写真提供 photos.innersource.com イリノイ州リバティビルの水処理プラント。配管の写真 をもっと見る。 |
トイレのしくみの記事は、多くの読者に次の論理的な質問をするように導きます：「それで、私がトイレを洗い流した後、何が起こるのですか？」
この記事では、下水道システムの内部動作の1つを見て、世界が毎日生成する数十億ガロンの廃水をどのように処理するかを理解できるようにします。
- なぜ下水道が必要なのですか？
- プライベートトリートメント：浄化槽
- 都市廃水システム
- 処理プラントの有効性の測定
なぜ下水道が必要なのですか？
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- 臭い。廃水を直接環境に放出すると、物事は非常に速く臭いがします。
- 有害なバクテリアが含まれています。し尿には、自然に大腸菌群（大腸菌など）やその他の病気を引き起こす可能性のある細菌が含まれています。水がこれらのバクテリアに感染すると、健康に害を及ぼします。
- それは環境に影響を与える浮遊物質と化学物質を含んでいます。例えば：
- 廃水には、肥料である窒素とリン酸塩が含まれており、藻類の成長を促進します。藻類の過剰な成長は、日光を遮り、水を汚す可能性があります。
- 廃水には、環境中のバクテリアが分解し始める有機物が含まれています。その場合、これらのバクテリアは水中の酸素を消費します。結果として生じる酸素の不足は魚を殺します。
- 廃水中の浮遊物質は水を濁らせ、多くの魚が呼吸して見る能力に影響を与える可能性があります。
プライベートトリートメント：浄化槽
浄化槽は、庭に埋められた大きなコンクリートまたは鋼のタンクです。タンクは1,000ガロン（4,000リットル）の水を保持する可能性があります。廃水は一方の端でタンクに流れ込み、もう一方の端でタンクから出ます。タンクの断面は次のようになります。
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この写真では、3つのレイヤーを見ることができます。浮かぶものはすべて上に上がり、スカム層と呼ばれる層を形成します。水より重いものはすべて沈んでスラッジ層を形成します。真ん中にはかなり澄んだ水層があります。この水域には、バクテリアや、肥料として機能する窒素やリンなどの化学物質が含まれていますが、ほとんど固形物は含まれていません。
ここに示すように、廃水は家の下水道管から浄化槽に入ります。
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浄化槽は自然にガスを発生し（バクテリアが廃水中の有機物を分解することによって引き起こされます）、これらのガスは悪臭を放ちます。したがって、シンクにはPトラップと呼ばれるパイプのループがあり、下部のループに水を保持し、ガスが家に逆流するのを防ぎます。代わりに、ガスはベントパイプを上って流れます。家の屋根を見ると、1つまたは複数のベントパイプが突き抜けているのがわかります。
新しい水がタンクに入ると、すでにそこにある水が置き換わります。この水は浄化槽から排水場に流れ込みます。排水場は、砂利で満たされた溝に埋められた穴あきパイプでできています。次の図は、家、浄化槽、配水ボックス、排水場の俯瞰図を示しています。
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一般的な排水路パイプは、直径4インチ（10センチメートル）で、深さ4〜6フィート（約1.5 m）、幅2フィート（0.6 m）のトレンチに埋め込まれています。砂利はトレンチの底2〜3フィートを埋め、土は次のように砂利を覆います。
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水はゆっくりと吸収され、排水場の地面によってろ過されます。排水地の大きさは、地面がどれだけ水を吸収するかによって決まります。地面が非常にゆっくりと水を吸収する硬い粘土である場所では、排水場ははるかに大きくなければなりません。
浄化槽は通常、重力だけで動力を供給されます。水は家からタンクへ、そしてタンクから排水場へと流れ落ちます。完全にパッシブなシステムです。
「浄化槽の上では草がいつも緑になっている」という表現を聞いたことがあるかもしれません。実際、それは排水場であり、草は本当に緑がかっています-それは排水場の水分と栄養分を利用しています。
都市廃水システム
写真提供 photos.innersource.com イリノイ州リバティビルの水処理プラント |
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下水道本管は、廃水処理プラントに到達するまで、次第に大きくなるパイプに流れ込みます。重力がその仕事をするのを助けるために、廃水処理プラントは通常低地にあり、下水道本管はしばしば小川や川床（自然に下り坂を流れる）をたどってプラントに行きます。
通常、土地の敷設は完全には協力せず、重力がすべての作業を行うことはできません。このような場合、下水道システムには、廃水を丘の上に移動させるためのグラインダーポンプまたはリフトステーションが含まれます。
写真提供 photos.innersource.com スクリューポンプ |
水が廃水処理プラントに到達すると、処理の1つ、2つ、または3つの段階を経ます（プラントの洗練度によって異なります）。各ステージの機能は次のとおりです。
- 一次処理として知られる最初の段階は、浄化槽が行うのと同じことを行います。それは固形物が水から沈殿し、スカムが上昇することを可能にします。次に、システムは固形物を収集して処分します（埋め立て地または焼却炉のいずれかで）。
一次処理は非常に簡単です-それは固形物が沈殿することができるように水を座らせる一連のプールまたは池が続くスクリーンを含みます。
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プライマリ画面
写真提供 photos.innersource.com 一次クラリファイア
一次処理により、固形物、有機物、バクテリアの半分が水から除去される可能性があります。植物が一次処理しか行わない場合、水は塩素処理されて残りのバクテリアを殺し、排出されます。
- 二次処理として知られている第二段階は、有機物と栄養素を除去します。これはバクテリアの助けを借りて行われます-水はバクテリアが可能な限りすべてを消費する大きな曝気タンクに流れます。
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曝気槽
その後、廃水はバクテリアが沈殿する沈殿タンクに流れます。二次処理により、すべての固形物と有機物の90パーセントが廃水から除去される可能性があります。
写真提供 photos.innersource.com 二次クラリファイア
- 三次処理として知られる第3段階は、地域社会と廃水の組成によって異なります。通常、第3段階では、化学物質を使用して水からリンと窒素を除去しますが、フィルターベッドやその他のタイプの処理も含まれる場合があります。水に塩素を加えると、残っているバクテリアが死滅し、水が排出されます。
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最終的な説明
写真提供 photos.innersource.com 塩素消毒
タンク
処理プラントの有効性の測定
- pH-これは、水が植物を離れた後の水の酸性度の尺度です。理想的には、水のpHは、植物の出力を受け取る川または湖のpHと一致します。
- BOD（生物化学的酸素要求量）-BODは、排水に残っている有機物の消化を完了するために必要な水中の酸素量の尺度です。理想的には、BODはゼロになります。
- 溶存酸素-これは、植物を離れるときの水中の酸素の量です。水に酸素が含まれていない場合、水と接触した水生生物を殺します。溶存酸素は可能な限り高くする必要があり、BODをカバーする必要があります。
- 浮遊物質-これは、処理後に水中に残っている固形物の測定値です。理想的には、浮遊物質はゼロになります。
- 総リンと窒素-これは、水中に残っている栄養素の尺度です。
- 塩素-有害なバクテリアを殺すために使用される塩素は、環境内の有益なバクテリアを殺さないように除去する必要があります。理想的には、塩素は検出できないはずです。
- 大腸菌群数-これは、水中に残っている糞便中の細菌の測定値です。理想的には、この数はゼロになります。環境中の水は糞便細菌を完全に含まないわけではないことに注意してください-鳥や他の野生生物はいくつかを導入します。
下水道や浄化槽、その他のユーティリティの詳細については、次のページのリンクを確認してください。
