(57)【要約】【課題】無機有害物質が含まれる生活用水を浄化する装置としてＲＯ膜（限外ろ過）を用いる方法が提案されているが、５０〜７０％の生活用水を得るために、５０〜３０％の濃縮水が排出される。【解決手段】有害物質を含有する原水に酸化剤を加え、水に難溶性の酸化物をすることによって、その毒性を低減させる。また、標的化合物が高濃度である場合は、酸化の工程で沈殿物として除去することも可能である。【効果】本発明により、無機有害物質を除去した浄水を提供することができるのみでなく、従来の装置に比較して次のような利点を有している。１．イニシャルコストが兼価である。２．ランニングコストが安価である。３．回収廃棄物が希少元素有価物となる。４．排水が再利用できる。５．装置がシンプルである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流より酸化、反応、膜ろ過、排水、ろ過（浄水）、有害物反応・吸着各工程で構成される浄水装置
【請求項２】
請求項１において、処理対象の水に含有される有害物質の度合いによって、各工程の入れ替え、及び膜ろ過の膜の種類、有害物質反応・吸着における吸着槽反応・吸着剤の選択が可能である請求項１記載の浄水装置
【請求項３】
酸化、反応、膜ろ過、排水、ろ過（浄水）、有害物反応・吸着工程からなる浄水装置において
（イ）    酸化は、空気による自動酸化、オゾン、過酸化水素あるいは次亜塩素酸の投入、注入により酸化できること。
（ロ）    反応は、反応時間と攪拌が可能なステンレス製フレキシブルパイプであること。
（ハ）    膜ろ過は、マイクロフィルター、ナノフィルターあるいはＲＯ膜ろ過すること。
（ニ）    排水は、膜ろ過で排出された排水が処理出来ること。
（ホ）    ろ過（浄水）は、浄化された浄水が浄水として使用されること。
（ヘ）    有害物質の反応・吸着は、活性炭、鉄粉、アルミナ吸着槽であることを特徴とする。請求項１記載の浄水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
安全な生活用水を確保するための分野で利用する技術である。特に、無機有害物質：砒素、鉛、クロム、カドミウム、水銀等によって汚染された水を処理して安全な生活用水を提供する浄水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
無機有害物質の内、砒素による健康被害は井戸水の使用によるもので、「歩けない」「手が震える」などの症状を訴えている（朝日新聞，２００３．６．５）。海外特に、バングラデシュを含むガンジスデルタは世界で最も砒素汚染のひどい地域で自然由来の地下水砒素汚染のため数千万人がそのリスクを負っている。一方、砒素汚染に対する対策は十分とは言えず、より有効な対策の必要性を訴えている（第１０回国際ヒ素シンポジウム，バングラディシュ国ナワブガンジ地区における井戸水のヒ素汚染状況について．，古川明彦ほか，２００１，１１）。砒素汚染に対して、ＲＯ膜（限外ろ過）を用いて処理する方法が提案されている。ＲＯ膜を用いる手法は海水の淡水化の手法として最近利用されている技術である。
【０００３】
ＲＯ膜によるろ過において通常５０〜７０％の膜通過水と排出側５０〜３０％の濃縮排水からなっている。海に生息する生物は１０％の塩分濃度の変化で絶滅の要因になると云われている（恐龍はなぜ滅んだか，平野弘道，講談社，Ｐ．１４４，１９８８）に係わらず、私達人類は５０〜７０％の生活用水を得るために、５０〜３０％濃縮水を排出し、他の生物を犠牲にして生きている。砒素、鉛、クロム、カドミウム、水銀等を含有する原水を用いてナノフィルター、ＲＯ膜を用いて海水同様に処理することは生物多様化の中では、許される行為ではないと考える。かかる、有害物質は捕捉し再利用することが寛容である。前述の有害物質において、有害物質を固（鉄粉）・液（標的化合物）反応によって分離・除去して、無害化し、環境循環、人と他の生物との共生を配慮した装置に関する報告は未だ見られていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有害物質を含有する原水に酸化剤を加え、フレキシブルパイプ中で充分な接触と反応時間を取って酸化反応を終結させ、例えば砒素の場合、Ａｓ３＋→Ａｓ５＋に酸化し、水に難溶性の酸化物に変換することによって、その毒性を約１／１８と低減させる。また、標的化合物が高濃度である場合は、酸化の工程で沈殿物として除去することも可能である。
【０００５】
一方、膜ろ過は標的化合物の分離と酸化殺菌に対して耐性を有する生物の分離も含んでいる。膜ろ過を併用することによって、濃縮された排出液中の有害物質と鉄粉と反応させることにより、従来そのまま排出されていた有害物質の捕捉、回収が可能である。膜ろ過で捕捉率９５％を仮定し、高濃度汚染の砒素濃度（２０００μｇ／ｌ）地域の原水を処理した場合、通過水中の砒素濃度は１００μｇ／ｌでＷＨＯ基準の１０倍であり、ＲＯ膜ろ過でも基準値をクリアできない。一方、浄水が５０％通過の場合３９００μｇ／ｌ濃度の汚染水が環境に循環することとなる。これは、汚染が継続的に起ることを意味している。本発明は、一過性の基準回避の為の手法ではなく、継続的に有害物質を捕捉・回収し、安全な生活用水を提供することにある。本発明は、一過性の基準回避の為の手法ではなく、継続的に有害性物質を捕捉回収し、有害物質は希少元素の原料として利用し得るものである。例えば、砒素の場合：Ａｓ６５．５ｍｇ／Ｆｅ担持体１ｇで極めて高濃度の標的元素を含有する鉱石と見なすことができる。鉄粉充填かつ槽を出た排水には、鉄粉を含有することがあるので、活性炭充填槽を通して、再度原水として用いる。一方、膜ろ過された通過水は予防的にアルミナ充填槽を通して、生活用水を飲料水とする。
