JP2024017890A - 水処理方法及び可搬式水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯水槽内に貯留されている要処理水を失うことなく、当該要処理水からＰＦＡＳを取り除き、清浄化すること。【解決手段】処理対象の貯水槽内に貯留された要処理水の量及び、前記要処理水のＰＦＡＳ含有濃度である、処理前ＰＦＡＳ濃度を測定するステップと、前記量及び前記処理前ＰＦＡＳ濃度に基づいて、処理時間を決定するステップと、少なくとも、浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）を除去するろ過装置と、ＰＦＡＳを除去する除去装置と、ポンプと、を備えた可搬式水処理装置を前記貯水槽にアクセス可能に設置するステップと、前記貯水槽から取水した前記要処理水を前記可搬式水処理装置に通過させ、前記貯水槽に還流するＰＦＡＳ除去運転を、前記処理時間以上行うステップと、を有する水処理方法。【選択図】図４

Description

本発明は、水処理方法及び可搬式水処理装置に関する。

特許文献１には、ＰＦＡＳ（ペルフルオロアルキル物質およびポリフルオロアルキル化合物）廃液処理のための可搬式システム及び方法（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ＰＦＡＳ Ｅｆｆｌｕｅｎｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）が開示されている。同文献記載のシステムは、トレーラーのような可搬式プラットフォーム上に設置され、ポンプによりホースで汲み上げたＰＦＡＳ廃液を沈殿物フィルタ（Ｓｅｄｉｍｅｎｔ Ｆｉｌｔｅｒ）、粒状活性炭（ＧＡＣ；Ｇｒａｎｕｌａｒ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃａｒｂｏｎ）、及びイオン交換樹脂（ＩＸ；Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｒｅｇｉｎｓ）を通過させて清浄化し、処理済み水貯留タンク（Ｔｒｅａｔｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｔａｎｋ）に貯留するというものである。

米国特許出願公開第２０２１／０３２２９５１号明細書

ＰＦＡＳは難分解性であり長期にわたり残留するため環境問題を引き起こす原因物質であると指摘されると同時に、規制の強化が近年なされつつある。そのため、ＰＦＡＳを含有する水からＰＦＡＳを取り除き、清浄化する水処理の必要性が生じる。

ＰＦＡＳはこれまで種々の用途に用いられてきたが、それらの用途の一つに、火災の際の消火剤としての用途が挙げられる。そのため、まとまった量の消火用水を必要としている施設、例えば、空港、軍事施設、その他の建築物の中には、敷地内の地下などに貯水槽を備え、消火用水を貯留しているものがあり、そして貯留されている消火用水にはＰＦＡＳが含有されている場合がある。しかしながら、このような限られた容量の貯水槽内のＰＦＡＳ含有水から実用的にＰＦＡＳを除去するに適した設備はほとんど知られていない。

すなわち、貯水槽内の要処理水の量は限られており、また、貯水槽自体が特定の用途向けの施設に付属して設けられているものであるから、当該貯水槽に隣接して水処理施設を新たに建設するのは全く現実的でない。かといって、貯水槽内の要処理水をくみ上げ、別の処理施設へと運搬して処理するのは、運搬に要するコストが無視できず、さらに、別の処理施設にて水処理を行っている最中には、貯水槽内に貯留されている水が一時的とはいえ失われるため、かかる水が消火用水である場合には、その消火設備としての機能を失ってしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、貯水槽内に貯留されている要処理水を失うことなく、当該要処理水からＰＦＡＳを取り除き、清浄化することである。

上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下のとおりである。

（１）処理対象の貯水槽内に貯留された要処理水の量及び、前記要処理水のＰＦＡＳ含有濃度である、処理前ＰＦＡＳ濃度を測定するステップと、前記量及び前記処理前ＰＦＡＳ濃度に基づいて、処理時間を決定するステップと、少なくとも、浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）を除去するろ過装置と、ＰＦＡＳを除去する除去装置と、ポンプと、を備えた可搬式水処理装置を前記貯水槽にアクセス可能に設置するステップと、前記貯水槽から取水した前記要処理水を前記可搬式水処理装置に通過させ、前記貯水槽に還流するＰＦＡＳ除去運転を、前記処理時間以上行うステップと、を有する水処理方法。

（２）（１）において、前記除去装置の容量は可変であり、前記量及び前記処理前ＰＦＡＳ濃度から求められる、前記要処理水に含まれるＰＦＡＳの量である、処理前ＰＦＡＳ含有量に基づいて、前記除去装置の容量が決定される、水処理方法。

（３）（２）において、前記除去装置の容量は、前記処理前ＰＦＡＳ含有量が、当該容量による最大ＰＦＡＳ除去量の５０％以上１００％以下となるように定められる、水処理方法。

（４）（３）において、前記除去装置は、互いに並列に接続され、前記要処理水の流入の有無を切り替え可能な複数の処理カラムを有し、前記除去装置の容量は、前記要処理水が流入する前記処理カラムの個数を決定することにより可変される、水処理方法。

