エジプトの実スケール下水処理場における汚濁物質と病原体除去での活性汚泥法と廃水安定化池の比較性能

下水処理が日常生活にとって重要な理由

エジプトを含む多くの乾燥国では、処理した下水が農地や緑地の灌漑にますます再利用されています。淡水が減少し気候が温暖化する世界では理にかなった対応ですが、公衆衛生の観点から重要な疑問が生じます：その水はどれほど清潔なのか、特に病気を引き起こす微生物をまだ含んでいる可能性がある場合に？　本研究はエジプトの二つの大規模処理場での下水の流れを追い、放流や再利用前にそれぞれがどれだけ汚れ、栄養塩、病原微生物を除去するかを比較します。

汚れた水を処理する二つの異なる方法

研究者らは数十万〜数百万人規模の人口を処理する二つの実スケール施設に注目しました。WWTP‑Aと呼ばれる一方の施設は「活性汚泥」方式を用い、下水を酸素と高密度の細菌群と混合して有機汚濁を急速に分解します。もう一方のWWTP‑Bは一連の開放型廃水安定化池を用いており、ここでは日光、藻類、自然発生する微生物が池を順に移る間にゆっくりと水を浄化します。両施設は同じ一般的な気候で類似した種類の下水を扱っているため、並列比較に適しています。

汚濁除去の実力はどのくらいか？

研究チームは7か月間、流入水と流出水を毎月採取し、一般的な汚濁指標を測定しました。これには有機物の量を示す化学的酸素要求量（COD）と生物化学的酸素要求量（BOD）、および河川や灌漑用水に放出された場合に藻類繁茂を促す窒素やリンなどの栄養塩が含まれます。活性汚泥プラントはCODをほぼ90％、BODを80％以上除去し、低有機物のかなり透明な流出水を残しました。対照的に池型システムの平均的なCODおよびBOD除去は約56％にとどまり、時間によって性能が大きく変動しました。池内の藻類や腐植質の高レベルが流出時の有機汚濁を高めていたと考えられます。栄養塩については両施設とも窒素とリンを削減しましたが、特にリンでは活性汚泥方式が優れており、生物学的な取り込みと化学的な結合の両方で除去していました。

有害な細菌はどうなるか？

水質の基本指標を超えて、本研究では総コリフォームや大腸菌のような糞便汚染を示す大きな細菌群に加え、サルモネラ、シュードモナス、ブドウ球菌、リステリアなど特定の病原体を追跡しました。両施設は沈降、自然死滅、そして活性汚泥の場合は凝集と汚泥とともに除去される効率などにより、細菌レベルを数桁低下させました。活性汚泥プラントは特に粒子に付着しやすい病原種で若干高いログ低減を一貫して達成しました。しかし、処理後の最終水にはいずれのシステムでも測定可能な数の細菌や病原体が残っており、追加の対策なしに放流や再利用を行うと感染リスクが残ることを示しています。

見えにくい課題：すり抜けるウイルス

ウイルスは微小で細菌より耐性があることが多いため、研究者らはアデノウイルス、ロタウイルス、細菌ウイルスのcrAssphage、体細胞コリファージなど複数のヒト関連ウイルスおよびウイルスマーカーも測定しました。ウイルスレベルの低下はおおむね1〜3桁にとどまり、細菌で見られた削減に比べてはるかに小さいことがわかりました。活性汚泥プラントはアデノウイルスのようないくつかのウイルスで概ね良好でしたが、池型がより有利なウイルスもあり、いずれの技術もウイルスを安定して非常に低いレベルまで除去するには至りませんでした。統計解析は、一般的な細菌指標が残存ウイルス量を確実に予測しないことを示しており、現行の細菌基準を満たしているからといってウイルス感染の安全性が自動的に保証されるわけではないことを強調しています。

安全な水の再利用に向けての意味

水不足に対処するために処理下水の再利用を余儀なくされる国々にとって、本研究は明確なメッセージを投げかけます。現代的な活性汚泥プラントは有機汚濁、栄養塩、細菌の除去で単純な池型システムより優れることが多い一方で、いずれの方式も耐性のあるヒト由来ウイルスの除去には苦戦します。規制で伝統的な細菌検査だけに依存すると誤った安心感を生む可能性があり、細菌数が許容範囲でもウイルスが残存することがあります。著者らは、処理性能を評価する際にcrAssphageのようなウイルス特異的な目標やマーカーを含めるべきだと主張しています。追加の処理段階や保護措置――特に人が再利用水に触れたり飛沫を吸入したりする可能性がある場面では――を導入することが、下水を健康リスクから信頼できる資源へと変えるために不可欠でしょう。

引用: Kamel, M.A., Rizk, N.M., Gad, M. et al. Comparative performance of activated sludge and waste stabilization ponds for the removal of pollutants and pathogens in full-scale wastewater treatment plants in Egypt. Sci Rep 16, 5266 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35933-4

キーワード: 下水処理, 活性汚泥, 安定化池, 水の再利用, 水系ウイルス