再生水
左から再生の順序：未処理下水、下水処理場の排水、そして最後に再生水（複数の処理段階を経た後）

水の再生は、都市廃水や下水、産業廃水を様々な目的に再利用できる水に変換するプロセスです。これは廃水の再利用、水の再利用、水のリサイクルとも呼ばれます。再利用には多くの種類があります。都市ではこの方法で、農業では灌漑用に水を再利用することが可能です。その他の種類の再利用には、環境再利用、産業再利用、計画的かどうかに関わらず飲料水への再利用があります。再利用には、庭や農地の灌漑、地表水や地下水の補充が含まれます。後者は地下水涵養とも呼ばれます。再利用された水は、トイレの水洗など、家庭、ビジネス、産業のさまざまなニーズにも応えます。廃水を処理して飲料水基準に達することができます。再生水を給水システムに注入することは、直接飲料再利用として知られています。飲料再生水は一般的ではありません。[ 1 ]処理済みの都市廃水を灌漑用に再利用することは、長年の慣習です。これは特に乾燥国で当てはまります。持続可能な水管理の一環として廃水を再利用することで、水を人間の活動のための代替水源として確保することができます。これにより水不足を軽減することができます。また、地下水やその他の天然水域への負担も軽減されます。[ 2 ]

廃水を再利用するために処理する技術はいくつかあります。これらの技術を組み合わせることで、厳格な処理基準を満たし、処理された水が衛生的に安全であること、つまり病原菌が含まれていないことを保証できます。代表的な技術としては、オゾン処理、限外濾過、好気性処理（膜分離活性汚泥法）、正浸透、逆浸透、高度酸化[ 3 ]、または活性炭[ 4 ]などが挙げられます。水を必要とする活動の中には、高品質の水を必要としないものもあります。この場合、廃水はほとんど、あるいは全く処理せずに再利用できます。

淡水が豊富な世界の多くの地域では、再生水のコストは飲料水のコストを上回っています。再生水のコストは、中水再利用システム、雨水集水・雨水回収、海水淡水化など、淡水節約効果と同様の効果をもたらす代替手段のコストと比較することができます。

水のリサイクルと再利用は、乾燥地域だけでなく、都市や汚染された環境でも重要性が高まっています。[ 5 ]都市廃水の再利用は、UAE、カタール、クウェート、イスラエルなどの中東および北アフリカ地域で特に高くなっています。[ 6 ]

意味

「水の再利用」という用語は、一般的に廃水再利用、水再生、水リサイクルといった用語と互換的に用いられます。米国環境保護庁（EPA）の定義では、「水の再利用とは、処理済み廃水を農業や庭園の灌漑、工業プロセス、トイレの洗浄、地下水涵養など、有益な目的のために再利用する方法である（EPA、2004年）」とされています。[ 7 ] [ 8 ]同様の説明として、「処理済み廃水からの再生水の利用である水の再利用は、多くの（半）乾燥国や地域で長年にわたり行われてきました。これは、限られた淡水資源を補うことで水不足の緩和に役立ちます。」 [ 9 ]

処理・再利用プロセスへの投入水として使用される水は、様々な水源から供給されます。通常は廃水（家庭排水、都市排水、産業排水、農業排水）ですが、都市排水から供給される場合もあります。

概要

灌漑用水は、シリアのハラン・アル・アウミッドにある人工湿地から受け取った排水を貯蔵するこのタンクから汲み上げられます。
アメリカ合衆国フロリダ州ダニーデンの再生水標識

再生水とは、自然の水循環に戻る前に複数回利用された水です。都市下水処理技術の進歩により、地域社会は様々な用途で水を再利用することが可能になりました。水は、水源や用途、そして供給方法に応じて異なる処理方法を採用しています。

原動力

世界保健機関は、自治体の廃水再利用の主な推進力として以下を認識している。[ 10 ] [ 11 ]

  1. 水不足とストレスの増大、
  2. 人口増加とそれに伴う食糧安全保障の問題
  3. 不適切な廃水処理による環境汚染の増加、および
  4. 廃水、排泄物、中水の資源価値に対する認識が高まっている。

一部の地域では、有機微量汚染物質を除去するための高度な廃水処理の実施も推進力の一つであり、全体的な水質の改善につながっています。[ 4 ]

水のリサイクルと再利用は、乾燥地域だけでなく都市や汚染された環境でもますます重要になっています。[ 5 ]

すでに、世界人口の半分以上が利用する地下水帯水層は過剰汲み上げ状態にある。[ 12 ]世界の人口がますます都市化し、沿岸部に集中するにつれ、地域の淡水供給が限られているか、多額の資本支出によってのみ利用可能になるため、再利用は増加し続けるだろう。[ 13 ] [ 14 ]都市下水の再利用とリサイクルによって大量の淡水を節約し、環境汚染を減らし、二酸化炭素排出量を削減することができる。[ 5 ]再利用は代替の水供給オプションになり得る。

より持続可能な衛生と廃水管理を達成するには、廃水の再利用や排泄物の再利用など、貴重な資源を生産的な用途に利用できるようにするための資源管理に関連した行動に重点を置く必要があります。[ 2 ]これは、ひいては人間の幸福とより広範な持続可能性を支えることになります。

