JPH05317867A - 水中の酸化態窒素除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来装置の処理能力の向上を図る。 【構成】 酸化態窒素を含む原水に水素ガスを溶解した
水素溶解原水の流入される入口及び処理水出口を有する
反応・分離室において、上記反応・分離室内に、流入さ
れる水素溶解原水中に懸濁する酸化態窒素還元触媒微粒
子を内蔵すると共に、上記懸濁水を室内で移動させるべ
き付勢手段を備え、また上記処理水出口に、酸化態窒素
を除去または減少された処理水を透過させると共に上記
酸化態窒素還元触媒微粒子を室内に保留させるべき分離
膜を設けた、水中の酸化態窒素除去装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、飲料用等の水に含ま
れる硝酸態窒素、亜硝酸態窒素等（以下酸化態窒素と総
称する）を除去する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、飲料用水、特に井戸水中の酸化態
窒素濃度が高くなり、例えば硝酸態窒素では飲料用基準
である１０ｍｇＮ／Ｌを超える場合が多くみられる。こ
れら酸化態窒素はメトヘモグロビン血症原因物質として
知られ、また強力な変異原性物質であるニトロソアミン
の前躯物質でもあるとことから、その除去方法がいくつ
か提案され、そのうちの物理化学的処理方法の１つとし
て、硝酸塩または亜硝酸塩を含む水に還元剤として水素
ガスを導入して溶解させ、ついでパラジウム、ロジウム
等の酸化態窒素還元触媒を加えて硝酸塩等を分解除去す
る方法が提案され、同時に、その方法を連続的に実施す
る装置として、原水を供給すべき入口及び出口を有する
と共に底部に水素ガス供給口を有するガス飽和槽と、内
部に酸化態窒素還元触媒粒子を充填した槽であって、上
記ガス飽和槽の出口と接続された入口及び処理水出口を
有する反応槽とから主として構成され、使用において
は、ガス飽和槽内に硝酸塩等を含む原水を原水入口から
連続的に供給すると共に該原水中に水素ガスを供給口か
ら吹きこんで溶解させ、次に上記水素溶解原水を反応槽
内に入口から供給して酸化態窒素還元触媒粒子間に流通
させて原水中の硝酸塩等を分解除去し、このようにして
酸化態窒素を除去または減少させた処理水を出口から送
り出すものが開発された。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来装
置では、反応槽の酸化態窒素還元触媒粒子が該槽内に詰
め込み状態で充填され、そのような触媒粒子層に水素溶
解原水が一方向に流通されるのであるから、触媒粒子の
粒径を大きくすると水の流通はよくなるが反応効率が低
下し、粒径を小さくすると反応効率は向上するが水の流
通は悪くなり、いずれの方式を採っても処理能力は低い
ものとなっていた。

【０００４】本願発明は、微粒子の酸化態窒素還元触媒
を用いて反応効率の向上を図るが、それに伴う従来予想
されていた水の流通不良を改善すると共に、酸化態窒素
還元触媒微粒子を槽内に保持して経済性をも得ることを
課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、本願第１発明は、酸化態窒素を含む原水に水素
ガスを溶解した水素溶解原水の流入される入口及び処理
水出口を有する反応・分離室において、上記反応・分離
室内に、流入される水素溶解原水中に懸濁する酸化態窒
素還元触媒微粒子を内蔵すると共に、上記懸濁水を室内
で移動させるべき付勢手段を備え、また上記処理水出口
に、酸化態窒素を除去または減少された処理水を透過さ
せると共に上記酸化態窒素還元触媒微粒子を室内に保留
させるべき分離膜を設けた、水中の酸化態窒素除去装置
を提案し、

【０００６】本願第２発明は、酸化態窒素を含む原水の
流入される入口及び処理水出口を有する反応・分離室に
おいて、上記反応・分離室内に、流入される原水中に懸
濁する酸化態窒素還元触媒微粒子を内蔵すると共に、上
記懸濁水を室内で移動させるべき付勢手段及び上記室内
の懸濁水中に水素ガスを溶解させる手段を備え、また上
記処理水出口に、酸化態窒素を除去または減少された処
理水を透過させると共に上記酸化態窒素還元触媒微粒子
を室内に保留させるべき分離膜を設けた、水中の酸化態
窒素除去装置を提案する。

【０００７】本願発明における上記「反応・分離室」
は、１つの槽または容器内で反応と分離を行わせるもの
に限らず、管で接続された２つの槽または容器の一方で
反応を、他方で分離を行わせるものを含む。

【０００８】本願発明における上記「酸化態窒素還元触
媒」には、Ｐｄ−アルミナ担持触媒、Ｐｄ−Ｃｕアルミ
ナ担持触媒、Ｐｄ−Ａｇアルミナ担持触媒等があり、そ
れらの微粒子としては、好ましくは粒径１０μｍ〜５０
０μｍのものが使用される。

