(57)【要約】【課題】金属イオンなどの金属関連物質、及びシリカなどの濁質成分の除去を効率的に行うことが可能な水処理装置を提供する。【解決手段】水処理装置１００は、金属関連物質と、シリカ及びアルミナの少なくとも一方を含有する濁質成分とを含む被処理水Ｗが流れる被処理水流路１１，１２，１３を備える。また、水処理装置は、被処理水Ｗに酸化剤Ｏを供給する酸化剤供給部４と、被処理水に、濁質成分を凝集させる凝集剤Ｆを供給する凝集剤供給部５とを備える。さらに水処理装置は、金属材料凝集促進層２００を有し、酸化剤の作用によって被処理水に含まれる金属関連物質を吸着粒子Ａに吸着させることにより、金属関連物質の凝集を促進する凝集促進部２を備える。金属材料凝集促進層は、基材２０１と、基材に設けられた多孔質担体層２０２と、多孔質担体層に担持され、三価の鉄イオン化合物を含む吸着粒子Ａとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属イオン、金属粒子、金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属関連物質と、シリカ及びアルミナの少なくとも一方を含有する濁質成分とを含む被処理水が流れる被処理水流路と、
前記被処理水に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
前記被処理水に、前記濁質成分を凝集させる凝集剤を供給する凝集剤供給部と、
基材と、前記基材に設けられた多孔質担体層と、前記多孔質担体層に担持され、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ（ＯＨ）３及びＦｅＯＯＨからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む吸着粒子と、を有する金属材料凝集促進層を備え、前記酸化剤の作用によって前記被処理水に含まれる前記金属関連物質を前記吸着粒子に吸着させることにより、前記金属関連物質の凝集を促進する凝集促進部と、
を備える、水処理装置。
【請求項２】
前記吸着粒子は、Ｆｅ（ＯＨ）３及びＦｅＯＯＨの少なくともいずれか一方を含む、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記多孔質担体層は活性炭を含む、請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記凝集剤は、鉄系無機凝集剤及びアルミニウム系無機凝集剤の少なくとも一方である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記凝集促進部の下流に設けられ、前記被処理水と共に前記凝集促進部から流れてきた前記金属関連物質の凝集物及び前記濁質成分の凝集物を濾過するフィルタ部をさらに備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水処理装置に関する。詳細には本発明は、被処理水を効率的に浄化することが可能な水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被処理水を浄化するための水処理装置の開発が進められている。水処理装置としては、例えば特許文献１に開示されているものが挙げられる。特許文献１では、フェノール系樹脂のビーズ状成形体を前駆体とするメソ多孔性炭素ビーズを用い、当該メソ多孔性炭素ビーズのメソ細孔内に金属を担持させてなる水処理用触媒を使用した実廃水処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９９６１２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に開示されているような従来の水処理装置は、公共の水処理施設で水浄化を行うことが前提とされている地域で使用することが想定されている。
【０００５】
一方、社会基盤の整備が進んでいない新興国においては、公共の水処理施設を有していない地域も多く存在する。このような地域では、各家庭に水処理装置を設置することにより、水を浄化したいというニーズがある。特に、被処理水中に含まれている金属イオンなどの金属関連物質やシリカなどの濁質成分を、家庭に設置された水処理装置によって除去したいというニーズがある。ただ、家庭の水需要に見合った処理時間で金属関連物質や濁質成分を除去するためには、従来の水処理装置の原理によれば、大型の貯留槽を設ける必要がある。
【０００６】
しかしながら、一般家庭では、大型の水処理装置を設置するために適した大きさのスペースを有していない場合が多い。そのため、前述のニーズに応えるためには、大型の貯留槽を設けることなく、被処理水中に含まれる金属関連物質を必要とされる程度まで十分に除去することが可能な水処理装置が必要になる。したがって、小さなスペースで金属関連物質や濁質成分を効率的に除去することができる水処理装置が求められている。
【０００７】
本発明は、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、本発明の目的は、金属イオンなどの金属関連物質、及びシリカなどの濁質成分の除去を効率的に行うことが可能な水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る水処理装置は、金属イオン、金属粒子、金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属関連物質と、シリカ及びアルミナの少なくとも一方を含有する濁質成分とを含む被処理水が流れる被処理水流路を備える。また、水処理装置は、被処理水に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、被処理水に、濁質成分を凝集させる凝集剤を供給する凝集剤供給部とを備える。水処理装置はさらに、基材と、基材に設けられた多孔質担体層と、多孔質担体層に担持され、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ（ＯＨ）３及びＦｅＯＯＨからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む吸着粒子と、を有する金属材料凝集促進層を備え、酸化剤の作用によって被処理水に含まれる金属関連物質を吸着粒子に吸着させることにより、金属関連物質の凝集を促進する凝集促進部を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金属イオンなどの金属関連物質、及びシリカなどの濁質成分の除去を効率的に行うことが可能な水処理装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る水処理装置の全体構成を説明するための模式図である。
