(57)【要約】【課題】本発明の課題は、臭素イオンを含む被処理水を処理する水処理装置において、臭素イオンの除去率が変動した場合であっても、被処理水から臭素イオンを適切に除去することが可能な水処理装置を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、臭素イオンを含む被処理水を処理する水処理装置であって、臭素イオンの除去率に関する情報を記録する記録部と、前記記録部に記録された前記情報に基づいて前記臭素イオンの除去率を調整する調整部と、を備えることを特徴とする、水処理装置及び水処理方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭素イオンを含む被処理水を処理する水処理装置であって、
臭素イオンの除去率に関する情報を記録する記録部と、
前記記録部に記録された前記情報に基づいて前記臭素イオンの除去率を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする、水処理装置。
【請求項２】
前記調整部は、温度調整手段であることを特徴とする、請求項1に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記記録部に記録された前記情報が異常値となる場合に警告する警告部と、を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記記録部に記録された前記情報が異常値となる場合に調整部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
臭素イオンを含む被処理水を処理する水処理方法であって、
臭素イオンの除去率に関する情報を記録する記録工程と、
前記記録工程で記録された前記情報に基づいて前記臭素イオンの除去率を調整する調整工程と、
を備えることを特徴とする、水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置及び水処理方法に関するものである。詳しくは、本発明は、臭素イオンを含む被処理水を処理するための水処理装置及び水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海水のように比較的臭素濃度の低い臭素含有水溶液から臭素を得る臭素の製造方法が知られている。例えば、特許文献１には、ｐＨ４．０以下に調整した酸性臭素含有水溶液に塩素を添加してなる該水溶液を発生槽に導入した後、この水溶液に空気又は不活性ガスを吹き込む、臭素の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１６７４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
海水における臭素イオンの濃度は安定しており、ほとんど変動しないため、一定の処理条件で処理することができる。しかしながら、排水等に含まれる臭素イオンを除去する場合には、臭素イオン濃度が変動するため、臭素イオンの除去率が変動する。更には、臭素イオンの除去率は、季節等の変化によっても変動するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、臭素イオンを含む被処理水を処理する水処理装置において、臭素イオンの除去率が変動した場合であっても、被処理水から臭素イオンを適切に除去する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】
【０００６】
本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、臭素イオンの除去率に関する情報に基づいて、臭素イオンの除去率を調整することにより、被処理水から臭素イオンを適切に除去することが可能であることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の水処理装置及び水処理方法である。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の水処理装置は、臭素イオンを含む被処理水を処理する水処理装置であって、臭素イオンの除去率に関する情報を記録する記録部と、前記記録部に記録された前記情報に基づいて前記臭素イオンの除去率を調整する調整部と、を備えることを特徴とする。
この水処理装置によれば、臭素イオンの除去率に関する情報に基づいて、処理条件を変更し、臭素イオンの除去率を適切な状態に調整するため、季節による気温や湿度の変化により臭素イオンの除去率が変動した場合であっても、被処理水から臭素イオンを適切に除去することができる。
【０００８】
更に、本発明の水処理システムの一実施態様としては、調整部は、温度調整手段であることを特徴とする。
被処理水の温度を高めることにより臭素イオンの除去率を向上することができるため、この特徴によれば、季節の変化によって被処理水の水温が変化した場合であっても、臭素イオンの除去率を安定化させることができる。
