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浄化槽は、コンクリート、グラスファイバー、またはプラスチック製の地下室で、家庭排水（下水）が流れて基本的な下水処理が行われます。[ 2 ]沈殿と嫌気性消化プロセスによって固形物と有機物は減少しますが、処理効率は中程度です（「一次処理」と呼ばれます）。[ 2 ]浄化槽システムは、簡易なオンサイト下水処理施設の一種です。農村部など、下水道システムに接続されていない地域で使用できます。処理された液体排水は通常、浄化槽排水フィールドに排出され、そこでさらに処理されます。しかし、地下水汚染が発生する可能性があり、問題となっています。
「浄化槽」という用語は、タンク内に排出された廃棄物を分解または無機化する嫌気性細菌環境を指します。浄化槽は、バイオフィルターや人工的に強制曝気を行う好気性システムなど、他のオンサイト廃水処理ユニットと組み合わせることができます。[ 3 ]
汚泥（浄化槽汚泥または糞便汚泥とも呼ばれる）の蓄積速度は分解速度よりも速い。[ 2 ]そのため、蓄積した糞便汚泥は定期的に除去する必要があり、これは一般的にバキュームトラックで行われる。[ 4 ]
浄化槽は、4,500～7,500リットル（1,000～2,000ガロン）のコンクリート製またはプラスチック製のタンクが1つ以上で構成され、一方の端は流入排水管に接続され、もう一方の端は浄化槽の排水フィールドに接続されています。一般的に、これらのパイプ接続はT字管で行われ、液体が表面の地殻を乱すことなく出入りできるようになっています。[ 5 ]現在、タンクの設計は通常2つのチャンバーで構成され、それぞれにアクセス開口部と蓋が備え付けられ、タンクの床と屋根の中間あたりに開口部がある仕切り壁で隔てられています。
廃水はタンクの最初のチャンバーに入り、固形物が沈殿し、スカムが浮上します。沈殿した固形物は嫌気性消化され、固形物の量が減少します。液体成分は隔壁を通って2番目のチャンバーに流れ込み、そこでさらに沈殿が起こります。排水の処理方法の1つは、浄化槽排水フィールド（地域によっては、浸透フィールド、排水フィールド、または浸透フィールドとも呼ばれる）に排水することです。設置前に浸透試験を行い、土壌の多孔性が排水フィールドとして機能するのに十分であることを確認する必要があります。[ 6 ] [ 7 ]
浄化槽からの排水は、二次処理施設、一般的には人工湿地に送られることもあります。人工湿地は、浄化槽が固形物を除去する優れた性能を持っているため、詰まりにくいという利点があります。
浄化槽からの排水は、中央処理施設に送ることもできる。
残りの不純物は土壌に捕捉されて除去され、余分な水は土壌への浸透、蒸発、植物の根系による吸収、そして最終的には蒸散、または地下水や地表水への流入によって除去されます。多くの場合、石で満たされた溝（排水管を参照）に敷設される配管ネットワークが、ネットワーク内の複数の排水孔を通して、排水をフィールド全体に分配します。排水フィールドのサイズは、排水量に比例し、排水フィールドの多孔性に反比例します。浄化槽システム全体は、重力のみで動作することも、地形上の考慮事項により、揚水ポンプを組み込むこともできます。
浄化槽の設計によっては、排水処理場への流出量と流速を増やすためのサイフォンなどの装置が組み込まれているものがあります。これらは排水管をより均一に満たし、早期の詰まりや生物による詰まりを防ぐことで、排水処理場の寿命を延ばすのに役立ちます。
イムホフ式浄化槽は、汚泥を別のタンクで消化する2段階式浄化槽システムです。これにより、消化された汚泥が流入する下水と混ざるのを防ぎます。また、浄化槽の設計によっては、嫌気性処理を行った第1段階からの排水を浸透槽に流す前に、第2段階で曝気するものもあります。
適切に設計され、正常に機能している浄化槽システムは無臭です。定期的な点検と汲み取りを除けば、浄化槽は最小限のメンテナンスで数十年間持ち、コンクリート、グラスファイバー、またはプラスチック製のタンクは約50年持ちます。[ 8 ]
嫌気性消化で分解されなかった廃棄物は、最終的に浄化槽から除去しなければなりません。そうしないと、浄化槽が満杯になり、未分解物質を含む廃水が直接排水処理場に流れ込んでしまいます。これは環境に悪影響を与えるだけでなく、汚泥が浄化槽から浸透処理場に溢れ出すと、浸透処理場の配管を詰まらせたり、土壌の多孔性を低下させたりして、高額な修理費用が発生する可能性があります。