【図２】本実施形態に係る水処理装置における水処理の原理を説明するための概念図である。
【図３】本実施形態に係る金属材料凝集促進層の構造を説明するための断面図である。
【図４】本実施形態に係る水処理装置の凝集促進部において、酸化剤の酸化作用によって、三価の鉄イオンが、多孔質担体に担持された鉄酸化物又は鉄水酸化物に吸着されることを説明するための模式図である。
【図５】本実施形態に係る他の例の水処理装置の全体構成を説明するための模式図である。
【図６】実施形態１に係る水処理装置の全体構造を説明するための模式図である。
【図７】実施形態１に係る水処理装置の酸化剤供給部及び混合部の構造を説明するための断面図である。
【図８】実施形態２に係る水処理装置の全体構造を説明するための模式図であって、被処理水が順方向に流れることを示す図である。
【図９】実施形態２に係る水処理装置の全体構造を説明するための模式図であって、被処理水が逆方向に流れることを示す図である。
【図１０】実施形態３に係る水処理装置の全体構造を説明するための模式図である。
【図１１】実施例１における水処理装置の全体構成を説明するための模式図である。
【図１２】実施例２における水処理装置の全体構成を説明するための模式図である。
【図１３】実施例２の水処理装置で処理した処理水において、カオリンの濁度と累積濾過流量との関係を示すグラフである。
【図１４】実施例２の水処理装置で処理した処理水において、アルミニウムの濃度と累積濾過流量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本実施形態の水処理装置１００を説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
以下の実施形態の説明においては、金属関連物質という用語が用いられる。金属関連物質は、金属イオンＭ＋、金属粒子Ｍ、金属酸化物粒子ＭＯ、及び金属水酸化物粒子ＭＯＨからなる群より選ばれる１又は２以上の物質を意味する。また、被処理水Ｗは、金属関連物質である金属イオンＭ＋、金属粒子Ｍ、金属酸化物粒子ＭＯ、及び金属水酸化物粒子ＭＯＨのうちの少なくともいずれか１つと、シリカ及びアルミナの少なくとも一方を含有する濁質成分とを含むものである。
【００１３】
また、金属関連物質である金属イオンＭ＋、金属粒子Ｍ、金属酸化物粒子ＭＯ、及び金属水酸化物粒子ＭＯＨのいずれもが、多孔質担体に担持されている金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子の少なくともいずれか１つに吸着される。そのため、本明細書においては、金属関連物質を吸着する機能を有する金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子を吸着粒子という。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の水処理装置１００は、被処理水Ｗが流れる被処理水流路１１，１２，１３を備えている。被処理水流路１１と被処理水流路１２との間には、混合部１が接続されている。被処理水流路１２と被処理水流路１３との間には、凝集促進部２が接続されている。混合部１には、酸化剤供給部４から酸化剤Ｏが供給され、さらに凝集剤供給部５から凝集剤Ｆが供給される。凝集促進部２から被処理水流路１３へ流れ出た被処理水Ｗは、フィルタ部３によって濾過され、供給流路１４を経由して、処理済みの水として水栓等に至る。
【００１５】
図２に示すように、水処理装置１００においては、金属関連物質を含む被処理水Ｗが、被処理水流路１１から混合部１へ流れ込む。被処理水Ｗは、井戸、河川若しくは池等の水源から汲み出した水又は雨水を用いることができ、上述のように、金属関連物質やシリカ及びアルミナなどの濁質成分を含有している。なお、被処理水Ｗに含まれる金属関連物質において、金属イオンＭ＋は、二価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）及び三価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）である。金属粒子Ｍは、鉄（Ｆｅ）の粒子である。金属酸化物粒子ＭＯは、鉄酸化物（ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４）の粒子である。金属水酸化物粒子ＭＯＨは、鉄水酸化物（Ｆｅ（ＯＨ）２，Ｆｅ（ＯＨ）３，ＦｅＯ（ＯＨ））の粒子である。
【００１６】
酸化剤供給部４は、酸化剤Ｏを混合部１へ供給する。混合部１は、被処理水流路１１を流れる被処理水Ｗと酸化剤供給部４から供給された酸化剤Ｏとを混合するように構成されている。混合部１から流れ出た被処理水Ｗは、被処理水流路１２を経由して凝集促進部２へ流れ込む。
【００１７】
酸化剤Ｏは、被処理水Ｗ中において、金属関連物質に対し酸化作用を生じさせる。具体的には、金属関連物質が二価の鉄イオンの場合には、三価の鉄イオンに酸化させる作用を有する。このような酸化剤Ｏは、オゾン又は塩素を含むことが好ましい。オゾン及び塩素は被処理水Ｗに容易に添加でき、金属関連物質を効率的に酸化させるため、好ましく用いることができる。
【００１８】
酸化剤Ｏとしては塩素系薬剤が好ましく、特に被処理水Ｗの内部で次亜塩素酸が生成するものが好ましい。酸化剤Ｏとしては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム及び塩素化イソシアヌル酸からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。次亜塩素酸カルシウムとしては、さらし粉（有効塩素３０％）及び高度さらし粉（有効塩素７０％））の少なくとも一つを用いることができる。塩素化イソシアヌル酸としては、トリクロロイソシアヌル酸ナトリウム、トリクロロイソシアヌル酸カリウム、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、及びジクロロイソシアヌル酸カリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。この中でも、次亜塩素酸ナトリウムは液体であり、定量ポンプによる注入方式を用いて被処理水Ｗに定量的に添加できるため、特に好ましく用いることができる。また、無機系の高度さらし粉は被処理水Ｗに対する溶解度が非常に高いため、高い酸化作用を発揮することができる。
