JPS5939384A - 水道原水の処理方法 - 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】 この発明は浄水場の水道原水の処理工程において生成し
、水道水中食まれるトリハロメタン等の有機ハロゲン化
合物の生成防止を目的とした水道原水の処理方法に関す
る。

近年、水道水源における水質汚濁の進行及び水質分析技
術の進歩に伴い、従来水道水から検出さｉｔなかったト
リハロメタン等の有機ハロゲン化合物の存在が明らかに
なり、こ扛らの有機ハロゲン化合物は発ガン物質とみな
さｎることがらその生成防止対策が早急に望ま１１てい
る。一般に、トリハロメタン等の有機ハロゲン化合物は
、現在水道原中に含まれていることは殆どなく、浄水場
の処理工程において生成し、水道水中に存在するもので
ある。第１図は浄水場の一般的な浄水処理工程を示した
ものであり、第１図全角いて浄水処理工程における有機
ハロゲン化合物の挙動について以下に説明する。水道原
水は、まず前塩素処理工程にお・いて、塩素注入により
消毒処理を施さ几ると共に原水中の鉄、マンカンは酸化
処理される。浄水処理工程における廟機ハロゲン化合物
、特に有機塩素化合物の生成ルの大部分は、このＡｉＪ
塩累処理工程において注入塩素の一部が原水中の有機物
と反応して生成することが明らかになっている。

同、水道原水中に臭素イオン等のノ・ロゲンイオンが共
存している時には、前述のノ・ロダン−１オンに注入塩
素により酸化及び活性化さｆ’Ｌ次、ｄ１１ハロケン酸
或は次亜ハロゲン酸イオンとなった後迅速に原水中の有
機物と反応して種々の有機ハロゲン化合物を生成する。

前塩素処理を施さｎｆｃ被処理水は。

次に凝集沈殿処理工程に流入して凝集剤の注入をうけて
凝集フロックを生成すると共に、前記前塩素処理工程で
生成した鉄マンカン酸化物を凝集フロック内に吸着また
は付着せしめた後、濾過処理工程で固液分離処理をうけ
る。従って、凝集沈殿と濾過処理工程では、被処理水中
の懸濁性有機物で生成した有機ハロゲン化合物の除去は
殆ど期待できない。被処理水は濾過処理工程をへた後、
最後に後塩素処理工程で再度消毒処理を施さｆしてがら
、水道水として各家庭及び事業所等に配水される。濾過
処理工程を終了した時点での被処理水中の有機ハロゲン
化合物濃度は、後塩素処理工程で若干増加する傾向にな
る。

以上、第１図を用いて、一般的な浄水処理工程における
有機ハロゲン化合物の挙動について述べてきたが、水道
水の有機ハロゲン化合物の問題は。

浄水処理工程においてこれまで必須とされてきた塩素処
理工程に起因するだりに状況は重大である。

然も、前述のように有機ハロゲン化合物の生成反応は共
存ハロゲンイオンの影Ｗ全うける等複雑であり、−また
水道水中に存在している有機ハロゲン化合物は数自から
数万種ともいわれ、そｒｔらの全ての有機ハロゲン化合
物を固定することは生成反応機構を完全に解明すること
と併せて困カ１１である。

一方、多くの研究機関の調査結果から、水道水中に存在
する有機ハロゲン化合物の含有濃度及び発現頻度を比較
すると、４釉類のトリハロメタン、即チ、クロロホルム
Ｃ１１Ｃ１，、ブロモジクロロメタｙ　ＣＨＣ１２Ｂ　
ｒ　、ジブロモクロロメタンＣＨＣｔ１３ｒ、　。

ブロモホルムＣＨＪ３ｒ、ｌが対象物質として垂真であ
ることが判明してきた。厚生省においては、このような
状況を勘案すると共に水道利用者の健康分室るという見
地から、昭和５６年３月に「水道におけるトリハロメタ
ン対策について」を各都道府県知事に通達している。そ
の内容は、４種類の総トリハロメタン＃度の暫定基準９
年間平均値Ｏ１ｍ　ｇ／Ｌ以下を設けると共に、総トリ
ハロメタン濃度の高い浄水場においては、低減Ｎ置を講
するよう指示している。更に低減方法としては、塩素処
理によって生成したトリハロメタンを除去する方法、ト
リハロメタン前駆有機物を予め低減する方法及び塩素の
代替消毒剤としてのオゾン等の利用があげらｎている。

