プロジェクトの背景

ユタ州は米国で最も干ばつの多い州の1つで、5400万エーカーの土地のうち90%が極度の干ばつである。ユタ州ソルトレイク県南ジョーダン市の地下水は尾鉱で汚染されているため、地元には飲用水源がない。都市の飲料水の多くはユンタ山間部（Uintah Mountain）とプロボ川地域（Provo River）の給水業者から購入されている。ユタ州政府は、DPRプログラムを将来的に現地で実施する可能性をテストするために、DPRモデルプロジェクトを支援している。モデルプラントは3～5年間稼働し、将来のDPR計画の本格的な実施に向けて参照アーキテクチャを提供します。

DPRモデル事業の水源は、処理後の南谷下水道システム（South Valley Sewer）の廃水である。DPRモデル工場は先進技術の組み合わせを採用して高水質目標を実現し、安定した多重遮蔽除染法の廃水処理技術の実施に成功した。モデルプラントは5つの異なるプロセス部分、すなわちオゾン化処理（Ozonation）、生物活性濾過（BAF、Biologically Active Filter）、限外濾過（UF、Ultrafiltration）、顆粒活性炭処理（GAC、Granular Activated Carbon）、紫外消毒（UV Disinfection）から構成される。

膜バイオリアクターからの入水濾液はオゾン化処理を経た後、深さ処理プロセス部分に入る。オゾンは強い酸化剤であり、有機汚染物を分解することができる。オゾン化プロセスの後、生物活性ろ過プロセスであり、生物に成長媒体を提供し、さらに汚染物を分解する。限外ろ過プロセスは微生物をろ過し、粒状活性炭処理プロセスは残留した微量汚染物を吸着する。DPRモデルプロジェクトの最後のステップは紫外線消毒技術であり、水中の病原体を効果的に除去することができる。

挑戦

DPR計画が成功するかどうかは、DPRに対する公衆の受け入れ度と意見にかかっている。一般的にDPRに対する公衆の認知が不足しているため、時間をかけて公衆に廃水の再利用と浄化処理に関する知識を説明する必要がある。DPRモデルプロジェクトが将来成功するかどうかは、モニタリングデータに基づく意思決定にも大きく依存するため、プロジェクトエンジニアはプロセス中の有機汚染物質含有量をリアルタイムで連続的にモニタリングする方法に直面している。廃水処理技術の目的は源水と廃水中の人体の健康を害し、環境を破壊する有機汚染物を除去することであるため、使いやすく、性能の信頼できる水質モニタリング方法を把握することが重要であり、その中で最も重要なのは初期技術と後続技術中の水中の有機物含有量を理解し、測定することができることである。

ソリューション

ユタ州サウスジョーダン市のDPRモデルプラントは、総有機炭素測定値を主要な重要なプロセス指標（KPI、Key Process Indicator）としているため、複数の異なる水質のサンプル流を柔軟に測定できるTOC分析器を使用する必要がある。モデル工場は監視要求を達成するために、膜コンダクタンス（MC、Membrane Conductometric）検出と紫外過硫酸塩酸化技術を用いたSievers M 5310 C TOC分析器を選択した。【図2】例示的なプラントの全体的なプロセスフロー図及び各プロセス部分である。

DPRプロセスの開始時にTOCモニタリングを行う。廃水工場からDPRモデル工場に入る廃水を厳密に監視し、監視結果に基づいて深さ処理技術を調整する。汚染物質の除去率を確保するために、生物活性ろ過プロセスの後にTOCモニタリングを再度行った。紫外消毒プロセスの後、TOC分析により最終水質を決定することができる。

結論

多くの地域で飲料水不足の問題に直面しているが、DPRプロジェクトなどの革新的なソリューションは将来的に現地の干ばつ抵抗力と自主給水を高めるための良い選択である。このような厳格な水質モニタリングシステムがあれば、水処理場はモニタリング結果に基づいて意思決定を行うことができ、DPRなどの新しい飲用水源に対する公衆の不信を確実で信頼性の高いモニタリングデータで解消することができる。有機物をモニタリングするためのTOC分析法は簡便で機能的な方法であり、プロセスの最適化、水質の保証、法規の要求を満たすなどの分野に用いることができる。南ジョーダン市はSievers M 5310 C分析器を選んでDPRプロジェクトの実行可能性を成功させ、将来のこのようなプロジェクトのために参考フレームワークを提供し、それによって地元のコミュニティに十分な安全で安価な飲料水を提供する。

参考文献

[1]：ウォットコット、G.＆ラスムッセン、J.（2019年7月29日）。南ヨルダンシティ-DPRデモンストレーションプロジェクトアリゾナ再利用シンポジウムWater Reuse Arizona&AZ Water Association, Flagstaff, AZの会議で開催されたシンポジウム。