排水処理の基礎知識

排水処理は、どんな場面で、具体的にはどのような課題を解決してくれるのでしょうか。

ここでは従来行われてきたさまざまな工業排水の排水処理方法と特徴をご紹介します。

工場や発電所、公共施設などが河川や下水への放流を可能にする目的で、工場附帯の設備を用いた排水処理の方法です。これを「排水処理プラント」と呼びます。

排水処理プラントは、製造ラインから排出される排水を溜める設備、汚泥・スラッジを脱水する設備、重金属・油分などを取り除く設備、薬注装置などを組み合わせて作られます。

増産による排水処理の増加時、長年の排水処理で堆積汚泥が増加し放流水が基準を満たさなくなった時や工場を集約する時、または、何らかの原因でその排水や汚泥に油や有害物が含まれていた時など、その排水や汚泥を短期間で水と固形物に分離するための設備です。

河川放流とは、文字通り排水を河川に放流することです。

水質が悪い排水などを河川放流してしまうと、河川の水質が悪化してしまい、環境や生態系に大きな影響を与えてしまいます。そのため、河川放流に対しては、法令・条例によって厳しい排水可能基準が定められています。

これらの基準に適合しないまま排水してしまうと、行政指導の対象となってしまいます。しかし、一定の水質に満たない排水を処理する方法は、河川放流以外には下水処理施設に依頼するなどの方法が取られますが、その場合はコストの面で不利になってしまいます。

一方で、河川放流をするためには、基準に適合する排水にするための設備などの初期投資が必要とはなりますが、定められている基準を満たして河川放流が可能になれば、処理施設に依頼する場合と比較して、排水にかかるコストダウンを実現できます。

凝集沈殿法とは、薬品を用いて、粒子を分離することで処理を行う方法です。

分離すべき粒子が小さい場合、通常の原水などを用いる方法では、粒子の分離に時間がかかってしまいます。そこで、凝集剤という薬品を用いて、微粒子をまとめて大きな固まりにすることで、効率的に分離・沈殿することができます。

処理できる対象には、有機化合物排水や無機物排水が該当します。凝集剤には、主にアルミニウム塩や鉄塩などが用いられています。また、凝集沈殿法を行う前に、生物化学的処理法などで前処理を行うことで、凝集剤の添加量を少なくすることが可能です。

凝集沈殿法の際には、大きな効果を得るためにも、投入する凝集剤の量、排水のpH、凝集槽の攪拌強度や凝集剤の鮮度にも気を付けなければなりません。

生物化学的処理法とは、水処理技術の一つで、微生物の働きで汚水中の有機化合物を分解する処理方法です。

処理する排水を、ばっ気槽と呼ばれる槽に貯め、槽内の微生物に物質を分解させることで、処理を行います。この処理の後、排水は沈殿槽に供給され、汚泥と水を分離する工程に進みます。生物による分解を行う際は、物質を分解する微生物に対して、酸素を供給する必要があるため、散気管(散気装置)などのばっ気装置が必要となります。

生物的処理法には、活性汚泥法や散水ろ床法などの好気性菌による方法、浄化槽にみられる嫌気性菌による方法など、様々な種類があります。微生物によっては、分解できないものもあるため、適切な種類の微生物を導入することが大切です。

吸着法とは、水処理技術の一つで、主に活性炭、ゼオライト、樹脂などの吸着剤に汚れを吸着させることで、物質を除去する方法です。水に溶けにくい物質が吸着剤に吸着される性質を用いています。処理できる対象は、無機物でない有機化合物排水です。

吸着法は、生物化学的処理法と比べて、処理水が安定している点、設置面積が小さい点、制御が容易な点、臭気に対して有効などのメリットが挙げられます。また、有機物質は生物化学的処理法では除去しにくい一方で、吸着法は極めて高い水準で除去することが可能です。

一方で、吸着された物質は、吸着剤の中に残存するため、吸着量に許容量があり、許容量を超えたものは廃棄物として処分しなければなりません。

工場などから発生した汚水を、バキュームカーにより運び出し、処理施設に持ち込む方法です。汲み取り車、し尿収集車としてのバキュームカーは、近年の下水道の発達により、かつてほど馴染みはありませんが、工業排水運搬などの場面では依然使用されており、排水処理に欠かせないものの一つです。

