JP2007000743A - 溶存無機物除去システムおよび溶存無機物除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の溶存無機物除去システムおよび溶存無機物除去方法を改善し、さらに効果的に溶存無機物を除去可能な溶存無機物除去システムおよび溶存無機物除去方法を提供する。
【解決手段】受槽１１が被処理水を貯める。処理容器２１が内部に鉄または酸化鉄から成る溶存無機物吸着剤２２を有し受槽１１から被処理水を受ける。受槽１１は空気溶解槽と気泡除去槽とを有する。ポンプが空気溶解槽の内部の被処理水に空気を送る。気泡除去槽は空気溶解槽から被処理水を受け、処理容器２１に被処理水を送る。
【選択図】図１

Description

本発明は、温泉水などの被処理水中の溶存無機物を吸着剤で除去する溶存無機物除去システムおよび溶存無機物除去方法に関する。

従来、ヒ素などの溶存無機物を溶解水から除去するため、螺旋状に巻かれた薄片形状を有する溶存無機物の吸着剤を用い、処理タンクの内部に溶存無機物の溶解水を送り、吸着剤を処理タンクの内部で攪拌させ、吸着剤に溶存無機物を吸着させる溶存無機物除去システムおよび溶存無機物除去方法がある（例えば、特許文献１参照）。この溶存無機物除去システムおよび溶存無機物除去方法は、処理量を維持しながら、水に溶存する無機物の除去の連続処理を可能にするものである。

特許第3537138号公報

本発明は、従来の溶存無機物除去システムおよび溶存無機物除去方法を改善し、さらに効果的に溶存無機物を除去可能な溶存無機物除去システムおよび溶存無機物除去方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る溶存無機物除去システムは、被処理水の溶存無機物を吸着剤で除去する溶存無機物除去システムであって、被処理水を貯めるための受槽と、内部に鉄系の溶存無機物吸着剤を有し前記受槽から被処理水を受ける処理容器と、前記受槽に貯められる被処理水に空気を送るためのポンプとを、有することを特徴とする。

本発明に係る溶存無機物除去システムでは、受槽に被処理水を貯め、受槽の被処理水を処理容器に受ける。受槽に貯められた被処理水に、ポンプにより空気を送ることにより、処理容器の被処理水中の酸素の溶解量を増やすことができる。ポンプの圧力は、調整できることが好ましい。圧力を調整してバブリングの強弱を調整することにより、鉄イオンの溶出量を変化させ、吸着する溶存無機物の量を変化させることができる。

本発明に係る溶存無機物除去方法では、溶存無機物を含む被処理水に空気を送って溶解させた後、その被処理水を、内部に鉄系の溶存無機物吸着剤を有する処理容器に送り、被処理水中の溶存無機物を前記溶存無機物吸着剤に吸着させることを、特徴とする。

本発明に係る溶存無機物除去システムおよび本発明に係る溶存無機物除去方法では、被処理水に空気を送ることにより、被処理水の酸素の溶解量が増えて処理容器で酸化鉄の量が増え、溶存無機物吸着剤に吸着される溶存無機物の量を増やすことができる。また、温泉水などの被処理水中には、しばしば硫化水素成分が含まれており、硫化水素成分の還元作用は溶存無機物吸着剤への溶存無機物の吸着を妨げる。本発明では、被処理水に空気を送って硫化水素成分を酸化させることにより、硫化水素成分の還元作用による溶存無機物の吸着の妨害を抑えることができる。本発明は、特に、被処理水中に溶存するヒ素の除去に効果的である。

本発明に係る溶存無機物除去システムで、前記処理容器は交換可能に構成され、前記処理容器から溶存無機物を吸着した溶存無機物吸着剤を含む被処理水を受け、凝集剤により凝集した被処理水中の固相を沈殿させて液相と分離させる沈殿槽を有することが好ましい。

また、本発明に係る溶存無機物除去方法では、溶存無機物を前記溶存無機物吸着剤に吸着させた後、溶存無機物を吸着した溶存無機物吸着剤を含む被処理水に凝集剤を加え、凝集した被処理水中の固相を沈殿させて液相と分離させることが好ましい。

この固相を沈殿させる構成では、溶存無機物を吸着した溶存無機物吸着剤を凝集剤により沈殿させ、液相と分離させることができる。これにより、被処理水を安全な排水にするとともに、溶存無機物の廃棄を容易にすることができる。この場合、溶存無機物を吸着した溶存無機物吸着剤は、例えば、その表面が被処理水の流動により擦れて剥離し、被処理水に含まれることとなる。

