JP2007014923A - リン除去材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 被処理水に含まれるリンを除去するために用いられるリン除去材を、被処理水に含まれるリン酸イオンを配位子交換により除去する基材と、被処理水のpHを低下させるためのpH低下材と、耐火粘土とを混合成形した素地材を焼成することによって得た。本発明のリン除去材は、基材に水和酸化鉄を利用するものと、前記基材にアロフェンを利用するものとに大別される。前記基材に水和酸化鉄を用いる場合には、前記素地材に磁鉄鉱を添加すると、被処理水が赤色化するのを防止することができる。
【選択図】 なし
Description
まず、基材に水和酸化鉄(脱水ケーキ)を用いたリン除去材について説明する。本実施例のリン除去材は、脱水ケーキ(基材)と、砂鉄(磁鉄鉱)と、黄鉄鉱(pH低下材)と、蛙目粘土(耐火粘土)と、デンプン(気孔形成材)とを混合成形した素地材を焼成したものとなっている。
本実施例のリン除去材は、硫化鉄鉱山から流出する廃水を炭酸カルシウム(CaCO3)で中和処理する際に生じた脱水ケーキを基材として用いたものとなっている。この種の脱水ケーキには、被処理水に含まれるリン酸イオンを配位子交換により除去する水和酸化鉄が多く含まれている。本実施例のリン除去材で用いた脱水ケーキの組成を下記表1に示す。本実施例の脱水ケーキの含水率は、62.9重量%となっている。
本実施例のリン除去材は、磁鉄鉱として砂鉄を用いたものとなっている。この砂鉄は、被処理水が赤色化するのを防止するための赤色化防止材として添加している。砂鉄は、四三酸化鉄(Fe3O4)からなる磁鉄鉱を砂状に粉砕したものであり、たたら吹製鉄の原材料として日本人には馴染みが深く、現在でも安価に入手することができる。
本実施例のリン除去材は、被処理水のpHを低下させるためのpH低下材として、黄鉄鉱(パイライト)を用いたものとなっている。黄鉄鉱は、例えば、岡山県備前市の三石周辺から採取される蝋石に含まれている。
本実施例のリン除去材は、耐火粘土として、蛙目粘土を用いたものとなっている。蛙目粘土は、東海三県(愛知・岐阜・三重)で多量に産出される、花崗岩の風化残留粘土で、中に石英粒を多く含むカオリン質粘土である。この蛙目粘土は、木節粘土などの他の可塑性粘土と比較しても、さらに可塑性に優れ、成形しやすいことから、リン除去材の成形用粘土として最適である。また、蛙目粘土は、そのpHが概ね5.8〜6.6と低いことから、pH依存荷電を示す物質を基材とするリン除去材に好適に用いることができる。
本実施例のリン除去材は、気孔形成材として、デンプンを用いたものとなっている。
また、本実施例のリン除去材では採用していないが、気孔形成材として木屑(大鋸屑)を用いることもできる。
本実施例のリン除去材において、素地材の混合成形は、粉末状に粉砕した脱水ケーキ(基材)と、砂鉄(磁鉄鉱)と、粉末状に破砕した蝋石(pH低下材としての黄鉄鉱を含有する蝋石)と、デンプン(気孔形成材)と、蛙目粘土(耐火粘土)とを加水しながら混合し、得られた粘土状の素地材を手作業で造形することによって行った。素地材の造形は機械を用いて行ってもよい。素地材は、その形状を特に限定されるものではないが、強度を保ちやすく、被処理水との接触面積を広く確保でき、成形が容易で、目詰まりしにくいなどの理由から、通常、直径が1〜20mm程度の略球形に成形される。本実施例のリン除去材においては、素地材を、直径が10mm弱の略球形に成形した。
本実施例のリン除去材においては、水戻りしない強度を発現するために、素地材を焼成した。
本実施例のリン除去材を被処理水に浸漬して、そのリン除去能を定量的に確かめた。被処理水は、全リン濃度が0.5mg/Lとなるように、蒸留水にリン酸二水素カリウム(KH2PO4)を希釈して調整したものを使用した。リン除去材と被処理水との重量比は、72対500である。リン除去材は、ビーカに入れられた被処理水中に完全に浸漬させた。被処理水の蒸発を防ぐために、ビーカの開口部には蓋をした。室温かつ常圧でビーカを24時間振とうした後、被処理水を採取し、その全リン濃度の定量を行った。全リン濃度の定量は、JIS(日本工業規格)におけるK0102「工場排水試験方法」の46.3.1に準拠して行った。pHが異なる4種類の被処理水について全リン濃度の定量を行ったところ、下記表3に示す結果が得られた。
