JP4834143B2 - 水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、水質調節方法、すなわち、粒状の材料を介する濾過による、機械的な懸濁液および汚染溶質からの浄水法に関する。

ケイ砂、粘土、天然および人工のゼオライト、活性アルミナなどの天然および人造の粒状の材料、ならびに他の公知の吸着有機材料と吸着無機材料と、およびイオン交換有機材料とイオン交換無機材料とを介する、濾過による浄水法を含む公知の水質調節方法がある（非特許文献１［１］および非特許文献２［２］）。

これらの方法の主な欠点は、１つの同じ材料を利用する統合された浄水法を実行することが不可能であることである。例えば、鉄、マンガン、フッ素、ホウ素、非鉄金属および重金属などの最も広範囲に及ぶ汚染物質のバッチからの浄水法を確実に行なうためには、一連の粒状の吸着材料およびイオン交換材料を利用することが必要である。

特別に合成された濾過材料および吸着材料を利用し、鉄、マンガンおよび重金属などの成分からのバッチ式浄水法を提供する公知の水質調節方法がある。すなわち、２００４年１０月２７日公開の特許文献１［３］および２００４年１２月１０日公開の特許文献２［４］である。

そのような材料の主要な成分のうちの１つは、アルカリ化緩衝作用を有するわずかに可溶性の物質を含む。そのような固相緩衝剤の表面との接触は、水酸化鉄の凝固を促進し、ひいては重金属イオンに関する吸着作用を示す。そのような方法の主な欠点は、鉄イオンの酸化過程を促進する、マンガンその他の金属酸化物の特別に堆積された人工の触媒層を含む吸着材料が、相対的に高いコストであることである。別の欠点は、水から除去される汚染成分の範囲が限定されることである。同時に、有望なある種の水質調節のための公知の天然の材料がある。すなわち、蛇紋石、マグネシウムヒドロキシシリカート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｙｓｉｌｉｃａｔｅ）を主成分とする鉱物のバッチを含む蛇紋岩である。該鉱物は、水酸化マグネシウムの主要な特性を本質的に保持し、アルカリ化緩衝能力およびフッ素およびホウ素のような成分に関するさらなる吸着作用を示す。同時に水酸化マグネシウムと異なり、ヒドロキシシリカート（ｈｙｄｒｏｘｙｓｉｌｉｃａｔｅ）は、ケイ酸材料およびケイ砂の粒子力に匹敵する粒子力を有する。蛇紋石の他に、蛇紋岩は、天然の触媒である、アルミニウム、鉄、およびマンガンの金属酸化物水和物の混合物をも含む。そのような材料は、廃水処理のために、以前に利用されていた（ＳＵ発明者証第９４７０７７号。１９８２年７月３０日公開［５］）。

酸性物質および重金属イオンからの開水面体における公知の浄水法があり、該浄水法は、６５０〜８２０℃の温度で予め熱活性化された粉砕された蛇紋岩を加える方法による水処理を含む（１９９９年９月１０日公開の特許文献３［６］）。

この方法の主な欠点は、エネルギー集約的方法によって特に作られる不可逆的な廃棄材料による高コストである。

提案された発明に最も近いものは、２００１年６月２０日公開の露国特許出願第９９１１７３２０７［７］に従う水質調節方法であり、該方法は、粒状の蛇紋岩の層を介する濾過によって、機械的に懸濁した物質および溶質からの水浄化法を含み、該層は、高流量での水の逆流によって定期的に洗浄され、上部の吸着層の目をほぐすことを確実にするかまたは予め空気を吹き込まれ、次いで水で洗浄される。

この方法は、浄化される水の成分とマグネシウムヒドロキシシリカートとの相互作用の生成物による、吸収剤粒子面の不可逆的な「汚損」よる蛇紋岩の吸着活動性の漸減という欠点を有する。この方法の別の欠点は、重金属ならびにホウ素およびフッ素の化合物に関係して、天然の未処理の蛇紋岩または、水と空気のみによって処理された蛇紋岩の低い吸着活動性による、水から除去される汚染成分の範囲が限定されることである。

