JPH0127913Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、上水、下水、し尿系汚水、工業用
水、工場排水、ボイラー用水、その他あらゆる液
体中に存在するリン酸塩類を液中から除去する接
触脱リン装置に関するものである。

〔従来技術〕

一般に自然水系に排出される各種液体中には、
無機性のリン酸塩としてオルトリン酸塩や各種の
総合リン酸塩さらに有機性リン酸塩などが様々な
状態で存在しており、これらのリン酸塩類の存在
が湖沼、内海、内湾などの閉鎖性水域乃至は停滞
水域の「あおこ」、「赤潮」発生の誘起因子とな
り、さらに各種の用水として使用する場合に、装
置、配管内に生物学的なスライムが発生し、また
化学的なケールが形成されて、事故発生の重大な
原因となつている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

したがつて、内湾などの閉鎖性水域の富栄養化
を防止するため、これら液中に存在するリン酸塩
を除去する必要から、各種の脱リン装置が考案さ
れているが、それらは生物学的脱リン法、化学的
凝集法に基づく装置などである。この中で主流の
リン除去装置は、凝集剤例えば消石灰〔Ca
（OH）₂〕、硫酸アルミニウム〔AL₂（SO₄）₃〕、塩
化第２鉄〔FeCl₃〕などを添加することにより液
中のリンを不溶性のリン酸塩として沈澱除去する
ものであるが、多量の凝集剤の注入を要し、処理
コストが割り高となり、かつこれに伴い発生する
多量の難脱水性の汚泥の処理装置を必要としてい
るばかりか、また不溶性リン酸塩の沈降性・濃縮
性がきわめて悪く、脱水性が劣り、しかも沈澱池
に多大な敷地面積を必要としているなど実用上多
くの問題をかかえている。

本考案は、これら従来法に基づく化学的凝集装
置の欠点を解消し、極めて簡単な操作で液中のリ
ン酸塩類を長時間安定して効率よく除去し、さら
に処理設備の省用地化と、処理費用の節減を大幅
にはかり得る接触脱リン装置を提供することを目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、槽底部に原水流入管１、槽上部に処
理水流出管４を具備した脱リン槽２を逆錐形状と
し、該脱リン槽２内に脱リン材３を充填し、前記
原水流入管１からの流入原水により槽下方から上
方に向つて流動層部、固定層部、清澄部を
形成するように構成せしめ、少なくとも前記流動
層部より液を循環せしめる循環水管５を配備し
てなる上向接触脱リン装置である。

〔実施例〕

本考案における脱リン材３としてのリン酸カル
シウムを含有するリン酸塩鉱物としては種々のも
のがあり、例えばヨルダン産、フロリダ産、メキ
シコ産、カナダ産、神奈川県玄倉産、栃木県足尾
銅山産、与論島産、福島県垂産、北海道大玖鉱山
産などのリン鉱石が用いられる。

また、本考案においては循環水管５にアルカリ
剤のPH調整剤Ａ又はカルシウム剤Ｂを添加するよ
うに各注入管を適切な位置に具備することによ
り、PH，Caを至適範囲に維持し脱リン材上にお
けるリン酸カルシウムの固定を効率的にならしめ
るようにしている。また被処理液のPHは、酸性側
ではリン酸塩類の除去率が減退し、被処理液の種
類によつては液中に含まれる金属の水酸化物がリ
ン酸塩鉱物表面に析出して、その表面活性を低下
させることがあるので、このような場合には被処
理液のPHを6.0以上、好ましくは6.0〜11.0の範囲
に調整するとよい。なお、実際の用水は中性付近
で使用され、また排水処理の場合でも放流や再利
用するにあたつて中和処理を行うことが多いの
で、このような場合には特別にPH調整を行う必要
がない。

