廃水処理施設

下水処理場で最も一般的に使用される消耗品

下水処理の過程では、以下の薬剤を使用する必要があります。

（１）酸化剤：液体塩素、二酸化塩素、過酸化水素

（２）消泡剤：含有量は微量である。

（３）凝集剤：ポリ塩化アルミニウムまたはアニオン性およびカチオン性ポリアクリルアミド（アニオン性PAMまたはカチオン性PAMとも呼ばれる）、

（４）還元剤：硫酸第一鉄水和物など

（５）酸塩基中和：硫酸、生石灰、苛性ソーダなど

（６）化学的リン除去剤およびその他の薬剤

物理的方法：物理的または機械的な作用（ろ過、沈殿、遠心分離、浮上など）によって廃水中の不溶性の浮遊物質と油を除去します。

化学的方法：化学物質を添加し、化学反応により、廃水中の汚染物質の化学的または物理的性質を変化させ、化学的または物理的状態を変化させ、その後水から除去する。中和、酸化、還元、分解、凝集、化学的沈殿など。

物理化学的方法：物理的および化学的総合作用を利用して廃水を浄化する。剥離、剥離、吸着、抽出、イオン交換、電気分解、電気透析、逆透析など

生物学的方法：微生物の代謝を利用して、廃水中の有機汚染物質を酸化分解して無害な物質にする、生化学的処理法とも呼ばれる、有機廃水を処理する最も重要な方法です。活性汚泥、生物濾過、生回転テーブル、酸化池、嫌気性消化など。

その中で、廃水の生物学的処理法は、微生物が酵素の働きによって複雑な有機物を単純な物質に、毒性物質を無毒性物質に変えるという方法に基づいています。処理過程で役割を果たす微生物の異なる酸素要求量に応じて、生物学的処理は善気ガス（酸素）生物学的処理と嫌気性（酸素）生物学的処理の2種類に分けられます。善気ガス生物学的処理は、酸素の存在下で、善気ガス毛細管の働きによって行われます。細菌は自身の生命活動（酸化、還元、合成など）を通じて、吸収した有機物の一部を単純な無機物（CO2、H2O、NO3-、PO43-など）に酸化して、成長と活動に必要なエネルギーを獲得し、有機物の残りの一部を生物が自身の成長と繁殖を行うために必要な栄養素に変換します。嫌気性生物学的処理は、酸素の存在しない状態で嫌気性微生物の働きによって行われます。嫌気性細菌が有機物を分解する際、自身の酸素需要を満たすためにCO₂、NO₂₄、PO₂₄₄などから酸素を得る必要があるため、分解生成物はCH₂、H₂S、NH₂などとなります。生物学的プロセスによる廃水処理では、まず廃水中の汚染物質の生分解性を分析する必要があります。生分解性は主に3つの側面、すなわち生分解性、生物処理条件、そして廃水中の微生物活性を阻害する汚染物質の許容濃度の3つに分けられます。生分解性とは、生物の生命活動によって汚染物質の化学構造が変化し、それによって汚染物質の化学的・物理的性質が変化する程度を指します。良好なガス生物学的処理とは、微生物が中間代謝産物を介して汚染物質をCO₂、H₂O、生物学的物質に変換する可能性、および良好なガス条件下でのこれらの汚染物質の変換率を指します。微生物は、特定の条件（栄養条件、環境条件など）下でのみ有機汚染物質を効果的に分解することができます。栄養条件と環境条件を適切に選択することで、生物学的分解を円滑に進めることができます。生物学的処理の研究を通じて、pH、温度、炭素、窒素、リンの比率といった条件の範囲を決定することが可能です。

水資源のリサイクル研究において、様々なナノミクロン粒子汚染物質の除去は大きな注目を集めています。水中のナノミクロン粒子汚染物質とは、大きさが1μm未満の微粒子を指します。その組成は極めて複雑で、様々な微細粘土鉱物、合成有機物、腐植質、油分、藻類などが含まれています。微細粘土鉱物は強力な吸着力を持つ担体として、有毒重金属イオン、有機汚染物質、病原菌などの汚染物質を表面に吸着することがよくあります。天然水中の腐植質や藻類は、浄水処理における塩素消毒の過程で塩素と反応して発がん性塩素化炭化水素を生成する可能性があります。これらのナノミクロン粒子汚染物質の存在は、人体に直接的または潜在的な有害影響を及ぼすだけでなく、水質状態を深刻に悪化させ、従来の都市下水処理プロセスなどにおいて水処理の難易度を高めます。その結果、沈殿槽のフロックが浮上し、ろ過槽に浸透しやすくなり、処理水質の低下と運転コストの増加につながります。従来の処理技術では、水中のこれらのナノミクロン汚染物質を効果的に除去することができず、限外ろ過膜や逆浸透膜といった高度な処理技術は、投資額とコストの高さから普及が困難です。そのため、効率的かつ経済的な新たな水処理技術の研究開発が急務となっています。