土木技術資料 54-4(2012)

特集：水 質各種下水処理条件でのノロウイルスの除去特性
諏訪守 ＊ 岡本誠一郎 ＊ ＊ 桜井健介 ＊ ＊＊ 内田勉 ＊ ＊＊＊

いて実施した。上記 2.1 における流入下水の採水

1．はじめに 1ノ ロ ウ イ ル ス （ NV） と は 、 毎 冬 季 に 流 行 す る
感 染 性胃 腸 炎の 原 因ウ イル ス の 1 つで あり 、 下痢、嘔吐、腹痛、発熱等を引き起こす。感染者か時刻をスタ－ト時間とし 4 時間間隔で 6 回の採水を行った。処理水は施設滞留時間を考慮し流入下水と同様に 4 時間間隔で 6 回の採水とした。
表-1

らの排泄物等に含まれることから、下水道処理区

処理場
ABC
D内であれば下水道を通じ下水処理場へ流入する。
活性汚泥処理により一定の割合で NV は除去されるが、放流先の水利用の形態によっては、下水処理場にてより高度な除去が求められる可能性があEる。また、その感染リスクの適正な評価にあたっては、各種下水処理法による負荷の削減量を明らかにする必要がある。
本報では、まず各種下水処理法として標準的な活性汚泥処理法を含め、窒素やりんの高度除去法である生物学的高度処理法などによる NV の除去率を明らかにし、その除去率に及ぼす影響因子を評価した。また、下水処理場における負荷削減量を明確にするため、冬季の感染性胃腸炎の流行期において日間変動の調査により流入と流出濃度を評価したので、それらの結果について報告する。
なお、高度処理法の除去率は、他の下水処理条
件下との比較のため、一部既報１）のデ－タを活P.P.

評価対象とした各種の下水処理法

下水処理法 「略称」
標準活性汚泥法 「標準法」
標準活性汚泥法（一部嫌気･好気法） 「標準法」
２
標準活性汚泥法（一部 A /O法） 「標準法」
オキシデーションディッチ法 「OD法」
凝集剤添加活性汚泥法 （4mg-Al/L）「凝集法」２
嫌気･無酸素･好気法 「A /O法」
修正Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ法 「修正法」
循環式硝化脱窒法 「循環法」
標準活性汚泥法、凝集剤添加活性汚泥法 （5、10mg-Al/L）

2.3 ノロウイルスの定量法
水試料から安定的なウイルス定量値を得るため、ポリエチレングリコ－ル(PEG)沈殿法により試料の濃縮を行い、ウイルス濃縮液を作成した。濃縮液 中の ウイ ルスは 、リ アル タイ ム RT-PCR 法 により定量を行った。ウイルス遺伝子の抽出､精製､逆転写反応の後、リアルタイム PCR に供した。
NV の検出に用いたプライマ－、プロ－ブおよび反 応 条 件 は 、「 ノ ロ ウイル ス の 検 出法 に つ いて 」
２）に準じた。ヒトに感染する NV の遺伝子群はGⅠ 群 (GⅠ )、 GⅡ 群 (GⅡ )に 大 別 さ れ る た め 、 定用することで評価を行った。

量 値 は GⅠ､GⅡ に分 け示 し た 。な お 、現 在 のと

2. 評価方法

ころ NV は細胞培養法により増殖が不可能なため、

2.1 各種下水処理法による除去率の評価

定量評価手法は遺伝子数を測定するリアルタイム

評価対象とした下水処理法を表-1 に示す。4 県

RT-PCR(ReverseTranscriptionPolymeraseに存在する 5 ヶ所の下水処理場を対象にした。AChain Reaction)法 に 限定 さ れて おり 、 感染 能力～ E 処 理 場 の 処 理 水 量 は 2,500～ 110,000m /日（生死）の有無は判定できない。の範囲 （ P.P.除 く）であった。 流入下水では有 機

3. 実験･調査結果

３

物･SS 濃度の高い時間帯を対象に、処理水は流入下水を採取の後に施設滞留時間を考慮し採取した。調査時期は各処理場により異なるが、9 月から翌年の 3 月の間に実施した。

3.1.1 水処理方式による除去率の違い
水 処 理 方 式 に よ る 除 去 率 の 違 い を 図 -1､2 に 示す 。 凝 集 剤 添 加 活 性 汚 泥 法 (10mg-Al/L) に よ る

2.2 日間変動の調査
日間変動の調査は、感染性胃腸炎の流行期の 1
月に C、D、E 処理場、2 月に A、B 処理場にお────────────────────────Removal Quality of Norovirus by Wastewater treatment
Conditions.
※
土木用語解説：リアルタイムRT-PCR法、プライマ－とプロ－ブ、log除去