本考案の実施態様を図面を参照しつつ説明すれ
ば、例えば、し尿を嫌気性消化法で一次処理した
所謂二次処理水を対象とすれば、まずこの二次処
理水に多量の浮遊物質が存在する場合には、この
浮遊物質を沈澱槽または過槽などを通してあら
かじめ除去する。

このような前処理操作により、あらかじめ浮遊
物質が除去された原水は、必要に応じて酸または
アルカリのPH調整剤Ａを注入してそのPHを6.0以
上、好ましくは6.0〜11.0の至適範囲となるよう
に調整し、原水流入管１から充填塔としての脱リ
ン槽２の下部へ導入する。この脱リン槽２内に
は、リン酸カルシウムを含有するリン酸塩鉱物を
破砕し篩分して一定の粒径（0.42〜0.54mm）とし
たものを脱リン材３として充填してあり、槽構造
は逆円錐、または逆角錐型である。この脱リン槽
２内では下部へ導入される原水の流速に対応し
て、塔内の高さ方向に線速度（LV）が得られる。
すなわち、塔内下方部においてはその横断面積が
小さく、上方部において大となるため、充填され
ているリン酸塩鉱物粒子の脱リン材３の粒径範囲
に応じて下方部において一定高さの流動層部、
その上方部において固定層部、さらにその上部
に清澄部が形成される。

したがつて、原水が下部から上部に向つて流過
する過程において、まず流動層部において流入
原水と流動状態にあるリン酸塩鉱物粒子の脱リン
材３とが均等に混合接触され、脱リン材３上でリ
ン酸カルシウムの晶析反応が進行する。

また、前記固定層部においては、流動層部
より流出する一部の微粒子リン酸カルシウムが除
去される。

そして、脱リン槽２の下部から流入する原水の
流速によつて流動層部の脱リン材３が槽内で均
一に流動するように通水条件を設定するのがよ
い。この場合、同時に脱リン槽２内に直接あるい
は原水中にカルシウム剤Ｂ、例えばCaCl₂を注入
すると、原水は流動する脱リン材３およびカルシ
ウム剤Ｂと一定の化学的な反応条件で反応し、脱
リン材３の全表面にカルシウムハイドロキシアパ
タイト〔Ca₅（OH）（PO₄）₃〕の反応生成物が固着
生長し、原水中から溶解性のリン酸塩類が除去さ
れる。このようにして脱リン材３との緊密な接触
によつて溶解性リン酸塩が除去された処理水は、
脱リン槽２の上部に至つて清澄部の処理水流出
管４から系外へ取り出される。

また、前記流動層部の上部に流動液循環水管
５を循環ポンプ６を介して流動液の一部を循環さ
せるようにする。

このように脱リン処理水を循環返送して処理す
ることにより、流動層部におけるリン酸カルシ
ウムの脱リン材への過剰付着により目詰まり及び
流動状態の悪化の防止や、流動層部より流出す
る微細なリン酸カルシウムと脱リン材の接触頻度
の向上並びに脱リン材上の汚染物質の除去がで
き、そのほか (i) 流入水の水量、濃度変動の均一化 (ii) 脱リン槽通過液の流速の維持 (iii) 流動処理条件下における脱リン槽内の反応条
件の均一化 (iv) 処理水中に流出するカルシウムイオンの循環
利用および流出硬度成分の捕捉 (v) 原水あるいは脱リン槽内の反応部分のリン酸
塩類のイオン濃度の低濃度化 などの作用効果も期待することができる。この(i)
〜(iii)については、原水中に含まれている溶解性リ
ン酸塩類と脱リン槽２内に充填されているリン酸
塩鉱物の脱リン材３とが反応してカルシウムハイ
ドロキシアパタイト〔Ca₅（OH）（PO₄）₃〕が生成
されるための最適条件の調整及び原水と循環処理
水の脱リン槽内の通水速度（流速）の維持、すな
わち処理条件の定常化に効果があり、安定した処
理を行うことができる。しかも脱リン槽２を流動
層方式で運転する場合には充填物を常に流動状態
に維持する必要があり、このためには脱リン槽２
内を通過する液の流速を一定にすることが必要で
あり、前記循環水管５による循環方式が最も効果
的である。

