JP2021109163A

JP2021109163A - Water treatment process

Info

Publication number: JP2021109163A
Application number: JP2020004205A
Authority: JP
Inventors: 和史近藤; Kazushi Kondo; 聡武内; Satoshi Takeuchi
Original assignee: Mitsubishi Chemical Aqua Solutions Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Aqua Solutions Co Ltd
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2021-08-02

Abstract

To provide a water treatment process capable of sufficiently removing an oxidized iron component from underground water by filtration while reducing the amount of a flocculant to be used, and capable of reducing clogging of a separation membrane when the filtered underground water is treated by the separation membrane.SOLUTION: In the water treatment process for treating underground water, Fe2+ in the underground water is oxidized into Fe3+ by an oxidizing agent supplied from oxidizing agent adding means 51 under the condition that the pH of the underground water is less than 7.0 to aggregate a negatively charged colloidal substance in the underground water into an aggregate, and the aggregate is filtered.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、水処理方法に関する。 The present invention relates to a water treatment method.

地下水は、除鉄処理等の種々の処理を必要に応じて行うことで水資源として利用できる。井戸水等の地下水から鉄を除去する方法として、例えば、下記（１）、（２）の方法が知られている。
（１）揚水した井戸水を空気に曝すことで井戸水中の鉄を酸化して懸濁させ、次いで、凝集剤として硫酸アルミニウムを添加することで井戸水中のコロイド状物質を鉄とともに凝集させ、凝集物を砂ろ過塔でろ過する方法（例えば、非特許文献１）。
（２）揚水した井戸水に塩素系の酸化剤を添加することで井戸水中の鉄を酸化して懸濁させ、次いで、凝集剤として硫酸アルミニウムを添加することで井戸水中のコロイド状物質を鉄とともに凝集させ、凝集物を砂ろ過塔でろ過する方法（例えば、非特許文献２）。 Groundwater can be used as a water resource by performing various treatments such as iron removal treatment as needed. As a method for removing iron from groundwater such as well water, for example, the following methods (1) and (2) are known.
(1) Iron in well water is oxidized and suspended by exposing the pumped well water to air, and then colloidal substances in well water are aggregated together with iron by adding aluminum sulfate as a flocculant, and aggregates. (For example, Non-Patent Document 1).
(2) Iron in well water is oxidized and suspended by adding a chlorine-based oxidizing agent to the pumped well water, and then colloidal substances in well water are combined with iron by adding aluminum sulfate as a flocculant. A method of aggregating and filtering the agglomerates with a sand filtration tower (for example, Non-Patent Document 2).

高井雄，中西弘用水の徐鉄・徐マンガン処理，産業用水調査会，ｐ５３−６７，１９８７．６Yu Takai, Hiroshi Nakanishi Treatment of Xu Iron and Xu Manganese for Water, Industrial Water Research Group, p53-67, 1987.6 高井雄，中西弘用水の徐鉄・徐マンガン処理，産業用水調査会，ｐ８２−８６，１９８７．６Yu Takai, Hiroshi Nakanishi Treatment of Xu Iron and Xu Manganese for Water, Industrial Water Research Group, p82-86, 1987.6

一般に被圧層に存在する地下水には炭酸ガスが溶解していることが多い。上記（１）の方法では、地下水を空気に曝すことで鉄を酸化している。地下水を空気に曝した際に炭酸ガスが地下水から放出されるため、地下水のｐＨが塩基性領域側に移動する。その結果、鉄の酸化によって生じたＦｅ^３＋からＦｅ（ＯＨ）_２ ^＋、Ｆｅ（ＯＨ）^２＋等の水酸化鉄が生成し、地下水中の負に帯電した物質と結合し、水中で分散する。また、上記（２）の方法でも鉄を酸化する際の条件によっては、水酸化鉄が生成する。
このように生成する水酸化鉄と負に帯電した物質が結合したものは、水中で分散し、凝集しないため、粒径が非常に細かく、砂ろ過塔におけるろ過不良の原因となる。そのため、上記（１）、（２）の方法では、充分量の硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウム等の凝集剤を使用することで、分散物の荷電を中和し、コロイド状物質を水酸化鉄とともに確実に凝集させ、凝集物として砂ろ過塔でろ過している。 In general, carbon dioxide gas is often dissolved in the groundwater existing in the pressure layer. In the method (1) above, iron is oxidized by exposing groundwater to air. When the groundwater is exposed to air, carbon dioxide gas is released from the groundwater, so that the pH of the groundwater shifts to the basic region side. As a result, the ^{_Fe 3+ Fe} ^(OH) 2 + caused by the oxidation of iron, Fe ^(OH) iron hydroxide is produced, such as ^{2 +,} combined with charged material to a negative ground water, dispersed in water. Further, even in the method (2) above, iron hydroxide is produced depending on the conditions for oxidizing iron.
The iron hydroxide produced in this way combined with the negatively charged substance disperses in water and does not agglomerate, so that the particle size is very fine, which causes filtration failure in the sand filtration tower. Therefore, in the above methods (1) and (2), the charge of the dispersion is neutralized by using a sufficient amount of a flocculant such as aluminum sulfate or polyaluminum chloride, and the colloidal substance is combined with iron hydroxide. It is surely agglomerated and filtered through a sand filtration tower as agglomerates.

しかし、コロイド状物質を凝集させるための凝集剤の使用量が多いほど、凝集物が多量に発生し、処理工程で砂ろ過塔に堆積する凝集物の量が多くなる。その結果、砂ろ過塔のろ過能を回復するための再生の頻度が高くなる。地下水の処理効率の向上、処理コストの削減の観点から砂ろ過塔の再生頻度を低くするためには、凝集剤の使用量は可能な限り低減することが望ましい。
上記（１）、（２）の方法においては、充分量の凝集剤を使用しないと水酸化鉄の凝集が不充分となり、砂ろ過塔における鉄成分のろ過不良が起きるおそれがある。ろ過不良が起きた状態で、砂ろ過塔のろ過水を限外ろ過膜、逆浸透膜等の分離膜によってさらに処理する場合には、ろ過水に残留した鉄成分が分離膜の閉塞を頻発させる原因となる。 However, the larger the amount of the flocculant used for agglomerating the colloidal substance, the larger the amount of agglomerates generated and the larger the amount of agglomerates deposited on the sand filtration tower in the treatment step. As a result, the frequency of regeneration for restoring the filtration capacity of the sand filtration tower increases. From the viewpoint of improving the treatment efficiency of groundwater and reducing the treatment cost, it is desirable to reduce the amount of coagulant used as much as possible in order to reduce the regeneration frequency of the sand filtration tower.
In the above methods (1) and (2), if a sufficient amount of coagulant is not used, the coagulation of iron hydroxide becomes insufficient, and there is a possibility that poor filtration of the iron component in the sand filtration tower may occur. When the filtered water of the sand filtration tower is further treated with a separation membrane such as an ultrafiltration membrane or a reverse osmosis membrane in a state where filtration failure has occurred, the iron component remaining in the filtered water frequently causes clogging of the separation membrane. It causes.

本発明は、凝集剤の使用量を低減しながら、酸化した鉄成分を地下水からろ過によって充分に除去でき、ろ過後の地下水を分離膜によって処理する場合には分離膜の閉塞を低減できる水処理方法を提供する。 According to the present invention, while reducing the amount of the flocculant used, the oxidized iron component can be sufficiently removed from the groundwater by filtration, and when the filtered groundwater is treated with a separation membrane, the clogging of the separation membrane can be reduced. Provide a method.

