特許 6872442 水処理方法および水処理装置

(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】6872442

(24)【登録日】2021年4月21日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】水処理方法および水処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/42 20060101AFI20210510BHJP

   C02F 1/76 20060101ALI20210510BHJP

   C02F 1/28 20060101ALI20210510BHJP

   C02F 9/02 20060101ALI20210510BHJP

   C02F 9/04 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/42 B

   C02F1/76 Z

   C02F1/28 D

   C02F1/76 C

   C02F9/02

   C02F9/04

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-130576(P2017-130576)

(22)【出願日】2017年7月3日

(65)【公開番号】特開2019-13862(P2019-13862A)

(43)【公開日】2019年1月31日

【審査請求日】2020年1月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】596136316

【氏名又は名称】三菱ケミカルアクア・ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(72)【発明者】

【氏名】久保田 裕久

(72)【発明者】

【氏名】竹田 有之

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０１２４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０３９４２３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３００３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１３８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１０６１６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４２

Ｃ０２Ｆ １／２８

Ｃ０２Ｆ １／７６

Ｃ０２Ｆ ９／０２

Ｃ０２Ｆ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

次亜塩素酸塩の添加により生成したハロ酢酸を含む被処理水を陰イオン交換体に接触させてハロ酢酸を除去する、水処理方法。

【請求項2】

被処理水に次亜塩素酸塩を添加する添加工程と、
次亜塩素酸塩を添加した被処理水と陰イオン交換体とを接触させるイオン交換処理工程と、
を有する、請求項１に記載の水処理方法。

【請求項3】

前記次亜塩素酸塩を添加した被処理水と活性炭とを接触させる活性炭処理工程をさらに有し、
前記イオン交換処理工程および前記活性炭処理工程を同時に行う、または前記イオン交換処理工程を前記活性炭処理工程の後に行う、請求項２に記載の水処理方法。

【請求項4】

前記被処理水が地下水または井水である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理方法。

【請求項5】

全有機体炭素（ＴＯＣ）が１ｐｐｍ以上であり、次亜塩素酸塩を１０ｐｐｍ以上添加した被処理水を陰イオン交換体と接触させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理方法。

【請求項6】

被処理水に次亜塩素酸塩を添加して水処理するに際して生成するハロ酢酸を除去する水処理装置であって、
被処理水に次亜塩素酸塩を添加する添加手段と、
次亜塩素酸塩を添加した被処理水と陰イオン交換体とを接触させるイオン交換処理手段と、
を備える、水処理装置。

【請求項7】

前記次亜塩素酸塩を添加した被処理水と活性炭とを接触させる活性炭処理手段をさらに備え、
前記イオン交換処理手段および前記活性炭処理手段が１つの処理手段として構成されている、または前記イオン交換処理手段が前記活性炭処理手段の下流に設けられている、請求項６に記載の水処理装置。

【請求項8】

前記被処理水が地下水または井水である、請求項６または７に記載の水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水処理方法および水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

地下水や井水などの被処理水を飲用化するには、被処理水に含まれる鉄やマンガン等の無機イオン類、アンモニア、フミン酸やフルボ酸を主体とする有機物などを除去する必要がある。
被処理水の処理は、通常、被処理水に次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）等の次亜塩素酸塩を添加して行われる。

【0003】

しかし、被処理水に次亜塩素酸塩を添加すると、被処理水中の有機物と次亜塩素酸塩との反応によりハロ酢酸やトリハロメタン等の消毒副生成物が生成することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。特に、被処理水中のアンモニア濃度が高いと、鉄、マンガン、アンモニアの酸化や有機物の分解以外に、過剰の次亜塩素酸塩と有機物との反応により、上述の消毒副生成物が生成する。この直接的な理由は、アンモニアの窒素への分解のため約１０当量以上の次亜塩素酸塩を添加する必要があるためである。そのため、次亜塩素酸塩の添加量が増え、消毒副生成物の生成量も増える。その結果、消毒副生成物が生成すると飲料水としては不向きとなる場合があるため、被処理水から消毒副生成物を除去するのが望ましい。

