JP2012066160A - 飲料用水の製造工程における活性炭の脱塩素能力回復維持方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】逆浸透膜処理された処理水に塩素剤を添加し、その後、活性炭を備えた脱塩素処理槽に通水することにより脱塩素処理する工程を備えた飲料用水の製造工程において、脱塩素処理槽に供給する水に酸を添加して脱塩素処理槽に通水することにより、活性炭の脱塩素能力を回復乃至維持することを特徴とする、飲料用水の製造工程における活性炭の脱塩素能力回復維持方法を提案する。
【選択図】図1
Description
このような脱塩水を製造するための脱塩方法として、イオン交換樹脂法や逆浸透膜法などを挙げることができるが、イオン交換樹脂法は定期的な薬品再生を必要とするなど運転管理が煩雑であることから、逆浸透膜法が採用されることが増えている。
しかし、残留塩素は独特の塩素臭を有しており、また、製品の味を変質させる場合もあるため、飲料水製造業の用水利用の最終段階では残留塩素を除去する脱塩素処理が行われている。
また、特許文献2において、逆浸透膜処理の前処理として生物活性炭塔を配置し、該生物活性炭の流入水を水温10〜35℃、pH4〜8、残留塩素0.5〜5mg/リットルとすることを特徴とする技術が開示されている。
第1の実施形態の一例に係る飲料用水の製造方法(以下「本製法1」と称する)は、 原料水を逆浸透膜処理する脱塩工程と、逆浸透膜処理された処理水に塩素剤を添加する消毒工程と、消毒工程で得られた消毒水を、活性炭を備えた脱塩素処理槽に通水することにより脱塩素処理する脱塩素工程とを備えた飲料用水の製造方法において、消毒工程で得られた消毒水に酸を添加して酸添加消毒水とし、該酸添加消毒水を前記脱塩素処理槽に通水することにより、活性炭の脱塩素能力を回復乃至維持することを特徴とする飲料用水の製造方法である(図1及び図2参照)。
但し、各工程の順番は適宜変更することが可能であるし、他の工程を追加することも可能である。例えば、消毒工程で得られた消毒水を所定時間貯留しておく貯留工程を、脱塩素工程の前に挿入することができる。
逆浸透膜処理は、供給水を高圧下で膜透過水と濃縮水に膜分離する処理操作であり、逆浸透膜処理の方法及び装置は、現在公知のものを適宜採用すればよい。
そこで、溶性ケイ酸の溶解度を高めるために、逆浸透膜処理工程に供給する水のpHを高くして水回収率を高くするのが好ましい。この際、逆浸透膜処理工程に供給する水のpHを9.0以上にすれば、溶性ケイ酸の溶解度を高める効果を得ることができる一方、pHを一定以上に高くし過ぎても、水回収率の向上に繋がらない反面、後工程において塩素の消毒効果が低下するため塩素濃度を高くする必要が生じる。かかる観点から、逆浸透膜処理工程に供給する水のpHを9.0〜10.5、中でも9.5〜10.5に調整するのが好ましい。
この際、pH調整に用いるアルカリ剤としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの水酸化物、重炭酸ナトリウムなどの炭酸塩などを挙げることができる。これらに限定するものではない。特に水酸化ナトリウムが好適である。
本工程では、逆浸透膜処理された処理水に塩素剤を添加し、水中塩素濃度を0.1〜10.0mg/リットルに調整するのが好ましい。
水中塩素濃度、すなわち残留塩素量が0.1mg/リットル以上であれば、後工程における用水貯留槽や配管などの用水貯留工程において菌繁殖を防止することができる。他方、残留塩素量が10.0mg/リットルよりも多くても、菌繁殖防止効果の向上には繋がらず、後段の脱塩素処理工程の活性炭等の処理寿命を低下させることになる。
このような観点から、塩素剤の添加量としては、水中塩素濃度を0.1〜10.0mg/リットルに調整する量であるのが好ましく、中でも1.0mg/リットル以上、或いは5.0mg/リットル以下、その中でも特に3.0mg/リットル以下であるのがさらに好ましい。
本製法1においては、消毒工程で得られた消毒水に酸を添加し、得られた酸添加消毒水を脱塩素工程に供給する処理を適宜タイミングで導入する、好ましくは定期的に実施ことが重要である。
炭酸を添加する際は、炭酸ガスを吹き込んだ炭酸水を添加するようにしてもよいし、また、炭酸ガスを直接水に吹き込んでもよい。
中でもpH5.8以上、或いは8.6以下、その中で特にpH7.0以上、或いは8.6以下に調整するのが好ましい
中でも好ましくは、月1回以上の頻度で1時間以上8時間以内連続して実施するのがよく、その中でも、週1回以上の頻度で1時間以上8時間以内連続して実施するのがさらによく、その中でも特に、日1回以上の頻度で1時間以上8時間以内連続して実施するのがさらに好ましい。
脱塩素工程では、塩素を含有した消毒水を、活性炭を備えた脱塩素処理槽に通すことにより、塩素濃度を低下させることができ、具体的には、残留塩素濃度を0.05mg/リットル以下、好ましくは0.01mg/リットル以下、その中でも好ましくは0.005mg/リットル以下まで低下させることができる。
