グレーウォーター

グレーウォーター（またはグレーウォーター、汚水、米国ではグレーウォーターとも表記される ）は、糞便汚染のない水路、すなわちトイレからの排水以外のすべての水路から家庭やオフィスビルで発生した生活廃水を指す。グレーウォーターの発生源には、シンク、シャワー、浴槽、 洗濯機、食器洗い機などがある。グレーウォーターにはブラックウォーターよりも病原菌が少ないため、一般的に取り扱いが安全で、処理が容易であり、トイレの水洗、景観や作物の灌漑、その他の非飲用用途に現場で再利用できる。グレーウォーターには、汚れた衣類を洗濯したり、シャワーや浴槽で 肛門周辺を洗浄したりしたために、病原菌が残っている可能性がある。

都市の水道システムにおける中水再利用の適用は、新鮮なきれいな水の需要を減らすことで給水サブシステムに、また、搬送および処理された廃水の量を減らすことで廃水サブシステムの両方に大きな利益をもたらします。^[1]処理された中水は、トイレの水洗や灌漑など、多くの用途があります。^[2]

中水には通常、人間の排泄物の痕跡が含まれているため、病原菌がまったく含まれていないわけではありません。^[3]排泄物は、お風呂やシャワーで肛門を洗ったり、洗濯物（下着やおむつを洗ったり）から出てきます。中水は温かく、栄養素や有機物（死んだ皮膚細胞など）だけでなく病原菌も含まれているため、保管中に水質が急速に悪化する可能性があります。同じ理由で、保管中の中水も悪臭の原因になります。^[4]

一般的に中水で洗い流される合成パーソナルケア製品（歯磨き粉、洗顔料、シャワージェルなど）には、マイクロプラスチックの一種であるマイクロビーズが含まれている可能性があります。^[5]合成繊維（ナイロンなど）で作られた衣類を洗濯したときに出る中水にもマイクロファイバーが含まれている可能性があります。^[5]

従来の水洗トイレを備えた家庭では、中水がその家庭から排出される廃水全体の約65％を占めています。^[3]中水の生成とトイレ洗浄水の潜在的需要には密接な関係があるため、中水は再利用に適した水源となる可能性があります。

パイプの接続ミスにより、中水タンクに一定の割合で汚水が溜まる可能性がある。^[6]

シャワー、シンク、洗濯機からの排水を通じて中水の流れに入る微量の排泄物は、中水が適切に使用されている限り（たとえば、乾いた井戸から浸透させたり、農業用灌漑に適切に使用したり） 、通常の状況では実際的な危険をもたらすことはありません。

中水の分離処理は、生態学的衛生アプローチで一般的に適用される原則の1つである発生源分離の概念に該当します。中水をトイレの排水から分離しておくことの主な利点は、病原体の負荷が大幅に軽減され、中水の処理と再利用が容易になることです。^[3]

中水がトイレの排水と混ざると、下水または黒水と呼ばれ、下水処理場または敷地内の下水処理施設（多くの場合、浄化槽） で処理する必要があります。

台所の流しから出る中水には、脂肪、油、グリース、および大量の有機物が含まれています。中水タンクに排出する前に、これらの物質を除去するための予備処理が必要です。これが難しい場合は、下水道または既存の下水道に流すことができます。^[7]

中水のほとんどは、汚染物質のレベルが低いため、下水よりも処理やリサイクルが容易です。汚水とは別の配管システムを使用して収集された場合、家庭の中水は、家庭、庭、または会社内で直接リサイクルされ、すぐに使用することも、処理して保管することもできます。保管する場合は、非常に短い時間内に使用する必要があります。そうしないと、水中の有機固形物により腐敗し始めます。この種のリサイクルされた中水は、飲用には決して安全ではありませんが、いくつかの処理手順を使用して、洗浄水やトイレの水洗水として使用できます。

