アメリカの水道事業では、オペレーターの不足が深刻化している。米国における認定浄水場オペレーターの平均年齢は50歳を超えており、米国水道協会は過去10年間、退職者数が補充者数を上回っていることを記録している。その結果、配水拠点、加圧ポンプ場、浄水施設といった既存の施設を、より少なく、より高齢で、より高給な人材で維持管理しなければならない状況になっている。
塩素濃度のモニタリングは、これまで水道事業において最も手間のかかる作業の一つでした。従来のDPD方式のオンライン分析装置では、消費量に応じて1～4週間ごとに技術者が試薬を補充する必要があります。膜で覆われた電流測定式センサーでは、電解液の補充と定期的な膜の交換が必要です。大都市圏に40か所の加圧塩素処理ステーションを運営する水道事業体では、このメンテナンス作業は、技術者1人が週に約2日間、ステーション間を移動して試薬の交換、膜の交換、再校正を行うことを意味します。
システムの稼働期間中、毎週2日間、時給45ドルのオペレーターの人件費がかかる。これは、EPAのメソッド334.0準拠環境では、いかなるフォームにも計上されないコストである。そして、これが、試薬不要、膜不要の定電圧塩素センサーへの切り替えを進めるアメリカの公益事業者が増えている理由でもある。
1製品ロジック：消費財を排除し、訪問を排除する
Hondeのオンライン残留塩素センサーは、水流に直接浸された2つの白金リングに一定電圧を印加します。電極表面で反応する遊離塩素は、その濃度に比例した電流を生成します。センサーはこの電流をmg/L単位の測定値に変換し、RS485 Modbus-RTU経由で出力します。また、温度補正も自動的に行います。
- 補充する試薬はありません
- 交換する膜はありません
- 補充する電解質はありません
- 四半期ごとの訪問と週ごとの訪問
- 駅あたり年間600ドルの節約
- 1,000時間分のオペレーター作業時間が回復した。
40のステーションからなる配送ネットワーク全体では、これは年間2万4000ドルの消耗品費削減と、年間推定1000時間のオペレーター時間の節約につながる。
2シナリオ1：都市配水ブースター塩素処理
米国の配水システムでは、ネットワーク内のすべての地点で検出可能な残留塩素濃度を維持することが義務付けられています。EPAの総大腸菌群規則では、すべての定期サンプリング地点で残留塩素濃度の検査が義務付けられており、ステージ2消毒剤および消毒副生成物規則では、最大4.0 mg/Lが定められています。「検出可能」と「4.0 mg/L」の間には、水道事業者が実際に管理する運用範囲があり、通常は0.5～1.2 mg/Lで、季節に応じて調整されます。
この塩素濃度帯は、ブースター塩素処理ステーションで管理されます。ブースター塩素処理ステーションは、浄水場から数時間かけて運ばれ、配管壁の接触や有機物負荷によって残留塩素が失われた水に塩素を添加します。ステーションのセンサーが残留塩素濃度を継続的に測定し、設定値を維持するために定量ポンプを駆動します。
EPAメソッド334.0の要件は、コンプライアンスの最終段階です。規制遵守のために使用されるオンライン塩素分析装置は、このメソッドの承認基準を満たさなければなりません。Hondeセンサーは、電流測定原理と実証済みの精度（±1% FS）により、浄水場や配水拠点におけるメソッド334.0準拠の設置に適しています。
このセンサーはRS485 Modbusインターフェースを介してステーションのSCADAシステムに直接接続されます。アメリカの水道事業体はすべてSCADAシステムを運用しており、Modbusは業界のすべてのRTUおよびPLCのネイティブ言語です。
3シナリオ2：商業ビル用冷却塔
レジオネラ菌対策は、需要を急速に拡大させている要因です。ASHRAE規格188-2021では、建物の所有者に対し、冷却塔用の正式な水管理プログラムの実施を義務付けており、ニューヨーク市を含む米国のいくつかの地域では、冷却塔の登録と水質モニタリングを義務付ける条例を制定するなど、さらに踏み込んだ取り組みを行っています。
