(57)【要約】【課題】管理と運用が容易な触媒担体１１を用いて水中のヒ素を除去する浄水装置を提供すること。【解決手段】浄水装置は、触媒担体１１によって水中のヒ素を酸化させる触媒酸化槽１０と、触媒酸化槽１０の下流に、晶析部材２１によってヒ素を晶析させる晶析槽２０と、を備える。触媒担体１１は、粉末酸化鉄と粉末カーボンとを含有する触媒樹脂組成物であり、ヒ素を毒性の小さい５価のヒ素に酸化・沈降させる。晶析部材２１は、鉄（Ｆｅ）からなる晶析部材２１から構成され、ヒ素と複合酸化物を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒担体によって水中のヒ素を酸化させる触媒酸化槽と、該触媒酸化槽の下流に、晶析部材によってヒ素を晶析させる晶析槽と、を備える浄水装置であって、
該触媒担体が粉末酸化鉄と粉末カーボンとを含有する触媒樹脂組成物であり、
該晶析部材が鉄（Ｆｅ）であることを特徴とする浄水装置。
【請求項２】
前記触媒担体が、前記粉末酸化鉄を０．１〜１０質量％、前記粉末カーボンを０．１〜１０質量％含有することを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。
【請求項３】
前記粉末酸化鉄の粒子径が０．１〜１００μｍであり、前記粉末カーボンの粒子径が０．１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載の浄水装置。
【請求項４】
前記触媒酸化槽に、該触媒酸化槽の水面を撹拌する撹拌機が備えられ、前記晶析槽に、該晶析槽の水面を撹拌する撹拌機が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。
【請求項５】
前記晶析部材が直径２〜１５ｍｍの鉄球であり、前記晶析槽における該晶析部材の充填容積比が５〜２５容積％であることを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。
【請求項６】
前記晶析槽の下流に、砂ろ過槽と、活性炭槽と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。
【請求項７】
浄水装置の触媒酸化槽に備えられる、水中のヒ素を酸化させる触媒担体であって、粉末酸化鉄と粉末カーボンとを含有する触媒樹脂組成物であることを特徴とする触媒担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒担体と晶析部材とを用いて水中のヒ素を除去する浄水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒ素（Ａｓ）は、人体が経口的に摂取すると中毒症状を引き起こす毒物であり、地殻中に広く分布し、火山活動などの自然活動や資源採掘などの産業活動によって環境中に放出される。環境中に放出されたヒ素は、大気、土壌、河川及び海洋などの生物の生活圏を循環する。
【０００３】
生活圏を循環するヒ素は、土壌中や水中では酸化されて人体への毒性が小さい５価の状態で存在するものの、酸素が少ない深い地下水や海洋水の中では還元状態で人体への毒性が大きい３価で存在しやすくなる。そして、諸外国の中には、３価のヒ素が高濃度で含まれる地下水を飲み水等の生活用水として使用せざるを得ない地域が多々ある。
【０００４】
このような生活用水に対してヒ素を除去可能な装置などが下記特許文献１と２で知られている。
【０００５】
特許文献１に記載された水中のヒ素除去装置は、２種類の吸着剤として、粗除去用吸着剤と、セリウム系吸着剤又はジルコニウム系吸着剤とを用い、粗除去用吸着剤により被処理水中のヒ素の粗除去を行った後、セリウム系吸着剤又はジルコニウム系吸着剤により被処理水中のヒ素の最終除去を行うものである。
【０００６】
