JP2004275832A

JP2004275832A - 脱塩システム

Info

Publication number: JP2004275832A
Application number: JP2003068296A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Miyanoshita; 友明宮ノ下
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】電気透析装置４６におけるトリハロメタンの発生を抑制する。
【解決手段】電気透析装置４６の処理水室１１０に導入する被処理水について紫外線照射装置５０により紫外線を照射し、残留塩素を除去する。これによって、電気透析装置４６内においてトリハロメタンが生成されることを抑制することができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水処理や工業用水処理あるいは排水処理等において、電気透析法により脱塩処理を行う脱塩装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道用浄水施設においては、通常、凝集沈殿、砂ろ過などの処理が行われるが、マンガン、原虫類や病原性微生物、トリハロメタン（ＴＨＭ）前駆物質、塩類等を多く含む水（特に生活雑排水に汚染された汽水など）を原水とする場合には、さらに処理設備を付加する必要がある。
【０００３】
例えば、凝集沈殿、ろ過後に、さらに粒状活性炭処理、塩素添加（中塩素）、除マンガンろ過、電気透析（ＥＤ）、塩素添加（後塩素）等を行うことが考えられる。特に、中塩素処理により、除マンガンろ過器出口での残留塩素濃度が０．５ｍｇ／ｌ以上となるように塩素を注入することによって除マンガンろ過を十分なものにでき、かつ電気透析装置へ供給する被処理水中に残留塩素が十分残留するようにして電気透析装置内部のイオン交換膜上への生物の繁殖を防止することができる。
【０００４】
なお、電気透析装置と、凝集沈殿装置を組み合わせる処理については、特許文献１などに示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−０６６５７２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような処理において、処理水中におけるトリハロメタン濃度が非常に高くなるという問題が発生した。
【０００７】
本発明は、トリハロメタン濃度を低く抑制できる電気透析法による脱塩処理装置に関する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、処理水中のトリハロメタン濃度が高くなる原因について、検討した。この結果、被処理水中にフミン酸等のトリハロメタン前駆物質が多く含まれる場合に電気透析装置への供給水中の残留塩素濃度を高く保つと、電気透析装置内でトリハロメタンの生成が促進されることが分かった。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、電気透析装置を有し、被処理水を脱塩処理する脱塩システムであって、前記電気透析装置に供給する被処理水は、残留塩素を含み、かつ、この前記電気透析装置に供給する被処理水に紫外線を照射する紫外線照射装置を有することを特徴とする。
【００１０】
紫外線を照射することで被処理水中の残留塩素を減少することができ、電気透析装置において、トリハロメタンが生成されることを抑制することができる。
【００１１】
また、前記電気透析装置は、イオン交換膜で仕切られた処理水室と、濃縮室とを有し、前記被処理水は、処理水室および濃縮室の両方に供給され、処理水室から塩分が除去された処理水が排出され、濃縮室から塩分が濃縮された濃縮排水が排出され、前記紫外線照射装置は、処理水室に供給される被処理水にのみ紫外線を照射することが好適である。
【００１２】
このように、処理水室に供給される被処理水のみに紫外線を照射することで、より効率的な処理を行うことができる。また、濃縮室側には、残留塩素を含む被処理水が供給されるため、透析膜への微生物の繁殖を抑制することも可能となる。
【００１３】
