JP2018176141A - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】地下水を十分に浄化することができる水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】地下水を浄化するための水処理装置であって、逆浸透装置と、該逆浸透装置の後段に軟水装置とを備え、前記逆浸透装置は、前記地下水を逆浸透処理するための逆浸透膜を有し、前記軟水装置は、前記逆浸透装置で処理された地下水をイオン交換処理するためのイオン交換樹脂を備えたものであることを特徴とする水処理装置。【選択図】図1

Description

本発明は、水処理装置及び水処理方法、特にアンモニアを含有する地下水を浄化して飲料水とする水処理装置及び水処理方法に関するものである。
従来、地下水を飲料水や工業用水として利用するために、地下水を浄化する処理が行われている。一般的な地下水の浄化処理としては、地下水に次亜塩素酸を添加することで、例えば大腸菌、鉄、マンガン、及びアンモニア等を地下水から除去している。地下水に次亜塩素酸を添加する際には、一般に、水に次亜塩素酸ナトリウムを加えたものを用いる。
ここで、例えばアンモニア(NH)と次亜塩素酸(HClO)との反応を、下記の化学反応式で示す。
NH+HClO→NHCl+H
NHCl+HClO→NHCl+H
NHCl+NHCl→N+3HCl
上記化学反応式で示される通り、1molのアンモニアを分解するには2molの次亜塩素酸が必要となる。即ち、1mg/lのアンモニアを分解するには、10mg/lという膨大な量の次亜塩素酸ナトリウムが必要になる。しかしながら、このような膨大な量の次亜塩素酸ナトリウムを地下水に添加してしまうと、浄化した地下水は水質基準項目の塩素酸の基準値0.6mg/l以下を達成できなくなるため、飲料水として適さないものとなってしまう。
また、アンモニアと次亜塩素酸とが反応する際、一部では下記の化学反応式で示される化学反応が起き、臭気の原因となるトリクロラミンや、亜酸化窒素が生じてしまう問題があった。
NHCl+HClO→NCl+H
NHCl+NHCl+HClO→NO+4HCl
従って、次亜塩素酸を添加して地下水を浄化する際、添加する次亜塩素酸の量を低減することは不可欠であった。そこで、次亜塩素酸の添加量を低減して地下水を浄化する方法として、イオン交換樹脂法、UV・オゾン処理法、生物濾過法といった地下水の浄化方法が提案されている。しかしながら、これらの方法には、効率が悪くなったり、コストが大きくなったり、装置が大型化したりする等の問題があった。
また、特許文献1や特許文献2のように、地下水に添加する次亜塩素酸の量を低減することができる水処理装置も提案されている。
特開2009−066465号公報 特開2012−254427号公報
このように、地下水を十分に浄化することができる水処理装置及び水処理方法が求められてきている。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、地下水を十分に浄化することができる水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では、地下水を浄化するための水処理装置であって、逆浸透装置と、該逆浸透装置の後段に軟水装置とを備え、前記逆浸透装置は、前記地下水を逆浸透処理するための逆浸透膜を有し、前記軟水装置は、前記逆浸透装置で処理された地下水をイオン交換処理するためのイオン交換樹脂を備えた水処理装置を提供する。
本発明の水処理装置は、逆浸透装置の後段に軟水装置を備えているため、逆浸透装置で処理された地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水装置を主に地下水のアンモニアの除去に充てることができるため、逆浸透装置で処理された地下水から、残存するアンモニアを十分に除去することができる。これにより、地下水、特にアンモニアを含有する地下水を、次亜塩素酸を大量に用いることなく十分に浄化することができる。また、軟水装置のイオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水装置のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、水処理装置の小型化が可能となる。
