JP2003220394A - マンガン除去方法および装置 - Google Patents
マンガン除去方法および装置Info
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- JP2003220394A JP2003220394A JP2002022223A JP2002022223A JP2003220394A JP 2003220394 A JP2003220394 A JP 2003220394A JP 2002022223 A JP2002022223 A JP 2002022223A JP 2002022223 A JP2002022223 A JP 2002022223A JP 2003220394 A JP2003220394 A JP 2003220394A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶解性マンガンを原水中から効率的に除去す
るとともに、容易に維持管理が可能な水処理装置を提供
する。 【解決手段】 溶解性マンガンを含有する原水（１）に
次亜塩素酸ナトリウムを注入する次亜塩素酸ナトリウム
注入装置（２）と、径２〜１０ｍｍのマンガン砂利が充
填され、前記次亜塩素酸ナトリウムが注入された前記原
水が下向流固定床で通過するマンガン砂利接触装置
（５）と、前記マンガン砂利接触装置を通過した前記原
水から膜ろ過水を得る膜ろ過装置（８）とを具備するこ
とを特徴とする。
るとともに、容易に維持管理が可能な水処理装置を提供
する。 【解決手段】 溶解性マンガンを含有する原水（１）に
次亜塩素酸ナトリウムを注入する次亜塩素酸ナトリウム
注入装置（２）と、径２〜１０ｍｍのマンガン砂利が充
填され、前記次亜塩素酸ナトリウムが注入された前記原
水が下向流固定床で通過するマンガン砂利接触装置
（５）と、前記マンガン砂利接触装置を通過した前記原
水から膜ろ過水を得る膜ろ過装置（８）とを具備するこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、上水道、各種用
水、廃水等の水処理方法および装置に係り、特に溶解性
マンガンを除去する方法および装置に関する。
水、廃水等の水処理方法および装置に係り、特に溶解性
マンガンを除去する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜を
利用して、上水道、各種用水、廃水等のろ過操作を行な
う試みがなされている。こうした操作に用いられる原水
のうち、ほとんどの地下水には鉄やマンガンが含まれて
おり、河川水にもマンガンが含まれているものもある。
一般に、マンガンは溶存状態で水中に存在しており、溶
解性マンガンはそのままでは分離膜により除去すること
ができない。溶解性マンガンを分離膜で除去できるよう
に酸化析出させる方法としては、従来よりオゾンや過マ
ンガン酸カリウムなどの酸化力の強い酸化剤を用いる方
法が知られている。しかしながら、オゾンはその取り扱
いおよびコスト面から小規模水道には適用しにくい。一
方、過マンガン酸カリウムによる酸化は注入率制御が難
しく、鉄やマンガン、有機物などの被酸化物が混入する
場合、最適注入率管理は極めて困難とされている。
利用して、上水道、各種用水、廃水等のろ過操作を行な
う試みがなされている。こうした操作に用いられる原水
のうち、ほとんどの地下水には鉄やマンガンが含まれて
おり、河川水にもマンガンが含まれているものもある。
一般に、マンガンは溶存状態で水中に存在しており、溶
解性マンガンはそのままでは分離膜により除去すること
ができない。溶解性マンガンを分離膜で除去できるよう
に酸化析出させる方法としては、従来よりオゾンや過マ
ンガン酸カリウムなどの酸化力の強い酸化剤を用いる方
法が知られている。しかしながら、オゾンはその取り扱
いおよびコスト面から小規模水道には適用しにくい。一
方、過マンガン酸カリウムによる酸化は注入率制御が難
しく、鉄やマンガン、有機物などの被酸化物が混入する
場合、最適注入率管理は極めて困難とされている。
【０００３】分離膜で原水を膜処理後に塩素注入してマ
ンガン砂ろ過する方法もまた、知られている。この方法
においては、マンガン砂ろ過は、逆洗時に砂から剥離し
た二酸化マンガン粒子を、逆洗排水や捨水で完全に排出
するのが困難である。このため、膜処理を施して０．０
１度以下の濁度まで低減された膜処理水を、マンガン砂
ろ過によって０．１度付近まで加濁してしまうことにな
り、浄水システムとして問題が残る。
ンガン砂ろ過する方法もまた、知られている。この方法