潜在的なメリット

代替水源としての上下水の再利用は、経済的、社会的、環境的に大きなメリットをもたらす可能性があり、これが再利用プログラムを実施する主な動機となっている。これらのメリットには以下が含まれる：[ 15 ] [ 14 ]

  • 都市と家庭向け:水の利用可能性の向上(飲料水の代替 - 飲料水を飲用に使用し、再生水を工業、清掃、灌漑、家庭用、トイレの水洗などの飲用以外の用途に使用します)。
  • 環境面では、受水域（河川、運河、その他の表層水資源）への栄養負荷の軽減、表層水と地下水の過剰汲み上げの削減、河川、湿地、池の再生による環境保護の強化、深層地下水資源、水の輸入、淡水化に比べて、水の生産、処理、配給に関連するエネルギー消費量の削減（1.2～2.1 kWh/m 3）[ 16 ]が期待できます。
  • 高品質の再生水を使用することで製造コストを削減
  • 農業において：処理済み排水を用いた灌漑は、生産量の向上、環境負荷の削減、社会経済的利益の促進に貢献する可能性があります。[ 17 ] [ 18 ] また、肥料の使用量削減（処理済み排水中に存在する栄養素による土壌栄養を通じて栄養素の保全と人工肥料の必要性の削減）にもつながる可能性があります。[ 17 ]

淡水資源を利用する代わりに、再利用のために水を回収することは節水策となり得ます。使用済みの水は最終的に自然水源に排出されますが、自然の水循環の一部として、河川流量の改善、植物の生育、帯水層の涵養など、生態系に有益な効果をもたらします。[ 19 ]

規模

世界の処理済み廃水の再利用は年間407億m3と推定されており、これは家庭および製造業から排出される廃水の総量の約11％に相当します。[ 6 ]都市廃水の再利用は、UAE、カタール、クウェート、イスラエルなどの中東および北アフリカ地域で特に高くなっています。 [ 6 ]

国連の持続可能な開発目標6のターゲット6.3では、「2030年までに未処理の排水の割合を半減させ、リサイクルと安全な再利用を世界全体で大幅に増やす」とされている。 [ 20 ]

種類と用途

処理された廃水は、産業（例えば冷却塔）、帯水層の人工涵養、農業、そして自然生態系の再生（例えば湿地）などに再利用することができます。世界における主な再生水の用途は以下の通りです。[ 21 ] [ 22 ] [ 15 ]

使用カテゴリ用途
都市利用公共公園、スポーツ施設、個人の庭園、道路沿いの灌漑、道路清掃、防火システム、車両洗浄、トイレ洗浄、エアコン、粉塵抑制。
農業用途商業的に加工されていない食用作物、商業的に加工された食用作物、乳牛の牧草地、飼料、繊維、種子作物、観賞用花、果樹園、水耕栽培、水産養殖、温室、ブドウ栽培。
工業用途処理水、冷却水、循環冷却塔、洗浄水、骨材の洗浄、コンクリートの製造、土壌の圧縮、粉塵制御。
レクリエーション用途ゴルフ コースの灌漑、一般人の立ち入りが可能な/不可能なレクリエーション用貯水池 (例: 釣り、ボート、海水浴)、一般人の立ち入りが不可能な美観目的の貯水池、人工降雪。
環境用途帯水層の涵養、湿地、沼地、河川増強、野生生物の生息地、造林。
飲料用途飲料水使用のための帯水層涵養、地表飲料水供給の増強、飲料水質までの処理。

都市再利用

稀ではありますが、再生水は飲料水供給の増強にも利用されています。再生水の用途のほとんどは飲料水以外の用途であり、例えば洗車、トイレ洗浄、発電所の冷却水、コンクリートミキサー、人工湖、ゴルフ場や公園の灌漑、水圧破砕などに利用されています。必要に応じて、再生水と飲料水を分離するために二重配管システムが採用されています。

使用タイプは次のように区別されます。

  • 無制限:一般人のアクセスが制限されていない自治体の環境で、飲料以外の用途に再生水を使用すること。
  • 制限：公共のアクセスがフェンス、注意喚起の標識、一時的なアクセス制限などの物理的または制度的な障壁によって制御または制限されている自治体での飲料以外の用途での再生水の使用。[ 14 ]

農業再利用

都市下水を再利用した灌漑用水は、窒素、リン、カリウムなどの栄養素が含まれている場合、植物の肥料として利用することもできます。灌漑に再利用水を使用することの利点としては、他の水源に比べてコストが低いこと、季節、気候条件、関連する水制限に関わらず安定的に供給できることなどが挙げられます。農業において、再生水を灌漑用水として使用する場合、処理済み下水に含まれる栄養分（窒素とリン）が肥料として作用するという利点があります。[ 23 ]このことから、下水に含まれる排泄物の再利用が魅力的に映ります。[ 10 ]