このとき、前記水処理装置は、前記逆浸透膜を洗浄するための洗浄機構を備えたものであることが好ましい。
このように、逆浸透膜を洗浄するための洗浄機構を備えたものであれば、逆浸透膜をバイパス経路で洗浄することができる。
またこのとき、前記水処理装置は、前記軟水装置で処理された地下水を用いて前記イオン交換樹脂を再生させるための再生機構を備えたものであることが好ましい。
このような水処理装置であれば、軟水装置で処理された地下水を用いてイオン交換樹脂の再生を行うものとなるため、安価でイオン交換樹脂を十分に再生させることができる。
またこのとき、前記水処理装置は、さらに、前記逆浸透装置の前段に前記地下水から鉄を除去するための除鉄装置を備え、該除鉄装置は、前記地下水にエアーを供給して鉄を酸化させるためのエアー供給手段と、該エアーが供給された地下水を収容する除鉄用タンクと、該除鉄用タンク内に備えられた除鉄用濾過材とからなるものであることが好ましい。
このように、除鉄装置を備えたものであれば、浄化する地下水が鉄を含有する場合であっても、地下水から鉄や濁質を除去することができる。また、除鉄装置がエアー供給手段と、除鉄用タンクと、除鉄用濾過材とからなるものであれば、次亜塩素酸を添加することなく地下水に含有される鉄を接触酸化により除去できるため、クロラミンを生成することなく十分に地下水から鉄を除去することができる。
またこのとき、前記水処理装置は、前記除鉄装置で処理された地下水を用いて前記除鉄用濾過材を再生させるための再生機構を備えたものであることが好ましい。
このような水処理装置であれば、除鉄装置で処理された地下水を用いて、逆洗浄により簡単に除鉄用濾過材を安価で十分に再生できるものとなる。
またこのとき、前記イオン交換樹脂は、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂であることが好ましい。
イオン交換樹脂がナトリウム型の陽イオン交換樹脂であれば、より確実に地下水からアンモニアを除去することができ、コストも低減できる。また、逆浸透装置で処理された地下水を軟水装置で処理しても、軟水装置で処理された地下水のpHが低下しにくいことから、水質基準項目のpH値の基準値5.8以上8.6以下を容易に達成できる。
またこのとき、前記水処理装置は、さらに、前記軟水装置で処理された地下水に次亜塩素酸を添加するための次亜塩素酸添加手段を備えるものであることが好ましい。
次亜塩素酸添加手段を備えることで、水道法施行規則第17条第3号における残留塩素濃度の基準値0.1mg/l以上を満たすように、軟水装置で処理された地下水に消毒用の次亜塩素酸を添加することができるため、本発明の水処理装置で浄化された地下水を飲料水として使用することができる。
また、本発明では、地下水を浄化する水処理方法であって、前記地下水を、逆浸透膜を用いて逆浸透処理する逆浸透処理工程と、前記逆浸透処理工程で処理した地下水を、イオン交換樹脂を用いてイオン交換処理する軟水処理工程とを含む水処理方法を提供する。
本発明の水処理方法では、逆浸透処理工程を行った後、逆浸透処理工程で処理した地下水に対して軟水処理工程を行うため、逆浸透処理工程で処理した地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水処理工程では、地下水のアンモニアの除去を中心として行うことができるため、逆浸透処理工程で処理した地下水から、残存するアンモニアを十分に除去することができる。これにより、地下水、特にアンモニアを含有する地下水を、次亜塩素酸を大量に用いることなく十分に浄化することができる。また、イオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水処理工程のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、用いる装置も小型のものとすることができる。
このとき、前記逆浸透処理工程を行った後の逆浸透膜を洗浄することが好ましい。
本発明の水処理方法では、逆浸透処理工程で逆浸透膜を用いるので、逆浸透処理工程を行った後の逆浸透膜を洗浄することができる。
またこのとき、前記軟水処理工程を行った後のイオン交換樹脂を、前記軟水処理工程で処理した地下水を用いて再生させることが好ましい。
軟水処理工程で処理した地下水を用いて軟水処理工程を行った後のイオン交換樹脂の再生を行うことで、安価でイオン交換樹脂を十分に再生させることができる。
