糞便汚泥管理
南アフリカのダーバンにある便槽式トイレから汲み出される汚泥

排泄物汚泥管理（FSM）とは、排泄物汚泥の保管、収集、輸送、処理、そして安全な最終使用または処分を指します。[ 1 ]排泄物汚泥の収集、輸送、処理、そして最終使用は、排泄物汚泥管理の「バリューチェーン」または「サービスチェーン」を構成します。排泄物汚泥は、現場の衛生システム（例：汲み取り式トイレ、浄化槽、容器ベースのソリューション）に蓄積され、具体的には下水道を経由して輸送されないもの、つまり非常に広義に定義されます。排泄物汚泥は人間の排泄物で構成されますが、洗浄水、洗浄剤（例：トイレットペーパー、肛門洗浄剤）、生理用品、グレーウォーター（脂肪、油脂を含む入浴水や台所用水）、固形廃棄物など、現場の封じ込め技術に投入される可能性のあるあらゆるものも含まれます。浄化槽から除去された排泄物汚泥は、セプテージと呼ばれます。

世界人口の3分の1はオンサイト衛生設備のサービスを享受していると推定されていますが、低所得国では都市部の10%未満しか下水道が整備されていません。[ 2 ] [ 3 ]低所得国では、大部分の排泄物汚泥が未処理のまま都市環境に排出され、公衆衛生と環境衛生に大きな負担をかけています。そのため、FSMは安全に管理された衛生設備と公衆衛生の保護において重要な役割を果たしています。FSMサービスは、公式および非公式の民間サービス提供者、地方自治体、水道局、公共事業体など、さまざまな組織によって提供されています。このため、家庭レベルでは比較的コストが高く、信頼性の低いサービスとなる可能性もあります。

新しい技術により、排泄物汚泥を現場で処理することが可能になりましたが（下記の移動式処理ユニットを参照）、大部分の排泄物汚泥は収集され、環境に廃棄されるか、または現場外で処理されます。排泄物汚泥の収集は、スケジュールベースまたは呼び出しベース（オンデマンド、オンリクエスト、または非スケジュールサービスとも呼ばれます）で手配できます。収集された排泄物汚泥は、手作業または機械で空にされ、その後、真空トラック、タンクとポンプを搭載した平床トラック、オートバイで牽引する小型タンク、または手押し車に載せたコンテナで処理施設に輸送されます。都市内で複数の分散型汚泥処理施設をより広く使用する（長距離輸送を回避するため）ための調査と試験が現在行われています。

し尿汚泥は廃水とは異なり、下水処理場で単純に混合処理することはできません。処理場が十分に活用されておらず、追加の負荷に耐えることができ、液体と固体を分離する設備があれば、し尿汚泥を少量添加することは可能です。[ 4 ]沈殿槽、植栽付きおよび植栽なしの乾燥床、廃棄物安定化池など、機械化および非機械化のさまざまな処理技術を使用できます。処理プロセスでは、灌漑に使用できる処理済み排水、土壌改良剤としての共堆肥化、バイオガス生産のための嫌気性消化、ペレットやバイオチャールなどの乾式燃焼燃料、木炭、バイオディーゼル、汚泥、植物、または動物飼料としてのタンパク質生産などの資源回収最終製品を生成できます。[ 5 ] [ 6 ]

定義

糞尿汚泥管理とは、糞尿汚泥の保管、収集、輸送、処理、安全な最終使用または処分を指します。[ 1 ]：3 排泄物の収集、輸送、処理、最終使用または再利用は、総合的に糞尿汚泥管理の「バリューチェーン」を構成します。

糞便汚泥

し尿汚泥は、現場の衛生技術で蓄積され、具体的には下水道を通って運ばれないものとして、非常に広く定義されます。し尿汚泥は人間の排泄物で構成されますが、フラッシュ水、洗浄剤や生理用品、グレーウォーター（脂肪、油、グリースを含む入浴や台所の水）、固形廃棄物など、現場の封じ込め技術に入り込む可能性のあるものも含まれます。したがって、し尿汚泥は非常に多様であり、量（生成量と蓄積量）と品質（特性）が非常に広範囲にわたります。[ 1 ]：3 し尿汚泥は現場で保管され、定期的に収集されてし尿汚泥処理プラントに運ばれ、安全に処分または最終使用されます。[ 1 ]安全に管理されている場合、ピット式トイレから収集された糞便汚泥は「ピット式トイレ汚泥」とも呼ばれ、浄化槽から収集された糞便汚泥は「浄化槽汚泥」または「セプテージ」とも呼ばれます。[ 1 ] : 5

