1. 汚泥処理・処分技術
現在の国際的な汚泥処理・処分プロジェクトから見ると、一般的な汚泥処理方法は、好気性発酵（堆肥化）、嫌気性消化、乾燥、焼却などであり、汚泥の処分方法は、土地利用、埋立、総合利用などがあり、国情の違いにより、各国が採用する処理方法や技術も異なります。
1.1 好気性発酵
汚泥の好気性発酵技術は、汚泥中の微生物を利用して発酵させる新しい生物処理技術であり、実際の応用では、無害、削減、資源の豊富な効果を達成でき、経済的、実用的、外部エネルギーが不要、二次汚染がないという特徴があります。現在、国内外の研究者は、堆肥化プロセスにおける状態制御、重金属制御、窒素保持技術、技術プロセスについて広範な研究を実施し、多くの貴重な成果を達成しています[2-7]。数十年の開発を経て、汚泥の好気性発酵技術は大きな進歩を遂げましたが、大量の補助材料が必要であること、臭気を制御することが難しいこと、人や動物の健康や安全上のリスクが存在することなど、技術理論とプロセスにはまだいくつかのボトルネックがあります。好気性発酵技術には、依然として大きな改善の可能性があります。
1.2 嫌気性消化
汚泥の嫌気性消化とは、通性および嫌気性細菌が嫌気性条件下で汚泥中の生分解性有機物を二酸化炭素、メタン、水などの安定した物質に分解し、同時に汚泥の容積を減らし、臭気を取り除き、寄生虫の卵を殺し、消化過程で生成されるバイオガスをリサイクルするプロセスを指します。汚泥の嫌気性消化は、効率的なエネルギー回収と環境への影響が少ないため、現在、汚泥の安定化と資源利用のために国際的に最も広く使用されている方法です。国際的に多くの学者が嫌気性消化技術の研究に取り組んでおり[8]、この技術は広く応用され開発されています。全体として、汚泥の嫌気性消化技術は中国で画期的な進歩を遂げていません。主要な技術と設備は主に輸入に依存しており、投資額が比較的高く、運用効率が悪いです。バイオガスの利用には障害があり、これらが中国でのこの技術の推進と応用の制限要因となっています。
1.3 乾燥焼却
汚泥焼却[9]とは、過剰な空気供給の条件下で汚泥を加熱し、高温（850〜1100℃）で酸化、熱分解し、有機物や病原菌を完全に破壊するプロセスを指します。焼却装置にはさまざまなタイプがあり、現在最も一般的に使用されているものには、垂直多段焼却炉、回転焼却炉、流動焼却炉などがあります。省エネ目標を達成するためには、焼却前にまず汚泥を乾燥させ、その水分含有量を大幅に減らす必要があります。そのため、現在の汚泥焼却プロジェクトでは、一般的に乾燥と焼却を組み合わせた処理プロセスを採用しています。
1.4 土地利用
土地利用とは、汚泥（好気性発酵または嫌気性消化後）を農地、野菜畑、果樹園、芝生、緑化、土壌改良などに直接的または間接的に使用すること、または一定の基準を満たす汚泥を埋立地の覆土として使用することを指します。近年、米国、カナダ、一部のEU諸国では、汚泥要件を満たす汚泥を直接または好気的に発酵させて緑化、土地の修復などの目的に使用する土地利用技術の使用を奨励しています。研究は主に、汚泥の安定化と無害な土地利用方法、汚泥の肥料効率、作物の収量増加における価値に焦点を当てています。また、汚泥が土壌の質、植物、汚染制御に及ぼす潜在的な影響についても関連する研究が行われています[10-14]。
1.5 海洋投棄
海洋投棄は操作が簡単で、沿岸都市にとって処理コストは比較的低い。しかし、生態学的な意識が高まるにつれて、人々はヘドロの海洋投棄が海洋生態環境に及ぼす可能性のある影響についてますます懸念している。米国は1988年にヘドロの海洋投棄を禁止し、1998年末からは、欧州共同体都市廃水処理法（91/271/EC）により、加盟国によるヘドロの海洋投棄が禁止されている。中国政府は1994年初めに3つの国際協定を受け入れ、1994年2月20日から産業廃棄物と下水ヘドロを海洋投棄しないと約束した。
1.6 衛生埋立地
