JP7090015B2 - 鉄／マンガン含有水の処理装置および処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、浄水場等で用いられる、鉄およびマンガンのうち少なくとも１つを含む鉄／マンガン含有水の処理装置および処理方法に関する。

上水源となる河川水や地下水等には溶解性鉄や溶解性マンガンが含まれている場合がある。このような鉄／マンガン含有水中の溶解性鉄や溶解性マンガンを除去する方法としては、接触マンガン砂ろ過法が知られている。接触マンガン砂ろ過法は、被処理水をマンガン砂の充填槽中を下向流で通過させる間に、溶解性マンガンを酸化析出させ、マンガン砂に捕捉させる方法である。

また、鉄／マンガン含有水の高速処理を行う方法として、被処理水に酸化剤を添加し、二酸化マンガンを含む酸化触媒が充填された酸化処理槽に通水し、被処理中の鉄およびマンガンを酸化析出させ、膜ろ過して酸化析出物を除去する方法が知られている（特許文献１参照）。

被処理水中の懸濁物質の濃度が高い場合、酸化処理槽の酸化触媒充填層の一部が閉塞することにより片流れが生じ、酸化処理不良が発生し、後段のろ過膜を閉塞させることがある。酸化処理槽の片流れを抑制するために、定期的に酸化処理槽をブローして排水する工程を設けることがあるが、頻繁に行うと水回収率が低下するという課題がある。

一方、分離膜を用いて排水を膜処理する方法において、膜から排出される濃縮水を２段以上多段に連結した分離膜を用いて膜処理することによって、濃縮水の容量を減少させる方法が知られている（特許文献２参照）。

特開２０１５－１４７１５６号公報 特開平１０－０１５３５７号公報

本発明の目的は、水回収率の低下を抑制することができる鉄／マンガン含有水の処理装置および処理方法を提供することにある。

本発明は、鉄およびマンガンのうち少なくとも１つを含む鉄／マンガン含有水に酸化剤を添加する酸化剤添加手段と、前記酸化剤が添加された酸化剤添加水を酸化処理する、二酸化マンガンを含む酸化触媒が充填された酸化処理槽と、前記酸化処理された酸化処理水を膜ろ過する第１膜ろ過手段と、前記酸化処理槽をブロー水により洗浄するためのブロー手段と、前記第１膜ろ過手段が備える膜を逆洗するための逆洗手段と、前記酸化処理槽の洗浄により得られたブロー排水、および前記第１膜ろ過手段が備える膜の逆洗により得られた逆洗排水のうち少なくとも１つを膜ろ過する第２膜ろ過手段と、を備え、前記第２膜ろ過手段が備える膜は、前記第１膜ろ過手段が備える膜よりも親水性が高い、鉄／マンガン含有水の処理装置である。

前記鉄／マンガン含有水の処理装置において、前記第２膜ろ過手段が備える膜は、浸漬膜、または、上端部が固定され、下端部が固定されていない中空糸膜であることが好ましい。

また、本発明は、鉄およびマンガンのうち少なくとも１つを含む鉄／マンガン含有水に酸化剤を添加する酸化剤添加工程と、前記酸化剤が添加された酸化剤添加水を、二酸化マンガンを含む酸化触媒が充填された酸化処理槽に通水して酸化処理する酸化処理工程と、前記酸化処理された酸化処理水を膜ろ過する第１膜ろ過工程と、前記酸化処理槽をブロー水により洗浄するブロー工程と、前記第１膜ろ過工程で用いる膜を逆洗する逆洗工程と、前記酸化処理槽の洗浄により得られたブロー排水、および前記第１膜ろ過工程で用いる膜の逆洗により得られた逆洗排水のうち少なくとも１つを膜ろ過する第２膜ろ過工程と、を含み、前記第２膜ろ過工程で用いる膜は、前記第１膜ろ過工程で用いる膜よりも親水性が高い、鉄／マンガン含有水の処理方法である。

