KR102027103B1

KR102027103B1 - 금속 재료 응집 촉진층, 및 그것을 이용한 물처리 장치

Info

Publication number: KR102027103B1
Application number: KR1020177030282A
Authority: KR
Inventors: 데츠아키 히라야마; 신지로 노마; 다츠야 히로타; 다이스케 이호자키
Original assignee: 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2019-11-04
Anticipated expiration: 2036-06-03
Also published as: JPWO2016199385A1; JP6519934B2; WO2016199385A1; CN107848848A; CN107848848B; KR20170130505A

Abstract

금속 재료 응집 촉진층(202)은, 기재(201)와, 기재에 설치된 다공질 담체층(202)과, 다공질 담체층에 담지되고, Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe(OH)₃ 및 FeOOH로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 3가의 철이온 화합물을 포함한 흡착 입자를 구비한다. 물처리 장치(100)는, 금속 이온, 금속 입자, 금속 산화물 입자 및 금속 수산화물 입자로 이뤄지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 관련 물질을 포함한 피처리수(W)가 흐르는 피처리수 유로(11, 12, 13)와, 피처리수에 산화제(O)를 공급하는 산화제 공급부(4)와, 금속 재료 응집 촉진층을 갖고, 산화제의 작용에 의해서 피처리수에 포함되는 금속 관련 물질을 흡착 입자에 흡착시키는 것에 의해, 금속 관련 물질의 응집을 촉진시키는 응집 촉진부(2)를 구비한다.

Description

금속 재료 응집 촉진층, 및 그것을 이용한 물처리 장치

본 발명은 피처리수를 정화하기 위한 금속 재료 응집 촉진층, 및 그것을 이용한 물처리 장치에 관한 것이다.

종래부터, 피처리수를 정화하기 위한 물처리 장치의 개발이 진행되고 있다. 물처리 장치에 관해서는, 예를 들면 다음의 특허문헌 1에 개시되어 있는 것을 들 수 있다.

일본 특허 공개 제 2007-99612 호 공보

특허문헌 1에 개시되어 있는 종래의 물처리 장치는, 일반적으로, 공공의 물처리 시설에서 물의 정화를 실시하는 것이 전제로 되어 있는 지역에서 사용하는 것이 상정되어 있다.

한편, 사회 기반의 정비가 진행되지 않은 신흥국 등에 있어서는, 공공의 물처리 시설을 가지지 않은 지역도 많이 존재한다. 이러한 지역에 있어서는, 각 가정에 물처리 장치를 설치하는 것에 의해, 물을 정화하고 싶다고 하는 요구가 있다. 특히, 피처리수 중에 포함되어 있는 금속 이온 등의 금속 관련 물질을 가정에 설치된 물처리 장치에 의해서 제거하고 싶다고 하는 요구가 있다. 다만, 가정의 물수요에 알맞은 처리 시간에 금속 관련 물질을 피처리수로부터 제거하기 위해서는, 종래의 물처리 장치의 원리에 의하면, 대형의 저장조를 마련하는 필요성이 생겨 버린다.

그러나, 일반 가정에 있어서는, 대형의 물처리 장치를 설치하기 위해서 적합한 크기의 스페이스를 갖지 않은 경우가 많다. 그 때문에, 전술의 요구에 응하기 위해서는, 대형의 저장조를 마련하는 일이 없이, 피처리수 중에 포함되는 금속 관련 물질이 필요하게 되는 정도까지 충분히 제거하는 것이 가능한 물처리 장치가 필요하게 된다. 따라서, 작은 스페이스에서 피처리수 중에 포함되는 금속 관련 물질을 효율적으로 제거할 수 있는 물처리 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술이 갖는 과제를 감안해서 이뤄진 것이다. 그리고, 본 발명의 목적은 금속 이온, 금속 입자, 금속 산화물 입자, 및 금속 수산화물 입자 등의 금속 관련 물질의 제거를 효율적으로 실시하는 것이 가능한 금속 재료 응집 촉진층, 및 그것을 이용한 물처리 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 태양에 관한 금속 재료 응집 촉진층은 기재와, 기재의 표면에 설치된 다공질 담체층을 구비한다. 또한, 금속 재료 응집 촉진층은, 다공질 담체층에 담지되고, Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe(OH)₃ 및 FeOOH로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 3가의 철이온 화합물을 포함한 흡착 입자를 구비한다.

본 발명의 제 2 태양에 관한 물처리 장치는, 금속 이온, 금속 입자, 금속 산화물 입자 및 금속 수산화물 입자로 이뤄지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 관련 물질을 포함한 피처리수가 흐르는 피처리수 유로와, 피처리수에 산화제를 공급하는 산화제 공급부를 구비한다. 또한, 물처리 장치는, 제 1 태양에 관한 금속 재료 응집 촉진층을 구비하며, 산화제의 작용에 의해서 피처리수에 포함되는 금속 관련 물질을 흡착 입자에 흡착시키는 것에 의해, 금속 관련 물질의 응집을 촉진시키는 응집 촉진부를 구비한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 물처리 장치의 전체 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 물처리 장치에 있어서의 물처리의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 금속 재료 응집 촉진층의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 실시형태에 관한 물처리 장치의 응집 촉진부에 있어서, 산화제의 산화 작용에 의해서, 3가의 철이온이, 다공질 담체에 담지된 철산화물 또는 철수산화물에 흡착되는 것을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 다른 예의 물처리 장치의 전체 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 관한 물처리 장치의 전체 구조를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 관한 물처리 장치의 산화제 공급부 및 혼합부의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 2에 관한 물처리 장치의 전체 구조를 설명하기 위한 모식도로서, 피처리수가 순방향으로 흐르는 것을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 2에 관한 물처리 장치의 전체 구조를 설명하기 위한 모식도로서, 피처리수가 역방향으로 흐르는 것을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 3에 관한 물처리 장치의 전체 구조를 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 실시예에 있어서의 물처리 장치의 전체 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는 실시예 2에 있어서의 처리수에 잔존하는 철의 농도와 피처리수에 투입한 염소 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 실시예 2에 있어서의 처리수에 잔존하는 유리 염소의 농도와 피처리수에 투입한 염소 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 실시예 3에 관한 것이며, 피처리수의 유량이 0.2L/min, 0.5L/min, 0.75L/min, 1L/min, 1.5L/min, 2mL/min의 경우에 있어서의, 처리수에 잔존하는 철의 농도와 철화합물을 담지한 활성탄량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 실시형태의 물처리 장치(100)를 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 동일한 기능을 갖는 부위에는 동일한 참조번호가 부여되고 있고, 그 동일한 기능의 설명은 특히 필요가 없으면 반복하지 않는다.

