特開 2024-19027 アルミニウム含有凝集粒子の測定方法、アルミニウム含有凝集粒子の測定装置、被処理水の凝集処理装置、凝集処理条件の優劣の判定方法、および凝集処理条件の優劣判定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024019027

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】アルミニウム含有凝集粒子の測定方法、アルミニウム含有凝集粒子の測定装置、被処理水の凝集処理装置、凝集処理条件の優劣の判定方法、および凝集処理条件の優劣判定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 15/06 20240101AFI20240201BHJP

   C02F 1/52 20230101ALI20240201BHJP

   G01N 21/64 20060101ALI20240201BHJP

   G01N 15/075 20240101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

G01N15/06 E

C02F1/52 Z

G01N21/64 Z

G01N15/06 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023114291

(22)【出願日】2023-07-12

(31)【優先権主張番号】P 2022120172

(32)【優先日】2022-07-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100354

【弁理士】

【氏名又は名称】江藤 聡明

(72)【発明者】

【氏名】貝谷 吉英

【テーマコード（参考）】

2G043

4D015

【Ｆターム（参考）】

2G043AA03

2G043BA03

2G043CA06

2G043DA05

2G043EA01

2G043EA14

2G043KA02

2G043LA02

2G043NA01

4D015BA04

4D015BB05

4D015CA14

4D015DA04

4D015DA06

4D015EA06

4D015EA07

4D015EA36

4D015EA37

(57)【要約】

【課題】凝集処理後の凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の量を直接測定することができるアルミニウム含有凝集粒子の測定方法、アルミニウム含有凝集粒子の測定装置およびアルミニウム含有凝集粒子の測定装置を有する凝集処理装置を提供すること
【解決手段】被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法であって、照射工程（Ｓ１００）と、蛍光受信工程（Ｓ１１０）と、アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ１３０）と、を有するアルミニウム含有凝集粒子の測定方法である。また、本発明は、アルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０およびこれを有する被処理水の凝集処理装置５０を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法であって、
前記凝集処理水に所定波長の光を照射する照射工程と、
前記光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信する蛍光受信工程と、
前記受信した蛍光から蛍光粒子の数を測定し、前記アルミニウム含有凝集粒子の数とするアルミニウム含有凝集粒子測定工程と、
を有することを特徴とする、アルミニウム含有凝集粒子の測定方法。

【請求項2】

前記アルミニウム含有凝集粒子測定工程が、蛍光強度の電圧区分を該蛍光強度の大きい順に連続する複数区分で設定し、前記蛍光粒子の数を前記蛍光強度の電圧区分ごとに分けて測定し、前記蛍光強度の電圧区分ごとの前記アルミニウム含有凝集粒子の数とすることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法。

【請求項3】

前記照射工程で照射される光が、３３０～４６０ｎｍの範囲の波長を有し、前記蛍光受信工程で受信する蛍光が、６３０～７１０ｎｍの範囲の蛍光波長を有することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法。

【請求項4】

測定対象となる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の粒径が、１～２μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法。

【請求項5】

さらに、前記照射工程後であって前記アルミニウム含有凝集粒子測定工程前に、前記照射工程の光を照射された、凝集処理水中の凝集粒子が散乱した散乱光を受信する散乱光受信工程を有し、
前記アルミニウム含有凝集粒子測定工程が、前記蛍光受信工程で受信した蛍光と前記散乱光受信工程で受信した散乱光とから前記アルミニウム含有凝集粒子の大きさを特定することを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法。

【請求項6】

被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子を測定し、前記凝集処理条件の優劣を判定する判定方法であって、
前記凝集処理水に所定波長の光を照射する照射工程と、
前記光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信する蛍光受信工程と、
蛍光強度の電圧区分を該蛍光強度の大きい順に連続する複数区分で設定し、前記受信した蛍光粒子の数を前記蛍光強度の電圧区分ごとに分けて測定し、前記蛍光強度の電圧区分ごとの前記アルミニウム含有凝集粒子の数とするアルミニウム含有凝集粒子測定工程と、
前記蛍光強度の全電圧区分の合計のアルミニウム含有凝集粒子の数に対する、蛍光強度が最も大きい前記電圧区分のアルミニウム含有凝集粒子の数の比率を求めるアルミニウム含有凝集粒子の比率算出工程と、
前記アルミニウム含有凝集粒子の比率算出工程で求めた前記比率の値の大小により、前記凝集処理条件の優劣を判定する判定工程と、
を有することを特徴とする凝集処理条件の優劣の判定方法。

【請求項7】

被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置であって、
前記凝集処理水を採取する凝集処理水採取部と、
採取した前記凝集処理水に対して所定波長の光を照射する光照射部と、
前記光照射部からの光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信する蛍光受信部と、
前記蛍光受信部が受信した蛍光から蛍光粒子の数を測定する蛍光粒子測定手段と、
を有することを特徴とする、アルミニウム含有凝集粒子の測定装置。

【請求項8】

前記光照射部からの光を照射された、凝集処理水中の凝集粒子が散乱する散乱光を受信する散乱光受信部を有し、
前記蛍光粒子測定手段が、さらに前記蛍光受信部が受信した蛍光と前記散乱光受信部が受信した散乱光とから蛍光粒子の大きさを特定することを特徴とする、請求項７に記載のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置。

【請求項9】

凝集剤を添加した被処理水に対して凝集処理を行い、凝集処理水を得る凝集処理手段と、請求項７または８に記載のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置と、を有することを特徴とする被処理水の凝集処理装置。

【請求項10】

被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子を測定し、前記凝集処理条件の優劣を判定する判定装置であって、
前記凝集処理水を採取する凝集処理水採取部と、
採取した前記凝集処理水に対して所定波長の光を照射する光照射部と、
前記光照射部からの光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信する蛍光受信部と、
蛍光強度の電圧区分を該蛍光強度の大きい順に連続する複数区分で設定し、前記蛍光受信部が受信した蛍光から蛍光粒子の数を前記蛍光強度の電圧区分ごとに分けて測定し、前記蛍光強度の電圧区分ごとの前記アルミニウム含有凝集粒子の数とするアルミニウム含有凝集粒子測定手段と、
前記蛍光強度の全電圧区分の合計のアルミニウム含有凝集粒子の数に対する、蛍光強度が最も大きい前記電圧区分のアルミニウム含有凝集粒子の数の比率を求めるアルミニウム含有凝集粒子の比率算出手段と、
前記アルミニウム含有凝集粒子の比率算出手段が求めた前記比率の値の大小により、前記凝集処理の条件の優劣を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする凝集処理条件の優劣判定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム含有凝集粒子の測定方法、アルミニウム含有凝集粒子の測定装置、被処理水の凝集処理装置、凝集処理条件の優劣の判定方法、および凝集処理条件の優劣判定装置に関し、特に、被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法、アルミニウム含有凝集粒子の測定装置、被処理水の凝集処理装置、凝集処理条件の優劣の判定方法、および凝集処理条件の優劣判定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近代水道の代表的な浄水処理法として急速砂ろ過法がある。この方法は、原水中の微粒子の粗大化プロセス及び分離促進プロセスに消毒プロセスを加えたシステムが基本構成になっている。

【0003】

基本的なプロセスの配置は、急速混和槽→緩速混和槽（フロック形成槽）→沈殿池→砂ろ過→消毒であり、最初に原水に急速混和槽で凝集剤が加えられ、濁度成分や色度成分などの微粒子やコロイドが粗大化され、次いで、緩速混和槽で微細フロックを沈殿可能なサイズのフロックまで成長させ、沈殿池でフロックを沈殿除去した後、砂ろ過で微細フロック除去などの粒子分離の仕上げを行う。

【0004】

また、急速砂ろ過法以外では、近年、より高度な固液分離が期待できる精密ろ過膜（ＭＦ膜）や限外ろ過膜（ＵＦ膜）を用いた低圧膜ろ過法の導入も進んでおり、膜前処理として凝集処理を組み合わせる場合が多い。

【0005】

これらの日本の浄水処理で使用されている凝集剤のほとんどはアルミニウム系凝集剤であり、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣｌ）や硫酸アルミニウム（硫酸バンド：Ａｌｍ）があるが、ほとんどの水道事業体がＰＡＣｌを利用している。

【0006】

ＰＡＣｌの注入率制御は、安全安心な浄水処理水質を確保するために非常に重要であり、ジャーテストの結果や熟練運転員の経験とノウハウに基づいた運転管理を行う浄水場が今だに多くを占める。

【0007】

一方で、様々な水質センシング技術を用いた監視制御システムも導入されているが、一長一短で決定打に欠くところがあり、浄水処理において、ＰＡＣｌ注入制御は依然重要な改善余地のある技術である。

【0008】

その一連の技術の中で、ＰＡＣｌの主成分がアルミニウムであることに着目し、アルミニウムを計測して凝集処理の指標として用いる検討がなされている。

【0009】

特許文献１は、浄水プロセス中の水に含まれるアルミニウムをエリオクロムシアニンレッド（ＥＣＲ）を呈色試薬として用いる方法（以下、ＥＣＲ法という）により自動測定可能な自動測定装置に関し、酸性のＥＣＲ試薬をｐＨ調整用の緩衝液より先に試料水に添加する構成を有する自動測定装置を開示する。

【0010】

特許文献１の自動測定装置によれば、酸性のＥＣＲ試薬が添加されて試料水が酸性となることで試料水中の固形成分のアルミニウムを溶解させることができ、別途酸の注入ポンプ、酸のタンク溶解槽を設ける必要がなくなり、簡便かつ安価に固形成分のアルミニウムの自動測定装置を提供することができる。

【0011】

非特許文献１は、原水水質の急変にも対応可能なＰＡＣ注入制御技術の実現を目的として、混和池のアルミニウム計測に基づくＰＡＣ注入制御技術を開示する。そして、アルミニウムの計測は、ＥＣＲ試薬を用いた吸光光度法により行われる。

