JPS5910382A - 水道水中のトリハロメタン及び低沸点有機ハロゲン化合物の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は浄水処理システムの塩素処理工程において、被
処理水中の有機物が塩素及びその塩素により活性化され
た他のハロゲンと反応して生成する、トリハロメタン及
び低沸点有機ハロゲン化合物の除去法に関する。

近年河川・湖沼等の上水源水質の悪化に伴い、浄水場の
塩素処理工程において被処理水中の有機物が注入された
塩素及びその塩素により活性化された他のノ・ロゲンと
反応してトリノ・ロメタン等の有機ハロゲン化合物を生
成することが明らかとなり、これらの化合物は発癌性を
もつものとみなされることから問題となっている。水中
の有機物と塩素等の反応は複雑で有機・・ロゲン化合物
の生成反応を解明することは困難である。また水道水中
の有機ハロゲン化合物は数百から数万種ともいわれ、濃
度と共に全物質を同定することは難しい。

厚生省は一般水道利用者に対する健康障害を懸念し、水
道水中に存在している有機ノ１０ゲン化合物の中で、濃
度・発現頻度及び発癌性等の毒性を考慮して四種類のト
リノ・ロメタン、即ちクロロホルム、シフロモクロ口メ
タン、ジクロロブロモメタン、ブロモホルムの濃度の総
和を年間平均値で０．１ｍｇ／を以下とする暫定基準を
設けると共に、トリハロメタン濃度の高い浄水場では、
低減化措置を講じなければならないことを、昭和５６年
３月に各都道府県知事及び水道事業体に対して通達して
いる。トリハロメタン以外の有機ノ・ロゲン化合物に対
しては現在調査研究が進められており、将来的には全有
機ハロゲン化合物としてその濃度が規制されることが推
測できる。

従来トリハロメタンの除去法としては、粉末活性炭法と
粒状活性炭法が考慮されてきた。しかしこれらの方法に
は以下に述べるような２つの欠点がある。第１の欠点は
除去率が低いということであり、これは単位活性炭あた
りのトリハロメタン吸着量が少ないということｊこ起因
する。第２の欠点は経済的な面である。すなわち活性炭
自体が高価であるのに加えて粉末活性炭法は大量の粉末
活性炭を注入しなければ十分な除去率が得られないため
、処理費が高く、また粒状活性炭法は、活性炭床の破過
時間が短くそのため再生頻度が高くなり、処理費がかさ
むという点である。−刃金有機ハロゲン化合物中の低沸
点のもの全てを総称する低沸点有機ハロゲン化合物の除
去法に関しては、まだ具体的な方法は提示されていない
。

本発明は前記した従来法の欠点を除去し、浄水処理の効
率を高め、その処理費用を低減するとともにトリハロメ
タン及び低沸点有機ハロゲン化合物の優れた除去方法を
揚供することを目的とするものである。

第１図は本発明の方法により、向流凰気液接触次にコン
プレッサ４から供給される空気を流量調節弁５を介して
反応塔１へ導きディフューザ６により被処理水中に散気
させる、勿論この空気中にはトリハロメタン及び低沸点
有機ノ・ロゲン化合物は含まれていない。この曝気効果
により被処理水中に含まれるトリハロメタン及び低沸点
有機ノ・ロゲン化合物は気相へ移行し、これらの化合物
は反応塔の上部に設けた排気ロアを経て、反応塔の外部
に連結しである活性炭吸着装置８へ運ばれこ＼で活性炭
吸着処理により除去され、空気は活性炭吸着装置８に接
続しである排気口９から排出される。一方トリハロメタ
ン及び低沸点有機ノ・ロゲン化合物が気相へ移行した後
の被処理水は反応塔下部の流出口１０から放流される。

活性炭は前記し５− たように液相中ではこれら化合物の吸着能力が低いが、
一般に気相における吸着量は液相における吸着量の１０
倍以上に達する。したがって本発明の如く気相に強制的
に移行されたトリハロメタン及び低沸点有機ノ・ロゲン
化合物は非常に効率よく活性炭吸着除去することができ
る。また気相に移行されたトリハロメタン及び低沸点有
機ハロゲン化合物は活性炭吸着のほかに燃焼分解によっ
ても除去することができる。代表的なトリノ・ロメタン
であるクロロホルムは約４５０℃で分解するからこの温
度に加熱してもよい。一般には約８００℃で有機ハロゲ
ン化合物はほとんど分解される。

