特許 6871796 水処理装置及び水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6871796

(24)【登録日】2021年4月20日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】水処理装置及び水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/42 20060101AFI20210426BHJP

   C02F 1/76 20060101ALI20210426BHJP

   B01D 61/04 20060101ALI20210426BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20210426BHJP

   B01J 39/04 20170101ALI20210426BHJP

   B01J 39/18 20170101ALI20210426BHJP

   B01J 49/06 20170101ALI20210426BHJP

   C02F 1/50 20060101ALI20210426BHJP

   C02F 9/02 20060101ALI20210426BHJP

   C02F 9/04 20060101ALI20210426BHJP

   B01D 65/02 20060101ALI20210426BHJP

   C02F 1/74 20060101ALI20210426BHJP

   C02F 9/08 20060101ALI20210426BHJP

   C02F 1/64 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/42 A

   C02F1/76 A

   B01D61/04

   C02F1/44 A

   C02F1/44 D

   B01J39/04

   B01J39/18

   B01J49/06

   C02F1/42 B

   C02F1/50 510A

   C02F1/50 520B

   C02F1/50 531P

   C02F1/50 560D

   C02F1/50 560E

   C02F1/50 560Z

   C02F9/02

   C02F9/04

   B01D65/02

   C02F1/74 Z

   C02F1/50 531M

   C02F9/08

   C02F1/64 A

【請求項の数】14

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-84700(P2017-84700)

(22)【出願日】2017年4月21日

(65)【公開番号】特開2018-176141(P2018-176141A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2020年3月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】593145766

【氏名又は名称】美浜株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(72)【発明者】

【氏名】伊東 護

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１９２３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０５２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１８３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１２９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２５４４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３４２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４７８４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４２− １／４４

Ｃ０２Ｆ ９／００− ９／１４

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地下水を浄化するための水処理装置であって、
逆浸透装置と、該逆浸透装置の後段に軟水装置とを備え、
前記逆浸透装置は、前記地下水を逆浸透処理するための逆浸透膜を有し、
前記軟水装置は、前記逆浸透装置で処理された地下水をイオン交換処理するためのイオン交換樹脂を備えたものであり、
前記水処理装置は、さらに、前記逆浸透装置の前段に前記地下水から鉄を除去するための除鉄装置を備え、
該除鉄装置は、前記地下水にエアーを供給して鉄を酸化させるためのエアー供給手段と、該エアーが供給された地下水を収容する除鉄用タンクと、該除鉄用タンク内に備えられた除鉄用濾過材とからなるものであることを特徴とする水処理装置。

【請求項2】

前記水処理装置は、前記逆浸透膜を洗浄するための洗浄機構を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。

【請求項3】

前記水処理装置は、前記軟水装置で処理された地下水を用いて前記イオン交換樹脂を再生させるための再生機構を備えたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水処理装置。

【請求項4】

前記水処理装置は、前記除鉄装置で処理された地下水を用いて前記除鉄用濾過材を再生させるための再生機構を備えたものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水処理装置。

【請求項5】

前記イオン交換樹脂は、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の水処理装置。

【請求項6】

前記水処理装置は、さらに、前記軟水装置で処理された地下水に次亜塩素酸を添加するための次亜塩素酸添加手段を備えるものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の水処理装置。

【請求項7】

前記水処理装置は、次亜塩素酸を添加するための手段を具備しないものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の水処理装置。

【請求項8】

地下水を浄化する水処理方法であって、
前記地下水を、逆浸透膜を用いて逆浸透処理する逆浸透処理工程と、
前記逆浸透処理工程で処理した地下水を、イオン交換樹脂を用いてイオン交換処理する軟水処理工程とを含み、
前記地下水にエアーを供給して鉄を酸化させ、該酸化させた鉄を除鉄用濾過材を用いて除去する除鉄処理工程を行ってから、前記逆浸透処理工程を行うことを特徴とする水処理方法。

【請求項9】

前記逆浸透処理工程を行った後の逆浸透膜を洗浄することを特徴とする請求項８に記載の水処理方法。

【請求項10】

前記軟水処理工程を行った後のイオン交換樹脂を、前記軟水処理工程で処理した地下水を用いて再生させることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の水処理方法。

【請求項11】

前記除鉄処理工程を行った後の除鉄用濾過材を、前記除鉄処理工程で処理した地下水を用いて再生させることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の水処理方法。

【請求項12】

前記イオン交換樹脂として、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂を用いることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の水処理方法。

