(57)【要約】【課題】被処理水からマンガンの沈殿物を容易に除去することができるマンガン処理設備及びマンガン処理方法を提供する。【解決手段】マンガン処理設備４は、被処理水を所定のアルカリ性に調整するための混和槽４７と、混和槽４７から移送された被処理水からマンガン成分を沈殿させるための沈殿槽４９と、沈殿槽４９から移送された被処理水を中和するための中和槽５０とを備える。沈殿槽４９の底部は、下方へ向かって縮径する穴部Ｈを複数有しており、穴部Ｈの少なくとも一つには、当該穴部Ｈ内に溜まった沈殿物を沈殿槽４９の外へ排出する排出機構５５が設けられている。【選択図】図３
2020195962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を所定のアルカリ性に調整するための混和槽と、
前記混和槽から移送された前記被処理水からマンガン成分を沈殿させるための沈殿槽と、
前記沈殿槽から移送された前記被処理水を中和するための中和槽と、を備え、
前記沈殿槽の底部は、下方へ向かって縮径する穴部を複数有しており、
前記穴部の少なくとも一つには、当該穴部内に溜まった沈殿物を前記沈殿槽の外へ排出する排出機構が設けられている、マンガン処理設備。
【請求項２】
前記中和槽から移送された前記被処理水を溜める放流水槽を更に備えている、請求項１記載のマンガン処理設備。
【請求項３】
前記排出機構から排出された前記沈殿物を貯留するためのスラッジ貯留槽を更に備える、請求項１又は２記載のマンガン処理設備。
【請求項４】
前記沈殿槽の内部に、前記被処理水が流れる方向に略平行で鉛直方向に対して傾斜した姿勢で互いに平行に配列される複数の傾斜板が設けられている、請求項１〜３のいずれか一項記載のマンガン処理設備。
【請求項５】
前記穴部は傾斜面から構成されており、前記傾斜面を側面視したときに、縮径の開始点と終点とを結ぶ線分と水平方向とが成す角度が、５０°〜８０°である、請求項１〜４のいずれか一項記載のマンガン処理設備。
【請求項６】
沈砂池及び着水井を含む前段部分と、凝集沈殿池及び急速砂ろ過池を含む、又は、凝集装置、除マンガン装置及び膜ろ過装置を含む後段部分とを有する上水処理設備と、
前記後段部分から採取した泥水又は排水を処理して前記前段部分へ返送水として返送する排水処理設備と、を備える上水処理システムであって、
前記排水処理設備は、前記泥水又は前記排水に含まれているマンガン成分を当該排水処理設備の系外へ排出するためのマンガン処理設備を有しており、
前記マンガン処理設備は、前記泥水又は前記排水由来の水を被処理水として処理する請求項１〜５のいずれか一項記載のマンガン処理設備である、上水処理システム。
【請求項７】
混和槽において被処理水を所定のアルカリ性に調整する調整工程と、
前記調整工程を経た前記被処理水を前記混和槽から沈殿槽へ移送し前記被処理水からマンガン成分を沈殿させる沈殿工程と、
前記沈殿工程を経た前記被処理水を前記沈殿槽から中和槽へ移送し前記被処理水を中和する中和工程と、を有し、
前記沈殿槽の底部は、下方へ向かって縮径する穴部を複数有しており、
前記穴部内に溜まった沈殿物を前記沈殿槽の外へ排出する排出工程を更に有する、マンガン処理方法。
【請求項８】
前記調整工程及び前記中和工程では、前記被処理水のｐＨの情報に基づいてｐＨ調整剤を前記被処理水に添加することでｐＨが規定値内となるよう調整を行う、請求項７記載のマンガン処理方法。
【請求項９】
前記調整工程では、前記被処理水のｐＨを１１．５以上にする、請求項７又は８記載のマンガン処理方法。
【請求項１０】
前記排出工程を経て排出された前記沈殿物を貯留し、
貯留した前記沈殿物を吸引して回収する、請求項７〜９のいずれか一項記載のマンガン処理方法。
【請求項１１】
沈砂池及び着水井を含む前段部分と、凝集沈殿池及び急速砂ろ過池を含む、又は、凝集装置、除マンガン装置及び膜ろ過装置を含む後段部分とを有する上水処理設備と、
前記後段部分から採取した泥水又は排水を処理して前記前段部分へ返送水として返送する排水処理設備と、を備える上水処理システムを用いる上水処理方法であって、
前記排水処理設備では、前記泥水又は前記排水に含まれているマンガン成分を当該排水処理設備の系外へ排出するためのマンガン処理を行い、
