(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンガン含有水を、オゾン処理装置、膜濾過装置及び活性炭吸着装置に順次に通水して処理するマンガン含有水処理装置において、該活性炭吸着装置からの流出水を貯留する逆洗水槽と、該逆洗水槽と前記膜濾過装置の透過水側とを連結する逆洗配管とを設けたマンガン含有水処理装置であって、
前記オゾン処理装置は、該オゾン処理装置からの流出水中に０．２〜０．５ｍｇ／Ｌのオゾンが残留するようにオゾンをマンガン含有水に対し添加するものである
ことを特徴とするマンガン含有水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マンガン含有水を、オゾン処理装置、膜濾過装置及び活性炭吸着装置に順次通水して処理するマンガン含有水処理装置に係り、特に、オゾン処理水を膜濾過する膜濾過装置を効果的に逆洗して濾過効率を高く維持するように改良されたマンガン含有水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び先行技術】
マンガンを含有する原水の処理方法としては、溶解性マンガンを塩素等を用いて酸化することにより不溶性の沈殿として除去する方法が一般に採用されてきたが（特開平９−５７２６３号公報）、この方法において、例えば膜濾過装置でマンガンの不溶物を除去する場合、原水中に有機成分が共存すると、膜面に有機成分のケーク層又はゲル層が生成して膜の透過流束が低減する。このため、原水中の有機成分は予め除去する必要がある。また、例えば原水中にフミン酸が存在すると、酸化剤として添加した塩素とフミン酸とが反応してトリハロメタンが生成するおそれがあるため、この点からも有機成分の除去が必要となる。
【０００３】
一方、有機成分の除去方法としては、凝集沈殿・砂濾過による方法や、最近ではオゾン・活性炭処理と膜濾過処理を組み合せた方法が採用されるようになっている（特開平６−３２８０６９号公報、特開平８−８９９５９号公報）。
【０００４】
また、本発明者らは、膜濾過装置の前段にオゾン処理装置を配置することにより、膜濾過のファウリングを抑制して、高効率な運転が可能となることを見出し、フミン等の有機物とマンガンが共存する系におけるオゾン・膜濾過処理法を提案している（特願平９−２０９０６９号）。この方法において、特にオゾン耐性のある膜素材を用いた場合には、オゾン処理装置の流出水中に残留オゾンが検出される条件で膜濾過を行うことが可能であり、この場合には、膜面に析出する有機物や付着生長する微生物スライム等による有機性の膜ファウリングの原因物質となる成分を、その残存オゾンにより分解ないし改質することにより、安定した膜濾過を継続することができる。
【０００５】
なお、このような膜濾過装置において、比較的短期間で膜の目詰りが発生した場合には、膜濾過水を逆洗水槽に貯留し、この逆洗水槽から膜の透過水側に膜濾過水を逆流させる逆洗を定期的に行うことにより、膜で阻止され膜面に付着した無機物質を系外へ押し出し、効率的な膜濾過運転を継続できることが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、オゾン処理においては、オゾンは原水中のマンガンの酸化に優先的に消費されるため、フミン等の有機物の酸化等のために過剰のオゾンを用いると、オゾンによる酸化で生成した不溶性の二酸化マンガンが更に酸化されて過マンガン酸イオンとなって溶解し、これが膜を透過して膜濾過水の水質を低下させることとなる。
【０００７】
前述の如く、オゾン処理装置の流出水中に残留オゾンが検出される条件でオゾン処理した水を膜濾過する場合、原水中のマンガンが比較的低濃度であれば、過マンガン酸イオンが殆ど生成しない条件でオゾンを注入し、更にオゾンを残存させることも容易であるため、膜濾過水の水質低下の問題は殆どない。
【０００８】
しかしながら、原水中のマンガンが高濃度である場合には、オゾン処理水中にオゾンを残存させるためには、相当量のオゾンを注入する必要があり、この結果、マンガンの酸化が進行して過マンガン酸イオンが生成し、これが膜を透過する。
【０００９】
膜を透過した過マンガン酸イオンは、逆洗水槽で貯留されている間に残留オゾンが消失すると、二酸化マンガンに還元され、不溶物として析出する。
【００１０】
このように二酸化マンガンが析出した逆洗水槽内の貯留水を逆洗水として逆洗に用いると、膜の透過水側に二酸化マンガンが付着し、ファウリングの原因となる。
【００１１】