3.1 各種下水処理法による除去率の評価結果

NV の除去率が最も高く GⅠで 3.5log(99.97%)、
GⅡは 3.8log(99.98%)である。次いで、生物学的窒 素 ･ り ん の 高 度 除 去 法 で あ る A ２ /O 法 、 修 正Bardenpho 法 、 循 環 式 硝 化 脱 窒 法 の 順 で 高 く 、ともに GⅡで 3log(99.9%)程度の平均除去率が得－ 18 －

土木技術資料 54-4(2012)

2

1
凝10

A2

図-1

修標C
OD 凝５ 凝E
各種下水処理法循

両指標での相関関係を見出すことには至らなかっ
たが、高度処理法の場合には HRT を長時間としな く て も 標 準 法 や OD 法 と 比 較 し て 高 い 除 去率

標準法
(A処理場)
標準法
（ PP）
標準法
(B処理場)

NVGⅠ除去率（ｌｏｇ）

HRT が 長時 間ではないため広 範な比較は行 えず
凝集法(E処理場)
凝集法(PP,5mg-Al/L)
OD 法（ D処理場）標準法（ C処理場）
循環法（ E処理場）

3

つ い て 整 理 し た 結 果 を 図 -4 に 示 す 。 必 ず し も修正法
（ E処理場）
Ａ２Ｏ法（ E処理場）

4よりも高い傾向を示した。さらに、高度処理法に凝集法(PP,10mg-Al/L)

5が得ら れているケ－ スが多かっ た。 ML(V)SS 濃度と NV 除去率の関係を整理し図-5、6 に示す。
標準法と OD 法では、ML(V)SS 濃度が高濃度と標B標P標Aなることで NV 除去率も向上しており相関関係が各種下水処理法によるNVGⅠの除去見られた。一方、高度処理法では両指標間に相関32関係は 見られず、 ML(V)SS 濃 度を高濃 度とし なくても比較的高い除去率が得られていた。標準法や OD 法では HRT や ML(V)SS 濃度に NV 除去率が依存すると考えられたが、高度処理法ではその影響が見られなかった。

標準法（ A処理場）
標準法
（PP)
標準法
（ B処理場）

NVGⅡ除去率（ｌｏｇ）

4

凝集法（ E処理場）凝集法（ PP,５mg-Al/L）
OD 法（ D処理場）標準法（ C処理場）
循環法（ E処理場）修正法（ E処理場）
A2O 法（ E処理場）凝集法（ＰＰ､10ｍｇ-Ａｌ/L）

5

今後、これらの高度処理法による除去率向上要因を解明し、活性汚泥処理の変法である高度処理法の適用により、下水処理場にてより高度な NV

1
凝10

図-2

A2

修循 各種下水処理法
標C
OD
凝５凝E

標B

標P除去率が得られる可能性が示唆された。

標A

各種下水処理法によるNVGⅡの除去

3.2 日間変動の調査結果られている。凝集剤添加活性汚泥法でもりん除去

日間変動調査結果を図-7～11 に示す。図-7～9を 目 的 と し た PAC の 添 加 レ ベ ル (4～ 5mg-Al/L)

は検出濃度、図-10、11 は検出濃度から算出したの場合では､10mg-Al/L の添加ケ－スと比較して除 去 率を 示 した 。 本調 査で は 4 県 に存 在す る処

除去率は低く 2.0～2.5log(99～99.7%)の範囲であ5GⅠ
GⅡ

1.6log(96~97.5%) ､ G Ⅱ で1.9 ～ 2.0log(98.75~99%) の 範 囲 内 と な っ て い た が 、 オ キ シデ－ションディッチ法(OD 法)はややそれよりも除 去 率 は 高 い と 整 理 さ れ た 。 全 体 的 に GⅡ に 比較して GⅠの除去率が低い傾向が見られたが､活NV平均除去率（ｌｏｇ）る 。 標 準 活 性 汚 泥 法 (標 準 法 )で は ､ GⅠ で 1.4～性汚泥細菌から分離された NV 吸着タンパク質のO D 法

標 準 法

3R2 = 0.54

2R2 = 0.531

特性を評価した事例では､GⅡ.4 と GⅠ.1 の間で､0そのタンパク質に対する吸着能力の差があることが報告されている

4図-3３）。遺伝子群の違いにより外殻102030HRT(ｈ）

凝集；GⅠ凝集；GⅡ
A2O；GⅠA2O；GⅡ修正；GⅠ修正；GⅡ循環；GⅠ
循環；GⅡ

5

こ こ で は 曝 気 槽 の 滞 留 時 間 （ HRT） と 曝 気 槽
内 の浮遊物 質濃度（ ML(V)SS） が NV 除 去 率 に
及 ぼ す 影 響 に つ い て 評 価 を 行 っ た 。 図 -3 で は 標
準法と OD 法を比較したが、HRT が長時間となることで GⅠ、GⅡの除去率は向上し、両指標間には相関関係が見られ、OD 法の除去率は標準法－ 19 －

