JP2015044201A - 水処理方法および水処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】工場排水等を高度に浄化して、細菌類の繁殖を抑制し、かつより不純物を含まない再利用が可能な透過水が得られる水処理方法の提供。【解決手段】原水中の殺菌有効成分を還元して還元水を得る還元工程と、前記還元水に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水を得るイオン交換工程と、前記陰イオン交換処理水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理工程とを備える水処理方法。【選択図】図１
Description
本発明は水処理方法および水処理装置に関する。
工場排水等を高度に浄化し、不純物を含まない水を得る方法が、従来提案されている。
例えば、特許文献１には、過酢酸含有水を活性炭と接触させた後、アニオン交換樹脂と接触させることを特徴とする過酢酸含有水の処理方法が記載されており、このような処理方法によれば、過酢酸含有水から過酢酸を効率的に除去して、水の回収、有効利用を図ることができると記載されている。
例えば、特許文献２には、過酢酸含有排水の処理装置であって、内部に過酢酸還元用触媒が収容され、供給される過酢酸含有排水中の過酢酸を酢酸に分解する過酢酸分解部と、前記過酢酸分解部からの酢酸含有水が供給され、酢酸を生物処理により分解する生物処理部と、を含むことを特徴とする過酢酸含有排水の処理装置が記載されており、このような処理装置によれば安価でかつ簡便に、過酢酸の分解除去、さらには、過酢酸分解後に生じる酢酸の除去または分解を実施することができ、その結果、処理装置から排出される処理水は、工場用水や生活用水に再利用可能となり、水資源の有効活用を図ることが可能となると記載されている。
例えば、特許文献１には、過酢酸含有水を活性炭と接触させた後、アニオン交換樹脂と接触させることを特徴とする過酢酸含有水の処理方法が記載されており、このような処理方法によれば、過酢酸含有水から過酢酸を効率的に除去して、水の回収、有効利用を図ることができると記載されている。
例えば、特許文献２には、過酢酸含有排水の処理装置であって、内部に過酢酸還元用触媒が収容され、供給される過酢酸含有排水中の過酢酸を酢酸に分解する過酢酸分解部と、前記過酢酸分解部からの酢酸含有水が供給され、酢酸を生物処理により分解する生物処理部と、を含むことを特徴とする過酢酸含有排水の処理装置が記載されており、このような処理装置によれば安価でかつ簡便に、過酢酸の分解除去、さらには、過酢酸分解後に生じる酢酸の除去または分解を実施することができ、その結果、処理装置から排出される処理水は、工場用水や生活用水に再利用可能となり、水資源の有効活用を図ることが可能となると記載されている。
しかしながら、特許文献１、２に記載の従来法では、得られる処理水に含まれる不純物濃度が十分に低いとはいえず、さらに処理装置内が細菌の温床となり易く、処理水中へ細菌が流出するなど、改善の余地があった。
本発明は上記の課題を解決することを目的とする。すなわち、工場排水等を高度に浄化して、より不純物濃度が低く、細菌数の少ない透過水が得られる水処理方法および水処理装置を提供することを目的とする。
本発明者は鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の（１）〜（８）である。
（１）原水中の殺菌有効成分を還元して還元水を得る還元工程と、
前記還元水に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水を得るイオン交換工程と、
前記陰イオン交換処理水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理工程と
を備える水処理方法。
（２）電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、原水へ添加して添加水を得る添加工程と、
前記添加水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理工程と
を備える水処理方法。
（３）電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、前記還元水および／または前記陰イオン交換処理水へ添加する添加工程をさらに備え、
前記逆浸透膜処理工程において、さらに前記無電荷有機物が除去された前記透過水が得られる、上記（１）に記載の水処理方法。
（４）前記還元工程が、
還元剤が内部に充填された第１反応槽および第２反応槽と、これらの槽の上端部を繋げる連通部とを備える還元装置を用い、
前記第１反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第１反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第２反応槽内に流入させ、前記第２反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第２反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［α］と、
前記第２反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第２反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第１反応槽内に流入させ、前記第１反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第１反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［β］と
の２つの処理を交互に行う、上記（１）または（３）に記載の水処理方法。
（５）前記原水中の殺菌有効成分を還元して還元水を排出する還元部と、
前記還元水を受け入れ、前記還元水に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水を排出するイオン交換部と、
前記陰イオン交換処理水を逆浸透膜によって処理して透過水を排出する逆浸透膜処理部と
を有する水処理装置。
