(57)【要約】      （修正有）【課題】マンガン砂や結晶二酸化マンガン粒をろ材とする従来の除マンガンろ過機では、次亜塩素酸ナトリウムの添加が必要で該次亜塩素酸ナトリウムによる発がん性物質の生成を抑える添加量コントロールが必要なためマンガン除去能に制限があることから、マンガン砂等を用いたものとは異なる装置によるマンガン除去水処理システムの提供。【解決手段】膜ろ過装置２と、アノード電極３１とカソード電極３２とを少なくとも一対で有するものであり、水中に浸漬させた対向するアノード電極３１とカソード電極３２に所定の電圧を加えることにより、アノード電極３１で生じた酸素により溶解性マンガンが酸化されて不溶解性マンガン（マンガン酸化物）とするマンガン電解処理装置３と、を備える水処理システム１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜ろ過装置とマンガン電解処理装置とを備える水処理システム。
【請求項２】
前記マンガン電解処理装置が、互いに対向させた少なくとも一対の電極を有する請求項１記載の水処理システム。
【請求項３】
前記電極がメッシュ形状又は多孔質である請求項２記載の水処理システム。
【請求項４】
膜ろ過装置でろ過した水を、少なくとも一対の電極を有するマンガン電解処理装置の該電極の間に流通させて、水中のマンガン成分を酸化して除去することを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
少なくとも一対の電極を有するマンガン電解処理装置の該電極の間に水を流通させて、水中のマンガン成分を酸化して除去した後、膜ろ過装置でろ過す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、水処理システム及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水道等において、膜ろ過による水処理は、水処理プロセスとして有望であり、実際にも使用されている。膜ろ過には水処理能率を考慮して精密ろ過膜や限外ろ過膜が用いられている。精密ろ過膜や限外ろ過膜では、水中に溶解した成分を除去することが難しい。特にマンガンは、鉄と同様に天然水中に含まれていることが多く、大量に含まれると異臭や着色等の問題が生じることから、所定の基準値以下にすることが求められているところ、水中に溶存しているマンガン（マンガンイオン）は、精密ろ過膜や限外ろ過膜で除去することは困難であった。
【０００３】
従来、溶解性のマンガンの除去のために、生物の酸化作用により除去する生物処理や、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を添加してマンガンを不溶解性に変えて除去する処理や、マンガン砂の接触酸化作用により除去する処理があった。しかしながら、生物の酸化作用による処理では、水温が低い場合には生物の活性が低く、マンガンの除去能も低かった。また、次亜塩素酸ナトリウムを添加すると、水中の有機物と反応して発がん性物質を生成するおそれがあるため、発がん性物質の生成を抑えるような添加量のコントロールが必要であり、マンガン除去能に制限があった。さらに、マンガン砂の接触酸化作用による処理では、反応が遅いことからマンガンの酸化を促進するために、事前に次亜塩素酸ナトリウムを注入することが多く、上述した次亜塩素酸ナトリウムの添加の場合と同様の問題があった。
【０００４】
上水道用ろ過装置に関し、透過膜と該ろ過膜に直列後段に接続された徐マンガンろ過機とを備え、透過膜の前又は除マンガンろ過機の前の段階で水中に塩素剤を注入し、透過膜により水中の懸濁物質を除去した後、除マンガンろ過機でろ過し、水中に存在している懸濁物質及びマンガンを除去するものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２９６８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の上水道用ろ過装置は、徐マンガンろ過機がマンガン砂や結晶二酸化マンガン粒をろ材とするものであり、従来のマンガン砂を用いたマンガンの除去の場合と同様に、次亜塩素酸ナトリウムを添加しており、この次亜塩素酸ナトリウムによる発がん性物質の生成を抑えるような添加量のコントロールが必要であり、マンガン除去能に制限があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、マンガン砂等を用いたものとは異なる装置によりマンガンを除去することができる水処理システム及び水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を有利に解決する本発明の水処理システムは、膜ろ過装置とマンガン電解処理装置とを備えるものである。
