排水処理に使われる薬品とは？種類・使い分け・注意点を現場目線で解説

「排水処理でどんな薬剤を使用するのが最適だろうか」

「薬剤の種類も多く、使い分けに困っている」

「運用コストを抑えながら、より効果的な排水処理を実現したい」

民間工場や下水処理場など排水処理施設のある現場では、水質や負荷の変動に応じて、さまざまな薬剤を適切に使い分けることが求められます。薬品の選定や使用方法を誤ると、処理効果の低下やコスト増加、さらには法令違反や設備トラブルのリスクにもつながりかねません。

本記事では、排水処理に使用される主要な薬剤について、その種類と用途、選定方法を詳しく解説します。pH調整剤や凝集剤といった基本的な薬剤から、生物処理を促進する活性微生物製剤まで、実践的な知識をお伝えします。

排水処理薬剤の基本的な役割と重要性

排水処理薬剤は、工場や事業所から排出される汚水を環境基準に適合する水質まで浄化するために欠かせません。適切な薬剤を使用することで、以下のような効果が期待できます。

• 排水基準の達成：法規制値をクリアし、安定した処理水質を維持
• 処理効率の向上：処理時間の短縮や設備の小型化が可能
• コスト削減：薬剤使用量の最適化により運転費用を抑制
• 汚泥発生量の削減：産業廃棄物処理費用の低減

ここではなぜ薬剤が必要なのか、また用いる薬剤の種類について、業種・施設別に紹介します。

なぜ排水処理に薬剤が必要なのか

排水処理では、物理処理や生物処理だけでは対処しきれない性状に対応するため、薬剤の使用が必要になります。凝集・中和・脱臭・殺菌・防泡・酸化など、処理の促進や補完的役割を果たす薬剤により、より効果的な処理が実現できます。

とくに製造業では、生産工程で使用する原材料や薬剤により、排水の性質が大きく異なります。食品工場では有機物濃度が高く、金属加工工場では重金属を含む排水が発生するなど、業種によって必要な処理薬剤も変わってきます。

薬剤を用いる業種・排水処理施設のタイプ例

排水処理薬剤は、さまざまな業種で使用されています。主な使用先として以下が挙げられます。

【業種別】

• 食品・飲料製造業（有機負荷が高い）
• 金属加工・メッキ工業（無機汚染が主体）
• 繊維・染色工業（色素・COD負荷あり）
• 製紙・パルプ工業（SS・COD・臭気）
• 化学・医薬品製造業（複合汚染が多い）

【排水処理施設のタイプ別】

• 有機物主体の排水処理施設
• 無機物主体の排水処理施設
• 複合排水（有機＋無機）処理施設
• pH変動が大きい施設
• 油分を多く含む排水の処理施設
• 負荷変動が大きい処理施設

それぞれの施設特性に応じて、最適な薬剤の選定と組み合わせが必要になります。

pH調整剤の種類と使い分け

pH調整は排水処理の基本であり、後続の処理工程の効率性を左右する重要な工程です。適正なpH範囲に調整することで、凝集効果の向上や微生物活性の維持が可能になります。

酸性側へのpH調整剤

排水がアルカリ性の場合、酸性薬剤を使用してpHを下げます。主な酸性pH調整剤には以下があります。

炭酸ガスは、環境負荷が少ない薬剤として注目されており、特に微生物処理を行う施設で採用されるケースが増えています。

アルカリ性側へのpH調整剤

排水が酸性に傾いている場合、中和の目的でアルカリ性薬剤が使用されますが、処理工程において意図的にpHを上昇させる必要があるケースも多く存在します。たとえば、凝集処理の効率向上、重金属の水酸化物としての沈殿促進、生物処理における微生物活性の最適化などが挙げられます。つまり、アルカリ性薬剤は単なる中和だけでなく、処理条件の最適化を図るための重要な制御手段といえます。

代表的なアルカリ性pH調整剤には以下があります。

水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）は、最も強力で即効性のあるアルカリ剤です。少量で大きなpH上昇効果が得られるため、設備をコンパクトにできる利点があります。液体で供給されることが多く、自動制御システムとの相性も良好です。