浄化槽を空にすると、蓄積された汚泥（汚泥、糞便汚泥とも呼ばれる[ 9 ] ）がバキュームトラックによってタンクから汲み出されます。浄化槽を空にする頻度は、固形物の投入量に対するタンクの容量、消化できない固形物の量、周囲温度（嫌気性消化は高温でより効率的に行われるため）、使用状況、システム特性、および関係当局の要件によって異なります。
保健当局によっては、タンクを規定の間隔で空にすることを義務付けているところもあれば、検査官の判断に委ねているところもあります。システムによっては数年ごと、あるいはそれよりも頻繁に汲み取りが必要な場合もあれば、10～20年も汲み取りの間隔を空けられるものもあります。大家族が使用する小型タンクを備えた古いシステムは、少数の人が使用する新しいシステムよりもはるかに頻繁な汲み取りが必要になります。タンクが満水になると、嫌気性分解は急速に再開されます。
空のタンクは、特に洪水時や非常に湿った地面の状況では、静水圧によって損傷を受け、タンクが地面から部分的に「浮き上がる」可能性があります。[ 10 ]
もう一つの選択肢は、フィリピン、マレーシア、ベトナム、インドネシア、インドなどアジアのいくつかの国で開始された浄化槽の「計画的汚泥除去」です。[ 11 ]このプロセスでは、すべての物件が定められたルートに沿ってカバーされ、物件の所有者は汚泥除去が行われることを事前に通知されます。
浄化槽システムの維持管理は、多くの場合、居住者または所有者の責任となります。以下のような乱用や怠慢の形態が挙げられます。
浄化槽添加剤は、浄化槽からの排水の水質を改善し、汚泥の蓄積を減らし、悪臭を軽減することを目的として、一部のメーカーによって宣伝されてきました。これらの添加剤は、一般的に「有効微生物」をベースとしていますが、長期的にはコストがかかり、期待に応えられないことが多いです。[ 16 ] 2011年には、米国で1,200種類以上の浄化槽添加剤が市場に出回っていたと推定されています。[ 17 ]これらの生物学的浄化槽添加剤の有効性に関する査読済みで再現性のあるフィールド調査はほとんど存在しません。[ 17 ]
適切に維持管理され、適切な場所に設置された浄化槽は、中央集約型の都市下水処理よりも環境問題を引き起こすことはないが、[ 18 ]不適切な場所に設置された浄化槽では特定の問題が発生する可能性があり、浄化槽の故障は通常、都市下水道よりも修理または交換に費用がかかる。[ 18 ]浄化槽システムは広い排水場を必要とするため、密集した建物が立ち並ぶ地域には適さない。
廃水の一部の成分、特に硫酸塩は、浄化槽の嫌気性条件下では、刺激臭のある有毒ガスである硫化水素に還元されます。硝酸塩と有機窒素化合物はアンモニアに還元される可能性があります。嫌気性条件のため、発酵とメタン生成プロセスが起こり、二酸化炭素やメタンが生成されることがあります。二酸化炭素とメタンはどちらも温室効果ガスであり、メタンの地球温暖化係数は二酸化炭素の約25倍です。このため、浄化槽は温室効果ガスの排出源となる可能性があります。同じメタンを燃焼させて、地域で使用するためのエネルギーを生成することもできます。[ 19 ]
浄化槽だけでは、浄化槽からの影響を受けた水が流れ込む水路で藻類の異常繁殖を引き起こす可能性のある窒素化合物を除去するのに効果的ではありません。これは、ハイブリッド人工湿地などの窒素低減技術[ 20 ]を使用するか、排水が水域に直接流入しないように浸透フィールドを適切に配置することで改善できます。
発酵過程により、浄化槽の内容物は低酸化還元電位の嫌気性状態となり、リン酸塩は可溶性のまま、つまり移動しやすい状態で維持されます。浄化槽から環境中に排出されたリン酸塩は、藻類の異常繁殖を含む植物の旺盛な増殖を引き起こす可能性があり、その中には毒性を持つ可能性のあるシアノバクテリアの異常繁殖も含まれる場合があります。
土壌のリン保持能力は通常、通常の住宅用浄化槽の負荷を処理するのに十分な大きさです。ただし、浄化槽の排水処理場が水域に隣接する土地の砂質土壌または粗い土壌にある場合は例外です。粒子表面積が限られているため、これらの土壌はリン酸塩で飽和状態になる可能性があります。リン酸塩は処理区域を超えて広がり、地表水の富栄養化の脅威となります。[ 21 ]
