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2016 年度 実績報告書

下水資源の循環灌漑利用システム開発をめざした国際水質基準と健康影響シナリオの確立

研究課題

研究課題/領域番号 15H05339
研究機関木更津工業高等専門学校

研究代表者

大久保 努  木更津工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (60581519)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード下水処理水の灌漑利用 / 水系感染リスク / 社会工学的評価
研究実績の概要

日本の標準活性汚泥法では,流入下水に対する最終処理水の除去率として大腸菌2.6 log,ノロウイルス(GⅠ・GⅡ合算コピー数として)0.9 log(PMA処理無),1.4 log(PMA処理有)程度の減少が確認された。インドの下水処理UASB+ポンドシステムでは,大腸菌1.1 log,ノロウイルス1.3 log(PMA処理無),UASB+DHSシステムでは大腸菌0.6 log,ノロウイルス1.6 log(PMA処理無)の減少であった。この結果,大腸菌除去はポンドシステム,ノロウイルス除去はDHSシステムに優位性があることが示唆された。エジプトの下水処理最初沈殿池+DHSシステムでは,大腸菌2.1 log,ノロウイルス0.5 log(PMA処理無)の減少が確認された。
PMA処理では失活状態のウイルスが増幅不可能になり,処理無試料と比較して定量濃度は低くなるはずであるが,日本の下水12試料中6試料ではPMA処理有の方が処理無より高い濃度で検出されたり,またはどちらか一方のみしか検出されないなど疑問が残った。一方,インド試料では12試料中1試料のみ濃度の逆転が見られたが,日本の試料と比べて異常値と判断できるものは少なかった。日本の試料はPMA試薬の反応を阻害するような因子が含まれている可能性が示唆されたが,これについては今後の検討課題としたい。
得られた結果より,大腸菌感染リスク(年間許容値10-4 /年)とノロウイルスの健康影響評価(DALY,年間許容値10-6 DALY/年・人)を,各国の灌漑利用の現状を踏まえた条件(曝露頻度,曝露量)で評価した。その結果,日本の標準活性汚泥法の最終処理水を単数栽培(大麦,とうもろこし,水稲)で使用することは,大腸菌においては許容値を満足するがノロウイルスでは許容値を上回る結果が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

これまで主として日本,インド,エジプトで稼働中の下水処理システムを対象に,流入下水,中間処理水,最終処理水等の大腸菌とノロウイルスを測定し,システムの除去性能や処理水を再生水として灌漑利用した際の農業従事者へのリスク評価を進めてきた。リスク評価では曝露量や曝露頻度が各国の日射量や降雨量,作物品種の違いにより大きく異るため,土壌水分量や降雨量を加味した必要灌漑水量を再生水で補ったと想定して評価するなど,現地の実情に合致した評価条件が整いつつある。今後は,実験室に設置した下水処理DHSリアクターおよび実際に使用されている灌漑水も評価試料とし,分析試料数やターゲットとするウイルス種を増やして衛生リスクの信頼性を高めていく。

今後の研究の推進方策

平成29年度は,下水及び下水処理水,灌漑水等の試料に対し衛生指標細菌およびウイルスを含めた水質調査を継続する。その調査結果を踏まえて,下水処理システム設置による指標細菌およびウイルスの低減効果を調査し,下水処理水利用時の農業従事者に対する健康リスクを評価する。これまでに得られた実験データや既往研究の文献値よりウイルス別の除去効果を下水処理技術別にデータベース化し,例えば下水処理システムの維持費用(電力量)と除去性能(log)を考慮した評価を行い,現地に適用可能な下水処理システムを提案する。また追加研究として,下水を用いた農作物栽培を行い,野菜果肉中の細菌濃度や野菜表面に付着した細菌の消長を測定し,野菜消費者に対する健康リスクを評価する上で必要な基礎データの収集を行う。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] IIT Roorkee/Aligarh Muslim University/TERI University(India)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      IIT Roorkee/Aligarh Muslim University/TERI University
  • [国際共同研究] EJUST/NRC(Egypt)

