(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
また、
図2において、
図1と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
【0013】
本発明の除去の対象となるかび臭物質は、ジェオスミンおよび2−メチルイソボルネオール(2−MIB)の少なくとも一方である。
本発明の処理の対象となる被処理水はかび臭物質を含んでいる水である。このような被処理水としては、例えば地下水、井水、河川水、停滞水域の水などが挙げられる。停滞水域としては、例えば湖沼、貯水池などが挙げられる。特に、藍藻類等の植物プランクトンや、ストレプトマイセス属の放線菌等の微生物が繁殖し、かび臭が発生した水を処理するのに本発明は適している。
【0014】
「第1の態様」
<かび臭物質を除去可能な水処理装置>
図1に本発明の第1の態様のかび臭物質を除去可能な水処理装置の一例を示す。
図1に示すかび臭物質を除去可能な水処理装置1は、上流側から順に、停滞水域などから被処理水Wを汲み上げる揚水手段10と、被処理水Wを一旦、貯留する貯留槽20と、被処理水Wと環状化合物とを混合する混合手段30と、環状化合物を混合した被処理水Wとイオン交換体とを接触させるイオン交換処理手段40と、処理された被処理水(以下、「処理水」ともいう。)を貯留する処理水槽50とを具備する。
【0015】
揚水手段10は、停滞水域などの被処理水が存在する領域から被処理水Wを汲み上げるものであり、被処理水Wを汲み上げる揚水ポンプ11と、揚水管12とを備える。
この例の揚水管12の一端は揚水ポンプ11に接続され、他端は貯留槽20に接続されている。
【0016】
貯留槽20は、被処理水Wを一旦、貯留するものである。被処理水Wは、揚水管12を通過して貯留槽20に貯留される。
貯留槽20に貯留された被処理水Wは、第1の通水管21を通過してイオン交換処理手段40へ供給される。
【0017】
第1の通水管21には、被処理水Wと環状化合物とを混合する混合手段30が接続されている。
混合手段30は、環状化合物を収容する捕捉剤溶解槽31と、環状化合物を第1の通水管21に供給する捕捉剤供給管32とを備える。本実施形態においては、捕捉剤供給管32は第1の通水管21の途中で合流しており、第1の通水管21中で被処理水Wに環状化合物が供給され、被処理水Wと環状化合物とが混合されるようになっている。
【0018】
環状化合物としては、ジェオスミンおよび2−MIBの少なくとも一方と包接化合物を形成し得る化合物を用いる。このような化合物としては、シクロデキストリン、カリックスアレーンおよびこれらの派生物からなる群より選ばれる1種以上が好ましい。
シクロデキストリンは、シャルディンガーデキストリンとも呼ばれ、D−グルコース分子がα1→4結合で環状構造を形成したものである。シクロデキストリンとしては、重合度6のα−シクロデキストリン、重合度7のβ−シクロデキストリン、重合度8のγ−シクロデキストリンなどが挙げられる。
シクロデキストリンおよびその派生物としては市販品を用いることができ、例えば東京化成工業株式会社製の「アミノ−デオキシ−β−シクロデキストリン」;フナコシ株式会社製の「スルホブトキシ−β−シクロデキストリン」;カルボキシメチル−β−シクロデキストリン(Cas No.:218269−34−2)などが挙げられる。
一方、カリックスアレーンは、フェノール誘導体の2,6位がメチレン結合、エーテル結合、スルフィド結合、スルホン結合等の架橋鎖を介して複数個結合した環状オリゴマーである。
【0019】
シクロデキストリン、カリックスアレーンおよびこれらの派生物は環状構造を有し、その空孔の中に他の原子や分子を包む化合物であり、かび臭物質を包接・捕捉する役割を果たす。例えばカリックスアレーンおよびその派生物は、環状化合物の内孔径からかび臭物質と1:1または2:1の包接錯体を形成することで、かび臭物質を捕捉すると考えられる。よって、被処理水中での環状化合物のモル濃度が、かび臭物質のモル濃度に対して当量以上となるように、被処理水Wと環状化合物とを混合することが好ましい。
【0020】
また、シクロデキストリン、カリックスアレーンおよびこれらの派生物は、他の環状化合物に比べて化学修飾によりアニオン性基(例えばスルホン酸基、カルボキシ基、ホスホン酸基等)またはカチオン性基(例えばアンモニウム基、アミノ基等)を化学導入しやすく、かび臭物質をより包接しやすくなる。
中でも、カリックスアレーンおよびその派生物は硫酸との反応により、アニオン性基であるスルホン酸基を容易に導入でき、精製も容易であり、安価に入手できる点で好ましい。