また、特許文献２には、汚染水中のヒ素除去に用いる処理剤とヒ素除去方法が記載されている。この処理剤は、水と酸性水溶液と鉄粉とを接触させることにより得られた酸処理鉄粉からなり、この酸処理鉄粉に水中のヒ素を吸着させて除去を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１６５９４８号公報
【特許文献２】特開２００８−２０７０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載されたヒ素除去装置は、２種類の吸着剤を定期的にメンテナンス（交換又は再生）する必要がある。また、特許文献２に記載された処理剤を用いたヒ素除去方法では、ｐＨを酸性溶液によって調整する必要がある。これらは、適切な管理と運用とを必要とし、簡便にヒ素を除去できるものではなかった。また、ヒ素が高濃度で含まれる地下水を使用せざるを得ない地域には、電気などのライフラインが十分でないところもあり、停電が多いところもある。このような地域では、これらヒ素除去装置やヒ素除去方法を適切に管理・運用することが難しかった。
【０００９】
本発明は、上記にかんがみて、管理と運用が容易な触媒担体を用いて水中のヒ素を除去する浄水装置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】
【００１０】
本発明の浄水装置は、触媒担体によって水中のヒ素を酸化させる触媒酸化槽と、該触媒酸化槽の下流に、晶析部材によってヒ素を晶析させる晶析槽と、を備える浄水装置であって、該触媒担体が粉末酸化鉄と粉末カーボンとを含有する触媒樹脂組成物であり、該晶析部材が鉄（Ｆｅ）であることを特徴とするものである。
【００１１】
本願発明者らは、触媒担体が粉末酸化鉄と粉末カーボンとを含有する触媒樹脂組成物であることによって、３価のヒ素を５価のヒ素に酸化させ得ることを見出したものである。本発明の浄水装置によれば、浄化水に含まれる人体への毒性が大きい３価のヒ素を、触媒担体が毒性の小さい５価のヒ素に酸化・固体化させる。また、晶析部材が触媒酸化槽を経て残留する３価のヒ素と複合酸化物を形成し、晶析金属の表面に晶析させる。これにより、浄化水からヒ素を除去することができる。
【００１２】
ここで、上記浄水装置において、前記触媒担体が、前記粉末酸化鉄を０．１〜１０質量％、前記粉末カーボンを０．１〜１０質量％含有するものとすることができる。
【００１３】
これによれば、触媒担体表面に粉末酸化鉄と粉末カーボンが存在しやすく、３価のヒ素を好適に５価のヒ素に酸化させることができる。
【００１４】
また、上記浄水装置において、前記粉末酸化鉄の粒子径が０．１〜１００μｍであり、前記粉末カーボンの粒子径が０．１〜１００ｎｍであるものとすることができる。
【００１５】
これによれば、主な触媒となる粉末酸化鉄の周りに補助的な触媒となる粉末カーボンが散在しているため、触媒担体は、３価のヒ素をより好適に５価のヒ素に酸化させることができる。
【００１６】
また、上記浄水装置において、前記触媒酸化槽に、該触媒酸化槽の水面を撹拌する撹拌機が備えられ、前記晶析槽に、該晶析槽の水面を撹拌する撹拌機が備えられている構成とすることができる。
【００１７】
これによれば、触媒酸化槽の水面が撹拌機で撹拌されることによって、空気中の酸素が水に溶解し易くなり、触媒担体と水の接触効率が良くなり、３価のヒ素をより好適に５価のヒ素に酸化させることができる。また、晶析槽の水面が撹拌機で撹拌されることによって、ヒ素を含む複合酸化物が撹拌による水流で容易に晶析部材から脱着される。複合酸化物が脱着した後の晶析部材の表面は、無垢の鉄（Ｆｅ）であるため、再度、３価のヒ素を取り込んで、複合酸化物を形成することができる。
【００１８】
また、上記浄水装置において、前記晶析部材が直径２〜１５ｍｍの鉄球であり、前記晶析槽における該晶析部材の充填容積比が５〜２５容積％であるものとすることができる。
【００１９】
これによれば、晶析部材表面に形成された複合酸化物を効率良く脱着させることができる。
【００２０】
また、上記浄水装置において、前記晶析槽の下流に、砂ろ過槽と、活性炭槽と、を備えるものとすることができる。