【0012】

非特許文献２は、水質急変に対応するため、アルミニウム計測装置を凝集剤注入後の混和池出口やフロック形成池入口に設置し、採水した水のアルミニウム（Ａｌ）をフィードバックの制御指標とする凝集剤注入制御技術を開発したことを開示する。Ａｌ計測は、ＥＣＲ試薬を用いた吸光光度法を採用し、Ａｌの連続計測を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２０１２－４７６５７号公報

【非特許文献】

【0014】

【非特許文献1】三宮豊ら著、「アルミニウムを用いたＰＡＣ注入制御方式の実証」、学会誌「ＥＩＣＡ」第１７巻、第２・３合併号、第１４３～１５０頁、２０１２年

【非特許文献2】三宮豊ら著、「水中のアルミニウム連続計測技術の開発」、学会誌「ＥＩＣＡ」第２３巻、第２・３合併号、第９～１５頁、２０１８年）

【非特許文献3】貝谷吉英著、「凝集処理における膜ろ過水質評価指標に関する一考察」、日本水環境学会シンポジウム講演集、第２５巻、第４９～５０頁、２０２２年８月３０日発行

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

特許文献１、非特許文献１および非特許文献２においては、アルミニウムの測定はＥＣＲを用いた吸光光度法により行われている。したがって、試料水中のアルミニウム凝集粒子を酸性溶液中で溶解させ、溶解性アルミニウムの濃度としてこれを測定しており、直接アルミニウム凝集粒子の量を測定するものではない。この点、非特許文献２によれば、水道水にＰＡＣｌを添加して作成した模擬混和水の理論Ａｌ濃度に対し、ＥＣＲ法を用いた吸光光度法により測定したＡｌ濃度（計測値）は５０％以下であり、ＥＣＲを用いた吸光光度法による試料水中の固形のアルミニウム量の把握には改善の余地がある。

【0016】

また、凝集沈殿砂ろ過システムにおいては、１～３μｍ程度の凝集粒子数をいかに減少させるかが処理水質や安定運転に影響を及ぼすと報告されており、また、凝集膜ろ過においても、膜汚染の原因であるアルミニウムナノ粒子の低減には、１～２μｍ程度のマイクロオーダーの粗大粒子とアルミニウムナノ粒子の衝突・取り込み効果が重要であると考えられていることから、凝集処理後の凝集処理水中のアルミニウム凝集粒子の量を直接測定することが求められている。

【0017】

すなわち、本発明の目的は、凝集処理後の凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の量を直接測定することができるアルミニウム含有凝集粒子の測定方法、アルミニウム含有凝集粒子の測定装置およびアルミニウム含有凝集粒子の測定装置を有する凝集処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0018】

発明者らは、上記目的の達成に向け、鋭意検討したところ、蛍光検出器を備える微粒子計を用い、所定の条件下でアルミニウム含有凝集粒子を蛍光粒子として測定できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【0019】

すなわち、上記目的は、被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法であって、
前記凝集処理水に所定波長の光を照射する照射工程と、前記光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信する蛍光受信工程と、前記受信した蛍光から蛍光粒子の数を測定し、前記アルミニウム含有凝集粒子の数とするアルミニウム含有凝集粒子測定工程と、を有することを特徴とする、アルミニウム含有凝集粒子の測定方法により達成されることが見いだされた。

【0020】

本発明に係るアルミニウム含有凝集粒子の測定方法の好ましい態様は以下の通りである。
（１）照射工程で照射される光が、３３０～４６０ｎｍの範囲の波長を有し、蛍光受信工程で受信する蛍光が、６３０～７１０ｎｍの範囲の蛍光波長を有する。
（２）アルミニウム含有凝集粒子測定工程が、蛍光強度の電圧区分を該蛍光強度の大きい順に連続する複数区分で設定し、前記蛍光粒子の数を前記蛍光強度の電圧区分ごとに分けて測定し、前記蛍光強度の電圧区分ごとの前記アルミニウム含有凝集粒子の数とする。
（３）測定対象となる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の粒径が、１～２μｍの範囲である。
（４）さらに、照射工程後であってアルミニウム含有凝集粒子測定工程前に、照射工程の光を照射された、凝集処理水中の凝集粒子が散乱した散乱光を受信する散乱光受信工程を有し、アルミニウム含有凝集粒子測定工程が、蛍光受信工程で受信した蛍光と散乱光受信工程で受信した散乱光とからアルミニウム含有凝集粒子の大きさを特定する。

【0021】

また、上記目的は、被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子を測定し、前記凝集処理条件の優劣を判定する判定方法であって、
前記凝集処理水に所定波長の光を照射する照射工程と、前記光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信する蛍光受信工程と、蛍光強度の電圧区分を該蛍光強度の大きい順に連続する複数区分で設定し、前記受信した蛍光粒子の数を前記蛍光強度の電圧区分ごとに分けて測定し、前記蛍光強度の電圧区分ごとの前記アルミニウム含有凝集粒子の数とするアルミニウム含有凝集粒子測定工程と、前記蛍光強度の全電圧区分の合計のアルミニウム含有凝集粒子の数に対する、蛍光強度が最も大きい前記電圧区分のアルミニウム含有凝集粒子の数の比率を求めるアルミニウム含有凝集粒子の比率算出工程と、前記アルミニウム含有凝集粒子の比率算出工程で求めた前記比率の値の大小により、前記凝集処理条件の優劣を判定する判定工程と、を有することを特徴とする凝集処理条件の優劣の判定方法によっても達成することができる。

【0022】

さらに、上記目的は、被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置であって、
前記凝集処理水を採取する凝集処理水採取部と、採取した前記凝集処理水に対して所定波長の光を照射する光照射部と、前記光照射部からの光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信する蛍光受信部と、前記蛍光受信部が受信した蛍光から蛍光粒子の数を測定する蛍光粒子測定手段と、を有することを特徴とする、凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置によっても達成することができる。

【0023】

そのうえ、前記凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置において、光照射部からの光を照射された、凝集処理水中の凝集粒子が散乱する散乱光を受信する散乱光受信部を有し、蛍光粒子測定手段が、さらに蛍光受信部が受信した蛍光と散乱光受信部が受信した散乱光とから蛍光粒子の大きさを特定することが好ましい。

【0024】

また、上記目的は、凝集剤を添加した被処理水に対して凝集処理を行い、凝集処理水を得る凝集処理手段と、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置と、を有することを特徴とする被処理水の凝集処理装置によっても達成することができる。

【0025】

さらに、上記目的は、被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子を測定し、前記凝集処理条件の優劣を判定する判定装置であって、
前記凝集処理水を採取する凝集処理水採取部と、採取した前記凝集処理水に対して所定波長の光を照射する光照射部と、前記光照射部からの光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信する蛍光受信部と、蛍光強度の電圧区分を該蛍光強度の大きい順に連続する複数区分で設定し、前記蛍光受信部が受信した蛍光から蛍光粒子の数を前記蛍光強度の電圧区分ごとに分けて測定し、前記蛍光強度の電圧区分ごとの前記アルミニウム含有凝集粒子の数とするアルミニウム含有凝集粒子測定手段と、前記蛍光強度の全電圧区分の合計のアルミニウム含有凝集粒子の数に対する、蛍光強度が最も大きい前記電圧区分のアルミニウム含有凝集粒子の数の比率を求めるアルミニウム含有凝集粒子の比率算出手段と、前記アルミニウム含有凝集粒子の比率算出手段が求めた前記比率の値の大小により、前記凝集処理の条件の優劣を判定する判定手段と、を有することを特徴とする凝集処理条件の優劣判定装置によっても達成することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、凝集処理水に所定波長の光を照射することで、凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子が励起し、所定波長の蛍光を放射する。この蛍光を受信することで蛍光粒子の数をアルミニウム含有凝集粒子の数として直接測定することができる。

【0027】

測定に際し、照射光により励起した凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子が放射する蛍光を受信しているので、別に前処理を行う必要もなく、前処理のための試薬も不要となり、また、測定にかかる時間も短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法を説明するためのフローチャートである。

【図2】蛍光検出器が受信し、変換した蛍光信号と、散乱光検出器が受信し、変換した散乱光信号とからの、蛍光粒子の数と大きさの測定を説明する模式図である。

【図3】本発明の凝集処理条件の優劣の判定方法を説明するためのフローチャートである。

【図4】本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０を説明するブロック図である。

【図5】本発明の凝集処理条件の優劣の判定装置３０を説明するブロック図である。

【図6】本発明の被処理水の凝集処理装置５０を説明するブロック図である。

【図7】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例１で得られた凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図8】蛍光検出器を有する微粒子計で比較例１で得られた凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図9】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例２で得られた凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図10】実施例３に用いたアルミニウム含有凝集粒子の測定装置Ｄの装置構成を示すブロック図である。

【図11】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例３で得られた凝集ｐＨ５．５を有する凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図12】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例３で得られた凝集ｐＨ６．０を有する凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図13】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例３で得られた凝集ｐＨ６．２を有する凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図14】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例３で得られた凝集ｐＨ６．５を有する凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図15】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例３で得られた凝集ｐＨ６．８を有する凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図16】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例３で得られた凝集ｐＨ７．０を有する凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図17】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例３で得られた凝集ｐＨ７．２を有する凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図18】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例３で得られた凝集ｐＨ７．５を有する凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図19】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例４の凝集処理水（ＰＡＣｌ注入率１０ｍｇ／Ｌ）中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図20】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例４の凝集処理水（ＰＡＣｌ注入率２０ｍｇ／Ｌ）中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図21】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例４の凝集処理水（ＰＡＣｌ注入率３０ｍｇ／Ｌ）中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図22】蛍光検出器を有する微粒子計で実施例５で得られた凝集処理水（ベストモードの凝集処理条件）の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。

【図23】非特許文献３の、河川水である原水Ａ（濁度：１．８度、色度：３．４度、ＴＯＣ：０．７ｍｇ／Ｌ）における凝集ファウリングポテンシャルの算出例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