またこのとき、前記地下水にエアーを供給して鉄を酸化させ、該酸化させた鉄を除鉄用濾過材を用いて除去する除鉄処理工程を行ってから、前記逆浸透処理工程を行うことが好ましい。
浄化する地下水が鉄を含有する場合、このような除鉄処理工程を行うことにより、地下水から鉄や濁質を除去することができる。また、このような除鉄処理工程を行うことにより、次亜塩素酸を添加することなく地下水に含有される鉄を接触酸化により除去できるため、クロラミンを生成することなく十分に地下水から鉄を除去することができる。
またこのとき、前記除鉄処理工程を行った後の除鉄用濾過材を、前記除鉄処理工程で処理した地下水を用いて再生させることが好ましい。
除鉄処理工程を行った後の除鉄用濾過材を、除鉄処理工程で処理した地下水を用いて逆洗浄することにより簡単に除鉄用濾過材を安価で十分に再生させることができる。
またこのとき、前記イオン交換樹脂として、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂を用いることが好ましい。
イオン交換樹脂として、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂を用いることで、より確実に地下水からアンモニアを除去することができ、コストも低減できる。また、逆浸透処理工程で処理した地下水に対して軟水処理工程を行っても、軟水処理工程で処理した地下水のpHが低下しにくいことから、水質基準項目のpH値の基準値5.8以上8.6以下を容易に達成できる。
またこのとき、前記軟水処理工程で処理した地下水に次亜塩素酸を添加することが好ましい。
軟水処理工程で処理した地下水に対し、水道法施行規則第17条第3号における残留塩素濃度の基準値0.1mg/l以上を満たすように、消毒用の次亜塩素酸を添加することができるため、本発明の水処理方法で浄化された地下水を飲料水として使用することができる。
本発明の水処理装置では、地下水、特にアンモニアを含有する地下水を、次亜塩素酸を大量に用いることなく十分に浄化することができる。また、本発明の水処理装置では、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、水処理装置の小型化が可能となる。
また、本発明の水処理方法では、地下水、特にアンモニアを含有する地下水を、次亜塩素酸を大量に用いることなく十分に浄化することができる。また、本発明の水処理方法では、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、用いる装置も小型のものとすることができる。
本発明の水処理装置の一例を示す概略図である。 本発明の水処理装置における除鉄装置の一例を示す概略図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[水処理装置]
まず、本発明の水処理装置について説明する。
ここでは、本発明の水処理装置として、図1に示すような、除鉄装置を備えた水処理装置を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1は本発明の水処理装置の一例を示す概略図である。
図1に示すように、本発明の水処理装置1は、まず、逆浸透装置2と、逆浸透装置2の後段に軟水装置3とを備えている。また、本発明の水処理装置1は、逆浸透装置2の前段に地下水から鉄を除去するための除鉄装置4をさらに備えている。
ここで、除鉄装置4について、図2を参照してさらに詳しく説明する。
図2は本発明の水処理装置における除鉄装置の一例を示す概略図である。図2に示すように、除鉄装置4は、地下水にエアーを供給して鉄を酸化させるためのエアー供給手段11と、エアーが供給された地下水を収容する除鉄用タンク12と、除鉄用タンク12内に備えられた除鉄用濾過材13とからなる。
エアー供給手段11としては、例えばブロワーのように、地下水にエアーを供給して鉄を酸化させることができるものであれば特に限定されない。
除鉄用タンク12としては、エアーが供給された地下水を収容できるものであれば特に限定されないが、図2に示すような上部が開放されたタンクであれば、除鉄用タンク12の上部からエアー抜きをすることができる。もちろん、除鉄用タンク12として、内部が密閉されたタンクを用い、さらに、タンクにエアー抜きを配置して、このエアー抜きを介してタンク内からエアー抜きをする態様としてもよい。
