JP6846656B2 - Water treatment equipment - Google Patents

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本発明は水処理装置に関する。詳細には本発明は、被処理水を効率的に浄化することが可能な水処理装置に関する。 The present invention relates to a water treatment apparatus. More specifically, the present invention relates to a water treatment apparatus capable of efficiently purifying water to be treated.
従来から、被処理水を浄化するための水処理装置の開発が進められている。水処理装置としては、例えば特許文献1に開示されているものが挙げられる。特許文献1では、フェノール系樹脂のビーズ状成形体を前駆体とするメソ多孔性炭素ビーズを用い、当該メソ多孔性炭素ビーズのメソ細孔内に金属を担持させてなる水処理用触媒を使用した実廃水処理装置が開示されている。 Conventionally, the development of a water treatment device for purifying the water to be treated has been promoted. Examples of the water treatment apparatus include those disclosed in Patent Document 1. In Patent Document 1, a mesoporous carbon bead using a bead-shaped molded product of a phenolic resin as a precursor is used, and a water treatment catalyst in which a metal is supported in the mesopores of the mesoporous carbon bead is used. The actual waste water treatment device is disclosed.
特開2007−99612号公報JP-A-2007-99612
特許文献1に開示されているような従来の水処理装置は、公共の水処理施設で水浄化を行うことが前提とされている地域で使用することが想定されている。 The conventional water treatment device as disclosed in Patent Document 1 is supposed to be used in an area where it is assumed that water is purified in a public water treatment facility.
一方、社会基盤の整備が進んでいない新興国においては、公共の水処理施設を有していない地域も多く存在する。このような地域では、各家庭に水処理装置を設置することにより、水を浄化したいというニーズがある。特に、被処理水中に含まれている金属イオンなどの金属関連物質やシリカなどの濁質成分を、家庭に設置された水処理装置によって除去したいというニーズがある。ただ、家庭の水需要に見合った処理時間で金属関連物質や濁質成分を除去するためには、従来の水処理装置の原理によれば、大型の貯留槽を設ける必要がある。 On the other hand, in emerging countries where the social infrastructure is not well developed, there are many areas that do not have public water treatment facilities. In such areas, there is a need to purify water by installing water treatment equipment in each household. In particular, there is a need to remove metal-related substances such as metal ions and turbid components such as silica contained in the water to be treated by a water treatment device installed at home. However, according to the principle of conventional water treatment equipment, it is necessary to provide a large storage tank in order to remove metal-related substances and turbid components in a treatment time that meets the water demand of households.
しかしながら、一般家庭では、大型の水処理装置を設置するために適した大きさのスペースを有していない場合が多い。そのため、前述のニーズに応えるためには、大型の貯留槽を設けることなく、被処理水中に含まれる金属関連物質を必要とされる程度まで十分に除去することが可能な水処理装置が必要になる。したがって、小さなスペースで金属関連物質や濁質成分を効率的に除去することができる水処理装置が求められている。 However, ordinary households often do not have a space of a size suitable for installing a large water treatment device. Therefore, in order to meet the above-mentioned needs, it is necessary to have a water treatment device capable of sufficiently removing metal-related substances contained in the water to be treated to the required extent without providing a large storage tank. Become. Therefore, there is a demand for a water treatment device capable of efficiently removing metal-related substances and turbid components in a small space.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、金属イオンなどの金属関連物質、及びシリカなどの濁質成分の除去を効率的に行うことが可能な水処理装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art. An object of the present invention is to provide a water treatment apparatus capable of efficiently removing metal-related substances such as metal ions and turbid components such as silica.
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る水処理装置は、金属イオン、金属粒子、金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属関連物質と、シリカ及びアルミナの少なくとも一方を含有する濁質成分とを含む被処理水が流れる被処理水流路を備える。また、水処理装置は、被処理水に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、被処理水に、濁質成分を凝集させる凝集剤を供給する凝集剤供給部とを備える。水処理装置はさらに、基材と、基材に設けられた多孔質担体層と、多孔質担体層に担持され、Fe、Fe、Fe(OH)及びFeOOHからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む吸着粒子と、を有する金属材料凝集促進層を備え、酸化剤の作用によって被処理水に含まれる金属関連物質を吸着粒子に吸着させることにより、金属関連物質の凝集を促進する凝集促進部を備える。 In order to solve the above problems, the water treatment apparatus according to the aspect of the present invention includes at least one metal-related substance selected from the group consisting of metal ions, metal particles, metal oxide particles and metal hydroxide particles, and silica. And a water flow path to be treated to which water to be treated containing at least one of alumina and a turbid component is provided. Further, the water treatment apparatus includes an oxidant supply unit that supplies an oxidant to the water to be treated, and a coagulant supply unit that supplies a coagulant that agglomerates turbid components into the water to be treated. The water treatment apparatus is further supported by a base material, a porous carrier layer provided on the base material, and a porous carrier layer, and is composed of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe (OH) 3, and Fe OOH. By providing an adsorbed particle containing at least one trivalent iron ion compound selected from the above, and a metal material aggregation promoting layer having the adsorbed particles, the metal-related substance contained in the water to be treated is adsorbed on the adsorbed particles by the action of an oxidizing agent. , It is provided with an aggregation promoting part that promotes aggregation of metal-related substances.
本発明によれば、金属イオンなどの金属関連物質、及びシリカなどの濁質成分の除去を効率的に行うことが可能な水処理装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a water treatment apparatus capable of efficiently removing metal-related substances such as metal ions and turbid components such as silica.
本実施形態に係る水処理装置の全体構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the water treatment apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る水処理装置における水処理の原理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the principle of water treatment in the water treatment apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る金属材料凝集促進層の構造を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of the metal material agglutination promotion layer which concerns on this Embodiment. 本実施形態に係る水処理装置の凝集促進部において、酸化剤の酸化作用によって、三価の鉄イオンが、多孔質担体に担持された鉄酸化物又は鉄水酸化物に吸着されることを説明するための模式図である。Explained that trivalent iron ions are adsorbed on iron oxide or iron hydroxide supported on a porous carrier by the oxidizing action of an oxidizing agent in the aggregation promoting portion of the water treatment apparatus according to the present embodiment. It is a schematic diagram for doing. 本実施形態に係る他の例の水処理装置の全体構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the water treatment apparatus of another example which concerns on this embodiment. 実施形態1に係る水処理装置の全体構造を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the water treatment apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る水処理装置の酸化剤供給部及び混合部の構造を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of the oxidant supply part and the mixing part of the water treatment apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係る水処理装置の全体構造を説明するための模式図であって、被処理水が順方向に流れることを示す図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the water treatment apparatus which concerns on Embodiment 2, and is the figure which shows that the water to be treated flows in the forward direction. 実施形態2に係る水処理装置の全体構造を説明するための模式図であって、被処理水が逆方向に流れることを示す図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the water treatment apparatus which concerns on Embodiment 2, and is the figure which shows that the water to be treated flows in the opposite direction. 実施形態3に係る水処理装置の全体構造を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the water treatment apparatus which concerns on Embodiment 3. 実施例1における水処理装置の全体構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the water treatment apparatus in Example 1. FIG. 実施例2における水処理装置の全体構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the water treatment apparatus in Example 2. FIG. 実施例2の水処理装置で処理した処理水において、カオリンの濁度と累積濾過流量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the turbidity of kaolin and the cumulative filtration flow rate in the treated water treated by the water treatment apparatus of Example 2. 実施例2の水処理装置で処理した処理水において、アルミニウムの濃度と累積濾過流量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the concentration of aluminum, and the cumulative filtration flow rate in the treated water treated by the water treatment apparatus of Example 2.
以下、図面を参照しながら、本実施形態の水処理装置100を説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, the water treatment apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. The dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation and may differ from the actual ratios.
以下の実施形態の説明においては、金属関連物質という用語が用いられる。金属関連物質は、金属イオンM、金属粒子M、金属酸化物粒子MO、及び金属水酸化物粒子MOHからなる群より選ばれる1又は2以上の物質を意味する。また、被処理水Wは、金属関連物質である金属イオンM、金属粒子M、金属酸化物粒子MO、及び金属水酸化物粒子MOHのうちの少なくともいずれか1つと、シリカ及びアルミナの少なくとも一方を含有する濁質成分とを含むものである。 In the following embodiments, the term metal-related material is used. The metal-related substance means one or more substances selected from the group consisting of metal ion M + , metal particles M, metal oxide particles MO, and metal hydroxide particles MOH. The water W to be treated is at least one of metal ion M + , metal particles M, metal oxide particles MO, and metal hydroxide particle MOH, which are metal-related substances, and at least one of silica and alumina. It contains a turbid component containing.
また、金属関連物質である金属イオンM、金属粒子M、金属酸化物粒子MO、及び金属水酸化物粒子MOHのいずれもが、多孔質担体に担持されている金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子の少なくともいずれか1つに吸着される。そのため、本明細書においては、金属関連物質を吸着する機能を有する金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子を吸着粒子という。 Further, all of the metal-related substances such as metal ion M + , metal particles M, metal oxide particles MO, and metal hydroxide particles MOH are supported on the porous carrier, and the metal oxide particles and metal hydroxide are supported. It is adsorbed on at least one of the object particles. Therefore, in the present specification, metal oxide particles and metal hydroxide particles having a function of adsorbing metal-related substances are referred to as adsorbed particles.
図1に示すように、本実施形態の水処理装置100は、被処理水Wが流れる被処理水流路11,12,13を備えている。被処理水流路11と被処理水流路12との間には、混合部1が接続されている。被処理水流路12と被処理水流路13との間には、凝集促進部2が接続されている。混合部1には、酸化剤供給部4から酸化剤Oが供給され、さらに凝集剤供給部5から凝集剤Fが供給される。凝集促進部2から被処理水流路13へ流れ出た被処理水Wは、フィルタ部3によって濾過され、供給流路14を経由して、処理済みの水として水栓等に至る。 As shown in FIG. 1, the water treatment apparatus 100 of the present embodiment includes water treatment channels 11, 12, and 13 through which the water to be treated W flows. A mixing unit 1 is connected between the water flow path 11 to be treated and the water flow path 12 to be treated. An agglutination promoting unit 2 is connected between the water flow path 12 to be treated and the water flow path 13 to be treated. The oxidant O is supplied to the mixing unit 1 from the oxidant supply unit 4, and the coagulant F is further supplied from the coagulant supply unit 5. The water W to be treated that has flowed out from the agglutination promoting unit 2 to the water flow path 13 to be treated is filtered by the filter unit 3 and reaches a faucet or the like as treated water via the supply flow path 14.
図2に示すように、水処理装置100においては、金属関連物質を含む被処理水Wが、被処理水流路11から混合部1へ流れ込む。被処理水Wは、井戸、河川若しくは池等の水源から汲み出した水又は雨水を用いることができ、上述のように、金属関連物質やシリカ及びアルミナなどの濁質成分を含有している。なお、被処理水Wに含まれる金属関連物質において、金属イオンMは、二価の鉄イオン(Fe2+)及び三価の鉄イオン(Fe3+)である。金属粒子Mは、鉄(Fe)の粒子である。金属酸化物粒子MOは、鉄酸化物(FeO,Fe,Fe)の粒子である。金属水酸化物粒子MOHは、鉄水酸化物(Fe(OH),Fe(OH),FeO(OH))の粒子である。 As shown in FIG. 2, in the water treatment apparatus 100, the water to be treated W containing a metal-related substance flows from the water flow path 11 to be treated into the mixing unit 1. As the water to be treated W, water or rainwater pumped from a water source such as a well, a river or a pond can be used, and as described above, a metal-related substance and a turbid component such as silica and alumina are contained. In the metal-related substance contained in the water W to be treated, the metal ion M + is a divalent iron ion (Fe 2+ ) and a trivalent iron ion (Fe 3+ ). The metal particles M are iron (Fe) particles. The metal oxide particle MO is a particle of iron oxide (FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ). The metal hydroxide particles MOH are particles of iron hydroxide (Fe (OH) 2 , Fe (OH) 3 , FeO (OH)).