ところで、トリハロメタンの生成反応における共存臭素
イオンの影響に関する調査結果から、臭素イオンを含有
している水道原水の塩素処理によるトリハロメタン生成
量は、塩素注入率一定条件下で、臭素イオンを含有して
かない水道原水の塩素処」」の場合に比較して多くなる
ことが判明した。

尚、このような傾向は、塩素以外のハロゲンイオン、例
えばヨウ素イオン共存時に前記４種のトリハロメタン以
外の有機ハロゲン化合物の生成量が増加することと同様
である。原因としては、注入塩素の他に注入塩素により
活性化された次亜臭素酸及び次亜臭素酸イオン、一般時
には次亜ハロゲン酸及び次亜ハロゲン酸イオンが水道原
水中の有機物と容量に反応してトリハロメタン或いはト
リハロメタン以外の有機ハロゲン化合物を生成するため
である。従って、水道原水中に多量の臭素イオンが含有
されている浄水場、即ち河口近くに位置している浄水場
、河口近くの河川、湖沼から取水している浄水場、離島
の浄水場では水道原水に海水中の臭素イオンの混入が避
けらｎず、トリハロメタン対策に苦慮している。

水道水中のトリハロメタンは、前述の如く、大部分け…
ｆ塩素処理工程で生成するものであり、トリハロメタン
生成量の低減化を目的として臭素イオンの除去をはかる
場合には、前塩素処理工程の前に臭素イオン除去工程を
設けなければならない。

この種の臭素イオンの除去方法としてイオン交換法が知
られているが、イオン交換法は水道原水のように比較的
高濃度の有機物が共存している場合には、イオン交換樹
脂の目づまシを生じ再生頻度が多くなり、経済的でない
。他に、活性炭吸着法もあげられるが、イオン交換法と
同様に経済的でないと共に、イオン交換法に比較して除
去率が低いという問題を有している。以上よυ前塩素処
理工程の前に水道原水中の臭素イオンを除去し、トリハ
ロメタン生成量°の低減をはかる方法は実用的でなく、
臭素イオンの問題はトリハロメタン低減施策の中で浄水
処理工程全体を考慮して取り扱わなけＪしばならないと
いえる。

そこで、次にトリハロメタン低減施策の面から臭素イメ
ンの問題を検討する。まず、塩素処理により一旦生成し
たトリハロメタンを除去する方法は、第１図に示す水道
原水１を前塩素処理しく２）。

凝集沈殿処理３．濾過処理４後塩素処理５の後各家庭的
に配水する（６）浄水処理工程において、濾過処理工程
４の後に活性炭処理工程を設けることによりトリハロメ
タンの除去をはかるものであるが。

活性炭のト１１ハロメタン吸着容剛゛が小さく、活性炭
の交換、再生頻度が多くなることから経済的でない。次
にトリハロメタン前駆有機物を除去或いは塩素の代替消
青剤を使用する方法としてＦｉ、オゾン法と活性炭吸着
法の組み合せ法が知られている。第２図は、第１図に示
した一般的な浄水処理工程において、前塩素処理工程（
２）を廃止し、オゾン処理工程２１と活性炭処理工程２
２を設けた浄水処理工程の一例である。

水道原水は、まずオゾン処理工程２】においてオゾンと
気液接触反応して消毒処理ｆ：施されると共に、水道原
水中の鉄、マンガンの酸化及び有機物の分解、低分子化
がほからｎる。オゾン処理を施された被処理水は５次に
第１図の如く凝集沈殿処理３及びｒ過処理４をうけた後
、活性炭処理工程２２に流入する。活性炭処理工程２２
では、トリハロメタン前駆有機物である中、低分子有機
物を吸着除去するものである。最後に被処理水は後塩素
処理工程５において少量の塩素注入により再び消毒処理
を施された後、水道水として配水さ几る（６）。

岡、後塩素処理工程５においてトリハロメタンが生成す
るが、被処理水中のトリハロメタン前駆有機物の濃度が
低く、また塩素注入率が少ないので、トリハロメタン生
成量は僅かである。第１図に比較して第２図の浄水処理
工程は、臭素イオン全含有しない水道原水を対象とした
場合には、トリハロメタン生成量の太ＩＪな低減がはか
れるという利点をもっている。しかしながら多量の臭素
イメンを含有した水道原水の浄水処理においては。