（６）電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、原水へ添加して添加水を得る添加手段と、
前記添加水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理部と
を有する水処理装置。
（７）電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、前記還元水および／または前記陰イオン交換処理水へ添加する添加手段をさらに有し、
前記逆浸透膜処理部において、さらに前記無電荷有機物が除去された前記透過水が得られる、上記（５）に記載の水処理装置。
（８）前記還元部が、
還元剤が内部に充填された第１反応槽および第２反応槽と、これらの槽の上端部を繋げる連通部とを有する還元装置であって、
前記第１反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第１反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第２反応槽内に流入させ、前記第２反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第２反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［α］と、
前記第２反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第２反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第１反応槽内に流入させ、前記第１反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第１反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［β］と
の２つの処理を交互に行うことができるように構成されている、上記（５）または（７）に記載の水処理装置。
本発明は以下の（１）〜（８）である。
（１）原水中の殺菌有効成分を還元して還元水を得る還元工程と、
前記還元水に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水を得るイオン交換工程と、
前記陰イオン交換処理水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理工程と
を備える水処理方法。
（２）電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、原水へ添加して添加水を得る添加工程と、
前記添加水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理工程と
を備える水処理方法。
（３）電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、前記還元水および／または前記陰イオン交換処理水へ添加する添加工程をさらに備え、
前記逆浸透膜処理工程において、さらに前記無電荷有機物が除去された前記透過水が得られる、上記（１）に記載の水処理方法。
（４）前記還元工程が、
還元剤が内部に充填された第１反応槽および第２反応槽と、これらの槽の上端部を繋げる連通部とを備える還元装置を用い、
前記第１反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第１反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第２反応槽内に流入させ、前記第２反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第２反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［α］と、
前記第２反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第２反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第１反応槽内に流入させ、前記第１反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第１反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［β］と
の２つの処理を交互に行う、上記（１）または（３）に記載の水処理方法。
（５）前記原水中の殺菌有効成分を還元して還元水を排出する還元部と、
前記還元水を受け入れ、前記還元水に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水を排出するイオン交換部と、
前記陰イオン交換処理水を逆浸透膜によって処理して透過水を排出する逆浸透膜処理部と
を有する水処理装置。
（６）電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、原水へ添加して添加水を得る添加手段と、
前記添加水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理部と
を有する水処理装置。
（７）電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、前記還元水および／または前記陰イオン交換処理水へ添加する添加手段をさらに有し、
前記逆浸透膜処理部において、さらに前記無電荷有機物が除去された前記透過水が得られる、上記（５）に記載の水処理装置。
（８）前記還元部が、
還元剤が内部に充填された第１反応槽および第２反応槽と、これらの槽の上端部を繋げる連通部とを有する還元装置であって、
前記第１反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第１反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第２反応槽内に流入させ、前記第２反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第２反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［α］と、