    • 国名
      エジプト
    • 外国機関名
      EJUST/NRC
  • [雑誌論文] 開発途上国における実機スケールDHSリアクターのスタートアップ特性および高有機物負荷条件下における有機物処理性能2017

    • 著者名/発表者名
      野本直樹,Vinay Kumar Tyagi,Muntjeer Ali,Komal Jayaswal,Namita Maharjan,井口晃徳,幡本将史,大久保努,高橋優信,久保田健吾,多川正,上村繁樹,山口隆司,原田秀樹
    • 雑誌名

      水環境学会誌

      巻: 40 ページ: 11-19

    • DOI

      10.2965/jswe.40.11

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Removal of human pathogenic viruses in a down-flow hanging sponge (DHS) reactor treating municipal wastewater and health risk of the use of effluent for agricultural irrigation2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, N., Oshiki, M., Ito, T., Segawa, T., Hatamoto, M., Kato, T., Yamaguchi, T., Kubota, K., Takahashi, M., Iguchi, A., Tagawa, T., Okubo, T., Uemura, S., Harada, H., Motoyama, T., Araki, N., Sano, D.
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 110 ページ: 389-398

    • DOI

      10.1016/j.watres.2016.10.054

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of a new non-aeration-based sewage treatment technology: Performance evaluation of a full-scale down-flow hanging sponge reactor employing third-generation sponge carriers2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Okubo, Kengo Kubota, Takashi Yamaguchi, Shigeki Uemura, Hideki Harada
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 102 ページ: 138-146

    • DOI

      10.1016/j.watres.2016.06.035

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 一次沈殿+DHSシステムによる衛生指標微生物の処理性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      長町晃宏,井口晃徳,瀬戸雄太,久保田健吾,押木守,荒木信夫,大久保努,上村繁樹,高橋優信,原田秀樹,多川正
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 72 ページ: III_187-III_195

    • DOI

      10.2208/jscejer.72.III_187

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 下水処理DHSリアクターの運転条件がウイルス除去性能に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      井口晃徳,久保田健吾,長町晃宏,瀬戸雄太,稲葉愛美,押木守,荒木信夫,大久保努,上村繁樹,高橋優信,多川正,原田秀樹
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [学会発表] 初沈+DHSシステムにおける処理水質の長期安定性に関する検証2017

    • 著者名/発表者名
      長町晃宏,景政柊蘭,井口晃徳,久保田健吾,押木守,荒木信夫,大久保努,上村繁樹,高橋優信,原田秀樹,多川正
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [学会発表] インドアグラ市に建設された実規模スケール下水処理DHSリアクター有機物処理特性2017

    • 著者名/発表者名
      野本直樹,幡本将史,山口隆司,原田秀樹,井口晃徳,大久保努,高橋優信,久保田健吾,多川正,上村繁樹
    • 学会等名
      初沈+DHSシステムにおける処理水質の長期安定性に関する検証
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [学会発表] 下水灌漑におけるウイルスを対象とした健康リスク評価2017

    • 著者名/発表者名
      田中周弥,大久保努,上村繁樹,多川正,井口晃徳,押木守,荒木信夫,高橋優信,久保田健吾,原田秀樹
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [学会発表] 乾燥途上国における下水の灌漑再利用のための処理システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      景政柊蘭,長町晃宏,多川正,久保田健吾,井口晃徳,押木守,荒木信夫,大久保努,上村繁樹,高橋優信,原田秀樹
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [学会発表] ナノ流路デバイスを用いた下水中RNAウイルス定量およびタイピング:DHSリアクターへの適用例2017

    • 著者名/発表者名
      押木守,小林直央,伊藤寿宏,幡本将史,山口隆司,久保田健吾,井口晃徳,原田秀樹,荒木信夫,佐野大輔,瀬川高弘,加藤毅,多川正,大久保努,上村繁樹,本山毅宜,高橋優信
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [学会発表] 下水灌漑の2毛作栽培を想定したウイルス対象の健康影響評価2017