なお流動層部の流動液循環にあわせて前記脱
リン槽２内の上部にある清澄部の部分又は必要
に応じ処理水流出管４より循環水管５′を循環ポ
ンプ６′を介して原水流入管１あるいは破線に示
す如く脱リン槽２内に直接連結し、処理水の一部
を循環させるようにするとなお一層効果的であ
る。この場合前記アルカリ剤、カルシウム剤の注
入は原水にカルシウム剤、循環水にアルカリ剤と
してもよいし、循環水に両方を注入してもよい。
例えばカルシウム剤Ｂの注入点は、脱リン槽２の
下部に直接或いは原水流入管１の途中で脱リン槽
２に近い位置若しくは循環水管５又は５′の途中
でなるべく脱リン槽２に近い位置などとすること
がよい。

また、本考案においてカルシウム剤Ｂを添加す
る場合、カルシウム剤をCa／PO₄モル重量比で
１〜５の範囲で添加するが、過剰のカルシウムは
処理水と共に硬度成分として流出し、放流先の公
共用水の水質を悪化させるおそれがあるので、こ
れを循環させることによつて脱リン槽２内でカル
シウムハイドロキシアパタイトを生成せしめる目
的に再利用すれば、硬度成分の処理水への流出を
最小限の範囲にとどめることができる。

さらに本考案の循環方式では原水あるいは脱リ
ン槽内の溶解性リン酸塩類の濃度を低濃度化でき
ることを利点とするものである。すなわち、原水
中に含まれている溶解性リン酸塩類を、リン酸塩
鉱物の表面にCa₅（OH）（PO₄）₃の結晶として晶出
させるためには特定の反応方法、反応条件が必要
であり、反応条件の一つとして原水が脱リン槽に
導入される以前に、カルシウム剤と濃厚な溶解性
リン酸塩類、アルカリ度成分などと接触させない
ことであるが、このような反応条件は脱リンされ
て溶解性リン酸塩類濃度が希薄となつた流動液を
循環返送することによつて脱リン槽内へ導入され
る原水中のリン酸塩類濃度を容易に低濃度化する
ことができ、安定した脱リン処理が行われる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、あらゆる液体中に存在する溶
解性リン酸塩類をリン酸塩鉱物の脱リン材表面に
Ca₅（OH）（PO₄）₃として晶出、固着せしめ、極め
て簡単な操作、装置によつて高濃度のリン酸塩類
を液から確実に除去し得るのみならず、リン酸塩
鉱物の分離、脱水を容易にし、しかも、少なくと
も流動層部からの液の効果的な循環により、処理
を安定的にならしめ、従来の欠点をも適確に除去
し質的にも良質な処理水を大量に経済的に得ら
れ、処理設備、処理費用をも大幅に節減できる利
益がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施態様を示す説明図である。 １……原水流入管、２……脱リン槽、３……脱
リン材、４……処理水流出管、５，５′……循環
水管、６，６′……循環ポンプ、Ａ……PH調整剤、
Ｂ……カルシウム剤、……流動層部、……固
定層部、……清澄部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 槽底部に原水流入管１を、また槽上部に処理
   水流出管４を具備した脱リン槽２を逆錐形状と
   し、該脱リン槽２内に脱リン材３を充填し、前
   記原水流入管１からの流入原水により槽下方か
   ら上方に向つて流動層部、固定層部、清澄
   部を形成するように構成せしめ、少なくとも
   前記流動層部より液を循環せしめる循環水管
   ５を配備したことを特徴とする上向流接触脱リ
   ン装置。 (2) 前記循環水管５が、カルシウム剤Ｂの注入管
   を備えたものである実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の脱リン装置。