酸化剤供給部4は、酸化剤Oを混合部1へ供給する。混合部1は、被処理水流路11を流れる被処理水Wと酸化剤供給部4から供給された酸化剤Oとを混合するように構成されている。混合部1から流れ出た被処理水Wは、被処理水流路12を経由して凝集促進部2へ流れ込む。 The oxidant supply unit 4 supplies the oxidant O to the mixing unit 1. The mixing unit 1 is configured to mix the water W to be treated flowing through the water flow path 11 to be treated and the oxidant O supplied from the oxidant supply unit 4. The water to be treated W that has flowed out of the mixing section 1 flows into the aggregation promoting section 2 via the water flow path 12 to be treated.
酸化剤Oは、被処理水W中において、金属関連物質に対し酸化作用を生じさせる。具体的には、金属関連物質が二価の鉄イオンの場合には、三価の鉄イオンに酸化させる作用を有する。このような酸化剤Oは、オゾン又は塩素を含むことが好ましい。オゾン及び塩素は被処理水Wに容易に添加でき、金属関連物質を効率的に酸化させるため、好ましく用いることができる。 The oxidizing agent O causes an oxidizing action on the metal-related substance in the water W to be treated. Specifically, when the metal-related substance is a divalent iron ion, it has an action of oxidizing the trivalent iron ion. Such an oxidizing agent O preferably contains ozone or chlorine. Ozone and chlorine can be easily added to the water to be treated W and can be preferably used because they efficiently oxidize metal-related substances.
酸化剤Oとしては塩素系薬剤が好ましく、特に被処理水Wの内部で次亜塩素酸が生成するものが好ましい。酸化剤Oとしては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム及び塩素化イソシアヌル酸からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。次亜塩素酸カルシウムとしては、さらし粉(有効塩素30%)及び高度さらし粉(有効塩素70%))の少なくとも一つを用いることができる。塩素化イソシアヌル酸としては、トリクロロイソシアヌル酸ナトリウム、トリクロロイソシアヌル酸カリウム、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、及びジクロロイソシアヌル酸カリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。この中でも、次亜塩素酸ナトリウムは液体であり、定量ポンプによる注入方式を用いて被処理水Wに定量的に添加できるため、特に好ましく用いることができる。また、無機系の高度さらし粉は被処理水Wに対する溶解度が非常に高いため、高い酸化作用を発揮することができる。 As the oxidizing agent O, a chlorine-based agent is preferable, and one in which hypochlorous acid is generated inside the water to be treated W is particularly preferable. As the oxidizing agent O, at least one selected from the group consisting of sodium hypochlorite, calcium hypochlorite and chlorinated isocyanuric acid can be used. As the calcium hypochlorite, at least one of bleaching powder (effective chlorine 30%) and highly bleaching powder (effective chlorine 70%)) can be used. As the chlorinated isocyanuric acid, at least one selected from the group consisting of sodium trichloroisocyanurate, potassium trichloroisocyanurate, sodium dichloroisocyanurate, and potassium dichloroisocyanurate can be used. Among these, sodium hypochlorite is a liquid and can be quantitatively added to the water to be treated W by using an injection method using a metering pump, so that it can be particularly preferably used. Further, since the inorganic highly bleached powder has a very high solubility in the water to be treated W, it can exhibit a high oxidizing action.
図3に示すように、凝集促進部2は金属材料凝集促進層200を備え、金属材料凝集促進層200には、混合部1を経由して酸化剤Oが添加された被処理水Wが流れ込む。そして、金属材料凝集促進層200は、基材201と、基材201の内部に設けられた多孔質担体層202とを備える。 As shown in FIG. 3, the agglutination promoting section 2 includes a metal material agglutination promoting layer 200, and the water W to be treated to which the oxidizing agent O is added flows into the metal material agglutination promoting layer 200 via the mixing section 1. .. The metal material aggregation promoting layer 200 includes a base material 201 and a porous carrier layer 202 provided inside the base material 201.
基材201は、被処理水流路12から流れ込んだ被処理水Wが多孔質担体層202を透過し、被処理水流路13から流れ出るように、多孔質担体層202を保持する。基材201としては、例えば、内部に多孔質担体層202を保持できる空間を有する筒体や箱体を用いることができる。また、基材201としては、表面に多孔質担体層202を保持できる枠体を用いることができる。なお、図3に示す凝集促進部2は、金属材料凝集促進層200における基材201の上面に被処理水流路12が接続され、基材201の下面に被処理水流路13が接続されている。そして、基材201の内部に保持されて多孔質担体層202を構成する多孔質担体Cが、被処理水流路13に流れ出ないように、網203を設けている。 The base material 201 holds the porous carrier layer 202 so that the water W to be treated that has flowed from the water flow path 12 to be treated permeates the porous carrier layer 202 and flows out from the water flow path 13 to be treated. As the base material 201, for example, a tubular body or a box body having a space capable of holding the porous carrier layer 202 inside can be used. Further, as the base material 201, a frame body capable of holding the porous carrier layer 202 on the surface can be used. In the aggregation promoting portion 2 shown in FIG. 3, the water flow path 12 to be treated is connected to the upper surface of the base material 201 in the metal material aggregation promoting layer 200, and the water flow path 13 to be treated is connected to the lower surface of the base material 201. .. A net 203 is provided so that the porous carrier C, which is held inside the base material 201 and constitutes the porous carrier layer 202, does not flow out into the water flow path 13 to be treated.
多孔質担体層202は、表面に吸着粒子Aを担持する多孔質担体Cを含んでいる。多孔質担体Cは、活性炭、シリカ、セラミックス及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。多孔質担体Cは、酸化剤Oを含む被処理水Wの流速を一定以上に維持する開口率を有している。また、多孔質担体Cは、金属関連物質M,M,MO,MOHの凝集に必要な吸着粒子Aを担持するために、十分な表面積及び吸着性を有している。 The porous carrier layer 202 contains a porous carrier C that carries adsorption particles A on its surface. As the porous carrier C, at least one selected from the group consisting of activated carbon, silica, ceramics and zeolite can be used. The porous carrier C has an aperture ratio that maintains the flow velocity of the water to be treated W containing the oxidizing agent O at a certain level or higher. Further, the porous carrier C has a sufficient surface area and adsorptivity for supporting the adsorbed particles A required for the aggregation of the metal-related substances M +, M, MO and MOH.
吸着粒子Aは、金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子の少なくともいずれか一方を含む。具体的には、吸着粒子Aは、Fe、Fe、Fe(OH)及びFeOOHからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む。 The adsorbed particles A include at least one of metal oxide particles and metal hydroxide particles. Specifically, the adsorbed particle A contains at least one trivalent iron ion compound selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe (OH) 3 and FeOOH.
凝集促進部2は、被処理水流路12から酸化剤Oを含む被処理水Wを受け入れる。そして、凝集促進部2は、酸化剤Oの作用によって酸化された金属関連物質を吸着粒子Aへ吸着させる。これにより、凝集促進部2は、多孔質担体Cの表面で、金属関連物質に由来する金属酸化物粒子MO及び金属水酸化物粒子MOHからなる混合粒子の凝集を促進させる。 The agglutination promoting unit 2 receives the water to be treated W containing the oxidizing agent O from the water flow path 12 to be treated. Then, the aggregation promoting unit 2 adsorbs the metal-related substance oxidized by the action of the oxidizing agent O to the adsorbed particles A. As a result, the aggregation promoting unit 2 promotes aggregation of mixed particles composed of metal oxide particles MO derived from metal-related substances and metal hydroxide particles MOH on the surface of the porous carrier C.
具体的には、図2に示すように、被処理水Wに含まれる金属関連物質が鉄イオン、鉄粒子、鉄酸化物、及び鉄水酸化物である場合、酸化剤Oの酸化作用によって鉄イオンは三価の鉄イオン(Fe3+)に酸化される。そして、三価の鉄イオン、鉄粒子、鉄酸化物及び鉄水酸化物は、吸着粒子Aに含まれる三価の鉄イオン化合物が核となり、吸着粒子Aの表面に吸着する。その結果、吸着粒子Aの表面で、金属関連物質は、粒子径が1μm以上の鉄酸化物の粒子及び鉄水酸化物等からなる凝集物MDAへ成長する。なお、三価の鉄イオンは吸着粒子Aに吸着されるが、被処理水Wに含まれる二価の鉄イオン(Fe2+)は、多孔質担体Cを構成する活性炭の表面に吸着され、凝集物MDAへ成長する。 Specifically, as shown in FIG. 2, when the metal-related substances contained in the water to be treated W are iron ions, iron particles, iron oxide, and iron hydroxide, iron is produced by the oxidizing action of the oxidizing agent O. The ions are oxidized to trivalent iron ions (Fe 3+). Then, the trivalent iron ions, iron particles, iron oxides and iron hydroxides are adsorbed on the surface of the adsorbed particles A with the trivalent iron ion compound contained in the adsorbed particles A as a nucleus. As a result, on the surface of the adsorbed particles A, the metal-related substance grows into aggregate MDA composed of iron oxide particles having a particle diameter of 1 μm or more, iron hydroxide and the like. The trivalent iron ions are adsorbed on the adsorbed particles A, but the divalent iron ions (Fe 2+ ) contained in the water to be treated W are adsorbed on the surface of the activated carbon constituting the porous carrier C and aggregated. It grows into a thing MDA.
ここで、吸着粒子Aを構成する金属と、被処理水Wに含まれる金属関連物質を構成する金属とが同一元素であることが好ましい。この場合、吸着粒子Aは、金属関連物質を効率的に吸着することが可能となる。ただし、吸着粒子Aは、被処理水Wにおける金属関連物質を吸着することができればよい。したがって、吸着粒子Aを構成する金属と金属関連物質を構成する金属とが異なる元素であってもよい。 Here, it is preferable that the metal constituting the adsorbed particles A and the metal constituting the metal-related substance contained in the water to be treated W are the same element. In this case, the adsorbed particles A can efficiently adsorb metal-related substances. However, the adsorbed particles A only need to be able to adsorb metal-related substances in the water to be treated W. Therefore, the metal constituting the adsorbed particles A and the metal constituting the metal-related substance may be different elements.
多孔質担体Cの表面で凝集した凝集物MDAは、ある程度の大きさ以上、例えば粒子径が1μm以上になると、被処理水Wの水流によって多孔質担体Cの表面から脱離し、被処理水Wと共に下流へ流れる。つまり、凝集物MDAを含む被処理水Wは、凝集促進部2から被処理水流路13を経由してフィルタ部3へ流れ込む。 When the aggregate MDA aggregated on the surface of the porous carrier C has a certain size or more, for example, the particle size becomes 1 μm or more, it is separated from the surface of the porous carrier C by the water flow of the water to be treated W, and the water to be treated W It flows downstream with. That is, the water W to be treated containing the agglomerate MDA flows from the agglutination promoting unit 2 to the filter unit 3 via the water flow path 13 to be treated.