前記第２反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第２反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第１反応槽内に流入させ、前記第１反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第１反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［β］と
の２つの処理を交互に行うことができるように構成されている、上記（５）または（７）に記載の水処理装置。
本発明によれば、工場排水等を高度に浄化して、より不純物濃度が低く、細菌数の少ない透過水が得られる水処理方法および水処理装置を提供することができる。
本発明について、３つの態様を挙げて説明する。
＜態様１＞
本発明は、原水中の殺菌有効成分を還元して還元水を得る還元工程と、前記還元水に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水を得るイオン交換工程と、前記陰イオン交換処理水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理工程とを備える水処理方法である。
このような水処理方法を、以下では「態様１」ともいう。
本発明は、原水中の殺菌有効成分を還元して還元水を得る還元工程と、前記還元水に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水を得るイオン交換工程と、前記陰イオン交換処理水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理工程とを備える水処理方法である。
このような水処理方法を、以下では「態様１」ともいう。
態様１について図を用いて説明する。
図１は、態様１を実施することができる水処理装置の概念図である。
図１において水処理装置１０は、原水１３を受け入れ、原水１３に含まれる殺菌有効成分を還元して還元水１５を排出する還元部１２と、還元水１５を受け入れ、還元水１５に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水１７を排出するイオン交換部１４と、陰イオン交換処理水１７を逆浸透膜によって処理して透過水１９を排出する逆浸透膜処理部１６とを有する。
図１は、態様１を実施することができる水処理装置の概念図である。
図１において水処理装置１０は、原水１３を受け入れ、原水１３に含まれる殺菌有効成分を還元して還元水１５を排出する還元部１２と、還元水１５を受け入れ、還元水１５に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水１７を排出するイオン交換部１４と、陰イオン交換処理水１７を逆浸透膜によって処理して透過水１９を排出する逆浸透膜処理部１６とを有する。
態様１では、無菌水をベースとして殺菌有効成分および陰イオン成分を含んだ原水１３を処理することが好ましい。
例えば飲料工場では、製品液をペットボトルへ充填する前に、過酸化水素や過酢酸を主成分とする薬品（例えば、過酢酸を０．５質量％、酢酸を０．５質量％、過酸化水素を１質量％含むもの）をペットボトルの内面に噴霧して殺菌した後、高温で熱処理された無菌水によって内面を洗浄する操作が行われている。そして、このような操作によって、殺菌有効成分（過酸化水素、過酢酸等）および陰イオン成分（酢酸等）を含む排水が排出される。
このような排水（原水）について本発明における態様１の水処理方法によって処理することで、排水（原水）に含まれる殺菌有効成分および陰イオン成分の全てが除去された透過水を得ることができる。また、本発明における態様１の水処理方法では、細菌の増殖を抑制しながら水処理するので、逆浸透膜を透過させて得られる透過水において微生物の増加と、さらに細菌による逆浸透膜のファウリングを抑制することができ、その結果、この方法を利用する水処理装置の稼働率を高め、逆浸透膜の交換回数を減らして、操業コストを低減することもできる。
例えば飲料工場では、製品液をペットボトルへ充填する前に、過酸化水素や過酢酸を主成分とする薬品（例えば、過酢酸を０．５質量％、酢酸を０．５質量％、過酸化水素を１質量％含むもの）をペットボトルの内面に噴霧して殺菌した後、高温で熱処理された無菌水によって内面を洗浄する操作が行われている。そして、このような操作によって、殺菌有効成分（過酸化水素、過酢酸等）および陰イオン成分（酢酸等）を含む排水が排出される。
このような排水（原水）について本発明における態様１の水処理方法によって処理することで、排水（原水）に含まれる殺菌有効成分および陰イオン成分の全てが除去された透過水を得ることができる。また、本発明における態様１の水処理方法では、細菌の増殖を抑制しながら水処理するので、逆浸透膜を透過させて得られる透過水において微生物の増加と、さらに細菌による逆浸透膜のファウリングを抑制することができ、その結果、この方法を利用する水処理装置の稼働率を高め、逆浸透膜の交換回数を減らして、操業コストを低減することもできる。
＜態様２＞
本発明は、電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、原水へ添加して添加水を得る添加工程と、前記添加水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理工程とを備える水処理方法である。
このような水処理方法を、以下では「態様２」ともいう。
本発明は、電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、原水へ添加して添加水を得る添加工程と、前記添加水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理工程とを備える水処理方法である。
このような水処理方法を、以下では「態様２」ともいう。
なお、態様２では、態様１および後述する態様３と同様のイオン交換部を備えていてもよい。この場合、態様２における前記イオン体形成物質は、イオン交換部によって処理する前の原水に添加してもよいし、イオン交換部によって処理した後の原水に添加してもよい。
