Q12 アンモニア態窒素と藻類 1800字
表流水を水源とする凝集沈殿ろ過の浄水場において、原水中に相当量のアンモニア態窒素、藍藻類、珪藻類が含まれている。①当該浄水場で想定される技術的課題とその観点を３つ以上抽出し、②最重要と考える課題を1つ挙げ、それに対する複数の解決策を示した上で、③解決策に共通して新たに生じうるリスクとその対策を述べよ。
【解答例】
１ 表流水を水源とする浄水場の課題
（１）残留塩素濃度低下への対応
原水中のアンモニア態窒素等が増加することにより、塩素の消毒効果が減少し、浄水中の残留塩素濃度が低下する。給水栓において残留塩素を確保するため、浄水場等の水道施設において対策を実施することが課題になる。
（２）かび臭物質への対応
原水中の藍藻類、珪藻類（これ以降「藻類」と言う）が増加することにより、ジェオスミン等のかび臭物質が発生する。こうした物質は、通常の凝集沈澱処理では除去できない。このため、高度浄水処理を実施することが課題になる。
（３）凝集沈澱ろ過障害への対応
原水中の藻類が増加し、これが浄水場に流入した場合、凝集沈澱池で処理できなかった藻類がろ過池に流入する。これによりろ過層が閉塞する。急速ろ過の場合、微差なものは砂層を通過する可能性がある。このため、藻類を除去することが課題になる。
２ 最重要課題と解決策
上述の課題のうち、残留塩素濃度の低下は、恒常的に発生する可能性があり、水道水の安全性を損なうことに直結する。このことから、これを最重要と位置づけ、以下に解決策を示す。
（１）適切な塩素注入
ろ過池の二次側等に残留塩素濃度計を設置し、塩素注入の自動制御を行う。原水水質の変動により急激に残留塩素濃度が低下した場合、手動で塩素注入量を増加する必要がある。前塩素注入を採用している場合、トリハロメタンが増加する可能性があるため、適宜、中塩素注入や後塩素注入に変更する。
さらに、給水栓において残留塩素濃度を確保するとともに、給水区域内の残留塩素濃度の均一化を図るため、配水池やポンプ所に塩素注入設備を設置し、追加塩素注入を行う。
（２）取水のピークカット
取水場にアンモニア計を設置し、常時監視を行う。原水中のアンモニア態窒素は、河川の樋門の開閉により増減する傾向がある。このため、アンモニア態窒素が増加する時間帯、取水を停止し、浄水場における塩素消費を抑制する。
（３）生物処理によるアンモニア態窒素の除去
塩素消費の原因となるアンモニア態窒素を除去するため、生物処理を導入する。
生物処理としては、生物接触ろ過方式、浸漬ろ床方式がある。生物接触ろ過方式は、比較的遅い流速で砂層等をろ過する下向流方式と、比較的速い流速で粒状活性炭をろ過する上向流方式があり、敷地面積等を考慮して適切な方式を採用する。浸漬ろ床方式は、処理時間として１～３時間が必要になる点に留意して施設整備を行う。
（４）浄水場の統廃合
水源水質が悪化している浄水場を廃止し、水源水質が良好な浄水場に統合する。具体的には、水需要予測を行い、浄水場を統廃合した後の給水量を算定する。当該水量を統合後の浄水場の能力で安定供給できることを確認する。その上で、系統間を結ぶ連絡管を整備し、問題を抱えた浄水場、取水場等を撤去する。
また、浄水場の統廃合を進めるに当たっては、広域連携についても検討する必要がある。
３ 解決策により生じるリスクとその対策
前述の解決策を実行することで、送配水施設における水道水の安全性が向上する。
しかしながら、水源における水質汚染リスクは多種多様であり、その全てを解消することは極めて困難である。
この対策として、水源の異なる浄水場間を結ぶ相互連絡管等を整備し、非常時におけるバックアップ体制を確保する。
また、解決策を実施するためには、膨大な費用と期間が必要である。
このため、複数の選択肢を用意し、総合的な評価に基づいて、最も有効な方法を選択し、集中的に対策を進めていくべきである。さらに、こうした取組みをＰＤＣＡサイクルにより継続的に改善する必要がある。
【上述以外で勉強するべき事柄】
・安全でおいしい水の供給に向けた取組
【出題者から一言】
アンモニア態窒素は、塩素消費を招く。
藍藻類は、カビ臭物質の発生を招く。
珪藻類は、沈澱不良・ろ過閉塞の発生を招く。
というコンセプトで問題を作りました。
しかし、維持管理指針を読むと、藍藻類も珪藻類も両方、カビ臭物質の発生、沈澱不良・ろ過閉塞の発生を招くようです。というわけでで、取り組むべき課題は、①塩素消費、②カビ臭物質、③沈澱不良・ろ過閉塞への対応になります。
ちなみにですが、藍藻類としては、アナベナ、ミクロキスチスが有名です。これらは両方とも、カビ臭物質の発生、沈澱不良・ろ過閉塞の原因となります。
珪藻類としては、シネドラが有名です。これは沈澱不良・ろ過閉塞の原因となりますが、カビ臭物質の原因にはなりません。
ところが、珪藻類のうちキクロテラは、カビ臭物質の発生、沈澱不良・ろ過閉塞の原因となります。
つまり、藍藻類も珪藻類も同じように、浄水場において水質悪化の原因になります。
ただし、藍藻類の方がカビ臭物質の発生の原因になりやすく、色度の原因にもなるため、問題になりやすいです。
一方、珪藻類のうち、シネドラは河川においても大量発生して、浄水場内に流入するので、ろ過閉塞の原因になりやすいです。しかも、塩素処理を行った際に有機物を放出し、これがろ過池を抜けてしまうい、配水施設において急激に塩素を消費する場合があります。これはこれで、やっかいですね。
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