【００２１】
これによれば、砂ろ過槽が浄化水に含まれる固形の夾雑物質を除去し、活性炭槽が浄化水に含まれる有機化合物を除去する。このため、浄化水から固形の夾雑物質と有機化合物を除去することができる。
【００２２】
また、本発明の触媒担体は、浄水装置の触媒酸化槽に備えられる、水中のヒ素を酸化させる触媒担体であって、粉末酸化鉄と粉末カーボンとを含有する触媒樹脂組成物であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の触媒担体によれば、浄化水に含まれる人体への毒性が大きい３価のヒ素を、触媒担体が毒性の小さい５価のヒ素に酸化させ、容易に浄化水から３価のヒ素を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施形態の浄水装置の浄化工程を示す図である。
【図２】浄水装置の触媒担体を示す図である。
【図３】浄水装置の触媒酸化槽と晶析槽の攪拌機を示す図である。
【図４】攪拌機の他の実施形態を示す図である。
【図５】触媒酸化槽の曝気時間に対するヒ素含有濃度を示す図である。
【図６】晶析槽の曝気時間に対するヒ素含有濃度を示す図である。
【図７】本発明の第二実施形態の晶析部材の斜視図である。
【図８】本発明の第二実施形態の浄水装置の浄化工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第一実施形態）
以下、本発明の浄水装置の第一実施形態について説明する。第一実施形態の浄水装置は、触媒酸化槽１０と、触媒酸化槽１０の下流に、晶析槽２０と、を備える。また、晶析槽２０の下流に、沈殿槽３０と、砂ろ過槽４０と、活性炭槽５０と、を備えることができる。
【００２６】
触媒酸化槽１０とは、ヒ素を酸化させる触媒担体１１が設置された第１の槽である。触媒担体１１は、触媒として粉末酸化鉄と粉末カーボンとを含有し、合成樹脂によって結合された触媒樹脂組成物である。触媒担体１１が粉末酸化鉄と粉末カーボンとを含有するものであることによって、触媒担体１１は、３価のヒ素を５価のヒ素に酸化させ得るものとなる。なお、触媒担体１１は、ヒ素に対して酸化触媒として機能するため、触媒担体１１自体が長期的に変化、減量することはない。このため、交換や再生といったメンテナンスが必要とされないものである。
【００２７】
粉末酸化鉄は、主に３価の酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）から構成され、粉末カーボンが存在することを条件に、３価のヒ素を５価のヒ素に酸化させることができる物質である。粉末酸化鉄の３価の酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）の含有割合は、高い方が望ましいが、５０質量％以上のものであれば、実施形態の粉末酸化鉄として使用することができる。
【００２８】
触媒担体１１における粉末酸化鉄の含有量は、０．１〜１０質量％が好ましい。触媒担体１１の表面に粉末酸化鉄が存在しやすく、ヒ素を好適に酸化することができるためである。粉末酸化鉄の含有量が０．１質量％未満だと、触媒担体１１の表面の粉末酸化鉄が少なく、ヒ素を好適に酸化することができないおそれがある。一方、含有量が１０質量％を超えると、過剰な添加量となり、ヒ素の酸化効率が頭打ちとなる。より好ましくは、粉末酸化鉄の含有量は、０．２〜５質量％であり、さらに好ましくは、０．５〜２質量％である。
【００２９】
粉末酸化鉄の粒子径（メジアン径ｄ５０）は、０．１〜１００μｍであることが好ましい。取扱性に優れ、ヒ素の酸化効率に優れるためである。粉末酸化鉄の平均粒子径が０．１μｍ未満だと合成樹脂への分散性が悪くなるおそれがある。一方、平均粒子径が１００μｍを超えると酸化鉄の表面積が小さくなりヒ素の酸化効率が劣るおそれがある。より好ましくは、粉末酸化鉄の平均粒子径は、０．５〜５０μｍであり、さらに好ましくは、１〜１０μｍである。