本発明は下記の態様を有する。
［１］地下水を処理する水処理方法であって、前記地下水のｐＨが７．０未満である条件下で、前記地下水中のＦｅ^２＋を酸化してＦｅ^３＋とし、次いで、前記地下水中の負に帯電したコロイド状物質を凝集させて凝集物とし、前記凝集物を含む水をろ過する、水処理方法。
［２］前記地下水中のＦｅ^２＋を酸化する前に、前記地下水のｐＨを７．０未満に調整する、［１］の水処理方法。
［３］前記地下水中のＦｅ^２＋を酸化する際に、酸化剤を使用する、［１］又は［２］の水処理方法。
［４］前記地下水が炭酸ガスを含み、前記地下水を空気に曝す前に前記地下水中のＦｅ^２＋を酸化する、［１］〜［３］のいずれかの水処理方法。
［５］前記コロイド状物質を凝集させる際に、凝集剤を使用する、［１］〜［４］のいずれかの水処理方法。
［６］前記コロイド状物質がシリカ、有機物からなる群から選ばれる少なくとも一つである、［１］〜［５］のいずれかの水処理方法。
［７］前記凝集物を含む水をろ過した後のろ過水を、限外ろ過膜及び逆浸透膜の少なくとも一方を用いて処理する、［１］〜［６］のいずれかの水処理方法。 The present invention has the following aspects.
[1] A water treatment method for treating groundwater, in which Fe ²⁺ in the groundwater is oxidized to Fe ³⁺ under the condition that the pH of the groundwater is less than 7.0, and then negative in the groundwater. A water treatment method in which a colloidal substance charged in the water is aggregated into an agglomerate, and water containing the agglomerate is filtered.
[2] The water treatment method of [1], wherein the pH of the groundwater is adjusted to less than 7.0 before oxidizing ^{Fe 2+ in the groundwater.}
[3] The water treatment method of [1] or [2], which uses an oxidizing agent when oxidizing ^{Fe 2+ in the groundwater.}
[4] The water treatment method according to any one of [1] to [3], wherein the groundwater contains carbon dioxide gas and ^{oxidizes Fe 2+ in the groundwater before exposing the groundwater to air.}
[5] The water treatment method according to any one of [1] to [4], which uses a flocculant when agglomerating the colloidal substance.
[6] The water treatment method according to any one of [1] to [5], wherein the colloidal substance is at least one selected from the group consisting of silica and organic substances.
[7] The water treatment method according to any one of [1] to [6], wherein the filtered water after filtering the water containing the agglomerates is treated with at least one of an ultrafiltration membrane and a reverse osmosis membrane.

本発明によれば、凝集剤の使用量を低減しながら、酸化した鉄成分を地下水からろ過によって充分に除去できる。ろ過後の地下水を分離膜によって処理する場合には分離膜の閉塞を低減できる。 According to the present invention, the oxidized iron component can be sufficiently removed from the groundwater by filtration while reducing the amount of the flocculant used. When the groundwater after filtration is treated with a separation membrane, clogging of the separation membrane can be reduced.

一実施形態に係る水処理方法に用いる処理システムの概略図である。It is the schematic of the treatment system used for the water treatment method which concerns on one Embodiment. 第１の実施形態に係る水処理方法に用いる処理システムが備える地下水源、管路、原水処理部の模式図である。It is a schematic diagram of the groundwater source, the pipeline, and the raw water treatment part provided in the treatment system used for the water treatment method which concerns on 1st Embodiment. 地下水中のコロイド状物質に起因して鉄成分のろ過不良が起きる原因を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cause which the filtration failure of an iron component occurs due to the colloidal substance in the groundwater. 一実施形態に係る水処理方法において、コロイド状物質をＦｅ^３＋によって凝集させる様子の一例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of how a ^{colloidal substance is aggregated by Fe 3+} in the water treatment method which concerns on one Embodiment. 第２の実施形態に係る水処理方法に用いる処理システムが備える地下水源、管路、原水処理部の模式図である。It is a schematic diagram of the groundwater source, the pipeline, and the raw water treatment section provided in the treatment system used for the water treatment method according to the second embodiment. 第３の実施形態に係る水処理方法に用いる処理システムが備える地下水源、管路、原水処理部の模式図である。It is a schematic diagram of the groundwater source, the pipeline, and the raw water treatment section provided in the treatment system used for the water treatment method according to the third embodiment.

本実施形態に係る水処理方法は、地下水を処理する方法である。地下水は、特に限定されない。地下水は、不圧地下水でもよく、被圧地下水でもよいが、溶解性の鉄を０．０３ｍｇ／Ｌ以上含む地下水が好適に適用される。例えば、井戸水、温泉水、湧き水、鉱水、鉱泉水等が挙げられる。ただし、地下水はこれらの例示に限定されない。
地下水は、通常、鉄、マンガン等の金属イオン；シリカ、有機物等の負に帯電したコロイド状物質を含む。地下水は、金属イオン、コロイド状物質以外に、カルシウム、マグネシウム、細菌等をさらに含むことがある。
例えば、被圧地下水は、これらの成分に加えて、炭酸ガス（遊離炭酸）をさらに含むことがある。炭酸ガス及び溶解性の鉄を含む被圧地下水、温泉水等の地下水は自然界においてｐＨが７．０未満であることが多く、本実施形態に係る水処理方法に好適に適用できる。 The water treatment method according to the present embodiment is a method for treating groundwater. Groundwater is not particularly limited. The groundwater may be uncompressed groundwater or confined groundwater, but groundwater containing 0.03 mg / L or more of soluble iron is preferably applied. For example, well water, hot spring water, spring water, mineral water, mineral spring water and the like can be mentioned. However, groundwater is not limited to these examples.
Groundwater usually contains metal ions such as iron and manganese; negatively charged colloidal substances such as silica and organic matter. Groundwater may further contain calcium, magnesium, bacteria and the like in addition to metal ions and colloidal substances.
For example, confined groundwater may further contain carbon dioxide (free carbon dioxide) in addition to these components. Groundwater such as pressurized groundwater containing carbon dioxide and soluble iron and hot spring water often has a pH of less than 7.0 in nature, and can be suitably applied to the water treatment method according to the present embodiment.

以下、本発明の水処理方法のいくつかの実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。
図１は、本実施形態に係る水処理方法に用いる処理システム１の概略図である。処理システム１は、地下水源１１と原水処理部１２と砂ろ過塔１３と活性炭１４と中間水槽１５と限外ろ過膜ろ過装置１６と逆浸透膜ろ過装置１７と濃縮水槽１８と処理水槽１９を備える。図１に示す処理システム１を用いる水処理方法では、まず、地下水源１１から地下水が管路２１を流れ、原水処理部１２に供給される。 Hereinafter, some embodiments of the water treatment method of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
FIG. 1 is a schematic view of a treatment system 1 used in the water treatment method according to the present embodiment. The treatment system 1 includes a groundwater source 11, a raw water treatment unit 12, a sand filtration tower 13, activated carbon 14, an intermediate water tank 15, an ultrafiltration membrane filtration device 16, a reverse osmosis membrane filtration device 17, a concentrated water tank 18, and a treatment water tank 19. .. In the water treatment method using the treatment system 1 shown in FIG. 1, first, groundwater flows from the groundwater source 11 through the pipeline 21 and is supplied to the raw water treatment unit 12.

＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態における地下水源１１と管路２１、２１と原水処理部１２Ａを示す模式図である。
地下水源１１は井戸４１、４１を有する。井戸４１、４１には揚水手段４２、４２がそれぞれ挿入されている。揚水手段４２、４２のそれぞれは、井戸４１、４１内から地下水を汲み上げて揚水し、汲み上げた地下水を管路２１、２１に送液する。揚水手段４２、４２は、地下水を地上に汲み上げることができる形態であれば特に限定されない。例えば、汲み上げポンプを有する揚水装置等が挙げられる。
図２に示す原水処理部１２Ａにおいては、２つの管路２１、２１の第１の端部は、揚水手段４２、４２とそれぞれ接続され、管路２１、２１の第２の端部は合流点Ｇで互いに接続されている。 <First Embodiment>
FIG. 2 is a schematic view showing the groundwater source 11, the pipelines 21, 21 and the raw water treatment unit 12A in the first embodiment.
The groundwater source 11 has wells 41 and 41. Pumping means 42 and 42 are inserted into the wells 41 and 41, respectively. Each of the pumping means 42 and 42 draws up groundwater from the wells 41 and 41 to pump up the groundwater, and sends the pumped groundwater to the pipelines 21 and 21. The pumping means 42 and 42 are not particularly limited as long as they can pump groundwater to the ground. For example, a pumping device having a pumping pump and the like can be mentioned.
In the raw water treatment unit 12A shown in FIG. 2, the first ends of the two pipelines 21 and 21 are connected to the pumping means 42 and 42, respectively, and the second ends of the pipelines 21 and 21 are confluence points. They are connected to each other by G.

原水処理部１２Ａは、管路４５Ａと原水槽４７とｐＨ調整剤添加手段４８と第１の酸化剤添加手段５１と第２の酸化剤添加手段５２を有する。 The raw water treatment unit 12A includes a pipeline 45A, a raw water tank 47, a pH adjusting agent adding means 48, a first oxidizing agent adding means 51, and a second oxidizing agent adding means 52.