大腸菌やその他の大腸菌群など、人間に接触すると非常に危険な病気は、浄化槽の故障後によく報告される。[ 22 ]
一方、適切に機能する浄化槽システムは、沈殿（タンク内）と土壌吸収（排水処理場）により、直接排出に比べて病原菌を大幅に削減します。排水中の大腸菌群は4 ～ 8、ウイルスは0 ～ 2の対数減少が達成されます。寄生虫の卵も除去されます。除去性能を向上させるために追加のフィルターを追加することもできますが、定期的に交換する必要があります。[ 23 ]
人口密度の高い地域では、許容限度を超える地下水汚染が発生する可能性があります。一部の小規模な町では、この問題のために、大規模な下水収集システムの建設費用が高額になるため、非常に高価な集中型下水処理システムの建設費用を負担せざるを得ない状況に陥っています。高額な集中型下水道システムの建設需要を高める可能性のある住宅開発を抑制するため、建設の一時停止や土地の区画整理の制限がしばしば課されます。既存の浄化槽が適切に機能していることを確認することも、一定期間は有効ですが、人口密度が高くなるにつれて、主要な浄化戦略としては効果が薄れていきます。
食用魚介類が生息する水域に隣接する地域では、不適切な維持管理や故障した浄化槽システムが汚染レベルを高め、漁獲制限や商業漁業またはレクリエーション漁業の閉鎖を余儀なくされる可能性がある。
米国では、2008年の米国住宅調査によると、全世帯の約20%が浄化槽を使用しており[ 24 ]、その圧倒的多数が農村部（50%）と郊外（47%）に位置していることが示されています[ 24 ] 。インディアナポリスは、市内の多くの地域で依然として個別の浄化槽システムを使用している大都市の一例です[ 25 ]。ヨーロッパでは、浄化槽システムは一般的に農村部に限られています[ 26 ] 。
欧州連合では、EN 12566規格が、家庭用排水処理に使用されるパッケージ型および現場組立型処理プラントの一般要件を規定している。
パート 1 ( EN 12566-1 ) は、ポリエチレン、ガラス繊維強化ポリエステル、ポリプロピレン、PVC-U、鋼鉄、またはコンクリート製のプレハブ式または工場製造の浄化槽を対象としています。パート 4 ( EN 12566-4 ) は、一般的にコンクリート構造のプレハブ式キットから現場で組み立てられる浄化槽を規制しています。どちらのタイプの認証済み浄化槽も、システム内の浮遊固形物を保持する能力を評価するために、標準化された水理試験に合格する必要があります。さらに、関連する地盤条件における構造的妥当性は、水密性、処理効率、および構造的挙動の観点から評価されます。[ 27 ]
フランスでは、約400万世帯（人口の20%）が、浄化槽（fosse septique ）を含む敷地内排水処理システム（l'assainissement non collectif）を使用しています[ 28 ]。浄化槽システムの建設と維持を規制する法的枠組みは1992年に導入され、個々の下水システムに適用される技術要件を確立する目的で2009年と2012年に更新されました[ 29 ] 。フランスの浄化槽は、各地方自治体によって排水収集法を執行するために任命された専門機関であるSPANC（Service Public d'Assainissement Non Collectif）による検査を少なくとも4年に1回受けます。EN 12566の導入後、排水が規定の基準を満たさない限り、排水を直接溝や水路に排出することは禁止されています[ 30 ] 。
2011年のアイルランド国勢調査によると、アイルランドの世帯の27.5%（約44万世帯）が個人用浄化槽を使用しており、その大半は農村部に集中している。[ 31 ]
2009年に欧州司法裁判所がアイルランドに対し、農村部で処分される家庭排水に関して廃棄物枠組み指令に準拠していないとの判決を下したことを受け、公共下水道網に接続されていない家庭からの排水を規制し、既存の個別の家庭排水処理システムの登録と検査の取り決めを定めるために、2012年水道サービス（改正）法が可決された。[ 32 ] [ 33 ]
