水処理用ポリ塩化アルミニウム (PAC) の実践ガイド — 投与量、用途、安全性

1. ポリ塩化アルミニウム (PAC) とは何か、およびその仕組み

ポリ塩化アルミニウム (PAC) は、飲料水、廃水、および工業プロセスの水処理に広く使用されている事前加水分解アルミニウム凝固剤です。化学的には、アルミニウム種 (Al3+ および加水分解型) を結合させて、コロイドや粒子状物質の急速な不安定化を促進する価数の高いポリマーにした非晶質アルミニウム ポリマーです。従来の硫酸アルミニウム (ミョウバン) と比較して、PAC は、その予備重合型がより速く沈降し、より大きく強力なフロックを生成するため、より高い濁度範囲、より低い温度、より広い pH 範囲でより優れた性能を発揮することがよくあります。

2. 実際の水処理における PAC の主な利点

オペレータは、スラッジ量を減らし、透明度を向上させて信頼性の高い凝固を必要とする場合に PAC を選択します。実際的な利点は次のとおりです。

• より高い不安定化効率 — ミョウバンよりも低用量で、コロイド状有機物、濁度、および一部の天然有機物 (NOM) を除去します。
• 有効な pH 範囲が広い (通常は pH 5.5 ～ 8.5) - 多くの原水での高度な pH 補正の必要性が軽減されます。
• 多くの塩と比較して、スラッジの生成が少なく、スラッジの脱水が容易です。
• 低温時および藻類の影響を受けた水を処理する際のパフォーマンスが向上しました。

3. 代表的な PAC 製品グレードと選定（早見表）

PAC は、さまざまな塩基度および活性 Al2O3 (または Al パーセント) を備えた液体または粉末の形で供給されます。適切なグレードの選択は、原水、必要な注入精度、および取り扱いの好みによって異なります。

4. ジャーテストと投与手順 — ステップバイステップ (実践)

ジャーテストは、最適な PAC 用量と凝固剤の必要性を判断するための標準的な方法です。信頼性が高く再現性のある結果を得るには、次の手順に従います。

• 代表的な原水を収集し、温度、pH、導電率、および濁度を記録します。
• 同一のサンプル量（500 ～ 1000 mL）を含む一連のジャー（例：4 ～ 8）を準備します。
• ジャー全体に用量を増加させながら PAC を添加します (たとえば、Al2O3 換算で 5、10、15、25、40 mg/L)。使用した正確な質量/体積を記録します。
• 30 ～ 60 秒間急速混合 (300 rpm) し、その後 10 ～ 20 分間ゆっくり混合 (30 ～ 50 rpm) してフロックを形成し、その後 30 ～ 60 分間静置します。
• 沈降した濁度、上澄みの透明度、pH を測定します。残差を比較し、目標の濁度および許容可能な pH 変化を与える用量を選択します。
• 必要に応じて、沈降を改善し、PAC 投与量を減らすために、凝集助剤としてポリマーを少量添加 (0.05 ～ 1.0 mg/L) してテストします。

5. 施工方法と共通設備

PAC は、濃縮液体として投与することも、粉末から調製することもできます。設置および機器に関する一般的な考慮事項:

• 投与ポンプ: 正確さのためには、流量比例制御を備えた蠕動ポンプまたはダイヤフラム ポンプが推奨されます。
• タンク混合: 粉末 PAC (使用する場合) を溶解し、沈殿を防ぐために適切に撹拌するステンレスまたはポリエチレンの混合タンク。
• インラインスタティックミキサーは、凝集槽前の凝集剤の分散を改善できます。
• 供給ポイント: 良好な接触を確保するために、急速混合パドルホイールまたはスタティック ミキサーの上流に PAC を注入します。

6. 安全性、保管および取り扱いのベストプラクティス

PAC は一部の材料に対して腐食性があり、刺激物となる可能性があります。安全な取り扱いにより、作業者の怪我や製品の劣化を防ぎます。

• 保管: 直射日光を避け、涼しく乾燥した換気の良い場所に密封して保管してください。一般的な保存期間は配合によって異なります (サプライヤーのデータを確認してください)。
• 構造材料: タンクと配管には HDPE、ポリプロピレン、またはステンレス鋼 (304/316) を使用します。濃縮溶液の場合は、アルミニウムや亜鉛メッキ鉄を避けてください。
• PPE: 濃縮 PAC を取り扱う場合は、手袋、化学物質飛沫防止用ゴーグル、およびエプロン。洗眼剤とシャワーが利用できるはずです。
• 流出時の対応: 少量の流出物はソーダ灰 (炭酸ナトリウム) で中和し、洗い流します。凝固した固体の廃棄については、地域の規制に従ってください。

7. 一般的な問題のトラブルシューティングと修正措置

問題: フロック形成が不十分または沈降が遅い

考えられる原因には、投与量の不足、混合エネルギーの不足、低温、または過剰な有機負荷が含まれます。アクション:

• ジャーテストの結果に基づいて、PAC の投与量を段階的に増やします。
• 架橋助剤として低用量の高分子凝集剤を添加します (テスト 0.05 ～ 1.0 mg/L)。
• 急速/低速混合段階で混合速度/時間を確認して調整します。

問題: pH のドリフトまたは残留アルミニウムの増加

PAC は pH をわずかに下げる可能性があります。特に飲料水の残留アルミニウムを監視してください。アクション:

• 残留AlとpHを測定しながらジャーテストを再実行します。濁度と残留要件のバランスを考慮して用量を選択します。
• 残留 Al が多い場合は、投与量を減らすか、沈降/濾過効率を高めます。残留物を下げる凝固助剤の使用を評価します。

8. クイック投与ガイダンス表 (典型的な開始点)

以下の表は、ジャーテストの保守的な開始用量を示しています。常に原水のジャーテストで確認してください。

9. 最終的な推奨事項とサプライヤーのチェックリスト

オンサイトで PAC を実装する場合は、サプライヤーおよび運用チームに次の点を確認してください。

• 活性 Al 含有量、塩基度、推奨される取り扱い、および保存期間を記載した技術データ シート (TDS) を入手してください。
• タンク、ポンプ、配管の材質適合性ガイダンスをリクエストしてください。
• 源水の特性が変化するたびに（季節ごとまたは気象現象の後）、定期的な瓶テストを実行します。
• 処理後の残留アルミニウムと濁度を追跡して、地域の飲料水基準に確実に準拠していることを確認します。