臭素イオンがオゾン処理工程において活性化された後、
トリハロメタン前駆有機物と反応してトリハロメタンを
生成するという欠廃がある。

この発明は上述の欠点を取り除き、より効果釣具つ簡易
な水道原水の処理方法を提供することを目的とする。オ
ゾンと臭素イオン等のハロゲンイオンの反応に着目する
と、特に前記臭素イオン濃度は海水及び風送塩の影響を
うけることから、海水中の比較的含有率の高い塩素イオ
ン、臭素イオン、ヨウ素イオンについてオゾンとの反応
性について着目すると、ヨウ素イオンが最も容易に反応
し、次いで臭素イオンが反応し、塩素イオンは一般的な
東件下では反応しにくいことが知られている。更に、３
種のハロゲンイオンについて海水中の含有率を比較する
と、最もオゾンと反応し易いヨウ素イオン含有率が一番
低く、塩素イオン含有率が最も高いという傾向をもって
いる。この発明においては、海水に起因する水道原水中
の臭素イオン濃度の検出値に基づいて、前記水道原水に
添加するオゾン注入率を制御することにより、オゾン処
理工程におけるトリハロメタンの生成を抑制しようとす
るものである。

以下にこの発明の実施例に基づいて１発明の内容を詳細
に説明する。第３図及び第４図は、この発明の原理図を
示し、たもので、第２図のオゾン処理工程部分に相当す
るものである。まず、第３図においては、水道原水３１
は臭素イオン濃度検出器３２により原水中の臭素イオン
濃度を検出された後、オゾン反応槽３３に流入する。オ
ゾン反応槽３３では臭素イオン濃度検出値に基づき演算
器３４によりオゾン注入率が決定された後、オゾン発生
機３５から所定旬のオゾンがオゾン反応槽３３底部に設
置したオゾン散気管３６を介して送気され、気液接触反
応処理を行う。オゾン反応槽３３でオゾン処理をうけた
被処理水は１次に第２図の凝集沈殿処理工程に流入し以
降の処理を施される。

一方、第４図は第３図を拡張したものであり第３図のオ
ゾン処理におけるトリハロメタン生成量は水道原水の初
期Ｐ　Ｈに関連することに着目し、て水道原水をオゾン
処理以前に弱酸性のＰＨ６，０〜６．５程度となるよう
にＰＨ調整機能を有し、たものである。水道原水３１は
ＰＨ調整槽３７において、　ＰＩ（調整剤槽３８，３９
から調整薬剤を添加することによりＰ　）Ｉ調整処理を
施される。調整剤槽３８Ｆｉ酸性の薬剤をｎ周整剤槽３
９ｉｊ：アルカリ性の薬剤を貯蔵している。水道原水３
１はＰ　Ｈ調整処理をうけた後、第３図及び第２図と同
様の処理を施される。尚、第４図における図中の番号は
ＰＨ調整槽３７とＰ　１１調整薬剤槽３８．３９以外は
第３図と同様である、臭素イオンを含有した水道原水の
オゾン処理におけるＰＨ調整処理の効果は、臭素イオン
濃度が高い程顕著である。また、第３図と第４（３）に
おける臭素イオン＃度検出器３２は、イオン電極型のも
のを標準として用いるが、勿論他に臭素イオン濃度を正
確に測定できるものは使用可能である。

次にこの発明の実施例としての処理結果の一例を第５図
に示す。第５図ｃノ、、臭素イオンと共にトリハロメタ
ン前駆有機物であるフεン質を多く含有した水道原水の
オゾン処理において、弱酸性にＰ　Ｈを調整した場合と
無ｒＪ＠整の場合の原水中の臭素イオン濃度に対するオ
ゾン注入率比とトリノ・ロメタン生成量の関係を示した
ものである。第５図では、臭素イオン濃度に対するメゾ
ン注入率比を所定の値以下、即ち被処理水のＰ　Ｊ−１
無調整である場合ＩＩ′ｉ０．８以下、ＰＩＩ６［調整
処理した場会ハ。