＜アルミニウム含有凝集粒子の測定方法＞
本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法は、浄水処理プロセスにおいて、被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法である。

【0030】

したがって、被処理水は、浄水処理に供される水道原水であり、例えば、河川水、地下水、ダム湖水、湖沼水、伏流水などが挙げられる。

【0031】

被処理水には凝集剤が添加され、適宜に凝集処理が施されて被処理水中の濁度成分や色度成分などの微粒子が凝集した凝集処理水が得られる。

【0032】

凝集剤は、アルミニウム系凝集剤であり、例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンドなどが挙げられる。なお、凝集処理においては、アルミニウム系以外の無機凝集剤や、高分子凝集剤が別途添加されていてもよい。

【0033】

得られた凝集処理水が、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法に供される。図１は、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法を説明するためのフローチャートである。図示のように、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法は、照射工程（Ｓ１００）と、蛍光受信工程（Ｓ１１０）と、任意工程である散乱光受信工程（Ｓ１２０）と、アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ１３０）と、を有する。

【0034】

［照射工程（Ｓ１００）］
本工程では、凝集処理水に所定波長の光を照射する。照射する光は、３３０～４６０ｎｍの範囲の波長を有することが好ましく、３８０～４２０ｎｍの範囲の波長を有することが特に好ましい。

【0035】

凝集処理水はフローセルに連続的に供給され、したがって、凝集処理水中の粒子に上記所定波長の光が照射される。上記所定波長の光は、半導体レーザなどが光源として用いられる（以上、照射工程（Ｓ１００））。

【0036】

［蛍光受信工程（Ｓ１１０）］
本工程では、前記光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信する。蛍光は、６３０～７１０ｎｍの範囲の蛍光波長を有することが好ましく、６６０～７００ｎｍの範囲の波長を有することが特に好ましい。

【0037】

本工程では、フローセルを通過する凝集処理水中の粒子のうち、アルミニウム含有凝集粒子が前記所定波長の光により励起し、所定波長の蛍光を放射する。この蛍光を蛍光検出器で受信し、電気信号に変換する。蛍光検出器は、検出対象の蛍光波長のみが通過する光学的なカットフィルタを有し、これにより、前記所定波長の蛍光のみを受信することが可能となる（以上、蛍光受信工程（Ｓ１１０））。

【0038】

［散乱光受信工程（Ｓ１２０）］
本工程は、任意工程であり、前記照射工程（Ｓ１００）後であって後述するアルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ１３０）前に、前記照射工程（Ｓ１００）の光を照射された、凝集処理水中の凝集粒子が散乱した散乱光を受信する。

【0039】

本工程では、フローセルを通過する凝集処理水中の全ての粒子が前記所定波長の光を散乱する。この散乱光を散乱光検出器で受信し、電気信号に変換する（以上、散乱光受信工程（Ｓ１２０））。

【0040】

［アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ１３０）］
本工程では、前記蛍光受信工程（Ｓ１１０）で受信した蛍光から蛍光粒子の数を測定し、アルミニウム含有凝集粒子の数とする。また、本発明が散乱光受信工程（Ｓ１２０）を有する場合には、アルミニウム含有凝集粒子の数だけでなく、前記蛍光受信工程（Ｓ１１０）で受信した蛍光と前記散乱光受信工程（Ｓ１２０）で受信した散乱光とから前記アルミニウム含有凝集粒子の大きさを特定する。

【0041】

具体的には、図２を参照して説明する。図２は、蛍光検出器が受信し、変換した蛍光信号と、散乱光検出器が受信し、変換した散乱光信号とからの、蛍光粒子の数と大きさの測定を説明する模式図である。縦軸は、蛍光信号および散乱光信号の電圧（パルスの高さ）を示し、横軸は測定開始から凝集処理水がフローセルを通過する時間を示す。なお、説明を容易とするため、蛍光信号と散乱光信号のベースラインは変更している。

【0042】

図示のように、凝集処理水をフローセルに通すと、フローセル通過時に凝集処理水中の粒子が光を散乱し、散乱光信号のピーク（パルス）が生じる。同時に、フローセル通過時に凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子が励起して蛍光を放射し、蛍光信号のピーク（パルス）が生じる。

【0043】

そして、図示のように、散乱光信号のピークの高さにより、粒子の大きさを特定することができ、散乱光信号のピークと蛍光信号のピークが同じ時点で生じた場合、その粒子はアルミニウム含有凝集粒子であるとみなすことができる。

【0044】

このようにして、アルミニウム含有凝集粒子の大きさと数を測定することができる。図２では、散乱光信号のピーク高さとして、０．５μｍ、１μｍ、２μｍを基準として０．５μｍ～２μｍまでの粒径のアルミニウム含有凝集粒子の数を測定することができるが、浄水処理の凝集沈殿処理の後工程において問題となるのは、粒径１～３μｍ程度のアルミニウム含有凝集粒子であるから、アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ１３０）において測定対象とする凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の粒径は、１～３μｍの範囲であることが好ましく、１～２μｍの範囲であることが特に好ましい。

【0045】

なお、被処理水中にピコプランクトンが存在する場合、ピコプランクトンも蛍光信号のピークを示すため、アルミニウム含有凝集粒子の蛍光と区別をすることが難しい。しかし、経験的に被処理水中のピコプランクトンは０．２～１μｍの範囲の粒径を有する場合が多いことから、測定対象とする凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の粒径を前記１～３μｍの範囲、または１～２μｍの範囲とすることでピコプランクトンの影響を排除することができる。

【0046】

また、散乱光信号のピークの高さにより、粒子の大きさを特定することができる一方で、蛍光信号のピークの高さにより、粒子中のアルミニウムの種類および量を特定できると推察される。

【0047】

すなわち、第一に、様々な態様で存在するアルミニウム種の中でも、蛍光するアルミニウム種が、単量体～３量体のアルミニウム種や水酸化アルミニウム凝析体ではなく、ケギン型アルミニウム１３量体クラスターなどを含むアルミニウムポリマー種、それらの複合体であるアルミニウムコロイド種、アルミニウムナノ粒子（以下、アルミニウムポリマー種等ともいう）であることから、まず、蛍光信号のピークが存在することで粒子中のアルミニウムの種類を特定することができる。第二に、粒子中のこれらアルミニウムポリマー種等の存在量が大きければ大きいほど蛍光信号のピークの高さも大きくなることから、蛍光信号のピークの高さにより粒子中のこれらアルミニウムポリマー種等の存在量を特定することができると考えられる。

【0048】

そして、凝集処理の際の撹拌により、水中の被凝集物質とアルミニウム種との接触により生じた粒子の形成と破壊が繰り返され、最終的に粒子が安定して大きくなり、その安定化した粒子中にはアルミニウムポリマー種等を多く含むこととなる。また、そのように安定化した粒子は破壊されにくく、粒子の破壊によって被凝集物質やアルミニウム種が再び凝集処理水中に放出される可能性も低い。

【0049】

したがって、凝集処理水中の蛍光粒子のうち、アルミニウムポリマー種等を多く含む、すなわち、大きな蛍光信号を発するアルミニウム含有凝集粒子の割合を測定することで、凝集処理水について、凝集処理が適切に行われたかどうかを判断することができる。

【0050】

よって、アルミニウム含有凝集粒子測定工程が、蛍光強度の電圧区分を該蛍光強度の大きい順に連続する複数区分で設定し、前記蛍光粒子の数を前記蛍光強度の電圧区分ごとに分けて測定し、前記蛍光強度の電圧区分ごとの前記アルミニウム含有凝集粒子の数とする操作を含むことが好ましい。

【0051】

蛍光強度の電圧区分は、どのような区分であっても良いが、例えば、最も低い電圧区分は１５ｍV未満であり、最も高い電圧区分は１００ｍＶ超である。最も低い電圧区分は、１５ｍＶ未満のピークの蛍光信号はノイズである場合が多く、このノイズと蛍光粒子の存在を反映する蛍光信号のピークとを区別するために設けられる。なお、フローセルの汚れによりノイズが大きく出る可能性もあることから、最も低い電圧区分は２３ｍＶ未満など、高めに設定されてもよい。

【0052】

最も高い電圧区分は、被凝集物質によっては１００ｍＶ超の蛍光ピークを示すため、それらの蛍光を測定可能とするために設けられる。すなわち、アルミニウム含有凝集粒子の蛍光強度は決して強くなく、その蛍光ピークの高さは１００ｍＶ以下が多い。しかし、バイオポリマーなど、被凝集物質の種類によってはその被凝集物質を取り込んだアルミニウム含有凝集粒子の蛍光ピークの高さは１００ｍＶを超える場合があるので、最も高い電圧区分として１００ｍＶ超が適用される。

【0053】

これら最も低い電圧区分と最も高い電圧区分の間に主にアルミニウム含有凝集粒子を測定する電圧区分が設けられる。アルミニウム含有凝集粒子を測定する電圧区分は、１区分でも良いが、複数区分で設けても良い。複数区分で設けることで、その区分に含まれるアルミニウム含有凝集粒子数を経時的に、あるいは異なる凝集処理水間で比較することで、凝集処理が適切に行われたかどうかを判断するための材料を増やすことができる。

【0054】

蛍光強度の電圧区分は、例えば、１５ｍＶ未満、１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満、５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下、および１００ｍＶ超の４区分を設定することができる（以上、アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ１３０））。

【0055】

アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ１３０）後は、所定時間をおいて再び照射工程（Ｓ１００）に移行する。以上の本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法は、例えば、リオン社製のピコプランクトンカウンタＸＬ－１０Ａ を用いて実施することができる。

【0056】

本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法によれば、凝集処理水に所定波長の光を照射することで、凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子が励起し、所定波長の蛍光を放射する。この蛍光を受信すること、および凝集処理水中の全ての粒子が散乱した散乱光を受信することで、蛍光粒子の数をアルミニウム含有凝集粒子の数として、散乱光信号のピークの高さからアルミニウム含有凝集粒子の大きさを、直接測定することができる。