フィルタ部3は、凝集促進部2の下流に設けられ、凝集促進部2から被処理水Wと共に流れてきた凝集物MDAを捕捉する。本実施形態においては、フィルタ部3は、砂濾過部である。このフィルタ部3によれば、被処理水Wから凝集物MDAを除去することができる。その結果、フィルタ部3の下流においては、金属イオンM、金属粒子M、金属酸化物粒子MO、及び金属水酸化物粒子MOHの凝集物MDAが除去された処理済の水が生成される。この処理済の水は、供給流路14を経由して水栓まで供給される。 The filter unit 3 is provided downstream of the agglutination promoting unit 2 and captures the agglutination MDA that has flowed from the agglutination promoting unit 2 together with the water to be treated W. In the present embodiment, the filter unit 3 is a sand filtration unit. According to this filter unit 3, the agglomerated MDA can be removed from the water W to be treated. As a result, treated water from which the metal ion M + , the metal particles M, the metal oxide particles MO, and the aggregate MDA of the metal hydroxide particles MOH have been removed is generated downstream of the filter unit 3. The treated water is supplied to the faucet via the supply flow path 14.
次に、図4を用いて、被処理水W中の鉄イオンの除去に着目して、本実施形態の水処理装置100と比較例の水処理装置との相違を説明する。 Next, with reference to FIG. 4, focusing on the removal of iron ions in the water to be treated W, the difference between the water treatment device 100 of the present embodiment and the water treatment device of the comparative example will be described.
図4の(a)に示すように、比較例の水処理装置において、被処理水Wは酸素(O)を含むが、酸化剤Oを含まない。多孔質担体Cとして活性炭を用いた場合、活性炭は二価の鉄イオン(Fe2+)を吸着しやすい性質を有する。ここで、二価の鉄イオンが水中で酸化されて三価の鉄イオン(Fe3+)になった場合、三価の鉄イオンは瞬時に酸素と結合し、微粒子状の酸化鉄に変化する。しかし、活性炭は鉄イオンよりも酸化鉄微粒子を吸着し難いため、結果的に三価の鉄イオンは吸着されずに活性炭を通過してしまう場合が多い。 As shown in FIG. 4A, in the water treatment apparatus of the comparative example, the water to be treated W contains oxygen (O 2 ) but does not contain the oxidizing agent O. When activated carbon is used as the porous carrier C, the activated carbon has a property of easily adsorbing divalent iron ions (Fe 2+). Here, when the divalent iron ion is oxidized in water to become a trivalent iron ion (Fe 3+ ), the trivalent iron ion instantly combines with oxygen and changes into fine iron oxide. However, since activated carbon is more difficult to adsorb iron oxide fine particles than iron ions, as a result, trivalent iron ions often pass through the activated carbon without being adsorbed.
このように、二価の鉄イオンは多孔質担体Cに吸着されるが、三価の鉄イオンは酸素と結合して数nmレベルの酸化鉄粒子となることから、多孔質担体Cを通過してしまう。このような数nmレベルの酸化鉄粒子を除去するには逆浸透膜(RO膜)などを用いなければならず、コストが大きく増大してしまう。 In this way, the divalent iron ions are adsorbed on the porous carrier C, but the trivalent iron ions combine with oxygen to form iron oxide particles at the level of several nm, so that they pass through the porous carrier C. I will end up. In order to remove such iron oxide particles at a level of several nm, a reverse osmosis membrane (RO membrane) or the like must be used, which greatly increases the cost.
一方、本実施形態の水処理装置100では、図4の(b)に示すように、酸化剤Oが被処理水W中に供給された場合、二価の鉄イオンは三価の鉄イオンに酸化される。そして、三価の鉄イオンは、凝集促進部2に存在する吸着粒子Aに吸着される。つまり、吸着粒子Aは、Fe、Fe、Fe(OH)及びFeOOHからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含んでいる。被処理水W中の三価の鉄イオンは、吸着粒子Aにおける三価の鉄イオン化合物との親和性が高いことから、三価の鉄イオン化合物が核となり、吸着粒子Aの表面に吸着する。その結果、吸着粒子Aの表面で被処理水W中の鉄イオンが凝集し、鉄酸化物や鉄水酸化物の凝集物MDAが生成する。また、酸化剤Oによって酸化されなかった二価の鉄イオンは多孔質担体Cに吸着され、多孔質担体Cの表面に存在する吸着粒子Aと凝集物MDAを生成する。 On the other hand, in the water treatment apparatus 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 4B, when the oxidizing agent O is supplied into the water to be treated W, the divalent iron ions become trivalent iron ions. It is oxidized. Then, the trivalent iron ion is adsorbed by the adsorbed particles A existing in the agglutination promoting portion 2. That is, the adsorbed particles A contain at least one trivalent iron ion compound selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe (OH) 3 and FeOOH. Since the trivalent iron ion in the water to be treated W has a high affinity with the trivalent iron ion compound in the adsorbed particle A, the trivalent iron ion compound becomes a nucleus and is adsorbed on the surface of the adsorbed particle A. .. As a result, iron ions in the water to be treated W aggregate on the surface of the adsorbed particles A, and an aggregate MDA of iron oxide or iron hydroxide is generated. Further, the divalent iron ions that have not been oxidized by the oxidizing agent O are adsorbed on the porous carrier C, and the adsorbed particles A existing on the surface of the porous carrier C and the aggregate MDA are generated.
ここで、凝集物MDAの粒子径が数μmレベルとなった後に、凝集物MDAは吸着粒子Aの表面から脱離する。つまり、被処理水W中の鉄イオンは、鉄酸化物や鉄水酸化物の凝集物MDAとして吸着粒子Aの表面に凝集する。そして、凝集物MDAが1μm以上となった場合には、被処理水Wの水流により吸着粒子Aの表面から脱離し、フィルタ部3に到達する。ただ、凝集物MDAは1μm以上となっているため、逆浸透膜を用いなくても、例えば砂濾過等で容易に除去することが可能となる。 Here, after the particle size of the agglomerated MDA reaches a level of several μm, the agglomerated MDA is desorbed from the surface of the adsorbed particles A. That is, the iron ions in the water to be treated W aggregate on the surface of the adsorbed particles A as aggregates MDA of iron oxides and iron hydroxides. When the aggregate MDA becomes 1 μm or more, it is separated from the surface of the adsorbed particles A by the water flow of the water to be treated W and reaches the filter unit 3. However, since the aggregate MDA is 1 μm or more, it can be easily removed by sand filtration or the like without using a reverse osmosis membrane.
上述のように、吸着粒子Aは、Fe、Fe、Fe(OH)及びFeOOHからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含むことが好ましい。ただ、吸着粒子Aは、Fe(OH)及びFeOOHの少なくともいずれか一方を含むことがより好ましい。Fe(OH)及びFeOOHは、三価の鉄イオンとの親和性が特に高いことから、凝集物MDAを生成しやすくなり、被処理水Wから金属関連物質を効率的に除去することが可能となる。 As described above, the adsorbed particles A preferably contain at least one trivalent iron ion compound selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe (OH) 3 and FeOOH. However, it is more preferable that the adsorbed particles A contain at least one of Fe (OH) 3 and FeOOH. Since Fe (OH) 3 and FeOOH have a particularly high affinity for trivalent iron ions, agglomerates MDA are likely to be formed, and metal-related substances can be efficiently removed from the water to be treated W. It becomes.
なお、被処理水W中に鉄水酸化物(Fe(OH))、鉄酸化物(Fe)、及び鉄(Fe)の粒子が含まれている場合には、鉄水酸化物、鉄酸化物及び鉄の粒子は多孔質担体Cに吸着され難い。しかしながら、吸着粒子Aは、鉄水酸化物、鉄酸化物及び鉄の粒子も吸着することができるため、凝集物MDAとして除去することが可能となる。 If the water to be treated contains iron hydroxide (Fe (OH) 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), and iron (Fe) particles, the iron hydroxide , Iron oxide and iron particles are not easily adsorbed on the porous carrier C. However, since the adsorbed particles A can also adsorb iron hydroxides, iron oxides, and iron particles, they can be removed as aggregates MDA.
上述のように、井戸、河川若しくは池等の水源から汲み出した水又は雨水などからなる被処理水Wは、金属関連物質に加えて、シリカ及びアルミナなどの濁質成分を含有している場合がある。このような濁質成分の一部は、金属関連物質に巻き込まれる形で吸着粒子Aの表面に凝集することができるため、金属関連物質と共に凝集物MDAを形成して除去することができる。ただ、被処理水W中の濁質成分は粒子径が数nmレベルであるため、凝集促進部2の作用だけでは十分に除去できない可能性がある。そのため、水処理装置100は、図1に示すように、濁質成分を凝集させる凝集剤Fを被処理水Wに供給する凝集剤供給部5を備えている。 As described above, the treated water W composed of water or rainwater pumped from a water source such as a well, river or pond may contain turbid components such as silica and alumina in addition to metal-related substances. is there. Since a part of such a turbid component can be aggregated on the surface of the adsorbed particles A in a form of being caught in the metal-related substance, the aggregate MDA can be formed and removed together with the metal-related substance. However, since the turbid component in the water to be treated W has a particle size of several nm, it may not be sufficiently removed only by the action of the aggregation promoting portion 2. Therefore, as shown in FIG. 1, the water treatment apparatus 100 includes a coagulant supply unit 5 that supplies a coagulant F that agglomerates turbid components to the water to be treated W.
凝集剤供給部5は、凝集剤Fを混合部1へ供給する。混合部1は、被処理水流路11を流れる被処理水Wと凝集剤供給部5から供給された凝集剤Fとを混合するように構成されている。つまり、混合部1は、凝集剤Fと酸化剤供給部4から供給された酸化剤Oとを混合するように構成されている。被処理水Wに対する凝集剤Fと酸化剤Oの添加順序は特に限定されず、凝集剤Fを添加した後に酸化剤Oを添加してもよく、酸化剤Oを添加した後に凝集剤Fを添加してもよく、凝集剤Fと酸化剤Oを同時に添加してもよい。 The coagulant supply unit 5 supplies the coagulant F to the mixing unit 1. The mixing unit 1 is configured to mix the water to be treated W flowing through the water flow path 11 to be treated and the coagulant F supplied from the coagulant supply unit 5. That is, the mixing unit 1 is configured to mix the flocculant F and the oxidizing agent O supplied from the oxidizing agent supply unit 4. The order of adding the flocculant F and the oxidant O to the water W to be treated is not particularly limited, and the oxidant O may be added after the flocculant F is added, or the flocculant F is added after the oxidant O is added. Alternatively, the flocculant F and the oxidizing agent O may be added at the same time.
なお、凝集剤FのpHが3.5程度の酸性であり、酸化剤Oとして塩素系薬剤を用いた場合、これらが直接接触しないように混合することが好ましい。つまり、これらを被処理水Wに同時に添加した際には、酸性の凝集剤Fにより酸化剤Oが分解して塩素ガスが発生する原因となる可能性がある。そのため、酸化剤供給部4を被処理水流路の上流に設け、凝集剤供給部5を被処理水流路の下流に設け、酸性の凝集剤Fと酸化剤Oとが直接接触し難くすることが好ましい。 The pH of the flocculant F is about 3.5, and when a chlorine-based agent is used as the oxidizing agent O, it is preferable to mix them so that they do not come into direct contact with each other. That is, when these are added to the water to be treated at the same time, the acidic flocculant F may decompose the oxidizing agent O to generate chlorine gas. Therefore, the oxidant supply unit 4 may be provided upstream of the water flow path to be treated, and the coagulant supply unit 5 may be provided downstream of the water flow path to be treated to make it difficult for the acidic flocculant F and the oxidant O to come into direct contact with each other. preferable.