アニオン性基を導入された環状化合物は負電荷を有し、カチオン性基を導入された環状化合物は正電荷を有する。
【0021】
シクロデキストリン、カリックスアレーンおよびこれらの派生物の繰り返し単位数は特に制限されない。
また、シクロデキストリン、カリックスアレーンおよびこれらの派生物としては、メチレン結合、スルフィド結合、スルホン結合、エーテル結合等による架橋部分を有するものが挙げられるが、これらに制限されない。以下に一例を示す。
【0022】
負電荷を有する環状化合物としては、例えば4−スルホカリックス[4]アレーン、4−スルホカリックス[6]アレーン、4−スルホカリックス[8]アレーン、4−スルホチアカリックス[4]アレーン、4−カルボキシメチルカリックス[4]アレーン、カルボキシメチル−β−シクロデキストリンなどが挙げられる。
正電荷を有する環状化合物としては、例えばジメチルアミノメチルカリックス[4]アレーン、トリメチルアンモニウムメチルカリックス[4]アレーン、アミノ−デオキシ−α−シクロデキストリン、アミノ−デオキシ−β−シクロデキストリン、アミノ−デオキシ−γ−シクロデキストリンなどが挙げられる。
【0023】
イオン交換処理手段40は、環状化合物を混合した被処理水Wとイオン交換体とを接触させるものである。
本実施形態のイオン交換処理手段40は、イオン交換体が充填されたイオン交換体塔41を備える。イオン交換体塔41には、イオン交換体の流出を防止するフィルター42が設置されている。
イオン交換体塔41の上部には第1の通水管21が接続されている。
【0024】
イオン交換体塔41には、イオン交換体が固定床または流動床を形成するように充填されている。
イオン交換体は、骨格ポリマー(樹脂母体)の表面および内部に、骨格ポリマーに化学結合されたイオン交換基(固定イオン)を有する。このイオン交換基によりかび臭物質を包接した環状化合物(すなわち、包接化合物)が吸着され、被処理水Wからかび臭物質を除去することができる。
骨格ポリマーとしては、スチレン系、(メタ)アクリル系、(メタ)アクリルアミド系、セルロース系などのポリマーが挙げられる。これらの中でも、耐有機汚染性の観点から、親水性ポリマーである(メタ)アクリル系、(メタ)アクリルアミド系ポリマーが好ましく、コスト面からスチレン系ポリマーが好ましい。
【0025】
イオン交換体としては、陰イオン交換体、および陽イオン交換体が挙げられる。
被処理水Wと負電荷を有する環状化合物とを混合する場合は、イオン交換体として陰イオン交換体を用いることが好ましい。被処理水Wと正電荷を有する環状化合物とを混合する場合は、イオン交換体として陽イオン交換体を用いることが好ましい。
【0026】
陰イオン交換体は弱塩基性でも強塩基性でもよいが、かび臭物質を包接した環状化合物が吸着されやすい点で強塩基性陰イオン交換体が好ましい。
ここで、「強塩基性陰イオン交換体」とは、イオン交換基としてアルカリ性でも解離状態にある四級アンモニウム基を有する陰イオン交換体のことである。
【0027】
強塩基性陰イオン交換体として種々のイオン交換基を有するものが挙げられる。イオン交換基としては、例えば、トリメチルアンモニウム基、トリエチルアンモニウム基、トリプロピルアンモニウム基、トリブチルアンモニウム基、ヒドロキシエチルジメチルアンモニウム基、ジヒドロキシエチルメチルアンモニウム基等が挙げられる。これらの中でも、静的交換容量の最大化、イオン交換基の熱的安定性に劣ることによる溶出に伴う有機物量の増加やイオン交換基に由来する臭気の発生、長期間の使用によるイオン交換基の脱落やイオン交換基の分解に伴うホルムアルデヒドの発生の観点から、イオン交換基としてはトリメチルアンモニウム基が好ましい。
【0028】
陰イオン交換体としては、陰イオン交換樹脂、陰イオン交換繊維などが挙げられる。
陰イオン交換樹脂の粒子径は、樹脂の圧力損失の上昇を抑制する観点から大きい方が好ましい。陰イオン交換樹脂の平均粒子径は、100μm以上が好ましく、より好ましくは200μm以上であり、さらに好ましくは300μm以上である。
一方、吸着帯長を最小化し貫流交換容量を最大化する観点から、陰イオン交換樹脂の粒子径は小さい方が好ましい。陰イオン交換樹脂の平均粒子径は、800μm以下が好ましく、より好ましくは700μm以下であり、さらに好ましくは600μm以下であり、特に好ましくは500μm以下である。
陰イオン交換樹脂は、粒度分布を有する樹脂でも、粒子径が揃っている均一粒子径の樹脂でもよい。また、陰イオン交換樹脂は、ゲル型でもポーラス型でもよい。ただし、ゲル型の陰イオン交換樹脂を用いる場合、陰イオン交換樹脂に吸着される包接化合物の分子量が比較的大きいため、ゲル型の陰イオン交換樹脂の架橋度は低い方が好ましい。具体的には、ゲル型の陰イオン交換樹脂の架橋度は10%以下が好ましく、6%以下がより好ましい。一方、ポーラス型の陰イオン交換樹脂を用いる場合、シクロデキストリン、カリックスアレーンおよびこれらの派生物が内部に拡散できる細孔径を有することが好ましい。