【００３０】
粉末カーボンとは、炭素元素から構成される物質であり、粉末酸化鉄の補助的な触媒としてヒ素を酸化させるものである。粉末カーボンは、その構造の違いから、ダイヤモンド、グラファイト、不定型炭素、フラーレン、カーボンナノチューブ、カルビン、粉末活性炭などが存在し、これらを実施形態の粉末カーボンとして使用することができる。なお、これらの中でも、入手が容易なグラファイト、不定型炭素、フラーレン、粉末活性炭を好んで使用することができる。
【００３１】
触媒担体１１における粉末カーボンの含有量は、０．１〜１０質量％が好ましい。触媒担体１１の表面に粉末カーボンが存在しやすく、ヒ素を好適に酸化することができるためである。含有量が０．１質量％未満だと、触媒担体１１の表面の粉末カーボンが少なく、ヒ素を好適に酸化することができないおそれがある。一方、含有量が１０質量％を超えると、過剰な添加量となり、ヒ素の酸化効率が頭打ちとなる。より好ましくは、粉末カーボンの含有量は、０．２〜５質量％であり、さらに好ましくは、０．５〜２質量％である。
【００３２】
粉末カーボンの粒子径（メジアン径ｄ５０）は、０．１〜１００ｎｍであるものが好ましい。主な触媒となる粉末酸化鉄の周りに補助的な触媒となる粉末カーボンを散在させることができるためである。粉末カーボンの平均粒子径が０．１ｎｍ未満である場合には、合成樹脂への分散性が悪くなるおそれがある。一方、平均粒子径が１００ｎｍを超えると、粉末酸化鉄の周りに粉末カーボンを散在させることができなく、ヒ素の酸化効率が劣るおそれがある。より好ましくは、粉末カーボンの平均粒子径は、０．５〜５０ｎｍであり、さらに好ましくは、１〜１０ｎｍである。
【００３３】
合成樹脂は、粉末カーボンと粉末酸化鉄とを一定の形状に留める結合材であり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、アクリル、塩化ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂及びこれらの共重合体を使用することができる。合成樹脂のＴｇ（ガラス転移温度）は、−２００〜５０℃であるものが好ましい。触媒担体１１の表面積を確保しつつ、一定の形状を留めることができるためである。合成樹脂のＴｇが−２００℃未満である場合には、触媒担体１１同士がくっついてしまい、触媒担体１１の表面積が小さくなるおそれがある。一方、Ｔｇが５０℃を超えると、触媒担体１１が硬くなり衝撃を受けたときに割れや破断を生じ形状が保たれないおそれがある。より好ましくは、合成樹脂のＴｇは、−１５０〜０℃であり、さらに好ましくは、−１３０〜−５０℃である。なお、合成樹脂のＴｇは、合成樹脂を形成するモノマーの種類を変更することによって調整することができる。また、合成樹脂に食塩や界面活性剤などの水溶性物質を添加して触媒担体１１を形成することにより、触媒担体１１を多孔質体とすることもできる。
【００３４】
触媒担体１１の形状は、特に限定されるものではないが、表面積の大きい糸状成形体や糸状成形体から形成される網目状体（図２）が好ましい。網目状体とするときの糸の直径は、０．１〜２ｍｍが好ましい。糸の強度と表面積が確保されるためである。糸の直径が０．１ｍｍ未満である場合には、糸の強度が確保されないおそれがある。一方、糸の直径が２ｍｍをこえると、触媒担体１１の表面積が小さくなり、触媒担体１１の触媒能力が十分に発揮することができないおそれがある。より好ましくは、糸の太さは０．２〜１ｍｍであり、さらに好ましくは、０．３〜０．８ｍｍである。また、網目状体とするときの目開きは、３〜３０ｍｍが好ましい。網目状体の強度を保ち目詰まりの抑制をすることができるためである。目開きが３ｍｍ未満である場合には、網目状体の触媒担体１１にごみなどの異物が詰まるおそれがある。一方、３０ｍｍを超えると、網目状体の触媒担体１１の強度が保たれないおそれがある。より好ましくは、網目状体の目開きは、５〜２０ｍｍであり、さらに好ましくは、８〜１５ｍｍである。また、触媒担体１１は、円筒状の網目状体とすることもできる。
