JPWO2019159917A1 - 水処理装置 - Google Patents

Abstract

一群のゼオライト粒子（１２）がＦｅ(ＩＩ)イオンを酸化してＦｅ（ＩＩＩ）析出物に変化させる酸化作用を生じさせることが、実験によって発見された。また、一群のゼオライト粒子（１２）がＦｅ（ＩＩＩ）析出物をフロック化させることが、実験によって発見された。さらに、一群のゼオライト粒子（１２）がフロック化したＦｅ（ＩＩＩ）析出物を被処理水から除去する濾材として機能することが、実験によって発見された。それにより、Ｆｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ（ＩＩＩ）析出物からなる鉄成分を除去するように一群のゼオライト粒子（１２）を濾材として含む鉄成分除去槽（２）を備えた水処理装置１００が開発された。

Description

本開示は、被処理水から鉄成分を除去する水処理装置に関する。

従来から、被処理水から鉄成分を除去する水処理装置の開発が行われている。このような従来の水処理装置としては、特許文献１（図１０、段落００２１、００２２、００５５、００５６等参照）に開示されているように、還元剤吸着部、酸化剤供給部、凝集促進部、および濾過部がこの順番で直列に接続されたものがある。

この従来の水処理装置においては、まず、還元剤吸着部において、ゼオライトによって、被処理水からアンモニアが除去される。次に、酸化剤供給部において、さらし粉または次亜塩素酸ナトリウムなどの塩素薬剤の酸化作用によって、被処理水中のＦｅ(ＩＩ)イオンが、酸化され、Ｆｅ(ＩＩＩ)析出物に変化する。

その後、凝集促進部において、ゼオライト等からなる多孔性担体に担持されている、Ｆｅ（ＩＩＩ）析出物の凝集を促進させる吸着粒子の凝集作用によって、Ｆｅ(ＩＩＩ)析出物が、フロック化される。この吸着粒子は、鉄酸化物および鉄水酸化物のうちの少なくともいずれか一方である。最後に、濾過部において、砂または砂利等の濾材によって、フロック化されたＦｅ（ＩＩＩ）析出物が被処理水から除去される。

国際公開公報２０１６／１９９３８５

上記した従来の水処理装置によれば、鉄成分の除去のために、還元剤吸着部、酸化剤供給部、凝集促進部、および濾過部の４つの機能を果たす部品同士を連結するため、水処理装置の構造がかなり複雑なものとなる。

本開示は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本開示の目的は、水処理装置の鉄成分の除去のための構造を簡略化することができる水処理装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本開示の一様に係る水処理装置は、被処理水からＦｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ（ＩＩＩ）析出物を除去するように一群のゼオライト粒子を濾材として含む鉄成分除去槽を備えている。

本開示の水処理装置によれば、水処理装置の鉄成分の除去のための構造を簡略化することができる。

実施の形態１の水処理装置を説明するための模式図である。 実施の形態２の水処理装置を説明するための模式図である。 実施の形態３の水処理装置を説明するための模式図である。 実施の形態３の水処理装置を使用した場合の鉄成分の濃度と処理時間との関係を示すグラフである。 実施の形態４の水処理装置を説明するための模式図である。 実施の形態４の水処理装置を使用した場合の鉄成分の濃度と処理時間との関係を示すグラフである。 実施の形態５の水処理装置を説明するための模式図である。 実施の形態６の水処理装置を説明するための模式図である。 実施の形態７の水処理装置を説明するための模式図である。 実施の形態の水処理装置の一群のゼオライト粒子によって除去されたアンモニアの量とアンモニアの除去が開始されてからの経過時間との関係を示すグラフである。 実施の形態の水処理装置の一群のゼオライト粒子によって除去された鉄成分および２価の鉄のそれぞれの量と鉄成分の除去が開始されてからの経過時間との関係を示すグラフである。

