敷地内下水処理施設

オンサイト下水処理施設( OSSF ) は、浄化槽とも呼ばれ、公共下水道インフラが整備されていない地域で、廃水を発生させる同じ敷地内で排水を処理して処分するように設計された廃水システムです。

浄化槽と排水フィールドの組み合わせは、西洋諸国ではかなり一般的なタイプのオンサイト下水処理施設です。OSSF は、米国の家庭排水処理の約 25% を占めています。オンサイト下水処理施設は、小規模な好気性およびバイオフィルターユニット、膜バイオリアクター、または連続バッチ リアクターをベースにしている場合もあります。これらは、都市下水処理場の縮小版と考えることができ、「パッケージ プラント」とも呼ばれます。^[1]

自然環境における生物学的廃棄物リサイクルの主なメカニズムは、動物、昆虫、土壌微生物、植物、菌類などの他の生物によって実行されます。これらの生物は廃棄物に含まれるすべての栄養素を消費し、表土の一部となる完全に分解された固形物と、消費および利用できる可能性のあるすべてのものが取り除かれた純粋な飲料水を残します。この自然の生物学的浄化には、廃棄物を処理するための時間とスペースが必要です。

事実上すべての人工的な現場下水処理施設では、自然生物によるリサイクルと分解が依然として下水処理の主なメカニズムとなっています。生物が廃棄物を分解するために必要な時間を与えるには、下水の滞留時間と沈殿時間を最小化し、下水処理場と地表水または井戸の間の液体の流れ距離を最小化します。

ネズミ、ハエ、寄生虫などの動物が完全に自然な生物学的廃棄物のリサイクル プロセスに参加するのは普通のことです。人工施設では通常、制御不能な個体数の爆発や蔓延を防ぎ、害虫や病気の蔓延を防ぐために、これらの動物を排除しようとします。

オンサイト下水処理施設で収集された固形物は、表土を形成するための堆肥として使用できる可能性がありますが、これらの固形物は、分解を待つためのオンサイト保管スペースが不足しているため（自治体施設）、または固形物が以前に分解された固形物の上に新しい廃棄物固形物の層構造で積み重ねられているため（浄化槽および屋外便所）、不完全に分解されることがよくあります。分解が不完全な状態であるため、オンサイト下水処理施設から除去されたときに、これらの固形物は通常、堆肥ではなく汚泥と呼ばれ、汚泥内の栄養素をまだ消費している微生物から発生する強烈な悪臭があります。

固形物を輸送するために水懸濁液を使用する工学施設 (民間浄化槽および公共施設) では、通常、主沈殿槽内に、油、浮遊性固形物、石鹸の泡などの低密度液体からなる浮遊層が形成されます。これはスカムと呼ばれ、微生物によってゆっくりと分解され、最終的に沈殿槽の底に沈降して汚泥の一部となります。民間浄化槽から固形物がなくなると、通常、槽は掃除機で空にされ、不完全消化されたスカムが不完全消化された汚泥に加えられ、さらに芳香と生物活性が増します。

沈殿槽内の汚泥とスカムは、完全にそのままにして通気口から外気にさらしておくと、最終的には完全に臭いの少ない堆肥に変わります。2 つの槽を並べて設置し、汚水をそれらの間で流すことにより、一方の槽を休ませ、もう一方の槽を使用中に、もう一方の槽を休ませることができます。休ませている槽は、再び使用する前に、安全かつ簡単に手で洗浄できます。これは、手作業が最も多い自給農業経済における現場下水処理施設の解決策として提案されています。

人間の排泄物は他の動物の排泄物と何ら変わりありませんが、公共施設では収集した固形物を埋め立て地に埋め立てるよう義務付けられる場合があります。これは、人間が気づかないうちに公共下水道に有毒汚染物質を流し込むリスクがあるためです。公共施設では道路からの排水も収集する場合があります。この排水には、ブレーキ液やエンジン オイルなどの車両で使用されるさまざまな化学物質や、氷や雪を溶かすために使用される化学物質の痕跡が含まれています。個人の浄化槽では、有毒化学物質を排水溝に流してはいけないことを住宅所有者が直接認識しているため、通常、こうした問題は発生しません。

オンサイト廃水処理システムのほとんどは、浄化槽と地下廃水浸透システム (SWIS) で構成される従来型です。敷地の制限と厳格な性能要件により、廃水処理システムの設計とその管理方法が大幅に改善されました。過去 20 年間、オンサイト廃水処理システム (OWTS) 業界は、従来のシステムの設置が不可能なサイズ、土壌、地下水、および景観の制限がある敷地でも高い性能レベルを達成できる多くの新しい処理技術を開発しました。新しい技術と既存の技術の改良は、システムの性能要件の定義、廃水の流れと汚染物質の負荷の特性評価、敷地条件の評価、性能と設計の境界の定義、およびこれらの要因に対応するシステム設計の選択に基づいています。

性能要件は、数値基準 (汚染物質の濃度や質量負荷の制限など) または記述基準 (臭いや目に見える光沢がないなど) として表すことができ、地域の地下水または表層水の同化能力、水質目標、公衆衛生目標に基づいています。廃水流量と汚染物質含有量は、システムの設計と規模を定義するのに役立ち、施設の規模とタイプを同様の既存施設から測定された排水量と比較することで推定できます。現場評価では、地域の水文学、地質、水資源の詳細な分析と、土壌、傾斜、構造、敷地境界線、その他の現場の特徴に関する現場固有の特性評価を統合して、システム設計要件をさらに定義し、システム コンポーネントの物理的な配置を決定します。