【0057】

測定に際し、照射光により励起した凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子が放射する蛍光を受信し、且つ凝集処理水中の粒子の散乱光を受信しているのみであるので、別に前処理を行う必要もなく、前処理のための試薬も不要となり、また、測定にかかる時間も短縮することができる。

【0058】

そして、凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の大きさおよび数を迅速に測定できることから、この凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定結果に基づき凝集処理の際に添加する凝集剤の添加量を変更したり、および／または凝集処理の撹拌条件を変更したり、凝集処理条件を迅速に調整・最適化することも可能となる。

【0059】

さらに、アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ１３０）が、蛍光強度の電圧区分を該蛍光強度の大きい順に連続する複数区分で設定し、前記蛍光粒子の数を前記蛍光強度の電圧区分ごとに分けて測定し、前記蛍光強度の電圧区分ごとの前記アルミニウム含有凝集粒子の数とする操作を含むことで、ノイズを排除し、且つ被凝集物質の影響も考慮してより正確にアルミニウム含有凝集粒子の数を測定可能となり、また、最も大きな蛍光信号を発するアルミニウム含有凝集粒子の割合を測定することで、凝集処理水について、凝集処理が適切に行われたかどうかを判断することも可能となる。

【0060】

なお、本実施の形態では、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法は散乱光受信工程（Ｓ１２０）を含んでいるが、この工程が必須というわけでは無い。凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の数のみを知りたい場合には、散乱光受信工程（Ｓ１２０）を除いてもよい。例えば、後述する実施例２のように、合計の撹拌時間が１０～２０分を経過する頃にはアルミニウム含有凝集粒子数、すなわち、蛍光粒子数が後述する非蛍光粒子数と比べて一桁多くなっていることから、合計の撹拌時間が１０～２０分を経過する頃には蛍光粒子数のみを測定し、これを制御することである程度凝集制御を行うことができると考えられる。

【0061】

また、上記実施の形態では、アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ１３０）後は、所定時間をおいて再び照射工程（Ｓ１００）に移行しているが、一度凝集処理水のアルミニウム含有凝集粒子の（大きさと）数を測定し、凝集処理条件を設定すれば暫く凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の物性を監視する必要がないような場合には、アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ１３０）を行った後に本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法を終了させることとしても良い。

【0062】

＜凝集処理条件の優劣の判定方法＞
本発明の凝集処理条件の優劣の判定方法は、浄水処理プロセスにおいて、被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水について、凝集処理条件の優劣を判定する方法である。

【0063】

被処理水および凝集処理の際に添加される凝集剤については、上述のアルミニウム含有凝集粒子の測定方法で使用されるものと変わるところが無いので、ここではその説明を省略する。

【0064】

被処理水に対する凝集処理により得られた凝集処理水が、本発明の凝集処理条件の優劣の判定方法に供される。図３は、本発明の凝集処理条件の優劣の判定方法を説明するためのフローチャートである。図示のように、本発明の凝集処理条件の優劣の判定方法は、照射工程（Ｓ２００）と、蛍光受信工程（Ｓ２１０）と、任意工程である散乱光受信工程（Ｓ２２０）と、アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ２３０）と、比率算出工程（Ｓ２４０）と、判定工程（Ｓ２５０）と、を有する。

【0065】

このうち、照射工程（Ｓ２００）、蛍光受信工程（Ｓ２１０）および散乱光受信工程（Ｓ２２０）については、上記アルミニウム含有凝集粒子の測定方法の照射工程（Ｓ１００）、蛍光受信工程（Ｓ１１０）および散乱光受信工程（Ｓ１２０）と変わるところが無いので、ここではその説明を省略し、アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ２３０）に移行する。

【0066】

［アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ２３０）］
本工程では、蛍光強度の電圧区分を該蛍光強度の大きい順に連続する複数区分で設定し、前記蛍光受信工程（Ｓ２１０）で受信した蛍光粒子の数を前記蛍光強度の電圧区分ごとに分けて測定し、前記蛍光強度の電圧区分ごとの前記アルミニウム含有凝集粒子の数とする。また、本発明が散乱光受信工程（Ｓ２２０）を有する場合には、アルミニウム含有凝集粒子の数だけでなく、前記蛍光受信工程（Ｓ２１０）で受信した蛍光と前記散乱光受信工程（Ｓ２２０）で受信した散乱光とから前記アルミニウム含有凝集粒子の大きさを特定する。

【0067】

具体的なアルミニウム含有凝集粒子の大きさを特定方法については、図２により説明済みであるので、ここではその説明は省略する。

【0068】

アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ２２０）において測定対象とする凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の粒径は、１～３μｍの範囲であることが好ましく、１～２μｍの範囲であることが特に好ましい。

【0069】

蛍光強度の電圧区分は、どのような区分であっても良いが、例えば、最も低い電圧区分は１５ｍＶ未満であり、最も高い電圧区分は１００ｍＶ超である。最も低い電圧区分に関し、１５ｍＶ未満のピークの蛍光信号はノイズである場合が多く、このノイズと蛍光粒子の存在を反映する蛍光信号のピークとを区別するために設けられる。なお、フローセルの汚れによりノイズが大きく出る可能性もあることから、最も低い電圧区分は２３ｍＶ未満など、高めに設定されてもよい。

【0070】

最も高い電圧区分は、バイオポリマーなど、被凝集物質の種類によってはその被凝集物質を取り込んだアルミニウム含有凝集粒子は１００ｍＶ超の蛍光ピークを示すため、それらの蛍光を測定可能とするために設けられる。

【0071】

これら最も低い電圧区分と最も高い電圧区分の間に主にアルミニウム含有凝集粒子を測定する電圧区分が設けられる。アルミニウム含有凝集粒子を測定する電圧区分は、１区分でも良いが、複数区分で設けても良い。複数区分で設けることで、その区分に含まれるアルミニウム含有凝集粒子数を経時的に、あるいは異なる凝集処理水間で比較することで、凝集処理が適切に行われたかどうかを判断するための材料を増やすことができる。

【0072】

蛍光強度の電圧区分は、例えば、１５ｍＶ未満、１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満、５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下、および１００ｍＶ超の４区分を設定することができる。

【0073】

また、アルミニウム含有凝集粒子の数を測定する時期は、凝集処理の開始時点、凝集処理の途中、凝集処理の終了後など、いかなる時期であってもよいが、凝集処理水について凝集処理条件の優劣を判定する観点からは、凝集処理の終了後の凝集処理水についてアルミニウム含有凝集粒子の数を測定することが好ましい（以上、アルミニウム含有凝集粒子測定工程（Ｓ２３０））。

【0074】

［比率算出工程（Ｓ２４０）］
本工程では、蛍光強度の全電圧区分の合計のアルミニウム含有凝集粒子の数に対する、蛍光強度が最も大きい前記電圧区分のアルミニウム含有凝集粒子の数の比率Ｒを求める。

【0075】

例えば、凝集処理として凝集剤添加後、急速撹拌３分、緩速撹拌３分、静置５分の凝集処理条件を設定し、蛍光強度の電圧区分として、１５ｍＶ未満、１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満、５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下、および１００ｍＶ超の４区分を設定した場合、凝集剤を添加して１１分後に測定された上記各蛍光強度の電圧区分のアルミニウム含有凝集粒子の数から、
比率Ｒ＝１００ｍＶ超の電圧区分のＡｌ含有凝集粒子数／（１５ｍＶ未満の電圧区分のＡｌ含有凝集粒子数＋１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満の電圧区分のＡｌ含有凝集粒子数＋５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下の電圧区分のＡｌ含有凝集粒子数＋１００ｍＶ超の電圧区分のＡｌ含有凝集粒子数）
として求めることができる。なお、この比率Ｒは百分率で求めてもよい。また、上記比率Ｒを求めた式は、あくまで上記蛍光強度の電圧区分を４区分とした場合の例示であって、電圧区分を切り分ける電圧値、電圧区分数については、上記上限および下限の考え方を参考にしつつ任意に設定することができる。比率Ｒが算出されると、次の判定工程（Ｓ２４０）に移行する（以上、比率算出工程（Ｓ２４０））。

【0076】

［判定工程（Ｓ２５０）］
本工程では、比率算出工程（Ｓ２４０）で求めた前記比率Ｒの値の大小により、凝集処理条件の優劣を判定する。

【0077】

同一の被処理水に対して凝集処理条件を変更して得られた複数の凝集処理水に対して上記照射工程（Ｓ２００）～比率算出工程（Ｓ２４０）を実施して得られた比率Ｒを比較してもよく、水源は同一であるがロットが異なる被処理水や、（例えば、河川水と地下水など）水源自体も異なる被処理水に対して凝集処理を行って得られた凝集処理水に対して上記照射工程（Ｓ２００）～比率算出工程（Ｓ２４０）を実施して得られた比率Ｒを比較してもよい。

【0078】

なお、凝集処理条件は、凝集剤の種類とその注入率、凝集ｐＨ、撹拌速度と撹拌時間の組み合わせなどが挙げられる。

【0079】

凝集処理が適切に行われた場合、凝集処理水中でアルミニウムポリマー種等を多く含むことで蛍光信号のピークが大きく、且つ安定化して壊れにくい粒子が増加する方向にアルミニウム含有凝集粒子の分布が収束することから、比率Ｒを比較した結果、比率Ｒの値が大きい凝集処理水は、比率Ｒが小さい凝集処理水よりも適切な凝集処理が施されていると判定する（以上、判定工程（Ｓ２５０））。

【0080】

本発明の凝集処理条件の優劣の判定方法によれば、蛍光強度の電圧区分を複数段階に設定し、蛍光強度の全電圧区分の合計のアルミニウム含有凝集粒子の数に対する、蛍光強度が最も大きい前記電圧区分のアルミニウム含有凝集粒子の数の比率Ｒを算出し、凝集処理水同士でこの比率Ｒを比較することで凝集処理条件の良し悪しを判定することができる。