態様２について図を用いて説明する。
図２は、態様２を実施することができる水処理装置の概念図である。
図２において水処理装置２０は、電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、原水２３へ添加して添加水２６を得る添加手段１８と、添加水２６を逆浸透膜によって処理して透過水２９を得る逆浸透膜処理部１６とを有する。
図２は、態様２を実施することができる水処理装置の概念図である。
図２において水処理装置２０は、電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、原水２３へ添加して添加水２６を得る添加手段１８と、添加水２６を逆浸透膜によって処理して透過水２９を得る逆浸透膜処理部１６とを有する。
態様２では、無菌水をベースとして、電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物（ホルムアルデヒド等）を含んだ原水２３を処理することが好ましい。
例えば飲料工場では、製品液をペットボトルへ充填する前に、過酸化水素や過酢酸を主成分とする薬品（例えば、過酢酸を０．５質量％、酢酸を０．５質量％、過酸化水素を１質量％含むもの）をペットボトルの内面に噴霧して殺菌した後、高温で熱処理された無菌水によって内面を洗浄する操作が行われている。そして、このような操作によって、ホルムアルデヒドに代表される前記無電荷有機物を含む排水が排出される。
このような排水（原水）について本発明における態様２の水処理方法によって処理することで、排水（原水）に含まれるホルムアルデヒド等の無電荷有機物も除去された透過水を得ることができる。
例えば飲料工場では、製品液をペットボトルへ充填する前に、過酸化水素や過酢酸を主成分とする薬品（例えば、過酢酸を０．５質量％、酢酸を０．５質量％、過酸化水素を１質量％含むもの）をペットボトルの内面に噴霧して殺菌した後、高温で熱処理された無菌水によって内面を洗浄する操作が行われている。そして、このような操作によって、ホルムアルデヒドに代表される前記無電荷有機物を含む排水が排出される。
このような排水（原水）について本発明における態様２の水処理方法によって処理することで、排水（原水）に含まれるホルムアルデヒド等の無電荷有機物も除去された透過水を得ることができる。
＜態様３＞
本発明は、態様１が備える構成を全て備え、さらに、電荷を持たない無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、前記還元水および／または前記陰イオン交換処理水へ添加する添加工程を備え、前記逆浸透膜処理工程において前記無電荷有機物が除去された前記透過水が得られる水処理方法である。
このような水処理方法を、以下では「態様３」ともいう。
本発明は、態様１が備える構成を全て備え、さらに、電荷を持たない無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、前記還元水および／または前記陰イオン交換処理水へ添加する添加工程を備え、前記逆浸透膜処理工程において前記無電荷有機物が除去された前記透過水が得られる水処理方法である。
このような水処理方法を、以下では「態様３」ともいう。
態様３について図を用いて説明する。
図３は、態様３を実施することができる水処理装置の概念図である。
図３において水処理装置３０は、原水３３を受け入れ、原水３３に含まれる殺菌有効成分を還元して還元水１５を排出する還元部１２と、還元水１５を受け入れ、還元水１５に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水１７を排出するイオン交換部１４と、電荷を持たない無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を陰イオン交換処理水１７へ添加する添加手段１８と、陰イオン交換処理水１７へ前記イオン体形成物質を添加して得られる添加水２６を逆浸透膜によって処理して透過水３９を排出する逆浸透膜処理部１６とを有する。
ここで前記イオン体形成物質は陰イオン交換処理水１７ではなく、還元水１５へ添加してもよいし、還元水１５と陰イオン交換処理水１７との両方に添加してもよい。
図３は、態様３を実施することができる水処理装置の概念図である。
図３において水処理装置３０は、原水３３を受け入れ、原水３３に含まれる殺菌有効成分を還元して還元水１５を排出する還元部１２と、還元水１５を受け入れ、還元水１５に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水１７を排出するイオン交換部１４と、電荷を持たない無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を陰イオン交換処理水１７へ添加する添加手段１８と、陰イオン交換処理水１７へ前記イオン体形成物質を添加して得られる添加水２６を逆浸透膜によって処理して透過水３９を排出する逆浸透膜処理部１６とを有する。
ここで前記イオン体形成物質は陰イオン交換処理水１７ではなく、還元水１５へ添加してもよいし、還元水１５と陰イオン交換処理水１７との両方に添加してもよい。
態様３では、無菌水をベースとして、殺菌有効成分および陰イオン成分を含み、さらにホルムアルデヒド等の無電荷有機物を含んだ原水３３を処理することが好ましい。
例えば飲料工場では、製品液をペットボトルへ充填する前に、過酸化水素や過酢酸を主成分とする薬品（例えば、過酢酸を０．５質量％、酢酸を０．５質量％、過酸化水素を１質量％含むもの）をペットボトルの内面に噴霧して殺菌した後、高温で熱処理された無菌水によって内面を洗浄する操作が行われている。そして、このような操作によって、殺菌有効成分（過酸化水素、過酢酸等）および陰イオン成分（酢酸等）およびホルムアルデヒド等の無電荷有機物を含む排水が排出される。
このような排水（原水）について本発明における態様３の水処理方法によって処理することで、排水（原水）に含まれる殺菌有効成分および陰イオン成分を全て除去した透過水を得ることができる。また、本発明における態様３の水処理方法では細菌の増殖を抑制しながら水処理するので、逆浸透膜を透過させて得られる透過水において細菌の増加と、さらに細菌による逆浸透膜のファウリングを抑制することができ、その結果、この方法を利用する水処理装置の稼働率を高め、逆浸透膜の交換回数を減らして、操業コストを低減することもできる。