이하의 실시형태의 설명에 있어서는, 금속 관련 물질이라고 하는 용어가 이용된다. 금속 관련 물질은 금속 이온(M⁺), 금속 입자(M), 금속 산화물 입자(MO), 및 금속 수산화물 입자(MOH)로 이뤄지는 그룹으로부터 선택된 1 또는 2 이상의 물질을 의미한다. 또한, 피처리수(W)는 금속 관련 물질인 금속 이온(M⁺), 금속 입자(M), 금속 산화물 입자(MO), 및 금속 수산화물 입자(MOH) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것으로 한다.

또한, 금속 관련 물질인 금속 이온(M⁺), 금속 입자(M), 금속 산화물 입자(MO), 및 금속 수산화물 입자(MOH)의 모두가, 다공질 담체에 담지되어 있는 금속 산화물 입자 및 금속 수산화물 입자 중 적어도 어느 하나에 흡착된다. 그 때문에, 본 명세서에 있어서는, 금속 관련 물질을 흡착하는 기능을 갖는 금속 산화물 입자 및 금속 수산화물 입자를 흡착 입자라고 부른다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 물처리 장치(100)는 피처리수(W)가 흐르는 피처리수 유로(11, 12, 13)를 구비하고 있다. 피처리수 유로(11)와 피처리수 유로(12)와의 사이에는, 혼합부(1)가 접속되어 있다. 피처리수 유로(12)와 피처리수 유로(13)와의 사이에는, 응집 촉진부(2)가 접속되어 있다. 혼합부(1)에는, 산화제 공급부(4)로부터 산화제(O)가 공급된다. 응집 촉진부(2)로부터 피처리수 유로(13)로 흘러나온 피처리수(W)는 필터부(3)에 의해 여과되고, 공급 유로(14)를 경유해서, 처리완료의 물로서 급수전 등에 도달한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 물처리 장치(100)에 있어서는, 금속 관련 물질을 포함한 피처리수(W)가 피처리수 유로(11)로부터 혼합부(1)에 흘러들어간다. 즉, 금속 이온(M⁺), 금속 입자(M), 금속 산화물 입자(MO), 및 금속 수산화물 입자(MOH)를 포함한 피처리수(W)가 피처리수 유로(11)로부터 혼합부(1)에 흘러들어간다. 또한, 피처리수(W)에 포함되는 금속 관련 물질에 있어서, 금속 이온(M⁺)은, 예를 들면 2가의 철이온(Fe²⁺) 및 3가의 철이온(Fe³⁺)이다. 금속 입자(M)는, 예를 들면 철(Fe)의 입자이다. 금속 산화물 입자(MO)는, 예를 들면 철산화물(FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄)의 입자이다. 금속 수산화물 입자(MOH)는 철수산화물(Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, FeO(OH))의 입자이다.

산화제 공급부(4)는 산화제(O)를 혼합부(1)에 공급한다. 혼합부(1)는 피처리수 유로(11)를 흐르는 피처리수(W)와 산화제 공급부(4)로부터 공급된 산화제(O)를 혼합하도록 구성되어 있다. 혼합부(1)로부터 흘러나온 피처리수(W)는 피처리수 유로(12)를 경유해서 응집 촉진부(2)에 흘러들어간다.

산화제(O)는, 피처리수(W) 중에 있어서, 금속 관련 물질에 대해 산화 작용을 일으키게 한다. 구체적으로는, 금속 관련 물질이 2가의 철이온의 경우에는, 3가의 철이온에 산화시키는 작용을 갖는다. 이러한 산화제(O)는 오존 또는 염소를 포함하는 것이 바람직하다. 오존 및 염소는 피처리수(W)에 용이하게 첨가할 수 있고, 금속 관련 물질을 효율적으로 산화시키기 때문에, 바람직하게 이용할 수 있다.

산화제(O)로서는 염소계 약제가 바람직하고, 특히 피처리수(W)의 내부에서 하이포염소산이 생성하는 것이 바람직하다. 산화제(O)로서는, 하이포염소산나트륨, 하이포염소산칼슘 및 염소화이소시아누르산으로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 이용할 수 있다. 하이포염소산칼슘으로서는, 표백분(유효 염소 30%) 및 고도 표백분(유효 염소 70%) 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 염소화이소시아누르산으로서는, 트리크로로이소시아누르산나트륨, 트리크로로이소시아누르산칼륨, 디크로로이소시아누르산나트륨, 및 디크로로이소시아누르산칼륨으로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 이용할 수 있다. 이 중에서도, 하이포염소산나트륨은 액체이며, 정량 펌프에 의한 주입 방식을 이용해서 피처리수(W)에 정량적으로 첨가할 수 있기 때문에, 특히 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 무기계의 고도 표백분은 피처리수(W)에 대한 용해도가 매우 높기 때문에, 높은 산화 작용을 발휘할 수 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 응집 촉진부(2)는 금속 재료 응집 촉진층(200)을 구비하고, 금속 재료 응집 촉진층(200)에는, 피처리수 유로(12)를 경유해서 산화제(O)가 첨가된 피처리수(W)가 흘러들어간다. 그리고, 금속 재료 응집 촉진층(200)은 기재(201)와, 기재(201)의 내부에 설치된 다공질 담체층(202)을 구비한다.

기재(201)는, 피처리수 유로(12)로부터 흘러든 피처리수(W)가 다공질 담체층(202)을 투과하고, 피처리수 유로(13)로부터 흘러나오도록, 다공질 담체층(202)을 보지한다. 기재(201)로서는, 예를 들면, 내부에 다공질 담체층(202)을 보지할 수 있는 공간을 갖는 통체나 상자체를 이용할 수 있다. 또한, 기재(201)로서는, 표면에 다공질 담체층(202)을 보지할 수 있는 프레임을 이용할 수 있다. 또한, 도 3에 나타내는 응집 촉진부(2)는, 금속 재료 응집 촉진층(200)에 있어서의 기재(201)의 상면에 피처리수 유로(12)가 접속되고, 기재(201)의 하면에 피처리수 유로(13)가 접속되어 있다. 그리고, 기재(201)의 내부에 보지되고, 다공질 담체층(202)을 구성하는 다공질 담체(C)가 피처리수 유로(13)로 흘러나오지 않도록, 그물(203)을 마련하고 있다.

다공질 담체층(202)은 표면에 흡착 입자(A)를 담지하는 다공질 담체(C)를 포함하고 있다. 다공질 담체(C)는 활성탄, 실리카, 세라믹스 및 제올라이트로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 이용할 수 있다. 다공질 담체(C)는, 산화제(O)를 포함한 피처리수(W)의 유속을 일정 이상으로 유지하는 개구율을 갖고 있다. 또한, 다공질 담체(C)는 금속 관련 물질(M⁺, M, MO, MOH)의 제거에 필요한 흡착 입자(A)를 담지하기 위해서 충분한 표면적 및 흡착성을 갖고 있다.

