(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上水用水の凝集剤として、ＴｉＯ2 濃度換算で５〜３０％のオルトチタン酸の塩酸溶液を、上水用水に対しＴｉＯ2 濃度換算で１０〜５００ｐｐｍの比率となるように添加することを特徴とする、上水用水の清澄化あるいは懸濁物の分離方法。
【請求項２】
オルトチタン酸の塩酸溶液の添加比率が２０〜５０ｐｐｍである、請求項１の上水用水の清澄化あるいは懸濁物の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水中に懸濁または溶解している物質を沈降除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上水、下水、し尿、工業用水の処理や、化学、冶金、染色、澱粉などの工業廃水の処理に際し、その処理液の清澄化あるいは懸濁物の分離には、各種の凝集剤が使われている。
【０００３】
上記凝集剤としては、たとえば、各種の有機高分子系凝集剤ならびに硫酸アルミニウムを始めとして硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩素化コッパラス、塩化第一鉄、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウムなどの無機系凝集剤が知られており、また、凝集助剤としては消石灰、活性シリカ、ケイ酸ナトリウム、ベントナイトなどが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの凝集剤のうち無機系凝集剤においては、特に硫酸アルミニウムがその機能や価格の面から一般によく使用されており、また、特定の比率の硫酸塩混合物を特定の方法によって作成することにより、その効果を増すための改良なども行なわれている（特開昭56−126483号公報など）。しかしながら、たとえば、平成７年10月５日（木）付の日刊工業新聞記載の、東北大学農学部宮沢陽夫助教授による研究の記事や、平成６年６月13日付発行の週刊雑誌ＡＥＲＡ、第30〜33頁の記事などにあるように、いわゆる「アルツハイマー型痴呆症患者とその脳に蓄積されているアルミニウムとの因果関係」が着目され始めており、従来、健康面に対して比較的に安全であるとみなされていたアルミニウム塩が、「上水用凝集剤として使用される場合には危険となる」という示唆を含んだ報告がなされるようになっている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のアルミニウム塩タイプに代わる、無機系上水用凝集剤の研究開発を重ねた結果、オルトチタン酸の塩酸溶液が上水処理用凝集剤として優れた効果を持つことを見いだした。
すなわち、本発明の要旨は、上水用水の凝集剤として上水用原水に対しＴｉＯ2 濃度換算で１０〜５００、好ましくは、２０〜５０ｐｐｍの比率となるように、オルトチタン酸の塩酸溶液を添加することを特徴とする、上水用原水の清澄化方法、あるいは、上水用水の懸濁物の分離方法である。
【０００６】
本発明でいうところのオルトチタン酸の塩酸溶液とは、四塩化チタンを溶解することによって得られるＴｉ濃度が数％〜２０％の塩酸溶液をいう。
純粋な四塩化チタンは無色透明な液体であるが、常温で大気に接触すると水分と反応して腐食性の塩酸ガスを生じるので、取扱には注意が必要である。しかしながら、冷水に対しては四塩化チタン自体は可溶であり、実質的には加水分解して酸性下では、いわゆる「チタン酸（Ｈ4 ＴｉＯ4 ）溶液」を形成する。これらは一般的に淡黄色の透明な液体で、Ｔｉ濃度で数％〜２０％程度、すなわちＴｉＯ2 濃度換算で５〜３０％のオルトチタン酸の塩酸溶液を形成していると考えられている。
【０００７】
オルトチタン酸の塩酸溶液は、純粋な四塩化チタンと比較して取扱が比較的安全であり、チタン換算濃度で十数％の市販品も販売されている。この溶液に対して水を加えても、透明な液体の状態を保っているので、ある程度までは、希釈が可能である。
