JPH08112596A - 二酸化マンガンと透過膜による溶存マンガン含有水ろ過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の透過膜を用
い、地下水を始めとする溶存マンガン含有水のろ過操作
を行ない、上水、工業用水、産業用水等を造水する装置
に係る。 【構成】 精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の透過膜を使
用したろ過装置において、溶存マンガンを含む原水に塩
素系酸化剤を注入後、この原水を二酸化マンガン粉末も
しくはマンガン砂もしくは二酸化マンガンスラリ−な
ど、二酸化マンガンが存在する反応槽に、水平流で流入
させ、溶存マンガンを酸化析出させた後に、この析出し
たマンガンを前記透過膜で除去すると共に、実際上前記
原水の反応槽内の滞留時間を少なくとも１０分好ましく
は１０分ないし４０分とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、精密ろ過膜もしくは
限外ろ過膜の透過膜を用い、地下水を始めとする溶存マ
ンガン含有水のろ過操作を行ない、上水、工業用水、産
業用水等を造水する装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】膜を利用した従来技術としては、特公昭
５８−０２０３１９号公報、特開昭５６−１２１６８５
号公報、特開昭５７−１３６９９８号公報、特開昭５８
−１０９１１１号公報、特開平３−０３０８８９号公
報、特開平３−２０７４９０号公報、特開平５−００７
８７３号公報等に開示されているが、これらはいずれも
逆浸透膜法、電気浸透膜法であり、これらの方式は膜処
理にかける前に、固形物、浮遊物をろ過して完全に除去
する一次処理が必要であり、処理工程が複雑となること
を免れない。

【０００３】ところで従来、精密ろ過膜もしくは限外ろ
過膜を利用し、上水・工業用水・産業用水等のろ過操作
を行なおうと試みがなされており、これらに用いられる
原水のうち、ほとんどの地下水には鉄やマンガンが含ま
れており、河川水にもマンガンが含まれているものもあ
る。一般にマンガンは溶存状態で水中に存在しており、
溶存マンガンはそのままでは透過膜では除去できない。
溶存マンガンを透過膜で除去できるように析出させるに
は、過マンガン酸カリウムやオゾンのように酸化力の強
い酸化剤を用いればできるが、これらの酸化剤は高価で
あつたり、維持管理が難しいという欠点があつた。

【０００４】透過膜によるろ過は、従来の砂ろ過に比
べ、装置規模がコンパクトであるという特徴や、原水に
含まれる濁質や細菌類などの懸濁物質を完全に除去する
という特徴があるが、マンガンのようにイオン状態で水
中に溶存している物質は除去できないという欠点があ
る。一方、従来用いられていた塩素注入後、二酸化マン
ガンをコ−テイングしたマンガン砂によるろ過では、水
中に懸濁物質が多い場合、ろ過抵抗が大きくなるため、
高ろ過速度をとれないという欠点があつた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】ここにおいてこの発明
は、精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の透過膜を使用した
ろ過装置において、マンガン砂を含む原水に塩素系酸化
剤を注入後、この原水を二酸化マンガン粉末もしくは溶
存マンガン粉末もしくは二酸化マンガンスラリ−など、
二酸化マンガンが存在する反応槽に、水平流で流入さ
せ、溶存マンガンを酸化析出させた後に、この析出した
マンガンを前記透過膜で除去することを特徴とする二酸
化マンガンと透過膜による溶存マンガン含有水ろ過装置
を提案し、かつその実施に当つて、前記原水の反応水槽
内の滞留時間が少なくとも１０分以上好ましくは１０分
ないし４０分であるようにするものである。

【０００６】

【作用】溶存マンガンを含む原水に塩素系酸化剤を注入
した後、これを二酸化マンガン粉末もしくは二酸化マン
ガンスラリ−などの二酸化マンガンが存在する反応槽に
水平流で流入させ、溶存マンガンを酸化析出した後、精
密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の透過膜で除去する。

【０００７】

【実施例】上水道など飲料水・産業用水などに用いられ
る透過膜は膜孔径０．２μｍ以下の精密ろ過膜もしくは
限外ろ過膜が多く、これらで透過すると、水中の非溶解
性物質はほぼ１００％除去できるが、溶解性物質はほと
んど除去できない。これらに用いる原水には、表流水と
地下水があるが、表流水の一部及び地下水の多くに、マ
ンガンが水道水水質基準値以上のマンガンが含まれてい
る。マンガンは、通常イオン状態で溶解しており、その
ままでは上記透過膜で除去することはできない。

