JPH03229700A - 浄水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は上水道からの水を浄化し良質の飲料水として供
給するコンパクトな浄水処理装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に水道水の供給では、浄水場で河川水、湖沼水、ダ
ム貯留水などの表流水を原水とし、塩素による消毒殺菌
や凝集沈殿、砂ろ過による除濁などの浄化が行われてい
るが、水の使用量の増加や人間活動の活発化に伴って表
流水の汚染が増大し、特に富栄養化によるかび臭、藻臭
など異臭味の発生、各種排水の放出、表流水への混入に
よる微量化学物質の汚染などが問題となっている。

水道水の味としても、消毒用の過剰塩素、かび臭、藻臭
などが水道水をまずくしており、また従来の塩素処理に
おいては溶存有機物質と塩素との反応によって発がん性
物質のトリハロメタン類が水中で生成され、飲料水に対
する健康上の問題となっている。

近年は大都市近辺の浄水場で多量の塩素利用を避け、オ
ゾン処理、活性炭処理、あるいは生物活性炭処理によっ
て、従来より良質の水道水を得る浄水高度処理が検討さ
れているが、大きな処理設備と、浄水処理コスト増大の
問題があり、短期間に実施することは困難である。

一方、水道水の用途を考えると、その大部分が良質の水
を必要としない洗濯、洗車、水洗トイレ、散水などであ
り、飲料水や炊事に用いる量は一般に２０％以下である
。特に家庭用以外の業務用の水道では、冷却水利用など
の比率が高くなり、飲料水としての利用はさらに少くな
る。

このような背景を考慮すると、全量の高度浄水処理には
無駄があり、地球環境問題、省エネルギなどの面から考
えるとボトルウォータやミネラルウォータの利用、ある
いは活性炭を用いた家庭用の浄水器などの利用によって
必要量の飲料水を確保する方が合理的である。

このため家庭用の浄水器が広く利用されてきているが、
通常は水道管の蛇口で、活性炭を用いて残留塩素を除い
ているものが多く、保守管理の面からも雑菌の繁殖を招
き易く衛生的に見て満足なものではない。また、水道水
中のトリハロメタン類は活性炭への吸着破過現象を起す
ので、十分に除去することは困難である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、飲料水として利用される割合の多い団地、ビ
ル、学校、ホテル、飲食街、あるいは一定の使用者の限
定された地域の水道水から飲料水に適した良質の水を多
量に供給できるコンパクトな浄水処理装置を提供するこ
とを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 本発明は、上水道からの水を浄化して良質の飲料水を供
給する浄水処理装置において、上水道からの水を大気圧
または減圧下で散水して揮発性成分を外部に放出すると
共に、散水された水を充填材を通して流下させ、送入さ
れた空気と気液接触させて浄化する充填塔と、上記充填
塔の下部に溜った水を塩素添加または紫外線照射によっ
て殺菌して貯留する貯留槽を備え、この貯留槽から随時
良質の飲料水が得られるようにしたコンパクトな浄水処
理装置であり、さらに上記充填塔の前段に上水道からの
水を活性炭を通して残留塩素を除去する活性炭塔を、ま
た上記充填塔と貯留槽との間に水中の有機物を吸着除去
する活性炭吸着塔を。

また上記充填塔と活性炭吸着塔との間に水中の有機物を
オゾンによって酸化するオゾン反応塔を、あるいは少く
ともその何れかを設けた浄水処理装置である。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図において、充填塔１の充填材２の上部のスプレー
３から水道水が散水され、水道水からの揮発成分は上部
のブロワ４によって大気中へ放出され、散水された水道
水は充填材２を流下して浄化され、充填塔１の下部に溜
る。

充填塔１の下部側面にはフィルタなどで除塵されだ空気
を送り込む送風管５があり、充填塔１内で十分な気液接
触が行われる。充填塔１内はブロワ４と送風管５との調
節によって大気圧もしくは減圧状態に保持されている。

