JPH1199389A - 有機成分とマンガンを含む水の処理方法 - Google Patents

有機成分とマンガンを含む水の処理方法

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JPH1199389A
JPH1199389A JP26369497A JP26369497A JPH1199389A JP H1199389 A JPH1199389 A JP H1199389A JP 26369497 A JP26369497 A JP 26369497A JP 26369497 A JP26369497 A JP 26369497A JP H1199389 A JPH1199389 A JP H1199389A
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manganese
water
membrane
organic component
membrane separation
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JP26369497A
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English (en)
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Ichiro Sumita
一郎 住田
Shigeki Sawada
繁樹 澤田
Hisamichi Ariga
久道 有賀
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機成分とマンガンが共存する水を、NF膜
により、その有機物除去性能とマンガン除去性能の両機
能を有効利用して効率的に処理することにより高水質処
理水を得る。 【解決手段】 有機物とマンガンを含む原水を空気酸化
装置1で空気酸化して溶存マンガンを不溶化して不溶物
を除去し、pH調整後NF膜分離装置5で残留マンガン
と有機成分を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地下水、湧水等
の、主にフミン酸などの有機物質とマンガンとが共存す
る水を効率的に処理する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】用水中に含まれる有機物は、例えば、水
道水の場合には消毒剤として注入された塩素と反応して
トリハロメタンに代表される消毒副生成物を生成するこ
とから、浄水処理工程で除去することが重要視されてい
る。この有機物の除去に関して、従来の凝集・沈殿・砂
濾過では処理能力に限界があることから、近年では、汚
染の進んだ原水に対してオゾン・活性炭処理による高度
処理が導入されつつある。また、オゾン・活性炭処理と
精密濾過(MF)膜や限外濾過(UF)膜を組み合わせ
た処理装置も導入されている。
【0003】また、近年、有機物のうちトリハロメタン
生成の原因の一つとされるフミン酸を完全に除去できる
ナノ濾過(NF)膜が注目されている。NF膜はオゾン
・活性炭処理に比較して、処理装置を簡素にできるとい
う利点があり、また、逆浸透(RO)膜よりは劣るが、
イオン性の物質の除去も可能であるため、硬度処理やマ
ンガン処理等への適用も期待されている。
【0004】一方、マンガンを含有する水は着色障害を
おこすことから、特に用水系においてその除去が重要視
されている。従来、マンガンの除去方法としては、溶解
性のMn2+を酸化し、不溶性の二酸化マンガン(MnO
4)として除去する方法が最も一般的である。Mn2+
酸化法としては、実用段階にあるものとして、塩素を酸
化剤とし、水和二酸化マンガンを自触媒とする接触酸化
法(通称マンガン砂法)と、過マンガン酸カリウムを酸
化剤とする凝集沈殿法とがある。
【0005】なお、マンガンを酸化する方法としては、
空気酸化による方法もある。この場合、装置としては曝
気装置を設置するのみでよく、簡素化が図れるが、マン
ガンの空気による酸化速度は遅いため、実用性の面から
は有利な方法とは言い難い。このため、従来において
は、マンガンの除去法としては塩素酸化による接触酸化
法等が主流とされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記接触酸化法は、マ
ンガンの処理法としても最も実用的な方法ではあるが、
マンガンの酸化剤として注入された塩素と水中の有機物
との反応でトリハロメタンを生成するという問題があ
る。
【0007】一方、NF膜は、消毒副生成物の原因とな
るフミン酸などの有機物質をほぼ完全に除去しうる利点
を有し、また、硬度成分やマンガンを除去する能力も併
せ持つが、原水中に有機物質とマンガンとが共存する場
合、特にそのマンガン濃度が高い場合には、NF膜のみ
の処理では、有機物質の除去はできるが、マンガンを高
度に除去し得ない。
【0008】即ち、NF膜により有機物とマンガンを含