【００１９】
図３に示すように、凝集促進部２は金属材料凝集促進層２００を備え、金属材料凝集促進層２００には、混合部１を経由して酸化剤Ｏが添加された被処理水Ｗが流れ込む。そして、金属材料凝集促進層２００は、基材２０１と、基材２０１の内部に設けられた多孔質担体層２０２とを備える。
【００２０】
基材２０１は、被処理水流路１２から流れ込んだ被処理水Ｗが多孔質担体層２０２を透過し、被処理水流路１３から流れ出るように、多孔質担体層２０２を保持する。基材２０１としては、例えば、内部に多孔質担体層２０２を保持できる空間を有する筒体や箱体を用いることができる。また、基材２０１としては、表面に多孔質担体層２０２を保持できる枠体を用いることができる。なお、図３に示す凝集促進部２は、金属材料凝集促進層２００における基材２０１の上面に被処理水流路１２が接続され、基材２０１の下面に被処理水流路１３が接続されている。そして、基材２０１の内部に保持されて多孔質担体層２０２を構成する多孔質担体Ｃが、被処理水流路１３に流れ出ないように、網２０３を設けている。
【００２１】
多孔質担体層２０２は、表面に吸着粒子Ａを担持する多孔質担体Ｃを含んでいる。多孔質担体Ｃは、活性炭、シリカ、セラミックス及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。多孔質担体Ｃは、酸化剤Ｏを含む被処理水Ｗの流速を一定以上に維持する開口率を有している。また、多孔質担体Ｃは、金属関連物質Ｍ＋，Ｍ，ＭＯ，ＭＯＨの凝集に必要な吸着粒子Ａを担持するために、十分な表面積及び吸着性を有している。
【００２２】
吸着粒子Ａは、金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子の少なくともいずれか一方を含む。具体的には、吸着粒子Ａは、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ（ＯＨ）３及びＦｅＯＯＨからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む。
【００２３】
凝集促進部２は、被処理水流路１２から酸化剤Ｏを含む被処理水Ｗを受け入れる。そして、凝集促進部２は、酸化剤Ｏの作用によって酸化された金属関連物質を吸着粒子Ａへ吸着させる。これにより、凝集促進部２は、多孔質担体Ｃの表面で、金属関連物質に由来する金属酸化物粒子ＭＯ及び金属水酸化物粒子ＭＯＨからなる混合粒子の凝集を促進させる。
【００２４】
具体的には、図２に示すように、被処理水Ｗに含まれる金属関連物質が鉄イオン、鉄粒子、鉄酸化物、及び鉄水酸化物である場合、酸化剤Ｏの酸化作用によって鉄イオンは三価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）に酸化される。そして、三価の鉄イオン、鉄粒子、鉄酸化物及び鉄水酸化物は、吸着粒子Ａに含まれる三価の鉄イオン化合物が核となり、吸着粒子Ａの表面に吸着する。その結果、吸着粒子Ａの表面で、金属関連物質は、粒子径が１μｍ以上の鉄酸化物の粒子及び鉄水酸化物等からなる凝集物ＭＤＡへ成長する。なお、三価の鉄イオンは吸着粒子Ａに吸着されるが、被処理水Ｗに含まれる二価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）は、多孔質担体Ｃを構成する活性炭の表面に吸着され、凝集物ＭＤＡへ成長する。
【００２５】
ここで、吸着粒子Ａを構成する金属と、被処理水Ｗに含まれる金属関連物質を構成する金属とが同一元素であることが好ましい。この場合、吸着粒子Ａは、金属関連物質を効率的に吸着することが可能となる。ただし、吸着粒子Ａは、被処理水Ｗにおける金属関連物質を吸着することができればよい。したがって、吸着粒子Ａを構成する金属と金属関連物質を構成する金属とが異なる元素であってもよい。
【００２６】
多孔質担体Ｃの表面で凝集した凝集物ＭＤＡは、ある程度の大きさ以上、例えば粒子径が１μｍ以上になると、被処理水Ｗの水流によって多孔質担体Ｃの表面から脱離し、被処理水Ｗと共に下流へ流れる。つまり、凝集物ＭＤＡを含む被処理水Ｗは、凝集促進部２から被処理水流路１３を経由してフィルタ部３へ流れ込む。
【００２７】
フィルタ部３は、凝集促進部２の下流に設けられ、凝集促進部２から被処理水Ｗと共に流れてきた凝集物ＭＤＡを捕捉する。本実施形態においては、フィルタ部３は、砂濾過部である。このフィルタ部３によれば、被処理水Ｗから凝集物ＭＤＡを除去することができる。その結果、フィルタ部３の下流においては、金属イオンＭ＋、金属粒子Ｍ、金属酸化物粒子ＭＯ、及び金属水酸化物粒子ＭＯＨの凝集物ＭＤＡが除去された処理済の水が生成される。この処理済の水は、供給流路１４を経由して水栓まで供給される。
【００２８】
次に、図４を用いて、被処理水Ｗ中の鉄イオンの除去に着目して、本実施形態の水処理装置１００と比較例の水処理装置との相違を説明する。
【００２９】
図４の（ａ）に示すように、比較例の水処理装置において、被処理水Ｗは酸素（Ｏ２）を含むが、酸化剤Ｏを含まない。多孔質担体Ｃとして活性炭を用いた場合、活性炭は二価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）を吸着しやすい性質を有する。ここで、二価の鉄イオンが水中で酸化されて三価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）になった場合、三価の鉄イオンは瞬時に酸素と結合し、微粒子状の酸化鉄に変化する。しかし、活性炭は鉄イオンよりも酸化鉄微粒子を吸着し難いため、結果的に三価の鉄イオンは吸着されずに活性炭を通過してしまう場合が多い。
【００３０】
このように、二価の鉄イオンは多孔質担体Ｃに吸着されるが、三価の鉄イオンは酸素と結合して数ｎｍレベルの酸化鉄粒子となることから、多孔質担体Ｃを通過してしまう。このような数ｎｍレベルの酸化鉄粒子を除去するには逆浸透膜（ＲＯ膜）などを用いなければならず、コストが大きく増大してしまう。
