ファーストフラッシュ

ファーストフラッシュとは、暴風雨による最初の表面流出である。この段階では、雨水排水路に流入する水質汚染は、雨水の残りの部分に比べて通常より濃縮される。その結果、都市流出水の高濃度化により、雨水下水道から表面水に排出される汚染物質のレベルが上昇する。^[1]^[2]^{: 216}

ファーストフラッシュ効果

「ファーストフラッシュ効果」とは、季節の初めに雨が降った後に起こる水質(汚染物質の濃度または負荷) の急激な変化を指します。土壌や植物の粒子が川に流れ込み、川底に堆積した堆積物やその他の有機粒子が再浮遊し、土壌や浅い地下水から溶解した物質が川に流れ込むことがあります。最近の研究では、この効果は比較的浸透性の高い地域では観察されていないことが示されています。^[2]^{: 216}

この用語は、乾期後の最初の洪水を指す場合にもよく使用され、その後の洪水よりも高濃度になると考えられています。これは「ファーストフラッシュ洪水」と呼ばれます。ファーストフラッシュ現象にはさまざまな定義があります。^[3]^[4]^[5]

最初のファウルフラッシュ

合流式下水道の雨水流出は、表面流出からの汚染物質に加えて、下水道から蓄積された衛生固形物の浮遊物による最初の汚水洗浄を引き起こす。雨天時に流量がピークに達すると、流入によって下水道に汚水洗浄効果が生じる可能性がある。流量が平均以上に増加すると、ピーク流量イベントを通じて全体の流量に関連する総汚染物質質量の不釣り合いに大きな割合が、総流量の比較的小さな割合に含まれるようになる。低流量期間中の下水固形物の堆積と、その後のピーク流量イベント中の再浮遊は、最初の洗浄による合流式下水道オーバーフロー (CSO) 現象の主な汚染源である。^[6]

衛生下水の固形物は、システムを通過するか、下水道の層流部分に沈殿してピーク流量時に洗い流される。下水道の濡れた周囲には、可溶性の衛生廃棄物によって養われたバイオフィルムが定着することもある。下水道に固形物が堆積する根本的な理由は、水理設計である。10 年に 1 度のピーク流出イベントに合わせてサイズ設定された合流式下水道は、平均衛生流量の 1,000 倍まで流すことができる。それほど劇的ではないが、新しい開発や収集システムの上流端付近では、サイズが大きすぎる下水道が一般的である。低流量の流体速度によって十分な乱流が生成されない場合、浮遊固形物が蓄積する可能性がある。乾燥天候時に速度が低い場所では、固形物の堆積が最も大きくなる。大規模な合流式下水道では、乾燥天候時に固形物を浮遊させるのに十分な乱流を生成する衛生下水の速度を達成することが不可能な場合がある。^[6]

バイオフィルムと以前に堆積した固形物は、ピーク時の乱流中に洗い流され、再混入される可能性がある。^[7]流出開始時の廃水中の高汚染負荷は、流量の増加により堆積した下水堆積物が侵食されたときに発生する。^[8]下水堆積物の侵食により、汚染源の濃度を超える濃度の汚染物質が放出される可能性がある。雨天時の流出開始時に、高濃度の表層堆積物底質の弱い層が急速に侵食される際に、最初の高汚染性汚濁物質が放出される。^[9]乾天時の固形物堆積に適した条件の場合、最初の汚濁物質のフラッシュには、合流式下水道に排出される年間総浮遊物質の 30 パーセントが含まれる可能性がある。最初の汚濁物質のフラッシュでは、1 リットルあたり数千ミリグラム (mg/L) の合流式下水浮遊物質濃度が観測される可能性がある。^[6]

汚染物質の濃度レベルは、集水システムの年数と状態、および衛生的な流れと比較した浸透/流入量によって左右されます。汚染物質の濃度のピークは、配管システムのサイズと傾斜、雨の間隔、および集水システム内の固形物の蓄積によって異なります。低流量時に高速流を維持する急勾配の下水管と管底の形状により、下水管内の堆積物の蓄積が軽減されます。また、乾燥した天候時に個々の配管を定期的に洗浄すると、雨水流出によって集水システム全体で同時にピーク流量が発生する前に、蓄積された固形物が下水処理場に移動される可能性があります。^[10]