上記の従来技術の欄に記載した特許文献１（国際公開公報２０１６／１９９３８５）においては、ゼオライトは、アンモニアを除去するためのアンモニア吸着材として用いられている。また、前述の特許文献１では、ゼオライトは、Ｆｅ(ＩＩ)イオンを酸化によってＦｅ（ＩＩＩ）析出物に変化させるとともに、Ｆｅ（ＩＩＩ）析出物をフロック化させる吸着粒子を担持するための多孔性担体として用いられている。なお、吸着粒子は、鉄酸化物および鉄水酸化物のうちの少なくともいずれか一方である。

このような背景において、本願の発明者らは、一群のゼオライト粒子がＦｅ(ＩＩ)イオンを酸化してＦｅ（ＩＩＩ）析出物に変化させる酸化作用を生じさせることを実験によって発見した。また、本願の発明者らは、一群のゼオライト粒子がＦｅ（ＩＩＩ）析出物をフロック化させることを実験によって発見した。さらに、本願の発明者らは、一群のゼオライト粒子がフロック化したＦｅ（ＩＩＩ）析出物を被処理水から除去する濾材として機能することを実験によって発見した。そのため、本願の発明者らは、Ｆｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ（ＩＩＩ）析出物を除去するように一群のゼオライト粒子を濾材として含む鉄成分除去槽を備えた水処理装置を開発した。

上記の発見によって、Ｆｅ（ＩＩＩ）析出部を濾過する濾過部の上流に、上記した特許文献１に開示された、Ｆｅ（ＩＩＩ）析出物の凝集を促進させる吸着粒子を担持したゼオライトを含む凝集促進部を設けることが不要であることが分かった。そのため、以下に説明される水処理装置は、被処理水が流れる全流路のいずれにも、鉄酸化物および鉄水酸化物のうちの少なくともいずれか一方を含み、Ｆｅ（ＩＩＩ）析出物の凝集を促進させる吸着粒子を担持したゼオライトを備えていない。そのため、水処理装置の鉄成分を除去するための構造を簡略化することができる。

以下、図面を参照しながら、実施の形態の水処理装置を説明する。以下の複数の実施の形態においては、同一の参照符号が付された部分同士は、図面上における形状に多少の相違があっても、特段の記載がない限り、互いに同一の機能を発揮するものとする。

（実施の形態１）
図１を用いて、実施の形態１の水処理装置１００を説明する。

本実施の形態の水処理装置１００は、被処理水としての原水が流れる原水流路１および原水流路１を流れる原水が流入する鉄成分除去槽２を備えている。水処理装置１００は、鉄成分除去槽２によって鉄成分が除去されることによって全ての水処理が施された処理済みの水が流れる処理済水流路５を備えている。

鉄成分除去槽２は、タンク形状を構成している。鉄成分除去槽２は、その内部において、そのタンク形状の底面から所定の高さの位置まで敷き詰められたゼオライト粒子１２のみを濾材として有している。鉄成分除去槽２の上端部に原水流路１が接続されている。そのため、原水流路１を流れる原水が鉄成分除去槽２内に流入する。鉄成分除去槽２の底部には、処理済水流路５が接続されている。そのため、ゼオライト粒子１２同士の間の隙間を通過した原水が、処理済みの水として鉄成分除去槽２から処理済水流路５へ流れ出る。

鉄成分除去槽２は、原水からＦｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ（ＩＩＩ）析出物を除去するように一群のゼオライト粒子１２を濾材として含んでいる。Ｆｅ（ＩＩ）イオンの組成は、Ｆｅ^２＋で表される。Ｆｅ(ＩＩＩ)析出物の組成は、Ｆｅ^３＋で表される。本実施の形態においては、Ｆｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ(ＩＩＩ)析出物、すなわち、Ｆｅ^２＋およびＦｅ^３＋を合わせて、鉄成分とする。したがって、被処理水中の総Ｆｅ濃度は、被処理水に対するＦｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ(ＩＩＩ)析出物の総量の濃度を意味する。

本実施の形態のゼオライト粒子１２のそれぞれの粒子径は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内の値である。そのため、一群のゼオライト粒子１２が、通常使用時および逆流洗浄時のいずれにおいても、鉄成分除去槽２から漏れ出すことが抑制されている。また、ゼオライト粒子１２の表面積が、一群のゼオライト粒子１２が鉄成分を除去する機能を適切に発揮する程度の値になっている。