【0004】

被処理水中のトリハロメタンを除去する浄水器として、繊維状活性炭と粉末状活性炭と、繊維状バインダーとからなる混合物を成型した活性炭成型体からなるカートリッジをハウジングに充填した浄水器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】杉野、他３名、“水中フミン質の塩素処理におけるクロロ酢酸類及び抱水クロラールの生成”、水質汚濁研究、１９８６年、第９巻、第７号、ｐ．４３７−４４４

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−１３８８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載のように、トリハロメタンは活性炭に吸着しやすく、被処理水から容易に除去される。
しかしながら、ハロ酢酸は親水性分子であるため活性炭に吸着されにくく、被処理水から除去することが困難であった。また、ハロ酢酸の吸着量を増やすには活性炭の使用量を増やすことも考えられるが、その場合は過剰な活性炭を収容する装置が必要となる。

【0008】

これまで、被処理水からハロ酢酸を除去する有用な手段は少なかった。
そのため、次亜塩素酸塩を添加する前に、前処理としてポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の凝集剤の添加や活性炭処理により被処理水中の有機物を除去したり、排水経費を犠牲にして逆浸透（ＲＯ）設備で脱塩したり、生物処理により被処理水中のアンモニアを分解して次亜塩素酸塩の添加量を低減したりして、消毒副生成物の生成量を抑制していた。

【0009】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、前処理により被処理水中の有機物やアンモニアを除去しておかなくても、被処理水の処理において生成するハロ酢酸を除去できる水処理方法および水処理装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は以下の態様を有する。
［１］ 次亜塩素酸塩の添加により生成したハロ酢酸を含む被処理水を陰イオン交換体に接触させてハロ酢酸を除去する、水処理方法。
［２］ 被処理水に次亜塩素酸塩を添加する添加工程と、次亜塩素酸塩を添加した被処理水と陰イオン交換体とを接触させるイオン交換処理工程と、を有する、［１］に記載の水処理方法。
［３］ 前記次亜塩素酸塩を添加した被処理水と活性炭とを接触させる活性炭処理工程をさらに有し、前記イオン交換処理工程および前記活性炭処理工程を同時に行う、または前記イオン交換処理工程を前記活性炭処理工程の後に行う、［２］に記載の水処理方法。
［４］ 前記被処理水が地下水または井水である、［１］〜［３］のいずれか１つに記載の水処理方法。
［５］ 全有機体炭素（ＴＯＣ）が１ｐｐｍ以上であり、次亜塩素酸塩を１０ｐｐｍ以上添加した被処理水を陰イオン交換体と接触させる、［１］〜［４］のいずれか１つに記載の水処理方法。

【0011】

［６］ 被処理水に次亜塩素酸塩を添加して水処理するに際して生成するハロ酢酸を除去する水処理装置であって、被処理水に次亜塩素酸塩を添加する添加手段と、次亜塩素酸塩を添加した被処理水と陰イオン交換体とを接触させるイオン交換処理手段と、を備える、水処理装置。
［７］ 前記次亜塩素酸塩を添加した被処理水と活性炭とを接触させる活性炭処理手段をさらに備え、前記イオン交換処理手段および前記活性炭処理手段が１つの処理手段として構成されている、または前記イオン交換処理手段が前記活性炭処理手段の下流に設けられている、［６］に記載の水処理装置。
［８］ 前記被処理水が地下水または井水である、［６］または［７］に記載の水処理装置。

【発明の効果】

【0012】

本発明の水処理方法および水処理装置によれば、前処理により被処理水中の有機物やアンモニアを除去しておかなくても、被処理水の処理において生成するハロ酢酸を除去できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の水処理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】

【0014】

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。

【0015】

本発明の除去の対象となるハロ酢酸としては、クロロ酢酸、ブロモ酢酸等のモノハロ酢酸およびその塩；ジクロロ酢酸、ジブロモ酢酸、ブロモクロロ酢酸等のジハロ酢酸およびその塩；トリクロロ酢酸、トリブロモ酢酸、ブロモジクロロ酢酸、ジブロモクロロ酢酸等のトリハロ酢酸およびその塩などのポリハロゲノ酢酸が挙げられる。塩としては、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などが挙げられる。
なお、ハロ酢酸は、被処理水への次亜塩素酸塩の添加量と、被処理水中の有機物の含有量の積に比例して増加する傾向が見られる。有機物の中でも、とりわけフェノール骨格を有するフミン質の含有率が高い場合、消毒副生成物が増加する傾向があるが、ハロ酢酸の生成機構は明確にされていない。