흡착 입자(A)는 금속 산화물 입자 및 금속 수산화물 입자 중 적어도 어느 한쪽을 포함한다. 구체적으로는, 흡착 입자(A)는 Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe(OH)₃ 및 FeOOH로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 3가의 철이온 화합물을 포함한다.

응집 촉진부(2)는 피처리수 유로(12)로부터 산화제(O)를 포함한 피처리수(W)를 받아들인다. 응집 촉진부(2)는 산화제(O)의 작용에 의해서 피처리수(W)에 포함되는 금속 관련 물질을 흡착 입자(A)에 흡착시킨다. 그것에 의해, 응집 촉진부(2)는, 다공질 담체(C)의 표면에서, 금속 관련 물질에 유래하는 금속 산화물 입자(MO) 및 금속 수산화물 입자(MOH)로 이뤄지는 혼합 입자의 응집을 촉진시킨다.

구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 피처리수(W)에 포함되는 금속 관련 물질이 철이온, 철입자, 철산화물, 및 철수산화물인 경우, 산화제(O)의 산화 작용에 의해서 철이온은 3가의 철이온(Fe³ ⁺)에 산화된다. 그리고, 3가의 철이온, 철입자, 철산화물, 및 철수산화물은 흡착 입자(A)에 포함되는 3가의 철이온 화합물이 핵이 되어, 흡착 입자(A)의 표면에 흡착한다. 그 결과, 흡착 입자(A)의 표면에서, 금속 관련 물질은 직경(φ)이 1㎛ 이상의 철산화물의 입자 및 철수산화물 등으로 이뤄지는 응집물(MDA)로 성장한다. 또한, 3가의 철이온은 흡착 입자(A)에 흡착되지만, 피처리수(W)에 포함되는 2가의 철이온(Fe²⁺)은 다공질 담체(C)를 구성하는 활성탄의 표면에 흡착되어, 응집물(MDA)로 성장한다.

여기서, 흡착 입자(A)를 구성하는 금속과 피처리수(W)에 포함되는 금속 관련 물질을 구성하는 금속이 동일 원소인 것이 바람직하다. 이 경우, 흡착 입자(A)는 높은 금속 관련 물질의 흡착 효과를 갖고 있다고 생각할 수 있다. 다만, 흡착 입자(A)는 피처리수(W)에 있어서의 금속 관련 물질을 흡착할 수 있으면 좋다. 따라서, 흡착 입자(A)를 구성하는 금속과 금속 관련 물질을 구성하는 금속이 동일 원소가 아니어도 좋다.

다공질 담체(C)의 표면에서 응집한 응집물(MDA)은, 어느 정도의 크기 이상이 되면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 피처리수(W)의 수류에 의해서 다공질 담체(C)의 표면으로부터 이탈하고, 피처리수(W)와 함께 하류로 흐른다. 즉, 응집물(MDA)을 포함한 피처리수(W)는 응집 촉진부(2)로부터 피처리수 유로(13)를 경유해서 필터부(3)에 흘러들어간다.

필터부(3)는 응집 촉진부(2)의 하류에 설치되고, 응집 촉진부(2)로부터 피처리수(W)와 함께 흘러온 응집물(MDA)을 포착한다. 본 실시형태에 있어서는, 필터부(3)는 모래 여과부이다. 이 필터부(3)에 의하면, 피처리수(W)로부터 응집물(MDA)을 제거할 수 있다. 그 결과, 필터부(3)의 하류에 있어서는, 금속 이온(M⁺), 금속 입자(M), 금속 산화물 입자(MO), 및 금속 수산화물 입자(MOH)의 응집물(MDA)이 제거된 처리완료의 물이 생성된다. 이 처리완료의 물은 공급 유로(14)를 경유해서 급수전까지 공급된다.

다음에, 도 4를 이용하여, 피처리수(W) 중의 철이온의 제거에 착목해서, 본 실시형태의 물처리 장치(100)와 비교예의 물처리 장치와의 차이를 설명한다.

도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 비교예의 물처리 장치에 있어서, 피처리수(W)는 산소(O₂)를 포함하지만, 산화제(O)를 포함하지 않는다. 다공질 담체(C)로서 활성탄을 이용했을 경우, 활성탄은 2가의 철이온(Fe²⁺)을 흡착하기 쉬운 성질을 갖는다. 여기서, 2가의 철이온이 수중에서 산화되어 3가의 철이온(Fe³⁺)이 되었을 경우, 3가의 철이온은 순간에 산소와 결합하고, 미립자 형상의 산화철로 변화한다. 그러나, 활성탄은 철이온보다 산화철 미립자를 흡착하기 어렵기 때문에, 결과적으로 3가의 철이온은 흡착되지 않고 활성탄을 통과해 버리는 경우가 많다.

이와 같이, 2가의 철이온은 다공질 담체(C)에 흡착되지만, 3가의 철이온은 산소와 결합해서 수 ㎚ 레벨의 산화철 입자가 되는 것이므로, 다공질 담체(C)를 통과해 버린다. 이러한 수 ㎚ 레벨의 산화철 입자를 제거하려면 역침투막(RO막) 등을 이용하지 않으면 안되며, 비용이 크게 증대해 버린다. 또한, 수 ㎚ 레벨의 산화철 입자는 응집제를 이용해서 조대화시키는 것은 가능하지만, 조대화를 위해서 장시간 방치할 필요가 있으므로, 제거 효율이 크게 저하해 버린다.

한편, 본 실시형태의 물처리 장치(100)에서는, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 산화제(O)가 피처리수(W) 중에 공급되었을 경우, 2가의 철이온은 3가의 철이온에 산화된다. 그리고, 3가의 철이온은 응집 촉진부(2)에 존재하는 흡착 입자(A)에 흡착된다. 즉, 흡착 입자(A)는 Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe(OH)₃ 및 FeOOH로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 3가의 철이온 화합물을 포함하고 있다. 피처리수(W) 중의 3가의 철이온은, 흡착 입자(A)에 있어서의 3가의 철이온 화합물과의 친화성이 높은 것이므로, 3가의 철이온 화합물이 핵이 되어, 흡착 입자(A)의 표면에 흡착한다. 그 결과, 흡착 입자(A)의 표면에서, 피처리수(W) 중의 철이온이 응집하고, 철산화물이나 철수산화물의 응집물(MDA)이 생성한다. 또한, 산화제(O)에 의해서 산화되지 않았던 2가의 철이온은 다공질 담체(C)에 흡착되고, 다공질 담체(C)의 표면에 존재하는 흡착 입자(A)와 응집물(MDA)을 생성한다.