【０００６】
かかる手順で処理される浄水装置において
（イ）    酸化工程において、酸化剤には自動酸化による空気、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸塩を用いる。かかる酸化剤は反応時間を調整することにより、同等な酸化能力を得ることができる。かかる酸化剤において、空気は自然界から、オゾンは市販オゾン発生装置から得ることができる。過酸化水素、次亜塩素酸塩は市場から入手できる。一方、反応系への導入において、空気、オゾンは加圧によるバブリングにより、液体の過酸化水素、次亜塩素酸ナトリム等はフィダーあるいはエゼクターを  介して注入が可能である。次亜塩素酸カルシウムのような固体のものは原水貯留（井戸も含む）槽に投入することにより酸化反応を実施することができる。
（ロ）    膜ろ過工程において、マイクロフィルターろ過は濁りと酸化耐性微生物の分離に用いる。ナノフィルターとＲＯ膜は微生物と標的化合物を分離濃縮するために用いる。いずれのろ過手法で用いられる膜は、種々のグレードのものが市場から入手可能である。
（ハ）    反応において、反応を完結させるためのステンレス製フレキシブルパイプ
（ニ）    も市場で入手できる。
（ホ）    反応・吸着工程において、鉄粉充填槽、活性炭充填槽、アルミナ充填槽で構成され、いずれの充填物、充填槽も容易に市場から入手できる。
さらに、酸化工程における酸化剤の導入、膜ろ過、吸着の各種工程がユニット化されていてもよく、処理量によって任意の数のユニットを含んでいてもよい。一方、本発明システムの規模を拡大してもよい。また標的化合物の濃度によって、膜ろ過工程をはぶいてもよい。図面によって本発明装置の具体例を説明すると図１，２において、（Ｓ）は標的化合物を含む井戸もしくは原水貯留タンク、（Ｏｘ）は酸化剤を導入するための装置で、酸化剤が気体の場合はバブリングも可能な装置、（Ｐ）は送液のための圧送ポンプ、（Ｒｅ）は酸化反応を完結させるためのステンレス製フレキシブルパイプ、（ＦＮ．ＲＯ）はイオン濃縮のためのナノフィルターあるいはＲＯ膜、（ＦＭ）は濁り、除菌のためのマイクロフィルター、（Ｆｅ）は標的化合物と鉄粉との反応の場で標的化合物の除去・吸着する槽、（Ａｃ）は鉄粉由来の鉄分及び酸化剤の分解・除去するための活性炭槽、（Ａｌ）は、極微量の標的化合物の吸着に用いるアルミナ充填槽、（Ｐｉ）は、排水処理された処理水を（Ｓ）に循環するための配管である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に実施例によって、本発明を更に具体的に説明する。
【０００８】
実施例１
各メーカーが開示しているＲＯ膜の機能をパンフレット及びホームページより調査し、その結果を下記に示した。砒素の場合は特に除去率が低く、９４％で先に示したようにガンジスデルタにおける高度汚染地域では、通過水においてもＷＨＯ等の基準をクリアすることができない。
2005013972.tif 000002
【０００９】
実施例２
内径７ｍｍのガラスカラムに充填、高さ６９ｍｍに鉄粉約１．３０ｇを充填し、３ｐｐｍ次亜塩素酸ナトリウム溶液を用い、基準値の２００倍溶液を上記カラムを下方より線速度２６．０ｍ／ｈの速度で注入し、鉄粉１ｇ当たり担持量を下記に示した。
2005013972.tif 000003
【００１０】
実施例３
実施例２に準拠し、アルミナ充填した塔の下方より通水し、砒素について１０．７ｍｇ／ｇ（Ａｌ２Ｏ３）の結果を得た。
【００１２】
実施例４
実施例２で得られた鉄粉を含有する鉄粉充填塔通過水を実施例２に準拠し、通水し、鉄粉充填量は２４．６ｍｇ／ｇ（乾燥活性炭）の結果を得た。
【００１３】
【発明の効果】
本発明により、無機有害物質を除去した浄水を提供することができるのみでなく、従来の装置に比較して次のような利点を有している。
１．イニシャルコストが兼価である。
２．ランニングコストが安価である。
３．回収廃棄物が希少元素有価物となる。
４．排水が再利用できる。
５．装置がシンプルである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浄水装置の一例を示す図である。
【図１】本発明の浄水装置（ＲＯ膜を使用）の一例を示す図である。
【符号の説明】
2005013972.tif 000004
【図１】
2005013972.tif 000005
【図２】
2005013972.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月1日(2003.9.1)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浄水装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の浄水装置（ＲＯ膜を使用）の一例を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ：標的化合物を含む井戸もしくは原水貯留タンク、Ｏｘ：酸化剤を導入するための装置で、酸化剤が気体の場合はバブリングも可能な装置、Ｐ：送液のための圧送ポンプ、Ｒｅ：酸化反応を完結させるためのステンレス製フレキシブルパイプ、ＦＮ．ＲＯ：イオン濃縮のためのナノフィルターあるいはＲＯ膜、ＦＭ：濁り、除菌のためのマイクロフィルター、Ｆｅ：標的化合物と鉄粉との反応の場で標的化合物の除去・吸着する槽、Ａｃ：鉄粉由来の鉄分及び酸化剤の分解・除去するための活性炭槽、Ａｌ：極微量の標的化合物の吸着に用いるアルミナ充填槽；Ｐｉ：排水処理された処理水をＳに循環するための配管である。