除鉄用濾過材13としては、砂の周りに水酸化鉄が結合したもののような、地下水から酸化された鉄を除去できるものであれば、特に限定されず、公知のものをいずれも使用することができる。
以上説明したような除鉄装置4を備えることにより、鉄を含有する地下水を浄化する際に、逆浸透装置2の前段で地下水から鉄や濁質を除去することができる。特に、次亜塩素酸を添加することなく、地下水に含有される鉄を接触酸化により除去できるため、クロラミンを生成することなく十分に地下水から鉄を除去することができる。なお、浄化する地下水が鉄をほとんど含有しない場合は、本発明の水処理装置1を除鉄装置4を備えた態様としなくともよい。
上記のように除鉄装置で処理された地下水は、図1に示す第一の貯蔵タンク14に送られ、収容される。
ここで、本発明の水処理装置1は、図1に示すように、除鉄装置で処理された地下水を用いて除鉄用濾過材13を再生させるための再生機構15(除鉄用濾過材の再生機構)を備える。この除鉄用濾過材の再生機構15においては、除鉄装置で処理された地下水を、第一の貯蔵タンク14から除鉄用濾過材の再生経路16を介して除鉄装置4に送り、除鉄用濾過材13を逆洗浄する。このような除鉄用濾過材の再生機構15により、除鉄用濾過材を簡単かつ安価で十分に再生できる。
第一の貯蔵タンク14に収容された除鉄装置で処理された地下水は、図1に示すように、ポンプ17によって逆浸透装置2に送られる。なお、本発明の水処理装置1を、除鉄装置4を備えない態様とした場合は、浄化する地下水を直接逆浸透装置2に送る態様とする。
逆浸透装置2は、地下水を逆浸透処理するための逆浸透膜を有するものである。逆浸透膜としては、特に限定されず、公知のものをいずれも使用することができる。
上記のように逆浸透装置2に送られた、除鉄装置で処理された地下水は、逆浸透装置2により逆浸透処理される。この逆浸透処理によって、逆浸透膜を透過しなかった濃縮水は逆浸透装置2から排出され、逆浸透膜を透過した地下水(逆浸透装置で処理された地下水)は、後述するように軟水装置3に送られる。
ここで、水処理装置1においては、図1に示すような洗浄タンク18を設けることで、逆浸透処理した後に、洗浄タンク18と逆浸透装置2との間で洗浄液を循環させる、逆浸透装置2が有する逆浸透膜を洗浄するための洗浄機構19を備える。このように、逆浸透膜を洗浄するための洗浄機構19を備えたものであれば、逆浸透膜をバイパス経路で洗浄することができる。
以上説明したような逆浸透装置2により、地下水からアンモニア、カルシウムやマグネシウム等の塩類、及びマンガンを除去することができる。
上記のように逆浸透装置2で処理された地下水は、次に軟水装置3に送られ、軟水装置3にてイオン交換処理が行われる。
軟水装置3は、逆浸透装置で処理された地下水をイオン交換処理するためのイオン交換樹脂を備えたものである。イオン交換樹脂は、逆浸透装置2で処理された地下水をイオン交換処理できるものであれば、特に限定されないが、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂であることが好ましい。イオン交換樹脂がナトリウム型の陽イオン交換樹脂であれば、より確実に地下水から逆浸透装置では処理しきれなかったアンモニアを除去することができ、コストも低減できる。また、逆浸透装置で処理された地下水を軟水装置で処理しても、軟水装置で処理された地下水のpHが低下しにくいことから、水質基準項目のpH値の基準値5.8以上8.6以下を容易に達成できる。
以上説明したような軟水装置3により、逆浸透装置で処理された地下水から、残存するアンモニアを除去することができる。また、軟水装置は逆浸透装置の後段に備えられているため、逆浸透装置で処理された地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水装置を主に地下水のアンモニアの除去に充てることができるため、逆浸透装置で処理された地下水から、残存するアンモニアを十分に除去することができる。
上記のように軟水装置で処理された地下水は、図1に示す第二の貯蔵タンク20に送られ、収容される。