【０００９】
更に、本発明の水処理システムの一実施態様としては、記録部に記録された情報が異常値となる場合に警告する警告部と、を備えることを特徴とする。
この特徴によれば、臭素イオンの除去率の異常をすぐに認識することができるため、処理条件の変更等、迅速な対応ができるという効果がある。
【００１０】
更に、本発明の水処理システムの一実施態様としては、記録部に記録された情報が異常値となる場合に調整部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
この特徴によれば、臭素イオンの除去率が異常になった際に、自動的に処理条件が変更されるため、より迅速な対応が可能となる。また、人為的操作によるミスがなく、処理条件を安定して調整することができる。
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の水処理方法は、臭素イオンを含む被処理水を処理する水処理方法であって、臭素イオンの除去率に関する情報を記録する記録工程と、前記記録工程で記録された前記情報に基づいて前記臭素イオンの除去率を調整する調整工程と、を備えることを特徴とする。
この水処理方法によれば、臭素イオンの除去率に関する情報に基づいて、処理条件を変更し、臭素イオンの除去率を適切な状態に調整するため、季節による気温や湿度の変化により臭素イオンの除去率が変動した場合であっても、被処理水から臭素イオンを適切に除去することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、臭素イオンを含む被処理水を処理する水処理装置において、臭素イオンの除去率が変動した場合であっても、被処理水から臭素イオンを適切に除去することが可能な水処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態の水処理装置を備えた水処理システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の水処理装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の水処理装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の水処理装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の水処理装置及び水処理方法は、臭素イオンを含む被処理水から臭素イオンを除去するためのものである。被処理水としては、特に制限されず、臭素イオンを含有する排水や、海水でもよい。臭素イオンの除去率が変動しやすいという観点から、排水の処理に好適に利用できる。
【００１５】
被処理水Ｗとして排水を処理する場合、排水に含まれる臭素イオンの量は、日によって、あるいは時間帯によって大きく変動する。臭素イオンは、排水中に１〜３００ｍｇ／Ｌ程度含まれ、この範囲で変動するものである。
また、排水中の臭素イオンの量の変動だけでなく、季節等によって臭素イオンの除去率も変動する。そのため、被処理水Ｗ中の臭素イオンの量の変動のみで処理条件を設定すると、季節によっては十分に臭素イオンを除去できない場合がある。なお、臭素イオンの除去率とは、被処理水中の臭素イオン濃度に対する臭素イオン濃度の減少量を百分率で表した値である。
【００１６】
本発明の水処理装置は、臭素イオンを含む被処理水を処理する水処理装置であって、臭素イオンの除去率に関する情報を記録する記録部と、前記記録部に記録された前記情報に基づいて前記臭素イオンの除去率を調整する調整部と、を備えることを特徴とするものである。
この水処理装置によれば、臭素イオンの除去率に関する情報に基づいて、処理条件を変更し、臭素イオンの除去率を適切な状態に調整するため、季節による気温や湿度の変化により臭素イオンの除去率が変動した場合であっても、被処理水から臭素イオンを適切に除去することができる。
【００１７】
以下に、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の水処理方法については、以下の水処理装置の構成及び作動の説明に置き換えるものとする。また、この実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１８】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態の水処理装置１００の構成を示す概略図である。図１には、臭素イオンを含む被処理水として排水を処理するための水処理装置１００と、水処理装置１００から発生する臭素ガスを含む排ガスから臭素を回収するための臭素回収部２００を備えた、水処理システムを示す。
【００１９】
［水処理装置］
