我が国の人口の大部分は小都市や農村部に居住しており、農村部の下水による水環境汚染がますます注目を集めている。西部地域の下水処理率が低いことを除けば、我が国の農村部における下水処理率は概ね向上している。しかしながら、我が国は広大な国土を有しており、地域によって都市や村の環境条件、生活習慣、経済状況は大きく異なる。地域の実情に合わせて分散型下水処理をいかに効果的に実施していくか、先進国の経験は学ぶ価値がある。
我が国の主要な分散型下水処理技術
我が国の農村部における下水処理技術は主に以下の種類があります（図1参照）：バイオフィルム技術、活性汚泥処理技術、生態系処理技術、土地処理技術、および生物と生態系を組み合わせた処理技術。適用度合いは様々で、運用管理の成功事例もあります。下水処理規模の観点から見ると、水処理能力は一般的に500トン以下です。
1. 農村下水処理技術の利点と欠点
農村部の下水処理の実践において、各処理技術には以下のような長所と短所がある。
活性汚泥法：柔軟な制御と自動制御が可能であるが、世帯あたりの平均コストが高く、運転・維持管理には専門の人員が必要となる。
人工湿地技術：建設コストは低いが、除去率が低く、運用・管理が不便である。
土地処理：建設、運用、維持管理は簡単でコストも低いが、地下水を汚染する可能性があり、長期的な運用・維持管理が必要となる。
生物式回転台＋植物床：南部地域に適しているが、操作と維持管理が難しい。
小型下水処理場：都市部の生活排水処理方法に近い。利点は処理水の水質が良いこと、欠点は農村部の農業排水のニーズを満たせないことである。
一部地域では「非動力式」の農村下水処理技術が推進されているものの、「動力式」の下水処理技術が依然として大きな割合を占めている。現在、多くの農村地域では土地が各家庭に割り当てられており、公有地は少なく、経済発展地域では土地利用率が非常に低いため、下水処理に利用できる土地資源は限られている。そのため、土地利用が少なく、経済発展が進み、水質要求水準が高い地域では、「動力式」の下水処理技術の適用が有望である。省エネルギーで消費量を削減する下水処理技術は、村や町における分散型家庭用下水処理技術の発展トレンドとなっている。
2. 農村下水処理技術の複合方式
我が国の農村部における下水処理技術の組み合わせは、主に以下の3つの方式に分けられます。
最初の方式は、MBR（膜分離活性汚泥法）、接触酸化法、または活性汚泥法です。下水はまず浄化槽に入り、次に生物処理ユニットに入り、最終的に再利用のために周囲の水域に放流されます。農村部では下水の再利用がより一般的です。
2つ目の方式は、嫌気性処理＋人工湿地、嫌気性処理＋池、または嫌気性処理＋土地であり、すなわち、浄化槽の後に嫌気性処理ユニットを使用し、生態学的処理を行った後、環境に排出するか、農業利用に回すというものです。
3つ目の方式は、活性汚泥＋人工湿地、活性汚泥＋池、接触酸化＋人工湿地、または接触酸化＋土地処理であり、すなわち、浄化槽の後に好気性および曝気装置を使用し、生態処理ユニットを追加して窒素とリンの除去を強化するものです。
実際の応用では、第1モードが最大の割合を占め、61%に達します。
上記3つの方式の中で、MBRは処理効果が優れており、水質基準の高い地域に適していますが、運転コストが比較的高くなります。人工湿地と嫌気性技術は運転コストと建設コストが非常に低いですが、総合的に考えると、より理想的な排水効果を得るためには曝気工程を増やす必要があります。
海外で応用されている分散型下水処理技術
1. アメリカ合衆国
管理システムと技術要件の観点から見ると、米国の分散型下水処理は比較的完成度の高い枠組みの下で運用されている。現在、米国の分散型下水処理システムは主に以下の技術を採用している。
浄化槽。浄化槽と土地処理は、海外では一般的に使用されている技術です。ドイツの調査データによると、下水の約32%が土地処理に適しており、そのうち10～20%は不適格です。不適格の原因としては、過剰な使用時間、過剰な水理負荷、設計や設置の問題、運用管理の問題など、システムが地下水を汚染することが考えられます。
砂ろ過。砂ろ過は米国で非常に一般的に使用されている下水処理技術であり、優れた除去効果を発揮します。