雨水の収集

雨水収集の文脈では、ファーストフラッシュダイバータは、貯水槽をファーストフラッシュ流出水による汚染から保護するように設計されたシンプルな装置です。これにより、捕集される水の質が向上し、ほこりの多い地域では時間の経過とともに貯水槽の沈泥が少なくなります。転用されたファーストフラッシュ水は、グレーウォーターと同様に灌漑やその他の目的に使用されます。^[12]多くの市販バージョンが利用可能ですが、これらのデバイスは、貯水槽を最初に設置したとき、またはその後に予備のパイプで構築されることがよくあります。サイズの計算については、テキサス州の雨水収集マニュアルを参照してください。^[13]

参照

参考文献

^ メトカーフ、レナード、エディ、ハリソン P. (1916)。アメリカ下水道実務：下水処理。第3巻。ニューヨーク：マグロウヒル。154ページ。
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^ Ashley, RM; Wotherspoon, DJJ; Coghlan, BP; McGregor, I. (1992). 「合流式下水道における堆積物および関連する汚染物質の浸食と移動」。Water Science & Technology . 73 (5). IWA Publishing: 101– 114. doi :10.2166/wst.1992.0184.
^ 合流式下水道溢水管理マニュアル（報告書）。EPA。1993年9月。pp.5、9～10、19。EPA/625/R-93/003。
^ ab Sansalone, John; Christina, Chad M. (2004 年 11 月). 「小規模不浸透性流域における溶解固形物に対するファーストフラッシュコンセプト」. Journal of Environmental Engineering . 130 (11): 1301– 1314. doi :10.1061/(ASCE)0733-9372(2004)130:11(1301). ISSN 0733-9372.
^ ハワイ大学農業普及局。マノア、ハワイ (2008)。「雨水集水ソリューション: ファーストフラッシュダイバーター」パンフレット。
^ テキサス州雨水利用マニュアル(PDF) (レポート) (第3版)。テキサス州オースティン: テキサス水資源開発委員会。2005年。pp. 8-9。

さらに読む

Bach, Peter M.; MacCarthy, David T.; Deletic, Ana (2010 年 4 月)。「雨水ファーストフラッシュ現象の再定義」。水研究。44 (8): 2487– 98。Bibcode :2010WatRe..44.2487B。doi : 10.1016 / j.watres.2010.01.022。PMID 20185157 。
Alex Maestre、Robert Pitt、および Derek Williamson (2004)。「国立雨水水質データベースからのファーストフラッシュサンプルと複合サンプルを比較するノンパラメトリック統計テスト」。Models and Applications to Urban Water Systems、第 12 巻(W. James 編集)。Computational Hydraulics Int.、オンタリオ州グエルフ。pp. 317 – 338。

外部リンク

雨水ファーストフラッシュ汚染 - ニューサウスウェールズ州環境保護局、オーストラリア

[1] メトカーフ、レナード、エディ、ハリソン P. (1916)。アメリカ下水道実務：下水処理。第3巻。ニューヨーク：マグロウヒル。154ページ。

[Pitt1-2] Alex Maestre および Robert Pitt、流域保護センター (2005)。「全国雨水水質データベース、バージョン 1.1: NPDES 雨水監視情報の編集と分析」。Wayback Machineに 2016 年 3 月 3 日にアーカイブ。米国環境保護庁 (EPA) 向けに作成されたレポート、ワシントン DC。2005 年 9 月 4 日。

[3] オーストラリア政府、環境遺産省。キャンベラ。「用語集」

[4] Gupta, K.; Saul, AJ (1996). 「合流式下水道における初回フラッシュ負荷の具体的な関係」.水研究. 30 (5): 1244– 1252. Bibcode :1996WatRe..30.1244G. doi :10.1016/0043-1354(95)00282-0. ISSN 0043-1354.

[5] Geiger, W. (1987). 「合流式下水道システムにおけるフラッシング効果」第4回国際都市排水会議議事録、ローザンヌ、スイス：40～ 46。

[ssc-6] Fan, Chi-Yuan; Field, Richard; Lai, Fu-hsiung (2003). 下水沈殿物制御: EPA 雨天時流研究プログラムの概要 (レポート). EPA. EPA 600/J-03/188.

[mss-7] Fraser, AG; Sakrabani, R.; Ashley, RM; Johnstone, FM (2002). 「汚水洗浄効果の低減のための下水固形物の管理 - Forfar WTP」。Water Science & Technology。45 ( 3)。米国国立医学図書館国立衛生研究所: 265– 272。doi :10.2166/wst.2002.0087。PMID 11902479 。

[wrro-8] Sakrabani, Ruben; Vollertsen, Jes; Ashley, Richard M.; Hvitved-Jacobsen, Thorkild. 「初回洗浄時の下水堆積物に含まれる有機物の生分解性」（PDF）。ホワイトローズリサーチオンライン。シェフィールド大学。 2016年3月12日閲覧。