汚泥

腐敗汚泥または「浄化槽汚泥」とは、浄化槽に蓄積・貯蔵される排泄物の汚泥です。浄化槽は通常、水洗トイレ（汚水）で使用され、中水も含まれるため、腐敗汚泥は比較的薄い傾向があります。また、浄化槽はトイレに流せるもの（トイレットペーパーなど）のみを受け入れるため、固形廃棄物の量も少なくなります。設計通りに運転すると、槽の底には汚泥層が堆積し、上部には脂肪、油脂、グリースを含むスカム層が堆積し、排出水または上澄み液には固形物が少なくなります。

浄化槽から汚泥は定期的に（頻度は浄化槽の容量、システムの効率、使用状況によって異なりますが、通常は年に1回よりも少ない頻度で）バキュームカーと呼ばれる専用車両によって除去されます。バキュームカーは浄化槽から汚泥を汲み出し、地域の排泄物処理施設に輸送します。また、農家は汚泥を肥料として利用したり、大規模な汚泥廃棄物貯蔵施設に保管しておき、後日処理したり、作物に利用したりすることもできます。[ 7 ]

「セプテージ」という用語は、少なくとも1992年からアメリカ合衆国で使用されています。[ 8 ]また、米国国際開発庁のアジアにおけるプロジェクトでも使用されています。 [ 9 ]セプテージの別の定義は、「浄化槽から除去された汚泥を定義する歴史的な用語」です。[ 6 ]

インドでは、一部の政府政策文書で「糞便汚泥および腐敗槽管理」の略称としてFSSMという用語が使われている。[ 10 ]

目的と利点

糞便汚泥管理の欠如：ブルキナファソにおける糞便汚泥の環境への排出
排泄物汚泥管理が不十分な例: ケニアのナイロビにあるコロゴチョ スラム街では、便槽式トイレから集められた排泄物汚泥が川に投棄されています。

FSMの全体的な目標は、公衆衛生と環境衛生の保護です。FSMは、都市全体にわたる包括的衛生（CWIS）の重要な構成要素であり、あらゆる種類の衛生技術を考慮し、すべての人々に公平で安全かつ持続可能な衛生を提供することを目指しています。[ 1 ] : 2 CWISは、インフラ整備だけでなく、サービスチェーン全体にわたるサービス提供アプローチを採用しています。

適切かつ安全に管理された糞便汚泥には次のような利点がある。[ 4 ]

  • 現場の衛生システムの機能を改善することにより、糞便媒介性病原体と人間の接触の可能性を低減します。
  • 悪臭や不快感を最小限に抑え、タンクやピットの溢れによる有機物の無制限の排出を防ぎます。
  • 収集された糞便汚泥の無差別廃棄を削減します。
  • 汚泥処理プロセスの最終製品の製造および販売。これらの製品には、農業および工業用のリサイクル水、堆肥化または共堆肥化材料から得られる土壌改良剤、バイオガス、バイオディーゼル、木炭ペレット、工業用粉末燃料、電気などのエネルギー製品が含まれます。
  • 経済発展を促進し、雇用創出と生計機会の創出を促進するとともに、非公式労働者に依然として影響を与えている社会的偏見や事業者の健康と安全の問題に対処する。これには、請負業者や機器設置者、運転手や廃棄物処理業者を含む汚泥収集作業員などの衛生労働者、そして処理・再利用システムのオペレーターの雇用も含まれる。

業界の動向

2008年を国連が「衛生年」と宣言するなど、衛生の重要性が広く認識されて以来、下水道のない衛生に対する取り組み、採用、実施、知識創出が着実に増加しています。[ 1 ] : 2 持続可能な開発目標（SDG）6に、単にトイレへのアクセスを提供するだけでなく、衛生管理サービスチェーン全体が組み込まれたことで、FSMの重要性の認識がさらに確立されました。SDGsは2015年に開始され、2015年に開始されたSDG 6の「2030年までにすべての人々にきれいな水とトイレを。」は、その重要性の認識をさらに確立しました。[ 1 ] : 2 また、国の規制や開発機関のアジェンダへの糞便汚泥管理の組み込み、財団や政府からの資金の増加、インフラとサービス提供の実施も増加しています。[ 1 ] : 2

このテーマに関するエビデンスに基づく研究や学術誌の発表が急増しています（例えば、アフリカやアジアで[ 11 ] [ 12 ]）。サービスチェーン全体にわたって、技術開発が急速に進んでいます。コンテナ型衛生設備、分散型オプション、そして少なくとも2012年以降ビル＆メリンダ・ゲイツ財団が推進する「トイレ改革チャレンジ」を通じて開発されたイノベーションなど、既存のサービスチェーンを変革する可能性のある技術もあります。 [ 13 ]

カリキュラムは開発・実施され、現在も継続して開発・実施されています。その取り組みには、グローバル衛生大学院や、サンデックMOOC [ 14 ]シリーズなどの無料で利用できるオンラインコースが含まれます。

2014年には、ビル＆メリンダ・ゲイツ財団の助成金を受けて、SFDイニシアチブが設立され、シットフローダイアグラムの開発と普及を目指しました。[ 15 ]

