JP3502402B2 - 水中溶存有機物の除去システム - Google Patents

水中溶存有機物の除去システム

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JP3502402B2
JP3502402B2 JP20539292A JP20539292A JP3502402B2 JP 3502402 B2 JP3502402 B2 JP 3502402B2 JP 20539292 A JP20539292 A JP 20539292A JP 20539292 A JP20539292 A JP 20539292A JP 3502402 B2 JP3502402 B2 JP 3502402B2
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誠 内田
広 田阪
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水道水や井戸水中に溶存
する揮発性の有機物(特にクロロホルム、ジクロロブロ
モホルム、クロロジブロモホルム、ブロロホルム等のト
リハロメタンや1,1,1−トリクロロエタン、1,2
−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロ
エチレン等の揮発性の有機ハロゲン物質)を除去し、安
全な飲料水を提供する或いは純度の高い水を提供する装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年河川水中の有機物濃度の増加にとも
ない殺菌あるいは浄化用の塩素を多量に用いる傾向にあ
り、有機物と塩素が反応することにより生成される発癌
性あるいは変異原生のトリハロメタン(クロロホルム等
炭素にハロゲン物質が3つ結合した有機物)の濃度が増
大し水道水中に微量ながら溶存することが問題となって
いる。
【0003】またドライクリーニングや機械類の脱脂剤
として1,1,1−トリクロロエタン、1,2−ジクロ
ロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン
等発癌性の有機ハロゲン物質が工場廃液として地下に浸
透し井戸水中に含まれる事も同時に問題となっている。
また食品や薬品関係の工業用水中にはこれらの有機ハロ
ゲン物質が微量でも存在する事は非常に危険であり、こ
の分野の業界では水中に溶存する微量の有機ハロゲン物
質を除去する技術が待望されている。
【0004】従来水中に溶存する揮発性の有機物(特に
有機ハロゲン物質)を除去する方法としては、(イ)活
性炭等に有機物を吸着させる吸着処理方法、(ロ)酸化
チタンのような半導体触媒を用いて光により分解する光
分解方法、(ハ)鉄などの金属粉が還元触媒となり例え
ばトリクロロエチレンを塩素イオンと化学的に安定なエ
チレンガスに変換する還元処理方法、(ニ)活性汚泥等
の生物により分解する生物処理方法、(ホ)水中に多量
のガスを送り込み液相中に溶存する揮発性の有機物を気
相側へガス分圧差より移動させガスとして追い出す曝気
方法あるいは、煮沸する事によって水中に溶存する揮発
性の有機物を気相側へ追い出す煮沸法が知られている。
【0005】一方水溶液中に溶存する酸素を効率よく除
去する方法として(ヘ)チューブもしくは中空糸膜を用
いて脱気する方法が特開昭57−165007号、特開
昭60−25514号、特開平2−303587号、実
公平2−48003号、また(ト)複合膜を用いた脱気
方法及び装置が実開平3−7908号、特開平3−16
9303号各公報に提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】水中に溶存する有機物
(特に有機ハロゲン物質)を吸着により処理する方法は
吸着剤の吸着平衡以上の能力で吸着することができず、
多量に用いる必要性あるいは頻繁に再賦活させる必要性
がありコスト高になるばかりでなく、目的とする除去物
質よりも吸着能力の高い物質が吸着剤近傍に存在すると
きは目的とする除去物質を放出し、より吸着力の高い物
質と吸着してしまう危険性も考えられる。
【0007】本発明の目的は、吸着剤が吸着平衡に達し
目的とする除去物質を吸着できなくなった場合あるいは
より吸着能力の高い物質と置換され放出した時に除去す
るための装置を吸着剤以後に取り付け、水中に溶存する
有機ハロゲン物質を効率よく除き、長期間安定に除去性
