廃水から汚染物質や汚染物質を除去するために、廃水処理に使用されるさまざまなタイプのデバイスと機器があります。 最も一般的なデバイスには次のものがあります。
スクリーン:
スクリーンは、廃水が他の処理プロセスに入る前に、廃水から大きな固形物、破片、その他の物質を除去するのに役立つため、多くの廃水処理システムの重要なコンポーネントです。 スクリーンは、除去できる粒子のサイズを決定するスクリーンの開口部のサイズに基づいて分類できます。 廃水処理で使用される一般的なタイプのスクリーンには、次のものがあります。
バー スクリーン: バー スクリーンは、水が流れるように間隔を空けて配置された一連のバーで構成されていますが、大きな破片や固形物を捕捉します。 バーは、手動または機械で洗浄して、捕捉された物質を除去できます。
ファイン スクリーン: ファイン スクリーンでは、メッシュまたは穴あきプレートを使用して、廃水から小さな粒子を取り除きます。 細かいスクリーンは、髪の毛、紙、プラスチックなどの物質を除去するために使用できます。
マイクロスクリーン: マイクロスクリーンは細かいスクリーンに似ていますが、より細かいメッシュまたは細孔サイズを使用して、細菌やその他の微生物を含む小さな粒子を除去します。
ドラム スクリーン: ドラム スクリーンは、メッシュまたは穴のあいた表面を備えた回転ドラムを使用して、破片や固形物を捕捉します。 捕捉された物質は、ドラムの表面からこすり落とされ、取り除かれます。
ディスク スクリーン: ディスク スクリーンは、破片や固形物を捕らえるために、穴の開いた回転ディスクを使用します。 捕捉された物質は、スクレーパーまたはブラシによって除去されます。
スクリーンの種類の選択は、除去する必要のある粒子のサイズと特性、および処理システム全体の設計によって異なります。 スクリーンは、固形物を除去するだけでなく、ポンプやバルブなどの下流の機器を大きな破片やその他の物質による損傷から保護するのにも役立ちます。
グリットチャンバー:
グリットチャンバーは、砂、砂利、その他の重すぎて沈降だけでは除去できないような重い無機固体を除去するために廃水処理プラントで使用される一次処理の一種です。 これらの物質は、処理プロセスでポンプやバルブなどの機器に損傷を与える可能性があり、一次処理中にスラッジに蓄積する可能性もあります。
グリットチャンバーは、廃水の流れを遅くし、重い物質を底に沈殿させることによって機能します. グリット チャンバーは通常、幅と長さの比率が約 1:4 の細長いタンクであり、廃水が十分な時間チャンバー内に留まるようにします。 廃水がチャンバーに流れ込むと速度が遅くなり、重い物質が底に沈みます。
次に、沈降したグリットは、グリットポンプ、グリット分級機、またはグリットコンベヤを含むグリット除去システムを使用してチャンバーの底から除去されます。 除去されたグリットは、埋め立て地または他の適切な処分場に送られます。
グリットチャンバーは、ボルテックスタイプまたはデトリタスタイプのいずれかです。 ボルテックスタイプのグリットチャンバーでは、廃水がチャンバーの接線方向に導入され、廃水からグリットを分離するのに役立つ旋回運動を作成します。 デトリタスタイプのグリットチャンバーでは、廃水が低速で導入され、グリットがチャンバーの底に沈降します。
グリットチャンバーは通常、処理プロセスの最初、一次沈殿の前に配置され、重い物質が損傷を引き起こしたり後続の処理プロセスに干渉したりする前に確実に除去されます。
沈殿槽:
沈殿タンクは、浄化装置としても知られ、廃水から懸濁物質や有機物を除去するために廃水処理プラントで使用される一種の一次処理です。 これらのタンクは、廃水を沈降させることで機能します。これにより、重い固形物がタンクの底に沈み、軽い固形物が上に浮かび、スカムの層が形成されます。 浄化された水はタンクの中央から排出されます。
沈殿タンクは通常、長方形または円形の形状であり、固形物が沈降するのに十分な時間を確保できるように廃水の流れを遅くするように設計されています。 タンクには、タンクの底から沈殿した固形物を除去し、表面からスカム層を除去するのに役立つ、スクレーパー、スキマー、レーキなどの機械設備が装備されている場合があります。
沈降タンクは、浮遊固形物と有機物の大部分を除去する一次浄化装置、または生物学的処理後に残りの固形物と微生物を除去するために使用される二次浄化装置のいずれかとして設計できます。
