JP2002153863A - 上水原水からマンガンを除去する方法及びその装置 - Google Patents

上水原水からマンガンを除去する方法及びその装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】アミドキシム樹脂による好適な上水原水中のマ
ンガンの除去方法及びその装置を提供することにある。 【解決手段】凝集沈殿池及びろ過池を有する浄水処理シ
ステムの上水原水からマンガンを除去する方法におい
て、該凝集沈澱池またはろ過池からの流出水をアミドキ
シム樹脂に接触させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、上水原水からマン
ガンを除去する方法及びその装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】上水原水には0.1〜0.1mg/Lのマン
ガンが含まれている。このマンガンは微生物により酸化
されて不溶性の二酸化マンガン(MnO2)として浄水
処理槽や配管の内壁に付着し、ときおり“黒水”として
流出したり、ろ過障害を惹き起こす。このため、着水井
から出た原水に予め塩素を注入して二酸化マンガンへ酸
化し、後段の凝集沈殿及び砂ろ過により除去している。
しかし、トリハロメタン,臭素酸など発ガン性物質の生
成を抑える観点から、最近では殺菌用の塩素も含めて塩
素の使用量を抑える方向にある。このため、最近ではア
ミドキシム樹脂によりマンガンを吸着除去する試みがな
されている。
【0003】例えばD.Baralkiewiczらは、文献「D.Bara
lkiewicz and J.Siepak:Chem.Anal.(Warsaw),40(2) 195
-200 (1995)」に記載のように、水溶液中のFe3+,M
2+,Mo6 +の分離(吸着除去)を試みており、0.1mg
/L のMn2+はpH6以上で50%以上分離できる、
すなわち残留液のMn2+ の濃度は規制値である0.05
mg/L以下になると報告している。しかし、吸着除去時
の樹脂と溶液の接触時間は5時間、吸着したMn2+の回
収(酸洗)には1時間を要しており、浄水処理するには
時間がかかりすぎ、浄水処理への適用は困難である。ま
た、上水原水にはマンガン以外にも濁度1〜10程度の
濁質やTOC(全有機炭素)として1〜10mg/L程度
の有機物(フミン質)が共存しており、マンガンの吸着
に対するこれらの影響は考慮されていない。
【0004】さらに、アミドキシム樹脂は鉄,マンガ
ン,モリブデン以外の重金属,ウラン,アクチニドを吸
着するため、核燃料の再処理,排水処理,海水ウラン捕
集の分野でも注目され、特公平3−2011号公報,特
開平9−113681号公報,特開平2000−176
279号公報などでも紹介されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の欠点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、
アミドキシム樹脂による好適な上水原水中のマンガンの
除去方法及びその装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、凝集沈殿池及
びろ過池を有する浄水処理システムの上水原水からマン
ガンを除去する方法において、該凝集沈澱池またはろ過
池からの流出水をアミドキシム樹脂に接触させることを
特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態では、特に、
凝集沈澱またはろ過処理後の上水原水を、アミドキシム
樹脂に接触させてマンガンを吸着除去し、吸着除去に使
用後の該樹脂を再生して再使用することについて説明す
る。上記以外にも、凝集沈殿及びろ過処理の前段で前塩
素処理された上水原水でもよい。これらの上水原水中の
マンガン濃度は一般的に0.1mg/L 程度以下であり、
吸着反応は樹脂表面へのマンガンの拡散が律速となる。
【0008】したがって、樹脂を攪拌,流動,回転させ
て上水原水と十分に接触させることで、吸着反応を促進
し、時間短縮がはかれる。
【0009】上記上水原水を連続的に処理する場合、樹
脂1m2 当りの処理量はおよそ1〜10m3/hである。ま