使用できる処理プロセスは、原則として下水処理に使用されるものと同じですが、通常は家庭や建物レベルなど、より小規模（分散レベル）に設置される点が異なります。

• 人工湿地や生きた壁などの生物学的システムと、小さな池や自然に中水を浄化する生物多様性のある景観などのより自然な「裏庭」の小規模システム。^[8]
• バイオリアクター、または活性汚泥法の一種で下水処理にも使用される膜バイオリアクターなどのよりコンパクトなシステム。
• 機械システム（砂ろ過、溶岩ろ過システム、紫外線照射システム）

人工湿地では、植物は成長の栄養として、食物粒子などの中水の汚染物質を利用します。塩分や石鹸の残留物は微生物や植物にとって有毒ですが、人工湿地やスゲ、イネ科植物、草などの水生植物によって吸収され、分解されます。

世界の水資源供給量は減少しています。国連の報告書によると、2025年までに27億人が水不足に悩まされるとのことです。つまり、世界の3人に1人がこの問題の影響を受けることになります。^[要出典]中水を再利用することはこの問題を解決する良い方法となっており、廃水の再利用はリサイクル水または再生水とも呼ばれています。^[9]

中水の使用により、従来の水供給の需要と下水処理システムへの負担が軽減されます。中水を再利用すると、水路に流入する下水の量も減り、生態学的に有益です。干ばつのとき、特に都市部では、灌漑やトイレ システムで中水を使用すると、生態学的に持続可能な開発の目標の一部を達成するのに役立ちます。

中水リサイクルの潜在的な生態学的利点には以下が含まれます。

• 河川や帯水層からの淡水採取量の削減
• 浄化槽や処理施設のインフラによる影響が少ない
• 処理によるエネルギー使用量と化学汚染の削減
• 地下水の涵養
• 栄養素の再生
• 土壌表層の自然浄化によって保全された表層水と地下水の水質は、水処理プロセスによって生成される水よりも優れている^[10]

利用可能な水の供給が限られている米国南西部と中東 では、特に人口の急増を考慮すると、代替水技術の導入が強く求められています。

中水リサイクルの潜在的な経済的メリットは次のとおりです。

• 淡水の需要を減らすことができ、人々が淡水の使用を減らすと、国内の水消費コストが大幅に削減され、世界の水資源への圧力が緩和されます。^[要出典]
• 下水道や現場の処理システムに流入する廃水の量を減らすことができます。^[11]

灌漑用グレーウォーターの使用は安全な方法であると思われる。2015年の疫学調査では、乾燥地帯の灌漑にグレーウォーターを使用する人々の間で疾病の負担は増加していないことがわかった。^{[12]グレーウォーターを}飲料水として再利用することの安全性も研究されている。ベンゼンを含む少数の有機微量汚染物質がグレーウォーターに高濃度で検出されたが、ほとんどの汚染物質は非常に低濃度であった。^[13]糞便汚染、末梢病原体（皮膚や粘膜組織など）、および食品由来の病原体は、グレーウォーターの病原体の3つの主要な発生源である。^[14]

トイレの水洗や庭の灌漑に中水を再利用すると、エアロゾルが発生する可能性があります。エアロゾルはレジオネラ症を伝染させ、人々に潜在的な健康リスクをもたらす可能性があります。しかし、研究の結果、中水を庭の灌漑やトイレの水洗に再利用することによる健康リスクは、同じ活動にきれいな水を使用する場合のリスクよりも大幅に高くないことが示されています。^[15]

ほとんどの中水には、病原体を含む、何らかの黒水タイプの成分が含まれていると想定する必要があります。中水は、可能であれば地表下（例：土壌上の点滴ライン、マルチの下、またはマルチを敷いた溝）に散布し、噴霧しないでください。エアロゾルとして水を吸入する危険があります。

どのような中水システムでも、漂白剤、バスソルト、人工染料、塩素系洗剤、強酸/アルカリ、溶剤、高濃度で植物に有毒なホウ素を含む製品などの有毒物質を避けることが重要です。ほとんどの洗浄剤にはナトリウム 塩が含まれており、土壌のアルカリ度を過度に高め、種子の発芽を阻害し、粘土を分散させて土壌の構造を破壊する可能性があります。中水システムで灌漑された土壌は、石膏（硫酸カルシウム）で改良してpHを下げることができます。アンモニアを含む洗浄剤は、植物が窒素を得るために使用できるため、安全に使用できます。^[16] 2010年の中水灌漑に関する研究では、植物への大きな健康影響は見られず、ナトリウムの蓄積は中水が土壌を垂直に移動する程度に大きく依存することが示唆されています。^[17]

