JP2000237772A - 水の高度処理方法 - Google Patents
水の高度処理方法Info
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- JP2000237772A JP2000237772A JP11046153A JP4615399A JP2000237772A JP 2000237772 A JP2000237772 A JP 2000237772A JP 11046153 A JP11046153 A JP 11046153A JP 4615399 A JP4615399 A JP 4615399A JP 2000237772 A JP2000237772 A JP 2000237772A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/40—Protecting water resources
- Y02A20/402—River restoration
Landscapes
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 河川水・湖沼水・地下水から水道水を生成す
るプロセスおよび下水・排水・埋立地浸出水処理プロセ
スにおいて、微量溶解性有機物質を効率的に削減する。 【解決手段】 鉄系凝集剤を添加して水中の懸濁物質お
よび一部の溶解性有機物を凝集させて水中から除去した
後、オゾンおよび紫外線を用いて、残存する水中の溶解
性の難分解性有機物を効率的に酸化分解する。
るプロセスおよび下水・排水・埋立地浸出水処理プロセ
スにおいて、微量溶解性有機物質を効率的に削減する。 【解決手段】 鉄系凝集剤を添加して水中の懸濁物質お
よび一部の溶解性有機物を凝集させて水中から除去した
後、オゾンおよび紫外線を用いて、残存する水中の溶解
性の難分解性有機物を効率的に酸化分解する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、河川水・湖沼水・
地下水から水道水を生成するプロセスおよびや都市下
水、産業排水、埋立地浸出水の高度処理プロセスにおい
て、溶解性有機物を効率的に削減する方法に関するもの
である。
地下水から水道水を生成するプロセスおよびや都市下
水、産業排水、埋立地浸出水の高度処理プロセスにおい
て、溶解性有機物を効率的に削減する方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】まず、従来の河川水・湖沼水・地下水か
ら水道水を生成するプロセス（以下、浄水プロセスと述
べる）について説明する。水道原水としては河川水、ダ
ム・湖沼水、地下水があるが、日本では、河川水が３５
％前後およびダム・湖沼水も３５％前後を占めている。
特に、ダム・湖沼水の割合は、１９６５年が約１０％で
あるにかかわらず、１９９４年にかけて急激に増加して
いる。これは水道水の使用量の増加に対応するため、ダ
ム開発を積極的に進めた結果である。ただし、ダム湖の
場合は、水道原水として直接用いられるわけではなく、
河川にいったん放流し、河川の自流水と混合して利用さ
れる。現在の浄水処理プロセスは、凝集・沈殿・急速ろ
過・塩素滅菌が主流である。すなわち、河川水・湖沼水
などの水道原水に存在する土砂・粘土等懸濁物質をアル
ミ系凝集剤で凝集させた後、沈殿操作および急速ろ過操
作によって除去し、その処理水に残存する細菌類を塩素
によって滅菌するプロセスである。基本的には、懸濁物
質と微生物の除去を基本としている。
ら水道水を生成するプロセス（以下、浄水プロセスと述
べる）について説明する。水道原水としては河川水、ダ
ム・湖沼水、地下水があるが、日本では、河川水が３５
％前後およびダム・湖沼水も３５％前後を占めている。
特に、ダム・湖沼水の割合は、１９６５年が約１０％で
あるにかかわらず、１９９４年にかけて急激に増加して
いる。これは水道水の使用量の増加に対応するため、ダ
ム開発を積極的に進めた結果である。ただし、ダム湖の
場合は、水道原水として直接用いられるわけではなく、
河川にいったん放流し、河川の自流水と混合して利用さ
れる。現在の浄水処理プロセスは、凝集・沈殿・急速ろ
過・塩素滅菌が主流である。すなわち、河川水・湖沼水
などの水道原水に存在する土砂・粘土等懸濁物質をアル
ミ系凝集剤で凝集させた後、沈殿操作および急速ろ過操
作によって除去し、その処理水に残存する細菌類を塩素
によって滅菌するプロセスである。基本的には、懸濁物
質と微生物の除去を基本としている。
【０００３】ところが、最近、水道水源の汚濁が進み、
上記プロセスでは対応できないような課題が生じてきて
いる。すなわち、水道水源に下水、産業廃水、下水処理
水等が混入し、各種の溶解性有機物（D-TOC:Dissolved
Total Organic Carbon）が増加する課題が発生してい
る。これらの物質は、塩素滅菌の過程で、塩素と結合
し、発ガン性のあるトリハロメタン等を生成することが
知られている。また、湖沼等の水道水源の富栄養化の進
行に伴い、藻類が異常発生し、凝集阻害、ろ過障害、異
臭味障害などの課題も生じている。さらに、アオコ等の
藻類は、ミクロシスティン等の毒性物質を発生させるこ
とも知られている。さらに、近年、クリプトスポリジウ
