JP2005087943A - Method for removing soluble manganese - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は溶解性マンガンの除去方法に係り、特に溶解性マンガンを含有する原水からマンガンを除去し、飲料などに適する処理水を得るようにした溶解性マンガンの除去方法に関する。 The present invention relates to a method for removing soluble manganese, and more particularly, to a method for removing soluble manganese by removing manganese from raw water containing soluble manganese to obtain treated water suitable for beverages and the like.
河川水や地下水などの原水には通常、微量の溶解性マンガンを含有している。この原水を処理して飲料などに適した処理水(上水)を得るためには、溶存しているマンガンが基準値以下となるように溶解性マンガンを除去する必要がある。溶解性マンガンを除去する方法としては、接触マンガン砂ろ過法が古くから知られている。 Raw water such as river water and groundwater usually contains a small amount of soluble manganese. In order to treat this raw water to obtain treated water (clean water) suitable for beverages and the like, it is necessary to remove soluble manganese so that the dissolved manganese is below the reference value. As a method for removing soluble manganese, a contact manganese sand filtration method has been known for a long time.
この接触マンガン砂ろ過法は、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などの酸化剤を添加し、マンガン砂を充填したろ過塔に通水する方法である。溶解性マンガンはマンガン砂の表面に担持された二酸化マンガンの触媒作用によって速やかに酸化する。原水がマンガン砂のろ層を下向流で通過する間に溶解性マンガンは新たな触媒能を持つ二酸化マンガンとなってマンガン砂の表面に酸化析出して捕捉される。原水中の他の濁質分もマンガン砂のろ層によってろ過除去される。しかしながら、この接触マンガン砂ろ過法はろ層が目詰まりし易い。このため、ろ過塔の通水速度を低くする必要があり、処理効率が悪い。原水中の濁質分が多い場合にはろ層の目詰まりが加速するので、ろ層の頻繁な逆洗操作が必要となり、より一層処理効率が低下する。 This contact manganese sand filtration method is a method in which an oxidizing agent such as sodium hypochlorite is added to raw water containing soluble manganese, and water is passed through a filtration tower filled with manganese sand. Soluble manganese is rapidly oxidized by the catalytic action of manganese dioxide supported on the surface of manganese sand. While raw water passes down the manganese sand filter layer, the soluble manganese becomes manganese dioxide having a new catalytic ability and is oxidized and trapped on the surface of the manganese sand. Other turbid components in the raw water are also filtered out by the manganese sand filter layer. However, this contact manganese sand filtration method tends to clog the filter layer. For this reason, it is necessary to make the water flow rate of a filtration tower low, and processing efficiency is bad. When the raw water contains a large amount of turbidity, clogging of the filter layer is accelerated, so that frequent backwashing operation of the filter layer is required, and the processing efficiency is further reduced.
このような、従来の接触マンガン砂ろ過法の欠点を改善するために、特許文献1や特許文献2にはマンガン砂などの触媒粒子を充填した反応槽に原水を上向流で通水する方法が開示されている。原水が流動化した触媒粒子と接触することによって、溶解性マンガンの酸化が促進する。酸化によって析出したマンガン酸化物の微粒子は原水の上向流に同伴して反応槽から排出され、後段に設けられた膜分離手段によって処理水から分離除去される。この方法によれば上向流の流速を大きくして、処理効率を向上させることができる。また、接触マンガン砂ろ過法のようなろ層の目詰まりという問題点がなく、ろ層の逆洗操作も不要となるという利点がある。 In order to improve the drawbacks of the conventional contact manganese sand filtration method, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a method in which raw water is passed upward through a reaction tank filled with catalyst particles such as manganese sand. Is disclosed. When raw water comes into contact with fluidized catalyst particles, oxidation of soluble manganese is promoted. Manganese oxide fine particles deposited by oxidation are discharged from the reaction tank accompanying the upward flow of the raw water, and are separated and removed from the treated water by the membrane separation means provided in the subsequent stage. According to this method, the flow rate of the upward flow can be increased to improve the processing efficiency. Further, there is no problem of clogging of the filter layer as in the contact manganese sand filtration method, and there is an advantage that the back washing operation of the filter layer is not required.