能を発揮し、且つコンパクトな水中溶存有機物を除去す
る装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、1)塩
素及び高分子有機物の吸着剤或いは該吸着剤と多孔質の
中空糸膜からなる浄水器に、容器と該容器内に位置する
複合中空糸膜と、該複合中空糸膜の端部を支持し、複合
中空糸膜の中空部に連通する空間と複合中空糸膜の外表
面に連通する空間とを隔離する隔壁とを有し、(1)複
合中空糸膜の中空部に揮発性の有機物を含む水溶液を流
すための導入口と導出口及び(2)複合中空糸膜の外表
面と容器の内壁面とで構成される空間内のガスを排気す
る排気口と外部の空気を取り込む吸気口が設けられてな
る水中溶存有機物除去装置を前記浄水器よりも後段に
り付けてなり、前記複合中空糸膜が、均質膜(A)及び
補強機能を受け持つ多孔質膜(B)からなる多層複合中
空糸膜であって、均質膜(A)と多孔質膜(B)は交互
に積層され、該多層複合中空糸膜の水溶液と接する側の
層が均質膜(A)であり、水溶液と接しない側の層が多
孔質膜(B)である構造を有し、複合中空糸膜の水と接
する側と反対側の多孔質層(B)のガスを中空糸膜面積
あたり3Nl/min/m2 以上の換気速度で容器外部
の空気と交換する吸気装置が設けられている水中溶存有
機物除去システム
【0009】 及び2)塩素及び高分子有機物の吸着剤
或いは該吸着剤と多孔質の中空糸膜からなる浄水器に、
容器と該容器内に位置する複合中空糸膜と、該複合中空
糸膜の端部を支持し、複合中空糸膜の中空部に連通する
空間と複合中空糸膜の外表面に連通する空間とを隔離す
る隔壁とを有し、(1)複合中空糸膜の外表面と容器の
内壁面とで構成される空間に揮発性の溶存有機物を含む
水溶液を流すための導入口と導出口及び(2)複合中空
糸膜の中空部にガスを排気する排気口と外部の空気を取
り込む吸気口が設けられてなる水中溶存有機物除去装置
前記浄水器よりも後段に取り付けてなり、前記複合中
空糸膜が、均質膜(A)及び補強機能を受け持つ多孔質
膜(B)からなる多層複合中空糸膜であって、均質膜
(A)と多孔質膜(B)は交互に積層され、該多層複合
中空糸膜の水溶液と接する側の層が均質膜(A)であ
り、水溶液と接しない側の層が多孔質膜(B)である構
造を有し、複合中空糸膜の水と接する側と反対側の多孔
質層(B)のガスを中空糸膜面積あたり3Nl/min
/m2 以上の換気速度で容器外部の空気と交換する吸気
装置が設けられている水中溶存有機物除去システムにあ
る。
【0010】図1は、本発明の好適な除去システムの一
例を示す概念図である。揮発性有機物を含んだ水溶液は
導入口2よりシステムに導入され、吸着剤或いは吸着剤
と多孔膜を用いた浄水器AにAの水導入口4より供給さ
れ水導出口5より導出され、水中揮発性有機物除去装置
Bへ送水される。浄水器Aを通った水は、除去モジュー
ルへの水導入口6より除去モジュールCへ供給される。
【0011】除去モジュールCを通った水は導出口7よ
りシステムの水導出口3へ導出され、システムの外の飲
み口へ供給される。除去モジュールCの空隙内に存在す
るガスを換気するために減圧器(吸気ブロアー)10に
より除去モジュール内を陰圧にし、システムに外気を吸
い込む吸気口11よりシステム内に外気を吸い込み、除
去モジュールCの外気吸気口8をとおりモジュールC内
へ供給される。
【0012】モジュールCの複合中空糸膜外壁と容器2
0との間に形成される空隙に存在する揮発性有機ガスを
含むガスをモジュールC排気口9より減圧器10により
排気され、システム排気口12より外気へ排気される。
【0013】浄水器Aの一例を図2に示す。浄水器Aは
容器13内に吸着剤である活性炭15と多孔質中空糸膜
16を配置し、浄水器Aへの水導入口4より水が供給さ
れ、多孔質焼結メッシュ14を通水し活性炭15及び多
孔質中空糸膜16を通り浄水器Aの水導出口5より導出
される。
【0014】除去モジュールCの一例を図3に示す。除
去モジュールは容器20と複合中空糸膜18及び接着剤
19により構成されており、水は導入口6より除去モジ
ュールCへ水が供給され複合中空糸膜18の中空部を通
って水導出口7より導出される。外気吸気口8より除去
モジュールCの複合中空糸膜18、接着剤19及び容器
20に囲まれた空隙に外気を吸気し、ガス導出口9より
減圧器で排気される。
【0015】
【0016】本発明によると水中溶存有機物の中でも、