具体的な一例として食堂排水に塩素を加え、トリハロメ
タン及び低沸点有機ハロゲン化合物を生成させ、それを
被処理水として、容積２６１の向流式気液接触装置を用
いて、空気で曝気し、気液比を０．４〜１００まで変化
させて処理を行った結果を第２図に示す。第２図は気液
比に対するトリノ・ロメタンを低沸点有機塩素化合物の
除去率を示したものである。第２図かられかるように気
液比６− ６０〜１００でトリハロメタンはほぼ９０％の除去率を
示し、また同様の気液比で低沸点有機ハロゲン化合物は
８０〜８５チの除去率が達成できたことを示している。

こ＼で本発明の有効性を立証するための考察を加える。

第３図は被処理水を気体で曝気するときに生ずる現象の
説明図である。

第３図で反応槽１１には被処理水１２が水面１３まで入
っており、反応槽１の外部から気体をディフューザ１４
により被処理水１２中に散気させると気泡１５を生ずる
。１６は反応槽内の気相部、１７は吸気孔である。

通常希薄溶液が気相と平衡状態にあるときには１、Ｐ＝
ＨＯｗ　　　　　　　　　　　　　　■　　　　゛ここ
でＰ　：液と平衡にある気相中の溶質ガス分圧（ａｔｍ
）ＯＷ：液相中の溶質濃度　　　　（ｋｇｔｎｏｌ／ｉ
ｎすＨ：ヘンリ一定数　　　　　　（ａ　ｔｍｍ”／ｆ
ｎｏ　ｌ）ガス分圧を気相の溶質濃度で表現すると０式
は次式で表わされる。

０ａ＝Ｈ’Ｏｗ　　　　　　　　　（２）こ＼でＣａ：
気相中の溶質濃度（ｋ　ｇｍｏ　ｌ　７ｍ”　）１１′
二ヘンリ一定数（無次元） ある溶質を含む液相を気体で曝気する場合も、第３図に
示す気泡１５と被処理水１２との接触面において次式で
示されるような一般的な気相・液相間の物質移動の関係
式が成り立つ。

Ｎ＝Ｋｏ（Ｏａ−ＯＡ）　　　　　　　＠ここでＮ　　
：液相から気相への溶質移動速度（ｋ　ｇｍｏ　１７ｆ
ｎ”　ｈ　ｒ　）ＫＧ　：総括物質移動係数（ｍ／ｈｒ
）Ｏａ　：被処理水１２の溶質濃度Ｏｗ　（ｋ　ｇｍｏ
　１　／ｍ’　）に平衡な気相中の溶質濃度（０式参照
） ＣＡ　二通気する気体の溶質濃度（ｋ　ｇｍｏ　ｌ　７
ｍ”　）（Ｏａ、−０Ａ）　　は相間の物質移動の推進
力（ｄｒ　ｉｖ　ｉｎｇｆｏｒｃｅ）　　といわれるも
ので、式から明らかなように、０Ｍ１″）値が小さいほ
ど推進力は大きくなり結果的に除去効率は向上する。こ
れがトリハロメタン及び低沸点有機ハロゲン化合物を含
まない気体で曝気するとした理由である。したがって除
去すべき成分を含まねば良いのであるから、水処理の分
野で通常使用されるオゾン化空気等も使用できる。

また式■より液相に同量存在したとしてもヘンリ一定数
Ｈ’が大きい物質はどＣａ値が大きくなるので、（Ｏａ
−Ｏｆ）の値も大となり除去効率が良いことが判る。一
般にトリハロメタンのヘンリ一定数Ｈ′は０．０２４　
（ブロモホルム）〜０．１５２（クロロホルム）である
から、この範囲のＨ′をもつ物質は曝気による除去が期
待できる。

本発明はこのように基本的には気相・液相間の溶質の濃
度勾配に起因する物質移動推進力を応用したものである
。トリハロメタン及び低沸点有機ハロゲン化合物は元来
揮発性のものでありＯＡ−〇の気体で連続して曝気する
ことにより十分これらを除去し得る。

次に曝気槽を減圧してトリハロメタン及び低沸点有機ハ
ロゲン化合物を除去することの有効性について述べる。

曝気槽へ被処理水が流入したのち、第３図における気相
部１６の気圧がＰｌからＰ、に減９− 圧されたとする。この場合第３図の水面１３を介して気
相部１６と被処理水１２の間に、次式で示されるような
気相・液相間の溶質移動推進力が生じる。

