(57)【要約】【課題】従来の不純物除去装置において、被処理水を最終的に飲料水用の貯水槽に供給することを考えた場合、砒素とフッ素は吸着剤により、大腸菌はろ過膜により、それぞれ除去可能であるが、被処理水中に除菌効果をもつ物質が含まれていないため、安全確保のために除菌用薬品を被処理水に添加する必要があった。  また吸着処理槽を吸着剤の最適pHに調整するために、ｐＨ調整用の酸やアルカリの貯留槽が必要であり、貯留槽への定期的な補給による維持管理が煩雑である課題があった。【解決手段】  塩化物イオンを含む被処理水中の不純物を吸着剤で除去する不純物除去装置において、前記吸着剤と前記被処理水を混合する吸着反応槽と、前記吸着反応槽から排出された被処理水の一部を電気分解する電気分解ユニットと、該電気分解ユニットで電気分解の際に生成された次亜塩素酸を前記被処理水に添加する添加手段と、を備えたことを特徴とする不純物除去装置。【選択図】図１
2008080268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化物イオンを含む被処理水中の不純物を吸着剤で除去する不純物除去装置において、前記吸着剤と前記被処理水を混合する吸着反応槽と、前記吸着反応槽から排出された被処理水の一部を電気分解する電気分解ユニットと、該電気分解ユニットで電気分解の際に生成された次亜塩素酸を前記被処理水に添加する添加手段と、を備えたことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項２】
塩化物イオンを含む被処理水中の不純物を吸着剤で除去する不純物除去装置において、前記吸着剤と前記被処理水を混合する吸着反応槽と、前記吸着反応槽から排出された被処理水の一部を電気分解する隔膜式電気分解ユニットと、該隔膜式電気分解ユニットが生成するアルカリ水及び/又は酸性水を前記吸着反応槽に供給するＰＨ調整手段と、を備えたことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項３】
塩化物イオンを含む被処理水中の不純物を吸着剤で除去する不純物除去装置において、前記吸着剤と前記被処理水を混合する吸着反応槽と、前記吸着反応槽から排出された被処理水の一部を電気分解する隔膜式電気分解ユニットと、該隔膜式電気分解ユニットで電気分解の際に生成された次亜塩素酸を前記被処理水に添加する添加手段と、前記隔膜式電気分解ユニットが生成するアルカリ水及び/又は酸性水を前記吸着反応槽に供給するＰＨ調整手段と、を備えたことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項４】
前記吸着反応槽において複数の吸着剤を使用する場合、吸着剤が除去物質を吸着するのに好適なＰＨ範囲が重複することを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の不純物除去装置。
【請求項５】
前記吸着剤が、砒素吸着剤とフッ素吸着剤であることを特徴とする請求項４記載の不純物除去装置。
【請求項６】
前記砒素吸着剤はアルミナ系で且つ、前記フッ素吸着剤はハイドロタルサイト系であることを特徴とする請求項５記載の不純物除去装置。
【請求項７】
前記砒素吸着剤はセリウム系で且つ、前記フッ素吸着剤はハイドロタルサイト系であることを特徴とする請求項５記載の不純物除去装置。
【請求項８】
前記砒素吸着剤は鉄系で且つ、前記フッ素吸着剤はハイドロタルサイト系であることを特徴とする請求項５記載の不純物除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水等から不純物を除去する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、浄水施設や上下水道が整備されていない国々では、飲料水供給手段の１つとして地下水が利用されているが、砒素、フッ素等による汚染が深刻な問題となっている。安全な水を人々に供給するには、水質基準以下に砒素、フッ素を除去する必要があり、例えば、厚生労働省が定めた水道法に基づく水質基準値では、砒素0.01mg/L以下、フッ素0.8mg/L以下で、大腸菌が検出されないものと規定されている。また地下水の多くには、塩化物イオンが含まれていることも知られている。