なお、水を通過させるがゼオライト粒子１２の通過を抑制する選択的通過層が、一群のゼオライト粒子１２の少なくとも下流に、好ましくは、一群のゼオライト粒子１２の上流および下流のそれぞれに設けられていてもよい。これによれば、一群のゼオライト粒子１２が鉄成分除去槽２から流出することを前述の選択的通過層によって確実に抑制することができる。選択的通過層としては、砂利等の層が用いられ得るが、選択的通過層は、Ｆｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ（ＩＩＩ）析出物を原水から除去するための濾材として機能するものでなくてよい。

水処理装置１００によれば、一群のゼオライト粒子１２の酸化作用によって、Ｆｅ（ＩＩ）イオンがＦｅ（ＩＩＩ）析出物に変化し、Ｆｅ（ＩＩＩ）析出物がフロック化され、かつ、フロック化されたＦｅ（ＩＩＩ）析出物が原水から捕捉される。つまり、ゼオライト粒子１２だけで、原水から鉄成分（Ｆｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ（ＩＩＩ）析出物）を除去することができる。したがって、従来の水処理装置に比較して、簡略化された構造で鉄成分を除去することができる。

本実施の形態の場合、鉄成分除去槽２は、濾材として一群のゼオライト粒子１２のみを含むゼオライト槽である。この場合、一群のゼオライト粒子１２の量を多くすれば、他の濾材を含む他の濾過槽を設けることなく、また、同一濾過槽内に他の濾材を設けることなく、原水から鉄成分を除去することができる。

本実施の形態の水処理装置１００は、全流路のいずれにも、上記した特許文献１に開示されている、被処理水としての原水におけるＦｅ（ＩＩＩ）析出物の凝集を促進させる吸着粒子を担持したゼオライトを備えていない。そのため、水処理装置１００の鉄成分を除去するための構造を簡略化することができる。

また、本実施の形態の水処理装置１００は、全流路のいずれにもＦｅ（ＩＩ）イオンをＦｅ（ＩＩＩ）析出部に変化させるための酸化剤を供給する酸化剤供給部を備えていない。このように、原水に含まれる鉄成分の濃度がある程度低いか、または、一群のゼオライト粒子１２の量がある程度多ければ、Ｆｅ（ＩＩ）イオンを酸化してＦｅ（ＩＩＩ）析出物へ変化させるための酸化剤供給部は不要な場合もある。このような場合、本実施の形態の水処理装置１００によれば、鉄成分を除去するための構造を極めて簡略化することができる。

（実施の形態２）
図２を用いて、実施の形態２の水処理装置１００を説明する。

本実施の形態の水処理装置１００は、実施の形態１の鉄成分除去槽２の代わりに、鉄成分除去槽１０を備えている。鉄成分除去槽１０は、タンク形状を構成している。鉄成分除去槽１０は、その内部に、そのタンク形状の底面から所定の高さの位置まで敷き詰められた他の濾材１３を有している。鉄成分除去槽１０は、その内部において、他の濾材１３の上に敷き詰められた一群のゼオライト粒子１２を有している。本実施の形態においては、他の濾材１３を構成する各粒は、粒子径および比重の少なくともいずれか一方において、一群のゼオライト粒子１２を構成する各粒よりも大きい。さらに詳しく述べれば、他の濾材１３を構成する各粒は、体積と比重との積、すなわち質量において、一群のゼオライト粒子１２を構成する各粒よりも大きい。なお、図２および以後の図面においては、他の濾材１３と一群のゼオライト粒子１２との区別を明確にする観点から、他の濾材１３を構成する各粒は、一群のゼオライト粒子１２を構成する各粒よりも大きな粒として描かれている。

鉄成分除去槽１０の上端部に原水流路１が接続されている。原水流路１を流れる原水が鉄成分除去槽１０内に流入する。鉄成分除去槽１０の底部には、処理済水流路５が接続されている。ゼオライト粒子１２同士の間の隙間を通過し、さらに他の濾材１３を構成する粒同士の間を通過した原水が、処理済みの水として鉄成分除去槽１０から処理済水流路５へ流れ出る。

