技術資料
紫外線を利用した水環境中に含まれる医薬品の除去効果について(その1)
光応用事業部 光応用開発部 ソフトエンジニアリング課
京都大学大学院 工学研究科 金 一昊
キーワード
PPCP，物理化学的処理，下水二次処理水，紫外線
3．結果および考察 (続き)
3.2 下水二次処理水に含まれる医薬品の紫外線処理
図3 各条件によるdiclofenacの除去率の比較
純水を用いて1.5h処理した時，Lamp1は30種類，Lamp2は19種類の医薬品の初期濃度の90％以上を除去することができたのに対して，下水二次処理水を用いた時は，Lamp1が23種類，Lamp2が17種類という結果を得た。
処理速度も30種類の医薬品の除去効果を総じて比較した場合，Lamp1，Lamp2ともに，下水二次処理水を用いた時は純水に比べ，低くなることが分かった。
図4 各条件によるsulfadimethoxineの除去率の比較
図3～5に示すグラフは照射量[kWuv・h/m³]を横軸に，その時の残存率を対数に取ったもの:log(Ct/Co)[-]を縦軸にしてプロットし，その変化を比較した。
傾きがほぼ直線で表されることから，擬一次反応で表現できる。直線の傾きの絶対値(傾き)が大きいほど，除去効果が高いと言える。
図5 各条件によるethenzamideの除去率の比較
各物質において条件別の除去効果を比較すると，図3に示すdiclofenacの様に，純水，下水，ランプの種類に関係なく処理可能な物質や，図4に示すsulfadimethoxineの様に下水と純水で除去効果が大きく異なるものと各物質により除去効果が異なる結果を得た。また，Lamp2単独処理では図5に示すethenzamideの様に分解できない物質もあった。
下水二次処理水を用いた時，DOC濃度が純水に比べ高いことより(図6)，医薬品以外の物質が紫外線を吸収，もしくは消費するために除去効率が下がると考えられる。
図6 各条件によるDOC濃度の比較
特に，Lamp1を用いた時，Lamp2に比べて，試験水を純水から下水二次処理水変えた時に除去率が低下する物質が多かった。このことから，Lamp1が出力する185nmの波長の紫外線は254nmの波長より医薬品以外の物質の存在の影響を受け易いことが考えられる。
また，OHラジカルを発生させる185nmの波長の紫外線で処理効果が得られたことから，H₂O₂やO₃などの酸化剤を併用することで，更なる処理効果が得られると考えられる。
今後，酸化剤を併用した促進酸化処理実験や，処理施設の設置を想定するために連続処理についての検討を行う必要がある。
4．まとめ
本研究では30種類の医薬品を純水及び下水二次処理水に添加し，回分式で紫外線処理による医薬品の分解実験を行った。この結果，医薬品の分解に185nmの波長の紫外線照射が有効であることがわかった。
また下水二次処理水を用いた場合，純水ほど分解効果が得られなかったのは，下水二次処理水中に存在する医薬品以外の物質が185nm波長の光を吸収，ラジカル消費することによるものと考えられる。
本報告の内容は第9回日本水環境シンポジウムにて発表を行ったものである。今後も本研究の成果を第43回環境工学研究フォーラム等にて発表の予定である。
なお本研究は，環境省環境技術開発等推進費「水環境に見出される医薬品の排出段階における物理化学的処理に関する研究」の助成を受けて行った。
この記事は弊社発行「IWASAKI技報」第15号掲載記事に基づいて作成しました。
(2006年10月18日入稿)
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