気/液平衡における気相の濃度が高い揮発性の有機物を
効率的に除去できる。更に揮発性の有機物の中でも特に
極性の強い有機ハロゲン物質が複合中空糸膜の均質層に
用いられる高分子素材と親和性が高く効率的に除去でき
る。
【0017】複合中空糸膜は、8μm以下の膜厚の均質
膜(A)及び補強機能を受け持つ多孔質膜(B)からな
る多層複合中空糸膜であって、均質膜(A)と多孔質膜
(B)は交互に積層され、該多層複合中空糸膜の水溶液
と接する側の層が均質膜(A)であり、水溶液と接しな
い側の層が多孔質膜(B)である構造を有するものであ
る。また、複合中空糸膜のクロロホルム透過速度が1×
10-3(cm3 (STP)/cm2 /sec/cmH
g)以上の透過性能を有する中空糸膜であることが好ま
しい。
【0018】クロロホルム透過速度が1×10-3(cm
3 (STP)/cm2 /sec/cmHg)未満では水
中に溶存する有機物の複合膜を透過する透過速度が遅く
効率的に有機物を除去することができない。このような
複合膜の多孔質層を形成する素材としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ3−メチルブテン−1、ポリ
4−メチルペンテン−1等のポリオレフィンやフッ化ビ
ニリデン、ポリテトラフロロエチレン等のフッ素系ポリ
マー、ポリスルホンやポリエーテルケトン、ポリエーテ
ルエーテルケトン等のポリマーを用いることができる
が、好ましくは容易に多孔質形成が可能な結晶性のポリ
マーであるポリオレフィンが好ましい。
【0019】また該複合膜の均質層に用いられる素材と
してはセグメント化ポリウレタン、シリコン系ポリマ
ー、低密度ポリエチレンやポリ4−メチルペンテン−1
等のポリオレフィンや、ポリアクリルアミド等が考えら
れるが、有機ハロゲンと親和性の高いポリマーが好まし
い。
【0020】このような複合膜は例えば特公平3−44
811号公報等に記載の方法により、多重円筒形の紡糸
ノズルを用いて均質膜Aを形成するポリマーと多孔質膜
Bを形成するポリマーとを交互に配置し溶融紡糸し、次
いで均質膜Aを多孔質化することなく多孔質膜Bだけを
多孔質化する条件で延伸する方法により製造される。
【0021】また該装置に組み込む吸気装置は該複合中
空糸膜の水と接する側と反対側の多孔質層のガスを中空
糸膜面積あたり3Nl/min/m2 以上(好ましくは
4Nl/min/m2 以上)の換気速度で容器外部の空
気と交換することが可能な装置であることが必要条件で
ある。
【0022】中空糸膜面積あたり3Nl/min/m2
未満の排気速度では中空糸膜を透過する有機ガスと排気
される有機ガスのモル量差が小さく有機ガス除去性能が
大きく低下する。3Nl/min/m2 以上の排気量で
排気する方法としては、高真空下で大きな排気量を有す
るルーツ型真空ポンプを用いるなど排気量の大きい減圧
機を用いることもできるが、装置が大型化し好ましくな
い。
【0023】該容器空隙内のガスを排気するにあたり外
気を取り込む吸気口を設置することにより、低真空下で
排気することが可能となりトルクの小さな小型の減圧機
で容易に3Nl/min/m2 以上を排気することがで
きる。
【0024】また外気と空気を交換する方法として、外
気を吸い込むのではなく例えばコンプレッサーのような
装置で外気を加圧し送り込む方法もあるが、該複合中空
糸膜のガス側の表面の境膜抵抗が大きくなること、また
中空糸が束状になって、空気のチャンネリングが起こる
危険性があることなどから、外気を吸い込む方式が好ま
しい。
【0025】
【0026】
【作用】本発明の有機物除去システムによれば、長時間
使用による吸着剤或いは吸着剤と多孔膜を用いた浄水器
の除去能力低下等からくる再溶出等の問題点を、後部に
恒久的に水中溶存揮発性有機物を除去できる除去装置を
取り付けたことにより、安定して揮発性有機物を除去し
た水を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の装置の好適な一例を示す概念図。
【図2】 本発明の装置に使用する浄水器の一例を示す
概念図。
【図3】 本発明の装置に使用する有機物除去モジュー
ルの一例を示す概念図。
【符号の説明】