ここで、本発明の水処理装置1は、図1に示すように、軟水装置で処理された地下水を用いてイオン交換樹脂を再生させるための再生機構21(イオン交換樹脂の再生機構)を備える。このイオン交換樹脂の再生機構21は、軟水装置で処理された地下水を第二の貯蔵タンク20からポンプ22によって軟水装置3に送るイオン交換樹脂の再生経路23を備える。このイオン交換樹脂の再生経路23には、イオン交換樹脂を再生させるための再生剤を含む再生液を収容する再生槽24が備えられている。イオン交換樹脂の再生を行う際には、再生槽24からイオン交換樹脂の再生経路23に再生液が供給されて、軟水装置で処理された地下水と再生液が混合される。この混合液が軟水装置3の上部から入れられ、イオン交換樹脂の再生が行われる(並流再生)。
再生剤としては、特に限定されないが、例えば塩化ナトリウムが挙げられる。
なお、ここでは、イオン交換樹脂を再生する態様として、イオン交換樹脂を並流で再生する態様を示したが、軟水装置で処理された地下水と再生液との混合液を軟水装置3の下部から入れ、軟水装置3の上部から排水してイオン交換樹脂の再生を行う向流再生の態様としてもよい。
このように、軟水装置で処理された地下水を用いてイオン交換樹脂の再生を行う構成とすることで、逆浸透装置で処理された地下水を用いた場合よりも、イオン交換樹脂を十分に再生させることができる。また、軟水装置のイオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水装置のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度が1/50〜1/100程度となり、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。また、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤(塩化ナトリウム)の量は、イオン交換樹脂1lあたり、並流再生の場合は100〜300g、向流再生の場合は50〜150gとなることから、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。
また、本発明の水処理装置1は、図1に示すように、軟水装置で処理された地下水に次亜塩素酸を添加するための次亜塩素酸添加手段25を備える。次亜塩素酸添加手段25を備えることで、水道法施行規則第17条第3号における残留塩素濃度の基準値0.1mg/l以上を満たすように、軟水装置で処理された地下水に消毒用の次亜塩素酸を添加することができるため、本発明の水処理装置で浄化された地下水を飲料水として使用することができる。
具体的には、軟水装置で処理された地下水に0.5mg/l程度の次亜塩素酸を添加しておけば、次亜塩素酸の終濃度は0.2〜0.3mg/l程度となるため、上記の残留塩素濃度の基準値0.1mg/l以上と、水質基準項目の塩素酸の基準値0.6mg/l以下を満たす。従って、このように次亜塩素酸が添加された地下水は、飲料水として利用することが可能となる。
以上説明したように、本発明の水処理装置では、逆浸透装置の後段に軟水装置を備えているため、逆浸透装置で処理された地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水装置を主に地下水のアンモニアの除去に充てることができるため、逆浸透装置で処理された地下水から、残存するアンモニアを十分に除去することができる。これにより、地下水、例えばアンモニアを(特には高濃度で)含有する地下水を、次亜塩素酸を用いることなく十分に浄化することができる。また、軟水装置のイオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水装置のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、水処理装置の小型化が可能となる。
(水処理方法)
次に、本発明の水処理方法について説明する。
ここでは、図1に示す本発明の水処理装置を用いた水処理方法について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の水処理方法は、地下水を、逆浸透膜を用いて逆浸透処理する逆浸透処理工程と、逆浸透処理工程で処理した地下水を、イオン交換樹脂を用いてイオン交換処理する軟水処理工程とを含む。
まず、地下水にエアーを供給して鉄を酸化させ、酸化させた鉄を除鉄用濾過材を用いて除去する除鉄処理工程を行うのが好ましい。具体的には、図2に示す除鉄装置4を用い、エアー供給手段11によって、地下水にエアーを供給して鉄を酸化させる。そして、エアーを供給した地下水を除鉄用タンク12に入れ、除鉄用タンク12内に備えられた除鉄用濾過材13を用いて、接触酸化により酸化させた鉄を除去する。除鉄用タンク12内からエアーを抜く方法としては、上述したように、例えば図2に示すような上部が開放された除鉄用タンク12を用いる方法や、タンクにエアー抜きを配置する方法がある。
