(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾砂等の母材の表面に酸化マンガン被膜を形成する除マンガン濾材の製造方法において、回転可能に構成した反応容器内の母材に塩化マンガン水溶液を霧状に憤霧した後、母材表面に付着した塩化マンガン水溶液を母材表面に付着した状態で乾燥、固化させ、次いで、反応容器を回転させて攪拌操作を行いながら、反応容器内にオゾンガスを導入し、乾燥、固化した塩化マンガンをオゾンガスに曝すことを特徴とする除マンガン濾材の製造方法。
【請求項２】
複数の反応容器を設置し、所定の反応容器から排出する廃オゾンガスを他の反応容器に導入して、母材表面の塩化マンガン又は酸化マンガンと反応させることにより、廃オゾンガスの還元を行うことを特徴とする請求項１記載の除マンガン濾材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除マンガン濾材の製造方法に関し、特に、酸化剤としてオゾンガスを用いるとともに、製造方法を半乾式とすることにより、廃液の発生を極力少なくすることができる除マンガン濾材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、我国の地下水は軟質で、かつ清澄度が高く、重金属や有害な溶解性成分も極めて少なく、飲用及び工業的な用途にとって好ましいものである。
ところが、一方においては、その地質的な条件等により、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）等の重金属類、アンモニア性窒素、色度成分、トリハロメタン類の前駆物質であるフミン系物質等が多量に溶存している場合がある。
このような悪い水質の場合、特に、鉄及びマンガンの濃度が高い場合には、原水に塩素剤を添加し、鉄及びマンガンを酸化し、鉄を不溶性の水酸化物として除去するとともに、マンガンをマンガン砂等のマンガン接触濾材により除去することにより、飲用に適するように処理している。
【０００３】
ところで、この接触濾過に使用されるマンガン砂等の除マンガン濾材は、水和型二酸化マンガンをケイ砂等の母材の表面にコーティングした濾材が一般的なものとなっており、その生産量も多い。
このマンガン砂等の除マンガン濾材の製造方法としては、濾材へのマンガン導入剤としての塩化マンガン（ＭｎＣｌ２）水溶液と、酸化剤としての過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）水溶液の２種類を用い、これらの水溶液にケイ砂等の母材を交互に浸漬することにより、母材に二酸化マンガン(ＭｎＯ２)等をコーティングする湿式による製造方法が主流となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の除マンガン濾材の製造方法では、未反応の過マンガン酸カリウムに塩化マンガンが混和した廃液や、製品の仕上げ工程における余剰の薬品の洗浄廃液がかなり発生し、廃液処理にコストがかかるという問題があった。
しかも、廃液の色は濃かっ色であるため、かなりの水洗も必要となり、これにより、昨今のゼロエミッション化運動とは相容れないものとなりつつある。
【０００５】
本発明は、上記従来の除マンガン濾材の製造方法が有する問題点に鑑み、酸化剤としてオゾンガスを用いるとともに、製造方法を半乾式とすることにより、廃液の発生を極力少なくすることができる除マンガン濾材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の除マンガン濾材の製造方法は、濾砂等の母材の表面に酸化マンガン被膜を形成する除マンガン濾材の製造方法において、回転可能に構成した反応容器内の母材に塩化マンガン水溶液を霧状に憤霧した後、母材表面に付着した塩化マンガン水溶液を母材表面に付着した状態で乾燥、固化させ、次いで、反応容器を回転させて攪拌操作を行いながら、反応容器内にオゾンガスを導入し、乾燥、固化した塩化マンガンをオゾンガスに曝すことを特徴とする。
【０００７】
この除マンガン濾材の製造方法は、反応容器内の母材に塩化マンガン水溶液を霧状に憤霧した後、母材表面に付着した塩化マンガン水溶液を母材表面に付着した状態で乾燥、固化させ、次いで、反応容器を回転させて攪拌操作を行いながら、反応容器内にオゾンガスを導入し、乾燥、固化した塩化マンガンをオゾンガスに曝すことから、製造方法を半乾式として、廃液の発生を極力少なくするとともに、廃液処理にかかるコストを大きく縮減することができる。
