JPH11277050A

JPH11277050A - ヒ素を含む被処理水の浄化方法

Info

Publication number: JPH11277050A
Application number: JP8150398A
Authority: JP
Inventors: Kenji Watari; 謙治亘; Masumi Kobayashi; 真澄小林
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒ素を含む被処理水から、ヒ素及び濁質を効
率よく除去すること。【解決手段】ヒ素を含む被処理水を、膜モジュール
と、ヒ素を除去する吸着剤とにより浄化することを特徴
とするヒ素を含む被処理水の浄化方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水処理、河川水
処理、地下水処理、下排水処理等において、ヒ素を含む
被処理水からヒ素及び濁質を除去するための浄化方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】様々な分野の水処理において、濾過膜を
配設した膜モジュールによる固液分離が行われている。
この様な濾過膜としては、精密濾過膜、限外濾過膜、逆
浸透膜などがあり、水中の粒子や固形分を除去するには
精密濾過膜、タンパク質等の大きな分子の除去には限外
濾過膜、低分子やイオン等の除去には逆浸透膜が用いら
れる。また、膜モジュールによる固液分離が適用可能な
水処理の内、浄水処理、下廃水処理等の分野では、通常
被処理水中の粒子や固形分を取り除くことができればよ
い場合が多く、精密濾過膜を配設した膜モジュールによ
り濾過処理が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、精密濾
過膜や限外濾過膜を利用した水処理においては、被処理
水中に含まれる溶解成分、特に低分子の溶解成分を除去
することは難しく、処理水中に溶解成分が残留すること
になってしまう。特に、有害な重金属塩や化合物につい
ては、排水規制が厳しくなってきており、被処理水中か
らのこれら成分の除去が強く望まれている。

【０００４】有害な重金属化合物でも特に注目されてい
るのは、ヒ素化合物である。ヒ素は古くから顔料や薬物
として利用されており、多くは木材防腐剤や農薬、近年
では半導体材料として利用されている。自然界では金属
硫化物中にニッケル、銅等のヒ化物、あるいはカルシウ
ム、鉄、鉛等のヒ酸塩として存在する。

【０００５】ヒ素による水質汚染は、ヒ素含有物質の不
注意な取り扱い、鉱物の開発利用、化石燃料の消費、地
熱水の開発利用、岩石の風化作用等によって引き起こさ
れる。水道法における水道水質基準では、ヒ素濃度は
０．０１ｍｇ／Ｌ以下とされており、被処理水中のヒ素
濃度がこれを超える場合は、水中よりヒ素の除去を行う
ことが必要となる。

【０００６】ヒ素の除去方法としては、凝集分離法、逆
浸透法、吸着コロイド浮上法、吸着法の４種類が主に挙
げられる。これらの内、凝集分離法は、大量のスラッジ
が発生し、このスラッジの処理など煩雑な作業が必要と
なる。また、逆浸透法においては、ヒ素の除去率におい
て優れるが、高い水圧が要求されるためランニングコス
トが高くなるとともに、膜の強度や寿命、汚染などの点
で不都合を有する。更に吸着コロイド浮上法において
は、系内に界面活性剤を投入する必要があることや、ｐ
Ｈの範囲を４〜５に設定する必要があり、後処理が必要
となる点で不便である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、被処理
水中の粒子や固形分を除去すると同時に、被処理水中に
微量に存在するヒ素を効率よく除去することが可能な、
浄化方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。即ち、本発明の要旨は、ヒ素を含む被処理水を、膜
モジュールと、ヒ素を除去する吸着剤とにより浄化する
ことを特徴とするヒ素を含む被処理水の浄化方法にあ
る。膜モジュールが、多孔質中空糸膜を配設した中空糸
膜モジュールであると、高い処理量で被処理水の固液分
離を行うことができ好ましい。

【０００８】また、吸着剤を添加した膜浸漬槽に被処理
水を導入するとともに、膜浸漬槽内に配設した膜モジュ
ールの二次側を吸引することにより濾過を行う構成とす
ると、吸着剤によるヒ素除去を行った後に、膜モジュー
ルによる固液分離を行うので、吸着剤が処理水中に混入
することが無く好ましい。