た、凝集沈殿またはろ過処理により発生する汚泥やろ過
及び活性炭吸着池の逆洗水から回収した循環水中のマン
ガンも、本発明の実施の形態を適用できる。この場合、
マンガンは高濃度(1mg/L以上)であり、回分処理が
適する。原水1m3当り50〜500cm2の樹脂に5〜3
0分程度の短時間接触させればよい。
【0010】アミドキシム樹脂は、前記した特開平20
00−176279号公報に記載されているように、ポ
リエチレン,ポリプロピレンなどの樹脂の素材の表面に
電子線を照射したのち、アクリロニトリル及びヒドロキ
シルアミンを作用させてアミドキシム基を導入したもの
が代表的である。
【0011】アミドキシム樹脂の素材の形状としては、
球状,粒状,円柱状,円筒状,布状,平板状,波板状の
いずれか、またはこれらを組み合わせた構造体が本発明
に適用できる。
【0012】簡便な使用法としては、布状または板状の
アミドキシム樹脂を、攪拌機の翼に貼り付けて使用すれ
ばよい。つまり、アミドキシム樹脂を布状または板状と
して、攪拌手段の攪拌部に取り付けることで、簡易に短
時間でマンガン除去が可能である。
【0013】攪拌機等の回転は速いほどよいが、浄水処
理における通常の回転数、すなわち50〜150rpm で
十分に攪拌効果が現れる。
【0014】球状,粒状のアミドキシム樹脂は、網,布
袋,カゴ等に入れて処理する水と接触させればよい。こ
のとき、網,布袋,カゴ等を強制的に移動または回転さ
せると、樹脂同志がお互いに接触しながら上水原水と接
触するので、共存している濁質や有機物が付着するのを
防止しながら吸着及び後記する再生を効果的に進めるこ
とができる。
【0015】また、布状の樹脂は、上水原水の流速の速
い越流部に自由に流動する吹き流しのように設置し、再
生時に引き上げて処理してもよい。流速は0.1 から1
m/s程度が望ましい。
【0016】次に、マンガン吸着性能の低下したアミド
キシム樹脂は、マンガンの錯化剤を含む塩酸,硝酸,硫
酸などの酸溶液で処理して再生する事が可能であり、効
果的である。錯化剤としては、特にクエン酸が好ましい
が、シュウ酸,酒石酸,コハク酸,酢酸なども添加効果
を発揮する。その添加量は10%以下で十分である。
【0017】再生処理のときの溶液を30〜50℃に加
熱するとさらに再生効果が増大する。
【0018】以下、本発明をより具体的に説明する。 (実施例1)まず、河川表流水を凝集沈殿処理して得た
汚泥を脱水して、マンガン濃度8.1mg/L,TOC5.3
mg/Lのろ過液を得る。そのろ過液の100Lの中に、
5cm四方に裁断した布状のアミドキシム樹脂20枚を木
綿布の袋の中に入れて沈め、60rpm で液を攪拌しなが
ら室温で処理したところ、マンガン濃度は、10分後に
0.03mg/Lまで減少した。
【0019】つまり、上水原水から簡易な設備で短時間
でマンガンを十分に除去することが出来る。 (実施例2)次に実施例2を図1を用い説明する。図1
は、本発明の実施の形態の一つであるアミドキシム樹脂
を備えた処理装置の断面図である。この処理装置は、ろ
過液4の供給口を備え、ろ過液4を導入する吸着槽3
と、攪拌手段であり、攪拌の回転翼を備えた攪拌機2と
を備えている。本実施例では攪拌機2の攪拌部である回
転翼にアミドキシム樹脂1を貼り付けている。つまり、
実施例1と同じ種類のアミドキシム樹脂1を、幅2.5c
m ,長さ10cmに裁断し、その40枚を攪拌機2の翼に
貼りつけ。それを液滞留量100Lの吸着槽3の中に設
置している。
【0020】攪拌機2の攪拌部である回転翼を、60rp
m で回転させた。そこへ、実施例1と同じ表流水をさら
に砂ろ過して得たマンガン濃度0.06〜0.07mg/
L,TOC2.9〜4.0mg/Lのろ過液4を入れ、流量
10L/min で流通させた。
【0021】その結果、吸着槽3出口のマンガン濃度
は、0.01mg/L以下まで短時間で低下した。但し、
アミドキシム樹脂1のマンガンの吸着能力が一時間後に
はおちてしまい、1h後には0.01mg/Lまで上昇し
た。
【0022】そこで、攪拌機2を吸着槽3から取り出
し、クエン酸ナトリウム1%を添加した0.1N の塩酸
溶液10Lに攪拌部である翼を浸漬して5分洗浄し、さ
らにpH7で5分水洗した。このような再生処理後に、
再び攪拌部である翼を吸着に使用したところ、吸着槽3