【請求項13】

前記軟水処理工程で処理した地下水に次亜塩素酸を添加することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか一項に記載の水処理方法。

【請求項14】

前記地下水の浄化において、次亜塩素酸を添加しないことを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか一項に記載の水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水処理装置及び水処理方法、特にアンモニアを含有する地下水を浄化して飲料水とする水処理装置及び水処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、地下水を飲料水や工業用水として利用するために、地下水を浄化する処理が行われている。一般的な地下水の浄化処理としては、地下水に次亜塩素酸を添加することで、例えば大腸菌、鉄、マンガン、及びアンモニア等を地下水から除去している。地下水に次亜塩素酸を添加する際には、一般に、水に次亜塩素酸ナトリウムを加えたものを用いる。

【0003】

ここで、例えばアンモニア（ＮＨ_３）と次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）との反応を、下記の化学反応式で示す。
ＮＨ_３＋ＨＣｌＯ→ＮＨ_２Ｃｌ＋Ｈ_２Ｏ
ＮＨ_２Ｃｌ＋ＨＣｌＯ→ＮＨＣｌ_２＋Ｈ_２Ｏ
ＮＨ_２Ｃｌ＋ＮＨＣｌ_２→Ｎ_２＋３ＨＣｌ

【0004】

上記化学反応式で示される通り、１ｍｏｌのアンモニアを分解するには２ｍｏｌの次亜塩素酸が必要となる。即ち、１ｍｇ／ｌのアンモニアを分解するには、１０ｍｇ／ｌという膨大な量の次亜塩素酸ナトリウムが必要になる。しかしながら、このような膨大な量の次亜塩素酸ナトリウムを地下水に添加してしまうと、浄化した地下水は水質基準項目の塩素酸の基準値０．６ｍｇ／ｌ以下を達成できなくなるため、飲料水として適さないものとなってしまう。

【0005】

また、アンモニアと次亜塩素酸とが反応する際、一部では下記の化学反応式で示される化学反応が起き、臭気の原因となるトリクロラミンや、亜酸化窒素が生じてしまう問題があった。
ＮＨＣｌ_２＋ＨＣｌＯ→ＮＣｌ_３＋Ｈ_２Ｏ
ＮＨ_２Ｃｌ＋ＮＨＣｌ_２＋ＨＣｌＯ→Ｎ_２Ｏ＋４ＨＣｌ

【0006】

従って、次亜塩素酸を添加して地下水を浄化する際、添加する次亜塩素酸の量を低減することは不可欠であった。そこで、次亜塩素酸の添加量を低減して地下水を浄化する方法として、イオン交換樹脂法、ＵＶ・オゾン処理法、生物濾過法といった地下水の浄化方法が提案されている。しかしながら、これらの方法には、効率が悪くなったり、コストが大きくなったり、装置が大型化したりする等の問題があった。

【0007】

また、特許文献１や特許文献２のように、地下水に添加する次亜塩素酸の量を低減することができる水処理装置も提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００９−０６６４６５号公報

【特許文献2】特開２０１２−２５４４２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

このように、地下水を十分に浄化することができる水処理装置及び水処理方法が求められてきている。

【0010】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、地下水を十分に浄化することができる水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明では、地下水を浄化するための水処理装置であって、逆浸透装置と、該逆浸透装置の後段に軟水装置とを備え、前記逆浸透装置は、前記地下水を逆浸透処理するための逆浸透膜を有し、前記軟水装置は、前記逆浸透装置で処理された地下水をイオン交換処理するためのイオン交換樹脂を備えた水処理装置を提供する。

【0012】

本発明の水処理装置は、逆浸透装置の後段に軟水装置を備えているため、逆浸透装置で処理された地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水装置を主に地下水のアンモニアの除去に充てることができるため、逆浸透装置で処理された地下水から、残存するアンモニアを十分に除去することができる。これにより、地下水、特にアンモニアを含有する地下水を、次亜塩素酸を大量に用いることなく十分に浄化することができる。また、軟水装置のイオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水装置のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、水処理装置の小型化が可能となる。