陰イオン交換樹脂として強塩基性陰イオン交換樹脂を用いる場合、強塩基性陰イオン交換樹脂はI型でもII型でもよい。
【0029】
陰イオン交換樹脂としては市販品を用いることができ、例えばザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製のアンバーライト「IRA402」、「IRA901」、「XT5007」、「IRA958」、「IRA458」や、ダウエックスマラソン「A」、「A2」、「SBR」、「MSA」、「MSA−1」、「C」、「C−1」や、デュオライト「A132」;ピュロライト株式会社製のピュロファイン「PFA850」;ランクセス社製のレバチット「MP500」、「M500」、「MP504」、「A8071」;イオン・エクスチェンジ・インディア社製の「インディオンA930」;杭州争光樹脂有限公司製の「争光ZGD730」;三菱ケミカル株式会社製のダイヤイオン「SA10A」、「SA12A」、「SA20A」、「PA308」や、リライト「JA800」、「JA810」などが好適である。
【0030】
陰イオン交換繊維を構成する繊維としては、短繊維でも長繊維でもよい。陰イオン交換繊維はグラフト重合タイプであってもよい。
陰イオン交換繊維の平均繊維径は、1μm以上が好ましく、より好ましくは10μm以上である。また、陰イオン交換繊維の平均繊維径は、1mm以下が好ましく、より好ましくは500μm以下であり、さらに好ましくは100μm以下であり、特に好ましくは50μm以下である。
陰イオン交換繊維としては市販品を用いることができ、例えば株式会社ニチビ製の「IEF−SA」などが好適である。
【0031】
陽イオン交換体は弱酸性でも強酸性でもよいが、かび臭物質を包接した環状化合物が吸着しやすい点で強酸性陽イオン交換体が好ましい。
ここで、「強酸性陽イオン交換体」とは、イオン交換基としてスルホン酸基を有する陽イオン交換体のことである。
【0032】
陽イオン交換体としては、陽イオン交換樹脂、陽イオン交換繊維などが挙げられる。
陽イオン交換樹脂としては市販品を用いることができ、例えばザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製のアンバージェット「1200」やアンバーライト「IR120B」、「IR112」や、ダウエックス「MSC−1」、「HCR」;ランクセス社製のレバチット「SP112」、「S100」;三菱ケミカル株式会社製のダイヤイオン「SK1B」、「SK104」、「PK208」、「PK212」などが好適である。
【0033】
陽イオン交換繊維を構成する繊維としは、短繊維でも、長繊維でもよい。陽イオン交換繊維はグラフト重合タイプであってもよい。
陽イオン交換繊維の平均繊維径は、1μm以上が好ましく、より好ましくは10μm以上である。また、陽イオン交換繊維の平均繊維径は、1mm以下が好ましく、より好ましくは500μm以下であり、さらに好ましくは100μm以下であり、特に好ましくは50μm以下である。
陽イオン交換繊維としては、市販品を用いることができ、例えば株式会社ニチビ製の「IEF−SC」などが好適である。
【0034】
この例のイオン交換処理手段40には、イオン交換体を再生する再生設備60が設けられている。
再生設備60は、再生剤をイオン交換処理手段40のイオン交換体塔41に供給する再生剤供給管61と、イオン交換体塔41から再生剤を排出する再生剤排出管62と、再生剤を収容する再生剤収容タンク63とを備える。本実施形態においては、再生剤供給管61の一端は再生剤収容タンク63に接続され、他端はイオン交換体塔41の上部に接続されている。一方、再生剤排出管62の一端はイオン交換体塔41の下部に接続されている。
【0035】
再生剤としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、水酸化ナトリウム、臭化ナトリウム、硫酸、塩酸、海水等の水溶液が挙げられる。これらの中でも、1段再生で陰イオン交換体の対イオンが塩化物イオンとなることから、塩化ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液が好適である。再生剤として硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、臭化ナトリウム、硫酸アンモニウム等の再生剤の水溶液を用いた場合、陰イオン交換体の対イオンが硫酸イオン、水酸化物イオンまたは臭化物イオンとなるため、塩化物イオン形に変換するために、塩化ナトリウム水溶液や塩化カリウム水溶液を用いて二段再生してもよい。
