(57)【要約】【課題】臭素酸及び／又は臭素酸イオンを含む水中から臭素酸及び／又は臭素酸イオンを効率よく０．０１ｐｐｍ以下へ除去する方法、及び臭素酸及び／又は臭素酸イオンの含有量が０．０１ｐｐｍ以下の処理水（浄水）を製造するための水処理システムを提供することを課題とする。【解決手段】臭素酸及び／又は臭素酸イオンを含有する被処理水と石炭系活性炭を接触させる工程を有することを特徴とする水中の臭素酸及び／又は臭素酸イオンの除去方法、並びに、臭素酸及び／又は臭素酸イオンを含有する被処理水と石炭系活性炭を接触させる臭素酸除去手段を有することを特徴とする水処理システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭素酸及び／又は臭素酸イオンを含有する被処理水と石炭系活性炭を接触させる工程を有することを特徴とする水中の臭素酸及び／又は臭素酸イオンの除去方法。
【請求項２】
前記石炭系活性炭が、瀝青炭系活性炭であることを特徴とする請求項１に記載の水中の臭素酸及び／又は臭素酸イオンの除去方法。
【請求項３】
臭素酸及び／又は臭素酸イオンを含有する被処理水と石炭系活性炭を接触させる臭素酸除去手段を有することを特徴とする水処理システム。
【請求項４】
前記臭素酸除去手段が、石炭系活性炭が充填され、かつ被処理水が通水される塔からなることを特徴とする請求項３に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臭素酸及び／又は臭素酸イオンを含む処理水中から臭素酸及び／又は臭素酸イオンを除去する方法に関する。又、本発明は、臭素酸及び／又は臭素酸イオンの含有量が０．０１ｐｐｍ以下である水を製造するための水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、浄水中の臭素酸や臭素酸イオン（以下、単に臭素酸と言うときは、臭素酸イオンも含む意味である。）の残存量の低減が望まれており、その規制も強化されている。例えば、水道法第４条による水質基準では、臭素酸の濃度は０．０１ｐｐｍ以下が求められている。
【０００３】
一方、近年広く行われている水処理の過程で、被処理水中に臭素酸が含まれる場合も多くなっている。例えば、アンモニア性窒素を含む井戸水の浄水処理では、被処理水中に臭素酸が含まれ、その除去が求められる場合が多くなっている。すなわち、この浄水処理では、次亜塩素酸又は次亜塩素酸塩（例えば次亜塩素酸ソーダ。）を処理対象の井戸水（被処理水）に添加してアンモニア性窒素を分解処理する方法が行われているが、臭素酸や臭素酸塩の含有量が少ない次亜塩素酸塩は高価でありその使用はコストアップ要因となるので、水処理コストの低減のためには、臭素酸又は臭素酸塩を含有する次亜塩素酸又は次亜塩素酸塩を使用せざるを得ず、その結果被処理水中に臭素酸が含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、浄水中の臭素酸の含有量の規制が強化される一方、被処理水中に臭素酸が含まれる場合も多くなっているので、臭素酸を含有する被処理水中から、臭素酸を、近年の規制値を満足するレベルまで除去する方法の開発が強く望まれている。しかし、従来は、水中に残存する臭素酸の効率の良い除去方法は知られておらず、特に近年の規制の基準を効率の良く満たす方法は知られていなかった。
【０００５】
例えば、浄水処理に広く用いられているヤシ殻活性炭を使用した活性炭処理によれば、水中の臭素酸を０．０１ｐｐｍ以下へ除去するためには、大量の活性炭を要し、ランニングコストが上昇し効率のよい除去は困難であった。
【０００６】
本発明は、従来技術のこのような問題を解決する方法、すなわち、臭素酸を含む水中から臭素酸を効率よく０．０１ｐｐｍ以下へ除去する方法を提供することを課題とする。本発明は、さらに、臭素酸を含む水中から臭素酸の残存量が０．０１ｐｐｍ以下である処理水（浄水）を製造するための水処理システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、鋭意検討の結果、石炭系活性炭を使用し、臭素酸を含む被処理水を該石炭系活性炭と接触させることにより前記の課題が達成できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