【０００３】
液相中の砒素やフッ素等の除去技術の１つに吸着剤を用いる方法がある。
【０００４】
特許文献１には、超微粒子の吸着剤をスラリー状に、かつ懸濁状態を維持しながら吸着する反応槽を設け、その反応槽内にろ過膜を浸漬し、処理水を吸引ろ過する装置が開示されている。
【０００５】
また一般的に吸着剤を使用して有害物質を除去する場合、吸着剤の吸着性能は被処理水のpHに依存するため、被処理水のpH調整用に、塩酸、硫酸などの酸や、水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加する必要がある。
【０００６】
特許文献２には、吸着処理槽のpHを調整するため、塩酸、硫酸などの酸の添加が開示されている。
【特許文献１】特許２９４７３１４号公報
【特許文献２】特開平１０−１１３６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１の装置構成において、被処理水を最終的に飲料水用の貯水槽に供給することを考えた場合、砒素とフッ素は吸着剤により、大腸菌はろ過膜により、それぞれ除去可能であるが、被処理水中に除菌効果をもつ物質が含まれていないため、安全確保のために除菌用薬品を被処理水に添加する必要があった。
【０００８】
また吸着処理槽を吸着剤の最適pHに調整するために、ｐＨ調整用の酸やアルカリの貯留槽が必要であり、貯留槽への定期的な補給による維持管理が煩雑であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の不純物除去装置は、塩化物イオンを含む被処理水中の不純物を吸着剤で除去する不純物除去装置において、前記吸着剤と前記被処理水を混合する吸着反応槽と、前記吸着反応槽から排出された被処理水の一部を電気分解する電気分解ユニットと、該電気分解ユニットで電気分解の際に生成された次亜塩素酸を前記被処理水に添加する添加手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の不純物除去装置は、塩化物イオンを含む被処理水中の不純物を吸着剤で除去する不純物除去装置において、前記吸着剤と前記被処理水を混合する吸着反応槽と、前記吸着反応槽から排出された被処理水の一部を電気分解する隔膜式電気分解ユニットと、該隔膜式電気分解ユニットが生成するアルカリ水及び/又は酸性水を前記吸着反応槽に供給するＰＨ調整手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の不純物除去装置は、塩化物イオンを含む被処理水中の不純物を吸着剤で除去する不純物除去装置において、前記吸着剤と前記被処理水を混合する吸着反応槽と、前記吸着反応槽から排出された被処理水の一部を電気分解する隔膜式電気分解ユニットと、該隔膜式電気分解ユニットで電気分解の際に生成された次亜塩素酸を前記被処理水に添加する添加手段と、前記隔膜式電気分解ユニットが生成するアルカリ水及び/又は酸性水を前記吸着反応槽に供給するＰＨ調整手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の不純物除去装置は、請求項１乃至請求項３記載の発明において、前記吸着反応槽において複数の吸着剤を使用する場合、吸着剤が除去物質を吸着するのに好適なＰＨ範囲が重複することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の不純物除去装置は、請求項４記載の発明において、前記吸着剤が、砒素吸着剤とフッ素吸着剤であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の不純物除去装置は