言い換えると、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、鉄成分除去槽１０は、原水からＦｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ（ＩＩＩ）析出物を除去するように濾材としての一群のゼオライト粒子１２を含んでいる。さらに、本実施の形態においては、一群のゼオライト粒子１２の下流に一群のゼオライト粒子１２とは異なる他の濾材１３を含んでいる。そのため、一群のゼオライト粒子１２だけでは、捕捉しきれなかったフロック化したＦｅ（ＩＩＩ）析出物を他の濾材１３によって捕捉することができる。その結果、本実施の形態の水処理装置１００は、実施の形態１の水処理装置１００よりも、鉄成分除去槽１０から処理済水流路５へ流れ出る処理済みの水に含まれる鉄成分の濃度を低くすることができる。

他の濾材１３は、たとえば、砂、マンガン砂、石、または砂利等、フロック化されたＦｅ（ＩＩＩ）析出物を捕捉することができるものであれば、いかなる材料によって構成されていてもよい。本実施の形態においては、他の濾材１３は、一群のゼオライト粒子１２よりも質量、より具体的には粒子径および比重の少なくともいずれか一方が大きい物質により構成されている。そのため、鉄成分除去槽１０内において、重力の作用により、自然に、一群のゼオライト粒子１２が上側に位置付けられ、他の濾材１３が下側に位置付けられている。

したがって、一群のゼオライト粒子１２と他の濾材１３とを鉄成分除去槽１０の中へまとめて投入しても、一群のゼオライト粒子１２の層と他の濾材１３の層との複層のそれぞれが個別に存在する。そのため、一群のゼオライト粒子１２の鉄成分除去の機能が低下することを抑制することができる。したがって、鉄成分除去槽１０を容易に製造することができる。

また、本実施の形態の水処理装置１００も、全流路のいずれにも、上記した特許文献１に開示されている、Ｆｅ（ＩＩＩ）析出物の凝集を促進させる吸着粒子を担持したゼオライトを備えていない。そのため、水処理装置１００の鉄成分を除去するための構造を簡略化することができる。

さらに、本実施の形態の水処理装置１００も、全流路のいずれにも原水または処理済みの水にＦｅ（ＩＩ）イオンをＦｅ（ＩＩＩ）析出部に変化させるための酸化剤を供給する酸化剤供給部を備えていない。そのため、水処理装置１００の鉄成分を除去するための構造を極めて簡略化することができる。

（実施の形態３）
図３および図４を用いて、実施の形態３の水処理装置１００を説明する。

本実施の形態の水処理装置１００は、実施の形態２の水処理装置１００の構成に加えて、原水流路１を流れる原水に酸化剤を供給する酸化剤供給部４を備えている。酸化剤供給部４は、原水流路１から分岐したバイパス流路４１に設けられ、バイパス流路４１を通過する原水に、酸化剤、たとえば、塩素薬剤を流入させる。Ｆｅ（ＩＩ）イオンの酸化剤としては、さらし粉または次亜塩素酸ナトリウムなどの塩素薬剤が用いられる。塩素薬剤は、液体および固体のいずれであってもよい。ただし、酸化剤は、塩素薬剤に限らず、オゾン等いかなるものであってもよい。

本実施の形態においては、ゼオライト粒子１２の体積は、１００ｍＬであり、他の濾材１３は、２００ｍＬのマンガン（Ｍｎ）砂粒子と、１５０ｍＬの砂利とからなる。原水の流速ＬＶ＝１２．２ｍ／ｈｒである。酸化剤であるＮａＣｌＯの供給濃度は、４０ｍｇ／Ｌ（ｐｐｍ）である。

本実施の形態においては、鉄成分除去槽１０は、酸化剤が供給された原水を原水流路１から受け入れる。鉄成分除去槽１０は、一群のゼオライト粒子１２と一群のゼオライト粒子１２の下流側に設けられた他の濾材１３とを含んでいる。

