JP3525699B2 - 有機成分とマンガンを含む水の処理方法 - Google Patents

有機成分とマンガンを含む水の処理方法

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、地下水、湧水等
の、主にフミン酸などの有機物質とマンガンとが共存す
る水を効率的に処理する方法に関する。 【0002】 【従来の技術】用水中に含まれる有機物は、例えば、水
道水の場合には消毒剤として注入された塩素と反応して
トリハロメタンに代表される消毒副生成物を生成するこ
とから、浄水処理工程で除去することが重要視されてい
る。この有機物の除去に関して、従来の凝集・沈殿・砂
濾過では処理能力に限界があることから、近年では、汚
染の進んだ原水に対してオゾン・活性炭処理による高度
処理が導入されつつある。また、オゾン・活性炭処理と
精密濾過(MF)膜や限外濾過(UF)膜を組み合わせ
た処理装置も導入されている。 【0003】また、近年、有機物のうちトリハロメタン
生成の原因の一つとされるフミン酸を完全に除去できる
ナノ濾過(NF)膜が注目されている。NF膜はオゾン
・活性炭処理に比較して、処理装置を簡素にできるとい
う利点があり、また、逆浸透(RO)膜よりは劣るが、
イオン性の物質の除去も可能であるため、硬度処理やマ
ンガン処理等への適用も期待されている。 【0004】一方、マンガンを含有する水は着色障害を
おこすことから、特に用水系においてその除去が重要視
されている。従来、マンガンの除去方法としては、溶解
性のMn2+を酸化し、不溶性の二酸化マンガン(MnO
4)として除去する方法が最も一般的である。Mn2+
酸化法としては、実用段階にあるものとして、塩素を酸
化剤とし、水和二酸化マンガンを自触媒とする接触酸化
法(通称マンガン砂法)と、過マンガン酸カリウムを酸
化剤とする凝集沈殿法とがある。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記接触酸化法は、マ
ンガンの処理法としても最も実用的な方法ではあるが、
マンガンの酸化剤として注入された塩素と水中の有機物
との反応でトリハロメタンを生成するという問題があ
る。 【0006】一方、NF膜は、消毒副生成物の原因とな
るフミン酸などの有機物質をほぼ完全に除去しうる利点
を有し、また、硬度成分やマンガンを除去する能力も併
せ持つが、原水中に有機物質とマンガンとが共存する場
合、特にそのマンガン濃度が高い場合には、NF膜のみ
の処理では、有機物質の除去はできるが、マンガンを高
度に除去し得ない。 【0007】即ち、NF膜により有機物とマンガンを含
む原水を処理すると、有機物に対しては95%以上の除
去率が得られるが、マンガンの除去率は90%程度であ
るので、マンガンが比較的高濃度に含まれている原水の
場合はマンガンが残留し、規制値(0.01mg/L以
下)を満足することができない。 【0008】このため、NF膜の適用はマンガン濃度が
低い場合に限られるか、或いは、予め塩素系酸化剤を用
いる接触酸化法によってマンガンを不溶化し、NF膜濾
過の前段でマンガン濃度を規制値以下とし、NF膜では
有機物のみを除去するようにしているのが現状である。 【0009】しかし、NF膜の前段で接触酸化する方法
では、NF膜の有するマンガン除去性能を有効に利用で
きない上に、トリハロメタンが生成する恐れがある。ト
リハロメタンが生成した場合、その後にNF膜処理を行
っても、NF膜ではトリハロメタンを除去し得ず、処理
水にトリハロメタンが残留することになる。 【0010】本発明は上記従来の問題点を解決し、有機
成分とマンガンが共存する水を、NF膜により、その有
機物除去性能とマンガン除去性能の両機能を有効利用し
て効率的に処理することにより高水質処理水を得る方法
を提供することを目的とする。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明の有機成分とマン
ガンを含む水の処理方法は、有機成分とマンガンを含む
水の処理方法において、該水を、脱塩率が30〜90%
ナノ濾過膜により膜分離処理して有機成分と溶解性マ
ンガンの一部を除去した後、膜分離水に塩素系酸化剤を
0.5〜2mg/L添加して、二酸化マンガンの存在下
に塩素酸化して残留マンガンを除去することを特徴とす
る。 【0012】有機成分とマンガンを含む水をNF膜で膜
分離処理することにより、その有機物除去機能とマンガ
ン除去機能で、有機成分を高度に除去すると共に、マン
ガンを除去することができる。この膜分離水を接触酸化
法で処理することにより、残留マンガンを高度に除去す
ることができる。この接触酸化に当り、塩素系酸化剤を
添加しても、原水中の有機物は既にNF膜で除去されて
いるため、トリハロメタン生成の問題はない。 【0013】 【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 【0014】図1は本発明の有機成分とマンガンを含む
水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。 【0015】この方法では、有機成分とマンガンを含有
する原水を、まず砂濾過塔1に通水して原水中の懸濁物
質を除去する。これにより、後段のNF膜分離装置3へ
の懸濁物質の流入を阻止してNF膜のファウリングを防
止することができる。 【0016】砂濾過塔1の形状や運転条件は、原水中の
懸濁物質を効率的に除去してNF膜分離装置3への濁質
の流入を防止し得るものであれば良く、特に制限はな
い。 【0017】砂濾過塔1の流出水は次いでポンプ2によ
り、NF膜分離装置3に送給され、原水中の有機成分と
マンガンを含む一部のイオン性物質が膜分離される。 【0018】NF膜は、比較的低脱塩率のRO膜であ
り、ルーズRO膜と称されるものである。通常、塩類を
できるだけ除去する場合に使用するRO膜は高脱塩率の
RO膜であり、脱塩率は95%以上であるのに対し、
発明で用いるNF膜は脱塩率30〜90%である。 【0019】NF膜の素材やNF膜分離装置の形態等
は、通常のRO膜やRO膜装置と同様である。本発明に
おいて使用されるNF膜分離装置3は、RO膜分離装置
