衛生工学 - 百科事典

衛生工学や環境工学、または下水道工学と呼ばれる公衆衛生工学も、主に人間の排泄物の取り除き、処理、そして安全な飲料水の供給を通じて、人間のコミュニティの衛生を改善する工学の応用です。伝統的には土木工学の分野であり、現在では建築設備工学および環境工学のサブセットとして知られています。19世紀の中頃には、この分野は疾病の原因とされていた瘴気の減少に集中していました。特にロンドンにおいて、下水の収集と分離が行われ、それにより英国全体で疾病の減少が達成されました。これらとその後の規制改善は、1865年に米国で最初に報告されました。

また、公衆衛生に直ちに関連しない環境要因にも関与しています。衛生工学の範囲外には、ランドスケーピングや植物と動物に関する環境保護などが含まれます。

この分野のスキルは、通常、健康な飲料水の供給、廃棄物の処理、そして居住区域からのゴミの除去を確保することを通じて、人間における疾病予防の主要な目的のために利用されます。

電気工学や機械工学などの閉鎖システムに関心があるのに対し、衛生工学は非常に多角的な分野であり、管工事、火災防止、水力学、生命安全、構造的モデリング、情報技術、プロジェクトデザイン、微生物学、病理学、そして環境科学および環境技術の多くの分野に及びます。一部の場合、社会科学や都市計画の分野に関連する考慮事項も考慮されることがあります。

下水道、下水処理、廃棄物処理施設、リサイクルセンター、公園用地の埋立地など、衛生工学と最も関連があるのは設計ですが、その言葉は特定の地域における水質汚染や土壌汚染の影響を逆転させる行動計画にも適用されます。

歴史

五千年から七千年前に、農業社会に水を供給するための灌漑システムが発明されました。水道や灌漑システムは、最初の下水道工学の一つでした。人口が密集する中心地が増加するにつれて、これらは住居から下水を取り除くために使用されました。ローマ人は水道の効果を示した最初の人々の一人でした。暗黒時代は、水管理の進歩が停止した時代とされました。

人口が増加するにつれて、人間の排泄物の管理はますます重要になり、公衆衛生の脅威となりました。1850年代のロンドンでは、毎日約40万トンの下水がテムズ川に流れ込んでいました（年間約1億5000万トン）。はしか、白喉、麻疹、 scarlet fever、かつての病気、コレラ、そして腸チフスなど、汚染された水供給を通じて広がりました。19世紀に、主要な都市では人間の排泄物を市外から川に流すための下水道システムの建設が始まりました。

= 20世紀の衛生 =

20世紀には、活性化スラグ法が発明されました。活性化スラグ法は、バクテリアを使用して人間の糞を消費する水質浄化の一種です。その後、プロセスの一部で塩素が使用され、バクテリアを殺します。1950年代には、公衆衛生報告書が公衆に純粋な水を供給するための計画を提供し、まず潜在的なリスクを検討しました。組織は、水質汚染について詳細に調査し、飲料水の処理方法を確認し、効果的でコストが低い方法を見つけることを優先しました。衛生コストは、多くの外国（米国以外）にとっての主な問題です。家の水道と衛生設備の平均コストは、多くの市民が非必需品に使用する十分な収入を持っていない場合、月に50ドルから始まります。

数世紀にわたって、下水道工学の分野では多くの変化がありました。微生物学、化学、および工学の進歩により、この分野が大幅に変化しました。今日、下水道工学も清潔な飲料水の収集、化学的な処理、および紫外線を使用して微生物を殺すことを行っています。また、下水（黒水および灰水）の水質汚染を処理し、それにより、その周辺の人口と環境に危険を及ぼさないように水が安全に使用できるようにしています。下水処理と水再利用は、この分野の懸念事項です。

ハーム・フイズェンゲラ

都市や地域の近代的な衛生設備が普及する前に、人々はただ自分のゴミを道に捨てていました。1892年に、ハーム・フイズェンゲラという男性が自分でその混乱を片付けるために自発的に志願しました。オランダ人男性は牛車で街を回り、シカゴ市のゴミを集めました。1900年代初頭には、このような小さな努力があったが、1968年頃には終わりました。フイズェンゲラの孫のウェイン・フイズェンゲラが祖父のアイデアをビジネスに変え、Waste Managementと名付けました。1970年代には、一般の人々には必要な慣習と見なされるまで、廃棄物管理全体が見なされました。