、請求項５記載の発明において、前記砒素吸着剤はアルミナ系で且つ、前記フッ素吸着剤はハイドロタルサイト系であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明の不純物除去装置は、請求項５記載の発明において、前記砒素吸着剤はセリウム系で且つ、前記フッ素吸着剤はハイドロタルサイト系であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明の不純物除去装置は、請求項５記載の発明において、前記砒素吸着剤は鉄系で且つ、前記フッ素吸着剤はハイドロタルサイト系であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、塩化物イオンを含む地下水を、隔膜式電気分解ユニットで電気分解して得られる次亜塩素酸を被処理水に添加することで、飲料水の安全は確保され、除菌用薬品の添加が不要となった。
【００１８】
隔膜式電気分解ユニットで生成される酸性水とアルカリ水をｐＨ調整用に使用することで、酸やアルカリの定期補給や貯留槽の設置が不要となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明を適用した実施例における砒素及びフッ素除去装置の概略構成図を示している。砒素及びフッ素除去装置１は、砒素とフッ素の吸着除去を行う吸着反応槽２と、該吸着反応槽２に浸漬している吸引ろ過膜３と、被処理水を電気分解する隔膜式電気分解ユニット４と、前記吸着反応槽２を撹拌する撹拌機５と、被処理水の流量を測定する流量計６と、前記吸着反応槽２のｐＨを測定するｐＨセンサ７と、ｐＨ制御部８と、吸着剤引き抜き管９と、砒素吸着剤１０と、フッ素吸着剤１１と、ポンプＰ１〜Ｐ５から構成される。
【００２１】
本実施例では前記砒素及びフッ素除去装置１の処理水量を10t/日とし、吸着反応槽２の容積は10m3としている。また被処理水中の砒素濃度は0.05mg/L、フッ素濃度は2mg/Lで塩化物イオンも含まれているものとする。
【００２２】
また使用する前記砒素吸着剤１０として、アルミナ系吸着剤、鉄系吸着剤、ジルコニウム系吸着剤、セリウムなどの希土類金属系吸着剤などが、前記フッ素吸着剤１１として、ハイドロタルサイト系吸着剤、ジルコニウム系吸着剤、セリウムなどの希土類金属系吸着剤、陰イオン交換樹脂、キレート樹脂などがある。前記吸着反応槽２中に前記砒素吸着剤１０と前記フッ素吸着剤１１を混合して、砒素とフッ素を同時に除去するため、最適ｐＨ範囲が異なる吸着剤の組み合わせは使用できない。ここで吸着剤別の最適ｐＨ分布図を図２に示す。図２より、砒素吸着剤とフッ素吸着剤の組み合わせとして、アルミナ系とハイドロタルサイト系、セリウム系とハイドロタルサイト系、鉄系とハイドロタルサイト系との３つの組み合わせが可能である。本実施例では砒素吸着剤１０として吸着容量が25mg-As/gの活性アルミナ、フッ素吸着剤１１として吸着容量が70mg-F/gのハイドロタルサイトの組み合わせについて説明する。吸着剤の前記吸着反応槽２への添加量は、吸着剤の交換周期（半年）、前記砒素及びフッ素除去装置１の１日当りの処理量、原水中に含まれる砒素とフッ素の半年間の総量、吸着剤の吸着容量から計算され、前記砒素及びフッ素除去装置１では活性アルミナ４ｋｇ、ハイドロタルサイト５１ｋｇが前記吸着反応槽２に投入されている。
【００２３】
次に、上記構成の動作について説明する。前記被処理水は前記ポンプＰ１により前記吸着反応槽２に送られる。該吸着反応槽２内では、前記被処理水中の砒素とフッ素は、既に前記吸着反応槽内に投入されている前記砒素吸着剤１０と前記フッ素吸着剤と共に、前記攪拌機５により混合される。混合された砒素とフッ素は、前記吸着反応槽２内に拡散している前記砒素吸着剤１０と前記フッ素吸着剤１１によって吸着除去される。被処理水中の前記砒素吸着剤１０と前記フッ素吸着剤１１は、前記ポンプＰ２と前記吸引ろ過膜３で、ろ過吸引されて前記被処理水から除去される。ここで前記吸引ろ過膜の孔径は前記砒素吸着剤１０と前記フッ素吸着剤１１の粒径より小さい必要があるため、ＭＦ膜またはＵＦ膜を使用している。また被処理水中に大腸菌が混入していても、前記吸引ろ過膜３により除去される。本実施例では前記吸引ろ過膜３は、孔径0.2μm、膜面積0.84m2のＭＦ膜を40枚使用している。