ム等の原虫による汚染も報告されている。これらの原虫
類は従来の塩素滅菌では、死滅しにくいという課題があ
る。
上記プロセスでは対応できないような課題が生じてきて
いる。すなわち、水道水源に下水、産業廃水、下水処理
水等が混入し、各種の溶解性有機物（D-TOC:Dissolved
Total Organic Carbon）が増加する課題が発生してい
る。これらの物質は、塩素滅菌の過程で、塩素と結合
し、発ガン性のあるトリハロメタン等を生成することが
知られている。また、湖沼等の水道水源の富栄養化の進
行に伴い、藻類が異常発生し、凝集阻害、ろ過障害、異
臭味障害などの課題も生じている。さらに、アオコ等の
藻類は、ミクロシスティン等の毒性物質を発生させるこ
とも知られている。さらに、近年、クリプトスポリジウ
ム等の原虫による汚染も報告されている。これらの原虫
類は従来の塩素滅菌では、死滅しにくいという課題があ
る。
【０００４】これらの課題を解決するため、新しい浄水
高度処理プロセスとして、凝集・沈殿・ろ過に加えて、
オゾン酸化＋活性炭吸着＋塩素滅菌プロセスが考案さ
れ、一部、実用化されている。この方法は、従来の方法
に加え、オゾンによって異臭源や微量溶解性有機物質を
分解し、分解生成物は活性炭で吸着処理しようとするも
のである。凝集沈殿の前に、オゾン処理や生物処理を行
う場合もある。
高度処理プロセスとして、凝集・沈殿・ろ過に加えて、
オゾン酸化＋活性炭吸着＋塩素滅菌プロセスが考案さ
れ、一部、実用化されている。この方法は、従来の方法
に加え、オゾンによって異臭源や微量溶解性有機物質を
分解し、分解生成物は活性炭で吸着処理しようとするも
のである。凝集沈殿の前に、オゾン処理や生物処理を行
う場合もある。
【０００５】また、日本の水道の場合、凝集に用いられ
る凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ:Pol
y-aluminum chloride ）、硫酸アルミニウムなどのアル
ミニウム系凝集剤が主流である。塩化第二鉄等の鉄系凝
集剤は、ほとんど用いられていない。また、ポリアクリ
ルアミド系の有機高分子凝集剤は、使用が認められてい
ない。
る凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ:Pol
y-aluminum chloride ）、硫酸アルミニウムなどのアル
ミニウム系凝集剤が主流である。塩化第二鉄等の鉄系凝
集剤は、ほとんど用いられていない。また、ポリアクリ
ルアミド系の有機高分子凝集剤は、使用が認められてい
ない。
【０００６】次に、現在、広く採用されている都市下
水、産業排水、埋立地浸出水の処理プロセスについて説
明する。通常は、まず、沈殿操作により、固形成分を除
去する。これに続いて、活性汚泥等の微生物処理によ
り、生物で分解が可能な溶解性有機物を分解する。さら
に、沈殿操作を施して微生物と処理水を分離する。さら
に、処理水に塩素滅菌を施し、河川や海域に放流する。
ただし、放流基準は、通常、ＢＯＤ（生物学的酸素要求
量）で２０ｍｇ／ｌ、ＳＳ（浮遊物質）で６０ｍｇ／
ｌ、大腸菌群で３０００個／ｍｌ程度である。このた
め、かなりの溶解性有機物質、浮遊懸濁物資、細菌類が
残留している。
水、産業排水、埋立地浸出水の処理プロセスについて説
明する。通常は、まず、沈殿操作により、固形成分を除
去する。これに続いて、活性汚泥等の微生物処理によ
り、生物で分解が可能な溶解性有機物を分解する。さら
に、沈殿操作を施して微生物と処理水を分離する。さら
に、処理水に塩素滅菌を施し、河川や海域に放流する。
ただし、放流基準は、通常、ＢＯＤ（生物学的酸素要求
量）で２０ｍｇ／ｌ、ＳＳ（浮遊物質）で６０ｍｇ／
ｌ、大腸菌群で３０００個／ｍｌ程度である。このた
め、かなりの溶解性有機物質、浮遊懸濁物資、細菌類が
残留している。
【０００７】しかし、近年、水の循環再利用推進や微量
有機物の影響の観点から、下水・排水・埋立地浸出水に
ついても、高度処理が強く求められるようになってきて
いる。下水・排水・埋立地浸出水の高度処理プロセスと
しては、凝集・沈殿・ろ過によるＳＳ除去プロセスが中
心である。凝集剤としては、色度の規制が少ないことか
ら、アルミ系ばかりでなく，鉄系凝集剤も用いられてい
る。さらに、近年、先に述べた溶解性有機物や原虫類に
よる河川・湖沼等の水環境汚染の問題が顕在化しつつあ
る。このため、凝集・沈殿・ろ過プロセスに加え、オゾ
ン、紫外線、過酸化水素などによって、生物学的には分
解が困難な溶解性有機物質を除去するプロセスの検討が
進められている。
有機物の影響の観点から、下水・排水・埋立地浸出水に
ついても、高度処理が強く求められるようになってきて
いる。下水・排水・埋立地浸出水の高度処理プロセスと
しては、凝集・沈殿・ろ過によるＳＳ除去プロセスが中
心である。凝集剤としては、色度の規制が少ないことか
ら、アルミ系ばかりでなく，鉄系凝集剤も用いられてい
る。さらに、近年、先に述べた溶解性有機物や原虫類に
よる河川・湖沼等の水環境汚染の問題が顕在化しつつあ
る。このため、凝集・沈殿・ろ過プロセスに加え、オゾ
ン、紫外線、過酸化水素などによって、生物学的には分
解が困難な溶解性有機物質を除去するプロセスの検討が
進められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】現在までに知見されて
いる河川水・湖沼水・地下水から水道水を生成するプロ
セスおよび下水・排水の高度処理プロセスは、以下のよ
うな課題を有している。まず、現在の浄水プロセスは、
先にも述べたように、微量溶解性有機物が増大すると、
塩素の反応により、発癌性のあるトリハロメタンが発生
する場合がある。したがって、塩素注入の前に、微量溶
解性有機物は、極力除去することが望ましい。しかし、
現在使用されているアルミニウム系凝集剤の添加量を増
やし、溶解性有機物質を除去する方法は処理に限界があ
る。また、凝集剤の添加量増大により、水道水中に残留
アルミニウム量が増加する懸念がある。また、高度浄水
処理に用いられるオゾン処理プロセスは、溶解性有機物
をある程度除去できるとされているがが、オゾンの酸化
力は課題があり、溶解性有機物を二酸化炭素まで酸化分
解できないことが多い。このため、オゾンにより生成し
た中間物質を、活性炭にてさらに吸着処理する必要があ
る。しかし、活性炭は、必ずしもすべての物質を吸着で
きる訳ではなく、また、活性炭の再生等に要する処理コ
ストが増大する課題がある。
いる河川水・湖沼水・地下水から水道水を生成するプロ
セスおよび下水・排水の高度処理プロセスは、以下のよ
うな課題を有している。まず、現在の浄水プロセスは、
先にも述べたように、微量溶解性有機物が増大すると、
塩素の反応により、発癌性のあるトリハロメタンが発生
する場合がある。したがって、塩素注入の前に、微量溶
解性有機物は、極力除去することが望ましい。しかし、
現在使用されているアルミニウム系凝集剤の添加量を増
やし、溶解性有機物質を除去する方法は処理に限界があ
る。また、凝集剤の添加量増大により、水道水中に残留
アルミニウム量が増加する懸念がある。また、高度浄水
処理に用いられるオゾン処理プロセスは、溶解性有機物
をある程度除去できるとされているがが、オゾンの酸化
力は課題があり、溶解性有機物を二酸化炭素まで酸化分
解できないことが多い。このため、オゾンにより生成し
た中間物質を、活性炭にてさらに吸着処理する必要があ
る。しかし、活性炭は、必ずしもすべての物質を吸着で
きる訳ではなく、また、活性炭の再生等に要する処理コ
ストが増大する課題がある。
【０００９】また、湖沼等で発生する藻類の一部は、凝
集・沈殿での除去が困難であるため、ろ過装置に流入し
ろ過閉塞をおこしやすい。このような障害が生ずると、
浄水薬品注入率の増加、ろ過継続時間の短縮、浄水への
濁度漏出などの諸問題が現れ、対応が困難となる。さら
に、塩素消毒は、細菌には有効であるが、原虫類には効
果が小さく、仮に混入した場合は現状のままでは処理が
困難である。このように、現在の凝集・沈殿・ろ過法お
よびオゾン・活性炭を用いた高度処理法では、富栄養化
した水道原水の処理に限界がある。下水・排水・埋立地
の高度処理プロセスについても、浄水プロセスと共通の
課題を有している。
集・沈殿での除去が困難であるため、ろ過装置に流入し
ろ過閉塞をおこしやすい。このような障害が生ずると、
浄水薬品注入率の増加、ろ過継続時間の短縮、浄水への
濁度漏出などの諸問題が現れ、対応が困難となる。さら
に、塩素消毒は、細菌には有効であるが、原虫類には効
果が小さく、仮に混入した場合は現状のままでは処理が
困難である。このように、現在の凝集・沈殿・ろ過法お
よびオゾン・活性炭を用いた高度処理法では、富栄養化
した水道原水の処理に限界がある。下水・排水・埋立地
の高度処理プロセスについても、浄水プロセスと共通の
課題を有している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、河川水や湖沼水から水道水を生成するプロセスや
下水・排水・埋立地浸出水の高度処理プロセスにおい
て、微量溶解性有機物質を効率的に削減するプロセスを
開発することにあり、次の（１）〜（７）により課題を
解決する。
ろは、河川水や湖沼水から水道水を生成するプロセスや
下水・排水・埋立地浸出水の高度処理プロセスにおい
て、微量溶解性有機物質を効率的に削減するプロセスを
開発することにあり、次の（１）〜（７）により課題を
解決する。
【００１１】（１）被処理水に凝集剤を添加して水中の
懸濁物質および一部の溶解性有機物を凝集させて除去し
た後、オゾン反応槽でオゾン処理を行い、その後紫外線
反応槽で紫外線照射を行い、残存する水中の溶解性有機
物質を酸化分解することを特徴とする水の高度処理方
法。 （２）紫外線照射を行った被処理水の一部をオゾン反応
槽に循環させることを特徴とする（１）に記載の水の高
度処理方法。
懸濁物質および一部の溶解性有機物を凝集させて除去し
た後、オゾン反応槽でオゾン処理を行い、その後紫外線
反応槽で紫外線照射を行い、残存する水中の溶解性有機
物質を酸化分解することを特徴とする水の高度処理方
法。 （２）紫外線照射を行った被処理水の一部をオゾン反応
槽に循環させることを特徴とする（１）に記載の水の高
度処理方法。
【００１２】（３）光触媒を併用した紫外線照射装置を
用いて紫外線照射を行うことを特徴とする（１）または
（２）に記載の水の高度処理方法。 （４）中圧または高圧の紫外線ランプを有する紫外線照
射装置を用いて紫外線照射を行うことを特徴とする
