下水処理場は何をするところですか

廃水処理プラントは、廃水を環境に戻す前に洗浄および浄化する重要な施設です。それらは公衆衛生と生態系を保護する上で重要な役割を果たします。

廃水処理に関わる一般的なプロセスの内訳は次のとおりです。

前処理:

破片、ぼろ、砂などの大きな物体を取り除きます。

スクリーニングまたは粉砕が含まれる場合があります。

一次治療:

廃水から固形物を分離します。

多くの場合、固形物が底に沈殿する沈殿タンクが含まれます。

二次治療:

細菌を使用して有機物を分解する生物学的プロセス。

通常は、曝気タンクまたは活性汚泥プロセスが含まれます。

三次治療:

追加の栄養素（窒素とリン）を除去し、廃水を消毒するオプションのステップ。

濾過、塩素処理、または紫外線消毒が含まれる場合があります。

消毒：

有害な細菌やウイルスを殺します。

多くの場合、塩素、紫外線、またはオゾンが使用されます。

廃液の排出:

処理された廃水は環境、多くの場合、川、湖、海に放出されます。

使用される具体的なプロセスと技術は、プラントの規模、流入する廃水の質、および地域の規制によって異なります。

廃水処理における三次処理 (深部処理または高度処理とも呼ばれる) は、廃水から栄養汚染物質、溶解物質、微細な懸濁物質、非生分解性有機物、塩分をさらに除去することを目的としています。このプロセスには通常、さまざまな濾過および消毒方法が含まれます。以下は、さまざまなタイプの三次濾過および消毒方法の概要です。

3段目のろ過方法

砂ろ過（砂ろ過）

砂ろ過は、砂層を通して廃水中の浮遊粒子やコロイドをろ過する物理ろ過方法です。砂フィルターは、排水品質を改善するために排水処理の最終段階でよく使用されます。

凝固

凝固は、凝集剤を添加して、水中のコロイド粒子と小さな浮遊物質をより大きなフロックに凝集させ、その後の沈降または濾過除去を行うプロセスです。凝集プロセスは、処理効率と排水品質を向上させるために廃水処理に広く使用されています。

精密ろ過

精密ろ過 (精密ろ過とも呼ばれる) は、溶液中のミクロンまたはナノサイズの粒子や細菌をろ過できる精密ろ過技術です。精密濾過膜は、廃水から微小な懸濁物質やコロイドを除去するための三次処理でよく使用されます。

活性炭吸着

活性炭吸着は、活性炭の多孔質構造と強力な吸着能力を利用して、下水中の溶存有機物、残留塩素、重金属などの汚染物質を除去します。この方法は深層処理に特に有効であり、排水の質を大幅に改善できます。

逆浸透

逆浸透は、半透膜の選択透過性を利用して、圧力下で溶媒 (水など) を溶質 (塩、有機物など) から分離する膜分離技術です。逆浸透技術は、海水の淡水化や深部下水処理によく使用されており、下水から塩分やほとんどの有機物を効果的に除去できます。

イオン交換

イオン交換とは、下水中の特定のイオンを除去または回収する目的を達成するために、樹脂上のイオンを下水中のイオンと交換することです。この方法は下水中の重金属イオンの除去と水の軟化に大きな効果を発揮します。

消毒方法

塩素消毒

塩素消毒は最も一般的に使用される消毒方法の 1 つです。塩素ガス、次亜塩素酸ナトリウム、その他の塩化物が下水に添加され、塩素の強力な酸化特性を利用して下水中の病原微生物を死滅させます。塩素消毒は消毒効果が高く、コストが安いという利点がありますが、残留塩素の問題が生じる場合があります。

紫外線消毒

紫外線消毒は、紫外線の光化学効果を利用して病原微生物のDNAまたはRNA構造を破壊し、生殖能力を失わせ、消毒の目的を達成します。紫外線消毒は化学物質の残留がなく、副生成物が発生しないという利点がありますが、水質の影響を受け、消毒効果が不安定になる場合があります。

