第７回目 5月29日 平成30年度 環境浄化技術Ⅰ＆衛生工学Ⅰ

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1 第７回目 5月29日 平成30年度 環境浄化技術Ⅰ＆衛生工学Ⅰ
講義HP（今井担当）： ~imai/kankyojouka/kankyojouka.html

2 次回6月5日(火)は 中間テストです！ 忘れないように。 ・学生証 ・関数電卓 ※携帯の使用は厳禁

3 消毒 消毒とは・・・病気を引き起こす細菌等の微生物の病気を起こす力を無くすことを消毒という。
また、例外無く全ての微生物を殺すことを滅菌と言い、主に加熱による殺滅か、濾過器による除去を意味する。 一般に微生物を種々の方法で殺滅することを殺菌、 増殖を抑える作用を静菌という。 高熱や高圧をかけたり、紫外線を用いる物理的な殺菌を滅菌 アルコールや塩素等の薬剤を用いる殺菌を消毒という。 ちなみに、抗菌や除菌といった商品を見かけるが専門用語は本来存在しない・・・らしい。

4 消毒 塩素消毒 ・水道水の消毒は塩素を用いる（厚生労働省通知） ・塩素剤による消毒効果が強力である ・消毒の効果が残留する
消毒　塩素消毒 塩素を用いる理由 ・水道水の消毒は塩素を用いる（厚生労働省通知） ・塩素剤による消毒効果が強力である ・消毒の効果が残留する ・大量の水に対しても容易に処理できる ・安価である（苛性ソーダを海水から生産時に副生成される） ・次亜塩素酸を用いれば貯蔵が容易である 残留効果・・・消毒の効果がすぐに消えてしまうと、水道のように浄水場から末端の給水栓までの距離が長い場合、途中で微生物が再増殖してしまう恐れがある。これを防ぐために塩素のように効果が持続する残留効果が必要となる。 塩素剤 の種類 ①液化塩素 ②次亜塩素酸ナトリウム ③次亜塩素酸カルシウム ④クロラミン

5 消毒 塩素消毒 種類 ①液化塩素 《これまで最も広く用いられていた》 ほぼ純粋な塩素ガスを冷却しながら圧縮、液化（体積1/450）
消毒　塩素消毒　種類 ①液化塩素　《これまで最も広く用いられていた》 ほぼ純粋な塩素ガスを冷却しながら圧縮、液化（体積1/450） 間接的に加熱しながら徐々に気化させ、水に溶解→塩素水 液化塩素中の有効塩素は99.4%以上 他の塩素剤に比較して貯蔵容量は少なくてすみ、品質が安定 Cl2+H2O ⇔ HOCl(次亜塩素酸)+HCl HOCl ⇔ H++OCl-(次亜塩素酸イオン) 遊離残留塩素：ともに強い消毒効果を有する。

6 消毒 塩素消毒 種類 ②次亜塩素酸ナトリウム 《近年広く用いられている》 作り方：水酸化ナトリウムの水溶液に塩素を通して製造される。
消毒　塩素消毒　種類 ②次亜塩素酸ナトリウム　《近年広く用いられている》 作り方：水酸化ナトリウムの水溶液に塩素を通して製造される。 液化塩素は毒性が強く、漏洩等の事故　→　こちらに切り替え ・液化塩素のような危険性は少ない ・貯蔵中に有効塩素分が減少しやすい ・電解法により自家製造も可能である ・酸と混合すると急激に反応し、塩素ガスを発生する NaClO+H2O ⇔ HOCl(次亜塩素酸)+NaOH HOCl ⇔ H++OCl-(次亜塩素酸イオン)

7 消毒 塩素消毒 種類 ③次亜塩素酸カルシウム 《経常的に用いることは少ない》 作り方：消石灰に塩素を吸収させて製造される
消毒　塩素消毒　種類 ③次亜塩素酸カルシウム　《経常的に用いることは少ない》 作り方：消石灰に塩素を吸収させて製造される 粉末、顆粒、錠剤等の形態がある 高度さらし粉は60~70%の有効塩素分を含んでいる ・貯蔵期間中における有効塩素分の減少は少ない ・火災時等において、高温にさらされた場合、酸素を一時に放出して爆発したり、分解して塩素ガスを発生したりする 固形化したものはプールの消毒に用いられる