（５）（１）において、前記ＰＦＡＳ除去運転を、前記処理時間以上行うステップの後、前記貯水槽内に貯留された処理後水のＰＦＡＳ含有濃度である、処理後ＰＦＡＳ濃度を測定するステップと、前記量及び前記処理後ＰＦＡＳ濃度に基づいて、追加の処理時間を決定するステップと、前記ＰＦＡＳ除去運転を、前記追加の処理時間以上行うステップと、を有する水処理方法。

（６）（２）において、前記ＰＦＡＳ除去運転を、前記処理時間以上行うステップの後、前記貯水槽内に貯留された処理後水のＰＦＡＳ含有濃度である、処理後ＰＦＡＳ濃度を測定するステップと、前記量及び前記処理後ＰＦＡＳ濃度に基づいて、追加の処理時間を決定するステップと、前記ＰＦＡＳ除去運転を、前記追加の処理時間以上行うステップと、を有し、前記ＰＦＡＳ除去運転を、前記追加の処理時間以上行うステップにおける前記除去装置の容量は、前記量及び前記処理後ＰＦＡＳ濃度から求められる、前記処理後水に含まれるＰＦＡＳの量である、処理後ＰＦＡＳ含有量に基づいて決定される、水処理方法。

（７）（１）において、前記可搬式水処理装置は、逆洗水沈降槽をさらに備え、前記要処理水によって前記ろ過装置を逆洗し、逆洗水を前記逆洗水沈降槽に貯留するステップと、前記浮遊物質を沈降分離した前記逆洗水を前記貯水槽に戻入するステップと、を有する請求項１に記載の水処理方法。

（８）貯水槽内に貯留された要処理水に含まれるＰＦＡＳを除去する可搬式水処理装置であって、浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）を除去するろ過装置と、ＰＦＡＳを除去する除去装置と、ポンプと、を備え、前記除去装置の容量は可変である、可搬式水処理装置。

（９）（８）において、前記除去装置は、互いに並列に接続され、前記要処理水の流入の有無を切り替え可能な複数の処理カラムを有する、可搬式水処理装置。

本発明の好適な実施形態に係る可搬式水処理装置の移送状態を示す側面図である。 可搬式水処理装置の第三角法による上面及び側面の外観図である。 実施形態の例に係る可搬式水処理装置の配管図である。 可搬式水処理装置を用いた水処理方法を説明するフロー図である。 ＰＦＡＳ除去運転に係る除去装置のＰＦＡＳ除去容量の使用状態を説明する図である。 可搬式水処理装置における逆洗運転を説明するフロー図である。 追加処理に係るＰＦＡＳ除去運転に係る除去装置のＰＦＡＳ除去容量の使用状態を説明する図である。

図１は、本発明の好適な実施形態に係る可搬式水処理装置１００の移送状態を示す側面図である。可搬式水処理装置１００は、後述する架台に各種機器が固定され、図１に示されているような搬送車両２００に積載して一般道路を走行することにより、容易に水処理の目的地まで移送することができる。図１では、搬送車両２００は、クレーン付きトラックとして示されているが、搬送車両２００の種別は特に限定するものではなく、通常のトラックやトレーラーであってもよい。

図２は、可搬式水処理装置１００の第三角法による上面及び側面の外観図である。可搬式水処理装置１００は、その上に固定された種々の機器を一体に取り扱い、移送するための架台１と、架台１上に固定されたポンプ２、ろ過装置３、除去装置４、制御盤５及び逆洗水沈降槽６を含む。なお、図２に示した架台１の形状および、各種機器の配置及び数量は一例であり、これらは種々の要求、例えば、搬送車両２００の積載重量および積載可能サイズ、可搬式水処理装置１００に要求される水処理性能、可搬式水処理装置１００を積載した搬送車両２００が通行しようとする道路の通行制限等に応じて変更されてよく、また、可搬式水処理装置１００はそのような要求に従って設計され、さらに、使用される搬送車両２００が選定されてよい。

架台１は、本実施形態では、金属パイプで構成した外枠に床板を設けたものであるが、各種機器を固定し一体に取り扱うことができる構成であれば、架台１はどのようなものであってもよい。また、図２に示した例では、架台１は単体の部材として構成されているが、これを複数に分割し、可搬式水処理装置１００が複数の架台１により構成されるようにしてもよい。例えば、単体の架台１ではそのサイズ及び重量が過大となる場合に、搬送車両２００への積み込み積み下ろしを容易にするため架台１を分割してもよい。また、架台１は、使用する搬送車両２００による移送が可能なサイズに設計される。

ポンプ２は、図示しないホースを通じて貯水槽内の要処理水をくみ上げ、可搬式水処理装置１００の各機器へと送り、又図示しないホースを通じて処理後水を還流させるものである。ポンプ２の動力は特に限定されないが、本実施形態では電動機である。また、図示したものは、ポンプ２の本体を陸上に固定する陸上ポンプであるが、ポンプ２自体をホースの先端に設け、貯水槽内の要処理水内に浸漬する水中ポンプであってもよい。