また、前記被処理水は、マンガンを含むとともに、前記被処理水に塩素注入してマンガンを除去する除マンガン装置をさらに有し、除マンガン装置の処理水であって、残留塩素を含有する水を前記紫外線照射装置を介し、電気透析装置に供給することが好適である。
【００１４】
これによって、マンガンの除去も効果的に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本脱塩システムを含む浄水処理施設の全体構成を示す図である。
【００１６】
取水井１０には、原水が一旦貯められる。この原水は、マンガン、原虫類や病原性微生物、トリハロメタン（ＴＨＭ）前駆物質、塩類等を多く含む生活雑排水に汚染された汽水である。
【００１７】
取水井１０の原水は、ポンプ１２によって混和槽１４に供給される。ここで、混和槽１４に送られる配管には、原水濁度計１６が設けられており、原水の濁度が計測される。
【００１８】
混和槽１４には、撹拌機１８が配置されていると共に、無機凝集剤貯槽２０からポンプ２２を介し無機凝集剤（ポリ塩化アルミニウム：ＰＡＣ）が供給され、更に、次亜塩素酸ナトリウム貯槽２４からポンプ２６を介し次亜塩素酸ナトリウムが供給される。そこで、この混和槽１４においては、原水にＰＡＣが混合され、凝集フロックが形成されると共に、塩素による微生物の消毒や有機物の酸化処理（前塩素処理）がなされる。
【００１９】
混和槽１４の混和処理水は、粗ろ過装置２８に供給される。この粗ろ過装置２８は、内部に長繊維束が多数充填されたものであり、被処理水中の固形物をろ過除去する。すなわち、粗ろ過装置２８の下部には、上面に多数の長繊維束の一端が固定された多孔板が配置され、長繊維束が上方に向けて伸びている。被処理水は、この長繊維の間を下降流で通過する際に、長繊維によって固形物が除去される。この粗ろ過装置２８は、通常の砂ろ過装置などに比べ、ろ過速度を速くできるというメリットがある。
【００２０】
粗ろ過装置２８の粗ろ過処理水は、活性炭吸着塔３０に供給され、ここで有機物が吸着除去されると共に、塩素が除去される。活性炭吸着塔３０の活性炭処理水は、活性炭処理水槽３２に一旦蓄えられ、ポンプ３４により、除マンガンろ過器３６に供給される。ここで、この除マンガンろ過器３６に供給される活性炭処理水には、次亜塩素酸ナトリウム貯槽３８内の次亜塩素酸ナトリウムがポンプ４０によって注入され、中塩素処理される。除マンガンろ過器３６は、その内部に、砂の表面に二酸化マンガン等のマンガン化合物をコーティングしたマンガン砂が充填されており、塩素により酸化された活性炭処理水中のマンガンがマンガン砂表面に析出し、除去される。また、この除マンガンろ過器３６は、砂ろ過器と同様の固液分離機能も有しており、活性炭処理水中に残留する固形物をろ過除去する。
【００２１】
除マンガンろ過器３６からの除マンガン処理水は、多くの残留塩素を含んでいるが、この除マンガン処理水は、一旦除マンガン処理水槽４２に貯留された後、ポンプ４４によって電気透析装置４６に供給される。
【００２２】
ここで、電気透析装置４６は、図２に示すように、両端に直流電圧が印加されるプラス電極１０２と、マイナス電極１０４の一対の電極を有している。そして、この電極間が複数のイオン交換膜１０６によって複数の部屋に仕切られている。図２においては、プラス電極１０２に隣接してアニオン交換膜１０６ａが配置され、プラス電極室１０８が形成され、次にカチオン交換膜１０６ｋが配置され処理水室１１０が形成され、次にアニオン交換膜１０６ａが配置され、濃縮室１１２が形成され、次にカチオン交換膜１０６ｋが配置され処理水室１１０が形成され、このカチオン交換膜とマイナス電極１０４の間がマイナス電極室１１４となっている。なお、図２に示した装置においては処理水室１１０が２個、濃縮室１１２が１個しか示されていないが、実際の装置では、プラス電極室１０８とマイナス電極室１１４との間にアニオン交換膜とカチオン交換膜が交互に所定数配置され、濃縮室と処理水室が交互に複数形成されている。
【００２３】