前記マンガン処理は、前記泥水又は前記排水由来の水を被処理水として処理する請求項７〜１０のいずれか一項記載のマンガン処理方法にて行う、上水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンガン処理設備、マンガン処理方法、上水処理システム、及び、上水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水処理設備においてマンガンを除去する方法が知られている。例えば特許文献１では、マンガンを含んでいる被処理水にアルカリ剤を投入し、アルカリ雰囲気下で水酸化マンガンの形態で除去することが行われている。特許文献１ではその後、被処理水を中和槽にて中和したうえで着水井に返送することで、着水井における酸化剤の使用量を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５３０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にはマンガンの具体的な除去方法については開示されていない。実際のところ、マンガンを除去するに際しては、被処理水をアルカリ性にした場合でも、マンガン成分の沈殿物の取扱いはその性状から容易ではない。そこで本発明は、被処理水からマンガンの沈殿物を容易に除去することができるマンガン処理設備及びマンガン処理方法を提供することを目的とする。また、このマンガン処理設備を備える上水処理システム、及び、このマンガン処理方法を適用した上水処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、被処理水を所定のアルカリ性に調整するための混和槽と、混和槽から移送された被処理水からマンガン成分を沈殿させるための沈殿槽と、沈殿槽から移送された被処理水を中和するための中和槽と、を備え、沈殿槽の底部は、下方へ向かって縮径する穴部を複数有しており、穴部の少なくとも一つには、当該穴部内に溜まった沈殿物を沈殿槽の外へ排出する排出機構が設けられている、マンガン処理設備を提供する。
【０００６】
また、本発明は、混和槽において被処理水を所定のアルカリ性に調整する調整工程と、調整工程を経た被処理水を混和槽から沈殿槽へ移送し被処理水からマンガン成分を沈殿させる沈殿工程と、沈殿工程を経た被処理水を沈殿槽から中和槽へ移送し被処理水を中和する中和工程と、を有し、沈殿槽の底部は、下方へ向かって縮径する穴部を複数有しており、穴部内に溜まった沈殿物を沈殿槽の外へ排出する排出工程を更に有する、マンガン処理方法を提供する。
【０００７】
アルカリ性下で沈殿するマンガン成分は通常、不定形で柔らかく再拡散しやすい性状となっている。本発明のマンガン処理設備又はマンガン処理方法によれば、沈殿槽の底部が下方へ向かって縮径する穴部を複数有しているので、それぞれの穴部の底にマンガン成分の沈殿物が自然に集積する。ここで、沈殿槽の底部が複数の穴部によって小分けされた形状となっているので、一旦沈殿した沈殿物が被処理水の流れによって再拡散されにくい。そして、穴部に設けられた排出機構によって沈殿物を沈殿槽の外へ排出することができるので、マンガン成分を被処理水から容易に除去することができる。
【０００８】
本発明のマンガン処理設備は、中和槽から移送された被処理水を溜める放流水槽を更に備えていてもよい。この場合、中和槽にて中和操作を行った被処理水が所定の時間放流水槽に留め置かれるので、その間にｐＨを一定の値に安定させることができる。また、中和槽における中和操作に障害があった場合に、ｐＨが規格値外の被処理水がマンガン処理設備の外へ直接排出されないように放流水槽に留めることができる。
【０００９】
本発明のマンガン処理設備は、排出機構から排出された沈殿物を貯留するためのスラッジ貯留槽を更に備えていてもよい。この場合、マンガン成分の沈殿物を貯留して、その後任意の方法で処理を行うことが可能となる。例えば、時期をみてスラッジ貯留槽から当該沈殿物を吸引して回収することができる。
【００１０】
沈殿槽の内部には、被処理水が流れる方向に略平行で鉛直方向に対して傾斜した姿勢で互いに平行に配列される複数の傾斜板が設けられていてもよい。この場合、傾斜板の表面がマンガン成分が沈殿するための場として機能し、更に沈殿したマンガン成分が傾斜板の傾斜に従って下方へ移動しやすいので、マンガン成分の沈殿が促進される。