米国の衛生

= カリフォルニア/郡 =

1940年代初頭には、州の多くの郡で廃棄物処理に問題がありました。特にラーク・タホー地域での問題が顕著でした。これらの町の市民は、市の悪い下水道システムがポリオ、コレラ、肝炎などの病気の流行を引き起こすと恐れました。特にコレラは、廃棄物管理に attached される最大の健康リスクです。この病気は細菌によって引き起こされ、特に人間が細菌を含む食事や水を摂取した場合に非常に可能性があります。貧困な地域では、廃棄物と飲料水の混濁による可能性が非常に高いために特にそうです。

郡 =

エルドラド郡には多くの廃棄物収集施設があります。住宅エリアの主な廃棄物はオイルです。それ以来、エルドラド郡には多くの廃棄物管理施設が建設され、これらの病気のリスクを削減しました。1950年代から、郡は企業の連絡先を使用して、町を清潔に保つための低コストで効果的な方法を提供しています。現在、エルドラドディスポーザルやアメリカンリバーディスポーザルなどの異なる拾い上げエリアを持つ7つのフランチャイズが郡に割り当てられています。

サン・ホアキンバレーはリサイクルに非常に重点を置いています。サン・ホアキン郡の廃棄物管理ウェブサイトには、郡がリサイクルを推進するための多くのヒントが掲載されています。そのヒントの1つは、リサイクルボックスに入ったすべてのアイテムがリサイクル可能であることを確認することです。なぜなら、その負荷が全くリサイクルされない可能性があるからです。そのウェブサイトは、公衆が住宅エリアでの廃棄物管理を助けるため非常に役立ちます。

教育

= 工学 =

下水道工学は通常、独自の学位コースではありませんが、環境および衛生工学、衛生工学、土木工学、環境工学、生物化学工学、または化学工学などの学位から専門分野として取得されます。下水道工学の公式教育は、高校で化学、生物学、物理学、および微積分を含むより高度な数学などのクラスを取り、始まります。高校を卒業した後の多くの仕事には、州の機関からの認定が必要です。業界での進歩を希望する人々は、衛生工学、環境および衛生工学、土木工学、機械工学、環境工学、または施設工学の学位を取得することをお勧めします。大学で働きながらインターンシップを通じて経験を積むことが、進歩するための一般的な道です。

廃棄物処理に関する教育には、システム設計、機械設計の原則、水化学、および類似の課程が必要です。他のクラスには、植物プロセスの化学、および様々なプラント運転のクラスが含まれます。

下水道工学がキャリアを進めるためには、追加の教育と経験が必要です。さらに知識と経験を積むと、プラントのマネージャーとしての地位に就くことができます。学位およびライセンスの教育を認定する認定機関は、工学会認定委員会（ABET）です。時間が経つにつれて、一部の企業では下水道工学が技術の変更に合わせるために教育を継続することを要求する場合があります。大学院の学位を取得することも奨励されます。多くの企業が選考の優先として挙げるためです。

この分野では、2013年現在、従業員の76パーセントが学士号を持ち、17パーセントが大学院号を持ち、3パーセントが博士号を持ちます。平均年間給与は約83,360ドルです。

= プラント運転 =

下水道工学における初期の雇用は、高度な公式教育を持つ者も持たない者も取得できます。例えば、カリフォルニア州水資源管理委員会（SWRCB）は、個人が廃棄物処理作業員としての進展をどのように進めるかを示しています。委員会は、処理施設が提供する人口と処理システムの複雑さに応じて、水処理施設をカテゴリーIからVに分類する5段階の分類システムを使用しています。

水処理作業員および廃棄物処理作業員のオペレーター認定要件は、州法で詳細に説明されています。認定要件を満たすために、作業員はSWRCBに申請書を提出し、必要な経験を持ち、教育要件を満たし、規則に記載された知識、スキル、能力に基づく試験に合格する必要があります。作業員は、認定証を3年ごとに更新する必要があります。更新資格を得るためには、認定作業員は前回の証明書の発行後、指定された数の継続教育時間を完了する必要があります。

