ダ・ヴィンチ祭2005 リトル模型でみる水処理ワールド富山県立大学短期大学部環境システム工学科奥川ゼミ生物処理 微生物を付着、繁殖させた坦体に原水を接触させ、生物による酸化を利用した処理法。 水中のアンモニア性窒素や臭気などを除去する。 生物接触ろ過方式、浸漬ろ床方式、回転円板方式などがある。生物接触ろ過方式  接触槽内を粒状のろ材で満たし、原水を通過させるもので、ろ材表面に付着した生物膜と原水を接触させて浄化する方法。生物処理と同時に、ろ材と生物膜による物理的なろ過作用が加わった方法。  ろ材は微生物が付着しやすいセラミックやプラスチックで粒径2～8mm くらいが用いられる。  この方式の特徴は、必要とする面積を小さくできること及び洗浄排水を既存の設備の排水と一括で処理できることである。浸漬ろ床方式  生物が付着しやすい物質を水中に浸し、表面に生物膜を形成させ、この働きでアンモニア性窒素などを除去する方法。  生物が付着しやすく有効面積が大きい物質としてハニコームがある。ハニコームは直径13～50mmの八角形の筒を、蜂の巣状に集合させたものである。  曝気を使わない水平方式と、曝気を行う垂直循環流方式がある。  構造が簡単で、接触槽内に駆動部分がないため、維持管理が容易である。回転円板方式  処理槽内で表面積の約40％が水没するように設計した円板をゆっくりと回転させ、円板に付着した生物膜の働きで原水中のアンモニア性窒素などを除去する方法である。  生物膜は空気と水に交互に接触し、水中では栄養を吸収し、空中では酸素を取り入れて酸化分解する。  この方式の特徴は、駆動方式が水面上にあり維持管理が容易であること、機械的手段などによる酸素補給を必要としないこと、目詰まりがなく洗浄の必要がないことなどである。酸化処理 酸化処理にはオゾン、塩素、過マンガン酸カリウム、二酸化塩素、空気中の酸素などを用いる方法がある。 この中からオゾン、塩素、二酸化塩素、空気 (酸素)について説明する。オゾン処理  オゾンを利用して水中の無機物及び有機物などの酸化や微生物の不活化を行う。塩素などの他の酸化剤に比べて強力な酸化力を持つ。  異臭味及び色度の除去、消毒副生成物の前駆物質の減少を目的としている。  この処理の特徴として、アンモニア性窒素と反応しないことが挙げられる。塩素処理  液化塩素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、生成次亜塩素酸ナトリウムを用いる。  殺藻、殺菌、ウィルスの不活化、有機物・無機物の酸化、異臭味の除去を目的としている。  多くの種類の副生成物ができる。また、緩速ろ過の前処理では用いることができない。二酸化塩素処理 二酸化塩素を使用して水中の無機物及び有機物などを酸化する。 異臭味の除去、殺藻、殺菌、ウィルスの不活化に使用される。 この処理の特性は、アンモニア性窒素と反応せず、トリハロメタンなどの消毒副生成物の生成を抑制できることである。エアレーション 空気と水を常時接触させて、水中の気化し易い汚染物質を水中から大気に放出するもの。 空気中の酸素の酸化力を利用することもできる。酸化力は弱い。瀑布式 5～10ｍ程度の水頭を利用し、瀑布(滝)状または階段状に水を落下させて曝気を行う。段塔式 階段状に塔内を落下させる方式で外見的には充填塔に似ているが、分散形式は異なる。ノズル噴水式 固定または回転式のノズルにより霧状に噴水させる方式。 構造は単純で建設費が比較的安く、気体の圧力損失は少ない。 水の噴霧にかなりの動力を必要とし、水の飛沫が空気に同伴されることが欠点。充填塔式 塔内に充填材を入れ、原水と空気を接触させる方式。 構造が簡単で、圧力損失が小さい。気液接触効率も優れている。空気吹き込み式 曝気槽の底部から散気板（管）により空気を吹き込む方式。回転噴射式 高速回転する羽根に対象水を衝突させ、霧状とし、空気と強制混合撹拌し、気液接触させる方法。 動力は必要とするが、装置は最もコンパクトである。活性炭処理 活性炭の吸着力を利用して、通常の浄水処理では除去できない物質を除去するプロセス。 異臭味、色度や残留農薬などの微量有害有機成分、界面活性剤などの化学物質の除去に極めて有効である。 粉末活性炭処理、粒状活性炭処理、生物活性炭処理の3つの処理方法がある。粉末活性炭処理 着水井などに粉末状の活性炭を投入して不純物を吸着させ、その後、凝集処理をして粉末活性炭を懸濁質として沈殿ろ過し、吸着された溶解性成分ともども除去する方法。粒状活性炭処理 直径が0.5～2mmくらいの粒状活性炭を層状にし、砂ろ過池と同様に水を通して吸着を行う方法。生物活性炭処理 活性炭の吸着力に加え、その上に成長した微生物による有機物分解作用により、活性炭の吸着能力を維持させ、再生までの期間を長くする処理方法。イオン交換 イオン交換能を有する物質(イオン交換体)のイオンと水中のイオンとを交換することにより、目的イオンを除去する方法。イオン交換樹脂（イオン交換前）原水 NO3通 NO3水 NO3 Cl- NO3- Cl- ClＲ Cl- イオン交換樹脂（イオン交換後） Cl- Cl- NO3NO3- Ｒ ClCl- NO3- NO3- R NO3 R NO NO3- NO3- 処理水 3 - Cl- Cl- Cl- Cl- 膜ろ過 化学反応も相変化も伴わず圧力差よって、膜に水を通し、懸濁物質やコロイド、分子などを物理的に分離するプロセス。 分離対象物の大きさから分類され、大きいものから精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜に分類される。精密ろ過（MF，micro-filtration） 膜には、0.01～10μm程度の孔径を用いる。浄水処理では0.1～0.3μm程度。 懸濁粒子、菌体の除去を目的として使用される。限外ろ過（UF，ultra-filtration） コロイド、蛋白などの大きさのものを除去することが目的であり、これよりも小さい分子量の物質やイオンなどは分離できない。ナノろ過（NF，nano-filtration） 限外ろ過膜と逆浸透膜の中間に位置する浸透膜を用いる。 分子量が最大数百程度までの低分子物質を対象としている。逆浸透 水を通し、溶質を通さない半透膜の片側の被処理水に圧力を加えることにより、反対側に純水を得る方法。緩速ろ過 ろ過池に敷き詰めた砂層と、その砂層表面に増殖した微生物群(生物膜)によって水中の浮遊物質を捕捉し、溶解性物質を酸化分解することを利用したプロセス。 濁度やアンモニア性窒素、鉄、マンガン、臭気等の溶解性物質もある程度除去される。緩速ろ過のフロー図砂上水深原水生物膜砂層砂利層ろ過水