【０００９】加圧缶体中に膜モジュールを配設して膜モ
ジュールの一次側に被処理水を加圧して導入して濾過す
る手段と、吸着剤を充填した吸着塔に通水する手段とを
備えた構成とすると、律速となる膜モジュールによる固
液分離を加圧式で行うので、高い処理速度で被処理水の
浄化を行うことができるとともに、吸着剤の再生を容易
に行うことができる。この際、膜モジュールによる濾過
を行った濾過水を、吸着塔に通水する構成とすると、吸
着塔に被処理水中の濁質が混入することがないので好ま
しい。前述した吸着剤としては、チタン酸系吸着剤、活
性アルミナ、キレート樹脂、活性炭が好ましく用いられ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明のヒ素を含む被処理水の
浄化方法の一例を示す概念図である。膜浸漬槽１中に
は、濾過膜が配設された膜モジュール３が設置され、ヒ
素を含む被処理水７が連続的、或いは断続的に膜浸漬槽
に供給される。膜浸漬槽中には予め吸着剤を添加してお
き、この吸着剤により、被処理水中のヒ素を吸着除去す
る。

【００１１】膜モジュールの下方にはブロア６に接続さ
れた散気管５が配設されており、散気管からのエアーの
散気により、濾過膜の目詰まりが低減されるとともに、
膜浸漬槽内の被処理水が吸着剤とともに攪拌されるの
で、吸着剤によるヒ素の除去効率も向上する。この散気
は、運転中連続的に行ってもいいし、間欠的に行っても
差し支えない。

【００１２】本実施形態においては、吸着剤は、その粒
径が濾過膜の平均孔径より大きいものを用いる。また、
吸着剤の添加量は、多すぎると攪拌の効果が制約され、
少なすぎると、ヒ素の除去が不十分となる。よってその
添加量は、用いる吸着剤の吸着容量によっても異なって
くるが、被処理水１Ｌあたり０．１〜５００ｇとするこ
とが好ましい。

【００１３】膜浸漬槽内に浸漬された膜モジュール３は
吸引ポンプ４に接続され、その二次側が吸引される。濾
過膜を透過した、ヒ素及び濁質が除去された処理水は、
消毒槽２に貯水されたのち、適宜放出される。膜モジュ
ールの吸引手段は、水頭差を利用したサイフォンによる
自然吸引であってもよい。

【００１４】膜浸漬槽内で濃縮された被処理水中の濁質
及びヒ素を吸着した吸着剤は、適宜引き抜きポンプ１０
にて膜浸漬槽外に排出される。また、吸着剤のヒ素吸着
能力や処理時間等から、適宜膜浸漬槽内に吸着剤の補充
を行う。本形態の浄化方法では、吸着剤によるヒ素除去
を行った後に、膜モジュールによる固液分離が行われる
ので、吸着剤が処理水中に混入することが無く、特に浄
水処理等に好適に用いることができる。

【００１５】図２は、本発明の浄化方法の他の一例の構
成を示す概念図である。本形態においては、加圧缶体１
１中に膜モジュールを設け、加圧した被処理水をこの缶
体中の膜モジュールの一次側に導入する。濾過膜を透過
した、濁質が除去された濾過水は、その後段に設けられ
た吸着塔１２に通水される。吸着塔には、ヒ素を除去可
能な吸着剤が充填されており、通水された濾過水は吸着
塔内の吸着剤層を通過することでヒ素の除去が行われ、
最終的に被処理水中の濁質及びヒ素が除去された処理水
が得られる。

【００１６】本形態の浄化方法においては、律速となる
膜モジュールによる固液分離を加圧式で行うので、高い
処理速度で濁質及びヒ素を除去した処理水を得ることが
できる。また、膜分離手段とは別に、吸着塔に通水する
手段が設けられるので、この吸着塔を取り外し、再生用
の薬液を通液（必要であれば塔内で保持）するだけで、
吸着剤の再生を行うことができる。

【００１７】また、本形態のように、膜モジュールによ
る濾過を行った濾過水を、吸着塔に通水する構成とする
と、膜モジュールにより被処理水中の濁質が除去された
濾過水が吸着塔に通水されるので、吸着塔に被処理水中
の濁質が混入することがなく、よって吸着塔における通
水路の目詰まりや、吸着剤の吸着能力の低下が起こらず
好ましい。