課題

多くの低中所得国では、依然としてし尿汚泥が適切に管理されていない。これは、義務付けられた機関の不足と衛生状態の悪さの影響に対する認識の低さ、専門知識と経験の不足、バキュームカーと処理施設の購入資金の調達能力の欠如、そしてFSMプログラムを成功裏に開始・実施するために必要な知識の不足などが原因と考えられる。もう一つの要因は、し尿汚泥の輸送がバキュームカーの運転手にとって実質的なコストを伴うため、未処理の廃棄物を環境（主に水路、場合によっては直接土地）に廃棄するインセンティブが存在することである。し尿汚泥を適切に管理しないと、オンサイト衛生施設（OSSF）のパフォーマンス低下、し尿汚泥の封じ込めからの溢れ、そして未処理のし尿汚泥の安全な排出と環境への投棄につながる可能性がある。[ 16 ]

糞便汚泥には病原菌が含まれており、悪臭を発生させ、地表水汚染や地下水汚染を引き起こす可能性があります。

フィリピンのドゥマゲテで適切な個人用保護具を使用した汚泥除去作業

コンポーネント

糞尿汚泥管理（FSM）には、安全で衛生的な浄化槽と便槽式トイレの排水サービス、固形物と液体の効果的な処理、そして可能な場合は処理済みの生産物の再利用が必要です。[ 4 ]これには、オンサイトおよびオフサイト処理、処理プロセスの生成物の分散または回収とバイオガス、堆肥、エネルギーなどのさらなる加工を含むさまざまなオプションが含まれる場合があります。

住居の種類別

都市

フィリピンのマニラにあるマニラ水道局の汚泥除去サービスに使用されている真空トラックの車列

FSMは、家庭がオンサイト衛生システムを使用しているすべての国の都市や町で重要な衛生サービスです。[ 17 ]市全体のFSMプログラムは、複数または1つの処理施設を活用し、固定式および移動式の中継ステーションを使用し、サービスの一部またはすべてを実施する可能性のある中小規模の企業と連携する場合があります。[ 18 ] : 99 プログラムは、増加する需要に対応するために、時間の経過とともに段階的に導入される場合があります。

都市周辺地域

都市周辺地域は、都市中心部に比べて人口密度が低い場合が多い。そのため、より広い空間を有し、オンサイト衛生システムは固形物および液体の処理に効果的である。こうした都市周辺地域のほとんどは、短期的または中期的に従来の集中型下水道システムに接続される可能性は低い。したがって、これらの地域では、オンサイト衛生システムとサービス、分散型排水管理システム、あるいは分散型または集中型処理に接続された集合住宅用下水道や簡易下水道など、複数のシステムを組み合わせることになる。これらのいずれの状況においても、FSMは衛生システムを適切に機能させるために不可欠なサービスである。

農村地域

悪い実践例:個人用保護具を着用せずに、便槽式トイレの穴から排泄物の汚泥を除去する作業員(ブルキナファソの村)

人口密度の低い農村地域では、トイレが満杯になった際に覆って再建する慣習がある場合、正式なFSMサービスは必要ないかもしれません。しかし、それが不可能な場合、農村地域では合理的な距離（例えば車で30分以内）に処理施設がないことが多く、タンクローリーのアクセスが困難で、排水需要も限られているため、輸送と処理が経済的ではなく、ほとんどの人にとって手が届きません。そのため、現地でのトイレの移設、二面式（交互式）ピット式、またはアーボルルー式トイレなどの選択肢が考えられます。また、近隣の村々で分散型のFSMサービスと汚泥処理を共有すること、あるいは廃棄物の直接埋設（安全な撤去）も検討・実施可能です。

糞便汚泥生成システムの代替

ほとんどの乾式トイレ（ピット式トイレを除く）は、便の汚泥を生成せず、代わりに乾燥した便（尿分離式乾式トイレの場合）または堆肥（コンポスト式トイレの場合）を生成します。例えば、アーボルートイレの場合、ピットから何も取り出すことはなく、軽量の屋外トイレ上部構造を別の浅い穴に移し、埋めた穴の上に木を植えます。

管理面

FSMサービスのオペレーターの選択

FSMサービスは通常、公式および非公式の民間サービス提供者、地方自治体、水道局、公益事業体によって提供されます。水道接続率（水道管が接続されている家庭の割合）の高い水道事業者は、FSMプログラムの運営者として理にかなっています。水道料金を顧客に販売する場合は、FSMサービスをカバーするための追加料金が加算される場合があります。大都市では、通常、上下水道サービス提供者が最も適切な運営者となります。