【０００８】原水には濁質や細菌類といつた非溶解性物
質のほか、溶解性の鉄分なども含まれている場合がある
が、鉄分は塩素剤の注入もしくは空気との接触により容
易に析出し、非溶解性物質となる。しかし、マンガンは
中性付近のｐＨにおいては、塩素では容易に酸化析出し
ない。一方、除マンガン用接触ろ材を用いたろ過機で
は、原水中のマンガンをほぼ完全に除去できるが、原水
中の非溶解性物質によりろ材表層部分が容易に閉塞して
しまうため、ろ過速度を大きくとれず、前段に凝集沈殿
池や荒ろ過機を付けても、ろ過速度を１２０〜２４０ｍ
／日程度しかとれないことが多かつた。

【０００９】マンガンは中性付近のｐＨにおいては、塩
素では容易に酸化析出しないが、二酸化マンガンを触媒
として用いれば、塩素でも容易に酸化析出する。そこ
で、原水に塩素系酸化剤を注入後、二酸化マンガン粒や
二酸化マンガンスラリ−の存在する水槽で、二酸化マン
ガンと接触させることにより、マンガンを酸化析出させ
ることができる。この後、透過膜でろ過すればマンガン
も容易に分離除去できる。酸化反応槽での溶存マンガン
と二酸化マンガンの反応は、二酸化マンガンの表面積が
大きいほど効果が高いため、二酸化マンガンを浮遊状態
で接触させた方が効率がよい。

【００１０】このため、一般的には反応槽を攪拌するこ
とが多く、反応槽の大きさは、処理水量と内部に存在す
る二酸化マンガン濃度に密接な関係があつて、一般的に
は酸化析出した二酸化マンガンが反応槽内でスラリ−化
し、それがまた触媒となつていく自己触媒的な操作が行
なわれる。

【００１１】二酸化マンガンスラリ−は極端に濃度が上
昇することはなく、ある程度以上の濃度になると流出し
はじめる。文献（日本工業用水協会発行「工業用水」昭
和３７年３月第４２号第１７頁ないし第２３頁「接触沈
殿によるマンガンの除去」によれば二酸化マンガン汚泥
（スラリ−）の存在する反応筒で滞留時間約１０分で溶
存マンガンの酸化が完了することになつている。

【００１２】マンガンの酸化析出の触媒としては、必ず
しもマンガン粉末でなくとも、酸化析出したマンガンは
二酸化マンガンとなるため、自触媒として利用すること
ができる。具体的には、予め少量のマンガン粉末もしく
は二酸化マンガンを含むスラリ−を投入した反応槽に通
水させることにより、溶存マンガンは酸化析出し、二酸
化マンガンとなり自らが反応触媒となつて浮遊する。こ
の現象は、特に原水中に鉄分が多量に含まれる場合に顕
著であり、マンガン粉末を使用しないでもマンガンを酸
化析出させることができる。

【００１３】次に図１にしたがつてこの発明をより具体
的に説明する。この図１に示す装置は、溶解性鉄５ｍｇ
／ｌ、溶解性マンガン０．５ｍｇ／ｌを含有する地下水
を、二酸化マンガン粉末が存在する反応槽に流入させ、
反応槽で攪拌反応した後、限外ろ過膜で除去し飲料水を
造水する装置である。原水管１から原水が流入する配管
途中で、適量（最終膜ろ過水で遊離残留塩素が０．１〜
０．５ｍｇ／ｌ程度残る程度）の次亜塩素酸ナトリウム
２が注入装置３により注入された後に反応槽４に流入す
る。この反応槽４は、滞留時間３０分で当初二酸化マン
ガン粉末を１０００ｍｇ／ｌ投入し、攪拌している。な
お前記文献でも分るように、スラリ−との接触時間は７
〜１５分程度で完了するが、実設備においては、接触効
率が下がることが考えられ、少なくとも１０分、一般的
には２０〜４０分程度で設計する。ただし滞留時間を大
きくすると、確実性は高くなるが、経済性が悪化するの
で最適な範囲としては（後段の循環水槽の容量にもよる
が）１０〜４０分程度とされる。

【００１４】前記反応槽４内に流入した原水は、攪拌機
５により攪拌され、二酸化マンガン粉末もしくは既に酸
化析出した二酸化マンガンを触媒として、塩素によりマ
ンガンを酸化析出する。しかる後、反応槽４内を通過
し、集水樋６から一次処理水槽７に流出する。この一次
処理水槽７は、限外ろ過膜の循環水槽を兼ねている。

【００１５】一次処理水は、限外ろ過膜加圧ポンプ８を
介して、限外ろ過膜９に圧送され、その一部は、膜ろ過
後浄水となり、浄水管１０から流出し、残りは循環水と
して循環水槽としての一次処理水槽７に戻り循環する。
この際浄化された処理水と濃縮水の比率は、浄水１に対
し循環水４〜５とする。

