開発途上国のための低コスト、維持簡便型の新規の下水処理システムの開発

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現在、発展途上国では下水処理システムがほとんど存在してないため、家庭や工場から排出される下水の多くが末処理のまま水域環境へ垂れ流しの状況であり、水を介して感染する多数の病気が蔓延している。それゆえ、途上国が適用可能な地域の経済構造,社会構造等の実状に適した"適切"な下廃水処理システムを開発する必要がある。そこで本研究室では数年来、発展途上国のための低コストで維持管理が容易な下水処理システムとして、UASBと懸垂型スポンジ(DHS)リアクターを組み合わせたシステムを提案してきた。懸垂型スポンジカーテンリアクター第二世代型システム(DHS-G2)では、実下水を用いた5年間の連続処理運転により平均BOD除去率で95%以上、アンモニア性窒素除去率では約70%と安定した処理特性を示した。しかし、G2はスケールアップ困難であったため、新たな第四世代型(G4)DHSシステムを開発し実下水を用いた連続運転を行った。G4は、全システムのBOD除去率は96%、COD除去率は91%、全窒素の除去率は33%を達成し、さらにSS除去率は最も高く94.4%を達成した。大腸菌の除去は現在のHRTとなってから良好になり流入下水中には10^7MPN/100ml程度あったものが最終処理水中で10^3MPN/100ml程度まで除去された。現在インド・ハリアナ州カルナール市の下水処理場で、UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)法の後段処理として、我々研究グループにより新規に開発されたDHS (Downflow Hanging Sponge)プロセスの実規模プラント(最大日量1000m^3/day、5600人規模)が稼動している。我々は、実際に現地に滞在し長期(一年間)にわたる本下水処理システムの処理性能を連続モニタリングを行った。本下水処理場では現行システムとしてUASB+安定化池法が導入されており、実験全期間を通じて現行システムと新規システムUASB+DHS法の処理水の比較を行った。運転後期にはDHS処理水の返送率を変化させることにより、本システムのBOD負荷やHRT変動による影響を検討した。流入下水の全BODは平均152mg/Lであった。現行システムであるUASB(HRT=8.6時間)+安定化池(HRT=24時間)法による処理水の平均全BODは39mg/Lであったのに対し、新規システムのUASB+DHS(HRT=15時間)法による処理水では平均全BODは6mg/Lであった。全BOD除去率においては、安定化池処理水では平均71%程度であるのに対し、DHS処理水では平均96%という非常に高い除去率を達成した。全期間においてDHS処理水は安定化池処理水と比較して高い有機物除去率を示した。ふん便性大腸菌群数は返送率を下げることにより除去率も若干低下したが、全期間でのDHS処理水中のふん便性大腸菌群数は平均10^4オーダー前後、最大で10^3オーダーにまで減少しており、病原菌に対する除去においても高い除去能を示した。