本発明は上記従来の問題点を解決し、マンガン含有水を、処理水中にオゾンが残留するようなオゾン過剰の処理条件でオゾン処理するオゾン処理装置、膜濾過装置及び活性炭吸着装置に順次通水して処理するマンガン含有水処理装置において、オゾン処理水を膜濾過する膜濾過装置を効果的に逆洗して濾過効率を高く維持することができるマンガン含有水処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のマンガン含有水処理装置は、マンガン含有水を、オゾン処理装置、膜濾過装置及び活性炭吸着装置に順次通水して処理するマンガン含有水処理装置において、該活性炭吸着装置からの流出水を貯留する逆洗水槽と、該逆洗水槽と前記膜濾過装置の透過水側とを連結する逆洗配管とを設けたマンガン含有水処理装置であって、前記オゾン処理装置は、該オゾン処理装置からの流出水中に０．２〜０．５ｍｇ／Ｌのオゾンが残留するようにオゾンをマンガン含有水に対し添加するものであることを特徴とする。
【００１３】
本発明のマンガン含有水処理装置では、膜濾過装置の膜濾過水中に膜を透過した過マンガン酸イオンが含有されている場合でも、活性炭吸着装置において、この過マンガン酸イオンを二酸化マンガンに還元して捕捉するため、活性炭吸着装置からの過マンガン酸イオン及び二酸化マンガンの流出は防止される。従って、マンガンを殆ど含まない清浄な活性炭吸着装置の流出水を逆洗水として用いることにより、効果的な逆洗を行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明のマンガン含有水処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【００１６】
図１のマンガン含有水処理装置においては、原水をまず、原水槽１よりポンプＰ1によりオゾン接触塔２に導入し、オゾン供給装置（図示略）からのオゾン含有ガスを原水中に吹き込んでオゾン酸化処理し、有機成分を酸化分解すると共に、マンガンを二酸化マンガンに酸化して不溶化する。このように有機成分の酸化分解とマンガンの酸化を行うためには、このオゾン酸化は、オゾン処理水中にオゾンが残存するようなオゾン過剰の処理条件で行うことが好ましく、これにより、原水中の有機成分を確実に酸化分解して膜の原水側の汚染を防止して安定した膜濾過を継続することができる。このようなオゾン過剰の処理を行うには、オゾン接触塔２の流出水中のオゾン濃度をセンサで検知し、このオゾン濃度が所定範囲となるようにオゾン供給装置を制御する制御器を設けるのが好ましい。また、原水中の有機成分濃度を予め求めておくか又はセンサで検出し、この有機成分濃度に応じてオゾン供給装置を制御する制御器を設けても良い。
【００１７】
この場合、オゾン処理水中の残留オゾン濃度が少な過ぎると有機成分の酸化分解が十分に進行せず、逆に多過ぎると、マンガンの過酸化で過マンガン酸イオンが多量に生成し、膜濾過装置で分離し得なくなる。この過マンガン酸イオンは、後段の活性炭吸着塔４で除去することができ、また、本発明では、活性炭吸着塔４の流出水を膜濾過装置の逆洗水とすることから、残留オゾンによる過マンガン酸イオンの生成は、処理水質や膜の逆洗効果の面で大きな問題となることはないが、過度に過剰のオゾンを注入することは、オゾン使用量の増大、活性炭吸着塔の負荷の増大を招き、好ましくない。従って、このオゾン処理水中の残留オゾン濃度は、０．２〜０．５ｍｇ／Ｌとなるような条件でオゾン処理を行う。
【００１８】
なお、このような残留オゾン濃度となるようなオゾン注入率は、原水の水質によっても異なるが、通常の地下水、湧水等の処理においては、１〜３ｍｇ／Ｌ程度である。
【００１９】
オゾン接触塔２では、上記オゾン注入率にて、滞留時間１０〜１５分程度で処理するのが好ましい。
【００２０】
オゾン処理水は、次いで、ポンプＰ2により、膜濾過装置３へ送給し、不溶物を固液分離する。
【００２１】
この膜濾過装置３の膜種としては、精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜等を用いることができ、濃縮水の循環系路を有するクロスフロー方式のものが好適である。
【００２２】
この膜濾過装置３には、残留オゾンを含むオゾン処理水が流入するため、膜濾過装置３の膜の材質としては、ガラスやアルミナ系のセラミック素材、金属製素材から構成される無機膜や、有機膜にあっては、４フッ化ポリエチレンや２フッ化ポリビニリデン等のフッ素系素材やポリエーテルエーテルケトン等のオゾン耐食性の強いものを用いるのが好ましい。
【００２３】