本発明は、その第一の態様として、臭素酸を含有する被処理水と石炭系活性炭を接触させる工程を有することを特徴とする水中の臭素酸の除去方法を提供する（請求項１）。
【０００９】
活性炭とは、石炭や、ヤシ殻などの炭素物質を原料として作られる直径１０〜２００オングストローム程度の微細孔を持つ炭素であり、石炭系活性炭とは、石炭を原料として得られた活性炭である。
【００１０】
従来、井戸水の浄水処理等では、ヤシ殻を原料として得られるヤシ殻系活性炭が用いられていた。しかし、ヤシ殻系活性炭は臭素酸の吸着能力が小さく、それを用いた場合、臭素酸を０．０１ｐｐｍ以下まで除去するためには多量の活性炭を必要とした。又、活性炭を塔（カラム）に充填して被処理水を通液する方法でヤシ殻系活性炭を使用する場合、処理水の臭素酸濃度０．０１ｐｐｍ以下を保つためには、活性炭の交換頻度を高めざるを得ず、効率よい臭素酸の除去が困難であった。又、本発明者は、石炭系活性炭は臭素酸の吸着能力がヤシ殻系活性炭よりはるかに大きく、その結果、石炭系活性炭を用いることにより水中の臭素酸を０．０１ｐｐｍ以下まで効率よく除去できることを見出したのである。
【００１１】
被処理水と石炭系活性炭を接触させる方法は、特に限定されないが、通常は石炭系活性炭を塔（カラム）に充填し、その塔中に被処理水を通す方法により行われる。石炭系活性炭の形状も、特に限定されないが、石炭系活性炭を塔（カラム）に充填し被処理水を通液したときの通液性がよい形状、例えば粒状が好ましい。より好ましくは、ＳＶ＝２０以上での通液が可能になるような粒径や粒度分布を有する粒状の石炭系活性炭である。
【００１２】
石炭系活性炭の中でも、瀝青炭系活性炭は、臭素酸の吸着能力に特に優れ好ましい（請求項２）。
【００１３】
本発明の臭素酸の除去方法は、臭素酸又は臭素酸塩を０．０１ｐｐｍより多く含有する水に適用される。本発明の臭素酸の除去方法が適用される被処理水としては、例えば前記の、アンモニア性窒素を含む井戸水を次亜塩素酸又は次亜塩素酸塩を用いて処理した水を挙げることができる。
【００１４】
アンモニア性窒素を含む井戸水の処理に、本発明の臭素酸の除去方法を適用することにより、臭素酸を含む次亜塩素酸又は次亜塩素酸塩を用いることが可能になり、処理コストを低減することができる。すなわち、臭素酸を含む次亜塩素酸又は次亜塩素酸塩は安価であること、及び、石炭系活性炭は臭素酸の吸着能力が大きいので、活性炭量を低減できること、又は活性炭を塔（カラム）に充填して処理する場合はＳＶ＝２０以上の効率のよい処理が可能になることにより、処理コストが低減される。
【００１５】
本発明は、前記の臭素酸の除去方法に加えて、その第２の態様として、臭素酸を含有する被処理水と石炭系活性炭を接触させる臭素酸除去手段を有することを特徴とする水処理システムを提供する（請求項３）。この水処理システムの代表的な適用例としては、アンモニア性窒素を含む井戸水の浄水処理が挙げられる。
【００１６】
本発明の水処理システムでは、石炭系活性炭と被処理水の接触手段を有することを特徴とするが、この接触手段としては、前記のような塔（カラム）、すなわち、石炭系活性炭を充填し、その中に被処理水が通液される塔（カラム）からなるもの（請求項４）が好ましく挙げられる。このような塔（カラム）としては、従来の水処理システムにおいて、活性炭濾過器等として用いられているものを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の水中の臭素酸の除去方法によれば、又、本発明の水処理システムを用いることにより、臭素酸を含有する水中から、含有量が０．０１ｐｐｍ以下になるまで臭素酸を効率よく除去できる。具体的には、ヤシ殻系活性炭を用いる場合と比べてはるかに少ない活性炭量で、水中の臭素酸を０．０１ｐｐｍ以下にすることができる。又、活性炭を塔（カラム）に充填して処理する場合は、ＳＶ＝２０以上の効率のよい処理が可能で、かつ活性炭の交換頻度を低くすることができ、処理コストの低減を可能にする。
