JPH0330440B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は着色水処理方法に関し、特に着色水
をオゾンとの接触反応処理を行つた後に凝集処理
及び二酸化マンガン触媒被膜を有する接触濾過層
で濾過することによりトリハロメタンの生成を抑
止しつつ小中の色度等を除去可能な着色水処理方
法に関するものである。 上水道は水道の普及率の向上と共に水質の向上
が要求されてきたがこれに加えて原水水源の枯渇
と水質悪化によつて飲料水等の高度な処理方法が
問題となりつつある。特に近年水道水の塩素処理
に伴なう発ガン性物質トリハロメタン生成は在来
の水質基準項目が濃度規制値においてppm単位で
あつたものがppb単位の微量成分の水質管理をも
要求される時代になりそして水源の枯渇に対応し
て開削される深井戸水はフミン酸、フルボ酸等の
腐植物質に起因する着色水が多くなつてきてお
り、更に該腐植物質は色度ばかりでなくトリハロ
メタン生成の前駆物質であるので、その処理工程
の見直しを迫られている。 概して着色地下水は高アルカリ度、高PH値を示
し、これに溶存性マンガン、鉄、アンモニア性窒
素を含んでいるので、現状では高濃度の前塩素処
理、硫酸ばんど等を用いた凝集沈殿処理、又マン
ガン砂を用いた接触酸化処理を併用して処理して
いるが、色度成分の凝集最適PH値は５〜６と低
く、アルカリ度が高いことも加わつて酸によるPH
コントロールなしで凝集処理を行なうと硫酸ばん
どの使用量は大量になるばかりでなく、濁度成分
も殆んどないこともあつて、生成したフロツクは
脆弱で沈殿性も極めて悪く著しく処理困難であ
る。 そこで本発明はさきにこれ等の問題点を解決す
るためにフミン酸起因の着色水の脱色にはオゾン
処理が極めて有効であること、及び人工フミン酸
着色水についての実験でオゾンと過酸化水素併用
処理をした処理水が塩素処理に対して化学的に安
定でクロロホルムの生成が大幅に低減されること
を提言したが、更にこれに凝集処理及び接触触媒
による処理をも加味して一貫工程により着色水を
処理しようとするものである。 次に実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。 実験に供したのは何れも深井戸を水源としフミ
ン質に起因する色度を有する３個所の浄水場の原
水Ａ、Ｂ、Ｃであり、その水質は第１表の如くで
ある。

【表】 第１表によれば、何れも色度、アルカリ度も高
くPH緩衝性が大きく、又鉄、マンガン、アンモニ
アも存在して塩素要求量の大きい水である。 本発明方法を実施するに当り、予試験として処
理法の単独効果を見るため、先ず前記の３種の原
水に塩素を添加したときトリハロメタンが如何に
生成するかを検査した。経過をプロツトした図面
（第２図〜第１２図）中の記号としては総トリハ
ロメタン量をTTHM、生成トリハロメタンのう
ち、クロロホルムをTCM、ブロモジクロロメタ
ンをBDCM、ジブロモクロロメタンをDCMB、
ブロモホルムをTBMと称する。 今前記３種の原水300mlをとりそれぞれに次亜
鉛素酸ソーダを添加し、20℃の恒温槽中で24時間
静置した時の水値変化を示したものが第２図〜第
４図である。これによると、塩素添加量を増加し
てゆくと遊離塩素の出現によつて急激にTTHM
の量は増えそれ以降は遊離塩素の増加に対して安
定してしまい、反応時間が充分であれば微量の遊
離塩素の存在によつてもTTHMは確実に生成す
ることがわかる。 次にオゾン処理については３種の原水をオゾン
注入率５mg／、接触時間10分で脱水処理した結
果を第５図に示す。又オゾン処理をしても水道水