【００３１】
一方、本実施形態の水処理装置１００では、図４の（ｂ）に示すように、酸化剤Ｏが被処理水Ｗ中に供給された場合、二価の鉄イオンは三価の鉄イオンに酸化される。そして、三価の鉄イオンは、凝集促進部２に存在する吸着粒子Ａに吸着される。つまり、吸着粒子Ａは、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ（ＯＨ）３及びＦｅＯＯＨからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含んでいる。被処理水Ｗ中の三価の鉄イオンは、吸着粒子Ａにおける三価の鉄イオン化合物との親和性が高いことから、三価の鉄イオン化合物が核となり、吸着粒子Ａの表面に吸着する。その結果、吸着粒子Ａの表面で被処理水Ｗ中の鉄イオンが凝集し、鉄酸化物や鉄水酸化物の凝集物ＭＤＡが生成する。また、酸化剤Ｏによって酸化されなかった二価の鉄イオンは多孔質担体Ｃに吸着され、多孔質担体Ｃの表面に存在する吸着粒子Ａと凝集物ＭＤＡを生成する。
【００３２】
ここで、凝集物ＭＤＡの粒子径が数μｍレベルとなった後に、凝集物ＭＤＡは吸着粒子Ａの表面から脱離する。つまり、被処理水Ｗ中の鉄イオンは、鉄酸化物や鉄水酸化物の凝集物ＭＤＡとして吸着粒子Ａの表面に凝集する。そして、凝集物ＭＤＡが１μｍ以上となった場合には、被処理水Ｗの水流により吸着粒子Ａの表面から脱離し、フィルタ部３に到達する。ただ、凝集物ＭＤＡは１μｍ以上となっているため、逆浸透膜を用いなくても、例えば砂濾過等で容易に除去することが可能となる。
【００３３】
上述のように、吸着粒子Ａは、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ（ＯＨ）３及びＦｅＯＯＨからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含むことが好ましい。ただ、吸着粒子Ａは、Ｆｅ（ＯＨ）３及びＦｅＯＯＨの少なくともいずれか一方を含むことがより好ましい。Ｆｅ（ＯＨ）３及びＦｅＯＯＨは、三価の鉄イオンとの親和性が特に高いことから、凝集物ＭＤＡを生成しやすくなり、被処理水Ｗから金属関連物質を効率的に除去することが可能となる。
【００３４】
なお、被処理水Ｗ中に鉄水酸化物（Ｆｅ（ＯＨ）３）、鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、及び鉄（Ｆｅ）の粒子が含まれている場合には、鉄水酸化物、鉄酸化物及び鉄の粒子は多孔質担体Ｃに吸着され難い。しかしながら、吸着粒子Ａは、鉄水酸化物、鉄酸化物及び鉄の粒子も吸着することができるため、凝集物ＭＤＡとして除去することが可能となる。
【００３５】
上述のように、井戸、河川若しくは池等の水源から汲み出した水又は雨水などからなる被処理水Ｗは、金属関連物質に加えて、シリカ及びアルミナなどの濁質成分を含有している場合がある。このような濁質成分の一部は、金属関連物質に巻き込まれる形で吸着粒子Ａの表面に凝集することができるため、金属関連物質と共に凝集物ＭＤＡを形成して除去することができる。ただ、被処理水Ｗ中の濁質成分は粒子径が数ｎｍレベルであるため、凝集促進部２の作用だけでは十分に除去できない可能性がある。そのため、水処理装置１００は、図１に示すように、濁質成分を凝集させる凝集剤Ｆを被処理水Ｗに供給する凝集剤供給部５を備えている。
【００３６】
凝集剤供給部５は、凝集剤Ｆを混合部１へ供給する。混合部１は、被処理水流路１１を流れる被処理水Ｗと凝集剤供給部５から供給された凝集剤Ｆとを混合するように構成されている。つまり、混合部１は、凝集剤Ｆと酸化剤供給部４から供給された酸化剤Ｏとを混合するように構成されている。被処理水Ｗに対する凝集剤Ｆと酸化剤Ｏの添加順序は特に限定されず、凝集剤Ｆを添加した後に酸化剤Ｏを添加してもよく、酸化剤Ｏを添加した後に凝集剤Ｆを添加してもよく、凝集剤Ｆと酸化剤Ｏを同時に添加してもよい。
【００３７】
なお、凝集剤ＦのｐＨが３．５程度の酸性であり、酸化剤Ｏとして塩素系薬剤を用いた場合、これらが直接接触しないように混合することが好ましい。つまり、これらを被処理水Ｗに同時に添加した際には、酸性の凝集剤Ｆにより酸化剤Ｏが分解して塩素ガスが発生する原因となる可能性がある。そのため、酸化剤供給部４を被処理水流路の上流に設け、凝集剤供給部５を被処理水流路の下流に設け、酸性の凝集剤Ｆと酸化剤Ｏとが直接接触し難くすることが好ましい。
【００３８】
凝集剤供給部５において、凝集剤Ｆの添加方法は特に限定されない。凝集剤Ｆが液体の場合には、定量ポンプによる注入方式を用いて、被処理水Ｗに定量的に添加することができる。また、凝集剤Ｆが粉体の場合には、フィーダー等を用いて、被処理水Ｗに粉体のまま添加することができる。
【００３９】
凝集剤Ｆは、濁質成分を凝集させ、フィルタ部３により濾過される程度の粒子、つまり粒子径が２０μｍ〜５０μｍの粒子にすることが可能なものならば特に限定されない。凝集剤Ｆとしては、無機凝集剤及び有機凝集剤の少なくとも一方を用いることができる。無機凝集剤は、鉄系無機凝集剤及びアルミニウム系無機凝集剤の少なくとも一方であることが好ましい。鉄系無機凝集剤としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、及びポリシリカ−鉄凝集剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。アルミニウム系無機凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）及び硫酸アルミニウム（硫酸バンド）の少なくとも一方を用いることができる。有機凝集剤は、カチオン系合成高分子凝集剤、アニオン系合成高分子凝集剤、ノニオン系合成高分子凝集剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。この中でも、凝集剤Ｆは無機凝集剤を用いることが好ましく、鉄系無機凝集剤を用いることがより好ましい。鉄系無機凝集剤は、アルミニウム系無機凝集剤と比べて健康被害に対する懸念が小さいことから、好適に用いることができる。
【００４０】
被処理水Ｗに対する凝集剤Ｆの添加量は濁質成分を凝集させ、フィルタ部３により濾過される程度の粒子にすることが可能ならば特に限定されない。例えば、凝集剤Ｆが無機凝集剤の場合には、被処理水Ｗに対する凝集剤Ｆの濃度が１〜５ｐｐｍとなるように添加することが好ましい。