管路４５Ａは、第１の端部が２つの管路２１、２１の両方と合流点Ｇで接続され、第２の端部が原水槽４７内の気相部分と接続されている。
管路４５ＡにはｐＨ調整剤添加手段４８が設けられている。ｐＨ調整剤添加手段４８は、管路４５Ａ内にｐＨ調整剤を供給して、ｐＨ調整剤と地下水とを混合する。ｐＨ調整剤添加手段４８は、ｐＨ調整剤を管路４５Ａ内の地下水に注入するとも言える。
ｐＨ調整剤は、地下水のｐＨを７．０未満に調整できる化合物であれば特に限定されない。例えば、塩酸、硫酸等の酸成分が挙げられる。
管路４５Ａは、ｐＨ調整剤によってｐＨが７．０未満に調整された地下水を原水槽４７内に供給する。 The first end of the pipeline 45A is connected to both of the two pipelines 21 and 21 at the confluence G, and the second end is connected to the gas phase portion in the raw water tank 47.
A pH adjuster adding means 48 is provided in the pipeline 45A. The pH adjusting agent adding means 48 supplies the pH adjusting agent into the pipeline 45A and mixes the pH adjusting agent and groundwater. It can also be said that the pH adjusting agent adding means 48 injects the pH adjusting agent into the groundwater in the pipeline 45A.
The pH adjuster is not particularly limited as long as it is a compound capable of adjusting the pH of groundwater to less than 7.0. For example, acid components such as hydrochloric acid and sulfuric acid can be mentioned.
The pipeline 45A supplies groundwater whose pH has been adjusted to less than 7.0 by a pH adjusting agent into the raw water tank 47.

第１の酸化剤添加手段５１は、原水槽４７内の地下水に酸化剤を供給する。酸化剤は、原水槽４７内の地下水に含まれるＦｅ^２＋をＦｅ^３＋に酸化できる化合物であれば、特に限定されない。例えば、塩素、次亜塩素酸ナトリウム、さらし粉等の塩素系酸化剤が挙げられる。 The first oxidant adding means 51 supplies the oxidant to the groundwater in the raw water tank 47. The oxidizing agent is not particularly limited as long as it is a compound capable of oxidizing ^{Fe 2+} contained in the groundwater in the raw water tank 47 to Fe ^3+. For example, chlorine-based oxidizing agents such as chlorine, sodium hypochlorite, and bleaching powder can be mentioned.

第２の酸化剤添加手段５２は、原水槽４７内の地下水に酸化剤を必要に応じて供給する。第２の酸化剤添加手段５２は、後段の中間水槽１５、処理水槽１９（図１参照）に設けられた図示略の濃度計と電気的に接続されている。第２の酸化剤添加手段５２は、図示略の濃度計の測定値に基づき、原水槽４７内の地下水に酸化剤を必要に応じて供給する。
例えば、後段の中間水槽１５、処理水槽１９内の水中の鉄成分の濃度が所定の数値より高い場合には、地下水中のＦｅ^２＋の酸化を促進するために、第２の酸化剤添加手段５２は原水槽４７内に酸化剤を供給する。第２の酸化剤添加手段５２は、バックアップ用の酸化剤添加手段として機能するとも言える。 The second oxidant adding means 52 supplies the oxidant to the groundwater in the raw water tank 47 as needed. The second oxidizing agent adding means 52 is electrically connected to a densitometer (not shown) provided in the intermediate water tank 15 and the treated water tank 19 (see FIG. 1) in the subsequent stage. The second oxidant adding means 52 supplies the oxidant to the groundwater in the raw water tank 47 as needed, based on the measured values of the densitometer (not shown).
For example, when the concentration of the iron component in the water in the intermediate water tank 15 and the treated water tank 19 in the subsequent stage is higher than a predetermined value, the second oxidizing agent adding means 52 is used to promote the oxidation ^{of Fe 2+ in the groundwater.} Supply an oxidizing agent into the raw water tank 47. It can be said that the second oxidant adding means 52 functions as a backup oxidant adding means.

本実施形態に係る水処理方法では、地下水のｐＨが７．０未満である条件下で、地下水中のＦｅ^２＋を酸化してＦｅ^３＋とする。Ｆｅ^２＋を酸化する際には、酸化剤を使用する。
図２に示す地下水源１１、原水処理部１２Ａにおいては、地下水は井戸４１、４１のそれぞれから、管路２１、２１をそれぞれ流れ、合流点Ｇで合流する。合流した地下水は、管路４５Ａ内を図中に示す矢印の向きに流れる。
管路４５Ａでは、ｐＨ調整剤添加手段４８によって供給されるｐＨ調整剤によって、地下水のｐＨを７．０未満に調整する。その後、地下水は、管路４５Ａの第２の端部から原水槽４７内の気相部分で放流される。
原水槽４７内には第１の酸化剤添加手段５１によって酸化剤が供給され、酸化剤と地下水とが混合される。原水槽４７内で放流される地下水は、ｐＨ調整剤添加手段４８によってｐＨが７．０未満に調整されている。そのため、第１の酸化剤添加手段５１によって供給される酸化剤と地下水とを混合すると、地下水のｐＨが７．０未満である条件下で、地下水中のＦｅ^２＋を酸化してＦｅ^３＋とする酸化反応が開始する。この酸化反応により、地下水中のＦｅ^２＋が酸化され、Ｆｅ^３＋となる。 ^{In the water treatment method according to the present embodiment, Fe 2+} in the groundwater is oxidized to Fe ³⁺ under the condition that the pH of the groundwater is less than 7.0. When oxidizing Fe ²⁺ , an oxidizing agent is used.
In the groundwater source 11 and the raw water treatment unit 12A shown in FIG. 2, groundwater flows from the wells 41 and 41 through the pipelines 21 and 21, respectively, and merges at the confluence point G. The merged groundwater flows in the pipeline 45A in the direction of the arrow shown in the figure.
In the pipeline 45A, the pH of the groundwater is adjusted to less than 7.0 by the pH adjusting agent supplied by the pH adjusting agent adding means 48. After that, the groundwater is discharged from the second end of the pipeline 45A in the gas phase portion in the raw water tank 47.
An oxidizing agent is supplied into the raw water tank 47 by the first oxidizing agent adding means 51, and the oxidizing agent and groundwater are mixed. The pH of the groundwater discharged in the raw water tank 47 is adjusted to less than 7.0 by the pH adjusting agent adding means 48. Therefore, when the oxidizing agent supplied by the first oxidizing agent adding means 51 and the groundwater are mixed, Fe ²⁺ in the groundwater is oxidized to Fe ^{3+ under the condition that the pH of the groundwater is less than 7.0.} The oxidation reaction starts. By this oxidation reaction, Fe ²⁺ in groundwater is oxidized to Fe ³⁺ .

従来の水処理方法では充分量の凝集剤を使用することで、凝集剤によってコロイド状物質とともに水酸化鉄を確実に凝集させていた。凝集剤の使用量を低減すると、上述の通り、水酸化鉄の凝集が不充分となり、鉄成分のろ過不良が起きるおそれがある。
図３は、地下水中のコロイド状物質に起因して鉄成分のろ過不良が起きる原因を説明するための模式図である。図３に示すように従来の方法においては、水酸化鉄１６０の正電荷は、水酸基（ＯＨ⁻）の結合により、結合前のＦｅ^３＋（３価の陽イオン）よりも低下する。そのため、水酸化鉄１６０の正電荷がコロイド状物質６５の負電荷に対して相対的に少なくなるという状況が生じ得る。この状況下では、水酸化鉄１６０によってコロイド状物質６５の負電荷を中和できない。 In the conventional water treatment method, by using a sufficient amount of a flocculant, iron hydroxide is surely agglomerated together with the colloidal substance by the flocculant. If the amount of the coagulant used is reduced, as described above, the coagulation of iron hydroxide becomes insufficient, which may cause poor filtration of the iron component.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the cause of poor filtration of iron components due to colloidal substances in groundwater. As shown in FIG. 3, in the conventional method, the positive charge of iron hydroxide 160 is lower than that ^{of Fe 3+} (trivalent cation) before the bond due to the bond of the ^{hydroxyl group (OH −).} Therefore, a situation may occur in which the positive charge of iron hydroxide 160 is relatively small with respect to the negative charge of the colloidal substance 65. Under this circumstance, iron hydroxide 160 cannot neutralize the negative charge of the colloidal substance 65.

例えば、コロイド状物質６５がシリカである場合、水酸化鉄１６０はコロイド状物質６５と結合し、コロイダルシリカ鉄１７０となると推定される。しかし、水酸化鉄１６０の正電荷がコロイド状物質６５の負電荷より少ないため、コロイダルシリカ鉄１７０は負電荷を帯びたままとなる。その結果、コロイダルシリカ鉄１７０同士は、互いの負電荷によって反発し、水中に分散してしまうと考えられる。
ここで、分散状態のコロイダルシリカ鉄１７０は粒径が細かく、砂ろ過等のろ過により除去できない。そのため、コロイダルシリカ鉄１７０の凝集が不充分なままろ過を行うと、ろ過不良が起き、ろ過水にコロイダルシリカ鉄１７０が鉄成分として残存する。加えて、コロイド状物質６５もその粒径によってはろ過水に残存し、シリカ成分、有機物成分として残存することもあると考えられる。 For example, when the colloidal substance 65 is silica, it is estimated that the iron hydroxide 160 binds to the colloidal substance 65 to become colloidal silica iron 170. However, since the positive charge of iron hydroxide 160 is less than the negative charge of the colloidal substance 65, the colloidal silica iron 170 remains negatively charged. As a result, it is considered that the colloidal silica iron 170s repel each other due to their negative charges and are dispersed in water.
Here, the dispersed colloidal silica iron 170 has a fine particle size and cannot be removed by filtration such as sand filtration. Therefore, if filtration is performed while the aggregation of colloidal silica iron 170 is insufficient, filtration failure occurs, and colloidal silica iron 170 remains as an iron component in the filtered water. In addition, it is considered that the colloidal substance 65 also remains in the filtered water depending on its particle size, and may remain as a silica component or an organic substance component.

