特許 7581756 水処理方法および装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】水処理方法および装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/76 20230101AFI20241106BHJP

   C02F 1/44 20230101ALI20241106BHJP

   C02F 1/50 20230101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

C02F1/76 C

C02F1/44 A

C02F1/44 D

C02F1/50 531M

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020170650

(22)【出願日】2020-10-08

(65)【公開番号】P2022062557

(43)【公開日】2022-04-20

【審査請求日】2023-09-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067839

【弁理士】

【氏名又は名称】柳原 成

(74)【代理人】

【識別番号】100109508

【弁理士】

【氏名又は名称】菊間 忠之

(72)【発明者】

【氏名】依田 勝郎

(72)【発明者】

【氏名】西川 基樹

【審査官】黒木 花菜子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－１７６５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３４２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４３６６０６４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／７６

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｃ０２Ｆ １／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して不連続点塩素処理を行う塩素処理工程と、
塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）および／または酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定する水質測定工程と、
塩素処理水の全塩素と遊離塩素および／またはＯＲＰの測定値から塩素系酸化剤の添加量を制御する制御工程と、
塩素処理水の残留塩素を除去する残留塩素除去工程と、
残留塩素除去水を分離膜により膜分離する膜分離工程とを含み、
前記制御工程は次の制御１～４のいずれかの制御をする工程であり、
制御１は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御２は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）であって、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御３は、（ＯＲＰ）が基準値以上であって、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御４は、（ＯＲＰ）が基準値以上、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）であって、（Ｆ－Ｃｌ）もしくは（Ｔ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
前記（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）における（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差は０．１～０．５ｍｇ（Ｃｌ _２ ）／Ｌであり、
前記許容値は、残留する被酸化性物質の酸化に許容される（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）の量であって、０．１～１．５ｍｇ（Ｃｌ _２ ）／Ｌに含まれる値であり、
前記基準値は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）の領域における塩素処理水の（ＯＲＰ）値であって、５００～６５０ｍＶから選ばれる値であることを特徴とする水処理方法。

【請求項2】

前記制御工程は、不連続点を超える領域における塩素系酸化剤の添加量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の水処理方法。

【請求項3】

アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して不連続点塩素処理を行う塩素処理装置と、
塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）および／または酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定する水質測定装置と、
塩素処理水の全塩素と遊離塩素および／またはＯＲＰの測定値から塩素系酸化剤の添加量を制御する制御装置と、
塩素処理水の残留塩素を除去する残留塩素除去装置と、
残留塩素除去水を分離膜により膜分離する膜分離装置とを含み、
前記制御装置は次の制御１～４のいずれかの制御をする装置であり、
制御１は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御２は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）であって、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御３は、（ＯＲＰ）が基準値以上であって、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御４は、（ＯＲＰ）が基準値以上、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）であって、（Ｆ－Ｃｌ）もしくは（Ｔ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
前記（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）における（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差は０．１～０．５ｍｇ（Ｃｌ _２ ）／Ｌであり、
前記許容値は、残留する被酸化性物質の酸化に許容される（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）の量であって、０．１～１．５ｍｇ（Ｃｌ _２ ）／Ｌに含まれる値であり、
前記基準値は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）の領域における塩素処理水の（ＯＲＰ）値であって、５００～６５０ｍＶから選ばれる値であることを特徴とする水処理装置。

【請求項4】

前記制御装置は、不連続点を超える領域における塩素系酸化剤の添加量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項３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、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して塩素処理を行う水処理方法および装置に関し、さらに詳細にはアンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して塩素処理し、塩素処理水の残留塩素を除去して膜分離を行う水処理方法および装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

用水・排水処理において、系内の殺菌や酸化を目的として、原水に次亜塩素酸ナトリウムなどの塩素系酸化剤を添加する処理が行われている。特許文献１（特開平１－１０４３１０号）には、ＲＯ膜用の殺菌剤として遊離塩素剤を添加して殺菌を行った後、アンモニウムイオンを添加してクロラミンを生成させる方法が提案されている。これは広く用いられている塩素、次亜塩素酸ナトリウム等の遊離塩素剤が、酸化剤としてＲＯ膜を劣化させ性能低下させるので、酸化性を緩和させる目的でアンモニウムイオンを添加し、結合塩素剤（クロラミン）として酸化性が低い形でＲＯ膜と接触させるようにしている。

【0003】

特許文献２（ＷＯ２０１１／１２５７６４）には、被処理水を遊離塩素の存在下に前処理方法として、遊離または結合塩素剤を添加して凝集、固液分離、活性炭処理等の前処理を行い、亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤を添加して遊離または結合塩素剤を除去した後、新たに結合塩素剤を添加してＲＯ膜処理する方法が記載されている。前処理に際して遊離または結合塩素剤を添加するのは、前処理工程におけるスライム障害を防止する目的であり、還元剤を添加するのは残留する遊離または結合塩素を除去した後、膜処理に適したスライム防止剤を適正量添加する目的であるとされている。

【0004】

特許文献３（ＷＯ２０１２／１３３６２０）には、被処理水に遊離塩素剤を添加して殺菌した後、遊離塩素を含有する被処理水にスルファミン酸、結合塩素型スルファミン酸およびそれらの塩から選ばれる１種以上のスルファミン酸系化合物を添加して、被処理水に含まれる遊離塩素を結合塩素に転換した後、被処理水にさらに還元剤を添加し、遊離塩素濃度を低下させた後、膜分離装置に供給して膜分離する方法が記載されている。ここではスルファミン酸系化合物添加後の被処理水の遊離塩素濃度を測定し、被処理水の遊離塩素濃度が０．４ｍｇ／Ｌ以下になるように、スルファミン酸系化合物および／または還元剤の添加量を調整する方法が記載されている。