여기서, 응집물(MDA)의 입자 직경이 수 ㎛ 레벨이 된 후에, 응집물(MDA)은 흡착 입자(A)의 표면으로부터 이탈한다. 즉, 피처리수(W) 중의 철이온은 철산화물이나 철수산화물의 응집물(MDA)로서 흡착 입자(A)의 표면에 응집한다. 그리고, 응집물(MDA)이 수 ㎛ 이상이 되었을 경우에는, 피처리수(W)의 수류에 의해 흡착 입자(A)의 표면으로부터 이탈하고, 필터부(3)에 도달한다. 단, 응집물(MDA)은 수 ㎛ 이상으로 되고 있기 때문에, 역침투막을 이용하지 않아도, 예를 들면 모래 여과 등으로 용이하게 제거하는 것이 가능해진다.

상술한 바와 같이, 흡착 입자(A)는 Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe(OH)₃ 및 FeOOH로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 3가의 철이온 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 단, 흡착 입자(A)는 Fe(OH)₃ 및 FeOOH 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 보다 바람직하다. Fe(OH)₃ 및 FeOOH는 3가의 철이온과의 친화성이 특히 높은 것이므로, 응집물(MDA)을 생성하기 쉬워져, 피처리수(W)로부터 금속 관련 물질을 효율적으로 제거하는 것이 가능해진다.

또한, 피처리수(W) 중에 철수산화물(Fe(OH)₃), 철산화물(Fe₂O₃), 및 철(Fe)의 입자가 포함되어 있는 경우에는, 철수산화물, 철산화물 및 철의 입자는 다공질 담체(C)를 통과해 버린다. 그렇지만, 흡착 입자(A)는 철수산화물, 철산화물 및 철의 입자도 흡착할 수 있기 때문에, 응집물(MDA)로서 제거하는 것이 가능해진다.

피처리수(W)는, 금속 관련 물질로서, 철 외에 비소나 망간, 실리카, 알루미나 등을 포함한 경우가 있다. 실리카 및 알루미나는 현탁 성분으로서 수질을 악화시킨다. 단, 이러한 금속 관련 물질은 철이온에 의해 말려 들어가는 형태로 흡착 입자(A)의 표면에 응집할 수 있기 때문에, 철과 함께 응집물(MDA)을 형성해서 제거하는 것이 가능해진다.

본 실시형태의 물처리 장치(100)에 의하면, 3가의 철이온 화합물을 포함한 흡착 입자가 고밀도로 존재하는 다공질 담체층(202)에, 산화제와 함께 철이온을 포함한 피처리수(W)를 통과시킨다. 그것에 의해, 2가의 철이온은 다공질 담체(C)의 표면에 흡착된다. 또한, 3가의 철이온은 다공질 담체(C)의 표면에 부착한 흡착 입자(A)로서의 철산화물의 입자 또는 철수산화물의 입자 등에 흡착된다. 그 결과, 다공질 담체(C)의 표면에서, 금속 관련 물질의 응집이 촉진된다. 이것에 의하면, 피처리수(W)에 포함되는 철이온의 가수에 의하지 않고, 필요로 되는 정도까지 철이온을 제거할 수 있다.

도 5를 이용해서, 본 실시형태의 다른 예에 있어서의 물처리 장치(100)의 전체 구성을 설명한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 다른 예의 물처리 장치(100)에 있어서는, 산화제(O)는 염소를 포함하고 있다. 염소를 포함한 산화제(O)는, 상술한 바와 같이 금속 관련 물질의 응집의 촉진을 실시하는 동시에, 피처리수(W)의 살균을 실시할 수 있다. 또한, 다른 예의 물처리 장치(100)에 있어서는, 철의 섬유 재료가 혼합부(1)에 설치되어 있다. 그것에 의해, 혼합부(1)에 있어서, 철이온 및 철의 입자가 피처리수(W)에 공급된다. 또한, 철의 입자는, 피처리수(W) 중에 있어서, 철이온, 철산화물의 입자, 및 철수산화물의 입자로 변화하는 것도 있다.

일반적으로, 물처리 장치(100)가 사용되는 환경에 있어서는, 피처리수(W)가 되는 원수는 금속 관련 물질로서 금속 이온(M⁺), 금속 입자(M), 금속 산화물 입자(MO), 및 금속 수산화물 입자(MOH) 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 예를 들면, 상기 원수는 철이온, 철의 입자, 철산화물의 입자 및 철수산화물의 입자 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 이 경우, 물처리 장치(100)에서는, 위에서 설명한 바와 같이 염소의 산화 작용 및 금속 재료 응집 촉진층(200)에 의해서, 원수로부터 3가의 철이온, 철의 입자, 철산화물의 입자, 및 철수산화물의 입자를 제거할 수 있다. 또한, 2가의 철이온은 다공질 담체(C)의 흡착 작용에 의해 원수로부터 제거된다.

한편, 피처리수(W)가 되는 원수가 철이온, 철의 입자, 철산화물의 입자, 및 철수산화물의 입자의 모두 대부분 포함하지 않은 경우가 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 비소나 망간, 실리카, 알루미나 등 철 이외의 금속 관련 물질은 철이온에 말려 들어가는 형태로 흡착 입자(A)의 표면에 응집해서 제거되기 때문에, 원수가 철을 포함하지 않는 경우에는, 이러한 금속 관련 물질이 제거되기 어려워질 가능성이 있다. 그 때문에, 피처리수(W)에 의도적으로 철을 첨가하고, 이러한 금속 관련 물질을 제거하기 쉽게 하는 것이 바람직하다. 도 5에 도시하는 물처리 장치(100)에서는, 피처리수(W)에 철을 공급하기 위한 섬유 재료를 혼합부(1)에 마련하고 있다.

도 5에 도시하는 예에서는, 철의 섬유 재료와 염소가 반응하는 것에 의해서, 2가의 철이온 및 3가의 철이온이 피처리수(W)에 용출한다. 또한, 피처리수(W) 중에 있어서, 3가의 철이온, 철의 입자, 철산화물의 입자, 및 철수산화물의 입자는 금속 재료 응집 촉진층(200) 중의 흡착 입자(A)에 흡착된다. 이 경우에 있어서도, 흡착 입자(A)는 Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe(OH)₃ 및 FeOOH로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 3가의 철이온 화합물을 포함한다.

본 실시형태의 다른 예의 물처리 장치(100)는, 피처리수(W)에 대해, 철의 섬유 재료로부터 철이온, 철의 입자, 철산화물의 입자, 및 철수산화물의 입자를 적극적으로 첨가하고 있다. 그것에 의해, 흡착 입자(A)의 표면에서, 철산화물의 입자 및 철수산화물의 입자의 응집을 의도적으로 촉진하고, 비소나 망간, 실리카, 알루미나 등 철 이외의 금속 관련 물질을 제거하는 것이 가능해진다.

상기한 본 실시형태의 다른 예의 물처리 장치(100)에 의하면, 염소의 산화 작용에 의해, 대형의 저장조를 마련하는 일이 없이, 필요로 되는 정도까지, 피처리수(W)로부터 금속 관련 물질을 제거할 수 있다. 그 때문에, 물처리 장치(100)에 의하면, 금속 관련 물질의 제거의 스페이스 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 철의 섬유 재료가 철이온으로서 피처리수(W)에 용출하는 것을 이용하여, 피처리수(W)로부터 미세 입자를 제거할 수 있다.