図１に示すように、水処理装置１００は、上流から下流へ順に、ｐＨ調整槽１と、反応槽２と、曝気槽３と、還元槽４と、中和槽５を備えている。被処理水Ｗは、これらの槽で順に処理することにより臭素イオンを除去することができる。なお、各槽における処理は、一つ又は複数の槽において、順番に処理を施すバッチ処理としてもよい。
水処理装置１００により処理された被処理水Ｗは、処理水Ｗ１として放流される。また、処理水Ｗ１は、別の処理工程で処理してもよい。
【００２０】
本発明の水処理装置１００は、ｐＨ調整槽１の前段に被処理水槽（不図示）を設けてもよい。被処理水槽は、外部から供給された排水（ここでは、活性炭吸着処理がなされた活性炭吸着処理水である。）を貯留しておくための槽である。排水には、有機物が含まれている場合があり、このような有機物を含む処理水が後段の各槽へ供給されると、臭素イオンから生じる臭素酸や添加する次亜塩素酸と反応し、有害な有機ハロゲン化合物を生成するという問題がある。よって、活性炭等によってそれらの有機物を除去しておくことが好ましい。
【００２１】
（ｐＨ調整槽）
ｐＨ調整槽１は、反応槽２よりも上流側に設けられ、当該反応槽３にて次亜塩素酸が添加される前の被処理水ＷのｐＨを酸性に調整するための槽である。ｐＨ調整槽１は、被処理水Ｗに含まれる炭酸イオンや金属水酸化物などの外来因子に対応するためのｐＨ調整を行う。ｐＨ調整槽１に貯留された被処理水Ｗには、酸供給部１１から酸が供給される。酸としては、特に制限されないが、例えば、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、塩酸（ＨＣｌ）などを使用することができる。但し、酸として塩酸を利用した場合には、塩化物イオンが増えることによって、余分な塩素ガスが発生する。そのため、硫酸を使用することが好ましい。
【００２２】
また、ｐＨ調整槽１には、ｐＨ調整槽１の出口側の被処理水ＷのｐＨを測定するｐＨ測定計２４が設けられている。また、ｐＨ調整槽１には、被処理水Ｗを撹拌する撹拌部２０が設けられている。ｐＨ調整槽１でのｐＨは、特に制限されないが、３以下に設定することが好ましい。
【００２３】
（反応槽）
反応槽２は、ｐＨ調整槽１からの被処理水Ｗに対して酸と次亜塩素酸が添加される槽である。反応槽２では、ｐＨが酸性に保たれた状態で被処理水Ｗに次亜塩素酸が添加されることによって、被処理水Ｗ中の臭素が遊離する。ｐＨ調整槽１にて被処理水Ｗは既に酸性となっているが、反応槽２で次亜塩素酸が添加される影響によって、被処理水ＷのｐＨは高くなる。したがって、反応槽２での酸の添加は、次亜塩素酸の添加によるｐＨの上昇に対応して、被処理水Ｗを酸性状態に保つために行われる。また、後述の曝気槽３の影響によっても被処理水ＷのｐＨは高くなる。そのため、反応槽２での酸の添加は、後段の曝気槽３におけるｐＨの上昇も考慮して、ｐＨを下げることを目的としたものである。
【００２４】
反応槽２に貯留された被処理水Ｗには、酸供給部１２から酸が供給され、次亜塩素酸供給部１３から次亜塩素酸が供給される。なお、酸及び次亜塩素酸は、反応槽２の上流側の入口付近に供給される。酸としては、特に制限されないが、ｐＨ調整槽１に添加されたものと同様のものを用いることができる。次亜塩素酸としては、特に制限されないが、例えば、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）、次亜塩素酸カルシウム（Ｃａ（ＣｌＯ）２）などが使用される。但し、次亜塩素酸として、次亜塩素酸カルシウムを使用した場合、次亜塩素酸カルシウムと硫酸が反応して生成される石膏成分（ＣａＳＯ４）が、処理設備にスケールを生じ、設備や配管を詰まらせるといった問題がある。よって、次亜塩素酸ナトリウムを使用すると、このような問題が生じないというメリットがある。また、反応槽２には、被処理水Ｗを撹拌するための撹拌部２１が設けられている。
【００２５】
反応槽２の入口付近でのｐＨは、被処理水Ｗに含まれる臭素の量によって変動するものであるが、曝気槽３の出口付近（次亜塩素酸の添加、及び曝気の影響を受けてｐＨが上がった状態となっている）でのｐＨを３．５以下に維持できる程度のｐＨに調整しておくことが好ましい。反応槽２及び曝気槽３でのｐＨが高くなる（例えば４以上）と、ＢｒＯ３−が生成する反応も進み、より多くの次亜塩素酸を消費する。一方、ｐＨを低く抑える調整を行うことで、効率よく臭素の遊離反応を進行させることができる。少なくとも、反応槽２の入口付近のｐＨは、ｐＨ調整槽１のｐＨよりも低く、例えば、２〜３程度に調整される。供給する次亜塩素酸は、Ｃｌ／Ｂｒが１〜２（ｍｏｌ比）となるように添加されることが好ましい。
【００２６】
ここで、ｐＨ調整槽１からの被処理水ＷのｐＨを酸性の状態として次亜塩素酸を添加したときの反応式を以下の式（１）〜（３）に示す。また、式（１）〜（３）を整理したものを式（４）に示す。酸性の状態で次亜塩素酸を添加することにより、以下に示すように、臭素イオン（Ｂｒ−）から臭素（Ｂｒ２）が生成する。また、ｐＨを下げることによって、臭素イオンが電子を奪われる（酸化される）反応が進行する。
【００２７】
２ＣｌＯ−  ＋  ２Ｈ＋  →  ２ＨＣｌＯ  …（１）