【0005】

しかるに前処理に際して結合塩素剤を添加する場合、あるいは遊離塩素剤を添加する場合でも原水中にアンモニア性窒素が含まれている場合には、クロラミン等の結合塩素が形成されて酸化力が弱くなるので、殺菌や酸化を十分に行えない場合が生じる。また地下水を原水とし、鉄、マンガン等を酸化除去するために遊離塩素剤を添加する場合でも、原水中にアンモニア性窒素が含まれていると、結合塩素が形成されて酸化力が弱くなるため、鉄、マンガン等の酸化を十分に行えない場合が生じる。さらに塩素測定において結合塩素が過剰に存在すると、塩素の分析の妨害物質となり、正確に塩素が測定できない場合が生じる。さらに還元剤を添加する際、結合塩素が存在すると、結合塩素をゼロにするための還元剤添加量の制御が困難である。またアンモニア性窒素と塩素が結合した結合塩素は分離膜に悪影響を与えやすいなどの問題点があった。

【0006】

このように原水にアンモニア性窒素が含まれている場合、そのようなアンモニア性窒素を除去する方法として不連続点塩素処理方法が知られている。この方法では、アンモニア性窒素を含む原水に添加する塩素系酸化剤の添加量を増加していくと結合塩素の生成量が増加しいったん極大値を示すが、さらに塩素剤の添加量を増加すると結合塩素の量が低下して極小点に達し、さらに添加量を増加すると遊離残留塩素が増加する。上記の極小値が不連続点（ブレークポイント）であり、不連続点を超える領域の塩素濃度となるように、塩素系酸化剤を添加してアンモニア性窒素を除去する処理方法が不連続点塩素処理であるとされている。

【0007】

ところがこのような不連続点塩素処理では、不連続点を少し超える領域の塩素濃度となるように塩素系酸化剤の添加量を制御することが求められるが、不連続点の検出は困難であり、また不連続点を超える領域でも結合塩素が検出される場合があり、結合塩素が残留すると還元剤添加量の制御が困難である。一般に塩素系酸化剤や還元剤の添加量は、全塩素（Ｔ－Ｃｌ）、遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）などを測定して制御することが行われているが、これらをそれぞれ単独で指標としても、不連続点の検出は困難であるなどの問題点があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開平１－１０４３１０号

【文献】ＷＯ２０１１／１２５７６４

【文献】ＷＯ２０１２／１３３６２０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の課題は、前記のような従来の問題点を解決するため、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して処理する際、塩素系酸化剤を適正に添加してアンモニア性窒素を除去し、さらに残留する被酸化性物質の酸化処理を行うことができる水処理方法および装置を提案することある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は次の水処理方法および装置である。
（１） アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して不連続点塩素処理を行う塩素処理工程と、
塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）および／または酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定する水質測定工程と、
塩素処理水の全塩素と遊離塩素および／またはＯＲＰの測定値から塩素系酸化剤の添加量を制御する制御工程と、
塩素処理水の残留塩素を除去する残留塩素除去工程と、
残留塩素除去水を分離膜により膜分離する膜分離工程とを含み、
前記制御工程は次の制御１～４のいずれかの制御をする工程であり、
制御１は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御２は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）であって、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御３は、（ＯＲＰ）が基準値以上であって、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御４は、（ＯＲＰ）が基準値以上、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）であって、（Ｆ－Ｃｌ）もしくは（Ｔ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
前記（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）における（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差は０．１～０．５ｍｇ（Ｃｌ _２ ）／Ｌであり、
前記許容値は、残留する被酸化性物質の酸化に許容される（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）の量であって、０．１～１．５ｍｇ（Ｃｌ _２ ）／Ｌに含まれる値であり、
前記基準値は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）の領域における塩素処理水の（ＯＲＰ）値であって、５００～６５０ｍＶから選ばれる値であることを特徴とする水処理方法。
（２） 前記制御工程は、不連続点を超える領域における塩素系酸化剤の添加量を制御するように構成されていることを特徴とする上記（１）記載の水処理方法。
（３） アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して不連続点塩素処理を行う塩素処理装置と、
塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）および／または酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定する水質測定装置と、
塩素処理水の全塩素と遊離塩素および／またはＯＲＰの測定値から塩素系酸化剤の添加量を制御する制御装置と、
塩素処理水の残留塩素を除去する残留塩素除去装置と、
残留塩素除去水を分離膜により膜分離する膜分離装置とを含み、
前記制御装置は次の制御１～４のいずれかの制御をする装置であり、
制御１は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御２は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）であって、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御３は、（ＯＲＰ）が基準値以上であって、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
制御４は、（ＯＲＰ）が基準値以上、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）であって、（Ｆ－Ｃｌ）もしくは（Ｔ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御するものであり、
前記（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）における（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差は０．１～０．５ｍｇ（Ｃｌ _２ ）／Ｌであり、
前記許容値は、残留する被酸化性物質の酸化に許容される（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）の量であって、０．１～１．５ｍｇ（Ｃｌ _２ ）／Ｌに含まれる値であり、
前記基準値は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）の領域における塩素処理水の（ＯＲＰ）値であって、５００～６５０ｍＶから選ばれる値であることを特徴とする水処理装置。
（４） 前記制御装置は、不連続点を超える領域における塩素系酸化剤の添加量を制御するように構成されていることを特徴とする上記（３）記載の水処理装置。