コロイダルシリカ鉄１７０及びコロイド状物質６５の負電荷を中和して凝集させるために、上述の従来の（１）、（２）の方法のように、凝集剤を使用して正電荷を充分に補充することも考えられるが、コロイダルシリカ鉄１７０及びコロイド状物質６５を確実に凝集させるためには、凝集剤の使用量が増えてしまう。このように、凝集剤の使用量を増やさずに、鉄成分のろ過不良を防ぐことを目的としてコロイダルシリカ鉄１７０及びコロイド状物質６５を確実に凝集させることは困難である。 In order to neutralize and agglomerate the negative charges of colloidal silica iron 170 and colloidal substance 65, a flocculant is used to sufficiently generate positive charges as in the conventional methods (1) and (2) described above. Although it is conceivable to replenish, the amount of the flocculant used increases in order to reliably aggregate the colloidal silica iron 170 and the colloidal substance 65. As described above, it is difficult to reliably agglomerate the colloidal silica iron 170 and the colloidal substance 65 for the purpose of preventing poor filtration of the iron component without increasing the amount of the aggregating agent used.

これに対して、本実施形態に係る水処理方法では、ｐＨが７．０未満である条件下で、地下水中のＦｅ^２＋を酸化してＦｅ^３＋とし、次いで、地下水中のコロイド状物質をＦｅ^３＋によって凝集させる。
地下水のｐＨが７．０未満である地下水においては、水酸化物イオン（ＯＨ⁻）の存在量が相対的に少ない。この状態でＦｅ^３＋が酸化によって生成するため、Ｆｅ^３＋がＦｅ（ＯＨ）_２ ^＋、Ｆｅ（ＯＨ）^２＋等の水酸化鉄に変化しにくく、水酸化鉄の生成量が少なくなる。加えて、周囲の水酸化物イオン（ＯＨ⁻）の存在量が相対的に少ないため、Ｆｅ^３＋は、３価の陽イオンとしての状態を水中で維持できる。 On the other hand, in the water treatment method according to the present embodiment, Fe ²⁺ in the groundwater is oxidized to Fe ³⁺ under the condition that the pH is less than 7.0, and then the colloidal substance in the groundwater is Fe. Aggregate by ^3+.
In groundwater where the pH of the groundwater is less than 7.0, ^{the abundance of hydroxide ions (OH −} ) is relatively small. ^{For Fe 3+} in this state is produced by the oxidation, ^{Fe 3+} is _{^{+ Fe (OH) 2, Fe}} (OH) hardly changes hydroxide iron ^2+, production of iron hydroxide is reduced. In addition, since the abundance of the surrounding hydroxide ion (OH ⁻ ) is relatively small, Fe ³⁺ can maintain the state as a trivalent cation in water.

図４は、本実施形態に係る水処理方法において、コロイド状物質をＦｅ^３＋によって凝集させる様子の一例を説明するための模式図である。
図４に示すように、Ｆｅ^３＋６０は３価の陽イオンの状態を水中で維持しているため、上述の水酸化鉄１６０（図３参照）との比較において、コロイド状物質６５の負電荷を中和できるような正電荷を充分に多く保持している。そのためＦｅ^３＋６０は、コロイド状物質６５の負電荷を中和してコロイド状物質６５を凝結させることができる。その結果、コロイド状物質６５とＦｅ^３＋６０とが結合し、凝結物７０が発生する。凝結物７０は電荷が中和されているため、凝結物７０同士は凝集して凝集物７１となり、凝集物７１の粒径が粗大化する。 FIG. 4 is a schematic view for explaining an example of how ^{colloidal substances are aggregated by Fe 3+} in the water treatment method according to the present embodiment.
As shown in FIG. 4, since Fe ³⁺ 60 maintains a trivalent cation state in water, the negative charge of the colloidal substance 65 is compared with the above-mentioned iron hydroxide 160 (see FIG. 3). It retains a sufficient amount of positive charge that can neutralize. Therefore, Fe ³⁺ 60 can neutralize the negative charge of the colloidal substance 65 and condense the colloidal substance 65. As a result, the colloidal substance 65 and Fe ³⁺ 60 are combined to generate a condensate 70. Since the charge of the agglomerates 70 is neutralized, the agglomerates 70 agglomerate into agglomerates 71, and the particle size of the agglomerates 71 becomes coarse.

このように、本実施形態に係る水処理方法では、水酸化物イオン（ＯＨ⁻）の存在量が相対的に少なく、水酸化鉄がそもそも生成しにくいため、粒径が細かいコロイド状の水酸化鉄１６０（図３参照）も生成しにくい。加えて、Ｆｅ^３＋が３価の陽イオンとしての状態を水中で維持できるため、コロイド状物質６５の負電荷を中和するための陽イオンを凝集剤の使用によって補充しなくても、コロイド状物質６５がＦｅ^３＋によって充分に凝集する。
本実施形態に係る水処理方法ではＦｅ^３＋を凝集剤として利用し、コロイド状物質６５とともにＦｅ^３＋を凝集させる。この凝集反応により、コロイド状物質と結合した鉄（ＩＩＩ）を含む凝集物が生成する。 As described above, in the water treatment method according to the present embodiment, ^{the abundance of hydroxide ions (OH −} ) is relatively small and iron hydroxide is difficult to be produced in the first place, so that colloidal hydroxylation having a fine particle size is present. Iron 160 (see FIG. 3) is also difficult to produce. In addition, since Fe ³⁺ can maintain the state of trivalent cations in water, it is colloidal without supplementing with cations to neutralize the negative charge of the colloidal substance 65 by the use of a flocculant. The substance 65 is sufficiently aggregated by ^{Fe 3+.}
In the water treatment method according to the present embodiment, Fe ³⁺ is used as a flocculant to coagulate ^{Fe 3+} together with the colloidal substance 65. This agglutination reaction produces aggregates containing iron (III) bound to colloidal substances.

地下水中のＦｅ^２＋を酸化してＦｅ^３＋とし、次いで、地下水中のコロイド状物質をＦｅ^３＋によって凝集させる際の地下水のｐＨは、７．０未満であり、５．８以上７．０未満が好ましく、６．５以上６．９以下がより好ましい。地下水のｐＨが前記下限値以上であると、ｐＨ調整剤の使用量を減らすことができ、水処理の低コスト化を図りやすくなる。
地下水のｐＨが前記上限値以下であると、水酸化鉄がさらに生成しにくく、かつ、Ｆｅ^３＋が３価の陽イオンとしての状態を水中でさらに維持しやすくなる。その結果、凝集剤の使用量をさらに低減でき、酸化した鉄成分を地下水からろ過によってさらに充分に除去でき、ろ過後の地下水を分離膜によって処理する際の分離膜の閉塞をさらに効果的に低減できる。 The pH of groundwater when Fe ²⁺ in groundwater is oxidized to Fe ³⁺ and then colloidal substances in groundwater ^{are aggregated by Fe 3+} is less than 7.0, and 5.8 or more and less than 7.0. It is preferable, and more preferably 6.5 or more and 6.9 or less. When the pH of the groundwater is at least the above lower limit value, the amount of the pH adjuster used can be reduced, and it becomes easy to reduce the cost of water treatment.
When the pH of the groundwater is not more than the upper limit value, iron hydroxide is more difficult to be produced, and Fe ³⁺ is more easily maintained as a trivalent cation in the water. As a result, the amount of flocculant used can be further reduced, the oxidized iron component can be more sufficiently removed from the groundwater by filtration, and the clogging of the separation membrane when the filtered groundwater is treated with the separation membrane can be further effectively reduced. can.