【００１１】
また、上記穴部は傾斜面から構成されており、傾斜面を側面視したときに、縮径の開始点と終点とを結ぶ線分と水平方向とが成す角度が、５０°〜８０°であることが好ましい。この場合、マンガン成分の沈殿物が穴部の底部に集積しやすい。
【００１２】
本発明のマンガン処理方法において、調整工程及び中和工程では、被処理水のｐＨの情報に基づいてｐＨ調整剤を被処理水に添加することでｐＨが規定値内となるよう調整を行うことが望ましい。これによれば、所望のｐＨに調整することが容易となる。
【００１３】
また、調整工程では、被処理水のｐＨを１１．５以上にすることが望ましい。ｐＨを１１．５以上にすると、マンガン成分が析出しやすくなる。
【００１４】
また、本発明は、沈砂池及び着水井を含む前段部分と、凝集沈殿池及び急速砂ろ過池を含む、又は、凝集装置、除マンガン装置及び膜ろ過装置を含む後段部分とを有する上水処理設備と、後段部分から採取した泥水又は排水を処理して前段部分へ返送水として返送する排水処理設備と、を備える上水処理システムであって、排水処理設備は、泥水又は排水に含まれているマンガン成分を当該排水処理設備の系外へ排出するためのマンガン処理設備を有しており、マンガン処理設備は、泥水又は排水由来の水を被処理水として処理する上記マンガン処理設備である上水処理システムを提供する。
【００１５】
また、本発明は、沈砂池及び着水井を含む前段部分と、凝集沈殿池及び急速砂ろ過池を含む、又は、凝集装置、除マンガン装置及び膜ろ過装置を含む後段部分とを有する上水処理設備と、後段部分から採取した泥水又は排水を処理して前段部分へ返送水として返送する排水処理設備と、を備える上水処理システムを用いる上水処理方法であって、排水処理設備では、泥水又は排水に含まれているマンガン成分を当該排水処理設備の系外へ排出するためのマンガン処理を行い、マンガン処理は、泥水又は排水由来の水を被処理水として処理する上記マンガン処理方法にて行う上水処理方法を提供する。
【００１６】
上記のマンガン処理設備及びマンガン処理方法は、このように上水処理システムや上水処理方法に組み込むことが好適である。これによれば、返送水中のマンガン濃度を低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被処理水からマンガンの沈殿物を容易に除去することができるマンガン処理設備及びマンガン処理方法を提供することができる。また、このマンガン処理設備を備える上水処理システム、及び、このマンガン処理方法を適用した上水処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の上水処理システムの概略を示す図である。
【図２】本実施形態のマンガン処理設備を示す図である。
【図３】（Ａ）は処理槽の側面図である。（Ｂ）は処理槽の平面図である。
【図４】（Ａ）はプレキャスト体の斜視図である。（Ｂ）はプレキャスト体の側面図である。（Ｃ）はプレキャスト体の平面図である。
【図５】マンガン原水槽と放流水槽におけるマンガン濃度を測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下の説明では説明や図示はしていないが、各設備間における水や泥水（汚泥）の移送は原則として、配管とポンプを用いて行っている。
【００２０】
本実施形態のマンガン処理設備は、上水処理システムに組み込むことが好適である。以下、上水処理システムとともに、本実施形態のマンガン処理設備を説明する。図１に示されているとおり、本実施形態における上水処理システム１は、原水を処理して浄水を供給するための上水処理設備２と、上水処理設備２から排出される泥水や排水を処理する排水処理設備３とを備えている。
【００２１】
上水処理設備２は、一例として沈砂池２１、着水井２２及び粉末活性炭接触池２３を含む前段部分と、薬品混和池・フロック形成池２４、凝集沈殿池２５、塩素混和池２６、急速砂ろ過池２７及び浄水池２８を含む後段部分とを有している。排水処理設備３は、上記後段部分から抽出した泥水や排水を処理して上記前段部分へ返送水として返送する。
【００２２】
上水処理設備２の前段部分に関し、沈砂池２１は、水源から取水した原水中の、粒径が大きな砂や土を沈殿させる設備である。着水井２２は、沈砂池２１から送水された原水の水位や水量を調整する設備である。粉末活性炭接触池２３は、着水井２２から送水された原水に含まれる異臭味や有機物を活性炭により吸着することで除去する設備である。