職務説明と典型的なタスク

衛生工学で働く重要な職種には、衛生作業員、廃棄物収集員、下水道工学技術者が含まれます。

下水道工学技術者は、様々なスキルを使用し、機械および環境工学の知識を持ち、必要とされるタスクや知識を以下の分野で示す必要があります。デザイン、数学、英語、建設、物理学、化学、生物学、管理、および人事。下水道工学技術者は、複雑な問題解決、批判的思考、数学、積極的な聞き手、判断、読解、会話、書き込み、科学、およびシステム分析のスキルを持たなければなりません。典型的な作業活動には、問題解決、管理およびスタッフとのコミュニケーション、情報収集、データ分析、基準の評価および遵守、および同分野の他の者とのコミュニケーションが含まれます。

下水道工学技術者は、その知識とスキルを組み合わせてこれらの活動を行います。これらのタスクには、コンピューターアided designプログラムを理解し、施設、水道システムおよび収集システムの建設のための研究を実施すること、下水収集機器やシステムコンポーネントのシステムをデザインすること、水流量分析を実施し、政府および産業基準に基づいてデザインや機器を選択すること、特定の問題領域（廃棄物収集や下水処理施設および地域内の雨水排水システムの維持など）に関連する特定の分野や、より広範な活動（公共水道の維持、住宅庭の廃棄物収集プログラム、危険廃棄物の処理、リサイクル戦略、そしてコミュニティプログラムなどが含まれます）をカバーすることが含まれます。個人や企業が地域を「養う」ことで、それを行うために自分自身で維持するか、または資金を寄付するプログラムです。

下水道工学技術者は、地球上の地形および地理的な特徴を地図化し、最も良い収集方法を決定し、パイプおよびポンプ収集システムを設計し、収集された下水のための処理プロセスを設計することも可能です。

= 典型的な雇用主 =

下水道工学技術者は、民間企業、州および地方自治体、特別地域で働きます。

現代の課題

= 水不足 =

水管理者は、水が干上がることで新たな課題と新たな技術の必要性に直面しています。これには、ソナー地図作成などの技術が井戸で使用されており、それがどれだけの水量を保持できるかを決定します。例えば、米国地質調査所（USGS）とニューヨーク州は1980年代から地下含水層の地図作成に取り組んでいます。現在、これらの含水層の詳細な地図を持ち、水管理を支援しています。

将来的には、水不足に最も影響を受けた地域では、逆浸透装置が必要になるかもしれません。逆浸透は、蒸発によって水を浄化するプロセスです。水は蒸発し、膜を通過し、その後冷却され、冷凝して主水道に戻るか、海に出るかします。

= 智能衛生 =

スマート衛生：センサー技術、データ解析、および自動化の進歩により、水質をモニタリング、漏れを検出、処理プロセスを最適化し、全体の効率を向上させるスマート衛生システムの開発が可能になりました。衛生工学技術者は、これらの技術を利用して、衛生インフラの性能と信頼性を向上させる必要があります。

= 気候変動 =

下水道処理は、多くの方法で地球温暖化に寄与しています。地球温暖化に寄与する要因の1つは、下水処理施設とその温室効果ガスの排出です。これらのガスには、炭素二酸化、メタン、および一酸化窒素が含まれます。これらのガスは、嫌気性バクテリアから有机物が分解されることで発生します。これらのバクテリアは残りの廃棄物をクリーンアップします。嫌気性バクテリアの分解がこれらのガスを生産するとしても、他の設備が生産する温室効果ガスの割合は、嫌気性バクテリアの寄与を上回ります。また、その機器からの電力使用量は非常に高いです。そのため、多くの施設では、他のタイプの設備に比べてより高いレベルの嫌気性バクテリアを使用するリノベーションが進められています。

気候変動による衛生工学への影響は、地域やその地域の衛生解決策に応じて異なります。北極では、永久凍土の溶け出しがパイプや他のインフラに損害を与えています。北東アメリカ合衆国では、大量の雨により、重い降水量から大量の水を処理するための設備が古いため、インフラが圧倒されました。西アメリカ合衆国では、長期間の干ばつにより水の供給が減少しました。これにより、一部の下水処理施設は再利用および再水化プログラムを拡大しました。気候変動は、水分配パイプにも影響しています。気候変動に関する極端な雨や干ばつの物理的ストレスは、パイプの腐食率を増加させ、施設のコストを増加させます。

参考文献