消毒工程で得られた消毒水をすぐに飲料製造用に使用することは稀であり、貯留槽などで適宜時間貯留した後、使用するのが通常である。
例えば本製法1においては、消毒工程で得られた消毒水を一旦貯留し(貯留工程)、その後、消毒水に酸を添加して脱塩素工程に供するようにしてもよいし、また、消毒工程で得られた消毒水に酸を添加して酸添加消毒水とした後、酸添加消毒水を一旦貯留し(貯留工程)、その後、当該酸添加消毒水を脱塩素工程に供するようにしてもよい。
後述する実施例で確かめられているように、消毒水に酸を添加して酸添加消毒水とした状態で貯留すると、酸を添加しないで貯留した場合に比べて殺菌効果が高まるため、塩素濃度を抑えることができ、その結果、脱塩素工程の負担を軽減することができる。よって、消毒工程で得られた消毒水に酸を添加して酸添加消毒水とした後、酸添加消毒水を一旦貯留し、その後、当該酸添加消毒水を脱塩素工程に供するのが特に好ましい。
上記とは異なる本発明の実施形態の一例に係る飲料用水の製造方法(以下「本製法2」と称する)は、原料水を逆浸透膜処理する脱塩工程と、逆浸透膜処理された処理水に塩素剤を添加する消毒工程と、消毒工程で得られた消毒水を、活性炭を備えた脱塩素処理槽に通水することにより脱塩素処理する脱塩素工程とを備えた飲料用水の製造方法において、逆浸透膜処理された処理水に塩素剤を添加すると共に酸を添加して酸添加消毒水とした後、前記脱塩素工程にて、該酸添加消毒水を前記脱塩素処理槽に通水することにより、活性炭の脱塩素能力を回復乃至維持することを特徴とする飲料用水の製造方法である。
但し、各工程の順番は適宜変更することも可能であるし、他の工程を追加することも可能である。例えば、酸添加消毒水を所定時間貯留しておく貯留工程を、脱塩素工程の前に挿入することができる。
本製法2においては、酸を添加してpHを9.0未満とする酸添加工程を、貯留工程の前段で行うのが好ましい。これにより、次亜塩素酸及び次亜塩素酸イオンの殺菌効果を向上させることができるため、より菌繁殖防止効果の高い処理、若しくは塩素剤添加量を低減したより経済性の高い処理を行うことができる。
活性炭の脱塩素能力の指標として、塩素半減層厚(ドイツ国家規格DIN19603(1963年))が知られている。この指標は、流入水の残留塩素濃度を半分の濃度にするために要する活性炭層厚のセンチメートル数で定義される(下記式(v)参照)。
Gg:粒状活性炭の残留塩素半減層厚(cm)
t:活性炭層厚(cm)
u:原水の残留塩素濃度(mg/リットル)
ν:通水29分後の処理水の残留塩素濃度(mg/リットル)
(試験条件):pH:7.0、u:2.5mg/リットル、通水LV:36m/hour
本発明において、「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含する。
また、本発明において、「X以上」(Xは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「好ましくはYより小さい」の意を包含する。
千葉県袖ケ浦市の水道水に水酸化ナトリウムを添加してpH値を9.5〜10.5に調整した。この水を、日東電工製NTR−759HR逆浸透膜エレメントを使用した逆浸透膜処理装置で脱塩して得られた処理水に、遊離残留塩素が2.0〜2.5mg/リットルとなるように次亜塩素酸ナトリウム溶液を添加し、22〜25℃にて滞留時間2時間の用水貯留槽に貯留した。その後、荏原エンジニアリングサービス(株)製の粒状活性炭エバダイヤLG−10SC(塩素半減層厚(DIN19603準拠):2.5cm、活性炭の平均径:1.0mm、均等係数:1.5)を充填した脱塩素処理装置に、線速度LV(Linear Velocity:通水断面積当りの通水量[m3/m2/hour])20m/hour、空塔速度SV(Space Velocity:充填容積当りの通水量[m3/m3/hour])20hour−1で通水して脱塩素処理を行い、飲料用水を得た。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.15mg/リットルであり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は55.8cmであった。また、用水貯留槽の一般細菌検出は陰性であった。
図2に示すように、脱塩素処理装置に供給する水に、1週間毎に8時間連続して炭酸ガスを添加してpH6.5とした以外は、比較例1と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は19.0cmであった。
図1に示すように、脱塩素処理装置に供給する水に、1ヶ月毎に8時間連続して硫酸を添加してpH6.5とした以外は、比較例1と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は19.5cmであった。
図1に示すように、脱塩素処理装置に供給する水に、毎日1回8時間連続して塩酸を添加してpH6.5とした以外は、比較例1と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は18.5cmであった。
