SATOH LABORATORY

Microbial ecology, sewer processes, and sustainable water and wastewater management

下水道で未来を考えよう

管路内下水浄化

 大学での下水道についての研究は、圧倒的に下水処理場での処理技術についてのものが多いのですが、当研究室では下水管も含めて下水道システム全体について研究しています。社会のインフラとして一見揺るぎのないように見える下水道ですが、しかし、人口減少による事業収入の減少や施設の老朽化といった困難に直面しています。また、今日の下水道はまだまだ最適化された姿のものではないのかもしれません。近代下水道が生まれておよそ150年たちますが、それを下水管の帳簿上の寿命(50年)で割ると、まだ3世代しかたっていません。その一方、皆さんがお使いのスマートフォンは、何世代目のものでしょうか?下水道は寿命が長いので、その分変化もゆっくりです。そして、それだけに、まだ最適化できる余地が多分に残っているのです。

 例えば、

 

  • ジュースに含まれる糖分は、私たちの口に入れば私たち自身のエネルギー源になります。しかし、下水に流してしまうと、わざわざエネルギーを投入して下水から除去しなければいけません。糖分の持っているエネルギーは、下水処理では有効には使われていないのです。

  • 作物を作るためには窒素やリンなどの肥料が用いられます。肥料成分は作物に吸収され、やがて、私たちの口に入ります。作物に含まれていた窒素やリンは無機化され、屎尿とともに排出され、下水に入ります。窒素やリンは、肥料として有効利用できれば良いのですが、海や湖に排出されると植物プランクトンに利用され、赤潮などの問題を引き起こします。

  • 下水道は、処理にかかる費用を節約するために、どうしても大規模化しがちです。ところが、大規模化は下水処理水や下水とともに処理場に集まる窒素やリンといった栄養塩の有効利用をしにくくする傾向があります。例えば海岸線にある下水処理場から農業による水需要のある内陸部に処理水を輸送するのは容易ではありません。

 

 当研究室が現在最も力を入れて取り組んでいるのは、下水管の中で下水の水質をある程度改善してしまうような技術の開発です。通常下水管は下水を輸送するだけの装置だったのですが、工夫をするとある程度水質浄化装置としても使えそうであることがわかってきています。管内に微生物のすみかとしてスポンジのような素材(微生物担体)を設置し、また、微生物担体が下水の流量変動に伴って下水と空気に交互に接触するようにすることで、下水中の有機成分の酸化分解を促進するのです。自然のプロセスを活用し、省エネルギーでの水処理を可能とします。もしうまくいけば、下水処理場の機能を今よりも大幅に簡素化できます。さらに、下水処理場が安価に建設・運転できるようになれば、下水処理場を分散配置し、処理水や窒素リンなどの栄養塩を再利用しやすくできるかもしれません。

 一緒に下水道について学びながら、社会の仕組みや微生物の持つ能力について研究しませんか。

Hiroyasu Satoh

Professor

Socio-Cultural Environmental Studies

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下水管と下水道

佐藤弘泰

education

1989 :: Bachelor (Dept. Urban Eng, UT)

1991 :: Master (Dept. Urban Eng., UT)

1996 :: Doctor (Dept. Urban Eng., UT)

specialization

:: Microbial ecology

:: Sewerage

:: Wastewater management

RESEARCH ITEMS

Most of the research on sewerage  is about the treatment technology at the sewage treatment plant but, in our laboratory, we are studying the entire sewer system including the sewage pipes. Although the sewer system looks like a steady infrastructure, it faces difficulties such as a decline in business income and a deterioration of facilities due to the depopulation. Also, today's sewers may not have been optimized. It has been approximately 150 years since modern sewerage was born but looking at the avergae lifespan of the sewer pipe which is approximately 50 years, the sewer system is three generations young. In contrast to other technology being used today, what generation of smartphones do you use? Because the sewer has a long life, its change is slow and that is why there is still room for optimization.

Our laboratory is currently working on the development of technologies that will improve the quality of sewage as it flows through the sewer pipe. Normally, the sewer pipe was a device only for transporting sewage, but it has been found that it is possible to use it as a water purification device to some extent by devising it. By placing a sponge-like material (a microorganism carrier) as a microbe in the tube and by making the microorganism carrier contact sewage and air alternately as the flow rate of the sewage fluctuates, organic components in the sewage Promote the oxidative degradation of We utilize natural processes to enable water treatment with energy saving. If done well, the functions of the sewage treatment plant can be significantly simplified. Furthermore, if the sewage treatment plant can be constructed and operated inexpensively, it may be possible to distribute the sewage treatment plant and make it easier to reuse treated water and nutrients such as nitrogen phosphorus.

Would you like to study the mechanisms of society and the ability of microorganisms while learning about sewerage together?