２ＨＣｌＯ  ＋  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  →  Ｃｌ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ  …（２）
２Ｂｒ−  →  Ｂｒ２（液）  ＋  ２ｅ−  …（３）
２Ｂｒ−  ＋  ２ＣｌＯ−  ＋  ４Ｈ＋
→  Ｂｒ２（液）  ＋  Ｃｌ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ  …（４）
【００２８】
（曝気槽）
曝気槽３は、反応槽２出口側に設けられ、反応槽２からの被処理水Ｗを曝気する槽である。曝気槽３は、反応槽２での反応によって被処理水中を遊離している臭素を曝気によって臭素ガスとして放出させる。曝気槽３の底部には、曝気装置２９が設けられている。また、曝気槽３には、曝気槽３の出口側の被処理水ＷのｐＨを測定するｐＨ測定計２５、曝気槽３の出口側の被処理水Ｗの残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定計２７が設けられている。ｐＨ測定計２５により、曝気の影響により上昇するｐＨを最適条件となるように監視することができる。また、残留塩素濃度測定計２７により、残留する酸化性物質（ＣｌＯ−）の濃度を監視し、反応槽２における次亜塩素酸の添加量を最適量に調整することができる。
【００２９】
被処理水Ｗの臭素濃度は、曝気槽３に通気する空気量が多いほど低下することができるため、曝気強度を大きくすれば滞留時間を小さくすることができる。一方、滞留時間を大きくすれば、曝気強度を小さくすることができる。したがって、これらの条件は、必要とする処理水質と設備コストから、最適な組み合わせを選定すればよい。曝気槽３での被処理水Ｗの滞留時間は、１０分〜６０分とすることが好ましい。曝気強度は、１００〜６００ｍ３／ｍ３・時とすることが好ましい。
【００３０】
なお、ｐＨ調整槽１、反応槽２、曝気槽３には、天井部が設けられており、これにより各槽の被処理水Ｗの水面と天井部との間の空間にガスを流すことができる。ｐＨ調整槽１と反応槽２の上部の空間は、仕切りがなく同一の空間を形成し、反応槽２と曝気槽３の上部の空間には、仕切りが設けられ、区分けされている。
【００３１】
また、曝気槽３の入口部付近の天井部には、臭素ガスを含む排ガスを回収するためのガス回収口１８が設けられている。ガス回収口１８から回収された排ガスは、臭素回収部２００にて臭素の回収が行われる。詳細については後述するが、臭素回収部２００ではアルカリ溶液によって臭素を回収するため、排ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）も同時に吸収される。したがって、臭素回収後の排ガスは、二酸化炭素の濃度が低い。この臭素回収後の排ガスを曝気槽３の曝気用空気として用いると、空気を曝気用空気として利用する場合と比べて臭素回収部２００における二酸化炭素によるアルカリ損失を抑制することができる。また、ガス回収口１８から回収される排ガスには、塩素（Ｃｌ２）も含まれている。したがって、「２Ｂｒ−  ＋  Ｃｌ２  →  Ｂｒ２  ＋  ２Ｃｌ−」の反応も進行されるため、次亜塩素酸の供給量を減量することもできる。
【００３２】
また、曝気槽３には、出口部付近の天井部に、空気の供給口１９が設けられている。当該供給口１９の上流側では、ｐＨ調整槽１の入口部付近の天井部に空気の供給口１６と、反応槽２の出口部付近の天井部に空気の回収口１７が設けられ、当該回収口１７と曝気槽３の供給口１９がラインＬ１で接続されている。これにより、供給口１６から供給された空気は、ｐＨ調整槽１及び反応槽２の水面上を流れ、回収口１７で回収されると共にラインＬ１を通過し、供給口１９から曝気槽３に供給される。供給口１９から供給された空気は、水面から放出される臭素ガスと共に、曝気槽３の水面上を出口側から入口側に向かって流れ、ガス回収口１８にて回収される。曝気槽３の水面から放出される臭素ガスは、出口側よりも入口側の方が多い、したがって、多くの臭素ガスが放出される入口部付近で直ちにガス回収口１８で臭素ガスを回収し、臭素ガスが少ない出口部付近では空気の流れによって入口側へ流して回収する。これによって、被処理水Ｗ中に溶解する臭素の量を減らすことができる。
【００３３】
（還元槽）
還元槽４は、曝気槽３にて臭素が除去された後の被処理水中に残留する酸化性物質（ＣｌＯ−やＢｒＯ−など）を還元するための槽である。例えば、還元槽４に貯留された被処理水Ｗには、還元剤供給部１４から還元剤が供給される。還元剤としては、特に制限されないが、例えば、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）などが使用される。但し、還元剤として、チオ硫酸ナトリウムを使用した場合には、ＳＳ成分を発生しないというメリットがある。また、還元槽４には、被処理水Ｗを撹拌するための撹拌部２２が設けられている。なお、還元槽４と中和槽５との間に他の槽を設けてもよい。