図2に示すように、脱塩素処理装置に供給する水に、1ヶ月毎に8時間の期間連続して炭酸ガスを添加してpH6.5とした以外は、比較例1と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は19.4cmであった。
図2に示すように、脱塩素処理装置に供給する水に、毎日1回1時間連続して炭酸ガスを添加してpH6.5とした以外は、比較例1と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は19.5cmであった。
図4に示すように、用水貯留槽に貯留前の水に、1週間毎に8時間の期間連続して炭酸ガスを添加してpH6.5とした以外は、比較例1と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は19,4cmであった。
図3に示すように、用水貯留槽に貯留前の水に、1ヶ月毎に8時間連続して硫酸を添加してpH6.5とした以外は、比較例1と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は20.0cmであった。
図3に示すように、用水貯留槽に貯留前の水に、毎日1回8時間連続して塩酸を添加してpH6.5とした以外は、比較例1と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は18.0cmであった。
図4に示すように、用水貯留槽に貯留前の水に、1ヶ月毎に8時間の期間連続して炭酸ガスを添加してpH6.5とした以外は、比較例1と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は19.8cmであった。
図4に示すように、用水貯留槽に貯留前の水に、毎日1回2時間連続して炭酸ガスを添加してpH6.5とした以外は、比較例1と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は19.3cmであった。
千葉県袖ケ浦市の水道水に水酸化ナトリウムを添加してpH値を9.5〜10.5に調整した。この水を日東電工製NTR−759HR逆浸透膜エレメントを使用した逆浸透膜処理装置で脱塩して得られた処理水に、遊離残留塩素を2.0〜2.5mg/リットルとなるように次亜塩素酸ナトリウム溶液を添加し、22〜25℃にて滞留時間2時間の用水貯留槽に貯留した。その後、市販の活性炭素繊維を充填したカートリッジフィルター式の脱塩素処理装置に、線速度LV(Linear Velocity : 通水断面積当りの通水量[ m3/m2/hour])100m/hourで通水して脱塩素処理を行って飲料用水を製造した。
通水開始2カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.40mg/リットルであった。
図2に示すように、脱塩素処理装置に通水する水に、1週間毎に8時間の期間連続して炭酸ガスを添加してpH6.5とした以外は、比較例2と同様に飲料用水を製造した。
通水開始2カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であった。
図1に示すように、脱塩素処理装置に通水する水に、1ヶ月毎に8時間の期間連続して硫酸を添加してpH6.5とした以外は、比較例2と同様に飲料用水を製造した。
通水開始2カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であった。
図1に示すように、脱塩素処理装置に通水する水に、毎日1回8時間連続して塩酸を添加してpH6.5とした以外は、比較例2と同様の条件に飲料用水を製造した。
通水開始2カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であった。
図4に示すように、用水貯留槽に貯留前の水に、1週間毎に8時間の期間連続して炭酸ガスを添加してpH6.5とした以外は、比較例2と同様に飲料用水を製造した。
通水開始2カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であった。
図3に示すように、用水貯留槽に貯留前の水に、1ヶ月毎に8時間の期間連続して硫酸を添加してpH6.5とした以外は、比較例2と同様に飲料用水を製造した。
通水開始2カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であった。
図3に示すように、用水貯留槽に貯留前の水に、毎日1回8時間連続して塩酸を添加してpH6.5とした以外は、比較例2と同様に飲料用水を製造した。
通水開始2カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であった。