現在適用されている代替処理技術のほとんどは、浄化槽から排出された後の廃棄物を処理します。浄化槽は沈殿可能な固形物、グリース、油を保持し、沈殿した有機廃棄物を部分的に消化する環境を提供します。浄化槽後の処理には、懸濁または固定膜リアクターでの好気性（酸素あり）または嫌気性（酸素なしまたは低酸素）生物学的処理、物理的/化学的処理、土壌浸透、固定媒体ろ過、および/または消毒が含まれます。これらの技術に基づく処理ユニットの適用とサイズは、性能要件、廃水特性、および現場条件によって決まります。

カナダの連邦制では、環境は連邦政府と州政府で共有される権限である。^[2]しかし、廃水管理は主に州、準州、市の管轄下にあり、連邦政府は連邦所有地および先住民族居留地の廃水に対する管轄権を持つ。^[3]各州および準州には、敷地内下水施設の設計および設置に関する独自の規範および規制があり、許可が必要かどうか、どのように取得するか、システムのタイプ、サイズ、場所（通常は敷地内の土壌特性およびその他の要因による）などがある。^[4]

オンサイト治療の潜在的市場規模は、ヨーロッパでは人口換算で約3500万人と推定されている。 ^[5]

米国では、オンサイト下水処理施設が、全国の推定 2,600 万の家庭、企業、娯楽施設から毎日約 40 億米ガロン (15,000,000 m ³ ) の処理済み排水を収集、処理、放出しています (米国国勢調査局、1997 年)。オンサイト システムが地下水と表層水の水質に与える影響 (硝酸塩や細菌による汚染、表層水への栄養分の流入など) が認識されたことで、システムのパフォーマンスを最適化することへの関心が高まっています。公衆衛生および環境保護の当局者は現在、オンサイト システムが、最終的には集中型下水処理サービスに置き換えられる一時的な設備ではなく、廃水を処理して環境に放出し再利用するための恒久的なアプローチであることを認識しています。オンサイト システムは、適切に計画、設計、設置、運用、保守されていれば、実行可能で低コスト、長期的、分散型の廃水処理アプローチとして認識されています (USEPA、1997 年)。注: 既存の州および地方自治体の監督に加えて、20 人以上の人々にサービスを提供する分散型廃水処理システムは、EPA の地下注入制御プログラムの規制の対象となる可能性がありますが、EPA はそれらを規制の対象にしないことを提案しています (64FR22971:5/7/01)。

過去にはいくつかのオンサイト廃水管理プログラムがうまく機能しましたが、問題は依然として残っています。現在のオンサイト規制プログラムのほとんどは、許可と設置に重点を置いています。

オンサイト システムの運用と保守に取り組むプログラムはほとんどなく、その結果、不必要なコストと公衆衛生および水資源へのリスクにつながる失敗が生じています。さらに、土地利用計画、ゾーニング、開発、水資源保護、公衆衛生イニシアチブ、オンサイト システムを監督する機関間の調整不足により、より協力的なアプローチによって防ぐことができる問題が生じています。オンサイト システムを効果的に管理するには、厳密な計画、設計、設置、運用、保守、監視、および制御が必要です。

州政府および部族政府機関の報告によると、オンサイト浄化槽は現在、地下水汚染の 3 番目に多い発生源であり、これらのシステムが機能不全に陥ったのは不適切な設置や設計、あるいは長期にわたる不十分な保守のためである (USEPA、1996a)。1996 年の浄水ニーズ調査 (USEPA、1996b) では、州および部族は、500 以上のコミュニティで機能不全の浄化槽があり、公衆衛生上の問題を引き起こしていると特定した。機能不全のオンサイト システムから部分的に処理された汚水の排出は、収穫量が制限されているすべての貝類養殖地域の 32 パーセントで、劣化の主な原因または一因となっていることが判明した。オンサイト廃水処理システムはまた、池、湖、沿岸の河口での栄養分の過剰にも寄与し、藻類やその他の厄介な水生植物の過剰な繁殖につながっている (USEPA、1996b)。さらに、オンサイト システムは飲料水源の汚染にも寄与している。 USEPA は、不適切に処理された地下水に依存するシステムからの飲料水の消費の結果として、毎年 168,000 件のウイルス性疾患と 34,000 件の細菌性疾患が発生していると推定しています。機能不全の浄化槽システムは、地下水汚染の潜在的な原因の 1 つとして特定されています (USEPA、2000)。

2022年には、マサチューセッツ州ケープコッドで木材チップと石灰岩を使用して窒素汚染を削減する浄化槽システムの試験が進行中でした。^[6]

• 分散型廃水処理システム
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•  この記事には、オンサイト廃水処理システムマニュアル(PDF)のパブリック ドメイン資料が組み込まれています。環境保護庁。2015年 2 月 8 日取得。

• EPA - 浄化槽システム
• 浄化槽に関する住宅所有者向けガイドとその他の役立つ情報へのリンク