【0016】

本発明の処理の対象となる被処理水としては、地下水、井水、浸出水、河川水、湖沼水などが挙げられる。特に、地下水や井水を水処理する場合、河川水を水処理する場合に比べて次亜塩素酸塩の添加量が多いことから、ハロ酢酸等の消毒副生成物が生成しやすい傾向がある。よって、本発明は、被処理水が地下水、井水、湖沼水の場合に特に好適である。
以下の実施形態は、被処理水が地下水の場合である。

【0017】

「水処理装置」
図１に本発明の水処理装置の一例を示す。
図１に示す水処理装置１は、上流側から順に、井戸Ａから被処理水として地下水Ｗを汲み上げる揚水手段１０と、井戸Ａから汲み上げた地下水Ｗを一旦、貯留する貯留槽２０と、地下水Ｗに次亜塩素酸塩を添加する添加手段３０と、次亜塩素酸塩を添加した地下水Ｗと活性炭とを接触させる活性炭処理手段４０と、次亜塩素酸塩を添加した地下水Ｗと陰イオン交換体とを接触させるイオン交換処理手段５０と、処理された地下水（以下、「処理水」ともいう。）を貯留する処理水槽６０と、処理水に再度、次亜塩素酸塩を添加する添加手段７０とを具備する。
なお、本発明において、陰イオン交換体と接触する前の地下水に次亜塩素酸塩を添加する添加手段３０を「第１の添加手段３０」ともいい、陰イオン交換体により処理された地下水（処理水）に次亜塩素酸塩を添加する添加手段７０を「第２の添加手段７０」ともいう。

【0018】

揚水手段１０は、井戸Ａから被処理水として地下水Ｗを汲み上げるものであり、地下水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。

【0019】

貯留槽２０は、井戸Ａから汲み上げた地下水Ｗを一旦、貯留するものである。井戸Ａから汲み上げた地下水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に貯留された地下水Ｗは、第１の通水管２１を通過して活性炭処理手段４０へ供給される。

【0020】

第１の通水管２１には、地下水Ｗに次亜塩素酸塩を添加する添加手段３０（第１の添加手段３０）が接続されている。
第１の添加手段３０は、次亜塩素酸塩を収容する第１の収容タンク３１と、次亜塩素酸塩を第１の通水管２１に供給する第１の供給管３２とを備える。本実施形態においては、第１の供給管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中で地下水Ｗに次亜塩素酸塩が供給されるようになっている。
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、コスト、反応速度、非金属酸化剤、流通性の観点から、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。

【0021】

活性炭処理手段４０は、次亜塩素酸塩を添加した地下水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４０は、活性炭が充填された活性炭吸着塔４１を備える。
活性炭吸着塔４１の上部には第１の通水管２１が接続されている。

【0022】

イオン交換処理手段５０は、次亜塩素酸塩を添加した地下水Ｗと陰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５０は、陰イオン交換体が充填されたイオン交換体塔５１を備える。イオン交換体塔５１には、陰イオン交換体の流出を防止するフィルター５２が設置されている。
活性炭処理手段４０を通過した地下水Ｗは、活性炭吸着塔４１の下端から排出され、第２の通水管４２を通過してイオン交換処理手段５０に供給される。第２の通水管４２の一端は活性炭吸着塔４１の下部に接続され、他端はイオン交換体塔５１の上部に接続されている。

【0023】

イオン交換体塔５１には、陰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。
陰イオン交換体は、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地下水Ｗ中のハロ酢酸や有機物が吸着され、地下水Ｗからハロ酢酸や有機物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。

【0024】

陰イオン交換体は弱塩基性でも強塩基性でもよいが、ハロ酢酸や有機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。

【0025】

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。

【0026】

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。
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。

【0027】

陰イオン交換樹脂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」、「ＩＲＡ９３８」、「ＩＲＡ４５８」や、ダウエックスマラソン「Ａ」、「ＳＢＲ」、「ＭＳＡ」、「ＭＳＡ−１」、「Ｃ」、「Ｃ−１」；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」、「ＰＡ３０８」や、リライト「ＪＡ８００」、「ＪＡ８１０」などが好適である。

