JPH0130554B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、下水、し尿系汚水、工場排水その他
液体中に比較的高濃度で存在するリン酸塩類を流
動化状態にあるリン酸カルシウムを含有する接触
脱リン材を用いて効率良く除去する方法に関する
ものである。 一般に自然水系に排出される上記の各種液体中
には、無機性のリン酸塩としてオルトリン酸塩や
各種の縮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
化学的なスケールが形成されて、事故発生重大な
原因となつている。 したがつて、これら液中に存在するリン酸塩を
除去する必要から、各種のリン除去方法が検討さ
れているが、その一つとしてさきに本発明者等
は、従来にない新規な処理方法として一定の粒径
をもつリン酸カルシウムを含有する接触脱リン材
を筒状あるいは錐状の脱リン塔に充填し、被処理
液のPHを６〜11の範囲に調整し、さらに被処理液
中に含まれている溶解性リン酸塩類の濃度に対応
して塩化カルシウムなどのカルシシウム剤を加
え、これを接触脱リン材が流動化する一定の流速
条件で通過接触せしめることにより、充填されて
いる接触脱リン材の表面にカルシウムハイドロキ
シアパタイトの結晶を晶出、固着せしめて溶解性
リン酸塩類を除去する方法を提案した。この方法
における接触脱リン材表面での代表的な化学反応
は次の通りである。 5Ca²⁺＋7OH^-＋3H₂PO₄ ^- ＝Ca₅（OH）（PO₄）₃＋6H₂O …(1) このような脱リン方法を適用すれば、カルシウ
ムハイドロキシアパタイトが固着した接触脱リン
材の分離、脱水が極めて容易であり、従来の化学
的凝集沈殿法によるいわゆる凝沈汚泥と比較する
と、濃縮装置、脱水機、乾燥装置などの既成概念
による汚泥処理施設をまつたく必要としないだけ
でなく、資源としてのリンを回収することができ
る脱リン技術である。 しかしながら今までに述べた従来の流動層式接
触脱リン法には以下のような欠点があつた。 従来法は流入水にアルカリ剤を注入し、PH調整
を行なつた後、流動化状態にある脱リン材と接触
せしめたリンを除去するものであるが、特にリン
濃度が高い場合には、層流入点、即ち層入口附近
の接触脱リン材層と被処理液とが接触する部分で
直ちにPHが急撃に低下してしまうため、それより
上方の大部分の接触脱リン材層のPHは最適PH範囲
から大きく逸脱した状態になつてしまい、その部
分では反応が全く進行しないという状況に、しば
しば陥つた。このため、層内で晶析反応に関与す
る有効な接触脱リン材が極端に少なくなるために
処理が著しく悪化し、流動層式接触脱リン方法に
とつて致命的なものとなつてしまつた。 このような問題点を解決する方法として前段PH
調整槽でアルカリ剤注入量を増加させ、予め流入
PHを高く設定して層内のPHを高める等の運転上の
工夫がなされてきたが、脱リン層前段でPHを高く
設定すると、リン酸凝集反応や被処理液中の有機
物等のコロイド化のみを促進し大量のSSを発生
するばかりでなく、脱リン層本体での晶析反応を
阻害する等の悪影響を生み出す結果となることが
多く根本的な解決策となるものではなかつた。 本発明は、このように従来、流動層式接触脱リ
ン法において問題であつたPH低下によつて脱リン
能力が低下する欠点を解消し、効率良く安定した
リン除去ができる方法を提供することを目的とす
るものである。 即ち、本発明はリン酸カルシウムを含有する接
触脱リン材が流動する条件で被処理液を通液する
ことにより液中に存在するリン酸塩をカルシウム
イオンの存在下において液中のリンを除去する方
法において、脱リン材の流動層内の上部でPHを検
知し、流動層内の下部にアルカリ剤適宜注入して
層内のPHを8.5〜11.0の範囲に望ましくは9.0〜9.5
の範囲に保持しながら処理することを特徴とする
ものである。 以下に本発明の一実施態様を第１図に基づき説
明すればまず被処理液中の粗大固形物その他の爽
雑物を適当な前処理によつて除去する。この様な
前処理操作を経た原水を酸又は苛性ソーダ、消石
灰などのアルカリのPH調整剤でPHを6.0〜11.0望
ましくは6.0〜9.0に調整し、塩化カルシウム、石
膏などのカルシウム剤を加えて脱リン塔４下部へ
導入する。この脱リン塔４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けして一
定の粒径とした接触脱リン材が充填してあり、被
処理液は下部から接触脱リン材が流動化する一定
の通液速度でこれと接触しながら上昇し、処理水
流出管５から塔外へ導出される。 この際、添加される前記カルシウム剤の注入点
は、カルシウム剤がイオン状のまま前記脱リン塔
（流動層）内に流入する如く注意する必要があり、
従つて有効な具体的手段として例えば、流動層に
直接またはその直前において注入するのがよい。
さらに必要に応じ接触脱リン工程では処理水流出
液の一部を流動層に直接循環させるか、あるいは
原水導入管に返流させて流動層に通液するように
することもできる。 かかる脱リン操作においてPHを調整した高濃度
のリンを含む原水が層流入点即ち層入口附近の脱
リン材層Ａと接触すると、直ちにPHが大きく低下
することにより、その上の脱リン材層ＢのPHは最
適PH範囲から逸脱した状態になつてしまうので、
まず、流動層内の上部ＤでPHを検知し、適宜アル
カリ剤を流動層内の下部Ｃから層本体に直接注入
することでPHを全層にわたつて最適な範囲に保持
し、効率良く脱リン反応を行なうことができる。
前記流動層内へのアルカリ剤の注入点およびPHの
検知位置は原水の性状および通液条件に応じて単
数もしくは複数箇所、適宜できる。 以上述べた様に、本発明によれば、流動層内に
アルカリ剤を直接注入して流動層内PH低下を妨止
し、流動層全体にわたつてPHを均一に保持するこ
とにより接触脱リン処理をきわめて効果的にかつ
安定して行なうことが可能となつた。さらに流動
層内にアルカリを直接注入することにより発生し
たSSの脱リン材への晶析固着を促進できSS発生
量即ち汚泥発生量を著しく低減できる。また脱リ
ン材に直接アルカリ剤を接触させることにより脱
リン材の晶析熟成が加速され、脱リン材表面状態
を著しく活性化する効果をも合わせもつことがで
きる。 実施例 １ 内径100mm〓、有効深さ2.5ｍの円筒状で底部が
逆円錘型をした脱リン塔にリン鉱石を破砕、篩分
けしたもの（有効径0.40mm、均等係数1.4）を
1000mm厚充填した。粗大固形物を大別分離した工
場廃水を活性汚泥法で処理した２次処理水を被処
理液とし酸性ストリツプ法で炭酸を除去した後、
苛性ソーダを約12mg／添加し、被処理液のPHを
9.0に調整したものを原水とし、またカルシウム
剤として塩化カルシウムを使用し被処理液中の溶
解性リン酸塩類の濃度に対応してCa／PO₄の重
量比が1.0〜15の範囲になるように循環水へ添加
した。原水および原水と同量の循環水を脱リン塔
下部より上方にLV＝30〜40ｍ／Ｈの流速で通水
した。接触脱リン塔の流動層内の上部にPH計を浸
没設置し、この点においてPHが9.5になるよう苛
性ソーダを同じく接触脱リン塔の流動層内の下部
へ約23mg／直接注入し、約２ケ月間の通水実験
を行なつた。この結果を表−１に示す。