凝集剤供給部5において、凝集剤Fの添加方法は特に限定されない。凝集剤Fが液体の場合には、定量ポンプによる注入方式を用いて、被処理水Wに定量的に添加することができる。また、凝集剤Fが粉体の場合には、フィーダー等を用いて、被処理水Wに粉体のまま添加することができる。 In the coagulant supply unit 5, the method of adding the coagulant F is not particularly limited. When the coagulant F is a liquid, it can be quantitatively added to the water to be treated W by using an injection method using a metering pump. When the coagulant F is a powder, it can be added to the water to be treated W as a powder by using a feeder or the like.
凝集剤Fは、濁質成分を凝集させ、フィルタ部3により濾過される程度の粒子、つまり粒子径が20μm〜50μmの粒子にすることが可能なものならば特に限定されない。凝集剤Fとしては、無機凝集剤及び有機凝集剤の少なくとも一方を用いることができる。無機凝集剤は、鉄系無機凝集剤及びアルミニウム系無機凝集剤の少なくとも一方であることが好ましい。鉄系無機凝集剤としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、及びポリシリカ−鉄凝集剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。アルミニウム系無機凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム(PAC)及び硫酸アルミニウム(硫酸バンド)の少なくとも一方を用いることができる。有機凝集剤は、カチオン系合成高分子凝集剤、アニオン系合成高分子凝集剤、ノニオン系合成高分子凝集剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。この中でも、凝集剤Fは無機凝集剤を用いることが好ましく、鉄系無機凝集剤を用いることがより好ましい。鉄系無機凝集剤は、アルミニウム系無機凝集剤と比べて健康被害に対する懸念が小さいことから、好適に用いることができる。 The aggregating agent F is not particularly limited as long as it can agglomerate turbid components and produce particles that can be filtered by the filter unit 3, that is, particles having a particle size of 20 μm to 50 μm. As the coagulant F, at least one of an inorganic coagulant and an organic coagulant can be used. The inorganic flocculant is preferably at least one of an iron-based inorganic flocculant and an aluminum-based inorganic flocculant. As the iron-based inorganic flocculant, at least one selected from the group consisting of ferrous sulfate, ferric sulfate, ferric chloride, polyferric sulfate, and polysilica-iron flocculant can be used. As the aluminum-based inorganic flocculant, at least one of polyaluminum chloride (PAC) and aluminum sulfate (sulfate band) can be used. As the organic flocculant, at least one selected from the group consisting of a cationic synthetic polymer flocculant, an anionic synthetic polymer flocculant, and a nonionic synthetic polymer flocculant can be used. Among these, it is preferable to use an inorganic flocculant as the flocculant F, and it is more preferable to use an iron-based inorganic flocculant. The iron-based inorganic flocculant can be preferably used because there is less concern about health hazards than the aluminum-based inorganic flocculant.
被処理水Wに対する凝集剤Fの添加量は濁質成分を凝集させ、フィルタ部3により濾過される程度の粒子にすることが可能ならば特に限定されない。例えば、凝集剤Fが無機凝集剤の場合には、被処理水Wに対する凝集剤Fの濃度が1〜5ppmとなるように添加することが好ましい。 The amount of the flocculant F added to the water to be treated W is not particularly limited as long as it is possible to agglomerate the turbid component into particles that can be filtered by the filter unit 3. For example, when the flocculant F is an inorganic flocculant, it is preferable to add the flocculant F so that the concentration of the flocculant F with respect to the water to be treated W is 1 to 5 ppm.
水処理装置100において、凝集剤供給部5により凝集剤Fが被処理水Wに添加された場合、凝集剤Fの作用により、被処理水Wに分散している濁質成分が集合し、凝集物を生成する。この際、凝集物には、濁質成分であるシリカやアルミナと共に、金属関連物質が取り込まれる場合がある。そして、濁質成分が凝集してなる凝集物は、被処理水流路12を経由して凝集促進部2に到達する。濁質成分の凝集物の多くは凝集促進部2をそのまま通過するが、当該凝集物の一部は金属関連物質と共に凝集し、凝集物MDAの内部に取り込まれる場合がある。 In the water treatment apparatus 100, when the coagulant F is added to the water to be treated W by the coagulant supply unit 5, the turbid components dispersed in the water to be treated W are aggregated and aggregated by the action of the coagulant F. Generate things. At this time, metal-related substances may be incorporated into the agglomerates together with silica and alumina which are turbid components. Then, the agglomerates formed by agglutinating the turbid components reach the agglutination promoting portion 2 via the water flow path 12 to be treated. Most of the aggregates of the turbid component pass through the aggregation promoting portion 2 as they are, but some of the aggregates may aggregate together with the metal-related substance and be incorporated into the aggregate MDA.
そして、凝集促進部2から流出した濁質成分の凝集物及び金属関連物質の凝集物MDAは、被処理水流路13を経由してフィルタ部3へ流れ込む。濁質成分の凝集物及び金属関連物質の凝集物MDAは粒子が粗大化しているため、フィルタ部3により容易に捕捉され、被処理水Wから除去することができる。その結果、フィルタ部3の下流においては、濁質成分の凝集物及び金属関連物質の凝集物MDAが除去された処理済の水が生成され、この処理済の水は供給流路14を経由して水栓まで供給される。 Then, the agglutination component agglutination and the metal-related substance agglutination MDA flowing out from the agglutination promotion section 2 flow into the filter section 3 via the water flow path 13 to be treated. Since the particles of the turbid component aggregate and the metal-related substance aggregate MDA are coarsened, they can be easily captured by the filter unit 3 and removed from the water to be treated W. As a result, treated water from which agglomerates of turbid components and agglutinates of metal-related substances MDA have been removed is generated downstream of the filter unit 3, and the treated water passes through the supply flow path 14. Is supplied to the faucet.
このように、本実施形態の水処理装置100は、金属関連物質と、シリカ及びアルミナの少なくとも一方を含有する濁質成分とを含む被処理水Wが流れる被処理水流路11,12,13を備える。金属関連物質は、金属イオン、金属粒子、金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子からなる群より選ばれる少なくとも一つである。また、水処理装置100は、被処理水Wに酸化剤Oを供給する酸化剤供給部4と、被処理水Wに、濁質成分を凝集させる凝集剤Fを供給する凝集剤供給部5とを備える。さらに水処理装置100は、金属材料凝集促進層200を有し、酸化剤の作用によって被処理水Wに含まれる金属関連物質を吸着粒子Aに吸着させることにより、金属関連物質の凝集を促進する凝集促進部2を備える。金属材料凝集促進層は、基材201と、基材に設けられた多孔質担体層202と、多孔質担体層に担持され、Fe、Fe、Fe(OH)及びFeOOHからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む吸着粒子Aとを有する。 As described above, the water treatment apparatus 100 of the present embodiment has the treated water channels 11, 12, and 13 through which the treated water W containing the metal-related substance and the turbid component containing at least one of silica and alumina flows. Be prepared. The metal-related substance is at least one selected from the group consisting of metal ions, metal particles, metal oxide particles, and metal hydroxide particles. Further, the water treatment apparatus 100 includes an oxidant supply unit 4 that supplies the oxidant O to the water W to be treated, and a coagulant supply unit 5 that supplies the coagulant F that agglomerates the turbid component into the water W to be treated. To be equipped. Further, the water treatment apparatus 100 has a metal material aggregation promoting layer 200, and promotes aggregation of the metal-related substance by adsorbing the metal-related substance contained in the water to be treated W on the adsorbed particles A by the action of the oxidizing agent. The aggregation promoting unit 2 is provided. The metal material aggregation promoting layer is supported on the base material 201, the porous carrier layer 202 provided on the base material, and the porous carrier layer, and is supported on Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe (OH) 3, and Fe OOH. It has adsorbed particles A containing at least one trivalent iron ion compound selected from the group consisting of.
水処理装置100において、被処理水Wに含まれる金属関連物質が鉄イオン、鉄粒子、鉄酸化物、及び鉄水酸化物である場合、吸着粒子が高密度に存在する多孔質担体層202に、酸化剤と共に鉄イオンを含む被処理水Wを通過させる。それにより、二価の鉄イオンは、多孔質担体Cの表面に吸着される。また、三価の鉄イオンは、多孔質担体Cの表面に付着した吸着粒子Aとしての鉄酸化物の粒子又は鉄水酸化物の粒子等に吸着される。その結果、多孔質担体Cの表面で、金属関連物質の凝集が促進される。また、被処理水Wに含まれる濁質成分も、凝集剤Fの作用により凝集される。そのため、被処理水Wに含まれる鉄イオンの価数によらず鉄イオンを除去することができ、加えて濁質成分も効率的に除去することができる。 In the water treatment apparatus 100, when the metal-related substances contained in the water to be treated W are iron ions, iron particles, iron oxides, and iron hydroxides, the porous carrier layer 202 in which adsorbed particles are present at a high density , The water to be treated W containing iron ions is passed together with the oxidizing agent. As a result, divalent iron ions are adsorbed on the surface of the porous carrier C. Further, trivalent iron ions are adsorbed on iron oxide particles or iron hydroxide particles as adsorbed particles A adsorbed on the surface of the porous carrier C. As a result, aggregation of metal-related substances is promoted on the surface of the porous carrier C. Further, the turbid component contained in the water to be treated W is also aggregated by the action of the flocculant F. Therefore, iron ions can be removed regardless of the valence of iron ions contained in the water to be treated W, and in addition, turbid components can be efficiently removed.
また、多孔質担体層202は活性炭を含むことが好ましい。活性炭は比表面積が高いため、吸着粒子を高濃度で担持することができる。また、活性炭は二価の鉄イオンを吸着するため、被処理水W中の二価の鉄イオンを容易に除去することができる。 Further, the porous carrier layer 202 preferably contains activated carbon. Since activated carbon has a high specific surface area, it can support adsorbed particles at a high concentration. Further, since the activated carbon adsorbs divalent iron ions, the divalent iron ions in the water to be treated W can be easily removed.
さらに、水処理装置100は、凝集促進部2の下流に設けられ、被処理水Wと共に凝集促進部2から流れてきた金属関連物質の凝集物MDA及び濁質成分の凝集物を濾過するフィルタ部3をさらに備えていることが好ましい。これにより、フィルタ部3によって、被処理水Wから金属関連物質の凝集物MDA及び濁質成分の凝集物を除去することができる。その結果、金属関連物質の凝集物MDA及び濁質成分の凝集物が除去された水を生成することができる。なお、フィルタ部3により捕捉される金属関連物質の凝集物MDA及び濁質成分の凝集物の粒子径は、20μm〜50μmであることが好ましい。凝集物の粒子径がこの範囲内であることにより、フィルタ部3として濾過砂を使用できるため、安価に濾過を行うことができる。なお、金属関連物質の凝集物MDA及び濁質成分の凝集物の粒子径を測定する場合、その測定方法は特に限定されないが、例えばレーザー回折・散乱法により測定することができる。 Further, the water treatment device 100 is provided downstream of the agglutination promoting unit 2, and is a filter unit that filters the agglutination MDA of the metal-related substance and the agglutination of the turbid component that have flowed from the agglutination promoting unit 2 together with the water to be treated W. It is preferable that 3 is further provided. As a result, the filter unit 3 can remove the aggregate MDA of the metal-related substance and the aggregate of the turbid component from the water W to be treated. As a result, it is possible to generate water from which aggregates of metal-related substances MDA and aggregates of turbid components have been removed. The particle size of the aggregate MDA of the metal-related substance and the aggregate of the turbid component captured by the filter unit 3 is preferably 20 μm to 50 μm. When the particle size of the agglomerates is within this range, the filtered sand can be used as the filter unit 3, so that filtration can be performed at low cost. When measuring the particle size of the aggregate MDA of the metal-related substance and the aggregate of the turbid component, the measuring method is not particularly limited, but the measurement can be performed by, for example, a laser diffraction / scattering method.