【００２３】
上水処理設備２の後段部分に関し、薬品混和池・フロック形成池２４は、粉末活性炭接触池２３から送水された原水に対して凝集剤を添加してフロックを形成する設備である。凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウムを用いることが好ましい。凝集沈殿池２５は、薬品混和池・フロック形成池２４で形成されたフロックを沈殿させる設備である。塩素混和池２６は、次の急速砂ろ過池２７で原水をろ過する前段階として、更なる凝集剤や次亜塩素酸ナトリウムを添加するための設備である。次亜塩素酸ナトリウムは原水に対して例えば１．０〜３．０ｍｇ／Ｌ添加する。急速砂ろ過池２７は、ここまで原水を処理してきた設備では除去できなかった微細な粒子を除去する設備であり、有効径１ｍｍ以下の粒径を有する砂が積まれた数十ｃｍのろ過層を有する。次亜塩素酸ナトリウムによる作用によって、マンガンその他の金属イオンは不溶化し、急速砂ろ過池２７でのろ過によって捕捉される。急速砂ろ過池２７でろ過された水は、浄水として浄水池２８へ送水されて貯留される。他方、当該ろ過層は目詰まりを生じるために定期的に逆流洗浄され、洗浄に使用した水は、含まれている不溶化物とともに、以下に述べる排水池３２へ送水される。
【００２４】
他方、排水処理設備３は、排泥池３１、排水池３２、濃縮槽３３、脱水設備３４及びマンガン処理設備４を備えている。排泥池３１は、凝集沈殿池２５の底部に沈殿して溜まった泥水が移送される設備である。排水池３２は、急速砂ろ過池２７のろ過層を逆流洗浄して生じた洗浄排水が移送される設備である。濃縮槽３３は、排泥池３１の底部に沈殿して溜まった泥水、及び、排水池３２の底部付近の排水との混合物が移送され、泥水をまとめて沈殿させる設備である。脱水設備３４は、濃縮槽３３の底部に溜まった泥水を受け入れて機械脱水することで脱水ケーキを生じる設備である。マンガン処理設備４は、濃縮槽３３における上澄液、及び、脱水設備３４での機械脱水で生じた排水を受け入れて、マンガンを沈殿処理する設備である。マンガン処理設備４から排出された処理水は、排水池３２に送水され、排水池３２の上澄液は上水処理設備２における沈砂池２１へ返送水として返送される。
【００２５】
以上の設備を運用することによって、水源から取水した原水は浄化されて浄水池２８へ貯留され、廃棄物としては、脱水設備３４で脱水ケーキが、マンガン処理設備４ではマンガンを含む沈殿物がそれぞれ生じることになる。これらの廃棄物は、上水処理システム１の外へ搬出される。
【００２６】
以下、マンガン処理設備４について説明する。マンガン処理設備４は、上記のとおり、上水処理設備２における凝集沈殿池２５で生じた泥水、及び、急速砂ろ過池２７で生じた排水に含まれているマンガン成分を処理して上水処理システム１外へ排出するための設備である。凝集沈殿池２５で生じた泥水、及び、急速砂ろ過池２７で生じた排水は、上記のとおり、濃縮槽３３の上澄液として、又は、脱水設備３４での排水としてマンガン処理設備４へ導入される（以下、マンガン処理設備４に導入される水をまとめて「被処理水」と呼ぶ）。
【００２７】
マンガン処理設備４は、図２に示されているとおり、被処理水を貯留するマンガン原水槽４１と、マンガン原水槽４１から移送される被処理水に対してマンガンを除去するための処理をする処理槽４２と、処理槽４２から移送される被処理水を溜める放流水槽４３と、処理槽４２から排出されるマンガン成分を貯留するスラッジ貯留槽４４とを備えている。これらのうち、処理槽４２は、図３に示されているとおり、マンガン原水槽４１から移送される被処理水を所定のアルカリ性に調整するための第一混和槽４７ａと、第一混和槽４７ａから移送される被処理水においてフロックを形成させる第二混和槽４７ｂと、第二混和槽４７ｂから移送される被処理水からマンガン成分を沈殿させるための沈殿槽４９と、沈殿槽４９から移送される被処理水を中和するための中和槽５０とに区分けされている（なお、第一混和槽４７ａと第二混和槽４７ｂとを合わせて混和槽４７と呼ぶ）。また、マンガン処理設備４は、処理槽４２における被処理水のｐＨを調整するために、第一混和槽４７ａに水酸化ナトリウム水溶液（ｐＨ調整剤）を供給する苛性ソーダタンク４５、及び、中和槽５０に硫酸（ｐＨ調整剤）を供給する硫酸タンク４６も備えている（図２）。