【０００８】
この場合において、複数の反応容器を設置し、所定の反応容器から排出する廃オゾンガスを他の反応容器に導入して、母材表面の塩化マンガン又は酸化マンガンと反応させることにより、廃オゾンガスの還元を行うことができる。
【０００９】
これにより、母材表面の塩化マンガン又は酸化マンガンの酸化を促進するとともに、廃オゾンガスを予備的に還元し、後工程の廃オゾンガス処理の負荷を軽減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の除マンガン濾材の製造方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図４に、本発明の除マンガン濾材の製造方法の一実施例を示す。
この除マンガン濾材の製造方法は、濾砂等の母材の表面に二酸化マンガン（ＭｎＯ２）被膜を形成するに際し、反応容器１内の母材に塩化マンガン（ＭｎＣｌ２）水溶液を霧状に憤霧した後、母材表面に付着した塩化マンガン水溶液を母材表面に付着した状態で乾燥、固化させ、次いで、反応容器内にオゾン（Ｏ３）ガスを導入し、乾燥、固化した塩化マンガンをオゾンガスに曝すようにする。
【００１２】
この場合、濾材へのマンガン導入剤として塩化マンガン水溶液を使用する点は従来と同じであるが、本実施例では、図１に示すように、反応容器１内に設けた複数の塩化マンガン水溶液の噴射ノズル２から、反応容器１内の母材３に塩化マンガン水溶液を霧状に憤霧する。
なお、塩化マンガン水溶液からなるマンガン導入剤は、二酸化マンガンへの出発物質として使用され、また、母材３としては、ケイ砂等の濾砂が使用される。
これにより、母材を塩化マンガン水溶液の中に浸漬する従来の方法に比較して、薬液量を１／５以下に減少させることができ、製造方法を半乾式として、廃液の発生を極力少なくするとともに、廃液処理にかかるコストを大きく縮減することができる。
【００１３】
反応容器１は、横倒三角筒状の密閉性を有する容器からなり、その周面には、塩化マンガン水溶液の噴射ノズル２が着脱可能に取り付けられる噴射ノズル挿入口１１と、ろ材を出し入れする出入口１２と、塩化マンガン水溶液のドレンが排出されるとともに、廃オゾンガスが導入されるドレン抜き取り口１３と、塩化マンガン水溶液を乾燥させるヒーター５とが配設されている。
また、反応容器１の端面の中心には、オゾンガスやパージガス（空気）を導入する導入パイプ１４と、導入したオゾンガスやパージガスを排気する排気パイプ１５とが、それぞれスイベルジョイント１６を介して接続されている。
そして、この反応容器１は、外周に回転用円環フレーム１７を有し、この円環フレーム１７を回転機構で支持することにより、回転可能に構成されている。
【００１４】
反応容器１の噴射ノズル２は、オゾンガスとの接触によって噴射孔が固体の酸化マンガンで閉鎖されるのを防止するため、噴射時だけ結合器４で反応容器１内に噴射ノズル２が挿入固定されるようになっている。
また、噴射後、反応容器１から取り外された噴射ノズル２は、噴射孔が乾燥して塩化マンガン水が固着するのを防止するために、噴射孔を清水中に漬けておくか、清水を短時間噴射しておくことが好ましい。
【００１５】
塩化マンガン水溶液を母材３に噴霧し終わった後、ヒーター５を介して送られてくる温風を反応容器１内に適当な時間通過させ、母材３の表面に付着した塩化マンガン水溶液を乾固させる。
この場合、ヒーター５によって、反応容器１を直接加熱することもできる。
【００１６】
その後、オゾン発生器から発生したオゾンガスを、図２に示すように、反応容器１に通じ、乾燥、固化した塩化マンガンをオゾンガスに曝すようにする。
この場合、反応容器１は、同図に示すように、例えば２台かそれ以上設置するようにしておき、一方の反応容器１ａにオゾンガスを導入した後、この反応容器１ａから放出された廃オゾンガスをもう一方の反応容器１ｂに導入するようにする。
図４に示すように、反応容器１ｂ内では、すでに第１回目等の二酸化マンガンコーティングを終えた母材３が充填されており、この反応容器１ｂに導入された廃オゾンガスは、この母材３の表面の二酸化マンガンが触媒的に作用することにより、酸素（Ｏ２）にまで分解されてゆく。