なお、図1において、凝集剤供給部5は混合部1に接続されているが、このような態様に限定されない。つまり、凝集剤Fの作用により濁質成分が粗大化するのに時間を要する場合には、凝集剤供給部5は混合部1に接続することが好ましい。これにより、被処理水Wが被処理水流路12及び凝集促進部2を通過している間に凝集物が粗大化できるため、粒子径が20μm〜50μmの凝集物を容易に得ることができる。ただ、濁質成分の粗大化がごく短時間で行われるような凝集剤Fを用いる場合には、混合部1に限定されず、被処理水流路12、凝集促進部2、被処理水流路13のいずれかに凝集剤供給部5を接続してもよい。 In FIG. 1, the coagulant supply unit 5 is connected to the mixing unit 1, but the present invention is not limited to this mode. That is, when it takes time for the turbid component to be coarsened by the action of the coagulant F, it is preferable that the coagulant supply unit 5 is connected to the mixing unit 1. As a result, the agglomerates can be coarsened while the water to be treated W passes through the water flow path 12 to be treated and the agglutination promoting portion 2, so that agglomerates having a particle size of 20 μm to 50 μm can be easily obtained. However, when the coagulant F is used so that the coarsening of the turbid component can be performed in a very short time, the coagulant F is not limited to the mixing unit 1, and the water flow path 12 to be treated, the coagulation promoting part 2, and the water flow path 13 to be treated The coagulant supply unit 5 may be connected to any of the above.
次に、図5を用いて、本実施形態の他の例における水処理装置100の全体構成を説明する。他の例の水処理装置100においても、混合部1には酸化剤供給部4及び凝集剤供給部5が接続されており、酸化剤供給部4から酸化剤Oが供給され、凝集剤供給部5から凝集剤Fが供給される。そして、酸化剤Oは塩素を含んでいる。塩素を含む酸化剤Oは、上述のように金属関連物質の凝集の促進を行うと共に、被処理水Wの殺菌を行うことができる。また、他の例の水処理装置100においては、鉄の繊維材料が混合部1に設置されている。それにより、混合部1において、鉄イオン及び鉄の粒子が被処理水Wに供給される。なお、鉄の粒子は、被処理水W中において、鉄イオン、鉄酸化物の粒子、及び鉄水酸化物の粒子に変化するものもある。 Next, the overall configuration of the water treatment apparatus 100 in another example of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the water treatment apparatus 100 of another example, the oxidant supply unit 4 and the coagulant supply unit 5 are connected to the mixing unit 1, the oxidant O is supplied from the oxidant supply unit 4, and the coagulant supply unit 4 is supplied. The flocculant F is supplied from 5. And the oxidizing agent O contains chlorine. As described above, the chlorine-containing oxidizing agent O can promote the aggregation of metal-related substances and sterilize the water to be treated W. Further, in the water treatment apparatus 100 of another example, the iron fiber material is installed in the mixing unit 1. As a result, in the mixing unit 1, iron ions and iron particles are supplied to the water to be treated W. Some iron particles change into iron ions, iron oxide particles, and iron hydroxide particles in the water W to be treated.
一般に、水処理装置100が使用される環境では、被処理水Wとなる原水は、金属関連物質として、金属イオンM、金属粒子M、金属酸化物粒子MO、及び金属水酸化物粒子MOHのうちの少なくとも一つを含んでいる。例えば、当該原水は、鉄イオン、鉄の粒子、鉄酸化物の粒子及び鉄水酸化物の粒子のうちの少なくとも一つを含んでいる。この場合、水処理装置100では、上述のように塩素の酸化作用及び金属材料凝集促進層200によって、原水から三価の鉄イオン、鉄の粒子、鉄酸化物の粒子、及び鉄水酸化物の粒子を除去することができる。また、二価の鉄イオンは、多孔質担体Cの吸着作用により、原水から除去することができる。 Generally, in an environment in which the water treatment apparatus 100 is used, the raw water to be treated water W is composed of metal ions M + , metal particles M, metal oxide particles MO, and metal hydroxide particles MOH as metal-related substances. Contains at least one of them. For example, the raw water contains at least one of iron ions, iron particles, iron oxide particles and iron hydroxide particles. In this case, in the water treatment apparatus 100, as described above, due to the oxidizing action of chlorine and the metal material aggregation promoting layer 200, trivalent iron ions, iron particles, iron oxide particles, and iron hydroxides are produced from the raw water. Particles can be removed. Further, the divalent iron ion can be removed from the raw water by the adsorption action of the porous carrier C.
一方、被処理水Wとなる原水が鉄イオン、鉄の粒子、鉄酸化物の粒子、及び鉄水酸化物の粒子のいずれも殆ど含んでいない場合がある。上述のように、ヒ素やマンガンなど鉄以外の金属関連物質は、鉄イオンに巻き込まれる形で吸着粒子Aの表面に凝集して除去されるため、原水が鉄を含まない場合には、これらの金属関連物質が除去され難くなる可能性がある。そのため、被処理水Wに意図的に鉄を添加し、これらの金属関連物質を除去しやすくすることが好ましい。図5に示す水処理装置100では、被処理水Wに鉄を供給するための繊維材料を混合部1に設けている。 On the other hand, the raw water to be the water to be treated W may contain almost no iron ions, iron particles, iron oxide particles, or iron hydroxide particles. As described above, metal-related substances other than iron, such as arsenic and manganese, are agglomerated and removed on the surface of the adsorbed particles A in the form of being caught in iron ions. Metal-related substances may be difficult to remove. Therefore, it is preferable to intentionally add iron to the water W to be treated to facilitate the removal of these metal-related substances. In the water treatment apparatus 100 shown in FIG. 5, a fiber material for supplying iron to the water to be treated W is provided in the mixing unit 1.
図5に示される例では、鉄の繊維材料と塩素とが反応することによって、二価の鉄イオン及び三価の鉄イオンが被処理水Wに溶け出す。また、被処理水W中において、三価の鉄イオン、鉄の粒子、鉄酸化物の粒子、及び鉄水酸化物の粒子は、金属材料凝集促進層200中の吸着粒子Aに吸着される。この場合においても、吸着粒子Aは、Fe、Fe、Fe(OH)及びFeOOHからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む。 In the example shown in FIG. 5, the reaction between the iron fiber material and chlorine causes divalent iron ions and trivalent iron ions to dissolve in the water to be treated W. Further, in the water to be treated W, trivalent iron ions, iron particles, iron oxide particles, and iron hydroxide particles are adsorbed by the adsorbed particles A in the metal material aggregation promoting layer 200. Also in this case, the adsorbed particle A contains at least one trivalent iron ion compound selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe (OH) 3 and FeOOH.
本実施形態の他の例の水処理装置100は、被処理水Wに対し、鉄の繊維材料から鉄イオン、鉄の粒子、鉄酸化物の粒子、及び鉄水酸化物の粒子を積極的に添加している。それにより、吸着粒子Aの表面で、鉄酸化物の粒子及び鉄水酸化物の粒子の凝集を意図的に促進し、ヒ素やマンガンなど鉄以外の金属関連物質を除去することが可能となる。 The water treatment apparatus 100 of another example of the present embodiment positively produces iron ions, iron particles, iron oxide particles, and iron hydroxide particles from the iron fiber material with respect to the water W to be treated. It is added. As a result, it is possible to intentionally promote the aggregation of iron oxide particles and iron hydroxide particles on the surface of the adsorbed particles A, and to remove metal-related substances other than iron such as arsenic and manganese.
上記した本実施形態の他の例の水処理装置100によれば、塩素の酸化作用により、大型の貯留槽を設けることなく、必要とされる程度まで、被処理水Wから金属関連物質を除去することができる。そのため、水処理装置100によれば、金属関連物質の除去のスペース効率を向上させることができる。また、鉄の繊維材料が鉄イオンとして被処理水Wに溶け出すことを利用して、被処理水Wから微細粒子を除去することができる。 According to the water treatment apparatus 100 of another example of the present embodiment described above, metal-related substances are removed from the water to be treated W to the extent required without providing a large storage tank by the oxidizing action of chlorine. can do. Therefore, according to the water treatment apparatus 100, the space efficiency of removing metal-related substances can be improved. Further, fine particles can be removed from the water to be treated W by utilizing the fact that the iron fiber material dissolves into the water to be treated W as iron ions.
以下、本実施形態の水処理装置100の具体的構成を説明する。 Hereinafter, a specific configuration of the water treatment device 100 of the present embodiment will be described.
(実施形態1)
図6及び図7を用いて、実施形態1の水処理装置100を説明する。図6に示すように、実施形態1の水処理装置100においては、凝集促進部2とフィルタ部3とが1つの貯留槽10内に設けられている。そして、被処理水流路13は、貯留槽10内に設けられており、貯留槽10内の凝集促進部2とフィルタ部3との境界部である。
(Embodiment 1)
The water treatment apparatus 100 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. As shown in FIG. 6, in the water treatment apparatus 100 of the first embodiment, the agglutination promoting unit 2 and the filter unit 3 are provided in one storage tank 10. The water flow path 13 to be treated is provided in the storage tank 10 and is a boundary portion between the aggregation promoting portion 2 and the filter portion 3 in the storage tank 10.
被処理水流路11には、ポンプP1が設けられている。ポンプP1は、井戸等から被処理水Wを混合部1へ送る。貯留槽10内においては、混合部1から流れ出た被処理水Wは、被処理水流路12を経由して、貯留槽10の上部から貯留槽10内へ流れ込む。貯留槽10内では、上方から下方へ向かって被処理水Wが流れ落ちる。このとき、流れ落ちる被処理水Wは、凝集促進部2とフィルタ部3とを通過する。その後、処理済の水は、貯留槽10の下部から外部へ流れ出て、供給流路14を経由して、水栓へ供給される。 A pump P1 is provided in the water flow path 11 to be treated. The pump P1 sends the water to be treated W from a well or the like to the mixing unit 1. In the storage tank 10, the water W to be treated that has flowed out from the mixing unit 1 flows into the storage tank 10 from the upper part of the storage tank 10 via the water flow path 12 to be treated. In the storage tank 10, the water to be treated W flows down from above to below. At this time, the water W to be treated that flows down passes through the agglutination promoting unit 2 and the filter unit 3. After that, the treated water flows out from the lower part of the storage tank 10 and is supplied to the faucet via the supply flow path 14.
実施形態1においては、混合部1及び酸化剤供給部4が一体化されている。具体的には、図7に示すように、混合部1は、蓋部22を有する混合酸化タンク23を備えている。酸化剤供給部4は、混合部1内に設置された酸化剤Oとしてのタブレット状の塩素系薬剤24そのものである。混合部1内には、タブレット状の塩素系薬剤24と共に、被処理水Wへ鉄イオン及び鉄粒子を供給する繊維状の鉄25が設置されている。なお、図6に示すように、混合部1には凝集剤供給部5が接続されており、凝集剤供給部5から凝集剤Fが供給されるが、図7では図示を省略している。 In the first embodiment, the mixing unit 1 and the oxidizing agent supply unit 4 are integrated. Specifically, as shown in FIG. 7, the mixing unit 1 includes a mixing oxidation tank 23 having a lid portion 22. The oxidant supply unit 4 is the tablet-shaped chlorine-based agent 24 itself as the oxidant O installed in the mixing unit 1. In the mixing section 1, a tablet-shaped chlorine-based chemical 24 and a fibrous iron 25 that supplies iron ions and iron particles to the water to be treated W are installed. As shown in FIG. 6, the coagulant supply unit 5 is connected to the mixing unit 1, and the coagulant F is supplied from the coagulant supply unit 5, but the illustration is omitted in FIG. 7.
