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● 結論
● よくある質問
>> 1.一次、二次下水処理、三次下水処理の違いは何ですか？
>> 2。なぜ一部のアメリカ人は二次下水処理をしていないのですか？
>> 4。米国の廃水処理プラントは、人口増加に追いついていますか？
● 引用
廃水処理は、米国の公衆衛生と環境保護の基礎です。都市化と産業活動が増加するにつれて、効果的な下水処理の必要性も増加します。さまざまな治療レベルの中で、 二次下水処理は 、ほとんどの地方自治体の退院で連邦政府が義務付けられている最低額であり、有機物の少なくとも85％を除去し、廃水から吊り下げられた固形物を除去するように設計されています。しかし、このレベルの治療からどのようなアメリカ人が恩恵を受けますか？この記事では、米国の二次下水処理の歴史、現在の統計、治療プロセス、および将来の課題を掘り下げて、答えを調査します
二次下水処理とは、一次治療後の廃水の生物学的治療（固形物の物理的除去）を指します。この段階では、微生物を使用して有機物を分解し、水が環境に放出されるか、さらなる治療を受ける前に汚染物質を大幅に減少させます。
重要なプロセス：
- アクティブ化されたスラッジシステム
- トリクリングフィルター
- 回転生物学的接触器
典型的な除去率：
- 有機物（BOD5）：≥85％
- 懸濁した固形分：85％以上
二次治療を理解するには、他のレベルを知ることが重要です。
1。一次治療：これは、スクリーニングと堆積により、大きな固形物、グリット、および浮遊材料が物理的に除去される初期段階です。通常、懸濁した固形物と有機物の約30〜40％を除去します。
2。二次治療：微生物が溶解し、懸濁した有機物を消費する生物学的段階。生化学的酸素需要（BOD）を減らし、懸濁した固形物を約85％減らすことにより、水質を大幅に改善します。
3。三次（高度）治療：このオプションの段階は、より厳格な環境基準を満たすため、または水再利用目的のために、窒素やリン、病原体、その他の汚染物質などの栄養素をさらに除去します。
1972年のきれいな水法（CWA）は、すべての地方自治体の下水処理プラントに少なくとも二次治療、または必要に応じて必要に応じてより厳しい治療を提供することを要求することにより、ターニングポイントをマークしました。連邦政府の資金と規制により、治療インフラストラクチャの劇的な拡大が促進されています。
-1972：二次治療で奉仕した約8,500万人のアメリカ人のみ
-2008：少なくとも二次治療で奉仕する2億2,300万人のアメリカ人（人口の72％）
-2020S：栄養素の除去と水の再利用に重点を置いて、さらなる改善と拡張が続きます
CWAの実装により、数千の新しい治療プラントが建設され、既存の治療プラントがアップグレードされ、米国の水路の品質が大幅に向上しました。
- 2008年現在、2億2,300万人のアメリカ人（米国人口の72％）は、少なくとも二次治療を提供する中央下水処理プラントが提供しています。
- 約380万人が、二次治療よりも少ない施設によって提供されます。
- 約7,900万人が、集中型の都市治療ではなく、現場での浄化システムに依存しています。
- 米国では、毎日340億ガロン以上の廃水を超える15,000の公的所有治療作業（POTWS）が治療および退院しています。
-POTWSの37.5％は、2022年現在、高度な（三次）治療を受け、二次基準を超えていました。
- 集中型の都市工場の大部分は、法律で要求されるように、少なくとも二次的な治療を提供しています。
チャート：米国人口による米国人口治療タイプ
| の | 人口（数百万） | の米国人口の％ |
|---|---|---|
| 二次的またはより高い治療 | 223 | 72％ |
| セカンダリよりも少ない | 3.8 | 1.2％ |
| オンサイト浄化システム | 79 | 25％ |
最近の研究では、米国の世帯の約25％が浄化槽のような現地システムを使用しており、以前の調査よりも高い推定値であることが示唆されています。これらのシステムは、地方自治体の植物ほど厳密に規制されておらず、二次治療を提供しない可能性があります。
オンサイトシステムには、通常、一次処理（沈降固形物）を提供する浄化槽と土壌ベースの治療のための排水場が含まれます。低密度の領域では有効ですが、不適切に維持されたり、不適切な土壌に設置されたりした場合、故障または地下水汚染を引き起こす可能性があります。
1。一次治療：大きな固形物と堆積の物理的除去。
2。二次治療：溶存および懸濁した有機物の生物学的分解。
3。消毒：多くの場合、二次治療に従いて病原体を殺します。
4.高度/三次治療：必要に応じて栄養素、金属、または汚染物質の追加除去。
- 活性汚泥プロセス：最も一般的な方法。空気が曝気タンクに汲み上げられ、有機汚染物質を消化する微生物の成長を刺激します。
- トリクリングフィルター：廃水は、有機物を消費する微生物で覆われた媒体のベッドを通過します。
- 回転生物学的接触器：廃水に部分的に水没した大きな回転ディスクは、水を治療する微生物バイオフィルムを支持します。
[インフォグラフィック：活性汚泥プロセス]
- 廃水は曝気タンクに入ります。
- 微生物は有機汚染物質を消費します。
- 混合物は二次的なクラリファイアーに落ち着きます。
- 処理された水は、さらなる治療のために排出または送られます。
二次治療は以下で重要な役割を果たします。
- 生物学的酸素需要の減少（BOD）：BODは、水を受けた水の中で酸素の枯渇が少なく、水生寿命を保護することを意味します。
- 懸濁した固形物の除去：濁度と堆積を減らし、水の透明度と生息地の品質を改善します。
- 病原体の減少：消毒はしばしば別々ですが、二次治療は病原体負荷を減らします。
- 富栄養化の防止：有機物を減らすことにより、二次治療は栄養駆動型の藻類の花を制限するのに役立ちます。
米国の治療工場の多くは数十年前のものであり、コンプライアンスと効率を維持するためにアップグレードが必要です。アメリカ土木学会（ASCE）によると、米国の廃水インフラストラクチャは、近年、「D+」グレードを受け取り、投資の必要性を強調しています。
