JP2015003289A

JP2015003289A - 水処理方法及び装置

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Publication number: JP2015003289A
Application number: JP2013129204A
Authority: JP
Inventors: 直輝太田; Naoteru Ota
Original assignee: Maezawa Industries Inc
Current assignee: Maezawa Industries Inc
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2015-01-08
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: JP6169903B2

Abstract

【課題】イオン交換樹脂の性能を十分に活用することができ、臭気物質や溶解性有機成分の濃度が高い原水を効率よく処理することができる水処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】あらかじめ設定された流速で上昇する水中で沈降する陰イオン交換樹脂と水に同伴されて上昇する活性炭とを使用し、臭気物質及び溶解性有機成分を含む原水に活性炭を混合する活性炭混合工程と、イオン交換樹脂を混合する陰イオン交換樹脂混合工程と、上昇流中で陰イオン交換樹脂を選択的に原水から分離する陰イオン交換樹脂分離工程と、陰イオン交換樹脂分離手段で分離した陰イオン交換樹脂を陰イオン交換樹脂混合手段に返送する陰イオン交換樹脂返送工程とを含む水処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理方法及び装置に関し、詳しくは、イオン交換樹脂及び活性炭を使用した水処理方法及び装置に関する。

カビ臭などの臭気物質やトリハロメタンの生成原因などとなる溶解性有機成分を含む原水を処理するための水処理装置として、原水に粉末状の活性炭及び粉末状のイオン交換樹脂を同時に混合し、前記臭気物質や溶解性有機成分を活性炭やイオン交換樹脂に吸着させた後、固液分離手段で活性炭及びイオン交換樹脂を固液分離することにより、臭気物質や溶解性有機成分を除去した処理水を得る水処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−２３００３８号公報

しかし、特許文献１に記載された水処理装置では、固液分離手段で活性炭及びイオン交換樹脂を同時に固液分離するため、イオン交換樹脂を再生して再利用する際には、固液分離手段の後段でイオン交換樹脂を活性炭から分離しなければならず、イオン交換樹脂の再利用が困難であり、設備的なコストも上昇することになる。また、イオン交換樹脂の性能を十分に活用することができず、イオン交換樹脂の無駄も多くなっていた。

そこで本発明は、イオン交換樹脂の性能を十分に活用することができ、臭気物質や溶解性有機成分の濃度が高い原水を効率よく処理することができる水処理方法及び装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の水処理方法は、臭気物質及び溶解性有機成分を含む原水を活性炭及び陰イオン交換樹脂を使用して除去処理する水処理方法において、あらかじめ設定された流速で上昇する水中で沈降する陰イオン交換樹脂と水に同伴されて上昇する活性炭とを使用し、前記原水に前記活性炭を混合する活性炭混合工程と、前記原水に前記陰イオン交換樹脂を混合する陰イオン交換樹脂混合工程と、該陰イオン交換樹脂混合手段より原水の流れ方向下流側で、上昇流中で前記陰イオン交換樹脂を選択的に原水から分離する陰イオン交換樹脂分離工程と、該陰イオン交換樹脂分離手段で分離した陰イオン交換樹脂を前記陰イオン交換樹脂混合手段に返送して原水に混合する陰イオン交換樹脂返送工程とを含むことを特徴としている。

また、本発明の水処理装置は、臭気物質及び溶解性有機成分を含む原水を活性炭及び陰イオン交換樹脂を使用して除去処理する水処理装置において、あらかじめ設定された流速で上昇する水中で沈降する陰イオン交換樹脂と水に同伴されて上昇する活性炭とを使用し、前記原水に前記活性炭を混合する活性炭混合手段と、前記原水に前記陰イオン交換樹脂を混合する陰イオン交換樹脂混合手段と、該陰イオン交換樹脂混合手段より原水の流れ方向下流側で、上昇流中で前記陰イオン交換樹脂を選択的に原水から分離する陰イオン交換樹脂分離手段と、該陰イオン交換樹脂分離手段で分離した陰イオン交換樹脂を前記陰イオン交換樹脂混合手段に返送して原水に混合する陰イオン交換樹脂返送手段とを備えていることを特徴としている。

本発明によれば、水に対する性状が異なる活性炭と陰イオン交換樹脂とを使用し、上昇流中で陰イオン交換樹脂のみを沈降分離するようにしているので、分離した陰イオン交換樹脂を再利用でき、原水中の臭気物質及び溶解性有機成分を効率よく処理することができる。