膜濾過装置３の膜濾過水はポンプＰ3により活性炭吸着塔４に送給される。この活性炭吸着塔４では、膜濾過水中に残留するオゾンが吸着除去されると共に、マンガンの過酸化で生成した過マンガン酸イオンが還元され、生成した二酸化マンガンが捕捉される。この二酸化マンガンの捕捉を効率的に行うために、活性炭吸着塔４の型式は、粒状活性炭を充填した固定床型が好ましい。なお、固定床型であれば上向流方式でも下向流方式でも良いが、流動化の恐れがなく捕捉効率に優れることから、下向流方式が好適である。
【００２４】
なお、流動床型の活性炭吸着塔を採用する場合には、活性炭吸着塔の後段に砂濾過装置、膜濾過装置等の固液分離装置を設けることにより、処理水への二酸化マンガンの流出は防止されるが、この場合には装置数が増えるため、固定床型の活性炭吸着塔を採用するのが好ましい。
【００２５】
活性炭吸着塔４の流出水は二酸化マンガン、その他の濁質や残留オゾンが除去された清澄度の高い水であり、処理水槽（逆洗水槽）５に貯留され、適宜系外へ排出される。
【００２６】
図示の装置では、処理水槽５の水をポンプＰ4を備える逆洗配管６より膜濾過装置３の膜の透過水側に逆流させて逆洗を行う。
【００２７】
この逆洗に用いる活性炭吸着塔４の流出水は、前述の如く、二酸化マンガン等を含まない清浄度の高い水であるため、膜の透過水側を汚染させることなく、膜の原水側の膜面に付着した無機物質を効果的に押し出し、系外へ排出することができる。
【００２８】
逆洗による押出水は、配管７より排出される。
【００２９】
この逆洗頻度等の逆洗条件には特に制限はないが、通常の場合、２０〜３０分程度の濾過運転毎に０．５〜２分程度の逆洗を行い、逆洗水を２０〜５０Ｌ／ｍｉｎで逆流させる。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
実施例１
水道水に懸濁物質としてベントナイト、フミン酸ナトリウム、硫酸マンガンをそれぞれ１０ｍｇ／Ｌ、２．５ｍｇ／Ｌ、１ｍｇ−Ｍｎ／Ｌとなるように溶解した水を原水として、図１に示す方法で処理した。
【００３２】
原水は６．５ｍ3／ｄａｙで処理し、オゾン接触塔１では、オゾン注入率１．２ｍｇ−Ｏ3／Ｌ、滞留時間１４分でオゾン接触塔１の流出水の残留オゾン濃度を０．３〜０．３５ｍｇ−Ｏ3／Ｌに制御した。
【００３３】
膜濾過装置３としては、耐オゾン性の四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ、公称孔径０．２μｍ）平膜からなるスパイラル形状のＵＦ膜濾過モジュールを用い、膜の濾過流束を２ｍ3／ｍ2／ｄａｙとして処理を行った。この膜濾過装置３の膜濾過水は次いで活性炭吸着塔４に約２５０Ｌ／Ｈｒ（６ｍ3／ｄａｙ）で通水した。この活性炭吸着塔４としては粒状活性炭を充填した下向流固定床式のものを用いた。
【００３４】
このときの膜濾過水及び処理水（活性炭吸着塔４の流出水）の水質は表１に示す通りである。
【００３５】
【表１】
0003896687.tif 000002
【００３６】
このような装置において、処理水（活性炭の吸着塔４の流出水）を逆洗水として、２０分に１回の頻度で０．５分間、３０Ｌ／ｍｉｎで逆流させることにより逆洗を行った。
【００３７】
このような処理を３０日間継続した後の膜の透過流束を調べ、結果を表２に示した。
【００３８】
比較例１
実施例１において、膜濾過装置の逆洗を、膜濾過水を用いて行ったこと以外は全く同様にして処理を継続し、３０日後の膜の透過流束を調べ、結果を表２に示した。
【００３９】
【表２】
0003896687.tif 000003
【００４０】
以上の結果より、活性炭吸着塔の流出水で逆洗を行う本発明のマンガン含有水処理装置によれば、膜を効果的に逆洗して、長期に亘り安定な運転を行えることがわかる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のマンガン含有水処理装置によれば、マンガン含有水を、オゾン処理装置、膜濾過装置及び活性炭吸着装置に順次通水して処理するマンガン含有水処理装置において、オゾン処理水を膜濾過する膜濾過装置を効果的に逆洗して濾過効率を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマンガン含有水処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  原水槽
２  オゾン接触塔
３  膜濾過装置
４  活性炭吸着塔
５  処理水槽
６  逆洗配管
【図１】
0003896687.tif 000004