【００１８】本発明の浄化方法に用いる膜モジュールと
しては、平膜タイプ、中空糸膜タイプ、管状タイプ、袋
状タイプ等任意の形態のものを用いることができる。こ
れらの内、容積当たりの膜面積が大きく、濾過量に優れ
ることから、多孔質中空糸膜を配設した中空糸膜モジュ
ールを用いることが好ましい。

【００１９】膜モジュールに配設する濾過膜の素材とし
ては特に制限はなく、セルロース、ポリオレフィン、ポ
リスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化エチレ
ン、セラミックス等の素材からなる膜を用いることがで
きる。また、濾過膜は、細菌まで分離することを目的と
する場合は、０．２μｍ以下の平均孔径を有するものを
用いることが好ましい。

【００２０】本発明の浄化方法で用いる吸着剤として
は、ヒ素を除去可能なものであり、吸着速度が大きく、
かつ吸着容量の大きいもの選ぶことが好ましい。この様
な吸着剤としては、チタン酸系吸着剤、活性アルミナ、
活性炭、キレート樹脂を用いることが好ましい。

【００２１】これら吸着剤の内、チタン酸系吸着剤は、
再生が可能であること、耐酸性、耐アルカリ性、耐熱性
に優れることから好ましい。また、活性アルミナは、両
性イオン交換体として作用するので、被処理水中からヒ
素以外の陰イオン、陽イオンの除去を行う場合に好適に
用いられる。

【００２２】また、キレート樹脂は、金属イオンに配位
するようなものであればどのようなものであっても構わ
ないが、例えば、メルカプト基を導入したもの、イオン
交換樹脂にジチゾン、ビスムチオール−II、チオナリド
等を導入したキレート樹脂が挙げられる。キレート樹脂
はヒ素に対する選択性が高いので、被処理水中のヒ素の
みを効率よく除去することができる。また、活性炭は、
耐久性が高いく、長期に渡って被処理水中のヒ素を除去
することが可能である。

【００２３】前述した種々の吸着剤は、処理条件によ
り、単独で用いても構わないし、数種の吸着剤を組み合
わせて使用してもよい。本発明の浄化方法は、浄水処
理、河川水処理、工場排水、地下水処理等に用いること
ができ、ヒ素を含有した被処理水から、濁質及びヒ素を
除去した水質の高い処理水を得ることができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、本実施例において、各種の測定は下記の方法
により行った。（１）ヒ素濃度ＪＩＳＫ０１０２における原子吸光法により測定し
た。（２）濁度浄水試験法における散乱光測定法により測定した。

【００２５】［実施例１］図１に示す水処理装置い、容
量１ｍ³の膜浸漬槽に、中空糸膜モジュールを浸漬し
た。中空糸膜モジュールには、エチレン−ビニルアルコ
ール共重合体を表面に保持したポリエチレン製多孔質中
空糸膜（平均孔径０．１μｍ）をシート状に配列し、そ
の両端が、別々の集水管内で開口して樹脂固定された平
型中空糸膜モジュール（三菱レイヨン（株）製ステラポ
アＬ）を用いた。この中空糸膜モジュールの有効膜面積
は８ｍ²であった。この中空糸膜モジュール１本を、中
空糸膜の長手方向が水平方向に、そして中空糸膜のシー
ト面が垂直方向になるように膜浸漬槽内に配設した。

【００２６】膜浸漬槽内に、ヒ素（Ｖ）濃度０．０５ｍ
ｇ／Ｌ、濁度２５の被処理水を導入し、中空糸膜モジュ
ールが被処理水中に浸漬した後に、この被処理水中に、
吸着剤として７００ｇの粒状活性アルミナ（和光純薬工
業（株）製）を分散させた。なお、活性アルミナの粒径
は２００メッシュであった。

【００２７】中空糸膜モジュールに連通させた吸引ポン
プにより、中空糸膜モジュールの二次側を吸引し、浸漬
槽内の被処理水の濾過を行った。なお、濾過処理は、
０．０４２ｍ³／ｍ²・ｈの定流量濾過とし、浸漬槽内の
水位を一定に保つように、浸漬槽内に被処理水の導入を
行った。

