水処理に使用される特殊化学物質

水処理・廃水処理施設は、地域で最も大量の化学薬品を扱う施設です。湖・河川・貯水池などの表層水や地下水から水を取り入れ、飲料水として安全にします。一方、廃水処理施設は下水・工業排水・雨水を混合し、河川や湖へ安全に戻すために処理します。入ってくる水質に応じて、必要な薬剤が決まります。

水処理プロセス

飲料水の一般的な工程は、凝集剤で粒子を凝集させ沈殿タンクで沈降させ、上澄みを濾過・消毒します。廃水でも同様に、懸濁固形物を沈降させ、最も清浄な部分を消毒・濾過して放流します。機械的工程（沈降）と化学的工程（凝集・消毒）が組み合わさっています。

沈降・浄化用薬剤

凝集剤は、懸濁粒子を「粘着」させてより重い塊にし、重力で底に沈降させます。使用する凝集剤は水のpH、温度、粒子の種類に合わせて選びます。米国では最も一般的なのは硫酸アルミニウム（アルム）ですが、pHに敏感なため、石灰（炭酸カルシウム）、リン酸塩、ポリマーなどが併用されます。

消毒

国内で最も広く使われている消毒剤は塩素です。粉末、液体、ガス形態があり、温度やpH、コストで形態が選ばれます。欧州で普及しつつあるオゾンは、高純度酸素を放電でオゾンに変換し、生成直後に水中へ拡散させます。オゾンは有機物やコロイド金属を酸化し、化学的消毒とみなされます。塩素とオゾンが主流で、逆浸透や紫外線殺菌は化学プロセスではありません。

フッ化処理

米国の多くの水道では、歯の健康促進を目的にフッ化物を添加します。添加量は水のpHとコストで決まります。

その他の化学処理

水源の特性に応じて、藻類駆除剤、バクテリア抑制剤、金属除去剤、原虫対策薬剤などが使用されます。使用後はそれらの薬剤を除去する工程が必要です。例として、湖沼の藻類除去に硫酸銅、コロイド金属の沈降に溶存酸素、配管内の藻類抑制に殺菌剤が用いられます。

非化学的処理

特殊薬剤が高コストまたは効果が薄い場合、超純水膜フィルトレーション（微細ろ過・超微細ろ過）が選択されます。これらは細菌、コロイド金属、ウイルスを除去します。極端な条件下では逆浸透（RO）膜がコスト効果の高い代替手段となり、化学薬剤に比べ水質変動に強いです。