地方自治体は、水道収集、輸送、処理に自らの職員と資源を用いてサービスを提供するという選択をする場合がある。これは、水道事業の管轄範囲が広くない小規模な都市や自治体でよくあるケースである。多くの場合、市政府と水道事業体の協力は戦略的に有利となる可能性がある。フィリピンのドゥマゲテ市は、水道局（水道事業体）と地方自治体がFSMプログラムの共同所有と責任を負っている一例である。[ 19 ]組織化された大規模なFSMプログラムは、アドホックに活動する独立した民間事業者よりも、より安価で衛生的にサービスを提供できる可能性がある。サービスを手頃な価格に抑えることは、市民にプログラムを宣伝し、参加を促す上で重要なセールスポイントとなる。

地方自治体の民間部門は、FSMサービスの提供において重要な役割を果たしています。このような場合、民間部門の請負業者は、（規制の下で）各世帯のために直接作業を行うか、市が委託する汚泥除去契約に入札することができます。民間部門は、処理施設の運営・維持管理、処理プロセスから生じる製品の加工・販売といったサービスも提供できます。フィリピンのラ・ウニオン州サンフェルナンド市は、処理施設の建設と収集プログラムを民間部門に委託した地方自治体の一例です。[ 20 ]

定期的な汚泥除去プログラム

計画的汚泥除去とは、地方自治体または公益事業体が浄化槽の定期的な汚泥除去を確実に実施するための計画的な取り組みです。このプロセスでは、すべての物件が定められたルートに沿って巡回され、物件の居住者には事前に汚泥除去について通知されます。[ 21 ]実際の汚泥除去（または浄化槽の空にする作業）は、官民パートナーシップ（PPP）契約を通じて行うことができます。[ 21 ]

東南アジアでは（2016年）、サービス提供手段としての定期汚泥除去プログラムへの関心が高まっています。WSPの調査では、定期汚泥除去の導入に向けた取り組みは、まず需要が最も高い地域に焦点を当て、定期汚泥除去の成功が実証された後に他の地域へと移行すべきであると勧告されています。[ 11 ]インドネシアのパルにおけるピットおよびタンク式汚泥除去記録の分析によると、汚泥除去サービスに対する既存の需要は地域によって異なり、需要は既存の地域で最も高く、都市周辺地域で最も低いことが明らかになりました。

インドにおける定期汚泥除去サービスには、次のような複数の利点がある。定期的な汚泥除去によって基準が達成され、高額な汚泥除去費用が削減され、肉体労働の必要性がなくなり、環境と公衆衛生への影響が改善され、使用料ではなく地方税と結びつく。[ 21 ]定期汚泥除去は、フィリピン、マレーシア、ベトナム、インドネシア、インドなど、いくつかのアジア諸国で開始されている。[ 21 ] SNV （オランダ開発機構）のプログラムは、2014年から2017年にかけて、より広範な都市衛生プログラムの一環として、インドネシア、ネパール、バングラデシュで定期排出サービスを展開した。[ 22 ]

成功するプログラムの要素

ネパールで活躍する汚泥除去トラック（バキュームトラック）

FSMサービスは、需要ベース（オンリクエスト、オンコール、オンデマンド、アドホック、または非定時とも呼ばれる）または定時（定期とも呼ばれる）の汚泥除去、あるいはその両方を組み合わせた形で提供されます。いずれの場合でも、OSSFの汚泥除去は定期的に、または世帯からの要請があった場合、あるいは管轄当局の検査により汚泥除去が必要であると判断された場合に行われます。

オックスファム・フィリピンが実施した20のFSMイノベーション事例研究と成功プログラムの研究および提唱の分析により、成功したFSMプログラムに共通する要素は以下の通りであることが実証されています。[ 18 ] [ 11 ]

  • よく策定された実用的なポリシー、ルール、規制: これらは不可欠ですが、それだけではほとんど役に立たず、逆効果になることさえあります。そのため、以下のような補完的な要素によってサポートされる必要があります。
  • 実際のサービスが民間部門によって提供される場合でも、サービスを管理するための地域のリーダーシップと明確な権限とリソースを備えた機関。
  • 利害関係者間のパートナーシップは、大規模なサービスの開発、コミュニティの信頼の構築、持続可能性の達成に貢献します。
  • 地域社会の関与、マーケティング、意識向上のための継続的なプログラムは、FSM にとって汚泥処理と同じくらい不可欠ですが、過小評価され、予算が不足し、初期期間後に放棄されることもあります。
  • ミクロネシア連邦（FSM）のサービス提供者に対する能力構築は、あらゆる需要セグメントに効果的に対応し、長期的な存続を確保するのに役立ちます。これには、技術面と事業管理面の両方における研修、助成金、設備リース、融資保証、その他の金融手段を通じた資本形成の促進などが含まれます。
  • 貧困層に有利で、サービスを提供する運営コストを反映した料金。
  • システムの運用および保守能力とバリュー チェーンの現実に適したテクノロジー。

清掃作業員

衛生労働者は、衛生チェーンのあらゆる段階で衛生技術の清掃、維持、操作、または排出を担当する人々です。[ 23 ]：2 これらの労働者は安全な排泄物汚泥管理に貢献しています。