本実施の形態の水処理装置１００によれば、原水流路１を流れる原水中に含まれる塩素薬剤の酸化作用および一群のゼオライト粒子１２の表面の酸化作用によって、原水に溶存するＦｅ(ＩＩ)イオンをＦｅ(ＩＩＩ)析出物へ変化させる。次に、一群のゼオライト粒子１２の凝集作用によって、Ｆｅ(ＩＩＩ)析出物をフロック化させる。その後、フロック化したＦｅ（ＩＩＩ）析出物が、濾材としてのゼオライト粒子１２および他の濾材１３によって捕捉される。その結果、図４に示されるグラフから分かるように、鉄成分除去槽１０から処理済水流路５へ流出した処理済みの水に含まれるＦｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ(ＩＩＩ)析出物を含む総Ｆｅ濃度は、一般に推奨されている基準値である０．３ｐｐｍ以下になる。

なお、図４から、鉄成分の除去のための処理を開始した後、６０分を経過すると、総Ｆｅ濃度、すなわち、処理済水流路５を流れる処理済みの水におけるＦｅ(ＩＩ)イオンおよびＦｅ(ＩＩＩ)析出物の濃度は、０．３ｐｐｍを超えていることが分かる。なお、図４に示すグラフを描くための実験においては、１日当たり１トンの原水の処理量に相当する処理時間が約６７分程度である。１トンの水量は１世帯が１日に消費する水量に相当する。したがって、図４から、６７分間連続して鉄成分の除去機能を維持できる本実施の形態の水処理装置１００は、１世帯が１日に消費する量の水から鉄成分を除去することができることが分かる。また、鉄成分除去槽１０内の一群のゼオライト粒子１２の量を多くすれば、一日当たり１トン以上の水から鉄成分を除去することも可能である。また、１日に１回、鉄成分除去槽１０の逆流洗浄を行うことにより、一群のゼオライト粒子１２の鉄成分を除去する能力を回復することは可能である。

水処理装置１００においても、一群のゼオライト粒子１２のアンモニア除去作用によって原水からアンモニアが除去されている。そのため、従来の水処理装置１００に比較して、アンモニアを酸化するために消費される酸化剤供給部４の酸化剤の量は、従来に比較して低減されている。その結果、酸化剤、たとえば、塩素薬剤の補充頻度を従来に比較して減少させることができる。したがって、酸化剤供給部４への酸化剤の補充のための作業負担を軽減することができる。

（実施の形態４）
図５および図６を用いて、実施の形態４の水処理装置１００を説明する。

本実施の形態の水処理装置１００は、実施の形態３の水処理装置１００の酸化剤供給部４と鉄成分除去槽１０との間の流路に実施の形態１の鉄成分除去槽２が挿入されている。鉄成分除去槽２は、原水流路１に接続され、原水流路１を流れる原水を受け入れる。

鉄成分除去槽２と鉄成分除去槽１０とは、中間流路２１０によって直列に接続されている。鉄成分除去槽２から流れ出た一次処理水Ａは、中間流路２１０を流れ、鉄成分除去槽１０に流れ込む。

鉄成分除去槽２においては、一群のゼオライト粒子１２同士の間の隙間を酸化剤が供給された原水が通過する。鉄成分除去槽２から流れ出た一次処理水Ａは、中間流路２１０に流れ込む。一次処理水Ａは、鉄成分除去槽１０において、一群のゼオライト粒子１２同士の間を通過した後、他の濾材１３の粒同士の間を通過する。その後、鉄成分除去槽１０から処理済水流路５へ処理済の水としての二次処理水Ｂが流れ出る。

本実施の形態の水処理装置１００も、全流路のいずれにも、上記した特許文献１に開示されている、Ｆｅ（ＩＩＩ）析出物の凝集を促進させる吸着粒子を担持したゼオライトを備えていない。そのため、水処理装置１００の鉄成分を除去するための構造を簡略化することができる。

