JP6847070B2 - 浄水処理方法及び浄水処理装置 - Google Patents
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Description
MnP=MnI×Rt×(0.000292×(AinjCl2)2−0.002374×AinjCl2+0.004636)×(5.3723×10-6×exp(1.6179×pH)×exp(0.1493×t)) ・・・(α)
MnNP=0.0836×(MnI×Rt×(0.000292×(AinjCl2)2−0.002374×AinjCl2+0.004636)×(5.3723×10-6×exp(1.6179×pH)×exp(0.1493×t))) ・・・(β)
(ここで、MnPはマンガン粒子の濃度(mg−Mn/L)、MnNPはマンガンナノ粒子の濃度(mg−Mn/L)、MnIは被処理水の2価のマンガンイオン濃度(mg−Mn/L)、tは被処理水の水温(℃)、injCl2は次亜塩素酸ナトリウムの注入率(mg−Cl/L)、RtはNaClOの接触時間(分)、pHは次亜塩素酸ナトリウム注入後の被処理水のpH(−)を表す。)
MnP=MnI×Rt×(0.000292×(AinjCl2)2−0.002374×AinjCl2+0.004636)×(5.3723×10-6×exp(1.6179×pH)×exp(0.1493×t)) ・・・(α)
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(ここで、MnIは被処理水の2価のマンガンイオン濃度(mg−Mn/L)、tは被処理水の水温(℃)、injCl2は次亜塩素酸ナトリウムの注入率(mg−Cl2/L)、RtはNaClOの接触時間(分)、pHは次亜塩素酸ナトリウム注入後の被処理水のpH(−)を表す。)
NH3+HOCl→NH2Cl+H2O ・・・(1)
NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O ・・・(2)
NHCl2+HOCl→NCl3+H2O ・・・(3)
NH2Cl+NHCl2→N2+3HCl ・・・(4)
NH2Cl+NHCl2+HOCl→N2O+4HCl ・・・(5)
2NHCl2+OH-→N2+HOCl+2H++3Cl- ・・・(6)
2NHCl2+OH-→N2O+3H++4Cl- ・・・(7)
被処理水のアンモニア態窒素濃度:AnmoN(mg−N/L)
被処理水のマンガンイオン(2価)濃度:MnL(mg−Mn/L)
(NaClO処理条件)
被処理水の水温:t(℃)
NaClOの注入率:injCl2(mg−Cl2/L)
NaClOの接触時間:Rt(分)
NaClO反応pH(NaClO注入後のpH):pH(−)
MnNP=MnI×Rt×kMnNP ・・・(9)
ここで、MnP:マンガン粒子生成量(mg−Mn/L)
kMnP:マンガン粒子生成反応速度定数(1/分 at t℃)
MnNP:マンガンナノ粒子生成量(mg−Mn/L)
kMnNP:マンガンナノ粒子生成反応速度定数(1/分 at t℃)
kMnP=Acl×ApH×exp(0.1493×t) ・・・(10)
kMnNP=B×kMnP ・・・(11)
ここで、Acl:NaClO濃度補正係数(−)
ApH:pH補正係数(−)
B:マンガン粒子とマンガンナノ粒子の生成速度の比(0.0836)
クロラミン分解有効NaClO注入率=injCl2−AnmoN×5 ・・・(12)
1mg−N/L換算NaClO注入率(AinjCl2)
=(クロラミン有効NaClO注入率)+5
=(injCl2−AnmoN×5)+5 ・・・(13)
NaClO濃度補正係数(Acl)=0.000292×(AinjCl2)2−0.002374×AinjCl2+0.004636 ・・・(14)
pH補正係数(ApH)=5.3723×10-6×exp(1.6179×pH)
・・・(15)
MnP=MnI×Rt×(0.000292×(AinjCl2)2−0.002374×AinjCl2+0.004636)×(5.3723×10-6×exp(1.6179×pH)×exp(0.1493×t)) ・・・(α)
MnNP=0.0836×(MnI×Rt×(0.000292×(AinjCl2)2−0.002374×AinjCl2+0.004636)×(5.3723×10-6×exp(1.6179×pH)×exp(0.1493×t))) ・・・(β)
(ここで、MnPはマンガン粒子の濃度(mg−Mn/L)、MnNPはマンガンナノ粒子の濃度(mg−Mn/L)、MnIは被処理水の2価のマンガンイオン濃度(mg−Mn/L)、tは被処理水の水温(℃)、injCl2は次亜塩素酸ナトリウムの注入率(mg−Cl2/L)、RtはNaClOの接触時間(分)、pHは次亜塩素酸ナトリウム注入後の被処理水のpH(−)を表す。)
本発明の第1変形例に係る浄水処理装置は、図2に示すように、マンガン砂ろ過装置3の前段に、活性炭処理手段15又は凝集処理手段13のいずれか1つ以上と、膜ろ過処理手段12とを備える。また、図2の例では、NaClO注入手段2が反応槽7aに対してNaClOを注入している点が、図1に示す浄水処理装置と異なる。他は、図1の浄水処理装置と実質的に同様であるので重複した説明を省略する。
また、図3に示すように、第2変形例に係る浄水処理装置は、NaClO注入手段2が注入位置7において膜ろ過処理手段12からマンガン砂ろ過装置3へ繋がる配管に接続された配管注入方式を備える。第2変形例によれば、水温が15〜20℃よりも高い被処理水1の処理に好適に用いることができる。
更に、図4に示すように、第3変形例に係る浄水処理装置は、図3に示すNaClO注入手段2の後段の注入位置8の代わりに反応槽8aが配置され、図3に示すアルカリ剤の注入位置9の代わりに反応槽9aが配置されてもよい。第3変形例によれば、冬季においても、後段NaClOの反応時間が十分確保でき、アルカリ剤の混合も確実に行うことができる。