【００２４】
吸引ろ過された前記被処理水は前記流量計６で計測された後、一部は前記隔膜式電気分解ユニット４に送られ、残りの被処理水は前記隔膜式電気分解ユニット４から殺菌用の次亜塩素酸を添加されて貯水槽などに供給される。
【００２５】
図３に隔膜式電気分解ユニット４の概略構成図を示す。電解槽１２は隔膜１３によって陰極側１４と陽極側１５に分けられている。前記陰極側１４、前記陽極側１５のどちらにも水位を検出するレベルスイッチ１６が設置されており、低水位になると電磁弁１７が開いて、吸引ろ過された被処理水が供給され、高水位に達すると前記電磁弁１７が閉まる構造となっている。ここで、前記被処理水は塩化物イオンを含んでいるため、電源部より供給される印加電圧により電気分解が起こり、前記陽極側１５では、（１）、（２）式の反応が起こる。（２）で生成した塩素はさらに（３）式のように水と反応し次亜塩素酸を生成する。(１)、（３）式の結果、前記陽極側１５のpHは酸性にシフトする。また、前記陰極側１４では（４）式の反応によってアルカリ性にシフトする。
【００２６】
H2O →  1/2O2 + 2H+  ・・・（１）
2Cl- → Cl2 + 2e-   ・・・（2）
Cl2(aq)+H2O → HClO ＋  HCl ・・・（3）
2H2O → H2 + OH- ・・・（４）
また図１の説明に戻ると、前記隔膜式電気分解ユニット４で生成する電解水は2つの作用がある。
【００２７】
第１の作用は、前記吸着反応槽２内のＰＨ調整用に前記電解水を使用する。前記吸着反応槽２のｐＨが吸着剤の最適pHよりアルカリ性側であれば前記吸着反応槽２に設置した前記pHセンサ７の情報を元に前記pH制御部８で最適なpHとなるようにポンプＰ３を起動し、前記陽極側１５で発生している酸性水を添加する。逆に最適pHより酸性側であれば前記ポンプＰ４を起動してアルカリ水を添加し、前記反応槽２内を吸着剤の最適pHに制御する。本実施例では、吸着反応槽２内のpHはハイドロタルサイトの構成元素であるマグネシウムが溶出するため、アルカリ性にシフトするので酸性水を添加している。
【００２８】
第２の作用は、前記被処理水の殺菌用に前記電解水を使用する。前記ポンプＰ５によって、除菌効果のある次亜塩素酸を含む酸性水とアルカリ水を混合して中性にし、被処理水に殺菌作用のある次亜塩素酸を添加する。これにより、貯水槽などに前記被処理水を貯留した場合も菌の発生を防ぐことができ、安全性を確保することができる。
【００２９】
また吸着剤の交換時期は、前記流量計６により吸着剤投入時からの流量を積算し、あらかじめ設定した量（ここでは半年間の処理量）になった時点である。吸着剤の交換作業は前記撹拌機５を止め吸着剤を沈降させた後、前記吸着剤引き抜き管９より古い吸着剤を引き抜き、新しい吸着剤を前記吸着反応槽２に添加することで行う。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】不純物除去装置の概略構成図
【図２】吸着剤別最適ｐＨの分布図
【図３】隔膜式電気分解ユニットの概略構成図
【符号の説明】
【００３１】
１  不純物除去装置  
２  吸着反応槽
３  吸引ろ過膜
４  隔膜式電気分解ユニット
５  撹拌機
６  流量計
７  ｐＨセンサ
８  ｐＨ制御部
９    吸着剤引き抜き管
１０  砒素吸着剤  
１１  フッ素吸着剤
１２  電解槽
１３  隔膜
１４  陰極側
１５  陽極側
１６  レベルスイッチ
１７  電磁弁
Ｐ１〜Ｐ５  ポンプ
【図１】
2008080268.tif 000003
【図２】
2008080268.tif 000004
【図３】
2008080268.tif 000005