이하, 본 실시형태의 물처리 장치(100)의 구체적 구성을 설명한다.

(실시형태 1)

도 6 및 도 7을 이용하여, 실시형태 1의 물처리 장치(100)를 설명한다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 실시형태 1의 물처리 장치(100)에 있어서는, 응집 촉진부(2)와 필터부(3)가 1개의 저장조(10) 내에 설치되어 있다. 그리고, 피처리수 유로(13)는 저장조(10) 내에 설치되어 있고, 저장조(10) 내의 응집 촉진부(2)와 필터부(3)와의 경계부이다.

피처리수 유로(11)에는, 펌프(P1)가 설치되어 있다. 펌프(P1)는 우물 등으로부터 피처리수(W)를 혼합부(1)에 보낸다. 저장조(10) 내에 있어서는, 혼합부(1)로부터 흘러나온 피처리수(W)는 피처리수 유로(12)를 경유하고, 저장조(10)의 상부로부터 저장조(10) 내에 흘러들어간다. 저장조(10) 내에서는, 상방으로부터 하방으로 향해 피처리수(W)가 흘러 떨어진다. 이 때, 흘러 떨어지는 피처리수(W)는 응집 촉진부(2)와 필터부(3)를 통과한다. 그 후, 처리완료의 물은 저장조(10)의 하부에서 외부로 흘러나오고, 공급 유로(14)를 경유하고, 급수전에 공급된다.

실시형태 1에 있어서는, 혼합부(1) 및 산화제 공급부(4)가 일체화되어 있다. 혼합부(1)는 덮개부(22)를 구비하는 혼합 산화 탱크(23)를 구비하고 있다. 산화제 공급부(4)는 혼합부(1) 내에 설치된 산화제(O)로서의 정제 형상의 염소계 약제(24) 그 자체이다. 혼합부(1) 내에는, 정제 형상의 염소계 약제(24)와 함께, 피처리수(W)에 철이온 및 철입자를 공급하는 섬유형상의 철(25)이 설치되어 있다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 혼합부(1) 내에 있어서는, 피처리수(W)가 피처리수 유로(11)로부터 혼합 산화 탱크(23) 내의 공간(21)에 흡출된다. 그 후, 피처리수(W)는 혼합 산화 탱크(23)의 하부에 설치되어 있는 정제 형상의 염소계 약제(24)와 섬유 형상의 철(25)에 접촉한다. 그것에 의해, 정제 형상의 염소계 약제(24)와 섬유 형상의 철(25)은, 피처리수(W)에, 산화제(O), 및 철이온 및 철입자를 공급한다.

또한, 정제 형상의 염소계 약제(24)와 섬유 형상의 철(25)은, 혼합 산화 탱크(23)로부터 피처리수 유로(12)에 도달하는 경로에 설치된 그물(26)에 의해서 포착되기 때문에, 하류의 피처리수 유로(12)에 흘러가 버리는 일은 없다. 염소계 약제(24)로서는, 염소화이소시아누르산을 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 디크로로이소시아누르산나트륨이나 트리크로로이소시아누르산나트륨을 이용하는 것이 보다 바람직하고, 트리크로로이소시아누르산나트륨을 이용하는 것이 특히 바람직하다. 트리크로로이소시아누르산나트륨은 물에 대한 용해도가 낮기 때문에, 정제 형상의 염소계 약제(24)로서 이용했을 경우, 소량의 약제를 장기에 걸쳐서 계속해서 첨가하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 실시형태 1에서는, 혼합 산화 탱크(23)에 염소계 약제(24)와 섬유 형상의 철(25)을 근접해서 배치하고 있다. 그 때문에, 염소계 약제(24)의 효과에 의해 철(25)로부터, 철이온, 철, 철산화물 및 철수산화물이 용출되기 쉬워지고, 피처리수(W)에 대한 산화제(O), 및 철이온, 철, 철산화물 및 철수산화물의 첨가를 효율적으로 실시하는 것이 가능해진다. 또한, 위에서 설명한 바와 같이, 피처리수(W)가 되는 원수가 철이온, 철, 철산화물, 및 철수산화물을 대부분 포함하지 않은 경우여도, 실시형태 1의 물처리 장치(100)를 이용하는 것에 의해, 피처리수(W)에 의도적으로 철을 첨가할 수 있다. 그 결과, 비소나 망간, 실리카, 알루미나 등 철 이외의 금속 관련 물질을 제거하는 것이 가능해진다.

(실시형태 2)

도 8 및 도 9를 이용하여, 실시형태 2의 물처리 장치(100)를 설명한다. 물처리 장치(100)는 유로 전환 밸브(50)와 배수구(17)를 더 구비하고 있다. 유로 전환 밸브(50)는 피처리수 유로(12)와 공급 유로(14)에 접속되어 있다. 혼합부(1)와 유로 전환 밸브(50)는 피처리수 유로(12a)에 의해서 접속되어 있다. 유로 전환 밸브(50)와 저장조(10)는 피처리수 유로(12b)에 의해서 접속되어 있다. 또한, 저장조(10)와 유로 전환 밸브(50)는 공급 유로(14a)에 의해서 접속되어 있다. 유로 전환 밸브(50)와 수도꼭지(16)는 공급 유로(14b)에 의해서 접속되어 있다. 유로 전환 밸브(50)는 배수구(17)에도 접속되어 있다. 유로 전환 밸브(50)는 소위 5방 밸브이다.

유로 전환 밸브(50)는, 도 8에 도시하는 피처리수(W)가 응집 촉진부(2)로부터 필터부(3)로 향하는 순방향(X)으로 흐르는 상태와, 도 9에 도시하는 피처리수(W)가 필터부(3)로부터 응집 촉진부(2)로 향하는 역방향(Y)으로 흐르는 상태를 전환한다. 순방향(X)의 흐름의 경우에 있어서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 피처리수(W)는 혼합부(1), 유로 전환 밸브(50), 응집 촉진부(2), 필터부(3), 유로 전환 밸브(50), 및 수도꼭지(16)를 이 순번으로 흐른다. 역방향(Y)의 흐름의 경우에 있어서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 피처리수(W)는 혼합부(1), 유로 전환 밸브(50), 필터부(3), 응집 촉진부(2), 유로 전환 밸브(50), 및 배수구(17)를 이 순번으로 흐른다.