には残留塩素の存在が義務づけられるので塩素添
加が行われなければならず、その結果をみるため
オゾン処理水に次亜鉛素酸ソーダを添加してその
反応をみたものが第６図及び第７図であり、各試
水はアンモニア、鉄、マンガンの存在量が違うの
でそれぞれ塩素要求量も異り、アンモニアの多い
試水Ａは塩素注入量を15mg／と大きくしてあ
る。結果としてTTHMの生成能については各試
水ともオゾン注入率、オゾン接触時間を増加させ
てもせいぜい無処理時の20％程度の低減効果しか
示さなかつた。また第７図にみられる如くこの時
のTTHMの各組成のトリハロメタンの増減をみ
ると、TCM、BDCM、のように塩素分の多い成
分についてはオゾン処理によつて減少している
が、TBM、DBCMのように臭素分の多い成分に
ついては逆に増加している傾向がみられる。 次に凝集沈殿処理によつての色度除去効果をし
らべると第８図及び第９図のような結果が得られ
た。これによれば色度除去のための凝集最適PH値
は５〜６付近であり、硫酸ばんどの注入率は前記
PH値では10〜20mg／で色度を水質基準値である
ところの５度以下に落とすことができた。しか
し、PH７〜８では100〜120mg／も必要とし、試
水Ｃについては注入率を増やしても８度以下には
落ちなかつた。これらフロツクの状態を肉眼で観
察すると色度除去効率の高い酸性域凝集法では確
認が困難な極微細な、いわゆるマイクロフロツク
であり、又中性域での凝集法についてはフロツク
は脆弱で沈降性は極めて悪い。実験では0.45μの
ミリポーアフイルターによつて濾過しているが、
実際の沈殿分離操作による場合はフロツク分離は
困難であろう。 第１０図は原水及び濾過水の色度とTTHM生
成能の関係を示すものであり、色度とTTHM生
成量との間には略直線的な関係が生じている。こ
の図より判断するとトリハロメタンを厚生省の指
導目標値100μｇ／以下を達成するには色度を
５度以下に落さなければならないことがわかる。 第１１図は0.45μミリポーアフイルタ濾過水を
未濾過水とを混合した時のTTHMの生成量を示
したもので、この図より凝沈、濾過処理が不充分
であれば後塩素処理によるトリハロメタンの生成
をさけることはできないし、濾過層中に抑留され
たフロツクからも塩素の存在によつてトリハロメ
タンが生成することが予想される。 以上からオゾン処理は脱色には極めて効果があ
るが、その後に塩素処理を実施する際にTTHM
生成に対する抜本的な抑制策とはならず又凝集沈
殿処理はフロツク分離が確実であれば優れた
TTHM生成抑制効果を発揮するが、もし分離が
不充分であれば大幅に抑制効果が低下することが
判明した。また、水中に鉄、マンガン、過マンガ
ン酸カリ消費物質が存在するときにこれを除去す
るには、普通塩素注入を行なうのであるが、色度
が存在するときの塩素注入はとりもなおさずトリ
ハロメタンの生成につながるので、これの除去も
ままならないのが現状である。 ここにおいて、本発明は、前記問題点を解決す
るためこれら着色水の溶存物質の除去をオゾンの
酸化力によつて行ないかつ残留オゾンの除去を兼
ねて活性二酸化マンガン触媒被膜を有する瀘材、
例えばマンガン砂或は電解二酸化マンガン粒子の
濾層を利用することによつてTTHMの抑制を行
ないながらその目的を達する方法を提供するもの
である。 この処理実験装置は第１図に見られる如く原水
槽１、原水ポンプ２、オゾン反応塔３、マンガン
砂濾過塔４、処理水槽５及びこれに付随するオゾ
ン発生装置６、硫酸ばんど注入装置７を設けてな
るものである。また、８はO₃メーター、９は排
O₃塔、１０はガスメーター、１１は除湿器、１
２はコンプレツサーである。このうちマンガン砂
