浄化槽

浄化槽
地中に浄化槽を設置している
衛生チェーンにおける位置	収集・保管・処理（現地）[1]
アプリケーションレベル	家庭または近隣レベル（学校、ホテルなど）[1]
管理レベル	家庭、公共、共有（最も一般的なのは家庭レベル）[1]
入力	ブラックウォーター（廃棄物）、グレーウォーター、ブラウンウォーター[1]
出力	糞便汚泥、排水[1]
種類	単槽式または多槽式浄化槽（バッフル付きも可）[1]
環境問題	地下水汚染、洪水時の水質汚染[1]

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で作られた地下室で、家庭廃水（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り固形物と有機物が削減されますが、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、単純なオンサイト下水処理施設の一種です。農村地域など、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。処理された液体排出物は通常、浄化槽排水フィールドに廃棄され、そこでさらに処理されます。それでも、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ミネラル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（汚泥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、これは通常、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つ以上あり、一方の端は流入下水管に接続され、もう一方の端は浄化槽の排水場に接続されています。通常、これらのパイプ接続はT字管で行われ、表面の固まりを乱すことなく液体を出入りできます。^[要出典]今日、タンクの設計には通常、2つのチャンバーが組み込まれており、それぞれにアクセス開口部とカバーが装備されており、タンクの床と天井のほぼ中間に開口部がある仕切り壁で区切られています。

汚水はタンクの第一チャンバーに入り、固形物が沈殿し、スカムが浮く。沈殿した固形物は嫌気性消化され、固形物の体積が減少する。液体成分は隔壁を通って第二チャンバーに流れ込み、そこでさらに沈殿する。排水の選択肢の1つは、地域によって浸出フィールド、排水フィールド、浸透フィールドとも呼ばれる浄化槽排水フィールドに排水することである。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ために、設置前に浸透試験が必要である。 ^{[5] [6]}

浄化槽からの排水は、二次処理施設、通常は人工湿地に送ることもできます。人工湿地は、固形物を除去する浄化槽の優れた性能の恩恵を受け、すぐに詰まるのを防ぎます。

浄化槽からの排水を集中処理施設に送ることもできます。

残りの不純物は土壌に閉じ込められて除去され、余分な水は土壌への浸透、蒸発、植物の根系からの吸収、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、石を詰めた溝に敷設される配管ネットワーク（ウィーピングタイルを参照）は、ネットワーク内の複数の排水穴から汚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、汚水の量に比例し、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、重力だけで稼働することも、地形を考慮して必要な場合は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、排水場への流出量と流出速度を増やすためにサイフォンやその他の装置が組み込まれています。これにより、排水管をより均等に満たし、早期の詰まりや生物による詰まりを防ぐことで排水場の寿命を延ばすことができます。

Imhoff タンクは2 段階の浄化槽システムで、汚泥は別のタンクで消化されます。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、嫌気性の第 1 段階からの排水が浸透場に排出される前に空気を通す第 2 段階を備えているものもあります。

適切に設計され、正常に機能している浄化槽は臭いがありません。定期的な検査と排水以外に、浄化槽は最小限のメンテナンスで数十年は持ちます。コンクリート、グラスファイバー、プラスチックのタンクは約50年持ちます。^[7]

嫌気性消化で分解されなかった廃棄物は、最終的には浄化槽から除去する必要があります。そうしないと、浄化槽が満杯になり、分解されなかった物質を含む廃水が排水場に直接排出されます。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出場に溢れると、浸出場の配管が詰まったり、土壌の多孔性自体が低下したりして、高額な修理が必要になる場合があります。

浄化槽を空にする際、蓄積された汚泥（汚泥、糞便汚泥^[8]とも呼ばれる）はバキュームトラックでタンクから汲み出されます。浄化槽を空にする頻度は、固形物投入量に対するタンクの容積、消化できない固形物の量、周囲温度（嫌気性消化は高温の方が効率的に行われるため）、使用方法、システム特性、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、規定の間隔でタンクを空にすることを義務付けているところもありますが、検査官の判断に任せているところもあります。システムによっては、数年ごと、あるいはそれより早くポンプで汲み上げる必要があるところもあれば、10～20 年ごとに汲み上げることができるところもあります。大家族が使用している小型のタンクを備えた古いシステムでは、数人しか使用していない新しいシステムよりも、はるかに頻繁に汲み上げが必要になります。タンクに水が補充されると、嫌気性分解が急速に再開されます。