【００３５】
触媒酸化槽１０は、上部の水面にかかる位置に撹拌機１３を設けることができる。撹拌機１３によって、浄化水の水面が撹拌され、空気中の酸素が浄化水に溶解し、３価のヒ素から５価のヒ素への酸化を促進することができるためである。撹拌機１３の撹拌動力は、特に限定されるものではないが、送電されていない地域での使用を考慮して、水力又は手動が好ましい。特にメンテナンスが容易な手動が好ましい。
【００３６】
晶析槽２０とは、触媒酸化槽１０を経て残留する３価のヒ素を取り込んで複合酸化物を形成させる晶析部材２１が設置された第２の槽である。晶析部材２１は、触媒酸化槽１０を経て残留している３価のヒ素を取り込んで結合させて複合酸化物として晶析させ、撹拌機２３の水流で、複合酸化物を晶析部材２１から脱着させ、沈降分離させるものである。晶析部材２１は、充填槽２２に充填されて晶析槽２０に設置される。
【００３７】
晶析部材２１は、金属である鉄（Ｆｅ）が好ましいが、８〜１１属の、金属、金属水酸化物、複合金属又は複合水酸化物であっても、使用することができる。８〜１１属の金属として、鉄（Ｆｅ）に加えて、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）がヒ素を取り込んだ複合酸化物を形成し易いため、使用することができる。これら金属の酸化数は、ＩＩ以下であれば、実施形態の晶析部材２１として使用することができるが、ヒ素を含む複合酸化物を形成し易い酸化数−ＩＩ〜０が好ましく、特に酸化数０がより好ましい。
【００３８】
晶析部材２１は、形状として表面積の大きい球状が好ましく、球の直径は２〜１５ｍｍが好ましい。効率よくヒ素を含む複合酸化物を形成することができるためである。球の直径が２ｍｍ未満だと、晶析部材２１の充填槽２２での保持が困難となり脱落するおそれがある。一方、１５ｍｍを超えると、表面積が小さくなり、ヒ素を含む複合酸化物の形成性が劣り、ヒ素を十分に除去できないおそれがある。より好ましくは、球の直径は４〜１０ｍｍである。
【００３９】
晶析部材２１は、晶析槽２０の容積に対して、浸漬量（充填容積比）が５〜２５容積％であることが好ましい。効率よくヒ素を含む複合酸化物を形成し、ヒ素を十分に除去させることができるためである。浸漬量が５容積％未満だと、ヒ素を含む複合酸化物の形成が不十分となるおそれがある。一方、２５容積％を超えると、ヒ素を含む複合酸化物の形成の効果が頭打ちとなり好ましくない。より好ましくは、１０〜２０容積％である。
【００４０】
晶析槽２０には、上部の水面にかかる位置に図３に示すような撹拌機２３を設けることができる。浄化水の水面が撹拌機２３で撹拌されることによって、撹拌による水流の力で複合酸化物が晶析部材２１から剥離するため、ヒ素を含む複合酸化物を容易に晶析部材２１から脱着させることができる。複合酸化物が脱着した後の晶析部材２１の表面は、無垢の鉄（Ｆｅ）であるため、再度、３価のヒ素を取り込んで、複合酸化物を形成することができる。脱着・沈降させたヒ素を含む複合酸化物微粒子は、晶析槽２０底部に設けられたドレン２４から排出される。
【００４１】
撹拌機２３の撹拌動力は、触媒酸化槽１０の攪拌機１３同様に、特に限定されるものではないが、送電されていない地域での使用を考慮して、水力又は手動が好ましい。特にメンテナンスが容易な手動が特に好ましい。なお、図１，３の符号Ｈは、手動で回動させるためのハンドルである。
【００４２】
撹拌機１３，２３の形状は、板状の羽根形状（図４（ａ））、網目板状の羽根形状（図４（ｂ））、パドル形状（図４（ｃ））などの形状をとりえる。また、触媒酸化槽１０の攪拌機１３と晶析槽２０の攪拌機２３は、図３に示すように、１本の回動軸に設けることができる。これにより、１つの回動軸を回動させることにより、触媒酸化槽１０の浄化水と晶析槽２０の浄化水とを同時に撹拌させることができる。なお、撹拌機１３，２３の撹拌時間は、１５分あたり２〜３分が目安である。