一部の中水はシンクから直接庭やコンテナ畑に散布され、土壌生物や植物の根によってさらに処理されます。

灌漑目的で中水を再利用する場合、植生を保護するために、無毒で低ナトリウムの石鹸やパーソナルケア製品の使用が推奨されます。^[18]

シャワーや浴槽からリサイクルされた中水は、ほとんどのヨーロッパとオーストラリアの管轄区域、および国際配管規格を採用している米国の管轄区域でトイレの水洗に使用できます。

このようなシステムにより、平均的な家庭の水使用量を約 30% 削減できます。生物学的汚染の危険は、次のものを使用することで回避されます。

• 浮遊物や沈没物を除去するための洗浄タンク
• 長期間貯留された水が有害物質を含む場合、収集した水を排出するインテリジェントな制御メカニズム。これにより、ろ過や化学処理の問題を完全に回避できます。

処理なしの中水リサイクルは、飲料水が必要とされない用途（庭や土地の灌漑、トイレの水洗など）の特定の住居で使用されています。また、中水（雨水など）がもともとかなりきれいである場合や、非天然石鹸などの非分解性化学物質で汚染されていない場合（代わりに天然の洗浄剤を使用）の住居でも使用できます。中水ろ過システム内に 24 時間以上置かれた水は、細菌が蓄積して再利用される水に影響を与えるため、使用は推奨されません。

処理技術が限られているため、処理済みの中水には依然として化学物質や細菌が含まれているため、処理済みの中水を家庭内で使用する際には安全性の問題に注意する必要があります。^[19]

洗濯機用グレー水システムは、洗濯機の再生水を使用して、1世帯または2世帯の家庭のグレー水をリサイクルできるサイズになっています（1人1日あたり15ガロンを生成）。^[20]洗濯機のポンプまたは重力を利用して灌漑します。この特定のシステムは、最も一般的で制限が最も少ないシステムです。米国のほとんどの州では、このシステムには建設許可は必要ありません。このシステムは、ランドリーツーランドスケープ（L2L）と呼ばれることがよくあります。このシステムは、バルブ、マルチベイスンへの排水、または特定の景観要素の灌漑エリア（樹木用のマルチベイスンには12.6平方フィートが必要です）に依存しています^。点滴システムは、グレー水の不均一な分配や過負荷を回避するために調整する必要があります。^[21]

家庭用機器から出る中水をリサイクルしてトイレの洗浄水として使用することもできます。^[22]その用途は配管工事法で定められた基準に基づいています。屋内で中水を再利用するには、不溶性廃棄物を効率的に洗浄するタンクと、適切に規制された制御メカニズムが必要です。

米国の一部の管轄区域で採用されている統一配管規則では、屋内での中水の使用は禁止されています。ただし、UPC から派生したカリフォルニア配管規則では、中水の使用が許可されています。

現在、排水熱回収、中水熱回収、または温水熱リサイクルと呼ばれるプロセスを通じて、住宅および産業用の中水から熱を回収するデバイスが利用可能です。

入ってくる冷水は、給湯器に直接流れ込むのではなく、まず熱交換器を通過し、食器洗いやシャワーなどの活動から出る中水の熱で事前に温められます。シャワーから中水を受け取る一般的な家庭用機器は、本来は無駄になる熱の最大 60% を回収できます。^{[引用が必要]}

景観灌漑（再利用のための転用）のための家庭用中水の使用を規制する政府規制は、まだ発展途上の分野ですが、実際のリスクと利点が考慮され、より明確な見通しが立てられるにつれて、より幅広い支持を得続けています。

「グレーウォーター」（純粋な法的定義による）は、一部の管轄区域では「下水」（グレーウォーターとトイレの汚水を含むすべての廃水）と見なされますが、国際配管規格を採用している米国の州では、地下灌漑やトイレの水洗に使用でき、統一配管規格を採用している州では、浅い下水処理場に似た地下処理場で使用できます。

