廃水処理は、家庭、産業、農業などの人間活動によって生成される廃水から汚染物質を除去するプロセスです。 廃水処理の目標は、環境への排出または再利用に対して安全な処理水を生成することです。
廃水処理にはいくつかの段階があり、次のようなものがあります。
予備処理:
予備処理は、廃水処理の最初の段階であり、廃水から大きな固形物や破片を物理的に除去します。 これは、下流の処理プロセスを保護し、パイプや機器の詰まりを防ぎ、後続の処理段階の有効性を向上させるために行われます。
以下は、前処理で使用される一般的な方法です。
スクリーニング: 廃水は、さまざまなサイズの開口部を備えたスクリーンを通って流れ、棒、ぼろきれ、プラスチック、その他の破片などの大きな物体を取り除きます。 収集された材料は、埋め立て地に廃棄されます。
グリット除去: 廃水をグリットチャンバーに通して、砂、砂利、その他の重い物質などの無機固形物を除去します。 これは、下流の機器の損耗を防ぐために行われます。
流量均等化：これは、廃水の流量の変動を滑らかにするのに役立つプロセスです。 これには、流量が多いときに廃水を保持し、流量が少ないときにそれを放出するための貯蔵タンクの使用が含まれます。
脂肪、油、およびグリース (FOG) の除去: FOG は、排水から FOG を分離して収集する装置であるグリース トラップを使用して除去されます。 これにより、FOG が下流のパイプや機器を詰まらせるのを防ぎます。
前処理の後、廃水は、二次および三次処理プロセスを通じてさらに処理され、溶解および懸濁有機物質と有害汚染物質が排出または再利用される前に除去されます。
一次治療:
一次処理は、廃水処理の第 2 段階であり、廃水から沈降性および浮遊固形物を物理的および化学的に除去します。 一次処理の目的は、廃水を二次処理または三次処理する前に、有機固体および無機固体を可能な限り除去することです。 以下は、一次治療で使用される一般的な方法です。
沈降: 廃水は沈降タンクまたは浄化器に保持され、沈降性固形物がタンクの底に沈降します。 一次汚泥と呼ばれる沈殿した固形物は、その後、除去され、汚泥処理プロセスに送られます。 排出物と呼ばれる浄化された液体は、さらなる処理のために送られます。
凝集と凝集: このプロセスでは、粒子が凝集してフロックと呼ばれる大きな塊を形成するのを助けるために、化学物質が廃水に追加されます。 フロックは、沈降またはろ過によってより簡単に除去できます。 凝固と凝集に使用される薬品には、硫酸アルミニウム（ミョウバン）と塩化第二鉄が含まれます。
均等化: 均等化は、処理プラントへの廃水の流入のバランスをとるプロセスです。 これは、処理プロセスに入る前に廃水を一時的に保管するための保持タンクを使用することによって行われます。 これにより、ピークフローが減少し、下流の処理プロセスの一貫した条件が維持されます。
pH 調整: 廃水の pH が高すぎたり低すぎたりする場合は、pH 調整が必要になることがあります。 酸または塩基を加えることで、pH を治療に最適な範囲に調整することができます。
一次処理の後、廃水は、溶解および浮遊有機物質の生物学的処理を含む二次処理、または特定の汚染物質を除去するための高度な処理プロセスを含む三次処理にかけられます。
二次処理:
二次処理は、廃水処理の第 3 段階であり、廃水からの溶解および懸濁有機物質の生物学的除去を伴います。 二次処理の目的は、一次処理を経た廃水をさらに処理し、排出または再利用のために準備することです。 以下は、二次治療で使用される一般的な方法です。
活性汚泥プロセス: このプロセスでは、廃水はバクテリアや菌類などの微生物の培養物と混合され、廃水中の有機物を消費して分解します。 この混合物は活性汚泥と呼ばれ、沈殿槽を使用して処理水と分離されます。 処理された水は、さらに処理するために送るか、排出することができます。
散水フィルター: このプロセスでは、微生物のバイオフィルムが形成された岩床またはプラスチック メディアの上に廃水が噴霧されます。 微生物は、廃水中の有機物質が培地に滴り落ちるときに消費します。 処理された水はフィルターの底に集められ、さらなる処理のために送られます。
回転生物接触器: このプロセスでは、微生物のバイオフィルムで覆われた回転ディスクまたはドラムに廃水が噴霧されます。 ディスクが回転すると、微生物が廃水中の有機物を消費します。 処理された水は集められ、さらなる処理のために送られます。
シーケンシャル バッチ リアクター: このプロセスでは、廃水はバッチで処理され、そこでいくつかの段階の生物学的処理が行われます。 各段階には、廃水中の有機物を分解するさまざまな微生物のセットが含まれます。 処理された水は集められ、さらなる処理のために送られます。
二次処理の後、廃水は通常、特定の汚染物質を除去するための高度な処理プロセスを含む三次処理にかけられます。 これは、処理された廃水が排出または再利用に必要な品質基準を満たしていることを確認するために行われます。
三次治療:
活性汚泥法は、排水から有機物、窒素、およびリンを除去するために排水処理プラントで使用される一般的な生物処理プロセスです。 ふるい分け、除砂、沈降などの一次処理工程に続く二次処理の一種です。
活性汚泥法では、排水を曝気槽で「活性汚泥」と呼ばれる微生物培養液と混合します。 活性汚泥は、バクテリア、原生動物、菌類などの微生物の混合物で、廃水中の有機物を消費し、微生物バイオマス、二酸化炭素、水に変換します。
曝気槽には通常、拡散曝気装置または機械式曝気装置が装備されており、微生物に酸素を供給して、微生物の成長と活動を促進します。 曝気プロセスには通常数時間かかり、微生物の好気性代謝をサポートするために高レベルの溶存酸素が必要です。
曝気プロセスの後、廃水は二次浄化槽または沈降槽に導かれ、そこで活性汚泥と残りの浮遊固形物が沈降します。 沈殿した汚泥は曝気槽に戻されて処理を続け、浄化された水は三次処理や消毒などの処理工程を経て、排出または再利用されます。
活性汚泥プロセスの有効性を維持するには、微生物培養を注意深く監視および制御する必要があります。 溶存酸素濃度、栄養素の利用可能性、pH、温度などの要因を特定の範囲内に維持して、微生物の成長と活動を促進し、高品質の排水を確保する必要があります。 さらに、不活性固体の蓄積を防ぎ、望ましい微生物集団を維持するために、過剰なスラッジをプロセスから定期的に除去する必要があります。
処理後、廃水は通常、受水域に排出されるか、灌漑や工業プロセスなどの飲用以外の目的で再利用されます。
廃水処理は、公衆衛生と環境を保護するための重要なプロセスです。 適切な処理は、水系感染症の蔓延を防ぎ、水路の汚染を減らし、水資源を節約するのに役立ちます。