JPH11244871A

JPH11244871A - マンガン含有水の処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH11244871A
Application number: JP6038498A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nomura; 淳一野村
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1999-09-14
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JP3880190B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理水のｐＨ変動に対して容易に対処で
き、マンガン濃度の上昇に対しても水酸化マンガンの生
成を抑制できるマンガン含有水の処理方法及び装置を提
供する。【解決手段】マンガン砂２を流動媒体とする支持床の
無い流動床反応槽１と、該槽の底部に設けた炭酸イオン
を含む被処理水を流入する流入口１４及び槽上部に設け
た処理水流出口１５と、流動床内の処理水ｐＨを８〜１
０に調節するための槽底部の被処理水流入口近辺及び／
又は流動床内に設けたアルカリ剤注入口１６とを有する
溶解性マンガンを晶析除去するマンガン含有水の処理装
置において、前記処理水の所要量を循環するための処理
水流出口１５と被処理水流入口１４を接続する循環通路
１１を設けることとしたものであり、前記循環通路に
は、沈殿槽を設け、該槽の上澄水の一部を被処理水流入
口に循環することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マンガン含有水の
処理に係り、特に、用水、工業排水、及び上水汚泥処理
排水等の高濃度の溶解性マンガンを含む水の処理方法及
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流動床によるマンガン除去方法について
は、次の点が公知である。即ち、マンガンは中性付近の
水中において、２価態の場合はＭｎ（ＨＣＯ₃）やＭｎ
ＳＯ₄、４価態の場合はＭｎＯ₂・ｍＨ₂Ｏの形態で存
在する。この場合、晶析除去の対象となるのはイオン状
である２価態のマンガンである。２価態のマンガンは、
炭酸イオンと（１）式のように反応し炭酸マンガンとな
る。Ｍｎ²⁺＋ＨＣＯ₃ ^-＋ＯＨ^-→ＭｎＣＯ₃↓＋Ｈ₂Ｏ・・・（１）被処理水中の炭酸マンガンは、ｐＨの上昇に従って溶解
度が減少し、準安定状態を経て結晶化する。この時、準
安定状態の炭酸マンガンと晶析用媒体が接触すると、媒
体表面に炭酸マンガンが晶析する。このとき、被処理水
のｐＨが低いと晶析が起こらず、ｐＨが高すぎると、炭
酸マンガンよりも水酸化マンガンが多く析出するため、
ｐＨ制御が重要である。

【０００３】この流動床によるマンガン除去方法とし
て、特開平８−２９５２５０号公報があり、そのフロー
シートを図３に示す。図３で示されるマンガン除去方法
は、マンガン砂を流動媒体とする支持床の無い流動床
に、炭酸イオンを含有した水又は炭酸イオンを添加した
水を、上向流で通水するとともに、流動床の流入口近辺
あるいは流動床内にアルカリ剤を注入し、流動床内の処
理水ｐＨを８〜１０に調節することにより、前記水中の
溶解性マンガンを炭酸マンガンとして晶析除去するもの
である。しかし、上記の方法では被処理水のｐＨ変動が
大きい場合、その制御が難しく、被処理水のマンガン濃
度が高い場合、マンガンの準安定状態はより短時間とな
り、水酸化マンガンが多く析出するという問題点があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑み、被処理水のｐＨ変動に対して容易に対処で
き、マンガン濃度の上昇に対しても水酸化マンガンの生
成を抑制できるマンガン含有水の処理方法及び装置を提
供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、マンガン砂を流動媒体とする支持床の
無い流動床反応槽に、炭酸イオンを含む被処理水を槽底
部から上向流で通水するとともに、反応槽底部の被処理
水流入口近辺及び／又は流動床内にアルカリ剤を注入
し、流動床内の処理水ｐＨを８〜１０に調節することに
より、前記水中の溶解性マンガンを晶析除去するマンガ
ン含有水の処理方法において、前記処理水の所要量を被
処理水に導入し、循環使用することとしたものである。
また、本発明では、マンガン砂を流動媒体とする支持床
の無い流動床反応槽と、該槽底部に設けた炭酸イオンを
含む被処理水を流入する流入口及び槽上部に設けた処理
水流出口と、流動床内の処理水ｐＨを８〜１０に調節す
る槽底部の被処理水流入口近辺及び／又は流動床内に設
けたアルカリ剤注入口とを有する溶解性マンガンを晶析
除去するマンガン含有水の処理装置において、前記処理
水の所要量を循環するための処理水流出口と被処理水流
入口を接続する循環通路を設けることとしたものであ
る。前記処理において、処理水の循環は、循環通路に沈
殿槽を設け、該槽の上澄水の一部を用いるのが良い。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明によれば、流動床内の処理
水中に設けたｐＨ測定器により、アルカリ剤供給ポンプ
の吐出量を調整し、処理水の任意の量を循環使用してお
り、被処理水のｐＨ変動に対して対応可能となり、被処
理水のマンガン濃度の上昇に対しても循環水の希釈効果
によりマンガンの晶析速度を調節でき、水酸化マンガン
の析出を抑制することができる。次に、本発明を図面を
用いて詳細に説明する。図１及び図２に本発明の処理装
置の概略構成図の一例を示す。