オゾン消毒

オゾン消毒は、オゾンの強力な酸化特性を利用して、下水中の病原微生物を殺します。水中のオゾンの分解によって生成される酸素原子とヒドロキシルフリーラジカルは、微生物の細胞構造を迅速に破壊して消毒効果を達成します。オゾン消毒は、徹底した滅菌と二次汚染がないという利点がありますが、設備投資や運用コストが高くつきます。

その他の消毒方法

上記の一般的な消毒方法以外にも、加熱消毒、放射線消毒、電離放射線滅菌、過酸化水素プラズマ滅菌などの消毒方法もあります。これらの方法には独自の長所と短所があり、さまざまな下水処理シナリオやニーズに適しています。

水処理に使用される媒体の種類

水処理で使用される媒体の種類は、特定のプロセスと望ましい結果によって異なります。一般的なメディアの種類をいくつか示します。

ろ過媒体

砂: 浮遊物質を除去し、濁りを減らすために砂フィルターに使用されます。

無煙炭: 多孔性が高く密度が低いため、フィルターに使用される石炭の一種。

砂利: フィルターの支持層として使用され、フィルター媒体自体としても使用できます。

珪藻土 (DE): 化石化した珪藻で構成される天然素材で、非常に細かい粒子を除去するために DE フィルターに使用されます。

活性炭: 有機物、味、臭い、および特定の化学物質を除去するために使用されます。

イオン交換樹脂: 水から硬度などの溶解ミネラルを除去するために使用されます。

膜フィルター: サイズに基づいて粒子や微生物を除去する膜濾過プロセスで使用されます。

消毒媒体

塩素: 細菌やウイルスを殺すために水に添加される一般的な消毒剤。

紫外線 (UV) 光: 微生物を紫外線にさらして殺すために使用されます。

オゾン: 汚染物質を酸化し、微生物を殺すことができる強力な消毒剤です。

石灰: 水の pH を上げるために使用され、硬度を除去するためにも使用できます。

ソーダ灰：水のアルカリ度を高めるために使用されます。

生物学的処理媒体

MBBR バイオ フィルター メディア: これらは、バイオ フィルムの成長をサポートする高い表面積を持つプラスチック キャリアです。これらは、生物学的廃水処理のための移動床バイオフィルム反応器 (MBBR) で使用されます。

バイオ ブロック フィルター メディア: これらは、バイオ フィルムの成長に大きな表面積を提供するハニカム構造を持つプラスチック ブロックです。これらは廃水処理のための生物濾過システムで使用されます。

ランダムタワーパッキング: これらは、生物学的廃水処理の充填床反応器で使用される不規則な形状の材料です。これらはバイオフィルムの成長に大きな表面積を提供し、良好な気液接触を促進します。

その他のメディア

Tube Settler Clarifier: これは媒体そのものではなく、廃水中の浮遊物質の沈降を改善するために一連のチューブを使用する装置です。

MB メンブレンバイオリアクター：生物処理と膜ろ過を組み合わせたタイプのメンブレンバイオリアクターです。膜はポリマーやセラミックなどのさまざまな材料で作ることができます。

ディスクバブルディフューザー: これは、一連のディスクを使用して気泡を水中に均等に分配するタイプのディフューザーです。廃水処理の曝気システムに使用されます。

バブルチューブディフューザー：これは、小さな穴のあるチューブを使用して気泡を水中に放出するタイプのディフューザーです。廃水処理の曝気システムに使用されます。

スパイラル混合エアレーター：スパイラル羽根を使用して水を混合し、空気を導入するタイプのエアレーターです。廃水処理の曝気システムに使用されます。

汚泥脱水機：これは媒体そのものではなく、汚泥を脱水するために使用される機械です。ベルトフィルターや遠心分離機などのさまざまなテクノロジーを使用できます。

媒体の選択は、水質、望ましい処理目標、さまざまなオプションの費用対効果などの要因によって異なります。たとえば、砂や砂利は比較的安価でさまざまな濾過用途に使用できますが、活性炭やイオン交換樹脂はより特殊であり、より高価になる可能性があります。