水処理技術の基礎と効果的な応用・例

はじめに：なぜ今、水処理技術が重要なのか

水処理技術は、製造業に従事する方であれば必ずと言ってよいほど関わるテーマです。
工場の運営に欠かせない「水」。この水をクリーンに保つ技術は、品質管理や生産性向上、さらにはSDGsといった企業の社会的責任にも直結します。
日本の製造業は昭和の時代から続くアナログな現場体質に根ざしているケースが多く、水処理設備に関する最新動向や海外事例を十分にキャッチアップできていない現場も少なくありません。

この記事では、長年現場で培った管理職・バイヤー目線から、今さら聞けない水処理技術の基礎と、その効果的な応用例、現場で根強く残る課題とその解決策について詳しく解説します。

水処理技術の基礎知識

水処理の目的と基本プロセス

製造工程で使われる水は「原水」と呼ばれ、そのままでは製品や設備に悪影響を及ぼす可能性があります。
そのため原水から余計な不純物や有害物質を除去し、目的に応じて最適な水質に調整するプロセスが必要となります。

水処理の基本プロセスは、大きく分けて以下の3段階です。

1. 前処理（ろ過・沈殿など）
2. 主処理（化学的処理・生物学的処理）
3. 後処理・仕上げ（活性炭処理・UV殺菌など）

現場でよく見られるのは、微細なゴミや土砂を「沈殿槽」や「サンドフィルター」で除去し、その後、薬品やろ材を用いた本格的な処理工程に進む形式です。

主要な水処理方法

製造業で多用される水処理法を代表的なものに絞って解説します。

物理的処理：ろ過や沈殿、膜分離など。工程水やボイラー給水など大量の水を必要とする現場で重要です。
化学的処理：凝集沈殿、中和、酸化・還元など。重金属や油分、pHコントロールに不可欠です。
生物的処理：活性汚泥法、膜分離活性汚泥法（MBR）など。食品工場や汚水処理の定番ですが、近年は省スペース型も進化しています。
高度処理・再利用：逆浸透膜（RO）、イオン交換、Ozone処理、UV殺菌など。純度が求められる工程や排水再利用に活躍します。

水質基準と法規制

日本では「水質汚濁防止法」や「工場排水基準」などが厳しく定められており、排出水のBOD値、COD値、SS（浮遊物質）、pH、有害物質含有量などをクリアしなければなりません。
この管理が不十分だと、製品クレーム・公害トラブル・CSRリスクに直結するため、現場責任者やバイヤーとしては常に最新の法規制情報を把握しておくことが重要です。

現場で求められる水処理の工夫と実践例

「現場で困った」を解決する水処理の工夫

現場でよくある課題に「ろ過装置の目詰まり」や「排水規制の強化」「維持コストの高騰」などがあります。
たとえば古い設備を使い続けている工場では、沈殿槽やろ過装置の効率低下によるトラブルが頻発しがちです。

こうした場合は次のような対策が取られます。

前処理フィルターの多段化や、自動洗浄機能付きにリプレースしてメンテナンス手間を激減
凝集剤や活性炭の最適化によるコストダウンや排水質の安定化
最新の膜分離技術（MBR/RO）を導入し、排水再利用による水使用量自体の削減

こうした施策は「現場負担の低減」と「環境負荷低減」の両立につながります。

製造業界での効果的な応用例

1. 自動車部品工場：排水の再利用でコスト削減とSDGs両立
ある自動車部品メーカーは、現在まで旧来の物理・化学処理中心でしたが、MBR＋RO膜システムを導入。
冷却水や洗浄水として排水を再利用し、年間で数百万円規模の水道代削減を実現。更に環境負荷アピールもでき、取引先から評価されています。

2. 食品工場：バイオ処理の導入とトラブル激減
汚水の臭気や有機物が問題だった現場。
従来の活性汚泥槽に加え、後処理としてUV殺菌とオゾン処理を追加。
排水が安定し、処理水の透明度が向上。ボイラーやチラーも汚れ難くなり、設備故障や清掃作業も減少しました。

3. 化学メーカー：ピュアウォーター精製で歩止まり向上
半導体向け生産ラインでは微量のイオンやシリカも不良要因。
多段RO＋イオン交換樹脂（EDI方式）で超純水を精製。
これにより製品歩留まりが劇的に向上し、クレームリスクも低減できました。