JPH10328677A

JPH10328677A - マンガン除去装置

Info

Publication number: JPH10328677A
Application number: JP9158030A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamada; 裕之山田; Teruhiro Kitazawa; 照啓北沢; Shinichi Yoshikawa; 慎一吉川
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理水中に溶解する溶解性マンガンを効率的
に除去するマンガン除去装置を提供する。【解決手段】マンガン酸化槽１７内には、複数の壁部材
２４、２４…が等間隔で互いに平行に配設される。これ
らの壁部材２４、２４…は、マンガン除去装置１０の内
壁に交互に支持するように千鳥状に配置され、マンガン
酸化槽１７内にクランク状の水路が形成される。各壁部
材２４、２４…の表面には、マンガン砂が担持されてお
り、水路を流れる地下水は、各壁部材２４、２４…のマ
ンガン砂に接触する。このため、地下水に含まれる溶解
性マンガンは、マンガン砂の二酸化マンガンを酸化触媒
として、塩素によって容易に酸化され、二酸化マンガン
が生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マンガン除去装置
に係り、特に被処理水中に溶解する溶解性マンガンを除
去するマンガン除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下水は懸濁物質が比較的少ないことか
ら、地下水を浄化する浄化システムのろ過装置とし通
常、膜濾過装置が使用される。しかし、地下水中には通
常マンガンの含有量が多いため、地下水を浄化して水道
水として使用する場合、水道水中に含まれるマンガン濃
度を水質基準の０．０５ｍｇ／ｌ以下、更には目標値の
０．０１ｍｇ／ｌ以下まで除去する必要がある。

【０００３】従来、マンガン除去装置としては、特開平
７─２４１５６２号公報に示されるマンガン付着透過膜
による膜ろ過装置がある。この装置は、溶解性マンガン
の含有水に塩素を注入後、二酸化マンガンの結晶を付着
させたろ過膜でろ過することにより、溶解性マンガンを
酸化析出させ除去するものである。また、別のマンガン
除去装置としては、特開平７─３９８７２号公報に示さ
れる透過膜を利用した溶解性マンガン含有水ろ過装置が
ある。この装置は、溶解性マンガンの含有水に塩素系酸
化剤を注入後、マンガン砂を敷設し又は二酸化マンガン
を含むスラリーを浮遊させて形成したろ過層を有するろ
過槽を上向流で通過させ、溶解性マンガンを酸化析出さ
せた後に、ろ過膜で除去する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７─２４１５６２号公報の装置は、前記ろ過膜の内部で
マンガンイオンが塩素と接触し、マンガンイオンは、塩
素の酸化力によって二酸化マンガンに酸化される。この
結果、この二酸化マンガンがろ過膜を閉塞させてしま
い、ろ過膜が閉塞することにより、マンガンの除去効率
が低下してしまうばかりでなく、濁質分（ＳＳ）のろ過
効率を低下するという欠点がある。更に、ろ過膜の表面
に二酸化マンガンを付着させているので水との接触回数
が少なく溶解性マンガンの酸化効率が悪いという欠点が
ある。これらの欠点を改善するため、ろ過膜を振動又は
バブリングさせて付着した二酸化マンガンを剥離するこ
とが考えられるが、同時に二酸化マンガン結晶も剥離し
てしまう問題がある。又、ろ過膜の表面に付着すること
ができる二酸化マンガンの量に限界があるためおのずと
溶解性マンガンの酸化量にも限界がある。このため、地
下水の溶解性マンガン濃度に変動がある場合、限界を超
えた分は処理できないという欠点がある。

【０００５】また、特開平７─３９８７２号公報の装置
は、ろ過槽において濁質分や酸化析出した二酸化マンガ
ンがろ過層の流路を塞ぎ圧力損失が増大するため洗浄が
必要という欠点がある。本発明は、このような事情に鑑
みてなされたもので、被処理水中に溶解する溶解性マン
ガンを効率的に除去するマンガン除去装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、被処理水中に溶解する溶解性マンガンを
除去するマンガン除去装置に於いて、マンガン酸化剤を
表面に担持した担持部材を処理槽内に設けると共に、前
記処理槽内の被処理水に乱流を発生させる乱流発生手段
を設け、前記担持部材と前記被処理水を乱流状態で接触
させることを特徴とする。

【０００７】また、本発明は、前記目的を達成するため
に、被処理水中に溶解する溶解性マンガンを除去するマ
ンガン除去装置に於いて、マンガン酸化剤を表面に担持
した複数の壁部材を処理槽内に千鳥状に配置して前記処
理槽内にクランク状の水路を形成し、前記被処理水を前
記水路に所定速度の流速で流して乱流を発生させた状態
で前記被処理水と前記壁部材とを接触させることを特徴
とする。