【0011】

本発明の水処理方法および装置に供給して処理するアンモニア性窒素含有原水は、アンモニア性窒素を含有する原水である。このようなアンモニア性窒素含有原水としては、アンモニア性窒素を含有する河川水、地下水等の天然水、工業用水、排水、排水処理水など、一般的なアンモニア性窒素含有水があげられる。このようなアンモニア性窒素含有原水としては、循環冷却水系、循環洗浄水系など、稼働中の処理系に含まれる原水であってもよい。またアンモニア性窒素含有原水のアンモニア性窒素の含有量は特に制限されない。さらに当初の原水にはアンモニア性窒素が含まれていなくても、途中からアンモニア性窒素が混入するような系の原水であってもよい。

【0012】

塩素処理工程は、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して不連続点塩素処理を行う工程である。このような塩素処理工程は、塩素処理のための専用の工程としても、あるいは前処理工程において行われてもよい。この前処理工程としては、原水の凝集、ろ過、活性炭処理等の不純物除去のための前処理や、鉄、マンガン等の被酸化性物質の酸化除去のための前処理など、塩素処理に悪影響を与えないものが好ましい。

【0013】

塩素系酸化剤としては、塩素ガス、二酸化塩素、次亜塩素酸またはその塩、トリクロロイソシアヌル酸、電解塩素など、一般に殺菌剤、消毒剤、酸化剤などとして用いられているものがあげられる。アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して塩素処理を行うと、アンモニア性窒素と塩素系酸化剤が結合してクロラミンのような結合塩素が形成される。特許文献１～３ではこのような結合塩素が形成される程度の塩素系酸化剤の添加量で塩素処理が行われているが、結合塩素が形成されると酸化力が弱くなり、菌類の殺菌や鉄、マンガン等の酸化を十分に行えない場合が生じる。これに対して本発明では、高い塩素系酸化剤添加量で不連続点塩素処理を行い、これにより結合塩素を分解してアンモニア性窒素を除去することができる。

【0014】

塩素処理方法において、アンモニア性窒素含有原水に添加する塩素系酸化剤の添加量を増加していくと、結合塩素の生成量が増加しいったん極大値を示すが、さらに塩素剤の添加量を増加すると結合塩素の量が低下して極小点に達する。さらに添加量を増加すると遊離塩素が増加して全塩素が増加する。上記の極小値が不連続点（ブレークポイント）であり、一般に不連続点塩素処理では、上記不連続点を少し超えた残留塩素濃度となるように、塩素系酸化剤の添加量を制御して処理が行われている。ところが不連続点の検出は困難であり、不連続点を超える領域でも結合塩素が検出される場合があり、塩素系酸化剤添加量の制御は困難である。

【0015】

不連続点塩素処理方法では、アンモニア性窒素含有原水に添加する塩素系酸化剤の添加量を増加していくと、結合塩素（Ｃ－Ｃｌ）は極大値に至るまでは増加するが、塩素系酸化剤の添加量をさらに増加すると、結合塩素は分解されて極小値の不連続点に達する。この間遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）はゼロに近い値を示し、さらに添加量を増加すると遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）は増加するが、結合塩素（Ｃ－Ｃｌ）は極小値を維持するか、あるいはさらに低下すると考えられていた。ところが不連続点を超える領域でも結合塩素が検出される場合があり、結合塩素濃度の不安定な状態が続くことが分かった。従って全塩素（Ｔ－Ｃｌ）、遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）のどちらか一方を測定するだけでは不連続点を正確に測定することはできない。

【0016】

本発明では不連続点塩素処理を行うために、塩素処理工程においてアンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して不連続点塩素処理を行い、不連続点を超える領域において結合塩素濃度が実質的にゼロとなるように塩素系酸化剤の添加量を制御してアンモニア性窒素を分解するように構成される。このためには水質測定工程において塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）および／または酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定し、制御工程において塩素処理水の全塩素と遊離塩素および／またはＯＲＰの測定値から塩素系酸化剤の添加量を制御する。本発明における全塩素（Ｔ－Ｃｌ）、遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）および結合塩素（Ｃ－Ｃｌ）は、ＪＩＳ Ｋ ０４００－３３－１０：１９９９により測定され、Ｃｌ_２として示される値である。全塩素（Ｔ－Ｃｌ）は（遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）＋結合塩素（Ｃ－Ｃｌ））の合計量として測定される。酸化還元電位（ＯＲＰ）の測定方法としては、特に限定されず、例えば電位差測定法、電位差滴定法等が例示され、簡易な装置で測定できる電位差測定法を好適に用いることができる。

【0017】

前記制御工程では、次の制御１～４に示すいずれかの制御を行う。
制御１：（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）となるように塩素系酸化剤の添加量を制御する。
制御２：（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）であって、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御する。
制御３：（ＯＲＰ）が基準値以上であって、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御する。
制御４：（ＯＲＰ）が基準値以上、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）であって、（Ｆ－Ｃｌ）もしくは（Ｔ－Ｃｌ）が許容値となるように塩素系酸化剤の添加量を制御する。
ここで前記許容値は、残留する被酸化性物質の酸化に許容される（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）の量であり、前記基準値は（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）の領域における塩素処理水の（ＯＲＰ）値である。

【0018】

全塩素（Ｔ－Ｃｌ）は（遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）＋結合塩素（Ｃ－Ｃｌ））であるので、塩素系酸化剤の添加量を増加していくと、全塩素（Ｔ－Ｃｌ）は増加し、極大値からは減少して不連続点（極小値）に至り、さらに塩素系酸化剤の添加量を増加すると全塩素（Ｔ－Ｃｌ）は増加する。これに対し遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）は、結合塩素が存在する状態では、塩素系酸化剤を添加し添加量を増加してもゼロに近い値を示すが、結合塩素が分解されて不連続点に近づくと、遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）は増加し始める。不連続点を超える領域でも結合塩素が検出される場合があるので、結合塩素が実質的にゼロとなるように塩素系酸化剤の添加量を制御する。「（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）」は全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）がほぼ等しい値を示すことを意味し、結合塩素が実質的にゼロであることを示す。「（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）」における（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差は、０．１～０．５ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌ、好適には０．１～０．３ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌの濃度差である。