前記鉄／マンガン含有水の処理方法において、前記第２膜ろ過工程で用いる膜は、浸漬膜、または、上端部が固定され、下端部が固定されていない中空糸膜であることが好ましい。

本発明により、水回収率の低下を抑制することができる鉄／マンガン含有水の処理装置および処理方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る鉄／マンガン含有水の処理装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る鉄／マンガン含有水の処理装置の他の例を示す概略構成図である。 実施例１，２におけるろ過量（Ｌ／ｍ^２）に対するフラックス維持率を示すグラフである。 比較例１，２におけるろ過量（Ｌ／ｍ^２）に対するフラックス維持率を示すグラフである。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る鉄／マンガン含有水の処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。

鉄／マンガン含有水処理装置１は、二酸化マンガンを含む酸化触媒が充填された酸化処理槽１２と、第１膜ろ過手段としての第１膜ろ過装置１６と、第２膜ろ過手段としての第２膜ろ過装置２２と、を備える。鉄／マンガン含有水処理装置１は、被処理水槽１０と、酸化処理水槽１４と、処理水槽１８と、排水槽２０とを備えてもよい。

鉄／マンガン含有水処理装置１において、被処理水槽１０の被処理水入口には、被処理水配管３２が接続されている。被処理水槽１０の出口と酸化処理槽１２の下部入口とは、ポンプ２４を介して被処理水供給配管３４により接続され、酸化処理槽１２の上部出口と酸化処理水槽１４の入口とは、酸化処理水配管３６により接続されている。酸化処理水槽１４の出口と第１膜ろ過装置１６の酸化処理水入口とは、ポンプ２６を介して酸化処理水供給配管３８により接続され、第１膜ろ過装置１６の第１膜ろ過水出口と処理水槽１８の第１膜ろ過水入口とは、第１膜ろ過水配管４０により接続されている。処理水槽１８の処理水出口には、処理水配管４２が接続されている。処理水槽１８の逆洗水出口と第１膜ろ過水配管４０の途中とは、ポンプ２８を介し、逆洗水配管４４により接続され、第１膜ろ過装置１６の逆洗排水出口と排水槽２０の逆洗排水入口とは、逆洗排水配管４６により接続され、酸化処理水配管３６の途中と排水槽２０のブロー排水入口とは、ブロー排水配管４８により接続されている。被処理水槽１０には、酸化剤添加手段としての酸化剤供給配管５８が接続されている。排水槽２０の出口と第２膜ろ過装置２２の入口とは、ポンプ３０を介して排水供給配管５０により接続されている。第２膜ろ過装置２２の第２膜ろ過水出口と処理水槽１８の第２膜ろ過水入口とは、第２膜ろ過水配管５４により接続されている。逆洗水配管４４から分岐した逆洗水配管５６が、第２膜ろ過水配管５４の途中と接続されている。第２膜ろ過装置２２の濃縮排水出口には、濃縮排水配管５２が接続されている。第２膜ろ過装置２２は、第２ろ過膜として例えば上端固定膜６０を備える。

本実施形態に係る鉄／マンガン含有水の処理方法および鉄／マンガン含有水処理装置１の動作について説明する。

［通常処理工程］
被処理水である、鉄およびマンガンのうち少なくとも１つを含む鉄／マンガン含有水は、必要に応じて被処理水配管３２を通して被処理水槽１０に貯留される。被処理水槽１０において、酸化剤が酸化剤供給配管５８を通して添加される（酸化剤添加工程）。なお、被処理水への酸化剤の添加は、被処理水供給配管３４において行われてもよいし、被処理水槽１０と酸化処理槽１２との間に別途、酸化剤混合槽を設けて、酸化剤混合槽において行われてもよい。

