2024.07.26

連載「水道の話いろいろ」（4）急速ろ過

増子敦――日本オゾン協会会長・博士（工学）

水道の話いろいろ

水をゆっくりろ過する緩速ろ過に対して、最大30倍も速くろ過する方法が急速ろ過です。1896年アメリカで始まり、大量の水も大雨で濁った水もきれいにできて、世界の水道を支えています。今回は急速ろ過のお話です。

砂の層にゆっくりと水を通す緩速ろ過では、層の表面に微生物の膜ができて、これできれいになります。しかし、水を通す速度を速くすると膜ができず、濁りの粒は小さいので砂の粒子の間をすり抜けて出てきてしまい、水はきれいになりません。

濁りのほとんどは土の粒子で、電気的にはマイナスを帯びていて、互いに反発しあい、静止しても大きなもの以外は下に沈まず水中に浮遊したままでいます。

そこで、このマイナスをプラスのイオンで中和します。プラスをたくさん持っているイオンで扱いやすいのがアルミAℓ³⁺と鉄Fe³⁺で、アルミが多く使われます。プラスイオンを入れてかき回すと土の粒子のマイナスは中和されて、互いに反発することがなく、プラスイオンを仲立ちにして、逆にくっつきあって粒が大きくなり沈みやすくなります。

このため、急速ろ過では、その前段で沈澱池を設けて、沈みやすくなった濁りのほとんどをプラスイオンと共に沈めてしまいます。

僅かに残った濁りだけを急速ろ過で取り除きます。軽くて大きい濁りの塊は砂と砂の間で引っかかります。小さい濁りは砂と砂の間の空間に比べると圧倒的に小さいので引っかかりません。しかし、既に電気的に中和されているのでこれらは全て砂粒の表面にくっついてしまい、完璧に取り除かれます。

塩素はろ過の前で入れます。そうすると、水中に溶けている鉄やマンガンなどが塩素で酸化されて水に溶けない物質になって砂の表面に蓄積されて除去されます。その他の不純物も塩素で酸化されたり消毒されたりして、小さな濁りと一緒に砂の表面にくっついて取り除かれます。こうして濁りの一切ない安全な水道水が出来上がります。