上記溶液を７５℃以上に加熱したり、ＴｉＯ2 濃度換算で１ｇ／リットル以下の濃度まで希釈すると、透明度が失われてフロックと呼ばれる靄状の凝集体を形成し、さらに加水分解が進むと含水酸化チタンが形成される。フロックはオルトチタン酸の塩酸溶液の部分的な加水分解によって形成されたチタンイオンやアクアイオンなどが多核錯体を形成し、これらが主となって凝集したものであろうと考えられている。
【０００８】
上述の通りオルトチタン酸の塩酸溶液は、透明な液体の状態を保ったままある程度の希釈が可能なので、上水用原料水に添加する際には、対象とする上水の状態に合わせ、使用量を調製して使用することができる。そして、調製した溶液は、上水用原料水に対しＴｉＯ2 濃度換算で１０〜５００、好ましくは、２０〜５０ｐｐｍとなるように添加するのが効果的である。ＴｉＯ2 濃度が低すぎると清澄化や不純物の分離が不十分となり、多すぎると不経済となる。添加方法については、そのまま流しこんでもよいが、水域全体に均一に分布させるように撒くのが好ましく、液面上から散布を行なってもよい。
【０００９】
一般に無機系凝集剤は、その等電点付近においてケイ酸などの不純物の除去率が最大となる。オルトチタン酸の塩酸溶液を添加する場合には、おそらくフロック形成時に不純物の除去がなされると推測される。この場合に生成する加水分解生成物はほとんどが無定形であり、Ｘ線回折分析によれば、酸化チタンのアナターゼ形の幅広いピークが観察される。アナターゼ形酸化チタン結晶の等電点はｐＨ＝６．１である。この値は上水のｐＨに近いので、上述したオルトチタン酸の塩酸溶液を単独で用いても不純物除去に大きな効果を示すと考えられる。したがって、他の凝集剤と比べて被処理液のｐＨを移動させる必要はあまりなく、もし必要であっても、被処理液へ加えるｐＨ調整剤の使用量が少なくなり経済的である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実験は、すべて室温下で行なった。
実施例
試水として、猪名川表流水〔比色法濁度：３２ｐｐｍ、比色法色度：８．２、ｐＨ：７．２、生物数：１３０，０００個／リットル (N/L)〕を用い、その１リットルをビーカーにそれぞれ採取した。純水を用いてＴｉＯ2 濃度換算で８％にまで希釈されたオルトチタン酸の塩酸溶液（東邦チタニウム社製２８％チタン酸溶液）を、試水に対しＴｉＯ2 濃度換算でそれぞれ４０、２２ｐｐｍ濃度となるように加えた。添加後、試水を８０ｒｐｍにて７分間かきまぜた後、４０ｒｐｍでさらに１０分間かきまぜ、１５分間静置した。処理後、試水の上澄水３００ｍｌを採取し、その濁度ならびに色度、ｐＨ、フロック発生時間、沈降終了時間を測定した。また、顕微鏡を用いて一定量の処理液中の生物数をカウントし、１リットル当たりの生物総数に換算して比較した。
結果を表１に示す。また、比較のために硫酸アルミニウム（多木化学社製硫酸バンド）の８％水溶液を４０ｐｐｍ濃度となるように上記と同様の方法で加えた場合の数値を示す。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
表１から明らかなように、本発明の凝集剤は無機系凝集剤としてよく使用される硫酸アルミニウムと比較しても、濁りや色、微生物の除去に関しては同等以上の性能を有しており、しかも、フロックの発生や沈降終了時間についても、従来品よりも短時間になっており明らかに優れている。
【００１３】
【発明の効果】
本発明により、オルトチタン酸の塩酸溶液を上水用凝集剤として用いた場合には、以下のメリットが得られる。
（１）  処理後の濁度や生物数が大きく減少する。
（２）  ｐｐｍオーダーの添加でも優れた効果が得られ、経済的である。
（３）  アルカリ助剤の使用量を節減でき、経済的である。
（４）  アルツハイマー型痴呆症との因果関係がないので、安心して使用することができる。