酸化剤が添加された被処理水（酸化剤添加水）は、ポンプ２４により被処理水供給配管３４を通して酸化処理槽１２へ送液される。酸化処理槽１２において、二酸化マンガンを含む酸化触媒により触媒層が形成され、酸化剤添加水は上向流により触媒層に通水され、二酸化マンガンを含む酸化触媒により酸化処理される（酸化処理工程）。鉄／マンガン含有水に酸化剤が添加され、二酸化マンガンを含む酸化触媒が充填された酸化処理槽１２に通水されることにより、溶存鉄および溶存マンガンが酸化析出される。

酸化処理槽１２の通水ＳＶは、例えば、５０～３００（１／ｈ）の範囲である。酸化処理槽１２の通水ＳＶが５０（１／ｈ）未満であると、触媒使用量が増加してコストが高くなり経済的でなく、３００（１／ｈ）を超えると、処理水質や処理安定性が低下する場合がある。

酸化処理された酸化処理水は、酸化処理水配管３６を通して必要に応じて酸化処理水槽１４へ送液され、貯留される。酸化処理水は、ポンプ２６により酸化処理水供給配管３８を通して第１膜ろ過装置１６へ送液され、第１膜ろ過装置１６において酸化析出された鉄およびマンガン等の析出物が第１ろ過膜によりろ過され、除去される（第１膜ろ過工程）。第１膜ろ過工程におけるろ過方式は、被処理水の全量をろ過するデッドエンド（全量ろ過）方式でも、被処理水をろ過膜の表面に対して略平行方向に流通させるクロスフロー方式でもよいが、電力消費量を抑えられる等の点でデッドエンド方式が好ましい。

膜ろ過された第１膜ろ過水は、第１膜ろ過水配管４０を通して処理水槽１８へ送液され、貯留される。

［逆洗工程］
第１膜ろ過装置１６の第１ろ過膜の洗浄が必要となった場合、膜ろ過水（第１膜ろ過水と下記第２膜ろ過水の混合液）の少なくとも一部は、逆洗水として、ポンプ２８により逆洗水配管４４、第１膜ろ過水配管４０を通して第１膜ろ過装置１６へ出口側から送液されて、第１膜ろ過装置１６の逆洗に用いられる（逆洗工程）。逆洗排水は、逆洗排水出口より逆洗排水配管４６を通して排水槽２０へ送液される（逆洗排水送液工程）。

逆洗工程は、膜の表面に堆積した、酸化析出された鉄およびマンガン等を含む懸濁物質を剥離するために、例えば、３０分～１時間の間隔で行えばよい。

［ブロー工程］
鉄／マンガン含有水処理装置１において、酸化処理槽１２の閉塞を抑制するため、例えば１日に１回～１週間に１回程度の所定の頻度で酸化処理槽１２をブロー水により洗浄するブローを行い（ブロー工程）、得られたブロー排水の少なくとも一部はブロー排水配管４８を通して排水槽２０へ送液される（ブロー排水送液工程）。

ブロー工程では、被処理水である鉄／マンガン含有水の酸化処理槽１２への通水を停止して静置した（静置工程）後に、例えば酸化処理槽１２の規定流量以上の流量で酸化処理槽１２へブロー水を通水してもよいし（ブロー工程１）、静置工程を行わずに、酸化処理槽１２の規定流量以上の流量で酸化処理槽１２へブロー水を通水してもよい（ブロー工程２）。

（ブロー工程１）
ブロー工程１では、まず、ポンプ２４を停止し、酸化処理槽１２への被処理水の通水を停止して、所定時間静置する（静置工程）。このとき、第１膜ろ過装置１６による膜ろ過は、停止しても、継続して行ってもよいが、稼働率等の観点から膜ろ過を継続することが好ましい。

酸化処理槽１２の静置時間は、例えば、１分程度行えばよく、酸化処理水槽１４の水位が膜ろ過運転可能な水位以下になる前までに静置工程を終了することが好ましい。

静置工程の後、ブロー手段としてのポンプ２４を稼働させて酸化処理槽１２の上向流での通水を再開し、例えば酸化処理槽１２の規定流量以上の流量で酸化処理槽１２へ被処理水をブロー水として被処理水槽１０から被処理水供給配管３４を通して通水する（通水工程）。被処理水以外の水をブロー水として用いてもよい。