【００４１】
水処理装置１００において、凝集剤供給部５により凝集剤Ｆが被処理水Ｗに添加された場合、凝集剤Ｆの作用により、被処理水Ｗに分散している濁質成分が集合し、凝集物を生成する。この際、凝集物には、濁質成分であるシリカやアルミナと共に、金属関連物質が取り込まれる場合がある。そして、濁質成分が凝集してなる凝集物は、被処理水流路１２を経由して凝集促進部２に到達する。濁質成分の凝集物の多くは凝集促進部２をそのまま通過するが、当該凝集物の一部は金属関連物質と共に凝集し、凝集物ＭＤＡの内部に取り込まれる場合がある。
【００４２】
そして、凝集促進部２から流出した濁質成分の凝集物及び金属関連物質の凝集物ＭＤＡは、被処理水流路１３を経由してフィルタ部３へ流れ込む。濁質成分の凝集物及び金属関連物質の凝集物ＭＤＡは粒子が粗大化しているため、フィルタ部３により容易に捕捉され、被処理水Ｗから除去することができる。その結果、フィルタ部３の下流においては、濁質成分の凝集物及び金属関連物質の凝集物ＭＤＡが除去された処理済の水が生成され、この処理済の水は供給流路１４を経由して水栓まで供給される。
【００４３】
このように、本実施形態の水処理装置１００は、金属関連物質と、シリカ及びアルミナの少なくとも一方を含有する濁質成分とを含む被処理水Ｗが流れる被処理水流路１１，１２，１３を備える。金属関連物質は、金属イオン、金属粒子、金属酸化物粒子及び金属水酸化物粒子からなる群より選ばれる少なくとも一つである。また、水処理装置１００は、被処理水Ｗに酸化剤Ｏを供給する酸化剤供給部４と、被処理水Ｗに、濁質成分を凝集させる凝集剤Ｆを供給する凝集剤供給部５とを備える。さらに水処理装置１００は、金属材料凝集促進層２００を有し、酸化剤の作用によって被処理水Ｗに含まれる金属関連物質を吸着粒子Ａに吸着させることにより、金属関連物質の凝集を促進する凝集促進部２を備える。金属材料凝集促進層は、基材２０１と、基材に設けられた多孔質担体層２０２と、多孔質担体層に担持され、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ（ＯＨ）３及びＦｅＯＯＨからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む吸着粒子Ａとを有する。
【００４４】
水処理装置１００において、被処理水Ｗに含まれる金属関連物質が鉄イオン、鉄粒子、鉄酸化物、及び鉄水酸化物である場合、吸着粒子が高密度に存在する多孔質担体層２０２に、酸化剤と共に鉄イオンを含む被処理水Ｗを通過させる。それにより、二価の鉄イオンは、多孔質担体Ｃの表面に吸着される。また、三価の鉄イオンは、多孔質担体Ｃの表面に付着した吸着粒子Ａとしての鉄酸化物の粒子又は鉄水酸化物の粒子等に吸着される。その結果、多孔質担体Ｃの表面で、金属関連物質の凝集が促進される。また、被処理水Ｗに含まれる濁質成分も、凝集剤Ｆの作用により凝集される。そのため、被処理水Ｗに含まれる鉄イオンの価数によらず鉄イオンを除去することができ、加えて濁質成分も効率的に除去することができる。
【００４５】
また、多孔質担体層２０２は活性炭を含むことが好ましい。活性炭は比表面積が高いため、吸着粒子を高濃度で担持することができる。また、活性炭は二価の鉄イオンを吸着するため、被処理水Ｗ中の二価の鉄イオンを容易に除去することができる。
【００４６】
さらに、水処理装置１００は、凝集促進部２の下流に設けられ、被処理水Ｗと共に凝集促進部２から流れてきた金属関連物質の凝集物ＭＤＡ及び濁質成分の凝集物を濾過するフィルタ部３をさらに備えていることが好ましい。これにより、フィルタ部３によって、被処理水Ｗから金属関連物質の凝集物ＭＤＡ及び濁質成分の凝集物を除去することができる。その結果、金属関連物質の凝集物ＭＤＡ及び濁質成分の凝集物が除去された水を生成することができる。なお、フィルタ部３により捕捉される金属関連物質の凝集物ＭＤＡ及び濁質成分の凝集物の粒子径は、２０μｍ〜５０μｍであることが好ましい。凝集物の粒子径がこの範囲内であることにより、フィルタ部３として濾過砂を使用できるため、安価に濾過を行うことができる。なお、金属関連物質の凝集物ＭＤＡ及び濁質成分の凝集物の粒子径を測定する場合、その測定方法は特に限定されないが、例えばレーザー回折・散乱法により測定することができる。
【００４７】
なお、図１において、凝集剤供給部５は混合部１に接続されているが、このような態様に限定されない。つまり、凝集剤Ｆの作用により濁質成分が粗大化するのに時間を要する場合には、凝集剤供給部５は混合部１に接続することが好ましい。これにより、被処理水Ｗが被処理水流路１２及び凝集促進部２を通過している間に凝集物が粗大化できるため、粒子径が２０μｍ〜５０μｍの凝集物を容易に得ることができる。ただ、濁質成分の粗大化がごく短時間で行われるような凝集剤Ｆを用いる場合には、混合部１に限定されず、被処理水流路１２、凝集促進部２、被処理水流路１３のいずれかに凝集剤供給部５を接続してもよい。
【００４８】
次に、図５を用いて、本実施形態の他の例における水処理装置１００の全体構成を説明する。他の例の水処理装置１００においても、混合部１には酸化剤供給部４及び凝集剤供給部５が接続されており、酸化剤供給部４から酸化剤Ｏが供給され、凝集剤供給部５から凝集剤Ｆが供給される。そして、酸化剤Ｏは塩素を含んでいる。塩素を含む酸化剤Ｏは、上述のように金属関連物質の凝集の促進を行うと共に、被処理水Ｗの殺菌を行うことができる。また、他の例の水処理装置１００においては、鉄の繊維材料が混合部１に設置されている。それにより、混合部１において、鉄イオン及び鉄の粒子が被処理水Ｗに供給される。なお、鉄の粒子は、被処理水Ｗ中において、鉄イオン、鉄酸化物の粒子、及び鉄水酸化物の粒子に変化するものもある。
【００４９】
一般に、水処理装置１００が使用される環境では、被処理水Ｗとなる原水は、金属関連物質として、金属イオンＭ＋、金属粒子Ｍ、金属酸化物粒子ＭＯ、及び金属水酸化物粒子ＭＯＨのうちの少なくとも一つを含んでいる。例えば、当該原水は、鉄イオン、鉄の粒子、鉄酸化物の粒子及び鉄水酸化物の粒子のうちの少なくとも一つを含んでいる。この場合、水処理装置１００では、上述のように塩素の酸化作用及び金属材料凝集促進層２００によって、原水から三価の鉄イオン、鉄の粒子、鉄酸化物の粒子、及び鉄水酸化物の粒子を除去することができる。また、二価の鉄イオンは、多孔質担体Ｃの吸着作用により、原水から除去することができる。