【0036】
イオン交換処理手段40を通過した被処理水Wは、イオン交換体塔41の下端から排出され、第2の通水管43を通過して処理水槽50に貯留される。第2の通水管43の一端はイオン交換体塔41の下部に接続され、他端は処理水槽50に接続されている。
処理水槽50には、処理水を受水槽(図示略)へ供給する第1の処理水供給管51が接続されている。
また、処理水槽50には、処理水ポンプ52を備えた第2の処理水供給管53が接続されている。第2の処理水供給管53は再生剤供給管61に合流している。
【0037】
<かび臭物質の除去方法>
以下、
図1に示すかび臭物質を除去可能な水処理装置1を用いた被処理水からのかび臭物質の除去方法の一例について説明する。
まず、揚水ポンプ11を作動させて停滞水域などから被処理水Wを汲み上げる。汲み上げられた被処理水Wは揚水管12を通って貯留槽20に供給され、一旦貯留される。
【0038】
貯留槽20に貯留された被処理水Wは、第1の通水管21を通ってイオン交換処理手段40に供給される。被処理水Wが第1の通水管21を通過する際に、第1の通水管21と捕捉剤供給管32との合流点において、被処理水Wと環状化合物とが混合される(混合工程)。
被処理水Wと環状化合物との混合割合は、被処理水W中に含まれるかび臭物質の濃度に応じて決定される。具体的には、被処理水中での環状化合物のモル濃度が、かび臭物質のモル濃度に対して当量以上となるように、被処理水Wと環状化合物とを混合することが好ましい。被処理水Wに対する環状化合物の割合が多くなるほどかび臭物質を包接しやすくなるが、一方でイオン交換体の処理量が増えて吸着飽和に達しやすくなる傾向にある。イオン交換体のライフやコスト、被処理水W中の有機物の含有量を考慮し、被処理水Wの1Lに対して、環状化合物の濃度が1ppm以下となるように、被処理水Wと環状化合物とを混合することが好ましく、より好ましくは100ppb以下であり、さらに好ましくは10ppb以下であり、特に好ましくは1ppb以下である。
【0039】
環状化合物が混合された被処理水Wはイオン交換処理手段40に供給される。被処理水Wは下向流にてイオン交換処理手段40のイオン交換体塔41を通過し、この間にイオン交換体と接触する(イオン交換処理工程)。
被処理水Wがイオン交換体と接触することで、かび臭物質を包接した環状化合物が陰イオン交換体に吸着され、その結果、かび臭物質が被処理水Wから除去される。
【0040】
イオン交換体塔41に通水される被処理水Wの通液速度は水質によって異なるが、例えば空間速度(SV)で1〜200hr
−1が好ましく、5〜100hr
−1がより好ましく、10〜50hr
−1がさらに好ましい。通液速度が小さいと、イオン交換体塔41へのイオン交換体の充填量が増える。一方、通液速度が大きいと、吸着帯長が長くなり、交換基の利用効率が低下する。
また、イオン交換体塔41に通水される被処理水Wの通液温度は4〜70℃が好ましく、5〜50℃がより好ましく、10〜35℃がさらに好ましい。通液温度が低いとイオン交換体内での拡散速度が小さくなり、処理量が低下する。一方、通液温度が高いとイオン交換体が分解したり、溶出量が増加して劣化したりする。
【0041】
イオン交換処理手段40を通過した被処理水Wは処理水として第2の通水管43を通って処理水槽50に供給され、一旦貯留される。そして、第1の処理水供給管51を通って受水槽(図示略)へ供給される。
【0042】
被処理水Wを連続的に処理するに際して、イオン交換体塔41に充填されたイオン交換体を定期的に再生することが好ましい(再生工程)。
イオン交換体を再生する場合、まず、揚水ポンプ11を停止する。次いで、再生剤収容タンク63から再生剤供給管61へ再生剤を供給する。再生剤は再生剤供給管61を通ってイオン交換体塔41へと供給される。イオン交換体塔41へ供給された再生剤は、下向流にてイオン交換体塔41を通過し、イオン交換体塔41の下部から排出され、再生剤排出管62を通って系外へ排出される。
【0043】
再生剤収容タンク63に収容された再生剤は比較的濃度が高いため、希釈してからイオン交換体塔41へ供給することが好ましい。再生剤の希釈には、処理水、または状況によっては原水を用いることが好ましい。
処理水を用いて再生剤を希釈する場合は、処理水ポンプ52を作動させ、処理水槽50に貯留された処理水を第2の処理水供給管53へ送液する。処理水は第2の処理水供給管53を通り、再生剤供給管61へと供給され、再生剤供給管61中で再生剤は処理水により希釈される。