図7に示すように、混合部1内においては、被処理水Wが被処理水流路11から混合酸化タンク23内の空間21へ吹き出される。その後、被処理水Wは、混合酸化タンク23の下部に設置されているタブレット状の塩素系薬剤24と繊維状の鉄25とに接触する。それにより、タブレット状の塩素系薬剤24と繊維状の鉄25は、被処理水Wへ、酸化剤O並びに鉄イオン及び鉄粒子を供給する。 As shown in FIG. 7, in the mixing section 1, the water W to be treated is blown out from the water flow path 11 to be treated into the space 21 in the mixed oxidation tank 23. After that, the water to be treated W comes into contact with the tablet-shaped chlorine-based chemical 24 installed in the lower part of the mixed oxidation tank 23 and the fibrous iron 25. As a result, the tablet-shaped chlorine-based agent 24 and the fibrous iron 25 supply the oxidizing agent O, iron ions, and iron particles to the water W to be treated.
なお、タブレット状の塩素系薬剤24と繊維状の鉄25とは、混合酸化タンク23から被処理水流路12へ至る経路に設けられた網26によって捕捉されるため、下流の被処理水流路12へ流されてしまうことはない。塩素系薬剤24としては、塩素化イソシアヌル酸を用いることが好ましく、例えばジクロロイソシアヌル酸ナトリウムやトリクロロイソシアヌル酸ナトリウムを用いることがより好ましく、トリクロロイソシアヌル酸ナトリウムを用いることが特に好ましい。トリクロロイソシアヌル酸ナトリウムは水に対する溶解度が低いため、タブレット状の塩素系薬剤24として用いた場合、少量の薬剤を長期に亘り継続して添加することが可能となる。 Since the tablet-shaped chlorine-based chemical 24 and the fibrous iron 25 are captured by the net 26 provided in the path from the mixed oxidation tank 23 to the water flow path 12 to be treated, the water flow path 12 to be treated downstream is captured. It will not be washed away. As the chlorinated agent 24, it is preferable to use chlorinated isocyanuric acid, for example, sodium dichloroisocyanurate or sodium trichloroisocyanurate is more preferable, and sodium trichloroisocyanurate is particularly preferable. Since sodium trichloroisocyanurate has low solubility in water, when used as a tablet-like chlorine-based drug 24, a small amount of the drug can be continuously added for a long period of time.
このように、実施形態1では、混合酸化タンク23に塩素系薬剤24と繊維状の鉄25を近接して配置している。そのため、塩素系薬剤24の効果により鉄25から鉄イオン、鉄、鉄酸化物及び鉄水酸化物が溶出しやすくなり、被処理水Wに対する酸化剤O並びに鉄イオン、鉄、鉄酸化物及び鉄水酸化物の添加を効率的に行うことが可能となる。また、上述のように、被処理水Wとなる原水が鉄イオン、鉄、鉄酸化物、及び鉄水酸化物を殆ど含んでいない場合であっても、実施形態1の水処理装置100を用いることで、被処理水Wに意図的に鉄を添加できる。その結果、ヒ素やマンガンなど鉄以外の金属関連物質を除去することが可能となる。 As described above, in the first embodiment, the chlorine-based chemical 24 and the fibrous iron 25 are arranged in close proximity to the mixed oxidation tank 23. Therefore, due to the effect of the chlorine-based agent 24, iron ions, iron, iron oxides and iron hydroxides are easily eluted from the iron 25, and the oxidant O and iron ions, iron, iron oxides and iron with respect to the water to be treated W are easily eluted. It becomes possible to efficiently add the hydroxide. Further, as described above, even when the raw water to be the water to be treated W contains almost no iron ions, iron, iron oxides, and iron hydroxides, the water treatment apparatus 100 of the first embodiment is used. Therefore, iron can be intentionally added to the water to be treated W. As a result, it becomes possible to remove metal-related substances other than iron such as arsenic and manganese.
(実施形態2)
図8及び図9を用いて、実施形態2の水処理装置100を説明する。水処理装置100は、流路切替弁50と排水口17とをさらに備えている。流路切替弁50は、被処理水流路12と供給流路14とに接続されている。混合部1と流路切替弁50とは、被処理水流路12aによって接続されている。流路切替弁50と貯留槽10とは、被処理水流路12bによって接続されている。また、貯留槽10と流路切替弁50とは、供給流路14aによって接続されている。流路切替弁50と蛇口16とは、供給流路14bによって接続されている。流路切替弁50は、排水口17にも接続されている。流路切替弁50は、いわゆる五方弁である。
(Embodiment 2)
The water treatment apparatus 100 of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. The water treatment device 100 further includes a flow path switching valve 50 and a drain port 17. The flow path switching valve 50 is connected to the water flow path 12 to be treated and the supply flow path 14. The mixing unit 1 and the flow path switching valve 50 are connected by a water flow path 12a to be treated. The flow path switching valve 50 and the storage tank 10 are connected by a water flow path 12b to be treated. Further, the storage tank 10 and the flow path switching valve 50 are connected by a supply flow path 14a. The flow path switching valve 50 and the faucet 16 are connected by a supply flow path 14b. The flow path switching valve 50 is also connected to the drain port 17. The flow path switching valve 50 is a so-called five-way valve.
流路切替弁50は、図8に示される被処理水Wが凝集促進部2からフィルタ部3へ向かう順方向Xに流れる状態と、図9に示される被処理水Wがフィルタ部3から凝集促進部2へ向かう逆方向Yに流れる状態とを切り替える。順方向Xの流れの場合においては、図8に示すように、被処理水Wは、混合部1、流路切替弁50、凝集促進部2、フィルタ部3、流路切替弁50、及び蛇口16をこの順番で流れる。逆方向Yの流れの場合においては、図9に示すように、被処理水Wは、混合部1、流路切替弁50、フィルタ部3、凝集促進部2、流路切替弁50、及び排水口17をこの順番で流れる。 The flow path switching valve 50 has a state in which the water to be treated W shown in FIG. 8 flows in the forward direction X from the aggregation promoting unit 2 toward the filter unit 3, and the water to be treated W shown in FIG. 9 is aggregated from the filter unit 3. The state of flowing in the opposite direction Y toward the promotion unit 2 is switched. In the case of the flow in the forward direction X, as shown in FIG. 8, the water W to be treated contains the mixing unit 1, the flow path switching valve 50, the aggregation promoting unit 2, the filter unit 3, the flow path switching valve 50, and the faucet. 16 flows in this order. In the case of the flow in the reverse direction Y, as shown in FIG. 9, the water to be treated W is the mixing unit 1, the flow path switching valve 50, the filter unit 3, the aggregation promoting unit 2, the flow path switching valve 50, and the drainage. It flows through the mouth 17 in this order.
排水口17は、被処理水Wが逆方向Yに流れる状態において凝集促進部2の下流に位置付けられ、被処理水Wを外部へ排出する。そのため、水処理装置100によれば、フィルタ部3を逆流洗浄することが可能になる。また、フィルタ部3の逆流洗浄のときに、フィルタ部3に付着している吸着粒子Aが凝集促進部2に吸着されている吸着粒子Aに吸着される。その結果、凝集促進部2の吸着粒子Aの能力を回復させることができる。 The drain port 17 is positioned downstream of the agglutination promoting unit 2 in a state where the water to be treated W flows in the opposite direction Y, and discharges the water to be treated W to the outside. Therefore, according to the water treatment device 100, the filter unit 3 can be backwashed. Further, during the backflow cleaning of the filter unit 3, the adsorbed particles A adhering to the filter unit 3 are adsorbed by the adsorbed particles A adsorbed by the agglutination promoting unit 2. As a result, the ability of the adsorbed particles A of the agglutination promoting unit 2 can be restored.
ここで、凝集促進部2は、例えば一群の粒状体を含む多孔質担体Cを有し、フィルタ部3は、例えば一群の砂粒を含む砂濾過部を有している。凝集促進部2の一群の粒状体の密度は、フィルタ部3の一群の砂粒の密度よりも小さい。したがって、貯留槽10内の水の中で、凝集促進部2の一群の粒状体は、フィルタ部3の一群の砂粒よりも上側に堆積される。また、凝集促進部2を構成する一群の粒状体とフィルタ部3を構成する一群の砂粒とは、互いに上下方向において並ぶように堆積されている。そのため、水処理装置100を小型化することが可能になっている。また、フィルタ部3を逆流洗浄しても、凝集促進部2を構成する一群の粒状体とフィルタ部3を構成する一群の砂粒とは、重力により自然に互いの配置を維持する。 Here, the agglutination promoting unit 2 has, for example, a porous carrier C containing a group of granules, and the filter unit 3 has, for example, a sand filtering unit containing a group of sand particles. The density of the granules of the group of the agglutination promoting portion 2 is smaller than the density of the sand grains of the group of the filter portion 3. Therefore, in the water in the storage tank 10, the granules of the group of the agglutination promoting portion 2 are deposited above the sand grains of the group of the filter portion 3. Further, a group of granules constituting the agglutination promoting portion 2 and a group of sand grains constituting the filter portion 3 are deposited so as to be arranged in the vertical direction with each other. Therefore, the water treatment device 100 can be miniaturized. Further, even if the filter unit 3 is backwashed, the group of granules constituting the agglutination promoting unit 2 and the group of sand particles constituting the filter unit 3 naturally maintain their arrangement with each other due to gravity.
なお、フィルタ部3を構成する一群の砂粒は、例えばマンガン砂とすることができる。そして、マンガン砂の密度は2.57〜2.67g/cmであり、マンガン砂におけるマンガン付着量は0.3mg/g以上である。ただし、フィルタ部3は、一般の濾過砂(2.5g/cm)で形成されていてもよい。また、凝集促進部2を構成する一群の粒状体を含む多孔質担体Cの密度は、例えば、活性炭の場合0.5g/cmであり、ゼオライトの場合0.9〜1.1/cmであり、シリカの場合2.2g/cmであり、セラミックスの場合0.7g/cmである。 The group of sand grains constituting the filter unit 3 can be, for example, manganese sand. The density of manganese sand is 2.57 to 2.67 g / cm 3 , and the amount of manganese adhered to manganese sand is 0.3 mg / g or more. However, the filter unit 3 may be formed of general filtered sand (2.5 g / cm 3). The density of the porous carrier C containing a group of granules constituting the aggregation promoting portion 2 is, for example, 0.5 g / cm 3 in the case of activated carbon and 0.9 to 1.1 / cm 3 in the case of zeolite. In the case of silica, it is 2.2 g / cm 3 , and in the case of ceramics, it is 0.7 g / cm 3 .