【００５０】
一方、被処理水Ｗとなる原水が鉄イオン、鉄の粒子、鉄酸化物の粒子、及び鉄水酸化物の粒子のいずれも殆ど含んでいない場合がある。上述のように、ヒ素やマンガンなど鉄以外の金属関連物質は、鉄イオンに巻き込まれる形で吸着粒子Ａの表面に凝集して除去されるため、原水が鉄を含まない場合には、これらの金属関連物質が除去され難くなる可能性がある。そのため、被処理水Ｗに意図的に鉄を添加し、これらの金属関連物質を除去しやすくすることが好ましい。図５に示す水処理装置１００では、被処理水Ｗに鉄を供給するための繊維材料を混合部１に設けている。
【００５１】
図５に示される例では、鉄の繊維材料と塩素とが反応することによって、二価の鉄イオン及び三価の鉄イオンが被処理水Ｗに溶け出す。また、被処理水Ｗ中において、三価の鉄イオン、鉄の粒子、鉄酸化物の粒子、及び鉄水酸化物の粒子は、金属材料凝集促進層２００中の吸着粒子Ａに吸着される。この場合においても、吸着粒子Ａは、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ（ＯＨ）３及びＦｅＯＯＨからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む。
【００５２】
本実施形態の他の例の水処理装置１００は、被処理水Ｗに対し、鉄の繊維材料から鉄イオン、鉄の粒子、鉄酸化物の粒子、及び鉄水酸化物の粒子を積極的に添加している。それにより、吸着粒子Ａの表面で、鉄酸化物の粒子及び鉄水酸化物の粒子の凝集を意図的に促進し、ヒ素やマンガンなど鉄以外の金属関連物質を除去することが可能となる。
【００５３】
上記した本実施形態の他の例の水処理装置１００によれば、塩素の酸化作用により、大型の貯留槽を設けることなく、必要とされる程度まで、被処理水Ｗから金属関連物質を除去することができる。そのため、水処理装置１００によれば、金属関連物質の除去のスペース効率を向上させることができる。また、鉄の繊維材料が鉄イオンとして被処理水Ｗに溶け出すことを利用して、被処理水Ｗから微細粒子を除去することができる。
【００５４】
以下、本実施形態の水処理装置１００の具体的構成を説明する。
【００５５】
（実施形態１）
図６及び図７を用いて、実施形態１の水処理装置１００を説明する。図６に示すように、実施形態１の水処理装置１００においては、凝集促進部２とフィルタ部３とが１つの貯留槽１０内に設けられている。そして、被処理水流路１３は、貯留槽１０内に設けられており、貯留槽１０内の凝集促進部２とフィルタ部３との境界部である。
【００５６】
被処理水流路１１には、ポンプＰ１が設けられている。ポンプＰ１は、井戸等から被処理水Ｗを混合部１へ送る。貯留槽１０内においては、混合部１から流れ出た被処理水Ｗは、被処理水流路１２を経由して、貯留槽１０の上部から貯留槽１０内へ流れ込む。貯留槽１０内では、上方から下方へ向かって被処理水Ｗが流れ落ちる。このとき、流れ落ちる被処理水Ｗは、凝集促進部２とフィルタ部３とを通過する。その後、処理済の水は、貯留槽１０の下部から外部へ流れ出て、供給流路１４を経由して、水栓へ供給される。
【００５７】
実施形態１においては、混合部１及び酸化剤供給部４が一体化されている。具体的には、図７に示すように、混合部１は、蓋部２２を有する混合酸化タンク２３を備えている。酸化剤供給部４は、混合部１内に設置された酸化剤Ｏとしてのタブレット状の塩素系薬剤２４そのものである。混合部１内には、タブレット状の塩素系薬剤２４と共に、被処理水Ｗへ鉄イオン及び鉄粒子を供給する繊維状の鉄２５が設置されている。なお、図６に示すように、混合部１には凝集剤供給部５が接続されており、凝集剤供給部５から凝集剤Ｆが供給されるが、図７では図示を省略している。
【００５８】
図７に示すように、混合部１内においては、被処理水Ｗが被処理水流路１１から混合酸化タンク２３内の空間２１へ吹き出される。その後、被処理水Ｗは、混合酸化タンク２３の下部に設置されているタブレット状の塩素系薬剤２４と繊維状の鉄２５とに接触する。それにより、タブレット状の塩素系薬剤２４と繊維状の鉄２５は、被処理水Ｗへ、酸化剤Ｏ並びに鉄イオン及び鉄粒子を供給する。
【００５９】
なお、タブレット状の塩素系薬剤２４と繊維状の鉄２５とは、混合酸化タンク２３から被処理水流路１２へ至る経路に設けられた網２６によって捕捉されるため、下流の被処理水流路１２へ流されてしまうことはない。塩素系薬剤２４としては、塩素化イソシアヌル酸を用いることが好ましく、例えばジクロロイソシアヌル酸ナトリウムやトリクロロイソシアヌル酸ナトリウムを用いることがより好ましく、トリクロロイソシアヌル酸ナトリウムを用いることが特に好ましい。トリクロロイソシアヌル酸ナトリウムは水に対する溶解度が低いため、タブレット状の塩素系薬剤２４として用いた場合、少量の薬剤を長期に亘り継続して添加することが可能となる。
【００６０】
このように、実施形態１では、混合酸化タンク２３に塩素系薬剤２４と繊維状の鉄２５を近接して配置している。そのため、塩素系薬剤２４の効果により鉄２５から鉄イオン、鉄、鉄酸化物及び鉄水酸化物が溶出しやすくなり、被処理水Ｗに対する酸化剤Ｏ並びに鉄イオン、鉄、鉄酸化物及び鉄水酸化物の添加を効率的に行うことが可能となる。また、上述のように、被処理水Ｗとなる原水が鉄イオン、鉄、鉄酸化物、及び鉄水酸化物を殆ど含んでいない場合であっても、実施形態１の水処理装置１００を用いることで、被処理水Ｗに意図的に鉄を添加できる。その結果、ヒ素やマンガンなど鉄以外の金属関連物質を除去することが可能となる。
【００６１】
（実施形態２）
図８及び図９を用いて、実施形態２の水処理装置１００を説明する。水処理装置１００は、流路切替弁５０と排水口１７とをさらに備えている。流路切替弁５０は、被処理水流路１２と供給流路１４とに接続されている。混合部１と流路切替弁５０とは、被処理水流路１２ａによって接続されている。流路切替弁５０と貯留槽１０とは、被処理水流路１２ｂによって接続されている。また、貯留槽１０と流路切替弁５０とは、供給流路１４ａによって接続されている。流路切替弁５０と蛇口１６とは、供給流路１４ｂによって接続されている。流路切替弁５０は、排水口１７にも接続されている。流路切替弁５０は、いわゆる五方弁である。
【００６２】
