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生水とは、処理されておらず、ミネラル、イオン、粒子、バクテリア、寄生虫が除去されていない環境中の水です。生水には、雨水、地下水、浸透井戸からの水、湖や川などの水域からの水が含まれます。
生水は汚染物質が含まれているため、一般的に人間の飲用に適さない。発展途上国では、飲用や調理に生水を使用することが大きな健康問題となっている。[1]
処理されていない生水は、灌漑、建設、または清掃の目的で使用できます。 [2]農家は生水を作物の水やりに使用し、家畜の飲用に使用し、人工の湖や貯水池に長期間貯蔵します。建設業界では、生水をセメントの製造に使用したり、未舗装道路を湿らせてほこりの舞い上がりを防ぐために使用したりできます。生水は、トイレの洗浄や車の洗浄など、人間が消費する必要のないその他の目的にも使用できます。この形態の水は、飲料水などの消費前に処理された水や、廃水などの産業プロセスで使用された水とは対照的に、生水と見なされます。
構成
原水の成分は当然変化するが、一般的には溶解したイオン、粒子、生物の形で以下の重要な汚染物質の1つ以上が含まれている。[3]
- 植物の腐敗によって生成されるフミン酸およびその他の複合酸。これらは泥炭や土壌に存在し、水の変色や金属味の原因となることがあります。
- 水を硬くするミネラル。最も一般的なのはカルシウムとマグネシウムの炭酸塩です。
- 粘土とシルトの粒子。
- 病原細菌、ウイルス、原生動物およびそれらの嚢子。（水系感染症）
- 塩は水を汽水にします。塩分濃度は淡水よりは高いですが、海水ほどではありません。
他に、あまり一般的ではないが、原水に含まれる汚染物質としては、次のものがあります。
- 天然放射性粒子[4]
- パーフルオロオクタン酸などのパーフルオロアルキル酸は、ヨーロッパ全域の廃水中に発見されている汚染物質のグループです。[5]これらの化学物質が飲料水として一般的に使用されている原水源を汚染する可能性があるという懸念があります。
- 内分泌かく乱物質。内分泌系に干渉し、癌性腫瘍、先天性欠損症、その他の発達障害を引き起こす化学物質。 [6]
これらの汚染物質は、汚染物質を含む生の水を飲んだり、消費前に水が適切に処理されなかったりすると、人体に有害となる可能性があります。また、汚染物質は地域の生態系に影響を及ぼす可能性があります。たとえば、内分泌かく乱化学物質は、自然の湖や川に生息する魚類に有害な影響を及ぼす可能性があります。[7]健康に対する懸念が高まるにつれて、廃水や生水から安全な飲料水を生産するためのHACCP（危害分析重要管理点）などのガイドラインの開発や、持続可能な水供給の代替手段の研究が進んでいます。[8] [9]
処理
原水は、冷却水、すすぎや化学薬品製造用の水、精製水、飲料水など、多くの目的に使用できます。[10]しかし、汚染物質の可能性があるため、原水は人間の消費や工業用途に許可される前に処理する必要があります。[11]原水の処理にはいくつかのステップがあり、さまざまな方法で行うことができます。
逆浸透
逆浸透は、 30年以上にわたって脱塩水の製造に使用されてきました。[10]逆浸透では、水は高圧下で膜を通過し、主に水と、ミネラルや不要な残留物など他のほとんどの成分を含む濃縮物からなる製品が残ります。[12]鉄、マンガン、アンモニウム、農薬や医薬品の痕跡、有機微量汚染物質、放射性粒子など、多くの汚染物質は、逆浸透のみで除去できます。[4] [12]この効率性により、逆浸透は浄水の主な方法となり、最終処理として他の方法と組み合わせて使用されることがよくあります。逆浸透の欠点は、ほとんどのミネラルを水から除去すると、味に悪影響を与える可能性があることです。[12]ミネラルは、味を改善するために、すでにろ過された飲料水に追加されることがあります。
従来の前処理
従来の浄水処理方法は、長年にわたって使用されてきた複雑な多段階プロセスです。[10]一般的に、5つの主要なステップから構成されます。[11]まず、消石灰と二酸化炭素を添加して、原水のアルカリ度とpH を調整します。次に、粒子状物質を硫酸アルミニウムやポリマーなどの凝固剤と集め、水がカスケード状に流れ、化学物質と原水が凝固剤と混合されます。3番目に、水は浄化槽でゆっくりと混合され、大きな粒子は底に沈殿し、定期的に除去されます（沈殿）。4番目に、水は浄化槽からフィルター（無煙炭フィルターや砂フィルターなど）に送られ、浄化プロセスを通過した小さな粒子を捕捉します。最後に、最終的な pH/アルカリ度を調整するために水酸化ナトリウムが、消毒のために次亜塩素酸ナトリウムが、フッ素添加のためにフッ素が追加されます。このプロセスは前処理方法としてよく使用され、最終処理には逆浸透などの別のプロセスが使用されます。[10] この方法の欠点は、ろ過プロセスにオゾン、凝集剤、過酸化水素、石灰、塩素などの化学物質を使用することです。 [10]これらの化学物質は、誤って使用したり、処理が完了した後も水中に残留したりすると危険です。これには特別な予防措置が必要であり、プロセスの各ステップは、全体的に最適なパフォーマンスを実現するために制御する必要があります。[10]従来の処理では複雑な制御システムが必要になるため、コストが高くなる可能性があります。[10]このため、原水の代替の前処理および処理方法が開発されました。