【0081】

したがって、浄水処理プロセスにおいて凝集処理条件を決定する際に本発明の凝集処理条件の優劣の判定方法を実施することで、最適な凝集処理条件を簡易的に判定することが可能となる。

【0082】

＜アルミニウム含有凝集粒子の測定装置＞
図４は、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０を説明するブロック図である。本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置は、被処理水１に対する凝集処理により得られる凝集処理水４中のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置であって、凝集処理水採取部１２と、光照射部１４と、蛍光受信部１６と、任意構成の散乱光受信部１８と、蛍光粒子測定手段２２と、を有する。

【0083】

凝集処理水採取部１２は、凝集処理手段３での凝集処理後に得られる凝集処理水４を採取する手段である。凝集処理は、被処理水１に凝集剤２を添加し、凝集処理手段３により混和することで実施される。被処理水１、凝集剤２および凝集処理水４については、上記アルミニウム含有凝集粒子の測定方法で説明済みであり、ここではその説明を省略する。

【0084】

凝集処理水採取部１２は、どのようなものであってもよいが、例えば、凝集処理手段３と図示しないろ過手段との間をつなぐ流路からアルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０へと凝集処理水４を導く分岐部である。凝集処理水４は、この凝集処理水採取部１２から図示しないポンプなどの駆動手段によりフローセル１３へと導かれる。

【0085】

光照射部１４は、採取した凝集処理水４に対して所定波長の光を照射する手段である。光照射部１４は、例えば光源を半導体レーザとする光照射手段である。照射する光は、３３０～４６０ｎｍの範囲の波長を有することが好ましく、３８０～４２０ｎｍの範囲の波長を有することが特に好ましい。

【0086】

凝集処理水４はフローセル１３に連続的に供給され、したがって、フローセル１３を通過する凝集処理水４中の粒子に上記所定波長の光が照射される。

【0087】

蛍光受信部１６は、光照射部１４からの光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信し、電気信号に変換する手段である。蛍光は、６３０～７１０ｎｍの範囲の蛍光波長を有することが好ましく、６６０～７００ｎｍの範囲の波長を有することが特に好ましい。

【0088】

蛍光受信部１６は、例えば、蛍光検出器であり、検出対象の蛍光波長のみが通過する光学的なカットフィルタを有し、これにより、前記所定波長の蛍光のみを受信することが可能となる。

【0089】

散乱光受信部１８は、任意構成であって、光照射部１４からの光を照射された、凝集処理水４中の凝集粒子が散乱する散乱光を受信し、電気信号に変換する手段である。

【0090】

蛍光粒子測定手段２２は、蛍光受信部１６が受信した蛍光から蛍光粒子の数を測定する手段であり、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０がさらに散乱光受信部１８を有する場合には、さらに蛍光受信部１６が受信した蛍光と散乱光受信部１８が受信した散乱光とから蛍光粒子の大きさを特定する手段である。蛍光粒子の大きさの特定および数の測定については、上記アルミニウム含有凝集粒子の測定方法で説明済みであるので、ここではその説明を省略する。

【0091】

蛍光粒子測定手段２２は、例えば、制御部２０に格納されたプログラムである。

【0092】

制御部２０は、光照射部１４、蛍光受信部１６、散乱光受信部１８および蛍光粒子測定手段２２を制御する。

【0093】

制御部２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えたコンピュータである。制御部２０は、ＲＯＭに記憶させたプログラムをＲＡＭ上に展開して対応する処理をＣＰＵに実行させる。なお、上記プログラムはＲＯＭに記憶されている場合に限らず、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ－Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶されていればよい。

【0094】

次に、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０を用いた凝集処理水４中のアルミニウム含有凝集粒子の測定について簡単に説明する。まず、凝集処理水採取部１２からアルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０のフローセル１３へと凝集処理水４を導入する。

【0095】

次に、アルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０の電源を投入し、起動させることで、制御部２０は光照射部１４、蛍光受信部１６、散乱光受信部１８にそれぞれ信号を送る。この信号により、光照射部１４はフローセル１３中の凝集処理水４に対して所定波長の光を照射し、蛍光受信部１６は光照射部１４からの光により励起されたアルミニウム含有凝集粒子が放射した所定波長の蛍光を受信し、電気信号に変換し、散乱光受信部１８は、光照射部１４からの光を照射された、凝集処理水４中の凝集粒子が散乱する散乱光を受信し、電気信号に変換する。これらの電気信号は制御部２０に送られる。

【0096】

また、制御部２０は、プログラムである蛍光粒子測定手段２２をＲＡＭ上に展開し、蛍光粒子測定手段２２は、蛍光受信部１６が受信した蛍光から蛍光粒子の数を測定し、さらに蛍光受信部１６が受信した蛍光と散乱光受信部１８が受信した散乱光とから蛍光粒子の大きさを特定する。

【0097】

したがって、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０によれば、上記アルミニウム含有凝集粒子の測定方法同様、蛍光粒子の数をアルミニウム含有凝集粒子の数として、散乱光信号のピークの高さからアルミニウム含有凝集粒子の大きさを、直接測定することができる。

【0098】

なお、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０としては、例えば、リオン社製のピコプランクトンカウンタＸＬ－１０Ａを用いることができる。測定対象を凝集処理水４とし、フローセル１３の入口側の流路を凝集処理手段３と図示しないろ過手段との間をつなぐ流路に接続することで、本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０とすることができる。

【0099】

＜凝集処理条件の優劣の判定装置＞
図５は、本発明の凝集処理条件の優劣の判定装置３０を説明するブロック図である。本発明の凝集処理条件の優劣の判定装置３０は、被処理水に対する凝集処理により得られる凝集処理水４中のアルミニウム含有凝集粒子を測定し、凝集処理条件の優劣を判定する判定装置であって、凝集処理水採取部３２と、光照射部３４と、蛍光受信部３６と、任意構成の散乱光受信部３８と、蛍光粒子測定手段４２と、比率算出手段４４と、判定手段４２と、を有する。

【0100】

凝集処理水採取部３２は、凝集処理水４を採取する手段である。凝集処理水４は浄水処理プロセスの沈殿池に存在しているものでも、ラボレベルで凝集処理を行ったビーカー中に存在しているものでもよい。凝集処理水採取部４２は、例えば、吸引ポンプ３５と、吸引ポンプ３５により凝集処理水４を吸引する配管の入口部と、から構成される。凝集処理水４は、前記配管を通ってフローセル３３へと導かれる。

【0101】

光照射部３４は、光照射部１４の構成と同様であり、ここではその説明を省略する。

【0102】

凝集処理水４はフローセル３３に連続的に供給され、したがって、フローセル３３を通過する凝集処理水４中の粒子に照射部３４からの所定波長の光が照射される。

【0103】

なお、フローセル３３を通過した凝集処理水４は、バルブ３７の切り替えにより、そのまま廃棄されるか、または凝集処理水４へと循環させるかを選択することができる。浄水処理プロセスの大容量の沈殿池から凝集処理水採取部３２を介して凝集処理水４を採取する場合はそのまま廃棄することでよいが、ラボレベルの小容量のビーカーなどから凝集処理水４を採取する場合、ビーカー中の凝集処理水の減少は、ビーカーに残る凝集処理水４に対して撹拌処理などを行っている場合には撹拌強度を過剰にさせる（すなわち、凝集処理条件に影響する）可能性があることから、ビーカー内へと凝集処理水４を循環させることが好ましい。

【0104】

蛍光受信部３６および散乱光受信部３８は、それぞれ蛍光受信部１６および散乱光受信部１８の構成と同様であり、ここではその説明を省略する。

【0105】

蛍光粒子測定手段４２は、蛍光強度の電圧区分を蛍光強度の大きい順に連続する複数区分で設定し、蛍光受信部３６が受信した蛍光から蛍光粒子の数を前記蛍光強度の電圧区分ごとに分けて測定し、前記蛍光強度の電圧区分ごとの前記アルミニウム含有凝集粒子の数とする手段である。

【0106】

また、本発明が散乱光受信部３８を有する場合には、蛍光粒子の数だけでなく、前記蛍光受信部３６で受信した蛍光と前記散乱光受信部３８で受信した散乱光とから蛍光粒子、すなわち、アルミニウム含有凝集粒子の大きさを特定する。

【0107】

具体的なアルミニウム含有凝集粒子の大きさを特定方法については、図２により説明済みであるので、ここではその説明は省略する。

【0108】

蛍光粒子測定手段４２の測定対象とする凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の粒径は、１～３μｍの範囲であることが好ましく、１～２μｍの範囲であることが特に好ましい。

【0109】

蛍光強度の電圧区分は、どのような区分であっても良いが、例えば、最も低い電圧区分は１５ｍＶ未満であり、最も高い電圧区分は１００ｍＶ超である。最も低い電圧区分に関し、１５ｍＶ未満のピークの蛍光信号はノイズである場合が多く、このノイズとアルミニウム含有凝集粒子の存在を反映する蛍光信号のピークとを区別するために設けられる。なお、フローセルの汚れによりノイズが大きく出る可能性もあることから、最も低い電圧区分は２３ｍＶ未満など、高めに設定されてもよい。

【0110】

最も高い電圧区分は、バイオポリマーなど、被凝集物質の種類によってはその被凝集物質を取り込んだアルミニウム含有凝集粒子は１００ｍＶ超の蛍光ピークを示すため、それらの蛍光を測定可能とするために設けられる。

【0111】

これら最も低い電圧区分と最も高い電圧区分の間に主にアルミニウム含有凝集粒子を測定する電圧区分が設けられる。アルミニウム含有凝集粒子を測定する電圧区分は、１区分でも良いが、複数区分で設けても良い。複数区分で設けることで、その区分に含まれるアルミニウム含有凝集粒子数を経時的に、あるいは異なる凝集処理水間で比較することで、凝集処理が適切に行われたかどうかを判断するための材料を増やすことができる。