第4〜第6変形例に係る浄水処理装置を図5〜図7に示す。図5に示すように、図4の膜ろ過処理手段12の代わりに沈殿処理手段17を配置することもできる。図6に示すように、図5の反応槽7aの代わりに注入位置7からNaClOを注入するようにしてもよい。図7に示すように、図6に示すNaClO注入手段2の後段の注入位置8の代わりに反応槽8aが配置され、図6に示すアルカリ剤の注入位置9の代わりに反応槽9aが配置されてもよい。
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。
2…NaClO注入手段
3…マンガン砂ろ過装置
4…制御手段
5…分解反応槽
6…浄水処理水
7、8、9…注入位置
7a、8a、9a…反応槽
10…アルカリ剤注入手段
12…膜ろ過処理手段
13…凝集処理手段
14…凝集剤注入設備
15…活性炭処理手段
16…活性炭注入設備
17…沈殿処理手段
18…ナノ粒子解析手段
Claims (8)
- マンガン砂ろ過層を備え、アンモニア態窒素及びマンガンを含む被処理水を下向流方式で通水することにより前記被処理水中のマンガンを除去するマンガン砂ろ過装置と、
少なくとも前記マンガン砂ろ過装置に供給される前の前記被処理水に次亜塩素酸ナトリウムを注入するNaClO注入手段と、
前記次亜塩素酸ナトリウムの注入後、前記マンガン砂ろ過層と接触するまでの間に、前記被処理水中に新たに生成される粒子径0.1μm以上のマンガン粒子の濃度と粒子径0.1μm未満のマンガンナノ粒子の濃度との合計値が0.015mg/L以下となるように、次亜塩素酸ナトリウム処理条件を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする浄水処理装置。 - 前記制御手段が、以下の関係式(α)及び(β)に基づいて、前記マンガン粒子の濃度及び前記マンガンナノ粒子の濃度をそれぞれ算出し、その合計値が0.015mg/L以下となるように、前記次亜塩素酸ナトリウム処理条件を決定することを特徴とする請求項1に記載の浄水処理装置。
MnP=MnI×Rt×(0.000292×(AinjCl2)2−0.002374×AinjCl2+0.004636)×(5.3723×10-6×exp(1.6179×pH)×exp(0.1493×t)) ・・・(α)
MnNP=0.0836×(MnI×Rt×(0.000292×(AinjCl2)2−0.002374×AinjCl2+0.004636)×(5.3723×10-6×exp(1.6179×pH)×exp(0.1493×t))) ・・・(β)
(ここで、MnPはマンガン粒子の濃度(mg−Mn/L)、MnNPはマンガンナノ粒子の濃度(mg−Mn/L)、MnIは被処理水の2価のマンガンイオン濃度(mg−Mn/L)、tは被処理水の水温(℃)、injCl2は次亜塩素酸ナトリウムの注入率(mg−Cl2/L)、RtはNaClOの接触時間(分)、pHは次亜塩素酸ナトリウム注入後の被処理水のpH(−)を表す。) - 前記次亜塩素酸ナトリウム処理条件が、次亜塩素酸ナトリウムの注入率及び次亜塩素酸ナトリウムと被処理水との接触時間の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の浄水処理装置。
- 前記マンガン砂ろ過装置から得られる砂ろ過処理水中のジクロラミンを分解するための分解反応槽を更に備える請求項1〜3のいずれか1項に記載の浄水処理装置。
- 前記マンガン砂ろ過装置の前段に、活性炭処理手段又は凝集処理手段のいずれか1つ以上と、膜ろ過処理手段とを備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の浄水処理装置。
- 前記被処理水中の前記マンガン粒子及び前記マンガンナノ粒子の濃度を測定するためのナノ粒子解析手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の浄水処理装置。
- アンモニア態窒素及びマンガンを含む被処理水に次亜塩素酸ナトリウムを注入することと、マンガン砂ろ過層を備えたマンガン砂ろ過装置に前記次亜塩素酸ナトリウム注入後の被処理水を下向流方式で通水することにより前記被処理水中のマンガンを除去することとを含む浄水処理方法であって、
次亜塩素酸ナトリウム注入後、前記マンガン砂ろ過層と接触させるまでの間に、前記被処理水に新たに生成される粒子径0.1μm以上のマンガン粒子の濃度と粒子径0.1μm未満のマンガンナノ粒子の濃度との合計値が0.015mg/L以下となるように、次亜塩素酸ナトリウム処理条件を調整することを特徴とする浄水処理方法。 - 前記次亜塩素酸ナトリウム処理条件を調整することが、以下の関係式(α)及び(β)に基づいて、前記マンガン粒子の濃度(MnP)及び前記マンガンナノ粒子の濃度(MnNP)をそれぞれ算出し、その合計値が0.015mg/L以下となるように、前記次亜塩素酸ナトリウム処理条件を決定することを特徴とする請求項7に記載の浄水処理方法。
MnP=MnI×Rt×(0.000292×(AinjCl2)2−0.002374×AinjCl2+0.004636)×(5.3723×10-6×exp(1.6179×pH)×exp(0.1493×t)) ・・・(α)
MnNP=0.0836×(MnI×Rt×(0.000292×(AinjCl2)2−0.002374×AinjCl2+0.004636)×(5.3723×10-6×exp(1.6179×pH)×exp(0.1493×t))) ・・・(β)
(ここで、MnIは被処理水の2価のマンガンイオン濃度(mg−Mn/L)、tは被処理水の水温(℃)、injCl2は次亜塩素酸ナトリウムの注入率(mg−Cl2/L)、RtはNaClOの接触時間(分)、pHは次亜塩素酸ナトリウム注入後の被処理水のpH(−)を表す。)
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