灌漑用水は、様々な作物に様々な方法で利用することができます。例えば、生食用の食用作物や、生または未加工のまま食用とされる食用作物などです。加工用作物とは、食用ではなく食品加工（調理、工業的に加工）された後に食用とされる食用作物を指します。[ 24 ]また、食用ではない作物（牧草地、飼料作物、繊維作物、観賞用作物、種子作物、森林作物、芝作物など）にも使用することができます。[ 25 ]

農業再利用におけるリスク

発展途上国では、未処理の都市下水を灌漑に利用する農業が増えており、その多くは安全とは言えない方法で行われています。都市は生鮮農産物の魅力的な市場を提供しているため、農家にとって魅力的な場所です。しかし、農業はますます希少になる水資源をめぐって産業や自治体と競争しなければならないため、農家は都市下水で汚染された水を直接作物に灌漑するしか選択肢がないことがよくあります。

未処理の廃水を農業に使用すると、重大な健康被害が生じる可能性があります。都市廃水には、化学的汚染物質と生物学的汚染物質が混在している可能性があります。低所得国では、排泄物由来の病原体濃度が高いことがよくあります。新興国では、産業発展が環境規制を上回っており、無機化学物質と有機化学物質によるリスクが高まっています。世界保健機関（WHO）は2006年に廃水の安全利用に関するガイドラインを策定し[ 10 ]、農家に様々なリスク低減行動を奨励するなど、廃水利用における「多重障壁」アプローチを提唱しています。具体的には、収穫の数日前に灌漑を停止して病原体が日光で死滅するのを待つ、生食する可能性のある葉に水がかからないように注意して散水する、野菜を消毒剤で洗浄する、農業で使用した糞便汚泥を人糞として利用する前に乾燥させる、といった対策が挙げられます[ 23 ] 。

よく指摘される欠点やリスクとしては、細菌、重金属、有機汚染物質（医薬品、パーソナルケア製品、農薬を含む）といった潜在的に有害な物質の含有が挙げられます。廃水灌漑は、廃水の組成や土壌や植物の特性に応じて、土壌や植物にプラスの影響とマイナスの影響の両方を与える可能性があります。[ 26 ]

環境再利用

湿地、水生生息地、河川流量などの水域を創出、強化、維持、または増強するために再生水を使用することは、 「環境再利用」と呼ばれます。 [ 14 ]例えば、廃水で満たされた人工湿地は、廃水処理と動植物の 生息地の両方を提供します。

産業再利用

処理された廃水は産業界で再利用できます（例えば、冷却塔）。

計画的な飲料水の再利用

計画的飲料水再利用は、飲料水として水をリサイクルする意図的なプロジェクトとして公的に認められています。飲料水を再利用するには、「間接飲料水再利用」（IPR）と「直接飲料水再利用」の2つの方法があります。これらの再利用形態については以下で説明しますが、通常、事実上の再利用や非承認の再利用よりも、より正式な公的プロセスと公聴会プログラムが行われます。[ 14 ] [ 27 ]

一部の水道局では、都市下水処理場や資源回収施設から排出される高度に処理された廃水を、信頼性の高い干ばつ耐性のある飲料水源として再利用しています。高度な浄化プロセスを用いることで、適用されるすべての飲料水基準を満たす水を生産しています。厳格な管理基準を満たすためには、システムの信頼性と頻繁な監視・試験が不可欠です。[ 3 ]

地域社会の水需要、水源、公衆衛生規制、コスト、そして既存の水道インフラの種類（配水システム、人工貯水池、天然地下水盆など）によって、再生水を飲料水供給に組み入れるかどうか、またどのように組み入れるかが決まります。一部の地域では、地下水盆を補充するために水を再利用しています。また、地表水貯水池に水を流す地域もあります。これらの場合、再生水は他の水源と混合されたり、一定期間貯留されたりしてから汲み上げられ、水処理施設または配水システムで再び処理されたりします。一部の地域では、再利用水は水処理施設または配水システムにつながるパイプラインに直接流されます。

逆浸透や紫外線消毒などの最新技術は、再生水を飲料水に混合する際に一般的に使用されています。[ 3 ]

多くの人々は再生水に嫌悪感を抱いており、調査対象者の13％は一口も飲まないと答えています。[ 28 ]それにもかかわらず、再生水の飲料水としての使用における主な健康リスクは、医薬品やその他の家庭用化学物質またはその誘導体（環境残留性医薬品汚染物質）が再生水に残留する可能性があることです。[ 29 ]乾式トイレを使用するか、または代わりに黒水を中水と分けて処理するシステムを使用することで、人間の排泄物が下水に流れ込まないようにすれば、この問題はそれほど心配する必要はなくなります。

間接的な飲料水の再利用

間接飲料水再利用（IPR）とは、水が間接的に消費者に供給されることを意味します。浄化された後、再利用された水は他の供給源と混合され、または人工または天然の貯留層にしばらく留まり、その後、浄水場または配水システムにつながるパイプラインに送られます。この貯留層は、地下水盆または表層水貯留層である場合があります。