濾過塔４は本例では上向流濾過方法とすることに
より硫酸ばんどの混和及び凝集を濾塔下部の粗粒
子瀘材層４ａで行なわせ、撹拌凝集装置等を節約
しているが、これ等を設けて通常の下向流濾過を
行なつてもよい。なお、瀘材としていわゆる電解
二酸化マンガンの如きγ型二酸化マンガン触媒瀘
材を用いるときは、過剰オゾンによりマンガンの
酸化が進みすぎて７価の溶解性マンガンとなるこ
とは抑止できるのでオゾン注入率の制御が容易で
ある。 なおこの試験原水はABCの３試水を均等に混
合しかつ溶存マンガン量を増加せしめるため塩化
マンガンを混入している。 処理仕様は、処理水量３／ｈ、オゾン反応塔
３滞留時間10分、オゾン注入率12mg／、注入オ
ゾン空気濃度19mg／、マンガン砂濾過槽通化条
件SV＝6′／ｈ、LV＝６ｍ／ｈ、層高80cm、なお
処理水に対する後塩素注入量は１mg−Cl／であ
る（図示せず）。 そして、この処理結果は第１２図に示す如くで
ある。これによれば、TTHM、鉄、マンガン、
色度、過マンガン酸カリ消費量等すべてが水道水
の水質基準内に適合せしめることができるばかり
でなく、非酸化物質の酸化、原水の殺菌等も優れ
た能力があるオゾンで行なつているため残留位塩
素を残すための塩素注入は、酸化反応の弱いクロ
ラミンの使用が可能となり従つて浄水場から給水
栓に至る長い反応時間の存在によつてもトリハロ
メタン生成の抑制に大きな効果がある。 なお、マンガン砂濾層の入口４ｂで残留オゾン
が2.8mg／であつたものが、濾層出口４ｃでは
完全に処理され残留オゾンの触媒分解効果も確認
できた。また、この実験でマンガン砂層に捕捉さ
れた鉄、マンガンの量は逆洗時に濾層より排出さ
れる逆洗水中のそれと一致し、鉄、マンガンがオ
ゾンの酸化によつて不溶性の形にかえられ濾層で
捕捉されることも確認できた。なお、実験では硫
酸ばんど注入を省略して直接濾過も行つてみた
が、通水時間が８時間程度ということもあつて、
いマイクロフロツク方法との間に差はみられなか
つた。 第２表に従来法である凝集沈澱濾過法と本発明
であるオゾン、マイクロフロツクによる方法との
ランニングコストの比較を示したが、本発明方法
の方が従来法の約1/3程度であり、前オゾン処理
とマンガン砂によるマイクロフロツク濾過に加え
て結合塩素使用可能による後塩素処理法の併用が
脱色、除鉄、除マンガン、トリハロメタン生成抑
制の点で優れかつ発生汚泥量も少く、沈澱池も省
略できて経済的であるばかりでなく、しかも工程
が単純で維持管理の点でも優れており、その利用
価値は顕著である。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための一実験装置を
示す回路図、第２図〜第１１図はそれぞれの条件
におけるトリハロメタンの増加減少量又は色度の
減少量を示す折線図、第１２図は本発明方法を実
施した際の結果を示す折線図である。 なお図面において、１……原水槽、２……原水
ポンプ、３……オゾン反応塔、４……マンガン砂
濾過塔、５……処理水槽、６……オゾン発生装
置、７……硫酸ばんど注入装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フミン酸等腐植物質に起因した色度を有する
   着色水を処理するに当り先ずオゾンとの接触反応
   処理を行つて後、凝集剤を添加し凝集処理をして
   から二酸化マンガン触媒被膜を有する接触濾材層
   で濾過することにより水中の色度、溶存マンガン
   及び鉄の除去を行なうと共にトリハロメタンの生
   成を抑止しかつ小中の残留オゾンの分解処理も同
   時に行なうことを特徴とする着色水処理方法。