ワイオミング州は、2010年3月に制定された環境品質局の方針に基づき、地表および地下灌漑、およびその他の非特定の中水の使用を許可しています。カリフォルニア州、ユタ州、ニューメキシコ州、およびその他のいくつかの州では、中水を使用した真の地下点滴灌漑が許可されています。中水が依然として下水とみなされている場合、適切に設計された浄化槽と廃水処理システムが長期にわたるシステム寿命を確保し、病気や汚染の蔓延を制御するために設置されていることを確認するために制定された同じ規制手順に従う必要があります。このような規制管轄区域では、これは通常、家庭の中水の景観灌漑への転用が許可されていないか、高価で複雑な下水道システムの承認要件によって阻止されることを意味しています。その後、景観灌漑のためのより広範な合法的なコミュニティの中水の転用が妨げられ、中水の再利用は依然として法的手段を選ばずに世帯主によって広く行われ続けています。

しかし、水の保全がますます多くの管轄区域で必要となり、企業、政治、地域社会からの圧力により、規制当局は実際のリスクと実際の利益を真剣に再検討するようになりました。

住民がすでにそのグレーウォーターについて熟知している単一住宅レベルでのグレーウォーター再利用の微生物学的リスクは、面倒な承認プロセスを必要とせずに適切に管理されれば、実際には取るに足らないリスクであることが、現在ではますます多くの規制当局によって認識され受け入れられている [要出典]。これは、ニューサウスウェールズ州政府水エネルギー省が新たに発表したグレーウォーター転用規則や、モンタナ州で最近可決されたグレーウォーター法案に反映されている^。[ 23 ^] 2009年の立法セッション^で、モンタナ州はグレーウォーターの使用を集合住宅や商業ビルにまで拡大する法案を可決した。環境品質省は、これらすべての用途におけるグレーウォーター再利用システムの規則と設計ガイドラインをすでに起草している。既存のスタッフは、他のすべての廃水システムコンポーネントのレビューと併せて、新しい区画に提案されたシステムのレビューを行う予定である。^[24]

テキサス州オースティンでは、厳しい許可要件により、2010年以降、住宅用グレーウォーター許可証の発行は1件のみでした。許可プロセスを合理化するために作業グループが結成され、2013年に市は要件を緩和する新しい規則を作成し、さらに4件の許可証が発行されました。^[25]

カリフォルニア州では近年、州の温室効果ガス削減目標に関連して中水問題への取り組みが進められている（AB 32参照）。州内で飲料水を汲み上げ、処理し、輸送するために大量のエネルギー（電気）が使用されるため、節水はカリフォルニア州が温室効果ガスの排出を削減するために模索しているいくつかの方法の1つとして認識されている。^[26]

2009 年 7 月、カリフォルニア州建築基準委員会(CBSC) は、2007 年カリフォルニア州配管コードに第 16A 章「非飲料水再利用システム」を追加することを承認しました。その後、中水再利用システムを許可する緊急規制が2009 年 8 月にカリフォルニア州務長官に提出され、提出後すぐに有効になりました。議会法案 371 (Goldberg 2006) および上院法案 283 (DeSaulnier 2009) では、カリフォルニア州水資源局(DWR) に対し、州保健局と協議して、飲料水システムとリサイクル水システムの両方を備えた建物を安全に配管するための設計基準を提供するため、統一配管コードの付録 J (第 16 章パート 2 に改名) の州バージョンを採用し、CBSC 規制に提出するよう指示しました。 2009 年 11 月、CBSC は満場一致でカリフォルニア州二重配管規則を承認しました。この規則は、商業ビル、小売店、オフィスビル、劇場、講堂、マンション、学校、ホテル、アパート、兵舎、寮、刑務所、拘置所、少年院の飲料水および再生水配管システムに関する州全体の基準を定めています。さらに、カリフォルニア州住宅・コミュニティ開発局は中水基準を定めており、DWR も二重配管設計基準を提案しています。

