水処理
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/06/05 09:11 UTC 版)
歴史
初期の水処理方法には現在も利用される砂濾過および塩素化があり、ジョン・ギブというスコットランドのペイズリーにある漂白剤製造者が実験用のフィルターを設置していたが、不要な余剰分を公衆に売ったというのが給水を浄化する砂フィルター最初の使用記録で、1804年まで遡る。[3] [4]この方法はその後20年間で洗練され、1829年にロンドンのチェルシー・ウォーターワークス・カンパニーによって設置された、世界最初に処理された公共用水供給で頂点に達した。 [5] [6]
日本
日本では、古来から酸性度が高く有害な金属が含まれる毒水が確認された。そのような毒水が流れる火山性の山から流れる川は、酸川、酢川、須川、渋や赤などの関連する名が付けられた。これらの川に環境工学的手法として水質改善が行われた。玉川温泉では、1800年代半ばに最初の水質改善の取り組みが行われたが、当初の計画では効果は確認できなかったが、その後も継続して数々の水質改善方法が試され、今日では多くの酸性河川で石灰を用いた河川中和が行われている。草津温泉では1960年代に石灰による中和が行われるようになった[7]。
飲料水製造のための処理
飲料水製造のための処理は、健康への悪影響の短期的または長期的リスクなしに、人間の消費に十分に純粋な水を製造するために原水から汚染物質を除去することを含む。飲料水処理の過程で除去される物質には浮遊固形物、バクテリア、藻類、ウイルス、真菌そして鉄やマンガンなどのミネラルが含まれる。
汚染物質の除去に関与するプロセスには沈降やろ過などの物理的プロセスや消毒や凝固などの化学的プロセスおよび低速砂ろ過などの生物学的プロセスが含まれる。
水質を確保するために取られる対策は水の処理だけでなく、処理後の水の運搬と分配にも関連し、それ故流通中に細菌学的汚染を殺すために処理済みの水中に残留消毒剤を保持することが一般的なやり方である。
世界保健機関（WHO）のガイドラインは、より良い地域標準が適用されていない場合に適用することを目的とした一般的基準で、より厳しい基準はヨーロッパ、アメリカそして他のほとんどの先進国に適用されている。飲料水の品質要件について世界中で続いている。
水道水または他の用途のために家庭用資産に供給される水は、使用前に多くの場合インライン処理プロセスを使用してさらに処理することができ、そのような処理は軟水化またはイオン交換を含み得る。多くの専有システムはまた、残留消毒剤および重金属イオンを除去すると主張。[要出典]
プロセス
以下のプロセスから選択された組み合わせが、世界中の都市飲料水処理に使用されている。
- 藻類防除のための予備塩素化と生物学的成長の阻止
- 少量の比較的マンガンが存在する場合の溶存鉄の除去のための予備塩素化と一緒の曝気
- 凝集またはスローサンドろ過のための凝固
- 高分子電解質としても知られている凝固助剤 - 凝固を改善しそしてより強固なフロックを形成するため
- フロックに捕捉された浮遊固形物の除去である固形物分離のための沈殿
- 洗浄して再使用することができる砂床を通過させることによって、または洗浄可能であり得る専用設計のフィルターを通過させることによって水から粒子を除去するための濾過
- 細菌ウイルスや他の病原体を殺すための消毒
飲料水やその他の用途のための技術は十分に開発されており、一般的な設計が利用可能であり、そこから特定の水源水での予備試験のための処理プロセスを選択することができる。さらに多くの民間企業が特定の汚染物質の処理のために特許取得済みの技術的ソリューションを提供。水の自動化と排水処理は先進国では一般的で季節、規模、環境への影響による水源の水質は、資本コストと運用コストを左右する。処理された水の最終使用は必要な品質監視技術を決定し、そして現地で利用可能な技術は一般に採用される自動化のレベルを決定する。