【００１８】
又、次亜塩素酸又は次亜塩素酸塩を用いて多量のアンモニア性窒素を含む水を処理する水処理システムにおいては、本発明の水中の臭素酸の除去方法、本発明の水処理システムを適用することにより、臭素酸又は臭素酸塩を含有する安価な次亜塩素酸又は次亜塩素酸塩を用いることが容易になり、この点からも処理コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態として、本発明を、次亜塩素酸又は次亜塩素酸塩を用いて多量のアンモニア性窒素を含む水を処理する水処理システムに適用する場合を例として、図を用いて、より具体的に説明する。本発明は、この形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨が損なわれない限り、他の水処理システムへの適用も可能であり、又種々の変更を加えることも可能である。
【００２０】
図１は、本発明の水処理システムの適用例を示すフロー図である。具体的には、アンモニア性窒素を多量に含む井戸水を、本発明の臭素酸の除去方法を適用して処理する水処理システムを表す。
【００２１】
図１中、１は井戸であり、井戸１中の水２（原水）はポンプ３により配管４を通って原水槽５に送られ、原水槽５内に貯められる。原水槽５内に貯められた水２は、ポンプ６により配管７を通って急速ろ過器８に送られる。
【００２２】
ＰＡＣ水溶液は、ＰＡＣ槽１１に貯蔵されており、ポンプ１２により、配管１３を通って投入口９から水２中に加えられる。過マンガン酸塩水溶液は、過マンガン酸塩槽１４に貯蔵されており、ポンプ１５により、配管１６を通って投入口１０から水２中に加えられる。過マンガン酸塩及びＰＡＣの作用により、水２中の鉄イオン、マンガンイオンは、急速ろ過により除去可能になり、急速ろ過器８により除去される。急速ろ過器８により、さらに水２中の濁度成分も除去される。このようにして、水２中に含まれていた鉄イオン、マンガンイオン及び濁度成分が除かれたろ液（水２）は、配管１７を通って光酸化装置１８に送られ、光酸化が行われる。
【００２３】
配管１７の途中には、次亜塩素酸ソーダ水溶液の投入口１９が設けられている。次亜塩素酸ソーダ水溶液は、次亜塩素酸ソーダ槽２０に貯蔵されており、ポンプ２１により、配管２２を通って投入口１９に送られ水２中に加えられる。この次亜塩素酸ソーダ水溶液としては、臭素酸を含む安価なものを用いることができる。従って、処理コストの低減に寄与することができる。
【００２４】
光酸化装置１８には、紫外線ランプ２３が水２中に設けられており、水２中へ紫外線が照射され、水２中に残存しているアンモニア性窒素が、次亜塩素酸ソーダの存在下おこなわれる光酸化により窒素ガスや食塩等の無害な成分に分解される。
【００２５】
光酸化装置１８より流出した水２は、ポンプ２４により配管２５を通って活性炭ろ過器２６に送られる。活性炭ろ過器２６には、石炭系活性炭の粒子が充填されている。臭素酸を含む次亜塩素酸ソーダ水溶液を添加したことにより、水２中には臭素酸が含まれているが、この活性炭ろ過器２６に水２を通水することにより、臭素酸は石炭系活性炭に吸着され、水２中の臭素酸濃度は０．０１ｐｐｍ以下まで低減される。さらに、活性炭ろ過器２６を水２が通過することにより、水２中の臭気成分やその他の有機化合物例えばＴＣＥも活性炭に吸着される。
【００２６】
石炭系活性炭は臭素酸の吸着性能が大きいので、通水速度をＳＶ＝２０以上としても、臭素酸を濃度０．０１ｐｐｍ以下まで除去することができ、かつ多量の被処理水が通水されてもこのような低濃度を保つことができる。従って、石炭系活性炭の交換頻度は低くすることができ、処理コストを低減することができる。
【００２７】
処理効率向上のためには、通水速度をＳＶ＝２０以上とすることが好ましい。従って、活性炭ろ過器２６に充填される石炭系活性炭としては、ＳＶ＝２０以上としても、大きな送水圧力を必要としないような粒径を有する粒状活性炭が好ましい。又、より高い吸着性能を得るためには、瀝青炭系活性炭が好ましい。その他の処理条件、例えば通水温度等は、通常の活性炭処理の場合と同様の条件を採用できる。
【００２８】