冷却塔はレジオネラ菌にとって理想的な環境です。30～40℃の温水、大気中の塵埃による豊富な栄養分、そして汚染物質を周辺地域に拡散させるエアロゾルの発生などが挙げられます。対策としては、冷却塔のサンプ内に残留塩素または臭素を投与し、継続的なモニタリングを行うことが挙げられます。
建築エンジニアリング市場では、従来、単純な試験紙やDPDキットを用いた検査が行われてきました。施設管理者が毎週試験紙を水に浸し、色の一致をクリップボードに記録するという方法です。しかし、この方法は最も重要な局面で機能不全に陥ります。熱波によって水の需要と塩素消費量が増加すると、毎週の検査から次の検査までの間に、給水塔内の塩素濃度が0.3mg/L（安全）から0.0mg/L（制御不能）まで変動する可能性があるからです。
試薬不要のセンサーは、建物の経済性を向上させます。タワーの再循環ラインに設置され、RS485経由でビル管理システム（BMS）に接続されたこのセンサーは、残留塩素濃度を継続的に報告します。残留塩素濃度がASHRAE推奨の最低値を下回ると、BMSが警報を発します。
米国展開のためのソリューションアーキテクチャ
センサーは塩素処理ポイントのバイパスループに取り付けられます。各ステーションには画面付きデータロガーが設置されており、現在の残留塩素濃度と24時間トレンドが表示されます。水道局の研究所では、四半期ごとの検証時にハンドメーターを使用します。これは、採取したサンプルを携帯型基準器で分析し、設置済みのセンサーと比較するものです。
RS485 Modbus-RTU出力は、ステーションのPLCまたはRTUに直接接続されます。分散型資産の場合、センサーはGPRS、4G、WIFI、LoRa、またはLoRaWAN無線モジュールを介して、MQTT JSON形式でパケット化されたデータを中央SCADAまたはビル管理システムに送信します。
クラウドサーバーとソフトウェアは、監視対象地点すべてからの塩素データを統合します。アラームリレーシステムは制御ループを操作し、残留塩素濃度が0.5mg/Lの最小値を下回ると、リレーが注入ポンプを調整し、必要に応じて待機中のオペレーターにアラームを発信します。
実地調査結果：米国南東部の水道事業体、2026年
米国南東部にある、3つの郡にまたがる38万人の顧客にサービスを提供する中規模の地方自治体水道事業体は、28か所の加圧塩素処理ステーションと2か所の浄水処理場の最終水処理ポイントで、DPD試薬分析装置をHonde社製の試薬不要センサーに交換した。
4ヶ月後の運用実績：
- 28か所のブースターステーションは、毎週行っていた試薬補充のための訪問を廃止し、四半期ごとの点検に切り替えた。これにより、電力会社は推定880時間の作業時間を節約できた。
- 改修されたガソリンスタンドの消耗品コストは、この期間に推定16,800ドルからゼロに減少した。
- アラームリレーシステムは、残留液量低下から数分以内に7件の投薬ポンプの故障を検出した。従来であれば、これらの故障は次回の週次点検時に検出されていた。
- 規制違反は一切記録されなかった。電力会社のコンプライアンスチームは、継続的に収集された残留データについて、州の審査のために作成された文書パッケージの中でこれまでで最も強力なものだと評価した。
- 処理施設に設置された2つのセンサーは、例外なく州の初期受入審査に合格した。
公共施設および建物の水質モニタリングについては、Honde Technologyまでお問い合わせください。
Honde Technologyは、ドイツのTÜV認証およびAlibaba認証を取得したメーカーです。当社は、電力会社やビルオーナーが必要とする、試薬不要の塩素濃度モニタリング機器、SCADAネイティブのRS485インターフェース、および自動注入制御ロジックを提供しています。
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投稿日時：2026年8月10日