また、このような排水（原水）について本発明における態様３の水処理方法によって処理することで、排水（原水）に含まれる殺菌有効成分および陰イオン成分に加え、ホルムアルデヒド等の無電荷有機物も除去できるので、再度、無菌水として再利用した際に、水道水の飲適基準にも定められているホルムアルデヒド等が透過水中に濃縮することがないため、水処理装置の水回収率を高く設定でき、飲料工場における水処理コストを大幅に低減することができ、環境面の改善にも大幅に貢献できる。
例えば飲料工場では、製品液をペットボトルへ充填する前に、過酸化水素や過酢酸を主成分とする薬品（例えば、過酢酸を０．５質量％、酢酸を０．５質量％、過酸化水素を１質量％含むもの）をペットボトルの内面に噴霧して殺菌した後、高温で熱処理された無菌水によって内面を洗浄する操作が行われている。そして、このような操作によって、殺菌有効成分（過酸化水素、過酢酸等）および陰イオン成分（酢酸等）およびホルムアルデヒド等の無電荷有機物を含む排水が排出される。
このような排水（原水）について本発明における態様３の水処理方法によって処理することで、排水（原水）に含まれる殺菌有効成分および陰イオン成分を全て除去した透過水を得ることができる。また、本発明における態様３の水処理方法では細菌の増殖を抑制しながら水処理するので、逆浸透膜を透過させて得られる透過水において細菌の増加と、さらに細菌による逆浸透膜のファウリングを抑制することができ、その結果、この方法を利用する水処理装置の稼働率を高め、逆浸透膜の交換回数を減らして、操業コストを低減することもできる。
また、このような排水（原水）について本発明における態様３の水処理方法によって処理することで、排水（原水）に含まれる殺菌有効成分および陰イオン成分に加え、ホルムアルデヒド等の無電荷有機物も除去できるので、再度、無菌水として再利用した際に、水道水の飲適基準にも定められているホルムアルデヒド等が透過水中に濃縮することがないため、水処理装置の水回収率を高く設定でき、飲料工場における水処理コストを大幅に低減することができ、環境面の改善にも大幅に貢献できる。
次に、態様１〜３を実施することができる各水処理装置が備える各部について説明する。
＜還元部＞
態様１の水処理装置１０および態様３の水処理装置３０において還元部１２は、原水に含まれる殺菌有効成分（酸化剤）を還元して分解する還元能を備える部位であれば特に限定されない。例えば還元剤が内部に充填された反応槽が挙げられる。還元剤としては活性炭、鉄化合物、金属触媒（白金、パラジウム、マンガン等）が挙げられ、これらを担体に担持させた担持触媒を用いることもできる。このような還元剤が内部に充填された反応槽の内部を通過させることで、原水に含まれる殺菌有効成分（酸化剤）を還元して分解することができる。
態様１の水処理装置１０および態様３の水処理装置３０において還元部１２は、原水に含まれる殺菌有効成分（酸化剤）を還元して分解する還元能を備える部位であれば特に限定されない。例えば還元剤が内部に充填された反応槽が挙げられる。還元剤としては活性炭、鉄化合物、金属触媒（白金、パラジウム、マンガン等）が挙げられ、これらを担体に担持させた担持触媒を用いることもできる。このような還元剤が内部に充填された反応槽の内部を通過させることで、原水に含まれる殺菌有効成分（酸化剤）を還元して分解することができる。
還元部として還元剤が内部に充填された反応槽を用いる場合、線速度は１０〜３０ｍ／ｈｒとすることが好ましく、１０〜２０ｍ／ｈｒとすることがより好ましい。
例えば飲料工場から排出される、過酢酸、酢酸、過酸化水素を含む排水を原水として処理する場合、原水を還元部を通過させる等して、還元部によって還元処理することで、過酢酸は酢酸となり、過酸化水素は水と酸素とに分解される。この場合、還元部から排出された還元水には殺菌有効成分が含まれないため、還元部の下流側において細菌は繁殖し易い。
本発明の水処理装置において、還元部は、還元剤が内部に充填された第１反応槽および第２反応槽と、これらの槽の上端部を繋げる連通部とを有する還元装置であって、前記第１反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第１反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第２反応槽内に流入させ、前記第２反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第２反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［α］と、前記第２反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第２反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第１反応槽内に流入させ、前記第１反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第１反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［β］との２つの処理を交互に行うことができるように構成されているものであることが好ましい。
このような還元装置について図４、図５を用いて詳細に説明する。
このような還元装置について図４、図５を用いて詳細に説明する。
図４は、本発明の水処理装置において好ましい態様の還元部であって、縦置きした有底の外筒４１内に、縦方向に仕切板４２を設置し、この仕切板４２によって外筒４１内は第１通水路４３と第２通水路４４とに区画されている。また、外筒４１内における仕切板４２の上方には空間４７が存在している。
そして、第１通水路４３の内部に還元剤５０を充填して第１反応槽５１とし、第２通水路４４の内部に還元剤５０を充填して第２反応槽５２とする。また、空間４７は、第１反応槽５１と第２反応槽５２との上端部を繋げる連通部の役割を果たす。空間４７は密閉空間ではなく、系外と繋がっている穴等を備えることが好ましい。原水が第１反応槽５１内を通過することにより発生するガスを系外に逃がすことができるからである。
また、第１反応槽５１の底部および第２反応槽５２の底部にそれぞれ管５３、５４が接続されている。
