技術士 第一次試験 専門科目 上下水道部門 上水道及び工業用水道 練習問題 第9問: アンモニア性窒素を0.40 mg/L (Nとして) 含み、ほかに塩素を消費する物質を含まない水に塩素を注入し、不連続点を超えて遊離残留塩素を0.6 mg/L残し

塩素注入率は約3.6 mg/Lです。塩素はまずアンモニアと結合塩素 (クロラミン) をつくり、それが分解して残留塩素が最小になる不連続点を超えた分が遊離残留塩素になります。

① 質量比 Cl₂:N ＝ 1.5 × (2 × 35.5) ÷ 14.0 ≒ 7.61

　消費 ＝ 0.40 × 7.61 ≒ 3.04 mg/L、注入率 ＝ 3.04 ＋ 0.6 ≒ 3.6 mg/L

② N ＝ 0.40 ÷ 14.0 ≒ 0.0286 mmol/L、Cl₂ ＝ 0.0286 × 1.5 × 71.0 ≒ 3.04 mg/L で一致します。

誤肢は0.6の足し忘れ (3.0)、モル比を質量比とした値 (1.2)、Cl原子の35.5で換算した値 (2.1)、NをNH₄⁺の質量 (×18/14) に直した値 (4.5) です。比7.61は US EPA の消毒剤の手引き (1999) 6.1.1 の7.6:1と合います。

アンモニア性窒素のほかに塩素を消費する物質がなければ、不連続点までに理論上Nとしての濃度の約7.6倍 (質量比) の塩素が消費され、超えて注入した分は主に遊離残留塩素になります。