【０００９】また、上記「付勢手段」には室内の懸濁水
を撹拌する各種撹拌機、懸濁水を流動させるポンプ等が
含まれる。

【００１０】さらに、上記「分離膜」としては、上記触
媒微粒子の粒径に応じて各種の限外濾過膜、精密濾過膜
等のうちから選択使用され、また形状としては、管状
膜、中空糸膜、スパイラル状膜等各種のものがある。以
下図面を参照して本願発明の実施例について説明する。

【００１１】

【実施例】第１発明 図１において、水素ガス溶解槽（１）は、槽本体の上面
一側に原水入口（２）を、下部側面に水素溶解原水出口
（３）をそれぞれ設け、その原水入口（２）に原水供給
管（４）を接続すると共に、槽本体底面に設けた水素ガ
ス供給口（５）に水素ボンベ（７）と接続された水素ガ
ス供給管（６）を弁（８）を介して接続し、また槽本体
上面に設置されたギャードモータ（９）の出力軸に接続
された撹拌軸（１０）を槽本体内に垂下してある。（１
１）は安全弁である。

【００１２】本例の反応・分離室（１２）は反応槽（１
２ａ）と分離器（１２ｂ）を管で接続したもので、一方
の反応槽（１２ａ）は、槽本体の上面一側に設けた水素
溶解原水入口（１３）に、上記水素ガス溶解槽（１）の
出口（３）と落差をつけて接続された水素溶解原水供給
管（１４）を弁（１５）を介して接続すると共に、槽本
体上面に設置されたギャードモータ（１６）の出力軸に
接続された撹拌軸（１７）を槽本体内に垂下し、この反
応槽（１２ａ）内に予め所要量の酸化態窒素還元触媒微
粒子を投入しておき、他方の分離器（１２ｂ）は、容器
本体内に、使用する酸化態窒素還元触媒微粒子を透過し
ないが水は透過する多数本の中空糸状膜からなる分離膜
（１８）を支持したもので、該容器上面の処理水出口
（透過水出口）（１９）に処理水取出し管（２０）を接
続してある。このような反応槽（１２ａ）の下部と分離
器（１２ｂ）の被処理水入口を管（２１）によりポンプ
（２２）を介して接続すると共に、反応槽（１２ａ）の
上部と分離器（１２ｂ）の非透過水出口を管（２３）に
より絞り弁（２４）を介して循環可能に接続してある。

【００１３】上例の作用を次に説明する。水素ガス溶解
槽（１）内に、原水供給管（４）を経て酸化態窒素を含
む原水を供給すると共にモータ（９）の始動により撹拌
軸（１０）を回転させつつ弁（８）を開いて水素ボンベ
（７）から水素ガスを溶解槽（１）内へ圧送して原水中
に溶解させる。上記水素ガス溶解を継続しつつ弁（１
５）を開いて溶解槽（１）の水素溶解原水を管（１４）
を経て反応槽（１２ａ）内に供給すると共にモータ（１
６）の始動により撹拌軸（１７）を回転させ、それによ
り上記触媒微粒子を水素溶解原水中に懸濁させつつ活発
に原水中を移動させて溶存水素による酸化態窒素の還元
反応を促進し、原水中の酸化態窒素をＮ₂ガスに分解し
ていく。上記分解反応を継続しつつ、絞り弁（２４）を
適宜絞り状態に開くと共にポンプ（２２）を始動して反
応槽（１２ａ）内の懸濁水を管（２１）を経て分離器
（１２ｂ）内に圧送し、そこで分離膜（１８）の中空糸
膜内に処理水のみを透過させて管（２０）を経て器外へ
送り出すと共に、触媒微粒子及び非透過水は分離器（１
２ｂ）内に残留させ、これら残留触媒微粒子は非透過水
中に懸濁しつつ管（２３）を経て反応槽（１２ａ）に戻
され、このように反応槽（１２ａ）と分離器（１２ｂ）
を循環して反応に与かる。

【００１４】図２の他の実施例は、反応・分離を１つの
槽で行うようにした例で、反応・分離室（６２）内に設
けた仕切壁（７５）の一側に、有孔容器本体内に多数本
の中空糸状膜からなる分離膜（６８）を支持した分離器
（６２ｂ）を、他側に撹拌軸（６７）を設けると共に、
水素ガス溶解槽（５１）の出口（５３）と反応・分離室
（６２）の入口（６３）を接続する水素溶解原水供給管
（６４）にポンプ（７６）を接続し、該ポンプ（７６）
の駆動により水素溶解原水を反応・分離室（６２）に圧
送して酸化態窒素還元触媒微粒子と懸濁水を形成して反
応させると共に、処理水は分離膜（６８）を透過させて
槽外へ圧送するようにし、他の構造は図１と実質的に同
一である。