０．７以下に制御することによりオゾン処理におけるト
リハロメタンの生成を防止できる。−またトリハロメタ
ンの生成量を０．ＩＯ＋ｎｇ／を以下にするためにれ、
臭素イ１ン濃度に対するヨゾン注入率比を１．１以下に
制御す第１．ばよいことがわかる。’Ｊに、被処理水を
予め弱酸性にＰ　１４調整処理を施すことによシトリハ
ロメタン生成り：を抑制できることを表わしている。■
＝１．第１．において、水道原水中の臭素イオン濃度が
低い場合には、臭素イオン濃度に対するオゾン注入率は
相対的に高くなり、トリハロメタン生成量が増大する危
険性があるが、原水中の臭素イオンのトリハロメタンへ
の変換率は低いことから、そうした問題は生じない。水
道原水中の臭素イオンのトリハロメタンへの変換率は共
存トリハロメタン前駆有機物の種類及び濃度にも関連す
ることから一概にはいえないが、はぼ１〜１０チ程度と
考えてよい。原水中の臭素イオン濃度的１　ｍｇ／を以
下の場合には、トリハロメタン生成量が低いことから、
オゾン注入率を臭素イオン濃度により正確に制御しなく
てもトリハロメタン濃度を低レベルに維持できる。

以上のように、この発明によれば１通常の浄水処理工程
ニトリハロメタン低減化を目的としてオゾン処理工程と
活性炭処理工程を導入した浄水処理工程において、臭素
イオンを含有した水道原水を対象とする場合に、オゾン
処理のオゾン注入率を原水中の臭素イオン濃度の検出値
に基づき制御する機能をもたせ、更に臭素イオンの高濃
度の場合にはＰＪ−整処理工程を設けることより、トリ
ハロメタン生成ｔｉ抑制し、水道水中のトリノ・ロメタ
ン濃度を低レベルに維持できると共に上ｎ己浄水処理工
程における安定な処理成績を初めて再書しにするという
優１また効果がある。

以上、この発明の内容について、主として第２図の一般
的な浄水処理工程の中のオゾン処理工程に関して述べて
きたが、オゾン処理の実際の浄水処理プロセスへの適用
にあたって鵬第２図以夕ｔの第６図、第７図及び第８図
のような配列をもつ浄水処理工程のオゾン処理において
も十多）応用できる。伺、第６図と第７図の浄水処理工
程は、メーゾン処理工程２１で消毒処理を施い凝１沈ｙ
々処理３．活性炭処理６１（第６図のみ）を１１つた後
。

中間塩素処理工程６２でアンモニア性窒素の自υイし処
理を行い、後塩素処理工程５１Ｃおける塩素注込率の維
持管理を容易Ｋ　Ｌようとするものであり、アンモニア
性窒素濃度の高い水道原水を対象と−ｒる浄水場に適し
ている。なお、第６図におい−ｒＦ、ｔ。

中間塩素処理６２？後に、凝集処理６３力；ｊ車力１１
さｎる。一方％第８図の浄水処理工程は、予めトリハロ
メタン前駆有機物を凝集沈殿処Ｊｌ工程３で可能な限シ
除去した後、オゾン処理工程８１で消毒処理を実施する
ものであり、比較的高分子量のトリハロメタン前属有機
物濃度の高い水道原水を対象とする浄水場にｔよ適して
いるが、鉄、マンカンの処理性が劣るという欠点がある
。また、この発明は上述の第６１図から第８図の浄水処
理工程におけるトリハロメタン低減措置として応用でき
る他に、１１１述の如く海水及び産業排水に起因するハ
ロゲンイオンを含有する水道原水の浄水処理工程におけ
る有機ハロゲン化合物の低減方法とＬ２ても将来共に応
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一般的な浄水処理工程図、第２図及び第６図
から第８１閾はトリノ・ロメタン低減を目的とし、た浄
水処理工程図、第３図と第４図はこの発明の実施例を示
す原理図、第５図は実施ｆｉ＋としての処理結果の一例
を示したグラフ図である。 ３１・・・水道原水、３２・・・臭素イオン濃度演出器
３３・・・オゾン反応槽、３４・・・演算器、３５・・
・オゾン発生機、３６・・・オゾン散気管、３７・・・
Ｐ　Ｈ；９１整才３開 ３３ す４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）臭素イオンを含有した水道原水の浄水処理過程にお
   いて、オゾン処理工程に流入する被処理水を予め弱酸性
   にＰ　Ｈ調整を施すと共にオゾン注入率を被処理水中の
   臭素イオン濃度の検出値に基づき制御することを特徴と
   する水道原水の処理方法０２）特許請求範囲第１項記載
   の水道原水の処理方法において、被処理水中の臭素イオ
   ン濃度に対するオゾン注入率比を１．１以下に制御する
   ことを特徴とする水道原水の処理方法。