【0013】

このとき、前記水処理装置は、前記逆浸透膜を洗浄するための洗浄機構を備えたものであることが好ましい。

【0014】

このように、逆浸透膜を洗浄するための洗浄機構を備えたものであれば、逆浸透膜をバイパス経路で洗浄することができる。

【0015】

またこのとき、前記水処理装置は、前記軟水装置で処理された地下水を用いて前記イオン交換樹脂を再生させるための再生機構を備えたものであることが好ましい。

【0016】

このような水処理装置であれば、軟水装置で処理された地下水を用いてイオン交換樹脂の再生を行うものとなるため、安価でイオン交換樹脂を十分に再生させることができる。

【0017】

またこのとき、前記水処理装置は、さらに、前記逆浸透装置の前段に前記地下水から鉄を除去するための除鉄装置を備え、該除鉄装置は、前記地下水にエアーを供給して鉄を酸化させるためのエアー供給手段と、該エアーが供給された地下水を収容する除鉄用タンクと、該除鉄用タンク内に備えられた除鉄用濾過材とからなるものであることが好ましい。

【0018】

このように、除鉄装置を備えたものであれば、浄化する地下水が鉄を含有する場合であっても、地下水から鉄や濁質を除去することができる。また、除鉄装置がエアー供給手段と、除鉄用タンクと、除鉄用濾過材とからなるものであれば、次亜塩素酸を添加することなく地下水に含有される鉄を接触酸化により除去できるため、クロラミンを生成することなく十分に地下水から鉄を除去することができる。

【0019】

またこのとき、前記水処理装置は、前記除鉄装置で処理された地下水を用いて前記除鉄用濾過材を再生させるための再生機構を備えたものであることが好ましい。

【0020】

このような水処理装置であれば、除鉄装置で処理された地下水を用いて、逆洗浄により簡単に除鉄用濾過材を安価で十分に再生できるものとなる。

【0021】

またこのとき、前記イオン交換樹脂は、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂であることが好ましい。

【0022】

イオン交換樹脂がナトリウム型の陽イオン交換樹脂であれば、より確実に地下水からアンモニアを除去することができ、コストも低減できる。また、逆浸透装置で処理された地下水を軟水装置で処理しても、軟水装置で処理された地下水のｐＨが低下しにくいことから、水質基準項目のｐＨ値の基準値５．８以上８．６以下を容易に達成できる。

【0023】

またこのとき、前記水処理装置は、さらに、前記軟水装置で処理された地下水に次亜塩素酸を添加するための次亜塩素酸添加手段を備えるものであることが好ましい。

【0024】

次亜塩素酸添加手段を備えることで、水道法施行規則第１７条第３号における残留塩素濃度の基準値０．１ｍｇ／ｌ以上を満たすように、軟水装置で処理された地下水に消毒用の次亜塩素酸を添加することができるため、本発明の水処理装置で浄化された地下水を飲料水として使用することができる。

【0025】

また、本発明では、地下水を浄化する水処理方法であって、前記地下水を、逆浸透膜を用いて逆浸透処理する逆浸透処理工程と、前記逆浸透処理工程で処理した地下水を、イオン交換樹脂を用いてイオン交換処理する軟水処理工程とを含む水処理方法を提供する。

【0026】

本発明の水処理方法では、逆浸透処理工程を行った後、逆浸透処理工程で処理した地下水に対して軟水処理工程を行うため、逆浸透処理工程で処理した地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水処理工程では、地下水のアンモニアの除去を中心として行うことができるため、逆浸透処理工程で処理した地下水から、残存するアンモニアを十分に除去することができる。これにより、地下水、特にアンモニアを含有する地下水を、次亜塩素酸を大量に用いることなく十分に浄化することができる。また、イオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水処理工程のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、用いる装置も小型のものとすることができる。

【0027】

このとき、前記逆浸透処理工程を行った後の逆浸透膜を洗浄することが好ましい。

【0028】

本発明の水処理方法では、逆浸透処理工程で逆浸透膜を用いるので、逆浸透処理工程を行った後の逆浸透膜を洗浄することができる。

【0029】

またこのとき、前記軟水処理工程を行った後のイオン交換樹脂を、前記軟水処理工程で処理した地下水を用いて再生させることが好ましい。

【0030】

軟水処理工程で処理した地下水を用いて軟水処理工程を行った後のイオン交換樹脂の再生を行うことで、安価でイオン交換樹脂を十分に再生させることができる。

【0031】

またこのとき、前記地下水にエアーを供給して鉄を酸化させ、該酸化させた鉄を除鉄用濾過材を用いて除去する除鉄処理工程を行ってから、前記逆浸透処理工程を行うことが好ましい。