ろ過装置３は、要処理水中の浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）を除去するろ過機である。ろ過装置３の形式は特に限定はされず、ろ材として、砂を用いるもの、珪藻土を用いるもの、スポンジやメンブレン等のフィルタを用いるもののいずれであっても差し支えない。また、ろ過装置３が逆洗式ろ過機であれば、ろ材を繰り返し使用できるため経済的であるが、必ずしも逆洗式でなくともよい。本実施形態では、ろ過装置３は、ろ材として砂を用いる逆洗式ろ過機であり、２台が並列に設置されているが、ろ過装置のろ過能力や台数は必要に応じて任意に決定してよい。

除去装置４は、要処理水中のＰＦＡＳを除去する処理機である。具体的には、除去装置４は、イオン交換樹脂を充填した複数の処理カラム７を並列に接続したものである。なお、処理カラム７にて要処理水中のＰＦＡＳを除去する際に使用される除去材は必ずしもイオン交換樹脂でなくともよく、他の利用可能な材料があればそれを使用してもよい。

制御盤５は、可搬式水処理装置１００全体の動作を制御する制御装置であり、可搬式水処理装置１００において利用されている機器が電動である場合には、図示しない配線を通じて電力を供給するものであってよい。また、制御盤５は、可搬式水処理装置１００の各部の動作状態を検出する計器類、例えば流量計や圧力計などからの出力を表示し、さらに適宜の記録媒体に記録し、又は有線・無線通信ネットワークを通じて外部のコンピュータに出力してよい。制御盤５及び可搬式水処理装置１００において利用されている機器に対する電力の供給は、可搬式水処理装置１００を使用しようとする施設に設置されている電源から行うか、又はそのような電源が利用できない場合には、電源車を用意すればよい。あるいは、可搬式水処理装置１００の架台１上に、発電機をさらに固定するようにしてもよい。バッテリーの使用は、これを妨げるものではないが、可搬式水処理装置１００による水処理に十分なエネルギーを蓄積できるバッテリーはその重量およびサイズが過大になりやすく、注意が必要である。

逆洗水沈降槽６は、ろ過装置３のろ過能力を回復させるため逆洗操作を行った際に生じる逆洗水を貯留する水槽である。逆洗水沈降槽６の構成及び使用方法についてはより詳しく後述する。

図２では、図示を簡略化するため、可搬式水処理装置１００の架台１と各機器の外形のみを示しており、各機器を接続する配管や電気配線、ホースやその他の水処理に付随して使用される備品類は省略している。しかしながら、可搬式水処理装置１００は架台１上に積載された機器・備品群により水処理が遂行できるよう、それら必要な設備一式を一括して搬送車両２００に積載できるように統合されている。可搬式水処理装置１００による水処理は、可搬式水処理装置１００が搬送車両２００の荷台上に積載されたまま行われてもよいし、搬送車両２００から地面又は床に降ろされた状態で行われてもよい。

図３は、実施形態の例に係る可搬式水処理装置１００の配管図である。貯水槽３００は、可搬式水処理装置１００の処理対象であり、その内部に要処理水が貯留されている。なお、ここで、用語「要処理水」は、可搬式水処理装置１００により取水され、ＰＦＡＳの除去処理が行われる対象となる水を差し、用語「処理後水」は、ＰＦＡＳの除去処理後、可搬式水処理装置１００から排出される水を差すものとして用いる。この後詳細に説明するが、可搬式水処理装置１００は還流式の水処理装置であり、可搬式水処理装置１００から排出された「処理後水」が、再び「要処理水」として可搬式水処理装置１００により取水されることがあり得る。したがって、「要処理水」及び「処理後水」は、可搬式水処理装置１００による処理の前後における区別であり、その含有されるＰＦＡＳの濃度にかかわりなく用いられる。

貯水槽３００内の要処理水は、ホース８を介してポンプ２により汲み上げられ、可搬式水処理装置１００に取水される。通常の水処理、すなわち、ＰＦＡＳの除去においては、配管経路９を通過し、本実施形態では、２分岐されてフローレギュレータ１０により流量を制御され、三方弁１１により、２台のろ過装置３へとそれぞれ導かれ、要処理水中の浮遊物質が除かれる。

ろ過装置３を通過した要処理水は、同じく三方弁１１により配管経路１２へと誘導され、除去装置４へと導かれる。なお、三方弁１１は、今説明している通常の水処理における要処理水の経路と、ろ過装置３の逆洗時の要処理水の経路とを切り替えるものである。ろ過装置３の逆洗時の可搬式水処理装置１００の動作については後述する。