通水工程は、例えば、５分～３０分程度行えばよい。

通水工程における酸化処理槽１２の流量は、上記通常処理工程における通水ＳＶ以上の流量であればよく、洗浄効果等の点から、１００～３００（１／ｈ）の範囲であることが好ましい。

得られたブロー排水の少なくとも一部は、酸化処理水配管３６、ブロー排水配管４８を通して排水槽２０へ送液される（ブロー排水送液工程）。

ブロー工程が終了後、上記通常処理工程へ戻ればよい。

（ブロー工程２）
ブロー工程２では、例えば酸化処理槽１２の規定流量以上の流量で酸化処理槽１２へ被処理水をブロー水として被処理水槽１０から被処理水供給配管３４を通して通水する（通水工程）。被処理水以外の水をブロー水として用いてもよい。

通水工程は、例えば、５分～３０分程度行えばよい。

通水工程における酸化処理槽１２の流量は、上記通常処理工程における通水ＳＶ以上の流量であればよく、洗浄効果等の点から、１００～３００（１／ｈ）の範囲であることが好ましい。

得られたブロー排水の少なくとも一部は、ブロー工程１と同様にして、酸化処理水配管３６、ブロー排水配管４８を通して排水槽２０へ送液される（ブロー排水送液工程）。

ブロー工程が終了後、上記通常処理工程へ戻ればよい。

［第２膜ろ過工程］
排水槽２０へ貯留された、酸化処理槽１２の洗浄により得られたブロー排水と、第１膜ろ過装置１６が備える第１ろ過膜の逆洗により得られた逆洗排水とが混合された排水は、ポンプ３０により排水供給配管５０を通して、第２膜ろ過装置２２へ送液され、第２膜ろ過装置２２において、排水に含まれる鉄およびマンガン等の析出物や懸濁物質等が第２ろ過膜によりろ過され、除去される（第２膜ろ過工程）。

膜ろ過された第２膜ろ過水は、第２膜ろ過水配管５４を通して処理水槽１８へ送液され、貯留される。第２膜ろ過装置２２において濃縮された濃縮排水は、濃縮排水配管５２を通して系外へ排出される。処理水槽１８の膜ろ過水（第１膜ろ過水と第２膜ろ過水の混合液）の少なくとも一部は、処理水配管４２を通して系外へ排出され、少なくとも一部は、上記逆洗工程の逆洗水として用いられる。

酸化処理槽１２のブロー排水および第１膜ろ過装置１６の逆洗排水を、第１膜ろ過工程で用いる膜よりも親水性が高い膜を用いる第２膜ろ過装置２２により処理することにより、水回収率の低下を抑制することができる。水回収率の低下を抑制することにより、排水量が減少し、水処理に必要なコストが低減する。また、得られる処理水の水質も良好である。

第２膜ろ過装置２２が備える第２ろ過膜（第２膜ろ過工程で用いる第２ろ過膜）は、第１膜ろ過装置１６が備える第１ろ過膜（第１膜ろ過工程で用いる第１ろ過膜）よりも親水性が高い。ブロー排水および第１膜ろ過装置１６の逆洗排水は、被処理水に含まれていた懸濁物質や酸化処理によって不溶化された鉄、マンガン等の懸濁物質等が濃縮されて高濃度で含む。被処理水中に有機物等の疎水性物質が含まれる場合、この有機物等の疎水性物質は、疎水性吸着により膜に吸着し、膜閉塞を引き起こしやすい。第１膜ろ過装置１６の逆洗排水には第１膜ろ過工程の第１ろ過膜に吸着しなかった有機物等の疎水性物質が残留することになるため、第２膜ろ過工程において第１膜ろ過工程よりも親水性が高い膜を使用することで、第２膜ろ過工程の膜閉塞を緩和することができる。