【0028】

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。

【0029】

イオン交換処理手段５０を通過した地下水Ｗ（処理水）は、イオン交換体塔５１の下端から排出され、第３の通水管５３を通過して処理水槽６０に貯留される。第３の通水管５３の一端はイオン交換体塔５１の下部に接続され、他端は処理水槽６０に接続されている。
処理水槽６０には、受水槽（図示略）へ供給する処理水供給管６１が接続されている。

【0030】

第３の通水管５３には、イオン交換処理手段５０を通過した地下水Ｗ（処理水）に再度、次亜塩素酸塩を添加する添加手段７０（第２の添加手段７０）が接続されている。
第２の添加手段７０は、次亜塩素酸塩を収容する第２の収容タンク７１と、次亜塩素酸塩を第３の通水管５３に供給する第２の供給管７２とを備える。本実施形態においては、第２の供給管７２は第３の通水管５３の途中で合流しており、第３の通水管５３中で処理水に次亜塩素酸塩が供給されるようになっている。
第１の収容タンク３１と第２の収容タンク７１は共用しても構わない。

【0031】

なお、地下水Ｗに鉄やマンガンが含まれている場合、活性炭処理手段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）を設置するのが望ましい。

【0032】

「水処理方法」
以下、図１に示す水処理装置１を用いた地下水の水処理方法の一例について説明する。
まず、揚水ポンプ１１を作動させて井戸Ａから地下水Ｗを汲み上げる。汲み上げられた地下水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。

【0033】

貯留槽２０に貯留された地下水Ｗは、第１の通水管２１を通って活性炭処理手段４０に供給される。地下水Ｗが第１の通水管２１を通過する際に、第１の通水管２１と第１の供給管３２との合流点において、地下水Ｗに次亜塩素酸塩が添加される（添加工程）。なお、地下水Ｗに鉄やマンガンが含まれている場合、活性炭処理手段４０の上流に砂ろ過塔（図示略）を設置しておけば、次亜塩素酸塩で酸化され析出した鉄がろ過される。さらに、砂ろ過塔にマンガン砂を充填しておけば、マンガン砂による接触酸化でマンガンが除去される。
次亜塩素酸塩の必要添加量は、地下水Ｗの鉄、マンガン、アンモニア、および有機物の濃度に依存する。特にアンモニア濃度の影響が大きく、アンモニアを窒素に酸化するには１０当量以上の次亜塩素酸塩を添加することが好ましい。ただし、次亜塩素酸塩の添加量は、ハロ酢酸の副生や経済性の観点からできる限り少なくすることが好ましい。
地下水Ｗの全有機体炭素（ＴＯＣ）が１ｐｐｍ以上であり、かつ次亜塩素酸塩の添加量が地下水Ｗの１Ｌに対して１０ｐｐｍ以上である場合に、ハロ酢酸やトリハロメタンが生成しやすい傾向があり、全有機炭素が１．５ｐｐｍ以上であり、かつ次亜塩素酸塩の添加量が２０ｐｐｍ以上である場合は、その傾向は顕著である。
ハロ酢酸の生成機構は明確にされていないが、フミン酸やフルボ酸中のフェノール骨格成分が塩素ラジカル酸化され、ハロ酢酸が生成する。さらに脱炭酸反応が進みトリハロメタンが生成すると考えられている。ただし、被処理水の分析結果に基づきハロ酢酸の生成能を推測することは困難である。

【0034】

次亜塩素酸塩が添加された地下水Ｗは、下向流にて活性炭処理手段４０の活性炭吸着塔４１を通過し、この間に活性炭と接触する（活性炭処理工程）。
地下水Ｗに次亜塩素酸塩を添加すると、ハロ酢酸に加えてトリハロメタンが生成する場合がある。地下水Ｗが活性炭と接触することで、地下水Ｗ中に生成したトリハロメタンが活性炭に吸着され、地下水Ｗから除去される。また、地下水Ｗ中の未反応の有機物や次亜塩素酸塩も地下水Ｗから除去される。

【0035】

活性炭処理手段４０を通過した地下水Ｗは、第２の通水管４２を通ってイオン交換処理手段５０に供給される。地下水Ｗは下向流にてイオン交換処理手段５０のイオン交換体塔５１を通過し、この間に陰イオン交換体と接触する（イオン交換処理工程）。
地下水Ｗが陰イオン交換体と接触することで、次亜塩素酸塩の添加により生成したハロ酢酸が陰イオン交換体に吸着され、地下水Ｗから除去される。また、活性炭処理手段４０で除去しきれなかった有機物も除去される。