限外濾過
限外濾過は膜濾過プロセスであり、従来の前処理の代替手段を提供します。[10]この方法では、水は一般的なスクリーンフィルターで前濾過された後、高圧で膜濾過され、水とその中の汚染物質が分離されます。限外濾過は、水の浄化に単独で使用することも、逆浸透の前処理として使用することもできます。従来の前処理に対する利点には、最初の原水に含まれる汚染物質に関係なく、水質が非常に高いこと、設計がよりシンプルで柔軟性が高く、自動化が容易なプラントであること、化学物質の使用が少ないこと、最終製品にウイルスや微生物が含まれないことなどがあります。
バイオフィルム前処理とバイオ珪藻土ダイナミック膜リアクター
バイオフィルム膜ろ過法は、消毒プロセスで形成される可能性のあるNH4 +-N、全窒素、溶解性有機物などの有害な化学副産物を除去するために使用されます。 [13]バイオフィルム前処理は、運用コストが低く、汚染物質の除去に効果的であるため、世界の多くの地域で水処理に必要なステップです。このプロセスでは、微生物が原水と廃水中の、人には有害だが栄養となる汚染物質を除去します。[13]バイオ珪藻土動的膜リアクターろ過は、廃水処理用の動的膜技術と、水を浄化するために珪藻土粒子を形成する微生物コロニーを組み合わせたものです。[14]これらの方法は、中国の汚染問題 への取り組みの一環として中国で開発中です。
濁度
濁度とは、浮遊粒子によって水がどれだけ濁っているか、または霞んでいるかのことです。浮遊粒子が多いほど、濁度は高くなります。濁度は水質を視覚的に測定するために使用され、ろ過されていない原水で最も一般的です。[15] 原水中の濁度が高い原因としては、次のことが挙げられます。[15]
濁度と健康への懸念
濁度がピークに達すると、原水中に病原体が多く見つかるようになります。これが病気の蔓延につながる可能性があります。[16]濁度が上昇すると、胃腸疾患を患う高齢者（65歳以上）の入院も増加します。基準を満たす水ろ過システムを備えた場所でも、胃腸疾患や水系感染症が流行することがあります。入院患者は、これらの疾患による罹患率全体のわずかな割合を占めています。[9]
濁度の制御
原水貯水池やその他の水源の周囲の土地を管理することが、濁度を減らす鍵です。堆積物の再浮遊や浸食が激しい地域は定期的に手入れする必要があり、浮遊粒子を捕らえるためのスクリーンやその他の装置が必要です。粒子や破片を捕らえるスクリーンは、常に清掃する必要があります。水ポンプの洗浄は、需要が最も低いときに行う必要があります。これにより、水が沈殿し、大量に必要になる前に濁度を下げる時間が得られます。「濁度の削減は、フィルターに到達する前に水を一連の化学的および物理的処理方法に通すと最も効果的です」。[17]
生水ダイエット
2017年頃、「天然プロバイオティクス」生水と称される未処理の湧き水が健康食品店で流通する商品となったが、専門家はジアルジアなどの有害な細菌、ウイルス、寄生虫が発生する可能性について公衆衛生上の懸念を表明している。この商品は「生水断食」という流行のダイエット法と関連付けられており、[18] [19]シリコンバレーの「健康志向のエリート」の間で人気が出ていると報じられており、その中にはジューセロの生ビーガン創設者ダグ・エヴァンズなどの人物も含まれる。 [20] [21]ある医師は、この運動が確立された科学を拒絶していることを反ワクチン運動に例えた。[22]米国のある生水ビジネスは、ボトル入り飲料水や湧き水生産者が使用する方法が水の分子構造を変える可能性があるとさえ主張している。[23] [24]
この流行は、2018年4月にザ・デイリー・ショーでマリオン・ネスレへのインタビューを含むコーナーで揶揄された。[25] [26]
参照
参考文献
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追加情報源
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