イオン交換体塔41を通過する再生剤の濃度は、再生剤の総質量に対して2〜25質量%が好ましく、2〜20質量%がより好ましく、4〜20質量%がさらに好ましく、7〜15質量%が特に好ましい。
【0044】
イオン交換体塔41への再生剤の通水量は、イオン交換体塔41に充填されたイオン交換体1Lに対して、再生剤の投入量は50〜1000gとなる範囲が好ましい。例えば、イオン交換体1Lに対して濃度10質量%の塩化ナトリウム水溶液500mLをイオン交換体塔41に通液した場合、再生剤の投入量は50g/L−樹脂となり、再生剤の再生レベル50gと呼ばれている。
【0045】
なお、イオン交換体に有機物が吸着している場合には、再生剤としてメタノール、エタノール等の水溶性アルコール類、またはその水溶液もしくはその電解質溶液を用いてもよい。
回生操作を行ってもイオン交換体の機能が回復しない場合は、イオン交換体を入れ替える。
【0046】
<作用効果>
以上説明した本発明の第1の態様のかび臭物質を除去可能な水処理装置、および該かび臭物質を除去可能な水処理装置を用いたかび臭物質の除去方法によれば、上述した特定の環状化合物と被処理水とを混合することにより、被処理水中に含まれるかび臭物質が環状化合物によって補足される。さらに、環状化合物を混合した被処理水とイオン交換体とを接触させることにより、かび臭物質を包接した環状化合物がイオン交換体に吸着され、被処理水からかび臭物質が除去される。
このように本発明によれば、被処理水と環状化合物との混合、および環状化合物が混合された被処理水とイオン交換体との接触という低コストかつ簡便な方法で、被処理水からかび臭物質を除去できる。
【0047】
<他の形態>
図1に示すかび臭物質を除去可能な水処理装置1では、第1の通水管21の他端がイオン交換体塔41の上部に接続され、第2の通水管43の一端はイオン交換体塔41の下部に接続されているが、第1の通水管21の他端はイオン交換体塔41の下部に接続され、かつ第2の通水管43の一端はイオン交換体塔41の上部に接続されていてもよい。この場合、被処理水Wは上向流にてイオン交換体塔41を通過する。また、イオン交換体塔41を横向きに設置し、被処理水Wを横向流で通水してもよい。ただし、被処理水Wの縦拡散による吸着帯長の増加、その結果による処理量の低下、プロセスの簡素化の観点から、被処理水Wを下向流でイオン交換体塔41に通水させるのが好ましい。
【0048】
また、
図1に示すかび臭物質を除去可能な水処理装置1では、第1の通水管21中で環状化合物と被処理水Wとを混合しているが、環状化合物と被処理水Wとを貯留槽20で混合しても、イオン交換体塔41で混合してもよい。すなわち、
図1では捕捉剤供給管32が第1の通水管21に接続されているが、捕捉剤供給管32を貯留槽20に接続しても、イオン交換体塔41の上部に接続してもよい。
【0049】
図1に示すイオン交換処理手段40は再生設備60を備えており、イオン交換体をその場で再生することが可能とされている。例えばイオン交換体塔41を新品の陰イオン交換体が充填されたものに交換し、使用済みのイオン交換体塔41を別の場所に移動させた後に、イオン交換体の再生処理を行ってもよい。この場合、再生設備60の設置を省くことができる。
【0050】
また、イオン交換処理手段40の上流に、ろ過砂、ろ過砂利、マンガン砂、二酸化マンガン粒等の砂が充填された砂ろ過塔(図示略)を設置してもよい。被処理水に鉄やマンガンが含まれている場合、砂ろ過塔により鉄およびマンガンが除去される。被処理水を砂ろ過塔に供給する前に、被処理水にポリ塩化アルミニウム(PAC)、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、有機高分子凝集剤、有機凝結剤等の凝集剤を添加しておくことが好ましい。
なお、被処理水中に鉄(II)イオンが多く含まれている場合には、砂ろ過塔で被処理水を処理する前に、被処理水に空気をバブリングまたは圧入して鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに空気酸化してもよい。あるいは次亜塩素酸ナトリウムによる酸化により鉄(III)イオンを沈殿させてもよい。
【0051】
また、イオン交換処理手段40と処理水槽50との間に膜分離手段(図示略)を設置してもよい。被処理水に細菌や懸濁物質が含まれている場合、膜分離手段により細菌および懸濁物質が除去される。
膜分離手段としては特に制限されないが、公知の分離膜(ろ過膜)を備えた公知の膜モジュールが挙げられる。分離膜の種類としては、精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)が好ましい。