ＮＶ平均除去率（ｌｏｇ）

3.1.2 除去率に及ぼす影響因子の評価50標準法とOD法のHRTとNV平均除去率の関係

タンパク質のアミノ酸組成が異なると考えられるため、除去率に差が生じたものと推定された。

40432（凝集剤添加活性汚泥法のＡｌ添加濃度は４、５、１０ｍｇ/Ｌ）

15

図-415 ＨＲＴ（ｈ）

各高度処理法の HRTとNV平均除去率の関係

25

土木技術資料 54-4(2012)

Ｃ；ＧⅠ
Ｃ；ＧⅡ
Ｄ；ＧⅠ
Ｄ；ＧⅡ

最大値

ＮＶ検出濃度（コピー/Ｌ）

4

ＮＶ平均除去率（ｌｏｇ）

1.0E+09
１０９

GⅠ-MLSS
GⅡ-MLSS
GⅠ-MLVSSGⅡ-MLVSS

51.0E+08
１０８

平均値
最小値

1.0E+07１０７3

R 2 = 0.53

R 2 = 0.52

６1.0E+06
１０R 2 = 0.48

21.0E+05
１０５2

R = 0.50

11000

2000
2500
ML(V)SS濃度（ｍｇ/Ｌ）

ＧⅠ-ＭＬＳＳ
ＧⅡ-ＭＬＳＳ
ＧⅠ-ＭＬＶＳＳＧⅡ-ＭＬＶＳＳ

4Ｃ流入下水Ｃ処理水
12Ｄ流入下水
Ｄ処理水
345C、D処理場での NV濃度の変動状況

1.0E+09９

Ｅ；ＧⅠ
Ｅ；ＧⅡ

１０

最大値
1.0E+08平均値

７
1.0E+07１０3

最小値

1.0E+062

1.0E+05５

１０

1.0E+04

11000

図-60

図-8

標準法とOD法のMLSS濃度とNV平均除去率の関係
5

ＮＶ平均除去率（ｌｏｇ）

1.0E+04１０４

3000

ＮＶ検出濃度（コピー/Ｌ）

図-51500

1500
2000
2500
ＭＬ（Ｖ）ＳＳ濃度（ｍｇ/Ｌ）

3000

３

1.0E+03１０0

各高度処理法の MLSS濃度とNV平均除去率の関係

Ｅ流入下水
凝集処
12

図-9Ａ２Ｏ処
3修正処
4循環処
5

E処理場での NV濃度の変動状況

6理場を対象にしたが、流入下水の最大検出濃度は度 の 平 均 は 最 大 検 出 濃 度 に 対 し て 各 々 50％ 程 度

10 ８ コピ－/L レベルとほぼ同一であり、冬季におであることが明らかとなった。これら流入、流出いて広範囲にノロウイルス感染症が発生している濃度の変動状況は、処理水量の多少や地域差によものと考えられた。処理水の NV 濃度は、一部のり大きな偏りはないようであった。

高度処理水を除き多くは最大検出濃度が 10 コピ

24 時 間 の 間にお ける 濃度 変動 に伴 い、 除去 率－ /L レ ベ ル で あ っ た 。 一 方 で 流 入 下 水 、 処 理 水の変動も生じており（図-10，11）、変動幅の多くともに最大検出濃度に対する最小検出濃度の割合

は概ね 1 オ－ダ－(1log)程度であるが、下水処理は 10％以下に低下することもあり、24 時間の間法の違いにより最大で 2 オ－ダ－(2log)近くに及において比較的大きな濃度変動の状況が確認され

ぶ ケ － ス も一 部 見 られ た。 特 に 生 物学 的 窒 素 ･りた。最大検出濃度に対する平均濃度の割合は、Aんの高度除去法である A２ /O 法、循環式硝化脱窒～E 処理場の平均値で流入下水の GⅠが 52％、法 では GⅡ で最大 4log(99.99%)程 度 の 除去 率 が

GⅡは 47％、処理水の GⅠで 55％、GⅡは 54％得られているため、NV 除去率の変動要因を解明であり、下水処理場における流入、流出の NV 濃することで、より高度で安定した除去率を得られ５ＮＶ検出濃度（コピー/Ｌ）

１０

1.0E+08８

１０

最大値Ａ；ＧⅠ
Ａ；ＧⅡ
Ｂ；ＧⅠ
Ｂ；ＧⅡ

4

平均値

1.0E+07７

１０

最小値
1.0E+06
１０６
1.0E+05
１０５
1.0E+04
１０４

最大値

3平均値

2最小値

10Ａ流入下水1

図-7Ａ放流水
2

Ｂ流入下水
Ｂ処理水
34050

A、B処理場での NV濃度の変動状況

土木用語解説：コピ－/L

Ａ処理場
1
Ｂ処理場
2

図-10

────────────────────────
※

ＧⅠ
ＧⅡ

5

ＮＶ除去率（ｌｏｇ）

1.0E+09９－ 20 －

3

C処理場
4
Ｄ処理場
56

A～D処理場での NV除去率の24時間変動

土木技術資料 54-4(2012)