配管経路１２を通過した要処理水は、複数、ここでは６台の処理カラム７に並列に分岐される。すなわち、除去装置４の複数の処理カラム７は、配管経路１２に対し、互いに並列に接続される。さらに、各処理カラム７の流入出口には、切換弁１３が設けられており、個別に配管経路１２からの要処理水の流入の有無を切り替え可能となっている。このため、可搬式水処理装置１００は、水処理時に使用する処理カラム７の台数を任意に変更することができるようになっている。

処理カラム７を通過することにより、要処理水からはＰＦＡＳが除去され、処理後水となる。処理後水は配管経路１４へと流入し、貯水槽３００へと還流される。このとき、使用していない処理カラム７に、処理後水が逆流することが無いよう、切換弁１３は処理カラム７と配管経路１４との間にも設けられている。

また、処理カラム７への流入口には、フローレギュレータ１５が設けられ、処理カラム７へと流入する要処理水の流量が制御されるようになっている。また、可搬式水処理装置１００の配管の各所には随時、圧力計１６及びドレン弁１７が設けられ、運転中の配管のつまりや漏れによる圧力上昇や降下を監視できるとともに、配管中の残留水の除去など適宜のメンテナンスが行えるようになっている。圧力計１６及びドレン弁１７については、図示の煩雑を避けるため、代表としてそれぞれ１つのみに符号を付した。

以上の通り、可搬式水処理装置１００の要処理水からＰＦＡＳを除去する動作（以降、この動作を「ＰＦＡＳ除去運転」という。）においては、貯水槽３００に貯留された要処理水は、ホース８を介してポンプ２により汲み上げられ、配管経路９を通過してろ過装置３により浮遊物質を除去された後、配管経路１２を通過して除去装置４の処理カラム７によりＰＦＡＳを除去され、処理後水として再び貯水槽３００に還流される。ここで、処理カラム７は、流入した要処理水から、含有されるＰＦＡＳの全量を除去するものではない。したがって、ＰＦＡＳの含有量が減じられた処理後水は、貯水槽３００内に貯留された要処理水と混じりあい、再び要処理水として可搬式水処理装置１００によるＰＦＡＳの除去が行われることになる。このＰＦＡＳ除去運転が所定時間継続して行われることにより、貯水槽３００内の貯留水のＰＦＡＳ濃度は漸減していき、最終的に基準以下の濃度に減じられる。

このように、可搬式水処理装置１００は、処理後水を貯水槽３００に還流しながらＰＦＡＳ除去運転を行うため、その運転にあたって、貯水槽３００内の水量が大きく減じられることがなく、その水量を十分に保つことができる。そのため、ＰＦＡＳ除去運転中に貯水槽３００内の貯留水を使用する必要が生じた場合、例えば、火災に対する消火活動が必要となった場合であっても当該活動を妨げることがない。

また、可搬式水処理装置１００は、ろ過装置３の一定時間又は一定流量の使用毎に、逆洗を行うことにより、ろ材を清浄化し、そのろ過性能を保つことができる（以降、この動作を「逆洗運転」という。）。逆洗運転時には、三方弁１１が切り替えられ、貯水槽３００からポンプ２によって汲み上げられた要処理水は、配管経路９を通過した後、ろ過装置３のろ過水の排出側へと流入させられる。そして、ろ過装置３内のろ材に捕らえられた浮遊物質を洗い出した要処理水(以降、「逆洗水」と言う。)は、ろ過装置３の流入側から流出し、配管経路１８へと導かれる。この時、三方弁１１により配管経路１２はろ過装置３から切り離されるため、要処理水や逆洗水が配管経路１２へと流入することはない。

配管経路１８を通過した逆洗水は、逆洗水沈降槽６へと流入する。逆洗水沈降槽６は、逆洗水に含まれる浮遊物質を沈降分離し、分離後の逆洗水を貯水槽３００へと戻入する。逆洗水沈降槽６の構造は特に限定するものではないが、図３に簡明に示したものでは、メッシュスクリーン１９により懸濁状態にある浮遊物質の移動を阻止しつつ、セパレータ２０を溢流する、浮遊物質が除去された上澄液をポンプ２１により汲み上げ、配管経路２２を通じて貯水槽３００へと戻入するものとなっている。逆洗水沈降槽６内に沈降した浮遊物質は、傾斜面２３を滑り落ち、ドレン２４より排出されるようになっている。

以上説明したＰＦＡＳ除去運転と、逆洗運転とは、制御盤５により適宜切り替えて実行される。すなわち、ＰＦＡＳ除去運転を必要な時間継続して行う際に、所定の時間の経過または所定の流量の処理を検出した時点で適切な時間、逆洗運転を行い、再び、ＰＦＡＳ除去運転を継続するように制御される。

以上説明したように、可搬式水処理装置１００による水処理は循環式の処理であるから、ＰＦＡＳ除去運転時にも貯水槽３００に十分な水量を確保し、また、逆洗運転を適宜行うことで、ろ過装置３のろ過性能を維持することができる。しかしながら一方、ＰＦＡＳ除去運転により、貯水槽３００内の要処理水からＰＦＡＳが十分に、すなわち、基準値以下の濃度となるまで除去された、と言うのは必ずしも簡単ではない。