汚泥衛生埋立は1960年代に始まり、埋立操作が簡単で、コストが低く、適応性が強い。汚泥は別々に埋め立てることも、他の固形廃棄物（都市ゴミなど）と一緒に埋め立てることもできる。しかし、いくつかの問題がある[15]：汚泥の水分含有量が高く、浸出液が高濃度の有機廃水であるため、二次汚染を防ぐために収集して処理する必要がある。埋立地での圧縮機械の難易度が高まっている。埋立地の衛生状態が悪い。
国内外の汚泥処理の現状
2.1 海外における汚泥処理・処分の現状
海外における都市下水汚泥の処理と処分は、ほぼ 100 年の歴史があります。有効利用であれ、埋め立て処分であれ、汚泥処理の目的は他の廃棄物処理と同じで、減量、安定化、無害化、資源化です。この目標を達成するには、さまざまな機械と処理構造を有機的に組み合わせて、汚泥処理および処分システムを形成する必要があります。汚泥処分の基本的な手順は、濃縮、脱水、乾燥、焼却などであり、これらはすべて汚泥の濃縮に役割を果たすことができます。通常の状況では、海外の都市の汚泥処理システムのプロセスフローは、一般的に次の 4 つのカテゴリで構成されています [16]。（1）原汚泥→濃縮→脱水→脱水ろ過ケーキの処分。（2）生汚泥→濃縮→脱水→焼却→灰分の処分。（3）生汚泥→濃縮→消化→脱水→脱水ろ過ケーキの処分。 （4）生汚泥→濃縮→消化→脱水→焼却→灰分の処分。日本の下水処理場318カ所の統計[17]によると、汚泥処理方法（1）が34％、方法（2）が8.8％、方法（3）が26％、方法（4）が5.7％を占めています。日本の汚泥最終処分の主な方法は焼却であり、総汚泥処分量の約55％を占めています。米国環境保護庁の推計によると、政府が1972年に水質浄化規則を発行して以来、汚泥の量は年々急増し、2010年には820万トンに達しました。英国では、データ[18,19]によると、下水処理から発生する汚泥の年間生産量は乾燥汚泥で110万7000トンです。英国における汚泥の最終処分の主な方法は農業（46.6％）であり、次いで海への汚泥排出（33.5％）となっている。環境問題が深刻化する中、欧州共同体は協定で下水汚泥の海への排出期限を1998年12月31日と定めており、これは英国の汚泥の33.5％が陸地処分に転用されることを意味する。現在、英国で埋め立てに利用される汚泥の割合は比較的小さく、汚泥処理能力のわずか8％を占めるに過ぎない。長期的には、英国における汚泥処理の発展方向は、嫌気性消化、化学処理または熱処理、農地での長期保管によって処理された汚泥の再利用である。現在、世界中で一般的に使用されている汚泥処理方法には、農業利用、埋め立て、海上処分、焼却などがあります。米国と英国は主に農業に依存し、西ヨーロッパは主に汚泥埋め立てに依存し、日本は主に焼却に依存し、オーストラリアは主に汚泥埋め立てと海上処分に依存しています。 EU諸国は、汚泥処理の発展動向について包括的な分析を実施しました[20]。利用可能な土地面積、処理コスト、ますます厳しくなる環境基準、資源回収政策の普及、および今後10〜20年間の汚泥特性の大幅な変化などの要因により、2005年にEU諸国が採用した汚泥処理方法の割合は次のようになりました。リサイクルが45％、焼却が38％、埋め立てが17％を占めました。
2.2 家庭汚泥処理・処分の現状
中国の一部の中小都市では、基本的に下水処理施設が建設されておらず、下水処理場がある大中都市でも、90％以上の汚泥処理施設が整備されていない。建設された下水処理場の70％以上が、未処理の汚泥を直接農業用に利用している。消化槽のある下水処理場であっても、消化汚泥はわずかに脱水された後、直接農業用に利用されるため、汚泥利用の衛生基準を満たすことが難しい。汚泥処理技術は先進国に比べて相対的に遅れている。中国ですでに稼働している都市下水処理場から見ると、汚泥処理プロセスには、汚泥濃縮、安定化、脱水、最終処分の4つの主要なプロセスが含まれます。現在、中国では下水処理場の汚泥を埋立や都市緑化に利用し始めており、汚泥を基質として農業用などの複合肥料を生産し始めている。