水の浄化は、廃水を自然環境にリサイクルするか、天然水を飲料水に変えるために水を浄化する一連の技術です。
廃水
浄水技術には主に 2 つあり、廃水の処理と飲料水の生産の両方に適用されます。物理化学的技術も基本的には飲料水に限定されています。
オーガニックセクター
生物学的プロセスは、都市廃水や工業廃水の二次処理に最もよく使用されます。基本的な構成では、これらは本質的に、物理化学的解決策では効果がなかったり、高価であったり、実施が困難であったりする、糖、脂肪、タンパク質などの可溶性の形態で存在する炭素化合物の除去に使用されます。これらは、分解の際に水生動物の生存に必要な水中に溶解した酸素の消費を伴うため、環境に有害です。生物学的処理の目的は、微生物、主に細菌を使用して可溶性有機汚染を除去することです。有機物を炭素源とエネルギー源として使用する従属栄養微生物には、次の 2 つの作用があります。
- 有機物の一部は炭素無機化中に気体の形で除去され、好気プロセスでは CO2 が生成され、嫌気プロセスではバイオガス(CO2 + CH4) が生成されます。
- そして一部は細菌の増殖により微生物からなる固体粒子に変化します。これらの粒子は、例えばデカンテーションなどの物理化学的手段によって液相から容易に分離することができる。
必要に応じて、アンモニウムイオン（NH4+）の硝酸塩（NO3-）への変換または硝化を同時に行うことができます。
これらのプロセスでは、無酸素池、嫌気池の設置などの追加ステップを処理プロセスに導入することで、窒素とリンを生物学的に除去することも可能になります。
使用されるさまざまなプロセスは、曝気条件と微生物の実行条件に従って分類できます。したがって、次のように区別します。
- 遊離培養物または活性汚泥による好気性プロセス、
- 固定培養による好気性プロセス、
- 自由培養による嫌気性プロセス、
- 固定培養による嫌気性プロセス。
有機汚染物質の負荷は、一般に BOD5 (5 日間の生物化学的酸素要求量) または COD (化学的酸素要求量) によって測定されます。
好気性トリートメント
生物学分野では、自然環境に自然に存在する微生物を利用して汚染を分解します。これらは、土壌 (ヨシが植えられたフィルター、砂フィルター) または川 (ラグーン、活性汚泥) の浄化特性を模倣します。酸素の供給は、小さなラグーン施設では自然（風力または滝システム）で行うことも、「活性汚泥」タイプの処理プラントでは人工（タービンまたはマイクロバブルの拡散）で行うこともできます。
バクテリアは、遊離（活性汚泥、ラグーン）または固定（バクテリア床、植え付けフィルター、砂フィルター、バイオフィルター）、あるいはバイオディスクの場合もあります。
嫌気性処理
メタン化に関する記事を参照してください。
窒素除去
生物反応器で廃液とバクテリアとの接触時間が十分であれば、第 2レベルの処理である硝化を達成することが可能です。これには、アンモニアが亜硝酸塩に酸化され、次に硝化細菌によって硝酸塩に酸化されることが含まれます。アンモニアは魚にとって有毒です。硝化細菌は独立栄養性です (硝化細菌自体が、空気中の CO2 の中で増殖に必要な炭素を固定します)。したがって、従属栄養植物よりもはるかにゆっくりと成長します。自治体の取り組みでは、硝化する前にまず有機化合物を除去する必要があります。
第三のステップは、硝化によって生じた硝酸塩を脱窒することから成ります。これを行うには、生物処理の最後から硝酸塩を含む水の一部をポンプで汲み上げ、処理の先頭で入口水と混合する必要があります。脱窒は、有機化合物と硝酸塩の存在下、無酸素反応器内で行われます。硝酸塩は窒素元素 (N2) に還元され、泡の形で空気中に逃げます。硝酸塩は、特定の海、特に北海で藻類の侵入を引き起こす汚染物質です。
理化学分野
物理化学分野では、物理的手段 (沈降、浮選、フィルター、膜) および/または化学製品、特に凝集剤 (塩化第二鉄、硫酸アルミニウムなど) や凝集剤が使用されます。これらは、特定の産業排水（有毒）、または処理する流れの急速な変動を管理する必要がある場合（観光地の下水処理プラントの場合、または単一ネットワークで到着する雨水に対処したい場合）に使用されます。現在の技術水準では、精密濾過膜とナノ濾過膜は依然として浄水用に確保されています。
複数のパラメータを処理する必要がある複雑な設置では、両方のセクターが同時に発生する可能性があります。
古典的に、都市の活性汚泥処理プラントには次の段階が含まれます。
- 前処理：スクリーニング、砂取り、脱油
- 一次処理：スラッジ回収とフローターのスキミングを伴う単純なデカンテーション。
- 二次処理: 曝気と混合、二次デカンテーション (清澄とも呼ばれます)。この最後の要素からは、浄化された水は拒否され (三次処理を除く)、沈殿した汚泥の大部分は曝気槽に戻され、余分な部分は特定の回路または貯蔵所に送られます。