1 装置のハウジング 2 装置への水導入口 3 装置からの水導出口 4 浄水器Aへの水導入口 5 浄水器Aからの水導出口 6 除去モジュールCへの水導入口 7 除去モジュールCからの水導出口 8 除去モジュールCへの外気吸気口 9 除去モジュールCからの排気口 10 減圧器(吸気ブロアー) 11 装置への外気吸気口 12 装置からのガス排気口 A 浄水器 B 除去装置 C 除去モジュール 13 浄水器容器 14 多孔質焼結メッシュ 15 活性炭 16 多孔質中空糸膜 17 接着剤からなる隔壁 18 複合中空糸膜 19 接着剤からなる隔壁 20 除去モジュール容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C02F 1/58 C02F 1/58 A (72)発明者 田阪 広 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目1番60 号 三菱レイヨン株式会社 商品開発研 究所内 (56)参考文献 特開 平3−86217(JP,A) 特開 平3−86219(JP,A) 特開 平3−44811(JP,A) 特開 平3−169303(JP,A) 特開 昭60−261510(JP,A) 特開 昭62−152507(JP,A) 特開 平3−213183(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素及び高分子有機物の吸着剤或いは該
    吸着剤と多孔質の中空糸膜からなる浄水器に、容器と該
    容器内に位置する複合中空糸膜と、該複合中空糸膜の端
    部を支持し、複合中空糸膜の中空部に連通する空間と複
    合中空糸膜の外表面に連通する空間とを隔離する隔壁と
    を有し、(1)複合中空糸膜の中空部に揮発性の有機物
    を含む水溶液を流すための導入口と導出口及び(2)複
    合中空糸膜の外表面と容器の内壁面とで構成される空間
    内のガスを排気する排気口と外部の空気を取り込む吸気
    口が設けられてなる水中溶存有機物除去装置を前記浄水
    器よりも後段に取り付けてなり、 前記複合中空糸膜が、均質膜(A)及び補強機能を受け
    持つ多孔質膜(B)からなる多層複合中空糸膜であっ
    て、均質膜(A)と多孔質膜(B)は交互に積層され、
    該多層複合中空糸膜の水溶液と接する側の層が均質膜
    (A)であり、水溶液と接しない側の層が多孔質膜
    (B)である構造を有し、 複合中空糸膜の水と接する側と反対側の多孔質層(B)
    のガスを中空糸膜面積あたり3Nl/min/m2 以上
    の換気速度で容器外部の空気と交換する吸気装置が設け
    られていることを特徴とする水中溶存有機物の除去シス
    テム。
  2. 【請求項2】 塩素及び高分子有機物の吸着剤或いは該
    吸着剤と多孔質の中空糸膜からなる浄水器に、容器と該
    容器内に位置する複合中空糸膜と、該複合中空糸膜の端
    部を支持し、複合中空糸膜の中空部に連通する空間と複
    合中空糸膜の外表面に連通する空間とを隔離する隔壁と
    を有し、(1)複合中空糸膜の外表面と容器の内壁面と
    で構成される空間に揮発性の溶存有機物を含む水溶液を
    流すための導入口と導出口及び(2)複合中空糸膜の中
    空部にガスを排気する排気口と外部の空気を取り込む吸
    気口が設けられてなる水中溶存有機物除去装置を前記浄
    水器よりも後段に取り付けてなり、 前記複合中空糸膜が、均質膜(A)及び補強機能を受け
    持つ多孔質膜(B)からなる多層複合中空糸膜であっ
    て、均質膜(A)と多孔質膜(B)は交互に積層され、
    該多層複合中空糸膜の水溶液と接する側の層が均質膜
    (A)であり、水溶液と接しない側の層が多孔質膜
    (B)である構造を有し、 複合中空糸膜の水と接する側と反対側の多孔質層(B)
    のガスを中空糸膜面積あたり3Nl/min/m2 以上
    の換気速度で容器外部の空気と交換する吸気装置が設け
    られていることを特徴とする水中溶存有機物の除去シス
    テム。
  3. 【請求項3】 揮発性の有機物が有機ハロゲン物質であ
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の除去システ
    ム。
  4. 【請求項4】 塩素及び高分子有機物の吸着剤が活性炭
    であることを特徴とする請求項1又は2記載の除去シス
    テム。
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