【００４３】
沈殿槽３０は、浄化水を静置させて、浄化水に含まれる５価のヒ素及びヒ素を含む複合酸化物微粒子を沈降・分離させる第３の槽である。沈殿槽３０は、浄化水を静置することによって、複合酸化物微粒子やその他夾雑物を分離させる。このため、沈殿槽３０には撹拌機は設置されていない。沈降させたヒ素を含む複合酸化物微粒子は、沈殿槽３０底部に設けられたドレン３４から定期的に排出される。また、浮遊物は、柄杓などを用いて水面から定期的に除去される。
【００４４】
砂ろ過槽４０は、砂などの充填物４１が充填された第４の槽であり、浄化水に含まれる固形の夾雑物質を除去するろ過槽である。充填物４１は、上方の充填物４１の粒子径が細かく、下方に向かうにつれて充填物４１の粒子径が粗くなる。一例を挙げると、上方から、無煙炭（アンスラサイト）、砂、砂利、礫、岩石の組み合わせを用いることができる。浄化水は、砂ろ過槽４０を透過することによって、浄化水に含まれる固形の夾雑物質が除去される。
【００４５】
活性炭槽５０は、活性炭５１が充填された第５の槽であり、水に溶けた有機物などを除去するろ過槽である。浄化水は、活性炭槽５０を透過することによって、浄化水に含まれる有機物などが活性炭５１に吸着され、浄化される。なお、活性炭５１は、有機物などを吸着する特性を有するものであれば実施形態の活性炭５１として使用することができ、例えば、珪藻土やゼオライトなども使用することができる。
【００４６】
なお、図１には記載していないが、浄水装置には、第６の槽として、イオン交換樹脂槽を備えることができる。イオン交換樹脂槽とは、イオン交換樹脂が充填されたろ過槽であり、イオン交換樹脂として、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂とがある。
【００４７】
陰イオン交換樹脂とは、浄化水に含まれる、塩化物イオン（Ｃｌ-）、臭化物イオン（Ｂｒ-）、ヨウ化物イオン（Ｉ-）、硫酸イオン（ＳＯ42-）、亜硫酸イオン（ＳＯ32-）、硝酸イオン（ＮＯ3-）、亜硝酸イオン（ＮＯ2-）などを吸着して取除き、水酸化物イオン（ＯＨ-）と交換することができる樹脂である。
【００４８】
陽イオン交換樹脂とは、浄化水に含まれる、ナトリウムイオン（Ｎａ+）、カリウムイオン（Ｋ+）、マグネシウムイオン（Ｍｇ2+）、カルシウムイオン（Ｃａ2+）などを吸着して取除き、水素イオン（Ｈ+）と交換することができる樹脂である。
【００４９】
浄水装置は、イオン交換樹脂槽を備え、陰イオン交換樹脂が充填されることによって、ハロゲンイオンや酸性酸化物イオンなどを除去することができ、陽イオン交換樹脂が充填されることによって、金属イオンなどをも除去することができるものとなる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００５１】
（１）触媒酸化槽１０
触媒酸化槽１０の水槽は、容積が４２０Ｌの水槽（長さ０．７ｍ×幅０．５ｍ×有効水深１．２ｍ）を使用した。触媒担体１１は、表１に記載のものを使用し、水槽の容積に対して１０容積％（４２Ｌ、４６．２ｋｇ）の触媒担体１１を水面下０．２ｍから０．９ｍまでの長さで吊り下げた。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
被浄化水となる３価のヒ素が含まれる地下水は、触媒酸化槽１０に隣接する井戸から手押しポンプで汲み上げられた。この地下水のヒ素含有濃度は、３．０ｍｇ／Ｌであった。地下水は、触媒酸化槽１０に流入され、触媒担体１１に接触させて３価のヒ素を５価のヒ素に酸化させた。また、１５分あたり２〜３分、被浄化水の水面を撹拌機１３によって撹拌させ、空気中の酸素を被浄化水（地下水）に溶解させて、３価のヒ素の酸化を促進させた。なお、撹拌機１３による撹拌は、手動で行った。
【００５４】