【0052】
さらに、第1の態様では、被処理水Wを一旦、貯留槽20に貯留しているが、被処理水Wを直接、イオン交換処理手段40に供給してもよい。この場合、揚水管12が第1の通水管21を兼ねることとなるため、揚水管12に混合手段30が接続される。
【0053】
「第2の態様」
<かび臭物質を除去可能な水処理装置>
図2に本発明の第2の態様のかび臭物質を除去可能な水処理装置の一例を示す。
図2に示すかび臭物質を除去可能な水処理装置2は、上流側から順に、停滞水域などから被処理水Wを汲み上げる揚水手段10と、被処理水Wを一旦、貯留する貯留槽20と、被処理水Wと活性炭とを接触させる活性炭処理手段70と、被処理水Wと環状化合物とを混合する混合手段30と、環状化合物を混合した被処理水Wとイオン交換体とを接触させるイオン交換処理手段40と、処理水を貯留する処理水槽50とを具備する。
【0054】
第1の態様では
図1に示すように貯留槽20とイオン交換処理手段40との間に活性炭処理手段が設けられていない。すなわち、第1の態様において、混合手段30は活性炭処理していない被処理水Wと環状化合物とを混合する手段であり、イオン交換処理手段40は環状化合物を混合した、活性炭処理していない被処理水Wとイオン交換体とを接触させる手段である。
対して、第2の態様では
図2に示すように貯留槽20とイオン交換処理手段40との間に活性炭処理手段70が設けられている。また、混合手段30は後述する第3の通水管72に接続されている。これらの点で、第2の態様のかび臭物質を除去可能な水処理装置2は第1の態様のかび臭物質を除去可能な水処理装置1と異なる。それ以外の点は第1の態様のかび臭物質を除去可能な水処理装置1と同様であり、好ましい態様も同様である。
【0055】
活性炭処理手段70は、被処理水Wと活性炭とを接触させるものである。
本実施形態の活性炭処理手段70は、活性炭が充填された活性炭吸着塔71を備える。
活性炭吸着塔71の上部には第1の通水管21が接続されている。
【0056】
活性炭処理手段70を通過した被処理水Wは、活性炭吸着塔71の下端から排出され、第3の通水管72を通過してイオン交換処理手段40に供給される。第3の通水管72の一端は活性炭吸着塔71の下部に接続され、他端はイオン交換体塔41の上部に接続されている。
第3の通水管72には、被処理水Wと環状化合物とを混合する混合手段30が接続されている。本実施形態においては、捕捉剤供給管32は第3の通水管72の途中で合流しており、第3の通水管72中で被処理水Wに環状化合物が供給され、被処理水Wと環状化合物とが混合されるようになっている。
【0057】
<かび臭物質の除去方法>
以下、
図2に示すかび臭物質を除去可能な水処理装置2を用いた被処理水からのかび臭物質の除去方法の一例について説明する。
まず、揚水ポンプ11を作動させて停滞水域などから被処理水Wを汲み上げる。汲み上げられた被処理水Wは揚水管12を通って貯留槽20に供給され、一旦貯留される。
【0058】
貯留槽20に貯留された被処理水Wは、第1の通水管21を通って活性炭処理手段70に供給される。被処理水Wは、下向流にて活性炭処理手段70の活性炭吸着塔71を通過し、この間に活性炭と接触する(活性炭処理工程)。
かび臭物質中には、トリハロメタンが含まれている場合がある。被処理水Wが活性炭と接触することで、かび臭物質中にトリハロメタンが含まれている場合は、トリハロメタンが除去される。
【0059】
活性炭処理手段70を通過した被処理水Wは、第3の通水管72を通ってイオン交換処理手段40に供給される。被処理水Wが第3の通水管72を通過する際に、第3の通水管72と捕捉剤供給管32との合流点において、被処理水Wと環状化合物とが混合される(混合工程)。
環状化合物が混合された被処理水Wはイオン交換処理手段40に供給され、イオン交換処理手段40のイオン交換体塔41を通過し、この間にイオン交換体と接触する(イオン交換処理工程)。
被処理水Wがイオン交換体と接触することで、かび臭物質を包接した環状化合物が陰イオン交換体に吸着され、その結果、かび臭物質が被処理水Wから除去される。
【0060】
イオン交換処理手段40を通過した被処理水Wは処理水として第2の通水管43を通って処理水槽50に供給され、一旦貯留される。そして、第1の処理水供給管51を通って受水槽(図示略)へ供給される。
【0061】
被処理水Wと環状化合物との混合割合、イオン交換体塔41に通水される被処理水Wの通液速度および通液温度、イオン交換体の再生については、第1の態様と同様であるため、説明を省略する。