【００１５】図３のさらに他の実施例は、水素ガス溶解
槽（１０１）における水素ガス供給管（１０６）に、多
数本の水素ガス等の気体は透過するが水は透過しない中
空糸膜（１２７）…を接続し、該中空糸膜（１２７）…
を槽内に設置して各中空糸膜内に圧送される水素ガスを
各糸膜中空壁を透過して原水中に供給するようにし、他
の構造は図１と実質的に同一の例である。

【００１６】図４の別の実施例は、水素ガスを原水に溶
解する手段が、容器本体内に多数本の水素ガス等の気体
は透過するが水は透過しない中空糸膜（１７７）…を支
架し、入口（１５２）から圧入される原水を各中空糸膜
（１７７）…内に縦通すると同時に水素ガス供給口（１
５５）から圧入される水素ガスを各糸膜（１７７）…の
中空壁を透過して糸膜内の原水中に供給溶解させ、その
水素溶解原水を出口（１５３）を経て反応槽（１６２
ａ）に供給するもので、他の構造は図１と実質的に同一
の例である。

【００１７】図５のさらに別の実施例は、水素ガス溶解
手段がエジェクター（２０１）であり、また懸濁水の付
勢手段がポンプ（２２２）のみにより循環流動させるも
のであり、他の構造は図１と実質的に同一である。水素
ガス溶解手段は上例のほか他の種々の構造のものが適宜
使用される。

【００１８】第２発明 本願第２発明は酸化態窒素還元触媒微粒子を内蔵する反
応・分離室に直接酸化態窒素を含む原水を供給し、該反
応・分離室内において上記原水と触媒微粒子の懸濁付
勢、該懸濁水へ水素ガスの直接供給、及び分離を行うも
ので、その一例を図６に示す。

【００１９】本例は、反応・分離室（２６２）として、
反応槽（２６２ａ）と分離器（２６２ｂ）を管で接続し
たものを使用し、上記反応槽（２６２ａ）の原水入口
（２５２）に酸化態窒素を含む原水を供給する管（２５
４）を直接接続すると共に、水素ガス供給溶解手段の一
例として図３におけると同様の水素ガス供給管（２５
６）に接続された多数本の中空糸膜（２７７）…を槽内
に配置し、また槽上部に安全弁（２６１）を接続し、他
の構造は図１と実質的に同一である。

【００２０】

【発明の効果】本願第１発明の水中の酸化態窒素除去装
置によれば、酸化態窒素還元触媒の微粒子を用いること
により反応効率を高め、しかも該触媒微粒子を反応・分
離室内において原水中に懸濁させ且つ付勢手段により移
動させることにより上記反応効率をさらに大幅に高める
ことができると共に、従来装置にみられた触媒粒子の微
小化に伴う原水の流通不良を根本的に解消し、処理能力
向上を実現することができ、さらに使用する触媒微粒子
を分離膜により室内に保留して反応に継続的に使用する
ことができ、経済性をも維持することができるのであ
る。

【００２１】本願第２発明の水中の酸化態窒素除去装置
によれば、上記第１発明と同一の効果に加え、水素ガス
溶解槽または同溶解器が不要となり、装置全体を小型に
することができる利点がえられるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明による装置全体の略線断面図である。

【図２】他の実施例の同上断面図である。

【図３】さらに他の実施例の一部の略線断面図である。

【図４】別の実施例の同上断面図である。

【図５】さらに別の実施例の同上断面図である。

【図６】第２発明による装置全体の略線断面図である。

【符号の説明】

１２、６２、２６２ 反応・分離室 １２ａ、１６２ａ、２１２ａ、２６２ａ 反応槽 １２ｂ、６２ｂ、２６２ｂ 分離器 １３、６３、１６３、２１３ 水素溶解原水入口 １９、６９、２６９ 処理水出口 １７、６７、１６７、２６７ 撹拌軸 １８、６８、２６８ 分離膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化態窒素を含む原水に水素ガスを溶解
   した水素溶解原水の流入される入口及び処理水出口を有
   する反応・分離室において、 上記反応・分離室内に、流入される水素溶解原水中に懸
   濁する酸化態窒素還元触媒微粒子を内蔵すると共に、上
   記懸濁水を室内で移動させるべき付勢手段を備え、また
   上記処理水出口に、酸化態窒素を除去または減少された
   処理水を透過させると共に上記酸化態窒素還元触媒微粒
   子を室内に保留させるべき分離膜を設けた、水中の酸化
   態窒素除去装置。
2. 【請求項２】 酸化態窒素を含む原水の流入される入口
   及び処理水出口を有する反応・分離室において、 上記反応・分離室内に、流入される原水中に懸濁する酸
   化態窒素還元触媒微粒子を内蔵すると共に、上記懸濁水
   を室内で移動させるべき付勢手段及び上記室内の懸濁水
   中に水素ガスを溶解させる手段を備え、また上記処理水
   出口に、酸化態窒素を除去または減少された処理水を透
   過させると共に上記酸化態窒素還元触媒微粒子を室内に
   保留させるべき分離膜を設けた、水中の酸化態窒素除去
   装置。