令和５年度 上下水道部門Ⅱ-1-2【色度対策】
【問題】鉄、マンガンを含み、フミン質による着色がある原水における浄水処理方法を述べよ。
【解答例】
１ 通常の浄水処理
原水中に鉄、マンガンが溶解している場合、塩素剤により酸化した後、ろ過処理により除去する。前塩素処理を基本とし、沈澱池の出口水で遊雜残留塩素が検出される程度の量を注入する。急速ろ過を採用している場合、マンガン砂を使用して接触ろ過させることにより、効果的にマンガンを除去する。
原水中のフミン質は、凝集沈澱ろ過処理を適切に実施することにより除去する。フミン質は、塩素と反応することにより、トリハロメタン等を生成する。このため、原水中に鉄、マンガンを含み、浄水中の消毒副生成物の濃度が水質基準を超過する場合、前塩素処理から中塩素処理に移行する。
２ 高度浄水処理
原水中の鉄、マンガン及びフミン質の含有量が恒常的に多い場合、オゾン処理と粒状活性炭処理を組み合わせた高度浄水処理を導入する。
オゾンは、原水中の鉄、マンガン及びフミン質を酸化することができる。オゾンの注入に伴い臭素酸が生成されるため、後段において粒状活性炭処理を行う必要がある。
粒状活性炭処理は、フミン質を吸着除去することができる。さらに、前段で塩素処理を行わないことにより、生物活性炭処理が可能になる。これにより、有機物の処理、活性炭の長寿命化を図ることができる。
【個人的な感想】
高度浄水処理のみで解答を作るべきか、通常の浄水処理を含めて作るべきか、悩ましいところです。
今回は、通常の浄水処理と高度浄水処理を、同程度の文字量を確保して解答例を作成しました。
オゾンと粒炭を組み合わせた高度浄水処理を導入している水道事業体は限定的です。
このため、原水中にマンガンとフミン質を含む場合、凝集処理の強化、ろ過池におけるマンガン砂の採用、前塩素から中塩素に移行することが一般的な対策だからです。
もしも、高度浄水処理について詳述して欲しいのであれば、
「原水中のフミン質、マンガン、鉄により色度の上昇が問題になっている急速ろ過方式の浄水場において、実施するべき対策を述べよ」
といった問題文になると思います。
こういう問題文を採用せず、鉄、マンガン、フミン質の処理について質問したのであれば、通常の浄水処理と高度浄水処理の両方を、バランス良く述べた方が良いと判断しました。
正直なところ、この問題はとても短い問題文ですが、難しかったと思います。
【出題された背景や狙い・解答に繋がるポイント】
鉄・マンガンは、原水の色度上昇の原因となる溶解性物質です。フミン質は、植物等を微生物が分解した際に発生する有機物で、これも原水の色度上昇の原因となる溶解性物質です。
鉄・マンガン対策に関する問題も、フミン質に起因する消毒副生成物対策に関する問題も、過去に出題されたことがあります。この問題は、これら両方の物質を取り上げることで、浄水場における色度除去対策に焦点を当てたものです。
鉄・マンガンもフミン質も原水中の含有量が少ない場合は、凝集沈澱ろ過処理と塩素消毒による通常の浄水処理で除去できます。しかしながら、原水中の含有量が多くなると高度浄水処理が必要になります。このように通常の浄水処理と高度浄水処理の両方について説明することが、解答を作成する際のポイントになります。
【当該テーマについて上記以外で勉強するべき事柄】
令和５年度の選択科目Ⅱ-2-2は、かび臭原因物質対策として高度浄水処理を導入することについて問うものでした。この選択科目Ⅱ-1-2を含めると、同じ年に高度浄水処理に関する問題が２つ出題されたことになります。高度浄水処理は頻出テーマです。引き続き、勉強するべきです。このテーマについて勉強する場合、高度浄水処理全般ではなく、粉末活性炭処理のみに焦点が当てられたことを想定し、ドライ炭とウェット炭の比較検討等について内容を整理しておけば良いでしょう。
また、今後の試験対策として、水質管理に関する計画策定について勉強することをお勧めします。具体的には、水安全計画や水質検査計画を策定する手順や留意点について内容をまとめておけば良いでしょう。
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