流路切替弁５０は、図８に示される被処理水Ｗが凝集促進部２からフィルタ部３へ向かう順方向Ｘに流れる状態と、図９に示される被処理水Ｗがフィルタ部３から凝集促進部２へ向かう逆方向Ｙに流れる状態とを切り替える。順方向Ｘの流れの場合においては、図８に示すように、被処理水Ｗは、混合部１、流路切替弁５０、凝集促進部２、フィルタ部３、流路切替弁５０、及び蛇口１６をこの順番で流れる。逆方向Ｙの流れの場合においては、図９に示すように、被処理水Ｗは、混合部１、流路切替弁５０、フィルタ部３、凝集促進部２、流路切替弁５０、及び排水口１７をこの順番で流れる。
【００６３】
排水口１７は、被処理水Ｗが逆方向Ｙに流れる状態において凝集促進部２の下流に位置付けられ、被処理水Ｗを外部へ排出する。そのため、水処理装置１００によれば、フィルタ部３を逆流洗浄することが可能になる。また、フィルタ部３の逆流洗浄のときに、フィルタ部３に付着している吸着粒子Ａが凝集促進部２に吸着されている吸着粒子Ａに吸着される。その結果、凝集促進部２の吸着粒子Ａの能力を回復させることができる。
【００６４】
ここで、凝集促進部２は、例えば一群の粒状体を含む多孔質担体Ｃを有し、フィルタ部３は、例えば一群の砂粒を含む砂濾過部を有している。凝集促進部２の一群の粒状体の密度は、フィルタ部３の一群の砂粒の密度よりも小さい。したがって、貯留槽１０内の水の中で、凝集促進部２の一群の粒状体は、フィルタ部３の一群の砂粒よりも上側に堆積される。また、凝集促進部２を構成する一群の粒状体とフィルタ部３を構成する一群の砂粒とは、互いに上下方向において並ぶように堆積されている。そのため、水処理装置１００を小型化することが可能になっている。また、フィルタ部３を逆流洗浄しても、凝集促進部２を構成する一群の粒状体とフィルタ部３を構成する一群の砂粒とは、重力により自然に互いの配置を維持する。
【００６５】
なお、フィルタ部３を構成する一群の砂粒は、例えばマンガン砂とすることができる。そして、マンガン砂の密度は２．５７〜２．６７ｇ／ｃｍ３であり、マンガン砂におけるマンガン付着量は０．３ｍｇ／ｇ以上である。ただし、フィルタ部３は、一般の濾過砂（２．５ｇ／ｃｍ３）で形成されていてもよい。また、凝集促進部２を構成する一群の粒状体を含む多孔質担体Ｃの密度は、例えば、活性炭の場合０．５ｇ／ｃｍ３であり、ゼオライトの場合０．９〜１．１／ｃｍ３であり、シリカの場合２．２ｇ／ｃｍ３であり、セラミックスの場合０．７ｇ／ｃｍ３である。
【００６６】
（実施形態３）
図１０を用いて、実施形態３の水処理装置１００を説明する。水処理装置１００は、混合部１の上流の被処理水流路１１に設けられ、被処理水Ｗに含まれる還元剤としてのアンモニアを吸着する還元剤吸着部１８をさらに備えている。そのため、混合部１における酸化剤Ｏが、被処理水Ｗ中のアンモニアの酸化のために消費されてしまうことを抑制することができる。還元剤吸着部１８では、ナトリウムイオンを含み、そのナトリウムイオンと被処理水Ｗ中のアンモニウムイオンとを置換することにより、被処理水Ｗ中のアンモニアを吸着するゼオライトを用いることができる。
【００６７】
水処理装置１００は、ゼオライトのアンモニア吸着効果を再生する再生液供給部１９を備えている。再生液供給部１９は、ゼオライトに塩化ナトリウムを含む再生液を供給することにより、還元剤吸着部１８に新たなナトリウムイオンを吸着させる。それにより、還元剤吸着部１８によるアンモニアの吸着効果を維持することができる。
【実施例】
【００６８】
以下、本実施形態における水処理装置の作用を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。
【００６９】
［実施例１］
実施例１では、図１１に示す水処理装置を用いて、金属材料凝集促進層の除鉄性能を確認した。
【００７０】
まず、多孔質担体としての活性炭へ、吸着粒子としての鉄化合物を担持した。具体的には、最初に、内径がΦ５０ｍｍ、容量１Ｌの円筒型処理槽に、活性炭を３００ｍＬ入れた。なお、活性炭は、粒子径が０．５ｍｍ〜２．３ｍｍのものを用いた。次に、円筒型処理槽の内部の活性炭に、二価の鉄イオンを０．７ｐｐｍ含む水と次亜塩素酸ナトリウム溶液とを連続通水し、処理槽内で活性炭、水及び次亜塩素酸ナトリウム溶液が十分接触するようにした。水の通水流量は６Ｌ／ｍｉｎとし、次亜塩素酸ナトリウム溶液の注入量は処理槽内の遊離塩素濃度が５ｐｐｍで維持されるように定量制御を行った。この水及び次亜塩素酸ナトリウム溶液の注入処理を１０時間行い、活性炭へ鉄化合物を担持した。
【００７１】
次に、上述のようにして得られた、鉄化合物を担持した活性炭を用い、図１１に示す水処理装置を作製した。そして、金属材料凝集促進層の除鉄性能を確認するため、従来技術との比較を行った。従来技術として、酸化剤で鉄の凝集を促して粒成長させた後に、濾過砂で濾過する高速濾過と比較した。
【００７２】
比較実験は、図１１で示される水処理装置を用いて行った。凝集促進部及び砂濾過槽には、内径Φが５０ｍｍで容量が１Ｌの円筒型の容器を用いた。そして、当該容器の内部に、濾過砂利を１００ｍＬと、鉄化合物を担持した活性炭を３００ｍＬ入れ、金属材料凝集促進層を備える凝集促進部を作製した。なお、濾過砂利は、粒子径が２ｍｍ〜４ｍｍのものを使用した。さらに、別の円筒型容器の内部に、濾過砂利を１００ｍＬと、マンガン砂（Φ０．３５ｍｍ）を３００ｍＬ入れ、砂濾過槽を作製した。なお、濾過砂利は粒子径が２ｍｍ〜４ｍｍのものを使用し、マンガン砂は粒子径が０．３５ｍｍのものを使用した。
【００７３】
そして図１１に示すように、被処理水流路を用いて、凝集促進部を砂濾過槽の上流側に配置し、凝集促進部の上流側に、被処理水としての原水の供給ポンプと、酸化剤の定量注入機構を設けた。酸化剤は、塩素濃度が１００００ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム溶液を用いた。なお、次亜塩素酸の注入機構と凝集促進部の間と、凝集促進部と砂濾過槽の間にバイパスラインＢＬを設けた。バイパスラインの容量は１Ｌとなっており、バイパスラインと凝集促進部のどちらの流路を通っても、合計容量は同じになるようにしてある。
【００７４】
実験項目としては、凝集促進部の有無と塩素供給の有無の組み合わせからなる計４通りを行った。従来技術である高速濾過は、凝集促進部が無く、かつ、酸化剤としての塩素が有りの場合に相当する。また、本実施形態に係る凝集促進部を用いた濾過は、凝集促進部が有り、かつ、塩素が有りの場合に相当する。なお、原水としては、鉄濃度が０．７２ｐｐｍの水を用い、原水流量は１Ｌ／ｍｉｎとした。塩素供給を行う場合は、投入量が３０ｐｐｍになるよう制御した。