第１膜ろ過工程で用いる第１ろ過膜および第２膜ろ過工程で用いる第２ろ過膜は、酸化析出された鉄およびマンガン等の析出物をろ過できるものであればよく、特に制限はないが、例えば、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、精密ろ過膜（ＭＦ膜）等が挙げられ、二酸化マンガンを含む酸化触媒から剥離した微細なマンガン粒子（例えば、０．１μｍ未満）等を除去できる等の点から、限外ろ過膜が好ましい。限外ろ過膜の公称孔径は、０．０１μｍ以上、０．１μｍ未満であり、精密ろ過膜の孔径は、０．１μｍ以上、０．３μｍ以下である。ろ過膜の孔径は、微細なマンガン粒子を除去する観点から、０．０３μｍ以下が好ましい。

第１ろ過膜および第２ろ過膜の材質は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳ）、酢酸セルロース（ＣＡ）等の有機膜でも、セラミック等の無機膜でもよい。第２ろ過膜としては、第１ろ過膜よりも親水性が高い膜であればよい。排水中の懸濁物質は沈降性が良好であるため、第２膜ろ過工程で用いる第２ろ過膜は、「浸漬型の膜」、すなわち「浸漬膜」か、「使用の際の中空糸の固定が上部でのみされていて、モジュール下部からの排出性が良好な膜」、すなわち、「上端部が固定され、下端部が固定されていない中空糸膜」の少なくともいずれかを使用することが好ましい。上端部および下端部がともに固定されているモジュール型の膜では、モジュール内で濃縮された懸濁物質等の排出性が悪化する場合がある。

ここで、膜の「親水性」は、水の接触角により定義され、水の接触角が大きいほど親水性は高い。接触角は、液滴法、拡張／収縮法、滑落法／動的滑落法、Ｗｉｌｈｅｌｍｙ法等、一般的な方法で測定することができる。本発明において、「第２膜ろ過手段が備える膜は、第１膜ろ過手段が備える膜よりも親水性が高い（第２膜ろ過工程で用いる膜は、第１膜ろ過工程で用いる膜よりも親水性が高い）」とは、第１の膜ろ過手段が備える膜よりも第２の膜ろ過手段が備える膜の方が、相対的に親水性が高ければよい。すなわち、第２の膜ろ過手段が備える膜は、被処理水の水質や処理水量等により選定した第１の膜ろ過手段が備える膜よりも親水性が高い膜を選定すればよい。

第２膜ろ過装置２２は、例えば、モジュール型の膜処理装置であり、円筒状等の筒状の容器（ケーシング）に密閉されたろ過膜を有する加圧型の膜ろ過装置である。ろ過膜の形態としては、チューブラ膜、中空糸膜等が挙げられ、中空糸膜が好ましい。ろ過膜の通水方式は、内圧式、外圧式いずれの方式でもよいが、外圧式が好ましい。第２膜ろ過装置２２における通液方向は、通常は、上向流であるが、下向流であってもよい。

図１に示した処理装置１は、第２膜ろ過工程においてモジュール型の「上端部が固定され、下端部が固定されていない中空糸膜」を使用した例である。図２には、第２膜ろ過工程において「浸漬型の膜」を使用した例を示す。

図２に示す鉄／マンガン含有水処理装置３は、二酸化マンガンを含む酸化触媒が充填された酸化処理槽１２と、第１膜ろ過手段としての第１膜ろ過装置１６と、第２膜ろ過手段としての浸漬膜６８を備える浸漬槽６２と、を備える。鉄／マンガン含有水処理装置３は、被処理水槽１０と、酸化処理水槽１４と、処理水槽１８とを備えてもよい。

鉄／マンガン含有水処理装置３において、第１膜ろ過装置１６の逆洗排水出口と浸漬槽６２の逆洗排水入口とは、逆洗排水配管４６により接続され、酸化処理水配管３６の途中と浸漬槽６２のブロー排水入口とは、ブロー排水配管４８により接続されている。浸漬槽６２の浸漬膜６８の第２膜ろ過水出口と処理水槽１８の第２膜ろ過水入口とは、第２膜ろ過水配管６６により接続されている。逆洗水配管４４から分岐した逆洗水配管５６が、第２膜ろ過水配管６６の途中と接続されている。浸漬槽６２の濃縮排水出口には、濃縮排水配管６４が接続されている。

