下水道

衛生下水道は、住宅や商業ビルから下水（雨水は除く）を下水処理場または廃棄物処理場に輸送するための地下パイプまたはトンネル システムです。

衛生下水道は重力下水道の一種で、「下水道システム」または下水道と呼ばれる全体システムの一部です。工業地域に供給する衛生下水道は、産業廃水も運ぶ場合があります。衛生下水道が整備されている自治体では、別の雨水排水管が表面流出水を直接地表水に運ぶ場合があります。衛生下水道システムの利点は、合流式下水道のオーバーフローを回避できることです。衛生下水道は、都市流出水も運ぶ合流式下水道よりも、通常、直径がはるかに小さいです。老朽化したインフラストラクチャのジョイントの漏れ、パイプの欠陥などにより、 過剰な雨水流入または地下水浸透が発生すると、未処理の下水の逆流が発生する可能性があります。

下水処理は、衛生廃棄物が雨水で希釈されると効果が低下し、大雨や雪解け水による流出水が下水処理場の水力能力を超えると合流式下水道の氾濫が発生します。^[1]これらの欠点を克服するために、一部の都市では、都市下水のみを収集し、別の雨水排水路で収集される雨水流出を排除する別々の衛生下水道を建設しました。合流式下水道システムを建設するか、2つの別々のシステムを構築するかの決定は、主に下水処理の必要性と大雨の際に処理を提供するコストに基づいています。合流式下水道システムを採用している多くの都市は、下水処理場を設置する前にシステムを構築し、その後それらの下水道システムを交換していません。^[2]

先進国では、下水道は建物から1つ以上の階層のより大きな地下幹線まで伸びる管で、下水を下水処理施設に運びます。通常、プレキャストコンクリートで作られたマンホールと呼ばれる垂直の管が幹線を地上に接続します。現場での用途と使用方法に応じて、これらの垂直の管は円筒形、偏心形、または同心形になります。マンホールは下水管にアクセスして検査やメンテナンスを行うため、および下水ガスを排出する手段として使用されます。また、マンホールは、通常は直線のパイプラインに垂直角度と水平角度を与えるのに役立ちます。^[4]

個々の建物から共通の重力下水道管に下水を運ぶパイプは側管と呼ばれます。枝下水道は通常、道路の下を走り、その道路沿いの建物から側管を受け取り、重力によってマンホールから幹線下水道に排出します。大都市では、複数の幹線下水道からの流れを受け入れるインターセプターと呼ばれる下水道がある場合があります。^{[5] [6]}

下水道の設計と規模決定では、下水道の想定寿命中にサービスを受ける人口、一人当たりの汚水発生量、日常業務のタイミングによる流量のピークを考慮します。下水道の最小直径は、トイレに流される固形物による詰まりを防ぐために指定されることが多く、下水道内の固形物の堆積を最小限に抑えるのに十分な乱流を発生させる流速を維持するために勾配が選択されることがあります。商業および産業の廃水の流れも考慮されますが、表面流出水を雨水排水管に転用することで、非効率な合流式下水道の雨天時の流量ピークを排除できます。^[7]

強制送水管または上昇管^[8]は、重力下水道が下水処理場よりも標高の低い地域、または同様の標高の離れた地域にサービスを提供している場合に必要となる可能性があるポンプ式下水道です。揚水ステーションは、溜まった下水をより高い標高まで汲み上げる下水溜めです。また、川やその他の障害物の下を横断するために使用される逆サイフォンの呼び水としても使用できます。ポンプは別の重力下水道に排出することも、直接処理場に排出することもできます。^[6]強制送水管は通常、パイプ内の圧力に耐えられるように溶接鋼またはHDPEジョイントで構築されます。強制送水管は、個々の物件または物件グループにサービスを提供し、地元の重力下水道本管に下水を注入する手段を提供する 圧力下水道とは大きく異なります。

排水下水道システムは、浄化槽排水排水 (STED) または固形物を含まない下水道 (SFS) システムとも呼ばれ、住宅や事業所から汚水を集める浄化槽を備え、タンクから排出される汚水は、さらに処理するために集中型下水処理場または分散型処理システムに送られます。固形物のほとんどは浄化槽によって除去されるため、処理場は一般的な処理場よりもはるかに小さくて済みます。さらに、固形廃棄物が大幅に削減されるため、重力システムではなくポンプ システムを使用して汚水を移動できます。パイプの直径は小さく、通常は 1.5 ～ 4 インチ (4 ～ 10 cm) です。汚水の流れは加圧されるため、土地の輪郭に沿って地表のすぐ下に敷設できます。^{[引用が必要]}

敷地から重力式下水道に汚水を排出することが不可能または非現実的な場合、圧力下水道が接続の代替手段となる場合があります。敷地近くの揚水井戸にあるマセレータポンプが小径の高圧パイプを通して汚水を最も近い重力式下水道に排出します。^[9]