（１）〜（３）に記載の水の高度処理方法。 （５）凝集剤として、鉄系凝集剤、特に塩化第二鉄また
は硫酸第二鉄またはポリ硫酸第二鉄を用いることを特徴
とする（１）〜（４）に記載の水の高度処理方法。
用いて紫外線照射を行うことを特徴とする（１）または
（２）に記載の水の高度処理方法。 （４）中圧または高圧の紫外線ランプを有する紫外線照
射装置を用いて紫外線照射を行うことを特徴とする
（１）〜（３）に記載の水の高度処理方法。 （５）凝集剤として、鉄系凝集剤、特に塩化第二鉄また
は硫酸第二鉄またはポリ硫酸第二鉄を用いることを特徴
とする（１）〜（４）に記載の水の高度処理方法。
【００１３】（６）ｐＨが４から６の領域で水中の懸濁
物質および一部の溶解性有機物を凝集させて除去した
後、同じｐＨ域で、オゾン処理と紫外線処理を行うこと
を特徴とする（１）〜（５）に記載の水の高度処理方
法。 （７）紫外線照射した被処理水を活性炭吸着塔で処理す
ることを特徴とする（１）〜（６）に記載の水の高度処
理方法。
物質および一部の溶解性有機物を凝集させて除去した
後、同じｐＨ域で、オゾン処理と紫外線処理を行うこと
を特徴とする（１）〜（５）に記載の水の高度処理方
法。 （７）紫外線照射した被処理水を活性炭吸着塔で処理す
ることを特徴とする（１）〜（６）に記載の水の高度処
理方法。
【００１４】以下、本発明の作用を詳細に説明する。本
発明者らは、河川水・湖沼水・地下水から水道水を生成
するプロセスおよび下水・排水・埋立地浸出水の高度処
理プロセスにおいて、従来プロセスでは除去が困難な微
量溶解性有機物質を効率的に削減するプロセスを開発す
ることを目的とし、検討を進め、凝集剤特に鉄系凝集剤
を用いて凝集・沈殿・ろ過を行った後、上澄液に対して
オゾンおよび／または紫外線処理を行うと、高い溶解性
有機物の除去性能が得られることを見いだしたものであ
る。本発明のプロセスの処理フローを図１、図２、図３
に示すとともに、その効果について説明する。
発明者らは、河川水・湖沼水・地下水から水道水を生成
するプロセスおよび下水・排水・埋立地浸出水の高度処
理プロセスにおいて、従来プロセスでは除去が困難な微
量溶解性有機物質を効率的に削減するプロセスを開発す
ることを目的とし、検討を進め、凝集剤特に鉄系凝集剤
を用いて凝集・沈殿・ろ過を行った後、上澄液に対して
オゾンおよび／または紫外線処理を行うと、高い溶解性
有機物の除去性能が得られることを見いだしたものであ
る。本発明のプロセスの処理フローを図１、図２、図３
に示すとともに、その効果について説明する。
【００１５】まず、第１の特長は、対象水が何であれ、
いずれの処理においても、凝集設備をもうけていること
にある。凝集剤としては、アルミ系凝集剤と鉄系凝集剤
があるが、溶解性有機物除去能力がアルミ系よりも優れ
ていることが知見されたため、鉄系凝集剤を用いること
が望ましい。鉄系凝集剤自体は古くから広く知見されて
いる。鉄系凝集剤は、２価と３価のものがあり、いずれ
も水中で加水分解して水酸化物または水和酸化物を作り
フロックを形成する。２価鉄の凝集剤としては、硫酸第
一鉄（FeSO4 ・7H2O）が、また、３価鉄の凝集剤として
は硫酸第二鉄（Fe2(SO4)3)、塩化第二鉄(FeCl3）が、ま
た、この他にポリ硫酸第二鉄（［Fe2(OH) n (S
O4)3-n/2) ］m ）がある。ポリ硫酸第二鉄は、硫酸第二
鉄のSO4 の一部をOH- で置き換えて、硫酸第二鉄の網目
構造に、塩基性硫酸第二鉄が入り込んでいる鉄系凝集剤
である（例えば、特開昭４９−５３１９５号公報）。こ
の中で、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄は、
ｐＨが４−１１の領域で凝集効果があるが、硫酸第一鉄
は凝集ｐＨ領域が６−８と狭い。このため、鉄系凝集剤
としては、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄を
用いることが望ましい。下水・排水・埋立地浸出水の場
合は、鉄系凝集剤に加えて、高分子凝集剤を併用しても
かまわない。また、鉄系凝集剤の添加によりｐＨが極端
に低下する場合は、ＮａＯＨを用いてｐＨ調整を行う必
要がある。また、３価の鉄イオンは、後で述べるオゾン
処理や紫外線処理に対して、触媒効果を有しているた
め、アルミ系凝集剤よりも有利に作用する。
いずれの処理においても、凝集設備をもうけていること
にある。凝集剤としては、アルミ系凝集剤と鉄系凝集剤
があるが、溶解性有機物除去能力がアルミ系よりも優れ
ていることが知見されたため、鉄系凝集剤を用いること
が望ましい。鉄系凝集剤自体は古くから広く知見されて
いる。鉄系凝集剤は、２価と３価のものがあり、いずれ
も水中で加水分解して水酸化物または水和酸化物を作り
フロックを形成する。２価鉄の凝集剤としては、硫酸第
一鉄（FeSO4 ・7H2O）が、また、３価鉄の凝集剤として
は硫酸第二鉄（Fe2(SO4)3)、塩化第二鉄(FeCl3）が、ま
た、この他にポリ硫酸第二鉄（［Fe2(OH) n (S
O4)3-n/2) ］m ）がある。ポリ硫酸第二鉄は、硫酸第二
鉄のSO4 の一部をOH- で置き換えて、硫酸第二鉄の網目
構造に、塩基性硫酸第二鉄が入り込んでいる鉄系凝集剤
である（例えば、特開昭４９−５３１９５号公報）。こ
