(57)【要約】【課題】溶存マンガンと触媒との接触を促進することにより、溶存マンガンの除去効率を高めるとともに、除マンガン設備の設置スペースを小さくすることができる溶存マンガン除去装置を提供する。【解決手段】溶存マンガン含有原水を移送する配管１３に、酸化剤、例えば次亜塩素酸を原水中に添加する酸化剤添加部（次亜塩素酸添加経路１４）を設け、該酸化剤添加部の下流側配管内にラインミキサ１５を設けるとともに、該ラインミキサの表面及び少なくとも該ラインミキサの下流側の配管内壁に、溶存マンガンの酸化を促進する触媒、例えば二酸化マンガンを定着させておく。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶存マンガンを含む原水に酸化剤を添加して触媒に接触させることによって前記溶存マンガンを原水中から除去する溶存マンガン除去装置において、溶存マンガン含有原水を移送する配管に、前記酸化剤を原水中に添加する酸化剤添加部を設け、該酸化剤添加部の下流側配管内にラインミキサを設けるとともに、該ラインミキサの表面及び少なくとも該ラインミキサの下流側の配管内壁に前記触媒を定着させたことを特徴とする溶存マンガン除去装置。
【請求項２】
前記酸化剤添加部と前記ラインミキサとの間に流量調節弁又はオリフィスを設けたことを特徴とする請求項１記載の溶存マンガン除去装置。
【請求項３】
前記溶存マンガン含有原水に、前記触媒を被覆させた微粒砂を投入し、前記ラインミキサの下流側に前記微粒砂を原水から分離する分離手段を設けるとともに、原水から分離した前記微粒砂を前記酸化剤添加部の上流側に循環させる微粒砂循環経路を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の溶存マンガン除去装置。
【請求項４】
前記ラインミキサの下流側の原水の一部を、前記酸化剤添加部の上流側に循環させる原水循環経路を設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の溶存マンガン除去装置。
【請求項５】
前記ラインミキサがスタティックミキサであることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の溶存マンガン除去装置。
【請求項６】
前記酸化剤が次亜塩素酸であり、前記触媒が二酸化マンガンであることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の溶存マンガン除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶存マンガン除去装置に関し、詳しくは、上水、下水、排水等を浄化処理する浄水設備等において、水中に溶存しているマンガンを除去する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、上水の処理設備で、河川水や井戸水に溶存マンガンが含まれている場合は、溶存マンガンを除去するため、濾過処理設備の前段に除マンガン設備を設けるようにしている。この除マンガン設備として、溶存マンガンを含む原水に、次亜塩素酸を添加しながら、表面が酸化マンガンである触媒粒子に高速流で接触させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、反応槽内に複数の壁部材を千鳥状に配置してクランク状の水路を形成し、壁部材の表面に担持させたマンガン砂に原水を接触させることにより、原水中の溶存マンガンを除去するようにした装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２５１３７０号公報
【特許文献２】特開平１０−３２８６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されたような除マンガン設備では、触媒粒子を充填した反応槽が必要となるため、除マンガン設備の設置スペースが大きくなるという問題があった。また、特許文献２に記載されたようなマンガン除去装置では、原水中の溶存マンガンと壁部材表面のマンガン砂との接触効率が低いため、水路長を十分に長くする必要があり、この場合も除マンガン設備の設置スペースが大きくなるという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、溶存マンガンと触媒との接触を促進することにより、溶存マンガンの除去効率を高めるとともに、除マンガン設備の設置スペースを小さくすることができる溶存マンガン除去装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の溶存マンガン除去装置は、溶存マンガンを含む原水に酸化剤を添加して触媒に接触させることによって前記溶存マンガンを原水中から除去する溶存マンガン除去装置において、溶存マンガン含有原水を移送する配管に、前記酸化剤を原水中に添加する酸化剤添加部を設け、該酸化剤添加部の下流側配管内にラインミキサを設けるとともに、該ラインミキサの表面及び少なくとも該ラインミキサの下流側の配管内壁に前記触媒を定着させたことを特徴としている。