【0032】

浄化する地下水が鉄を含有する場合、このような除鉄処理工程を行うことにより、地下水から鉄や濁質を除去することができる。また、このような除鉄処理工程を行うことにより、次亜塩素酸を添加することなく地下水に含有される鉄を接触酸化により除去できるため、クロラミンを生成することなく十分に地下水から鉄を除去することができる。

【0033】

またこのとき、前記除鉄処理工程を行った後の除鉄用濾過材を、前記除鉄処理工程で処理した地下水を用いて再生させることが好ましい。

【0034】

除鉄処理工程を行った後の除鉄用濾過材を、除鉄処理工程で処理した地下水を用いて逆洗浄することにより簡単に除鉄用濾過材を安価で十分に再生させることができる。

【0035】

またこのとき、前記イオン交換樹脂として、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂を用いることが好ましい。

【0036】

イオン交換樹脂として、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂を用いることで、より確実に地下水からアンモニアを除去することができ、コストも低減できる。また、逆浸透処理工程で処理した地下水に対して軟水処理工程を行っても、軟水処理工程で処理した地下水のｐＨが低下しにくいことから、水質基準項目のｐＨ値の基準値５．８以上８．６以下を容易に達成できる。

【0037】

またこのとき、前記軟水処理工程で処理した地下水に次亜塩素酸を添加することが好ましい。

【0038】

軟水処理工程で処理した地下水に対し、水道法施行規則第１７条第３号における残留塩素濃度の基準値０．１ｍｇ／ｌ以上を満たすように、消毒用の次亜塩素酸を添加することができるため、本発明の水処理方法で浄化された地下水を飲料水として使用することができる。

【発明の効果】

【0039】

本発明の水処理装置では、地下水、特にアンモニアを含有する地下水を、次亜塩素酸を大量に用いることなく十分に浄化することができる。また、本発明の水処理装置では、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、水処理装置の小型化が可能となる。
また、本発明の水処理方法では、地下水、特にアンモニアを含有する地下水を、次亜塩素酸を大量に用いることなく十分に浄化することができる。また、本発明の水処理方法では、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、用いる装置も小型のものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明の水処理装置の一例を示す概略図である。

【図2】本発明の水処理装置における除鉄装置の一例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0042】

［水処理装置］
まず、本発明の水処理装置について説明する。
ここでは、本発明の水処理装置として、図１に示すような、除鉄装置を備えた水処理装置を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0043】

図１は本発明の水処理装置の一例を示す概略図である。
図１に示すように、本発明の水処理装置１は、まず、逆浸透装置２と、逆浸透装置２の後段に軟水装置３とを備えている。また、本発明の水処理装置１は、逆浸透装置２の前段に地下水から鉄を除去するための除鉄装置４をさらに備えている。

【0044】

ここで、除鉄装置４について、図２を参照してさらに詳しく説明する。
図２は本発明の水処理装置における除鉄装置の一例を示す概略図である。図２に示すように、除鉄装置４は、地下水にエアーを供給して鉄を酸化させるためのエアー供給手段１１と、エアーが供給された地下水を収容する除鉄用タンク１２と、除鉄用タンク１２内に備えられた除鉄用濾過材１３とからなる。

【0045】

エアー供給手段１１としては、例えばブロワーのように、地下水にエアーを供給して鉄を酸化させることができるものであれば特に限定されない。

【0046】

除鉄用タンク１２としては、エアーが供給された地下水を収容できるものであれば特に限定されないが、図２に示すような上部が開放されたタンクであれば、除鉄用タンク１２の上部からエアー抜きをすることができる。もちろん、除鉄用タンク１２として、内部が密閉されたタンクを用い、さらに、タンクにエアー抜きを配置して、このエアー抜きを介してタンク内からエアー抜きをする態様としてもよい。

【0047】

除鉄用濾過材１３としては、砂の周りに水酸化鉄が結合したもののような、地下水から酸化された鉄を除去できるものであれば、特に限定されず、公知のものをいずれも使用することができる。

【0048】

以上説明したような除鉄装置４を備えることにより、鉄を含有する地下水を浄化する際に、逆浸透装置２の前段で地下水から鉄や濁質を除去することができる。特に、次亜塩素酸を添加することなく、地下水に含有される鉄を接触酸化により除去できるため、クロラミンを生成することなく十分に地下水から鉄を除去することができる。なお、浄化する地下水が鉄をほとんど含有しない場合は、本発明の水処理装置１を除鉄装置４を備えた態様としなくともよい。