においては、マンガン砂ろ過は、逆洗時に砂から剥離し
た二酸化マンガン粒子を、逆洗排水や捨水で完全に排出
するのが困難である。このため、膜処理を施して０．０
１度以下の濁度まで低減された膜処理水を、マンガン砂
ろ過によって０．１度付近まで加濁してしまうことにな
り、浄水システムとして問題が残る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】原水中には濁質や細菌
類といった不溶解性物質に加えて、溶解性の鉄分なども
含まれている場合があり、鉄分は塩素剤の注入または空
気との接触により容易に析出して不溶性物質となる。マ
ンガンは、中性付近のｐＨにおいては塩素では酸化析出
しないものの、二酸化マンガンを触媒として用いれば塩
素でも容易に酸化析出する。そこで、原水に塩素系酸化
剤を注入後、マンガン砂が充填された接触層に通水し
て、原水をマンガン砂と接触させることによりマンガン
を酸化析出させることができる。その後、分離膜でろ過
することによって、マンガンも原水中から容易に分離除
去することが可能である。
類といった不溶解性物質に加えて、溶解性の鉄分なども
含まれている場合があり、鉄分は塩素剤の注入または空
気との接触により容易に析出して不溶性物質となる。マ
ンガンは、中性付近のｐＨにおいては塩素では酸化析出
しないものの、二酸化マンガンを触媒として用いれば塩
素でも容易に酸化析出する。そこで、原水に塩素系酸化
剤を注入後、マンガン砂が充填された接触層に通水し
て、原水をマンガン砂と接触させることによりマンガン
を酸化析出させることができる。その後、分離膜でろ過
することによって、マンガンも原水中から容易に分離除
去することが可能である。
【０００５】このような二酸化マンガンをコーティング
したマンガン砂によるろ過では、有効径（砂の粒度加積
曲線上での１０％通過径）が１ｍｍ以下の砂を用いるた
め、下向流で行なった場合には、含有されている他の不
溶解性物質により砂層表面の閉塞が生じる。その結果、
短期間でろ過抵抗を上昇させるという欠点があった。
したマンガン砂によるろ過では、有効径（砂の粒度加積
曲線上での１０％通過径）が１ｍｍ以下の砂を用いるた
め、下向流で行なった場合には、含有されている他の不
溶解性物質により砂層表面の閉塞が生じる。その結果、
短期間でろ過抵抗を上昇させるという欠点があった。
【０００６】こうした問題を解決する方法として、特許
第２７７２６１２号には、溶解性マンガンを含有する原
水に塩素系酸化剤を注入し、反応槽下方に敷設したマン
ガン砂接触ろ材層を上向流で通過させて溶解性マンガン
を酸化析出させ、反応槽上方で原水中の懸濁物質を沈降
分離させた後、分離膜を用いて膜ろ過する方法が記載さ
れている。
第２７７２６１２号には、溶解性マンガンを含有する原
水に塩素系酸化剤を注入し、反応槽下方に敷設したマン
ガン砂接触ろ材層を上向流で通過させて溶解性マンガン
を酸化析出させ、反応槽上方で原水中の懸濁物質を沈降
分離させた後、分離膜を用いて膜ろ過する方法が記載さ
れている。
【０００７】この従来の方法では、反応槽内において懸
濁物質等のスラリーが徐々に濃縮されるため、スラリー
を反応槽外へ排出する必要がある。このため、維持管理
が極めて煩雑であるという問題がある。
濁物質等のスラリーが徐々に濃縮されるため、スラリー
を反応槽外へ排出する必要がある。このため、維持管理
が極めて煩雑であるという問題がある。
【０００８】本発明は、上述した問題点を克服すべく鋭
意研究の結果完成されたものであって、溶解性マンガン
を原水中から効率的に除去するとともに、容易に維持管
理が可能な水処理方法および装置を提供することを目的
とする。
意研究の結果完成されたものであって、溶解性マンガン
を原水中から効率的に除去するとともに、容易に維持管
理が可能な水処理方法および装置を提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、溶解性マンガンを含有する原水に次亜塩
素酸ナトリウムを注入する工程と、前記次亜塩素酸ナト
リウムが注入された前記原水を、径２〜１０ｍｍのマン
ガン砂利が充填されたろ材層を下向流固定床で通過させ
ることにより、前記原水中の前記溶解性マンガンを酸化
析出させて不溶解性マンガンを得る工程と、前記原水を
分離膜でろ過して前記不溶解性マンガンを除去し、膜ろ
過水を得る工程とを具備することを特徴とするマンガン
除去方法を提供する。
に、本発明は、溶解性マンガンを含有する原水に次亜塩
素酸ナトリウムを注入する工程と、前記次亜塩素酸ナト
リウムが注入された前記原水を、径２〜１０ｍｍのマン
ガン砂利が充填されたろ材層を下向流固定床で通過させ