本発明に係る溶存無機物除去システムで、前記受槽は空気溶解槽と気泡除去槽とを有し、前記ポンプは前記空気溶解槽の内部の被処理水に空気を送る構成を有し、前記気泡除去槽は前記空気溶解槽から被処理水を受け、前記処理容器に被処理水を送る構成を有することが好ましい。
この構成では、受槽が２つの槽を有し、空気溶解槽で被処理水に空気を送り、気泡除去槽で空気溶解槽から被処理水を受けるので、被処理水に気泡を含ませずに酸素の溶解量を増やし、効果的に溶存無機物を除去することができる。

本発明に係る溶存無機物除去システムで、前記ポンプは第１噴出部と第２噴出部とを有し、前記第１噴出部は前記空気溶解槽の底部付近で底面に沿って空気を噴出し、前記第２噴出部は前記空気溶解槽の底部付近で底面に沿って前記第１噴出部と反対方向に空気を噴出し、前記空気溶解槽の内部で被処理水が回転して攪拌されるよう構成されていることが好ましい。
この構成では、第１噴出部が空気溶解槽の底面に沿って空気を噴出し、第２噴出部が空気溶解槽の底面に沿って第１噴出部と反対方向に空気を噴出して、空気溶解槽の内部で被処理水が回転して攪拌されるようになっているので、被処理水の酸素の溶解量を効果的に増やすことができる。

本発明によれば、従来技術に比べて、さらに効果的に溶存無機物を除去可能な溶存無機物除去システムおよび溶存無機物除去方法を提供することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態を示している。
図１に示すように、溶存無機物除去システムは、廃湯バブリングシステム１と吸着反応システム２と固液分離システム３とから成っている。廃湯バブリングシステム１は、バブリング受槽１１とバブリングポンプ１２と除塵機１３と処理ポンプ１４と圧力計１５と瞬間流量計１６と積算流量計１７と逆止弁１８とを備えている。

図２に示すように、受槽１１は被処理水を貯める函状の容器から成り、受槽１１に隣接して機器室１９が設けられている。受槽１１は、縦方向に伸びる隔壁１１ａにより空気溶解槽１１ｂと気泡除去槽１１ｃとに仕切られている。空気溶解槽１１ｂは、側壁の上部に廃湯水受入口１１ｄを有している。空気溶解槽１１ｂには、オーバーフロー管１１ｅが設けられている。隔壁１１ａは中央より上部寄りの位置に通水孔１１ｆを有し、通水孔１１ｆにより空気溶解槽１１ｂと気泡除去槽１１ｃとは連通している。気泡除去槽１１ｃは、通水孔１１ｆを通して空気溶解槽１１ｂから被処理水を受け、処理ポンプ１４に接続されたパイプ１４ａを通して吸着反応システム２に被処理水を送るようになっている。

バブリングポンプ１２および処理ポンプ１４は、機器室１９に収容され、それぞれ受槽１１の内部に接続されたパイプ１２ａおよび１４ｂに接続されている。バブリングポンプ１２および処理ポンプ１４には、除塵機１３が設けられている。バブリングポンプ１２は、空気溶解槽１１ｂの内部に貯められる被処理水に動力により空気を送るようになっている。バブリングポンプ１２の圧力は、調整可能となっている。バブリングポンプ１２のパイプ１２ａは、第１噴出部１２ｂと第２噴出部１２ｃとを有している。第１噴出部１２ｂは、空気溶解槽１１ｂの底部と側壁とのコーナー付近に設けられ、空気溶解槽１１ｂの底面に沿って空気を噴出するようになっている。第２噴出部１２ｃは、空気溶解槽１１ｂの底部と隔壁１１ａとのコーナー付近に設けられ、空気溶解槽１１ｂの底面に沿って第１噴出部１２ｂと反対方向に空気を噴出するようになっている。この第１噴出部１２ｂおよび第２噴出部１２ｃにより、空気溶解槽１１ｂの内部で被処理水が回転して攪拌されるようになっている。

隔壁１１ａと対向する気泡除去槽１１ｃの側面の下部には送水孔１１ｇが設けられ、送水孔１１ｇはパイプ１４ｂを介して処理ポンプ１４に接続されている。処理ポンプ１４の送水側には圧力計１５と瞬間流量計１６と積算流量計１７と逆止弁１８とを介して吸着反応システム２が接続されており、吸着反応システム２は気泡除去槽１１ｃから送られた被処理水を受けるようになっている。