【0019】

上記（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）の許容値は、不連続点を超える領域に残留する被酸化性物質を酸化するために許容される（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）の量であり、結合塩素を構成するアンモニア性窒素や、塩素処理水に残留する菌類の殺菌や、鉄、マンガン等の他の被酸化性物質を酸化するために許容される（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）の量である。このような許容値はアンモニア性窒素含有原水の水質、性状や処理系の構成、操作等により変わり得るが、一般的には０．１～１．５ｍｇ／Ｌ、好適には０．３～１．０ｍｇ／Ｌに含まれる値とすることができる。また後述の実施例の図２、図３に示すように、対象となる処理系のデータからその許容値を設定することができる。

【0020】

上記ＯＲＰの基準値は、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）の領域における塩素処理水の（ＯＲＰ）値である。すなわち（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差が（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）の範囲内である場合の（ＯＲＰ）値とすることができるが、好適にはこのような領域の下限の塩素処理水の（ＯＲＰ）値とすることができる。このような基準値（ＯＲＰ）はアンモニア性窒素含有原水の水質、性状や処理系の構成、操作等により変わり得るが、一般的には５００～６５０ｍＶ、好適には５５０～６５０ｍＶから選ばれる値とすることができ、特にこの領域の下限の値とすることが好適である。

【0021】

前記制御１は、水質測定工程では塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）を測定し、制御工程では（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）となるように、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するよう指令を出す。ここでは（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差は、０．１～０．５ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌ、好適には０．１～０．３ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌの濃度差となるように、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するよう指令を出すことができる。このとき（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差が０．５ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌ以上の場合は塩素が不足しているので、塩素系酸化剤の添加量を増加する。また（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差が０．１ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌ以下の場合は塩素が過剰となっているので、塩素系酸化剤の添加量を減少する。（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差０．１～０．５ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌの領域における塩素系酸化剤添加量の変動幅は広いが、その変動幅における最小の塩素系酸化剤添加量に制御できれば効率的な処理ができる。このためにはその変動幅内にある時でも、添加量を減少するように制御すれば、可能な限り最小の塩素系酸化剤添加量に維持することができるが、他の手段でもよい。

【0022】

前記制御２では、水質測定工程では塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）を測定し、制御工程では（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）を判定したときに、（Ｆ－Ｃｌ）が上記許容値すなわち０．１～１．５ｍｇ／Ｌ、好適には０．３～１．０ｍｇ／Ｌとなるように、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するよう指令を出す。このとき（Ｔ－Ｃｌ）＞（Ｆ－Ｃｌ）＋０．１（好適には０．３）ｍｇ／Ｌの場合は塩素が不足しているので、塩素系酸化剤の添加量を増加する。また（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）で（Ｔ－Ｃｌ）が１．５（好適には１．０）ｍｇ／Ｌを超えている場合は塩素が過剰となっているので、塩素系酸化剤の添加量を減少する。

【0023】

前記制御３では、水質測定工程では塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定し、制御工程では（ＯＲＰ）が基準値以上を判定したときに、（Ｔ－Ｃｌ）が上記許容値すなわち０．１～１．５ｍｇ／Ｌ、好適には０．３～１．０ｍｇ／Ｌとなるように、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するよう指令を出す。（ＯＲＰ）の基準値は、あらかじめ全塩素と遊離塩素を測定し、制御工程で（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）を判定したときの（ＯＲＰ）の値から基準値を定めておき、（ＯＲＰ）の測定値を基準値と比較して（ＯＲＰ）の基準値以上を判定することができる。

【0024】

前記制御４では、水質測定工程では塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）と酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定し、制御工程では（ＯＲＰ）が基準値以上を判定したときに、（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）が上記許容値すなわち０．１～１．５ｍｇ／Ｌ、好適には０．３～１．０ｍｇ／Ｌとなるように、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するよう指令を出す。この場合も（ＯＲＰ）の基準値は、あらかじめ全塩素と遊離塩素を測定し、制御工程で（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）を判定したときの（ＯＲＰ）の値から基準値を定めておき、（ＯＲＰ）の測定値を基準値と比較して（ＯＲＰ）の基準値以上を判定することができる。

【0025】

前記制御工程では、制御１～４のいずれかの制御を行ってもよいが、これらの制御と他の制御を組み合わせて制御することも可能である。制御２は制御１の（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）のほかに、（Ｔ－Ｃｌ）もしくは（Ｆ－Ｃｌ）の許容値によっても制御するため、制御１よりも精度の高い制御を行うことができる。また制御４は全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）と酸化還元電位（ＯＲＰ）の３項目を測定し、これらにより制御を行うので、さらに精度の高い制御を行うことができ好ましい。制御１～４に示すいずれの制御の場合でも、（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差が好適な範囲である０．１～０．３ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌとし、許容値が好適な範囲である０．３～１．０ｍｇ／Ｌに含まれる値とし、基準値が好適な範囲である５５０～６５０ｍＶから選ばれる値にすると、さらに精度の高い制御を行うことができる。

