Japan-U.S. joint development of online water quality management method to realize highly reliable potable water reuse

本研究の目的は、水再生システム内の消毒副生成物（ニトロソジメチルアミンと臭素酸）のオンライン監視を実現し、検出濃度に応じて水再生システムを制御する次世代型の水質管理手法を構築することである。下水の飲用再利用分野において、信頼性の高いオンライン計測を達成するためには、前処理による妨害物質の分離性能を安定して高く維持する必要がある。そこで、２０２２年度では、臭素酸およびニトロソジメチルアミンのオンライン分析に対して妨害物質除去を最大化する前処理条件を明らかにすることを目指した。まず、臭素酸の前処理に対してはナノろ過膜を用いた前処理によって分析妨害物質の除去を行うが、ナノろ過膜による臭素酸除去できるだけ低減すると共に同時に、分析妨害物質の高い除去率を達成する必要があった。そこで、異なるナノろ過膜３種にそれぞれに対し、膜透過流束・水温・塩濃度を変化させて最も分析妨害物質（フミン様物質）除去率が高く、臭素酸除去率の低い最適な前処理条件を明らかにした。次に、ニトロソジメチルアミンの連続測定のためには、カラムに蓄積し連続測定を妨害する疎水性の化学種を除去する必要があった。そこで２０２２年度は、ガードカラムを用いたカラムスイッチング法を利用し、親水性のニトロソジメチルアミンを通過させた後、カラムを切り替えることで、ニトロソジメチルアミンより疎水性の高い物質を分析カラムに導入しない前処理系を確立した。

本研究の目的は、水再生システム内の消毒副生成物（ニトロソジメチルアミンと臭素酸）のオンライン監視を実現し、検出濃度に応じて水再生システムを制御する次世代型の水質管理手法を構築することである。下水の飲用再利用分野において、信頼性の高いオンライン計測を達成するためには、前処理による妨害物質の分離性能を安定して高く維持する必要がある。そこで、２０２２年度では、臭素酸およびニトロソジメチルアミンのオンライン分析に対して妨害物質除去を最大化する前処理条件を明らかにすることを目指した。まず、臭素酸の前処理に対してはナノろ過膜を用いた前処理によって分析妨害物質の除去を行うが、ナノろ過膜による臭素酸除去できるだけ低減すると共に同時に、分析妨害物質の高い除去率を達成する必要があった。そこで、異なるナノろ過膜３種にそれぞれに対し、膜透過流束・水温・塩濃度を変化させて最も分析妨害物質（フミン様物質）除去率が高く、臭素酸除去率の低い最適な前処理条件を明らかにした。次に、ニトロソジメチルアミンの連続測定のためには、カラムに蓄積し連続測定を妨害する疎水性の化学種を除去する必要があった。そこで２０２２年度は、ガードカラムを用いたカラムスイッチング法を利用し、親水性のニトロソジメチルアミンを通過させた後、カラムを切り替えることで、ニトロソジメチルアミンより疎水性の高い物質を分析カラムに導入しない前処理系を確立した。