배수구(17)는, 피처리수(W)가 역방향(Y)으로 흐르는 상태에 있어서 응집 촉진부(2)의 하류에 위치되며, 피처리수(W)를 외부로 배출한다. 그 때문에, 물처리 장치(100)에 의하면, 필터부(3)를 역류 세정하는 것이 가능하게 된다. 또한, 필터부(3)의 역류 세정 시에, 필터부(3)에 부착되어 있는 흡착 입자(A)가 응집 촉진부(2)에 흡착되어 있는 흡착 입자(A)에 흡착된다. 그 결과, 응집 촉진부(2)의 흡착 입자(A)의 능력을 회복시킬 수 있다.

여기서, 응집 촉진부(2)는, 예를 들면 일 그룹의 입상체를 포함한 다공질 담체(C)를 구비하고, 필터부(3)는, 예를 들면 일 그룹의 모래입자를 포함한 모래 여과부를 구비하고 있다. 응집 촉진부(2)의 일 그룹의 입상체의 밀도는 필터부(3)의 일 그룹의 모래입자의 밀도보다 작다. 따라서, 저장조(10) 내의 물의 속에서, 응집 촉진부(2)의 일 그룹의 입상체는 필터부(3)의 일 그룹의 모래입자보다 상측에 위치된다. 또한, 응집 촉진부(2)를 구성하는 일 그룹의 입상체와 필터부(3)를 구성하는 일 그룹의 모래입자는 서로 상하 방향에 있어서 늘어서도록 퇴적되어 있다. 그 때문에, 물처리 장치(100)를 소형화하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 필터부(3)를 역류 세정해도, 응집 촉진부(2)를 구성하는 일 그룹의 입상체와 필터부(3)를 구성하는 일 그룹의 모래입자는 중력에 의해 자연스럽게 서로의 배치를 유지한다.

필터부(3)를 구성하는 일 그룹의 모래입자는, 예를 들면 망간모래이다. 그리고, 망간모래의 밀도는 2.57~2.67g/㎤이다. 망간모래의 망간 부착량은 0.3mg/g 이상이다. 단, 필터부(3)는 일반의 여과모래(2.5g/㎤)로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 응집 촉진부(2)를 구성하는 일 그룹의 입상체를 포함한 다공질 담체(C)의 밀도는, 예를 들면 활성탄의 경우 0.5g/㎤이며, 제올라이트의 경우 0.9~1.1/㎤이며, 실리카의 경우 2.2g/㎤이며, 세라믹스의 경우 0.7g/㎤이다.

(실시형태 3)

도 10을 이용하여, 실시형태 3의 물처리 장치(100)를 설명한다. 물처리 장치(100)는, 혼합부(1)의 상류의 피처리수 유로(11)에 설치되어, 피처리수(W)에 포함되는 환원제로서의 암모니아를 흡착하는 환원제 흡착부(18)를 더 구비하고 있다. 그 때문에, 혼합부(1)에 있어서의 산화제(O)가 피처리수(W) 중의 암모니아의 산화를 위해서 소비되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 환원제 흡착부(18)는 나트륨 이온을 포함하고, 그 나트륨 이온과 피처리수(W) 중의 암모늄 이온을 치환하는 것에 의해, 피처리수(W) 중의 암모니아를 흡착하는 제올라이트이다.

물처리 장치(100)는 제올라이트의 암모니아 흡착 효과를 재생하는 재생액 공급부(19)를 구비하고 있다. 재생액 공급부(19)는 제올라이트에 염화 나트륨을 포함한 재생액을 공급하는 것에 의해, 환원제 흡착부(18)에 새로운 나트륨 이온을 흡착시킨다. 그것에 의해, 환원제 흡착부(18)에 의한 암모니아의 흡착 효과를 유지할 수 있다.

실시예

이하, 본 실시형태를 실시예에 의해 한층 더 상세하게 설명하지만, 본 실시형태는 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

우선, 다음과 같이, 다공질 담체로서의 활성탄에, 흡착 입자로서의 철화합물을 담지했다. 처음에, 내경(Φ)이 50㎜, 용량 1L의 원통형 처리조에, 활성탄을 300mL 넣었다. 또한, 활성탄은 입자 직경(Φ)이 0.5㎜~2.3㎜의 것을 이용했다. 다음에, 원통형 처리조의 내부의 활성탄에, 2가의 철이온을 0.7ppm 포함한 물과 하이포염소산나트륨 용액을 연속 통수하고, 처리조 내에서 활성탄, 물 및 하이포염소산나트륨 용액이 충분히 접촉하도록 했다. 물의 통수 유량은 6L/min으로 하고, 하이포염소산나트륨 용액의 주입량은 처리조 내의 유리 염소 농도가 5ppm으로 유지되도록 정량 제어를 실시했다. 이 물 및 하이포염소산나트륨 용액의 주입 처리를 10시간 실시하고, 활성탄에 철화합물을 담지했다.

다음에, 위에서 설명한 바와 같이 해서 얻어진, 철화합물을 담지한 활성탄을 이용해서 도 11에 도시하는 물처리 장치를 제작했다. 그리고, 금속 재료 응집 촉진층의 제철 성능을 확인하기 위해서, 종래 기술과의 비교를 실시했다. 종래 기술로서 산화제로 철의 응집을 촉진해서 입자성장시킨 후에, 여과모래로 여과하는 고속 여과와 비교했다.

비교 실험은 도 11에 도시되는 물처리 장치를 이용해서 행했다. 응집 촉진부 및 모래 여과조에는, 내경(Φ)이 50㎜로 용량이 1L의 원통형의 용기를 이용했다. 그리고, 상기 용기의 내부에, 여과 자갈(Φ2~4㎜)을 100mL와, 철화합물을 담지한 활성탄을 300mL 넣고, 금속 재료 응집 촉진층을 갖추는 응집 촉진부를 제작했다. 또한, 여과 자갈은 입자 직경(Φ)이 2㎜~4㎜의 것을 사용했다. 또한, 상기 용기의 내부에, 여과 자갈을 100mL와, 망간모래(Φ0.35㎜)를 300mL 넣고, 모래 여과조를 제작했다. 또한, 여과 자갈은 입자 직경(Φ)이 2㎜~4㎜의 것을 사용하고, 망간모래는 입자 직경(Φ)이 0.35㎜의 것을 사용했다.

그리고, 도 11에 도시하는 바와 같이, 피처리수 유로를 이용하여, 응집 촉진부를 모래 여과조의 상류측에 배치하고, 응집 촉진부의 상류측에, 피처리수로서의 원수의 공급 펌프와, 산화제의 정량 주입 기구를 마련했다. 산화제는 염소 농도가 10,000ppm의 하이포염소산나트륨 용액을 이용했다. 또한, 하이포염소산의 주입 기구와 응집 촉진부의 사이와, 응집 촉진부와 모래 여과조의 사이에 바이패스 라인(BL)을 마련했다. BL의 용량은 1L로 되어 있고, BL과 응집 촉진부의 어느 쪽의 유로를 통과해도, 합계 용량은 동일하게 되도록 되어 있다.