提案された発明は、蛇紋岩材料の吸着活動性の増加による浄水の質の向上および水質調節工程のコストの減少、除去される汚染成分の範囲の拡大、ならびに粒状の材料の１回の装填量の有効な寿命時間の増加から成る、技術的な結果を達成するという問題を解決する。達成された技術的な結果は、顧客に新鮮に浄化された水を供給すること、および水の組成を平均化することなく、またこの目的のために浄化された水の蓄えを保持する必要もなしに、定められた要件への適合が浄化処理において直接に達成されることを、確実にすることを含む。
露国特許第２２３８７８８号明細書 露国特許第２２４１５３５号明細書 露国特許第２１３６６０８号明細書 Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ ｌｉｆｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍｓ．−Ｖ．ＩＩＩ．− Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｂａｓｅ ｆｏｒ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ／Ｎｏｖｉｔｓｋｙ Ｅ．Ｇ．，Ｋｈａｍｉｚｏｖ Ｒ．Ｋｈ．／／Ｃｈａｐｔｅｒ ８．−Ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．−Ｏｘｆｏｒｄ，Ｕｋ．：ＥＯＬＳＳ ｐｕｂｌ．ｃｏ．，２００２，ｐｐ．３０５−３２５ Ｋｕｌ’ｓｋｙ Ｌ．Ａ．，Ｓｔｒｏｋａｃｈ Ｐ．Ｐ．Ｔｅｋｈｎｏｌｏｇｉｙａ ｏｃｈｉｓｔｋｉ ｐｒｉｒｏｄｎｙｋｈ ｖｏｄ（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｗａｔｅｒｓ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）．−Ｋｉｅｖ，Ｖｙｓｓｈａｙａ Ｓｈｋｏｌａ ｐｕｂｌ．，１９８６，ｐｐ．１９３−２２２

（発明の開示）
特許出願［７］から公知の最も近い方法に類似している提案された水質調節方法は、粒状の蛇紋岩の層を介する水濾過、および水の方法または水−空気の方法による該層の定期的な洗浄を含む。

上記の技術的な結果を達成するために、特許出願［７］から公知の方法から明らかなように、粒子サイズ０．１５〜２ｍｍを有する蛇紋岩が使用され、蛇紋岩層のさらなる定期的な処理は、アルカリ性溶液によって、最も少なく吸着される汚染成分の最大の許容濃度を超える「漏出」が起る時間間隔を超えない時間間隔で実行される。

上記の技術的な結果は、任意のアルカリ溶液を利用することによって達成される。なぜなら、アルカリ処理中において、本発明者によって確立されたように、蛇紋岩は、外側の粒子面および形成された内側の細孔面においてヒドロキシル基の増加した濃度を有する無機の陰イオン交換体の特性を獲得する。このことは、ホウ素陰イオンおよびフッ素陰イオンなどの多数の陰イオンの選択的な吸着、ならびに鉄化合物およびマンガン化合物の凝固ならびに非鉄陽イオンおよび重金属陽イオンの吸着という結果をもたらす。ここにおいて、上記の技術的な結果を達成する可能性は、アルカリ溶液濃度とは無関係である。後者は、工程の効率指標、すなわち、アルカリ量に対する浄水量の比率、吸着活動性のレベルなどに対してのみ影響する。

０．１５ｍｍ未満の蛇紋岩の粒子サイズにおいては、０．６ＭＰａを超える圧力が、層を介して水を押し出すために必要であり、従って、装置に対して特定の要件を作る。２ｍｍを超える粒子サイズにおいては、汚染成分に関係する蛇紋岩の表面吐き出し量（ｓｕｒｆａｃｅ ｃａｐａｃｉｔｙ）および汚染成分の吸着工程速度は、材料が事実上不活性となる、すなわち、材料がその吸着活動性を失う程度にまで減少する。

アルカリ性溶液による蛇紋岩層の処理頻度の上限の上記選択により、消費者への浄水の供給は、浄水の蓄積および組成の平均化に対する条件の可能性に関わりなく確保され得る。

さらに、当該範囲の上記選択によって、アルカリ性溶液による処理の継続時間およびこの溶液の量などの処理パラメータは重要ではなくなる。なぜなら、浄化の質に対する要件は、いずれの場合でも満たされるからである。