しかし、全体的な状況は、依然として主に汚泥の土地利用、農業への利用の形で進行しています。中国の汚泥管理では、病原菌、重金属、有毒有機化合物などの物理化学指標、および臭気などの感覚指標の制御が不十分であるため、汚泥のさらなる処理と利用は限られています。国内の汚泥処理技術の割合は、農業利用が44.83％、陸上埋め立てが31.03％、汚泥以外の処理が13.79％、緑化が3.45％、焼却が3.45％、ゴミとの混合埋め立てが3.45％となっています。国内の汚泥の13.79％は処理されておらず、環境に多大な脅威をもたらします。汚泥が発する悪臭は深刻な汚染を招き、病原菌は人体の健康に潜在的な脅威をもたらし、重金属や有毒で有害な有機化合物は地表水や地下水系を汚染します。この現象の原因としては、中国では汚泥処理と処分の開始が遅れたため、多くの都市が都市計画全体に汚泥処分場を組み込んでおらず、多くの下水処理場では適切な汚泥処分方法と処分場を見つけるのが困難になっていること、わが国の汚泥利用の基盤が弱く、人々の汚泥利用に対する理解が著しく不足していることなどが挙げられます。汚泥の最終処分に対する関心が欠けており、一部の有害汚泥の最終処分に隠れた危険が残っています。汚泥の利用率はあまり高くなく、下水処理場の汚泥の一部は環境衛生部門によって保管され、郊外に直接積み上げられているだけです。汚泥を恣意的に積み上げると、二次汚染や汚泥資源の浪費が起こりやすくなります。そのため、我が国が現在直面している課題は、増大する下水汚泥を解決するために、汚泥処理技術を早急に開発することです。
3 汚泥処理・処分技術の開発動向
近年、いくつかの新興技術が登場しており、例えば、汚泥のプラズマ処理技術は、都市の有機廃棄物の処理に徐々に適用されつつあります。スウェーデン、米国、ドイツ、日本などの国々は、一定規模のプラズマ処理プラントを建設しており、近年中国でも発展しています[21]。新しく開発された超音波汚泥処理技術は、音響エネルギー利用の効率とエネルギー消費のために広く使用されていませんが、他の汚泥処理プロセスとの併用には広い見通しがあります。世界中の先進国では、汚泥を建築材料として利用する複数の技術が比較的成熟しており、その中でも、建築用レンガ、軽量材料、セメント材料などの技術は、日本やドイツなどの国で大規模生産と応用を開始しているか、大規模生産と再利用を計画しています。汚泥の改質による吸着剤、活性炭の製造、バインダーとしての使用、汚泥の油化、塩素化化合物の分解など、汚泥の他の処理および処分方法は、ある程度研究されていますが、まだ探索研究段階にあります。数十年にわたる発展を経て、欧米や日本などの先進国では、比較的完成された汚泥処理・処分技術ルート[22]が形成され、関連機器の応用も成熟し、関連する法律、規制、基準も比較的整っています。近年、日本は汚泥処理・処分の技術ルートを戦略的に調整し、徐々に汚泥の資源利用へとシフトしており、汚泥の焼却灰分も建材の製造に利用されています。まとめると、欧米や日本などの先進国における汚泥処理・処分の全体的なアプローチは、汚泥の資源利用であり、土地利用が主な方法であり、汚泥処分の方向を奨励しています。したがって、嫌気性消化、好気性発酵、土地利用、建材製造などの資源利用技術は、国際的な汚泥処理・処分の研究焦点となるでしょう。汚泥の無害処理を確保しながら、汚泥の最大利用を達成することは、国際的な汚泥処理・処分分野の発展の傾向となっている。
4 結論
現在、中国で発生した汚泥は約48％で、そのうち28％は土地利用と埋め立てが48％、焼却が3、45％、13、79％は適切に処分されておらず、全体的な状況は主に土地利用の形をとっており、大部分は農業に使用されています[23]。適切に処分されていない汚泥はまだ大量にあり、環境に潜在的な危険をもたらす可能性があります。人口が多く、資源とエネルギーが比較的少ない中国の基本国情と相まって、汚泥の再利用技術は開発に非常に価値があります。今後、汚泥の資源利用とエネルギー利用は、国内の汚泥産業の重要な発展方向となることがわかります。