なぜなら、ＰＦＡＳは化学的に極めて安定な物質であることが知られており、水中に含有されるＰＦＡＳの濃度を知るためには、専用の設備を有する分析機関等による分析を要するのであって、水処理の過程におけるＰＦＡＳ濃度をリアルタイムに検出できるセンサや方法は知られていないからである。このため、可搬式水処理装置１００による水処理にあたっては、例えば、貯水槽３００内の貯留水中のＰＦＡＳ濃度をモニタしておいて、それが基準値以下となるまでＰＦＡＳ除去運転をする、というオペレーションをすることはできず、あらかじめ、ＰＦＡＳ除去運転をどのような条件で、どれだけの時間行えばＰＦＡＳが十分に除去されるのかを見積もっておかなければならない。

図４は、可搬式水処理装置１００を用いた水処理方法を説明するフロー図である。なお、同図に示したフローは、代表的な手順を説明するものであり、一部前後して差し支えないものについては、これを入れ替え、又は同時に実行するようにしてもよい。

水処理にあたっては、まずＰＦＡＳ除去運転に先立って、処理対象の貯水槽３００内に貯留された要処理水の量及び、かかる要処理水のＰＦＡＳ含有濃度である、処理前ＰＦＡＳ濃度を測定する（ＳＴ１）。要処理水の量は、貯水槽３００中の要処理水の水位から容易に求めることができ、また、処理前ＰＦＡＳ濃度は、要処理水の一部をサンプリングし、分析機関にて成分分析を行うことにより測定することができる。通常、この測定には、半日～数日程度を要する。

要処理水の量と、処理前ＰＦＡＳ濃度が既知であれば、除去対象となる要処理水に含まれるＰＦＡＳの量である、処理前ＰＦＡＳ含有量は、両者の積として容易に求められる。すなわち、要処理水の量をＶ［ｍ^３］、処理前ＰＦＡＳ濃度をｃ_０［μｇ／ｍ^３］とすれば、処理前ＰＦＡＳ含有量ｍ_０［μｇ］は、

となる。

したがって、可搬式水処理装置１００の除去装置４は、少なくとも、処理前ＰＦＡＳ含有量以上のＰＦＡＳ除去容量（ＰＦＡＳを要処理水から除去できる量）を有している必要がある。ところが、常に、除去装置４の複数の処理カラム７全てを使用するのは、必ずしも得策ではない。なぜなら、ＰＦＡＳの除去に用いられた処理カラム７の充填物は、そのＰＦＡＳ除去容量を十分に使い切っていなくとも、交差汚染を避ける観点、及び、廃棄物処理に関する法規の観点から、他施設における水処理に使いまわすことができず、水処理の終了に伴って廃棄される、又は適切な再生処理を施す必要があるからである。

すでに説明したように、除去装置４の複数の処理カラム７は、互いに並列に接続されているため、除去装置４のＰＦＡＳ除去容量が処理前ＰＦＡＳ含有量を大きく上回る場合には、水処理によっては、各処理カラム７のＰＦＡＳ除去容量のわずかな一部しか使用されず、その充填物の大部分がＰＦＡＳの除去に使用されない。しかし、そのような場合であっても充填物は廃棄するか、コストをかけて再生処理を施さなければならないため、水処理のコスト増要因となる。

例えば、図５の（ａ）に示すように、処理前ＰＦＡＳ含有量ｍ_０が除去装置４全体のＰＦＡＳ除去容量Ｍ［μｇ］の３０％であった場合に、水処理の終了時点では、６本の処理カラム７は、それぞれのＰＦＡＳ除去容量の３０％が使用されたこととなる（図では、使用されたＰＦＡＳ除去容量をハッチングで示す）。この場合であっても、６本の処理カラム７は全て、その充填物の廃棄又は再生処理が必要となるため、除去装置４全体の７０％の充填物は無駄になる。

これに対し、図５の（ｂ）に示すように、同じく処理前ＰＦＡＳ含有量ｍ_０が除去装置４全体のＰＦＡＳ除去容量Ｍの３０％であった場合に、互いに並列接続された処理カラム７の内、図中左の２台のみを要処理水が流入するものとして使用し、残りの図中右の４台は切替弁１３（図３）を操作して配管経路１２から切り離し、使用しないものとして、除去装置４のＰＦＡＳ除去容量をＭ／３とすると、水処理の終了時点では、図中左側２本の処理カラム７のみがそれぞれ、容量の９０％が使用された状態となる。この場合には、６本の処理カラム７中、その充填物の廃棄又は再生処理を要するのは、使用に係る２本のみであり、未使用の充填物は、除去装置４全体の約３．３％となり、無駄を削減できる。