図１に示す処理システム１においては、Ｆｅ^３＋によるコロイド状物質の凝集反応が起きた後、凝集物を含む水が管路２２を流れ、砂ろ過塔１３に供給される。この凝集物を含む水を砂ろ過塔１３でろ過し、凝集物を除去する。
これにより、地下水中の酸化した鉄成分をろ過により充分に除去でき、コロイド状物質６５に由来する成分の一部も併せて除去できる。
ここで、地下水はその性状に応じてコロイド状物質として、シリカ、有機物等を含む。そのため、砂ろ過塔１３では、地下水中の鉄成分に加えて、シリカ成分、有機物成分がさらに除去されることがある。例えば、地下水がコロイド状物質としてシリカを多く含む場合、凝集物にはシリカ成分が多く含まれるため、砂ろ過塔１３でシリカ成分を除去できる。また、地下水がコロイド状物質として有機物を含む多く場合、凝集物には有機物成分が多く含まれるため、砂ろ過塔１３で有機物成分を除去できる。
さらに、地下水が鉄以外にマンガン等の種々の金属をさらに含む場合には、鉄に加えて、マンガンが砂ろ過塔１３で接触酸化により酸化され、ろ過によって除去される。 In the treatment system 1 shown in FIG. 1, ^{after the agglutination reaction of the colloidal substance by Fe 3+} occurs, water containing the agglomerates flows through the conduit 22 and is supplied to the sand filtration tower 13. The water containing the agglomerates is filtered by the sand filtration tower 13 to remove the agglomerates.
As a result, the oxidized iron component in the groundwater can be sufficiently removed by filtration, and a part of the component derived from the colloidal substance 65 can also be removed.
Here, groundwater contains silica, organic substances and the like as colloidal substances depending on its properties. Therefore, in the sand filtration tower 13, in addition to the iron component in the groundwater, the silica component and the organic substance component may be further removed. For example, when groundwater contains a large amount of silica as a colloidal substance, the agglomerates contain a large amount of silica component, so that the silica component can be removed by the sand filtration tower 13. Further, in many cases where the groundwater contains an organic substance as a colloidal substance, the agglomerate contains a large amount of the organic substance component, so that the organic substance component can be removed by the sand filtration tower 13.
Further, when the groundwater further contains various metals such as manganese in addition to iron, manganese is oxidized by catalytic oxidation in the sand filtration tower 13 in addition to iron, and is removed by filtration.

次いで、図１に示す処理システム１を用いる水処理方法においては、砂ろ過塔１３のろ過水は管路２３を流れ、活性炭１４に通水される。活性炭１４では、塩素がろ過水から除去される。その後、活性炭１４を通過したろ過水は管路２４を流れ、中間処理槽１５に貯留される。 Next, in the water treatment method using the treatment system 1 shown in FIG. 1, the filtered water of the sand filtration tower 13 flows through the pipeline 23 and is passed through the activated carbon 14. In activated carbon 14, chlorine is removed from the filtered water. After that, the filtered water that has passed through the activated carbon 14 flows through the pipeline 24 and is stored in the intermediate treatment tank 15.

中間処理槽１５内のろ過水の一部は、管路２５を流れ、限外ろ過膜を備える限外ろ過膜ろ過装置１６に供給される。限外ろ過膜ろ過装置１６では、ろ過水中の濁質分や細菌類が限外ろ過膜によって除去される。限外ろ過膜ろ過装置１６の透過水は管路２６を流れ、処理水槽１９に処理水として貯留される。
一方、中間処理槽１５内のろ過水の残部は、管路２７を流れ、逆浸透膜を備える逆浸透膜ろ過装置１７に供給される。逆浸透膜ろ過装置１７では、ろ過水に残存した硬度成分、シリカ、塩類が逆浸透膜によって除去される。
その後、逆浸透膜ろ過装置１７の透過水は管路２８を流れ、処理水槽１９に処理水として貯留される。処理水槽１９では、限外ろ過膜ろ過装置１６の透過水と逆浸透膜ろ過装置１７の透過水とが混合され、処理水の硬度が調整される。 A part of the filtered water in the intermediate treatment tank 15 flows through the conduit 25 and is supplied to the ultrafiltration membrane filtration device 16 provided with the ultrafiltration membrane. In the ultrafiltration membrane filtration device 16, turbidities and bacteria in the filtered water are removed by the ultrafiltration membrane. The permeated water of the ultrafiltration membrane filtration device 16 flows through the conduit 26 and is stored as treated water in the treated water tank 19.
On the other hand, the rest of the filtered water in the intermediate treatment tank 15 flows through the conduit 27 and is supplied to the reverse osmosis membrane filtration device 17 provided with the reverse osmosis membrane. In the reverse osmosis membrane filtration device 17, hardness components, silica, and salts remaining in the filtered water are removed by the reverse osmosis membrane.
After that, the permeated water of the reverse osmosis membrane filtration device 17 flows through the conduit 28 and is stored as treated water in the treated water tank 19. In the treated water tank 19, the permeated water of the ultrafiltration membrane filtration device 16 and the permeated water of the reverse osmosis membrane filtration device 17 are mixed to adjust the hardness of the treated water.

（第１の実施形態の作用効果）
以上説明した第１の実施形態に係る水処理方法によれば、ｐＨが７．０未満である条件下でＦｅ^２＋を酸化するため、ろ過不良の原因となる水酸化鉄が生成しにくい。加えて、ｐＨが７．０未満であることから、Ｆｅ^３＋が３価の陽イオンの状態を維持したままコロイド状物質と結合し、コロイド状物質を凝集させることができる。このようにＦｅ^３＋が凝集剤のように機能するため、コロイド状物質の電荷を中和するために凝集剤を外添してさらに使用する必要がなく、従来の方法と比較して凝集剤の使用量を低減できる。
ここで、Ｆｅ^２＋の酸化によって生じたＦｅ^３＋の大半は、Ｆｅ^３＋の状態を維持したまま、コロイド状物質の凝集反応に利用されると考えられる。そのため、この凝集反応で生成する凝集物は、地下水中の大半のＦｅ^３＋を含む。したがって、この凝集物をろ過によって除去することで、酸化した鉄成分を地下水から充分に除去できる。
以上より、第１の実施形態に係る水処理方法によれば、凝集剤の使用量を低減しながら、酸化した鉄成分を地下水からろ過によって充分に除去でき、ろ過後の地下水を分離膜によって処理する際の分離膜の閉塞を低減できる。
加えて、凝集剤の使用量を低減できることから、凝集物の発生量が低く抑えられ、砂ろ過塔に堆積する凝集物の量が少なくなる。その結果、砂ろ過塔のろ過能を回復するための再生の頻度も低くなると期待される。 (Action and effect of the first embodiment)
According to the water treatment method according to the first embodiment described above, since Fe ²⁺ is oxidized under the condition that the pH is less than 7.0, iron hydroxide which causes filtration failure is hard to be generated. In addition, since the pH is less than 7.0, Fe ³⁺ can bind to the colloidal substance while maintaining the trivalent cation state, and the colloidal substance can be aggregated. ^{Since Fe 3+} functions like a flocculant in this way, it is not necessary to additionally use a flocculant in order to neutralize the charge of the colloidal substance, and the flocculant can be used as compared with the conventional method. The amount used can be reduced.
Here, it is considered that most of ^{Fe 3+} generated by the oxidation of ^{Fe 2+} is used for the agglutination reaction of colloidal substances while maintaining the state of ^{Fe 3+.} Therefore, the agglutination produced by this agglutination reaction contains ^{most of Fe 3+ in groundwater.} Therefore, by removing this agglomerate by filtration, the oxidized iron component can be sufficiently removed from the groundwater.
From the above, according to the water treatment method according to the first embodiment, the oxidized iron component can be sufficiently removed from the groundwater by filtration while reducing the amount of the coagulant used, and the groundwater after filtration is treated with a separation membrane. It is possible to reduce the blockage of the separation membrane at the time of the operation.
In addition, since the amount of the flocculant used can be reduced, the amount of agglomerates generated can be suppressed to a low level, and the amount of agglomerates deposited on the sand filtration tower can be reduced. As a result, it is expected that the frequency of regeneration for restoring the filtration capacity of the sand filtration tower will also decrease.

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る水処理方法では、地下水が炭酸ガスを含む。第２の実施形態に係る水処理方法では、地下水を空気に曝す前に地下水中のＦｅ^２＋を酸化する。
以下、第２の実施形態に係る水処理方法について図面を参照しながら説明する。 <Second embodiment>
In the water treatment method according to the second embodiment, the groundwater contains carbon dioxide gas. In the water treatment method according to the second embodiment, Fe ²⁺ in the groundwater is oxidized before the groundwater is exposed to air.
Hereinafter, the water treatment method according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.

