親水性物質の除去性と微生物リスク評価に基づいた次世代浄水処理プロセスの合理的選択

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25289170
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 伊藤 禎彦 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10184657)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 越後 信哉 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70359777) ; 大河内 由美子 麻布大学, その他部局等, 准教授 (00391079) ; 浅田 安廣 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60610524)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 促進酸化 / ナノろ過 / ウイルス / 溶存有機物 / イオン交換 / 残留塩素

Research Abstract

本研究における次世代型浄水処理システムの中心的単位操作技術として，促進酸化処理について，様々な条件下での処理性ついて検討した。特に，分画手法により，促進酸化処理 とオゾン処理の比較を行い，オゾン注入率，過酸化水素添加率によらず，AOP の方が親水化の効率が高いことを示した。また，塩素消費に関連するとされる溶存態窒素の特性解析に関して，固相抽出カートリッジを用いた簡便法を確立し，その有効性を確認した。あわせて，本研究では低残留塩素条件下におけるリスク評価が中心的な課題となることから，高感度で，遊離塩素を選択的に測定可能な分析方法開発を行った。その結果，3-クロロ-4 ヒドロキシ安息香酸(CHBA)をプローブ物質として，反応後の塩素化体をLC-MS/MSにて測定する方法により，数 μg/L の遊離塩素が，結合塩素（モノクロラミン，ジクロラミン，トリクロラミン）の影響を受けることなく，測定できること示した。
さらに病原微生物の分析方法の検討を行った。大腸菌数測定にはX-MG寒天培地(ニッスイ)を用いることとした。Campylobacter jejuni数測定には，増殖しにくい損傷菌の回復に有効であるボルトン培地による培養を行い，PCRによる検出とMPNによる統計学的手法を組み合わせたMPN-PCR法を用いた定量方法を適用した。アデノウイルスの粒子数測定にはresltime-PCR法，感染能変化の把握にはCaco-2細胞を用いたICC-PCR法を適用した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

処理システムの構築，分析方法の整備について概ね予定通りに進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

DOCや塩素消費量が低減できた処理条件について，処理水中の溶存有機物の構成について分画手法により特性把握を行い，親水性有機物の除去の程度を確認する。また，これまでの検討で優れた溶存有機物除去性を示したプロセスの各単位操作について，大腸菌，カンピロバクター，アデノウイルスの処理性を評価する。　　　　　　　　　　　　また分画による処理水の特性解析に加えて，低分子の化合物については，化合物自体の同定・定量を行い(特にNF処理水を想定している) ，処理水質マトリクスそのものを確定する。実施設での処理性，特に病原微生物除去性の推定には，実施設の流動特性を考慮する必要がある。このために，ベンチスケールの実験結果を実施設での除去性に換算する数理モデルを作成する。