光酸化促進反応法/地下水利用のご提案
地下水供給システム医療関係では、地下水を利用した飲料水等の供給システムを導入するところが増えています。
使用する水道水は、この設備を導入したことにより水源が二重化され、災害発生時や水源の断水時等にも安定的に水を供給できることになります。
大阪市内及び周辺部の水はアンモニアやフミン質が含有している水で有名です。上町台地はどこを掘っても同じ様な水質であると言われています。また、阪神大震災などに代表される地震などの地殻変動による下水道菅の継目からの生活廃水の漏水、地下水脈の変化、近代産業における難分解性化学物質の製造による土壌汚染などによることがあげられます。
RO（逆浸透膜）を利用すれば、現実的に処理することは可能です。しかし、このような原水を処理し利用するメリットを見出す為にはコストに無理があります。
アンモニアが原水に含まれていると、ブレイクポイント法では処理後に飲適基準値をオーバーする可能性が高い成分があり（塩素酸）、問題を抱えている現状です。コスト関係はこちらへ
ＷＡＴＳの技術：地下水処理の問題点（アンモニア・フミン・TOC）を処理
下記のプラントでは、実績例です。計装機関係は色度計2台で2次・最終処理に測定。残塩計2台で脱窒完了確認及び後次亜管理。
他には濁度計・PH計が各1台あり、自動通報装置設置（K5D）にて管理しています。
脱窒に関して
窒素の形態には有機態窒素（org-Ｎ）、アンモニウム態窒素（ＮＨ4+Ｎ）、硝酸態窒素（ＮＯ3-−Ｎ）、亜硝酸態窒素（ＮＯ2−Ｎ）があります。処理方法は窒素の形態、濃度、水量及び処理水基準により最適な方法を選択することとなります。高濃度のアンモニアを含む排水処理法としては、生物学的硝化・脱窒法がありますが、最終嫌気処理槽で発生する悪臭ガスの処理問題が残ります。また、化学的処理法としてアンモニアストリッピング法も適用されていますが、アンモニアのみしか処理できませんので、ＣＯＤ除去の問題が残ります。
| 処理方法 | 窒素の除去率（％） | 長所 | 短所 | ||
| ＮＨ4+−Ｎ | ｏｒｇ−N | NO3-−N | |||
| ｱﾝﾓﾆｱｽﾄﾘｯﾋﾟﾝｸﾞ法 | 85〜98 | − | − | アンモニアや硫安として回収できる | アンモニアだけしか適用できない |
| 活性炭吸着法 | − | 50〜90 | − | 疎水性の有機物を吸着できる | 使用済みの活性炭は、産業廃棄物となる |
| 不連続点処理法 | 80〜95 | − | − | 設備面積が小さい | アンモニアだけしか適用できない |
| オゾン酸化法 | − | − | − | 汚泥が発生しない | 脱窒はできない |
| 逆浸透膜法 | 85〜98 | 60〜85 | 50〜70 | 設備面積が小さい | 再生排水中のアンモニア処理が必要 |
| イオン交換膜法 | 85〜98 | 60〜95 | 80〜90 | 設備面積が小さい | 有機物を強固に吸着し、交換能が低下する |
| 生物学的硝化・脱窒法 | T-Nとして 80〜95 |
除去能力が高く、メタンガスなどのエネルギー再利用が可能 | 腐敗槽で発生する硫化水素ガスなどの臭気対策が必要となる | ||
| 凝集沈殿法（石灰） | 5〜15 | − | − | 一部COD成分の除去が可能 | 大量の汚泥が発生する |
| 光酸化促進反応法 | T-Nとして 95 |
脱窒、COD除去、脱臭処理が同時に可能 | 高濃度の場合、ランニングコストが高い | ||
有機物（フミン質など）およびアンモニアを高濃度に含む地下水の処理について
従来、地下水は（汚染が殆ど無かった時代）塩素酸化法などに代表される一般的な除鉄・除マンガン処理法により生活用水として利用されてきました。又、地域（特に農村部）によってはそのまま飲料水として使用することも珍しくありませんでした。
更に、これらの地下水を温泉水（水温２５℃以上）として使用する時は、無機物（鉄・マンガン・イオウ・塩素など）を多量に含む着色水を天然温泉として利用出来る場合を除いては前記と同じ処理方法が施されて使用されていました。（白湯として透明感を必要とする風呂用水は飲料水の水質基準より甘く設定されている場合が多い為です）
しかし、近年では従来の処理方法では処理が不可能な水質の地域が多く、そのため水質の分析項目も多くなり、同時に環境ホルモンなどの微量難分解性物質が問題化され飲料水適合基準の規制値も厳しくなりつつあります。