- 腐食したパイプと時代遅れの機器は、故障と汚染のリスクを高めます。
- 連邦、州、および地方レベルでの資金調達ギャップは、近代化の取り組みを妨げます。
人口の増加と都市のスプロールの増加は、既存の施設に圧力をかけ、拡大と近代化の必要性を促進します。
- メトロポリタン地域はしばしば容量の課題に直面しています。
- 新しい開発には、既存のシステムまたは新しい治療プラントへの接続が必要です。
水質と栄養除去に関するより厳しいEPA基準は、多くの地域でのセカンダリーから高度な治療までのアップグレードを促しています。
- 栄養汚染（窒素とリン）は、メキシコ湾のような体の死んだゾーンの主な原因です。
- 多くの州では、二次治療を超えて栄養除去を強化する必要があります。
浄化システムは、農村部で一般的であるが、適切に維持されていなければ、地下水を失敗または汚染する可能性があり、通常は二次治療を提供しない可能性があります。
- 浄化システムの故障は、局所的な水質の問題に貢献します。
- 農村地域を市営システムにアップグレードまたは接続することは、費用がかかり、複雑です。
-NYCの廃水処理プラントは800万人以上にサービスを提供しています。
- すべての植物は少なくとも二次治療を提供し、多くは高度な栄養素除去にアップグレードされます。
- 都市は、大西洋と周囲の水路に水を処理しました。
- 多くの小さな町は、二次治療を提供するラグーンシステムに依存しています。
- ラグーンシステムは自然プロセスを使用しますが、大きな土地エリアが必要です。
- 一部のコミュニティは、コストの制約のために依然として一次治療または浄化システムを使用しています。
- カリフォルニアは、二次治療プラントを高等または高度な治療にアップグレードするリーダーです。
- 処理された廃水は、灌漑、地下水charge養、および産業用途に再利用されます。
- これにより、淡水需要が減り、干ばつ状態の管理に役立ちます。
- ますます、廃水は水、エネルギー、栄養素の資源と見なされています。
- 膜バイオリアクターや栄養回復システムなどの技術は牽引力を獲得しています。
- センサーとAIは、治療プロセスを最適化し、障害を早期に検出するのに役立ちます。
- リアルタイムデータは、運用効率とコンプライアンスを改善します。
- 治療プラントは、システムを圧倒する可能性のある極端な気象現象に備えなければなりません。
- 洪水に強いデザインと分散型治療オプションが調査されています。
アメリカ人の一部は二次下水治療を受けていますか？
最新の包括的なデータの時点で、アメリカ人の約72％が、連邦法で要求されているように、少なくとも二次治療を提供する中央下水処理プラントによって提供されています。この割合は、1970年代から着実に成長しており、公衆衛生と環境保護への多大な投資を反映しています。ただし、アメリカ人の約4分の1は、同じレベルの治療を提供しない可能性のあるオンサイトシステムに依存しています。すべてのアメリカ人にとって安全で効果的な廃水管理を確保するには、継続的なアップグレード、より厳格な規制、およびより良いデータ収集が不可欠です。
米国における下水処理の将来は、老化インフラストラクチャの近代化、高度な治療技術の拡大、環境および公衆衛生の課題の成長に対応するために資源の回復と水の再利用を統合することにあります。
一次治療は、物理的なプロセスを通じて大きな固形物と堆積物を除去します。二次治療は、生物学的プロセスを使用して有機物を分解し、固体を懸濁します。三次（高度）治療は、より高い水質基準を達成するために、栄養素、病原体、および汚染物質をさらに除去します。
アメリカ人の約25％は、中央下水インフラストラクチャにアクセスできない農村部で一般的な浄化槽のような現地システムを使用しています。これらのシステムは二次治療を提供しない可能性があり、都市工場とは異なる方法で規制されています。
二次治療により、有機汚染と病原体が大幅に減少し、川、湖、沿岸地域の水質が向上します。これは、水生生物、公衆衛生、レクリエーションの水使用を保護します。
ほとんどの都市部は二次的または高等治療によって提供されますが、高齢化インフラストラクチャと急速な都市化は、多くの植物の能力と有効性に挑戦しています。ペースを維持するには、継続的な投資と近代化が必要です。
傾向には、高度な治療技術へのアップグレード、水の再利用の統合、栄養除去の改善、およびサービスの希望者地域への集中治療の拡大が含まれます。規制上の圧力と国民の意識がこれらの改善を推進しています。
[1] https://www.statista.com/statistics/1473528/distribution-wastewater-treatment-plants-usa-by-type/
[2] https://css.umich.edu/publications/factsheets/water/us-wastewater-treatment-factsheet
[3] https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/us-wastewater-secondary-treatment-equipment-market
[4] https://www.epa.gov/nutrientpollution/sources-and-solutions-wastewater
[5] https://www3.epa.gov/npdes/pubs/npdes_secondary_treatment_report_march2013.pdf
[6] https://www.everycrsreport.com/files/20141030_98-323_440beacb2b941a29c1c27a784b1a70aa3f459.pdf
[7] https://iwaponline.com/wp/article/25/9/927/97569/household-level-wastewater-management and-dissail
[8] https://www3.epa.gov/npdes/pubs/mstr-ch3.pdf