以上説明したような除鉄処理工程を行うことにより、鉄を含有する地下水を浄化する際に、逆浸透処理工程を行う前に、地下水から鉄や濁質を除去することができる。特に、次亜塩素酸を添加することなく、地下水に含有する鉄を接触酸化により除去できるため、クロラミンを生成することなく十分に地下水から鉄を除去することができる。なお、浄化する地下水が鉄をほとんど含有しない場合は、必ずしも上記の除鉄処理工程を行う必要はない。
上記のように除鉄処理工程で処理した地下水を、第一の貯蔵タンク14に送り、収容する。
ここで、除鉄処理工程を行った後の除鉄用濾過材を、除鉄処理工程で処理した地下水を用いて再生させることが好ましい。具体的には、除鉄処理工程で処理した地下水を、第一の貯蔵タンク14から除鉄用濾過材の再生経路16を介して除鉄装置4に送り、除鉄用濾過材13を逆洗浄する。このように、除鉄処理工程で処理した地下水を用いて逆洗浄することにより、除鉄処理工程を行った後の除鉄用濾過材を簡単かつ十分に再生させることができる。
次に、第一の貯蔵タンク14に収容された、除鉄処理工程で処理した地下水を、ポンプ17によって逆浸透装置2に送る。なお、本発明の水処理方法において、除鉄処理工程を行わない態様とした場合は、浄化する地下水を直接逆浸透装置2に送る態様とする。
上記のように逆浸透装置2に送った除鉄処理工程で処理した地下水に対して、逆浸透膜を用いて逆浸透処理する逆浸透処理工程を行う。この逆浸透処理によって、逆浸透膜を透過しなかった濃縮水を逆浸透装置2から排出し、逆浸透膜を透過した地下水(逆浸透処理工程で処理した地下水)を、後述するように軟水装置3に送る。
ここで、上記の逆浸透処理工程を行った後の逆浸透膜を洗浄することが好ましい。具体的には、図1に示すように、洗浄タンク18と逆浸透装置2との間で洗浄液を循環させることにより、逆浸透装置2が有する逆浸透膜を洗浄することができる。このように、逆浸透処理工程を行った後の逆浸透膜をバイパス経路で洗浄することができる。
以上説明したような逆浸透処理工程を行うことにより、地下水からアンモニア、カルシウムやマグネシウム等の塩類、及びマンガンを除去することができる。
次に、逆浸透処理工程で処理した地下水を、軟水装置3に送り、逆浸透処理工程で処理した地下水を、イオン交換樹脂を用いてイオン交換処理する軟水処理工程を行う。
軟水処理工程で用いるイオン交換樹脂としては、逆浸透処理工程で処理した地下水をイオン交換処理できるものであれば、特に限定されないが、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂とすることが好ましい。イオン交換樹脂をナトリウム型の陽イオン交換樹脂とすれば、より確実に地下水からアンモニアを除去することができ、コストも低減できる。また、逆浸透処理工程で処理した地下水に対して軟水処理工程を行っても、軟水処理工程で処理した地下水のpHが低下しにくいことから、水質基準項目のpH値の基準値5.8以上8.6以下を容易に達成できる。
以上説明したような軟水処理工程を行うことにより、逆浸透処理工程で処理した地下水から、残存するアンモニアを除去することができる。また、軟水処理工程を逆浸透処理工程の後に行うため、逆浸透処理工程で処理した地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水処理工程では、地下水のアンモニアの除去を中心として行うことができるため、逆浸透処理工程で処理した地下水から、残存するアンモニアを確実に除去することができる。
軟水処理工程を行った後、上記のように軟水処理工程で処理した地下水を、第二の貯蔵タンク20に送り、収容する。
ここで、軟水処理工程を行った後のイオン交換樹脂を、軟水処理工程で処理した地下水を用いて再生させることが好ましい。具体的には、軟水処理工程で処理した地下水を、第二の貯蔵タンク20からポンプ22によって、イオン交換樹脂の再生経路23を介して軟水装置3に送る。この際、再生槽24からイオン交換樹脂の再生経路23に、イオン交換樹脂を再生させるための再生剤を含む再生液を供給して、軟水処理工程で処理した地下水と再生液とを混合させる。この混合液を軟水装置3の上部から入れてイオン交換樹脂の再生を行う(並流再生)。