【０００７】図１に示す装置は、支持床を有さずマンガ
ン砂の流動媒体２を保持し、流入口１４近辺及び鉛直方
向に複数箇所のアルカリ剤注入口１６を備えた流動床反
応槽１と、流動床内の処理水中に配備されたｐＨ測定器
８とを少なくとも配備し、該ｐＨ測定器８の出力信号に
よりアルカリ剤供給ポンプ６の吐出量を加減するもので
ある。また、同時に被処理水（原水）を供給するための
原水ポンプ３、原水流入管４、停止時に晶析用媒体の逆
流を防止するための逆止弁５、アルカリ剤を供給するた
めのアルカリ剤槽７、処理水を排出するための処理水管
９、処理水の一部を循環するための循環ポンプ１０、処
理水循環用配管１１及び媒体排出管１３を適宜備えてな
る。また、原水ポンプ３と循環ポンプ１０の合計量を、
一定に調節する制御機構を備えても良い。

【０００８】図２に示す装置は、図１に示す装置の処理
水循環用配管の途中に、沈殿槽１２を備えたものであ
る。流動床反応槽からの流出水は、沈殿槽の下部配管よ
り流入し、上部配管（処理水管９）から上澄水が処理水
として流出する。流動床反応槽からの流出水に含まれる
懸濁物質は、前記槽で沈降分離され上澄水の任意の量が
流動床反応槽に循環される。次に、本発明を各構成要件
ごとに説明する。本発明で用いる炭酸マンガンの晶析用
媒体であるマンガン砂としては、マンガン砂そのもの以
外に、粒径０．１〜５．０ｍｍの粒状物質を使用するこ
とができる。粒状物質としては、砂、アンスラサイト、
活性炭、炭化物、樹脂等が使用できる。粒状物質の材
質、粒径、形状、表面上態、充填密度等は、処理装置の
形状、被処理水の性質に合わせて選定することができ
る。

【０００９】また、マンガン晶析反応を早期に安定化さ
せるために、炭酸マンガン晶析用媒体として、マンガン
砂やマンガンを付着させた上記媒体や電解二酸化マンガ
ンのような金属マンガンの原料としたものを使用しても
良い。粒状物質表面にマンガンを付着させるには、過マ
ンガン酸カリウム水溶液や過飽和の炭酸マンガン水溶液
を噴霧したり、浸漬させる方法などがある。また、粒状
物質を流動床反応槽１に充填し、マンガンを含む水溶液
を通水しても良い。晶析用媒体の流動床反応槽１の充填
槽高は１〜３ｍが好ましく、被処理水の水質、通水速
度、目標の処理水質により、任意の高さに充填する。