の中で、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄は、
ｐＨが４−１１の領域で凝集効果があるが、硫酸第一鉄
は凝集ｐＨ領域が６−８と狭い。このため、鉄系凝集剤
としては、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄を
用いることが望ましい。下水・排水・埋立地浸出水の場
合は、鉄系凝集剤に加えて、高分子凝集剤を併用しても
かまわない。また、鉄系凝集剤の添加によりｐＨが極端
に低下する場合は、ＮａＯＨを用いてｐＨ調整を行う必
要がある。また、３価の鉄イオンは、後で述べるオゾン
処理や紫外線処理に対して、触媒効果を有しているた
め、アルミ系凝集剤よりも有利に作用する。
【００１６】凝集物の除去方法は、沈殿、ろ過、膜分離
それぞれを単独、また、組み合わせて使用してもかまわ
ない。第２の特長は、凝集後の処理水をオゾン反応槽お
よび紫外線反応槽で残存する溶解性有機物を酸化分解す
ることにある。さらにオゾン単独では、有機物を炭酸ガ
スまで酸化することは、困難な場合が多いので、紫外線
反応槽と組み合わせて用いることが望ましい。特に、光
触媒を併用した紫外線反応槽を併用することが望まし
い。
それぞれを単独、また、組み合わせて使用してもかまわ
ない。第２の特長は、凝集後の処理水をオゾン反応槽お
よび紫外線反応槽で残存する溶解性有機物を酸化分解す
ることにある。さらにオゾン単独では、有機物を炭酸ガ
スまで酸化することは、困難な場合が多いので、紫外線
反応槽と組み合わせて用いることが望ましい。特に、光
触媒を併用した紫外線反応槽を併用することが望まし
い。
【００１７】また、処理の順序としては、まず、オゾン
反応槽、続いて、紫外線反応槽の順序が望ましい。これ
はオゾン反応槽を用いて、まず、比較的分解しやすい溶
解性有機物や色度成分およびわずかに残存するＳＳ（浮
遊物）成分を酸化分解し、その後、酸化力のより強い、
紫外線または光触媒−紫外線によって、オゾンで分解で
きない有機物を除去しようとする考えによるものであ
る。また、紫外線は、酸化力が強いものの、色度やＳＳ
成分の影響を受けやすい欠点を有するためこの順序が望
ましい。
反応槽、続いて、紫外線反応槽の順序が望ましい。これ
はオゾン反応槽を用いて、まず、比較的分解しやすい溶
解性有機物や色度成分およびわずかに残存するＳＳ（浮
遊物）成分を酸化分解し、その後、酸化力のより強い、
紫外線または光触媒−紫外線によって、オゾンで分解で
きない有機物を除去しようとする考えによるものであ
る。また、紫外線は、酸化力が強いものの、色度やＳＳ
成分の影響を受けやすい欠点を有するためこの順序が望
ましい。
【００１８】さらに、紫外線または光触媒−紫外線の酸
化能力は、水中の溶存酸素の影響を極めて受けやすいた
め、溶存酸素濃度を最低２〜３ｍｇ／ｌ以上、できれば
飽和濃度に維持することが望ましい。このため、紫外線
酸化処理水の溶存酸素濃度を測定し、一部をオゾン反応
槽に循環させ、水中の溶存酸素濃度を一定値以上に維持
させるプロセスが望ましい。循環量は紫外線酸化処理水
の溶存酸素濃度ばかりでなく、酸化力の指標である酸化
還元電位（ＯＲＰ）を用いて調整してもかまわない。
化能力は、水中の溶存酸素の影響を極めて受けやすいた
め、溶存酸素濃度を最低２〜３ｍｇ／ｌ以上、できれば
飽和濃度に維持することが望ましい。このため、紫外線
酸化処理水の溶存酸素濃度を測定し、一部をオゾン反応
槽に循環させ、水中の溶存酸素濃度を一定値以上に維持
させるプロセスが望ましい。循環量は紫外線酸化処理水
の溶存酸素濃度ばかりでなく、酸化力の指標である酸化
還元電位（ＯＲＰ）を用いて調整してもかまわない。
【００１９】紫外線照射装置に装着する光源としては、
紫外線を発生する能力を備えた物であれば特に制限は無
く、例えば、低・中・高圧水銀ランプ、ブラックラン
プ、キセノンランプ等があげられる。ここで例示された
水銀ランプとは、紫外線殺菌に好適に用いられる紫外線
発生ランプであり、ランプ管内に充填した水銀蒸気圧の
違いから、一般的に、低圧・中圧・高圧と分類されてい
る。このうち、低圧水銀ランプは、微生物を直接殺菌す
る波長２５４ｎｍ付近の紫外線を非常に効率よく発生す
る。これに対して、中圧水銀ランプおよび高圧水銀ラン
プは、波長２５４ｎｍ付近の紫外線とともに光触媒を活
性化しうる波長４００ｎｍ以下の紫外線をも発生する性
質があることから、光触媒を併用する場合は、中圧水銀
ランプもしくは高圧水銀ランプを用いることが特に望ま
しい。
紫外線を発生する能力を備えた物であれば特に制限は無
く、例えば、低・中・高圧水銀ランプ、ブラックラン
プ、キセノンランプ等があげられる。ここで例示された
水銀ランプとは、紫外線殺菌に好適に用いられる紫外線
発生ランプであり、ランプ管内に充填した水銀蒸気圧の
違いから、一般的に、低圧・中圧・高圧と分類されてい
る。このうち、低圧水銀ランプは、微生物を直接殺菌す
る波長２５４ｎｍ付近の紫外線を非常に効率よく発生す
る。これに対して、中圧水銀ランプおよび高圧水銀ラン
プは、波長２５４ｎｍ付近の紫外線とともに光触媒を活
性化しうる波長４００ｎｍ以下の紫外線をも発生する性
質があることから、光触媒を併用する場合は、中圧水銀
ランプもしくは高圧水銀ランプを用いることが特に望ま