水浄化のくり返しの質を保つ水浄化の更なる濾過サイクルの実現を可能にするために、アルカリ性溶液による処理の継続時間および該溶液の量は、例えば、それ以前の水の濾過サイクル中に浄化された水から抽出された最も多く吸着される汚染成分の９０％以上が脱着されるという条件から決定され得る。

アルカリ溶液として、０．０１ｇ−ｅｑ／ｌ以上のアルカリ性であるナトリウム、カリウム、アンモニウム、およびカルシウムの水酸化物、ならびに炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウムの溶液、または、様々な組み合わせによるそれらの混合物を用いることは最も好都合である。より低い濃度および粒状の材料の１つの同じ単一の装填量の長期の利用においては、浄化される水の量は、処理のために用いられるアルカリ溶液の量と同等になる。濃度の上限は、重要ではなく、溶解度に近くなり得る。しかしながら、それを超える濃度においては吸着活動におけるさらなる増加が観測されない濃度を選ぶことは、明らかに不都合である。

アルカリ性溶液による処理は、水の浄化時の濾過の流れの方向およびその反対の方向の両方の方向で、粒状の材料の層を介する濾過によって実行され得る。

前方方向への濾過の利点は、少しの圧力の下で実行される可能性である。反対の方向への濾過の利点は、アルカリ溶液の消費を減少させる可能性であり、該アルカリ溶液の消費の減少は、蛇紋岩層の底部（汚染成分の「漏出」を決定する）のより深い浄化によってもたらされる。

提案された方法は、例えば、各濾過サイクルの最初において、粒子の材料の３〜５の層の量に対応して得られた最初の一バッチの水が、浄水のさらなるバッチから分離され、次のサイクルにおける蛇紋岩処理のためのアルカリ溶液を調整するために用いられるという方法で達成され得る。このことは、アルカリ消費の減少、および、浄水の中へのアルカリ溶液の侵入を防ぐために、その特性の原因となる、粒状の蛇紋岩の層からの完全なアルカリ溶液の排除を提供する。

提案された方法における水濾過は、好ましくは、粒状の蛇紋岩の連続して配置された２つ以上の層を介して実行される。その際に、濾過サイクルの持続時間は、最後の下流側の層を介する最も少なく吸着される汚染成分の「漏出」から決定され得、その後に、アルカリ性溶液による最初の下流側層の処理が続く。提案された方法のこの実施形態は、汚染成分に関する蛇紋岩の働きの程度を増加させ、最終的には、アルカリ溶液の消費を減少させる。

さらにこの場合、いくつかの連続して配置された層を介する水濾過と同時に、現在濾過に加わっていないもう１つの層のアルカリ性溶液による処理を実行することが可能であり、かつ該処理の完了後、最初のフィルタ層の代わりに用いられる最後の下流側フィルタ層の代わりとしてこの層を用い、アルカリ性溶液による処理に送られることが可能である。提案された方法のこの実施形態は、連続的な浄水工程処理の可能性を提供する。

提案された本発明は図により示される。

（本発明を実行する実施例）
以下の実施例は、提案された方法を実現する条件をシミュレートする実験的な研究の結果を提供する。

（実施例１）
４つの同一の実験的イオン交換カラムであって、０．８ｃｍの内径および２０ｃｍの高さを有し、各々が以下に述べる５ｍｌの粒状の材料を装填されたイオン交換カラムが用いられる。
カラムＮｏ．１−２〜３ｍｍの粒子サイズを有するＢｅｄｅｎｉ堆積の蛇紋岩
カラムＮｏ．２−０．５〜２ｍｍの粒子サイズを有する同じ蛇紋岩
カラムＮｏ．３−アルカリ性溶液によって予備的に処理された０．５〜２ｍｍの粒子サイズを有する同じ蛇紋岩
カラムＮｏ．４−０．８〜１．２ｍｍの粒子サイズを有するケイ砂
アルカリ性溶液による処理に関して、アルカリ度０．０２５ｇ−ｅｑ／ｌを有する６０ｍｌの０．１％ＮａＯＨ溶液が、１５ｍｌ／ｈの速度でカラムＮｏ．３を介して通された。１つの同じテスト溶液が、定速度を維持するための油圧装置が備えられた圧力容器からカラムに供給される。