む原水を処理すると、有機物に対しては95%以上の除
去率が得られるが、マンガンの除去率は90%程度であ
るので、マンガンが比較的高濃度に含まれている原水の
場合はマンガンが残留し、規制値(0.01mg/L以
下)を満足することができない。
【0009】このため、NF膜の適用はマンガン濃度が
低い場合に限られるか、或いは、予め塩素系酸化剤を用
いる接触酸化法によってマンガンを不溶化し、NF膜濾
過の前段でマンガン濃度を規制値以下とし、NF膜では
有機物のみを除去するようにしているのが現状である。
【0010】しかし、NF膜の前段で接触酸化する方法
では、NF膜の有するマンガン除去性能を有効に利用で
きない上に、トリハロメタンが生成する恐れがある。ト
リハロメタンが生成した場合、その後にNF膜処理を行
っても、NF膜ではトリハロメタンを除去し得ず、処理
水にトリハロメタンが残留することになる。
【0011】本発明は上記従来の問題点を解決し、有機
成分とマンガンが共存する水を、NF膜により、その有
機物除去性能とマンガン除去性能の両機能を有効利用し
て効率的に処理することにより高水質処理水を得る方法
を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の有機成分とマン
ガンを含む水の処理方法は、有機成分とマンガンを含む
水の処理方法において、該水をアルカリ性条件において
空気酸化し、生成した不溶性マンガンを分離し、分離水
をナノ濾過膜により膜分離処理することを特徴とする。
【0013】本発明では、空気酸化により原水中の溶存
マンガンを不溶化し、不溶化したマンガンを分離した
後、NF膜による膜分離処理を行う。
【0014】一般に、空気酸化は塩素酸化に比べ、マン
ガンの除去効率は若干劣るが、塩素を使用しないので、
原水中に有機物が共存していてもトリハロメタンが生成
することはない。この空気酸化では溶存マンガンが残留
することになるが、後段のNF膜により有機成分と共に
残留マンガンを膜分離することができるので、これらを
規制値以下にまで処理することができる。
【0015】本発明ではマンガン除去の観点からは塩素
酸化より効果が劣る空気酸化を使用するが、トリハロメ
タンを生成させることはなく、また、空気酸化とNF膜
の併用により、NF膜の機能を有効に利用して、マンガ
ンを高度に除去できると共に有機成分もNF膜でほぼ完
全に除去することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0017】図1は本発明の有機成分とマンガンを含む
水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【0018】この方法では、有機成分とマンガンを含有
する原水を、まず空気酸化装置1に導入して、アルカリ
性条件下に空気曝気を行って、溶存マンガンを不溶化す
る。この空気酸化のpHは8.5〜10が好ましい。マ
ンガンはアルカリ性側において不溶化が促進され、特に
pH8.5〜10の範囲では不溶化効果が高いため、効
率的な処理を行える。なお、pH調整のためのアルカリ
としてはNaOH等の一般的なアルカリ剤を用いること
ができる。
【0019】空気酸化における空気との接触方法として
は空気との効率的な接触が図れる方法であれば良く、図
示の如く、水槽内に空気を散気する方法の他,気液接触
塔に原水を散水する方法でも良く、また機械曝気でも良
い。
【0020】この空気酸化の際には、凝集剤、例えば鉄
塩、アルミニウム塩等の無機凝集剤を添加しても良く、
凝集剤の添加により、マンガンの不溶化促進効果と不溶
化粒子の粗大化効果を得ることができる。
【0021】凝集剤の添加濃度はマンガン含有量等によ
っても異なるが、一般的な水道原水の処理であれば5〜
100mg/L程度とされる。
【0022】この空気酸化による不溶化凝集処理水は、
次いで砂濾過塔2に通水され、不溶化したマンガン粒子
や懸濁物質が除去される。このように不溶化したマンガ
ン粒子や懸濁物質を分離除去することにより、後段のN
F膜分離装置5への懸濁物質の流入を阻止してNF膜の
ファウリングを防止することができる。
【0023】砂濾過塔2の形状や運転条件は、不溶化し
たマンガン粒子や懸濁物質を効率的に除去してNF膜分
離装置5への流入を防止し得るものであれば良く、特に
制限はない。
【0024】なお、この固液分離手段としては、砂濾過
塔の他、MF膜やUF膜による膜分離装置を採用しても
良い。
【0025】前述の如く、空気酸化による不溶化では、
原水中の溶存マンガンを高度に除去し得ず、マンガン規
制値を満足できない。
【0026】従って、本発明では、更にNF膜分離処理
して有機成分と共にマンガンを高度に除去するが、この
NF膜分離処理に先立ち、pH調整槽3でアルカリ性の
水をpH7以下、好ましくはpH6〜5にpH調整す
る。
【0027】即ち、後段のNF膜分離装置5において
は、流入水が透過水と濃縮水とに分離されるが、濃縮水
のpHが上昇すると原水中に含まれるFe,Mn,Ca