しい。
【００２０】さらに、オゾン反応槽および紫外線照射槽
のｐＨを低下させることによって、酸化速度を向上させ
ることも可能である。すなわち、オゾン反応槽および紫
外線照射槽のｐＨまたは凝集槽のｐＨを凝集の最低条件
である４〜６程度に維持すればよい。また、ｐＨを４以
下にすると耐酸仕様が必要になるなど設備コストが増大
するので、４〜６程度が望ましい。
のｐＨを低下させることによって、酸化速度を向上させ
ることも可能である。すなわち、オゾン反応槽および紫
外線照射槽のｐＨまたは凝集槽のｐＨを凝集の最低条件
である４〜６程度に維持すればよい。また、ｐＨを４以
下にすると耐酸仕様が必要になるなど設備コストが増大
するので、４〜６程度が望ましい。
【００２１】また、本プロセスは、オゾンおよび紫外線
による処理をおこなっているので、微生物の殺菌効果も
塩素消毒よりも遙かに大きくなっている。次に本発明の
実施例を説明する。
による処理をおこなっているので、微生物の殺菌効果も
塩素消毒よりも遙かに大きくなっている。次に本発明の
実施例を説明する。
【００２２】
【実施例】実施例１ 浄水高度処理プロセスへの適用 本発明の方法を浄水高度処理への適用を検討した。処理
フローを図１に示す。対象とした河川水は、ｐＨが７．
１、有機物の指標である溶解性ＴＯＣが２．５ｍｇ／
ｌ、である。水温は２０℃程度である。従来は、従来、
アルミ系の凝集剤を用い、凝集−沈殿−ろ過法により処
理されていた。本法を適用した結果について説明する。
フローを図１に示す。対象とした河川水は、ｐＨが７．
１、有機物の指標である溶解性ＴＯＣが２．５ｍｇ／
ｌ、である。水温は２０℃程度である。従来は、従来、
アルミ系の凝集剤を用い、凝集−沈殿−ろ過法により処
理されていた。本法を適用した結果について説明する。
【００２３】まず、河川水に塩化第二鉄水溶液（３６
％）を１００ｐｐｍ添加し、一定時間の攪拌により凝集
操作を行った。その後、１００ｍ3 ／ｍ2 の条件で砂ろ
過を行い、溶解性ＴＯＣを測定したところ、０．６５ｍ
ｇ／ｌまで低下していた。さらに、ここでオゾン−光触
媒・紫外線酸化処理を行った。オゾン反応槽のオゾン注
入率は、５ｍｇ／ｌとした。紫外線ランプとしては中圧
ランプを用い、循環量は処理水のＯＲＰを指標として、
原水量に対して、１０〜２０％変動させた。この結果、
有機物の指標である溶解性ＴＯＣは、０．２ｍｇ／ｌま
で低下した。なお、従来のアルミ系の凝集剤を用いた凝
集沈殿ろ過法では、アルミ系の凝集剤を１５０ｐｐｍ添
加ししても、溶解性ＴＯＣを１．３ｍｇ／ｌまでしか除
去できなかった。
％）を１００ｐｐｍ添加し、一定時間の攪拌により凝集
操作を行った。その後、１００ｍ3 ／ｍ2 の条件で砂ろ
過を行い、溶解性ＴＯＣを測定したところ、０．６５ｍ
ｇ／ｌまで低下していた。さらに、ここでオゾン−光触
媒・紫外線酸化処理を行った。オゾン反応槽のオゾン注
入率は、５ｍｇ／ｌとした。紫外線ランプとしては中圧
ランプを用い、循環量は処理水のＯＲＰを指標として、
原水量に対して、１０〜２０％変動させた。この結果、
有機物の指標である溶解性ＴＯＣは、０．２ｍｇ／ｌま
で低下した。なお、従来のアルミ系の凝集剤を用いた凝
集沈殿ろ過法では、アルミ系の凝集剤を１５０ｐｐｍ添
加ししても、溶解性ＴＯＣを１．３ｍｇ／ｌまでしか除
去できなかった。
【００２４】これらの結果から、開発プロセスは、河川
水中の溶解性有機物の酸化分解に効果があることが明ら
かになった。 実施例２ 都市下水活性汚泥処理水への適用 本発明の方法を皮革工場排水が流入する都市下水処理場
の活性汚泥処理水の高度処理への適用を検討した。処理
フローを図２に示す。
水中の溶解性有機物の酸化分解に効果があることが明ら
かになった。 実施例２ 都市下水活性汚泥処理水への適用 本発明の方法を皮革工場排水が流入する都市下水処理場
の活性汚泥処理水の高度処理への適用を検討した。処理
フローを図２に示す。
【００２５】本プロセスに適用した活性汚泥処理水は、
ｐＨが７〜８、溶解性ＴＯＣが３５mg/l、溶解性ＣＯＤ
（化学的酸素要求量）が４０ｍｇ／ｌ、色度が６０度、
紫外吸光度（Ｅ260 ）が０．４である。このような活性
汚泥処理水に本方法を適用した例について説明する。ま
ず、皮革工場排水が混入している都市下水の処理を行っ
ている下水処理場の活性汚泥処理水を採取し、pH未調整
の条件で塩化第二鉄水溶液（36％）を１００ppm 添加し
た。続いて急速攪拌池で２分間、続いて緩速攪拌池で４
０秒処置し凝集フロックを形成させた。その後、砂を充
填した急速ろ過池に２００ｍ3 ／ｍ2・日のろ過速度で
通水した。
ｐＨが７〜８、溶解性ＴＯＣが３５mg/l、溶解性ＣＯＤ
（化学的酸素要求量）が４０ｍｇ／ｌ、色度が６０度、
紫外吸光度（Ｅ260 ）が０．４である。このような活性
汚泥処理水に本方法を適用した例について説明する。ま
ず、皮革工場排水が混入している都市下水の処理を行っ
ている下水処理場の活性汚泥処理水を採取し、pH未調整
の条件で塩化第二鉄水溶液（36％）を１００ppm 添加し
た。続いて急速攪拌池で２分間、続いて緩速攪拌池で４
０秒処置し凝集フロックを形成させた。その後、砂を充
填した急速ろ過池に２００ｍ3 ／ｍ2・日のろ過速度で
通水した。
【００２６】ろ過後の液にオゾン反応槽のオゾン注入率
