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廃水処理は、廃水から汚染物質を除去し、除去するプロセスです。これにより、廃水は水循環に戻すことができる排水に変換されます。水循環に戻ると、排水は環境に許容できる影響を及ぼします。再利用することも可能です。このプロセスは、水の再生と呼ばれます。[1]処理プロセスは、廃水処理場で行われます。適切なタイプの廃水処理場で処理される廃水にはいくつかの種類があります。家庭廃水の場合、処理場は下水処理場と呼ばれます。都市廃水または下水は、家庭廃水の別名です。産業廃水の場合、処理は別の産業廃水処理場、または下水処理場で行われます。後者の場合、通常は前処理が続きます。その他の種類の廃水処理場には、農業廃水処理場と浸出水処理場があります。
廃水処理における一般的なプロセスの 1 つは、沈殿などの相分離です。酸化などの生物学的および化学的プロセスも別の例です。研磨も例です。廃水処理プラントからの主な副産物は、通常、同じまたは別の廃水処理プラントで処理される一種のスラッジです。 [2] : Ch.14 プロセスで嫌気性処理が使用される場合、バイオガスが別の副産物になる可能性があります。処理された廃水は、再生水として再利用できます。[3]廃水処理の主な目的は、処理された廃水を安全に処分または再利用できるようにすることです。ただし、処理する前に、廃棄または再利用のオプションを検討して、廃水に適切な処理プロセスが使用されるようにする必要があります。
「廃水処理」という用語は、しばしば「下水処理」の意味で使用されます。[4]
処理施設の種類
廃水処理施設は、処理する廃水の種類によって区別されます。廃水処理には、汚染の種類と程度に応じて、さまざまな処理方法があります。処理手順には、物理的、化学的、生物学的処理方法が含まれます。[要出典]
廃水処理施設の種類には以下のものがあります。
下水処理場
下水処理（または家庭廃水処理、都市廃水処理）は、下水から汚染物質を除去して周囲の環境または意図された再利用用途に排出するのに適した排水を生成することを目的とした廃水処理の一種であり、それによって未処理の下水排出による水質汚染を防止する。 [5]下水には、家庭や企業からの廃水と、場合によっては前処理された産業廃水が含まれる。選択できる下水処理プロセスは多数ある。これらは、分散型システム（オンサイト処理システムを含む）から、下水を処理場に運ぶパイプとポンプ場のネットワーク（下水道と呼ばれる）を含む大規模な集中型システムにまで及ぶ可能性がある。合流式下水道のある都市では、下水道は都市流出水（雨水）も下水処理場に運ぶ。下処理は、多くの場合、一次処理と二次処理と呼ばれる2つの主要な段階を含むが、高度処理には、研磨プロセスと栄養素の除去を含む三次処理段階も組み込まれている。二次処理では、好気性または嫌気性の生物学的プロセスを使用して、下水中の有機物（生物学的酸素要求量として測定）を減らすことができます。医薬品などの有機微量汚染物質を除去するために、いわゆる四次処理段階（高度処理と呼ばれることもあります）を追加することもできます。これは、たとえばスウェーデンで本格的に実施されています。[6]
多数の下水処理技術が開発されており、そのほとんどは生物学的処理プロセスを使用しています。設計技術者と意思決定者は、適切な技術を選択する際に、各選択肢の技術的および経済的基準を考慮する必要があります。[7] : 215 多くの場合、選択の主な基準は、望ましい排水品質、予想される建設および運用コスト、土地の利用可能性、エネルギー要件、持続可能性の側面です。発展途上国や人口密度の低い農村地域では、下水は下水道で運ばれるのではなく、さまざまなオンサイト衛生システムで処理されることがよくあります。これらのシステムには、排水場に接続された浄化槽、オンサイト下水システム（OSS）、ミミズフィルターシステムなどが含まれます。一方、高度で比較的高価な下水処理場には、消毒を伴う三次処理や、場合によっては微量汚染物質を除去するための第4処理段階が含まれることもあります。[6]
世界レベルでは、下水の約52％が処理されていると推定されています。[8]しかし、下水処理率は世界中の国々で大きく異なります。たとえば、高所得国では下水の約74％が処理されているのに対し、発展途上国では平均でわずか4.2％しか処理されていません。[8].jpg/500px-Belebungsbecken_-_aeration_tank_(12359229313).jpg)
産業廃水処理場
産業廃水処理とは、産業によって望ましくない副産物として生成される廃水を処理するために使用されるプロセスを指します。処理後、処理された産業廃水（または排水）は再利用されるか、下水道または環境中の表層水に放出されます。一部の産業施設では、下水処理場で処理できる廃水が発生します。石油精製所、化学および石油化学プラントなどのほとんどの産業プロセスには、処理済み廃水中の汚染物質濃度が下水道または河川、湖沼、海洋への廃水処分に関する規制に準拠するように、廃水を処理する独自の専門施設があります。[9] ：1412 これは、高濃度の有機物（油やグリースなど）、有毒汚染物質（重金属、揮発性有機化合物など）、またはアンモニアなどの栄養素を含む廃水を生成する産業に適用されます。 [ 10] : 180 一部の産業では、汚染物質（毒性化合物など）を除去するための前処理システムを設置し、部分的に処理された廃水を市の下水道に排出しています。[11] : 60