吸着反応システム２は筒状の処理容器（吸着塔）２１を有し、処理容器２１の内部には溶存無機物吸着剤２２が水圧により流動可能な状態で充填されている。被処理水のヒ素濃度が高い場合には、複数の処理容器２１を連続させて用いてもよい。溶存無機物吸着剤２２は、鋼鉄の旋盤による切り屑（切りこ）から成っており、例えば、巾２．５乃至３ミリ、長さ５ミリの鋼鉄の薄片が直径１〜３ミリ程度の螺旋状に巻かれて成っている。溶存無機物吸着剤２２は、ヒ素の吸着効果を高め、生成物の沈降性を良好にするために、吸着材表面に黒錆が生成するように条件を調整する。条件の調整は、ポンプの圧力を調整してバブリングの強弱を調整して行うことができる。鉄系の溶存無機物吸着剤は、鉄合金、鉄または酸化鉄から成り、ヒ素を吸着する効果を有する。

図１に示すように、処理容器２１は、側面下部に入口２１ａを有し、入口２１ａに気泡除去槽１１ｃからのパイプ１４ａが接続されている。処理容器２１は、側面上部に出口２１ｂを有し、出口２１ｂに固液分離システム３が接続されている。処理容器２１は、入口２１ａおよび出口２１ｂに着脱可能に接続されており、交換可能となっている。固液分離システム３は、凝集槽３１と沈殿槽３２とを有している。出口２１ｂと凝集槽３１とを接続するパイプ３３には、水酸化ナトリウムの添加口３４が接続されている。ｐＨ８以下の被処理水に対しては、水酸化ナトリウムを添加して、ｐＨを約８に調整する。

凝集槽３１には、液状の凝集剤３５を注入可能となっている。凝集槽３１は、処理容器２１から、溶存無機物を吸着した溶存無機物吸着剤２２を含む被処理水を受ける。沈殿槽３２は、凝集槽３１から凝集剤３５を添加した被処理水が送られ、凝集剤により凝集した被処理水中の固相を沈殿させて液相と分離させる。液相は、排水処理がなされる。

次に、作用について説明する。
図１に示す溶存無機物除去システムでは、温泉廃湯水が廃湯水受入口１１ｄから空気溶解槽１１ｂに送られ、空気溶解槽１１ｂに被処理水が貯められる。空気溶解槽１１ｂに貯められた被処理水に、バブリングポンプ１２により空気を送る。これにより、処理容器２１の被処理水中の酸素の溶解量を増えて処理容器２１で酸化鉄の量が増え、溶存無機物吸着剤２２に吸着されるヒ素の量を増やすことができる。また、温泉水などの被処理水中には、しばしば硫化水素成分が含まれており、硫化水素成分の還元作用は溶存無機物吸着剤２２の表面を硫化物が覆うことにより、無機物吸着剤２２へのヒ素の吸着を妨げる。この溶存無機物除去システムでは、被処理水に空気を送って硫化水素成分を酸化させることにより、硫化水素成分の還元作用でヒ素の吸着の妨害を抑えることができる。

受槽１１は２つの槽を有し、空気溶解槽１１ｂで被処理水に空気を送り、気泡除去槽１１ｃで空気溶解槽１１ｂから被処理水を受けるので、被処理水に気泡を含ませずに酸素の溶解量を増やし、効果的に溶存無機物を除去することができる。

さらに、バブリングポンプ１２により、第１噴出部１２ｂが空気溶解槽１１ｂの底面に沿って空気を噴出し、第２噴出部１２ｃが空気溶解槽１１ｂの底面に沿って第１噴出部１２ｂと反対方向に空気を噴出して、空気溶解槽１１ｂの内部で被処理水が回転して攪拌されるようになっているので、被処理水の酸素の溶解量を効果的に増やすことができる。こうして、従来技術に比べて、さらに効果的に溶存無機物を除去することができる。

受槽１１の被処理水は、処理ポンプ１４の圧力で処理容器２１に送られる。処理容器２１では、処理ポンプ１４の圧力により溶存無機物吸着剤２２が被処理水とともに処理容器２１の内部で流動する。溶存無機物吸着剤２２は、流動により表面が擦れて、吸着した部分を剥離させ、吸着効果を保つことができる。このとき、溶存無機物を吸着した溶存無機物吸着剤は、その表面が被処理水の流動により擦れて剥離し、被処理水に含まれることとなる。