水酸化カルシウム（消石灰）は、苛性ソーダより安価ですが、水への溶解度が低く、スラリー状で使用する必要があります。沈殿物が発生しやすいため、配管の詰まりに注意が必要ですが、重金属の除去にも効果があるという特徴があります。

凝集剤・沈降剤の種類と効果的な選定方法

凝集剤は、排水中の懸濁物質や汚濁物質を集めて大きな塊（フロック）にし、沈殿除去しやすくする薬剤です。また、直接的に固液分離を促進する沈降剤も、処理の迅速化に重要な役割を果たします。

無機系凝集剤の特徴

無機系凝集剤は金属塩を主成分とする凝集剤で、排水処理において懸濁物質の除去や水質改善に重要な役割を果たします。処理対象の水質特性や求められる処理水質に応じて、適切な凝集剤を選定することが効果的な処理の鍵となります。各凝集剤にはそれぞれ特有の性質があり、用途に応じた使い分けが必要です。

代表的な無機系凝集剤には以下があります。

ポリ塩化アルミニウム（PAC）は、最も広く使用される無機凝集剤です。幅広いpH範囲で効果を発揮し、形成されるフロックも強固という特徴があります。水道用にも使用される安全性の高い薬剤で、処理水の透明度向上にも効果的です。

ポリ硫酸第二鉄（ポリ鉄）は、PACよりも重い沈殿物を形成するため、沈降速度が速いという利点があります。リン除去効果も高く、下水処理場でよく使用されています。ただし、処理水が若干着色する場合があるため、用途によっては注意が必要です。

硫酸アルミニウム（硫酸バンド）は、古くから使用されている凝集剤で、価格が安いことが特徴です。pH6〜8の範囲で最も効果的ですが、pH管理がシビアという面もあります。

有機系凝集剤（高分子凝集剤）の活用

有機系凝集剤は高分子化合物を主成分とする凝集剤で、その電荷特性により4種類に分類されます。無機凝集剤と比較して少量で高い凝集効果を発揮し、形成されるフロックも大きく強固です。処理対象の性質や目的に応じて、適切な種類を選定することが重要です。

代表的な有機系凝集剤には以下があります。

アニオン性高分子凝集剤は、無機凝集剤と併用することで、より大きく強固なフロックを形成します。主に無機系懸濁物質の凝集に効果的で、鉱業排水や土木工事排水の処理でよく使用されています。

カチオン性高分子凝集剤は、汚泥脱水の前処理として最も多く使用される凝集剤です。有機性汚泥は通常マイナスに帯電しているため、プラスに帯電したカチオン性凝集剤が効果的に作用します。

凝集剤選定のポイント

適切な凝集剤を選定するには、以下の点を考慮する必要があります。

1. 排水の性質：pH、懸濁物質の種類と濃度、温度など
2. 処理目標：求められる処理水質、処理時間
3. コスト：薬剤単価だけでなく、使用量も含めた総合的な評価
4. 汚泥処理：発生汚泥量と処分費用への影響

実際の選定では、ジャーテストと呼ばれる小規模試験を行い、最適な薬剤と添加量を決定します。複数の凝集剤を組み合わせることで、より効果的な処理が可能になる場合もあります。

生物処理を促進する薬剤の重要性

多くの排水処理施設では、微生物の働きを利用した生物処理が行われています。活性汚泥法に代表される生物処理では、微生物の働きを維持・向上させる薬剤が重要な役割を果たします。

栄養剤の役割

微生物の働きで有機物を分解するには、炭素源だけでなく窒素やリンなどの栄養源のバランスが重要です。工場排水では栄養バランスが偏っている場合が多く、栄養源の不均衡を補完する必要があります。

一般的にBOD：N：P＝100：5：1の比率が理想的とされており、この比率から大きく外れると処理効率が低下します。窒素源として尿素や硫酸アンモニウム、リン源としてリン酸塩などが使用されます。

活性微生物製剤の活用

処理効率の向上や立ち上げ時間の短縮などを目的として、特定の機能を持つ微生物を添加する場合があります。高濃度の有機物分解菌や硝化細菌を含む活性微生物製剤により、処理の安定化が図れます。

とくに以下のような場合に効果的です。

• 新設施設の立ち上げ時
• 負荷変動が大きい場合の排水の処理
• 難分解性物質を含む排水の処理
• 低水温期の処理効率維持
• 定期シャットダウン（SD）後の運転再開時の早期立ち上げと安定稼働の促進