一部の自治体では再生水のIPR（知的財産権）を活用しており、また他の自治体ではその活用を検討しています。例えば、再生水を地下水帯水層に汲み上げ（地下涵養）、または浸透させて（表層涵養）、汲み上げた後、再度処理し、最終的に飲料水として利用することができます。この技術は地下水涵養とも呼ばれます。これには、土砂層（吸収）と土壌中の微生物叢（生分解）を介した、さらに複数の浄化段階を経る緩やかなプロセスが含まれます。

多くの国では、再生水のIPR（Independent Purchasing：知的財産権）や計画外の飲料水利用が行われており、沿岸帯水層への塩分侵入を抑制するために、再生水は地下水に排出されています。IPRには一般的に何らかの環境緩衝作用が含まれていますが、特定の地域では、より直接的な代替手段が緊急に必要とされています。[ 30 ]

IPRは、IPRに適したレベルまで処理された都市下水を飲料水供給に加え、その後、環境緩衝液（河川、ダム、帯水層など）を介した飲料水処理を行うことで実現されます。この場合、都市下水は膜ろ過・分離プロセス（MF、UF、ROなど）を含む一連の処理工程を経て、高度な化学酸化プロセス（UV、UV+H 2 O 2、オゾンなど）に続きます。[ 14 ]「間接的」な飲料水再利用では、再生された下水は直接使用されるか、他の水源と混合されます。

直接飲料水の再利用

直接飲料水再利用（DPR）とは、再利用された水が水処理場または配水システムにつながるパイプラインに直接供給されることを意味します。直接飲料水再利用は、地下タンクや地上タンクなどの「人工貯留」の有無にかかわらず行われます。[ 14 ]つまり、DPRとは、家庭排水から得られた再生水を、厳格な水質基準が常に満たされるように徹底的な処理と監視を行った後、直接自治体の水道システムに導入することです。

宇宙ステーションでの再利用

廃水再生は、有人宇宙飛行において特に重要です。1998年、NASAは国際宇宙ステーションと有人火星ミッションで使用するために設計された、人間の排泄物再生バイオリアクターを建設したと発表しました。人間の尿と便をリアクターの一方の端に投入すると、もう一方の端から純粋な酸素、純水、そして堆肥（ヒューマヌル）が排出されます。土壌は野菜の栽培に利用でき、バイオリアクターは発電も行います。[ 31 ] [ 32 ]

国際宇宙ステーション（ISS）では、ECLSSシステムの導入により、宇宙飛行士は再利用された尿を飲むことができるようになりました。このシステムは2億5000万ドルの費用がかかり、2009年5月から稼働しています。このシステムは、廃水と尿を飲料水として再利用し、飲料水、調理、酸素生成に利用します。これにより、宇宙ステーションへの頻繁な補給の必要性が軽減されます。[ 33 ]

事実上の廃水再利用（計画外の飲料水再利用）

事実上の、認知されていない、または計画されていない飲料水の再利用とは、処理された廃水の再利用が実践されているものの、公式には認められていない状況を指します。[ 14 ]例えば、ある都市の下水処理場が、下流の別の都市の飲料水供給源として使用されている 川に排水を排出している場合があります。

計画外の間接的な飲料水利用[ 34 ]は古くから存在しています。ロンドン上流のテムズ川沿いの大都市（オックスフォード、レディング、スウィンドン、ブラックネル）は、処理済みの下水（「非飲料水」）をテムズ川に排出し、下流のロンドンに水を供給しています。アメリカ合衆国では、ミシシッピ川が下水処理場の排水の流域であると同時に、飲料水の水源でもあります。

設計上の考慮事項

分布

米国カリフォルニア州マウンテンビューの二重配管システムで非飲料水を運ぶラベンダー色のパイプライン

飲料水以外の再生水は、再生水パイプと飲料水パイプを完全に分離した 二重配管ネットワークを使用して配給されることがよくあります。

処理プロセス

廃水を再利用するために処理する技術はいくつかあります。これらの技術を組み合わせることで、厳格な処理基準を満たし、処理された水が衛生的に安全であること、つまり病原菌が含まれていないことを保証できます。一般的な技術としては、オゾン処理、限外濾過、好気性処理（膜分離活性汚泥法）、正浸透、逆浸透、高度酸化[ 3 ] 、活性炭[ 4 ]などが挙げられます。再生水供給業者は、多重バリア処理プロセスと継続的な監視を実施することで、再生水が安全であり、意図された最終用途に適切に処理されていることを確認しています。

水を必要とする活動の中には、高品質の水を必要としないものもあります。この場合、廃水はほとんど、あるいは全く処理せずに再利用できます。例えば、家庭環境では、お風呂やシャワーから出る中水をほとんど、あるいは全く処理せずに トイレの洗浄水として利用できます。

都市下水の場合、下水は利用できるようになるまでに、数多くの下水処理工程を経なければなりません。これらの工程には、スクリーニング、一次沈殿、生物学的処理、三次処理（例えば逆浸透）、消毒などが含まれます。

