三次水処理において水処理薬品はどのように作用するのでしょうか?
Nov 03, 2025
高度廃水処理としても知られる三次水処理は、浄水プロセスにおける重要なステップです。一次および二次処理後の水質をさらに改善し、栄養素、重金属、微生物などの残留汚染物質を除去することを目的としています。水処理薬品はこの段階で重要な役割を果たし、処理プロセスの効率と有効性を高めます。水処理化学物質のサプライヤーとして、私はこれらの化学物質が三次水処理でどのように作用するかに精通しており、この知識を皆さんと共有できることを嬉しく思っています。
凝集と凝集
三次処理における水処理薬品の主な機能の 1 つは、凝集と凝集です。凝集剤は、水中の浮遊粒子のマイナス電荷を中和する化学物質です。これらの粒子は本質的にコロイド状であることが多く、同様の電荷により互いに反発し、沈殿することが困難になります。一般的な凝固剤には、硫酸アルミニウム (ミョウバン) や塩化第二鉄などがあります。
凝集剤を水に加えるとイオンに解離します。例えば、ミョウバンはアルミニウムイオンと硫酸イオンに解離します。アルミニウムイオンは水中のマイナスに帯電した粒子と反応し、その電荷を中和します。電荷が中和されると、粒子は互いに接近し、フロックと呼ばれるより大きな凝集体を形成することができます。
一方、凝集剤は、凝固中に形成される小さなフロックをより大きな、より沈降しやすいフロックに橋渡しするのに役立つ長鎖ポリマーです。それらはフロックの表面に吸着し、それらの間にリンクを作成することによって機能します。このプロセスにより、フロックが水から分離しやすくなるだけでなく、処理水の透明度も向上します。たとえば、ポリアクリルアミドは水処理で広く使用されている凝集剤です。水中の汚染物質の性質に応じて、アニオン性、カチオン性、または非イオン性になります。凝固剤と凝集剤を使用すると、水の濁度を大幅に下げ、浮遊物質、有機物、および一部の重金属を除去できます。
消毒
消毒は三次水処理のもう 1 つの重要な側面であり、水処理薬品はこのプロセスに不可欠です。消毒の目的は、細菌、ウイルス、原虫などの有害な微生物を殺すか不活化することです。塩素は水処理で最も一般的に使用される消毒剤の 1 つです。水と反応して次亜塩素酸 (HOCl) と次亜塩素酸イオン (OCl - ) を生成します。これらの種は、微生物の細胞壁に浸透して代謝プロセスを妨害し、微生物を死に至らしめる強力な酸化剤です。
ただし、塩素の使用にはいくつかの欠点があります。水中の有機物と反応して、発がん性の可能性があるトリハロメタン（THM）などの消毒副生成物（DBP）を生成する可能性があります。この問題に対処するために、二酸化塩素、オゾン、紫外線 (UV) 光などの代替消毒剤も使用されています。二酸化塩素は塩素より選択性の高い酸化剤であり、塩素ほど THM を形成しません。オゾンは強力な酸化剤であり、水を迅速に消毒し、一部の有機汚染物質も除去できます。一方、紫外線は微生物の DNA に損傷を与えて不活性化し、微生物の繁殖を妨げます。
栄養素の除去
三次水処理では、多くの場合、水から窒素やリンなどの栄養素を除去することに重点が置かれます。これらの栄養素が過剰に摂取されると、水域の富栄養化が引き起こされ、藻の発生や酸素欠乏、水生生物への被害が生じる可能性があります。化学沈殿はリンを除去するための一般的な方法です。石灰 (水酸化カルシウム)、ミョウバン、第二鉄塩などの化学物質は、水中のリン酸イオンと反応して不溶性の沈殿物を形成することがあります。たとえば、リン酸塩を含む水に石灰を添加すると、リン酸カルシウムの沈殿物が形成されますが、これは沈殿または濾過によって除去できます。
窒素除去はより複雑で、生物学的および化学的プロセスが関与することがよくあります。 1 つのアプローチは、硝化によってアンモニア (NH3) を硝酸塩 (NO3 - ) に変換し、続いて脱窒によって硝酸塩を窒素ガス (N2) に変換することです。これらのプロセスを強化するために化学物質を使用できます。たとえば、特定の化学物質は脱窒細菌に炭素源を提供し、脱窒プロセスのスピードアップに役立ちます。
スケールと腐食の抑制
水処理システムでは、スケールの形成と腐食が重大な問題を引き起こす可能性があります。スケールとは、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、水酸化マグネシウムなどの不溶性の塩がパイプ、熱交換器、その他の機器の表面に付着することです。一方、腐食とは、水との化学反応による金属表面の劣化です。
スケール防止剤は、スケールの形成と堆積を防止する化学物質です。それらは、スケールの結晶化プロセスを妨げ、塩を形成することによって機能します。たとえば、スケール防止剤の中には、成長中の結晶の表面に吸着して、結晶のさらなる成長や凝集を防ぐものもあります。一方、腐食防止剤は金属表面に保護膜を形成し、水や酸素が金属と接触するのを防ぎます。この膜は、不動態酸化物層または有機膜とすることができます。たとえば、リン酸塩と亜鉛塩は水処理で一般的に使用される腐食防止剤です。
三次処理用特殊薬品
上記の一般的な水処理薬品に加えて、三次水処理の特定の用途に特化した薬品もあります。例えば、循環水洗浄装置循環水システムの洗浄と品質維持を目的として設計されています。システムから汚れ、スケール、バイオフィルムを除去し、効率を向上させ、機器故障のリスクを軽減します。
藻類抑制剤水域内の藻類の成長を制御するために使用されます。藻類はフィルターの目詰まり、水の美観の低下、毒素の生成などの問題を引き起こす可能性があります。藻類阻害剤は、藻類の代謝プロセスに干渉し、藻類の成長と繁殖を妨げることによって作用します。
海水消泡剤海水処理用に特別に配合されています。海水には高濃度の塩分や有機物が含まれていることが多く、処理過程で過剰な泡立ちを引き起こす可能性があります。消泡剤は泡の表面張力を破壊し、泡を崩壊させてそれ以上の泡の形成を防ぎます。
結論
三次水処理には水処理薬品が不可欠です。これらは、凝集や凝集から消毒、栄養素の除去、スケールや腐食の抑制、特殊な用途まで、さまざまな役割を果たします。水処理化学薬品のサプライヤーとして、私は効果的で安全で環境に優しい高品質の化学薬品を提供することの重要性を理解しています。
水処理に携わっており、信頼できる水処理薬品をお探しの場合は、当社がお手伝いいたします。当社の専門家チームは、お客様の特定のニーズに基づいてカスタマイズされたソリューションを提供できます。都市廃水、産業廃水、海水のいずれを処理する必要がある場合でも、当社はお客様に合った適切な化学薬品を取り揃えています。今すぐお問い合わせいただき、水処理要件について話し合いを開始し、きれいで安全な水を実現するために協力しましょう。
参考文献
- AWWA (アメリカ水道協会)。水質と処理: 地域の水道供給に関するハンドブック。マグロウ - ヒル、2017 年。
- メトカーフ＆エディ。廃水工学: 処理と再利用。マグロウ - ヒル、2014 年。
- クリッテンデン、JC、他。水処理: 原理と設計。ワイリー、2012 年。