【０００９】
本発明の水処理システムにおいては、上記マンガン電解処理装置が、互いに対向させた少なくとも一対の電極を有することが好ましく、また、上記電極がメッシュ形状又は多孔質であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の水処理方法は、ろ過装置でろ過した水を、少なくとも一対の電極を有するマンガン電解処理装置の該電極の間に流通させて、水中のマンガン成分を酸化して除去することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の水処理方法は、少なくとも一対の電極を有するマンガン電解処理装置の該電極の間に水を流通させて、水中のマンガン成分を酸化して除去した後、膜ろ過装置でろ過することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マンガン砂等を用いることなく溶解性マンガンを除去することができ、よって大量の次亜塩素酸ナトリウムを添加する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の水処理システムの模式図である。
【図２】水処理システムのマンガン電解装置に用いられる電極の一例の模式図である。
【図３】水処理システムのマンガン電解装置に用いられる電極の別の例の模式図である。
【図４】本発明の別の実施形態の水処理システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の水処理システム及び水処理方法の実施形態について、図面を参照しつつより具体的に説明する。
【００１５】
図１に本発明の水処理システムの一実施形態の模式図を示す。図１の水処理システム１は、例えば上水道に用いられるものであり、膜ろ過装置２と、当該膜ろ過装置２に接続されたマンガン電解処理装置３とを備えている。
【００１６】
膜ろ過装置２は、公知の膜ろ過装置を用いることができる。例えば上水道に用いられている精密ろ過膜や限外ろ過膜を含む装置を用いることができる。具体的には、これらの精密ろ過膜や限外ろ過膜を、その支持体及び流路材などの部材とともに一体化した膜エレメントとし、この膜エレメントをケーシングに収容してなる膜モジュールを、膜ろ過装置２とすることができる。もっとも、膜モジュールの他に、槽浸漬方式の膜ろ過装置であってもよい。また、ろ過膜は、用途や目的に応じて、イオン交換膜や逆浸透膜を用いることもできる。
【００１７】
マンガン電解処理装置３は、図１に示した実施形態では膜ろ過装置２で処理された水を受けて電解処理して溶解性マンガンを除去するものである。もっとも、後述するように原水をマンガン電解処理装置３で溶解性マンガンを除去してから、膜ろ過装置２で処理することもできる。
【００１８】
マンガン電解処理装置３は、アノード電極３１とカソード電極３２とを少なくとも一対で有するものであり、水中に浸漬させたアノード電極３１とカソード電極３２とを互いに対向させて、所定の電圧を加えることにより、アノード電極３２で生じた酸素により溶解性マンガンが酸化されて不溶解性マンガン（マンガン酸化物）となる。この生じた不溶解性マンガンにより水中の不溶解マンガンが接触酸化されて順次に不溶解性マンガンとなる。このようにして水中の溶解性マンガンを除去することができる。発明者の実験により、電解処理により溶解性マンガンを酸化して不溶解性マンガンにすることで水中のマンガンを除去できることが確認されている。
【００１９】
アノード電極３１とカソード電極３２との間の電圧は、およそ１Ｖ程度とすることができる。好ましい電圧の範囲は、例えば０．９〜１．４Ｖとすることができる。
アノード電極３１とカソード電極３２の形状は特に限定されないが、電極表面での反応を良好にするためには、水の流れが、アノード電極３１とカソード電極３２との間で、アノード電極３１の対向する表面やカソード電極３２の対向する表面に平行な向きに流れるものであるよりは、アノード電極３１の対向する表面からカソード電極３２の対向する表面に向かって流れたり、それとは逆向きにカソード電極３２の対向する表面からアノード電極３１の対向する表面に向かって流れたりすることが望ましい。したがって、アノード電極３１及びカソード電極３２が、水が流通可能な孔を有するメッシュ形状または多孔質であることが好ましい。このような形状の電極は、カーボンや白金を材料として作成することができる。