と同様、平膜型、管状型、中空糸型など任意の膜形式で
良く、また、処理対象水を膜分離装置に加圧供給して透
過水を得る加圧型膜分離装置でも、処理対象水中に膜分
離装置を浸漬して透過水を吸引する吸引型膜分離装置で
あっても良い。 【0020】NF膜分離処理の圧力差(原水側圧力と透
過水側圧力との差;有効差圧)は、除去対象物の濃度に
もよるが、一般に、水道原水の処理では、通常、0.2
〜1MPa(約2〜10気圧)程度である。 【0021】NF膜分離装置3の膜分離水(透過水)
は、次いで接触酸化塔4でマンガン砂等の水和二酸化マ
ンガンの存在下、塩素系酸化剤により水中に溶存するマ
ンガンが不溶化され、除去される。 【0022】このような接触酸化処理では、二酸化マン
ガンが触媒として作用し、不溶化を促進する。二酸化マ
ンガンは通常、担体表面にコーティングして使用する
が、担体として濾過砂を使用し、砂表面に二酸化マンガ
ンの被覆層を形成したマンガン砂が好適に用いられる。
この場合、マンガン砂を充填した濾過層に、次亜塩素酸
塩、塩素ガス等の塩素系酸化剤を添加した被処理水を通
水すると、溶存マンガンが不溶化してマンガン砂の表面
に付着し、また、マンガン砂の濾過作用により不溶化マ
ンガンが除去される。 【0023】なお、この塩素系酸化剤の添加量は、0.
5〜2mg/Lの範囲で溶存マンガン濃度に応じて適宜
決定される。 【0024】また、接触酸化塔4の通水LVは、10〜
20m/hr程度とするのが好ましい。 【0025】このように、有機成分が高度に除去され、
かつ、溶解性マンガンの一部も除去されたNF膜分離水
を接触酸化することにより、塩素系酸化剤添加によるト
リハロメタン等の副生といった弊害を引き起こすことな
く、有機成分及びマンガンが共に高度に除去された良好
な水質の処理水を得ることができる。 【0026】 【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。 【0027】実施例1 図1に示す本発明の方法に従って、原水の処理を行っ
た。この原水のマンガン含有量及びTHMFP(トリハ
ロメタン生成能:水中の有機物に起因するトリハロメタ
ンの所定時間後生成濃度)は表1に示す通りである。 【0028】砂濾過塔1への原水の通水LVは5m/h
rとし、NF膜分離装置3は有効差圧0.4MPa、フ
ラックス0.5m3/m2/day、回収率65%で運転
した。用いたNF膜は脱塩率85%のフルードシステム
社製のTFCS型膜である。また、NF膜分離水には、
塩素系酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを2mg/L
添加し、マンガン砂濾過層を形成した接触酸化塔4に通
水LV20m/hrで通水した。 【0029】NF膜分離水及び処理水(接触酸化塔流出
水)の水質は表1に示す通りであり、本発明によれば、
NF膜分離で原水中の有機成分が高度に除去されると共
に、マンガンの一部が除去され、この残留マンガンは接
触酸化で高度に除去されることがわかる。また、NF膜
分離処理で有機成分がほぼ完全に除去されていることか
ら、接触酸化に際し、塩素系酸化剤を添加してもトリハ
ロメタン生成の問題はないことがわかる。 【0030】 【表1】 【0031】比較例1 実施例1において、NF膜分離装置と接触酸化塔とを入
れかえ、砂濾過塔の流出水を接触酸化処理した後NF膜
分離処理したこと以外は同様の条件で処理を行い、接触
酸化塔流出水と処理水(NF膜分離水)の水質を表2に
示した。 【0032】表2より明らかなように、NF膜分離処理
の前に接触酸化を行う方法では、接触酸化でマンガンを
除去することはできるが、THMFP値が大きく、基準
値を満足できない。また、この方法では、接触酸化でト
リハロメタンが生成し、このトリハロメタンをNF膜で
除去し得ないために、有機物濃度が相当に高いことが推
測される。 【0033】 【表2】 【0034】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の有機成分と
マンガンを含む水の処理方法によれば、有機成分の除去
性能が著しく高く、処理装置を簡素化することができる
上に、イオン性物質の除去にも有効なNF膜の機能を有
効に利用して、原水中の有機成分及びマンガンを効率的
に処理することができる。 【0035】本発明の有機成分とマンガンを含む水の処
理方法は、特に、フミン酸などの有機成分とマンガンが
共存する地下水や湧水などの処理に有効であり、清澄度
の高い浄水を効率的に得ることが可能とされる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の有機成分とマンガンを含む水の処理方
法の実施の形態を示す系統図である。 【符号の説明】 1 砂濾過塔 2 ポンプ 3 NF膜分離装置 4 接触酸化塔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−277343(JP,A) 特開 平7−229891(JP,A) 特開 平7−171567(JP,A) 特開 平6−304558(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/44 B01D 61/14 500

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 有機成分とマンガンを含む水の処理方法
    において、該水を、脱塩率が30〜90%のナノ濾過膜
    により膜分離処理して有機成分と溶解性マンガンの一部
    を除去した後、膜分離水に塩素系酸化剤を0.5〜2m
    g/L添加して、二酸化マンガンの存在下に塩素酸化し
    て残留マンガンを除去することを特徴とする有機成分と
    マンガンを含む水の処理方法。
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KR20020068584A (ko) * 2001-02-21 2002-08-28 금호엔지니어링 (주) 강변여과수 수처리방법 및 수처리설비
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