このように、除去装置４の容量を可変とし、処理前ＰＦＡＳ含有量に基づいて、その容量を適切に決定することにより、イオン交換樹脂など高価な充填物を無駄を少なくして使用することができ、水処理のコストを低減することができる。除去装置４の容量を決定するにあたっては、図５（ｂ）の例では、処理前ＰＦＡＳ含有量ｍが、可変された除去装置４の容量であるＭ／３の９０％とされたが、一般に、処理前ＰＦＡＳ含有量ｍが、可変された除去装置４の容量による最大ＰＦＡＳ除去量の５０％以上１００％以下となるように、除去装置４の容量を定めるとよい。

本実施形態に係る可搬式水処理装置１００では、除去装置４は、互いに並列に接続され、要処理水の流入の有無を切り替え可能な複数の処理カラム７を有しているから、除去装置４の容量は、要処理水が流入する処理カラム７の個数を決定することにより可変されることになる。このようにして、除去装置４の容量を決定する（ＳＴ２；図４）。

さらに、要処理水の量Ｖ及び処理前ＰＦＡＳ濃度ｃ_０に基づいて、ＰＦＡＳ除去時間を行う時間である、処理時間Ｔ_０を決定する（ＳＴ３）。可搬式水処理装置１００が単位時間当たりに処理できる体積流量Ｑ［ｍ^３／ｈ］は、除去装置４の容量に応じて定まり、除去装置４によるＰＦＡＳの除去率ｐは既知であるから、貯水槽３００内の貯留水のＰＦＡＳ濃度ｃ［μｇ／ｍ^３］は、次式

に従う。ｃは処理時間ｔの関数であるから、ＰＦＡＳの基準濃度をｃ_ｔｈ［μｇ／ｍ^３］としたときに、

となる処理時間Ｔ_０を選べばよい。

ここで、ｐが定数とみなせる場合には、
とＰＦＡＳ濃度ｃは指数関数に従うから、容易にＴ_０を決定することができる。しかしながら、一般に、除去率ｐは、ＰＦＡＳ除去運転時の温度などの環境パラメータや、処理カラム７のＰＦＡＳ吸着量に依存して変化するため、式（２）は必ずしも解析的に解けるわけではない。そのような場合には、コンピュータを用いた数値シミュレーションを行い、Ｔ_０を決定すればよい。

除去装置４の容量と、処理時間Ｔ_０が決定されれば、可搬式水処理装置１００を搬送車両２００に積載し、処理対象である貯水槽３００にアクセス可能に設置する（ＳＴ４）。すなわち、可搬式水処理装置１００からホースを貯水槽３００に差し入れ、また、可搬式水処理装置１００に電源などの動力を接続する。可搬式水処理装置１００は、搬送車両２００から降ろされ設置されても、搬送車両２００に積載されたままであってもよい。

続いて、可搬式水処理装置１００により、処理時間Ｔ_０の間、ＰＦＡＳ除去運転を行う（ＳＴ５）。なお、ＰＦＡＳ除去運転の間に、所定時間、又は、所定量の要処理水の処理毎に、逆洗運転を行ってもよい。

図６は、可搬式水処理装置１００における逆洗運転を説明するフロー図である。逆洗運転においては、三方弁１１（図３参照）を切り替え、ポンプ２により汲み上げられる要処理水をろ過装置３の流出側に逆方向から注入することにより、ろ材を逆洗する。ろ材を洗浄した逆洗水は、逆洗水沈降槽６に貯留される（ＳＴ１１）。

逆洗水沈降槽６に貯留された逆洗水は静置され、液中に懸濁した浮遊物質は沈降し分離される（ＳＴ１２）。浮遊物質が沈降し清浄化された逆洗水は、その上澄液のみが分離され、ポンプ２１により、貯水槽３００に戻入される（ＳＴ１３）。なお、逆洗運転を行っている間は、除去装置４によるＰＦＡＳの除去は行われないので、この間の時間は、ＰＦＡＳ除去運転の処理時間には算入しない。

定期的に逆洗運転がなされることにより、ろ過装置３はそのろ過能力が維持され、浮遊物質の除去装置４への流入が阻止され、処理カラム７が目詰まりするなどのトラブルを防止できる。なお、逆洗水沈降槽６において沈降分離された浮遊物質は、必要に応じて、または、可搬式水処理装置１００による水処理の終了後、逆洗水沈降槽６に残留した逆洗水と共にドレン２４から排出され、適切に処分される（ＳＴ１４）。

図４に戻り、ＰＦＡＳ除去運転（ＳＴ５）が終了したならば、当初の見通し通りであれば、貯水槽３００内に貯留される処理後水のＰＦＡＳ濃度は基準濃度以下となっているはずである。しかしながら、ＰＦＡＳ除去運転にあたって、貯水槽３００内の処理後水のＰＦＡＳ濃度はモニタできているわけではなく、種々の要因によってＰＦＡＳ除去が不十分となっていないか、確認することが望ましい。種々の要因としては、処理前ＰＦＡＳ濃度ｃ_０の測定誤差、要処理水の量Ｖの見積もり誤差、体積流量Ｑの誤差、除去率ｐの誤差などが挙げられる。

