通信教育QA：10大規模水質特論

第１章　水質汚濁物質の挙動

Lesson3　生態系モデル

μ2の最大値について教えてください。
  • Q全文：μ3の最大値について教えてください。


A答え：光合成速度μ2と光の強度の関係　μ2＝ａＩexp（1－ａＩ）
　μ2のグラフを書いてみると最大値が1になることがわかります。
　数学的には、μ2の編曲点のＩの座標を求めてμ2のグラフをかくのですが、ここでは、Ｉに数字を代入しておおよその形を見てみます。
ａは正の数ですから、Ｉを次のように変化して数値計算してみます。
Ｉ＝4／ａ　　μ2＝ａ×（4／ａ）exp（1－ａ×（4／ａ））＝4exp（－3）
　　＝4×0.0497　＝0.1988
Ｉ＝3／ａ　　μ2＝ａ×（3／ａ）exp（1－ａ×（3／ａ））＝3 exp（－2）
　　＝3×0.1353　＝0.4059
Ｉ＝2／ａ　　μ2＝ａ×（2／ａ）exp（1－ａ×（2／ａ））＝2 exp（－1）
　　＝2×0.3678　＝0.7356
Ｉ＝1／ａ　　μ2＝ａ×（1／ａ）exp（1－ａ×（1／ａ））＝1 exp（0）
　　＝1×1　＝1
Ｉ＝1／2ａ　 μ2＝ａ×（1／2ａ）exp（1－ａ×（1／2ａ））＝(1/2)exp（0.5）
　　＝(1/2)×1.648　＝0.824
Ｉ＝1／3ａ　 μ2＝ａ×（1／3ａ）exp（1－ａ×（1／3ａ））＝(1/3) exp（0.667）
　　＝（1/3）×1.948　＝0.649
Ｉ＝1／4ａ　　μ2＝ａ×（1／4ａ）exp（1－ａ×（1／4ａ））＝(1/4) exp（0.75）
　　＝(1/4)×2.117　＝0.529
下図より、μ2の最大値は1となります。
QA10-3-1.png

栄養塩類の式　μ3＝Min {　}の{　}の意味とは？
  • Q全文：栄養塩類の式　μ3＝Min {　}（式3-10）の{　}とは何を意味しているのですか？

A答え：Min{　}は括弧の中の二つの項のうち小さい方をとるという意味で、Liebigの最少律と呼ばれています。植物プランクトンは窒素かりんの濃度で成長が制限されますが、どちらの制限が強いか、すなわち括弧の中の項のどちらが小さな値になるかで制限の強さを定量的に示しています。
　Ｎ／（Ｎ＋ＫＮ）とＰ／（Ｐ＋ＫＰ）は、Ｎ、Ｐ、ＫＮ、ＫＰが全て正の数なので、
　Ｎ／（Ｎ＋ＫＮ）≦1、Ｐ／（Ｐ＋ＫＰ）≦1となります。
　※両方とも常に分母の方が分子より大きい
 

第3章　大規模設備の水質汚濁防止対策の事例

Lesson7　鉄鋼

プライマリークーラーに海水を使う理由とは？
  • Q全文：コークス炉ガス精製排水処理にて、プライマリークーラーに海水を使う理由とは？

A答え：コークスは鉄鉱石から鉄を分離するための還元剤として利用されます。したがって、コークス炉は大きな鉄鋼所に併設されていることが多く、製鉄所が海岸線に沿って建設されているのと同様海岸線沿い建設されます。
　石炭の乾留でコークス炉ガス（COG）が高温で排出され、この中にはシアンやフェノール、ベンゼン、アンモニアといった有害物質が含まれているので冷却して回収する必要があります。排ガス量が多いため（乾留で石炭の約3割がガスとなって出てきます）これを冷やすには大量の水が必要です。工業用水を利用しての循環冷却も可能ですが、設備が大きくなり、冷水塔での蒸発水量も多くなるためコスト高となります。
　そこで、一般的には海水をワンパスで使用しています。暖かくなった海水は海にもどすので、通常は海水の温度上昇は2～3℃に抑えられています。海に戻せば、潮流により混合されて海水温の上昇も抑えられます。
 

Lesson10　食品

CODCrとCODMnの違いとは？
  • Q全文：CODCrとCODMnの違いとは？

A答え：日本では6価クロムの有害性と排水規制の点から公定法（法律で指定された分析法）はマンガン（過マンガン酸カリウム）を使う方法が定められています。これに対して海外では、より酸化力の強いクロム（重クロム酸カリウム）を使う方法が、より実態に近いCODを測れるということから採用されています。従って、海外の分析値と比較する際は注意が必要です。テキストのデータは、クロムでの測定データであることから海外のデータを引用しているものと思われますが、日本でも研究論文については、海外データとの比較（学会発表等）の必要性からクロムを使ったデータを使う事例が多いと思われます。
　ビール工場で採用事例が増えているUASBについては、オランダのWageningen農業大学のLettingaらによって最初に開発された技術であるため、その後の研究は比較のためクロムのデータで議論されているものと考えられます。
　日本における排水基準に係る排水の分析では、河川はBODが、それ以外はCODMnとなっているのでMnが記載されていない事例が多いと思います。それ以外についてはマンガン又はクロムのどちらを使ったかが添え字で記載されているはずです。
 

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