再生剤としては、特に限定されないが、例えば塩化ナトリウムが挙げられる。
なお、ここでは、イオン交換樹脂を再生させる態様として、イオン交換樹脂を並流で再生させる態様を示したが、軟水処理工程で処理した地下水と再生液との混合液を軟水装置3の下部から入れ、軟水装置3の上部から排水してイオン交換樹脂の再生を行う向流再生の態様としてもよい。
このように、軟水処理工程で処理した地下水を用いてイオン交換樹脂の再生を行うことで、逆浸透処理工程で処理した地下水を用いた場合よりも、イオン交換樹脂を十分に再生させることができる。また、イオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水処理工程のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度が1/50〜1/100程度となり、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。また、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤(塩化ナトリウム)の量は、イオン交換樹脂1lあたり、並流再生の場合は100〜300g、向流再生の場合は50〜150gとなることから、再生剤の量を少なくすることができる。従って、本発明の水処理方法は、コスト的にも非常に有利である。
また、軟水処理工程で処理した地下水に、図1に示すような次亜塩素酸添加手段25を用いて次亜塩素酸を添加することが好ましい。軟水処理工程で処理した地下水に対し、水道法施行規則第17条第3号における残留塩素濃度の基準値0.1mg/l以上を満たすように次亜塩素酸を添加することができるため、本発明の水処理方法で浄化した地下水を飲料水として使用することができる。もちろん、次亜塩素酸添加手段25を用いず、軟水処理工程で処理した地下水に手作業で次亜塩素酸を添加してもよい。
以上説明したような本発明の水処理方法では、逆浸透処理工程を行った後、逆浸透処理工程で処理した地下水に対して軟水処理工程を行うため、逆浸透処理工程で処理した地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水処理工程では、地下水のアンモニアの除去を中心として行うことができるため、逆浸透処理工程で処理した地下水から、残存するアンモニアを十分に除去することができる。これにより、地下水、例えばアンモニアを(特には高濃度で)含有する地下水を、次亜塩素酸を用いることなく十分に浄化することができる。また、イオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水処理工程のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、用いる装置も小型のものとすることができる。従って、高効率、低コストで、地下水を浄化することができる。
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例)
以下に、アンモニアの含有量が18mg/lである地下水を、図1に示す本発明の水処理装置を用いて浄化した場合における、各工程を終えた後の地下水におけるアンモニア濃度の結果を示す。
まず、浄化する地下水を除鉄装置4で処理し、濁質や鉄を除去した(除鉄処理工程)。除鉄装置で処理してもアンモニアを地下水から除去することはできないため、除鉄処理工程で処理した地下水におけるアンモニア濃度は18mg/lのままであった。また、この除鉄処理工程により、地下水における鉄の濃度が10.0mg/lから0.05mg/lに変化した。
次に、除鉄処理工程で処理した地下水を逆浸透装置2で逆浸透処理し、塩類やマンガン、アンモニア等を除去した(逆浸透処理工程)。この逆浸透処理により、逆浸透処理工程で処理した地下水におけるアンモニア濃度は0.5mg/lまで低減された。また、この逆浸透処理工程を行うことにより、地下水におけるマンガンの濃度が0.3mg/lから0mg/lに変化し、地下水におけるカルシウムの濃度が60mg/lから0.2mg/lに変化した。
