元住民とインターンの協力を得ています。^[24]彼らはまた、廃水を自然に処理し、病原体を不活性化する手段として、森林再生と人工湿地にも取り組んでいます。^[24]

• 給水と衛生の歴史
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• 衛生
• 下水道採掘
• 廃水処理

• 持続可能な衛生同盟の図書館にはさらに詳しい情報が掲載されています
• 加圧下水道では加圧下水道の原理を説明します。
• 実務規範 - オンサイト廃水管理、出版物 891.4、2016 年 7 月、環境保護庁、ビクトリア州、オーストラリア Archived 2017-04-10 at the Wayback Machine、分散型廃水システムの規制実務の包括的な例。