8 消毒 塩素消毒 種類 ④クロラミン Cl2+H2O ⇔ HOCl(次亜塩素酸)+HCl
消毒　塩素消毒　種類 ④クロラミン　 塩素または次亜塩素酸Naに水を注入したとき Cl2+H2O ⇔ HOCl(次亜塩素酸)+HCl NaOCl+H2O ⇔ HOCl(次亜塩素酸)+NaCl HOCl ⇔ H++OCl-(次亜塩素酸イオン) 次亜塩素酸と次亜塩素イオンを遊離残留塩素という 塩素は水中のアンモニアや有機窒素化合物と反応してクロラミンを生じる NH3+HOCl → NH2Cl(モノクロラミン)+H2O NH3+2HOCl → NHCl2 (ジクロラミン)+2H2O NH3+3HOCl → NCl3 (トリクロラミン)+3H2O このなかでも、モノ、ジクロラミンが弱い消毒効果を有す 両者を結合残留塩素とよぶ

9 消毒効果は消毒剤の濃度（C）と 接触時間（T）によって支配 消毒 塩素消毒 環境因子 一定の消毒効果に対するC×Tはほぼ一定である
消毒　塩素消毒　環境因子 消毒効果は消毒剤の濃度（C）と 接触時間（T）によって支配 一定の消毒効果に対するC×Tはほぼ一定である 消毒剤濃度や接触時間を判断するのにCT値を用いる この他にも・・・ 水温；水温が高いと効果上昇、低いと効果が低下する。 pH値；効果的な消毒のためにはpH7.5以下が良い。 生物の種類；耐性　病原細菌＜大腸菌＜ウイルス＜細菌芽胞 生物の生息状態；生物が集塊状で細胞が埋没している場合、 　　　内部まで消毒効果が及び難い。

10 消毒 塩素消毒 処理方法 →不連続点塩素処理 塩素消毒の方法 →結合塩素処理 →前塩素処理：沈殿池の前 →中間塩素処理：沈殿池とろ過池の間
消毒　塩素消毒　処理方法 塩素消毒の方法 →不連続点塩素処理 →結合塩素処理 塩素剤注入の位置 →前塩素処理：沈殿池の前 →中間塩素処理：沈殿池とろ過池の間 →後塩素処理：ろ過池の後 ただし、前塩素処理と中間塩素処理はアンモニアや鉄・マンガンの除去等、主に消毒以外の目的で用いられる。

11 消毒 塩素消毒 処理方法 不連続点塩素処理 （~a）クロラミン増加 ↓ (a~b)過剰の塩素によって分解 b点までにアンモニア性窒素除去
消毒　塩素消毒　処理方法 不連続点塩素処理 アンモニア成分を含む場合では、ある程度注入すると結合塩素を生じ始める（ｄ）。さらに注入を続けると結合塩素はいったん極大値（a）を示し低下を始める。（この間、結合塩素は注入した塩素で分解されていく）そして、極小点（b）に達するとまた注入量に比例して遊離残留塩素のみが直線的に増加していく。 この極小値（b）を不連続点またはブレークポイントといい、不連続点を少し超えた遊離残留塩素濃度に制御する浄水の殺菌方法を不連続点塩素処理という （~a）クロラミン増加 　↓ (a~b)過剰の塩素によって分解 b点までにアンモニア性窒素除去 (b~)遊離塩素増加

12 消毒 塩素消毒 種類 ④クロラミン Cl2+H2O ⇔ HOCl(次亜塩素酸)+HCl
消毒　塩素消毒　種類 ④クロラミン　 塩素または次亜塩素酸Naに水を注入したとき Cl2+H2O ⇔ HOCl(次亜塩素酸)+HCl NaOCl+H2O ⇔ HOCl(次亜塩素酸)+NaCl HOCl ⇔ H++OCl-(次亜塩素酸イオン) 次亜塩素酸と次亜塩素イオンを遊離残留塩素という 塩素は水中のアンモニアや有機窒素化合物と反応してクロラミンを生じる NH3+HOCl → NH2Cl(モノクロラミン)+H2O NH3+2HOCl → NHCl2 (ジクロラミン)+2H2O NH3+3HOCl → NCl3 (トリクロラミン)+3H2O このなかでも、モノ、ジクロラミンが弱い消毒効果を有す 両者を結合残留塩素とよぶ