【００３４】
（中和槽）
中和槽５は、曝気槽３にて臭素が除去され、還元槽４にて還元された後の被処理水Ｗを中和するための槽である。すなわち、中和槽５は、臭素除去のために酸性となっていた被処理水ＷのｐＨを中性に戻すための槽である。中和槽５に貯留された被処理水Ｗには、アルカリ供給部１５からアルカリが供給される。アルカリとしては、特に制限されないが、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）などが使用される。但し、アルカリとして水酸化ナトリウムを使用した場合、スケールが発生しにくいというメリットがある。また、中和槽５には、被処理水Ｗを撹拌するための撹拌部２３が設けられている。
【００３５】
また、中和槽５には、中和槽５の出口側の被処理水ＷのｐＨを測定するｐＨ測定計２６が設けられている。これにより、処理水Ｗ１のｐＨが放流や次工程の処理に適切な値であるかを確認することができる。
【００３６】
また、中和槽５の出口側の被処理水Ｗの酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定するＯＲＰ測定計２８が設けられている。これにより、還元槽４に添加された還元剤の添加量が適量であるかを確認することができる。
【００３７】
また、水処理装置１００は、臭素イオンの除去率に関する情報として、被処理水Ｗの水温を測定する水温測定計７と、水温測定計７により測定された水温を記録する記録部９と、曝気槽３の曝気空気の温度を調整する温度調整手段３０（ヒーター）と、記録部９に記録された水温のデータに基づいて、温度調整手段３０の作動を制御する制御部１０を備えている。温度調整手段３０により曝気槽３の曝気空気を加温すると、曝気槽３における臭素の除去率を高めることができる。
【００３８】
（記録部）
記録部９は、臭素イオンの除去率に関する情報を記録するものであり、この情報に基づいて、処理条件を設定し、臭素イオンの除去率を調整する。ここで、臭素イオンの除去率に関する情報とは、被処理水Ｗと処理水Ｗの臭素イオンの濃度から算出された除去率のデータだけでなく、除去率を変化させる原因となるデータでもよい。例えば、気温や季節の変動によって変化する被処理水Ｗの水温や、降水量の変動によって変化する被処理水Ｗ中の臭素イオン濃度などが挙げられる。その他、各槽におけるｐＨ、残留塩素濃度、ｐＨ又は酸化還元電位などでもよい。また、気温や季節、降水量のデータをそのまま臭素イオンの除去率の関する情報として取り扱ってもよい。但し、制御の精密さの観点から、気温や季節などの間接的なデータよりも、被処理水Ｗの水温や被処理水Ｗ中の臭素イオン濃度などの水処理装置１００において測定されたデータを用いることが好ましい。
【００３９】
更には、臭素イオンの除去率の調整には、２種以上の情報に基づいて調整することが好ましい。例えば、被処理水Ｗの水温に関する情報と、被処理水Ｗ中の臭素イオンの濃度に関する情報の組み合わせが挙げられる。被処理水Ｗ中の臭素イオン濃度に基づいて臭素イオンの除去率を調整する場合には、日々の臭素イオンの除去率の変化など、短期的な臭素イオンの除去率の変化に対応することが可能である。また、被処理水Ｗの水温に基づいて臭素イオンの除去率を調整する場合には、季節の変動など、長期的な臭素イオンの除去率の変化に対応することが可能である。
【００４０】
（調整部）
調整部は、記録部９の情報に基づいて臭素イオンの除去率を調整するためのものである。第１の実施形態としては、曝気槽３に供給する曝気空気の温度を調整する温度調整手段３０を使用しているが、臭素イオンの除去率を調整できるものであれば、特に制限されない。例えば、曝気空気だけでなく、被処理水槽、ｐＨ調整槽１や反応槽２や曝気槽３の被処理水Ｗの温度を調整する温度調整手段、被処理水Ｗの供給量、ｐＨ調整槽１における酸の添加量、反応槽２における酸及び次亜塩素酸の添加量、曝気槽３における曝気量などを調整する手段が挙げられる。温度調整手段によれば、温度を高めることにより臭素イオンの除去率を向上することができる。被処理水Ｗの供給量を調整する手段によれば、被処理水Ｗの供給量を低下することにより臭素イオンの除去率を向上することができる。酸及び次亜塩素酸の供給量を調整する手段によれば、酸及び次亜塩素酸の供給量を高めることにより臭素イオンの除去率を向上することができる。曝気量を調整する手段によれば、曝気量を高めることにより臭素イオンの除去率を向上することができる。
【００４１】
調整部は、反応槽２における臭素（Ｂｒ２）を生成する反応を促進することにより臭素イオンの除去率を調整する手段と、曝気槽３における臭素（Ｂｒ２）ガスの放出により臭素イオンの除去率を調整する手段に大別される。
前者の調整手段としては、例えば、被処理水Ｗの供給量を調整する手段、反応槽２における酸及び次亜塩素酸の添加量を調整する手段などが挙げられる。この調整手段によれば、被処理水Ｗ中の臭素イオン濃度の変化等による臭素イオンの除去率の変化に対応することが可能である。