(実施形態3)
図10を用いて、実施形態3の水処理装置100を説明する。水処理装置100は、混合部1の上流の被処理水流路11に設けられ、被処理水Wに含まれる還元剤としてのアンモニアを吸着する還元剤吸着部18をさらに備えている。そのため、混合部1における酸化剤Oが、被処理水W中のアンモニアの酸化のために消費されてしまうことを抑制することができる。還元剤吸着部18では、ナトリウムイオンを含み、そのナトリウムイオンと被処理水W中のアンモニウムイオンとを置換することにより、被処理水W中のアンモニアを吸着するゼオライトを用いることができる。
(Embodiment 3)
The water treatment apparatus 100 of the third embodiment will be described with reference to FIG. The water treatment device 100 is provided in the water flow path 11 to be treated upstream of the mixing unit 1, and further includes a reducing agent adsorbing unit 18 for adsorbing ammonia as a reducing agent contained in the water W to be treated. Therefore, it is possible to prevent the oxidizing agent O in the mixing unit 1 from being consumed due to the oxidation of ammonia in the water to be treated W. In the reducing agent adsorbing unit 18, a zeolite containing sodium ions and adsorbing ammonia in the water to be treated W can be used by substituting the sodium ions with the ammonium ions in the water to be treated W.
水処理装置100は、ゼオライトのアンモニア吸着効果を再生する再生液供給部19を備えている。再生液供給部19は、ゼオライトに塩化ナトリウムを含む再生液を供給することにより、還元剤吸着部18に新たなナトリウムイオンを吸着させる。それにより、還元剤吸着部18によるアンモニアの吸着効果を維持することができる。 The water treatment device 100 includes a reclaimed liquid supply unit 19 that regenerates the ammonia adsorption effect of zeolite. The regenerating liquid supply unit 19 supplies a regenerating liquid containing sodium chloride to the zeolite to adsorb new sodium ions to the reducing agent adsorbing unit 18. As a result, the effect of adsorbing ammonia by the reducing agent adsorbing unit 18 can be maintained.
以下、本実施形態における水処理装置の作用を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the operation of the water treatment device in the present embodiment will be described in more detail with reference to Examples, but the present embodiment is not limited to these Examples.
[実施例1]
実施例1では、図11に示す水処理装置を用いて、金属材料凝集促進層の除鉄性能を確認した。
[Example 1]
In Example 1, the iron removal performance of the metal material agglutination promoting layer was confirmed by using the water treatment apparatus shown in FIG.
まず、多孔質担体としての活性炭へ、吸着粒子としての鉄化合物を担持した。具体的には、最初に、内径がΦ50mm、容量1Lの円筒型処理槽に、活性炭を300mL入れた。なお、活性炭は、粒子径が0.5mm〜2.3mmのものを用いた。次に、円筒型処理槽の内部の活性炭に、二価の鉄イオンを0.7ppm含む水と次亜塩素酸ナトリウム溶液とを連続通水し、処理槽内で活性炭、水及び次亜塩素酸ナトリウム溶液が十分接触するようにした。水の通水流量は6L/minとし、次亜塩素酸ナトリウム溶液の注入量は処理槽内の遊離塩素濃度が5ppmで維持されるように定量制御を行った。この水及び次亜塩素酸ナトリウム溶液の注入処理を10時間行い、活性炭へ鉄化合物を担持した。 First, an iron compound as adsorbed particles was supported on activated carbon as a porous carrier. Specifically, first, 300 mL of activated carbon was placed in a cylindrical treatment tank having an inner diameter of Φ50 mm and a capacity of 1 L. The activated carbon used had a particle size of 0.5 mm to 2.3 mm. Next, water containing 0.7 ppm of divalent iron ions and a sodium hypochlorite solution are continuously passed through the activated carbon inside the cylindrical treatment tank, and the activated carbon, water and hypochlorite are continuously passed through the treatment tank. The sodium solution was in good contact. The flow rate of water was 6 L / min, and the injection amount of the sodium hypochlorite solution was quantitatively controlled so that the free chlorine concentration in the treatment tank was maintained at 5 ppm. The water and sodium hypochlorite solution were injected for 10 hours to support the iron compound on the activated carbon.
次に、上述のようにして得られた、鉄化合物を担持した活性炭を用い、図11に示す水処理装置を作製した。そして、金属材料凝集促進層の除鉄性能を確認するため、従来技術との比較を行った。従来技術として、酸化剤で鉄の凝集を促して粒成長させた後に、濾過砂で濾過する高速濾過と比較した。 Next, the water treatment apparatus shown in FIG. 11 was produced using the activated carbon supporting the iron compound obtained as described above. Then, in order to confirm the iron removal performance of the metal material agglutination promoting layer, a comparison with the prior art was performed. As a prior art, it was compared with high-speed filtration in which iron was promoted to aggregate with an oxidizing agent to grow grains, and then filtered with filtered sand.
比較実験は、図11で示される水処理装置を用いて行った。凝集促進部及び砂濾過槽には、内径Φが50mmで容量が1Lの円筒型の容器を用いた。そして、当該容器の内部に、濾過砂利を100mLと、鉄化合物を担持した活性炭を300mL入れ、金属材料凝集促進層を備える凝集促進部を作製した。なお、濾過砂利は、粒子径が2mm〜4mmのものを使用した。さらに、別の円筒型容器の内部に、濾過砂利を100mLと、マンガン砂(Φ0.35mm)を300mL入れ、砂濾過槽を作製した。なお、濾過砂利は粒子径が2mm〜4mmのものを使用し、マンガン砂は粒子径が0.35mmのものを使用した。 The comparative experiment was carried out using the water treatment apparatus shown in FIG. A cylindrical container having an inner diameter of 50 mm and a capacity of 1 L was used for the agglutination promoting portion and the sand filtration tank. Then, 100 mL of filtered gravel and 300 mL of activated carbon carrying an iron compound were placed inside the container to prepare an agglutination promoting portion provided with a metal material agglutination promoting layer. The filtered gravel used had a particle size of 2 mm to 4 mm. Further, 100 mL of filtered gravel and 300 mL of manganese sand (Φ0.35 mm) were placed inside another cylindrical container to prepare a sand filter tank. The filtered gravel used had a particle size of 2 mm to 4 mm, and the manganese sand used had a particle size of 0.35 mm.
そして図11に示すように、被処理水流路を用いて、凝集促進部を砂濾過槽の上流側に配置し、凝集促進部の上流側に、被処理水としての原水の供給ポンプと、酸化剤の定量注入機構を設けた。酸化剤は、塩素濃度が10000ppmの次亜塩素酸ナトリウム溶液を用いた。なお、次亜塩素酸の注入機構と凝集促進部の間と、凝集促進部と砂濾過槽の間にバイパスラインBLを設けた。バイパスラインの容量は1Lとなっており、バイパスラインと凝集促進部のどちらの流路を通っても、合計容量は同じになるようにしてある。 Then, as shown in FIG. 11, the agglutination promoting part is arranged on the upstream side of the sand filtration tank using the water flow path to be treated, and the raw water supply pump as the water to be treated and the oxidation are placed on the upstream side of the agglutination promoting part. A fixed-quantity injection mechanism for the agent was provided. As the oxidizing agent, a sodium hypochlorite solution having a chlorine concentration of 10000 ppm was used. A bypass line BL was provided between the hypochlorous acid injection mechanism and the agglutination promoting part, and between the agglutination promoting part and the sand filtration tank. The capacity of the bypass line is 1 L, and the total capacity is the same regardless of which flow path of the bypass line or the aggregation promoting portion is passed.
実験項目としては、凝集促進部の有無と塩素供給の有無の組み合わせからなる計4通りを行った。従来技術である高速濾過は、凝集促進部が無く、かつ、酸化剤としての塩素が有りの場合に相当する。また、本実施形態に係る凝集促進部を用いた濾過は、凝集促進部が有り、かつ、塩素が有りの場合に相当する。なお、原水としては、鉄濃度が0.72ppmの水を用い、原水流量は1L/minとした。塩素供給を行う場合は、投入量が30ppmになるよう制御した。 As experimental items, a total of four types including the presence / absence of the agglutination promoting portion and the presence / absence of chlorine supply were performed. High-speed filtration, which is a conventional technique, corresponds to the case where there is no agglutination promoting portion and chlorine as an oxidizing agent is present. Further, the filtration using the agglutination promoting portion according to the present embodiment corresponds to the case where there is an agglutination promoting portion and there is chlorine. As the raw water, water having an iron concentration of 0.72 ppm was used, and the raw water flow rate was set to 1 L / min. When chlorine was supplied, the input amount was controlled to be 30 ppm.
表1では、各々の処理水に含まれる鉄濃度を示す。従来技術である高速濾過(凝集促進部無、塩素有)では、鉄濃度が0.47ppmとなった。これは、一部の鉄は塩素の効果で粒成長して砂濾過部により濾過されるが、十分な除鉄を行うには粒成長の時間、つまり砂濾過槽の前段の容量が不足した結果と考えられる。 Table 1 shows the iron concentration contained in each treated water. In the conventional high-speed filtration (without agglutination promoting part, with chlorine), the iron concentration was 0.47 ppm. This is because some iron grows in grains due to the effect of chlorine and is filtered by the sand filter, but the time for grain growth, that is, the capacity of the previous stage of the sand filter tank, is insufficient for sufficient iron removal. it is conceivable that.
これに対して、砂濾過槽の前に凝集促進部を用いた場合(凝集促進部有、塩素有)では、鉄濃度が0.16ppmとなっており、除鉄性能の向上が確認された。これは、凝集促進部が鉄の凝集を加速し、濾過される鉄の量が増加した結果と考えられ、凝集促進部の除鉄処理に対する効果が確認された。また、凝集促進部のみを用いた場合(凝集促進部有、塩素無)でも鉄濃度の低下はわずかながら起こっており、凝集促進部単体での粒成長加速効果も確認された。 On the other hand, when the agglutination promoting part was used in front of the sand filtration tank (with the agglutination promoting part and with chlorine), the iron concentration was 0.16 ppm, and it was confirmed that the iron removal performance was improved. It is considered that this is a result of the agglutination promoting part accelerating the agglutination of iron and the amount of iron filtered increased, and the effect of the agglutination promoting part on the iron removal treatment was confirmed. In addition, even when only the agglutination promoting part was used (with the agglutination promoting part and without chlorine), the iron concentration decreased slightly, and the effect of accelerating the grain growth of the agglutination promoting part alone was confirmed.
以上のように、本実施形態の凝集促進部を砂濾過槽の上流に備えることで、酸化剤のみを用いた場合よりも鉄の粒成長が加速され、濾過による除鉄性能が大幅に向上することが確認された。 As described above, by providing the aggregation promoting portion of the present embodiment upstream of the sand filtration tank, iron grain growth is accelerated as compared with the case where only the oxidizing agent is used, and the iron removal performance by filtration is significantly improved. It was confirmed that.
[実施例2]
実施例2では、図12に示す水処理装置300を用いて、金属材料凝集促進層及び凝集剤による濁質成分の除去性能を確認した。
[Example 2]
In Example 2, the water treatment apparatus 300 shown in FIG. 12 was used to confirm the removal performance of the turbid component by the metal material aggregation promoting layer and the flocculant.