【００１０】本発明で用いる図１及び図２の流動床反応
槽は、通常洗浄操作を必要としない。しかし、被処理水
に有機性のＳＳや当該媒体を汚染するもの等が含まれる
場合、洗浄操作を行っても良い。また、支持床を敢えて
設けていないので、支持床の閉塞等に伴う媒体の流動異
常が無く、被処理水の導入方向、流動床反応槽の底部構
造の最適化により、効果的な媒体の流動、ひいては効果
的なマンガン晶析反応を行うことができる。さらに、炭
酸マンガン晶析反応速度が低下した場合、肥厚した流動
床下部の媒体を下端ドレーンより選択的に排出後、新し
い媒体を流動床反応槽上部より追加することができる。
次に、本発明のｐＨ調節用のアルカリ剤としては、水酸
化ナトリウム、炭酸ナトリウム等が使用できる。

【００１１】アルカリ剤注入口は、反応槽底部の被処理
水の流入口近辺及び流動床に複数箇所設ける。アルカリ
剤注入口の高さ方向の位置は、流動床下部の原水流入管
付近と、そこから０．５ｍ置きに１カ所以上設置するこ
とが好ましい。流動床反応槽の被処理水の流入口近辺に
アルカリ剤注入口を設ける場合は、被処理水と炭酸マン
ガン流動媒体とが、２分以内に接触する位置が好まし
い。また、水平位置方向の注入点は、反応槽壁面と各注
入点の間、及び各注入点同志の間の距離が１００ｍｍ以
下であることが好ましい。流動床に１カ所のみ、アルカ
リ剤を注入する場合は、反応槽底部又は反応槽底部の被
処理水流入口近辺が好ましい。

【００１２】本発明で処理できる被処理水は、マンガン
イオン１ｍｇに対して１．１ｍｇ以上、好ましくは２．
２ｍｇ以上の炭酸イオンを含有する必要があり、これ以
下の場合は、炭酸イオンを添加する必要がある。炭酸イ
オンの添加は炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭
酸ガス等を添加することにより行う。しかし、通常の用
水・排水は炭酸マンガンの生成に十分な炭酸イオンを含
むため、特には、存在量を規定しない。被処理水の反応
槽内への通水速度は、ＬＶで２００〜２０００ｍ／日が
好ましいが、当該媒体が流動し、目標とする処理水質が
得られる流速であれば、特に規定するものではない。

【００１３】本発明の処理方法においては、流動床反応
槽内の処理水ｐＨは、８．０〜１０．０に調節すること
が好ましい。ｐＨ８．０以下では、晶析反応は起こら
ず、ｐＨ１０．０以上では、晶析反応は起こるものの、
水酸化マンガン等のＳＳが発生し、本発明の効果が十分
に発揮されない。アルカリ剤の注入量は、全体量の５０
〜８０％を、反応槽下部の注入点から媒体充填の半分の
位置までに、残りの２０〜５０％を、媒体充填高さの半
分の位置以降に充填することが好ましい。アルカリ剤注
入の全体量の調節は、流動床反応槽内処理水のｐＨ測定
値によるＰＩＤ制御等自動制御を行っても良い。さら
に、経過日数に従い反応槽下部の晶析反応速度は低下す
るため、反応槽下部へのアルカリ剤の注入を停止し、流
動床下部以降の注入点から媒体充填高さの半分の位置ま
でに、全体量の５０〜８０％を注入することにより、晶
析反応速度を維持しても良い。