図２の鉄／マンガン含有水処理装置３において、図１の鉄／マンガン含有水処理装置１と同様にして、通常処理工程（酸化剤添加工程、酸化処理工程、第１膜ろ過工程）が行われる。

［逆洗工程］
第１膜ろ過装置１６の第１ろ過膜の洗浄が必要となった場合、膜ろ過水（第１膜ろ過水と下記第２膜ろ過水の混合液）の少なくとも一部は、逆洗水として、ポンプ２８により逆洗水配管４４、第１膜ろ過水配管４０を通して第１膜ろ過装置１６へ出口側から送液されて、第１膜ろ過装置１６の逆洗に用いられる（逆洗工程）。逆洗排水は、逆洗排水出口より逆洗排水配管４６を通して浸漬槽６２へ送液される（逆洗排水送液工程）。

［ブロー工程］
鉄／マンガン含有水処理装置３において、酸化処理槽１２の閉塞を抑制するため、例えば１日に１回～１週間に１回程度の所定の頻度で酸化処理槽１２をブロー水により洗浄するブローを行い（ブロー工程）、得られたブロー排水の少なくとも一部はブロー排水配管４８を通して浸漬槽６２へ送液される（ブロー排水送液工程）。

ブロー工程では、被処理水である鉄／マンガン含有水の酸化処理槽１２への通水を停止して静置した（静置工程）後に、例えば酸化処理槽１２の規定流量以上の流量で酸化処理槽１２へブロー水を通水してもよいし（ブロー工程１）、静置工程を行わずに、酸化処理槽１２の規定流量以上の流量で酸化処理槽１２へブロー水を通水してもよい（ブロー工程２）。ブロー工程が終了後、上記通常処理工程へ戻ればよい。

［第２膜ろ過工程］
浸漬槽６２へ貯留された、酸化処理槽１２の洗浄により得られたブロー排水と、第１膜ろ過装置１６が備える第１ろ過膜の逆洗により得られた逆洗排水とが混合された排水は、浸漬槽６２において、排水に含まれる鉄およびマンガン等の析出物や懸濁物質等が第２ろ過膜によりろ過され、除去される（第２膜ろ過工程）。

膜ろ過された第２膜ろ過水は、第２膜ろ過水配管６６を通して処理水槽１８へ送液され、貯留される。第２膜ろ過装置２２において濃縮された濃縮排水は、濃縮排水配管６４を通して系外へ排出される。処理水槽１８の膜ろ過水（第１膜ろ過水と第２膜ろ過水の混合液）の少なくとも一部は、処理水配管４２を通して系外へ排出され、少なくとも一部は、上記逆洗工程の逆洗水として用いられる。

酸化処理槽１２のブロー排水および第１膜ろ過装置１６の逆洗排水を、浸漬膜６８を備える浸漬槽６２により処理することにより、水回収率の低下を抑制することができる。

浸漬膜６８の素材としては、セラミック膜、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）膜、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜等が挙げられ、透水性が高い、親水性が高い等の点から、セラミック膜が好ましい。

本実施形態に係る鉄／マンガン含有水の処理装置および鉄／マンガン含有水の処理方法において処理対象となる鉄／マンガン含有水は、鉄およびマンガンのうち少なくとも１つを含み、少なくともマンガンを含むことが好ましく、通常は鉄およびマンガンの両方を含む。鉄／マンガン含有水中の溶解性鉄の含有量は、例えば０．１～１０ｍｇ／Ｌの範囲であり、溶解性マンガンの含有量は、例えば０．０１～５ｍｇ／Ｌの範囲である。