そして、第１通水路４３の内部に還元剤５０を充填して第１反応槽５１とし、第２通水路４４の内部に還元剤５０を充填して第２反応槽５２とする。また、空間４７は、第１反応槽５１と第２反応槽５２との上端部を繋げる連通部の役割を果たす。空間４７は密閉空間ではなく、系外と繋がっている穴等を備えることが好ましい。原水が第１反応槽５１内を通過することにより発生するガスを系外に逃がすことができるからである。
また、第１反応槽５１の底部および第２反応槽５２の底部にそれぞれ管５３、５４が接続されている。
このような還元装置４０において、管５３を通じて原水を底部から第１反応槽５１内へ連続的に供給すると、原水は第１反応槽５１内を上向きに流れ、第１反応槽５１の上端部に達する。そして、上端部から原水は流出し、空間４７を介して第２反応槽５２内に流入する。さらに、第２反応槽５２内では原水を下向きに流れ、第２反応槽５２内を通過した後、第２反応槽５２の下部の管５４から排出される。
このような前記第１反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第１反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第２反応槽内に流入させ、前記第２反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第２反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理を「処理［α］」とする。
このような処理［α］によれば、第１反応槽５１内では上向き流によって還元剤が流動した状態となるため、還元剤と原水との接触が促進され、原水中の殺菌有効成分の還元を効率的に行うことができる。また、第１反応槽５１を通水した後の原水は、殺菌有効成分の濃度が非常に低くなるので、第２反応槽５２内でのガスの発生量が相対的に少ない。そのため、還元剤が緻密に充填された第２反応槽５２へ下向きに流れることで、原水と還元剤とが密に接触し、第１反応槽５１内で分解されなかった僅かに残留する殺菌有効成分をより完全に還元することができる。
また、図４に示した還元装置４０は、図５に示すように、管５４を通じて原水を底部から第２反応槽５２内へ連続的に供給することができる。そうすると、原水は第２反応槽５２内を上向きに流れ、第２反応槽５２の上端部に達する。そして、上端部から原水は流出し、空間４７を介して第１反応槽５１内に流入する。さらに、第１反応槽５１内では原水を下向きに流れ、第１反応槽５１内を通過した後、第１反応槽５１の下部の管５３から排出される。
このような前記第２反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第２反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第１反応槽内に流入させ、前記第１反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第１反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理を「処理［β］」とする。
このような処理［β］を行うと、第２反応槽５２内において細菌が増殖することを抑制することができる。
前述の処理［α］のみを長時間継続すると、第２反応槽５２内において細菌が増殖する可能性がある。これは処理［α］において、第１反応槽５１を上向きに通水することで原水中の殺菌有効成分の多くが還元され、分解されるため、第２反応槽５２に流入した原水中には、殺菌有効成分がほとんど含まれないからである。
そこで、上記のような処理［α］と処理［β］とを交互に行うことで、第１反応槽５１および第２反応槽５２の内部における細菌の増殖を抑制することが好ましい。
前述の処理［α］のみを長時間継続すると、第２反応槽５２内において細菌が増殖する可能性がある。これは処理［α］において、第１反応槽５１を上向きに通水することで原水中の殺菌有効成分の多くが還元され、分解されるため、第２反応槽５２に流入した原水中には、殺菌有効成分がほとんど含まれないからである。
そこで、上記のような処理［α］と処理［β］とを交互に行うことで、第１反応槽５１および第２反応槽５２の内部における細菌の増殖を抑制することが好ましい。
＜イオン交換部＞
態様１の水処理装置１０および態様３の水処理装置３０においてイオン交換部１４は、還元水１５に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水１７を排出できる部位であれば特に限定されない。例えば陰イオン交換樹脂（アニオン交換樹脂）を好ましく適用することができる。イオン交換部として、その他には電気式脱塩装置を用いることもできる。
態様１の水処理装置１０および態様３の水処理装置３０においてイオン交換部１４は、還元水１５に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水１７を排出できる部位であれば特に限定されない。例えば陰イオン交換樹脂（アニオン交換樹脂）を好ましく適用することができる。イオン交換部として、その他には電気式脱塩装置を用いることもできる。
例えば飲料工場から排出される、無菌水をベースとした過酢酸、酢酸、過酸化水素を含む排水を原水として処理する場合、還元部から排出される還元水には、負電荷を帯びた酢酸イオン（ＣＨ3ＣＯＯ-）が含まれる。このような還元水を、例えばアニオン交換樹脂を用いて処理すると、無菌水に含まれる陽イオン（Ｎａ+等）とアニオン交換樹脂が陰イオンを交換したさいの水酸化物イオンから苛性ソーダを生成し、陰イオン交換処理水はアルカリ性（例えばｐＨが９〜１１程度）を示すことで、逆浸透膜表面での細菌の増殖を抑制しながら水処理するので、逆浸透膜を透過させて得られる透過水において細菌の増加と、更に細菌による逆浸透膜のファウリングを抑制することができる。
＜添加手段＞