上記のとおり、特許文献1や特許文献2に開示された方法は処理効率がよく、有効な方法であるが、触媒粒子を充填した反応槽が必要であり、装置の設置面積が大きくなり、装置構成が複雑になるという問題点があった。また、反応槽における原水の上向流速の調整が難しいという問題点があった。例えば、原水の水量が少ない場合には、上向流速が小さくなり反応槽での触媒粒子の流動層の形成が不十分になる。また、原水の水量が多い場合には、上向流速が大きくなり触媒粒子の一部が上向流に同伴して反応槽から溢流し易くなる。したがって、原水の水量が変動した場合にも上向流速を適正に維持するための運転操作上の工夫が必要になる。 As described above, the methods disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are effective and efficient, but require a reaction tank filled with catalyst particles, which increases the installation area of the apparatus, There was a problem that the configuration was complicated. In addition, there is a problem that it is difficult to adjust the upward flow rate of the raw water in the reaction tank. For example, when the amount of raw water is small, the upward flow rate becomes small, and the formation of a fluidized bed of catalyst particles in the reaction tank becomes insufficient. Further, when the amount of raw water is large, the upward flow velocity is increased, and some of the catalyst particles are easily accompanied by the upward flow and overflow from the reaction tank. Therefore, even when the amount of raw water fluctuates, it is necessary to devise a driving operation for properly maintaining the upward flow velocity.
本発明の目的は上記従来技術の問題点を改善し、処理効率がよく、装置構成のコンパクト化を図ることができ、原水の水量が変動した場合にも運転操作上の対応が容易な溶解性マンガンの除去方法を提供することにある。 The object of the present invention is to improve the above-mentioned problems of the prior art, improve the processing efficiency, reduce the size of the apparatus configuration, and easily dissolve even when the amount of raw water varies. It is to provide a method for removing manganese.
上記目的を達成するために、本発明に係る溶解性マンガンの除去方法は、溶解性マンガンを含有する原水に触媒粒子と酸化剤を添加して混合する第1工程と、第1工程を経た被処理水を膜ろ過して処理水と膜分離物とに分離する第2工程と、第2工程で分離された膜分離物から前記触媒粒子を回収し、回収した触媒粒子を前記第1工程に戻す第3工程とを含むことを特徴とする。
前記第3工程の触媒粒子を回収する手段として液体サイクロンを用いることが好ましい。前記第2工程の膜ろ過の膜素材としてセラミック膜又はポリフッ化ビニルデン膜を用いることが好ましい。
In order to achieve the above object, a method for removing soluble manganese according to the present invention includes a first step of adding catalyst particles and an oxidant to raw water containing soluble manganese and mixing, and a target that has undergone the first step. A second step of separating the treated water into a treated water and a membrane separation by membrane filtration, collecting the catalyst particles from the membrane separation separated in the second step, and collecting the collected catalyst particles into the first step And a third step of returning.
It is preferable to use a liquid cyclone as a means for recovering the catalyst particles in the third step. It is preferable to use a ceramic membrane or a polyvinylidene fluoride membrane as a membrane material for the membrane filtration in the second step.
本発明によれば、第1工程で原水に添加した触媒粒子を、第2工程で他の微細な濁質分とともに膜分離する。この第2工程で膜分離した触媒粒子を第3工程で回収し、第1工程に戻して、再利用するようにした。このため、従来技術のようなろ過塔や上向流式の反応槽を必要としない。したがって、処理効率がよく、装置構成のコンパクト化を図ることができ、原水の水量が変動した場合にも運転操作上の対応が容易な溶解性マンガンの除去方法を実現することができる。 According to the present invention, the catalyst particles added to the raw water in the first step are subjected to membrane separation together with other fine turbid components in the second step. The catalyst particles separated in the second step were collected in the third step, returned to the first step, and reused. For this reason, a filtration tower and an upflow type reaction tank as in the prior art are not required. Therefore, it is possible to realize a method for removing soluble manganese that has high processing efficiency, can be made compact in apparatus configuration, and can be easily handled in operation even when the amount of raw water varies.