そして、除マンガンろ過器３６からの除マンガン処理水は、処理水室と濃縮水室の両方に分岐して供給されるが、処理水室１１０に供給されるラインには、途中に紫外線照射装置５０が配置されたバイパス管４８が接続されており、除マンガン処理水の一部が紫外線照射装置５０に供給されるようになっている。なお、この例では、紫外線照射装置５０の前後にバルブを設け、紫外線照射装置５０への除マンガン処理水の供給をオンオフできるようにしてある。また、この例では、処理水室１１０に供給する除マンガン処理水の一部を紫外線照射装置５０に供給できるようにしたが、処理水室１１０に至るラインにもバルブを設け、処理水室１１０に供給する除マンガン処理水の全量が紫外線照射装置５０に供給されるようにすることも好適である。
【００２４】
電気透析装置４６内においては、直流電界と、イオン交換膜の作用によって、処理水室１１０内を流れる被処理水中のイオンが濃縮室１１２へ移動し、処理水室１１０の出口から脱塩された処理水が得られ、これが電気透析処理水として排出される。この電気透析処理水には、次亜塩素酸ナトリウム貯槽５２から次亜塩素酸ナトリウムが注入され、後塩素処理される。一方、電気透析装置４６の濃縮室１１２から排出された濃縮排水は、別途処理される。なお、濃縮排水や、電気透析処理水は、濃縮室１１２、処理水室１１０に一部循環してもよい。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、電気透析装置４６の処理水室１１０に供給する除マンガン処理水に対し、紫外線照射装置５０により紫外線を照射する。この紫外線の照射によって、除マンガン処理水中の残留塩素が分解する。従って、電気透析装置４６内の処理水室１１０において電気透析処理が行われているときに、そこには基本的に残留塩素が存在しない。そこで、電気透析装置４６内におけるトリハロメタンの生成を効果的に防止することができる。また、紫外線照射は、クリプトスポリジウムのオーシストについて、その繁殖能力を減退させて失活できることが知られている。本実施形態においては、処理水室１１０に供給する除マンガン処理水に紫外線を照射することで効果的にクリプトスポリジウムのオーシストの失活を行うことができ、安全な処理水を得ることができる。
【００２６】
また、電気透析装置４６として、プラス電極１０２と、マイナス電極１０４の極性を定期的に反転させる極性反転方式のもの（ＥＤＲ）を採用することが好適である。このように、電極の極性を反転した場合、イオン交換膜は変わらないため、処理水室１１０と、濃縮室１１２も反転することになる。そこで、処理水および濃縮排水の取り出しを極性の反転に応じて変更する必要がある。
【００２７】
そして、このような極性反転方式を採用することで、処理水室１１０と、濃縮室１１２が定期的に反転される。濃縮室１１２に供給される除マンガン処理水は、残留塩素を含んでおり、この残留塩素含有除マンガン処理水によって、濃縮室１１２を仕切っているイオン交換膜を滅菌することができ、ここにおける微生物の繁殖を防止することができる。そして、極性切り替え方式を採用することによって、濃縮室として機能しているときに膜表面の滅菌処理を行うことができ、膜表面への微生物の繁殖を効果的に防止することができる。従って、定期的な滅菌洗浄が不要となるという利点が得られる。
【００２８】
なお、後塩素処理は、クロラミンの添加によることも好適である。
【００２９】
【実施例】
以下に、実施例を説明する。
【００３０】
原水水質および装置仕様などの処理条件を以下に示す。
▲１▼原水；かん水、塩化物イオン濃度２，２００ｍｇ−Ｃｌ／Ｌ（電気導電率６，６００μＳ／ｃｍ）
▲２▼処理水量；３６０ｍ^３／ｄ
▲３▼処理フロー；図１に示す通りである。
（凝集剤、前塩素）粗ろ過装置（通水速度４８０ｍ／ｄ）→活性炭吸着塔（ＳＶ１０ｈ^−１）→（中塩素）除マンガンろ過装置（ろ過速度１５０ｍ／ｄ）→紫外線照射装置（処理水側入り口のみ照射：低圧紫外線ランプ、最大出力８００Ｗ（１００Ｗランプ８本））→電気透析装置→（後塩素）浄水
▲４▼電気透析装置仕様；
膜サイズ：８０ｃｍ×７０ｃｍ（膜面積０．５６ｍ^２）
膜対数：１００セルペアー（電極室２、処理水室４９、濃縮室４８）／槽（膜面積５６ｍ^２／槽）
槽数：６槽
性能：最大処理水量２１６ｍ^３／日、水回収率８５％、脱塩率９５％
▲５▼目標水質；塩化物イオン濃度２００ｍｇ−Ｃｌ／Ｌ（電気導電率６００μＳ／ｃｍ）以下
なお、凝集剤（ＰＡＣ）は、原水濁度に対し、比例注入とした。また、前塩素処理は、有効塩素として１．０ｍｇ／Ｌの一定注入とした。年間を通じて粗ろ過処理水中での残留塩素は無かった。
【００３１】