本発明の水処理方法を実施するための水処理装置の第１形態例を示す説明図である。本発明の水処理方法を実施するための水処理装置の第２形態例を示す説明図である。本発明の水処理方法を実施するための水処理装置の第３形態例を示す説明図である。

図１の第１形態例に示す水処理装置は、原水の流れ方向上流側から順に、原水に活性炭を混合する活性炭混合手段である活性炭混合槽１１と、前記原水に陰イオン交換樹脂を混合する陰イオン交換樹脂混合手段である陰イオン交換樹脂混合槽１２と、活性炭及び陰イオン交換樹脂が混合している原水を、あらかじめ設定された流速の上昇流とすることにより、原水から陰イオン交換樹脂を選択的に分離する陰イオン交換樹脂分離手段である陰イオン交換樹脂分離槽１３と、活性炭を原水から分離する活性炭分離手段である固液分離手段、例えば粉末活性炭を分離可能な分離膜１４ａを備えた活性炭分離槽１４とを備えるとともに、陰イオン交換樹脂分離槽１３で槽底部に沈降して分離した陰イオン交換樹脂を前記陰イオン交換樹脂混合槽１２に返送する陰イオン交換樹脂返送手段である陰イオン交換樹脂返送経路１５を備えている。

活性炭混合槽１１は、原水流入経路２１から活性炭混合槽１１に流入する原水に、活性炭導入経路２２から活性炭を導入し、撹拌機２３で撹拌することによって原水と活性炭とを混合する。活性炭導入経路２２から導入する活性炭は、前記陰イオン交換樹脂分離槽１３における原水の上昇流中で、原水に同伴されて上昇する性状を有する活性炭であれば、任意の形状の活性炭を使用することができ、例えば、この種の水処理に一般的に用いられている粉末活性炭を使用することができる。

陰イオン交換樹脂混合槽１２は、活性炭混合槽１１で活性炭が混合され、ポンプ２４Ｐを備えた経路２４から陰イオン交換樹脂混合槽１２に導入される活性炭混合原水に、陰イオン交換樹脂導入経路２５から陰イオン交換樹脂を導入し、撹拌機２６で撹拌することによって原水及び活性炭と陰イオン交換樹脂とを十分に混合し、原水中の臭気物質及び溶解性有機成分を活性炭及び陰イオン交換樹脂にそれぞれ吸着させて原水中から除去するようにしている。陰イオン交換樹脂導入経路２５から導入する陰イオン交換樹脂は、前記陰イオン交換樹脂分離槽１３における原水の上昇流中で沈降する性状を有する陰イオン交換樹脂を使用する。

陰イオン交換樹脂分離槽１３は、陰イオン交換樹脂混合槽１２の上部に設けた越流部１２ａを越えた後、隔壁１３ａの下部を通って流入した活性炭及び陰イオン交換樹脂が混合した原水を、陰イオン交換樹脂分離槽１３の下部から上部に向かう上昇流とし、この上昇流中で相対的に密度が低い活性炭を上昇する原水に同伴させ、相対的に密度が高い陰イオン交換樹脂を選択的に陰イオン交換樹脂分離槽１３の底部に沈降させるもので、該陰イオン交換樹脂分離槽１３の内部には、上昇流中からの陰イオン交換樹脂の沈降効率を向上させるための斜板１３ｂが設けられている。

活性炭分離槽１４は、陰イオン交換樹脂分離槽１３の上部から経路２７を通って流入した粉末活性炭混合水から粉末活性炭を、分離膜１４ａで原水から分離することにより、臭気物質及び溶解性有機成分を除去した処理水を、処理水導出経路２８から導出する。

陰イオン交換樹脂返送経路１５は、陰イオン交換樹脂分離槽１３の底部に沈降した陰イオン交換樹脂を、原水の一部に同伴させてポンプ１５Ｐによって前記陰イオン交換樹脂混合槽１２に返送するもので、陰イオン交換能力に余裕を残している陰イオン交換樹脂を原水に混合して再利用するようにしている。

臭気物質及び溶解性有機成分を含む原水は、活性炭混合槽１１での活性炭混合工程及び陰イオン交換樹脂混合槽１２での陰イオン交換樹脂混合工程で粉末活性炭及び陰イオン交換樹脂がそれぞれ混合される。原水中の臭気物質及び溶解性有機成分は、混合された粉末活性炭及び陰イオン交換樹脂と接触することにより、これらに吸着させれて原水中からそれぞれ除去される。