さらに、逆浸透処理工程で処理した地下水を軟水装置3で処理し、残存するアンモニアを除去した(軟水処理工程)。軟水処理工程で処理した地下水におけるアンモニア濃度は0mg/lとなった。この結果から、本発明の水処理装置及び水処理方法により、18mg/lと高濃度のアンモニアを含有する地下水から、次亜塩素酸を用いることなくアンモニアを十分に除去できることが明らかとなった。しかも、この処理過程において、トリクロラミン等の臭気物は発生しなかった。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
1…水処理装置、 2…逆浸透装置、 3…軟水装置、 4…除鉄装置、
11…エアー供給手段、 12…除鉄用タンク、 13…除鉄用濾過材、
14…第一の貯蔵タンク、 15…除鉄用濾過材の再生機構、
16…除鉄用濾過材の再生経路、 17…ポンプ、 18…洗浄タンク、
19…洗浄機構、 20…第二の貯蔵タンク、
21…イオン交換樹脂の再生機構、 22…ポンプ、
23…イオン交換樹脂の再生経路、 24…再生槽、
25…次亜塩素酸添加手段。

Claims (14)

  1. 地下水を浄化するための水処理装置であって、
    逆浸透装置と、該逆浸透装置の後段に軟水装置とを備え、
    前記逆浸透装置は、前記地下水を逆浸透処理するための逆浸透膜を有し、
    前記軟水装置は、前記逆浸透装置で処理された地下水をイオン交換処理するためのイオン交換樹脂を備えたものであることを特徴とする水処理装置。
  2. 前記水処理装置は、前記逆浸透膜を洗浄するための洗浄機構を備えたものであることを特徴とする請求項1に記載の水処理装置。
  3. 前記水処理装置は、前記軟水装置で処理された地下水を用いて前記イオン交換樹脂を再生させるための再生機構を備えたものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の水処理装置。
  4. 前記水処理装置は、さらに、前記逆浸透装置の前段に前記地下水から鉄を除去するための除鉄装置を備え、
    該除鉄装置は、前記地下水にエアーを供給して鉄を酸化させるためのエアー供給手段と、該エアーが供給された地下水を収容する除鉄用タンクと、該除鉄用タンク内に備えられた除鉄用濾過材とからなるものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の水処理装置。
  5. 前記水処理装置は、前記除鉄装置で処理された地下水を用いて前記除鉄用濾過材を再生させるための再生機構を備えたものであることを特徴とする請求項4に記載の水処理装置。
  6. 前記イオン交換樹脂は、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の水処理装置。
  7. 前記水処理装置は、さらに、前記軟水装置で処理された地下水に次亜塩素酸を添加するための次亜塩素酸添加手段を備えるものであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の水処理装置。
  8. 地下水を浄化する水処理方法であって、
    前記地下水を、逆浸透膜を用いて逆浸透処理する逆浸透処理工程と、
    前記逆浸透処理工程で処理した地下水を、イオン交換樹脂を用いてイオン交換処理する軟水処理工程とを含むことを特徴とする水処理方法。
  9. 前記逆浸透処理工程を行った後の逆浸透膜を洗浄することを特徴とする請求項8に記載の水処理方法。
  10. 前記軟水処理工程を行った後のイオン交換樹脂を、前記軟水処理工程で処理した地下水を用いて再生させることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の水処理方法。
  11. 前記地下水にエアーを供給して鉄を酸化させ、該酸化させた鉄を除鉄用濾過材を用いて除去する除鉄処理工程を行ってから、前記逆浸透処理工程を行うことを特徴とする請求項8から請求項10のいずれか一項に記載の水処理方法。
  12. 前記除鉄処理工程を行った後の除鉄用濾過材を、前記除鉄処理工程で処理した地下水を用いて再生させることを特徴とする請求項11に記載の水処理方法。
  13. 前記イオン交換樹脂として、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂を用いることを特徴とする請求項8から請求項12のいずれか一項に記載の水処理方法。
  14. 前記軟水処理工程で処理した地下水に次亜塩素酸を添加することを特徴とする請求項8から請求項13のいずれか一項に記載の水処理方法。
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