空のタンクは静水圧によって損傷を受ける可能性があり、特に洪水時や非常に湿った地面の状況ではタンクが地面から部分的に「浮き上がる」ことがあります。^[9]

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、インドを含むいくつかのアジア諸国で開始されている浄化槽の「計画的な汚泥除去」です。^[10]このプロセスでは、すべての不動産が定められたルートに沿ってカバーされ、不動産の居住者は行われる汚泥除去について事前に通知されます。

浄化槽のメンテナンスは、多くの場合、居住者または不動産所有者の責任です。乱用や怠慢の形態には、次のようなものがあります。

• 調理油やグリースを過剰に廃棄すると、入口排水口が詰まる原因になります。油やグリースは分解しにくいことが多く、臭いの問題や定期的な排出の困難を引き起こす可能性があります。
• タバコの吸い殻、綿棒、生理用品、コンドームなどの生分解性のない廃棄物をトイレに流すと、浄化槽がすぐに詰まり、満杯になる可能性があるため、これらの物質はそのような方法で処分しないでください。トイレが浄化槽ではなく下水道に接続されている場合も同様です。
• トイレを食品廃棄物の廃棄に使用すると、固形物によるシステムの急速な過負荷を引き起こし、故障につながる可能性があります。^[11]
• 農薬、除草剤、高濃度の漂白剤や苛性ソーダ（アルカリ溶液）を含む物質、^[要出典]、塗料や溶剤などの無機物質など、特定の化学物質は浄化槽の部品を損傷したり、浄化槽が正常に機能するために必要なバクテリアを殺したりする可能性がある。 ^[12]
• 軟水装置の使用– 軟水装置から排出される塩水は、廃水を分解するバクテリアに悪影響を及ぼす可能性があります。ただし、通常、塩水は他の廃水で十分に希釈されるため、浄化槽に悪影響を与えることはありません。^[13]

• タンクや排水フィールドの上に突き出ている木や低木の根は、タンクや排水フィールドを詰まらせたり、破裂させたりする可能性があります。コンクリート製の浄化槽のすぐ近くにある木は、システムが古くなり、コンクリートにひび割れや小さな漏れが生じ始めると、タンクを貫通する可能性があります。木の根は排水管の詰まりや閉塞により深刻な流れの問題を引き起こす可能性があり、また、浄化槽から栄養分が容易に供給されるため、木自体が非常に活発に成長する傾向があります。
• 遊び場や貯蔵庫は、タンクや排水場に損傷を与える可能性があります。また、排水場を私道や駐車場などの不浸透性の表面で覆うと、排水場の効率に重大な影響を及ぼし、タンクや吸収システムに損傷を与える可能性があります。
• システムに過剰な水が入ると、システムに過負荷がかかり、故障の原因となる可能性があります。
• 非常に高い降雨量、急速な雪解け、川や海からの洪水などにより、排水フィールドが機能しなくなり、水の流れが逆流して、タンクの正常な動作が妨げられる可能性があります。冬季の地下水位が高い場合も、地下水が浄化槽に逆流することがあります。
• 時間が経つと、排水場のパイプにバイオフィルムが形成され、詰まりの原因となることがあります。このような障害は「バイオマット障害」と呼ばれます。

浄化槽添加剤は、浄化槽からの排水の質を改善し、汚泥の蓄積を減らし、悪臭を減らすことを目的として、一部の製造業者によって宣伝されてきた。これらの添加剤は、一般的に「有効微生物」をベースにしているが、長期的にはコストが高く、期待に応えられないことが多い。^[14]米国では、2011年に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る。 ^[15]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されたフィールド研究はほとんど存在しない。^[15]

