排水処理とは？仕組み・方法・設備・排水基準まで基礎から解説

排水処理とは、使用後の水に含まれる汚れや不要な成分を取り除き、環境や法令に適した水質へ整える処理のことです。生活排水だけでなく、工場排水、産業排水、建設現場の工事排水、浄水場・下水処理場で発生する排水など、さまざまな場面で必要になります。

この章では、排水処理の基本的な定義、水処理・廃水処理との違い、排水処理が必要とされる場面を整理します。排水そのものの種類や特徴を詳しく知りたい場合は、関連ページも参考にしてください。

排水処理とは、家庭・工場・施設などから出る排水に含まれる汚濁物質を取り除き、河川や下水道へ放流できる水質、または再利用できる水質に整える処理です。

排水には、有機物、油分、浮遊物質、薬品成分、金属類などが含まれることがあります。そのため、BOD、COD、SS、pHなどの水質項目を確認し、排水の性質に合った処理方法を選ぶ必要があります。

単に「水をきれいにする」だけでなく、放流先の基準を満たし、周辺環境や設備運用に支障を出さない状態に整えることが、排水処理の基本的な役割です。

排水処理と似た言葉に「水処理」や「廃水処理」があります。水処理は、上水、用水、排水、再利用水など、水に関する処理全般を含む広い言葉です。たとえば、飲み水をつくる浄水処理や、工場で使用する用水の処理も水処理に含まれます。

一方、排水処理は、家庭・工場・施設などで使用された後の水を対象に、汚れや不要な成分を取り除く処理を指します。廃水処理も、実務上は排水処理と近い意味で使われることが多い言葉です。

つまり、水処理は広い概念であり、その中に排水処理や廃水処理が含まれると考えると理解しやすくなります。

排水処理は、家庭から出る生活排水だけでなく、工場排水、産業排水、建設現場の工事排水、浄水場・下水処理場で発生する排水など、幅広い場面で必要になります。

工場や産業施設では、製造工程や洗浄工程から排水が発生し、油分、有機物、薬品成分、金属類、SSなどへの対応が必要になる場合があります。また、設備更新や修繕工事の期間中、災害や事故によって通常の処理設備が使えない場合にも、一時的な排水処理が必要になることがあります。

このように排水処理は、日常的な水質管理だけでなく、工場・施設の安定稼働や緊急時の対応にも関わる重要な仕組みです。

前処理は、排水中の大きな異物、砂、油分、浮遊物などを取り除き、後段設備への負荷を下げる工程です。ここで異物を取り除くことで、ポンプや配管の詰まり、反応槽や沈殿槽への過剰な負荷を防ぎやすくなります。

主処理では、有機物、SS、油分、溶解成分などを本格的に処理します。排水の性質に応じて、物理的処理、化学的処理、生物的処理などを組み合わせることがあります。後処理は、主処理後に残った細かな濁りや粒子を取り除き、放流や再利用に必要な水質へ近づける仕上げ工程です。

排水処理では、水をきれいにする過程で、異物、SS、凝集フロック、生物汚泥などの固形分や汚泥が分離されます。これらは水分を多く含むことが多く、そのままでは量がかさみ、運搬や処分の負担が大きくなります。

そのため、濃縮や脱水によって減容し、処分費や保管スペース、管理負荷を抑えることが重要です。排水処理を検討する際は、処理水質だけでなく、分離された固形分や汚泥をどのように扱うかまで含めて考える必要があります。

処理が完了した水は、水質を確認したうえで、河川や下水道などへ放流されます。放流する場合は、pH、BOD、COD、SSなどの水質項目が、適用される排水基準を満たしているかを確認する必要があります。

また、処理水の水質や用途によっては、場内での洗浄水や冷却水などとして再利用される場合もあります。排水処理の最終段階では、「処理できたか」だけでなく、「安全に放流できるか」「再利用に適した水質か」を確認することが重要です。