を２０ｍｇ／ｌとして処理したところ、溶解性ＴＯＣが
３０mg/l、溶解性ＣＯＤが３０ｍｇ／ｌ、色度が２０
度、紫外吸光度（Ｅ260 ）が０．３まで低下した。さら
に、オゾン処理水に紫外線照射反応槽の滞留時間を１０
分間として処理したところ、溶解性ＴＯＣが２０mg/l、
溶解性ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ、色度が１５度、紫外吸光
度（Ｅ260 ）が０．２５まで低下した。なお、紫外線と
しては高圧水銀ランプを使用した。
を２０ｍｇ／ｌとして処理したところ、溶解性ＴＯＣが
３０mg/l、溶解性ＣＯＤが３０ｍｇ／ｌ、色度が２０
度、紫外吸光度（Ｅ260 ）が０．３まで低下した。さら
に、オゾン処理水に紫外線照射反応槽の滞留時間を１０
分間として処理したところ、溶解性ＴＯＣが２０mg/l、
溶解性ＣＯＤが２０ｍｇ／ｌ、色度が１５度、紫外吸光
度（Ｅ260 ）が０．２５まで低下した。なお、紫外線と
しては高圧水銀ランプを使用した。
【００２７】これらの結果から、開発プロセスは、都市
下水活性汚泥処理水中の溶解性有機物の酸化分解に効果
があることが明らかになった。 実施例３ 埋立地浸出水への適用 本発明の方法を埋立地浸出水の高度処理への適用を検討
した。処理フローを図３に示す。
下水活性汚泥処理水中の溶解性有機物の酸化分解に効果
があることが明らかになった。 実施例３ 埋立地浸出水への適用 本発明の方法を埋立地浸出水の高度処理への適用を検討
した。処理フローを図３に示す。
【００２８】対象とした埋立地浸出水は、ｐＨが８、有
機物の指標である溶解性ＴＯＣが１００ｍｇ／ｌであ
る。カルシウムイオンを５００ｍｇ／ｌ含有している。
従来は、カルシウムイオンを除去した後、生物処理を行
い、易分解性有機物を分解した後、アルミ系の凝集剤を
用いた凝集沈殿ろ過法、活性炭吸着法により処理されて
いた。これに対して、本法を適用した結果について説明
する。
機物の指標である溶解性ＴＯＣが１００ｍｇ／ｌであ
る。カルシウムイオンを５００ｍｇ／ｌ含有している。
従来は、カルシウムイオンを除去した後、生物処理を行
い、易分解性有機物を分解した後、アルミ系の凝集剤を
用いた凝集沈殿ろ過法、活性炭吸着法により処理されて
いた。これに対して、本法を適用した結果について説明
する。
【００２９】生物処理水にポリ硫酸鉄水溶液を５００ｐ
ｐｍ添加し、一定時間の攪拌の後、砂ろ過を行い、溶解
性ＴＯＣを測定したところ、３０ｍｇ／ｌから１５ｍｇ
／ｌまで低下していた。さらに、ここでオゾン−光触媒
・紫外線酸化処理を行った。オゾン反応槽のオゾン注入
率を１００ｍｇ／ｌとした。紫外線ランプは中圧水銀ラ
ンプを用い、循環量を処理水のＯＲＰを指標として、原
水量に対して、２０〜４０％変動させた（紫外線照射反
応槽滞留時間：２時間）。さらに、オゾン−光触媒・紫
外線酸化処理水を活性炭吸着塔により処理し、この結
果、有機物の指標である溶解性ＴＯＣを１ｍｇ／ｌ以下
まで低下できた。さらに、ダイオキシン、農薬等の酸化
分解も確認された。なお、従来のアルミ系の凝集剤を用
いた凝集沈殿ろ過−活性炭吸着法では、溶解性ＴＯＣを
５〜１０ｍｇ／ｌまでしか除去できなかった。
ｐｍ添加し、一定時間の攪拌の後、砂ろ過を行い、溶解
性ＴＯＣを測定したところ、３０ｍｇ／ｌから１５ｍｇ
／ｌまで低下していた。さらに、ここでオゾン−光触媒
・紫外線酸化処理を行った。オゾン反応槽のオゾン注入
率を１００ｍｇ／ｌとした。紫外線ランプは中圧水銀ラ
ンプを用い、循環量を処理水のＯＲＰを指標として、原
水量に対して、２０〜４０％変動させた（紫外線照射反
応槽滞留時間：２時間）。さらに、オゾン−光触媒・紫
外線酸化処理水を活性炭吸着塔により処理し、この結
果、有機物の指標である溶解性ＴＯＣを１ｍｇ／ｌ以下
まで低下できた。さらに、ダイオキシン、農薬等の酸化
分解も確認された。なお、従来のアルミ系の凝集剤を用
いた凝集沈殿ろ過−活性炭吸着法では、溶解性ＴＯＣを
５〜１０ｍｇ／ｌまでしか除去できなかった。
【００３０】これらの結果から、開発プロセスは、埋立
地浸出水中の難分解性有機物の酸化分解に対して、極め
て効果があることが明らかになった。
地浸出水中の難分解性有機物の酸化分解に対して、極め
て効果があることが明らかになった。
【００３１】
【発明の効果】本発明により、河川水・湖沼水・地下水
から水道水を生成するプロセスおよび下水・排水・埋立
地浸出水の高度処理プロセスにおいて、従来プロセスで
は除去が困難な微量溶解性有機物質を効率的に削減でき
た。
から水道水を生成するプロセスおよび下水・排水・埋立
地浸出水の高度処理プロセスにおいて、従来プロセスで
は除去が困難な微量溶解性有機物質を効率的に削減でき
た。
【図１】本発明（浄水高度処理プロセス）の処理フロー
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図２】本発明（都市下水高度処理プロセス）の処理フ
ローの一例を示す図である。
ローの一例を示す図である。
【図３】本発明（埋立地高度処理プロセス）の処理フロ
ーの一例を示す図である。
ーの一例を示す図である。