モデルのテスト溶液を調整するためにモスクワの水道水が用いられ、１．４５ｍｇ／ｌの鉄濃度にする計算された量の０．１Ｎ硫酸鉄アンモニウム（Ｆｅ^＋ＩＩ）溶液としての特定の量の鉄が補足された。初期溶液を安定化するために、水道水は１０ｍｇ／ｌの濃度まで有機錯化剤−アスコルビン酸−によって補足された。テスト溶液は、５０ｍｌ／ｈの速度（時間当たり１０カラム量）でカラムの各々を介して通された。カラムを出る溶液は、２５ｍｌ部分としてサンプリングされ、それは鉄含有量に関して分析された。

図１からわかることは、初期曲線１および４から見られ得るように、テスト条件下において、既に最初の濾過液プローブにおいて、カラムＮｏ．１およびＮｏ．４（粗く粒状にされた蛇紋岩および石英）からのサンプルで目標の成分の漏出が観察されることである。約１００ｍｌのテスト溶液（約２０カラム量）を通した後に、その溶液の中身は、初期のものと事実上等しい。それらの鉄収容能力は、それぞれ約０．６５および３．２ｍｇ／ｇとなる。

カラムＮｏ．２からのサンプルに関して（初期曲線２）、２００カラム量（１０００ｍｌ）からの鉄吸着が観察される。このときの、テスト吸収剤の層における鉄蓄積は約１０８ｍｇ／ｇとなる。

カラムＮｏ．３からのアルカリ処理されたサンプルに関して（初期曲線３）、最大の鉄除去速度が観察される。曲線５に対応する初期鉄濃度は、実験の時間中に、濾過液において達成されない。このときの、テスト吸収剤の層における鉄蓄積は、約２４５ｍｇ／ｇとなる。

（実施例２）
フッ素からの水浄化に対する実験において、０．８ｃｍの内径および２０ｃｍの高さを有し、０．５〜１．２ｍｍ粒子サイズを有する５ｍｌの蛇紋岩を装填された、イオン交換カラムが用いられた。

以下の操作が順次に実行された。

Ａ．６０ｍｌの１％ＮａＯＨ溶液（アルカリ度０．２５ｇ−ｅｑ／ｌ）が、１５ｍｌ／ｈの速度（時間当たり３カラム量）で、カラムを介して通された。

Ｂ．その後、テスト溶液は、定速度を維持するための油圧装置が備えられた圧力容器からカラムを介して通された。テストモデル溶液を調製するためにモスクワの水道水が用いられ、３．６５ｍｇ／ｌのフッ素濃度にする計算された量のフッ化ナトリウムとして特定の量のフッ素が付加された。カラムを介する通過は、５０ｍｌ／ｈ（時間当たり１０カラム量）の速度で実行された。カラムを出る溶液は、２５ｍｌ部分としてサンプリングされ、それはイオンクロマトグラフィーによって、フッ素含有量に関して分析された。

Ｃ．Ａにおけるすべての操作が繰り返される。

Ｄ．Ｂにおけるすべての操作が繰り返される。

Ｅ．Ａにおけるすべての操作が繰り返される。

図２は、第１のサイクルに対する初期吸着曲線６を提示し、該吸着曲線は初期濃度のライン８未満に留まる。フッ素吸着は、８００ｍｌを越える初期溶液、すなわち１６０カラム量の通過まで継続する。第２のサイクルにおけるフッ素吸着の図２の曲線７は、第１のサイクルに対する対応する曲線６と事実上完全に同一である。

第１のサイクルにおける合計吸着量：０．７３１ｍｇのフッ素（吸収剤当り０．１４６ｍｇ／ｇ）。第２のサイクルにおける吸着量−０．６８８ｍｇのフッ素（吸収剤当り０．１４ｍｇ／ｇ）。図３は、上記のように実行された第１および第２の水浄化サイクル後の、対応するフッ素脱着（吸収剤再生）の初期曲線９および１０を提示する。曲線は事実上同一である。再生の第１のサイクルにおける脱着量：０．６８６ｍｇのフッ素（吸収剤当り０．１４ｍｇ／ｇ）。再生の第２のサイクルにおける脱着量：０．６８９ｍｇのフッ素（吸収剤当り０．１４ｍｇ／ｇ）。