【0112】

蛍光強度の電圧区分は、例えば、１５ｍＶ未満、１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満、５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下、および１００ｍＶ超の４区分を設定することができる。

【0113】

比率算出手段４４は、前記蛍光強度の全電圧区分の合計のアルミニウム含有凝集粒子の数に対する、蛍光強度が最も大きい前記電圧区分のアルミニウム含有凝集粒子の数の比率を求める手段である。

【0114】

本手段は、例えば、蛍光強度の電圧区分として、１５ｍＶ未満、１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満、５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下、および１００ｍＶ超の４区分を設定した場合、蛍光粒子測定手段４２によって測定された上記各蛍光強度の電圧区分の蛍光粒子の数から、
比率ｒ＝１００ｍＶ超の電圧区分のＡｌ含有凝集粒子数／（１５ｍＶ未満の電圧区分のＡｌ含有凝集粒子数＋１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満の電圧区分のＡｌ含有凝集粒子数＋５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下の電圧区分のＡｌ含有凝集粒子数＋１００ｍＶ超の電圧区分のＡｌ含有凝集粒子数）
として求める。なお、この比率ｒは百分率で求めてもよい。また、上記比率ｒを求めた式は、あくまで上記蛍光強度の電圧区分を４区分とした場合の例示であって、電圧区分を切り分ける電圧値、電圧区分数については、上記上限および下限の考え方を参考にしつつ任意に設定することができる。

【0115】

判定手段４６は、比率算出手段４４が求めた前記比率ｒの値の大小により、前記凝集処理の条件の優劣を判定する手段である。

【0116】

本手段が比較する前記比率ｒは、比率算出手段４４が求めた比率であればどのようなものであってもよい。同一の被処理水に対して凝集処理条件を変更して得られた複数の凝集処理水についての前記比率算出手段４４が求めた比率であってもよく、水源は同一であるがロットが異なる被処理水や、（例えば、河川水と地下水など）水源自体も異なる被処理水に対して凝集処理を行って得られた凝集処理水についての前記比率算出手段４４が求めた比率であってもよい。

【0117】

なお、凝集処理条件は、凝集剤の種類とその注入率、凝集ｐＨ、撹拌速度と撹拌時間の組み合わせなどが挙げられる。

【0118】

本手段は、前記比率ｒを比較した結果、大きい値を有する凝集処理水を前記比率の値が小さい凝集処理水よりも凝集処理条件が適切であると判断する。

【0119】

蛍光粒子測定手段４２、比率算出手段４４および判定手段４６は、例えば、制御部４０に格納されたプログラムである。制御部４０自体の構成は、制御部２０の構成と同様であり、ここではその説明を省略する。

【0120】

本発明の凝集処理条件の優劣の判定装置によれば、蛍光強度の電圧区分を複数段階に設定し、蛍光強度の全電圧区分の合計の蛍光粒子の数に対する、蛍光強度が最も大きい前記電圧区分の蛍光粒子の数の比率を算出し、凝集処理水同士でこの比率を比較することで凝集処理条件の良し悪しを判定することができる。

【0121】

したがって、浄水処理プロセスにおいて凝集処理条件を決定する際に本発明の凝集処理条件の優劣の判定装置を用いることで、最適な凝集処理条件を簡易的に判定することが可能となる。

【0122】

＜被処理水の凝集処理装置＞
図６は、本発明の被処理水の凝集処理装置５０を説明するブロック図である。図示のように、本発明の被処理水の凝集処理装置５０は、凝集処理手段３と、上記本発明のアルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０と、を有する。

【0123】

凝集処理手段３は、凝集剤２を添加した被処理水１に対して凝集処理を行い、凝集処理水４を得る手段である。被処理水１、凝集剤２、凝集処理水４については、上記アルミニウム含有凝集粒子の測定方法で説明済みであり、ここではその説明を省略する。

【0124】

凝集処理手段３は、例えば、インラインミキサー、撹拌手段を備えた撹拌槽を挙げることができる。凝集処理手段３は、急速撹拌槽および急速撹拌槽の後段に位置する緩速撹拌槽を備えることが好ましい。

【0125】

凝集剤２は凝集処理手段３よりも前段の位置または凝集処理手段３で凝集剤注入装置（図示せず）により被処理水１中に注入される。なお、図４では、凝集処理手段１２で凝集剤２が被処理水１に注入されている。

【0126】

凝集処理手段１２が急速撹拌槽および急速撹拌槽の後段に位置する緩速撹拌槽を備える場合、急速撹拌槽は一槽でもよく、複数槽が直列に配置されたものであってもよい。複数槽である場合、三槽以下であることが好ましく、特に急速撹拌槽が三槽であることが好ましい。急速撹拌の撹拌強度は、水道施設設計指針２０１２による撹拌強度（速度勾配）Ｇ値で考えると、１００ １／ｓ以上であり、緩速撹拌槽のＧ値は１０～７５ １／ｓの範囲である。

【0127】

凝集処理手段３においてアルミニウム系凝集剤である凝集剤２を添加した被処理水１に対して凝集処理が施されることで、アルミニウム含有凝集粒子を含む凝集処理水４が得られる。

【0128】

凝集処理水４は、ろ過手段５によりろ過され、処理水６となる。ろ過手段５は、例えば、砂ろ過装置、精密ろ過膜（ＭＦ膜）や限外ろ過膜（ＵＦ膜）を有する膜ろ過装置が挙げられる。

【0129】

アルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０は、すでに説明済みであるのでここではその説明は省略する。

【0130】

本発明の被処理水の凝集処理装置５０によれば、アルミニウム含有凝集粒子の測定装置１０により凝集処理水４中のアルミニウム含有凝集粒子の濃度を迅速に測定することができるので、この凝集処理水４中のアルミニウム含有凝集粒子の測定結果に基づき凝集処理手段３（またはその前段の位置）に添加する凝集剤２の添加量を変更したり、および／または凝集処理手段３の撹拌条件を変更したり、凝集処理条件を迅速に調整・最適化することが可能となる。

【0131】

以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【実施例0132】

＜実施例１＞
水道水にカオリン（富士フイルム和光純薬株式会社製はくとう土）を濃度０．５ｍｇ／Ｌとなるように添加し、模擬濁水（以下、被処理水と呼ぶ）を作成した。

【0133】

この原水を容積５００ｍＬのビーカーに５００ｍＬ分取し、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣｌ、大明化学工業社株式会社製タイパック）を注入率で、５、１０、１５、２０ｍｇ／Ｌになるように添加し、急速撹拌１３０ｒｐｍで混和することにより凝集処理を行い、室温下、得られた凝集処理水中の蛍光粒子および非蛍光粒子の数を蛍光検出器を有する微粒子計で測定した。

【0134】

微粒子計の仕様および測定条件は以下のとおりである。

【0135】

微粒子計 リオン社製 ピコプランクトンカウンタ ＸＬ－１０Ａ
流量 １０ｍＬ／分
測定時間 １０秒
励起波長 ４０５ｎｍ
蛍光波長 ６８０ｎｍ
測定モード Ｌａｒｇｅモード（粒径範囲：１～８μｍ）
通水モード：ワンパスモード
蛍光強度区分（電圧）：１５ｍＶ以上の１区分

【0136】

図７は、蛍光検出器を有する微粒子計で実施例１で得られた凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。微粒子計による粒子カウント数を縦軸で、凝集処理水の急速撹拌時間を横軸で示す。図７中、凡例の白抜きのシンボルは非蛍光粒子の数を、塗りつぶしのシンボルは蛍光粒子の数を、シンボルの右隣の５～２０ｍｇ／Ｌの数字は各凝集処理水へのポリ塩化アルミニウムの注入率を、それぞれ示す。なお、非蛍光粒子とは、図２において同じ時点に蛍光信号のピークが存在しない散乱光信号のピークにより特定された粒子である。

【0137】

図７に示すように、急速撹拌０分、すなわち、ポリ塩化アルミニウム添加直後の状態では、非蛍光粒子の数が３０，０００個／１．７ｍＬ程度であり、蛍光粒子の数は１０個／１．７ｍＬより小さい。

【0138】

しかし、急速撹拌の撹拌時間が長くなるに従い、非蛍光粒子の数が減少し、蛍光粒子の数が増加して行く。これは、急速撹拌により、カオリン由来の非蛍光粒子がポリ塩化アルミニウム中に含まれる１００ｎｍより小さいアルミニウムの金属粒子と衝突し、あるいは取り込み、蛍光粒子となったことによるものと考えられる。

【0139】

さらに時間が経過すると、蛍光粒子数は次第に増加し、ある値で最大値を示し、その後は減少に転じる。これは、上記のアルミニウムの金属粒子の取り込みにより蛍光粒子数が増大したことにより蛍光粒子数が増大したことと、急速撹拌時間がさらに延びたことで蛍光粒子が他の蛍光粒子や非蛍光粒子と衝突・合体して数が減ったこと、この衝突・合体により大きさが２μｍよりも大きくなったこと、などによるものと考えられる。

【0140】

＜比較例１＞
実施例１と同じ模擬濁水（被処理水）を使用し、この被処理水にポリ塩化アルミニウムを添加しないこと以外はすべて実施例１と同じ条件で模擬濁水の急速撹拌による凝集処理試験を行い、蛍光粒子および非蛍光粒子の数を測定した。

【0141】

図８は、蛍光検出器を有する微粒子計で比較例１で得られた凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。微粒子計による粒子カウント数を縦軸で、凝集処理水の急速撹拌時間を横軸で示す。図８中、凡例の白抜きのシンボルは非蛍光粒子の数を、塗りつぶしのシンボルは蛍光粒子の数を示す。

【0142】

図８に示すように、急速撹拌０分、すなわち、ポリ塩化アルミニウム添加直後の状態では、非蛍光粒子の数が３０，０００個／１．７ｍＬ程度であり、蛍光粒子の数は１０個／１．７ｍＬより小さい。そして、非蛍光粒子、蛍光粒子ともに、急速撹拌の時間が延びても変化がない。