本実施の形態の水処理装置１００によれば、中間流路２１０を流れる一次処理水Ａの総Ｆｅ濃度および処理済水流路５を流れる二次処理水Ｂの総Ｆｅ濃度は、鉄成分の除去の開始から図６にグラフで示されるように変化する。図６から、本実施の形態の水処理装置１００によれば、２か所の槽が一群のゼオライト粒子１２を濾材として含んでいるため、二次処理水Ｂの総Ｆｅ濃度を極めて小さくすることができることが分かる。したがって、酸化剤の使用量をさらに低減できることが分かる。

（実施の形態５）
図７を用いて、実施の形態５の水処理装置１００を説明する。

図７に示されるように、本実施の形態の水処理装置１００は、原水流路１、鉄成分除去槽２、中間流路２３、濾過槽３、酸化剤供給部４、および処理済水流路５を備えている。

酸化剤供給部４が中間流路２３へ酸化剤を供給する手段は、液体の塩素薬剤等をポンプで中間流路２３に供給するものであってもよい。また、酸化剤供給部４が中間流路２３へ酸化剤を供給する手段は、中間流路２３に並列に設けられたバイパス流路を通過する一次処理水に固形または液体の塩素薬剤を溶解させるものであってもよい。

本実施の形態においては、濾過槽３内の濾材３０としては、上流側に活性炭が用いられ、下流側にマンガン砂が用いられている。この構成に限定されず、活性炭のみまたは濾過砂のみが濾材３０として用いられてもよい。濾材３０は、鉄成分除去槽２によってフロック化された鉄成分を、中間流路２３を流れる一次処理水から除去することができるものであれば、いかなるものであってもよい。

本実施の形態の水処理装置１００によれば、鉄成分除去槽２が設けられていない従来の鉄成分除去機能を有する水処理装置１００に比較して、酸化剤供給部４に貯留または保持されている酸化剤、たとえば、塩素薬剤の量が１／１０に低下する。

本実施の形態においては、酸化剤供給部４内の酸化剤によってのみならず、鉄成分除去槽２内の一群のゼオライト粒子１２によっても、Ｆｅ（ＩＩ）イオンの酸化作用が生じる。また、鉄成分除去槽２内の一群のゼオライト粒子１２によっても、Ｆｅ（ＩＩＩ）析出物をフロック化させる凝集作用、および、フロック化したＦｅ（ＩＩＩ）析出物を捕捉する除去作用が生じる。そのため、濾過槽３に供給される一次処理水に含まれる鉄成分の量が減少する。その結果、濾材３０が除去するフロック化されたＦｅ（ＩＩＩ）析出物の単位時間あたりの量が減少する。したがって、濾過槽３の逆流洗浄の頻度が減少する。逆流洗浄とは、通常とは逆向きに流れる逆流水に濾材３０を通過させることにより、濾材３０に付着したフロック化したＦｅ（ＩＩＩ）析出物を鉄成分除去槽２の外部に排出させるものである。実験では、一群のゼオライト粒子１２を含む鉄成分除去槽２が設けられていない従来の鉄除去機能を有する水処理装置に比較して、濾過槽３の逆洗の回数が１／７に低下することが確認されている。

（実施の形態６）
図８を用いて、実施の形態６の水処理装置１００を説明する。

図８に示されるように、本実施の形態の水処理装置１００は、図７に示される実施の形態５の水処理装置１００の構成に加えて、原水流路１を流れる原水に凝集剤を流入させる凝集剤供給部６をさらに備えている。

凝集剤供給部６は、いかなる手段で原水に凝集剤を流入させてもよい。本実施の形態においては、凝集剤供給部６は、たとえば、タンクに貯留されている液体の凝集剤を、ポンプを駆動させることによって原水流路１に流入させてもよい。また、凝集剤供給部６は、原水流路１に並列に設けられたバイパス流路を通過する原水に固形または液体の凝集剤を溶解させるものであってもよい。

本実施の形態の水処理装置１００によれば、原水流路１において、凝集剤供給部６から供給された凝集剤の作用によって、フロック化されたＦｅ（ＩＩＩ）析出物と原水に含まれている懸濁物とが凝集する。そのため、鉄成分除去槽２において、一群のゼオライト粒子１２によって、Ｆｅ（ＩＩＩ）析出物と懸濁物とが凝集した物体を捕捉することができる。

