No1-11(今野研究室)

水源河川水の濁度が原水のｐＨ変動に与える影響
074221 新田 一喜
1. はじめに
仙台市の福岡浄水場は、七北田ダムの放流水と宮床ダム貯留水の 2 つを混合して原水としている。その比率は七北田約 8 割、宮床約 2 割の割合である。混合原水は日中の pH 変動が大きいという現象が散見されたので、原水の pH 変動は、浄水場の水処理過程、特に凝集沈澱に大きく影響するので、今回の研修では大半を占めている七北田ダムの放流水の pH と濁度の関係を明らかにするためにその関連性を解析した。
2. 調査および解析方法
2.1 調査対象とした原水と調査資料
仙台市水道局から 2007～2009 年度までの 3 年間の福岡浄水場の管理日報 1)の提供を受け、その資料の中から原水取水地点における七北田川の一年間の 0:00 から 24:00 までの 1 時間ごとの濁度、pH のデータを整理した。
管理日報には他に多くの情報が記載されているが、今回の研修では上記の点に絞り込んで解析した。
また仙台の日の出時刻については、インターネット 2)か7.510ら入手した。
2.2 河川水 pH と濁度の経時変化と解析指標
図 1 は、七北田ダムからの放流水で七北田川を流下し○ 濁度● ｐHｐ
Ｈ

7.05（度）た河川水で、取水された地点から浄水場まで導水された原水の、一日 24 時間の pH と濁度の変化状況の一例を示したものである。図からわかるように河川水の pH は、

濁度

6.5012
時刻（時）60～6 時ごろまではほぼ一定で、その後次第に上昇し、ピ

図１02418

河川水のｐＨ、濁度の変化の一例

ーク値に達した後に次第に低下して、また夜中には明け方の pH に戻るという一日の変化を示しているといえる。濁度については時刻とは無関係に変動するようで、これは当然ながら降雨や河川水の流動状況により変化すると見られる。そこで図 2 のようにこれらの変化パターンを模式図として示し、解析のために以下のような指標を考え、それを以下にまとめた。
1) Ts : 一日で pH が上昇を開始する時刻
2) Tp: 一日で pH がピーク値に達した時刻

ΔpHpHs

濁度（度）<<

ける pH の差(pH 上昇時間の pH の変化幅となる）

ｐ
Ｈ○ 濁度
● ｐH<

3)△pH：一日で pH のピーク値と上昇を開始する時刻におpHp4) D：pH が上昇開始してピークに達するまでの濁度の平<Ｄ

均値 (pH が変動しピークに達するまでの平均濁度)
Ｔs

3. 調査・解析結果および考察
3.1 平均濁度(D)と pH 変化幅（△pH）の経日変化
図 3 は、2008 年の 4 月における D と△pH の一ヶ月間の毎日の変化を示したものである。平均濁度(D)は、10 度以下の場合が多く、この月は中旬以降に 30 度を超える高い濁度があるが、おそらく降雨の影響と考えられる。pHの変化幅(△pH)は、0.2～0.5 程度であることが多いが、平均濁度(D)が高い場合には、△pH が 0.1 以下になっていることがわかる。これより pH の変化幅(△pH)と平均濁度(D)

50

Ｔp
時刻（時）
図２
模式図1.0○ 濁度

40● ΔｐH濁度 30
平均 20
ＤΔ
0.6 ｐ
Ｈ
0.4(度) 1000.8

0.2003120
日 に ち(日)DとΔｐＨの経日変化（2008年4月）
10

図3は、強く関係することが考えられるので次にその関係について、データをまとめることにした。

No1-11(今野研究室)
3.2 平均濁度（D）と pH 変化幅（△pH）の関係

1.0

図 4 は平均濁度(D)が 10 度以上のとき一日の pH 変化幅(△pH)の○ 2009年☆ 2008年◇ 2007年

関係を 2007～2009 年度までのデータを表したものである。ただしΔｐ0.5Ｈ

D＜10 の場合の△pH のデータは省いてある。図 4 によると、3 カ
年で 3 個(3 日)のデータを除いて D＜20 のときには、ほぼ△pH＞0.1となると考えられる。これは pH の上昇が河川流下中の光合成によ0る影響であること、濁度が高い(D≧20)場合には、日照が不足し、光合成による影響が大きく低下すの変化(2008 年度)

図 5,6 に平均濁度(D)、pH の変化幅(△pH)の8050ることを示唆してものと考えられる。
3.3 平均濁度（D）、pH の変化幅(△pH)の一年間

40
平 均 濁 度 Ｄ(度)図4 DとΔｐＨの関係（3ヶ年度）

040

平 30
均濁度 20Ｄ（度）102008 年度における一年間の状況をそれぞれ示した。これらより D≧20 の場合は年間に数日程度で04/1

5/1

6/17/1

8/1

9/1

10/1

11/1

12/1

1/1

2/1

3/1

月日
図5 Ｄの経日変化（2008年度）あるので、ほとんどの場合河川水の pH が変動すると考えて良いこと、およびその変化幅は大きい

1.090.5

6

ときには 0.7～0.8 にもなるが、通常は 0.1～0.5程度変動する。また pH 変動には季節的な影響は

Δ大きくないようで、2007,2009 年度も同様の傾向ｐＨである(図略)。
3.4 pH 上昇時刻(Ts)と日の出時刻(Tsr)の関係
図 7 に pH が上昇を始める時刻(Ts)と仙台市の日の出時刻(Tsr)2)の一年間の変化を示した。
Ts は、

04/1

35/1

6/1

日に最も早く 4 時 12 分、最も遅い 1 月 6 日は 6時 54 分である。
両者の比較のため図 8 を示した。
図 8 によると pH の上昇は、やはり日の出時刻 Tsrと無関係ではないが一定ではなく、日の出後 0～28/1

9/1

11/1

12/1

1/1

2/1

3/1

99○ーＴｓ
Ｔｓr

日の出時
6刻
Ｔｓrp
H
上昇 6開始時
刻Ｔｓ
（時）

（時）

34/1

3
5/1

6/1

7/1

8/1

4. おわりに
今回の研修で水源のひとつである河川放流水を象として、pH の変動を平均濁度、日の出時刻との関係で検討した結果、1) 流下した河川の pH は、濁度が高い(D≧20)年に数日以外は、午前中に 0.1～0.5 程度、大きいときには 0.8 以上上昇する、2)pH の上昇は、日の出時刻後 0 から 2 時間

9/1

10/1

11/1

12/1

1/1

2/1

3/1

月日
図7 TsとTsrの経日変化

時間後に pH が上昇すると考えられる。

程度で始まる、ことなどを明らかにした。

10/1

月日
図6 ΔｐＨの経日変化

1 時間刻みのデータであるが周期性が見られる。
2008 年度の仙台市の日の出時刻(Tsr)は、6 月 13

7/1

987Ts 6(時）543345
図876T s r (時）TsとTsrの関係

8

参考文献
1)仙台市水道局：福岡浄水場管理日報(2007~2009 年度）,
2)http://www.tohoku-epco.co.jp/cgi-bin/00002030/nazenet//calendar/sun.cgi?date=20080907&area=s3) Susumu Kawamura：Integrated Design and Operation of Water Treatment Facilities,John Wiley & Sons Inc.,pp.112~113,2000

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