廃水は、通常、灌漑用水として使用する場合は二次処理レベルでのみ処理されます。

ポンプ場は、再生水を都市内の様々な利用者に供給します。利用者には、ゴルフ場、農業用地、冷却塔、埋立地などが含まれます。

代替オプション

都市下水を再利用目的で処理するのではなく、他の選択肢によって同様の淡水節約効果を達成できます。

費用

淡水が豊富な世界の多くの地域では、再生水のコストは飲料水よりも高い。しかし、再生水は通常、その利用を促進するために市民に安価で販売されている。配水コスト、人口需要の増加、あるいは気候変動によって淡水供給が制限されるようになると、コスト比率も変化するだろう。再生水の評価は、水供給システム全体を考慮する必要がある。なぜなら、再生水はシステム全体に重要な柔軟性をもたらす可能性があるからだ。[ 35 ]

再生水システムでは通常、二重の配管ネットワークが必要となり、多くの場合追加の貯蔵タンクも必要になるため、システムのコストが増加します。

実施の障壁

水の再生における障壁としては次のようなものが考えられます。

健康面

再生水は適切に使用すれば安全とみなされます。帯水層涵養や表層水の増加に利用される予定の再生水は、自然発生水と混合され、自然回復過程を経る前に、適切かつ信頼性の高い処理を受けます。この水の一部は、最終的に飲料水供給の一部となります。

2009年に発表された研究では、再生水/リサイクル水、表層水、地下水の水質の違いを比較しました。[ 41 ] 結果によると、再生水、表層水、地下水は、成分に関しては、相違点よりも類似点の方が多いことが分かりました。研究者らは、水中に典型的に含まれる244の代表的な成分を検査しました。検出された場合、ほとんどの成分はppbからpptの範囲でした。DEET （虫除け剤）とカフェインは、すべての種類の水と事実上すべてのサンプルで検出されました。トリクロサン（抗菌石鹸と歯磨き粉に含まれる）はすべての水で検出されましたが、表層水や地下水よりも再生水でより高いレベル（ppt）で検出されました。サンプルではホルモン/ステロイドはほとんど検出されず、検出されたとしても非常に低濃度でした。ハロ酢酸（消毒副産物）は、地下水を含むすべての種類のサンプルで検出されました。再生水と他の水の最大の違いは、再生水は消毒されているため、消毒副産物（塩素使用による）が含まれている点だと思われます。

2005年の研究では、微生物病原体や化学物質による病気や疾患の事例はなく、再生水を灌漑に使用することのリスクは飲料水を使用した灌漑と測定可能なほど差がないことが判明しました。[ 42 ]

米国の国立研究評議会が2012年に実施した調査によると、再生水を飲むことで特定の微生物や化学物質に曝露されるリスクは、現在の飲料水処理システムで経験されるリスクよりも高くはなく、むしろ桁違いに低い可能性があることがわかりました。 [ 43 ]この報告書は、計画的および計画外の（事実上の）再利用の両方に対する公衆衛生保護を強化し、水の再利用に対する国民の信頼を高めることができるように、連邦規制の枠組みを調整することを勧告しています。

環境面

カリフォルニア州における再生水の利用状況（2011年）

再生水を飲料水以外の用途に使用すると、飲料水以外の用途に使用される飲料水が減るため、飲料水を節約できます。[ 44 ]

窒素、リン、酸素などの栄養素がより多く含まれていることがあり、灌漑用として使用すると庭や農作物の 肥料として役立ちます。

淡水は世界の水資源の3%未満を占め、そのうち容易に利用できるのはわずか1%です。淡水は希少であるにもかかわらず、人間の消費用に汲み上げられるのはわずか3%です。残りの水は主に農業に利用されており、淡水の約3分の2が農業に使用されています。[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]

淡水供給が不足している地域において、再生水は淡水に代わる現実的かつ効果的な代替水源となり得ます。再生水は、湖の水位を維持または上昇させ、湿地を復元し、猛暑や干ばつ時の河川流量を回復させるために利用され、生物多様性を保護します。さらに、再生水は道路清掃、都市緑地の灌漑、産業プロセスにも利用されています。再生水は、季節的な干ばつや天候の変化の影響を受けない、安定した水源であるという利点があります。[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]

水の再生利用は、敏感な環境への汚染を低減します。また、湿地の環境改善にもつながり、その生態系に依存する野生生物に恩恵をもたらします。さらに、水の再生利用は地下水源からの淡水供給の使用量を削減するため、干ばつの発生確率を低減するのにも役立ちます。例えば、サンノゼ／サンタクララ水質汚染管理プラントは、サンフランシスコ湾岸地域の天然塩水湿地を保護するために、水再生プログラムを導入しました。 [ 44 ]

処理が適切でない場合に灌漑目的で再生廃水を再利用することに関連する主な潜在的なリスクは次のとおりです。[ 49 ] [ 15 ]