【0049】

上記のように除鉄装置で処理された地下水は、図１に示す第一の貯蔵タンク１４に送られ、収容される。

【0050】

ここで、本発明の水処理装置１は、図１に示すように、除鉄装置で処理された地下水を用いて除鉄用濾過材１３を再生させるための再生機構１５（除鉄用濾過材の再生機構）を備える。この除鉄用濾過材の再生機構１５においては、除鉄装置で処理された地下水を、第一の貯蔵タンク１４から除鉄用濾過材の再生経路１６を介して除鉄装置４に送り、除鉄用濾過材１３を逆洗浄する。このような除鉄用濾過材の再生機構１５により、除鉄用濾過材を簡単かつ安価で十分に再生できる。

【0051】

第一の貯蔵タンク１４に収容された除鉄装置で処理された地下水は、図１に示すように、ポンプ１７によって逆浸透装置２に送られる。なお、本発明の水処理装置１を、除鉄装置４を備えない態様とした場合は、浄化する地下水を直接逆浸透装置２に送る態様とする。

【0052】

逆浸透装置２は、地下水を逆浸透処理するための逆浸透膜を有するものである。逆浸透膜としては、特に限定されず、公知のものをいずれも使用することができる。

【0053】

上記のように逆浸透装置２に送られた、除鉄装置で処理された地下水は、逆浸透装置２により逆浸透処理される。この逆浸透処理によって、逆浸透膜を透過しなかった濃縮水は逆浸透装置２から排出され、逆浸透膜を透過した地下水（逆浸透装置で処理された地下水）は、後述するように軟水装置３に送られる。

【0054】

ここで、水処理装置１においては、図１に示すような洗浄タンク１８を設けることで、逆浸透処理した後に、洗浄タンク１８と逆浸透装置２との間で洗浄液を循環させる、逆浸透装置２が有する逆浸透膜を洗浄するための洗浄機構１９を備える。このように、逆浸透膜を洗浄するための洗浄機構１９を備えたものであれば、逆浸透膜をバイパス経路で洗浄することができる。

【0055】

以上説明したような逆浸透装置２により、地下水からアンモニア、カルシウムやマグネシウム等の塩類、及びマンガンを除去することができる。

【0056】

上記のように逆浸透装置２で処理された地下水は、次に軟水装置３に送られ、軟水装置３にてイオン交換処理が行われる。

【0057】

軟水装置３は、逆浸透装置で処理された地下水をイオン交換処理するためのイオン交換樹脂を備えたものである。イオン交換樹脂は、逆浸透装置２で処理された地下水をイオン交換処理できるものであれば、特に限定されないが、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂であることが好ましい。イオン交換樹脂がナトリウム型の陽イオン交換樹脂であれば、より確実に地下水から逆浸透装置では処理しきれなかったアンモニアを除去することができ、コストも低減できる。また、逆浸透装置で処理された地下水を軟水装置で処理しても、軟水装置で処理された地下水のｐＨが低下しにくいことから、水質基準項目のｐＨ値の基準値５．８以上８．６以下を容易に達成できる。

【0058】

以上説明したような軟水装置３により、逆浸透装置で処理された地下水から、残存するアンモニアを除去することができる。また、軟水装置は逆浸透装置の後段に備えられているため、逆浸透装置で処理された地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水装置を主に地下水のアンモニアの除去に充てることができるため、逆浸透装置で処理された地下水から、残存するアンモニアを十分に除去することができる。

【0059】

上記のように軟水装置で処理された地下水は、図１に示す第二の貯蔵タンク２０に送られ、収容される。

【0060】

ここで、本発明の水処理装置１は、図１に示すように、軟水装置で処理された地下水を用いてイオン交換樹脂を再生させるための再生機構２１（イオン交換樹脂の再生機構）を備える。このイオン交換樹脂の再生機構２１は、軟水装置で処理された地下水を第二の貯蔵タンク２０からポンプ２２によって軟水装置３に送るイオン交換樹脂の再生経路２３を備える。このイオン交換樹脂の再生経路２３には、イオン交換樹脂を再生させるための再生剤を含む再生液を収容する再生槽２４が備えられている。イオン交換樹脂の再生を行う際には、再生槽２４からイオン交換樹脂の再生経路２３に再生液が供給されて、軟水装置で処理された地下水と再生液が混合される。この混合液が軟水装置３の上部から入れられ、イオン交換樹脂の再生が行われる（並流再生）。

