浸透と流入（I/IまたはI&I ）とは、地下水、あるいは家庭排水以外の水源から下水道に流入するプロセスです。I/Iは下水道において希釈を引き起こし、処理効率を低下させ、下水量が設計容量を超える原因となる可能性があります。流入と浸透は技術的には異なりますが、アクセス困難な下水道においてどちらが希釈問題を引き起こしているかを特定することは困難な場合があります。米国環境保護庁は、浸透と流入を両者の寄与を合わせたものとみなしています。[1] [2]
背景
初期の合流式下水道は、表面流出水を利用してトイレからの汚水を希釈し、都市部から自然水路へと流していました。下水処理はトイレからの汚水に含まれる汚染物質の一部を除去できますが、合流式下水道からの希釈された汚水を処理すると、汚染物質濃度が同程度のまま、より多くの処理済み汚水が生成されます。現代の衛生下水道は、家庭排水と産業排水を希釈することなく直接処理施設へ送水するように設計されています。[3]
浸潤
欠陥のある管継手や破損した管を通して下水道に地下水が流入することを浸透といいます。[4]管の不注意な設置によって漏水が発生することがあります。また、設置後に地盤の不均衡な変動、下水道上部の道路を走行する車両の重量、近隣の溝における不注意な建設作業、下水道管の材質の劣化などによって損傷を受けることもあります。一般的に、漏水量は時間の経過とともに増加します。下水道管の清掃口の損傷や破損は、自治体の下水道システムへの浸透の主な原因です。[5]
浸透は、地域の地下水位が下水管よりも高い場所で発生します。下水管溝に敷設された砂利は、フランス式排水路として機能します。地下水は、破損した管に到達するまで下水管と平行に流れます。地下水位の低い地域では、漏水した下水管から下水が地下水に浸透する可能性があります。[6]
流入
不適切な接続から下水道に流入する水は流入と呼ばれます。[4] 一般的な流入源には、都市構造により表面流出が妨げられ、雨水排水溝へのアクセスや特定が困難な場合の排水ポンプ、屋根の排水、地下室の排水、庭の排水などがあります。流入は降雨時にピークになる傾向があり、浸透よりも大きな流量変動を引き起こします。流入によって生じるピーク流量は、ピーク流量の乱流時に、乾燥した天候で濡れた大型下水道の周囲から洗い流された蓄積バイオフィルムや衛生固形物の汚れた流出を引き起こす可能性があります。[8]流入源は、煙検査によって特定できる場合があります。乾燥した天候の間に煙を下水道に吹き込み、観察者は庭、地下室、屋根の溝から出る煙を監視します。[9]
意義
下水の希釈は、ポンプ輸送や塩素処理、オゾン処理、紫外線消毒のコストを直接的に増加させます。スクリーンやポンプなどの物理的処理構造は、ピーク流量を処理するために拡張する必要があります。ピーク流量の一次処理は調節池で行うことができますが、平均流量を処理するためには一次沈殿池も拡張する必要があります。生物学的二次処理は、可溶性およびコロイド状汚染物質の濃度（通常は生化学的酸素要求量（BOD）として測定）が、それらの汚染物質を分解する微生物の個体群を維持できるほど高い場合にのみ効果的です。米国連邦規制では、二次処理により、BOD 200 mg/L の下水から可溶性およびコロイド状有機汚染物質の 85% を除去できると期待されています。[10]従来の生物学的二次処理による BOD 除去は希釈とともに効果が低下し、処理施設に入る BOD 濃度が約 20 mg/L 以下に希釈されると、事実上停止します。除去されなかった有機物は、排出前に化学消毒によって消毒副産物に変換される可能性があります。
浸透率と流入率が高い場合、下水道が設計サービス区域から汚水を排出できなくなる可能性があります。雨天時には、下水が最下層の住宅に逆流したり、マンホールが溢れたりする可能性があります。[9]
修正
煙試験の結果は流量と必ずしも相関しない場合がありますが、潜在的な問題箇所を特定することは可能です。下水流量が比較的均一であると予想される場合、雨天時と晴天時の同じ地点、または下水道システム内の連続する2地点における下水流量を比較することで、浸透と流入の重要性を推定できます。下水道システムに適切な測定地点が設けられていれば、流量に大きな差がある小さな領域を特定できます。特定された接続部を除去しても流量の差を修正できない場合は、下水道管の一部を交換する必要がある場合があります。[9]
参考文献
- ^ 米国環境保護庁（EPA）、ワシントンD.C.連邦規則集。「第35部 州および地方自治体の援助」
- ^ 浸透と流入量の推定ガイド（PDF）（技術レポート）米国環境保護庁ニューイングランド支部。2014年6月。 2023年5月8日閲覧。
- ^ Steel, EW; McGhee, Terence J. (1979).上下水道. McGraw-Hill. p. 318. ISBN 0-07-060929-2。
- ^ ab King, James J. (1995). 『環境辞典』 ジョン・ワイリー・アンド・サンズ. p. 335. ISBN 0-471-11995-4。
- ^ 私設下水道横溝（PDF）（報告書）. 水インフラアウトリーチ. マサチューセッツ州ボストン：EPA. 2014年6月.
- ^ メトカーフ＆エディ廃水工学. ニューヨーク: マグロウヒル. 1972年. pp. 39– 44.
- ^ ハンブルドン浸透削減計画(PDF) . サザンウォーター. 2016年6月. pp. 6-7 . 2024年2月25日閲覧。
- ^ Fan, Chi-Yuan; Field, Richard; Lai, Fu-hsiung. 「下水道堆積物制御：EPA雨天時流動研究プログラムの概要」(PDF) 。EPAとカリフォルニア大学ロサンゼルス校。 2016年3月13日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2016年3月12日閲覧。
- ^ abc Hammer, Mark J. (1975).水と廃水処理技術. John Wiley & Sons. pp. 303– 304, 441– 442. ISBN 0-471-34726-4。
- ^ EPA「パート133—二次処理規制」40 CFR 133