【００２８】
マンガン原水槽４１は、濃縮槽３３及び脱水設備３４から供給される被処理水を貯留しておくための槽であり、処理槽４２での処理量の程度に応じて被処理水を処理槽４２へ送水する。処理槽４２は、被処理水に含まれるマンガン成分を除去する処理を行う槽である。その詳細については後述する。放流水槽４３は、処理槽４２での処理を終えた水が貯留される槽であり、その後、処理を終えた水を排水池３２へ返送する。なお、必要に応じて放流水槽４３内でｐＨの調整を行ってもよい。スラッジ貯留槽４４は、処理槽４２内において沈殿し処理槽４２外へ抜き出されたマンガン成分の沈殿物を貯留するための槽である。その後、スラッジ貯留槽４４からマンガン成分が上水処理システム外へ搬出される。
【００２９】
以下、処理槽４２の構成、及び、処理槽４２を用いたマンガン処理方法について説明する。処理槽４２は、第一混和槽４７ａ及び第二混和槽４７ｂからなる混和槽４７と、沈殿槽４９と、中和槽５０とがこの順に直列に並ぶように、かつ、隣り合う槽同士が隔壁で仕切られて構成されて成るものである。混和槽４７のうちの第二混和槽４７ｂ、及び、中和槽５０の下流側の隔壁付近には、それぞれ被処理水のｐＨを測定するｐＨ計５１ａ，５１ｂが設置されている。
【００３０】
混和槽４７のうち前段に位置している第一混和槽４７ａは、苛性ソーダタンク４５から延びる配管が開口しているとともに、槽内を撹拌する撹拌機５２ａを有する。第一混和槽４７ａ内の被処理水は、第二混和槽４７ｂとの仕切りである隔壁の上端を越えて第二混和槽４７ｂへ流入することができる。マンガン原水槽４１から被処理水を第一混和槽４７ａへ送水し、被処理水を撹拌機５２ａで激しく撹拌しながら水酸化ナトリウム水溶液（濃度は例えば２５％）を添加する。このとき、第二混和槽４７ｂ内に設置されたｐＨ計５１ａの測定値が１１．５以上となるように水酸化ナトリウム水溶液の添加量を調整する（調整工程）。ｐＨを１１．５以上にすることで、被処理水中のマンガンイオンは沈殿しうる形態、例えば水酸化物となる。
【００３１】
このｐＨ調整において、被処理水のｐＨが高くなりすぎないように留意する。ｐＨの制御は、第一混和槽４７ａの容積と、被処理水の流入量（ｍ３／ｈ）と、水酸化ナトリウム水溶液の注入量（注入ポンプの運転方法）と、撹拌機５２ａの形状及び出力とを調和させることで達成することができる。例えば、１０ｍ３／ｈの被処理水をｐＨ１１．５とするための２５％水酸化ナトリウム水溶液の添加量は常に変動する。ここで、第一混和槽４７ａでｐＨを１１．５に安定させるためには、第一混和槽４７ａの大きさ（＝被処理水の滞留時間）と撹拌強度と水酸化ナトリウム水溶液の注入量の三つの組合せを最適化させることが必要となる。
【００３２】
第二混和槽４７ｂは、第一混和槽４７ａから流入してくる被処理水を撹拌するための撹拌機５２ｂを有しており、被処理水を第一混和槽４７ａよりも低速で撹拌しながらフロックを形成させる槽である。ここで、被処理水はｐＨが１１．５以上のアルカリ性となっているため、沈殿しうる形態となったマンガン成分にとって、凝集しフロックを形成しやすい環境となっている。フロックを形成させ成長させることで、次の沈殿槽４９でマンガン成分が一層沈殿しやすくなる。第二混和槽４７ｂ内の被処理水及びフロックは、沈殿槽４９との仕切りである隔壁の上端を越えて沈殿槽４９へ流入することができる。
【００３３】
沈殿槽４９は、マンガン成分を沈殿させるための槽である。沈殿槽４９内のうち、被処理水が通過する部分には傾斜板５３が設けられている。傾斜板５３は、例えば合成樹脂製或いは金属製の板であり、被処理水が流れる方向（第二混和槽４７ｂから中和槽５０へ向かう方向）に略平行、且つ、鉛直方向に対して傾斜した姿勢で設置する。傾斜板５３は、複数枚を互いに平行に配列させて設置してもよい。傾斜板５３は、沈殿槽４９の内部に直方体状の枠体（図示していない。）を設けこれに着脱可能に支持することによって設置することができる。傾斜板５３の傾斜角は、水平方向を基準として１０°〜８０°とすることが好ましく、５０°〜７０°とすることがより好ましく、５５°〜６５°とすることが更に好ましい。沈降するフロックは、傾斜板５３に接触し、傾斜板５３上を下方へ移動することによって容易に集積することができる。なお、図３（Ｂ）では、沈殿槽４９の底部の平面視を表現する都合上、傾斜板５３の描画を省いている。