【0061】

再生剤としては、特に限定されないが、例えば塩化ナトリウムが挙げられる。

【0062】

なお、ここでは、イオン交換樹脂を再生する態様として、イオン交換樹脂を並流で再生する態様を示したが、軟水装置で処理された地下水と再生液との混合液を軟水装置３の下部から入れ、軟水装置３の上部から排水してイオン交換樹脂の再生を行う向流再生の態様としてもよい。

【0063】

このように、軟水装置で処理された地下水を用いてイオン交換樹脂の再生を行う構成とすることで、逆浸透装置で処理された地下水を用いた場合よりも、イオン交換樹脂を十分に再生させることができる。また、軟水装置のイオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水装置のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度が１／５０〜１／１００程度となり、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。また、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤（塩化ナトリウム）の量は、イオン交換樹脂１ｌあたり、並流再生の場合は１００〜３００ｇ、向流再生の場合は５０〜１５０ｇとなることから、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。

【0064】

また、本発明の水処理装置１は、図１に示すように、軟水装置で処理された地下水に次亜塩素酸を添加するための次亜塩素酸添加手段２５を備える。次亜塩素酸添加手段２５を備えることで、水道法施行規則第１７条第３号における残留塩素濃度の基準値０．１ｍｇ／ｌ以上を満たすように、軟水装置で処理された地下水に消毒用の次亜塩素酸を添加することができるため、本発明の水処理装置で浄化された地下水を飲料水として使用することができる。

【0065】

具体的には、軟水装置で処理された地下水に０．５ｍｇ／ｌ程度の次亜塩素酸を添加しておけば、次亜塩素酸の終濃度は０．２〜０．３ｍｇ／ｌ程度となるため、上記の残留塩素濃度の基準値０．１ｍｇ／ｌ以上と、水質基準項目の塩素酸の基準値０．６ｍｇ／ｌ以下を満たす。従って、このように次亜塩素酸が添加された地下水は、飲料水として利用することが可能となる。

【0066】

以上説明したように、本発明の水処理装置では、逆浸透装置の後段に軟水装置を備えているため、逆浸透装置で処理された地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水装置を主に地下水のアンモニアの除去に充てることができるため、逆浸透装置で処理された地下水から、残存するアンモニアを十分に除去することができる。これにより、地下水、例えばアンモニアを（特には高濃度で）含有する地下水を、次亜塩素酸を用いることなく十分に浄化することができる。また、軟水装置のイオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水装置のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、水処理装置の小型化が可能となる。

【0067】

（水処理方法）
次に、本発明の水処理方法について説明する。
ここでは、図１に示す本発明の水処理装置を用いた水処理方法について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の水処理方法は、地下水を、逆浸透膜を用いて逆浸透処理する逆浸透処理工程と、逆浸透処理工程で処理した地下水を、イオン交換樹脂を用いてイオン交換処理する軟水処理工程とを含む。

【0068】

まず、地下水にエアーを供給して鉄を酸化させ、酸化させた鉄を除鉄用濾過材を用いて除去する除鉄処理工程を行うのが好ましい。具体的には、図２に示す除鉄装置４を用い、エアー供給手段１１によって、地下水にエアーを供給して鉄を酸化させる。そして、エアーを供給した地下水を除鉄用タンク１２に入れ、除鉄用タンク１２内に備えられた除鉄用濾過材１３を用いて、接触酸化により酸化させた鉄を除去する。除鉄用タンク１２内からエアーを抜く方法としては、上述したように、例えば図２に示すような上部が開放された除鉄用タンク１２を用いる方法や、タンクにエアー抜きを配置する方法がある。

【0069】

以上説明したような除鉄処理工程を行うことにより、鉄を含有する地下水を浄化する際に、逆浸透処理工程を行う前に、地下水から鉄や濁質を除去することができる。特に、次亜塩素酸を添加することなく、地下水に含有する鉄を接触酸化により除去できるため、クロラミンを生成することなく十分に地下水から鉄を除去することができる。なお、浄化する地下水が鉄をほとんど含有しない場合は、必ずしも上記の除鉄処理工程を行う必要はない。

【0070】

上記のように除鉄処理工程で処理した地下水を、第一の貯蔵タンク１４に送り、収容する。

【0071】

ここで、除鉄処理工程を行った後の除鉄用濾過材を、除鉄処理工程で処理した地下水を用いて再生させることが好ましい。具体的には、除鉄処理工程で処理した地下水を、第一の貯蔵タンク１４から除鉄用濾過材の再生経路１６を介して除鉄装置４に送り、除鉄用濾過材１３を逆洗浄する。このように、除鉄処理工程で処理した地下水を用いて逆洗浄することにより、除鉄処理工程を行った後の除鉄用濾過材を簡単かつ十分に再生させることができる。