排水処理には、排水中の汚れを物理的に取り除く「物理的処理」、薬品を使って成分を処理する「化学的処理」、微生物の働きを利用する「生物的処理」があります。

実際の排水処理では、排水の種類や含まれる成分、必要な処理水質に応じて、複数の処理方法を組み合わせるのが一般的です。たとえば、物理的処理で大きな固形物や油分を取り除き、化学的処理でpHやSSを調整し、生物的処理で有機物を分解します。さらに、必要な処理水質に応じて、ろ過や膜処理などの物理的な分離技術を組み合わせる場合もあります。

物理的処理とは、排水中に含まれるごみ、砂、油分、浮遊物質、SS、濁りなどを、物理的な性質の違いを利用して分離する処理です。排水処理の初期段階や仕上げ処理で使われることが多く、後段設備への負荷を下げたり、必要な処理水質に近づけたりする役割があります。

代表的な方法には、大きな固形物を取り除くスクリーン処理、水より重い粒子を沈める沈殿処理、油分や軽い固形物を浮かせて分離する浮上分離、細かな濁りや粒子を取り除くろ過処理などがあります。また、より細かな粒子や溶解成分の分離が必要な場合には、MF膜、UF膜、RO膜などを使った膜処理が用いられることもあります。

化学的処理とは、薬品を使って排水中の成分を反応させ、除去しやすい状態に変える処理です。pHを調整する中和処理、細かな濁りやSSを集めて沈みやすくする凝集沈殿処理、特定成分を処理しやすい形に変える酸化・還元処理などがあります。

工場排水や産業排水では、pH、金属類、薬品成分、SSなどへの対応が必要になることがあり、化学的処理は排水基準への対応とも関係が深い処理方法です。

生物的処理とは、微生物の働きを利用して、排水中の有機物を分解する処理です。食品工場や生活排水など、有機物を多く含む排水で使われることが多く、BODやCODの低減を目的として導入される代表的な処理方法の一つです。

代表的な方法には、微生物を含む活性汚泥を利用する活性汚泥法があります。ただし、微生物が安定して働くには、酸素供給、pH、温度、流入負荷などの管理が必要です。

排水処理設備は、排水を受け入れる槽、水量や水質の変動をならす槽、薬品反応や生物反応を行う槽、水と汚泥を分離する設備、発生した汚泥を脱水する設備、薬品を注入する設備、水質や流量を監視する設備などで構成されます。

設備構成は、排水の種類、含まれる成分、必要な処理水質、排水量、設置スペースによって変わります。すべての設備が必ず必要になるわけではなく、処理目的に応じて必要な設備を組み合わせることが重要です。

原水槽は、処理前の排水を一時的に受け入れる設備です。工場や施設から発生した排水を集め、次の処理工程へ送る入口の役割を持ちます。

調整槽は、排水量や水質の変動をならし、後段の処理設備に安定して排水を送るための槽です。工場排水や産業排水では、生産工程や洗浄工程のタイミングによって水量・濃度が変わることがあるため、調整槽によって負荷変動を抑えることが重要です。

反応槽は、薬品反応や生物反応を行うための設備です。化学的処理では中和や凝集、生物的処理では微生物による有機物分解などが行われます。

沈殿槽は、排水中の汚れや汚泥を沈め、水と固形物を分離する設備です。凝集沈殿処理や生物的処理の後段で使われることが多く、処理水の濁りを抑える役割があります。

ろ過装置は、沈殿後に残った細かな濁りや粒子を取り除く仕上げ処理の設備です。放流前の水質安定や、処理水の再利用を検討する場合に重要になります。

脱水機は、排水や処理過程で発生する汚泥に含まれる水分を減らし、固形分と水分を分離するための設備です。排水や汚泥は水分を多く含むため、そのままでは量がかさみ、運搬や処分の負担が大きくなります。

脱水処理によってこれらを減容化することで、運搬回数や処分費の削減、保管スペースの圧縮につながります。

薬注設備は、排水処理に必要な薬品を適切な量で注入するための設備です。pH調整のための中和処理、SSや濁りを除去するための凝集処理、酸化・還元処理などで使われます。