図５は、第２の実施形態に係る水処理方法における地下水源１１と原水処理部１２Ｂを示す模式図である。原水処理部１２Ｂは、管路４５Ｂと原水槽４７と排圧弁４９と第１の酸化剤添加手段５１と第２の酸化剤添加手段５２を有する。管路４５Ｂは、第１の端部が管路２１、２１の両方と接続され、地下水を原水槽４７内に供給する管路である。 FIG. 5 is a schematic view showing the groundwater source 11 and the raw water treatment unit 12B in the water treatment method according to the second embodiment. The raw water treatment unit 12B includes a pipeline 45B, a raw water tank 47, an exhaust pressure valve 49, a first oxidant adding means 51, and a second oxidant adding means 52. The pipeline 45B is a pipeline whose first end is connected to both the pipelines 21 and 21 and supplies groundwater into the raw water tank 47.

原水処理部１２Ｂは、下記の点で原水処理部１２Ａと異なる。
・原水処理部１２ＡがｐＨ調整剤添加手段４８を有するのに対し、原水処理部１２ＢはｐＨ調整剤添加手段４８を有しない点。
・第１の酸化剤添加手段５１が管路４５Ｂに設けられている点。
・管路４５Ｂの第２の端部が、原水槽４７内の地下水（液相）に浸漬されている点。
・管路４５Ｂに管路４５Ｂ内の圧力を低減する排圧弁４９が設けられている点。 The raw water treatment unit 12B is different from the raw water treatment unit 12A in the following points.
The raw water treatment unit 12A has the pH adjuster adding means 48, whereas the raw water treatment unit 12B does not have the pH adjuster adding means 48.
A point where the first oxidizing agent adding means 51 is provided in the pipeline 45B.
-The point where the second end of the pipeline 45B is immersed in the groundwater (liquid phase) in the raw water tank 47.
-The point that the exhaust pressure valve 49 for reducing the pressure in the pipeline 45B is provided in the pipeline 45B.

第２の実施形態においては、地下水が炭酸ガスを含む。そのため、地下水のｐＨは地下水源１１において初めから７．０未満である。
原水処理部１２Ｂにおいては、地下水は井戸４１、４１のそれぞれから、管路２１、２１をそれぞれ流れ、合流点Ｇで合流する。その後地下水は、管路４５Ｂを流れ、管路４５Ｂ内で第１の酸化剤添加手段５１から供給される酸化剤と混合される。このように原水処理部１２Ｂにおいては、第１の酸化剤添加手段５１によって酸化剤を管路４５Ｂ内の地下水に注入できる。
管路４５Ｂの第２の端部は、原水槽４７内の地下水に浸漬されている。そのため、酸化剤と混合された地下水は、原水槽４７の液相に供給され、その後第２の酸化剤添加手段５２から供給され得る酸化剤と必要に応じて混合される。
このように原水処理部１２Ｂにおいては、地下水が第１の酸化剤添加手段５１から供給される酸化剤と管路４５Ｂ内で混合され、その後、原水槽４７の液相に供給される。そのため、原水処理部１２Ｂによれば、地下水を空気に曝す前に地下水中のＦｅ^２＋を酸化してＦｅ^３＋とする酸化反応が開始する。
次いで、Ｆｅ^３＋によってコロイド状物質を凝集させて凝集物とし、凝集物を含む水を砂ろ過塔１３でろ過して凝集物を除去する（図１参照）。その後、ろ過水は、第１の実施形態で説明した内容と同様にして図１に示す処理システム１によって処理される。 In the second embodiment, the groundwater contains carbon dioxide gas. Therefore, the pH of groundwater is less than 7.0 from the beginning at the groundwater source 11.
In the raw water treatment section 12B, groundwater flows from the wells 41 and 41 through the pipelines 21 and 21, respectively, and merges at the confluence point G. The groundwater then flows through the conduit 45B and is mixed with the oxidant supplied from the first oxidant adding means 51 in the conduit 45B. As described above, in the raw water treatment unit 12B, the oxidant can be injected into the groundwater in the pipeline 45B by the first oxidant addition means 51.
The second end of the pipeline 45B is immersed in the groundwater in the raw water tank 47. Therefore, the groundwater mixed with the oxidant is supplied to the liquid phase of the raw water tank 47, and then mixed with the oxidant that can be supplied from the second oxidant adding means 52, if necessary.
In this way, in the raw water treatment unit 12B, the groundwater is mixed with the oxidizing agent supplied from the first oxidizing agent adding means 51 in the pipeline 45B, and then supplied to the liquid phase of the raw water tank 47. Therefore, according to the raw water treatment unit 12B, an oxidation reaction that oxidizes ^{Fe 2+} ^{in the groundwater to Fe 3+ is started before the groundwater is exposed to air.}
Next, the ^{colloidal substances are agglomerated with Fe 3+} to form agglomerates, and water containing the agglomerates is filtered by a sand filtration tower 13 to remove the agglomerates (see FIG. 1). After that, the filtered water is treated by the treatment system 1 shown in FIG. 1 in the same manner as described in the first embodiment.

（第２の実施形態の作用効果）
以上説明した第２の実施形態に係る水処理方法においては、地下水が炭酸ガスを含むため、地下水のｐＨが初めから７．０未満である。この条件下でＦｅ^２＋を酸化するため、水酸化鉄がそもそも生じにくく、Ｆｅ^３＋が３価の陽イオンの状態を維持できる。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。 (Action and effect of the second embodiment)
In the water treatment method according to the second embodiment described above, since the groundwater contains carbon dioxide gas, the pH of the groundwater is less than 7.0 from the beginning. ^{Since Fe 2+} is oxidized under this condition, iron hydroxide is unlikely to be generated in the first place, and Fe ³⁺ can maintain a trivalent cation state. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

一般に、炭酸ガスを含む地下水（例えば、被圧地下水）にあっては、空気に曝されることで炭酸ガスが地下水から放出される。
第２の実施形態においては、地下水のｐＨがあらかじめ７．０未満にあることに加えて、その地下水を空気に曝す前にＦｅ^２＋を酸化する。そのため、酸成分を使用してｐＨを７．０未満に調整する必要がなく、第１の実施形態と比較して酸成分の使用量を低減でき、水処理の低コスト化を図ることができる。また、原水処理部の構成からｐＨ調整剤添加手段を省略でき、装置構成が簡素化する。 Generally, in groundwater containing carbon dioxide gas (for example, pressured groundwater), carbon dioxide gas is released from the groundwater by being exposed to air.
In the second embodiment, in addition to the pH of the groundwater being less than 7.0 in advance, Fe ²⁺ is oxidized before the groundwater is exposed to air. Therefore, it is not necessary to adjust the pH to less than 7.0 by using the acid component, the amount of the acid component used can be reduced as compared with the first embodiment, and the cost of water treatment can be reduced. .. Further, the pH adjuster addition means can be omitted from the configuration of the raw water treatment unit, and the apparatus configuration is simplified.

地下水が炭酸ガスを含む場合、仮に地下水が原水槽４７内の気相部分で放流された場合には、原水槽４７内の気相の空気に曝されることで、地下水から炭酸ガスが放出され、地下水のｐＨが上昇する可能性がある。
これに対し、第２の実施形態では管路４５Ｂの第２の端部から地下水を原水槽４７内の液相に直接供給できる。そのため、原水槽４７内の気相を経由して地下水が供給されるような第１の実施形態と比較して、原水槽４７内において炭酸ガスが地下水から放出されにくい。よって、第２の実施形態においては第１の実施形態と比較して、炭酸ガスの放出に起因するｐＨの上昇が起きにくく、地下水のｐＨが７．０未満である条件をより確実に保持できる。
したがって、水酸化鉄の生成をさらに確実に低減でき、ろ過水中の鉄成分の残存をさらに確実に低減できると期待される。加えて、Ｆｅ^３＋が３価の陽イオンの状態を確実に維持でき、Ｆｅ^３＋によるコロイド状物質の凝集効果のさらなる向上も期待できる。 When the groundwater contains carbon dioxide gas, if the groundwater is discharged in the gas phase part in the raw water tank 47, the carbon dioxide gas is released from the groundwater by being exposed to the air in the gas phase in the raw water tank 47. , The pH of groundwater may rise.
On the other hand, in the second embodiment, groundwater can be directly supplied to the liquid phase in the raw water tank 47 from the second end of the pipeline 45B. Therefore, carbon dioxide gas is less likely to be released from the groundwater in the raw water tank 47 as compared with the first embodiment in which the groundwater is supplied via the gas phase in the raw water tank 47. Therefore, in the second embodiment, as compared with the first embodiment, the pH rise due to the release of carbon dioxide gas is less likely to occur, and the condition that the pH of the groundwater is less than 7.0 can be more reliably maintained. ..
Therefore, it is expected that the production of iron hydroxide can be reduced more reliably and the residual iron component in the filtered water can be reduced more reliably. In addition, Fe ³⁺ can surely maintain the state of trivalent cations, and further improvement of the aggregation effect of colloidal substances by ^{Fe 3+ can be expected.}

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態に係る水処理方法について説明する。
第３の実施形態に係る水処理方法では、コロイド状物質を凝集させる際に、凝集剤を使用する。以下、第３の実施形態に係る水処理方法について図面を参照しながら説明する。 <Third embodiment>
Hereinafter, the water treatment method according to the third embodiment will be described.
In the water treatment method according to the third embodiment, a flocculant is used when the colloidal substance is agglomerated. Hereinafter, the water treatment method according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.