【００３４】
沈殿槽４９は更に、その底部において、下方へ向かって縮径する穴部Ｈを複数有している。具体的には、沈殿槽４９自体は直方体状の内部形状を有しており底面は水平面を成しているが、例えば図４に示されているコンクリート製のプレキャスト体５４が複数個、底部を敷き詰めるように底部に沈められていることによって、沈殿槽４９内部の底部が上記穴部Ｈを複数有する形状とされている。
【００３５】
プレキャスト体５４は、図４に示されているとおり、略立方体のコンクリート塊の一面から内部に向かって、底面が略正方形の四角錐の穴が掘られた形状とされている。当該四角錐は、錐の頂点に到達する前に対面に到達して、対面には略正方形の貫通孔が生じている。すなわち、プレキャスト体５４の内部は、図示上面が最も径が広く、図示下面が最も径が狭くされた貫通孔が形成されており、その上面及び下面の開口部同士は傾斜面で結ばれている。当該傾斜面は、側面視したときに縮径の開始点と終点とを結ぶ線分と水平方向とが成す角度（図４（Ｂ）のα）が、５０°〜８０°であることが好ましく、６０°〜７０°であることがより好ましい。また、プレキャスト体５４は、その四角錐の穴の底を起点として、穴が掘られた方向とは垂直な方向に、且つ、上記一面と垂直となっている他の一面に到達するように延びる通路５７が形成されている。
【００３６】
プレキャスト体５４の大きさは、例えば１０ｍ３／ｈの流量であれば略立方体の一辺の長さが３００ｍｍ〜１２００ｍｍであることが好ましく、５００ｍｍ〜１０００ｍｍであることがより好ましい。
【００３７】
このプレキャスト体５４が、四角錐の径の広い側の開口部が上方を向くようにして、且つ、通路５７が沈殿槽４９の側壁側を向くようにして、沈殿槽４９の底面に一直線上に四個沈められて配置されている。そして、プレキャスト体５４に形成されている通路５７には、沈殿物の排出機構としてそれぞれ排出管５５が挿入されており、沈殿槽４９の側壁を貫通してスラッジ貯留槽４４へと通じている。排出管５５には、開閉可能な弁５６が設けられている。
【００３８】
沈殿槽４９内の被処理水は、沈殿槽４９内を移動する過程でフロックが沈殿し、穴部Ｈにマンガン成分を含む沈殿物が堆積してゆく（沈殿工程）。沈殿槽４９内の被処理水は、中和槽５０との仕切りである隔壁の上端を越えて中和槽５０へ流入することができる。
【００３９】
中和槽５０は、硫酸タンク４６から延びる配管が開口しているとともに、槽内を撹拌する撹拌機５２ｃを有する。中和槽５０内の被処理水を撹拌機５２ｃで激しく撹拌しながら硫酸（濃度は例えば７５％）を添加する。このとき、中和槽５０内に設置されたｐＨ計５１ｂの測定値が中性領域（例えばｐＨ６〜８）となるように硫酸の添加量を調整する（中和工程）。
【００４０】
ｐＨ１１．５以上となっている被処理水をｐＨ７程度にするのに必要な硫酸の添加量は、常に変動する。中和槽５０でのｐＨを７に安定させるためには、中和槽５０の大きさ（＝被処理水の滞留時間）と撹拌強度、硫酸の注入量の三つの組合せを最適化することが必要となる。ｐＨを調製し終えた被処理水を放流水槽４３へ送水し、必要に応じてｐＨが中性領域であることを確認した後、排水池３２へ返送する。
【００４１】
他方、沈殿槽４９ではフロックが沈殿したことによって、沈殿槽４９の底部において、穴部Ｈの底にはマンガン成分の沈殿物が溜まっている。排出管５５の弁５６を開くことで、沈殿物が水圧や重力によって自然排出され、スラッジ貯留槽４４へと移送される（排出工程）。そして、スラッジ貯留槽４４に溜められたマンガン成分は、時期をみて、吸引により回収することができる。
【００４２】
以上に示したマンガン処理設備４によれば、被処理水に含まれているマンガン成分を容易に除去することができる。すなわち、アルカリ性下で沈殿するマンガン成分は通常、不定形で柔らかく再拡散しやすい性状となっている。本実施形態のマンガン処理設備及びマンガン処理方法によれば、沈殿槽４９の底部が下方へ向かって縮径する穴部Ｈを複数有しているので、それぞれの穴部Ｈの底にマンガン成分の沈殿物が自然に集積する。ここで、沈殿槽４９の底部が複数の穴部Ｈによって小分けされた形状となっているので、一旦沈殿した沈殿物が被処理水の流れによって再拡散されにくい。そして、穴部Ｈに設けられた排出管５５によって沈殿物を沈殿槽４９の外へ排出することができるので、マンガン成分を被処理水から容易に除去することができる。