（実施の形態７）
図９を用いて、実施の形態７の水処理装置１００を説明する。

図９に示されるように、本実施の形態の水処理装置１００は、図７に示される実施の形態５の水処理装置１００の構成に加えて、中間流路２３に接続され、中間流路２３を流れる一次処理水に凝集剤を流入させる凝集剤供給部６をさらに備えている。

そのため、中間流路２３において、凝集剤の作用によって、フロック化されたＦｅ（ＩＩＩ）析出物と中間流路２３を流れる一次処理水に含まれている懸濁物とが凝集する。それにより、中間流路２３において、塩素薬剤等の酸化剤によって、Ｆｅ（ＩＩ）イオンが酸化され、フロック化されたＦｅ（ＩＩＩ）析出物を凝集剤によりさらに成長させ、フロック化されたＦｅ（ＩＩＩ）析出物の粒径をより大きくすることができる。その結果、濾過槽３においてフロック化したＦｅ（ＩＩＩ）析出物をより確実に除去することができる。その結果、酸化剤供給部４の酸化剤の使用量をより低減することができる。

また、凝集物は、原水ではなく中間流路２３を流れる一次処理水において生成される。そのため、凝集物は、濾過槽３において捕捉されるだけで、鉄成分除去槽２に入らない。その結果、凝集物が鉄成分除去槽２の内部に付着または残留する単位時間あたりの量を低減することができる。したがって、鉄成分除去槽２の逆流洗浄の頻度を低下させることができる。なお、濾材３０に付着した凝集物は、濾過槽３の逆流洗浄によって濾過槽３から排出される。

本実施の形態の水処理装置１００の中間流路２３においては、凝集剤供給部６が酸化剤供給部４の下流に設けられている。言い換えると、酸化剤供給部４および凝集剤供給部６は、酸化剤を含む被処理水に凝集剤が流れ込むように、中間流路２３に接続されている。そのため、Ｆｅ（ＩＩ）イオンがＦｅ（ＩＩＩ）析出物に変化している一次処理水に凝集剤が流入する。したがって、凝集剤供給部６が酸化剤供給部４の上流に設けられている場合に比較して、フロック化されたＦｅ（ＩＩＩ）析出物および懸濁物の除去の効果がより高められている。ただし、互いに分離して設けられた酸化剤供給部４および凝集剤供給部６の代わりに、塩素薬剤と凝集剤とを同時に一次処理水に流入させる１つの酸化剤・凝集剤供給部が設けられていてもよい。

（実験結果）
図１０および図１１を用いて、実施の形態の水処理装置１００の実験結果を説明する。

図１０を用いて、一群のゼオライト粒子１２により除去されたアンモニアの量とアンモニアの除去の開始からの経過時間との関係を説明する。図１０に示される実験結果から分かるように、一群のゼオライト粒子１２により原水中のアンモニアを除去することができる。しかしながら、時間が経過（処理蓄積量の増加）とともに、アンモニアの除去量は徐々に減少し、アンモニアの除去の開始から８時間が経過すると、アンモニアの除去効果はほとんど失われている。一群のゼオライト粒子１２によるアンモニアの除去は、一群のゼオライト粒子１２のイオン交換作用によって生じているため、イオン交換サイトのイオン交換容量が飽和することによって、アンモニアの除去ができなくなる。しかしながら、ＮａＣｌなどの塩によってイオン交換機能は再生され得るため、アンモニア除去能力の維持の観点からも、一群のゼオライト粒子１２を再使用することが可能である。

図１１を用いて、一群のゼオライト粒子１２により除去された鉄成分（Ｆｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ（ＩＩＩ）析出物）の量と、鉄成分の除去開始からの経過時間との関係を説明する。図１１に示される実験結果から、一群のゼオライト粒子１２により、２ｐｐｍ〜４ｐｐｍの鉄成分、ならびに、１ｐｐｍ〜２ｐｐｍの２価鉄（Ｆｅ（ＩＩ）イオン）を除去できることが分かる。また、図１１から、鉄イオンの価数に関わらず、１２時間以上にわたって、一群のゼオライト粒子１２によって鉄成分を除去できることが分かる。