【0026】

残留塩素除去工程では、塩素処理工程から得られる塩素処理水の残留塩素を除去する。塩素処理水に含まれる残留塩素は膜分離工程で用いる分離膜の劣化原因になるので、残留塩素を除去した後の塩素処理水を膜分離工程へ送る。残留塩素を除去するには、活性炭処理、還元剤添加などがあるが、還元剤添加が好ましい。還元剤としては、重亜硫酸、チオ硫酸、亜硫酸、チオグリコール酸、エリソルビン酸、アスコルビン酸、それらの塩類があげられるが、ナトリウム塩等の水溶性塩が好ましい。

【0027】

膜分離工程では、残留塩素除去工程から送られる残留塩素除去水を分離膜により膜分離する。分離膜としては、ＵＦ膜、ＭＦ膜、ＲＯ膜等の膜分離により溶液を透過させる膜があげられるが、特にＲＯ膜、なかでもポリアミド、アラミド系等の窒素含有基を有する高分子膜からなり塩素により劣化しやすいＲＯ膜が適している。残留塩素除去水は残留塩素が除去されているので、分離膜の劣化原因は除かれているが、スライム障害が発生しやすい状況にあるので、スライム防止剤を添加して膜分離するのが好ましい。スライム防止剤としては、スルファミン酸（塩）に塩素が結合した結合塩素剤、イソチアゾリン系殺菌剤、有機臭素系殺菌剤などがあげられる。

【0028】

本発明の水処理装置は、上記水処理方法における各工程の操作を行うための装置の組合せにより構成される。まず塩素処理装置は、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して塩素処理を行うように、アンモニア性窒素含有原水が導入されあるいは通過する反応部と、その反応槽、流路等に塩素系酸化剤を添加するための薬剤槽、注入路、注入ポンプ、制御弁等を備えた薬注部を有するものが採用できる。このような塩素処理装置としては、前処理装置やその他の装置などを兼ねることができる。前処理装置としては、原水の凝集、ろ過、活性炭処理等の不純物除去のための前処理装置や、鉄、マンガン等の被酸化性物質の酸化除去のための前処理装置などがあげられ、このような前処理装置に薬注部を組み合わせることにより塩素処理装置として利用することができる。

【0029】

水質測定装置は、塩素処理装置による塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）および／または酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定する測定器であり、ＤＰＤ法による比色方式や電極式のものなどが用いられ、塩素処理装置と残留塩素除去装置の間に設けられる。前記制御工程における制御１の場合は全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）の測定、制御２の場合は全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と酸化還元電位（ＯＲＰ）の測定、制御３の場合は全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）と酸化還元電位（ＯＲＰ）の測定ができるように設けられる。

【0030】

制御装置は、水質測定装置で測定された塩素処理水の全塩素と遊離塩素および／またはＯＲＰの測定値から塩素系酸化剤の添加量を制御するように設けられた装置であり、演算により添加量の制御信号を出すコンピュータ等の演算装置を含み、制御信号により薬注部の注入ポンプの送液量や制御弁の開度等を制御するように構成される。制御装置は前記制御１～４の制御を選択的に行えるように構成される。

【0031】

残留塩素除去装置は、塩素処理装置から得られる塩素処理水の残留塩素を除去するように構成される。残留塩素を除去する装置としては、活性炭処理装置、還元剤添加還元装置などがあげられる。活性炭処理装置は塩素処理水が活性炭層を通過することにより残留塩素を除去するように構成される。還元剤添加還元装置は、塩素処理水に還元剤を添加することにより残留塩素を還元して除去するように構成され、残留塩素を高い精度で除去することができるので、好ましい。この場合還元剤の添加量は、水質測定装置で測定された全塩素（Ｔ－Ｃｌ）および遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）から算出することができる。

【0032】

膜分離装置は分離膜を備え、残留塩素除去装置から送られる残留塩素除去水を膜分離するように構成される。分離膜としては、ＵＦ膜、ＭＦ膜、ＲＯ膜等の膜分離により溶液を透過させる膜があげられるが、特にＲＯ膜、なかでもポリアミド、アラミド系等の窒素含有基を有する高分子膜からなるＲＯ膜が適している。残留塩素除去水は残留塩素が除去されているので、分離膜の劣化原因は除かれているが、スライム障害が発生しやすい状況にある場合は、スライム防止剤を添加する薬注部を設けるのが好ましい。スライム防止剤としては、前述のものがあげられるが、スルファミン酸（塩）に塩素が結合した結合塩素剤が好ましい。

【0033】

上記の水処理装置は、上記水処理方法における各工程に従ってアンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して塩素処理を行う。このとき水質測定装置により塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）および／または酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定し、制御装置では、水質測定装置で測定された塩素処理水の全塩素と遊離塩素および／またはＯＲＰの測定値から塩素系酸化剤の添加量を制御する。これにより原水中のアンモニア性窒素を除去することができ、これにより酸化力を高め、残留する菌類の殺菌や、鉄、マンガンなど被酸化性物質の酸化除去などを行うことができる。

【0034】

塩素処理装置から得られる塩素処理水は、残留塩素除去装置において残留塩素を除去され、残留塩素除去装置から送られる残留塩素除去水は膜分離装置において分離膜により膜分離されて処理水となる。残留塩素除去装置が還元剤添加還元装置である場合は、塩素処理水は還元剤を添加することにより残留塩素が還元除去され、膜分離装置に送られて膜分離される。膜分離装置においてスライム防止剤を添加して膜分離する場合は、薬注部からスライム防止剤を添加して膜分離することにより、分離膜のスライム防止を行い、膜分離効果を高めることができる。

【発明の効果】

【0035】

本発明では、アンモニア性窒素含有原水の不連続点塩素処理が可能であり、塩素系酸化剤を適正に添加してアンモニア性窒素を酸化除去することができ、殺菌や鉄、マンガン等の他の被酸化性物質の酸化除去が可能であり、さらにこのようなアンモニア性窒素ほかの被酸化性物質を酸化除去するための塩素系酸化剤添加量を容易かつ正確に制御できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】発明の実施形態による水処理方法および装置を示すフロー図である。