類似のものとして、廃液汚泥吸引車や吸引車が挙げられます。バキュームカーには、一般的に吸引機とタンクが装着されており、それによって汚水や汚泥を吸引し、タンクにため込むことで汚水の輸送を可能にしています。バキュームカーを利用する際は、排水の量を把握し、適切な台数のバキュームカーを利用することで、排水処理にかかわるコストダウンを図ることができます。

上記のほかに、排水発生現場に一時的に処理設備を設置する「仮設水処理」という排水処理方法もあります。

工場の排水処理設備で処理が追いつかない場合、設備の増設が必ずしも最適な解決策とは限りません。排水量の増加、汚濁負荷の増加、汚泥処理能力の不足など、原因によって有効な改善方法は異なります。

例えば、特定の時間帯だけ排水量が増える場合は流量の平準化、BODやCODなどの汚濁負荷が増加している場合は運転条件や前処理の見直しが選択肢になります。また、汚泥の脱水が追いつかない場合や、一時的に処理能力を補う必要がある場合には、仮設処理設備の活用も考えられます。

主な改善方法と選定時のポイントを以下にまとめました。

改善方法を選ぶ際は、初期費用だけでなく、電力・薬品などの運転費、汚泥の運搬・処分費、仮設設備の設置・撤去費用まで含めて比較することが重要です。

また、一時的な能力不足なのか、継続的な設備増強が必要なのかによっても適した対策は異なります。まずは排水量や水質、汚泥発生量と既設設備の処理能力を確認し、現場の状況に合った方法を選定しましょう。

お客さまが水処理設備を更新したり改修する時には、ほとんどの場合で工場の稼働を停止されるか新しい水処理設備を作ってから改修や更新をされると思います。工場の停止期間は、そのまま損失に繋がりますが、仮設水処理プラントを導入する事で工場を停止する必要がなくなり損失を最小限に抑えます。

また、一時的な要因でお客さまの水処理設備の処理能力が不足する場合なども仮設水処理プラントを導入すれば、新規に水処理設備を建設しなくても必要な時だけ処理能力の増強ができるため安心して工場を稼働させることができます。

化学工場の排水は、製造工程によって含まれる成分や濃度が異なるため、仮設水処理の適用可否は業種だけでなく、排水の性状や処理条件に応じて判断する必要があります。

具体的には、排水に含まれる物質や濃度、pH、SS（浮遊物質）、BOD・CODなどの水質指標、排水量とその変動、処理後に求められる水質を確認します。生物処理を阻害する成分や、固液分離だけでは除去が難しい物質が含まれる場合は、事前の成分分析や必要に応じた処理試験を行い、適切な処理方法を検討することが重要です。

また、仮設設備でどの処理工程を補うのかを明確にし、設置スペース、既設設備との接続方法、電源・配管条件、必要な稼働期間なども確認します。

セイスイ工業では、化学工場の排水処理設備更新時に仮設水処理プラントを導入し、生産ラインを止めずに処理を継続した実績があります。ただし、食品工場などで得られた汚泥の減容化やコスト削減の効果は、排水性状や現場条件によって異なるため、そのまま化学工場に当てはめることはできません。

工場の排水処理能力が不足した場合、原因や設備の状況によって適切な対策は異なります。セイスイ工業では、既設設備を活用した前処理の強化や、仮設水処理プラントによる汚泥処理能力の補完、設備更新中の代替処理など、現場の課題に応じた対応を行っています。ここでは、排水処理の能力不足や操業継続に関する3つの事例をご紹介します。

これらはそれぞれ異なる条件での対応実績です。実際に対策を検討する際は、排水量や水質、汚泥発生量、既設設備の状況などを確認し、現場に適した処理方法を選ぶことが重要です。

工場の排水処理能力不足や設備更新について相談する際は、現在の排水量や水質、設備の状況などを整理しておくと、改善方法や仮設水処理の適用可能性を検討しやすくなります。

事前に確認しておきたい主な情報は、以下の5つです。