ｎ＝’ＫＬ（ＯＬ−ＯＬ′）　　　　　　　　■ここで
ｎ　　：液相から気相への溶質移動速ｖ（ｋｇｍｏｌ、
／ｎ”ｈｒ）ＫＬ　：総括物質移動係数（ｍ／ｈｒ）Ｏ
Ｌ　：圧力Ｐ１　の時の平衡液相溶質濃［ｋｇｍｏｌ／
ｌｒｉすＯＬ′：圧力Ｐ、の時の平衡液相溶質濃度（ｋ
ｇｍｏ　Ｖが）圧力をさげると、式のであられされる気
相中のガス分圧Ｐもさがり、液相中の平衡溶質濃度ＯＷ
も低下してＱ　Ｌ／となる。したがって圧力をさげる前
の濃度ＯＬ　との差の分だけ過剰ζこ溶けていることに
なるので、溶質移動推進力（ＯＬ−ＯＬ’）を生ずる。

０式から明らかなように（ＯＬ−ＯＬ’）が大きい程除
去効率が高くなるが、装置の耐久性・操作性等を考えて
適切な減圧度を決定する必要がある。この減圧状態で曝
気操作をするとＮとｎの両相間推進力の効果が期待でき
る。

以下に従来技術と本発明による方法との経済的−１〇− な面からの比較を行ない、本発明の効果について言及す
る。この比較のために１５万ｍ５／日程度の処理量を有
する浄水場を想定し、設備費ならびに運転管理費の試算
を行ないその結果を第１表に示す。

第　　　１　　　表 、本試算をするに当り設定した仮定と条件を列記すると
下記の如くである。１．施設能力を１５万一／日とした
。２．費用の単価は昭和５４年度の単価を採用した。３
．はぼ７０チのトリハロメタンを除去できる操作条件を
基準とした。４．粉末活性炭注入設備には活性炭混和池
、貯蔵庫、注入設備等を見込みまた維持管理費には活性
炭費、電力費、人件費を含めた。５１粒状活性炭固定床
については既存の砂ろ過電を粒状活性炭ろ過電に改造す
るものとしその改造費を設備費として示した。この場合
の粒状活性炭の層厚は０．８ｍである。内訳として活性
炭抜き出し設備、活性炭貯蔵槽、活性炭再生設備等が含
まれる。運転管理費は活性炭の再生頻度に強く依存して
おりここでは２５日を採用した。

６、向流型曝気塔の設置費用には、予備のコンプレッサ
ーや被処理水の供給ポンプ、処理水の引き出しポンプ等
を含みまた運シ管理費は主に電気代であり、潤滑油化等
も含まれている。

第１表の各プロセスの比較から、粉末活性炭法が最も設
備費が安いが、維持管理費が高いという欠点があり、ま
た粒状活性炭法は設備費が高くこの３者の中では本発明
による向流式曝気法がより安価であることがわかる。

以上述べた如く本発明はトリハロメタン及び低沸点有機
ハロゲン化合物を含む水を、これらの成分を含まない気
体を用いて曝気することによって、トリハロメタン及び
低沸点有機ハロゲン化合物を効率よく除去し、かつ処理
費の低減を可能にしたものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水道原水の浄水処理により生成されたトリハロメタ
   ン及び低沸点有機ハロゲン化合物を含む処理水を気液接
   触装置を用いて曝気し、気体中に強制移行せしめた前記
   トリハロメタン及び低沸点有機ハロゲン化合物を前記処
   理水から除去し、次いで前記気体に無害化処理を施すこ
   とにより、前記トリハロメタン及び低沸点有機化合物を
   除去することを特徴とする水道水中のトリハロメタン及
   び低沸点有機ハロゲン化合物の除去方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、処理水
   を曝気する気体が、少くともトリハロメタン及び低沸点
   有機ハロゲン化合物を含むものでないことを特徴とする
   水道水中のトリハロメタン及び低沸点有機ハロゲン化合
   物の除去方法。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項のいずれかに記
   載の方法において、気液接触装置が減圧容器であること
   を特徴とする水道水中のトリハロメタン及び低沸点有機
   ハロゲン化合物の除去方法。 ４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の方法において、無害化処理が活性炭吸着により行な
   われることを特徴とする水道水中のトリハロメタン及び
   低沸点有機ハロゲン化合物の除去方法。 ５）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の方法において、無害化処理が燃焼分解により行なわ
   れることを特徴とする水道水中のトリハロメタン及び低
   沸点有機化合物の除去方法。