No 1-13(今野研究室)

原水のｐH 変動が残留アルミニウムに与える影響
074128 渡邉 千紘
１．はじめに原水の pH は、日中に大きく変動することがある。pH の変化は浄水処理の凝集現象に影響し、凝集剤の最適注入濃度も変化することになる。pH の変動に凝集剤の最適濃度が対応しなければ、凝集沈澱効果と処理水の残留アルミニウムに影響すると考えられる。アルミニウム濃度は飲料水の水質基準でも規制(＜0.2mg/L)されている。そこで原水 pH の変動に伴う凝集剤注入率の変化、凝集沈澱除去率および結果として残留アルミニウムへの影響について検討する。
２．調査対象と実験概要
調査の対象は、仙台市福岡浄水場(施設能力 60,600(㎥/d))の原水であり、これは七北田ダム湖から放流された河川水と宮床ダム湖水の混合水である。原水は同浄水場から 10/14 から 12/17 までの期間に提供を受け、その原水

表１ 凝集条件
種類PAC
凝集剤AL濃度(mg/l)
0.4～5.2回転数(rpm)80
急速時間(min)2攪拌
回転数(rpm)30
緩速時間(min)8
静置時間(min)
10の水質分析の後ジャーテストを実施した。ジャーテストは、原水そのままの場合と、濁度調整のため原水にカオリンを添加した場合および原水 pH を 0.2 ずつ 0.6 まで調整(NaOH を原水↓急速 攪拌↓緩速 攪拌↓
静置↓
上 澄水 採水↓
調 査項 目測定
図1 実 験手順添加)させた場合について行った。原水の測定項目は､水温､濁度､pH､アルカリ度であり、ジャーテストでは他に溶解性のアルミニウム(AL)も測定した。ジャーテストの凝集条件は表 1 に、実験手順は図１に示した。
凝集剤には浄水場から譲り受けたポリ塩化アルミニウム(PAC)を使用した。
静置後に、500mLのビーカーから上澄水 250mL をサイフォン方式で採水し、孔径 0.45μm のメンブランろ紙で吸引ろ過したろ水中のアルミニウムを測定した。
３．実験結果および考察
3.1 原水性状
表 2 に原水の水質を一覧にまとめた。水温は実験時

原水No.
採水日
ｐH
濁度（度）
アルカリ度(mg/l)
水温（℃）

表２ 原水性状
カオリン添加①②③④⑤⑥
10月14日 10月21日 11月12日 11月18日 11月25日 12月2日
7.14
7.47
7.39
7.40
7.34
7.38
4.242
7.012
4.890
2.580
0.677
0.624
31.0
25.0
27.6
22.2
24.8
28.0
19.3
20.4
20.3
20.3
18.7

濁度未調整
⑦⑧⑨⑩⑪12月7日 12月17日 10月14日 10月21日 11月18日
7.40
7.22
7.26
7.45
7.40
0.800
0.656
0.955
0.974
0.754
25.2
24.6
33.426.826.018.918.219.3
20.31.0の水温である。図 2 に浄水場から提供を受けた原水の採水日ごとの水0.8
濁 0.6
度

質変化を示した。図 2 により、提供を受けた原水の pH は、7.22～7.45( 度 ) 0.4と若干高めで安定していた。濁度はすべて 1.0 度以下と低濁度である。

0.207.57.4

これは提供期間中の降雨量が少ないためと考えられる。アルカリ度はp H 7.3

24.8～33.4mg/L であった。このような低濁度の条件では凝集しにくく、7.2

凝集剤の最適濃度の判定が困難と考えて人工的に濁度調整のためカオ

7.0407.1

ア 35ル
カ30
リ度( m g / L ) 25

リンを入れた原水が表 2 に示した原水①～④である。ジャーテストを続け、濁度測定が順調にできるようになり、最適濃度の判定も合理20的にできるようになったこととやはり原水濁質そのままで凝集実験す

10月

11月
図２

図 3 に pH 調整をしていない原水条件での凝集剤注入 AL濃度と沈澱除去率の関係を示した。沈澱除去率は 50～85％程

1月

100ることの意義を考えて浄水場原水による実験を主体とした。
3.2 pH 調整をしない原水の沈澱除去率と残留 AL の変化

12月

採水日ごとの原水水質

○☆
◇
△90
沈殿 80
除去率 70

原水⑤
原水⑥
原水⑦
原水⑧(%)

度で、凝集剤の最適注入 AL 濃度は、1.6～2.4mg/L と十分に判60定することでき、そのときの沈澱除去率は 70～85％程度となっ

50

0

12

3

凝集剤AL濃度(ｍｇ/L)

図３ 沈殿除去率の変化(pH調整してない原水)4

No 1-13(今野研究室)