図12に示すように、水処理装置300は、貯留槽310を備えている。貯留槽310としては、内径Φが100mmで長さが500mmの円筒型の容器を用いた。貯留槽内部の上流側には、実施例1で得られた、鉄化合物を担持した活性炭からなる凝集促進部302を配置し、下流側にはフィルタ部303を配置した。フィルタ部303では、粒子径が0.35mmのマンガン砂と、粒子径が2〜4mmの砂利と、粒子径が4〜8mmの砂利とを、凝集促進部側からこの順で積層させた。なお、貯留槽310において、凝集促進部302の容量は400mLとした。また、貯留槽310におけるマンガン砂の容量は1400mLとし、粒子径が2〜4mmの砂利の容量は500mLとし、粒子径が4〜8mmの砂利の容量は500mLとした。 As shown in FIG. 12, the water treatment device 300 includes a storage tank 310. As the storage tank 310, a cylindrical container having an inner diameter Φ of 100 mm and a length of 500 mm was used. On the upstream side of the inside of the storage tank, an agglutination promoting unit 302 made of activated carbon carrying an iron compound obtained in Example 1 was arranged, and on the downstream side, a filter unit 303 was arranged. In the filter section 303, manganese sand having a particle size of 0.35 mm, gravel having a particle size of 2 to 4 mm, and gravel having a particle size of 4 to 8 mm were laminated in this order from the aggregation promoting portion side. In the storage tank 310, the capacity of the agglutination promoting unit 302 was set to 400 mL. The volume of manganese sand in the storage tank 310 was 1400 mL, the volume of gravel having a particle size of 2 to 4 mm was 500 mL, and the volume of gravel having a particle size of 4 to 8 mm was 500 mL.
そして図12に示すように、被処理水流路を用いて、凝集剤供給部305を貯留槽310の上流側に配置し、凝集剤供給部305の上流側に、被処理水としての原水の供給ポンプPと、酸化剤供給部304とを設けた。なお、原水の供給ポンプPの上流側には、原水の流量を測定する流量計を設置した。原水としては、カオリンを0.1g/Lの濃度で添加した水を用いた。酸化剤供給部304から供給される酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム溶液を用いた。また、凝集剤供給部305から供給される凝集剤としては、濃度が11%である液体のポリ塩化アルミニウムを用いた。 Then, as shown in FIG. 12, the coagulant supply unit 305 is arranged on the upstream side of the storage tank 310 using the water flow path to be treated, and the raw water as the water to be treated is supplied to the upstream side of the coagulant supply unit 305. A pump P and an oxidizing agent supply unit 304 were provided. A flow meter for measuring the flow rate of raw water was installed on the upstream side of the raw water supply pump P. As the raw water, water to which kaolin was added at a concentration of 0.1 g / L was used. A sodium hypochlorite solution was used as the oxidizing agent supplied from the oxidizing agent supply unit 304. Further, as the coagulant supplied from the coagulant supply unit 305, liquid polyaluminum chloride having a concentration of 11% was used.
このような水処理装置300を用いて、濁質成分であるカオリンの除去性能を確認した。具体的には、カオリンを0.1g/Lの濃度で添加した原水を、供給ポンプPを用いて流速2.3L/min(線速度17.6m/h)で流した。そして、供給ポンプPを用いて、酸化剤供給部304から原水に酸化剤を添加した。この際、酸化剤の添加量は、塩素濃度が10ppmとなるように調整した。さらに、供給ポンプPを用いて、凝集剤供給部305から原水に凝集剤を添加した。 Using such a water treatment device 300, the removal performance of kaolin, which is a turbid component, was confirmed. Specifically, raw water to which kaolin was added at a concentration of 0.1 g / L was flowed using a supply pump P at a flow rate of 2.3 L / min (linear velocity 17.6 m / h). Then, the oxidant was added to the raw water from the oxidant supply unit 304 using the supply pump P. At this time, the amount of the oxidizing agent added was adjusted so that the chlorine concentration was 10 ppm. Further, the coagulant was added to the raw water from the coagulant supply unit 305 using the supply pump P.
酸化剤及び凝集剤を含む原水は貯留槽310に到達し、凝集促進部302及びフィルタ部303をこの順で通過することにより、処理水を得た。そして、貯留槽310を通過した後の処理水中に含まれるカオリンの濁度を測定した。測定結果を図13に示す。なお、図13のグラフは、縦軸を処理水中に含まれるカオリンの濁度(単位:Nephelometric Turbidity Unit(NTU))とし、横軸を原水の累積濾過流量としている。図13では、凝集促進部302を除いた貯留槽310を使用した場合における、カオリンの濁度の測定結果も示している。 The raw water containing the oxidizing agent and the flocculant reached the storage tank 310 and passed through the agglutination promoting section 302 and the filtering section 303 in this order to obtain treated water. Then, the turbidity of kaolin contained in the treated water after passing through the storage tank 310 was measured. The measurement result is shown in FIG. In the graph of FIG. 13, the vertical axis represents the turbidity of kaolin contained in the treated water (unit: Nephelometric Turbidity Unit (NTU)), and the horizontal axis represents the cumulative filtration flow rate of raw water. FIG. 13 also shows the measurement result of the turbidity of kaolin when the storage tank 310 excluding the agglutination promoting unit 302 is used.
図13に示すように、凝集剤と凝集促進部を併用した場合には、WHO基準である5NTU未満となることが分かる。また、凝集促進部を使用しなかった場合には、累積濾過流量が10m/m程度で濁度が上昇しているのに対し、凝集剤と凝集促進部を併用した場合には、20m/m程度まで濁度の上昇が抑制できることが分かる。つまり、凝集促進部を用いることにより、凝集剤により粗大化した濁質成分が金属関連物質に取り込まれて凝集物MDAを形成し易くなるため、濁質成分を効率的に除去することが可能となる。なお、カオリンを0.1g/Lの濃度で添加した処理前の原水の濁度は100NTUであることから、凝集剤と凝集促進部を併用することで、濁度を大幅に低減できることが分かる。 As shown in FIG. 13, it can be seen that when the coagulant and the coagulation promoting portion are used in combination, the amount is less than 5 NTU, which is the WHO standard. In addition, when the agglutination promoting part was not used, the cumulative filtration flow rate was about 10 m 3 / m 2 and the turbidity increased, whereas when the agglutinating agent and the agglutination promoting part were used together, the turbidity increased to 20 m. It can be seen that the increase in turbidity can be suppressed to about 3 / m 2. That is, by using the agglutination promoting portion, the turbid component coarsened by the agglutinating agent is taken into the metal-related substance and easily forms the agglutinating MDA, so that the turbid component can be efficiently removed. Become. Since the turbidity of the raw water before the treatment to which kaolin was added at a concentration of 0.1 g / L is 100 NTU, it can be seen that the turbidity can be significantly reduced by using the agglutinating agent and the agglutination promoting portion together.
さらに、貯留槽310を通過した後の処理水中に含まれるアルミニウムの濃度も測定した。このアルミニウムは凝集剤に由来するものであり、処理水にアルミニウムが含まれると健康被害に対する懸念が生じる。測定結果を図14に示す。なお、図14のグラフは、縦軸を処理水中に含まれるアルミニウムの濃度とし、横軸を原水の累積濾過流量としている。図14に示すように、凝集剤と凝集促進部を併用した場合には、WHO基準である0.2mg/L未満となることが分かる。また、凝集促進部を使用しなかった場合には、累積濾過流量が10m/m程度で濃度が上昇しているのに対し、凝集剤と凝集促進部を併用した場合には、20m/mを超えても濃度の上昇が抑制できることが分かる。このことから、凝集促進部を用いることにより、凝集剤の流出も抑制できることが分かる。 Furthermore, the concentration of aluminum contained in the treated water after passing through the storage tank 310 was also measured. This aluminum is derived from a flocculant, and if the treated water contains aluminum, there are concerns about health hazards. The measurement result is shown in FIG. In the graph of FIG. 14, the vertical axis represents the concentration of aluminum contained in the treated water, and the horizontal axis represents the cumulative filtration flow rate of raw water. As shown in FIG. 14, it can be seen that when the flocculant and the agglutination promoting portion are used in combination, the dose is less than 0.2 mg / L, which is the WHO standard. In addition, when the agglutination promoting part was not used, the cumulative filtration flow rate increased at about 10 m 3 / m 2 , whereas when the agglutinating agent and the agglutination promoting part were used in combination, 20 m 3 It can be seen that the increase in concentration can be suppressed even if it exceeds / m 2. From this, it can be seen that the outflow of the agglutinating agent can be suppressed by using the agglutination promoting portion.
以上、本実施形態の内容を説明したが、本実施形態はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。 Although the contents of the present embodiment have been described above, it is obvious to those skilled in the art that the present embodiment is not limited to these descriptions and various modifications and improvements can be made.
2 凝集促進部
3 フィルタ部
4 酸化剤供給部
5 凝集剤供給部
100 水処理装置
200 金属材料凝集促進層
201 基材
202 多孔質担体層
A 吸着粒子
C 多孔質担体
F 凝集剤
O 酸化剤
W 被処理水
2 Agglutination promotion part 3 Filter part 4 Oxidizing agent supply part 5 Coagulant supply part 100 Water treatment device 200 Metal material Coagulation promotion layer 201 Base material 202 Porous carrier layer A Adsorption particles C Porous carrier F Coagulant O Oxidizing agent W Treated water

Claims (5)

  1. イオン、粒子、酸化物粒子及び水酸化物粒子からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属関連物質と、シリカ及びアルミナの少なくとも一方を含有する濁質成分とを含む被処理水が流れる被処理水流路と、
    前記被処理水に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
    前記被処理水に、前記濁質成分を凝集させる凝集剤を供給する凝集剤供給部と、
    基材と、前記基材に設けられた多孔質担体層と、前記多孔質担体層に担持され、Fe、Fe、Fe(OH)及びFeOOHからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む吸着粒子と、を有する金属材料凝集促進層を備え、前記酸化剤の作用によって前記被処理水に含まれる前記金属関連物質を前記吸着粒子に吸着させることにより、前記金属関連物質の凝集を促進する凝集促進部と、
    を備える、水処理装置。
    Water to be treated containing at least one metal-related substance selected from the group consisting of iron ions, iron particles, iron oxide particles and iron hydroxide particles and a turbid component containing at least one of silica and alumina flows. Water flow path to be treated and
    An oxidant supply unit that supplies an oxidant to the water to be treated,
    A coagulant supply unit that supplies a coagulant that agglomerates the turbid component to the water to be treated,
    At least selected from the group consisting of a base material, a porous carrier layer provided on the base material, and Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe (OH) 3, and Fe OOH supported on the porous carrier layer. By providing an adsorbed particle containing a kind of trivalent iron ion compound and a metal material aggregation promoting layer having the adsorbed particle, the metal-related substance contained in the water to be treated is adsorbed on the adsorbed particle by the action of the oxidizing agent. , The aggregation promoting part that promotes the aggregation of the metal-related substance, and
    A water treatment device.
  2. 前記吸着粒子は、Fe(OH)及びFeOOHの少なくともいずれか一方を含む、請求項1に記載の水処理装置。 The water treatment apparatus according to claim 1, wherein the adsorbed particles contain at least one of Fe (OH) 3 and FeOOH.
  3. 前記多孔質担体層は活性炭を含む、請求項1又は2に記載の水処理装置。 The water treatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the porous carrier layer contains activated carbon.
  4. 前記凝集剤は、鉄系無機凝集剤及びアルミニウム系無機凝集剤の少なくとも一方である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の水処理装置。 The water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the flocculant is at least one of an iron-based inorganic flocculant and an aluminum-based inorganic flocculant.
  5. 前記凝集促進部の下流に設けられ、前記被処理水と共に前記凝集促進部から流れてきた前記金属関連物質の凝集物及び前記濁質成分の凝集物を濾過するフィルタ部をさらに備える、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の水処理装置。 Claim 1 further includes a filter unit provided downstream of the agglutination promoting unit and filtering the agglutination of the metal-related substance and the agglutination of the turbid component flowing from the agglutination promoting unit together with the water to be treated. 4. The water treatment apparatus according to any one of 4.
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