실험 항목으로서는, 응집 촉진부의 유무와 염소 공급의 유무의 편성으로 되는 합계 4가지 방법을 실시했다. 종래 기술인 고속 여과는 응집 촉진부가 없고, 또한 산화제로서의 염소가 유의 경우에 상당한다. 또한, 본 실시형태에 관한 응집 촉진부를 이용한 여과는, 응집 촉진부가 있고, 또한 염소가 유의 경우에 상당한다. 또한, 원수로서는, 철 농도가 0.72ppm의 물을 이용하고, 원수 유량은 1L/min으로 했다. 염소 공급을 실시하는 경우는, 투입량이 30ppm가 되도록 제어했다.

표 1에서는, 각각의 처리수에 포함되는 철 농도를 나타낸다. 종래 기술인 고속 여과(응집 촉진부 무, 염소 유)에서는, 철 농도가 0.47ppm가 되었다. 이것은, 일부의 철은 염소의 효과로 입자성장해서 모래 여과부에 의해 여과되지만, 충분한 제철을 실시하려면 입자성장의 시간, 즉 모래 여과조의 전단의 용량이 부족한 결과라고 생각할 수 있다.

이것에 대해서, 모래 여과조의 전에 응집 촉진부를 이용했을 경우(응집 촉진부 유, 염소 유)에서는, 철 농도가 0.16ppm으로 되어 있고, 제철 성능의 향상이 확인되었다. 이것은, 응집 촉진부가 철의 응집을 가속하고, 여과되는 철의 양이 증가한 결과라고 생각할 수 있고, 응집 촉진부의 제철 처리에 대한 효과가 확인되었다. 또한, 응집 촉진부만을 이용했을 경우(응집 촉진부 유, 염소 무)에서도 철 농도의 저하는 적지만 일어나고 있고, 응집 촉진부 단체에서의 입자성장 가속 효과도 확인되었다.

		응집 촉진부
		유	무
염소	유	0.16ppm	0.47ppm
염소	무	0.68ppm	0.72ppm

이상과 같이, 본 실시형태의 응집 촉진부를 모래 여과조의 상류에 대비하는 것에 의해, 산화제만을 이용했을 경우보다 철의 입자성장이 가속되어, 여과에 의한 제철 성능이 큰폭으로 향상하는 것이 확인되었다.

[실시예 2]

실시예 1에서 설명한 바와 같이, 응집 촉진부를 이용한 제철 처리에서는, 산화제(염소)를 이용하는 것으로 철의 입자성장이 한층 더 가속되는 것이 확인되고 있다. 다음에, 염소의 필요량을 조사하기 위해, 실시예 1의 물처리 장치를 이용해 투입 염소 농도를 10ppm, 20ppm, 30ppm, 40ppm으로 변화시켜, 얻을 수 있는 처리수 중의 철 농도 및 유리 염소 농도의 평가를 실시했다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 철화합물을 담지한 활성탄의 양은 300mL로 하고, 피처리수의 유량은 1L/min으로 했다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 투입 염소량이 30ppm 이상의 경우에는, 처리수 중의 철 농도가 0.2ppm 정도까지 저하했다. 일본에 있어서의 철의 수질 기준이 0.3ppm 이하인 것으로부터, 이것을 만족하는 수질까지 제철 처리할 수 있는 것으로 된다. 또한, 도 13에 도시하는 바와 같이, 처리수 중의 유리 염소 농도는 투입 염소량이 30ppm 이상으로 급증하는 것이 확인되었다. 이러한 결과로부터, 본 실시예에서는, 유리 염소가 일정 농도(2~5ppm) 이상인 것에 의해, 응집 촉진부에서의 입자성장 효과가 보다 발휘할 수 있는 것을 알았다.

여기서, 철의 산화 이외로 염소가 소비되는 요인으로서는, 피처리수 중에 포함되는 암모니아나 유기물 등의 분해를 생각할 수 있다. 이번 실시예에서 이용한 원수에는 암모니아 성분이 포함되어 있는 것을 알고 있고, 투입 염소의 상당수는 암모니아 성분의 산화에 소비되었다고 생각할 수 있다. 본 실시형태의 물처리 장치가 처리하는 원수의 수질은 설치되는 장소 등 케이스마다 상이한 것이 상정되며, 유기물 등의 함유량도 일정은 아니다. 그 때문에, 투입 염소량은 처리하는 원수의 수질에 맞춰서, 그때마다 조정할 필요가 있다.

[실시예 3]

실시예 3에서는, 응집 촉진부의 성능에 대한, 피처리수의 유량, 및 철화합물을 담지한 활성탄의 양의 영향을 조사했다. 우선, 철화합물을 담지한 활성탄량이 각각 50mL, 100mL, 200mL, 300mL인 응집 촉진부를 제작하고, 각 응집 촉진부를 이용해 실시예 1의 물처리 장치를 얻었다. 그리고, 해당 물처리 장치에, 철 농도가 0.72ppm의 원수를 0.2L/min, 0.5L/min, 0.75L/min, 1L/min, 1.5L/min, 2mL/min의 유량으로 통수하고, 제철 성능을 조사했다. 도 14에서는, 각 유량에 있어서의, 처리수에 잔존하는 철의 농도와 철화합물을 담지한 활성탄량과의 관계를 나타내고 있다. 또한, 피처리수에의 투입 염소 농도는 40ppm으로 했다.

도 14에 도시하는 바와 같이, 활성탄량이 50mL, 100mL, 200mL, 300mL의 모두에 있어서, 피처리수의 유량을 변화시켜도, 처리수 중의 철 농도를 저감할 수 있는 것을 알았다. 특히, 활성탄량이 50mL 및 100mL의 경우에는, 각 유량에 있어서 각각 양호한 제철 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 유속에 관해서는, 활성탄량이 100mL에 있어서, 0.75L/min의 경우에 가장 좋은 제철 성능을 나타냈다. 또한, 도 14에 나타내는 제철 성능의 차이는, 투입한 염소가 활성탄에 소비되는 것에 기인한 결과라고 생각할 수 있고, 피처리수의 유량이나 활성탄량은, 상술한 유리 염소 농도를 유지할 수 있는 범위로 조정하는 것이 바람직하다고 생각할 수 있다.

이상과 같이, 제철 성능에 대해서, 활성탄량 및 피처리수의 유량은 일정한 관계가 있지만, 응집 촉진부를 사용하는 것으로 효과적으로 제철할 수 있는 것을 알았다. 또한, 이번 실험은, 철 농도가 0.72ppm 정도의 원수를 이용하고 있지만, 원수 중의 철 농도가 상이하면 도 14의 결과도 변화되는 것이 충분히 상정되는 것이므로, 최종적인 물처리 장치의 설계는 실제의 원수의 사양에 맞춰서 실시할 필요가 있다.

이하, 본 실시형태에 관한 금속 재료 응집 촉진층 및 물처리 장치의 특징적 구성 및 그것에 의해 얻을 수 있는 효과를 기재한다.