また、中塩素処理は、除マンガンろ過器出口での残留塩素濃度を測定し、０．５ｍｇ／Ｌ以上となるように次亜塩素酸ナトリウムを添加した。この時の残留塩素濃度は０．４５〜０．８５ｍｇ／Ｌと変動した。一方、紫外線照射後の除マンガン処理水の残留塩素は、０．０５ｍｇ／Ｌ未満に減少した。
【００３２】
さらに、電気透析装置４６により、塩化物イオン濃度を１８０ｍｇ−Ｃｌ／Ｌ以下に処理し、これに後塩素処理で塩素を加え浄水とした。
【００３３】
各処理工程での主な水質は表１に示す通りである。
【表１】

【００３４】
比較のために、紫外線照射を行わなかった場合の電気透析処理水のトリハロメタン濃度についても測定を行ったところ０．１０５ｍｇ／Ｌであった。表１の紫外線を照射した場合の０．０６４ｍｇ／Ｌに対して、１．６倍以上の値となっている。これより、紫外線照射がトリハロメタンの生成抑制に効果的であることが確認された。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、マンガン、原虫類や病原性微生物、トリハロメタン前駆物質、塩類を多く含む原水（特に生活雑排水に汚染された汽水など）を用いて浄水を生成する処理において、トリハロメタンの生成を抑制することができた。また、濃縮排水のみ塩素を残留させ、電気透析装置４６の処理水室１１０に供給する除マンガン処理水には塩素を残留させないで、トリハロメタンの生成を抑えつつ電気透析装置４６内の殺菌も行うことができる。さらに、紫外線により、電気透析装置４６の処理水室１１０に供給する除マンガン処理水のみ耐塩素性のクリプトスポリジウムのオーシストなどの原虫等も不活化でき、電気透析装置４６の処理水におけるクリプトスポリジウムのオーシストなどの失活を行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、紫外線を照射することで被処理水中の残留塩素を減少することができ、電気透析装置において、トリハロメタンが生成されることを抑制することができる。
【００３７】
また、電気透析装置の処理水室に供給される被処理水のみに紫外線を照射することで、より効率的な処理を行うことができる。また、濃縮室側には、残留塩素を含む被処理水が供給されるため、透析膜への微生物の繁殖を抑制することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本脱塩システムを含む浄水処理施設の全体構成を示す図である。
【図２】電気透析装置４６の前後の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０取水井、１２，２２，２６，３４，４０，４４，５４ポンプ、１４混和槽、１６原水濁度計、１８撹拌機、２０無機凝集剤貯槽、２４，３８，５２次亜塩素酸ナトリウム貯槽、２８粗ろ過装置、３０活性炭吸着塔、３２活性炭処理水槽、３６除マンガンろ過器、４２除マンガン処理水槽、４６電気透析装置、４８バイパス管、５０紫外線照射装置、１０２プラス電極、１０４マイナス電極、１０６イオン交換膜、１０６ａアニオン交換膜、１０６ｋカチオン交換膜、１０８プラス電極室、１１０処理水室、１１２濃縮室、１１４マイナス電極室。

Claims

電気透析装置を有し、被処理水を脱塩処理する脱塩システムであって、
前記電気透析装置に供給する被処理水は、残留塩素を含み、
かつ、この前記電気透析装置に供給する被処理水に紫外線を照射する紫外線照射装置を有することを特徴とする脱塩システム。
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記電気透析装置は、イオン交換膜で仕切られた処理水室と、濃縮室とを有し、
前記被処理水は、処理水室および濃縮室の両方に供給され、処理水室から塩分が除去された処理水が排出され、濃縮室から塩分が濃縮された濃縮排水が排出され、
前記紫外線照射装置は、処理水室に供給される被処理水にのみ紫外線を照射することを特徴とする脱塩システム。
請求項１または２に記載のシステムにおいて、
前記被処理水は、マンガンを含むとともに、
前記被処理水に塩素注入してマンガンを除去する除マンガン装置をさらに有し、
除マンガン装置の処理水であって、残留塩素を含有する水を前記紫外線照射装置を介し、電気透析装置に供給することを特徴とする脱塩システム。