衛生労働者（または衛生作業員）とは、衛生チェーンのあらゆる段階において、機器または技術の清掃、保守、操作、または廃棄の責任を負う人です。[ 24 ] : 2 これは、 WASHセクター内で狭義に使用されている定義です。より広義には、衛生労働者は、道路、公園、公共スペース、下水道、雨水排水溝、公衆トイレの清掃にも関与する場合があります。[ 25 ]別の定義では、「個人の廃棄物が他の人に外注された瞬間に、それは衛生作業になります。」とされています。 [ 26 ] : 4 一部の組織では、この用語を特に都市固形廃棄物収集者に使用していますが、他の組織では、固形廃棄物（ゴミ、廃棄物）セクターの管理に携わる労働者をその定義から除外しています。

衛生労働者は、家庭、学校、病院、その他の環境における安全な衛生サービスを維持し、公衆衛生を守る上で不可欠な存在ですが、その過程で、様々な生物兵器や化学物質への曝露を含む多くの健康リスクに直面しています。さらに、重労働、劣悪で長時間にわたる姿勢や体位、閉鎖空間での作業、そして精神的ストレスによる怪我のリスクも負う可能性があります。これらのリスクは、貧困、病気、栄養不良、劣悪な住宅、児童労働、移民、薬物・アルコール乱用、差別、社会的偏見、社会的無視といった状況下では、さらに悪化します。多くの発展途上国では、衛生労働者は「規制されていない、あるいは施行されていない環境保護や労働安全衛生の欠如により、より脆弱な立場に置かれている」とされています。[ 27 ]

交通手段

収集車両および機器

南アフリカのダーバンで使用されている、ピットから糞便汚泥を手動で汲み出す装置「ガルパー」

糞便汚泥が十分に液体状である場合、通常は真空ポンプまたは遠心式ブースターポンプを用いて回収します。また、濃厚で粘性の高い汚泥や堆積したゴミを掘削するために設計された、手動式および電動式の様々な装置も市販されています。

浄化槽や便所に長年放置された汚泥は、固まり、除去が非常に困難になります。作業員が便所に入り、汚泥を排出する作業は、一般的に危険で望ましくない行為であるにもかかわらず、依然として一般的です（インドでは、この行為は「手作業による清掃」と呼ばれています）。この固まった汚泥を地表から衛生的に除去するための低コストのポンプシステムは数多く存在しますが、その多くは未だ実験段階にあります（例：Excravator、Gulper、e-Vac）。[ 28 ]

排泄物汚泥は、「ピット内石灰安定化処理」を用いることで、タンクやピット内でも処理可能です。この処理は、タンクやピットから排出される前に廃棄物を処理するものです。排出された廃棄物は、敷地内または敷地外の処理施設へ輸送されます。

高度な中継ステーションやバキュームトラックでは、ある程度の量の糞便汚泥を脱水することができ、この脱水水は下水管に流して下水処理場で処理することができます。[ 4 ]これにより、より多くの汚泥をより効率的に処理することができ、下水処理場での糞便汚泥の共同処理の最良の事例の1つとなる可能性があります。

乗り換えステーション

中継ステーションは、処理施設が人口密集地から遠すぎて直接処分できない場合によく利用される中間集積場です。他の地域では、交通渋滞や日中のトラック通行禁止などの問題により、中継ステーションの設置が現実的になる場合があります。また、タンクローリーでアクセスできない世帯がかなり多い自治体では、中継ステーションを活用するべきです。中継ステーションは、以下の場合に利用されます。

  • 5%以上の住宅には掃除機トラックがアクセスできません。
  • 処理施設は住宅から遠すぎるため、一回の輸送では現実的ではありません。
  • トラックは日中は路上を走行できません。
  • 日中の交通渋滞により、真空トラックの移動が妨げられます。

移動式中継ステーション

移動式中継ステーションは、大型のタンクローリーやトレーラーに小型のバキュームカー、バイク、または手押し車が加わったものです。小型車両は大型タンクローリーに汚泥を排出し、大型タンクローリーは集めた汚泥を処理場へ運びます。これらは、計画的な汚泥除去事業モデルに適しています。

固定式中継ステーション

固定式中継ステーションは、自治体全体に戦略的に設置された専用施設で、収集された排泄物汚泥の投棄場所として機能します。スクリーン付きの受入ステーション、収集された廃棄物を保管するタンク、ゴミ保管コンテナ、洗浄設備などが含まれる場合があります。これらは、「コール・フォー・サービス」ビジネスモデルを採用するFSMプログラムに適している可能性があります。

固定式中継ステーションは固定タンクですが、移動式中継ステーションはタンクローリーまたはトレーラーで、SVVと連携して、地域から処理施設への廃棄物の長距離輸送を担います。移動式中継ステーションは、交通規制やトラックの通行禁止がなく、大型車両がアクセスできない住宅が比較的多い場所で、定期的に行われる汚泥除去プログラムに最適です。