出口のマンガン濃度は0.01mg/L まで低下した。以
上のように、アミドキシム樹脂1のマンガン吸着能力
は、簡易に再生することが可能である。 (実施例3)次に、実施例1と同じ樹脂の布を50cm四
方に裁断し、その2枚を5cm隔てて端部を固定し、布が
アコーデオンのように動くような構造体を作製した。こ
の構造体を図1に示すような実施例2と同じ吸着槽3内
に設置し、1分間に50回の頻度でアコーデオンを操作
するように構造体を往復運動させ、ろ過液を処理した。
【0023】その結果、吸着槽3出口のマンガン濃度
は、0.01mg/L 以下まで短時間で低下させることが
出来た。しかし、実施例2と同様に、1h後には0.0
1mg/Lまで上昇した。そこで、再生処理のため、構造
体を吸着槽から取り出し、0.1Nの硫酸溶液10Lに構
造体を往復運動させながら浸漬して5分洗浄し、さらに
pH7で5分水洗した。そして、再生処理後に、再び吸
着処理に使用したところ、吸着槽出口のマンガン濃度
は、0.01 mg/L以下まで減少させることができた。 (実施例4)次に、図2を用いて他の例を説明する。図
2は、本発明の実施の形態の一つであるアミドキシム樹
脂を備えた処理装置の断面図である。一辺が約10mmの
立方体状のアミドキシム樹脂5(約100L)を、直径
50cm,高さ1m,最大網目間5mmのステンレス製網カ
ゴ6に入れ、それを吸着槽3内で回転させながら、前塩
素及び凝集沈澱処理して得たマンガン濃度0.04〜0.
05mg/L,TOC4.0〜5.2mg/Lの上水原水7を
10L/min で接触させた。その結果、吸着槽3出口の
マンガン濃度を0.01mg/L 以下に更に短時間で減少
させることが出来た。但し、12分後には0.01mg/
Lまで上昇した。
【0024】そこで、再生処理のため、網カゴ6を吸着
槽3から取り出し、クエン酸1%を含む0.1N の塩酸
溶液内で浸漬、回転させながら5分間樹脂を洗浄し、さ
らに水洗した後、再び吸着処理に使用したところ、吸着
槽3出口のマンガン濃度は0.01 mg/L以下であり、
簡易に再生処理でき、マンガンを除去することができ
た。 (実施例5)凝集沈殿池の汚泥が流入する排泥池とろ過
池及び活性炭吸着池の逆洗水が流入する排水池から回収
した循環水を対象として、処理を実施した。実施例4と
同じ方法で処理したところ、循環水中のマンガン濃度
は、処理前に7.0〜11.2mg/Lであったが、流通開
始5分後に0.2〜0.3mg/Lとすることができた。つ
まり、短時間で所望するマンガン濃度に減少でき、この
処理水は凝集沈殿池の前段にある着水池へ返送し、循環
系統を形成することができた。
【0025】本実施の形態によれば、塩素を注入せず、
アミドキシム樹脂に上水原水を接触させるだけマンガン
を除去できるので、マンガン由来の“黒水”の発生やろ
過障害を回避できるばかりでなく、塩素に由来する発ガ
ン性物質の生成量を低減できる。
【0026】
【発明の効果】本発明によると、アミドキシム樹脂によ
る好適な上水原水中のマンガンの除去方法及びその装置
を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一つであるアミドキシム
樹脂を備えた処理装置の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態の一つであるアミドキシム
樹脂を備えた処理装置の断面図である。
【符号の説明】
1…アミドキシム樹脂、2…攪拌機、3…吸着槽、4…
ろ過液、5…アミドキシム樹脂、6…網カゴ、7…原
水。
───────────────────────────────────────────────────── 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) B01J 49/00 B01J 49/00 H C02F 1/52 C02F 1/52 Z 9/00 502 9/00 502D 502H 502P 503 503A 504 504B 504E // B01J 20/26 B01J 20/26 E Fターム(参考) 4D015 BA19 BB05 CA14 EA35 FA02 FA22 4D024 AA01 AB17 BA17 BA18 BB01 BB02 BB05 BB08 BC04 CA06 DA07 DB03 DB12 DB21 4D062 BA19 BB05 CA14 EA35 FA02 FA22 4G066 AA51D AB09D AC13C AD06A AD06B AD10A AD10B AD20B BA02 BA03 BA09 BA12 CA46 DA07 EA13 GA11 GA35 GA39 GA40 4G078 AA13 AB01 BA05 CA01 CA05 CA12 CA17 DA30 EA10

