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平成29年度 公害防止管理者 水質有害物質特論 問9を解説|トリクロロエチレンを除く四つの道筋(共沈は使えない)

平成29年度 水質有害物質特論 問9は、揮発しやすい有機塩素化合物を含む排水の手当てについての正誤問題です。誤っているものを選びます。

この問題のポイント

この種の物質を水から除く道筋は、気体にして追い出す、炭に吸わせる、壊して別の物質に変える、微生物に食べさせる、の四通りです。四つの肢はそれぞれの特徴を、長所だけでなく短所も含めて正しく述べています。引っかけは、金属向けの手法を有機物に持ち込んでいる点です。しかもその手法は、ひ素やセレンの処理でごくわずかな量まで届く優れた方法だと評価されるものなので、評価の言葉だけを見ていると違和感が湧きません。相手が何であるかに立ち返れば、噛み合っていないと分かります。

※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。

正解:選択肢(3)(誤っている記述)

各選択肢の正誤

選択肢正誤解説
(1)○(正しい)揮発しやすいため、空気を吹き込めば水から気相へ移して分離できます。
(2)○(正しい)活性炭に吸着はしますが、吸着量が多くない点が弱点になります。
(3)×(誤り)一緒に沈める手法は金属向けであり、溶けた有機分子には使えません
(4)○(正しい)条件を整えて酸化すれば、二酸化炭素と、塩化物イオンにまで分解できます。
(5)○(正しい)分解できる微生物が自然界にいることが、生物処理の根拠になります。

選択肢(3)のポイント(ここが誤り)

一緒に沈める手法は、水酸化鉄や水酸化アルミニウムのフロックが生まれる瞬間に、周囲にある物質を巻き込んで沈める現象を利用しています。ここで巻き込まれるのは、フロック表面の電気に引き寄せられるイオンや、物理的に取り込まれる微粒子です。水に溶けた電気的に中性の有機分子は、フロックに引き寄せられる理由を持ちません。トリクロロエチレンはまさにその中性の分子として溶けており、いくら凝集剤を入れても濃度は下がりません。ごくわずかな量まで落とせる優れた方法だという評価は、ひ素やセレンといった無機の酸イオンに対して成り立つもので、対象を取り違えた持ち込みです。

正しい道筋は四つです。空気を吹き込んで気相へ移す方法は最も手軽ですが、抜けた分は大気側へ移るだけなので、出てきた気体を活性炭や燃焼で受け止める設備が要ります。活性炭吸着は、この物質に対しては吸着量が多くないため、大量の水を相手にするより仕上げに向きます。酸化分解はオゾンや紫外線などを組み合わせる方法で、最後まで壊せば二酸化炭素と、塩化物イオンになります。分解の途中で止まると、かえって扱いにくい中間体が残ることがあるため、条件の管理が重要です。生物分解は、自然界に存在する菌の力を借りるもので、地下水の浄化などで用いられます。

この四つに共通するのは、相手が水に溶けた有機分子であるという前提に立っていることです。気体になりやすい性質を使う、炭の表面との親和性を使う、化学結合を切る、微生物の代謝を使う。いずれも有機分子の性質に根ざした手当てで、金属イオンを沈殿させる発想とは出発点が違います。処理法は相手の姿かたちから決まるという原則を持っていれば、対象違いの肢は目に留まります。

覚え方

  • 一緒に沈める手法は金属向け。溶けた有機分子には効かない
  • 揮発性の有機塩素化合物の四本柱は、曝気・活性炭・酸化分解・生物分解。
  • 曝気は水から抜くだけ。出てきた気体の受け皿が要る。
  • 活性炭には吸着するが吸着量は多くない。仕上げ向き。
  • 最後まで壊せば二酸化炭素と、塩化物イオン。途中で止めない。

理解度チェック

Q.

トリクロロエチレンに一緒に沈める手法が使えないのはなぜか。

フロックが巻き込むのはイオンや微粒子であり、トリクロロエチレンは水に溶けた電気的に中性の分子だからです。フロック表面に引き寄せられる理由がないため、凝集剤を加えても濃度は下がりません。

Q.

この物質に対する活性炭吸着の弱点は何か。

吸着量が多くないことです。単位量の炭で処理できる水量が限られるため、高濃度・大量の排水を単独で受け持つには向かず、曝気や酸化分解のあとの仕上げとして使われるのが一般的です。

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出典

  • 一般社団法人 産業環境管理協会「平成29年度 公害防止管理者等国家試験 水質有害物質特論 問題・正解」(公式PDF