  1. 微量汚染物質、病原体（細菌、ウイルス、原生動物、蠕虫）、または抗生物質耐性決定因子による食物連鎖の汚染。
  2. 土壌の塩化および農業生産に悪影響を及ぼす可能性のあるさまざまな未知の成分の蓄積。
  3. 土着土壌微生物群集の分布;
  4. 土壌の物理化学的および微生物学的特性の変化、および土壌中への化学的/生物学的汚染物質（例：重金属、化学物質（ホウ素、窒素、リン、塩化物、ナトリウム、殺虫剤/除草剤）、天然化学物質（ホルモン）、新興懸念汚染物質（CEC）（医薬品およびその代謝物、パーソナルケア製品、家庭用化学薬品、食品添加物およびその変換生成物）など）の蓄積と、その後の植物および作物による吸収への寄与。
  5. 廃水を運ぶ運河における藻類や植物の過剰な増殖（すなわち富栄養化）
  6. さまざまな再生水汚染物質が土壌や帯水層に移動して蓄積し、地下水の水質が悪化します。

ガイドラインと規制

国際機関

  • 世界保健機関（WHO）：「廃水、排泄物、中水の安全な利用のためのガイドライン」（2006年）。[ 10 ]
  • 国連環境計画（UNEP）：「地中海地域における都市廃水再利用のガイドライン」（2005 年）。
  • 国連水の10年能力開発プログラム（UNW-DPC）：UNWaterプロジェクト「農業における廃水の安全な利用」（2013年）の議事録。

欧州連合

2023年6月26日以降[ 50 ]、灌漑目的での再利用に関する最低要件に関するEU規制が施行されている[ 51 ] 。水質要件は、灌漑対象と灌漑方法に応じて4つのカテゴリーに分類されている。対象となる水質パラメータは、大腸菌、BOD5、全浮遊物質（TSS）、濁度、レジオネラ菌、腸内線虫（蠕虫卵）である。

水枠組み指令では、水の再利用は、指令の水質目標を達成するための可能な措置の一つとして言及されている。しかし、これは義務ではなく、比較的曖昧な勧告にとどまっている。附属書VIのパートBでは、再利用は「各流域地区内の加盟国が第11条(4)に基づき求められる措置計画の一環として採用することを選択できる補足的措置」の一つとして言及されている。[ 15 ]

さらに、処理済み廃水の再利用に関する都市廃水処理指令第12条には、「処理済み廃水は、適切な場合にはいつでも再利用されなければならない」と規定されているが、処理済み廃水を再利用するのに「適切な」状況とみなされるものについて解釈の余地が大きすぎる可能性があるため、水の再利用を促進するには十分に具体的ではないと考える人もいる。

EU レベルでは共通の水再利用基準が存在しないにもかかわらず、いくつかの加盟国は、さまざまな水再利用アプリケーションについて独自の立法枠組み、規制、またはガイドラインを発行しています (例: キプロス、フランス、ギリシャ、イタリア、スペイン)。

しかし、欧州委員会が複数の加盟国の水再利用基準について実施した評価では、基準のアプローチにばらつきがあることが結論付けられました。基準間では、許可された用途、監視対象となるパラメータ、許容される制限値に関して重要な違いが見られます。水再利用基準間のこのような調和の欠如は、再生水で灌漑された農産物にとって貿易障壁となる可能性があります。共通市場に流通した場合、生産加盟国の安全性レベルが輸入国にとって十分ではないとみなされる可能性があります。[ 52 ]欧州加盟国における排水再利用に関する最も代表的な基準は以下のとおりです。[ 15 ]

  • キプロス：法律 106 (I) 2002 水質および土壌汚染管理および関連規制（KDP 772/2003、KDP 269/2005）（発行機関：農業・天然資源・環境省、水開発局）。
  • フランス：Jorf 番号0153、2014年7月4日。2014年命令、処理済み都市下水の水を作物および緑地の灌漑に使用することに関するもの（発行機関：保健省、農業・食料・漁業省、環境・エネルギー・持続可能性省）。
  • ギリシャ：CMD No 145116。処理済み廃水の再利用に関する措置、制限および手順（発行機関：環境・エネルギー・気候変動省）。
  • イタリア：DM 185/2003。廃水の再利用に関する技術的措置（発行機関：環境省、農業省、保健省）。
  • ポルトガル：NP 4434 2005。灌漑用再生都市水の再利用（発行機関：ポルトガル品質研究所）。
  • スペイン：RD 1620/2007。処理済み廃水の再利用に関する法的枠組み（発行機関：環境省、農林水産省、保健省）。

2023年までに、EUの新しい農業法により、水の再利用量が17億m3から66億m3へと6倍に増加し、水ストレスが5％削減される可能性がある。[ 45 ] [ 53 ]

アメリカ合衆国

米国では、 1972年の水質浄化法により、釣りやレクリエーションに適した安全な水質を確保するため、自治体および産業廃棄物の未処理排出の削減が義務付けられました。米国連邦政府は、全国各地の下水処理場の建設に数十億ドルの助成金を提供しました。近代的な処理場は、通常、一次処理と二次処理に加えて酸化処理や塩素処理も行っており、一定の基準を満たすことが求められました。[ 54 ]

ロサンゼルス郡の衛生地区は、1929 年に公園やゴルフ コースの景観灌漑用に処理済み廃水の提供を開始しました。カリフォルニア州で最初の再生水施設は、1932 年にサンフランシスコのゴールデン ゲート パークに建設されました。南カリフォルニア水補充地区は、1962 年に地下水涵養のためにリサイクル水の使用許可を取得した最初の地下水管理機関でした。