図1は本発明に係る溶解性マンガンの除去方法の第1実施形態を示すフローシートである。混和槽10には溶解性マンガンを含有する原水12が流入するとともに、原水12の流入量に応じて酸化剤として次亜塩素酸ナトリウム14が添加される。
FIG. 1 is a flow sheet showing a first embodiment of a method for removing soluble manganese according to the present invention.
また、混和槽10には後述する液体サイクロン16で分離されたマンガン砂18が添加される。マンガン砂18は砂の表面に二酸化マンガンを担持させた触媒粒子であり、粒径1mm前後のものが使用される。混和槽10は攪拌機20を備えている。この混和槽10で原水12と添加された次亜塩素酸ナトリウム14及びマンガン砂18が攪拌機20によって混合される。
Further,
すると原水中の溶解性マンガンは、次亜塩素酸ナトリウム14よる酸化力とマンガン砂18表面の二酸化マンガンの触媒作用によって速やかに酸化し、微細な酸化マンガン不溶物となる。混和槽10内の被処理水22は生成した酸化マンガン不溶物、マンガン砂及び原水中に元々含まれていた他の濁質分が混合した状態でポンプ24によって後段の膜モジュール26に圧送される。
Then, the soluble manganese in the raw water is rapidly oxidized by the oxidizing power of
膜モジュール26では流入した被処理水22を膜ろ過して処理水28と膜分離物30とに分離する。なお、被処理水22中には次亜塩素酸ナトリウムが残存し、膜モジュール26の膜素材を酸化して劣化させる恐れがある。したがって、膜モジュール26に使用する膜素材としては無機系のセラミック膜が好ましい。また、有機系の膜素材としては耐酸化性のあるポリフッ化ビニルデン膜が好ましく用いられる。
In the
前記したように原水中の溶解性マンガンは酸化して酸化マンガン不溶物となり、この酸化マンガン不溶物は膜モジュール26によって膜分離物30の一部として分離される。したがって、処理水28中の溶解性マンガンを例えば飲料に適した基準値以下にすることができる。処理水28は一旦、処理水貯槽32に貯えられた後、実用に供される。
As described above, soluble manganese in raw water is oxidized to become manganese oxide insoluble matter, and this manganese oxide insoluble matter is separated as a part of the
一方、膜モジュール26によって分離された膜分離物30はマンガン砂と酸化マンガン不溶物とその他の濁質分が混合した泥状物である。膜分離物30は一旦、分離物槽34に貯えられた後、ポンプ36によって液体サイクロン16に圧送される。液体サイクロン16では粒径の大きいマンガン砂が分離されて液体サイクロン16の底部から回収される。この分離回収されたマンガン砂18は混和槽10に返送され、再利用される。液体サイクロン16の内筒38からは微細な酸化マンガン不溶物とその他の濁質分が排出汚泥40として排出される。なお、排出汚泥40中にはマンガン砂の一部が紛れ込んで系外に排出される場合がある。このような場合には、系内で循環使用するマンガン砂18の量が次第に減少し処理効率の低下を招くので、必要に応じて新規のマンガン砂42を補充する。
On the other hand, the
上述のとおり、本実施形態の方法によれば第1工程の混和槽10で原水に添加したマンガン砂18を、第2工程の膜モジュール26で他の微細な濁質分とともに分離する。この第2工程で分離したマンガン砂18を第3工程の液体サイクロン16によって回収し、第1工程の混和槽10に戻して、再利用するようにした。
このため、処理効率がよく、装置構成のコンパクト化を図ることができ、原水の水量が変動した場合にも運転操作上の対応が容易な溶解性マンガンの除去方法を実現することができる。また、膜モジュール26としてクロスフロー式の膜モジュールを採用した場合には比較的粒径が大きいマンガン砂が膜モジュールの膜面に常時、衝突して膜面洗浄の作用を及ぼす。このため、膜モジュールの定期的な洗浄操作の頻度を少なくできるという効果がある。
As described above, according to the method of the present embodiment, the
For this reason, it is possible to realize a method for removing soluble manganese that has high processing efficiency, can be made compact in apparatus configuration, and can be easily handled in operation even when the amount of raw water varies. Further, when a cross-flow type membrane module is employed as the