【０００８】また、本発明は、前記目的を達成するため
に、被処理水中に溶解する溶解性マンガンを除去するマ
ンガン除去装置に於いて、溶解性マンガン酸化剤を表面
に担持した回転円板を処理槽内に回転自在に設け、前記
回転円板を前記被処理水中で所定速度で回転して乱流を
発生させた状態で前記被処理水と前記回転円板とを接触
させることを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、マンガン酸化剤を表面に
担持した担持部材と被処理水を乱流状態で接触させるよ
うにしたので、被処理水に溶解しているマンガンを効率
的に除去できる。乱流を発生させるには、例えば、マン
ガン酸化剤を表面に担持した複数の壁部材を処理槽内に
千鳥状に配置して処理槽内にクランク状の水路を形成
し、被処理水を水路に所定速度の流速で流して乱流を発
生させる。更には、マンガン酸化剤を表面に担持した回
転円板を処理槽内に回転自在に設け、回転円板を被処理
水中で所定速度で回転して乱流を発生させる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係るマンガン除去装置の好ましい実施の形態について詳
説する。図１は、本発明のマンガン除去装置を組み込ん
だ水道水用の地下水浄化システムの構成図である。地下
水浄化システム１１は、主として着水井１２とマンガン
除去装置１０と精密ろ過膜或いは限外ろ過膜を膜とした
膜ろ過装置３４とから構成される。また、マンガン除去
装置１０は、主として、塩素混和槽１６とマンガン酸化
槽１７と凝集槽２２と膜供給槽３０とから構成される。

【００１１】そして、マンガンイオンを含んだ地下水
は、着水井１２からポンプ１４で汲み上げられ、塩素混
和槽１６に供給される。塩素混和槽１６には、次亜塩素
酸ソーダ貯留槽１８からポンプ２０で酸化剤である次亜
塩素酸ソーダが注入される。塩素混和槽１６内の地下水
は、水位が上昇して塩素混和槽１６から溢れると、塩素
混和槽１６と隣接して設けられたマンガン酸化槽１７に
流入する。

【００１２】マンガン酸化槽１７内には、二酸化マンガ
ンで砂の表面を被覆したマンガン砂が担持された後記す
る担持部材が設けられており、地下水は担持部材のマン
ガン砂に接触する。このため、地下水に溶解する溶解性
マンガンは、マンガン砂の二酸化マンガンを酸化触媒と
して、塩素によって容易に酸化され、二酸化マンガンが
生成され、固形化して析出微粒子となる。

【００１３】マンガン酸化槽１７から流出した地下水
は、凝集槽２２に供給される。凝集槽２２には、ＰＡＣ
貯留槽２６から凝集剤としてＰＡＣ（ポリ塩化アルミニ
ウム）がポンプ２８で注入され、このＰＡＣによって、
生成した二酸化マンガンはフロック状に凝集されて沈殿
除去される。この凝集槽２２では、二酸化マンガンの他
に地下水中の濁質分もフロック状に凝集して沈殿する。

【００１４】溶解性マンガンが除去された凝集槽２２内
の地下水は、水位が上がると凝集槽２２から溢れ、隣接
して設けられた膜供給槽３０に流入して貯留される。膜
供給槽３０で貯留された地下水は、ポンプ３２で膜ろ過
装置３４に送られる。膜ろ過装置３４では、凝集槽２２
で沈殿しきれなかった二酸化マンガンの析出微粒子や濁
質分が膜ろ過される。

【００１５】膜ろ過装置３４を通過した浄化処理水は、
処理水槽３６に貯留される。図２は、マンガン除去装置
のマンガン酸化槽１７に配設される担持部材の第１の実
施の形態を説明する説明図である。マンガン酸化槽１７
内には、複数の壁部材２４、２４…が等間隔で互いに平
行に配設される。これらの壁部材２４、２４…は、マン
ガン酸化槽１７の内壁に交互に支持するように千鳥状に
配置され、マンガン酸化槽１７内にクランク状の水路が
形成される。各壁部材２４、２４…の表面には、マンガ
ン砂が担持されており、水路を流れる地下水は、各壁部
材２４、２４…のマンガン砂に接触する。このため、地
下水に含まれる溶解性マンガンは、マンガン砂の二酸化
マンガンを酸化触媒として、塩素によって容易に酸化さ
れ、二酸化マンガンが生成される。