ほとんどの産業は、ある程度の廃水を生み出します。最近の傾向は、そのような廃水の生成を最小限に抑えるか、または製造プロセス内で処理された廃水をリサイクルすることです。一部の産業は、汚染物質を削減または排除するために製造プロセスを再設計することに成功しています。[12]産業廃水の発生源には、電池製造、化学製造、発電所、食品産業、鉄鋼産業、金属加工、鉱山と採石場、原子力産業、石油とガスの採掘、石油精製と石油化学、製薬製造、パルプと製紙産業、製錬所、繊維工場、産業油汚染、水処理、木材保存などがあります。処理プロセスには、塩水処理、固形物除去（化学沈殿、ろ過など）、油とグリースの除去、生分解性有機物の除去、その他の有機物の除去、酸とアルカリの除去、および有毒物質の除去があります。農業廃水処理施設
農業廃水処理は、農場管理の課題であり、家畜の飼育や、肥料、農薬、動物のスラリー、作物残渣、灌漑用水に含まれる化学物質で汚染されている可能性のある表面流出による汚染を制御することです。農業廃水処理は、牛乳や卵の生産など、継続的に飼育されている動物に必要です。これは、産業廃水に使用されるものと同様の機械化された処理装置を使用して工場で行うことができます。池、沈殿池、通性ラグーン用の土地がある場合、繁殖や収穫サイクルの季節的な使用条件では、運用コストが低くなる可能性があります。[13] ：6–8 動物のスラリーは通常、嫌気性ラグーンに封じ込めて処理され、その後、草地に噴霧または滴下して処分されます。人工湿地は、動物の排泄物の処理を容易にするために使用されることがあります。
非点源汚染には、堆積物の流出、栄養分の流出、農薬が含まれます。点源汚染には、動物の排泄物、サイレージ液、搾乳場（酪農）の廃棄物、屠殺廃棄物、野菜洗浄水、消火用水が含まれます。多くの農場では、処理施設で制御されていない表面流出から非点源汚染が発生します。浸出水処理施設
浸出水処理プラントは、埋立地からの浸出水を処理するために使用されます。処理オプションには、生物学的処理、限外濾過による機械的処理、活性炭フィルターによる処理、さまざまな独自技術による電気凝固を含む電気化学的処理、ディスクチューブモジュール技術を使用した逆浸透膜ろ過などがあります。[14]
ユニットプロセス
廃水処理にかかわる単位プロセスには、沈殿や浮上などの物理的プロセスと、酸化や嫌気性処理などの生物学的プロセスがある。廃水によっては、特殊な処理方法が必要となる。最も単純なレベルでは、ほとんどの廃水処理は、通常、沈殿によって固体を液体から分離することによって行われる。溶解した物質を徐々に固体（通常は生物学的フロックまたはバイオフィルム）に変換し、その後沈殿または分離することで、純度が増す排水流が生成される。[2] [ページが必要] [15]
相分離
相分離により、不純物は非水相に移される。相分離は、酸化または研磨中に生成された固形物を除去するために、処理シーケンスの中間点で発生する可能性がある。グリースと油は、燃料または鹸化のために回収される可能性がある。固形物は、廃水処理プラントで汚泥の脱水を必要とすることが多い。乾燥固形物の処分方法は、水から除去された不純物の種類と濃度によって異なる。[16]
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沈殿
石、砂利、砂などの固形物は、密度差が乱流による分散を克服するのに十分な場合、重力によって廃水から除去することができます。これは通常、最適な流量を生み出すように設計された砂利チャネルを使用して達成され、砂利が沈殿し、他の密度の低い固形物が次の処理段階に運ばれるようにします。固形物の重力分離は下水の主な処理であり、ユニットプロセスは「一次沈殿槽」または「一次沈殿槽」と呼ばれます。[17]また、他の種類の廃水の処理にも広く使用されています。水よりも密度の高い固形物は、静止した沈殿槽の底に蓄積されます。より複雑な浄化装置には、石鹸カスなどの浮遊グリースと羽毛、木片、コンドームなどの固形物を同時に除去するためのスキマーもあります。API油水分離器などの容器は、非極性液体を分離するために特別に設計されています。[18] : 111–138
生物学的および化学的プロセス
酸化
酸化は廃水の生化学的酸素要求量を減らし、一部の不純物の毒性を減らす可能性があります。二次処理は、酸化還元反応を通じて有機化合物を二酸化炭素、水、バイオソリッドに変換します。 [19]化学酸化は消毒に広く使用されています。[20]
生化学的酸化（二次処理）
化学酸化
高度酸化プロセスは、生化学的酸化後に残留する一部の残留有機汚染物質や濃度を除去するために使用されます。 [18] : 363–408 化学酸化による消毒は、オゾン、塩素、次亜塩素酸塩などのヒドロキシルラジカルを廃水に加えることで、細菌や微生物病原体を殺します。 [2] : 1220 これらのヒドロキシルラジカルは、有機汚染物質中の複雑な化合物を水、二酸化炭素、塩などの単純な化合物に分解します。[22]
嫌気性処理
嫌気性廃水処理プロセス（ UASB、EGSBなど）も、産業廃水や生物学的汚泥の処理に広く適用されています。
研磨
ポリッシングとは、上記の方法の後にさらに進んだ処理ステップで行われる処理を指します（「第4段階」処理とも呼ばれます）。これらの処理は、一部の産業廃水に対して独立して使用されることもあります。化学的還元またはpH調整により、化学酸化後の廃水の化学反応性が最小限に抑えられます。 [18] ：439 炭素ろ過は、活性炭への化学的吸着によって、残留汚染物質と不純物を除去します。[2] ：1138 砂（炭酸カルシウム）または布製フィルターによるろ過は、都市廃水処理で使用される最も一般的な方法です。
参照
参考文献
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外部リンク
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