【００２８】なお、濾過処理は、２５分間の濾過、５分
間の逆洗（逆洗機構は図示せず）を１サイクルとし、こ
れを繰り返すことにより実施した。逆洗の間は濾過を停
止し、中空糸膜モジュールの下方に設置した散気管から
エアーバブリングを行い、膜面の洗浄を行った。この時
のエアー量は４ｍ³／ｈで行い、中空糸膜モジュールの
中空糸膜全体に均一にエアーバブルが当たるようにスク
ラビングした。運転開始から２４時間後に得られた処理
水のヒ素（Ｖ）の濃度は、０．００３ｍｇ／Ｌであり、
濁度は０であった。

【００２９】［実施例２］吸着剤として、チタン酸粉
末、硫酸、水を、混練、造粒、乾燥、焼成することによ
って脱水縮合させたチタン酸系吸着剤（堺化学（株）
製）６００ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様の条
件で、被処理水の浄化試験を行った。運転開始から２４
時間後に得られた処理水のヒ素（Ｖ）の濃度は、０．０
０１５ｍｇ／Ｌであり、濁度は０であった。

【００３０】［実施例３］被処理水として、ヒ素（II
I）の濃度が０．０５ｍｇ／Ｌ、濁度２５の被処理水を
用い、吸着剤として多孔質樹脂のアンバーライトＸＡＤ
−７（オルガノ（株）製）を２−メルカプト−Ｎ−２−
ナフチル酢酸アミド（東京化成工業（株）製、商品名チ
オナリド）で処理して調製されたキレート樹脂４５０ｇ
を用いたこと以外は実施例１と同様にして浄化試験を行
った。運転開始から２４時間後に得られた処理水のヒ素
（III）の濃度は、０．００２ｍｇ／Ｌであり、濁度は
０であった。

【００３１】［実施例４］吸着剤として粒径１〜２ｍｍ
のヤシ殻活性炭（和光純薬工業（株）製）１５００ｇを
用いたこと以外は、実施例１と同様の条件下で濾過試験
を実施した。運転開始から２４時間後に得られた処理水
のヒ素（Ｖ）の濃度は、０．００９ｍｇ／Ｌ、濁度は０
であった。

【００３２】

【発明の効果】本発明の浄化方法は、ヒ素を含む被処理
水を、膜モジュールと、ヒ素を除去する吸着剤とにより
浄化するので、被処理水中の濁質及びヒ素がともに除去
された水質の高い、安全な処理水を、排出あるいは利用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の浄化方法の一例を示す概念図
である。

【図２】図２は、本発明の浄化方法の他の一例を示す概
念図である。

【符号の説明】

１膜浸漬槽２消毒槽３中空糸膜モジュール４吸引ポンプ５散気管６ブロア７被処理水８吸着剤１０引き抜きポンプ１１加圧缶体１２吸着塔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｊ 20/26 Ｂ０１Ｊ 20/26 ＥＣ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｄ 1/62 1/62 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒ素を含む被処理水を、膜モジュール
と、ヒ素を除去する吸着剤とにより浄化することを特徴
とするヒ素を含む被処理水の浄化方法。
【請求項２】膜モジュールが、多孔質中空糸膜を配設
した中空糸膜モジュールであることを特徴とする請求項
１記載の浄化方法。
【請求項３】吸着剤を添加した膜浸漬槽に被処理水を
導入するとともに、膜浸漬槽内に配設した膜モジュール
の二次側を吸引することにより濾過を行うことを特徴と
する請求項１又は２記載の浄化方法。
【請求項４】加圧缶体中に膜モジュールを配設して膜
モジュールの一次側に被処理水を加圧して導入して濾過
する手段と、吸着剤を充填した吸着塔に通水する手段と
を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の浄化方
法。
【請求項５】膜モジュールによる濾過を行った濾過水
を、吸着塔に通水することを特徴とする請求項４記載の
浄化方法。
【請求項６】吸着剤がチタン酸系吸着剤であることを
特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の浄化方
法。
【請求項７】吸着剤が活性アルミナであることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の浄化方法。
【請求項８】吸着剤がキレート樹脂であることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の浄化方法。
【請求項９】吸着剤が活性炭であることを特徴とする
請求項１〜５のいずれか１項に記載の浄化方法。