【００１６】このように、地下水中の溶解性マンガンを
二酸化マンガンで酸化する際に、地下水をクランク状の
水路に流し地下水に乱流を発生させる。この乱流によ
り、各壁部材２４、２４…に担持されたマンガン砂との
接触効率がよくなり、酸化速度が大きくなる。水路を流
れる地下水の流速は、地下水の溶解性マンガン濃度の変
動に応じて可変することができる。即ち、地下水の溶解
性マンガン濃度が高ければ、流速を上げて大きな乱流を
発生させることにより酸化効率を高め、逆に地下水の溶
解性マンガン濃度が低ければ、流速を下げて酸化効率を
抑えることによりポンプ動力費を抑える。

【００１７】図３は、マンガン除去装置のマンガン酸化
槽１７に配設される担持部材の第２の実施の形態を説明
する説明図である。マンガン酸化槽１７内には、複数の
回転軸４２、４２…が一定間隔をおいて平行に設けら
れ、各回転軸４２、４２…には回転円板４０、４０…が
所定間隔で並設されている。そして、各回転円板４０、
４０…の表面にはマンガン砂が担持されている。隣り合
う回転軸４２、４２に配設された回転円板４０、４０同
士は、その一部分が交互にかみ合うように位置して交差
領域が形成される。各回転軸４２、４２…は図示しない
駆動手段によって回転駆動され、各回転円板４０、４０
…が回転する。

【００１８】地下水は、マンガン酸化槽１７内の回転円
板４０、４０…間を図中矢印の方向に流れ、地下水に含
まれるマンガンは、回転円板４０、４０…の表面に担持
されたマンガン砂と接触して二酸化マンガンに酸化され
る。このように、地下水中の溶解性マンガンを二酸化マ
ンガンで酸化する際に、回転する回転円板４０、４０…
間に地下水を流すことにより地下水に乱流を発生させ
る。この乱流により、各回転円板４０、４０…に担持さ
れたマンガン砂との接触効率がよくなり、酸化速度が大
きくなる。

【００１９】回転板４０の回転速度は、地下水の溶解性
マンガン濃度の変動に応じて可変することができる。即
ち、地下水の溶解性マンガン濃度が高ければ、回転速度
を上げて大きな乱流を発生させることにより酸化効率を
高め、逆に地下水の溶解性マンガン濃度が低ければ、回
転速度を下げて酸化効率を抑えて回転動力費を低減す
る。

【００２０】

【実施例】図４は、第１の実施の形態で説明したマンガ
ン酸化槽を使用して、マンガン含有地下水のマンガン除
去性能を試験したものであり、乱流の程度を示すレイノ
ルズ数と溶解性マンガン濃度との関係を示した図であ
る。壁部材と地下水との接触時間を３分、９分、１８分
と変化させたもので、溶解性マンガン濃度が０．０９ｍ
ｇ／ｌの原水を処理した。その結果、レイノルズ数８０
００では接触時間３分で０．０６ｍｇ／ｌ、９分で０．
０４５ｍｇ／ｌ、１８分で０．０２ｍｇ／ｌであり、レ
イノルズ数２４０００では接触時間３分で０．０４４ｍ
ｇ／ｌ、９分で０．０１８ｍｇ／ｌ、１８分で０．００
７ｍｇ／ｌまで低下した。レイノルズ数３６０００では
接触時間３分で０．０１６ｍｇ／ｌ、９分と１８分では
０．００１ｍｇ／ｌまで低下した。この結果から、溶解
性マンガンの酸化速度はレイノルズ数、即ち乱流の程度
に影響されることが実証された。

【００２１】図４から、水道水としてのマンガン含有基
準（０．０５ｍｇ／ｌ以下）をクリアーするための接触
時間（ｔ）とレイノルズ数（Ｒｅ）との関係をみると、
接触時間（ｔ）３分の場合はレイノルズ数（Ｒｅ）が約
１８０００、接触時間（ｔ）９分の場合はレイノルズ数
（Ｒｅ）が約７０００、接触時間（ｔ）１８分の場合は
レイノルズ数（Ｒｅ）が約４０００であり、これ以上で
あればよい。この時、接触時間（ｔ）とレイノルズ数
（Ｒｅ）との積（ｔ×Ｒｅ）は、接触時間（ｔ）３分の
場合は約５４０００、接触時間（ｔ）９分の場合は約６
３０００、接触時間（ｔ）１８分の場合は約７２０００
である。これから、マンガン含有基準（０．０５ｍｇ／
ｌ以下）をクリアーするには、接触時間（ｔ）とレイノ
ルズ数（Ｒｅ）との積（ｔ×Ｒｅ）を７２０００以上と
すればよいことがわかる。