【図2】実施例の試験例1における３０分後の測定値を示すグラフである。

【図3】実施例の試験例1における６０分後の測定値を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0037】

図１は本発明の実施形態による水処理方法および装置を示し、１は塩素処理装置、２は残留塩素除去装置、３は保安フィルタ、４はＲＯ膜分離装置、５は塩素系酸化剤槽、６は還元剤槽、７はスライム防止剤槽、８は制御装置である。塩素処理装置１はアンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して塩素処理を行うように構成されている。残留塩素除去装置２は塩素処理水に還元剤を添加して残留塩素を除去するように構成されている。ＲＯ膜分離装置４はＲＯ膜モジュール４ａにより濃縮液室４ｂと透過液室４ｃに区画され、ＲＯ膜分離するように構成されている。制御装置８は、検出器Ｃ１の遊離／全塩素検出信号Ｄ１および検出器Ｃ２のＯＲＰ信号Ｄ２から得られる制御信号Ｓ１によりポンプＰ１を制御し、検出器Ｃ１の遊離／全塩素検出信号Ｄ１から得られる制御信号Ｓ２によりポンプＰ２を制御し、検出器Ｃ３のスライム防止剤信号Ｄ３から得られる制御信号Ｓ３によりポンプＰ３を制御するように構成されている。

【0038】

上記の装置による水処理方法は以下のように行われる。まずアンモニア性窒素含有原水を原水路Ｌ１より塩素処理装置１へ供給する際、制御装置８からの制御信号Ｓ１によりポンプＰ１を制御し、塩素系酸化剤槽５からラインＬ７を通して塩素系酸化剤を添加して塩素処理装置１へ供給する。これにより塩素処理装置１では、塩素処理工程としてアンモニア性窒素含有原水の塩素処理（クロリネーション）が行われ、原水中のアンモニア性窒素を含む被酸化性物質が酸化分解される。塩素処理装置１は塩素処理専用のものでもよいが、凝集、ろ過、活性炭処理等の前処理装置を兼ねているのが好ましく、この場合は前処理と塩素処理を同時に行うことができる。

【0039】

塩素処理装置１の塩素処理水は、経路Ｌ２を通して残留塩素除去装置２へ送られる際、制御装置８からの制御信号Ｓ２によりポンプＰ２を制御し、還元剤槽６から経路Ｌ８を通して還元剤を添加して残留塩素除去装置２へ送られ、ここで残留塩素は還元剤と反応して除去される。残留塩素除去水は経路Ｌ３から保安フィルタ３へ送られる過程で、スライム防止剤槽７から経路Ｌ９を通してスライム防止剤を添加し、さらに経路Ｌ４からＲＯ膜分離装置４に供給される過程で、検出器Ｃ３のスライム防止剤信号Ｄ３から得られる制御信号Ｓ３によりポンプＰ３を制御してスライム防止剤の添加量が制御される。ＲＯ膜分離装置４では、スライム防止剤添加水は濃縮液室４ｂに入り、溶媒はＲＯ膜モジュール４ａを透過して膜分離され、透過液は経路Ｌ５から取り出され、濃縮液室４ｂに残る濃縮液は経路Ｌ６から排出される。

【0040】

塩素処理装置１における塩素処理工程では、アンモニア性窒素含有原水の塩素処理が行われ、原水中のアンモニア性窒素を含む被酸化性物質が酸化分解されるが、酸化されやすい物質から順次分解される。本発明では不連続点塩素処理を行うことにより、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加してアンモニア性窒素を酸化分解し、さらに殺菌や鉄、マンガン等の酸化分解をも行うように塩素処理が行われる。水質測定工程において塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）および／または酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定し、制御工程において塩素処理水の全塩素と遊離塩素および／またはＯＲＰの測定値から塩素系酸化剤の添加量を制御する。全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）は検出器Ｃ１により測定され、遊離／全塩素検出信号Ｄ１が制御装置８へ送られ、酸化還元電位（ＯＲＰ）は検出器Ｃ２により測定され、ＯＲＰ信号Ｄ２が制御装置８へ送られる。

【0041】

制御装置８による塩素系酸化剤添加量の制御は、検出器Ｃ１の遊離／全塩素検出信号Ｄ１および検出器Ｃ２のＯＲＰ信号Ｄ２から得られる制御信号Ｓ１により、ポンプＰ１を制御することにより行われる。この場合、前述の制御１～４に示すいずれかの制御を行ってもよいが、制御４では全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）と酸化還元電位（ＯＲＰ）の３項目を測定し、これらにより制御を行うので、精度の高い制御を行うことができ好ましい。

【0042】

前記制御１では、検出器Ｃ１により塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）を測定して、遊離／全塩素検出信号Ｄ１を制御装置８に送り、制御装置８は（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）となるように制御信号Ｓ１をポンプＰ１に送り、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するよう制御する。このとき（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差を、０．１～０．５ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌ、好適には０．１～０．３ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌの濃度差となるように、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するよう指令を出す。この場合、（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差が０．５ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌ以上の場合は塩素が不足しているので、塩素系酸化剤の添加量を増加する。また（Ｔ－Ｃｌ）と（Ｆ－Ｃｌ）の差が０．１ｍｇ（Ｃｌ_２）／Ｌ以下の場合は塩素が過剰となっているので、塩素系酸化剤の添加量を減少する。