【0143】

これは、比較例１においては、ポリ塩化アルミニウムを添加していないので、急速撹拌を行ってもアルミニウム含有凝集粒子が生じなかったことを示している。

【0144】

実施例１および比較例１の結果から、本発明によりアルミニウム含有凝集粒子を蛍光粒子として測定できることがわかった。

【0145】

＜実施例２＞
実施例１と被処理水が異なる点および撹拌条件が異なる点以外はすべて実施例１と同じ条件で被処理水の撹拌による凝集処理試験を行い、蛍光粒子および非蛍光粒子の数を測定した。

【0146】

被処理水としては、実際の水道原水である河川水を用いた。

【0147】

撹拌条件は、最初に急速撹拌（１３０ｒｐｍ、２分）を行い、続いて緩速撹拌（３０ｒｐｍ、０分～２８分迄）を行った。実施例２では、急速撹拌→緩速撹拌にいたる粒子の凝集の経時的変化を評価するために、上記のように合計撹拌時間３０分まで測定しているが、実際の浄水場での運転条件は、急速撹拌（１３０ｒｐｍ、２分）→緩速撹拌（３０ｒｐｍ、２０分）である。

【0148】

図９は、蛍光検出器を有する微粒子計で実施例２で得られた凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。微粒子計による粒子カウント数を縦軸で、凝集処理水の合計の撹拌時間を横軸で示す。図９中、凡例の白抜きのシンボルは非蛍光粒子の数を、塗りつぶしのシンボルは蛍光粒子の数を、シンボルの右隣の５～２０ｍｇ／Ｌの数字は各凝集処理水へのポリ塩化アルミニウムの注入率を、それぞれ示す。

【0149】

図９に示すように、全てのポリ塩化アルミニウムの注入率で撹拌時間の合計が２分～８分の間に蛍光粒子数のピークが現れ、それ以降の時間では蛍光粒子数が減少し、撹拌時間の合計が２２分を過ぎたあたりで非蛍光粒子数の減少も落ち着いている。したがって、蛍光粒子および非蛍光粒子の数の変動からも、撹拌時間の合計が２２分、すなわち、急速撹拌（１３０ｒｐｍ、２分）→緩速撹拌（３０ｒｐｍ、２０分）の条件が理想的な撹拌時間であるとわかる。

【0150】

また、ポリ塩化アルミニウムの添加濃度（注入率）に着目すると、他の注入率と比較してポリ塩化アルミニウムの注入率が３０ｍｇ／Ｌの場合が最も蛍光粒子の数が小さく、したがって、この場合が最適注入率であるとわかった。

【0151】

さらに、撹拌時間の増加に伴う蛍光粒子数の変化を見てみると、蛍光粒子数のピークに至るまでの合計撹拌時間は、ＰＡＣｌ注入率１０ｍｇ／Ｌが最も長く（１０分）、次いで、注入率４０ｍｇ／Ｌであり（６分）、一番短かったのは、注入率２０ｍｇ／Ｌ（２分）と３０ｍｇ/Ｌ（２分）であった。

【0152】

注入率１０ｍｇ／ＬではＰＡＣｌ注入量が不足し、注入率４０ｍｇ／ＬではＰＡＣｌ注入量が過剰であると考えられた。

【0153】

＜実施例３＞
図１０は、実施例３に用いたアルミニウム含有凝集粒子の測定装置Ｄの装置構成を示すブロック図である。具体的には、図５の凝集処理条件の優劣判定装置から比率算出手段４４および判定手段４６を削除し、容量５００ｍＬのビーカー内で凝集処理を行い、得られた凝集処理水４中のアルミニウム含有凝集粒子を循環方式（以下、循環モードという）で、あるいは測定液をそのまま廃棄する方式（以下、ワンパスモードという）で測定可能な構成を有している。

【0154】

まず、容量５００ｍｌのビーカーを８個準備し、各ビーカーに５００ｍｌずつ被処理水としての水道水を注いだ。各ビーカー中の水道水を撹拌機を用いて１３０ｒｐｍで急速撹拌した。

【0155】

次に、各ビーカーに必要により中和剤（水酸化ナトリウム（富士フイルム和光純薬株式会社製）および硫酸（富士フイルム和光純薬株式会社製））を添加し、次いでポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣｌ、大明化学工業株式会社製タイパック）を注入率で５ｍｇ／Ｌとなるように添加することで、凝集ｐＨを５．５、６．０、６．２、６．５、６．８、７．０、７．２、７．５の８段階となるように調整して凝集処理を行い、室温下、凝集処理開始から終了まで、凝集処理水中の蛍光粒子および非蛍光粒子の数を蛍光検出器を有する微粒子計でリアルタイム測定を行った。

【0156】

微粒子計の仕様および測定条件は以下のとおりである。

【0157】

微粒子計 リオン社製 ピコプランクトンカウンタ ＸＬ－１０Ａ
流量： １０ｍL／分
測定時間：１０秒
励起波長：４０５ｎｍ
蛍光波長：６８０ｎｍ
測定モード：Ｌａｒｇｅモード（粒径範囲１～８μｍ）
通水モード：ワンパスモード
蛍光強度区分（電圧）:１５ｍＶ未満、１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満、５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下、および１００ｍＶ超の４区分

【0158】

図１１～図１８は、各蛍光検出器を有する微粒子計で実施例３で得られた各凝集ｐＨを有する凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。微粒子計による粒子カウント数を縦軸で、ポリ塩化アルミニウムおよび必要により中和剤を添加してからの凝集処理水の急速撹拌時間を横軸で示す。各図において、凡例の白抜き丸のシンボルは蛍光強度１５ｍＶ未満の非蛍光粒子の数を、三角塗りつぶしのシンボルは蛍光強度１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満の蛍光粒子の数を、四角塗りつぶしシンボルは蛍光強度５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下の蛍光粒子の数を、丸塗りつぶしのシンボルは蛍光強度１００ｍＶ超の蛍光粒子の数をそれぞれ示す。

【0159】

なお、各区分とも、散乱光信号のピーク高さにより粒径１～２μｍの範囲にあると判断された粒子の数を測定している。

【0160】

本実施例ではポリ塩化アルミニウム注入率が５ｍｇ／Ｌと低く、且つ被凝集物質がほとんどない水道水を被処理水として使用しているため、図１１～図１８に示すように、蛍光粒子数のピークはポリ塩化アルミニウム添加後１０分程度に生じており、これは実施例２（図９参照）と比較しても遅い。

【0161】

また、いずれの凝集ｐＨでも蛍光粒子数の多い蛍光強度区分（電圧）は１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満および５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下の区分であり、被凝集物質を取り込まない、ほぼポリ塩化アルミニウム単独で形成される蛍光粒子では蛍光強度が小さいことがわかる。

【0162】

また、図１１～図１８を比較すると、ｐＨ６．０～ｐＨ６．２あたりで蛍光強度１００ｍＶ超の蛍光粒子の数が増加して最大となり、そこからｐＨの値が大きくなるほど蛍光強度１００ｍＶ超の蛍光粒子の数が減少していることがわかる。これは、蛍光するアルミニウム種が水酸化アルミニウム凝析体ではなく、ケギン型アルミニウム１３量体クラスターなどを含むアルミニウムポリマー種、それらの複合体であるアルミニウムコロイド種、アルミニウムナノ粒子であるためと考えられる。

【0163】

また、本実施例の結果から、バイオポリマーなどの被凝集物質が比較的高濃度で存在し、ポリ塩化アルミニウムの注入率が十分であれば、蛍光強度１００ｍＶ超の蛍光粒子の存在量が大きく増大するものと考えられた。

【0164】

＜実施例４＞
本実施例においても、実施例３同様、図１０の装置構成を有するアルミニウム含有凝集粒子の測定装置Ｄを用いて被処理水の凝集処理および凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定を行った。

【0165】

本実施例は、凝集膜ろ過による浄水処理プロセスにおける膜前処理としての凝集処理の検討のために行った。本実施例では、容量５００ｍｌのビーカーを３個準備し、各ビーカーに５００ｍｌずつ比較的清澄な水道原水である河川水（濁度：０．９度、色度：７度、ｐＨ７．２、ＴＯＣ：０．５ｍｇ／Ｌ）を注ぎ、被処理水とした。この被処理水に対して前述の中和剤を必要により添加し、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣｌ、大明化学工業株式会社製タイパック）を注入率で１０ｍｇ／Ｌ、２０ｍｇ／Ｌ、３０ｍｇ／Ｌとなるようにそれぞれ添加することで各区分の凝集ｐＨが７．０となるように調整し、室温下で凝集処理を行った。

【0166】

凝集処理の条件は、ポリ塩化アルミニウム添加後、急速撹拌（急撹）（１３０ｒｐｍ）３分⇒緩速撹拌（緩撹）（３０ｒｐｍ）５分⇒静置５分である。凝集処理開始から終了まで、凝集処理水中の蛍光粒子および非蛍光粒子の数を蛍光検出器を有する微粒子計でリアルタイム測定を行った。

【0167】

微粒子計の仕様および測定条件は以下のとおりである。

【0168】

微粒子計 リオン社製 ピコプランクトンカウンタ ＸＬ－１０Ａ
流量： １０ｍＬ／分
測定時間：１０秒
励起波長：４０５ｎｍ
蛍光波長：６８０ｎｍ
測定モード：Ｌａｒｇｅモード（粒径範囲１～８μｍ）
通水モード：循環モード
蛍光強度区分（電圧）:１５ｍＶ未満、１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満、５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下、および１００ｍＶ超の４区分

【0169】

図１９～図２１は、各蛍光検出器を有する微粒子計で実施例４で各凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。微粒子計による粒子カウント数を縦軸で、ポリ塩化アルミニウムおよび必要により中和剤を添加してからの経過時間を横軸で示す。なお、各図において、凡例のシンボルの説明は図１１～図１８の判例のシンボルの説明と同一であり、ここではその記載を省略する。