本実施例のリン除去材を被処理水に長期間浸漬して、被処理水の色の変化を観察した。リン除去材と被処理水との重量比は、1対10である。リン除去材は、ビーカに入れられた被処理水に完全に浸漬させた。リン除去材は、素地材に磁鉄鉱を添加したもの(本実施例のリン除去材)の他に、素地材に磁鉄鉱を添加しなかったもの(磁鉄鉱以外の配合比は本実施例のリン除去材と全く同じもの)を用意して、それぞれを別のビーカに入れられた被処理水に浸漬した。その結果、次のことが確認できた。以下においては、説明の便宜上、磁鉄鉱が添加されていないリン除去材を浸漬した被処理水を「被処理水A」と呼び、磁鉄鉱が添加されていないリン除去材を浸漬した被処理水を「被処理水B」と呼ぶことにする。
破過したリン除去材は、そのままの状態で、あるいはクエン酸処理を施すことによって、肥料として有効に再利用することができる。
続いて、基材にアロフェン(鹿沼土)を用いたリン除去材について説明する。本実施例のリン除去材は、鹿沼土(基材)と、黄鉄鉱(pH低下材)と、蛙目粘土(耐火粘土)と、デンプン(気孔形成材)とを混合成形した素地材を焼成したものとなっている。
本実施例のリン除去材は、基材として鹿沼土を用いたものとなっている。鹿沼土は、アロフェンの中でも特に比表面積が大きく、優れたリン除去能を発揮するためにリン除去材の基材として好適である。
本実施例のリン除去材は、実施例1のリン除去材と同様に、黄鉄鉱(pH低下材)を多く含む未利用品の蝋石を粉状に粉砕して、基材(脱水ケーキ)や、磁鉄鉱(砂鉄)や、後述する耐火粘土(蛙目粘土)などとともに加水しながら練り込むことによって素地材を成形したものとなっている。
本実施例のリン除去材は、実施例1のリン除去材と同様に、耐火粘土として、蛙目粘土を用いたものとなっている。
本実施例のリン除去材は、実施例1のリン除去材と同様に、気孔形成材として、デンプンを用いたものとなっている。本実施例のリン除去材では採用していないが、木屑を気孔形成材として用いることもできる。デンプン(気孔形成材)や木屑(気孔形成材)の配合比は、実施例1のリン除去材と同様であるために、説明を割愛する。
本実施例のリン除去材において、素地材の混合成形は、鹿沼土(基材)と、粉末状に破砕した蝋石(pH低下材としての黄鉄鉱を含有する蝋石)と、デンプン(気孔形成材)と、蛙目粘土(耐火粘土)とを加水しながら混合し、得られた粘土状の素地材を手作業で造形することによって行った。素地材の造形は機械を用いて行ってもよい。素地材の形状などについては、実施例1のリン除去材と同様であるために、説明を割愛する。
本実施例のリン除去材においては、水戻りしない強度を発現するために、素地材を焼成した。素地材の焼成温度や焼成時間については、実施例1のリン除去材と同様であるために、説明を割愛する。
本実施例のリン除去材を被処理水に浸漬して、そのリン除去能を定量的に確かめた。被処理水は、全リン濃度が0.5mg/Lとなるように、蒸留水にリン酸二水素カリウム(KH2PO4)を希釈して調整したものを使用した。リン除去材と被処理水との重量比は、72対500である。リン除去材は、ビーカに入れられた被処理水中に完全に浸漬させた。被処理水の蒸発を防ぐために、ビーカの開口部には蓋をした。室温かつ常圧でビーカを24時間振とうした後、被処理水を採取し、その全リン濃度の定量を行った。全リン濃度の定量は、JIS(日本工業規格)におけるK0102「工場排水試験方法」の46.3.1に準拠して行った。pHが異なる4種類の被処理水について全リン濃度の定量を行ったところ、下記表5に示す結果が得られた。
破過したリン除去材は、酸処理又はアルカリ処理を施すことによってリンを溶出させることができる。このとき溶出したリンは、肥料などとして有効に利用することができる。リンが溶出したリン除去材は、再びリン除去材として再利用することができる。
Claims (10)
- 被処理水に含まれるリンを除去するために用いられるリン除去材であって、被処理水に含まれるリン酸イオンを配位子交換により除去する基材と、被処理水のpHを低下させるためのpH低下材と、リン除去材を成形するための耐火粘土とを混合成形した素地材を焼成してなるリン除去材。
- 前記基材が水和酸化鉄である請求項1記載のリン除去材。
- 前記水和酸化鉄が、硫化鉄鉱山から流出する廃水を中和処理する際に生じる脱水ケーキに含まれたものである請求項2記載のリン除去材。
- 前記素地材に磁鉄鉱を添加した請求項2記載のリン除去材。
- 前記基材がアロフェンである請求項1記載のリン除去材。
- 前記アロフェンが、鹿沼土、赤玉土、黒ぼく土、又は石炭灰である請求項5記載のリン除去材。
- 前記pH低下材が、黄鉄鉱である請求項1記載のリン除去材。
- 前記耐火粘土がカオリン質粘土である請求項1記載のリン除去材。
- 前記素地材に気孔形成材を添加した請求項1記載のリン除去材。
- 前記気孔形成材が木屑又はデンプンである請求項9記載のリン除去材。
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