【０００６】
さらに、本発明の溶存マンガン除去装置は、前記酸化剤添加部と前記ラインミキサとの間に流量調節弁又はオリフィスを設けたことを特徴としている。また、前記溶存マンガン含有原水に、前記触媒を被覆させた微粒砂を投入し、前記ラインミキサの下流側に前記微粒砂を原水から分離する分離手段を設けるとともに、原水から分離した前記微粒砂を前記酸化剤添加部の上流側に循環させる微粒砂循環経路を設けたことを特徴としている。さらに、前記ラインミキサの下流側の原水の一部を、前記酸化剤添加部の上流側に循環させる原水循環経路を設けたことを特徴としている。加えて、前記ラインミキサがスタティックミキサであること、前記酸化剤が次亜塩素酸であり、前記触媒が二酸化マンガンであることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の溶存マンガン除去装置によれば、配管内を流れる原水の流速を適度に調節することにより、ラインミキサの表面及び該ラインミキサの後段の配管内壁に定着させた触媒に、原水中の溶存マンガンを効果的に接触させることができるので、溶存マンガンを効率よく除去することができる。また、原水を移送する配管、例えば原水を膜濾過装置に移送する配管を利用することができるので、設置スペースを小さくすることができ、初期コストの大幅な削減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の溶存マンガン除去装置の第１形態例を示す説明図である。この溶存マンガン除去装置は、溶存マンガン含有水が流入する着水井等の原水槽１１と、酸化したマンガン粒子を分離するための膜ろ過装置１２との間の配管１３を利用して形成されている。配管１３の上流側である原水槽１１の近傍には、配管１３内を流れる溶存マンガン含有原水に酸化剤、例えば次亜塩素酸を添加するための酸化剤添加部である次亜塩素酸添加経路１４が設けられており、該次亜塩素酸添加経路１４の下流側の配管内には、ラインミキサ１５が設けられている。さらに、前記ラインミキサ１５の表面と、該ラインミキサ１５を設けた部分及びその下流側の配管の内壁１３ａとには、溶存マンガンの酸化を促進するための触媒、例えば二酸化マンガンがそれぞれ定着されている。
【０００９】
原水槽１１から図示しないポンプにより圧送されて配管１３内を流れる原水は、次亜塩素酸添加経路１４から所定量が添加される次亜塩素酸と混合した状態でラインミキサ１５を通過する。次亜塩素酸が添加された原水は、ラインミキサ１５を通過する際に激しく撹拌された状態となり、次亜塩素酸との混合が促進されるとともに、ラインミキサ１５の表面や配管１３の内壁１３ａの二酸化マンガンとの接触も促進される。
【００１０】
二酸化マンガンに接触した溶存マンガンは、二酸化マンガンを触媒、次亜塩素酸の塩素を酸化剤として容易に酸化され、イオン状態から不溶性の二酸化マンガンの粒子となる。配管１３内で生成した二酸化マンガン粒子は、配管１３から原水とともに膜ろ過装置１２に流入し、膜ろ過されることによって原水から分離される。
【００１１】
このように、原水槽１１から膜ろ過装置１２に至る配管１３を利用して溶存マンガンの除去を行うことにより、従来の反応槽に比べて設置スペースを大幅に小さくすることが可能となる。さらに、配管１３は、適宜に屈曲させることができるので、設置場所の自由度も向上する。特に、ラインミキサ１５を配置して流動を促進しているので、ラインミキサ１５の表面や配管１３の内壁に設けられた触媒の二酸化マンガンに原水中の溶存マンガンを効果的に接触させることができ、クランク状の水路等に比べて溶存マンガンの酸化効率を大幅に向上させることができる。
【００１２】
また、ラインミキサ１５は、配管１３の流れ方向の複数箇所に連続してあるいは適当な間隔を設けて直列に設けることも可能であり、ラインミキサ１５を内蔵した適宜な口径の配管を並列に配置することも可能である。さらに、ラインミキサ１５として、より効果的な撹拌を行えるスタティックミキサを用いることもできる。さらに、次亜塩素酸添加経路１４は、原水槽１１に次亜塩素酸を導入するように設けることもできる。なお、酸化剤としては、前記次亜塩素酸の他、オゾンや二酸化塩素、酸素等を用いることもできる。また、配管１３内の流速は、生成した二酸化マンガンが内壁に付着して堆積することがない速さに設定しておくことが望ましい。
【００１３】
図２は本発明の溶存マンガン除去装置の第２形態例を示す説明図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示した各構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１４】