処理プロセス

フィリピンのオックスファムによる緊急排泄物汚泥処理のための乾燥ベッド
バングラデシュの糞便汚泥乾燥床

糞便汚泥の特徴

糞便汚泥の特性は、気候、トイレの種類、食事、その他の要因によって大きく異なります。糞便汚泥は、その粘性度によって「液体」（全固形分またはTS < 5%）、「スラリー」（TS 5～15%）、「半固形」（TS 15～25%）、「固形」（TS > 25%）に分類されます。[ 1 ]：3 糞便汚泥と廃水の量と質は大きく異なり、糞便汚泥の特性範囲は廃水よりも1～2桁広くなります。[ 1 ]：4

糞便汚泥の特性に影響を与える人口学的、環境的、技術的要因の結果として、特性の特定を複雑にする高いレベルの異質性が生じます。[ 1 ]：23

実際のデータがない場合、設計者は処理システムの規模を決定する際に、BOD2,000 mg/L、TSS5,000 mg/Lといったデフォルト値を用いることが多い。しかし、これはしばしば糞便汚泥処理プラントの過剰設計または不足設計につながる。これは、特定の特性に対する「標準的な変動範囲」が存在しないことが多く、ある研究の結果を必ずしも他の研究と比較する基準として用いることができないためである。[ 1 ] : 23

研究によると、空間的に利用可能なデータとの相関関係は、糞便汚泥の量と質の予測に役立つことが示されています。予測に関連する指標としては、所得水準、利用者、量、排出頻度、トラックのサイズなどが挙げられます。これらの特性相関関係を利用することで、糞便汚泥分析のコストを削減できる可能性があります。[ 29 ]

廃棄物の特性調査を行うことで、地域の状況を理解し、処理施設の規模決定に役立つデータが得られます。また、処理プロセスから得られる製品の価値を推定するのにも役立ちます。

糞便汚泥の特性を調べるために一般的に測定される主な物理化学的パラメータには、BOD、全浮遊物質、固形分率、砂の含有量、COD、アンモニウム、全窒素および全リン、脂肪・油脂・グリース（FOG）、汚泥容積指数（SVI）、 pH 、アルカリ度などがあります。

便汚泥中の病原体含有量に関するデータは比較的少ない。バングラデシュの農村部で行われたある研究では、便汚泥1gあたり41個の蠕虫卵が検出されました。 [ 30 ]

糞便汚泥の特性は、以下の要因によって影響を受ける可能性がある：[ 4 ]

  • 汚泥除去を実施する人員の方法、技術および技能レベル。
  • 汚泥除去に使用されるさまざまな種類の機器の効率。
  • 季節性 - 地下水や洪水が存在し、それがタンクに浸透して内容物を薄める可能性があります。
  • タンクの汚泥除去が最後に行われた日時（糞便汚泥の年齢）。

従来の処理プロセス

糞便汚泥は、多くの場合、一連の処理工程を経て処理されます。まず液体を固形物から分離し、次に液体と固形物の両方を処理して、可能な限り多くのエネルギーや栄養価を回収します。[ 4 ]糞便汚泥処理プラントで一般的に行われる処理には、以下のものがあります。

  • 糞便汚泥受入 – トラックが処理施設に接続し、汚泥が降ろされる場所。
  • 予備処理 - ゴミ、砂、砂利、FOG（脂肪、油、グリース）を除去する
  • 一次処理 - 物理的手段（脱水および濃縮）による液体と固体の単純な分離（例：乾燥床）
  • 液体処理 - 例えば、人工湿地、廃棄物安定化池、嫌気性消化槽の使用
  • 固形物処理 - 糞便汚泥処理から得られる固形物を可能な限り有益な用途に使用します。

人工湿地は、多くの場合、地元の資材と労働力を用いて建設できる低コストの処理技術として注目を集めています。十分な土地と砂利や砂の供給が確保できる場所では、この技術は低コスト、拡張性、そして簡便な運用を実現します。[ 31 ]

乾燥ベッド

簡易汚泥乾燥床は、糞便汚泥を乾燥するための安価で簡便な方法であるため、脱水と乾燥に使用できます（下水汚泥の乾燥にも広く使用されています）。排水は回収する必要があります。乾燥床は覆われている場合もありますが、通常は覆われていません。乾燥床は通常、上から下に向かって、汚泥、砂、細砂利、粗砂利、排水管の4層で構成されています。

排泄物汚泥は、下水汚泥とは脱水過程で異なる挙動を示す。[ 32 ]細胞外高分子物質（EPS）の量は、排泄物汚泥の脱水性能を予測する上で重要な指標となり得る。[ 32 ]公衆トイレからの排泄物汚泥は、他の汚泥よりも脱水に時間がかかり、沈殿後には上澄み液が濁っていた。[ 32 ]