提示された実施例は、フッ素からの水浄化のための蛇紋岩における選択的なフッ化物脱着の可能性、およびアルカリ性溶液により処理された材料による、のフッ化物に関する脱着特性の保持を示す。

（実施例３）
ホウ素からの水浄化に対する実験において、次の組成：ＮａＣｌ−０．７３ｇ／ｌ；ＭｇＳＯ_４−０．２０ｇ／ｌ、Ｂ−１．５ｍｇ／ｌ（Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７・１０Ｈ_２Ｏ−１３．８ｍｇ／ｌ）を有する脱塩された海水のモデル溶液が用いられた。０．８ｃｍの内径および２０ｃｍの高さを有し、０．５〜１．２ｍｍの粒子サイズを有する５ｍｌの蛇紋岩を装填されたイオン交換カラムが用いられる。

以下の操作が順次に実行された。

Ａ．５０ｍｌの１％ＮａＯＨ溶液（アルカリ度０．２５ｇ−ｅｑ／ｌ）が、１５ｍｌ／ｈ（時間当たり３カラム量）の速度で、カラムを介して通された。

Ｂ．その後、テスト溶液は、定速度を維持するための油圧力装置が備えられた圧力容器からカラムを介して通された。カラムを介する通過は、２５ｍｌ／ｈ（時間当たり５カラム量）の速度で実行された。カラムからの流出溶液は、２５ｍｌ部分としてサンプリングされ、それは、研究論文：Ｎｅｍｏｄｒｕｋ Ａ．Ａ．，Ｋａｒａｌｏｖａ Ｚ．Ｋ．Ａｎａｌｉｔｉｃｈｅｓｋａｙａ Ｋｈｉｍｉｙａ Ｂｏｒａ （Ｂｏｒｏｎ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）−Ｍｏｓｃｏｗ：Ｎａｕｋａ，１９６１．ｐ．４８［８］（ロシア語）、に記述されるように、ホウ酸とマンニトールとの間の錯生成に基づく技術によってホウ素含有量に関して分析された。フェノールフタレンが平衡点を定める指標として使用された。

Ｃ．Ａにおけるすべての操作が繰り返される。

Ｄ．Ｂにおけるすべての操作が繰り返される。

Ｅ．Ａにおけるすべての操作が繰り返される。

図４は、第１のサイクルに対する初期の吸着曲線１１を提示し、該吸着曲線は初期濃度のライン１３未満に留まる。

フッ素吸着は、７５０ｍｌを越える初期溶液、すなわち１５０カラム量の通過まで継続する。図４に提示される第２のサイクルにおけるフッ素吸着の初期曲線１２は、第１のサイクルに対する対応する曲線６と事実上完全に同一である。

第１のサイクルにおける合計吸着量：０．６２ｍｇのフッ素（吸収剤当り０．１２５ｍｇ／ｇ）。第２のサイクルにおける吸着量：０．６９ｍｇのフッ素（吸収剤当り０．１４ｍｇ／ｇ）。

図５は、モデル溶液処理の第１および第２のサイクル後の、対応するフッ素脱着（吸収剤再生）の初期曲線１４および１５を提示する。

第１の再生サイクルにおける脱着量：０．６１ｍｇのフッ素（吸収剤当り０．１２ｍｇ／ｇ）。第２の再生サイクルにおける脱着量：０．６４ｍｇのフッ素（吸収剤当り０．１３ｍｇ／ｇ）。

本実施例は、蛇紋岩に対する選択的なホウ素吸着の可能性、および、アルカリ性溶液により処理された材料によるホウ素に関する吸着特性の保持を示す。

（実施例４）
処理される初期溶液として、表１、列４に提示された組成の被圧地下水が用いられた。０．８ｃｍの内径および２０ｃｍの高さを有し、０．５〜１．２ｍｍ粒子サイズを有する５ｍｌの蛇紋岩を装填された、イオン交換カラムが用いられた。

８０ｍｌの０．５％ＮａＯＨ溶液（アルカリ度０．１３ｇ−ｅｑ／ｌ）が、１５ｍｌ／ｈ（時間当たり３カラム量）の速度で、カラムを介して通された。その後、８５０ｍｌのテスト溶液が、５０ｍｌ／ｈ（時間当たり１０カラム量）の速度でカラムを介して通された。カラムからの流出溶液は、１つの累積的な部分としてとしてサンプリングされ、上記の技術および原子吸収分析法によって、鉄、フッ素、ホウ素および非鉄金属の含有量に関して分析される。