充填塔１の下部に溜った水はポンプ６で消毒部７を通っ
て貯留槽８に送られ、ここで最小限の残留塩素（０，１
■／Ｑ以下）を次亜塩素酸ソーダなどで添加するか、あ
るいは紫外線照射によって殺菌し、貯留槽８に貯留する
。水の使用は貯留槽下部の弁９の開閉によって、その都
度行う。水の貯留は冷却された方が雑菌の繁殖や残留塩
素の消毒の消費が小さく、また５〜１０℃においてはお
いしい味を感じさせる。なお、紫外線照射は貯留槽８の
内部あるいは出口で行うこともできる。

発明者等は富栄養化の進んだ湖沼水を原水として、凝集
、沈殿、砂ろ過を用いた従来の浄水方法で塩素処理した
ときのトリハロメタン生成能を年間を通して調べ、下記
のような結果を得た。すなわち原水の塩素処理では全ト
リハロメタン生成量は７９〜１０３μｇ／ＱＣ平均９２
μｇ／ｆｉ）であり、その生成分率（％）は第１表に示
す通りである。

凝集沈殿、砂ろ過後に塩素処理を行ったときは、全トリ
ハロメタン生成量は３９〜７４μｇＩＱ（平均５６．４
μｇ／　Ｑ　）であり、その生成分率（％）は第２表に
示す通りである。

（以下余白） 原水を直接に塩素処理した場合に比べて、汚濁有機物を
除いた砂ろ過後の塩素処理では、全トリハロメタン生成
量は、９２μｇ／Ｑから５６．４μＵ］に低下している
が、その生成分率では塩素を多く含むクロロホルムが５
０％近くあり１次に臭素が入ったジクロロブロモメタン
が約２５％生成されていることが分った。

トリハロメタン類の沸点は第３表に示す通りであり、臭
素原子が１個ずつ塩素原子に置換されるごとに沸点が約
３０℃ずつ上昇している。

本発明は、汚濁された原水、あるいは砂ろ過水の塩素処
理でも、生成されるトリハロメタン類の大部分はその沸
点が水の沸点１００℃以下であることしこ注目してなさ
れたものであり、沸点が１００℃以下の成分は、第１表
の原水では７４．８％、第２表の砂ろ過水では７１．３
％であり、十分な気液接触によって揮散除去できる。

本発明では近年議論されている新しい水質規準のトリハ
ロメタン３０μｇＩＱ以下を簡単な装置で達成すること
ができる。すなわち第１図の充填塔１でクロロホルム、
ジクロロブロモメタンの２成分を大気圧、あるいは減圧
下でその９５％を揮散させれば、原水の塩素処理で生成
する全トリハロメタン生成ｔ１００μｇ／Ｑ程度の水道
水でも、３０μｇ／Ｑ以下の安全な水にすることができ
る。

なお汚染化学物質除去のために地下水中のトリクロロエ
チレン（ＣＣρ２ＣＨＣｕ沸点８７．２℃）を大気圧で
の気液接触によって除去することが実施されているが、
多少減圧下で行えばジクロロブロモメタンの除去も容易
に行え、かつ装置の小形化も可能になる。

本発明の他の実施例を第２図に示す。第２図では第１図
と同一部分に同一符号を付けてあり、従ってその説明は
省略する。

第２図の実施例はトリハロメタン類の除去以前に水道水
中に含まれている残留塩素を除く場合を示している。

一般に上水道では、水道末端配管で遊離残留塩素０．１
■／Ｑ以上を維持するように浄水場で塩素が添加されて
いるが、浄水中のアンモニウムイオン、有機化合物、配
水時の温度、水を利用するまでの時間、さらには配管内
面の腐食状態などが残留塩索の消費に関係する。このた
め浄水場では一般に過剰の塩素を添加し、消費者側にモ
ニタリングポイントを決め、定期的に残流塩素を測定し
ている。