アリゾナ州では、グレーウォーターは BOD5 が 380 mg/L 未満、TSS が 430 未満、脂肪、油、グリース (FOG) 含有量が 75 mg/L 未満の水と定義されています。アリゾナ水道局は、グレーウォーターとの直接接触を避けるように勧告しています。表面灌漑は許可されていないため、グレーウォーターの使用のほとんどは地下の点滴灌漑によって行われます。アリゾナ州での使用には 3 つのタイプがあります。1 世帯あたり 400 gpd の割り当て (1 日あたり約 1,500 L) まではグレーウォーターの使用に許可は不要ですが、400～3,000 gpd (それぞれ 1 日あたり 1,500 L と 11,355 L) の場合は許可が必要で、3,000 gpd を超えると (1 日あたり 11,355 L 超) は従来の廃水事業とみなされます。その他の制限には、接触の制限、草本食用植物での使用の制限、有害物質の排除、表面水流出からの効果的な分離などがあります。 ^[27]

米国のいくつかの管轄区域で採用されている統一配管規則では、屋内での中水の使用を禁止しています。

英国では中水リサイクルは比較的一般的ではないが、これは水道水の経済的コストと環境への影響が非常に低いためである。中水システムは、健康へのリスクを回避するために、 BS8525および給水（給水設備）規制に準拠する必要がある。 ^[28]

下水道施設から出る中水は、装飾用、庭や芝生の灌漑、トイレの洗浄などにその場で再利用できる可能性があります。再利用の選択肢には、水平流葦床（HFRB）、垂直流葦床（VFRB）、緑化屋上水リサイクルシステム（GROW）、膜分離活性汚泥反応器（MBR）、膜化学反応器（MCR）などがあります。^[29]

カナダは水資源が豊富な国ですが、国土の中心部は冬には凍結し、夏には干ばつが発生することがあります。乾季には屋外での散水が制限される場所があり、一部の水を外部から輸送する必要があるか、現場でのコストが高くなります。現在、中水再利用の基準は他の国に比べて厳しくありません。^[29]

各州が全面的または部分的に採用している国家配管基準では、非飲用水システムはトイレと地下灌漑システムにのみ供給するべきであると示しており、屋根の雨どいに集めた雨水は中水の一形態として含まれる。^{[30] [31]}カナダ保健省はトイレの洗浄に中水を使用するガイドラインを発表しており、ブリティッシュコロンビア州の建築基準には中水による地下灌漑が含まれている。^{[32] [33]}アルバータ州では「いかなる水源からの再生廃水も、地方自治体による承認と水質検査および監視に合格しない限り、家庭で使用することはできない」とされている。^[34]サスカチュワン州も中水を下水として扱っている。^[35]

汚染された単一の場所から出た家庭排水は、その種類と処理レベルに応じて、観賞用庭園や芝生の水やり、トイレの水洗、洗濯などにその場で再利用される可能性があります。賢明にも総重量を再利用する人もいますが、お風呂で水浴びをしたり、洗濯水を芝生に移して子供やペットが直接さらされるなど、さらに悪い使い方をする人もいます（処理なし）。保健社会サービス局（DHCS）は公衆衛生の保護に重点を置き、次に排水の再利用に関連する公衆衛生リスクを管理し、最小限に抑える措置を講じています。^[29]

キプロス政府は、掘削設備、トイレ付き掘削、温水循環システムの設置、中水リサイクルシステムの設置という4つの節水補助金を実施している。^[29]

ヨルダンにおける中水利用の重視には、節水と社会経済的側面という2つの主な目的がある。ヨルダンのアンマン・イスラム水開発・管理ネットワーク（INWRDAM）は、ヨルダンにおける中水再利用の研究を推進した。現在、ヨルダンの中水研究は、主にカナダのオタワにある国際開発研究センター（IDRC）の資金提供を受けており、民間の家庭に小規模湿地システムを設置し、中水システムを導入して利用している。このシステムの費用は、1世帯あたり約500米ドルである。^[29]

• 雨水の収集
• 節水
• 浄水