１…前塩素処理設備 ２…凝集・沈殿処理設備 ３…中塩素処理設備 ４…砂ろ過設備 ５…オゾン反応槽 ６…紫外線反応槽または光触媒−紫外線反応槽 ７…活性炭吸着塔 ８…後塩素処理設備 ９…最初沈殿池 １０…活性汚泥処理設備 １１…最終沈殿池 １２…カルシウム除去設備
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/52 Ｃ０２Ｆ 1/52 Ｋ 1/78 ＺＡＢ 1/78 ＺＡＢ 9/00 ５０２ 9/00 ５０２Ｈ ５０２Ｐ ５０２Ｒ ５０２Ｎ ５０３ ５０３Ｃ ５０３Ｇ ５０４ ５０４Ｂ ５０４Ｅ (72)発明者 加藤 敏朗 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Ｆターム(参考） 4D015 BA04 BB06 CA04 CA14 DA13 DA16 EA06 EA13 EA14 FA12 FA15 FA22 FA24 FA26 4D024 AA04 AA05 AB04 BA02 CA01 DB03 DB10 DB14 DB21 DB24 4D037 AA05 AA11 AB02 BA18 CA01 CA02 CA03 CA06 CA08 CA12 CA14 4D050 AA02 AA13 AA15 AB03 AB07 BB02 BC07 BD06 CA06 CA07 CA13 CA15 CA16 4D062 BA04 BB06 CA04 CA14 DA13 DA16 EA06 EA13 EA14 FA12 FA15 FA22 FA24 FA26
Claims (7)
- 【請求項１】 被処理水に凝集剤を添加して水中の懸濁
物質および一部の溶解性有機物を凝集させて除去した
後、オゾン反応槽でオゾン処理を行い、その後紫外線反
応槽で紫外線照射を行い、残存する水中の溶解性有機物
質を酸化分解することを特徴とする水の高度処理方法。 - 【請求項２】 紫外線照射を行った被処理水の一部をオ
ゾン反応槽に循環させることを特徴とする特許請求項１
に記載の水の高度処理方法。 - 【請求項３】 光触媒を併用した紫外線照射装置を用い
て紫外線照射を行うことを特徴とする特許請求項１また
は２に記載の水の高度処理方法。 - 【請求項４】 中圧または高圧の紫外線ランプを有する
紫外線照射装置を用いて紫外線照射を行うことを特徴と
する特許請求項１〜３に記載の水の高度処理方法。 - 【請求項５】 凝集剤として、鉄系凝集剤、特に塩化第
二鉄または硫酸第二鉄またはポリ硫酸第二鉄を用いるこ
とを特徴とする特許請求項１〜４に記載の水の高度処理
方法。 - 【請求項６】 ｐＨが４から６の領域で水中の懸濁物質
および一部の溶解性有機物を凝集させて除去した後、同
じｐＨ域で、オゾン処理と紫外線処理を行うことを特徴
とする特許請求項１〜５に記載の水の高度処理方法。 - 【請求項７】 紫外線照射した被処理水を活性炭吸着塔
で処理することを特徴とする特許請求項１〜６に記載の
水の高度処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11046153A JP2000237772A (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 水の高度処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11046153A JP2000237772A (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 水の高度処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000237772A true JP2000237772A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12739051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11046153A Pending JP2000237772A (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 水の高度処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000237772A (ja) |
Cited By (17)
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|---|---|---|---|---|
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| KR100703233B1 (ko) | 2005-07-22 | 2007-04-06 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 하수처리수의 농업용수로의 재이용 시스템 및 그 이용방법 |
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-
1999
- 1999-02-24 JP JP11046153A patent/JP2000237772A/ja active Pending
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