塩素が過剰に添加されて遊離残留塩素が０．４■／Ｑ以
上になると塩素臭あるいはカルキ臭の強い水道水となる
。

第２図では、水道水を活性炭塔１０の下部配管１１から
導入し、上向流で活性炭１２と接触させ、上部配管１３
を通してスプレー３につないでいる。

活性炭１２は水中を懸濁流動状態で動き、水中の残留塩
素を除去する。この場合の反応は次式に示すうような塩
素による炭素の酸化反応である。

ＨＯＣＱ十Ｃ−）　Ｃｏ　＋　Ｈ（４ ｏｃＱ、−＋　ｃ　−＋　ｃｏ　＋　ｃＱ、−この場合
の活性炭塔１０は溶存物質の吸着や脱着を目的としない
ので、活性炭１２としては吸着特性を失った活性炭でよ
く、従って酸化消耗するまで利用できる。また残留塩素
との反応は速いので活性炭量は少量でよく、通水停止時
に活性炭１２が逆流しないように下部に支持板１４が設
けられている。

なお活性炭は流動床以外に固定床でも利用できる。

上記の構成を用いると、トリハロメタン類よりも高濃度
で含まれている残留塩素を化学的に除去できるので、後
段の充填塔１から塩素の揮散はなく、ブロワ４あるいは
周囲の金属材の腐食を防止することができる。

本発明のさらに他の実施例を第３図に示す。第３図では
第１図と同一部分に同一符号を付けてあり、従ってその
説明は省略する。

第３図の実施例は、トリハロメタン類の除去後に水中の
有機化合物、有機ハロゲン化合物を活性炭で吸着除去す
るものであり、ポンプ６から送られた活性炭吸着塔１５
の活性炭層１６を通過して浄化されポンプ２１で消毒部
７へ送られる。代表的な物質は水道水中に含まれ塩素酸
化を受けないかび臭、陸奥などの臭気物質であり、活性
炭層１６で吸着除去される。

水道水中の有機化合物の量は細菌類の繁殖を促進するの
で、過マンガン酸カリウム消費量を指標として１０ｍｇ
／Ｑ以下と定められている。この値は３■／Ｑ以上で水
の味をまずくすることが知られており、活性炭吸着によ
る除去は効果的であり、また塩素処理で生成する小社の
高沸点のトリハロメタン類も吸着除去される。

また塩素処理で生成する有機ハロゲン化合物はハロゲン
を含まない有機化合物より吸着性が強く、また不安定な
有機ハロゲン化合物は吸着だけでなく、活性炭表面の触
媒作用によって分解することも期待できる。

一般に水道水中の有機化合物含量は少いので、活性炭層
は破過まで長期間利用でき、細菌の繁殖が起きても消毒
部が後段にあるので問題にならない。活性炭は固定床だ
けでなく、流動床にも利用できる。

本発明のさらに他の実施例を第４図に示す。

第４図は第３図における充填塔１の前段に残留塩素を除
くための活性炭塔１０を設けたもので、その作用および
効果は第２図の場合と同じである。

この場合は残留塩素は活性炭塔１０と充填塔１で完全に
除かれるので、活性炭吸着塔１５の活性炭層１６は細菌
、微生物の生育に都合がよく、活性炭は生物活性炭とな
って有機化合物の除去効果はさらに向」ニする。

さらにオゾン酸化を組み入れた本発明の他の実施例を第
５図に示す。第５図は第３図と同一部分に同一符号を付
けてあり、従ってその説明は省略する。

第５図の実施例は塩素処理で除去できないかび臭、陸奥
などをオゾンを用いて酸化除去するものであり、トリハ
ロメタン類を除いた水をポンプ６でオゾン反応塔１７の
上部に送り、塔下部に設けた散気管１８から注入される
オゾン化ガスと対向流で気液接触させ、水中の有機化合
物を酸化する。

オゾン化ガスはオゾン発生器１９から供給され、気液接
触した後、オゾン反応塔１７上部で水面から上昇し、さ
らに未反応オゾンを分解して無害化するオゾン分解部２
０を通って大気中に放出される。