図６は、第３の実施形態に係る水処理方法における地下水源１１と原水処理部１２Ｃを示す模式図である。原水処理部１２Ｃは、管路４５Ｂと原水槽４７と排圧弁４９と凝集剤添加手段５０と第１の酸化剤添加手段５１と第２の酸化剤添加手段５２を有する。 FIG. 6 is a schematic view showing the groundwater source 11 and the raw water treatment unit 12C in the water treatment method according to the third embodiment. The raw water treatment unit 12C has a pipeline 45B, a raw water tank 47, an exhaust pressure valve 49, a coagulant adding means 50, a first oxidant adding means 51, and a second oxidant adding means 52.

原水処理部１２Ｃは、凝集剤添加手段５０を有する点で原水処理部１２Ｂと異なる。
凝集剤添加手段５０は、原水処理部１２Ｃ内に凝集剤を供給して、凝集剤と地下水とを混合する。凝集剤は特に限定されない。例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化鉄等が挙げられる。 The raw water treatment unit 12C is different from the raw water treatment unit 12B in that it has the coagulant addition means 50.
The coagulant adding means 50 supplies the coagulant into the raw water treatment unit 12C and mixes the coagulant and groundwater. The flocculant is not particularly limited. For example, aluminum sulfate, polyaluminum chloride, iron chloride and the like can be mentioned.

第３の実施形態においても、地下水は炭酸ガスを含む。そのため、地下水のｐＨは地下水源１１において初めから７．０未満である。
原水処理部１２Ｃにおいては、地下水は原水処理部１２Ｂと同様に井戸４１、４１から流れる。その後、管路４５Ｂ内で第１の酸化剤添加手段５１によって酸化剤と混合され、地下水が空気に曝される前にＦｅ^２＋を酸化してＦｅ^３＋とする酸化反応が開始する。その後、地下水は原水槽４７の液相に供給され、原水槽４７内で凝集剤添加手段５０から供給される凝集剤と混合される。
このように、第３の実施形態においては、Ｆｅ^２＋の酸化反応によって生じるＦｅ^３＋に加えて、凝集剤添加手段５０から供給される凝集剤をさらに使用し、コロイド状物質をより確実に凝集させて凝集物とする。 Also in the third embodiment, the groundwater contains carbon dioxide gas. Therefore, the pH of groundwater is less than 7.0 from the beginning at the groundwater source 11.
In the raw water treatment unit 12C, the groundwater flows from the wells 41 and 41 in the same manner as the raw water treatment unit 12B. After that, it is mixed with the oxidizing agent by the first oxidizing agent adding means 51 in the pipeline 45B, and the oxidation reaction that oxidizes ^{Fe 2+} ^{to Fe 3+ is started before the groundwater is exposed to the air.} After that, the groundwater is supplied to the liquid phase of the raw water tank 47 and mixed with the coagulant supplied from the coagulant adding means 50 in the raw water tank 47.
As described above, in the third embodiment, ^{in addition to Fe 3+} generated by the oxidation reaction of ^{Fe 2+} , the flocculant supplied from the flocculant addition means 50 is further used to more reliably agglomerate the colloidal substance. To be an agglomerate.

（第３の実施形態の作用効果）
以上説明した第３の実施形態に係る水処理方法においても、地下水のｐＨが７．０未満である条件下で、地下水中のＦｅ^２＋を酸化するため、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。また、地下水が炭酸ガスを含み、地下水を空気に曝す前に地下水中のＦｅ^２＋の酸化反応を開始し、その後地下水を原水槽４７の液相に供給するため、第２の実施形態と同様の作用効果も得られる。
加えて、第３の実施形態に係る水処理方法によれば、Ｆｅ^３＋に加えて、凝集剤をさらに使用するため、コロイド状物質をさらに確実に凝集させることができる。第３の実施形態に係る水処理方法においても、第１の実施形態、第２の実施形態と同様の理由から、Ｆｅ^３＋をコロイド状物質の凝集剤として利用できる。そのため、このＦｅ^３＋と併用することで、凝集剤添加手段５０から供給される凝集剤の使用量を低く抑えることができる。
したがって、従来の方法と比較して凝集剤添加手段５０から供給される凝集剤の使用量が少量であっても、シリカ、有機物等のコロイド状物質の充分な凝集効果を期待でき、鉄成分等のろ過不良が起きにくく、地下水から鉄成分等をろ過によって充分に除去できる。 (Action and effect of the third embodiment)
The water treatment method according to the third embodiment described above also has the same effect as that of the first embodiment because it oxidizes ^{Fe 2+} in the groundwater under the condition that the pH of the groundwater is less than 7.0. Is obtained. ^{Further, since the groundwater contains carbon dioxide gas and starts the oxidation reaction of Fe 2+} in the groundwater before exposing the groundwater to the air, and then supplies the groundwater to the liquid phase of the raw water tank 47, the same as the second embodiment. The action effect is also obtained.
In addition, according to the water treatment method according to the third embodiment, ^{since a flocculant is further used in addition to Fe 3+} , the colloidal substance can be more reliably agglomerated. In the water treatment method according to the third embodiment, Fe ³⁺ can be used as a coagulant for colloidal substances for the same reason as in the first embodiment and the second embodiment. Therefore, ^{when used in combination with this Fe 3+} , the amount of the flocculant supplied from the flocculant addition means 50 can be suppressed to a low level.
Therefore, even if the amount of the coagulant supplied from the coagulant adding means 50 is smaller than that of the conventional method, a sufficient coagulation effect of colloidal substances such as silica and organic substances can be expected, and iron components and the like can be expected. It is difficult for poor filtration to occur, and iron components and the like can be sufficiently removed from groundwater by filtration.

＜他の実施形態＞
以上いくつかの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施できる。
例えば、鉄を酸化し、次いでコロイド状物質をＦｅ^３＋で凝集させる際においては、発明の効果が得られる範囲内であれば、地下水のｐＨは厳密に７．０未満でなくてもよい。発明の効果が得られる範囲内としては、Ｆｅ^３＋からＦｅ（ＯＨ）_２ ^＋、Ｆｅ（ＯＨ）^２＋が生成する反応を抑制でき、かつ、Ｆｅ^３＋が地下水中で３価の陽イオンの状態を維持できるようなｐＨの範囲内が考えられる。
例えば、図１に示す地下水源１１においては、井戸の数が２つであるが、他の実施形態において井戸の数は１つでもよく、３つ以上でもよい。
他にも、図１に示す処理システム１に係る実施形態においては、中間水槽１５のろ過水は、限外ろ過膜ろ過装置１６又は逆浸透膜ろ過装置１７のいずれか一方によって処理されるが、他の実施形態においては限外ろ過膜ろ過装置１６及び逆浸透膜ろ過装置１７の両方によって中間水槽１５内のろ過水を処理してもよい。
他にも、処理システム１において、管路２２〜２８は、説明の便宜上、「管路」の語を用いて説明したが、管路２２〜２８は、大気開放下で水が空気に曝されながら流れるような流路の形態であってもよい。 <Other Embodiments>
Although some embodiments have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention can be appropriately modified without changing the gist thereof.
For example, when oxidizing iron and then ^{aggregating colloidal substances with Fe 3+} , the pH of groundwater does not have to be strictly less than 7.0 as long as the effects of the invention can be obtained. The range in which the effect of the invention can be obtained from ^{_{^{Fe 3+ Fe (OH) 2 +}}} , Fe (OH) 2+ generates can be suppressed reaction, and, ^{Fe 3+} is a state of trivalent cation with groundwater It is considered that the pH is within the range that can be maintained.
For example, in the groundwater source 11 shown in FIG. 1, the number of wells is two, but in other embodiments, the number of wells may be one or three or more.
In addition, in the embodiment according to the treatment system 1 shown in FIG. 1, the filtered water in the intermediate water tank 15 is treated by either the ultrafiltration membrane filtration device 16 or the back-penetration membrane filtration device 17. In another embodiment, the filtered water in the intermediate water tank 15 may be treated by both the ultrafiltration membrane filtration device 16 and the back-penetration membrane filtration device 17.
In addition, in the treatment system 1, the pipelines 22 to 28 have been described using the term “pipeline” for convenience of explanation, but the pipelines 22 to 28 are exposed to water in an open atmosphere. It may be in the form of a flow path that flows while flowing.