モニタリング設備は、pH、流量、水質、槽内の状態、設備の稼働状況などを監視し、排水処理を安定して運転するための設備です。薬品注入量や設備の稼働状況を適切に管理できないと、処理水質の悪化や設備トラブルにつながることがあります。

排水処理設備を安定して運用するには、処理設備そのものだけでなく、薬品管理や日常的な監視体制も重要です。

排水処理では、水をきれいにするだけでなく、関係する法律や排水基準を守ることが重要です。特に工場や事業場から公共用水域へ排水を放流する場合は、水質汚濁防止法、一般排水基準、自治体ごとの上乗せ排水基準などを確認する必要があります。

排水基準は、施設の種類、排水量、放流先、所在地の条例などによって確認すべき内容が変わります。そのため、本記事では全体像を理解し、詳細な基準値や適用条件は所管行政や専門業者、または排水基準の詳細ページで確認しましょう。

水質汚濁防止法は、工場や事業場から公共用水域へ排出される水や、地下に浸透する水を規制するための基本的な法律です。公共用水域や地下水の水質汚濁を防ぎ、人の健康保護や生活環境の保全を図ることを目的としています。(e-Gov 法令検索)

排水処理では、対象となる施設、排水の放流先、排水量、含まれる成分などを確認し、適用される基準に沿って水質を管理することが重要です。

一般排水基準とは、国が定める全国共通の排水基準です。対象には、人の健康に関わる有害物質や、生活環境の保全に関わる水質項目が含まれ、排水を放流する際の基本的な基準として確認されます。(環境省)

一方で、地域の水質保全を目的として、自治体が一般排水基準より厳しい上乗せ排水基準を定める場合があります。そのため、排水処理を検討する際は、国の基準だけでなく、施設所在地の条例や所管行政の指導内容も確認することが重要です。

排水処理では、排水に含まれる成分や汚れの状態を把握するために、BOD、COD、SS、pHなどの水質項目を確認します。これらは、処理方法の選定や処理後の水質確認に関わる基本的な管理項目です。

なお、BODやCODは適用される水域条件が異なるため、数値だけでなく、どの項目が自社の排水に適用されるかを確認することが重要です。(環境省)

排水基準を超過すると、行政への報告や改善対応、追加調査、処理設備の見直しなどが必要になる場合があります。状況によっては、操業への影響、緊急対応コストの増加、周辺環境への影響、取引先や地域からの信用低下につながる可能性もあります。

基準超過の原因は、排水の水質変動、処理設備の能力不足、薬品注入条件の不適合、汚泥管理の不調、設備の老朽化など、複数の要因が重なっていることがあります。そのため、まずは超過している項目、水質データ、排水量、処理工程、設備状態を確認し、原因を切り分けることが重要です。

一時的な処理能力不足や設備故障が原因の場合は、仮設水処理設備による代替処理や緊急対応が選択肢になることもあります。

排水処理では、処理水質の悪化、汚泥量の増加、悪臭、設備の老朽化、急な排水量の増加、排水基準の未達などのトラブルが起こることがあります。

原因は水質・水量・薬品条件・設備状態・運転管理が複合している場合も多いため、症状ごとに原因工程を切り分けることが重要です。

処理水質が安定しない場合、原水濃度や排水量の変動、薬品注入量の不適合、生物処理の不安定化、設備能力の不足などが考えられます。

工場排水や産業排水では、生産工程や洗浄工程のタイミングによって水質が変わるため、原水・処理水のデータや薬注条件、設備の稼働状況を確認し、どの工程で悪化しているかを切り分けます。

