合流式下水道における未規制リスク因子の雨天時流出ダイナミクスの解明
【研究分野】土木環境システム
【研究キーワード】
合流式下水道越流水 / 堆積物 / 病原微生物 / ウイルス / 分布型モデル / 抗生物質 / キノンプロファイル / 雨天時汚濁流出解析 / 医薬品 / リアルタイムコントロール / 模擬降雨 / PCR
【研究成果の概要】
合流式下水道雨天時越流水に起因する未規制リスク因子として、微量化学物質や病原微生物に着目し、晴天時における負荷変動を調査するとともに、それらが合流管路内の堆積物中にどの程度存在し、雨天時にどのような流出挙動を示すのかを定量的に評価した。
まず、晴天時下水中の一般水質項目、懸濁物の粒度分布、キノンプロファイル、ウイルスを含めた病原微生物、抗生物質の24時間採水調査を実施した。生活パターンに応じた水質指標ごとの特徴的な負荷流出パターンが観測され、抗生物質の日間濃度変動には、医薬品ごとの服用パターンと体内での代謝特性が反映されていることが示唆された。
次に、給水車を利用して上流のマンホールに大量の水を投入することで雨水流入を模擬し、管路内堆積物中の流出挙動を調査した。その結果、細菌指標とウイルス指標の流出パターンに差異があることが明らかとなった。分布型モデルを用いて堆積物由来の汚濁物質の逆推定を行い、堆積物が多く存在している管渠を特定し、管渠清掃を模擬した計算モデルを示した。そして、特異的にSSが堆積している管渠の清掃により越流汚濁負荷を大幅に削減できることを示した。
また、これらの現場調査データに基づき雨天時汚濁流出解析も試み、リスクの低減・制御方法についても検討した。特に、汚濁負荷のリアルタイムコントロールを目指した下水道施設の運用・運転アルゴリズムに関する研究を進めた。自己回帰モデルによるオンライン負荷量予測モデルに、上流側観測データを追加する改良を加えた。さらに、中小降雨によるCSO発生を精緻に解析するためにオンライン流量予測モデルの改良も行った。管路内堆積物の存在を考慮して、雨天時合流式下水道由来の懸濁物質とそれに付随する未規制リスク因子の流出挙動について総合的な評価を行い、病原微生物や医薬品類を含めた汚濁負荷削減を目指した下水道施設のリアルタイム制御の可能性を検討した。
【研究代表者】