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】凝集沈殿池及びろ過池を有する浄水処理シ
    ステムの上水原水からマンガンを除去する方法におい
    て、該凝集沈澱池またはろ過池からの流出水をアミドキ
    シム樹脂に接触させることを特徴とする上水原水からマ
    ンガンを除去する方法。
  2. 【請求項2】凝集沈殿池及びろ過池及び活性炭吸着池を
    有する浄水処理システムの上水原水からマンガンを除去
    する方法において、該凝集沈澱池で発生する汚泥または
    ろ過池及び活性炭吸着池の逆洗水から分離回収した循環
    水にアミドキシム樹脂を接触させ、その後、該循環水を
    該凝集沈殿池の前段に戻すことを特徴とする上水原水か
    らマンガンを除去する方法。
  3. 【請求項3】請求項1又は請求項2に記載の上水原水か
    らマンガンを除去する方法において、 前記アミドキシム樹脂は、布状又は板状であって攪拌機
    の翼に貼りつけられているか、若しくは、それ自身が攪
    拌翼を形成していることを特徴とする上水原水からマン
    ガンを除去する方法。
  4. 【請求項4】請求項1又は請求項2に記載の上水原水か
    らマンガンを除去する方法において、 前記アミドキシム樹脂は、布状又は板状の積層構造体を
    形成し、該アミドキシム樹脂は、機械的操作により、変
    形,伸縮,回転することを特徴とする上水原水からマン
    ガンを除去する方法。
  5. 【請求項5】請求項1又は請求項2に記載の上水原水か
    らマンガンを除去する方法において、 前記アミドキシム樹脂の形状は、球状,粒状,円柱状及
    び円筒状のうちのいずれかであり、網状の袋またはカゴ
    状の容器の中に収納され、その網または容器が移動また
    は回転することによって樹脂同志がお互いに接触しなが
    ら上水原水に接触することを特徴とする上水原水からマ
    ンガンを除去する方法。
  6. 【請求項6】請求項1〜請求項5の何れかに記載の上水
    原水からマンガンを除去する方法において、 マンガン吸着性能の低下したアミドキシム樹脂を、マン
    ガンの錯化剤を10%以下含む酸溶液で処理して再使用
    することを特徴とする上水原水からマンガンを除去する
    方法。
  7. 【請求項7】請求項1〜請求項6の何れかに記載の上水
    原水からマンガンを除去する方法において、 前記凝集沈殿池には、予め塩素処理された水を流入させ
    ることを特徴とする上水原水からマンガンを除去する方
    法。
  8. 【請求項8】上水原水内にアミドキシム樹脂部材を入
    れ、該上水原水内のマンガンを除去することを特徴とす
    る上水原水からマンガンを除去する方法。
  9. 【請求項9】凝集沈殿池及びろ過池を有する浄水処理シ
    ステムの上水原水からマンガンを除去する装置におい
    て、該凝集沈澱池またはろ過池からの流出水をアミドキ
    シム樹脂に接触させる手段を備えたことを特徴とする上
    水原水からマンガンを除去する装置。
  10. 【請求項10】凝集沈殿池及びろ過池及び活性炭吸着池
    を有する浄水処理システムの上水原水からマンガンを除
    去する装置において、該凝集沈澱池で発生する汚泥また
    はろ過池及び活性炭吸着池の逆洗水から循環水を分離回
    収する手段と、該循環水にアミドキシム樹脂を接触させ
    る手段と、該循環水を該凝集沈殿池の前段に戻す手段を
    備えたことを特徴とする上水原水からマンガンを除去す
    る装置。
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