などの金属やシリカが析出し、スケール障害を起こす恐
れがある。このため、pH調整を行って弱酸性とするこ
とにより、このようなスケール障害を防止する。このp
H調整に用いる酸としては、H2 SO4等の一般的な酸
性薬剤を用いることができる。
【0028】pH調整槽3のpH調整水は次いでポンプ
4により、NF膜分離装置5に送給され、原水中の有機
成分と残留マンガンを含むイオン性物質が膜分離され
る。
【0029】NF膜は、比較的低脱塩率のRO膜であ
り、ルーズRO膜と称されるものである。通常、塩類を
できるだけ除去する場合に使用するRO膜は高脱塩率の
RO膜であり、脱塩率は95%以上であるのに対し、N
F膜は脱塩率90%前後以下、例えば、30〜90%程
度である。
【0030】NF膜の素材やNF膜分離装置の形態等
は、通常のRO膜やRO膜装置と同様である。本発明に
おいて使用されるNF膜分離装置3は、RO膜分離装置
と同様、平膜型、管状型、中空糸型など任意の膜形式で
良く、また、処理対象水を膜分離装置に加圧供給して透
過水を得る加圧型膜分離装置でも、処理対象水中に膜分
離装置を浸漬して透過水を吸引する吸引型膜分離装置で
あっても良い。
【0031】NF膜分離処理の圧力差(原水側圧力と透
過水側圧力との差;有効差圧)は、除去対象物の濃度に
もよるが、一般に、水道原水の処理では、通常、0.2
〜1MPa(約2〜10気圧)程度である。
【0032】NF膜分離装置5の膜分離水(透過水)
は、処理水として系外へ排出される。
【0033】このように、原水中の溶存マンガンを、ま
ず、塩素系酸化剤を用いない空気酸化により不溶化して
その大部分を除去し、その後NF膜で有機成分を除去す
ると共に残留するマンガンを除去することにより、塩素
系酸化剤添加によるトリハロメタン等の副生といった弊
害を引き起こすことなく、有機成分及びマンガンが共に
高度に除去された良好な水質の処理水を得ることができ
る。
【0034】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
【0035】実施例1 図1に示す本発明の方法に従って、原水の処理を行っ
た。この原水のマンガン含有量及びTHMFP(トリハ
ロメタン生成能:水中の有機物に起因するトリハロメタ
ンの所定時間後生成濃度)は表1に示す通りである。
【0036】原水は空気酸化装置1で凝集剤として塩化
鉄5mg−Fe/Lを添加すると共に、NaOHでpH
9に調整しながら、空気曝気を行って空気酸化した(曝
気量0.5m3/h、滞留時間15分)。この空気酸化
の処理水を砂濾過塔2に通水LV5m/hrで通水し、
砂濾過塔2の流出水をpH調整槽3でH2 SO4により
pH6に調整した。このpH調整水をNF膜分離装置5
で膜分離処理した。NF膜分離装置5は有効差圧0.4
MPa、フラックス0.5m3/m2/day、回収率6
5%で運転した。用いたNF膜は脱塩率85%のフルー
ドシステム社製のTFCS型膜である。
【0037】砂濾過水(砂濾過塔の流出水)及び処理水
(NF膜分離水)の水質は表1に示す通りであり、本発
明によれば、NF膜分離で原水中の有機成分と空気酸化
の残留マンガンが高度に除去されることがわかる。ま
た、塩素酸化を行わないため、トリハロメタン生成の問
題もない。
【0038】
【表1】
【0039】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の有機成分と
マンガンを含む水の処理方法によれば、有機成分の除去
性能が著しく高く、処理装置を簡素化することができる
上に、イオン性物質の除去にも有効なNF膜の機能を有
効に利用して、原水中の有機成分及びマンガンを効率的
に処理することができる。
【0040】本発明の有機成分とマンガンを含む水の処
理方法は、特に、フミン酸などの有機成分とマンガンが
共存する地下水や湧水などの処理に有効であり、清澄度
の高い浄水を効率的に得ることが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機成分とマンガンを含む水の処理方
法の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
1 空気酸化装置 2 砂濾過塔 3 pH調整槽 4 ポンプ 5 NF膜分離装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C02F 1/74 C02F 1/74 Z

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機成分とマンガンを含む水の処理方法
    において、 該水をアルカリ性条件において空気酸化し、生成した不
    溶性マンガンを分離し、分離水をナノ濾過膜により膜分
    離処理することを特徴とする有機成分とマンガンを含む
    水の処理方法。
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