簡易下水道は、通常 100 ミリメートル (4 インチ) 程度の小径パイプで構成され、かなり平坦な勾配 (1/200) で敷設されることが多い。簡易下水道の投資コストは従来の下水道の半分程度だが、運用と保守の要件は通常より高くなる。簡易下水道は、ブラジルやその他の発展途上国で最も一般的である。^[要出典]

低地の地域では、汚水は真空下水道で運ばれることが多い。パイプラインのサイズは、直径125ミリメートル（4.9インチ）から最大280ミリメートル（11インチ）までの範囲である。真空下水道システムは、大気圧の差を利用して液体を中央真空ステーションまで移動させる。^[10]

下水道のオーバーフローは、下水道管の詰まりや破損、過剰な雨水の浸入、ポンプの故障などにより発生することがあります。このような場合、未処理の下水は下水処理施設に到達する前に下水道から環境に排出されます。このようなオーバーフローを回避するには、メンテナンスが必要です。また、詰まり防止キャンペーンや規制（一部の顧客によるグリース インターセプターの使用義務付けなど）も必要になる場合があります。

メンテナンス要件は下水道の種類によって異なります。一般に、すべての下水道は経年劣化しますが、浸透と流入は下水道に特有の問題です。これは、合流式下水道と雨水排水管の両方がこれらの流入に対応できるサイズになっているためです。浸透を許容レベルに抑えるには、合流式下水道の構造的完全性を考慮する場合よりも高いレベルのメンテナンスが必要です。^[11] 地下室、庭、屋根の排水管が下水道に不適切に接続されないようにするには、包括的な建設検査プログラムが必要です。 ^[12]建設作業員が違いを認識しない場合があるため、合流式下水道と下水道が近接している場合、不適切な接続の可能性が高くなります。多くの古い都市では今でも合流式下水道を使用していますが、隣接する郊外では別の下水道が建設されています。

数十年にわたり、下水管に亀裂やその他の損傷が生じた場合、唯一の選択肢は、損傷した管を高額な費用をかけて掘削し、撤去して交換することであり、通常はその後に道路の再舗装が必要であった。1950年代半ばに、特別なセメント混合物を挟んだ両端の2つのユニットをマンホールの蓋から次の蓋まで引っ張るユニットが発明され、高圧下でセメントをパイプに塗布すると、急速に硬化してパイプの亀裂や破損をすべて塞ぐことができた。^[13]今日、エポキシ樹脂を使用した同様の方法が、老朽化または損傷したパイプの再ライニングに一部の自治体で使用されており、事実上「パイプ内のパイプ」を作成している。これらの方法は、予想される流量を運ぶために元のパイプの直径全体が必要な場所には適していない可能性があり、人口増加、水使用量の増加、または修理の予想耐用年数内の新しいサービス接続により、より多くの下水流量が予想される場合は、賢明な投資ではない可能性がある。

老朽化または損傷した配管を交換するためのもう 1 つの一般的な方法は、パイプ破裂と呼ばれます。これは、新しいパイプ (通常は PVC または ABS プラスチック) を「エキスパンダー ヘッド」の後ろにある古いパイプに通して引き込み、新しいパイプがその後ろを通って引き込まれる際に古いパイプを分解するものです。

これらの方法は、不十分に密閉された接合部からの望ましくない浸入を許容せずに横方向の流れを受け入れるための措置を講じることで、横方向の接続部があるラインの修理が複雑になるため、幹線下水道に最適です。

下水道の中には、悪臭ガスを人から離れた場所に排出するための高い通気管を備えているところもあります。これらの管の一般的な名称は、悪臭管、悪臭柱、悪臭管、下水換気管です。^[14]

衛生下水道は、水が豊富な場所に建設された合流式下水道から発展しました。動物の力で動く交通機関が人や物を運ぶ一方で、動物の排泄物が街の通りに蓄積しました。動物の排泄物が蓄積すると、し尿収集が不可能な場所では、トイレが通りに捨てられるようになりました。 ^[15]合流式下水道は、表面流出水を利用して廃棄物を街から洗い流し、人口密集地から離れた地下に流すために建設されました。人口増加に伴い下水処理が必要になりましたが、合流式下水道からの希釈廃棄物の処理に必要な量とポンプ能力の増加は、希釈されていない下水を処理する場合よりもコストがかかります。^[16]

20世紀半ば以降に都市化したコミュニティでは、降雨によって流量が大きく変化し、下水処理場の効率が低下するため、一般的に下水（衛生下水道）と雨水に別々のシステムを構築してきました。 ^[17]

英国では、衛生下水道に対して「汚水下水道」という用語も使用されていました。

• ウィキメディア・コモンズの衛生下水道に関連するメディア（衛生下水道ネットワーク）
• ファットバーグ（下水道の閉塞）
• 下水道採掘
• 水質汚染