【0170】

図１６の条件と比較して図１９の条件では被処理水中に被凝集物質が高濃度で存在することから、蛍光強度区分（電圧）が１００ｍＶ超の区分の粒子カウント数が増大していた。一方で、図２０～図２１の条件と比較して図１９の条件では蛍光強度区分（電圧）１５ｍＶ未満、１５ｍＶ以上５０ｍＶ未満、および５０ｍＶ以上１００ｍＶ以下の粒子カウント数が大きく、相対的に１００ｍＶ超の区分の粒子カウント数が小さいことから、この撹拌条件ではポリ塩化アルミニウムの注入率１０ｍｇ／Ｌでは十分ではなく、２０ｍｇ／Ｌ～３０ｍｇ／Ｌの注入率が好ましいと考えられた。

【0171】

なお、図１９～図２１の条件では、被処理水として比較的清澄な水道原水である河川水を用いていることから、ピコプランクトンの数が少なく、よって、１～２μｍの蛍光粒子を測定することで、ＰＡＣｌ注入後からのアルミニウム含有凝集粒子の挙動を正しく測定することができている。

【0172】

他方、被処理水中にピコプランクトンが多量に存在する場合には、１～２μｍの蛍光粒子を測定していてもその範囲にピコプランクトンが大量に存在し、ピコプランクトンとアルミニウム含有凝集粒子との見分けがつかない場合も考えられる。その場合、ＰＡＣｌ注入後からの１００ｍＶ超の区分の粒子カウント数の変化を経時的に観察することで判別することができる。すなわち、被処理水中にピコプランクトンが多量に存在する場合、凝集処理水へのＰＡＣｌ注入直後に１００ｍＶ超の区分の高い粒子カウント数を示すことから（一方、被処理水中にピコプランクトンが少ない場合、図１９～２１に示すように、凝集処理水へのＰＡＣｌ注入直後の１００ｍＶ超の区分の粒子カウント数は小さい）、ＰＡＣｌ注入後からの１００ｍＶ超の区分の粒子カウント数の変化を経時的に観察することで、被処理水に本発明が適用できるかどうかを判断することも可能である。

【0173】

＜実施例５＞
本実施例においても、実施例３同様、図１０の装置構成を有するアルミニウム含有凝集粒子の測定装置Ｄを用いて被処理水の凝集処理および凝集処理水中のアルミニウム含有凝集粒子の測定を行った。

【0174】

本実施例も、凝集膜ろ過による浄水処理プロセスにおける膜前処理としての凝集処理の検討のために行った。本実施例は、実施例４の検討を踏まえた最適凝集処理条件の検討であり、撹拌処理の条件をポリ塩化アルミニウム添加後、急速撹拌（急撹）（１３０ｒｐｍ）６分⇒緩速撹拌（緩撹）（３０ｒｐｍ）３分⇒静置５分とし、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣｌ、大明化学工業株式会社製タイパック）を注入率で３０ｍｇ／Ｌとなるように添加したこと以外、実施例４と同様に凝集処理を行い、凝集処理開始から終了まで、凝集処理水中の蛍光粒子および非蛍光粒子の数を蛍光検出器を有する微粒子計でリアルタイム測定を行った。

【0175】

微粒子計の仕様および測定条件も実施例４と同様である。結果を図２２に示す。

【0176】

図２２は、各蛍光検出器を有する微粒子計で実施例５で得られた凝集処理水中の粒径１～２μｍの粒子の数を測定したグラフである。図示のように、粒子カウント数のピーク出現時間は、ポリ塩化アルミニウムを添加してから２．０～２．５分後であり、急速撹拌終了後の粒子カウント数は電圧が大きい蛍光強度区分の方が多く、これは急速撹拌時間が３分と短い実施例４とは異なる傾向であった。

【0177】

加えて、緩速撹拌時に粒子カウント数が増加する傾向が観察され、マイクロフロックの生成と破壊のバランスは生成の方に傾いており、これはアルミニウムナノ粒子がマイクロフロックに接触するためと考えられた。

【0178】

＜凝集ファウリングポテンシャルのＫ２値と１００ｍＶの蛍光粒子／全電圧区分の蛍光粒子の合計の比との比較＞
ｉ）凝集ファウリングポテンシャルのＫ２値の測定
実施例４および実施例５の凝集処理水について、凝集ファウリングポテンシャルのＫ２値を測定した。凝集ファウリングポテンシャルの測定方法については、非特許文献３（貝谷吉英著、「凝集処理における膜ろ過水質評価指標に関する一考察」、日本水環境学会シンポジウム講演集、第２５巻、第４９～５０頁、２０２２年８月３０日発行）の記載に従う。

【0179】

具体的には、５００ｍＬ用量のビーカーに５００ｍＬの被処理水を注ぎ、前述の中和剤を必要により添加し、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣｌ、塩基度５０％、大明化学工業株式会社製タイパック）を注入率で２５ｍｇ／Ｌとなるように添加することで凝集ｐＨが７．０となるように調整し、室温下で凝集処理を行った。凝集処理条件は、急速撹拌（１３０ｒｐｍ）２分⇒緩速撹拌（３０ｒｐｍ）２０分⇒静置５分とし、得られた凝集処理水を膜ろ過試験に供した。

【0180】

膜ろ過試験は、公称孔径０．１μｍの疎水性ＰＶＤＦ膜を用いて全量定圧ろ過（吸引圧力 ９０ｋＰａ）を行い、ろ過流量の経時変化（ろ過流量Ｑに対する初期流量Ｑ_０の比、Ｑ_０／Ｑ）を測定した。そして、単位面積当たりのろ過流量（Ｖｓ）が０．３２ｍ^３／ｍ^２に到達後、スポンジで膜表面を洗浄し、洗浄後の膜を再びろ過水で全量定圧ろ過（吸引圧力 ９０ｋＰａ）を行いろ過流量の経時変化（Ｑ_０／Ｑ）を測定した。

【0181】

図２３は、非特許文献３の、河川水である原水Ａ（濁度：１．８度、色度：３．４度、ＴＯＣ：０．７ｍｇ／Ｌ）における凝集ファウリングポテンシャルの算出例を示すグラフであり、凝集ファウリングポテンシャルの意義を示すために本明細書でも引用する。凝集処理条件および膜ろ過試験については、非特許文献３に記載のとおりでありここではその説明を省略する。

【0182】

図示のように、原水Ａの凝集処理水について膜ろ過試験を行った結果、３つのみかけケーキろ過定数（初期閉塞期のろ過定数：Ｋ１、第二閉塞期のろ過定数：Ｋ２、および第二閉塞期の不可逆汚染に由来するろ過定数：Ｋ２_ｉｒ）が得られ、これらは凝集ファウリングポテンシャル（Ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ Ｆｏｕｌｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ：ＣＦＰ、又は凝集ＦＰ）を構成する。

【0183】

このうち、Ｋ２はみかけケーキの粒径や粒子濃度などの特性を反映した主指標であり、膜ろ過に供される凝集処理水の水質指標であると考えられていることから、本実施例においても、実施例４および実施例５に供された被処理水に対して上記凝集処理を行い、凝集ファウリングポテンシャルのＫ２を測定した。
ｉｉ）＞１００ｍＶの蛍光粒子／全電圧区分の蛍光粒子の合計の比の算出
実施例４～実施例５の４区分の凝集処理水について、凝集処理がほぼ終了し、且つこの４区分の測定データが存在する時点（凝集処理開始から１２．５分）の粒径１～２μｍの粒子カウント数の、蛍光強度の全電圧区分（１５ｍＶ未満～１００ｍＶ超の全区分）の合計のＡｌ含有凝集粒子の数に対する、蛍光強度が最も大きい電圧区分（１００ｍＶ超）のＡｌ含有凝集粒子の数の比率（百分率）を算出した。

【0184】

結果を表１に示す。

【0185】

【表1】

【0186】

表中、実施例Ｎｏ．４－１～４－３は、それぞれ実施例４のＰＡＣ注入率１０ｍｇ／Ｌ、２０ｍｇ／Ｌ、３０ｍｇ／Ｌの凝集処理条件に対応し、実施例Ｎｏ．５－１は実施例５の凝集処理条件に対応する。表１に示すように、凝集ファウリングポテンシャルのＫ２値は実施例Ｎｏ．５－１、４－３、４－２、４－１の順に小さいことから、実施例Ｎｏ．５－１の凝集処理水が最も膜閉塞性が小さく、実施例Ｎｏ．４－１の凝集処理水が最も膜閉塞性が大きい。換言すると、実施例Ｎｏ．５－１の凝集処理条件が最適であり、実施例Ｎｏ．４－１の凝集処理条件が最も改善の余地があることが分かる。

【0187】

次に、蛍光強度の全電圧区分（１５ｍＶ未満～１００ｍＶ超の全区分）の合計のＡｌ含有凝集粒子の数に対する、蛍光強度が最も大きい電圧区分（１００ｍＶ超）のＡｌ含有凝集粒子の数の比率（百分率）を比較すると、実施例Ｎｏ．５－１の凝集処理水においてこの比率が最も大きく、実施例Ｎｏ．４－１の凝集処理水において同比率は最も小さくなっていた。

【0188】

したがって、この比率と凝集ファウリングポテンシャルのＫ２値との対比から、この比率が大きい凝集処理水はこの比率が小さい凝集処理水と比較してより膜閉塞性が小さい、凝集処理条件が適切である凝集処理水であることがわかった。

【符号の説明】

【0189】

３ 凝集処理手段
１０ アルミニウム含有凝集粒子の測定装置
１２、３２ 凝集処理水採取部
１４、３４ 光照射部
１６、３６ 蛍光受信部
１８、３８ 散乱光受信部
２２、４２ 蛍光粒子測定手段
３０ 凝集処理条件の優劣判定装置
４２ 判定手段
４４ 比率算出手段
５０ 被処理水の凝集処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】