態様２の水処理装置２０および態様３の水処理装置３０において添加手段１８は、原水２３またはイオン交換水１７へ後述するイオン体形成物質を添加できる手段であれば特に限定されない。例えば、液状のイオン体形成物質の場合、これを配管が繋がっている従来公知の貯留槽に貯留し、ポンプを稼働させることで、貯留槽内から配管を通じてイオン体形成物質を排出し、原水２３または陰イオン交換処理水１７へ添加する態様のものが挙げられる。さらに、原水２３または陰イオン交換処理水１７をタンクに貯留し、そのタンクへイオン体形成物質を添加した後、タンク内を混合することが好ましい。粉状のイオン体形成物質を用いる場合であっても、これを従来公知のホッパーに貯留し、ホッパーの下部に設置された切り出し装置からイオン体形成物質を切り出し、原水２３または陰イオン交換処理水１７へ添加することができる。
態様２の水処理装置２０および態様３の水処理装置３０において添加手段１８は、原水２３またはイオン交換水１７へ後述するイオン体形成物質を添加できる手段であれば特に限定されない。例えば、液状のイオン体形成物質の場合、これを配管が繋がっている従来公知の貯留槽に貯留し、ポンプを稼働させることで、貯留槽内から配管を通じてイオン体形成物質を排出し、原水２３または陰イオン交換処理水１７へ添加する態様のものが挙げられる。さらに、原水２３または陰イオン交換処理水１７をタンクに貯留し、そのタンクへイオン体形成物質を添加した後、タンク内を混合することが好ましい。粉状のイオン体形成物質を用いる場合であっても、これを従来公知のホッパーに貯留し、ホッパーの下部に設置された切り出し装置からイオン体形成物質を切り出し、原水２３または陰イオン交換処理水１７へ添加することができる。
原水２３または陰イオン交換処理水１７に含まれる無電荷有機物は、電荷を持たずＣ原子数が３以下の有機化合物であることが好ましい。無電荷有機物はアルデヒド基、カルボキシル基または水酸基を有する有機化合物であることがより好ましく、アルデヒド基を有する有機化合物であることがさらに好ましい。
無電荷有機物として、具体的にはホルムアルデヒド、アセトアルデヒドが例示される。無電荷有機物はホルムアルデヒドであることが好ましい。
無電荷有機物として、具体的にはホルムアルデヒド、アセトアルデヒドが例示される。無電荷有機物はホルムアルデヒドであることが好ましい。
添加手段によって添加するイオン体形成物質は、上記のような無電荷有機物と結合してイオン体を形成する。
ここでイオン体とは、水溶液中で電荷を備える化合物を意味するものとする。
イオン体形成物質としては、無機塩を用いることが好ましく、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムを用いることがより好ましく、亜硫酸ナトリウムを用いることがさらに好ましい。
ここでイオン体とは、水溶液中で電荷を備える化合物を意味するものとする。
イオン体形成物質としては、無機塩を用いることが好ましく、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムを用いることがより好ましく、亜硫酸ナトリウムを用いることがさらに好ましい。
例えば無電荷有機物がホルムアルデヒドであり、イオン体形成物質として亜硫酸ナトリウムを用いると、ホルムアルデヒドと亜硫酸ナトリウムとが結合して、ＣＨ2（ＯＨ）ＳＯ3 -を形成すると考えられる。このようなイオン体はイオン交換部や逆浸透処理部で容易に捕捉されるので原水（添加水２６、還元水１５または陰イオン交換処理水１７）中から容易に分離し、除去することができる。
また、前述のように、イオン交換部から排出された陰イオン交換処理水はアルカリ性（例えばｐＨが９〜１１程度のアルカリ性）を呈しているが、添加手段によってイオン体形成物質を添加しても、添加水２６はアルカリ性を保持するので、陰イオン交換処理水と同様に細菌は繁殖し難い。
＜逆浸透膜処理部＞
態様１、態様２および態様３の水処理装置１０、水処理装置２０および水処理装置３０において逆浸透膜処理部１６は、陰イオン交換処理水１７または添加水２６を逆浸透膜によって処理することで、透過水１９、２９、３９が得られる部位であれば特に限定されない。
逆浸透膜（ＲＯ膜）としては、例えば従来公知のものを用いることができる。
態様１、態様２および態様３の水処理装置１０、水処理装置２０および水処理装置３０において逆浸透膜処理部１６は、陰イオン交換処理水１７または添加水２６を逆浸透膜によって処理することで、透過水１９、２９、３９が得られる部位であれば特に限定されない。
逆浸透膜（ＲＯ膜）としては、例えば従来公知のものを用いることができる。
例えば飲料工場で使用される無菌水の補給水には、Ｎａ+等の陽イオン成分が存するが、これは逆浸透膜によって分離し、除去できる。また、陰イオン交換処理水中に細菌が存在したとしても、逆浸透膜によって分離し、除去できる。また、添加手段を備える態様（態様２、態様３）の場合、無電荷有機物とイオン体形成物質とが結合してなるイオン体を逆浸透処理部で捕捉して、原水（添加水２６、還元水１５または陰イオン交換処理水１７）中から容易に分離し、除去することができる。
＜実験１＞
図１に示した水処理装置１０を用いて、原水を処理した。原水は純水に過酸化水素、過酢酸等を添加したものである。原水の組成を第１表に示す。
また、還元部としては活性炭（水ｉｎｇ社製、エバダイヤＬＧ−１０ＳＣ）を充填した反応槽を用い、空間速度（ＬＶ、線速度）を１５ｍ／ｈｒ、空塔速度（ＳＶ）を１５／ｈｒとして、反応槽内へ原水を通水した。
また、イオン交換部としては強塩基性アニオン交換樹脂（Ｄｏｗｅｘ Ｍａｒａｔｈｏｎ Ａ）を搭載したアニオン塔を用い、空間速度（ＬＶ、線速度）を３０ｍ／ｈｒ、空塔速度（ＳＶ）を３０／ｈｒとして還元水を通水した。
また、逆浸透膜処理部においてＲＯ膜は日東電工社製、ＥＳ２０を用いた。また、通水圧力を０．７ＭＰａとして処理した。
図１に示した水処理装置１０を用いて、原水を処理した。原水は純水に過酸化水素、過酢酸等を添加したものである。原水の組成を第１表に示す。
また、還元部としては活性炭（水ｉｎｇ社製、エバダイヤＬＧ−１０ＳＣ）を充填した反応槽を用い、空間速度（ＬＶ、線速度）を１５ｍ／ｈｒ、空塔速度（ＳＶ）を１５／ｈｒとして、反応槽内へ原水を通水した。
また、イオン交換部としては強塩基性アニオン交換樹脂（Ｄｏｗｅｘ Ｍａｒａｔｈｏｎ Ａ）を搭載したアニオン塔を用い、空間速度（ＬＶ、線速度）を３０ｍ／ｈｒ、空塔速度（ＳＶ）を３０／ｈｒとして還元水を通水した。
また、逆浸透膜処理部においてＲＯ膜は日東電工社製、ＥＳ２０を用いた。また、通水圧力を０．７ＭＰａとして処理した。
そして、還元水、陰イオン交換処理水、透過水の各々における過酢酸濃度（ｍｇ／Ｌ）、酢酸濃度（ｍｇ／Ｌ）、Ｎａ濃度（ｍｇ／Ｌ）、生菌数（ＣＦＵ／ｍＬ）、ｐＨを測定した。