沈降タンクの有効性は、滞留時間、固形物の沈降速度、タンクの設計など、いくつかの要因によって異なります。 滞留時間は、廃水がタンク内に留まる時間であり、通常はタンクのサイズと流量によって決まります。 固体の沈降速度は、そのサイズ、形状、および密度に依存し、固体を凝集させるのに役立つ凝固剤などの化学物質の添加によって影響を受ける可能性があります。
全体として、沈殿タンクは、廃水が生物学的または高度な処理プロセスを使用してさらに処理される前に、固形物と有機物の大部分を除去するのに役立つため、廃水処理の重要な要素です。
曝気槽:
曝気槽は、下水処理場の生物処理工程に欠かせないものです。 これらのタンクの主な機能は、微生物が繁殖し、廃水中に存在する有機物を分解できる環境を提供することです。
典型的な活性汚泥プロセスでは、曝気槽は、廃水が微生物培養物または汚泥と混合される大きな盆地またはタンクです。 汚泥には、バクテリア、原生動物、菌類などの微生物の混合物が含まれており、好気呼吸によって廃水中の有機物を分解します。
微生物の成長と活動を促進するために、曝気槽には、排水に酸素を供給する散気装置や機械式曝気装置などの曝気装置が装備されています。 これにより、微生物が代謝プロセスを実行するために必要な酸素が供給されます。
通常、曝気プロセスには数時間かかりますが、その間に微生物は排水中の有機物を消費し、数を増やします。 曝気プロセスが完了した後、廃水は二次浄化槽または沈降槽に送られ、そこで微生物が沈降して汚泥層を形成します。 その後、浄化された水は除去され、三次処理プロセスでさらに処理することができます。
曝気プロセスの有効性は、汚泥中の微生物の濃度、曝気槽内の溶存酸素レベル、廃水の有機負荷率など、いくつかの要因に左右されます。 これらの要因は、微生物が有機物を効果的に分解し、高品質の排水を生成できるように、慎重に制御する必要があります。
活性汚泥システム:
活性汚泥システムは、微生物を使用して廃水中の有機物を分解する生物学的廃水処理プロセスです。 このプロセスでは、廃水に空気を加えて微生物の成長を促進し、有機物を消費して二酸化炭素、水、新しい微生物細胞に変換します。
活性汚泥法では、まず汚水を曝気槽で処理し、空気を連続的に供給して微生物の増殖を促進します。 微生物は廃水中の有機物を消費し、成長に必要なエネルギーと栄養素を供給します。 微生物が成長するにつれて、それらは廃水から沈降する可能性のある塊またはフロックを形成します.
曝気槽を通過した排水は二次浄化槽に送られ、そこでフロックが沈殿し、汚泥として除去されます。 処理された廃水は、排出されるか、さらなる処理のために送られます。
廃水処理に活性汚泥システムを使用することには、いくつかの利点があります。 たとえば、廃水から有機物、窒素、リンを効果的に除去できるため、富栄養化やその他の水質問題を防ぐことができます。 活性汚泥システムは、地表水に排出したり、灌漑に使用したりできる高品質の排水を生成することもできます。
ただし、活性汚泥システムに関連するいくつかの課題もあります。 たとえば、微生物や栄養素のバランスを適切に保つためには、システムを慎重に管理する必要があります。 さらに、システムは衝撃荷重やその他の外乱の影響を受けやすく、治療プロセスを中断させる可能性があります。 最後に、活性汚泥システムは大量の汚泥を生成する可能性があり、適切に処理および処分する必要があります。
膜バイオリアクター:
膜バイオリアクター (MBR) は、生物処理と膜ろ過を組み合わせた廃水処理システムの一種です。 MBR システムは、生物学的プロセスを使用して廃水中の有機物を分解し、膜を使用して浮遊固形物、バクテリア、およびその他の汚染物質をろ過します。
MBRシステムでは、廃水は最初に曝気槽で処理され、そこで微生物が有機物を消費して二酸化炭素と水に変換します。 次に、混合液は、固形物や微生物を保持したまま水を通過させる膜フィルターを使用して、処理水と分離されます。 膜に捕捉された固形物や微生物は曝気槽に戻され、処理プロセスが継続されます。
MBR システムで使用されるメンブレン フィルターには、主に中空糸とフラット シートの 2 種類があります。 中空糸膜は通常、より小さなシステムで使用されますが、平膜はより大きな用途で使用されます。 どちらのタイプのメンブレンにも、バクテリア、ウイルス、およびその他の汚染物質をろ過する小さな孔があります。