好気性処理。好気性処理は米国各地で実施されており、処理規模は一般的に1.5～5.7トン/日で、生物回転式処理槽法または活性汚泥法が用いられています。近年、米国では窒素とリンの効率的な利用にも大きな重点が置かれています。米国の窒素の大部分は廃水中に含まれています。早期分離によって後続処理コストを削減することが重要です。
さらに、消毒、栄養塩除去、発生源分離、窒素とリンの除去および回収といった工程もある。
2. 日本
日本の分散型下水処理技術は、浄化槽処理システムで比較的よく知られています。日本の生活排水の発生源は、私の国とはやや異なり、主に洗濯排水と台所排水に分類されて収集されます。
日本の浄化槽は、配管網による下水収集が困難な地域や、人口密度が比較的低い地域に設置されています。浄化槽は、人口や環境条件に合わせて設計されています。現在の浄化槽は世代交代で更新されていますが、依然としてシンク方式が主流です。AOリアクター、嫌気性処理、脱酸素処理、好気性処理、沈殿処理、消毒処理などの工程を経て、A型浄化槽は正常に稼働していると言えます。日本における浄化槽の比較的成功した運用は、技術的な問題だけでなく、包括的な法制度の下での比較的完全な管理システムが確立されていることも大きな要因です。現在、日本国内には浄化槽の運用事例があり、東南アジアにも市場が存在すると言えるでしょう。東南アジア諸国、インドネシア、フィリピンなども、日本の分散型下水処理政策の影響を受けています。マレーシアとインドネシアは、浄化槽に関する独自の国内技術仕様とガイドラインを策定しているが、実際には、これらの仕様とガイドラインは、両国の現在の経済発展状況には適していない可能性がある。
3. 欧州連合
実際、EUには経済的にも技術的にも発展した国もあれば、経済的にも技術的にも後進的な地域もある。経済発展という点では、中国の国情と似ている。EUは経済的な飛躍を遂げた後、下水処理の改善にも力を入れており、2005年には小規模分散型下水処理に関するEU規格EN12566-3を採択した。この規格は、地域の状況や地理的条件などに合わせて対策を調整し、主に浄化槽や土地処理を含む様々な処理技術を選択するための方法と言えるだろう。その他の規格シリーズには、総合施設、小規模下水処理場、前処理システムなども含まれている。
4. インド
先進国の事例をいくつか簡単に紹介した後、我が国の経済的に発展途上地域に比較的近い東南アジアの発展途上国の状況について紹介したいと思います。インドの生活排水は主に台所排水から発生しています。下水処理に関しては、現在東南アジアでは浄化槽技術が最も広く用いられています。しかし、一般的な問題は我が国と同様で、あらゆる種類の水質汚染が非常に深刻です。インド政府の支援を受けて、浄化槽の普及を効果的に拡大するための施策やプログラムが進められており、浄化槽処理や接触酸化技術に関する仕様も整備されています。
5. インドネシア
インドネシアは熱帯地域に位置しています。農村部の経済発展は比較的遅れており、住民の生活排水は主に河川に排出されています。そのため、マレーシア、タイ、ベトナムなどの農村部の衛生状態は良好とは言えません。インドネシアでは浄化槽の普及率が50%に達しており、浄化槽の使用基準や規格を促進するための関連政策も策定されています。
高度な海外経験
簡単にまとめると、先進国には我が国が学ぶべき多くの先進的な経験があります。先進国の標準化システムは非常に充実しており、専門家の育成や市民教育を含む効率的な運営管理システムが整備されています。また、先進国における下水処理の原則も非常に明確です。
具体的には、(1) 下水処理の責任を明確にし、同時に国が資金と政策を通じて下水の分散処理を支援する。分散下水処理を規制および指導するための対応する基準を策定する。(2) 公平で標準化された効率的な行政管理と産業管理システムを確立し、分散下水処理の効果的な発展と長期的な運営を確保する。(3) 分散下水施設の建設と運営の規模、社会化、専門化を改善し、利益を確保し、コストを削減し、監督を容易にする。(4) 専門化 (5) 広報教育および市民参加プロジェクトなど。
実用化の過程において、成功事例と失敗から得られた教訓を総括することで、我が国の分散型下水処理技術の持続可能な発展を実現しました。
Cr.antop
投稿日時：2023年4月13日