汚泥が増えすぎる原因には、原水負荷の増加、凝集条件の不適合、脱水効率の低下などがあります。

また、汚泥の滞留や有機物の腐敗によって槽内が嫌気化すると、悪臭が発生することがあります。汚泥量、含水率、薬品条件、槽内の滞留状況を確認することが重要です。

排水処理設備は、長期間の使用によってポンプ、配管、槽、脱水機、薬注設備、制御設備などが劣化します。設備が老朽化すると、流量を十分に処理できない、薬品注入が安定しない、汚泥の脱水効率が下がる、監視・制御が正しく働かないなどの問題が起こることがあります。

また、生産量の増加や排水性状の変化によって既存設備では対応できず、処理水質の悪化や排水基準未達につながるリスクがあるため、設備容量と稼働状況の確認が必要です。

大雨や台風、浸水、設備故障、事故などが発生すると、排水処理設備への流入量が一時的に増加することがあります。既存設備の処理能力を超えると、処理水質が不安定になったり、設備に過大な負荷がかかったりするおそれがあります。

また、災害時には通常と異なる成分を含む排水や、土砂・濁水・油分などを含む排水が発生する場合もあります。こうしたケースでは、早急に水質と排水量を確認し、必要な処理能力を確保することが重要です。

排水基準を満たせない場合は、まずpH、BOD、COD、SS、油分、有害物質など、どの項目が基準値を超えているかを確認します。超過項目によって、見直すべき処理工程や対応方法は異なります。

たとえば、SSであれば沈殿や凝集処理、BOD・CODであれば有機物負荷や生物的処理、pHであれば中和処理や薬品注入条件の確認が必要です。既存設備だけで対応が難しい場合は、専門業者への相談や仮設水処理設備による一時対応も検討します。

仮設水処理プラントは、常設の排水処理設備だけでは対応が難しい場合に、一時的に処理機能を確保するための方法です。設備更新や修繕中、処理能力の不足、災害・事故時、工事期間中だけ排水処理が必要な場合などに活用されます。

常設設備の新設・増設には、設計、工事、設置スペース、費用などの検討が必要です。そのため、短期間だけ処理能力が必要な場合や、既存設備の復旧まで代替処理を行いたい場合には、仮設水処理プラントが選択肢になります。

仮設水処理を検討する際は、排水量、水質、必要な処理期間、設置スペース、搬入経路、放流条件を整理しておくことが重要です。

排水処理設備の更新や修繕を行う際、常設設備を一時的に停止しなければならない場合があります。しかし、工場、浄水場、下水処理場、各種施設では、設備工事中であっても排水処理を止められないケースがあります。

このような場合、仮設水処理プラントを設置することで、工事期間中の代替処理機能を確保できます。既存設備の一部を停止している間も、排水量や水質に応じた処理を行うことで、施設の稼働や工事計画への影響を抑えやすくなります。特に公共インフラや工場設備では、設備更新と排水処理の継続を両立させることが重要です。

既存の排水処理設備は、設計時に想定された排水量や水質をもとに処理能力が決められています。そのため、増産、季節変動、洗浄工程の増加、突発的な排水量増加などが起こると、既存設備だけでは処理しきれなくなる場合があります。

処理能力が不足すると、処理水質の悪化、汚泥量の増加、排水基準の未達などにつながる可能性があります。常設設備をすぐに増設できない場合は、仮設水処理プラントを一時的に導入し、不足している処理能力を補完する方法もあります。検討時は、平均排水量だけでなく、最大排水量、ピーク時の流入量、水質変動、必要な処理期間を確認することが重要です。

大雨、浸水、地震、設備故障、事故などが発生すると、通常の排水処理設備が使えなくなったり、想定外の排水が急に発生したりすることがあります。災害・事故時は、排水量や水質が通常と異なる場合もあるため、早急な状況確認が必要です。

このような場合、仮設水処理プラントは、設備復旧までの代替処理や、急な濁水・汚泥の処理、基準を満たすための一時的な処理工程として有効です。緊急対応では、排水の種類、発生量、含まれる成分、放流先、現場の設置条件を確認し、必要な処理能力を確保することが重要です。