これらのことから単一の処理法だけでは水質の維持が出来ず、各種の処理技術の組み合わせが必要となってきました。その原因の大きな要因の１つは有機物（フミン質・アンモニア性窒素・硫化物など）の水中への含有量増大があげられます。
もともと、フミン質などの植物性有機物が多く含有している地下水の処理（特に色度・過マンガン酸カリウム消費量の問題）は困難を極めていましたが、近年においては前記の様に含有量が増大するとともにアンモニアなどのなどの窒素分および多種多様な化学物質が全国至るところの地下水に含有されるようになってきました。
これらの原因は、森林などの伐採による土壌本来の自浄能力の低下、又農業・林業において長年に渡り害虫駆除などの目的のために散布した農薬や化学肥料などに基因することがあげられます。（これらは従来の微生物などによる分解がなされない事が多い）
今後の生活において地下水の利用は、水質源として重要である事には間違いなく、より安全な水を確保する為に より良い技術が求められるようになりました。
飲適用用に一般的に普及している技術又は普及しつつ有る技術とその内容
不連続点塩素処理法
- 原水中にアンモニアが含有していると、最終的に遊離塩素濃度を確保することが出来ません。アンモニアと次亜塩素酸ナトリウムは反応性が良く、結合塩素となる為です。処理方法は一般的にブレークポイント法と呼ばれアンモニアを含む原水に塩素を注入し脱窒させる手法です。飲適の水質基準に、塩素酸が規制された為、塩素を注入可能な量が激減しこの手法が利用しずらくなっています。次亜塩素酸ナトリウムには、初期でも少量の塩素酸が含有しており、低含有率の６％次亜塩素へ移行などで対策を講じていますが、反応時での自己分解などもあり、次亜塩素酸ナトリウムの注入出来る絶対量が限られいる現状です。
オゾン処理法
- オゾン（Ｏ３）の酸化力は強く、そのためオゾンの利用は昔から注目されてきました。問題は、オゾンによる効率の良い酸化反応をいかにして行なうかと言う事です。つまり、逆に言えばオゾンの酸化力は強いと言われても意外にもこの反応効率が悪く理論上必要と言われているオゾンの量の１０〜２０倍ものオゾンを必要とする事が多く、その結果、実際にはオゾン発生器（オゾナイザー）とオゾン反応装置が大型になりイニシャルコスト・ランニングコスト・メンテナンスコストが大きくなってしまう事が多い様です。
- 残った廃オゾンはそのままでは有害で人体に影響を与えます。又、場合によっては浄化システムを構成している構造物（たとえば金属・樹脂など）を酸化作用により被害を与えるために、廃オゾンの処理システムも同時に考える必要があります。
- WATSシステムでは、完全溶解に近い為、排オゾンの処理も不要で、オーバースペックのオゾナイザーが不要です。アンモニア性窒素をオゾンで分解と考えられることが多いですが、実際には無理です。硝酸体窒素への変換も実用には向いておりません。
膜濾過法
- 目的に応じていくつかの種類が（ＭＦ・ＵＦ・ＲＯ）が有り、その選定が間違いなければ、かなり優れた能力を発揮します。（純水の製造まで可能）
- 問題はイニシャルコストとランニングコスト更にメンテナンスコストの全ての点で高い点です。もちろん、国内外の様々なメーカーは、それなりに良い技術を持ち合わせており前項のコスト面でも日々改善されつつあります。しかしながら今のところ、まだ十分とは言えません。次亜塩素酸ナトリウムが塩素酸規制の兼ね合いで大量に使用しずらい現状では膜に頼る方向です。しかし、フミン、塩素酸など初期は取れますが交換頻度が高くつき、コストと合いません。膜を利用するということは、原水が非常に良い状態のものであるということになります。
活性炭による吸着法
- 構造も簡単で効果もすぐれています。イニシャルコストは安く、メンテナンスも簡単です。
- 問題は、高分子の溶解性物質は１００ｇ／ｋｇ前後とされており、実際のランニングコストが設計値より高くつく事が有ります
- フミン質由来の脱色など、TOC除去などに利用すると濾材の毎月のように交換する必要になります。
考察
光酸化促進反応（ＵＶ．ＡＯＰ）処理によるプール水の浄化に関するページ
プール浄化システム機器仕様及びオゾン処理法との比較
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