資源が限られた地域における活性汚泥廃水処理場排水管理を改善するための体細胞性大腸菌閾値アプローチ

A somatic coliphage threshold approach to improve the management of activated sludge wastewater treatment plant effluents in resource-limited regions.

• Luz Chacón
• Kenia Barrantes
• Carolina Santamaría-Ulloa
• Melissa Solano
• Liliana Reyes
• Lizeth Taylor
• Carmen Valiente
• Erin M Symonds
• Rosario Achí

抄録

水の再利用事業や表流水への放流の安全性を確保するためには、効果的な排水管理が不可欠である。従来の活性汚泥法による自治体の廃水処理では、下水に含まれる多種多様なウイルスの除去に効率が悪いことが複数の研究で明らかになっている。本研究では、資源が限られた地域の廃水処理におけるウイルス指標とヒト腸管ウイルスとの関係を調査するために、一般的に認められている統計的アプローチを用いた。コスタリカの5つの都市廃水処理場（WWTP）からの汚染水および排水サンプルを体細胞性大腸菌、ヒトエンテロウイルス、A型肝炎ウイルス、ノロウイルスジェノタイプIおよびII、ロタウイルスについて分析した。すべてのWWTPは一次処理を行い、その後、農業灌漑に間接的に使用される表流水に排出する前に従来の活性汚泥処理を行っている。その結果、5種類のヒト腸管ウイルスのうち少なくとも1種類の検出と体細胞性大腸菌の検出との間に統計的に有意な関係があることが明らかになった。多重ロジスティック回帰およびReceiver Operating Characteristic curve分析の結果、100 mLあたりの体細胞性大腸菌プラーク形成単位が3.0×10（3.5log）であることが明らかになり、検出限界（1.83×10以上のウイルス標的/100 mL）を超える腸管ウイルスに遭遇する可能性が高くなった。さらに、提案されている閾値を満たした下水処理場排水を間接的に再利用している農家を対象に、定量的な微生物リスク評価を実施した。その結果、推定された年間累積疾病負担中央値は世界保健機関（WHO）の勧告に適合していた。提案された閾値をコスタリカやその他の地域で使用するためには、今後の研究が必要です。効果的な廃水管理は、直接的・間接的な水の安全な再利用を確保するために極めて重要であるが、それにもかかわらず、世界保健機関（WHO）が確立したウイルスログ削減値管理アプローチを採用している国はほとんどない。本研究では、活性汚泥処理廃水を間接的に再利用するために、ウイルスログ削減値の枠組みに代わる、あるいは補完的なアプローチを検討しました。具体的には、一般的に知られている統計的手法を用いて、統計的に健全な体細胞性大腸菌閾値を特定し、ヒト腸管ウイルスの検出可能性を高めることに成功した。本研究は、ウイルスログ低減値の枠組みに代わるアプローチを示しており、廃水の再利用や排水管理の改善に適用することができる。

Effective wastewater management is crucial to ensure the safety of water reuse projects and effluent discharge into surface waters. Multiple studies have demonstrated that municipal wastewater treatment with conventional activated sludge processes is inefficient for the removal of the wide spectrum of viruses in sewage. In this study, a well-accepted statistical approach was used to investigate the relationship between viral indicators and human enteric viruses during wastewater treatment in a resource-limited region. Influent and effluent samples from five urban wastewater treatment plants (WWTP) in Costa Rica were analyzed for somatic coliphage and human enterovirus, hepatitis A virus, norovirus genotype I and II, and rotavirus. All WWTP provide primary treatment followed by conventional activated sludge treatment prior to discharge into surface waters that are indirectly used for agricultural irrigation. The results revealed a statistically significant relationship between the detection of at least one of the five human enteric viruses and somatic coliphage. Multiple logistic regression and Receiver Operating Characteristic curve analysis identified a threshold of 3.0 ×10 (3.5-log) somatic coliphage plaque forming unit per 100 mL, which corresponded to an increased likelihood of encountering enteric viruses above the limit of detection (>1.83×10 virus target/100 mL). Additionally, quantitative microbial risk assessment was executed for famers indirectly reusing WWTP effluent that met the proposed threshold. The resulting estimated median cumulative annual disease burden complied with World Health Organization recommendations. Future studies are needed to validate the proposed threshold for use in Costa Rica and other regions. Effective wastewater management is crucial to ensure safe direct and indirect water reuse; nevertheless, few countries have adopted the virus log reduction value management approach established by the World Health Organization. In this study, we investigated an alternative and/or complementary approach to the virus log reduction value framework for the indirect reuse of activated sludge treated wastewater effluent. Specifically, we employed a well-accepted statistical approach to identify a statistically sound somatic coliphage threshold value, which corresponded to an increased likelihood of human enteric virus detection. This study demonstrates an alternative approach to the virus log reduction value framework, which can be applied to improve wastewater reuse practices and effluent management.

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