以上の図１０および図１１に示された実験結果から、上記した本実施の形態の水処理装置１００による鉄成分の除去の開始から８時間が経過すると、一群のゼオライト粒子１２のイオン交換容量が飽和することが分かる。しかしながら、図１１から、水処理装置１００による鉄成分の除去の開始から８時間が経過した後も、鉄成分を除去できることが分かる。

以下、実施の形態の水処理装置１００の特徴的構成およびそれにより得られる効果が述べられる。

（１） 水処理装置１００は、被処理水からＦｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ（ＩＩＩ）析出物を除去するように一群のゼオライト粒子１２を濾材として含む鉄成分除去槽２，１０を備えている。これによれば、従来の水処理装置に比較して、水処理装置１００の鉄成分の除去のための構造をより簡略化することができる。

（２） 鉄成分除去槽２は、濾材として一群のゼオライト粒子１２のみを含むものであってもよい。これによれば、極めて簡単な構成で鉄成分を除去することができる。

（３） 鉄成分除去槽１０は、一群のゼオライト粒子１２の下流に一群のゼオライト粒子１２とは異なる他の濾材１３をさらに含んでいてもよい。これによれば、一群のゼオライト粒子１２だけでは捕捉しきれなかったＦｅ（ＩＩＩ）析出物を他の濾材１３により捕捉することができる。

（４） 重力の作用によって、自然に、一群のゼオライト粒子１２が上側に位置付けられ、他の濾材１３が下側に位置付けられてもよい。これによれば、一群のゼオライト粒子１２と他の濾材１３とを鉄成分除去槽１０にまとめて投入しても、一群のゼオライト粒子１２と他の濾材１３との複層のそれぞれが個別に存在することによって、鉄成分を除去する機能が低下することを抑制することができる。

（５） 一群のゼオライト粒子１２のそれぞれの粒子径は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内の値であることが好ましい。これによれば、一群のゼオライト粒子１２が鉄成分除去槽２，１０から漏れ出すことなく、かつ、一群のゼオライト粒子１２が鉄成分を除去する機能を発揮することができる。

（６） 水処理装置１００は、前述の吸着粒子を担持したゼオライトを備えた水処理装置を除くものであることが好ましい。前述の吸着粒子は、鉄酸化物および鉄水酸化物のうちの少なくともいずれか一方を含む吸着粒子であって、被処理水におけるＦｅ（ＩＩＩ）析出物の凝集を促進させるものである。これによれば、水処理装置１００の鉄成分の除去のための構造をより簡略化することができる。

本出願は、２０１８年２月１４日に出願された日本出願の特願２０１８−０２３７７７号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を参照によって援用するものである。

２，１０ 鉄成分除去槽
１２ ゼオライト粒子
１３ 他の濾材
１００ 水処理装置

Claims (6)

1. 被処理水からＦｅ（ＩＩ）イオンおよびＦｅ（ＩＩＩ）析出物を除去するように一群のゼオライト粒子を濾材として含む鉄成分除去槽を備えた、水処理装置。
2. 前記鉄成分除去槽は、前記濾材として前記一群のゼオライト粒子のみを含む、請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記鉄成分除去槽は、前記一群のゼオライト粒子の下流に前記一群のゼオライト粒子とは異なる他の濾材をさらに含む、請求項１に記載の水処理装置。
4. 重力の作用によって、自然に、前記一群のゼオライト粒子が上側に位置付けられ、前記他の濾材が下側に位置付けられる、請求項３に記載の水処理装置。
5. 前記一群のゼオライト粒子のそれぞれの粒子径は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内の値である、請求項１〜４のいずれかに記載の水処理装置。
6. 鉄酸化物および鉄水酸化物のうちの少なくともいずれか一方を含む吸着粒子であって、前記被処理水における前記Ｆｅ（ＩＩＩ）析出物の凝集を促進させる前記吸着粒子を担持したゼオライトの多孔性担体を備えた水処理装置を除く、請求項１〜５のいずれかに記載の水処理装置。

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