原水に混合した陰イオン交換樹脂は、水より重い密度を有するため、陰イオン交換樹脂分離槽１３での陰イオン交換樹脂分離工程で、上昇流を形成する原水中を下降して陰イオン交換樹脂分離槽１３の底部に沈降する。陰イオン交換樹脂分離槽１３の底部に沈降した陰イオン交換樹脂は、ポンプ１５Ｐの作用により陰イオン交換樹脂返送工程が行われ、一部の原水と共に陰イオン交換樹脂返送経路１５に抜き出されて陰イオン交換樹脂混合槽１２に返送される。

また、陰イオン交換樹脂分離槽１３の上昇流に同伴された粉末活性炭は、活性炭分離槽１４での活性炭分離工程で分離される。これにより、粉末活性炭及び陰イオン交換樹脂に臭気物質及び溶解性有機成分をそれぞれ吸着させて除去した処理水を処理水導出経路２８から取り出すことができる。

このように、陰イオン交換樹脂分離槽１３での陰イオン交換樹脂分離工程における上昇流中で水に同伴されて上昇する活性炭を使用するとともに、該上昇流中で沈降する陰イオン交換樹脂を使用し、陰イオン交換樹脂分離槽１３の底部に沈降分離した陰イオン交換樹脂を陰イオン交換樹脂返送経路１５を通して陰イオン交換樹脂混合槽１２に返送する陰イオン交換樹脂返送工程を組み込むことにより、陰イオン交換樹脂が備えるイオン交換能力を十分に活用することができ、陰イオン交換樹脂の使用量を削減できるとともに、陰イオン交換樹脂を再生するための薬剤の使用量も削減でき、陰イオン交換樹脂を再生する際に発生する再生廃液の量も低減することができる。したがって、粉末活性炭及び陰イオン交換樹脂を用いて原水中の臭気物質及び溶解性有機成分を除去する水処理を効率よく低コストで行うことができる。

なお、陰イオン交換能力が低下した陰イオン交換樹脂は、陰イオン交換樹脂返送経路１５などの適宜な位置から抜き出すことにより、周知の再生方法で再生して再利用することが可能であり、粉末活性炭が付着した分離膜１４ａも、周知の再生方法によって再生することができる。

図２は、本発明の第２形態例を示している。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示した水処理装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本形態例に示す水処理装置は、原水流入経路２１に活性炭導入経路２２を接続し、粉末活性炭を分散させた粉末活性炭含有水や、粉末活性炭を混合したスラリーなどの状態とした粉末活性炭含有流体を活性炭導入経路２２から原水流入経路２１内を流れる原水に注入した後、陰イオン交換樹脂混合槽１２において、陰イオン交換樹脂導入経路２５から導入される陰イオン交換樹脂と共に、撹拌機２６によって粉末活性炭を原水と十分に混合させて接触させることにより、原水中に含まれる臭気物質及び溶解性有機成分を粉末活性炭及び陰イオン交換樹脂にそれぞれ吸着させて原水中から除去するようにしている。陰イオン交換樹脂混合槽１２の下流側には、前記第１形態例と同様に、陰イオン交換樹脂分離槽１３及び活性炭分離槽１４が配置されるとともに、陰イオン交換樹脂分離槽１３の底部には、陰イオン交換樹脂返送経路１５が設けられている。

第１形態例及び第２形態例では、臭気物質及び溶解性有機成分を含む原水に対して、活性炭混合工程で活性炭を混合し、陰イオン交換樹脂混合工程で陰イオン交換樹脂を混合し、臭気物質及び溶解性有機成分を粉末活性炭及び陰イオン交換樹脂にそれぞれ吸着させて原水から除去した後、陰イオン交換樹脂を陰イオン交換樹脂分離工程で分離し、粉末活性炭を活性炭分離工程で分離することにより、所定の処理を終えた処理水を取り出すとともに、陰イオン交換樹脂分離工程で分離した陰イオン交換樹脂を陰イオン交換樹脂返送工程で陰イオン交換樹脂混合工程に返送して陰イオン交換樹脂を再利用するようにしている。

図３は、本発明の第３形態例を示している。本形態例における水処理は、原水中に含まれる溶解性有機成分を陰イオン交換樹脂で除去し、陰イオン交換樹脂を分離した後に、原水中に含まれる臭気物質を活性炭で除去する２段構成となっている。