【００１４】次に、本発明の特徴である処理水循環につ
いて説明する。本発明では、原水の流量が少ない場合、
不足分を処理水循環によって補い、流動床内の流速を維
持する。このとき、原水ポンプと循環ポンプの合計流量
を一定にする制御機構を設けても良い。原水のｐＨ変動
が大きい場合、処理水の任意の量を循環することによ
り、循環水が緩衝剤の役割を果たし、流動床内のｐＨを
安定させることができる。原水のＭｎ濃度が高くなった
場合、処理水の任意の量を循環し、原水を希釈すること
により、マンガン濃度を低下させ、水酸化マンガンの生
成を抑えることができる。処理水の循環量は、原水のｐ
Ｈ変動の大きさやマンガン濃度により異なるが、原水流
量の０．５倍から５倍が好ましい。本発明では、原水の
懸濁物質が多く、循環水量が多い場合、水中の懸濁物質
が流動床内に長時間滞留する事を防ぐために、沈着槽を
設置しても良い。沈殿槽内の流速は、流動床の流速以下
が好ましい。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。実施例１表１に示す原水を、図１の本発明の装置と、比較のため
の図３の従来法の装置３とを用いて処理した。炭酸マン
ガン晶析用媒体は、平均粒径０．４ｍｍのマンガン砂を
使用した。この媒体１６リットルを直径１００ｍｍの流
動床に充填し、流動床内流速をＬＶ６００ｍ／ｄで通水
した。本発明の装置１には原水量と処理水循環量を１対
１で通水し、従来例の装置３には全量原水を通水した。
装置１、装置３にはアルカリ剤を流動床下部から注入
し、流動床内の処理水ｐＨが９．５になるように調節し
た。

【００１６】その結果を表１に示す。

【表１】本発明の装置１による処理は、処理水ｐＨ９．４〜９．
６、Ｔ−Ｍｎの増加：０．２ｍｇ／Ｌ〜０．６ｍｇ／
Ｌ、従来の装置３による処理は、処理水ｐＨ９．１〜
９．８、Ｔ−Ｍｎの増加：３．２ｍｇ／Ｌ〜９．３ｍｇ
／Ｌであった。本発明の装置１により、ｐＨが安定し、
Ｔ−Ｍｎの増加が少ないマンガン除去を行うことができ
た。

【００１７】

【発明の効果】本発明により、被処理水のｐＨ変動や、
被処理水のＭｎ濃度の上昇に対しても、水酸化マンガン
の生成を抑制できるマンガン除去を行うことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理装置の一例を示す概略構成図。

【図２】本発明の処理装置の他の例を示す概略構成図。

【図３】従来の処理装置の概略構成図。

【符号の説明】

１：流動床処理槽、２：晶析用媒体、３：原水ポンプ、
４：原水流入管、５：逆止弁、６：アルカリ剤供給ポン
プ、７：アルカリ剤槽、８：ｐＨ測定器、９：処理水
管、１０：循環ポンプ、１１：処理水循環用管、１２：
沈殿槽、１３：媒体排水管、１４：原水流入口、１５：
処理水流出口、１６：アルカリ剤注入口、１７：上澄水
流出口、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マンガン砂を流動媒体とする支持床の無
い流動床反応槽に、炭酸イオンを含む被処理水を槽底部
から上向流で通水するとともに、槽底部の被処理水流入
口近辺及び／又は流動床内にアルカリ剤を注入し、流動
床内の処理水ｐＨを８〜１０に調節することにより、前
記水中の溶解性マンガンを晶析除去するマンガン含有水
の処理方法において、前記処理水の所要量を被処理水に
導入し、循環使用することを特徴とするマンガン含有水
の処理方法。
【請求項２】前記処理水の循環は、処理水から懸濁物
質を除去した上澄水を使用することを特徴とする請求項
１記載のマンガン含有水の処理方法。
【請求項３】マンガン砂を流動媒体とする支持床の無
い流動床反応槽と、該槽底部に設けた炭酸イオンを含む
被処理水を流入する流入口及び槽上部に設けた処理水流
出口と、流動床内の処理水ｐＨを８〜１０に調節するた
めの槽底部の被処理水流入口近辺及び／又は流動床内に
設けたアルカリ剤注入口とを有する溶解性マンガンを晶
析除去するマンガン含有水の処理装置において、前記処
理水の所要量を循環するための処理水流出口と被処理水
流入口を接続する循環通路を設けたことを特徴とするマ
ンガン含有水の処理装置。
【請求項４】前記循環通路には、沈殿槽を設け、該槽
の上澄水の一部を被処理水流入口に循環することを特徴
とする請求項３記載のマンガン含有水の処理装置。