- 凝集凝集または塩素またはオゾンによる消毒（病原菌を除去するため）の三次処理が行われる可能性があります。
二次処理には、硝酸塩の分解を可能にする無酸素段階 (または無酸素状態の別の部分) が含まれる場合があります。
水処理部門には、次の 1 つ以上のプロセスを含む「三次処理」と呼ばれる最終段階が含まれる場合があります。
- 塩素またはオゾンによる消毒（病原菌を除去するため）。
- 水溶液中の金属は中和できます。水の pH を特定の範囲内で変化させることで、これらの汚染物質を沈殿させることができます。
しかし、各段階では、粗大廃棄物、砂、特に死んだ細菌からなる汚泥など、除去する必要がある副産物が生成されます。
したがって、水処理回路と並行して、汚染除去プラントには汚泥処理ラインも含まれています。汚泥処理の目的は、石灰などを使用した物理化学的手段、または汚泥を「消化槽」（加熱され貯蔵される大型の貯蔵タンク）内に留めておくことによる生物学的手段によって、この汚泥を安定化する（不活性にする）ことです。嫌気的に醸造されます）。この処理には、デカンテーション作業 (この場合は濃縮について話します)、保管と脱水(プレス、フィルタープレス、遠心分離機)、さらには乾燥、バイオガスへの回収、さらには焼却が含まれます。水溶液中の金属は中和できます。水の pH を特定の範囲内で変化させることで、これらの汚染物質を沈殿させることができます。汚泥の消化により、一般に都市ガスと呼ばれるメタン(CH 4 ) が生成されます。メタン (CH 4 ) は、十分に大量に生成されるとエネルギー(発電、ボイラーなど) として使用され、硫化水素(H 2 S) も生成され、窒息を引き起こす可能性があります。限られた環境で。
下水汚泥に有毒物質が含まれていない場合は、現場での取り扱いと保管が容易になるように設計されたパッケージを使用して、農業でリサイクルすることができます（石灰処理）。汚染されている場合は埋め立てが必要です。地方自治体にとっての洗練された解決策は、緑の廃棄物を堆肥化するか、嫌気性消化を実行してバイオガスを生成することです。他の国では、廃棄ルートが異なる場合があります。例えばスイスでは、健康と土壌へのリスクを理由に予防原則に基づき、汚泥の埋め立てが禁止され、農業復興は2006年10月1日に終了した（場合によっては2年間延長される）。唯一認可されている方法は熱処理（家庭廃棄物焼却工場、セメント工場）です。
最後に、3 番目の回路 (オプション) により、汚染された空気が確実に処理されます。それは生物学的または化学的である場合もあります。
集団衛生– 非集団衛生
規制の概念
家庭廃水の浄化に関する地方自治体の一般規則の条項 L.2224-8 によって定められた区別。集団衛生とは、地域社会（自治体、またはこの権限を委任された自治体間協力の公的機関– EPCI）によって完全に処理されるものであり、処理水の収集、輸送、処理、自然環境への放出が行われます。 、副産物の除去。非集団衛生は、この支援の恩恵を受けないものです。それにも関わらず、自治体は管理（設計、施工、適切な機能、良好な保守の管理）を行う義務があり、希望すればその保守を担当することができます。
L.2224-10 条では、地方自治体は、その領土全体にわたって、集団的または非集団的な衛生管理の対象となる地域を定義することが求められています。
技術コンセプト
集団衛生技術については上で説明しました。厳密に言えば、非集団衛生技術は存在しません。これは技術的な概念ではなく規制上の概念であるためです。ただし、個人の家庭 (少数の住民) からの廃水の浄化には、個別のまたは自律的な衛生として認定される特定の技術があります。これらの技術は有機セクターのみを使用します。現場の衛生設備の4 つの要素:
- 収集: これには、廃水を建物の外に取り出して、前処理が行われる場所に導くことが含まれます。したがって、これは建物内の各給水所からのすべての排水管になります。
- 前処理: 目的は、廃水の性質を変えて、その後送られる下流の処理システムを通じて廃水を浄化できるようにすることです。水は建物の出口で、「水タンク」と呼ばれる大きな密閉容器に向けられ、ほとんどの場合は埋められます。このピットには、浮遊物質（脂肪を含む）と重い固体粒子（底に落ちます）が保持され、発酵プロセスにより有機固体が液化し、高分子鎖が切断されます。ピット内では、浮遊物質や固形物質が滞留することにより、汚染はすでにある程度減少しています。 30％に達することもあります。
- 処理: ピット出口で、流出液はフィルター(固定支持体上の細菌コロニー、上記参照) に導かれ、確実に浄化されます。砂でできているため、浄化バクテリアが呼吸できるように常に換気する必要があります。したがって、それをあまり深く埋めてはならず、それを覆う表面を圧縮したり防水加工したりしてはなりません（タールまたはセメントは禁止されています）。フィルター内での流出水の分布は、フィルターを覆う一連の穴のあいたパイプ内の水の流れによって可能になります。
- 避難