【００４３】
これと同時に、従来の上水処理システムではマンガン成分を確実に除去するべく、塩素混和池２６において次亜塩素酸ナトリウムを大量に添加していたが、本実施形態のマンガン処理設備４によれば、マンガン成分の大部分を除去でき、上水処理設備２と排水処理設備３との間を循環するマンガン成分を低減させることができるので、塩素混和池２６における次亜塩素酸ナトリウムの使用量を低減することもできる。
【００４４】
また、本実施形態のマンガン処理設備４は、中和槽５０から移送された被処理水を溜める放流水槽４３を備えているので、中和槽５０にて中和操作を行った被処理水が所定の時間放流水槽４３に留め置くことができ、その間にｐＨを確実に中性領域に安定させることができる。また、中和槽５０における中和操作に障害があった場合に、ｐＨが規格値外の被処理水がマンガン処理設備４の外へ直接排出されないように放流水槽４３からマンガン原水槽４１に返送し再処理することができる。
【００４５】
また、本実施形態のマンガン処理設備４は、排出管５５から排出された沈殿物を貯留するためのスラッジ貯留槽４４を備えているので、マンガン成分の沈殿物を貯留して任意の方法でバッチ処理を行うことが可能となる。上記では吸引によりマンガン成分を回収することを示したが、他に、スラッジ貯留槽４４から取り出したマンガン成分を天日乾燥したり、機械脱水したりすることでマンガン成分を回収することもできる。回収後、上水処理システムの系外へ搬出することができる。この一連の工程では、ｐＨが高い状況を保ったまま回収操作を行うことができる。
【００４６】
また、本実施形態では沈殿槽４９の内部に傾斜板５３が設けられているので、傾斜板５３の表面がマンガン成分が沈殿するための場として機能し、更に沈殿したマンガン成分が傾斜板５３の傾斜に従って下方へ移動しやすいので、マンガン成分の沈殿が促進される。
【００４７】
また、沈殿槽４９内の穴部Ｈが傾斜面から構成されており、傾斜面を側面視したときに、縮径の開始点と終点とを結ぶ線分と水平方向とが成す角度が５０°〜８０°とされているので、マンガン成分の沈殿物が穴部の底部に集積しやすい。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではプレキャスト体５４に形成された穴部Ｈの形状が四角錐とされているが、この形状は他の多角錐や円錐であってもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では全てのプレキャスト体５４に排出管５５が挿入された態様を示したが、全てのプレキャスト体に対して排出機構を設けた態様とする必要は必ずしもない。例えば、図３のように四つのプレキャスト体を用いた場合でいえば、中央の二つのプレキャスト体に形成されている通路がそれぞれ端のプレキャスト体のほうを向くようにし、端のプレキャスト体には、図３のように排出管が挿入されながらも、中央のプレキャスト体内部から連絡するようにもう一つの通路を形成してもよい。この場合、両端のプレキャスト体に設けられた排出管を通じて、中央の二つのプレキャスト体内部に溜まった沈殿物が抜き出されることになる。
【００５０】
また、上記実施形態では、マンガン処理設備４で処理した被処理水を放流水槽４３から排水池３２へ、更には排水池３２からその上澄液として沈砂池２１へ返送しているが、返送先は沈砂池２１のほか着水井２２とすることもできる。
【００５１】
また、上記実施形態では上水処理設備２の後段部分として凝集沈殿池２５及び急速砂ろ過池２７を含む場合を示したが、これらに代えて、後段部分は凝集装置、除マンガン装置及び膜ろ過装置を含むものとしてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態ではマンガン処理設備４が上水処理システムに組み込まれた態様を示したが、本発明のマンガン処理設備は、マンガン成分の除去が要求される他のシステムにも適用することができる。
【実施例】
【００５３】