適切に維持管理され、適切に設置された浄化槽は、集中型の都市下水処理よりも環境上の問題が多くなることはありませんが、^[16]不適切な場所にある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、都市下水道よりも修理や交換に費用がかかるのが一般的です。^[16]浄化槽システムは大きな排水フィールドを必要とするため、密集した建物のある地域には適していません。

汚水の一部成分、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る。硝酸塩と有機窒素化合物はアンモニアに還元される。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発生する可能性がある。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倍である。このため、浄化槽は潜在的な温室効果ガス排出源となっている。同じメタンは燃焼させてエネルギーを生産し、地元で使用できる。^[17]

浄化槽だけでは、浄化槽から汚染された水が流れ込む水路で藻類の大量発生を引き起こす可能性のある窒素化合物を除去する効果はありません。これは、窒素削減技術^[18] 、たとえば人工湿地のハイブリッドなどを使用することで改善できます。または、浸出フィールドが適切に配置されていることを確認して、排水が水域に直接流入するのを防ぐだけで改善できます。^[要出典]

発酵プロセスにより、浄化槽の内容物は酸化還元電位の低い嫌気性状態になり、リン酸塩は可溶性、つまり動員された形で維持されます。浄化槽から環境に排出されたリン酸塩は、藻類の大量発生を含む植物の繁殖を誘発する可能性があります。藻類の大量発生には、潜在的に有毒なシアノバクテリアの大量発生も含まれる可能性があります。

土壌のリン保持能力は通常、通常の住宅用浄化槽を通過する負荷を処理するのに十分な大きさです。例外は、浄化槽排水場が水域に隣接する土地の砂質または粗い土壌にある場合です。粒子の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する可能性があります。リン酸塩は処理エリアを超えて進み、表層水の富栄養化の脅威となります。^[19]

浄化槽の故障により、大腸菌やその他の大腸菌群など、人体との接触に極めて危険な病気が発生することがしばしば報告されています。 ^[20]

一方、適切に機能する浄化槽では、沈殿（タンク内）と土壌吸収（排水フィールド）により、直接排出に比べて病原体が大幅に減少します。排水中の大腸菌は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。^[21]

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。一部の小さな町では、この問題により、拡張収集システムのコストが高いため、非常に高価な集中型廃水処理システムの構築に費用がかかります。高価な集中型下水道システムの建設需要を増やす可能性のある住宅開発を減らすために、建築禁止令や土地の分割制限が課されることがよくあります。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、限られた期間には役立ちますが、人口密度が増加すると、主要な修復戦略としての効果は低下します。

食用を目的とした魚や貝類が生息する水域に隣接する地域では、適切に維持管理されていない浄化槽や機能不全の浄化槽によって汚染レベルが高まり、漁獲制限や商業目的または娯楽目的の漁獲の禁止を余儀なくされる可能性があります。

米国では、2008年の米国住宅調査によると、全世帯の約20％が浄化槽に依存しており、^[22]システムの圧倒的多数は農村部（50％）と郊外（47％）に位置しています。^[22] インディアナポリスは、市内の多くの地区が依然として個別の浄化槽に依存している大都市の一例です。^[23]ヨーロッパでは、浄化槽は一般的に農村部に限られています。^[要出典]

欧州連合では、EN 12566規格が、家庭廃水処理に使用されるパッケージ型および現場組み立て型の処理プラントの一般的な要件を規定しています。

パート1（EN 12566-1）は、プレハブまたは工場で製造され、ポリエチレン、ガラス強化ポリエステル、ポリプロピレン、PVC-U、鋼鉄またはコンクリートで作られた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。両方のタイプの認証された浄化槽は、システム内で浮遊物質を保持する能力を評価するために標準化された水圧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が、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。^[24]

フランスでは、約400万世帯（人口の20％）が、浄化槽（fosse septique ）を含むオンサイト廃水処理システム（ l'assainissement non collectif）^[25]を使用している。浄化槽の建設と維持を規制する法的枠組みは1992年に導入され、個々の下水道システムに適用される技術要件を確立することを目的として2009年と2012年に更新された。^[26]フランスの浄化槽は、少なくとも4年に1回、各地方自治体によって廃水収集法を施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）による検査の対象となっている。EN 12566の導入に伴い、排水が規定の基準を満たしていない限り、排水を溝や水路に直接排出することは禁止されている。^[27]