後者の調整手段としては、例えば、被処理水Ｗの供給量を調整する手段、曝気槽３における曝気量を調整する手段、曝気槽３に供給する曝気空気の温度を調整する温度調整手段、被処理水Ｗの温度を調整する温度調整手段などが挙げられる。この調整手段によれば、被処理水Ｗの水温の変化等による臭素イオンの除去率の変化に対応することが可能である。
【００４２】
（制御部）
制御部１０は、記録部９に記録された臭素イオンの除去率に関する情報に基づいて、臭素イオン濃度を調整する調整部の作動を自動的に制御するものである。これにより、臭素イオンの除去率が異常になった際に、自動的に処理条件が変更されるため、より迅速な対応が可能となる。また、人為的操作によるミスがなく、処理条件を安定して調整することができる。
なお、本発明の水処理装置において、制御部１０は必須ではなく、調整部の制御は人為的な操作によって行ってもよい。
【００４３】
［臭素回収部］
臭素回収部２００は、第１の回収部５０と、第２の回収部６０と、臭素廃液槽７０と、を備えており、曝気槽３のガス回収口１８により回収された臭素を含む排ガスは、第１の回収部５０に供給される。第１の回収部５０で処理された排ガスは、第２の回収部６０で更に処理され、大気へ放出、あるいは、曝気槽３の曝気用空気として利用される。
【００４４】
第１の回収部５０は、第１のスクラバー５１及び第１の循環槽５２を備えている。循環槽５２中の循環水は、第２の回収部６０から供給されるアルカリ液であって、臭素の吸収によってｐＨが低下するため、更にアルカリ（例えば、水酸化ナトリウムなど）が供給される。第１のスクラバーには、噴出部５３が設けられている。第１のスクラバー５１には曝気槽３で回収された高濃度の臭素ガスが供給され、当該供給部分より上方から、循環槽５２から組み上げた循環水（アルカリ溶液）を噴出部５３より噴出する。これによって、第２の回収部６０から供給された低濃度の臭素を含むアルカリ溶液を、更に高濃度の臭素ガスに接触させることで、循環槽５２中の循環水中に高濃度に回収される。当該循環水の一部は、臭素廃液槽７０へ供給され、ローリーなどによって場外へ搬出される。なお、搬出された臭素は、薬品原液などに有効利用される。一方、第１のスクラバー５１で臭素が回収された後のガスは、第２の回収部６０へ供給される。
【００４５】
第２の回収部６０は、第２のスクラバー６１及び第２の循環槽６２を備えている。循環槽６２中の循環水にはアルカリが添加されることにより、当該循環水はアルカリ溶液となる。第２のスクラバー６１には、噴出部６３が設けられている。第２のスクラバー６１には、第１のスクラバー５１によって臭素を回収した後の低濃度の臭素ガスが供給され、当該供給部分より上方から、循環槽６２から組み上げた循環水（アルカリ溶液）を噴出部６３より噴出する。これによって、第１の回収部５０で回収されなかった低濃度の臭素がガス中からアルカリ溶液によって吸収され、循環槽６２中の循環水中に回収される。低濃度の臭素を含みアルカリ性の当該循環水の一部は、第１の回収部５０の循環槽５２へ供給される。一方、第２のスクラバー６１で臭素が回収された後のガスは、曝気槽３の曝気用空気として曝気装置２９へ供給される。なお、一部の循環ガスは、大気放出される。なお、臭素回収部２００は二段構成であるが、排水の臭素濃度が低い場合には一段でもよく、より高濃度の廃液を得ることで廃液量を削減することと、排気ガス中の臭素をできるだけ低減したい場合には、三段以上としてもよい。
【００４６】
次に、本実施形態に係る水処理システムの作用・効果について説明する。
従前より、臭素イオンを含む排水を処理する方法として、電気泳動を用いた方法、ＮＦ膜やＲＯ膜を用いた方法、蒸留設備を用いた方法、またはこれらを組み合わせた方法が知られている。しかしながら、これらの方法は、様々なイオンや有機物も同時に分離・濃縮するため、多量の濃縮液が発生するという問題があった。濃縮液は、更に熱を加え乾燥させるなどして減量する必要がある。これらの処理は、臭素イオンを低い濃度に低減できるものの、設備コストが上がり、多くのエネルギーが必要になるという問題がある。また、発生した塩の利用価値は少なく、埋立処理も溶出して循環・濃縮が起こることなどにより、処分が難しいという問題がある。その他、活性炭吸着やイオン交換樹脂を用いる方法もあるが、ただちに破過してしまうため、高濃度の臭素イオンを含む排水を処理する方法としては実用的ではないという問題がある。一方、臭素の工業的製造方法として、海水に塩素を吹き込んで臭素を遊離させる「海水法」や、にがりに含まれるＭｇＢｒ２に塩素を吹き込んで臭素を遊離させる「にがり法」が知られている。しかしながら、これらは塩素ガスを用いる方法であるため、排水処理システムに適用するのが困難であるという問題がある。
【００４７】