デンバーの直接飲料水再利用実証プロジェクト[ 55 ]は、1979年から1993年にかけて、DPRの技術的、科学的、そして社会的受容性の側面を調査しました。1MGD高度処理プラントの生産物を用いた動物の生涯にわたる慢性健康影響調査は、化学的および微生物学的水質の包括的な評価と併せて実施されました。3,000万ドルを投じたこの調査の結果、生産された水はすべての健康基準を満たし、デンバーの高品質な飲料水と比較しても遜色ないことが明らかになりました。さらに、予測コストは遠方の新たな水源を確保するための見積もりよりも低く抑えられました。

再生水は米国環境保護庁（EPA）の規制対象ではありませんが、EPAは水の再利用に関するガイドラインを策定しており、最新の更新は2012年です。[ 56 ] [ 57 ] EPAの水再利用ガイドラインは、水の再利用におけるベストプラクティスの国際基準を示しています。この文書は、EPA、米国国際開発庁（USAID）、そして世界的なコンサルタント会社であるCDM Smithとの間の共同研究開発協定に基づいて策定されました。このガイドラインは、各州がベストプラクティスを取り入れ、地域の要件に対応した規制を策定するための枠組みを提供しています。

再生水の再利用は、米国の多くの地域で水不足への対応としてますます一般的になっています。再生水は、公園、校庭、高速道路の中央分離帯、ゴルフコースなどの都市景観灌漑、防火、車両洗浄などの商業用途、冷却水、ボイラー水、プロセス水などの産業再利用、湿地の造成や復元などの環境・レクリエーション用途、農業用灌漑など、米国で様々な飲料以外の用途に直接再利用されています。[ 58 ]オレンジ郡のアーバインランチ水道局などでは、トイレの水洗にも使用されています。[ 59 ]

2002年には、1日あたり合計17億米ガロン（6,400,000 m 3）、つまり公共水道の約3％が直接再利用されたと推定されています。カリフォルニア州では1日あたり0.6億米ガロン、フロリダ州では0.5億米ガロン（1,900,000 m 3）が再利用されました。2002年には、25の州で再生水の使用に関する規制がありました。[ 58 ]再生水の直接再利用の計画は、1932年にサンフランシスコのゴールデンゲートパークに再生水施設が建設されたことで開始されました。再生水は通常、色分けされた二重配管ネットワークで配水され、再生水パイプは飲料水パイプから完全に分離されています。[ 60 ]

業界団体

  • そのWateReuse協会は、水の再利用を推進する米国の業界団体です。同協会のウェブサイトによると、「WateReuse協会は、再生水に関する法律、政策、資金調達、そして社会の受容を促進することに専念する、米国で唯一の業界団体です。WateReuseは、水を再利用する公益事業会社、再生水プロジェクトの開発を支援する企業、そして再生水の消費者からなる連合体です。」[ 61 ] WateReuse研究財団は、2016年7月11日にWateReuse協会に合併されました。[ 62 ]

その他の国

  • カナダ：「トイレと小便器の洗浄に使用する家庭用再生水に関するカナダのガイドライン」（2010 年）。
  • 中国：中国国家再生水品質基準、中国国家規格 GB/T 18920-2002、GB/T 19923-2005、GB/T 18921-2002、GB 20922-2007 および GB/T 19772-2005。
  • イスラエル：保健省規則（2005年）。
  • 日本：国土技術政策総合研究所：下水処理水及び再生水における微生物水質プロジェクト報告書（2008年）。
  • ヨルダン: ヨルダン技術基盤番号 893/2006 ヨルダン水再利用管理計画 (政策)。
  • メキシコ: 農業における廃水の再利用を規定するメキシコ規格 NOM-001-ECOL-1996。
  • 南アフリカ: 中水および処理済み排水に関する 1997 年水道サービス法の最新改正 (水資源・林業省、2001 年)。
  • チュニジア: 農業における処理済み廃水の使用に関する基準 (1989 年の NT 106-109) および処理済み廃水で灌漑できる作物のリスト (農業省、1994 年)。
  • オーストラリア：国家レベルのガイドライン：オーストラリア政府（天然資源管理大臣会議、環境保護遺産評議会、オーストラリア保健大臣会議（NRMMC-EPHC-AHMC））：「水のリサイクルに関するガイドライン：健康と環境リスクの管理」フェーズ1、2006年。[ 15 ]

歴史

廃水の再利用（計画的または計画外）は人類の歴史を通じて行われてきた慣行であり、衛生設備の発達と密接に関連しています。[ 63 ]