(1) 금속 재료 응집 촉진층(200)은 기재(201)와, 기재(201)에 설치된 다공질 담체층(202)을 구비한다. 또한, 금속 재료 응집 촉진층(200)은 다공질 담체층(202)에 담지되고, Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe(OH)₃ 및 FeOOH로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 3가의 철이온 화합물을 포함한 흡착 입자를 구비한다. 이러한 구성에 의하면, 피처리수(W)에 포함되는 금속 관련 물질(M⁺, M, MO, MOH)을 흡착 입자의 표면에서 흡착해서 응집시킬 수 있다. 그 결과, 금속 관련 물질의 응집물(MDA)의 입자 직경이 수 ㎛ 레벨이 되기 때문에, 피처리수(W)로부터 용이하게 분리하고, 피처리수(W)에 포함되는 금속 관련 물질의 농도를 저감하는 것이 가능해진다.

(2) 흡착 입자는 Fe(OH)₃ 및 FeOOH 중 적어도 어느 한쪽을 포함한다. Fe(OH)₃ 및 FeOOH는 금속 관련 물질과의 친화성이 높고, 용이하게 흡착할 수 있기 때문에, 금속 관련 물질의 응집물(MDA)을 효율적으로 생성하는 것이 가능해진다.

(3) 다공질 담체층(202)은 활성탄을 포함한다. 활성탄은 비표면적이 높기 때문에, 흡착 입자를 고농도로 담지할 수 있다. 또한, 활성탄은 2가의 철이온을 흡착하기 때문에, 피처리수 중의 2가의 철이온을 용이하게 제거할 수 있다.

(4) 물처리 장치(100)는 피처리수 유로(11, 12, 13), 산화제 공급부(4), 및 응집 촉진부(2)를 구비하고 있다. 피처리수 유로(11, 12, 13)는, 금속 이온(M⁺), 금속 입자(M), 금속 산화물 입자(MO), 및 금속 수산화물 입자(MOH)로 이뤄지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 관련 물질을 포함한 피처리수(W)가 흐른다. 산화제 공급부(4)는 피처리수(W)에 산화제(O)를 공급한다. 응집 촉진부(2)는 금속 재료 응집 촉진층(200)을 갖고, 산화제(O)의 작용에 의해서 피처리수(W)에 포함되는 금속 관련 물질을 흡착 입자(A)에 흡착시키는 것에 의해, 금속 관련 물질의 응집을 촉진시킨다.

상기의 구성에 의하면, 금속 관련 물질을 흡착한 금속 산화물 입자의 응집물(MDA)을 포함한 피처리수(W)가 응집 촉진부(2)로부터 유출한다. 따라서, 응집 촉진부(2)의 하류에 설치된 필터부(3)에 의해서 응집물(MDA)을 포착하면, 피처리수(W)로부터 금속 관련 물질을 보다 많이 제거할 수 있다. 따라서, 피처리수(W)로부터의 금속 관련 물질의 제거의 스페이스 효율을 향상시킬 수 있다.

(5) 산화제(O)는 오존 또는 염소를 포함하고 있어도 좋다. 이것에 의하면, 피처리수(W)의 살균과 금속 관련 물질의 응집의 촉진과의 쌍방을 실시할 수 있다.

(6) 물처리 장치(100)는, 응집 촉진부(2)의 하류에 설치되고, 피처리수(W)와 함께 응집 촉진부(2)로부터 흘러 온 금속 관련 물질의 응집물(MDA)을 여과하는 필터부(3)를 더 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 필터부(3)에 의해서, 피처리수(W)로부터 금속 관련 물질의 응집물(MDA)을 제거할 수 있다. 그 결과, 금속 관련 물질의 응집물(MDA)이 제거된 물을 생성할 수 있다.

일본 특허 출원 제 2015-116729 호(출원일: 2015년 6월 9일) 및 일본 특허 출원 제 2015-176427 호(출원일: 2015년 9월 8일)의 전체 내용은 여기에 원용된다.

이상, 실시예에 따라서 본 실시형태의 내용을 설명했지만, 본 실시형태는 이러한 기재로 한정되는 것이 아니고, 여러 가지의 변형 및 개량이 가능하다는 것은 당업자에게는 자명하다.

본 발명에 의하면, 금속 이온, 금속 입자, 금속 산화물 입자, 및 금속 수산화물 입자로 이뤄지는 그룹으로부터 선택된 1 또는 2 이상의 금속 관련 물질의 제거의 스페이스 효율을 향상시킬 수 있다.

2: 응집 촉진부
3: 필터부
4: 산화제 공급부
11, 12, 13: 피처리수 유로
100: 물처리 장치
200: 금속 재료 응집 촉진층
201: 기재
202: 다공질 담체층
A: 흡착 입자
MDA: 응집물
O: 산화제
W: 피처리수

Claims

철 이온, 철 입자, 철 산화물 입자 및 철 수산화물 입자로 이뤄지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 관련 물질을 포함한 피처리수가 흐르는 피처리수 유로와,
상기 피처리수에, 염소를 포함하는 산화제를 공급하는 산화제 공급부와,
기재와, 상기 기재에 설치되며, 일 그룹의 입상체로 이뤄지는 다공질 담체를 포함하는 다공질 담체층과, 상기 다공질 담체에 담지되고, Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe(OH)₃ 및 FeOOH로 이뤄지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 3가의 철이온 화합물을 포함한 흡착 입자를 갖는 금속 재료 응집 촉진층을 구비하는 응집 촉진부와,
상기 응집 촉진부의 하류에 설치되고, 일 그룹의 모래입자를 포함한 모래 여과부로 이뤄지며, 상기 피처리수와 함께 상기 응집 촉진부로부터 흘러 온 상기 금속 관련 물질의 응집물을 여과하는 필터부와,
상기 응집 촉진부 및 상기 필터부를 내부에 마련하는 저장조를 포함하며,
상기 응집 촉진부는, 상기 산화제의 작용에 의해 상기 피처리수에 포함되는 상기 금속 관련 물질을 상기 흡착 입자에 흡착시키는 것에 의해, 상기 금속 관련 물질의 응집을 촉진시킨 후, 상기 금속 관련 물질을 흡착한 금속 산화물 입자의 응집물을 포함하는 피처리수를 유출시키고,
상기 응집 촉진부로부터 유출된 상기 응집물의 입자 직경은 상기 응집 촉진부에 흘러들어간 상기 금속 관련 물질의 입자 직경보다 크며,
상기 응집 촉진부의 일 그룹의 입상체의 밀도는 상기 필터부의 일 그룹의 모래입자의 밀도보다 작은
물처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 흡착 입자는 Fe(OH)₃ 및 FeOOH 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는
물처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다공질 담체층은 활성탄을 포함하는
물처리 장치.
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