MBR システムには、従来の廃水処理システムに比べていくつかの利点があります。 たとえば、MBR システムは、膜が浮遊固形物、バクテリア、およびその他の汚染物質に対して物理的なバリアを提供するため、従来のシステムよりも高品質の排水を生成できます。 また、MBR システムは、膜ろ過が二次浄化器に取って代わることができるため、従来のシステムよりも必要なスペースが少なくて済みます。 さらに、MBR システムは、より高いバイオマス濃度で操作できるため、処理効率が向上し、汚泥の生成が減少します。
ただし、MBR システムは、特殊な膜とより高度な制御システムを必要とするため、従来のシステムよりも操作が複雑で費用がかかる可能性があります。 メンブレンのメンテナンスと交換にも費用がかかります。 これらの課題にもかかわらず、MBR システムは、特にスペースが限られている地域や高品質の廃水が必要な地域で、都市排水処理と産業排水処理の両方でますます人気が高まっています。
消毒システム:
消毒システムは、排水中の病原性微生物のレベルを下げるのに役立つため、多くの廃水処理プロセスの重要な要素です。 使用できる消毒システムには、次のようないくつかの異なるタイプがあります。
塩素処理: 塩素処理は、処理された廃水に塩素を添加する一般的な消毒方法です。 塩素は、細菌やウイルスを含む多くの種類の微生物を殺すことができます。 ただし、塩素処理はトリハロメタンなどの消毒副産物を生成する可能性もあり、これは人間の健康に害を及ぼす可能性があります。
紫外線 (UV) 放射: UV 消毒システムは、高強度の UV ランプを使用して廃水中の微生物を殺します。 紫外線は微生物の DNA に損傷を与え、微生物の繁殖を妨げます。 UV消毒は、消毒副産物を生成しない化学薬品を使用しない方法です。
オゾン処理: オゾン処理は、処理された廃水にオゾンを添加するプロセスです。 オゾンは、微生物を殺し、有機化合物を分解する強力な酸化剤です。 オゾン処理は、消毒副生成物を生成しない化学薬品を使用しない方法ですが、操作に費用がかかる可能性があります。
膜ろ過: 限外ろ過膜などの一部の種類の膜フィルターは、処理された廃水から細菌やウイルスを除去できます。 膜ろ過は効果的な消毒方法ですが、設置と維持に費用がかかる場合があります。
消毒システムの選択は、廃水の特性、必要な消毒レベル、利用可能なリソースなど、さまざまな要因によって異なります。 多くの場合、望ましいレベルの治療を達成するために、消毒方法を組み合わせて使用することができます。
三次処理システム:
三次処理システムは、すでに一次および二次処理プロセスを経た廃水をさらに処理するために使用されます。 三次処理の目的は、水から残留不純物や汚染物質を除去して、再利用または環境への排出に適した排水を生成することです。 一般的な三次処理システムには次のものがあります。
ろ過: ろ過は、小さな粒子、浮遊固形物、およびその他の不純物を廃水から除去するプロセスです。 三次処理で使用される一般的なフィルターには、砂フィルター、マルチメディア フィルター、メンブレン フィルターなどがあります。
化学処理: 化学処理では、廃水に化学物質を添加して溶解固形物や有機化合物を除去します。 三次処理で使用される一般的な化学物質には、凝固剤、凝集剤、消毒剤などがあります。
栄養素の除去: 栄養素の除去は、廃水から過剰な窒素とリンを除去するプロセスです。 過剰な栄養素は、藻類の花やその他の環境問題の原因となる可能性があります。 栄養素除去の一般的な方法には、生物学的栄養素除去 (BNR) と化学沈殿が含まれます。
消毒：消毒は、廃水中の病原性微生物を殺すプロセスです。 一般的な消毒方法には、塩素消毒、紫外線照射、オゾン処理などがあります。
逆浸透: 逆浸透は、半透膜を使用して溶解固形物、塩、およびその他の不純物を廃水から除去するプロセスです。 このプロセスにより、工業用または農業用アプリケーションでの再利用に適した高品質の水を生成できます。
三次処理システムの選択は、廃水から除去する必要がある特定の汚染物質、排水の使用目的、および利用可能な資源によって異なります。 多くの場合、処理方法を組み合わせて使用することで、目的の水質レベルを達成できます。
全体として、廃水処理装置は、廃水から汚染物質や汚染物質を除去し、処理された水が環境および公衆衛生基準を満たしていることを確認するために不可欠です。