    • 著者名/発表者名
      田中周弥,丸山涼介,大久保努,上村繁樹
    • 学会等名
      土木学会第44回関東支部技術研究発表会
    • 発表場所
      埼玉大学(埼玉県・さいたま市)
    • 年月日
      2017-03-07 – 2017-03-08
  • [学会発表] アグラ実規模DHSプラントで形成されたDHS担体付着汚泥の性状2017

    • 著者名/発表者名
      池田弥生,大久保努,上村繁樹,野本直樹,山口隆司,原田秀樹
    • 学会等名
      土木学会第44回関東支部技術研究発表会
    • 発表場所
      埼玉大学(埼玉県・さいたま市)
    • 年月日
      2017-03-07 – 2017-03-08
  • [学会発表] Removal and oxygen consumption of retained sludge for organic matter, ammonium, and sulfur in a practical-scale down-flow hanging sponge sewage-treatment reactor2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki NOMOTO, Muntjeer ALI, Komal JAYASWAL, Akinori IGUCHI,Masashi HATAMOTO,Tsutomu OKUBO,Masanobu TAKAHASHI,Kengo KUBOTA, Tadashi TAGAWA,Shigeki UEMURA,Takashi YAMAGUCHI,Hideki HARADA
    • 学会等名
      Annual International Conference on Sustainable Energy and Environmental Science
    • 発表場所
      Hotel Fort Canning (Singapore, Singapore)
    • 年月日
      2017-03-06 – 2017-03-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Removal efficiency regarding human infectious viruses through a Down-flow Hanging Sponge reactor treating municipal wastewater2016

    • 著者名/発表者名
      Iguchi A, Kubota K, Nagamachi A, Seto Y, Inaba M, Oshiki M, Araki N, Okubo T, Uemura S, Takahashi M, Tagawa T, Harada H
    • 学会等名
      International Society of Food and Environmental Virology
    • 発表場所
      Hotel Sakurai(Gunma, Japan)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Treatment Performance of Practical-Scale Down-flow Hanging Sponge Reactor Using Sixth-Generation Hard Sponge Media2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Okubo, Akinori Iguchi, Masanobu Takahashi, Kengo Kubota, Shigeki Uemura and Hideki Harada
    • 学会等名
      13th IWA Specialized Conference on Small Water and Wastewater System
    • 発表場所
      Aegli Zappiou(Athens, Greece)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
    • 国際学会
  • [学会発表] インドにおける下水処理UASBの処理性能および後段処理DHSのスタートアップ特性2016

    • 著者名/発表者名
      野本直樹,幡本将史,山口隆司,Vinay Kumar Tyagi,Muntzir Ali,高橋優信,久保田健吾,原田秀樹,大久保努,上村繁樹,多川正,井口晃徳,Komal Jayaswa
    • 学会等名
      第19回日本水環境学会シンポジウム
    • 発表場所
      秋田県立大学(秋田県・秋田市)
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-15
  • [学会発表] 実規模スケール下水処理DHSリアクターの有機物除去および酸素消費特性2016

    • 著者名/発表者名
      野本直樹,幡本将史,山口隆司,Muntzir Ali,高橋優信,久保田健吾,原田秀樹,大久保努,上村繁樹,多川正,井口晃徳,Komal Jayaswa
    • 学会等名
      平成28年度土木学会全国大会第71回年次学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [学会発表] 都市下水処理を目的とした一次沈殿槽+DHSリアクターを用いた処理性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      長町晃宏,景政柊欄,野村妃奈,多川正,井口晃徳,押木守,荒木信夫,大久保努,上村繁樹,久保田健吾,高橋優信,原田秀樹
    • 学会等名
      平成28年度土木学会全国大会第71回年次学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [備考] Researchgate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Tsutomu_Okubo

  • [備考] Researchmap

    • URL

      http://researchmap.jp/read0150357

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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