測定結果を、第１表に示す。
測定結果を、第１表に示す。
第１表に示すように細菌、殺菌有効成分、陰イオン成分および陽イオン成分が除去された透過水を得ることができた。また、全工程においてｐＨが中性の部位がないため、細菌の増殖を抑制しながら処理することができ、細菌による逆浸透膜のファウリングを抑制することができた。
＜実験２＞
図２に示した水処理装置２０を用いて、原水を処理した。原水は純水にホルムアルデヒドを０．５ｍｇ／Ｌとなるように添加したものである。
そして、ホルムアルデヒドを添加した後、さらに亜硫酸ナトリウムを１０ｐｐｍとなるように添加し、１０分間撹拌して混合した後、ＲＯ膜を用いて処理した。ＲＯ膜はＯＳＭＯＮＩＣＳ社製、ＡＧ２５２１ＴＭを用い、ＲＯ回収率は９０％とした。また、ＲＯ膜で処理する際の処理対象水の水温は３５℃であった。
図２に示した水処理装置２０を用いて、原水を処理した。原水は純水にホルムアルデヒドを０．５ｍｇ／Ｌとなるように添加したものである。
そして、ホルムアルデヒドを添加した後、さらに亜硫酸ナトリウムを１０ｐｐｍとなるように添加し、１０分間撹拌して混合した後、ＲＯ膜を用いて処理した。ＲＯ膜はＯＳＭＯＮＩＣＳ社製、ＡＧ２５２１ＴＭを用い、ＲＯ回収率は９０％とした。また、ＲＯ膜で処理する際の処理対象水の水温は３５℃であった。
そして、添加水および透過水の各々におけるホルムアルデヒドの濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定した。
測定結果を、第２表に示す。
測定結果を、第２表に示す。
第２表に示すようにホルムアルデヒドが除去された透過水を得ることができた。
１０、２０、３０ 水処理装置
１２ 還元部
１３、２３、３３ 原水
１４ イオン交換部
１５ 還元水
１６ 逆浸透処理部
１７ 陰イオン交換処理水
１８ 添加手段
１９、２９、３９ 透過水
２６ 添加水
４０ 還元装置
４１ 外筒
４２ 仕切板
４３ 第１通水路
４４ 第２通水路
４７ 空間
５０ 還元剤
５１ 第１反応槽
５２ 第２反応槽
５３、５４ 管
１２ 還元部
１３、２３、３３ 原水
１４ イオン交換部
１５ 還元水
１６ 逆浸透処理部
１７ 陰イオン交換処理水
１８ 添加手段
１９、２９、３９ 透過水
２６ 添加水
４０ 還元装置
４１ 外筒
４２ 仕切板
４３ 第１通水路
４４ 第２通水路
４７ 空間
５０ 還元剤
５１ 第１反応槽
５２ 第２反応槽
５３、５４ 管
Claims (4)
- 原水中の殺菌有効成分を還元して還元水を得る還元工程と、
前記還元水に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水を得るイオン交換工程と、
前記陰イオン交換処理水を逆浸透膜によって処理して透過水を得る逆浸透膜処理工程と、を備え、
前記還元工程が、
還元剤が内部に充填された第１反応槽および第２反応槽と、これらの槽の上端部を繋げる連通部とを備える還元装置を用い、
前記第１反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第１反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第２反応槽内に流入させ、前記第２反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第２反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［α］と、
前記第２反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第２反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第１反応槽内に流入させ、前記第１反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第１反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［β］と、の２つの処理を交互に行う、水処理方法。 - 電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、前記還元水および／または前記陰イオン交換処理水へ添加する添加工程をさらに備え、
前記逆浸透膜処理工程において、さらに前記無電荷有機物が除去された前記透過水が得られる、請求項１に記載の水処理方法。 - 原水中の殺菌有効成分を還元して還元水を排出する還元部と、
前記還元水を受け入れ、前記還元水に含まれる陰イオンを除去して、陰イオン交換処理水を排出するイオン交換部と、
前記陰イオン交換処理水を逆浸透膜によって処理して透過水を排出する逆浸透膜処理部と、を有し、
前記還元部が、
還元剤が内部に充填された第１反応槽および第２反応槽と、これらの槽の上端部を繋げる連通部とを有する還元装置であって、
前記第１反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第１反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第２反応槽内に流入させ、前記第２反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第２反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［α］と、
前記第２反応槽内へ前記原水を上向きに通水し、前記第２反応槽の上端部から流出した前記原水を、連通部を介して前記第１反応槽内に流入させ、前記第１反応槽内では前記原水を下向きに通水させて、前記第１反応槽の下部から排出させた前記還元水を得る処理［β］と、の２つの処理を交互に行うことができるように構成されている、水処理装置。 - 電荷を持たない有機化合物である無電荷有機物と結合してイオン体を形成するイオン体形成物質を、前記還元水および／または前記陰イオン交換処理水へ添加する添加手段をさらに有し、
前記逆浸透膜処理部において、さらに前記無電荷有機物が除去された前記透過水が得られる、請求項３に記載の水処理装置。
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