乾燥床には、不定根を持つイネ科植物を植えることもできます。これにより、臭気の低減、長期間の収集、飼料生産、そして最終的なバイオソリッドの抽出までの分解促進が可能になります。根は酸素を供給し、汚泥の透水性を維持します。ミミズもこのような床で重要な役割を果たす可能性があります。

新興技術

糞便汚泥処理のための新興技術には以下のものがある：[ 33 ]

太陽熱乾燥機

太陽熱乾燥機は、太陽熱エネルギーを集熱して糞便汚泥を乾燥・殺菌する。このシステムでは、汚泥は透明または不透明の壁で囲まれた容器内に収容され、換気システムによって水分が排出される。汚泥は、太陽熱集熱器で加熱された熱風（間接式太陽熱乾燥機）、太陽光に直接さらされる（直接式太陽熱乾燥機）、または両方の方法（混合式太陽熱乾燥機）で乾燥される。[ 34 ]

モバイル治療ユニット（MTU）を使用した現場での治療

インドの水衛生研究所は、現場で糞便汚泥を処理できるトラックベースの移動式処理装置[ 35 ]を開発した。このMTUは、アーロン・フォービス＝ストークスが執筆した技術論文で評価された。このシステムは、インドのタミル・ナードゥ州の108か所で現場で腐敗槽を処理しながら、操作および処理性能が評価された。[ 36 ]この選択肢は、腐敗槽の輸送を必要とせず、未処理の腐敗槽を環境に違法に投棄するという一般的な慣行を回避できるため好ましい。これまでに、容易に入手できるフィルターや膜（メッシュ生地、砂、粒状活性炭（GAC）、マイクロフィルター、限外濾過膜）を使用して6つの移動式腐敗槽処理装置が小型トラックの荷台に設置されて構築されている。対象とする用途は、浄化槽または下水貯蔵タンクを空にし、安全に排出できる液体を生成しながら浮遊物質を濃縮することである。 WASH 研究所は、USAID 助成金の支援を受けて、環境に廃棄物を排出する従来の真空トラックよりも優先される選択肢として、MTU ソリューションの拡大に取り組んでいます。

下水処理場での共同処理

ほとんどの世帯が下水道を利用できる状況のように、施設内から除去される腐敗槽汚泥の量が少ない場合は、下水処理場での腐敗槽汚泥の混合処理が検討される可能性があります。しかし、腐敗槽汚泥と排泄物汚泥は濃度が高いため、比較的少量であっても、下水処理場の有機物、浮遊物質、窒素負荷に大きな影響を与える可能性があります。その結果として、除去が必要なふるい分け用粒子と沈砂の量の増加、頭首工での臭気放出の増加、スカムと汚泥の蓄積率の増加、有機物負荷の増加による過負荷と処理障害、曝気槽での臭気と泡立ちの増加の可能性などが考えられます。腐敗槽汚泥と排泄物汚泥は部分的に消化されているため、通常は都市下水よりも分解速度が遅くなります。したがって、それらの存在は処理プロセスの有効性に悪影響を及ぼす可能性があります。排泄物汚泥や腐敗槽汚泥の断続的な流入も、上記で特定された問題を悪化させる可能性がある。[ 37 ]

これらの潜在的な欠点にもかかわらず、余剰処理能力を有する廃水処理施設は、調査すべき潜在的な資源です。混合処理が選択肢にない場合でも、既存の廃水処理施設は、腐敗槽管理サービスの需要地域に近い戦略的な立地に土地を提供できる可能性があります。腐敗槽汚泥／排泄物汚泥については、必ず別々の予備処理施設と固液分離施設を設けるべきです。固液分離は、全体的な負荷と液体成分中の消化物質の割合の両方を軽減し、廃水処理プロセスを阻害する可能性を低減します。分離された固形物は、廃水処理プロセス中に沈殿槽で生成された汚泥と共に処理することができます。[ 37 ]：6

技術の選択

ネパールにおける糞便汚泥管理ニーズに関する調査員の研修

し尿汚泥処理のための技術選択は、正式なプロセスを用いて十分な情報に基づいて行うべきである。[ 4 ]これは通常、利害関係者、コンサルタント、施設運営者、そして将来の所有者が共同で実施するプロセスである。このプロセスは、市全体の衛生計画の一環として、利害関係者との長期ビジョンに基づく計画に基づいている。各地域における予想される廃棄物の流れ（量）、その強度、特性、変動性を把握する必要がある。下水処理施設およびし尿汚泥処理施設の適切な計画と設計を策定するための正式かつ透明性のあるプロセスは、技術決定における地域住民の賛同と所有権の確保につながり、これはプログラムの長期的な成功と持続可能性にとって極めて重要である。