ることにより、前記原水中の前記溶解性マンガンを酸化
析出させて不溶解性マンガンを得る工程と、前記原水を
分離膜でろ過して前記不溶解性マンガンを除去し、膜ろ
過水を得る工程とを具備することを特徴とするマンガン
除去方法を提供する。
【００１０】また本発明は、溶解性マンガンを含有する
原水に次亜塩素酸ナトリウムを注入する次亜塩素酸ナト
リウム注入装置と、径２〜１０ｍｍのマンガン砂利が充
填され、前記次亜塩素酸ナトリウムが注入された前記原
水が下向流固定床で通過するマンガン砂利接触装置と、
前記マンガン砂利接触装置を通過した前記原水から膜ろ
過水を得る膜ろ過装置とを具備することを特徴とするマ
ンガン除去装置を提供する。
原水に次亜塩素酸ナトリウムを注入する次亜塩素酸ナト
リウム注入装置と、径２〜１０ｍｍのマンガン砂利が充
填され、前記次亜塩素酸ナトリウムが注入された前記原
水が下向流固定床で通過するマンガン砂利接触装置と、
前記マンガン砂利接触装置を通過した前記原水から膜ろ
過水を得る膜ろ過装置とを具備することを特徴とするマ
ンガン除去装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のマ
ンガン除去方法および装置を説明する。
ンガン除去方法および装置を説明する。
【００１２】図１に、本発明の一実施形態に係るマンガ
ン除去装置の構成を示す。
ン除去装置の構成を示す。
【００１３】河川等の取水源から取水した原水１は、ま
ず、次亜塩素酸ナトリウム注入装置２から次亜塩素酸ナ
トリウム３が注入され、次いで、供給ポンプ４によりマ
ンガン砂利接触装置５へ下向流固定床で送り込まれる。
ここで、原水１中の溶解性マンガンが酸化析出された
後、処理水槽６へ導入される。処理水槽６から導出され
た処理水は、供給ポンプ７により膜ろ過装置８に送り込
まれ、得られた膜ろ過水は膜ろ過水槽９へ導入される。
膜ろ過水の一部は逆流洗浄水として用いられ、逆洗ポン
プ１０により膜ろ過装置８の分離膜を二次側から洗浄
し、膜ろ過水の大部分は消毒剤１１を添加した後、浄水
１２として給配水される。
ず、次亜塩素酸ナトリウム注入装置２から次亜塩素酸ナ
トリウム３が注入され、次いで、供給ポンプ４によりマ
ンガン砂利接触装置５へ下向流固定床で送り込まれる。
ここで、原水１中の溶解性マンガンが酸化析出された
後、処理水槽６へ導入される。処理水槽６から導出され
た処理水は、供給ポンプ７により膜ろ過装置８に送り込
まれ、得られた膜ろ過水は膜ろ過水槽９へ導入される。
膜ろ過水の一部は逆流洗浄水として用いられ、逆洗ポン
プ１０により膜ろ過装置８の分離膜を二次側から洗浄
し、膜ろ過水の大部分は消毒剤１１を添加した後、浄水
１２として給配水される。
【００１４】マンガン砂利接触装置５においては、径２
〜１０ｍｍの砂利に予め二酸化マンガンをコーティング
したものがろ材として用いられる。原水中の溶解性マン
ガンは、前述の二酸化マンガンあるいはすでに酸化析出
した二酸化マンガンを触媒として、次亜塩素酸ナトリウ
ムにより酸化析出する。ここで、砂利の径とは、ふるい
等によって分離された径を意味する。砂利の径が２ｍｍ
未満の場合は、原水中の濁質分等の不溶解性物質により
ろ材表面の閉塞が生じて、ろ過抵抗を短期間で上昇させ
る。一方、砂利の径が１０ｍｍを越えると表面積が小さ
すぎるため、原水中の溶解性マンガンと十分に接触させ
ることができない。こうした理由から本発明において
は、マンガン砂利接触装置５に充填されるマンガン砂利
の径を２〜１０ｍｍに規定した。このような径のマンガ
ン砂利が用いられるので、マンガン砂利接触装置５に原
水を下向流固定床で通過させることができる。さらに、
ろ過抵抗と接触時間を考慮して、径２〜１０ｍｍの砂利
が全体の５０％以上含まれていることが好ましい。
〜１０ｍｍの砂利に予め二酸化マンガンをコーティング
したものがろ材として用いられる。原水中の溶解性マン
ガンは、前述の二酸化マンガンあるいはすでに酸化析出
した二酸化マンガンを触媒として、次亜塩素酸ナトリウ
ムにより酸化析出する。ここで、砂利の径とは、ふるい
等によって分離された径を意味する。砂利の径が２ｍｍ
未満の場合は、原水中の濁質分等の不溶解性物質により
ろ材表面の閉塞が生じて、ろ過抵抗を短期間で上昇させ
る。一方、砂利の径が１０ｍｍを越えると表面積が小さ
すぎるため、原水中の溶解性マンガンと十分に接触させ
ることができない。こうした理由から本発明において
は、マンガン砂利接触装置５に充填されるマンガン砂利
の径を２〜１０ｍｍに規定した。このような径のマンガ
ン砂利が用いられるので、マンガン砂利接触装置５に原
水を下向流固定床で通過させることができる。さらに、