千葉県袖ケ浦市の水道水に水酸化ナトリウムを添加してpH値を9.5〜10.5に調整した。この水を日東電工製NTR−759HR逆浸透膜エレメントを使用した逆浸透膜処理装置で脱塩して得られた処理水に、遊離残留塩素を0.1〜0.5mg/リットルとなるように次亜塩素酸ナトリウム溶液を添加し、22〜25℃にて滞留時間2時間の用水貯留槽に貯留した。その後、荏原エンジニアリングサービス(株)製の粒状活性炭エバダイヤLG−10SC(塩素半減層厚(DIN19603準拠):2.5cm、活性炭の平均径:1.0mm、均等係数:1.5)を充填した脱塩素処理装置に、線速度LV(Linear Velocity:通水断面積当りの通水量[m3/m2/hour])20m/hour、空塔速度SV(Space Velocity:充填容積当りの通水量[m3/m3/hour])20hour−1で通水して脱塩素処理を行って飲料用水を得た。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.1mg/リットルであり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は50.2cmであった。また、用水貯留槽の一般細菌検出は陽性であった。
図3に示すように、用水貯留槽に貯留前の水に、1ヶ月毎に8時間連続して塩酸を添加してpH6.5とした以外は、比較例3と同様に飲料用水を製造した。
通水開始6カ月後の脱塩素処理水の残留塩素は0.05mg/リットル未満であり、充填活性炭のpH10.5における塩素半減層厚は17.1cmであった。なお、用水貯留槽の一般細菌検出は陰性であり、用水貯留槽のpHを6.5とすることにより、遊離残留塩素が0.1〜0.5mg/リットルであっても、比較例1における遊離残留塩素を2.0〜2.5mg/リットルの場合と同様の消毒効果が得られた。
比較例1と、これと同じフローにおいて、逆浸透膜処理装置に供給する水に酸を添加した実施例1〜10とを比較すると、逆浸透膜処理装置に供給する水に酸を添加することによって、逆浸透膜処理装置の処理層の塩素半減層厚を顕著に減少させることができ、20cm以下にまで脱塩素能力を回復させることができた。比較例2と実施例11〜16を比較しても同様であった。
また、酸を添加する頻度は、少なくとも月に1回以上の頻度で実施すればよく、実施時間は1時間以上連続して実施すれば、効果を得られるものと考えることができる。
10:制御計、11:残留塩素計、12:酸剤貯槽、13:薬注ポンプ、14:制御計、
15:pH計、16:原水、17:脱塩素水、18:炭酸ガス貯槽、19:電磁流量計
Claims (10)
- 逆浸透膜処理された処理水に塩素剤を添加し、その後、活性炭を備えた脱塩素処理槽に通水することにより脱塩素処理する工程を備えた飲料用水の製造工程において、脱塩素処理槽に供給する水に酸を添加して脱塩素処理槽に通水することにより、活性炭の脱塩素能力を回復乃至維持することを特徴とする、飲料用水の製造工程における活性炭の脱塩素能力回復維持方法。
- 活性炭を備えた脱塩素処理槽の通水pHにおける残留塩素半減層厚を20cm以下に回復乃至維持することを特徴とする請求項1記載の活性炭の脱塩素能力回復維持方法。
- 脱塩素処理槽に供給する水に酸を添加する処理は、月に1回以上の頻度で、且つ1時間以上連続して実施することを特徴とする請求項1又は2に記載の活性炭の脱塩素能力回復維持方法。
- 脱塩素処理槽に供給する水に添加する酸は、硫酸、塩酸又は炭酸であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の活性炭の脱塩素能力回復維持方法。
- 原料水を逆浸透膜処理する脱塩工程と、逆浸透膜処理された処理水に塩素剤を添加する消毒工程と、消毒工程で得られた消毒水を、活性炭を備えた脱塩素処理槽に通水することにより脱塩素処理する脱塩素工程とを備えた飲料用水の製造方法において、
消毒工程で得られた消毒水に酸を添加して酸添加消毒水とし、該酸添加消毒水を前記脱塩素処理槽に通水することにより、活性炭の脱塩素能力を回復乃至維持することを特徴とする飲料用水の製造方法。 - 原料水を逆浸透膜処理する脱塩工程と、逆浸透膜処理された処理水に塩素剤を添加する消毒工程と、消毒工程で得られた消毒水を、活性炭を備えた脱塩素処理槽に通水することにより脱塩素処理する脱塩素工程とを備えた飲料用水の製造方法において、
逆浸透膜処理された処理水に塩素剤を添加すると共に酸を添加して酸添加消毒水とした後、前記脱塩素工程にて、該酸添加消毒水を前記脱塩素処理槽に通水することにより、活性炭の脱塩素能力を回復乃至維持することを特徴とする飲料用水の製造方法。 - 脱塩素工程の前に、酸と塩素を含有する酸添加消毒水を貯留する貯留工程を備えた請求項5又は6に記載の飲料用水の製造方法。
- 活性炭を備えた脱塩素処理槽の通水pHにおける残留塩素半減層厚を20cm以下に維持乃至回復することを特徴とする請求項5〜7の何れかに記載の飲料用水の製造方法。
- 酸を添加する処理は、月に1回以上の頻度で、且つ1時間以上連続して実施することを特徴とする請求項5〜8の何れかに記載の飲料用水の製造方法。
- 添加する酸は、硫酸、塩酸又は炭酸であることを特徴とする請求項5〜9の何れかに記載の飲料用水の製造方法。
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