物理処理

最終更新日: 2026-09-03

物理処理

(1) 物理処理は、水中の物質がもつ大きさ、密度、沈降性、浮上性などの物理的な違いを利用して、水と分離する処理です。

(2) スクリーンは、格子や網などの開口を利用して、開口より大きい夾雑物や固形物を捕捉する物理分離です。

(3) スクリーン作用とは、このように開口を通過できるかどうかという大きさの違いを利用して、開口より大きい夾雑物を機械的に捕捉・分離する作用を指します。スクリーンという設備そのものの名称と、そこで働く分離作用を区別して読みます。

(4) スクリーン作用は、夾雑物を開口で捕捉する作用であり、夾雑物を細かくする破砕作用とは別です。粗目・細目、目幅、し渣、閉塞、破砕装置などの設備詳細は screening-comminution で扱います。

(5) 通常のスクリーンでは、開口を通過する溶解性物質を除去できません。

(6) 沈殿は、水中で重力により沈降する固形物を底部側へ分離する物理作用です。

(7) 浮上は、水面へ浮きやすい物質や気泡が付着して浮上した懸濁物を水面側へ集めて分離する物理作用です。

(8) ろ過は、水をろ材や多孔質の層などに通し、主として懸濁・粒子状物質を捕捉して分離する物理作用です。

(9) 通常の粒子ろ過だけで、水中に溶けている有機物を微生物分解したことにはなりません。

(10) 凝集剤を加えて微細粒子をフロック化する操作は化学・物理化学作用を含み、その後にフロックを沈殿又は浮上で分離する機構とは区別します。

(11) 物理処理は物質を分離する操作であり、微生物が有機物を分解する生物処理とは原理が異なります。

分離対象の見分け方

スクリーン、沈殿、浮上、ろ過はすべて物理分離ですが、利用する物性が異なります。試験では設備名だけでなく、「何を利用して何を分けるか」を対応づけます。

  • 大きな夾雑物を開口で止める → スクリーン
  • 重力で沈みやすい固形物を底部へ分ける → 沈殿
  • 油分や気泡付着粒子などを水面側へ分ける → 浮上
  • ろ材等を通して粒子を捕捉する → ろ過

粒径と沈降速度

(12) 粒径は粒子の大きさを表す量で、球形粒子では粒子の直径として扱えます。

(13) 実際の粒子が不定形の場合、測定原理に応じて等価代表径・有効径・ストークス径等を粒径として表すことがあるため、「粒径は常に実物の幾何学的直径そのもの」とは限りません。

(14) 球形粒子が粘性の支配的な低レイノルズ数域で単独沈降する理想化では、終末沈降速度 v はストークスの式 v = g(ρp - ρ)d² / (18μ) で表されます。

(15) ストークスの式では、g は重力加速度、ρp は粒子密度、ρ は流体密度、d は粒径（球形粒子では直径）、μ は流体の粘度です。

(16) 他の条件が同じでストークスの式を適用できる範囲なら、沈降速度は粒径 d の二乗に比例するため、粒径が2倍なら沈降速度は4倍になります。

(17) 他の条件が同じなら、粒子と流体の密度差 ρp-ρ が大きいほどストークス式上の沈降速度は大きくなります。

(18) 他の条件が同じなら、流体の粘度 μ が大きいほどストークス式上の沈降速度は小さくなります。

(19) ストークスの式は球形粒子・低レイノルズ数域などを前提とする理想化であり、フロックのような不定形粒子、粒子同士の干渉が大きい高濃度系、凝集・阻害沈降等へそのまま無条件に当てはめません。

(20) 凝集で微細粒子をより大きなフロックへすることは沈降しやすくする方向に働きますが、実際のフロックは理想球ではないため、実沈降速度を粒径二乗則だけで厳密に決めません。

他タグとの責務境界

  • physical-treatment: 物理処理という概念、代表的な分離機構、粒径、ストークス式の基本的な大小関係と適用限界を扱う。
  • JOK-ST-021 screening-comminution: スクリーンの粗目・細目、目幅、し渣、閉塞、清掃等の設備詳細を扱う。
  • JOK-ST-003 / 023: 沈殿分離槽・沈殿槽の構造、水面積負荷、汚泥界面、短絡、返送等を扱う。
  • 個別ろ過方式・ろ材・逆洗・膜分離: STの方式・設備別coverageで扱う。
  • JOK-OV-013: 中和、凝集、酸化還元、消毒等の化学作用を扱う。
  • JOK-OV-014以降: 微生物による有機物分解等の生物作用を扱う。

覚え方・ひっかけ

  • 「スクリーン作用」は設備名ではなく、開口によって通過するものと捕捉されるものを分ける作用として読む。
  • スクリーンは「大きさ」、沈殿・浮上は「上下どちらへ分離するか」、ろ過は「ろ材で粒子を捕捉するか」を見る。
  • スクリーンによる捕捉と、破砕機によるサイズ低減を同じ作用としない。
  • 沈殿槽で分離することと、凝集剤でフロックを作ることは同じ作用ではない。
  • 「物理処理だけで溶解性BODを分解する」は誤り。分離と分解を区別する。
  • ストークス式の範囲では粒径2倍→沈降速度2倍ではなく4倍。
  • 粘度が大きいほど沈降速度が大きくなる、と分母の意味を逆にしない。
  • 活性汚泥フロック等へ理想球のストークス式を無条件に厳密適用しない。

出典・参考（2026-09-03確認）

物理処理に関する問題