公害防止管理者の過去問｜令和3年 汚水処理特論 問３ 問題と解説

問題３

問題３の解答

正解は「１」です。

問題３の解説

凝集分離（凝集沈殿・凝集ろ過）は、小さすぎて自然には沈まない粒子（コロイド等）を、薬品でくっつけて大きな塊（フロック）にし、沈ませたり・ろ過で捕まえやすくする操作です。

この問題は、5つの文章のうち「凝集分離の常識」から外れているもの（誤り）を選ぶものです。

1 が誤りである理由（ここが本問の核心）

選択肢1はこう言っています：

0.1 μm 程度以上の粒子は、凝集法を使わなくても普通沈殿や砂ろ過で分離できる

しかし、0.1 μm（= 0.0001 mm）は非常に小さく、典型的には“コロイド”領域です。この領域の粒子は、電荷を帯びて水中で安定に分散しやすく、そのままではほとんど沈降しないため、凝集剤で不安定化（電荷中和など）させてフロック化しないと、沈殿・ろ過で十分に除去しにくい、というのが原則です。

• 水道技術研究センター（JWRC）の資料でも、凝集剤は「そのままでは沈降しないコロイド粒子（粒子径1 nm～1 μm）」の表面電荷を中和して、沈降できるフロックを作るものだと説明されています。
• また、水道施設設計指針でも、1 μm以下のコロイド粒子はほとんど沈降せず、急速ろ過でも捕捉しにくいので、凝集沈殿や急速ろ過で効果的に除去するために凝集が重要、という趣旨が示されています。

したがって、「0.1 μm程度以上なら凝集なしで沈殿・砂ろ過で分離できる」という言い方は不適切で、1が誤りです。

2～5が妥当である理由（要点のみ）

2．ジャーテストは、薬品添加後に「速い撹拌→遅い撹拌」が基本

ジャーテストは、まず薬品を水全体に素早く均一に混ぜ（急速撹拌）、その後フロックを壊さないようにゆっくり混ぜて成長させます（緩速撹拌）。実務資料の例でも「急速撹拌（例：1分）→緩速撹拌（例：10分）」という手順が示されています。よって、2は妥当です。

3．粒子数が多いほど、衝突が増え、凝集速度は上がりやすい

凝集は「粒子同士が出会って（衝突して）くっつく」現象なので、単位体積あたりの粒子数が増えるほど衝突頻度が上がり、凝集が進みやすいという考え方は基本的に正しいです（凝集沈殿の説明でも粒子間衝突が重要因子として扱われます）。

4．水平流形の凝集沈殿は「混和（急速）→フロック形成（緩速）→沈殿」の並びが基本

一般的な装置構成として、急速混和（フラッシュミキサー相当）、フロック形成（フロキュレーター相当）、沈殿池という流れで説明されます。よって、4は妥当です。

5．大きい既成フロックを入れると、接触（衝突）の機会が増え、凝集が進みやすい（接触凝集の考え方）

「大きい核（既成フロック）」があると、微粒子が接触しやすくなり、凝集が促進される、という考え方は実務・装置概念として一般に用いられます（接触凝集などの発想）。

問題を解くポイント（初学者向け）

• 凝集は“衝突回数”が鍵：粒子が多い／核があるほど進みやすい。
• 0.1 μmは“かなり小さい”＝コロイド領域→ 「自然沈殿や砂ろ過だけでOK」と言い切る文は疑う。
• ジャーテストは “速く混ぜて→ゆっくり混ぜる”（フロックを育てるため）。