【0043】

前記制御２では、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）を判定したときに、（Ｆ－Ｃｌ）が上記許容値すなわち０．１～１．５ｍｇ／Ｌ、好適には０．３～１．０ｍｇ／Ｌとなるように制御信号Ｓ１をポンプＰ１に送り、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するよう制御する。このとき（Ｔ－Ｃｌ）＞（Ｆ－Ｃｌ）＋０．１（好適には０．３）ｍｇ／Ｌの場合は塩素が不足しているので、塩素系酸化剤の添加量を増加する。また（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）で（Ｔ－Ｃｌ）が１．５（好適には１．０）ｍｇ／Ｌを超えている場合は塩素が過剰となっているので、塩素系酸化剤の添加量を減少する。添加量を増減する場合は、制御信号Ｓ１によりポンプＰ１の送液量を増減する。

【0044】

前記制御３では、検出器Ｃ１により塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）を測定し、検出器Ｃ２により酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定し、遊離／全塩素検出信号Ｄ１およびＯＲＰ信号Ｄ２を制御装置８に送り、制御装置８では（ＯＲＰ）が基準値以上を判定したときに、（Ｔ－Ｃｌ）が上記許容値すなわち０．１～１．５ｍｇ／Ｌ、好適には０．３～１．０ｍｇ／Ｌとなるように、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するように制御する。（ＯＲＰ）の基準値は、あらかじめ全塩素と遊離塩素を測定し、制御工程で（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）を判定したときの（ＯＲＰ）の値から基準値を定めておき、（ＯＲＰ）の測定値を基準値と比較して（ＯＲＰ）の基準値以上を判定することができる。このとき（ＯＲＰ）が５００～６５０ｍＶから選ばれる値以上、好適には５５０～６５０ｍＶから選ばれる値以上であり、（Ｔ－Ｃｌ）が０．１～１．５ｍｇ／Ｌ、好適には０．３～１．０ｍｇ／Ｌとなるように、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するように制御する。このとき（ＯＲＰ）が５００（好適には５５０）ｍＶ未満の場合、ならびに（Ｔ－Ｃｌ）が０．１（好適には０．３）ｍｇ／Ｌ未満の場合は塩素が不足しているので、塩素系酸化剤の添加量を増加する。また（ＯＲＰ）が６５０ｍＶを超えている場合、ならびに（Ｔ－Ｃｌ）が１．５（好適には１．０）ｍｇ／Ｌを超えている場合は塩素が過剰となっているので、塩素系酸化剤の添加量を減少する。添加量を増減する場合は、制御信号Ｓ１によりポンプＰ１の送液量を増減する。

【0045】

前記制御４では、検出器Ｃ１により塩素処理水の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）を測定して遊離／全塩素検出信号Ｄ１を制御装置８に送り、検出器Ｃ２により酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定してＯＲＰ信号Ｄ２を制御装置８に送り、制御装置８では（ＯＲＰ）が基準値以上を判定したときに、（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）が上記許容値すなわち０．１～１．５ｍｇ／Ｌ、好適には０．３～１．０ｍｇ／Ｌとなるように、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するように制御する。この場合も（ＯＲＰ）の基準値は、あらかじめ全塩素と遊離塩素を測定し、制御工程で（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）を判定したときの（ＯＲＰ）の値から基準値を定めておき、（ＯＲＰ）の測定値を基準値と比較して（ＯＲＰ）の基準値以上を判定することができる。このとき（ＯＲＰ）が５００～６５０ｍＶから選ばれる値以上、好適には５５０～６５０ｍＶ以上であって、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）を判定したときに、（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）が０．１～１．５ｍｇ／Ｌ、好適には０．３～１．０ｍｇ／Ｌとなるように、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加するように制御する。このとき（ＯＲＰ）が５００（好適には５５０）ｍＶ未満の場合、ならびに（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）が０．１（好適には０．３）ｍｇ／Ｌ未満の場合は塩素が不足しているので、塩素系酸化剤の添加量を増加する。また（ＯＲＰ）が６５０ｍＶを超えている場合、ならびに（Ｔ－Ｃｌ）または（Ｆ－Ｃｌ）が１．５（好適には１．０）ｍｇ／Ｌを超えている場合は塩素が過剰となっているので、塩素系酸化剤の添加量を減少する。添加量を増減する場合は、制御信号Ｓ１によりポンプＰ１の送液量を増減する。

【0046】

還元剤槽６から残留塩素除去装置２へ還元剤を送るポンプＰ２の制御は、検出器Ｃ１の遊離／全塩素検出信号Ｄ１が制御装置８に送られた段階で、制御装置８は塩素処理水中の残留塩素を還元するのに必要な還元剤量を演算し、これを制御信号Ｓ２としてポンプＰ２へ送り、還元剤の送液量を制御する。これにより塩素処理水から残留塩素が除去される。スライム防止剤槽７から残留塩素除去水へスライム防止剤を送るポンプＰ３の制御は、検出器Ｃ３のスライム防止剤信号Ｄ３が制御装置８に送られた段階で、制御装置８はスライム防止剤添加水のスライム防止剤量が所定値を維持するように制御信号Ｓ３によりポンプＰ３を制御してスライム防止剤の添加量が制御される。

【0047】

このように制御装置８による塩素系酸化剤添加量の制御において、検出器Ｃ１の遊離／全塩素検出信号Ｄ１および検出器Ｃ２のＯＲＰ信号Ｄ２から得られる制御信号Ｓ１により、ポンプＰ１を制御する際、前記制御１～４に示す制御を行うことにより、不連続点塩素処理を行うことができ、塩素系酸化剤を適正に添加しアンモニア性窒素を除去して酸化処理を行うことができるとともに、殺菌や鉄、マンガン等の酸化除去が可能になる。また塩素処理水のアンモニア性窒素が除去され、全塩素（Ｔ－Ｃｌ）および遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）が少ない状態で残留塩素除去を行うので、還元剤量の算出は容易かつ正確であり、効率よく残留塩素除去を行うことができる。さらに残留塩素が少ない状態でＲＯ膜分離を行えるので、ＲＯ膜の劣化を防止して効率よく膜分離を行うことができる。