なお、第1の態様における混合工程は活性炭処理していない被処理水と環状化合物とを混合する工程であり、イオン交換処理工程は環状化合物を混合した、活性炭処理していない被処理水とイオン交換体とを接触させる工程である。
【0062】
<作用効果>
以上説明した本発明の第2の態様のかび臭物質を除去可能な水処理装置、および該かび臭物質を除去可能な水処理装置を用いたかび臭物質の除去方法によれば、上述した特定の環状化合物と被処理水とを混合することにより、被処理水中に含まれるかび臭物質が環状化合物によって補足される。さらに、環状化合物を混合した被処理水とイオン交換体とを接触させることにより、かび臭物質を包接した環状化合物がイオン交換体に吸着され、被処理水からかび臭物質が除去される。
このように本発明によれば、被処理水と環状化合物との混合、および環状化合物が混合された被処理水とイオン交換体との接触という低コストかつ簡便な方法で、被処理水からかび臭物質を除去できる。
【0063】
しかも、第2の態様では、イオン交換処理手段の上流に活性炭処理手段が設けられており、イオン交換処理工程の前に活性炭処理工程を行うので、かび臭物質中にトリハロメタンが含まれている場合は、トリハロメタンも除去できる。
【0064】
<他の形態>
図2に示すかび臭物質を除去可能な水処理装置2ではイオン交換処理手段40が活性炭処理手段70の下流に設けられているが、イオン交換処理手段40および活性炭処理手段70が1つの処理手段として構成されていてもよい。すなわち、イオン交換体および活性炭が1つの塔に充填されていてもよい。具体的には、
図2において、イオン交換体が活性炭吸着塔71に充填されていても、活性炭がイオン交換体塔41に充填されていてもよい。このような状態を混床ともいう。これに対して、
図2に示すように、イオン交換体と活性炭とが別々の塔に充填されている状態をそれぞれ単床ともいう。イオン交換体と活性炭との混床状態の場合、イオン交換処理工程と活性炭処理工程が同時に行われる。
【0065】
また、
図2に示すかび臭物質を除去可能な水処理装置2では、第3の通水管72の他端がイオン交換体塔41の上部に接続され、第2の通水管43の一端はイオン交換体塔41の下部に接続されているが、第3の通水管72の他端はイオン交換体塔41の下部に接続され、かつ第2の通水管43の一端はイオン交換体塔41の上部に接続されていてもよい。この場合、被処理水Wは上向流にてイオン交換体塔41を通過する。また、イオン交換体塔41を横向きに設置し、被処理水Wを横向流で通水してもよい。ただし、被処理水Wの縦拡散による吸着帯長の増加、その結果による処理量の低下、プロセスの簡素化の観点から、被処理水W下向流でイオン交換体塔41に通水させるのが好ましい。
【0066】
また、
図2に示すかび臭物質を除去可能な水処理装置2では、第3の通水管72中で環状化合物と被処理水Wとを混合しているが、環状化合物と被処理水Wとを貯留槽20で混合しても、第1の通水管21で混合しても、イオン交換体塔41で混合してもよい。すなわち、
図2では捕捉剤供給管32が第3の通水管72に接続されているが、捕捉剤供給管32を貯留槽20に接続しても、第1の通水管21に接続しても、イオン交換体塔41の上部に接続してもよい。
【0067】
図2に示すイオン交換処理手段40は再生設備60を備えており、イオン交換体をその場で再生することが可能とされている。例えばイオン交換体塔41を新品の陰イオン交換体が充填されたものに交換し、使用済みのイオン交換体塔41を別の場所に移動させた後に、イオン交換体の再生処理を行ってもよい。この場合、再生設備60の設置を省くことができる。
【0068】
また、活性炭処理手段70の上流に、被処理水に次亜塩素酸塩を添加する酸添加手段(図示略)を設け、活性炭処理工程に先立ち被処理水に次亜塩素酸塩を添加してもよい。被処理水に次亜塩素酸塩を添加することで、被処理水が殺菌される。
次亜塩素酸塩としては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウムなどが挙げられる。これらの中でも、価格や流通性の観点から、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。
なお、被処理水に有機物が含まれている場合、この有機物と次亜塩素酸塩とが反応してトリハロメタン等の消毒副生成物が生成する場合がある。しかし、トリハロメタンが生成しても、後段の活性炭処理手段によって、トリハロメタンは活性炭に吸着され、被処理水から除去される。また、被処理水中の未反応の有機物や次亜塩素酸塩も活性炭に吸着されるので、被処理水から除去される。
【0069】