処理対象となる鉄／マンガン含有水としては、例えば、河川水、地下水、湖沼水等が挙げられる。

酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、さらし粉、過マンガン酸カリウム、二酸化塩素等が挙げられ、ランニングコスト、汎用性等の点から、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。

酸化剤の添加量は、例えば、鉄／マンガン含有水中の溶解性鉄に対しては、鉄の含有量１モルに対して０．５モル以上２モル以下の範囲、溶解性マンガンに対しては、マンガン含有量１モルに対して１モル以上４モル以下の範囲である。酸化剤の添加量が上記の値未満であると、反応が不十分となる場合があり、過剰に入れすぎると、コスト面で不利となる上に、トリハロメタン生成量が増大する場合がある。

酸化処理槽１２で用いられる二酸化マンガンを含む酸化触媒としては、例えば、二酸化マンガンが粒状、固形状となった酸化触媒や、マンガン砂等が挙げられる。また、二酸化マンガンとしては、特に制限はなく、α型、β型、ε型、γ型、λ型、δ型およびＲ型の結晶構造を有する二酸化マンガンが挙げられ、これらのうち、反応性等の点から、β型の結晶構造を有する二酸化マンガンが好ましい。

酸化処理槽１２では、二酸化マンガンを含む酸化触媒は例えば上向流で被処理水が触媒層に通水されることにより、流動状態となり膨張床が形成される。

二酸化マンガンを含む酸化触媒の密度は、２．８ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。二酸化マンガンを含む酸化触媒の密度が２．８ｇ／ｃｍ^３未満であると、高速で通水した場合に触媒が展開し、酸化処理槽１２の槽高が高くなる場合がある。

二酸化マンガンを含む酸化触媒の粒径は、０．４ｍｍ～２．０ｍｍの範囲であることが好ましい。二酸化マンガンを含む酸化触媒の粒径が０．４ｍｍ未満であると、触媒の展開率が上がり、粒径の小さいものが流出する場合があり、２．０ｍｍを超えると、触媒表面積が減り、反応効率が低下する場合がある。

酸化処理槽１２における反応温度は、例えば、１℃～５０℃の範囲である。

本実施形態に係る鉄／マンガン含有水の処理装置および処理方法は、例えば、浄水処理場、地下水の用水処理等において好適に適用可能である。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１，２、比較例１，２＞
２段の膜で処理することを想定した被処理水を調製し、膜ろ過試験を実施した。試験に使用した被処理水の水質を表１に、試験に使用した第２ろ過膜の仕様を表２に、ろ過試験の条件を表３に示す。

試験結果として、図３に、実施例１，２におけるろ過量（Ｌ／ｍ^２）に対するフラックス維持率を示し、図４に、比較例１，２におけるろ過量（Ｌ／ｍ^２）に対するフラックス維持率を示した。

実施例１は、第２ろ過膜として、浸漬型のセラミック膜を使用したケースである。浸漬槽の底に懸濁物質が沈降していくため、逆洗の間でのフラックスの低下は最も軽微であった。実施例２は、第２ろ過膜として、親水性が高く上端部のみ固定した中空糸膜を使用したケースである。膜表面に懸濁物質が堆積することでフラックスは低下するが、逆洗による懸濁物質の排出性が良好であるため、逆洗のときの回復性が高い。実施例１，２で使用した膜は、第１膜ろ過工程で用いる膜よりも親水性が高い。比較例１は、両端部（上端部および下端部）固定で親水性が実施例２よりも低い中空糸膜を使用した。有機物の吸着と懸濁物質の排出性が悪いことにより、逆洗のときの回復性が最も悪かった。比較例２は、比較例１と同じ材質の膜を使い、上端部のみ固定した膜である。懸濁物質の排出性が比較例１よりも良好であり、逆洗による回復性は比較例１よりも良好であったが、実施例２には劣った。比較例２では、実施例２に比べて膜への有機物の吸着があったためと考えられる。なお、比較例１，２で使用した膜は、第１膜ろ過工程で用いる膜よりも親水性が低い。