建設現場や設備改修工事では、掘削水、濁水、洗浄水、雨水が混入した排水、設備の洗浄・切替時の一時排水など、一定期間だけ排水処理が必要になることがあります。

こうした排水は工事終了後に発生しなくなるため、常設設備を新たに導入するよりも、仮設水処理プラントで必要な期間だけ対応する方が合理的な場合があります。工事期間が限られている場合や、現場条件が変わりやすい場合にも、設置・撤去しやすい仮設設備が有効です。

セイスイ工業では、仮設水処理プラントを柔軟に組み合わせることで、汚泥処理・脱水処理、工場や各種施設の排水処理支援、浄水場・下水処理場での設備更新時対応、緊急時・災害時の水処理対応など、現場の状況に応じた処理をサポートしています。

排水処理の課題は、現場ごとに異なります。既存設備の処理能力が足りない場合、設備更新中も処理を止められない場合、汚泥量を減らしたい場合、災害や事故で急ぎの対応が必要な場合など、課題に応じて必要な処理方法や設備構成は変わります。

そのため、排水量、水質、処理目標、設置条件、必要な期間を確認したうえで、仮設設備、脱水処理、汚泥減容化、緊急対応などを組み合わせて検討することが重要です。

セイスイ工業では、常設設備だけでは対応が難しい場合に、仮設水処理プラントによる一時的な処理能力の確保をサポートしています。たとえば、既存設備の更新・修繕中、処理能力が一時的に不足している場合、災害・事故・設備故障などの緊急時、工事期間中だけ排水処理が必要な場合などに対応できます。

現場の排水量、水質、設置スペース、必要な処理期間に応じて、仮設設備の構成を検討します。

排水処理では、処理水だけでなく、処理過程で発生する汚泥への対応も重要です。セイスイ工業では、発生汚泥の脱水・減容化を通じて、運搬量や処分量の削減、保管スペースの圧縮、処分負荷の軽減をサポートしています。

汚泥は水分を多く含むため、そのままでは量がかさみ、運搬費や処分費が増えやすくなります。脱水処理によって含水率を下げ、汚泥量を減らすことで、現場の管理負荷や処理コストの低減につなげることができます。

工場や各種施設では、生産量の増加、洗浄工程の変更、排水量の変動、設備老朽化などによって、既存の排水処理設備だけでは一時的に対応しきれなくなることがあります。セイスイ工業では、こうした現場に対して、排水量や水質、既存設備の状態を確認したうえで、仮設水処理設備による代替処理・補完処理を行います。

処理水質が安定しない、汚泥量が増えている、既存設備の能力が不足しているといった場合は、常設設備が復旧・更新・増設されるまでの間、必要期間に応じた仮設対応を検討します。

浄水場や下水処理場では、設備更新、沈殿池・ろ過池の工事、点検、修繕、汚泥処理などの際に、一時的な排水処理や代替処理が必要になることがあります。公共インフラに関わる施設では、工事中であっても処理機能を維持しなければならない場面が多く、仮設水処理設備による補完・代替処理が有効です。

処理対象となる水や汚泥の性状、必要な処理期間、設置スペース、搬入条件を確認したうえで、現場条件に応じた仮設対応を検討します。

災害、事故、設備故障、大雨による排水量の増加、突発的な水質悪化などが発生した場合、通常の排水処理設備だけでは対応しきれないことがあります。セイスイ工業では、こうした緊急時・災害時に、仮設水処理設備による一時対応や代替処理を行います。

対応にあたっては、排水量、水質、放流条件、設置スペース、搬入経路などを早急に確認し、現場条件に応じて必要な処理体制を検討します。

仮設水処理を検討する際は、処理方法の仕組みだけでなく、実際の現場でどのような課題に対して、どのように対応したのかを確認することも重要です。セイスイ工業では、下水処理場や浄化センター、し尿処理場、災害現場などで、仮設水処理プラントによる代替処理・処理能力の補完・汚泥減容化・緊急対応を行ってきました。

ここでは、代表的な仮設水処理の対応事例を、現場の課題と対応内容が分かるように紹介します。