ろ過抵抗と接触時間を考慮して、径２〜１０ｍｍの砂利
が全体の５０％以上含まれていることが好ましい。
【００１５】また、マンガン砂利接触装置５における通
水速度（ＬＶ）は、装置のコンパクト化を図るためには
高めに設定することが好ましいものの、１０００ｍ／日
を越えると十分な接触時間を保持することが困難とな
る。一方、通水速度が５０ｍ／日未満の場合には、装置
が大型化してコスト高になる。したがって、マンガン砂
利接触装置５における通水速度（ＬＶ）は５０〜１００
０ｍ／日とすることが好ましい。
水速度（ＬＶ）は、装置のコンパクト化を図るためには
高めに設定することが好ましいものの、１０００ｍ／日
を越えると十分な接触時間を保持することが困難とな
る。一方、通水速度が５０ｍ／日未満の場合には、装置
が大型化してコスト高になる。したがって、マンガン砂
利接触装置５における通水速度（ＬＶ）は５０〜１００
０ｍ／日とすることが好ましい。
【００１６】膜ろ過装置８において用いられる分離膜と
しては、精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜が挙げられる。
具体的には、精密ろ過膜としては、公称孔径０．０１〜
０．５μｍのものが好ましく、限外ろ過膜としては、分
画分子量１，０００〜２０万ダルトンのものが好まし
い。膜モジュールの形式は、中空糸状、スパイラル状、
チューブラ状、または平膜状が用いられる。また、膜モ
ジュールのろ過方式は、全量ろ過方式およびクロスフロ
ーろ過方式のいずれの方式としてもよく、膜ろ過への通
水方式は、外圧型および内圧型のいずれでも問題ない。
さらに、原水側を加圧する加圧型のケーシングタイプ、
あるいはろ過水側を減圧する吸引型の槽浸漬タイプのい
ずれであってもよい。
しては、精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜が挙げられる。
具体的には、精密ろ過膜としては、公称孔径０．０１〜
０．５μｍのものが好ましく、限外ろ過膜としては、分
画分子量１，０００〜２０万ダルトンのものが好まし
い。膜モジュールの形式は、中空糸状、スパイラル状、
チューブラ状、または平膜状が用いられる。また、膜モ
ジュールのろ過方式は、全量ろ過方式およびクロスフロ
ーろ過方式のいずれの方式としてもよく、膜ろ過への通
水方式は、外圧型および内圧型のいずれでも問題ない。
さらに、原水側を加圧する加圧型のケーシングタイプ、
あるいはろ過水側を減圧する吸引型の槽浸漬タイプのい
ずれであってもよい。
【００１７】
【実施例】以下、具体例を示して本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１８】図１に示した構成の装置により、河川表流
水（平均濁度１５度）の処理を行なった。次亜塩素酸ナ
トリウム３は、処理水槽６における遊離残留塩素が０．
１〜０．５ｍｇ／Ｌ程度となるように注入した。また、
膜ろ過装置８の分離膜としては、公称孔径０．１μｍの
ポリフッ化ビニリデン製中空糸精密ろ過膜を用いて、以
下の条件で運転を行なった。
水（平均濁度１５度）の処理を行なった。次亜塩素酸ナ
トリウム３は、処理水槽６における遊離残留塩素が０．
１〜０．５ｍｇ／Ｌ程度となるように注入した。また、
膜ろ過装置８の分離膜としては、公称孔径０．１μｍの
ポリフッ化ビニリデン製中空糸精密ろ過膜を用いて、以
下の条件で運転を行なった。
【００１９】マンガン砂利接触装置のＬＶ：２００ｍ／
日 マンガン砂利接触装置の接触時間：７分 膜透過流束：３ｍ／日 ろ過時間：２０分 逆洗時間：６０秒 原水、処理水槽６を通過後の処理水、膜ろ過水槽９通過
後の膜ろ過水、および浄水１２について、濁度、総マン
ガンおよび溶解性マンガン濃度を測定し、その結果を下
記表１に示した。
日 マンガン砂利接触装置の接触時間：７分 膜透過流束：３ｍ／日 ろ過時間：２０分 逆洗時間：６０秒 原水、処理水槽６を通過後の処理水、膜ろ過水槽９通過
後の膜ろ過水、および浄水１２について、濁度、総マン
ガンおよび溶解性マンガン濃度を測定し、その結果を下
記表１に示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１に示されるように、本発明の装置によ
り処理された浄水１２においては、濁度およびマンガン
は、いずれも検出限界未満まで効率よく低減されている
ことがわかる。
り処理された浄水１２においては、濁度およびマンガン
は、いずれも検出限界未満まで効率よく低減されている