触媒酸化槽１０での地下水の浄化は、地下水の触媒酸化槽１０への流量を調整し、曝気時間（浄化に要する時間）を調整して、曝気時間に対するヒ素含有濃度を確認した。図５は、触媒酸化槽１０の曝気時間に対するヒ素含有濃度を示す図である。触媒酸化槽１０の曝気時間５時間で０．４ｍｇ／Ｌ、１５時間以上で０．３ｍｇ／Ｌまで、ヒ素含有濃度が下がることが確認できた。なお、好ましい触媒酸化槽１０の曝気時間は、浄化効率を考慮して、５〜１０時間が好ましいと推測される。触媒酸化槽１０で浄化された被浄化水は、水槽をオーバーフローして、下流の晶析槽２０へと流れる。
【００５５】
（２）晶析槽２０
晶析槽２０の水槽は、容積が５００Ｌの水槽（長さ１．０ｍ×幅０．５ｍ×有効水深１．０ｍ）を使用した。晶析部材２１には、直径１０ｍｍの鉄球を使用し、水槽の容積に対して２０％（１００Ｌ）の鉄球を鉄籠からなる充填槽２２に充填し、鉄球ごと充填槽２２を水槽の水面下０．３ｍの位置に設置した。
【００５６】
触媒酸化槽１０にて浄化された被浄化水は、晶析槽２０に流入され、晶析部材２１に接触させた。晶析部材２１に接触したヒ素は、晶析部材２１の表面に、ヒ素を含む複合酸化物（鉄ヒ素酸化物）として晶析させた。この間、１５分あたり２〜３分、被浄化水の水面を撹拌機２３によって撹拌して、その水流により、ヒ素を含む複合酸化物を晶析部材２１から脱着させて沈降させた。なお、撹拌機２３による撹拌は、手動で行った。
【００５７】
晶析槽２０にて浄化された被浄化水は、オーバーフローして、沈殿槽３０へと流入される。
【００５８】
（３）沈殿槽３０
沈殿槽３０の水槽は、容積が１，０００Ｌの水槽（長さ２．０ｍ×幅０．５ｍ×有効水深１．０ｍ）を使用した。沈殿槽３０では、撹拌機による撹拌は行なわず、被浄化水を静置させ、被浄化水に含まれる、５価のヒ素及びヒ素を含む複合酸化物微粒子を沈降・分離させた。そして、オーバーフローした被浄化水が砂ろ過槽４０へと流入される。
【００５９】
（４）砂ろ過槽４０
砂ろ過槽４０は、被浄化水が上から下へ透過する上下方向の長さが１ｍの透過ろ過槽を用いた。充填物４１は、下方から、岩石、礫、砂利、砂、無煙炭（アンスラサイト）を敷き詰め、被浄化水に含まれる固形の夾雑物質の除去を行った。砂ろ過槽４０を透過した被浄化水は、活性炭槽５０へと流入される。
【００６０】
（５）活性炭槽５０
活性炭槽５０は、被浄化水が上から下へ透過する上下方向の長さが１ｍの透過ろ過槽を用い、活性炭５１（平均粒子径：１ｍｍ）を充填し、被浄化水に含まれる有機物の除去を行った。
【００６１】
浄水装置による被浄化水（地下水）の浄化は、被浄化水の触媒酸化槽１０への流量を調整し、曝気時間（浄化に要する時間）を調整して、曝気時間に対するヒ素含有濃度を確認した。図６は、晶析槽２０の曝気時間に対するヒ素含有濃度を示す図である。晶析槽２０の曝気時間が９時間以上で、ヒ素含有濃度をＷＨＯ（世界保健機関）の飲料ガイドライン（第３版）や、日本の厚生労働省が定める水道水質基準の、０．０１ｍｇ／Ｌ以下にできることが確認された。ヒ素含有濃度を０．０２ｍｇ／Ｌ以下とするには、晶析槽２０の曝気時間は、７時間を要した（図６）。なお、晶析槽２０の曝気時間は、図中には記載されていないが、浄化効率を考慮して１２時間までとすることが好ましい。
【００６２】
（第二実施形態）
以下、本発明の浄水装置の第二実施形態について説明する。第二実施形態の浄水装置は、第一実施形態の浄水装置と比較して、晶析槽２０の晶析部材２１Ａの態様が異なる。それ以外（触媒酸化槽１０、沈殿槽３０、砂ろ過槽４０、活性炭槽５０）は、第一実施形態の浄水装置と同じである。図８に、第二実施形態の浄水装置の浄化工程を示す。
【００６３】
第二実施形態の晶析部材２１Ａは、図７に示すように、鉄材を用いた複数の傾斜板から構成されている。晶析部材２１Ａは、第一実施形態の浄水装置同様に、第２の浄化槽で被浄化水に残留している３価のヒ素を取り込んで結合させて複合酸化物として晶析させ、複合酸化物を晶析部材２１Ａから脱着させ、沈降分離させる。晶析部材２１Ａは、鉄材を用いた複数の傾斜板によって構成され、傾斜があることによって、被浄化水の水流に対する抵抗を大きくすることができ、水流の抵抗によって、複合酸化物の沈降分離性を向上させることができるものである。なお、鉄材を用いた複数の傾斜板自体が晶析部材２１Ａとなるため、傾斜板には錆止材などのコーティングは施されていない。傾斜板は、枠体２１ａによって固定されている。