図2は本発明に係る溶解性マンガンの除去方法の第2実施形態を示すフローシートである。溶解性マンガンを含有する原水50は一旦、原水槽52に貯えられた後、ポンプ54によって膜モジュール56に圧送される。この原水50が圧送される過程で次亜塩素酸ナトリウム58とマンガン砂60が添加され、圧送ライン61に設けられたラインミキサー62で、原水50と次亜塩素酸ナトリウム58とマンガン砂60が混合される。すると原水中の溶解性マンガンは、次亜塩素酸ナトリウム58よる酸化力とマンガン砂60の触媒作用によって速やかに酸化し、微細な酸化マンガン不溶物となる。この被処理水64は生成した酸化マンガン不溶物、マンガン砂及び原水中に元々含まれていた他の濁質分が混合した状態で後段の膜モジュール56に至る。膜モジュール56では流入した被処理水64を膜ろ過して処理水66と膜分離物68とに分離する。処理水66は一旦、処理水貯槽70に貯えられた後、実用に供される。
FIG. 2 is a flow sheet showing a second embodiment of the method for removing soluble manganese according to the present invention. The
一方、膜モジュール56によって分離された膜分離物68は一旦、分離物槽72に貯えられた後、ポンプ74によって一部が膜モジュール56に循環され、残部が分離機76に圧送される。分離機76は液体サイクロンのほか遠心分離機やスクリーン式分離機が使用可能であり、粒径の大きいマンガン砂を分離回収する。分離回収されたマンガン砂60は圧送ライン61に返送され、再利用される。分離機76での他方の分離物である微細な酸化マンガン不溶物とその他の濁質分が排出汚泥78として排出される。なお、排出汚泥78中にマンガン砂の一部が紛れ込み、系内で循環使用するマンガン砂60の量が次第に減少した時には、必要に応じて新規のマンガン砂80を補充する。
On the other hand, after the
この第2実施形態によれば、原水50に次亜塩素酸ナトリウム58とマンガン砂60とを添加混合する手段としてラインミキサー62を用いたので、第1実施形態に比べてより一層、装置構成のコンパクト化を図ることができる。また、分離物槽72に貯えた分離物68の一部を膜モジュール56に循環するようにした。このため、膜モジュール56がクロスフロー式の膜モジュールである場合の通液量の調整が容易になる。
According to the second embodiment, since the line mixer 62 is used as a means for adding and mixing
前記各実施形態では、原水に添加する酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを例示した。しかしながら、本発明に係る酸化剤は次亜塩素酸ナトリウムに限定されず、例えば過マンガン酸カリウムなど他の酸化剤を用いてもよい。また、触媒粒子はマンガン砂に限らず、溶解性マンガンの酸化を促進させる他の触媒粒子を用いてもよい。 In each said embodiment, sodium hypochlorite was illustrated as an oxidizing agent added to raw | natural water. However, the oxidizing agent according to the present invention is not limited to sodium hypochlorite, and other oxidizing agents such as potassium permanganate may be used. The catalyst particles are not limited to manganese sand, and other catalyst particles that promote oxidation of soluble manganese may be used.
10………混和槽、12,50………原水、14,58………次亜塩素酸ナトリウム、16………液体サイクロン、18,60………マンガン砂、22,64………被処理水、26,56………膜モジュール、28,66………処理水、30,68………分離物、34,72………分離物槽、40,78………排出汚泥、76………分離機。
10 ......... Mixing tank, 12,50 ......... Raw water, 14,58 ......... Sodium hypochlorite, 16 ......... Liquid cyclone, 18,60 ......... Manganese sand, 22,64 ......... Coated Treated water, 26, 56 ......... Membrane module, 28, 66 ......... Treatment water, 30, 68 ......... Separate, 34, 72 ......... Separate tank, 40, 78 ......... Sludge discharged, 76 ………Separator.
Claims (3)
The method for removing soluble manganese according to claim 1 or 2, wherein a ceramic membrane or a polyvinylidene fluoride membrane is used as a membrane material for membrane filtration in the second step.
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