この場合、母材３の表面に生成する二酸化マンガンは、オゾンを触媒的に分解する作用を持つことから、オゾンガスに曝される母材３が偏ることなく常に更新されるように、反応容器１をゆるやかに回転させて攪拌操作を行うようにする。
【００１７】
この場合、廃オゾンガスが反応容器１ｂ内に滞留する時間には限りがあるので、１００％の廃オゾンガスが分解されるわけではなく、したがって、さらにオゾンガス分解器６の中を通してオゾンを酸素に還元したり、粒状活性炭と反応させて二酸化炭素（ＣＯ２）とすることにより、オゾン濃度を人体に害のないレベルにまで低下させる。
【００１８】
以上が除マンガン濾材の一連の製造プロセスであるが、反応容器１ａ内での酸化反応が完了したら、今度は、図２の破線で示すようなガス流路になるように配管のバルブを切り換える。
そして、今度は、反応容器１ｂの方へ塩化マンガン水溶液を噴霧し、乾固させた後、オゾンガスを導入し、放出する廃オゾンガスをもう一方の反応容器１ａに導入する図３の工程を繰り返す。
こうすることによって、母材３へ何回も二酸化マンガンをコーティングすることができ、これにより、母材表面への二酸化マンガン付着量を任意に調整できるようになる。
【００１９】
また、酸化反応に使用するオゾンは、従来の過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）溶液より酸化力が強いことから、充分な量さえを供給すれば反応時間は極めて短くすることができる。
この場合、母材３同士が接触している部分はオゾンガスが通りにくく酸化があまり進行しないため、反応容器１に攪拌用の回転機構７等を設置することが望ましく、これにより、母材３の表面の酸化に対する未反応部分の残留を著しく少なくすることができる。
また、オゾンガスからなる酸化剤は気体であるため、未反応部分への到達は著しく早く、また、製品の品質も安定化する。
【００２０】
このように、本実施例の除マンガン濾材の製造方法は、塩化マンガン水溶液を噴霧した後は、すべて気体ばかりが通るものであるから、塩化マンガン水溶液の噴霧を薬液があまり滴下しない程度に調整し、母材３を塩化マンガン水溶液によるほどよいぬれ状態に保つことにより、廃液の発生を極力少なくして、ほぼゼロエミッションを達成するとともに、廃液処理にかかるコストを大きく縮減することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の除マンガン濾材の製造方法によれば、反応容器内の母材に塩化マンガン水溶液を霧状に憤霧した後、母材表面に付着した塩化マンガン水溶液を母材表面に付着した状態で乾燥、固化させ、次いで、反応容器を回転させて攪拌操作を行いながら、反応容器内にオゾンガスを導入し、乾燥、固化した塩化マンガンをオゾンガスに曝すことから、製造方法を半乾式として、廃液の発生を極力少なくするとともに、廃液処理にかかるコストを大きく縮減することができる。
【００２２】
また、複数の反応容器を設置し、所定の反応容器から排出する廃オゾンガスを他の反応容器に導入して、母材表面の塩化マンガン又は酸化マンガンと反応させることにより、廃オゾンガスの還元を行うことにより、母材表面の塩化マンガン又は酸化マンガンの酸化を促進するとともに、廃オゾンガスを予備的に還元し、後工程の廃オゾンガス処理の負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の除マンガン濾材の製造方法に使用する反応容器の一例を示し、（ａ）は容器本体の斜視図、（ｂ）は回転機構で支持した状態を示す斜視図、（ｃ）は容器本体の断面図である。
【図２】本発明の除マンガン濾材の製造方法の実施例を示す工程図である。
【図３】同実施例の除マンガン濾材の製造方法の反復工程を示すチャート図である。
【図４】２つの反応容器による廃オゾンガスの流れを示す説明図である。
【符号の説明】
１    反応容器
１ａ  反応容器
１ｂ  反応容器
１１  噴射ノズル挿入口
１２  出入口
１３  ドレン抜き取り口
１４  導入パイプ
１５  排気パイプ
１６  スイベルジョイント
１７  円環フレーム
２    噴射ノズル
３    母材
４    結合器
５    ヒーター
６    ガス分解器
７    回転機構
【図１】
0003616579.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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