【0036】

イオン交換体塔５１に通水される地下水Ｗの通液速度は水質によって異なるが、通液速度は、空間速度（ＳＶ）で２００ｈｒ^−１以下が好ましく、より好ましくは１００ｈｒ^−１以下であり、さらに好ましくは７０ｈｒ^−１以下である。また、通液速度は、空間速度（ＳＶ）で１ｈｒ^−１以上が好ましく、より好ましくは５ｈｒ^−１以上であり、さらに好ましくは１０ｈｒ^−１以上であり、特に好ましくは２０ｈｒ^−１以上である。
また、例えばイオン交換体塔５１への陰イオン交換体の充填量が１００Ｌ以下である場合は、地下水Ｗの通液速度は空間速度（ＳＶ）で２０〜２００ｈｒ^−１が好ましく、このときに使用する陰イオン交換体としては強塩基性の陰イオン交換体が好適である。特に、陰イオン交換体が陰イオン交換繊維の場合は、空間速度（ＳＶ）で５０〜１，０００ｈｒ^−１が好ましく、陰イオン交換樹脂の場合は、空間速度（ＳＶ）で２０〜１００ｈｒ^−１が好ましい。

【0037】

イオン交換処理手段５０を通過した地下水Ｗ（処理水）は、第３の通水管５３を通って処理水槽６０に供給され、一旦貯留される。そして、処理水供給管６１を通って受水槽（図示略）へ供給される。処理水が第３の通水管５３を通過する際に、第３の通水管５３と第２の供給管７２との合流点において、処理水に次亜塩素酸塩が添加される。

【0038】

地下水Ｗを連続的に処理するに際して、イオン交換体塔５１に充填された陰イオン交換体を定期的に再生することが好ましい。
陰イオン交換体をその場で再生する場合、揚水ポンプ１１を停止し、次いで、再生水をイオン交換体塔５１に供給すればよい。
また、イオン交換体塔５１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５１を別の場所に移動させた後に、陰イオン交換体の再生処理を行ってもよい。

【0039】

再生水としては、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、海水等の再生剤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。再生水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２段再生してもよい。
再生水中の再生剤の濃度は、再生水の総質量に対して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、４〜１５質量％が特に好ましい。
イオン交換体塔５１への再生水の通水量は、イオン交換体塔５１に充填された陰イオン交換体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、陰イオン交換体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５１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。

【0040】

なお、陰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陰イオン交換体の機能が回復しない場合は、陰イオン交換体を入れ替える。

【0041】

「作用効果」
以上説明した本実施形態の水処理装置、および該水処理装置を用いた水処理方法によれば、次亜塩素酸塩を添加した被処理水と陰イオン交換体とを接触させることにより、次亜塩素酸塩の添加により生成したハロ酢酸が陰イオン交換体に吸着し、被処理水からハロ酢酸を除去できる。
酢酸は弱酸であるため、陰イオン交換体に対する選択性が低く、吸着能に劣っていることから、陰イオン交換体は酢酸の除去には適していないとされている。そのため、陰イオン交換体はハロ酢酸の除去にも適していないと考えるのが技術常識の観点から通常である。
しかし、本発明者らは鋭意検討した結果、驚くべきことに、陰イオン交換体によってハロ酢酸を除去できることを見出した。陰イオン交換体によってハロ酢酸を除去できる理由としては定かではないが、ハロ酢酸に含まれるハロゲノ基の電子吸引性により、ハロ酢酸の酸性度が高くなる（すなわち、ｐＫａが小さくなる）ため、陰イオン交換体に吸着しやすくなり、被処理水からハロ酢酸を除去できると考えられる。

【0042】

よって、従来は、次亜塩素酸塩を添加する前に、前処理により被処理水中の有機物を除去したり、生物処理により被処理水中のアンモニアを分解したりしていたが、本発明の水処理方法および水処理装置によれば、前処理により被処理水中の有機物やアンモニアを除去しておかなくても、被処理水の処理において生成するハロ酢酸を除去できる。

