工場や浄水場では、汚水や排水が発生しています。水処理プラントは、こうした汚水や排水を処理し、人体や環境に安全な水質レベルまで改善する設備です。
水処理プラントは、工場用水や下水の処理など、様々な用途に使用されています。処理された水は、飲料、工業用、下水への再利用、農業用などに使用。ここでは、この水処理プロントのメリットやデメリット、その原理や用途について考えていきます。
水処理プラントを活用することで、有害物質を取り除き、汚水や排水を健康や環境に無害な状態にすることができます。
水処理プラントは、処理や除去できる物質が異なります。そのため、水処理の対象と水処理プラントの能力が異なる場合は、処理や除去できないことも。また、企業が求める水処理能力が大きいほど、設備を導入するには大きな投資が必要になります。
水処理プラントは、処理や除去対象によって、使用できる設備が異なることに注意が必要です。そのため、水プラントの原理も処理や除去対象ごとに考え、化学的処理と物理的処理について理解を深めましょう。
汚濁物質を除去するときは、沈殿やろ過、加圧浮上分離、凝集沈殿などのプロセスで処理していきます。こ処理のプロセスは、有機物と無機物のどちらにも有効です。汚濁物質の性質により、別の処理方法と併用の必要もあります。
工場排水や下水処理では、微生物が有機物を分解するプロセスを活用します。食品工場やふん尿処理にも有効な処理方法です。
無機物の処理ではアルカリ系薬剤を使い、重金属がアルカリ性で沈殿する性質を利用します。
水に溶解している金属等を水酸化物や硫化物の沈殿にし、凝集させる方法などが、化学的処理ではあげられます。化学的処理により、有害物質や金属などを選択的に沈殿させ、取り除くことが可能です。
物理的処理は、種類も豊富です。重力を利用する沈降や遠心分離、大きさに違いによって分離するろ過や膜分離、物理吸着などがあります。そして、これらの物理的処理を水処理のプロセスで組み合わせて利用することもあります。
日本では水不足を実感することは少ないですが、世界的には水不足の問題から水処理市場は拡大しています。水処理プラントは、飲料、工業用、下水への再利用、農業用水などに用途は広がっています。また、海水の淡水化、純粋の生産にも水処理プラントは使用されています。
水処理プロントの導入で大切なのは、対応できる水処理の種類と用途を把握することです。そのため、企業が求める用途を把握し、適切な水処理プラントを使用しましょう。企業で導入するならば、水処理プロント導入計画を定め、水処理の目的と設備の処理能力について詳細に決めていくことが求められます。
水処理プラントでは、汚水がきれいな水になるまでにさまざまな機材や設備を使って処理を行います。そこで、水処理プラントで使用される機材や設備の名称のほか、用途などについて紹介します。
膜処理ユニットを用いて汚染物質を除去し、水を浄化します。砂ろ過や二層ろ過では取り除けないような微細な異物を除去するため、微細な孔が付いた膜を使用。膜の孔の大きさによって種類が分かれており、MF膜（精密ろ過膜）・UF膜（限外ろ過膜）・NF膜（ナノろ過膜）・RO膜（逆浸透膜）などがあります。
なかでもMF膜は孔が小さく、大腸菌除去やウイルス除去が可能。無菌ろ過や超純水製造が必要な場合に向いています。また、UF膜は紙・パルプ工業の排水処理等、NF膜は海水を淡水化する際のスケール成分除去、RO膜は海水淡水化などに使用されています。
なお、水処理膜は通常ユニット化されており、モジュールという装置に組み込まれています。
工場などで廃水処理を行う際、必ず汚泥が排出されます。汚泥は産業廃棄物として扱われますが、水分を多く含むため汚泥脱水機によって水分除去作業を行います。汚泥脱水機の使用により、産業廃棄物の処理コストは大幅に削減可能。
汚泥脱水機にはろ過式と遠心分離式の脱水機があり、汚泥の種類によって使い分けられています。たとえば有機性汚泥の脱水ではスクリュープレス脱水機やベルトプレスろ過機など。汚泥脱水機の導入では用途に合ったものを選ぶほか、メンテナンス工数や設置面積などについても検討することが大切です。
また、汚泥を搬送するためにコンベアを使用。完全密閉が可能なシャフトレスコンベアでは、搬送物の臭いやこぼれの問題が改善されています。
パネルタンク式の仮設用排水槽のほか、流量調整槽や曝気槽、沈殿槽、薬品撹拌層などがあります。汚泥処理を膜分離活性汚泥法で行う場合は膜分離槽（MBR）を使用します。
し渣除去機はし渣を分級・脱水する設備です。サイクロン付振動フルでは浚渫現場でゴミと砂を除去し、振動フルイは工場・浚渫現場でゴミを除去する目的で用いられます。
循環ポンプや調整槽ポンプ、処理水排水ポンプなどの制御を行います。タッチパネル式による自動化や省配線化を実現した制御盤などがあります。
地下の下水管を通って処理場へ流入した汚水は、ポンプを用いて地上まで汲み上げられます。なお、ポンプの種類によってポンプアップ能力が異なるので、目的に合わせて導入することが重要です。
反応タンク内の活性汚泥混合液を撹拌させるための機械です。メーカーによって低動力タイプや急速・緩速タイプなどを用意しています。また、直径が大きいプロペラで撹拌する方法のほか、ブロワから送られてきた空気を撹拌機で気泡にして撹拌する方法などがあります。
水質を検査する水質計測器や、配管に挿入して汚泥濃度（SS）を計測する汚泥濃度計などがあります。汚泥濃度計では処理水を良好に保つため、配管に挿入して常に汚泥濃度を監視。近年は外光や気泡、溶液色の影響を受けにくい製品が開発されています。
重量物などを設置するために架台を用います。水処理プラントで使用する製品としては腐食に強い亜鉛メッキ製のメッキ架台、ポンプを固定するためのポンプ架台、撹拌機をタンクに固定するための撹拌架台などがあります。
数ある水処理ソリューションを展開する会社の中から、次世代の設備を導入するための安心材料として、当サイトでは公共施設・民間企業どちらにも実績がある企業として下記の3社をピックアップして紹介します。（2021年12月調査時点）
水処理プラントを
必要時のみレンタルで
コスト削減
特徴
設備管理一元化で
ICTの活用
特徴
脱・環境汚染による
企業イメージUP
特徴