すなわち、原水流入経路２１からの原水は、粉末活性炭と混合することなく陰イオン交換樹脂混合槽１２に導入され、陰イオン交換樹脂導入経路２５から導入される陰イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂返送経路１５から返送された陰イオン交換樹脂と混合され、陰イオン交換樹脂と接触することにより、原水中に含まれる溶解性有機成分が陰イオン交換樹脂の作用で原水中から除去される。次に、陰イオン交換樹脂分離槽１３内で上昇する原水から陰イオン交換樹脂を沈降分離し、陰イオン交換樹脂分離槽１３の底部に沈降分離した陰イオン交換樹脂を陰イオン交換樹脂返送経路１５から陰イオン交換樹脂混合槽１２に返送する。陰イオン交換樹脂分離槽１３で陰イオン交換樹脂を分離した原水は、陰イオン交換樹脂分離槽１３から経路３１を通って活性炭混合槽１１に送られ、活性炭導入経路２２から導入される粉末活性炭が混合される。原水中に含まれる臭気成分を粉末活性炭に吸着させた原水は、経路３２を通って活性炭分離槽１４に導入され、分離膜１４ａで粉末活性炭を分離することによって処理水導出経路２８から処理水が導出される。

この第３形態例では、臭気物質及び溶解性有機成分を含む原水に対して、陰イオン交換樹脂混合工程で原水に陰イオン交換樹脂を混合し、溶解性有機成分を陰イオン交換樹脂に吸着させ、陰イオン交換樹脂分離工程で陰イオン交換樹脂を分離し、分離した陰イオン交換樹脂を陰イオン交換樹脂返送工程で陰イオン交換樹脂混合工程に返送するとともに、陰イオン交換樹脂を分離した原水に活性炭混合工程で活性炭を混合し、活性炭分離工程で活性炭を分離することにより、所定の処理を終えた処理水を取り出している。

このように、活性炭と陰イオン交換樹脂とを同時に原水に混合せず、別々に混合及び分離を行うことによっても、原水中の臭気物質及び溶解性有機成分を効率よく除去することができるとともに、陰イオン交換樹脂の使用効率を向上させることができる。また、陰イオン交換樹脂混合槽１２と陰イオン交換樹脂分離槽１３とを分離して配管などの経路で接続し、両者を接続する経路の途中に活性炭混合槽１１を設けることも可能である。さらに、活性炭の分離は、処理水の使用目的に応じて適宜な手段を選択することができ、活性炭を含んだ状態の処理水を排出することもできる。

１１…活性炭混合槽、１２…陰イオン交換樹脂混合槽、１２ａ…越流部、１３…陰イオン交換樹脂分離槽、１３ａ…隔壁、１３ｂ…斜板、１４…活性炭分離槽、１４ａ…分離膜、１５…陰イオン交換樹脂返送経路、１５Ｐ…ポンプ、２１…原水流入経路、２２…活性炭導入経路、２３…撹拌機、２４…経路、２４Ｐ…ポンプ、２５…陰イオン交換樹脂導入経路、２６…撹拌機、２７…経路、２８…処理水導出経路、３１，３２…経路

Claims

臭気物質及び溶解性有機成分を含む原水を活性炭及び陰イオン交換樹脂を使用して除去処理する水処理方法において、あらかじめ設定された流速で上昇する水中で沈降する陰イオン交換樹脂と水に同伴されて上昇する活性炭とを使用し、前記原水に前記活性炭を混合する活性炭混合工程と、前記原水に前記陰イオン交換樹脂を混合する陰イオン交換樹脂混合工程と、該陰イオン交換樹脂混合手段より原水の流れ方向下流側で、上昇流中で前記陰イオン交換樹脂を選択的に原水から分離する陰イオン交換樹脂分離工程と、該陰イオン交換樹脂分離手段で分離した陰イオン交換樹脂を前記陰イオン交換樹脂混合手段に返送して原水に混合する陰イオン交換樹脂返送工程とを含むことを特徴とする水処理方法。
臭気物質及び溶解性有機成分を含む原水を活性炭及び陰イオン交換樹脂を使用して除去処理する水処理装置において、あらかじめ設定された流速で上昇する水中で沈降する陰イオン交換樹脂と水に同伴されて上昇する活性炭とを使用し、前記原水に前記活性炭を混合する活性炭混合手段と、前記原水に前記陰イオン交換樹脂を混合する陰イオン交換樹脂混合手段と、該陰イオン交換樹脂混合手段より原水の流れ方向下流側で、上昇流中で前記陰イオン交換樹脂を選択的に原水から分離する陰イオン交換樹脂分離手段と、該陰イオン交換樹脂分離手段で分離した陰イオン交換樹脂を前記陰イオン交換樹脂混合手段に返送して原水に混合する陰イオン交換樹脂返送手段とを備えていることを特徴とする水処理装置。