本形態例に示す溶存マンガン除去装置は、前記次亜塩素酸添加経路１４と前記ラインミキサ１５との間に流量調節弁２１を設けている。このように、次亜塩素酸添加経路１４の後段に流量調節弁２１を設けることにより、弁出口部付近に発生する乱流で添加した次亜塩素酸と原水との混合を促進することができ、流量調節弁２１の後段に配置されているラインミキサ１５や配管１３に定着させた触媒の二酸化マンガンと原水中の溶存マンガンとの接触効率をより促進することができる。
【００１５】
なお、流量調節弁２１は、原水槽１１や膜ろ過装置１２、配管１３等の維持管理や流量調節のために設けられるものをそのまま利用することができるが、別の部分に流量調節弁２１に相当するものが設けられている場合は、流量調節弁２１に代えて適当な口径のオリフィスを設けることができ、流量調節弁２１とオリフィスとを併設することもできる。
【００１６】
図３は本発明の溶存マンガン除去装置の第３形態例を示す説明図である。本形態例に示す溶存マンガン除去装置は、触媒である二酸化マンガンを被覆させた微粒砂、例えば粒径が０．０６〜０２ｍｍ程度の微粒砂２２を原水に投入し、この微粒砂２２に付着した二酸化マンガンによって原水中の溶存マンガンをより効率よく除去できるようにしている。すなわち、微粒砂２２は、ラインミキサ１５を通過する際に激しく原水と撹拌混合されることにより、原水中の溶存マンガンと、微粒砂２２の表面の二酸化マンガン及びラインミキサ１５や配管１３に定着させた触媒の二酸化マンガンとをより効果的に接触させることができるので、原水中の溶存マンガンを効率よく除去することができる。
【００１７】
原水中に投入された微粒砂２２は、ラインミキサ１５の下流側、配管１３の終端部近傍に設けた分離手段、例えばサイクロン２３によって原水から分離され、一部の原水とともに微粒砂循環経路２４を通って次亜塩素酸添加経路１４より上流側、例えば原水槽１１に循環して再利用される。
【００１８】
図４は本発明の溶存マンガン除去装置の第４形態例を示す説明図である。本形態例に示す溶存マンガン除去装置は、前記ラインミキサ１５の下流側と原水槽１１とを結ぶ原水循環経路２５を設け、配管１３の下流部分から原水の一部を抜き出して原水槽１１に循環させるようにしている。また、原水循環経路２５の分岐部より下流側の配管１３には、膜ろ過装置１２への水量を調節することによって原水循環経路２５に分岐する原水の循環量を調節するための流量調節弁２６が設けられている。
【００１９】
このように、配管１３から膜ろ過装置１２へ向かって流れる原水の一部を、ラインミキサ１５の下流側から次亜塩素酸添加経路１４より上流側の原水槽１１に循環させることにより、ラインミキサ１５や配管１３内を通過する際に生成した二酸化マンガン粒子の一部を原水中の溶存マンガンを酸化するための触媒として利用することができ、溶存マンガンの除去効率を向上させることができる。
【００２０】
図５は本発明の溶存マンガン除去装置の第４形態例の変形例を示す説明図である。前述の図４に示した例では、原水の送水を原水槽１１に設けられたポンプにより行うため、原水循環経路２５を原水槽１１に接続する必要があったが、配管１３にポンプ２７が設けられている場合は、このポンプ２７より上流側の配管１３に原水循環経路２５を接続して原水を循環させることができる。
【００２１】
また、図示は省略するが、原水循環経路２５に原水循環用のポンプを設けた場合には、原水循環経路２５は、ラインミキサ１５の下流側と次亜塩素酸添加経路１４の上流側との任意の位置に接続することができ、膜ろ過装置１２から原水槽１１に循環させることも可能である。さらに、送水用ポンプと循環用のポンプとを併設することもでき、この場合は配管１３下流側の流量調節弁２６を設ける必要はない。また、各形態例において、膜ろ過装置１２の洗浄排水の全部又は一部を原水槽１１に返送することにより、洗浄排水中に含まれる二酸化マンガン粒子を原水中の溶存マンガンを酸化するための触媒として再利用することができ、溶存マンガンの除去効率を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の溶存マンガン除去装置の第１形態例を示す説明図である。
【図２】本発明の溶存マンガン除去装置の第２形態例を示す説明図である。
【図３】本発明の溶存マンガン除去装置の第３形態例を示す説明図である。
【図４】本発明の溶存マンガン除去装置の第４形態例を示す説明図である。
【図５】本発明の溶存マンガン除去装置の第４形態例の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１…原水槽、１２…膜ろ過装置、１３…配管、１３ａ…内壁、１４…次亜塩素酸添加経路、１５…ラインミキサ、２１…流量調節弁、２２…微粒砂、２３…サイクロン、２４…微粒砂循環経路、２５…原水循環経路、２６…流量調節弁、２７…ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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