【0043】

また、本実施形態では、次亜塩素酸塩を添加した被処理水と陰イオン交換体とを接触させる前に、被処理水と活性炭とを接触させている。陰イオン交換体は次亜塩素酸塩により劣化しやすい傾向があるが、次亜塩素酸塩を添加した被処理水を陰イオン交換体と接触させる前に活性炭と接触させておくことで、活性炭により被処理水中の次亜塩素酸塩が除去される。よって、次亜塩素酸塩による陰イオン交換体の劣化を抑制できる。しかも、次亜塩素酸塩の添加によりハロ酢酸に加えてトリハロメタンが生成しても、活性炭によりトリハロメタンを除去できる。

【0044】

「他の形態」
図示例の水処理装置１ではイオン交換処理手段５０が活性炭処理手段４０の下流に設けられているが、イオン交換処理手段５０および活性炭処理手段４０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、陰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１において、陰イオン交換体が活性炭吸着塔４１に充填されていても、活性炭がイオン交換体塔５１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１に示すように、陰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。陰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。

【0045】

また、次亜塩素酸塩の添加量が少ない等の場合には、活性炭処理手段４０は必ずしも設置する必要はない。ただし、次亜塩素酸塩の添加によりトリハロメタンが生成したり、次亜塩素酸塩により陰イオン交換体が劣化したりする場合には、活性炭処理手段４０をイオン交換処理手段５０の上流に設置するか、イオン交換処理手段５０および活性炭処理手段４０とで１つの処理手段を構成して、活性炭により次亜塩素酸塩やトリハロメタンを除去するのが好ましい。

【0046】

図示例の水処理装置１は連続式であるが、バッチ式でもよい。また、陰イオン交換体はイオン交換体塔５１に充填されているが、例えばカートリッジタイプの容器やＦＲＰボンベに陰イオン交換体を充填してもよい。
さらに、図示例の水処理装置１では、第２の通水管４２の他端がイオン交換体塔５１の上部に接続され、第３の通水管５３の一端はイオン交換体塔５１の下部に接続されている。この場合、地下水Ｗは下向流にてイオン交換体塔５１を通過するが、地下水Ｗを上向流でイオン交換体塔５１に通過させてもよい。地下水Ｗを上向流で通過させるためには、例えば第２の通水管４２の他端をイオン交換体塔５１の下部に接続し、かつ第３の通水管５３の一端をイオン交換体塔５１の上部に接続すればよい。また、イオン交換体塔５１を横向きに設置し、地下水Ｗを横向流で通水してもよい。ただし、地下水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、地下水Ｗを下向流でイオン交換体塔５１に通水させるのが好ましい。

【0047】

また、上述したように活性炭処理手段４０の上流に砂ろ過塔（図示略）を設置する場合であって、被処理水の有機物濃度が高い場合には、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砂ろ過塔の上流にて添加しておくことが好ましい。
なお、被処理水中に鉄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）イオンを空気酸化してもよい。

【0048】

また、イオン交換処理手段５０と処理水槽６０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、微生物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）、逆浸透膜（ＲＯ膜）が好ましい。

【0049】

さらに、図示例の水処理装置１では、井戸Ａから汲み上げた地下水Ｗを一旦、貯留槽２０に貯留しているが、地下水Ｗを直接、活性炭処理手段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を兼ねるため、揚水管１２に第１の添加手段３０が接続される。
また、図示例のように井戸Ａから汲み上げた地下水Ｗを一旦、貯留槽２０に貯留する場合、次亜塩素酸塩は貯留槽２０に添加してもよい。

【実施例】

【0050】

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。

【0051】

「実施例１」
地下水として、表１に示す水質のものを用いた。なお、全有機体炭素（ＴＯＣ）は燃焼酸化法により測定し、ｐＨはｐＨ計を用いて地下水温度（一般的には１７℃前後）にて測定し、色度は透過光測定法により測定した。
被処理水として、地下水にトリクロロ酢酸（東京化成工業株式会社製）を濃度が１０ｐｐｍとなるように添加したものを用いた。この被処理水は次亜塩素酸塩を添加した状態を再現したものである。