【００２０】
図２に、アノード電極３１又はカソード電極３２の一例としてのメッシュ形状の電極を模式図で示す。図示された電極アノード電極３１Ａ、カソード電極３２Ａは、格子状の配線の交点に粒状の膨らみ部を設けたものであり、この膨らみ部により電極と水との接触面積を増加させている。メッシュ状の電極は、図４を用いて後述するような、マンガン電解処理装置３の後段に膜ろ過装置２が設けられている水処理システム１１のマンガン電解処理装置３に好適である。もっとも、図１に示した水処理システム１のマンガン電解処理装置３にも用いることができる。
【００２１】
図３に、アノード電極３１又はカソード電極３２の一例としての多孔質の電極を模式図で示す。図示された電極アノード電極３１Ｂ、カソード電極３２Ｂは、例えば導電材料粉末を焼結して板状にしたものであり電極の一方の表面から内部を通して他方の表面に水が流通可能な孔を有しているものである。多孔質の電極は、図１に示した膜ろ過装置２のマンガン電解装置３に好適である。もっとも、図４に示すような、水処理システム１１のマンガン電解処理装置３にも用いることができる。
【００２２】
図１に示した水処理システム１は、膜ろ過装置２で処理された水を、マンガン電解処理装置３に導いて、アノード電極３１及びカソード電極３２に電圧をかけることにより、溶解性マンガンを除去する。
【００２３】
本発明で用いられるマンガン電解処理によれば、次亜塩素酸ナトリウムを添加することなく溶解性マンガンを除去することができるので、マンガン濃度が低い、高品質な水を、従来のようにマンガンを除去するために多量の次亜塩素酸ナトリウムを添加することなしに得ることができる。また、マンガン電解処理装置３は、次亜塩素酸ナトリウムの添加等に比べて反応が速く、能率よく水処理することができる。またマンガン電解処理装置３は、マンガン砂等を用いたマンガン除去装置に比べたコンパクトな装置にすることができ、膜ろ過装置２が他のろ過装置に比べてコンパクトな装置であることと相俟って、水処理システム１を相対的にコンパクトなシステムとすることができる。
【００２４】
また、図１に示した本実施形態の水処理システムは、膜ろ過装置２の後段にマンガン電解処理装置３が設けられていて、膜ろ過後の水中のマンガンを酸化除去する。膜ろ過装置２により、水中に含まれる鉄分が除去されるため、マンガン電解処理装置３はもっぱらマンガンを除去することに注力できるので、マンガン酸化除去の効率を上げることができる。
【００２５】
図４に、本発明の別の実施形態の水処理システム１１を模式図で示す。図４に示した水処理システム１１は、水をマンガン電解処理装置３で溶解性マンガンを除去してから、膜ろ過装置で処理するものであり、そのためにマンガン電解処理装置３の後段に膜ろ過装置２が設けられている。膜ろ過装置２及びマンガン電解処理装置３の構成は、先に図１を用いて説明した水処理システム１の膜ろ過装置２及びマンガン電解処理装置３と同様の構成とすることができる。したがって、先に図１を用いて説明した水処理システム１におけるマンガン電解処理装置３による可溶性マンガンの除去効果を、本実施形態の水処理システム１１は同様に有している。
【００２６】
また、図４に示した本実施形態の水処理システム１１は、膜ろ過装置２の前段にマンガン電解処理装置３が設けられていて、膜ろ過装置２による水処理前にマンガンを除去するから、マンガン電解処理装置３により溶解性マンガンばかりでなく不溶解性マンガンも除去することができる。したがって、膜ろ過装置２は、不溶解性マンガンによる膜閉塞が抑制される。また、マンガン電解処理装置３の電極に、メッシュ状の電極を用いることにより、このメッシュ状の電極が、不必要な粒子状物質のフィルターの役割を果たすことができ、膜ろ過装置２の膜閉塞を、より抑制することが可能になる。
【００２７】
以上、本発明の水処理システム及び水処理方法を各実施形態及び図面及に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態や図面の記載に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で幾多の変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２８】
１  水処理システム
２  膜ろ過装置
３  マンガン電解処理装置
【図１】
2019155299.tif 000003
【図２】
2019155299.tif 000004
【図３】
2019155299.tif 000005
【図４】
2019155299.tif 000006