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）が個別の浄化槽を使用しており、その大部分は農村部にあります。^[28]

2009年に欧州司法裁判所がアイルランドに対し、田舎で処理される生活排水に関して同国が廃棄物枠組み指令に準拠していないとする判決を下したことを受けて、公共下水道網に接続されていない家庭排水源からの排水を規制し、既存の個別の生活排水処理システムの登録と検査の取り決めを規定するために、2012年水道サービス（改正）法が可決されました。^{[29] [30]}

さらに、環境保護庁は、新しい浄化槽、二次処理システム、浄化槽排水場、濾過システムの計画と建設を規制するための実施基準を策定しました。 ^[31]アイルランドでは、浄化槽排水を地下水に直接排出することは禁止されていますが、例えば浄化槽排水場などによる不飽和下層土を介した地下水への間接排出、または表層水への直接排出は、水質汚染法の許可に従って許可されています。^[31]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回は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、管理された市営下水処理施設または農業に処分されますが、栄養管理規制が満たされている必要があります。^[31]

2015年以降、イングランドとウェールズでは、浄化槽または小型パッケージ下水処理システムを有す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る。^[32]一定時間内に一定量を超える排水を排出するシステム、または排水を敏感な地域（一部の地下水保護区域など）に直接排出するシステムには、許可が必要となる。^[33]一般に、表層水に直接排出する新しい浄化槽には許可は付与されない。水路に排出する浄化槽は、2020年1月1日までに交換するか、下水処理場（オンサイト下水施設とも呼ばれる）にアップグレードする必要がある。この日付より前に不動産が売却された場合、または環境庁（EA）が浄化槽が汚染を引き起こしていると判断した場合は、それより早く対応する必要がある。

北アイルランドでは、水路または土壌浸透システムに排水することが提案されているすべての排水について、環境省が許可を与えなければならない。排水許可には、排水を受け入れる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る。^[34]

2011年水環境規制はスコットランドの浄化槽システムの登録を規制している。新しい不動産が開発されるときや既存の不動産の所有者が変わるときには登録の証明が必要である。^[35]

オーストラリアでは、浄化槽の設計と設置要件は、保健省と環境保護庁を通じて州政府によって規制されています。規制には、実務規範^{[36] [37]}と法律^[38]が含まれます。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務規範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、密集した浄化槽の排水溝から水が浸出するため、^[39]多くの自治体（例：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、タンクに空気を積極的に送り込んで好気性環境を作り出す、はるかに高価な小規模下水処理システムに置き換えることを義務付けています。 ^[要出典]浄化槽は、古いシステムの性能に関係なく、新しい建物に取り付ける際には必ず交換する必要があります。^[要出典]

米国環境保護庁によると、米国では浄化槽の維持管理は住宅所有者の責任である。^[40]この要件を無視すると、タンクから固形物が漏れ出し、浄化槽の排水処理システムが詰まってしまい、最終的には高額な修理費用が発生することになる。

たとえばワシントン州では、「貝類保護地区」または「清浄水地区」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サービスエリアです。地区は、浄化槽のメンテナンスなど、非点源汚染を制御するための水質サービスのための地元の資金を生み出すメカニズムを提供します。地区はまた、貝類の養殖水域を脅かす汚染源に注意を喚起する教育リソースとして機能します。^[41]

「浄化槽」またはより一般的には「セプティック」という用語は、イギリスの一部の地域ではアメリカ人を指す俗語として使用されています。^[42]これはコックニーの押韻俗語であるseptic tankがyankに等しいことに由来します。^[43] これはオーストラリア人によってさらに短縮されて「seppo」になることもあります。^[44]

• 汚水溜め
• 糞便汚泥管理
• グリーストラップ
• 衛生
• オフグリッド

• 浄化槽システム - 米国環境保護庁