【００１６】反応槽４内では、原水中の懸濁物質や酸化
析出物質の一部がスラリ−状となることもあるが、これ
らのスラリ−と接触時に、溶解性マンガンの酸化析出を
促進する効果を有する。

【００１７】なお、反応槽４内にスラリ−が多量に蓄積
した場合は、適時スラリ−排水弁１１を開き、スラリ−
配水管１２によつて系外に濃縮スラリ−を排出する。ま
た限外ろ過膜循環ライン、膜ろ過を繰り返えしている
と、徐々にマンガン濃度が上昇してくるので、適時排水
弁１３を開き、排水管１４から系外へ排出し、限外ろ過
膜循環ラインの濃度を一定に保つようにしている。

【００１８】

【発明の効果】この発明の上記構成の装置を使用するこ
とにより、溶存マンガン含有水について、マンガンを酸
化析出させることによつて、原水中の濁質や細菌類と共
に透過膜で完全除去することができ、上水、工業用水、
産業用水等を増水することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の系統図である。

【符号の説明】

１ 原水管 ２ 次亜塩素酸ナトリウム ３ 注入装置 ４ 反応槽 ５ 攪拌機 ６ 集水樋 ７ 一次処理水槽（循環水槽） ８ 限外ろ過膜加圧ポンプ ９ 限外ろ過膜 １０ 浄水管 １１ スラリ−排水弁 １２ スラリ−配水管 １３ 排水弁 １４ 配水管

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決するための手段】ここにおいてこの発明
は、精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の透過膜を使用した
ろ過装置において、マンガン砂を含む原水に塩素系酸化
剤を注入後、この原水を二酸化マンガン粉末もしくは溶
存マンガン砂もしくは二酸化マンガンスラリーなど、二
酸化マンガンが存在する反応槽に、水平流で流入させ、
溶存マンガンを酸化析出させた後に、この析出したマン
ガンを前記透過膜で除去することを特徴とする二酸化マ
ンガンと透過膜による溶存マンガン含有水ろ過装置を提
案し、かつその実施に当つて、前記原水の反応水槽内の
滞留時間が少なくとも１０分以上好ましくは１０分ない
し４０分であるようにするものである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【実施例】上水道など飲料水・産業用水などに用いられ
る透過膜は膜孔径０．２μｍ以下の精密ろ過膜もしくは
限外ろ過膜が多く、これらで透過すると、水中の非溶解
性物質はほぼ１００％除去できるが、溶解性物質はほと
んど除去できない。これらに用いる原水には、表流水と
地下水があるが、表流水の一部及び地下水の多くに、水
道水水質基準値以上のマンガンが含まれている。マンガ
ンは、通常イオン状態で溶解しており、そのままでは上
記透過膜で除去することはできない。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決するための手段】ここにおいてこの発明
は、精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の透過膜を使用した
ろ過装置において、溶存マンガンを含む原水に塩素系酸
化剤を注入後、この原水を二酸化マンガン粉末もしくは
マンガン砂もしくは二酸化マンガンスラリーなど、二酸
化マンガンが存在する反応槽に、水平流で流入させ、溶
存マンガンを酸化析出させた後に、この析出したマンガ
ンを前記透過膜で除去することを特徴とする二酸化マン
ガンと透過膜による溶存マンガン含有水ろ過装置を提案
し、かつその実施に当って、前記原水の反応水槽内の滞
留時間が少なくとも１０分以上好ましくは１０分ないし
４０分であるようにするものである。

フロントページの続き (72)発明者 宮脇 毅 神奈川県秦野市千村90−５ メゾンオカベ Ｂ−101 (72)発明者 江原 康浩 神奈川県川崎市多摩区桝形３−２−４ ハ ウス324306号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の透過膜
   を使用したろ過装置において、溶存マンガンを含む原水
   に塩素系酸化剤を注入後、この原水を二酸化マンガン粉
   末もしくは溶存マンガン粉末もしくは二酸化マンガンス
   ラリ−など、二酸化マンガンが存在する反応槽に、水平
   流で流入させ、溶存マンガンを酸化析出させた後に、こ
   の溶存マンガンを前記透過膜で除去することを特徴とす
   る二酸化マンガンと透過膜による溶存マンガン含有水ろ
   過装置。
2. 【請求項２】 前記原水の反応水槽内の滞留時間が少な
   くとも１０分以上好ましくは１０分ないし４０分である
   ことを特徴とする請求項１記載の二酸化マンガンと透過
   膜による溶存マンガン含有水ろ過装置。