【0048】

このように制御１～４の制御を行うことにより、アンモニア性窒素含有原水の不連続点塩素処理が可能であり、塩素系酸化剤を適正に添加してアンモニア性窒素を酸化除去することができ、殺菌や鉄、マンガン等の他の被酸化性物質の酸化除去が可能であり、さらにこのようなアンモニア性窒素ほかの被酸化性物質を酸化除去するための塩素系酸化剤添加量を容易かつ正確に制御できる。

【実施例】

【0049】

以下、本発明の実施例、比較例について説明する。各例中、％は質量％である。

【0050】

〔試験例１〕：
（１）試料の調製
１）硫酸アンモニウム０．１８４％溶液：硫酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４）を０．３６８ｇ計り取り、純水２００ｇに溶解して、硫酸アンモニウム０．１８４％溶液を２００ｍｌ調製した。
２）次亜塩素酸ナトリウム０．１（Ｃｌ_２）％溶液：約１２％の次亜塩素酸ナトリウムを１００倍希釈し、さらに１００倍希釈し、塩素濃度を測定して有効塩素濃度を測定し、この有効塩素濃度に合せて、０．１（Ｃｌ_２）％溶液を調製した。この０．１（Ｃｌ_２）％溶液は０．５ｍｌ／５００ｍｌで（Ｃｌ_２）１ｍｇ／Ｌとなる。
３）ベース水：水道水を活性炭処理して脱塩素しベース水とした。

【0051】

（２）試験方法
ベース水を（４９９－Ａ）ｍＬ注入した５００ｍＬビーカーに、硫酸アンモニウム０．１８４％溶液を１ｍＬ添加して１分撹拌し、さらに次亜塩素酸ナトリウム０．１（Ｃｌ_２）％溶液をＡｍＬ添加して撹拌した（Ａは、表１および表２の（Ｃｌ_２）添加量に相当する単位のない数値である）。次亜塩素酸ナトリウム０．１（Ｃｌ_２）％溶液添加３０分後、および６０分後の全塩素（Ｔ－Ｃｌ）、遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）、アンモニア性窒素（ＮＨ_４－Ｎ）およびｐＨを測定した。３０分後の結果を表１および図２に示し、６０分後の結果を表２および図３に示す。図２および図３において、縦方向の破線は不連続点処理における制御目標値を示す。ＮＨ_４－ＮはＪＩＳ Ｋ０１０２インドフェノール青法により測定した。

【0052】

〔３０分後の結果〕

【表1】

【0053】

〔６０分後の結果〕

【表2】

【0054】

上記の結果より、アンモニア性窒素含有原水に添加する塩素系酸化剤の添加量を増加していくことにより結合塩素（（Ｔ－Ｃｌ）－（Ｆ－Ｃｌ））は増加する。全塩素（Ｔ－Ｃｌ）が極大値を示すまでの間は、アンモニア性窒素は実質的に変動しない状態を維持するが、極大値を超える領域では全塩素（Ｔ－Ｃｌ）が低下して極小点（不連続点）に達するまでの間にアンモニア性窒素は減少する。不連続点ではアンモニア性窒素は実質的にゼロになり、遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）が増加し始めるが、不連続点を超える領域でもアンモニア性窒素が検出され、結合塩素が形成されている。この領域では全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）の差は大きく、塩素処理水に被酸化性物質が存在することが分かる。さらに塩素剤の添加量を増すことにより、（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）の状態になり、被酸化性物質が分解されることがわかる。従って（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）の状態になるように塩素系酸化剤の添加量を制御すると、残留するアンモニア性窒素その他の被酸化性物質の分解を完全に行うことができる。

【0055】

（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）により制御する場合は、全塩素（Ｔ－Ｃｌ）または遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）が低い添加量となるように制御するのが好ましいが、このためには全塩素（Ｔ－Ｃｌ）または遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）が許容値となるように制御するのが好ましいことが分かる。またこの許容値に代わりに、ＯＲＰの基準値により同様に制御できることがわかる。さらにこの許容値とともにＯＲＰの基準値により制御することにより、さらに精度の高い制御が可能であることがわかる。（Ｔ－Ｃｌ）≒（Ｆ－Ｃｌ）における全塩素（Ｔ－Ｃｌ）と遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）の差、全塩素（Ｔ－Ｃｌ）または遊離塩素（Ｆ－Ｃｌ）の許容値、ＯＲＰの基準値が前記値であることが好ましいことは、表１、表２、図１、図２等の結果から明らかである。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明は、アンモニア性窒素含有原水に塩素系酸化剤を添加して塩素処理し、塩素処理水の残留塩素を除去して膜分離を行う水処理方法および装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0057】

１ 塩素処理装置、２ 残留塩素除去装置、３ 保安フィルタ、４ ＲＯ膜分離装置、４ａ ＲＯ膜モジュール、４ｂ 濃縮液室、４ｃ 透過液室、５ 塩素系酸化剤槽、６ 還元剤槽、７ スライム防止剤槽、８ 制御装置、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ ポンプ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 検出器、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 制御信号、Ｄ１ 遊離／全塩素検出信号、Ｄ２ ＯＲＰ信号、Ｄ３ スライム防止剤信号。

【図1】

【図2】

【図3】