そこで、再度、貯水槽３００内の貯留水（処理後水）のＰＦＡＳ含有濃度である、処理後ＰＦＡＳ濃度を測定する（ＳＴ６）。この測定も、処理前ＰＦＡＳ濃度と同様に、貯留水の一部をサンプリングし、分析機関にて成分分析を行うことにより行ってよい。

その結果、処理後ＰＦＡＳ濃度が基準濃度より下回っていれば、十分にＰＦＡＳが除去されたのであるから、追加処理は不要であると判断する。しかしながら、処理後ＰＦＡＳ濃度が基準濃度を依然として上回っているのであれば、追加処理、すなわち、さらなるＰＦＡＳの除去が必要であると判断されることになる（ＳＴ７）。

追加処理が必要と判断された場合には、追加処理において使用する除去装置４の容量を、処理後ＰＦＡＳ濃度と、要処理水の量から求められる、処理後水に含まれるＰＦＡＳの量である、処理後ＰＦＡＳ含有量に基づいて決定する（ＳＴ８）。これは、すでに説明したＳＴ２と同様であってよく、処理後ＰＦＡＳ濃度をｃ_１［μｇ／ｍ^３］とすれば、処理後ＰＦＡＳ含有量ｍ_１［μｇ］は、

となる。

この時、先のＰＦＡＳ除去運転の結果の除去装置４の各処理カラム７の状態に応じて、除去装置４の容量を決定する。一例として、追加処理前の除去装置４の各処理カラム７の状態が、図５の（ｂ）に示す状態であったとして、例えば、ｍ_１が、除去装置４全体のＰＦＡＳ除去容量Ｍの３．３％以下であるならば、引き続き、互いに並列接続された処理カラム７の内、図中左の２台のみを要処理水が流入するものとして使用することができる。具体例として、ｍ_１が、ＰＦＡＳ除去容量Ｍの３％であると算出された場合には、追加処理にかかるＰＦＡＳ除去運転による除去装置４の各処理カラム７の使用状態は、図７の（ａ）に示したようにできる。同図では、追加処理に係るＰＦＡＳ除去運転によって使用された容量は黒塗りで示している。図７の（ａ）のケースでは、追加処理によっても、除去装置４の６台の処理カラム７のうち、使用されるのは左側の２本のみであり、残りの右側４台は未使用のままである。充填物の廃棄又は再生処理が必要となるのは、使用に係る左側２台の処理カラム７のみであり、それぞれＰＦＡＳ除去容量の９９％が使用されているから、未使用のまま廃棄又は再生処理がなされる充填物は、除去装置４全体の僅かに約０．３％である。

あるいは、ｍ_１が、除去装置４全体のＰＦＡＳ除去容量Ｍの３．３％より上であるならば、使用済みの処理カラム７の未使用容量によっては除去することができないので、未使用の処理カラム７を使用することとして、除去装置４のＰＦＡＳ除去容量をＭ／６とすることができる。一例として、ｍ_１が、ＰＦＡＳ除去容量Ｍの５％であると算出された場合の追加処理にかかるＰＦＡＳ除去運転による除去装置４の各処理カラム７の使用状態は、図７の（ｂ）に示したようにできる。（ｂ）の例では、左から３台目の処理カラム７が追加処理に使用され、その容量の３０％が使用されることになる。この場合、充填物の廃棄又は再生処理が必要となるのは、使用に係る左側３台の処理カラム７となり、未使用のまま廃棄又は再生処理がなされる充填物は、除去装置４の１５％である。

図４に戻り、追加処理に係る除去装置４の容量が決定されたならば、追加の処理時間、すなわち、追加処理に係るＰＦＡＳ除去運転の処理時間を決定する（ＳＴ９）。この場合においても、すでに示した式（２）及び式（３）を同様に用いて追加の処理時間Ｔ_１を決定すればよい。

その後は、追加処理に係る除去装置４の容量及び追加の処理時間Ｔ_１を用いて、再度ＰＦＡＳ除去運転を行い（ＳＴ５）、以降同様に、追加処理が不要と判断されるまでこの手順を繰り返せばよい（ＳＴ７）。最初のＰＦＡＳ除去運転、又は、追加のＰＦＡＳ除去運転の結果、貯水槽３００内の処理後水の処理後ＰＦＡＳ濃度が基準濃度を下回り、十分にＰＦＡＳが除去されており、これ以上の追加処理が不要であると判断された場合には、可搬式水処理装置１００を撤去し（ＳＴ１０）、水処理を終える。搬送車両２００により搬出された可搬式水処理装置１００は、適宜のメンテナンス施設にて、使用された処理カラム７の交換と、使用済み充填物の廃棄又は再生処理、また、残留水の排出とその適正な処分、必要な洗浄等が行われ、次回の水処理に再び使用される。