表１、列５に記載されている得られた結果は、飲料水に関する衛生上の規則（表１、列３）に対応する水質がすべての成分に関して達成されていることを証明する。

（実施例５）
１％ソーダ塩（Ｎａ_２ＣＯ_３）溶液（アルカリ度０．２ｇ−ｅｑ／ｌ）がアルカリ溶液として用いられたという相違があるが、それ以外のすべての操作が実施例４に記述されるように実行された。

表１、列６に提示されている得られた結果は、飲料水に関する衛生上の規則（表１、列３）に対応する水質がすべての成分に関して達成されたことを証明する。

（実施例６）
２５０ｍｌの０．０９％Ｃａ（ＯＨ）_２溶液（アルカリ度０．０２５ｇ−ｅｑ／ｌ）がアルカリ溶液として用いられ、該溶液が２５ｍｌ／ｈ（時間当たり５カラム量）の速度でカラムを介して通されたという相違があるが、それ以外のすべての操作が実施例４に記述されるように実行された。

表１、列７に提示されている得られた結果は、飲料水に関する規則に対応する水質がすべての成分に関して達成されたことを証明する。

（実施例７）
図６に示される設備による被圧地下水の統合された処理を含む水調節に関するパイロットテストが実行された。

この図において、
１６は、アルカリ溶液のための源泉容器を示す。

１７は、アルカリ溶液のための供給ポンプである。

１８、１９は、各々が０．８〜１．２ｍｍの粒子サイズを有する１ｍ^３の粒子の蛇紋岩を装填された吸着フィルタである。

２０は、初期水のための中間容器である。

２１は、吸着フィルタに初期水を供給するためのポンプを示す。

２２は、浄水のための回収容器を示す。

２３は、フィルタの目をほぐすことおよび浄水の分配のためのポンプである。

２４、２５は、サンプラーである。

２６は、排水出口である。

２７は、スプレーノズルを示す。

２８は、消費者への浄水供給ラインである。

２９〜５６は、弁（ストップコック）である。

５７は、濃縮されたアルカリ溶液のための供給ポンプを備えている、湿式アルカリ貯蔵のための標準設計の保管設備（容器）を示す。

表２、列４に表に記載された初期被圧地下水が処理された。

図６に示される設備を利用するパイロットテストの工程は、以下に記載された操作を順次に実行することを含んでいた。

Ａ．１％ＮａＯＨ溶液を含み、ポンプ１７によって容器１６から引き出されるアルカリ溶液は、２．５時間の間４ｍ^３／ｈの速度で吸着フィルタ１８を介して通される。フィルタを出る溶液は、排水出口２６、さらに水処理設備に導かれる。上記操作を実行するときに、弁２９〜３２は開いている。他の弁は閉じている。

Ｂ．初期水は、スプレーノズル２７を介して中間容器２０に供給され、該スプレーノズルは、必要な空気含有量を該初期水に提供する。水は、ポンプ２１によって容器から引かれ、１０Ｍ^３／ｈの速度でフィルタ１８を介して通される。フィルタ１８を出る溶液は、次の再生サイクルのためのアルカリ溶液を調整するために、３０分間容器１６の中に供給（全部で５ｍ^３）される。この段階における必要な通路の様式は、図６の弁３３〜３８を開き、他のすべての弁を閉じることによって確保される。その後、流出溶液は吸着フィルタ１９に供給され、この工程は、フィルタ１８および１９を介する順次の通過によって継続され、閉じられる弁３８および開かれる弁３９、４１および４２によって対応する切換えを実行する。浄水は、回収容器２２に供給され、そこから、開いた弁４３および５５においてライン２８を介してポンプ２３によって顧客に供給される。

水調節工程中において、浄水は、定期的に２時間ごとに、最も少なく吸着される成分であるフッ素含有量に関して分析される。分析を実行するために、浄水のサンプルは、サンプラー２５によって取られる。浄化工程は、流出溶液において１．２ｍｇ／ｌを超えるフッ素濃度に達したときに終了される。全部で１４５ｍ^３の初期水が浄化される。