オゾン酸化を受けた水は後段の活性炭吸着塔１５へ送ら
れる。

本発明者らが行った実験では、砂ろ過水のかび臭や陸奥
は、オゾン注入量１　ｍｇ　／　Ｑ程度の処理で大幅に
改善される。

臭気物質は活性炭層１６で吸着され１通常は２〜３ケ月
で吸着破過して活性炭の再生が必要となるが、オゾン酸
化を前段で行うことによって活性炭の寿命は延び、さら
に微生物の生育によって生物活性炭になると数年間再生
をしないで利用できる。

水中の有機化合物あるいは有機ハロゲン化合物はオゾン
酸化によってその生物難分解性物質が生物分解性物質に
なり、活性炭層１６て生育した微生物の栄養源になって
水中の有機化合物は微生物菌体として除去される。微生
物の増殖は活性炭層１６の通水抵抗が増大するまで連続
して利用でき、以後定期的な逆洗によって活性炭吸着塔
から逆洗水として増えた微生物菌体を洗い流せばよい。

また生物活性炭として長期間利用していると微生物菌体
あるいは線虫などの生物が活性炭層１６から流出するこ
とがあるが、消毒部で殺菌されるので衛生的には問題は
ない。さらに消毒部以後に１５０メツシユ以下の布フィ
ルタを設けると、　微生物の死がいが流出して飲料水に
混入するのが防止できる。

第６図はオゾン酸化を組入れた場合の他の実施例を示す
もので、第４図および第５図と同一部分に同一符号を付
けである。

第６図の実施例は第５図の前段に水道水の残留塩素を除
くための活性炭塔１０を設けたもので、全体の作用およ
び効果は第４図および第５図について説明した通りであ
り、さらに塩素処理後にオゾン処理しているので、クロ
ロピクリンなど複雑な化合物の副生を避けることができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、水道水中に含まれ
る有害化学物質を酸化、吸着、揮散などの物質化学的お
よび生物学的方法を組合わせて除去し、さらに最終的に
消毒を行っているので安全でおいしい水を供給すること
ができる。

ビルやマンションなどの貯留槽や配管などでは鉄錆によ
る赤水問題もあるが、錆を前段で除去すれば、本発明装
置を用いて十分に水の浄化ができる。またおいしい水の
要因であるミネラル分については除去や添加は行われな
いので、その土地本来の水の味が得られる。

飲料水および炊事用の水としての品質を確保するために
は一定のメンテナンスが必要となるが、各家庭に浄水器
を設ける場合に比してより高度の集中管理が可能である
。特に長寿命社会、福祉などの面から健康重視と省エネ
ルギが問題となっている現在は、安全でおいしい水を小
さな集団で管理する必要があり、本発明によるコンパク
トな浄化装置はこれに対して極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はそれぞれ本発明の各実施例を示す系統
図である。 １　充填塔、　　　　２・充填材、 ３　・スプレー、　　　　４　ブロワ、５　送風管、　
　　　　６，２トポンプ、７　・消毒部、　　　　　８
　貯留槽、９・弁、　　　　　　１０−・活性炭塔、１
１−下部配管、　　　１２−・活性炭、」二部配管、 活性炭吸着塔、 オゾン反応塔、 オゾン発生器、 １４・・支持板、 １６　　活性炭層、 １８　　散気管、 ２０　　オゾン分解部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上水道からの水を浄化して良質の飲料水を供給す
   る浄水処理装置において、上水道からの水を大気圧また
   は減圧下で散水して揮発性成分を外部に放出すると共に
   、散水された水を充填材を通して流下させ送入された空
   気と気液接触させて浄化する充填塔と、上記充填塔の下
   部に溜った水を塩素添加または紫外線照射によって殺菌
   して貯留する貯留槽を備えたことを特徴とする浄水処理
   装置。
2. （２）上記充填塔の前段に上水道からの水を活性炭を通
   して残留塩素を除去する活性炭塔を、上記充填塔と上記
   貯留槽との間に水中の有機物を吸着除去する活性炭吸着
   塔を、上記充填塔と上記活性炭吸着塔の間に水中の有機
   物をオゾンによって酸化するオゾン反応塔を、あるいは
   少くともその何れかを設けた請求項１記載の浄水処理装
   置。