以上説明した水処理方法により、イオン交換樹脂等の充填物を効率的に利用しつつ、かつ、貯水槽内に貯留されている要処理水を失うことなく、当該要処理水からＰＦＡＳを取り除き、清浄化することができる。また、同水処理方法に用いられる可搬式水処理装置１００は、対象となる貯水槽３００の近傍に容易に搬送し設置し、また容易に撤去し搬出できるから、柔軟かつ迅速に水処理を行うことができるとともに、簡易なメンテナンスを行うことにより、数々の貯水槽３００の水処理に繰り返し使用できるため、水処理のコストを大きく低減できるものである。

１ 架台、２ ポンプ、３ ろ過装置、４ 除去装置、５ 制御盤、６ 逆洗水沈降槽、７ 処理カラム、８ ホース、９ 配管経路、１０ フローレギュレータ、１１ 三方弁、１２ 配管経路、１３ 切替弁、１４ 配管経路、１５ フローレギュレータ、１６ 圧力計、１７ ドレン弁、１８ 配管経路、１９ メッシュスクリーン、２０ セパレータ、２２ 配管経路、２３ 傾斜面、２４ ドレン、１００ 可搬式水処理装置、２００ 搬送車両、３００ 貯水槽。

Claims (9)

1. 処理対象の貯水槽内に貯留された要処理水の量及び、前記要処理水のＰＦＡＳ（ペルフルオロアルキル物質およびポリフルオロアルキル化合物）含有濃度である、処理前ＰＦＡＳ濃度を測定するステップと、
   前記量及び前記処理前ＰＦＡＳ濃度に基づいて、処理時間を決定するステップと、
   少なくとも、浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）を除去するろ過装置と、ＰＦＡＳを除去する除去装置と、ポンプと、を備えた可搬式水処理装置を前記貯水槽にアクセス可能に設置するステップと、
   前記貯水槽から取水した前記要処理水を前記可搬式水処理装置に通過させ、前記貯水槽に還流するＰＦＡＳ除去運転を、前記処理時間以上行うステップと、
   を有する水処理方法。
2. 前記除去装置の容量は可変であり、
   前記量及び前記処理前ＰＦＡＳ濃度から求められる、前記要処理水に含まれるＰＦＡＳの量である、処理前ＰＦＡＳ含有量に基づいて、前記除去装置の容量が決定される、
   請求項１に記載の水処理方法。
3. 前記除去装置の容量は、前記処理前ＰＦＡＳ含有量が、当該容量による最大ＰＦＡＳ除去量の５０％以上１００％以下となるように定められる、
   請求項２に記載の水処理方法。
4. 前記除去装置は、互いに並列に接続され、前記要処理水の流入の有無を切り替え可能な複数の処理カラムを有し、
   前記除去装置の容量は、前記要処理水が流入する前記処理カラムの個数を決定することにより可変される、
   請求項３に記載の水処理方法。
5. 前記ＰＦＡＳ除去運転を、前記処理時間以上行うステップの後、
   前記貯水槽内に貯留された処理後水のＰＦＡＳ含有濃度である、処理後ＰＦＡＳ濃度を測定するステップと、
   前記量及び前記処理後ＰＦＡＳ濃度に基づいて、追加の処理時間を決定するステップと、
   前記ＰＦＡＳ除去運転を、前記追加の処理時間以上行うステップと、
   を有する請求項１に記載の水処理方法。
6. 前記ＰＦＡＳ除去運転を、前記処理時間以上行うステップの後、
   前記貯水槽内に貯留された処理後水のＰＦＡＳ含有濃度である、処理後ＰＦＡＳ濃度を測定するステップと、
   前記量及び前記処理後ＰＦＡＳ濃度に基づいて、追加の処理時間を決定するステップと、
   前記ＰＦＡＳ除去運転を、前記追加の処理時間以上行うステップと、
   を有し、
   前記ＰＦＡＳ除去運転を、前記追加の処理時間以上行うステップにおける前記除去装置の容量は、前記量及び前記処理後ＰＦＡＳ濃度から求められる、前記処理後水に含まれるＰＦＡＳの量である、処理後ＰＦＡＳ含有量に基づいて決定される、
   請求項２に記載の水処理方法。
7. 前記可搬式水処理装置は、逆洗水沈降槽をさらに備え、
   前記要処理水によって前記ろ過装置を逆洗し、逆洗水を前記逆洗水沈降槽に貯留するステップと、
   前記浮遊物質を沈降分離した前記逆洗水を前記貯水槽に戻入するステップと、
   を有する請求項１に記載の水処理方法。
8. 貯水槽内に貯留された要処理水に含まれるＰＦＡＳを除去する可搬式水処理装置であって、
   浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）を除去するろ過装置と、ＰＦＡＳを除去する除去装置と、ポンプと、を備え、
   前記除去装置の容量は可変である、
   可搬式水処理装置。
9. 前記除去装置は、互いに並列に接続され、前記要処理水の流入の有無を切り替え可能な複数の処理カラムを有する、
   請求項８に記載の可搬式水処理装置。
   
   

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