一方、本実施形態に係る水処理システムによれば、反応槽２において、被処理水ＷのｐＨを酸性にすると共に次亜塩素酸が添加されることにより、被処理水Ｗに含まれる臭素イオンと次亜塩素酸が反応して、臭素の遊離を進行させることができる。遊離した臭素は、反応槽２の下流側に設けられた曝気槽３にて曝気されることにより、被処理水Ｗ中から放出される。このように、ｐＨを酸性として次亜塩素酸を添加し、曝気するだけの簡易な手順にて臭素を回収することができるため、設備コストを低減すると共にランニングコストを低減することができ、排水を効率良く処理することができる。
【００４８】
曝気槽３で曝気することによって被処理水ＷのｐＨが上がるため、反応槽２でのｐＨが臭素の遊離反応に適切な値であったとしても、曝気槽３の出口側では当該適切な値よりもｐＨが高くなる場合がある。例えば、反応槽２にｐＨ測定計を設け、当該ｐＨ測定計の測定結果に基づいて反応槽２へ添加する酸の量を調整しても、曝気槽３の出口側では、ｐＨが適切な値でなくなっている可能性がある。これに対して、本実施形態に係る水処理システムは、曝気槽３の出口側の被処理水ＷのｐＨを測定するｐＨ測定計２５を備えている。従って、制御部１０によって、当該ｐＨ測定計２５の測定結果に基づいて酸供給部１２を制御し、反応槽２に添加する酸の量を調整することにより、曝気槽３の出口側においてもｐＨを臭素の遊離反応に適切な値に保つことが可能となる。なお、本実施形態では反応槽２にはｐＨ測定計を設けておらず、曝気槽３のｐＨ測定計２５の測定結果のみに基づいて反応槽２へ添加する酸の量を制御している。これにより、不要なｐＨ測定計を省略することができる。
【００４９】
更に、反応槽２に供給される被処理水Ｗの臭素イオンの量が変動した場合は、それに対応してｐＨ測定計２５の測定結果も変動する。従って、当該変動に応じた量の酸を反応槽２に添加することが可能となるため、排水中の臭素イオンの量の変動に関わらず、必要以上の酸が添加されることを防止することができる。また、反応槽２に供給される排水の臭素イオンの量が変動した場合は、それに対応して曝気槽３の出口側の残留塩素濃度測定計２７の測定結果も変動する。従って、当該変動に応じた量の次亜塩素酸を反応槽２に添加することが可能となるため、排水中の臭素イオンの量の変動に関わらず、必要以上の次亜塩素酸が添加されることを防止することができる。以上によって、ランニングコストを低減することができ、含まれる臭素イオンの量の変動によらず、排水を効率良く処理することができる。
【００５０】
本実施形態に係る水処理システムにおいて、除去された臭素ガスから臭素をアルカリ溶液によって回収する臭素回収部２００を更に備え、曝気槽３では、臭素回収部２００によって臭素が回収されたガスを曝気用空気として用いている。臭素回収部２００は、臭素の回収にアルカリ溶液を用いるため、臭素を回収すると同時にガス中のＣＯ２も吸収する。従って、臭素回収部２００によって臭素が回収されたガスは、ＣＯ２の濃度が低い。曝気槽３では、当該ＣＯ２の濃度が低いガスを曝気用空気として用いることにより、臭素回収部２００でのアルカリ損失を抑制することができる。これにより、ランニングコストを低減することができる。
【００５１】
本実施形態に係る水処理システムにおいて、反応槽２よりも上流側に設けられ、次亜塩素酸が添加される前の被処理水ＷのｐＨを酸性に調整するｐＨ調整槽１を更に備えている。ｐＨ調整に影響を与える因子として、排水に含まれる臭素イオンの量の変動（臭素イオンの量が変動すると次亜塩素酸の添加によるｐＨ上昇の度合い、及び曝気槽での曝気によるｐＨ上昇の度合いが変動する）の他、臭素イオンの量とは関連のない外来因子（排水に含まれる炭酸イオンの量や金属水酸化物の量など）がある。反応槽２のみにて、両方の因子に対応するようにｐＨ調整を行う場合、ｐＨ調整が困難となる。従って、反応槽２よりも上流側のｐＨ調整槽１にて、次亜塩素酸が添加される前の排水のｐＨ調整を行うことにより、外来因子に対応するためのｐＨ調整を予め行っておくことが可能となる。これによって、反応槽２では、排水に含まれる臭素イオンの量の変動のみに対応するためのｐＨ調整を行うことができる。これによって、反応槽２でのｐＨ調整を容易に行うことが可能となり、排水に含まれる臭素イオンの量の変動に、より正確に対応することが可能となる。
【００５２】
〔第２の実施形態〕
図２は、本発明の第２の実施形態の水処理装置１０１の構成を示す概略図である。第２の実施形態の水処理装置１０１は、第１の実施形態の調整部として、被処理水Ｗの温度を調整するための温度調整手段３０を備えたものである。なお、装置の同一の符号における構成は、第１の実施形態の水処理装置と同一のものとする。
【００５３】
被処理水Ｗの水温の温度を調整するための温度調整手段３０は、ｐＨ処理槽１、反応槽２、曝気槽３の各槽のいずれかの水温を調整してもよく、また、すべての槽の水温を調整してもよい。なお、ｐＨ処理槽の上流に配置した被処理水槽の水温を調整してもよい。
【００５４】
〔第３の実施形態〕