処理された水は、溶存無機物を吸着し擦れて剥離した溶存無機物吸着剤を含み、凝集槽３１で凝集剤３５と混合された後、沈殿槽３２で固液分離される。沈殿槽３２では、溶存無機物を吸着した溶存無機物吸着剤２２を凝集剤により沈殿させ、液相と分離させることができる。沈殿槽３２は、タイマーにて一定処理時間毎に排泥を行う。回収された汚泥は、焼却廃棄処分され、溶存無機物の廃棄が容易である。こうして分離された液相は、ヒ素が除去されて排出基準値以下の安全な排水となり、川や下水などに廃棄することができる。

バブリングを行った場合と行わない場合とで、ヒ素除去効果の差を比較したところ、バブリングを行わない場合には、処理前の水の酸化還元電位（ＯＲＰ）は４１７ｍＶ乃至３７９ｍＶ（水素電極基準）で、処理容器２１で処理済みの水の酸化還元電位は２２ｍＶ乃至１８ｍＶであったのに対し、バブリングを行った場合には、処理前の水の酸化還元電位は３７５ｍＶ乃至３３１ｍＶになった。処理容器２１で処理済みの水の酸化還元電位は−２８ｍＶ乃至−２６ｍＶになった。

本発明の実施の形態の溶存無機物除去システムの概要図である。 図１の溶存無機物除去システムの受槽を水平方向に切断して示す説明断面図である。

符号の説明

１ 廃湯バブリングシステム
２ 吸着反応システム
３ 固液分離システム
１１ バブリング受槽
１１ａ 隔壁
１１ｂ 空気溶解槽
１１ｃ 気泡除去槽
１２ バブリングポンプ
１３ 除塵機
１４ 処理ポンプ
１５ 圧力計
１６ 瞬間流量計
１７ 積算流量計
１８ 逆止弁
１９ 機器室
１２ａ パイプ
１２ｂ 第１噴出部
１２ｃ 第２噴出部
２１ 処理容器（吸着塔）
２２ 溶存無機物吸着剤
３１ 凝集槽
３２ 沈殿槽

Claims (6)

1. 被処理水の溶存無機物を吸着剤で除去する溶存無機物除去システムであって、
   被処理水を貯めるための受槽と、
   内部に鉄系の溶存無機物吸着剤を有し前記受槽から被処理水を受ける処理容器と、
   前記受槽に貯められる被処理水に空気を送るためのポンプとを、
   有することを特徴とする溶存無機物除去システム。
2. 前記処理容器は交換可能に構成され、前記処理容器から溶存無機物を吸着した溶存無機物吸着剤を含む被処理水を受け、凝集剤により凝集した被処理水中の固相を沈殿させて液相と分離させる沈殿槽を有することを、
   特徴とする請求項１記載の溶存無機物除去システム。
3. 前記受槽は空気溶解槽と気泡除去槽とを有し、前記ポンプは前記空気溶解槽の内部の被処理水に空気を送る構成を有し、前記気泡除去槽は前記空気溶解槽から被処理水を受け、前記処理容器に被処理水を送る構成を有することを、
   特徴とする請求項１または２記載の溶存無機物除去システム。
4. 前記ポンプは第１噴出部と第２噴出部とを有し、前記第１噴出部は前記空気溶解槽の底部付近で底面に沿って空気を噴出し、前記第２噴出部は前記空気溶解槽の底部付近で底面に沿って前記第１噴出部と反対方向に空気を噴出し、前記空気溶解槽の内部で被処理水が回転して攪拌されるよう構成されていることを、
   特徴とする請求項３記載の溶存無機物除去システム。
5. 溶存無機物を含む被処理水に空気を送って溶解させた後、その被処理水を、内部に鉄系の溶存無機物吸着剤を有する処理容器に送り、被処理水中の溶存無機物を前記溶存無機物吸着剤に吸着させることを、特徴とする溶存無機物除去方法。
6. 溶存無機物を前記溶存無機物吸着剤に吸着させた後、溶存無機物を吸着した溶存無機物吸着剤を含む被処理水に凝集剤を加え、凝集した被処理水中の固相を沈殿させて液相と分離させることを、特徴とする請求項５記載の溶存無機物除去方法。