すべてのサンプル分析に基づいて計算された浄水の平均組成は、表２、列５に記載されている。

Ｃ．浄水は、３０Ｍ^３／ｈの速度で５分間上向きの流れの方向にポンプ２３によってフィルタ１８に供給される。該操作は、装填された吸着材料の目をほぐすこと、およびその水酸化物の明確な懸濁液として水から抽出された鉄の事実上全量を除去することを確実にする。該懸濁液は、排水出口２６、さらに水処理設備に供給される。上記の操作を実行するために弁４３〜４６は予め開かれ、一方、他のすべては閉じられる。目をほぐす操作を実行後、水処理の第１のサイクルが完了する。

Ｄ．追加の５ｍ^３の水道水が弁４７を介して容器１６の中に供給され、該容器にある溶液は、１％のアルカリ溶液を得るために増強される。このために、湿式アルカリ貯蔵の保管設備（容器）５７から、水酸化ナトリウムの２５％溶液が、弁４８を介して供給される。

Ｅ．ポンプ１７によって容器１６から引き出されるアルカリ溶液は、４ｍ^３／ｈの速度で吸着フィルタ１９を介して通される。アルカリ溶液通過の継続は、サンプラー２４から引き出される再生液の中の最も多く吸着される成分であるマンガンの含有量によって決定される。この工程は、流出溶液において０．１ｍｇ／ｌ未満のマンガン濃度に達するまで継続される。これは、Ｂに従った、水の浄化中に水から吸収される当該要素量の９０％以上の脱着に対応する。全部でアルカリ溶液の９．２ｍ^３が、フィルタを介して通される。フィルタ１９からの流出溶液は、排水汚水２６、さらに水処理設備に導かれる。上記操作を実行するために、弁２９、３０，４９および５０は予め開かれ、他は閉じられる。

Ｆ．初期水は、スプレーノズル２７を介して中間容器２０の中に供給され、ポンプ２１によって容器から引き出され、１０ｍ^３／ｈの速度でフィルタ１９を介して通される。フィルタ１９からの流出溶液は、次の再生サイクルのためのアルカリ溶液を調整するために、３０分間容器１６の中に供給される（全部で５ｍ^３が供給される）。このとき、弁３４、３５、５１、３９、４１および５２が開かれ、他は閉じられる。その後弁４１および５２が閉じられ、弁５３、５４および４２が開かれ、この工程は、位置１９から位置１８に向かう方向にフィルタを介して水を順次に通すことによって継続される。浄水は、回収容器２２に導かれ、そこから浄水は、開いた弁４３および５５を介してライン２８によってポンプ２３を用いて消費者に供給される。水調節工程中において、浄水は、定期的に２時間ごとに、最も少なく吸着される成分であるフッ素含有量に関して分析される。分析を実行するために、浄水のサンプルは、サンプラー２４を介して引き出される。浄化工程は、流出溶液において１．２ｍｇ／ｌを超えるフッ素濃度に達したときに終了される。全部で１６０ｍ^３の初期水が浄化される。

Ｇ．浄水は、３０ｍ^３／ｈの速度で５分間上向きの流れの方向にポンプ２３によってフィルタ１９に供給される。得られる懸濁液は、排水出口２６、さらに水処理設備に導かれる。上記の操作を実行するために弁４３、４４、５６および４０は予め開かれ、他のすべては閉じられる。該目をほぐす操作を実行後、水処理の第２のサイクルが完了する。

Ｈ．４．２ｍ^３の水道水が容器１６の中にさらに供給されるという相違があるが、その他のＤにおけるすべての操作が繰り返される。

Ｉ．アルカリ溶液がフィルタ１８を介して通過されるという相違があるが、その他のＥにおけるすべての操作が繰り返される。

Ｊ．アルカリ溶液が最初にフィルタ１８、ついで順次にフィルタ１８および１９を介して通過されるという相違があるが、Ｆにおけるすべての操作が繰り返される。

すべてのサンプルに関する分析から計算され、粒状の蛇紋岩の１つの同じ装填量における充填量における第３の浄化サイクルに対応する浄水の平均化された組成が、表２、列６に記載されている。