また、図１，２の処理装置における水回収率は、それぞれ９９．０％、９９．９％であり、第２膜ろ過工程を行わない場合（水回収率：９０．０％）に比べて、水回収率の低下が抑制されることがわかる。よって、例えば、第１の膜処理手段が備える膜として比較例１または比較例２の膜を選定した場合は、第２の膜処理手段が備える膜として実施例１または実施例２の膜を設定すればよい。

このように、実施例の方法により、鉄およびマンガンのうち少なくとも１つを含む鉄／マンガン含有水の処理において、水回収率の低下を抑制することができた。

１，３ 鉄／マンガン含有水処理装置、１０ 被処理水槽、１２ 酸化処理槽、１４ 酸化処理水槽、１６ 第１膜ろ過装置、１８ 処理水槽、２０ 排水槽、２２ 第２膜ろ過装置、２４，２６，２８，３０ ポンプ、３２ 被処理水配管、３４ 被処理水供給配管、３６ 酸化処理水配管、３８ 酸化処理水供給配管、４０ 第１膜ろ過水配管、４２ 処理水配管、４４，５６ 逆洗水配管、４６ 逆洗排水配管、４８ ブロー排水配管、５０ 排水供給配管、５２，６４ 濃縮排水配管、５４，６６ 第２膜ろ過水配管、５８ 酸化剤供給配管、６０ 上端固定膜、６２ 浸漬槽、６８ 浸漬膜。

Claims (4)

1. 鉄およびマンガンのうち少なくとも１つを含む鉄／マンガン含有水に酸化剤を添加する酸化剤添加手段と、
   前記酸化剤が添加された酸化剤添加水を酸化処理する、二酸化マンガンを含む酸化触媒が充填された酸化処理槽と、
   前記酸化処理された酸化処理水を膜ろ過する第１膜ろ過手段と、
   前記酸化処理槽をブロー水により洗浄するためのブロー手段と、
   前記第１膜ろ過手段が備える膜を逆洗するための逆洗手段と、
   前記酸化処理槽の洗浄により得られたブロー排水、および前記第１膜ろ過手段が備える膜の逆洗により得られた逆洗排水のうち少なくとも１つを膜ろ過する第２膜ろ過手段と、
   を備え、
   前記第２膜ろ過手段が備える膜は、前記第１膜ろ過手段が備える膜よりも親水性が高いことを特徴とする、鉄／マンガン含有水の処理装置。
2. 請求項１に記載の鉄／マンガン含有水の処理装置であって、
   前記第２膜ろ過手段が備える膜は、浸漬膜、または、上端部が固定され、下端部が固定されていない中空糸膜であることを特徴とする、鉄／マンガン含有水の処理装置。
3. 鉄およびマンガンのうち少なくとも１つを含む鉄／マンガン含有水に酸化剤を添加する酸化剤添加工程と、
   前記酸化剤が添加された酸化剤添加水を、二酸化マンガンを含む酸化触媒が充填された酸化処理槽に通水して酸化処理する酸化処理工程と、
   前記酸化処理された酸化処理水を膜ろ過する第１膜ろ過工程と、
   前記酸化処理槽をブロー水により洗浄するブロー工程と、
   前記第１膜ろ過工程で用いる膜を逆洗する逆洗工程と、
   前記酸化処理槽の洗浄により得られたブロー排水、および前記第１膜ろ過工程で用いる膜の逆洗により得られた逆洗排水のうち少なくとも１つを膜ろ過する第２膜ろ過工程と、
   を含み、
   前記第２膜ろ過工程で用いる膜は、前記第１膜ろ過工程で用いる膜よりも親水性が高いことを特徴とする、鉄／マンガン含有水の処理方法。
4. 請求項３に記載の鉄／マンガン含有水の処理方法であって、
   前記第２膜ろ過工程で用いる膜は、浸漬膜、または、上端部が固定され、下端部が固定されていない中空糸膜であることを特徴とする、鉄／マンガン含有水の処理方法。

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