ことがわかる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶解性マンガンを原水中から効率的に除去するととも
に、容易に維持管理が可能な水処理方法および装置が提
供される。
溶解性マンガンを原水中から効率的に除去するととも
に、容易に維持管理が可能な水処理方法および装置が提
供される。
【００２３】本発明は、河川等の取水源から取水した原
水のマンガン除去に極めて有効であり、その工業的価値
は大きい。
水のマンガン除去に極めて有効であり、その工業的価値
は大きい。
【図１】本発明に係るマンガン除去装置の一例の構成を
示す図。
示す図。
１…原水
２…次亜塩素酸ナトリウム注入装置
３…次亜塩素酸ナトリウム
４…供給ポンプ
５…マンガン砂利接触装置
６…処理水槽
７…供給ポンプ
８…膜ろ過装置
９…膜ろ過水槽
１０…逆洗ポンプ
１１…消毒剤
１２…浄水
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｂ０１Ｄ 9/02 ６０８ Ｂ０１Ｄ 9/02 ６０８Ａ
６１６ ６１６
６１９ ６１９Ａ
６１９Ｚ
61/16 61/16
Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｈ
1/76 1/76 Ｚ
9/00 ５０２ 9/00 ５０２Ｇ
５０２Ｒ
５０２Ｚ
５０３ ５０３Ａ
５０３Ｇ
５０４ ５０４Ｂ
５０４Ｅ
(72)発明者 蔭山 佳秀
東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日
本鋼管株式会社内
Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA01 HA21 HA41
HA61 HA95 KA02 KA12 KB30
KD01 KD24 MA01 MA02 MA03
MC29 PA01 PB02 PB08 PB70
4D038 AA01 AA08 AB66 AB89 BA02
BB09 BB20
4D050 AA01 AA12 AB55 BB06 CA09
CA20
Claims (2)
- 【請求項１】 溶解性マンガンを含有する原水に次亜塩
素酸ナトリウムを注入する工程と、 前記次亜塩素酸ナトリウムが注入された前記原水を、径
２〜１０ｍｍのマンガン砂利が充填されたろ材層を下向
流固定床で通過させることにより、前記原水中の前記溶
解性マンガンを酸化析出させて不溶解性マンガンを得る
工程と、 前記原水を分離膜でろ過して前記不溶解性マンガンを除
去し、膜ろ過水を得る工程とを具備することを特徴とす
るマンガン除去方法。 - 【請求項２】 溶解性マンガンを含有する原水に次亜塩
素酸ナトリウムを注入する次亜塩素酸ナトリウム注入装
置と、 径２〜１０ｍｍのマンガン砂利が充填され、前記次亜塩
素酸ナトリウムが注入された前記原水が下向流固定床で
通過するマンガン砂利接触装置と、 前記マンガン砂利接触装置を通過した前記原水から膜ろ
過水を得る膜ろ過装置とを具備することを特徴とするマ
ンガン除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002022223A JP4013565B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | マンガン除去方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002022223A JP4013565B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | マンガン除去方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003220394A true JP2003220394A (ja) | 2003-08-05 |
| JP4013565B2 JP4013565B2 (ja) | 2007-11-28 |
Family
ID=27745268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002022223A Expired - Fee Related JP4013565B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | マンガン除去方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4013565B2 (ja) |
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