ここで、以上のように構成されたマンガン処理設備を運用した一例を説明する。図２〜４に示されたマンガン処理設備を稼働させて、マンガン原水槽と放流水槽における被処理水のマンガン濃度を測定した。
【００５４】
ここで、第一混和槽の大きさは、清掃作業性を考慮して「１ｍ×１ｍ×１．１ｍ＝２．２ｍ３＝滞留時間１３．３分」とした。また、撹拌機は十分な撹拌が期待できるようＧ値が２５０ｓｅｃ−１となるよう０．２ｋｗとした（軸動力＝２５０×２５０×２．２ｍ３×１０−３÷１０３＝０．１４ｋｗ）。一方、苛性ソーダタンクにおける２５％水酸化ナトリウム水溶液の注入ポンプ容量は、０．０１ｍ３／ｈ程度と想定した。そこで、０．３（ｌ／ｍｉｎ）＝０．０１８ｍ３／ｈのポンプで水酸化ナトリウム水溶液を間欠的に注入し、第一混和槽内でのｐＨが連続的に１１．５となるよう最適の注入ポンプ運転パターンを決定した。ｐＨの測定は、実際には第二混和槽内の下流側の壁側に設置したｐＨ計で行った。注入量は、注入ポンプの運転パターンを、運転周期Ａ秒と運転時間Ｂ秒間の組合せを試行（実機試験）により探しだし、最適値を決定した。なお、第二混和槽内の撹拌機は、フロックが十分に成長することができる強度で稼働させた。
【００５５】
沈殿槽４９において用いたプレキャスト体は、例えば一辺が９００ｍｍ〜９５０ｍｍであり、四角錐の穴部を有するものを用いた。穴部内の傾斜角は７０°であった。
【００５６】
中和槽の大きさは、運用時の清掃作業性を考慮して「１ｍ×１．２ｍ×１．１ｍ＝２．６４ｍ３＝滞留時間１５．９分」とした。また、撹拌機は十分な撹拌が期待できるようＧ値が２５０ｓｅｃ−１となるよう０．２ｋｗとした。（軸動力＝２５０×２５０×２．６４ｍ３×１０−３÷１０３＝０．１７ｋｗ）。一方、７５％硫酸の注入ポンプ容量は、０．０１ｍ３／ｈ程度と想定した。そこで、０．３（ｌ／ｍｉｎ）＝０．０１８ｍ３／ｈのポンプで硫酸を間欠的に注入し、中和槽内でのｐＨの上下変動幅が５．８〜８．６に収まり、且つ、放流水槽でのｐＨが６．８〜７．２となるよう最適の注入ポンプ運転パターンを決定した。注入量は、注入ポンプの運転パターンを、運転周期Ｃ秒と運転時間Ｄ秒間の組合せを試行（実機試験）により探しだし、最適値を決定した。この結果、中和槽出口のｐＨ変動幅は、５．８〜８．６の範囲内であったが、放流水槽内で変動幅が縮小し、放流水槽出口でのｐＨ７の期待値として７±０．２を実現できた。なお、放流水槽の大きさは、ポンプの配置と清掃時の作業性を考慮して（２．３ｍ×１．１ｍ×１．５ｍ＝３．８ｍ３＝滞留時間２２．９分）とした。
【００５７】
マンガン原水槽内と放流水槽出口におけるマンガン濃度を、約一週間ごとに五カ月間に亘って測定した。その結果を表１及び図５に示す。
【００５８】
【表１】
2020195962.tif 000003
【００５９】
この結果から、マンガン処理設備を用いることで被処理水のマンガン濃度を低減できたことが分かる。また、沈殿槽の底部からはマンガン成分を含む沈殿物を抜き出すことができた。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、例えば上水処理システム内を循環するマンガン成分を低減させることに利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…上水処理システム、２…上水処理設備、３…排水処理設備、４…マンガン処理設備、２１…沈砂池、２２…着水井、２３…粉末活性炭接触池、２４…薬品混和池・フロック形成池、２５…凝集沈殿池、２６…塩素混和池、２７…急速砂ろ過池、２８…浄水池、３１…排泥池、３２…排水池、３３…濃縮槽、３４…脱水設備、４１…マンガン原水槽、４２…処理槽、４３…放流水槽、４４…スラッジ貯留槽、４５…苛性ソーダタンク、４６…硫酸タンク、４７…混和槽、４７ａ…第一混和槽、４７ｂ…第二混和槽、４９…沈殿槽、５０…中和槽、５１ａ，５１ｂ…ｐＨ計、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ…撹拌機、５３…傾斜板、５４…プレキャスト体、５５…排出管（排出機構）、５６…弁（排出機構）、５７…通路、Ｈ…穴部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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