【0072】

次に、第一の貯蔵タンク１４に収容された、除鉄処理工程で処理した地下水を、ポンプ１７によって逆浸透装置２に送る。なお、本発明の水処理方法において、除鉄処理工程を行わない態様とした場合は、浄化する地下水を直接逆浸透装置２に送る態様とする。

【0073】

上記のように逆浸透装置２に送った除鉄処理工程で処理した地下水に対して、逆浸透膜を用いて逆浸透処理する逆浸透処理工程を行う。この逆浸透処理によって、逆浸透膜を透過しなかった濃縮水を逆浸透装置２から排出し、逆浸透膜を透過した地下水（逆浸透処理工程で処理した地下水）を、後述するように軟水装置３に送る。

【0074】

ここで、上記の逆浸透処理工程を行った後の逆浸透膜を洗浄することが好ましい。具体的には、図１に示すように、洗浄タンク１８と逆浸透装置２との間で洗浄液を循環させることにより、逆浸透装置２が有する逆浸透膜を洗浄することができる。このように、逆浸透処理工程を行った後の逆浸透膜をバイパス経路で洗浄することができる。

【0075】

以上説明したような逆浸透処理工程を行うことにより、地下水からアンモニア、カルシウムやマグネシウム等の塩類、及びマンガンを除去することができる。

【0076】

次に、逆浸透処理工程で処理した地下水を、軟水装置３に送り、逆浸透処理工程で処理した地下水を、イオン交換樹脂を用いてイオン交換処理する軟水処理工程を行う。

【0077】

軟水処理工程で用いるイオン交換樹脂としては、逆浸透処理工程で処理した地下水をイオン交換処理できるものであれば、特に限定されないが、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂とすることが好ましい。イオン交換樹脂をナトリウム型の陽イオン交換樹脂とすれば、より確実に地下水からアンモニアを除去することができ、コストも低減できる。また、逆浸透処理工程で処理した地下水に対して軟水処理工程を行っても、軟水処理工程で処理した地下水のｐＨが低下しにくいことから、水質基準項目のｐＨ値の基準値５．８以上８．６以下を容易に達成できる。

【0078】

以上説明したような軟水処理工程を行うことにより、逆浸透処理工程で処理した地下水から、残存するアンモニアを除去することができる。また、軟水処理工程を逆浸透処理工程の後に行うため、逆浸透処理工程で処理した地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水処理工程では、地下水のアンモニアの除去を中心として行うことができるため、逆浸透処理工程で処理した地下水から、残存するアンモニアを確実に除去することができる。

【0079】

軟水処理工程を行った後、上記のように軟水処理工程で処理した地下水を、第二の貯蔵タンク２０に送り、収容する。

【0080】

ここで、軟水処理工程を行った後のイオン交換樹脂を、軟水処理工程で処理した地下水を用いて再生させることが好ましい。具体的には、軟水処理工程で処理した地下水を、第二の貯蔵タンク２０からポンプ２２によって、イオン交換樹脂の再生経路２３を介して軟水装置３に送る。この際、再生槽２４からイオン交換樹脂の再生経路２３に、イオン交換樹脂を再生させるための再生剤を含む再生液を供給して、軟水処理工程で処理した地下水と再生液とを混合させる。この混合液を軟水装置３の上部から入れてイオン交換樹脂の再生を行う（並流再生）。

【0081】

再生剤としては、特に限定されないが、例えば塩化ナトリウムが挙げられる。

【0082】

なお、ここでは、イオン交換樹脂を再生させる態様として、イオン交換樹脂を並流で再生させる態様を示したが、軟水処理工程で処理した地下水と再生液との混合液を軟水装置３の下部から入れ、軟水装置３の上部から排水してイオン交換樹脂の再生を行う向流再生の態様としてもよい。

【0083】

このように、軟水処理工程で処理した地下水を用いてイオン交換樹脂の再生を行うことで、逆浸透処理工程で処理した地下水を用いた場合よりも、イオン交換樹脂を十分に再生させることができる。また、イオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水処理工程のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度が１／５０〜１／１００程度となり、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。また、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤（塩化ナトリウム）の量は、イオン交換樹脂１ｌあたり、並流再生の場合は１００〜３００ｇ、向流再生の場合は５０〜１５０ｇとなることから、再生剤の量を少なくすることができる。従って、本発明の水処理方法は、コスト的にも非常に有利である。