【００７５】
表１では、各々の処理水に含まれる鉄濃度を示す。従来技術である高速濾過（凝集促進部無、塩素有）では、鉄濃度が０．４７ｐｐｍとなった。これは、一部の鉄は塩素の効果で粒成長して砂濾過部により濾過されるが、十分な除鉄を行うには粒成長の時間、つまり砂濾過槽の前段の容量が不足した結果と考えられる。
【００７６】
これに対して、砂濾過槽の前に凝集促進部を用いた場合（凝集促進部有、塩素有）では、鉄濃度が０．１６ｐｐｍとなっており、除鉄性能の向上が確認された。これは、凝集促進部が鉄の凝集を加速し、濾過される鉄の量が増加した結果と考えられ、凝集促進部の除鉄処理に対する効果が確認された。また、凝集促進部のみを用いた場合（凝集促進部有、塩素無）でも鉄濃度の低下はわずかながら起こっており、凝集促進部単体での粒成長加速効果も確認された。
【００７７】
【表１】
2018094510.tif 000003
【００７８】
以上のように、本実施形態の凝集促進部を砂濾過槽の上流に備えることで、酸化剤のみを用いた場合よりも鉄の粒成長が加速され、濾過による除鉄性能が大幅に向上することが確認された。
【００７９】
［実施例２］
実施例２では、図１２に示す水処理装置３００を用いて、金属材料凝集促進層及び凝集剤による濁質成分の除去性能を確認した。
【００８０】
図１２に示すように、水処理装置３００は、貯留槽３１０を備えている。貯留槽３１０としては、内径Φが１００ｍｍで長さが５００ｍｍの円筒型の容器を用いた。貯留槽内部の上流側には、実施例１で得られた、鉄化合物を担持した活性炭からなる凝集促進部３０２を配置し、下流側にはフィルタ部３０３を配置した。フィルタ部３０３では、粒子径が０．３５ｍｍのマンガン砂と、粒子径が２〜４ｍｍの砂利と、粒子径が４〜８ｍｍの砂利とを、凝集促進部側からこの順で積層させた。なお、貯留槽３１０において、凝集促進部３０２の容量は４００ｍＬとした。また、貯留槽３１０におけるマンガン砂の容量は１４００ｍＬとし、粒子径が２〜４ｍｍの砂利の容量は５００ｍＬとし、粒子径が４〜８ｍｍの砂利の容量は５００ｍＬとした。
【００８１】
そして図１２に示すように、被処理水流路を用いて、凝集剤供給部３０５を貯留槽３１０の上流側に配置し、凝集剤供給部３０５の上流側に、被処理水としての原水の供給ポンプＰと、酸化剤供給部３０４とを設けた。なお、原水の供給ポンプＰの上流側には、原水の流量を測定する流量計を設置した。原水としては、カオリンを０．１ｇ／Ｌの濃度で添加した水を用いた。酸化剤供給部３０４から供給される酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム溶液を用いた。また、凝集剤供給部３０５から供給される凝集剤としては、濃度が１１％である液体のポリ塩化アルミニウムを用いた。
【００８２】
このような水処理装置３００を用いて、濁質成分であるカオリンの除去性能を確認した。具体的には、カオリンを０．１ｇ／Ｌの濃度で添加した原水を、供給ポンプＰを用いて流速２．３Ｌ／ｍｉｎ（線速度１７．６ｍ／ｈ）で流した。そして、供給ポンプＰを用いて、酸化剤供給部３０４から原水に酸化剤を添加した。この際、酸化剤の添加量は、塩素濃度が１０ｐｐｍとなるように調整した。さらに、供給ポンプＰを用いて、凝集剤供給部３０５から原水に凝集剤を添加した。
【００８３】
酸化剤及び凝集剤を含む原水は貯留槽３１０に到達し、凝集促進部３０２及びフィルタ部３０３をこの順で通過することにより、処理水を得た。そして、貯留槽３１０を通過した後の処理水中に含まれるカオリンの濁度を測定した。測定結果を図１３に示す。なお、図１３のグラフは、縦軸を処理水中に含まれるカオリンの濁度（単位：Nephelometric Turbidity Unit（ＮＴＵ））とし、横軸を原水の累積濾過流量としている。図１３では、凝集促進部３０２を除いた貯留槽３１０を使用した場合における、カオリンの濁度の測定結果も示している。
【００８４】
図１３に示すように、凝集剤と凝集促進部を併用した場合には、ＷＨＯ基準である５ＮＴＵ未満となることが分かる。また、凝集促進部を使用しなかった場合には、累積濾過流量が１０ｍ３／ｍ２程度で濁度が上昇しているのに対し、凝集剤と凝集促進部を併用した場合には、２０ｍ３／ｍ２程度まで濁度の上昇が抑制できることが分かる。つまり、凝集促進部を用いることにより、凝集剤により粗大化した濁質成分が金属関連物質に取り込まれて凝集物ＭＤＡを形成し易くなるため、濁質成分を効率的に除去することが可能となる。なお、カオリンを０．１ｇ／Ｌの濃度で添加した処理前の原水の濁度は１００ＮＴＵであることから、凝集剤と凝集促進部を併用することで、濁度を大幅に低減できることが分かる。
【００８５】
さらに、貯留槽３１０を通過した後の処理水中に含まれるアルミニウムの濃度も測定した。このアルミニウムは凝集剤に由来するものであり、処理水にアルミニウムが含まれると健康被害に対する懸念が生じる。測定結果を図１４に示す。なお、図１４のグラフは、縦軸を処理水中に含まれるアルミニウムの濃度とし、横軸を原水の累積濾過流量としている。図１４に示すように、凝集剤と凝集促進部を併用した場合には、ＷＨＯ基準である０．２ｍｇ／Ｌ未満となることが分かる。また、凝集促進部を使用しなかった場合には、累積濾過流量が１０ｍ３／ｍ２程度で濃度が上昇しているのに対し、凝集剤と凝集促進部を併用した場合には、２０ｍ３／ｍ２を超えても濃度の上昇が抑制できることが分かる。このことから、凝集促進部を用いることにより、凝集剤の流出も抑制できることが分かる。
【００８６】
以上、本実施形態の内容を説明したが、本実施形態はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
【符号の説明】
【００８７】
２  凝集促進部
３  フィルタ部
４  酸化剤供給部
５  凝集剤供給部
１００  水処理装置
２００  金属材料凝集促進層
２０１  基材
２０２  多孔質担体層
Ａ  吸着粒子
Ｃ  多孔質担体
Ｆ  凝集剤
Ｏ  酸化剤
Ｗ  被処理水
【図１】
2018094510.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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