以下、本発明を実施例によってより具体的に説明する。本発明は、以下の記載によって限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The present invention is not limited by the following description.

＜測定方法＞
ろ過水の鉄の濃度は、ポータブル吸光光度計（ＨＡＣＨ社製「ＤＲ１９００）を使用して測定した。
ろ過水の色度は、濁色度計（共立理化社製「ＤＴＣ−４ＤＧ」）を使用して測定した。
ろ過水の濁度は、濁色度計（共立理化社製「ＤＴＣ−４ＤＧ」）を使用して測定した。 <Measurement method>
The iron concentration in the filtered water was measured using a portable absorptiometer (HACH "DR1900").
The chromaticity of the filtered water was measured using a turbidity meter (“DTC-4DG” manufactured by Kyoritsu Rika Co., Ltd.).
The turbidity of the filtered water was measured using a turbidity meter (“DTC-4DG” manufactured by Kyoritsu Rika Co., Ltd.).

＜地下水＞
本実施例及び比較例で使用した地下水は、シリカ、有機物等のコロイド状物質、鉄：３ｍｇ／Ｌ、マンガン：０．６ｍｇ／Ｌに加えて、炭酸イオンをさらに含む。空気に曝す前の地下水のｐＨは７．２であった。 <Groundwater>
The groundwater used in this example and the comparative example further contains carbonate ions in addition to colloidal substances such as silica and organic substances, iron: 3 mg / L and manganese: 0.6 mg / L. The pH of groundwater before exposure to air was 7.2.

＜実施例１〜３＞
実施例１〜３では、地下水に次亜塩素酸ナトリウムを添加する前に、表１に示すｐＨとなるように地下水に硫酸を添加して地下水のｐＨを７．０未満に調整した。次いで、次亜塩素酸ナトリウムを地下水に添加して地下水中のＦｅ^２＋を酸化してＦｅ^３＋とし、地下水中のシリカ、有機物等のコロイド状物質を凝集させ、５Ａろ紙でろ過した。ろ過水中の鉄の濃度、色度、濁度を表１に示す。 <Examples 1 to 3>
In Examples 1 to 3, before adding sodium hypochlorite to the groundwater, sulfuric acid was added to the groundwater so as to have the pH shown in Table 1 to adjust the pH of the groundwater to less than 7.0. Next, sodium hypochlorite was added to the groundwater to oxidize ^{Fe 2+} ^{in the groundwater to Fe 3+} , colloidal substances such as silica and organic substances in the groundwater were aggregated, and the mixture was filtered through 5A filter paper. Table 1 shows the concentration, chromaticity, and turbidity of iron in the filtered water.

＜比較例１＞
比較例１では、地下水のｐＨを調整する前に、次亜塩素酸ナトリウムを地下水に添加して地下水中のＦｅ^２＋を酸化してＦｅ^３＋とし、次いで、ｐＨが６．２となるように硫酸を添加した。その後、地下水中のシリカ、有機物等のコロイド状物質を凝集させ、５Ａろ紙でろ過した。ろ過水中の鉄の濃度、色度、濁度を表２に示す。 <Comparative example 1>
In Comparative Example 1, before adjusting the pH of the groundwater, sodium hypochlorite was added to the groundwater to oxidize ^{Fe 2+} ^{in the groundwater to Fe 3+,} and then sulfuric acid was added so that the pH was 6.2. Was added. Then, colloidal substances such as silica and organic matter in groundwater were aggregated and filtered through 5A filter paper. Table 2 shows the iron concentration, chromaticity, and turbidity in the filtered water.

＜比較例２〜４＞
比較例２〜４では、次亜塩素酸ナトリウムの添加後に、硫酸の代わりに表２に示すｐＨとなるように水酸化ナトリウムを地下水に添加した以外は、比較例１と同様にしてろ過水を得た。ろ過水中の鉄の濃度、色度、濁度を表２に示す。 <Comparative Examples 2 to 4>
In Comparative Examples 2 to 4, filtered water was added in the same manner as in Comparative Example 1 except that sodium hydroxide was added to the groundwater instead of sulfuric acid so as to have the pH shown in Table 2 after the addition of sodium hypochlorite. Obtained. Table 2 shows the iron concentration, chromaticity, and turbidity in the filtered water.

表１に示すように、地下水のｐＨを７．０未満に調整した後に地下水中のＦｅ^２＋を酸化した実施例１〜３では、ろ過水中の鉄の濃度を充分に低減できた。
これに対して、次亜塩素酸ナトリウムの添加後にｐＨを６．２に調整した比較例１では、ろ過水中の鉄の濃度が実施例１〜３と比較して高く、鉄を充分に除去できなかった。
比較例２〜４ではＦｅ^２＋を酸化してＦｅ^３＋とした後に、ｐＨを塩基性側に調整した。Ｆｅ^３＋を含む水酸化鉄は塩基性側で溶解度が低くなり、沈殿しやすい性質があるが、表２に示すように酸化後にｐＨを塩基性側に調整しても、ろ過水に鉄成分が残存した。また、比較例４のろ過水の色度は高く、ろ過不良が起きていることが示唆された。
これらの結果から、本実施形態に係る水処理方法によれば、凝集剤の使用量を低減しながら、酸化した鉄成分を地下水からろ過によって充分に除去できると考えられた。なお、比較例３において、ろ過水の鉄の濃度が比較例１より低いにもかかわらず、色度が比較例１よりも高くなっているのは、色度計による測定の誤差の範囲内である。 ^{As shown in Table 1, in Examples 1 to 3 in which Fe 2+} in the groundwater was oxidized after adjusting the pH of the groundwater to less than 7.0, the iron concentration in the filtered water could be sufficiently reduced.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which the pH was adjusted to 6.2 after the addition of sodium hypochlorite, the concentration of iron in the filtered water was higher than in Examples 1 to 3, and iron could be sufficiently removed. There wasn't.
In Comparative Examples 2 to 4, the pH was adjusted to the basic side after ^{Fe 2+} was oxidized to Fe ^3+. Iron hydroxide containing Fe ³⁺ has a low solubility on the basic side and tends to precipitate. However, as shown in Table 2, even if the pH is adjusted to the basic side after oxidation, the iron component remains in the filtered water. Remained. In addition, the color of the filtered water of Comparative Example 4 was high, suggesting that poor filtration occurred.
From these results, it was considered that according to the water treatment method according to the present embodiment, the oxidized iron component can be sufficiently removed from the groundwater by filtration while reducing the amount of the coagulant used. In Comparative Example 3, although the iron concentration of the filtered water was lower than that of Comparative Example 1, the chromaticity was higher than that of Comparative Example 1 within the range of the measurement error by the chromaticity meter. be.

１水処理システム
１１地下水源
１２原水処理部
１３砂ろ過塔
１４活性炭
１５中間水槽
１６限外ろ過膜ろ過装置
１７逆浸透膜ろ過装置
１９処理水槽
４５管路
４７原水槽
４８ｐＨ調整剤添加手段
５０凝集剤添加手段
５１第１の酸化剤添加手段
５２第２の酸化剤添加手段 1 Water treatment system 11 Groundwater source 12 Raw water treatment unit 13 Sand filtration tower 14 Activated carbon 15 Intermediate water tank 16 Ultrafiltration membrane filtration device 17 Reverse osmosis membrane filtration device 19 Treatment water tank 45 Pipeline 47 Raw water tank 48 pH adjuster addition means 50 Aggregation Agent addition means 51 First oxidant addition means 52 Second oxidant addition means

Claims

It is a water treatment method that treats groundwater.
Under the condition that the pH of the groundwater is less than 7.0, Fe ²⁺ in the groundwater is oxidized to Fe ^3+, and then the negatively charged colloidal substance in the groundwater is aggregated to form an agglomerate. A water treatment method for filtering water containing the agglomerates.

The water treatment method according to claim 1, wherein the pH of the groundwater is adjusted to less than 7.0 before oxidizing Fe ^{2+ in the groundwater.}

The water treatment method according to claim 1 or 2, wherein an oxidizing agent is used when oxidizing Fe ^{2+ in the groundwater.}

The water treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the groundwater contains carbon dioxide gas and ^{oxidizes Fe 2+ in the groundwater before exposing the groundwater to air.}

The water treatment method according to any one of claims 1 to 4, wherein a flocculant is used when the colloidal substance is agglomerated.

The water treatment method according to any one of claims 1 to 5, wherein the colloidal substance is at least one selected from the group consisting of silica and an organic substance.

The water treatment method according to any one of claims 1 to 6, wherein the filtered water after filtering the water containing the agglomerates is treated with at least one of an ultrafiltration membrane and a reverse osmosis membrane.