さらに、環境保護庁は、新しい浄化槽、二次処理システム、浄化槽排水フィールド、およびフィルターシステムの計画と建設を規制するための実施規範を策定しました。 [ 34 ]アイルランドでは、浄化槽排水の地下水への直接排出は禁止されていますが、浄化槽排水フィールドなどを介して不飽和下層土を介して地下水に間接的に排出すること、または地表水に直接排出することは、水質汚染法の許可に従って許可されています。[ 34 ]登録された浄化槽は、認可された請負業者によって少なくとも年に1回汚泥除去されなければなりません。除去された糞便汚泥は、管理された自治体下水処理施設または栄養管理規制が満たされている限り農業に処分されます。[ 34 ]
2015 年以降、イングランドとウェールズで浄化槽または小型パッケージ下水処理システムを使用している特定の不動産所有者のみがシステムを登録し、環境庁に許可を申請するか、免除の資格を得る必要があります。[ 35 ]一定時間内に一定量を超える排水を排出するシステム、または排水を直接敏感な地域 (たとえば、一部の地下水保護区域) に排出するシステムには許可を与える必要があります。[ 36 ]一般的に、地表水に直接排出する新しい浄化槽には許可は与えられません。水路に排出する浄化槽は、2020 年 1 月 1 日までに下水処理施設 (オンサイト下水処理施設とも呼ばれる) に交換またはアップグレードする必要があります。ただし、この日より前に不動産が売却された場合、または環境庁 (EA) が汚染を引き起こしていると判断した場合は、それよりも早く交換またはアップグレードする必要があります。
北アイルランドでは、環境省は、排水が水路または土壌浸透システムに排出されることが提案されているすべての排水について許可を与えなければなりません。排水許可には、受け入れ水路または地下帯水層が排水を吸収できることを保証するために、排水の質と量に関する条件が概説されます。[ 37 ]
2011年水環境規則は、スコットランドにおける浄化槽システムの登録を規制しています。新規物件の開発時、または既存物件の所有権変更時には、登録証明が必要です。[ 38 ]
オーストラリアでは、浄化槽の設計と設置に関する要件は、州政府が保健省および環境保護庁を通じて規制しています。規制には、実施基準[ 39 ] [ 40 ]および法律[ 41 ]が含まれる場合があります。浄化槽の設計と設置に関する規制要件は、一般的にオーストラリア規格（1547および1546）を参照しています。浄化槽の容量要件は実施基準に概説されている場合があり、州によって異なる場合があります。
主に、密集した多数の浄化槽の排水口から水が浸出するため、[ 42 ]多くの自治体地区（例えば、クイーンズランド州サンシャインコースト）では浄化槽を禁止し、タンク内に積極的に空気を送り込んで好気性環境を作り出す、はるかに高価な小型下水処理システムへの交換を義務付けています。浄化槽は、古いシステムの性能に関わらず、新しい建物の申請の一部として交換する必要があります。
米国環境保護庁によると、米国では浄化槽システムの維持管理は住宅所有者の責任である。[ 43 ]この要件を無視する人は、最終的に固形物がタンクから漏れ出し、浄化された液体排水処理システムを詰まらせ、高額な修理費用が発生することになる。
例えばワシントン州では、「貝類保護地区」または「浄水地区」は、水質と干潟資源を保護するために郡によって指定された地理的なサービス区域です。この地区は、浄化槽の維持管理などの非点源汚染を制御するための水質サービスのための地方資金を生み出す仕組みを提供します。この地区はまた、貝類養殖水域を脅かす汚染源に注意を促す教育資源としても機能します。[ 44 ]
「septic tank」またはより一般的には「septic」という用語は、イギリスの一部地域でアメリカ人を指すスラングとして使用されています。[ 45 ]これは、コックニー押韻スラングの「septic tank equalling yank」に由来します。[ 46 ] オーストラリア人はこれをさらに短縮して「seppo」と呼ぶこともあります。[ 47 ]
浄化槽にはT字型の出口があり、汚泥やスカムがタンクから出て排水処理場に流れ込むのを防ぎます。
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