民間工場では、年に数回、定期的に設備点検・メンテナンスのために排水処理施設全体の運転を一時的に停止（シャットダウン）するケースがあります。その際、処理槽内の微生物もリセットされるため、SD明けの再稼働時には、活性微生物製剤を活用することで、処理機能の早期立ち上げと安定化が図れます。

その他の排水処理対策薬剤の紹介

pH調整剤や凝集剤以外にも、排水処理ではさまざまな薬剤が使用されています。

消泡剤について

排水処理過程で発生する泡は、処理効率の低下や施設周辺への飛散など、様々な問題を引き起こします。消泡剤は、泡の表面張力を低下させることで、迅速に消泡効果を発揮します。

主な消泡剤の種類には、持続性の高いシリコーン系や即効性に優れたアルコール系・ポリエーテル系などがあり、排水の性質に応じて適切な消泡剤を選定する必要があります。とくに食品工場や化学工場では、原材料や製造工程に起因する発泡が起こりやすいため、泡の発生状況に応じた適切な薬剤の選定が重要です。

油分処理剤

油分を含む排水は、生物処理を阻害したり、配管の閉塞を引き起こしたりします。油分処理剤は、排水中の油分を乳化・分散させることで、前処理の効率を高め、後段の生物処理や沈殿処理を安定化させる役割を果たします。

とくにグリストラップや油水分離槽に添加することで、付着や滞留を防ぎ、清掃負担や臭気発生の低減にもつながります。処理後の生分解性や後段処理との相性を考慮し、現場の排水特性に応じた製品選定が求められます。

排水処理薬剤の効果的な使用方法

排水処理において薬剤の効果を最大限に発揮させるには、適切な使用方法の実践が不可欠です。具体的には薬剤を適用する場所や添加のタイミングや量などに注意して薬剤管理を行いましょう。

薬剤添加のタイミングと方法

薬剤の添加位置と混合条件は、処理効果に大きく影響します。pH調整剤は十分な混合が必要なため、攪拌機付きの反応槽で添加します。凝集剤は、急速攪拌で分散させた後、緩速攪拌でフロックを成長させる必要があります。

自動制御システムの導入により、pH計や濁度計の測定値に基づいて薬剤添加量を調整できます。過剰な薬剤使用を防ぎ、安定した処理水質の維持が可能になります。

詳細な薬剤の運用方法や最適化については、専門的な知識が必要となるため、経験豊富な専門家への相談をおすすめします。

薬剤の効果的な活用と使用量の最適化

薬剤は排水処理において、即効性が高く、設備導入に比べて初期コスト・設置工期ともに抑えられる柔軟な対応手段です。とくに、処理負荷の急激な変動や、緊急対応が求められる現場においては、薬剤によるソフトな対応が現実的かつ有効な手段となります。

一方で、薬剤をより効果的かつ効率的に使用するには、排水の状態に応じた使用量の最適化が重要です。定期的な水質モニタリングにより排水性状の変化を把握し、必要に応じて薬剤の種類や添加量を調整することで、処理効率を高めながらコストパフォーマンスの最大化を図ることができます。

また、排水性状が大きく変動する事業場や、季節・製造工程の変化により処理条件が変わる場合にも、薬剤は設備のように固定的でなく、状況に応じた柔軟な対応が可能です。こうした運用性の高さも、薬剤処理の大きな利点です。

また、前処理の改善により薬剤使用量を削減できる場合もあります。たとえば、油分の事前除去により凝集剤使用量を減らせたり、冷却により溶解性物質を析出させて薬剤処理負荷を軽減できたりします。

薬剤使用時の安全管理について

排水処理で使用される薬剤の多くは、腐食性・刺激性の強い化学物質を含みます。薬剤の効果を引き出すだけでなく、作業者や施設の安全を守るためにも、以下の安全管理を徹底する必要があります。