また、活性炭処理手段70の上流に、ろ過砂、ろ過砂利、マンガン砂、二酸化マンガン粒等の砂が充填された砂ろ過塔(図示略)を設置してもよい。被処理水に鉄やマンガンが含まれている場合、砂ろ過塔により鉄およびマンガンが除去される。被処理水を砂ろ過塔に供給する前に、被処理水にポリ塩化アルミニウム(PAC)、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、有機高分子凝集剤、有機凝結剤等の凝集剤を添加しておくことが好ましい。
活性炭処理工程に先立ち被処理水に次亜塩素酸塩を添加する場合は、次亜塩素酸塩を添加する酸添加手段の下流に砂ろ過塔を設置するのが好ましい。すなわち、砂ろ過塔は、酸添加手段と活性炭処理手段70との間に設置するのが好ましい。
なお、被処理水中に鉄(II)イオンが多く含まれている場合には、砂ろ過塔で被処理水を処理する前に、被処理水に空気をバブリングまたは圧入して鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに空気酸化してもよい。あるいは次亜塩素酸ナトリウムによる酸化により鉄(III)イオンを沈殿させてもよい。
【0070】
また、イオン交換処理手段40と処理水槽50との間に膜分離手段(図示略)を設置してもよい。被処理水に細菌や懸濁物質が含まれている場合、膜分離手段により細菌および懸濁物質が除去される。
膜分離手段としては特に制限されないが、公知の分離膜(ろ過膜)を備えた公知の膜モジュールが挙げられる。分離膜の種類としては、精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)が好ましい。
【0071】
さらに、第1の態様では、被処理水Wを一旦、貯留槽20に貯留しているが、被処理水Wを直接、活性炭処理手段70に供給してもよい。この場合、揚水管12が第1の通水管21を兼ねることとなる。
【実施例】
【0072】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0073】
「実施例1」
ジェオスミンおよび2−MIBをそれぞれ100ppm含む標準原液(関東化学株式会社製、「ジェオスミン・2−メチルイソボルネオール標準原液」)を、HPLC用メタノールで希釈し、さらに超純水で希釈して、ジェオスミンおよび2−MIBの濃度がそれぞれ50ppbである水溶液を500mL調製した。この水溶液を被処理水として用いた。
別途、4−スルホチアカリックス[4]アレーンナトリウム塩(東京化成工業株式会社製)を0.5ppm含む水溶液を500mL調製した。この水溶液を捕捉剤溶液として用いた。
【0074】
イオン交換体として、強塩基性陰イオン交換樹脂(三菱ケミカル株式会社製、「リライト JA810」、ポーラス様樹脂)10mLを内径13mm、高さ50cmのガラス製カラムに水スラリー状態で充填し、超純水を空間速度SV20hr
−1、イオン交換体の体積に対する通水量40BVの条件で通水し、陰イオン交換体を洗浄した。
次いで、カラム内を超純水で満たした後、被処理水および捕捉剤溶液をHPLC用ポンプで1.0mL/分の条件で通水し、被処理水を処理した。
通水開始から1時間経過後にカラムの出口から排出された処理水を採取し、以下の測定条件によりヘッドスペースガスクロマトグラフ/質量分析装置(HS/GC/MS)で分析し、処理水中のジェオスミンおよび2−MIBの濃度を測定した。結果を表1に示す。なお、検出下限は10pptであった。
【0075】
<HS/GC/MS分析条件>
・HS装置:Agilent Technologies社製の「Agilent G1888」。
・GC装置:Agilent Technologies社製の「Agilent 5975C GC−MS」。
・サンプル試料:処理水10mLに塩化ナトリウム1.0gを添加し、40℃に加温した。
・昇温条件:50℃(5分保持)〜250℃(10分保持)、昇温速度10℃/分。
・分析時間:35分。
・分析カラム:Agilent Technologies社製の「Agilent DB−5MS」(30m×0.25mmID、膜厚0.25μm)。
・キャリアガス:He。
・気化室温度:200℃。
・スプリット比:2/1。
・注入量:1.00μL。
【0076】
「実施例2」
イオン交換体として、強塩基性陰イオン交換樹脂(三菱ケミカル株式会社製、「ダイヤイオン PA308」)を用いた以外は、実施例1と同様にして被処理水を処理し、処理水中のジェオスミンおよび2−MIBの濃度を測定した。結果を表1に示す。
【0077】
【表1】
【0078】
表1の結果から明らかなように、各実施例の場合、処理水からジェオスミンおよび2−MIBは検出されなかった。