排水の中和処理とは？仕組みと中和装置の選び方をわかりやすく解説

工場や病院などから発生する排水には、酸性やアルカリ性に偏ったものがあります。

こうした排水は、そのまま放流せず、pHを適切な範囲に調整する「中和処理」が必要です。

この記事では、中和の仕組みや必要な理由、中和装置の構成と選び方を解説します。

① 中和とは？排水処理における中和の基本

中和とは、酸性またはアルカリ性に偏った排水のpHを調整し、適切な範囲に近づける処理です。

pHは液体の酸性・アルカリ性の度合いを示す数値で、一般的に以下のように表されます。

• 🟢 pH7付近：中性
• 🔵 pH7より小さい：酸性
• 🔴 pH7より大きい：アルカリ性

工場などから発生する排水は、使用する薬品や工程によってpHが大きく変化するため、放流前に中和処理を行います。

排水の中和が必要な主な理由は２つあります。

①排水基準を満たすため

事業所から公共用水域や下水道へ排水を放流する場合、水質汚濁防止法や下水道法、および各自治体が定める条例・基準を満たす必要があります。

　🌊公共用水域への放流
　　水質汚濁防止法に基づく排水基準では、pH5.8〜8.6(海域以外)が目安とされています。

　🚰下水道への放流
　　下水道法施行令などに基づき、自治体ごとに下水道条例で基準値が定められています。

pHの基準は放流先や地域、業種によって異なるため、実際の設計や設備選定の際は、放流先の基準や自治体の条例を必ず確認することが重要です。

②設備や環境への影響を抑えるため

強い酸性・アルカリ性の排水は、配管や設備の腐食・劣化につながる可能性があります。また、水域に流入した場合は、水生生物や周辺環境へ影響を与えるおそれもあります。

② 排水処理における中和の仕組み

排水処理における中和とは、排水のpH(酸性・アルカリ性の度合い)を法律の規制(放流基準)や後続の処理に適した「中性」の範囲に調整する工程です。

中和処理では、排水のpHに応じて酸またはアルカリを添加します。

中和剤は排水の性状や求める処理速度によって使い分けます。

pHを測定しながら自動で薬液を添加する

実際の排水では、常に同じpHの排水が流れてくるとは限りません。

生産量や使用する薬品、工程の変化などによって、排水量やpHが変動することがあります。

そこで使用されるのが中和装置です。

中和装置では、pH計によって排水のpHをリアルタイムで測定し、その測定値に応じて薬注ポンプを制御します。

例えば、以下のような流れで中和処理を行います。

人が手作業で薬品を投入するのではなく、測定と薬液添加を連動させることで、より安定したpH管理を目指します。

③ 中和装置の基本構成

中和装置は、主に以下の機器で構成されます。

①原水槽

原水槽は、工場から出た排水を「いったん貯めておくタンク」です。 工場の排水は、流れる量や性質が常に同じとは限りません。作業内容によって、酸性の強い排水やアルカリ性の強い排水が出ることもあります。 こうした排水をそのまま中和しようとすると、薬品の量をうまく調整できないことがあります。

そこで役立つのが原水槽です。排水をいったん原水槽に貯めると、いろいろな排水が混ざり合い、量も性質も落ち着いた状態になります。 こうして落ち着いた排水を少しずつ中和処理槽へ送ることで、薬品の量を調整しやすくなり、安定して中和処理を行えます。

②中和処理槽

中和処理槽は、排水に薬品を加えてpHを調整する、中和装置の中心となる槽です。 槽内にはpH電極が設置されており、排水のpH値を常に測定しています。その測定値をもとに制御盤が薬注ポンプを動かし、必要な量の中和剤を自動で注入します。

注入された薬品は撹拌機で均一に混ぜ合わせられ、十分な反応時間を経て、排水のpH値を放流基準内に整えます。

③pH計

　pH計は、排水のpHをリアルタイムで測定するための機器です。

④薬注ポンプ

　pHの測定値に応じて、酸やアルカリなどの中和剤を添加します。

⑤撹拌機

　排水と中和剤を均一に混合し、pHの偏りを抑えます。

⑥制御盤

制御盤では、pHの目標値や制御条件を設定し、pH計や薬注ポンプなどを連動させます。

⑦記録計

記録計は、pH計で測ったpHの値を時間の経過とともに記録し、保存しておくための機器です。 排水のpHは、法令や自治体の基準によって放流できる範囲が決められています。記録計に残したデータは、「基準を守って排水していた」ことを示す大切な証拠になります。

排水の状態に応じて薬液の添加を自動制御することで、安定した中和処理を行います。

中和装置は、これらの機器を単体で選ぶだけでなく、排水の性状や処理量に合わせて全体を設計することが重要です。

④ 中和装置の選び方・設計のポイント

中和装置の仕様は、原水の性状・流量・処理目標・設置環境で決まります。
設計時に確認する主なポイントは次の8つです。

1. 処理目的と目標pH

放流か再利用かを決め、放流先の基準（下水道はpH5を超え9未満、河川は5.8〜8.6など）に余裕を持たせて目標pHを設定します。

2. 原水の性状

組成によって必要な薬品量が変わります。pHの変動範囲、温度（高温なら樹脂製の槽に注意）、SS濃度（電極の汚れや詰まりの原因）もあわせて確認します。

3. 処理流量

装置の能力は、日量（m³/日）よりも時間あたりの最大流量（m³/hr）で決まります。排水が短時間に集中する場合は、調整槽で平準化します。

4. pH調整剤

酸性の原水には苛性ソーダや消石灰アルカリ性には「硫酸」または「炭酸ガス(二酸化炭素)」を基本とし、塩酸は特殊な事情がある場合のみとします。

5. 制御方式

原水が酸性かアルカリ性の一方だけなら片側一点制御、両方に振れるなら両側制御を選びます。

pH変動が激しい場合は、中和槽を2つに分ける『2段中和』を検討します。

6. バッチ式と連続式

排水量が少なく間欠的な場合や、pH変動が大きい場合や濃排水の場合はバッチ式が向いています。排水量が多く、pHの変動が比較的緩やかな場合は連続式が向いています。

7. 槽の材質

薬品槽・中和槽・放流槽は、接する液体の種類(酸・アルカリ)と温度に合わせて適切に選定します(例：酸性にはPEやPVC＋FRP補強、アルカリ性にはSUSなど)。

8. 設置場所・電源

屋外設置では凍結対策や紫外線対策(遮光)、屋内設置では薬品の揮発に対する換気が必要です。電源の周波数（50Hz／60Hz）と電圧、制御盤の材質（屋外や腐食環境ではSUS、屋内では鋼板など）も確認します。

⑤ まとめ｜中和装置の選定・設計は使用条件に合わせた検討が重要

中和装置は、排水量やpHだけでなく、排水の性状、流量の変動、使用する中和剤、処理方式、設置環境など、さまざまな条件を考慮して選定・設計する必要があります。

「どのくらいの容量が必要かわからない」
「バッチ式と連続式のどちらが適しているかわからない」
「現在の設備に合う中和装置を検討したい」

といった場合も、まずはお気軽にご相談ください。

弊社では、排水の条件や設置環境を確認し、中和装置だけでなく、pH計・薬注ポンプ・撹拌機・タンクなどを含めた設備構成をご提案しています。