【0052】

【表1】

【0053】

陰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）５０ｍＬをカラムに充填し、地下水を空間速度がＳＶ２０ｈｒ^−１の条件で１時間通水し、陰イオン交換体を洗浄した。
洗浄後の陰イオン交換体１０ｍＬを１０ｍＬのメスシリンダーで秤量し、遠心分離機で脱水した後、５００ｍＬの三角フラスコに投入した。さらに被処理水１００ｍＬを添加し、室温（２５℃）で３０分間振盪して被処理水を処理した後、上澄み液を採取した。
採取した上澄み液について、以下の測定条件によりガスクロマトグラフ（ＧＣ）分析し、上澄み液中のトリクロロ酢酸の濃度を測定した。結果を表２に示す。なお、検出下限は１ｐｐｍであった。

【0054】

＜ＧＣ分析条件＞
・ＧＣ装置：Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製の「Ａｇｉｌｅｎｔ ６８５０シリーズ」。
・昇温条件：５０℃〜２５０℃、昇温速度１０℃／分。
・分析時間：２０分。
・分析カラム：Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製の「Ａｇｉｌｅｎｔ Ｊ＆Ｗ ＧＣカラム ＨＰ−５」。
・キャリアガス：Ｈｅ。
・検出器：ＦＩＤ。
・注入量：１．００μＬ。

【0055】

「実施例２」
陰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、上澄み液中のトリクロロ酢酸の濃度を測定した。結果を表２に示す。

【0056】

「実施例３」
陰イオン交換体として、強塩基性陰イオン交換樹脂（ランクセス社製、「レバチット Ａ８０７１」）５０ｍＬを内径１３ｍｍのガラス製カラムに充填し、実施例１と同様の地下水で充分に洗浄した。
次いで、実施例１と同様の被処理水を空間速度がＳＶ２０ｈｒ^−１の条件で通水し、被処理水を処理した。被処理水の通水開始から１２時間経過後および２４時間経過後の処理水を採取した。採取した処理水について、実施例１と同様にしてＧＣ分析を行い、処理水中のトリクロロ酢酸の濃度を測定した。結果を表２に示す。

【0057】

被処理水の通水開始から２４時間経過した後、被処理水の通水を停止した。次いで、濃度１０質量％の塩化ナトリウム水溶液１５０ｍＬを空間速度がＳＶ２ｈｒ^−１の条件で通水し、さらに地下水を空間速度がＳＶ５ｈｒ^−１の条件で１時間通水し、陰イオン交換体を再生した。
陰イオン交換体を再生した後、被処理水を空間速度がＳＶ２０ｈｒ^−１の条件で再び通水し、被処理水を処理した。被処理水の通水開始から２４時間経過後の処理水を採取し、トリクロロ酢酸の濃度を測定した。結果を表２に示す。

【0058】

「実施例４」
陰イオン交換体として、強塩基性陰イオン交換樹脂（ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製、「アンバーライト ＩＲＡ４５８」）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、上澄み液中のトリクロロ酢酸の濃度を測定した。結果を表２に示す。

【0059】

「比較例１」
陰イオン交換体の代わりに、強酸性陽イオン交換樹脂（三菱ケミカル株式会社製、「ダイヤイオン ＳＫ１Ｂ」）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、上澄み液中のトリクロロ酢酸の濃度を測定した。結果を表２に示す。

【0060】

【表2】

【0061】

表２の結果から明らかなように、各実施例の場合、上澄み液または処理水から、ハロ酢酸の代表例として知られているトリクロロ酢酸は検出されなかった。特に、実施例３の場合、陰イオン交換体を再生した後も、処理水からトリクロロ酢酸は検出されなかった。
対して、強酸性陽イオン交換樹脂を用いた比較例１の場合、上澄み液中のトリクロロ酢酸の濃度は９．８ｐｐｍであり、被処理水からトリクロロ酢酸を殆ど除去できなかった。

【符号の説明】

【0062】

１ 水処理装置
１０ 揚水手段
１１ 揚水ポンプ
１２ 揚水管
２０ 貯留槽
２１ 第１の通水管
３０ 添加手段（第１の添加手段）
３１ 第１の収容タンク
３２ 第１の供給管
４０ 活性炭処理手段
４１ 活性炭吸着塔
４２ 第２の通水管
５０ イオン交換処理手段
５１ イオン交換体塔
５２ フィルター
５３ 第３の通水管
６０ 処理水槽
６１ 処理水供給管
７０ 添加手段（第２の添加手段）
７１ 第２の収容タンク
７２ 第２の供給管
Ａ 井戸
Ｗ 地下水

【図1】