13 消毒 塩素消毒 処理方法 結合塩素処理 不連続点を超えさせずに、結合塩素によって消毒する方法
消毒　塩素消毒　処理方法 結合塩素処理 不連続点を超えさせずに、結合塩素によって消毒する方法 ・マンガンによる色度の上昇やトリハロメタン類生成の抑制に有効 ・アンモニア濃度が変動すると不連続点を生じて消毒効果が消失する恐れがある ・遊離塩素を含む水と混合した時も、不連続点を生じて消毒効果が消失することがある ・ジクロラミンやトリクロラミンは一般にカルキ臭の原因 不連続点塩素処理 ・十分な消毒効果が得られ、鉄やマンガンの除去方法としても有効 ・トリハロメタン類等の消毒副生成物を生ずる

14 消毒に関する規定 ・遊離塩素または結合塩素で消毒を行う ・給水栓水での残留塩素量：遊離塩素0.1mg/L以上 結合塩素0.4mg/L以上

15 塩素消毒の問題（１） ・塩素はフェノールなどと反応して非常に強い臭気を持つ ・トリハロメタン類などの消毒副生成物を生成する
・設備を腐食させる。特に鉄管などのさびを促進する トリハロメタン類：メタンの持つ４つの水素のうち３つが塩素、臭素、などのハロゲン原子で置換されたもの。有機物と塩素とが反応して非意図的に生成する。 量は知れているものの、発ガン性が認められるため、その抑制のための処理が必要となりつつある。 塩素剤以外を用いた消毒方法

16 塩素消毒の問題（２）：塩素消毒が効かない病原菌 クリプトスポリディウム原虫
クリプトスポリディウム原虫　 ・耐塩素性の病原性微生物。正式には胞子虫網、真コクシジウム目、クリプトスポリジウム科に属する単細胞の寄生虫。 ・症状は激しい水溶性下痢と腹痛、6~7割のヒトでは38℃程度の発熱を伴う。 ・現在、有効な治療薬は見つかっておらず、数日から２週間ほどの自然治癒に頼るしかない。幼児やAIDS患者は死に至ることも。 (背景) 1996年 埼玉県越生（おごせ）町で集団感染　8800人が感染 ↓ (対処) 1997年 全国調査　6水源8地点から検出　 　　　　　浄水処理の徹底（水道水の濁度0.1度以下） （対策）1998年 越生町浄水場に高度浄水処理施設落成 給水開始 　　　　　膜ろ過水施設を設備

17 消毒　二酸化塩素（ClO2） 二酸化塩素は、酸化力、消毒力が塩素より強力で残留性もあり、トリハロメタンが生成しにくいので代替消毒剤としては特に有力視 欧米ではすでに多くの浄水場で採用されている。 ・我が国でも平成12年から使用可能、 ・しかし注入や管理の方法が完全に確立されていないため浄水処理の前段階、または中間に注入が限定されている。 ・また、水道水は管末で規定の残留塩素濃度を保つ必要があるため、二酸化塩素だけの消毒は不可で、必ず消毒用塩素の注入が必要となる。

18 消毒 オゾン・紫外線 オゾン(O3) 紫外線 ・水温やpH値の影響を受けない ・クリプトスポリジウムの不活化や異臭味の除去に効果がある
消毒　オゾン・紫外線 オゾン(O3) 紫外線 ・水温やpH値の影響を受けない ・クリプトスポリジウムの不活化や異臭味の除去に効果がある ・トリハロメタンを生成しない ・消毒副生成物を生成しない ・クリプトスポリジウムに対して効果がある ・塩素のような残留性が無い ・臭素イオンの存在下では次亜臭素酸を生じ、臭素化有機化合物を生成する ・アンモニア態窒素の除去はできない ・懸濁物質が存在する場合は消毒効果が低下する ・消毒の残留性が無い