【0084】

また、軟水処理工程で処理した地下水に、図１に示すような次亜塩素酸添加手段２５を用いて次亜塩素酸を添加することが好ましい。軟水処理工程で処理した地下水に対し、水道法施行規則第１７条第３号における残留塩素濃度の基準値０．１ｍｇ／ｌ以上を満たすように次亜塩素酸を添加することができるため、本発明の水処理方法で浄化した地下水を飲料水として使用することができる。もちろん、次亜塩素酸添加手段２５を用いず、軟水処理工程で処理した地下水に手作業で次亜塩素酸を添加してもよい。

【0085】

以上説明したような本発明の水処理方法では、逆浸透処理工程を行った後、逆浸透処理工程で処理した地下水に対して軟水処理工程を行うため、逆浸透処理工程で処理した地下水には、イオン交換樹脂に結合しやすいカルシウムやマグネシウム等の塩類がほとんど存在しない。従って、軟水処理工程では、地下水のアンモニアの除去を中心として行うことができるため、逆浸透処理工程で処理した地下水から、残存するアンモニアを十分に除去することができる。これにより、地下水、例えばアンモニアを（特には高濃度で）含有する地下水を、次亜塩素酸を用いることなく十分に浄化することができる。また、イオン交換樹脂には、カルシウムやマグネシウム等の塩類ではなくアンモニアが結合するため、軟水処理工程のみで地下水の浄化を行った場合に比べて、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減できる。加えて、イオン交換樹脂の再生に用いる再生剤の量を少なくすることができる。さらに、用いる装置も小型のものとすることができる。従って、高効率、低コストで、地下水を浄化することができる。

【実施例】

【0086】

以下、実施例を用いて本発明を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。

【0087】

（実施例）
以下に、アンモニアの含有量が１８ｍｇ／ｌである地下水を、図１に示す本発明の水処理装置を用いて浄化した場合における、各工程を終えた後の地下水におけるアンモニア濃度の結果を示す。

【0088】

まず、浄化する地下水を除鉄装置４で処理し、濁質や鉄を除去した（除鉄処理工程）。除鉄装置で処理してもアンモニアを地下水から除去することはできないため、除鉄処理工程で処理した地下水におけるアンモニア濃度は１８ｍｇ／ｌのままであった。また、この除鉄処理工程により、地下水における鉄の濃度が１０．０ｍｇ／ｌから０．０５ｍｇ／ｌに変化した。

【0089】

次に、除鉄処理工程で処理した地下水を逆浸透装置２で逆浸透処理し、塩類やマンガン、アンモニア等を除去した（逆浸透処理工程）。この逆浸透処理により、逆浸透処理工程で処理した地下水におけるアンモニア濃度は０．５ｍｇ／ｌまで低減された。また、この逆浸透処理工程を行うことにより、地下水におけるマンガンの濃度が０．３ｍｇ／ｌから０ｍｇ／ｌに変化し、地下水におけるカルシウムの濃度が６０ｍｇ／ｌから０．２ｍｇ／ｌに変化した。

【0090】

さらに、逆浸透処理工程で処理した地下水を軟水装置３で処理し、残存するアンモニアを除去した（軟水処理工程）。軟水処理工程で処理した地下水におけるアンモニア濃度は０ｍｇ／ｌとなった。この結果から、本発明の水処理装置及び水処理方法により、１８ｍｇ／ｌと高濃度のアンモニアを含有する地下水から、次亜塩素酸を用いることなくアンモニアを十分に除去できることが明らかとなった。しかも、この処理過程において、トリクロラミン等の臭気物は発生しなかった。

【0091】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0092】

１…水処理装置、 ２…逆浸透装置、 ３…軟水装置、 ４…除鉄装置、
１１…エアー供給手段、 １２…除鉄用タンク、 １３…除鉄用濾過材、
１４…第一の貯蔵タンク、 １５…除鉄用濾過材の再生機構、
１６…除鉄用濾過材の再生経路、 １７…ポンプ、 １８…洗浄タンク、
１９…洗浄機構、 ２０…第二の貯蔵タンク、
２１…イオン交換樹脂の再生機構、 ２２…ポンプ、
２３…イオン交換樹脂の再生経路、 ２４…再生槽、
２５…次亜塩素酸添加手段。

【図1】

【図2】