再利用オプション

ラデパプロセスで処理（加熱、乾燥、ペレット化を含む）された汚泥ペレット、エテクウィニ市（南アフリカ）

排泄汚泥からの資源回収は、燃料、土壌改良剤、建築資材、タンパク質、家畜飼料、灌漑用水など、様々な形で行うことができます。[ 5 ]排泄汚泥処理プロセスから生じる副産物の中には、収集・処理コストの一部を相殺し、家庭の電気料金を削減できる可能性があります。しかし、バイオガス、バイオディーゼル、電力といった付加価値を創出することは、技術的および運用上の課題により、実際には困難です。

堆肥作り

堆肥化とは、有機物を酸素の存在下で分解し、その副産物として熱を発生させるプロセスです。糞便汚泥の場合、熱によって病原菌が不活性化され、消化プロセスによって有機物は土壌改良材として機能する腐植質のような物質に分解され、栄養素は植物が吸収しやすい形に分解されます。適切に処理された糞便汚泥は農業で再利用できます。

糞便汚泥は窒素を豊富に含んでいます。糞便汚泥を、細断した作物廃棄物などの炭素を豊富に含む材料と混合すると、堆肥化プロセスを最大限に高めることができます。炭素と窒素の比率が20対1～30対1になるように適切に混合するのが最適です。

固形燃料

固形燃料としての資源回収は、サハラ以南のアフリカにおいて高い市場ポテンシャルを秘めていることが分かっています。[ 5 ]燃料の種類の選択は、(1) 燃料の用途（例：燃焼技術、使用者／取り扱い要件、必要量）と、(2) 投入される排泄物汚泥の特性（例：安定化レベル、砂含有量、水分含有量）に依存します。適切な技術オプションが特定されたら、次に、それらが現地の状況（例：現地の電力供給能力、土地、技術（運用および保守）要件）に最も適合するかどうかを評価する必要があります。[ 5 ]：図2

その他

バイオガスは嫌気性消化プロセスの副産物である再生可能エネルギーです。

処理された排水は農業用または景観灌漑用に使用できます。

費用と手数料

FSMは、地方自治体が主導する衛生改善プログラムの入り口と考えられています。こうしたプログラムには、料金や利用料の導入、サービスへの支払い意欲を高めるためのプロモーションキャンペーン、FSMに関する規則や規制を定める地方条例などが含まれます。フィリピンでは、1世帯あたり月額約1米ドルの料金で、一般的に3年から7年以内に費用を全額回収できます。 [ 11 ]プロモーションキャンペーンはサービスへの支払い意欲を高めるために活用され、地方自治体の手続きや条例は遵守に対する追加のインセンティブを提供します。

他のセクターとの相乗効果

FSM は都市全体の衛生管理の一側面に過ぎず、次のようなことも含まれます。

  • 都市固形廃棄物管理;
  • 排水および中水管理
  • 土壌ベースの分散システムでは量を吸収するのに不十分なオンサイトシステムからの排水オーバーフローを含む廃水の収集と処理。
  • 水の安全性
  • 食品の安全性。

これらのサービスの多くとFSMの間には重要な相乗効果があり、共同管理の機会を調査することで利益が得られる可能性がある。都市廃棄物は、特に熱処理技術が使用される場合、糞便廃棄物と共同管理されることが多い。レストランや市場から出る食品廃棄物は、糞便廃棄物と共堆肥化され、価値の高い土壌改良剤を生成することができる。市販のグリーストラップから出る油脂およびグリース（FOG）は、バイオ消化装置に追加してメタン生成量を増やすか、糞便汚泥と組み合わせてバイオディーゼル製造の原料として使用することができる。[ 38 ]水道供給もFSMと密接に関連しており、多くの場合、水道事業体がプログラムを管理し、顧客が料金を通じてサービス料を支払う。

例

ドゥマゲテ、フィリピン

USAID は、東南アジアのいくつかの国で、定期的な汚泥除去サービスを導入する取り組みを支援してきた。その最初のものはフィリピンのドゥマゲテであった。[ 17 ]このプログラムは市政府とドゥマゲテ市水道局が共同で運営し、市政府が処理施設を運営し、水道局が汚泥除去を実施した。[ 39 ] [ 40 ]この制度の費用は、消費した水 1 立方メートルにつき 2 ペソ（約 5 米セント）（1 世帯あたり 1 か月あたり約 1 米ドル）の水道料金を上乗せすることで賄われた。この方法は、住民の約 95% が水道局の配水網システムに接続していたために可能となった。トラックは定期的に近隣地域を回り、3～4 年周期でピットを空にすることになっていた。この方法では、汚泥除去が必要なすべてのピットと浄化槽のデータベースが必要となる。しかし、ドゥマゲテでは2018年までに「オンコール」システムに戻りましたが、その費用は依然として水道料金の割増金で賄われています。利用者は、タンクの汚泥除去が必要になった際に多額の料金を支払うよりも、この少額の定期的な料金を好んでいるようです。

参照

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