Ｋ．すべての操作は、Ｃ−Ｊに従って８回繰り返される。その結果として、粒状の蛇紋岩の１つの同じ装填量による第１２の浄化サイクルに対応して、浄水が得られる。浄水の平均化された組成は、表２、列７に記載されている。表２に提示された得られた結果は、得られた水質が飲料水に関する衛生上の規則に対応するすべての成分に関して達成されたことを証明する（表２、列３）。

提示されたデータは、提案された方法が、ロシアの基準および国際基準に対応する、最高のカテゴリの飲料水の製造を含む飲用および国内の水供給システムにおいて用いられ得ることを証明する。

図１は、アルカリ溶液により処理された粒状の蛇紋岩による自然水からの鉄吸着の鉄の濃度の増加を伴う初期曲線を、未処理の材料に関する初期曲線と比較して、提示する。 図２および図３は、アルカリ処理の蛇紋岩による水道水に特に加えられたフッ素の初期吸着曲線、および、２つの順番の吸着−再生サイクルにおけるアルカリ溶液による吸収剤からのフッ素脱着の曲線を提示する。 図２および図３は、アルカリ処理の蛇紋岩による水道水に特に加えられたフッ素の初期吸着曲線、および、２つの順番の吸着−再生サイクルにおけるアルカリ溶液による吸収剤からのフッ素脱着の曲線を提示する。 図４および図５は、処理された蛇紋岩による脱塩された海水からのホウ素吸着の初期曲線、および吸着−再生の２つの順番のサイクルにおけるアルカリ溶液による吸収剤からのホウ素脱着の曲線を提示する。 図４および図５は、処理された蛇紋岩による脱塩された海水からのホウ素吸着の初期曲線、および吸着−再生の２つの順番のサイクルにおけるアルカリ溶液による吸収剤からのホウ素脱着の曲線を提示する。 図６は、提案された方法に基づく、水質調節技術のパイロットテストのために利用される設備の概略図を提示する。

Claims (9)

1. 水質調節方法であって、粒状の蛇紋岩の層を介する水濾過を包含し、用いられる該蛇紋岩が０．１５〜２ｍｍの粒子サイズを有することを特徴とし、該蛇紋岩がアルカリ性溶液によって陰イオン交換物質に事前に変換されている、方法。
2. アルカリ溶液として、０．０１ｇ−ｅｑ／ｌ以上のアルカリ度を有する、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、もしくは水酸化カルシウムの溶液、または炭酸ナトリウムもしくは炭酸カリウムの溶液、または種々の組み合わせのそれらの混合物が用いられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 蛇紋岩層が、その最大許容濃度を超えて最も少なく吸着される汚染成分の「漏出」が起る間隔を超えない間隔で、アルカリ性溶液によって定期的に処理されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記アルカリ性溶液による処理は、水浄化中の濾過の流れの方向または反対の方向における粒状の蛇紋岩の層を介する濾過によって実行されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 各濾過サイクルの最初において、粒状の蛇紋岩層の３〜５の量に対応する、得られた水の最初の部分が、浄水のさらなるバッチから分離され、次のサイクルにおける蛇紋岩処理のためのアルカリ溶液を調整するために用いられることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記水濾過は粒状の蛇紋岩の２つ以上の順番に配置された層を介して実行され、該濾過サイクルの継続時間は、最後の下流側層を介して最も少なく吸着される汚染成分の「漏出」によって決定され、その後に、ラインの最初であった該層のアルカリ性溶液による処理が続くことを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の方法。
7. 前記いくつかの層を介する水濾過と同時に、アルカリ性溶液によるもう１つの層の処理が実行され、該アルカリ性溶液により処理された層が、次の濾過サイクルにおいて最後の下流側層として用いられ、該層は、最初の層の代わりに用いられ、アルカリ性溶液の処理に送られることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. アルカリ性溶液による処理の継続時間またはアルカリ溶液の量は、その前の濾過サイクルの間に浄化された水から抽出される、最も多く吸着される汚染成分の９０％以上が脱着されるという条件から決定されることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記方法は、水または水−空気の方法による粒状の蛇紋岩の層の定期的な洗浄を含む、請求項４〜８のいずれか１項に記載の方法。

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