0.05

た。
図 4 は沈澱処理水中の溶解性アルミニウム（以下残留 AL）○☆
◇△

残 0.04
留ア0.03ル
ミ
ニ 0.02ウム(mg/l)0.01

濃度の変化状況である。若干のデータのばらつきがあるが、最適注入 AL 付近では残留 AL も 0.01～0.02mg/L と低い。
3.3 pH 調整をした原水の沈澱除去率と残留 AL の変化
図 5,6 に、pH を原水から 0.2, 0.4, 0.6 ずつ高くした各原水の沈澱除去率と残留 AL の変化状況をまとめた。図 5 から凝集剤001る。また図 6 から残留 AL は、凝集注入 AL 濃度の増加で低下し、最適濃度で横ばいになり、その後徐々に増加するという傾向を示す。PAC の過剰注入はやはりよくないといえる。
3.４ 原水の pH 変動に伴う最適注入AL 濃度の変化
図 7 に調整後の pH とその条件下での最適注入 AL 濃度の関係を示した。
図 7 から pH が高くなると、図 5 から想34

凝集剤注入濃度(ｍｇ/L)

最適注入 AL 濃度は、原水の pH が高くなると増加する傾向があるようで、沈澱除去率も次第に高くな

2

原水⑤
原水⑥
原水⑦
原水⑧

図４ 残留アルミニウム濃度の変化(pH調整してない原水)

100
90
沈殿
除 80
去率 70

原水⑤原水⑥● +0.6● +0.4● +0.2○ 0

pH調整● +0.6● +0.4● +0.2○ 0

pH調整● +0.6● +0.4● +0.2
○ 0

原水⑦

pH調整
● +0.6● +0.4● +0.2○ 0

原水⑧(％)

60
50
4.001234.040

図５1.0
残留 0.08
アル 0.06
ミニ
ウ 0.04ム(mg/L) 0.02
0.00
4.001原水⑤24.0340
1
凝集剤AL濃度(mg/L)

定されたように最適注入 AL 濃度は増加することがわ

3図６1234.04

原水⑧PH調整● +0.6● +0.4● +0.2○ 04.0404.040

原水⑦pH調整● +0.6● +0.4● +0.2○ 02

3

沈殿除去率の変化(pH調整をした原水)

原水⑥

12

12

PH調整
● +0.6● +0.4● +0.2○ 04.0340
1
凝集剤AL濃度(mg/L)

23

PH調整
● +0.6● +0.4● +0.2○ 04.040

1234.04

残留アルミニウム濃度の変化(pH調整をした原水)
3かる。これより原水の pH が高く変化した場合に凝集剤濃度をそれ2に見合う濃度に増量させないと注入 AL が不足状態になり、除去最適A
L率の低下と残留 AL の増加を来すことが懸念される。

(mg/l)1

3.5 原水性状と凝集沈澱性及び残留 AL の関係
図 8 に原水 pH を+0.6 と最も高くした原水の場合の沈澱除去率と7.20.03mg/L 以下と低い。また最適注入 AL 濃度を超過すると沈澱0.08ている。
４．おわりに

7.6

7.8

8.0

pH0.10はさらに低下し、残留 AL 濃度が高くなってしまうことを示し

7.4

図７ ｐH調整した原水の最適注入AL濃度の変化

入 AL 濃度での沈澱除去率は 80～95％であり、残留 AL 濃度も対して最適注入 AL 濃度を下回る凝集剤濃度では、沈澱除去率

原水⑤
原水⑥
原水⑦
原水⑧0

残留 AL の関係を示した。図 8 から原水 pH を高くした場合最適注

除去率は若干低下するが、残留 AL 濃度は増加しない。それに○●●●●最適注入量をこえるもの残留
アル 0.06
ミニ
ウ
0.04
ム(mg/l)○最適注入量をこえないもの●最適注入量0.020.00
5060708090100

濁度除去率(％)

図8

pHを0.6高めた原水の沈殿除去率と残留ALの関係

本研修では原水 pH のアルカリ側への変動に伴う凝集沈澱除去率や残留アルミニウムへの影響について検討した結果、(1) pH が高くなると、最適注入 AL 濃度は増加すること、(2) 原水の pH が高く変化した場合に、凝集剤濃度をそれに見合う濃度に増量させないと注入 AL が不足して除去率の低下と残留 AL の増加を来すこと、などが明らかになった。
参考文献
1)佐々木広大;七北田ダム湖水と残留アルミニウムの関係,東北工業大学建設ｼｽﾃﾑ工学科 2008 年度卒業論文
2)佐川佳子;藻類の塩素処理による凝集沈降性の改善と凝集剤による相違,東北工業大学建設ｼｽﾃﾑ工学科 2002 年度卒業論文