図３は、本発明の第３の実施形態の水処理装置１０２の構成を示す概略図である。第３の実施形態の水処理装置１０２は、第１の実施形態の水温測定計７に代えて、臭素イオンの除去率を算出するための臭素イオン濃度測定計６ａ，６ｂを備えている。また、記録部９において臭素イオンの除去率に異常が生じた場合に、警告音を発する警告部８を備える。さらには、制御部１０を有しておらず、手動で被処理水Ｗの供給量を調整するものである。なお、装置の同一の符号における構成は、第１の実施形態の水処理装置と同一のものとする。
【００５５】
臭素イオン濃度測定計６ａは、被処理水Ｗを供給するためのラインに設置され、被処理水Ｗの臭素イオン濃度を測定する。また、臭素イオン濃度測定計６ｂは、処理水Ｗ１を排出するためのラインに設置され、処理水Ｗ１の臭素イオン濃度を測定する。臭素イオン濃度測定計６ａ及び６ｂにより測定された被処理水Ｗと処理水Ｗ１の臭素イオン濃度は、記録部９に送信され、臭素イオンの除去率が下記式（５）算出される。
臭素イオンの除去率（％）  ＝
｛（被処理水中の臭素イオン濃度−処理水中の臭素イオン濃度）／被処理水中の臭素イオン濃度｝×１００  …（５）
【００５６】
記録部９において、臭素イオンの除去率が低下し、所定の値以下となった場合に、記録部９から警告部８に警告音を発する指令が送信される。警告部８は、記録部９からの指令があると警告音を発生する。警告部８における警告は、特に制限されず、例えば、警告音、画面への警告表示などがある。
【００５７】
臭素イオンの除去率を調整する調整部は、被処理水Ｗの供給量を調整するポンプであり、第３の実施形態における調整部は、手動により供給量を設定するものである。水処理装置１０２の管理者は、警告音が発せられると、被処理水Ｗの供給量を低下あるいは停止して、臭素イオンの除去率を向上する。
【００５８】
〔第４の実施形態〕
図４は、本発明の第４の実施形態の水処理装置１０３の構成を示す概略図である。第４の実施形態の水処理装置１０３は、第３の実施形態の被処理水Ｗの供給量を調整するポンプに代えて、臭素イオンの除去率を調整する調整部として、曝気槽３の曝気量を調整する手段（ブロア）を備えたものである。また、ブロアは、制御部１０により制御される。また、警告部８は、画面に警告表示を行うものである。なお、装置の同一の符号における構成は、第３の実施形態の水処理装置と同一のものとする。
【００５９】
この水処理装置１０３では、臭素イオンの除去率が低下すると、警告部８の画面に警告が表示されると共に、制御部１０により曝気槽３の曝気量が増加する。曝気量が増加することにより、被処理水Ｗ中の臭素の除去量が増加して、臭素イオンの除去率を正常値に戻すことができる。
【００６０】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、臭素回収部２００としてスクラバー及び循環槽を用いた構造を採用したが、これに限定されない。また、曝気槽３での曝気ガスとして、臭素回収部２００からの循環ガスを用いたが、これに限らず、外部からの空気を用いてもよい。
【００６１】
また、水処理装置１００は、少なくとも反応槽２及び曝気槽３を有していればよく、他の槽は適宜省略してよく、図１に示されない他の槽を設けてもよい。
【００６２】
本水処理装置を適用する排水は、有機物を含まない活性炭吸着処理水などがよいが、有機物を完全に除去できない場合には、臭素イオンから生じる炭素酸や添加する次亜塩素酸と反応し、有害な有機ハロゲン化合物を僅かに生成する。そのため、臭素除去後の処理水は、発生した有機ハロゲン化合物を吸着除去するために、活性炭吸着設備を後段に設けてもよい。また、還元槽において還元しきれなかった僅かな次亜塩素酸などは活性炭により分解されるため、次亜塩素酸が放流されることを防止できることからも、活性炭吸着設備を後段に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の水処理装置及び水処理方法は、臭素イオンを含む被処理水から臭素イオンを除去する処理に利用することができる。特に、被処理水の状態が変化し、臭素イオンの除去率に変動が生じやすい排水などの処理に好適に利用される。
【符号の説明】
【００６４】
１００…水処理装置、１…ｐＨ調整槽、２…反応槽、３…曝気槽、４…還元槽、５…中和槽、６ａ，６ｂ…臭素イオン濃度測定計、７…水温測定計、８…警告部、９…記録部、１０…制御部、１１，１２…酸供給部、１３…次亜塩素酸供給部、１４…還元剤供給部、１５…アルカリ供給部、１６…空気の供給口、１７…空気の回収口、１８…ガス回収口、１９…空気の供給口、２０，２１，２２，２３…撹拌部、２４，２５，２６…ｐＨ測定計、２７…残留塩素測定計、２８…酸化還元電位測定計、２９…曝気装置、３０…温度調整手段、２００…臭素回収部、５０…第１の回収部、５１…第１のスクラバー、５２…第１の循環槽、５３…噴出部、６０…第２の回収部、６１…第２のスクラバー、６２…第２の循環槽、６３…噴出部、７０…臭素廃液槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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