| 構成要素 | ユニットプロセス |
| 濁度と粒子 | 凝固/凝集、沈降、粒状ろ過 |
| 主要な溶解無機物 | 軟化、曝気、メンブレン |
| 少量の溶解無機物 | メンブレン |
| 病原体 | 沈殿、ろ過、消毒 |
| 主な溶解有機物 | 膜、吸着 |
廃水処理
廃水処理は、廃水または下水から大部分の汚染物質を除去し、自然環境への処理に適した廃水とスラッジ両方を生成するプロセスで、生物学的プロセスを廃水の処理に使用することができ、これらのプロセスは例えば曝気ラグーン、活性汚泥またはスローサンドフィルターを含み、効果的であるためには下水は適切なパイプとインフラによって処理場に運ばれなければならず、プロセス自体は規制と管理の対象でなければならない。一部の廃水では異なる特殊な処理方法が必要になる場合があり、最も単純なレベルでは下水および大部分の廃水の処理は通常沈降によって液体から固体を分離することによって行われ、溶解した物質を次第に固形物、通常は生物学的フロックに変換し、次いでこれを沈降させることにより、純度が増加する流出流が生成される。[8] [9]
排水処理と飲料水処理の両方を組み合わせた注目すべき例はシンガポールのNEWaterである。[10]NEWaterはシンガポールで実践されている技術で、排水を飲料水に変換。より具体的には従来の水処理プロセスに加えて二重膜（ 精密濾過および逆浸透による）および紫外線技術を使用して精製された処理済み廃水（下水）である。水は飲用に適しており、人間によって消費されるが、高純度の水を必要とする産業で主に使用され、植物での総容量は約75,700 m 3 /日、このうち約6％は間接的な飲用にされており、シンガポールの飲用水所要量の14 m 3 / sの約1％に相当。残りはウェハ製造工場や他の非飲料の産業への応用ウッドランズ、タンピネス、パシルリスおよびアンモキオ で活用されている。
工業用水および廃水処理
工業用水処理の2つの主なプロセスはボイラー水処理と冷却水処理で大量の適切な水処理は、配管およびボイラーハウジング内で固形物とバクテリアの反応を引き起こす可能性があり、未処理のままにしておくと蒸気ボイラーはスケールや腐食の影響を受ける可能性がある。スケール付着物は弱くて危険な機械をもたらす可能性があるが、熱抵抗の上昇のために同じレベルの水を加熱するために追加の燃料が必要とされる。低品質の汚れた水はレジオネラ属菌などのバクテリアの繁殖地となり、公衆衛生に危険をもたらします。
適切な処理を行えば、かなりの割合の産業用敷地内廃水が再利用可能になるかもしれなく、これは3つの方法でお金を節約することができます：より少ない水の消費のためのより低い料金、排出されるより少ない量の廃水のためのより低い料金およびリサイクルされた廃水の熱の回収によるより低いエネルギーコスト、である。
低圧ボイラーの腐食は溶存酸素、酸性度および過度のアルカリ度によって引き起こされる可能性があり、したがって水処理は溶存酸素を除去し、ボイラー水を適切なpHとアルカリ度レベルに維持する必要がある。効果的な水処理がないと冷却水系はスケールの形成、腐食および付着物の影響を受ける可能性があり、有害な細菌の繁殖地となる可能性がある。これは効率を低下させ、プラントの寿命を縮めそして操作を信頼できずそして危険に晒す。[11]
汚濁物質の種類
一般に汚濁物質は、(1)浮遊物質、(2)コロイド物質、(3)溶存物質の三つの形態に分けられる。[12]これらは厳密には分けにくいが、その大きさから分類すると、浮遊物質は1～100μm前後、コロイドは1nm～1μm程度、溶存物質はコロイドよりもっと微細なものとなる。水処理では、汚濁物質の大きさの違いが処理の難易度に大きく影響する。一般にサイズの大きい浮遊物質が最も処理しやすく、小さいコロイドや溶解物質は処理に手間がかかる。
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