国別の例

オーストラリア

オーストラリアで干ばつが発生すると、再生排水オプションへの関心が高まる。オーストラリアの2大州都アデレードとブリスベンはすでに、枯渇しつつあるダムに再生排水を追加することを約束している。アデレードは、将来の水不足対策として淡水化プラントも建設した。ブリスベンはこの傾向の先駆者と見られており、他の都市や町も、西部回廊再生水プロジェクトが完成次第、検討する予定である。[ 64 ] [ 65 ]オーストラリアのゴールボーン、キャンベラ、ニューカッスル、ビクトリア州地方部ではすでに再生排水処理プロセスの導入が検討されている。ニューサウスウェールズ州のゴールバーン、オーストラリア首都特別地域（ACT）、クイーンズランド州の トゥーンバでは、地方自治体向けに間接飲用水再利用（IPR）が検討されている。

イスラエル

2010年現在、イスラエルは水のリサイクル率で世界をリードしている。[ 66 ]イスラエルは下水の80％（年間4000億リットル）を処理しており、テルアビブ首都圏の下水は100％処理され、農業や公共事業用の灌漑用水として再利用されている。 2012年には、ダン地域下水処理場が国連によって世界モデルとして引用された。地元ではシャフダンとして知られるこの処理場は、砂の自然なろ過特性を利用して下水の質を改善するという独自の方法が高く評価された。[ 67 ] [ 68 ] 2010年には、年間約4億立方メートルの処理済み下水が主に農業で再利用された。[ 69 ]これは農業における水使用量の約40％を占める。

ナミビア

ナミビアでは、スワコプムンド、ウォルビスベイ、ツメブ、オチワロンゴ、オカハンジャ、マリエンタール、オラニエムンド、ウィントフックなど多くの都市部で処理済み廃水の再利用が行われている。ほとんどの地域では、水は灌漑用に再利用されている。ウィントフックでは、再生水は飲料用にも使用されている。ウィントフックは50年にわたって回収水を使用している。市内の40万人の住民の現在の飲料水供給量の約30％は再生水で構成されている。[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]直接飲料水への再利用の代表的な例は、ウィントフック（ナミビア、ニューゴレアンガブ水再生プラント（NGWRP））のケースであり、そこでは45年以上にわたって処理済み廃水が飲料水と混合されている。これは、関連するリスクを減らし、水質を改善するための多重処理バリアコンセプト（すなわち、事前オゾン処理、強化凝集/溶解空気浮上/急速砂ろ過、それに続くオゾン、生物活性炭/粒状活性炭、限外ろ過（UF）、塩素処理）に基づいています。[ 73 ] [ 74 ]ナミビアの首都ウィントフックは、1968年以来、再生廃水を飲料水源の1つとして使用しており、[ 75 ]現在では市の飲料水生産量の約14％を占めています。[ 76 ] 2001年に、ウィントフック市によって新ゴレアンガブ再生プラント（NGWRP）が建設され、2002年に飲料水の供給を開始しました（1日あたり約21,000 m3の水）。[ 76 ] [ 77 ]

シンガポール

シンガポールでは、再生水は「NEWater」というブランド名で販売され、高度な浄水施設から直接ボトリングされ、教育や祝賀行事に利用されています。再利用水の大部分はシンガポールのハイテク産業で使用されていますが、少量は飲料水として貯水池に戻されています。NEWaterは、再生水から生成される超純水に付けられたブランド名です。シンガポールで「使用済み水」と呼ばれる廃水は、シンガポールでは再生プラントと呼ばれる従来の高度な廃水処理施設で処理されます。再生プラントからの排水は、海に排出されるか、さらに精密濾過、逆浸透膜、紫外線処理が施されます。

水資源の再生は、主にシンガポールがマレーシアからの輸入水に依存していることから生じる地政学的緊張のために推進された。

南アフリカ

南アフリカでは、干ばつ状況が廃水再利用の主な要因である。[ 78 ]例えば、南アフリカのビューフォート西部では、深刻な水不足を受けて、2010年末に飲料水生産用の直接廃水再生プラント（WRP）が建設された（ 1日あたり2,300 m3の生産）。[ 79 ] [ 80 ]プロセス構成は多重バリアコンセプトに基づいており、砂ろ過、UF、2段階RO、および紫外線（UV）による透過水消毒などの処理プロセスが含まれている。

ジョージ町は水不足に直面しており、IPR戦略（2009/2010）を決定しました。この戦略では、アウテニクア下水処理場からの最終処理水をUF（限外ろ過）と消毒によって非常に高い品質に処理した後、主要貯留施設であるガーデンルートダムに戻し、既存の原水と混合します。この取り組みにより、既存の供給水量は1日あたり10,000 m 3となり、飲料水需要の約3分の1に相当します。処理プロセスは、ドラムスクリーン、UF、塩素消毒で構成されています。ジョージ下水処理場には、必要に応じて追加の運用バリアとして粉末活性炭（PAC）を添加する準備が整っています。[ 78 ]

参照

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出典

さらに読む

  • ホフマン、スティーブ. 『プラネット・ウォーター：世界で最も価値のある資源への投資』ニューヨーク：ワイリー、2009年。
  • ピアース、フレッド著『川が干上がるとき：水―21世紀を決定づける危機』ボストン：ビーコン・プレス、2007年。
  • ソロモン、スティーブン『水：富、権力、そして文明をめぐる壮大な闘争』ニューヨーク：ハーパー社、2010年。
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