ＧⅠ
ＧⅡ

5
最大値

ＮＶ除去率（ｌｏｇ）

4（1）下水処理法の違いにより、NV の除去率が異なる。
（2）標準法や OD 法では HRT や ML(V)SS 濃度

3平均値に NV 除去率が依存すると考えられたが、高最小値度処理法ではその影響が見られなかった。

2（3）下水処理場における流入、流出の NV 濃度の 平 均 は 最 大 検 出 濃 度 に 対 し て 各 々 50％ 程1度であることが明らかとなった。
0凝集
10

図-11Ａ２Ｏ
2修正
43

循環56（4）流入、流出の NV 濃度の変動状況は、処理E処理場でのNV除去率の24時間変動

場の規模や地域差により大きな偏りはないよる可能性があるものと考えられた。

うであった。

日間変動による 24 時間採水と施設滞留時間を（ 5）日 間変動によ る 24 時 間採水 と施設滞留 時考慮したスポット採水により各々得られた平均の間を考慮したスポット採水により各々得られ除 去 率 を 表 -2 に 示 す が 、 そ の 殆 ど の デ － タ で ほ

た NV 平均除去率は、ほぼ一致した値であっぼ一致した値となった。

た。

表-2処理場

AB
C
D

平均除去率の比較
日間変動調査時の スポット採水調査時
平均除去率（log） の平均除去率（log）
GⅡ
GⅠ
GⅡ
GⅠ

下水処理法
標準活性汚泥法
標準活性汚泥法（一部嫌気･好気法）
２

標準活性汚泥法（一部 A /O法）
オキシデーションディッチ法
凝集剤添加活性汚泥法
２

EA /O法（嫌気･無酸素･好気法）
修正Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ法
循環式硝化脱窒法

1.4
2.0
2.3
2.3
2.2
2.8
2.6
2.9

1.9
2.5
2.7
2.5
2.3
3.1
3.1
3.1

－
1.6
2.2
2.2
2.0
2.8
2.8
2.2

－
2.0
2.7
2.7
2.4
3.3
3.23.0

生物学的窒素･りんの高度除去法による NV の除去率向上要因を解明することで、下水処理場においてより高度なウイルス除去の可能性が期待でき、水系感染症の拡大防止に大きく寄与できるものと考えられた。
今後は、これらの除去率の向上要因を解明する予定である。
謝

本調査にご協力を頂いた下水処理場の下水道管

4. まとめ本報では、各種下水処理法として標準的な活性汚泥処理法を含め、窒素やりんの高度除去法である生物学的高度処理法などによる NV の除去率を明らかにし、その除去率に及ぼす影響因子を評価した。また、下水処理場における負荷削減量を明確にするため、冬季の感染性胃腸炎の流行期にお理者に謝意を表します。
参考文献
1)
2)
3)

いて日間変動の調査により流入と流出濃度を評価した。以下に得られた結果を述べる。

諏訪辞諏 訪 守 、 岡 本 誠 一 郎 、 桜井健 介 ： 病 原 ウ イ ル ス の下 水 処 理 過程 で の制 御 、 土木 技 術 資 料、 第 52 巻、第 6 号、2010.
厚 生 労 働 省 医 薬 食 品 局 食品安 全 部 監 視 安 全 課 、 ノロウイルスの検出法について、2007.
和 田 圭 史 、 今 井 崇 博 、 佐野大 輔 、 大 村 達 夫 ： 活 性
汚泥細菌から分離されたノロウイルス吸着タンパ
ク質（Norovirus-Binding Proteines:NoVBPs）の特 性 評 価 、 水 環 境 学 会 誌 、 Vol.30 、 No.12 、pp.731～736.

守*岡本誠一郎**

桜井健介***

独立行政法人土木研究所
つくば中央研究所材料資源研究グループリサイク
ルチーム 主任研究員、博士（工学）Dr. Mamoru SUWA

京都大学大学院工学研究科
附属流域圏総合環境質研究センター 特定准教授（前土木研究所材料資源研究グ
ループリサイクルチーム上席研究員）、博士（工学）Dr. Seiichiro OKAMOTO

独立行政法人土木研究所
つくば中央研究所材料資源研究グループリサイク
ルチーム 研究員
Kensuke SAKURAI－ 21 －内田勉****

独立行政法人土木研究所
つくば中央研究所材料資源研究グループリサイク
ルチーム 上席研究員
Tsutomu UCHIDA