【００２２】また、水道水としてのマンガン含有量の目
標値（０．０１ｍｇ／ｌ以下）をクリアーするための接
触時間（ｔ）とレイノルズ数（Ｒｅ）との関係をみる
と、接触時間（ｔ）９分の場合はレイノルズ数（Ｒｅ）
が約３００００、接触時間（ｔ）１８分の場合はレイノ
ルズ数（Ｒｅ）が約２００００であり、これ以上であれ
ばよい。この時、接触時間（ｔ）とレイノルズ数（Ｒ
ｅ）との積（ｔ×Ｒｅ）は、接触時間（ｔ）９分の場合
は約２７００００、接触時間（ｔ）１８分の場合は約３
６００００である。これから、マンガン含有量の目標値
（０．０１ｍｇ／ｌ以下）をクリアーするには、接触時
間（ｔ）とレイノルズ数（Ｒｅ）との積（ｔ×Ｒｅ）を
３６００００以上とすればよいことがわかる。

【００２３】本実施例では、第１の実施の形態のマンガ
ン酸化槽での結果を示したが、回転円板を用いた第２の
実施の形態のマンガン酸化槽の場合においても、同様の
結果であった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、処理槽内にマンガン酸
化剤を表面に担持した担持部材と、被処理水に乱流を発
生させる乱流発生手段とを設けたことにより、マンガン
酸化剤を表面に担持した担持部材と被処理水が乱流状態
で接触し、被処理水に溶解している溶解性マンガンを効
率的に酸化除去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマンガン除去装置を組み込んだ水道水
用の地下水浄化システムの構成図

【図２】マンガン酸化槽の第１の実施の形態を説明する
説明図

【図３】マンガン酸化槽の第２の実施の形態を説明する
説明図

【図４】第１の実施の形態で説明したマンガン酸化槽を
使用して、マンガン含有地下水のマンガン除去性能を試
験したものであり、レイノルズ数と溶解性マンガン濃度
との関係を示した図

【符号の説明】

１０…マンガン除去装置１１…地下水浄化システム１２…着水井１６…塩素混和槽１７…マンガン酸化槽１８…次亜塩素酸ソーダ貯留槽２２…凝集槽２４…壁部材２６…ＰＡＣ貯留槽３０…膜供給槽３４…膜ろ過装置３６…処理水槽４０…回転円板４２…回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水中に溶解する溶解性マンガンを除
去するマンガン除去装置に於いて、マンガン酸化剤を表面に担持した担持部材を処理槽内に
設けると共に、前記処理槽内の被処理水に乱流を発生さ
せる乱流発生手段を設け、前記担持部材と前記被処理水
を乱流状態で接触させることを特徴とするマンガン除去
装置。
【請求項２】被処理水中に溶解する溶解性マンガンを除
去するマンガン除去装置に於いて、マンガン酸化剤を表面に担持した複数の壁部材を処理槽
内に千鳥状に配置して前記処理槽内にクランク状の水路
を形成し、前記被処理水を前記水路に所定速度の流速で
流して乱流を発生させた状態で前記被処理水と前記壁部
材とを接触させることを特徴とするマンガン除去装置。
【請求項３】前記被処理水中の溶解性マンガン濃度に応
じて前記被処理水の流速を可変することを特徴とする請
求項２のマンガン除去装置。
【請求項４】被処理水中に溶解する溶解性マンガンを除
去するマンガン除去装置に於いて、溶解性マンガン酸化剤を表面に担持した回転円板を処理
槽内に回転自在に設け、前記回転円板を前記被処理水中
で所定速度で回転して乱流を発生させた状態で前記被処
理水と前記回転円板とを接触させることを特徴とするマ
ンガン除去装置。
【請求項５】前記被処理水中の溶解性マンガン濃度に応
じて前記回転円板の回転速度を可変することを特徴とす
る請求項４のマンガン除去装置。
【請求項６】溶解性マンガン濃度０．０５ｍｇ／ｌ以下
をクリアーするには、前記マンガン酸化剤を表面に担持
した部材と前記被処理水の接触時間（ｔ）とレイノルズ
数（Ｒｅ）との積（ｔ×Ｒｅ）を７２０００以上とする
ことを特徴とする請求項１、２又は４のマンガン除去装
置。
【請求項７】溶解性マンガン濃度０．０１ｍｇ／ｌ以下
をクリアーするには、前記マンガン酸化剤を表面に担持
した部材と前記被処理水の接触時間（ｔ）とレイノルズ
数（Ｒｅ）との積（ｔ×Ｒｅ）を３６００００以上とす
ることを特徴とする請求項１、２又は４のマンガン除去
装置。