薬剤の運用にかかわる安全管理のポイント

• 個人保護具（PPE）の着用：
  ゴーグル、手袋、エプロンなどの着用により、皮膚や目の化学損傷を防止します。
• 保管・混合の注意：
  酸とアルカリ、有機薬剤などは区分して保管し、混合により有害ガスが発生しないよう注意が必要です。
• 自動添加設備の安全設計：
  誤添加防止のため、インターロック設計やフロートリミット、流量センサーとの連動制御が推奨されます。
• SDSの活用と教育：
  各薬剤の安全データシート（SDS）を確認し、作業者への周知・教育を定期的に実施することが望まれます。

安全管理は「処理性能」と並んで、薬剤運用の根幹を成す要素です。適切な設備と運用体制の整備により、安全かつ効率的な薬剤使用が可能になります。

薬剤選定における注意点とトラブル対策

排水処理薬剤の選定や使用において、よくあるトラブルとその対策を紹介します。

薬剤の相性問題

複数の薬剤を使用する場合、薬剤同士の相性に注意が必要です。例えば、塩化第二鉄と苛性ソーダを同じ配管で混合すると、水酸化鉄の沈殿により配管が詰まる可能性があります。

薬剤の添加順序も重要で、一般的にはpH調整剤→凝集剤→高分子凝集剤の順で添加します。順序を誤ると、期待した効果が得られない場合があります。

季節変動への対応

水温の変化は薬剤の効果に影響を与えます。冬季は反応速度が低下するため、薬剤量の増加や反応時間の延長が必要になる場合があります。

また、季節だけでなく、天候や流入水に含まれる成分（工場であれば製造物）によっても排水の状態が変わります。雨季には希釈された排水の処理、夏季には微生物活性の変化への対応など、さまざまな条件変化に応じた運転管理の調整が求められます。

これらの複雑な条件変化への対応には、排水特性や運転条件を踏まえた的確な薬剤設計と運用調整が不可欠です。無臭元では、現場の水質・処理フローに応じた薬剤の選定支援や、運用設計の最適化提案も行っておりますので、どうぞお気軽にご相談ください。

環境に配慮した薬剤選定と無臭元のソリューション

近年、排水処理においても持続可能な運用や環境負荷の低減への意識が高まりつつあります。とくに事業活動とSDGsとの整合が求められるなかで、薬剤の使用についても「効果が高いだけでなく、環境面や運用面にも配慮された製品であること」が一つの選定基準となるケースが増えています。

薬剤による処理は、大型の機械設備と比較してイニシャルコストを抑えて導入できる上、状況に応じて柔軟かつ機動的に対応できるというメリットがあります。たとえば、処理対象の排水性状が日々変動する現場や、季節変動・生産スケジュールに応じた微調整が求められる場面でも、薬剤の選定や添加条件の見直しによって、スピーディかつ的確に対応可能です。

排水処理の現場でこんなことが起こったら無臭元にご相談ください

以下のような兆候は、排水処理プロセス全体の不安定化につながるおそれがあります。早期の対応が、トラブルの拡大を防ぐ鍵となります。

• 処理水の濁りや異臭が目立つようになった
• 泡立ちが止まらない／発泡によって処理槽があふれる
• 凝集沈殿がうまくいかず、汚泥が沈まない／浮上する
• 排水処理にかかる各種コストが想定より上回っている

無臭元は、60年以上にわたり活性微生物製剤を中心とした環境衛生に配慮した製品の開発・提供を行ってきました。排水処理対策と臭気対策の両面から、お客さま施設の安定操業を支援しています。

無臭元の排水処理薬剤の特徴として、以下が挙げられます。

• 活性微生物製剤による生物を活用した自然な水処理：化学薬剤だけに頼らない、微生物の働きを活用した処理
• 排水処理対策により臭気も低減できる相乗効果：処理効率の向上と同時に悪臭問題も解決
• 臭気対策との組み合わせによる相乗効果：排水処理で発生する臭気にも対応可能
• 省エネによる環境負荷低減：処理効率の向上により、電力消費を削減

排水処理対策用の薬剤ラインナップの充実と全国3,000箇所を超える排水処理にかかる課題解決の実績により、さまざまな業種・規模の排水処理に対応しています。

排水処理対策でお困りの際は、薬剤選定から運転管理まで、豊富な実績とノウハウを持つ無臭元にご相談ください。現場の課題に応じた最適な薬剤と使用方法を提案し、安定した排水処理の実現により、持続可能な事業運営に貢献します。

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