活性炭ろ過器２６により処理された水２は、配管２７を通って膜ろ過器３１に送られる。膜ろ過器３１は、微小な孔径を有するフィルター膜（ＭＦ、ＵＦ等）により水をろ過するもので、水２中にある大腸菌の死骸や一般細菌の死骸等の微小成分が膜ろ過器３１により除去される。膜ろ過器３１を流出した水２、すなわち処理水は、配管３２を通って処理水槽３３に送られ、処理水槽３３に貯められ、適宜使用に供せられる。
【００２９】
この処理水は、残存臭素酸濃度が０．０１ｐｐｍ以下の水質基準を満たす処理水である。すなわち、この水処理システムにより、アンモニア性窒素を含む水の処理において、臭素酸又は臭素酸塩を含有する安価な次亜塩素酸又は次亜塩素酸塩を用いて、残存臭素酸濃度が水質基準を満たす処理水を得ることができ、かつ活性炭の交換頻度も低くすることができ、効率のよい処理が可能になる。
【実施例】
【００３０】
（参考例１）
蒸留水に臭素酸ナトリウムを溶解し、臭素酸ナトリウム濃度が１０ｍｇ／Ｌの原液を作製した。粒状の石炭系活性炭（アクア＆ケミカル株式会社製、商品名：アクアコールＳＫＷ３２）及び粒状のヤシ殻系活性炭（粒径１０〜３２メッシュ）のそれぞれを、添加量を種々変えて前記の原液に加え、サンプルを作製した。これらのサンプルを、２５℃にて１６時間振とうして活性炭に臭素酸を吸着させ、臭素酸の残留濃度と平衡吸着量の関係（等温吸着線）を求めた。図２は、このようにして得られた等温吸着線を示すグラフ図である。なお図２中では、石炭系活性炭の等温吸着線を「石炭系活性炭ＳＫＷ３２」と表し、ヤシ殻系活性炭の等温吸着線を「ヤシ殻系活性炭」と表す。
【００３１】
図２より明らかなように、ヤシ殻系活性炭を用いた場合は、０．０１ｐｐｍ程度の残留濃度では、平衡吸着量は非常に小さく（０．３ｍｇ／ｇ・ＡＣ程度）、臭素酸をこのような低濃度になるまで吸着するためには大量の活性炭を必要とし、効率よい処理が困難である。一方、石炭系活性炭を用いた場合は、０．０１ｐｐｍ程度の残留濃度では、平衡吸着量が４〜５ｍｇ／ｇ・ＡＣ程度であり、臭素酸をこのような低濃度になるまで効率よく吸着できることが示されている。
【００３２】
（参考例２）
蒸留水に臭素酸ナトリウムを溶解し、臭素酸ナトリウム濃度が１．０ｍｇ／Ｌの原液を作製した。石炭系活性炭（アクア＆ケミカル株式会社製、商品名：アクアコールＳＫＷ３２）を前記の原液に加えたサンプルを作製し、このサンプルを、２５℃にて１６時間振とうして活性炭に臭素酸を吸着させた。その結果、残留濃度は０．００２２ｍｇ／Ｌ（規制値の約１／５）となり、平衡吸着量は２ｍｇ／ｇ・ＡＣであった。この結果より、この石炭系活性炭を用いて、臭素酸をこのような低濃度になるまで効率よく吸着できることが示されている。
【００３３】
（参考例３）
蒸留水に臭素酸ナトリウムを溶解し、臭素酸ナトリウム濃度が０．０１ｍｇ／Ｌの原液を作製した。この原液を、２５℃にて、石炭系活性炭（アクア＆ケミカル株式会社製、商品名：アクアコールＳＫＷ３２）を充填した塔（カラム）にＳＶ＝１０及びＳＶ＝２０で通液したところ、いずれの場合も臭素酸濃度が、規制値の１／１０である、０．００１ｍｇ／Ｌ未満の処理水が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した水処理システムを表すフロー図である。
【図２】参考例で得られた等温吸着線を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３５】
１        井戸
２        水
３、６、１２、１５、２１、２４、２９    ポンプ
４、７、１３、１６、１７、２２、２５、２７、３０、３２    配管
５        原水槽
８        急速ろ過器
９、１０、１９、２８    投入口
１１      ＰＡＣ槽
１４      過マンガン酸塩槽
１８      光酸化装置
２０      次亜塩素酸ソーダ槽
２３      紫外線ランプ
２６      活性炭ろ過器
３１      膜ろ過器
３３      処理水槽
【図１】
2008142630.tif 000003
【図２】
2008142630.tif 000004