【００６４】
晶析部材２１Ａを構成する鉄材を用いた傾斜板の厚みは、２〜６ｍｍが好ましい。これによれば、好適に被浄化水に含まれる３価のヒ素を取り込んで結合させて複合酸化物として晶析させることができる。傾斜板の厚みが２ｍｍ未満だと、傾斜板が薄いため、被浄化水の水流に対する抵抗によって晶析部材２１Ａが変形してしまうおそれがある。一方、傾斜板の厚みが６ｍｍを超えると、晶析部材２１Ａの重量が嵩み、しいては、非経済的となるおそれがある。
【００６５】
傾斜板の傾斜角は、水平に対して５０〜７０°（鉛直に対して４０〜２０°）が好ましい。これによれば、好適に被浄化水に含まれる３価のヒ素を取り込んで結合させて複合酸化物として晶析させることができる。傾斜角が水平に対して５０°未満だと、傾斜板に当たる被浄化水の水流が少なく、３価のヒ素の取り込み性能が劣るおそれがある。一方、傾斜角が水平に対して７０°を超えると、水流に対する抵抗によって晶析部材２１Ａが変形してしまうおそれがある。
【００６６】
複数設けられた鉄材を用いた傾斜板の鉛直方向のピッチは、３０〜１００ｍｍが好ましい。これによれば、好適に被浄化水に含まれる３価のヒ素を取り込んで結合させて複合酸化物として晶析させることができる。傾斜板の鉛直方向のピッチが３０ｍｍ未満だと、被浄化水の水流に対する抵抗によって晶析部材２１Ａが変形してしまうおそれがある。一方、傾斜板の鉛直方向のピッチが１００ｍｍを超えると、傾斜板に当たる水流が少なく、３価のヒ素の取り込み性能が劣るおそれがある。なお、晶析部材２１Ａに設けられる傾斜板の枚数は、傾斜板の鉛直方向のピッチと、有効水深とによって定まる。
【００６７】
なお、これら好ましい、傾斜板の厚み、傾斜板の傾斜角及び傾斜板の鉛直方向のピッチは、傾斜板に穴やスリットが設けられていない鉄材（鋼板）での好適な数値である。水流に対する抵抗を小さくするために、傾斜板に穴やスリットを設けた場合には、傾斜板の厚み、傾斜板の傾斜角及び傾斜板の鉛直方向のピッチの好ましい値は、異なるものとなる。
【００６８】
以下に、第二実施形態から把握される技術的思想を記載する。
【００６９】
晶析部材は、鉄材を用いた複数の傾斜板から構成されているものとすることができる。これによれば、第２の浄化槽で被浄化水に残留している３価のヒ素を取り込んで結合させて複合酸化物として晶析させ、複合酸化物を晶析部材から脱着させ、沈降分離させることができる。晶析部材は、鉄材を用いた複数の傾斜板によって構成され、傾斜があることによって、被浄化水の水流に対する抵抗を大きくすることができ、水流の抵抗によって、複合酸化物の沈降分離性を向上させることができるものとなる。
【００７０】
前記晶析部材を構成する鉄材を用いた前記傾斜板の厚みは、２〜６ｍｍが好ましい。また、前記傾斜板の傾斜角は、水平に対して５０〜７０°（鉛直に対して４０〜２０°）が好ましい。また、複数設けられた鉄材を用いた前記傾斜板の鉛直方向のピッチは、３０〜１００ｍｍが好ましい。これによれば、好適に被浄化水に含まれる３価のヒ素を取り込んで結合させて複合酸化物として晶析させることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０…触媒酸化槽、１１…触媒担体、１３…撹拌機、２０…晶析槽、２１，２１Ａ…晶析部材、２１ａ…枠体、２２…充填槽、２３…撹拌機、２４…ドレン、３０…沈殿槽、３４…ドレン、４０…砂ろ過槽、４１…充填物、５０…活性炭槽、５１…活性炭、Ｈ…ハンドル。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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