【表】 表−１から明らかなように流動層内のPHを調整
しながら通水した結果、リン除去率70％以上、リ
ン濃度３mg／asP以下の処理水が安定して得ら
れた。一方、比較例として層内のPH調整は行なわ
ず、他は全て同条件で２ケ月間通水した場合の結
果は同じく表−１の比較例１に示す通りであるが
処理水PHが8.5と低下し、リン除去率は40％、処
理水リン濃度6.0mg／asP程度の水質しか得られ
なかつた。また比較例の方法において苛性ソーダ
注入率を増加させ原水のPHを高めた場合の結果も
同じく表−１の比較例２に示したが、前記本発明
方法と同程度の苛性ソーダを注入しているのにも
かかわらず、リン除去率は70％未満でかつSS発
生量が増大する結果となつた。 実施例 ２ 実施例１と同一の実験装置、被処理液を用い、
前処理段階での苛性ソーダ注入による被処理液の
PH調整は行なわず、脱リン塔内においてのみ苛性
ソーダを注入してPHを9.0〜9.5に調整し、他の前
処理方法、カルシウム剤添加方法、通水方法等は
全く実施例１と同一にして、約２ケ月間通水実験
を行なつた。結果を表−２に示す。

【表】 表−２から明らかなように、原水のPH調整を行
なわず、流動層内においてのみPH調整しながら運
転しても、リン除去率65％以上、リン濃度4.0
mg／asP以下の水質が安定して得られた。一
方、比較例として原水のPH調整のみを行ない、層
内でのPH調整は行なわず他は全て同条件で２ケ月
間通水した場合の結果は同じく表−２に示す通り
であるが、リン除去率38％、リン濃度6.0mg／
を超える処理水しか得られなかつた。以上の結果
から層内で直接PH調整する方が効果的であること
が確認できた。 実施例 ３ 実施例１において層内のPHがリン除去性能にど
のように影響するかを調べた。使用した装置、被
処理液および被処理液の前処理方法、通水条件等
は全く実施例１と同一で行なつた。表−３に結果
を示す。

【表】 表−３から明らかな様に、層内PHが高くなるほ
ど、リン除去性能が良くなる傾向があり、PH8.5
以上にするとリン除去率が50％以上となつた。し
かし、層内PHの上昇は一方ではSS発生量を高め
る傾向があり、PH12になるとSSが67mg／と極
端に増加した。 実施例 ４ 実施例１の実験において、カルシウム剤の検討
をするため、塩化カルシウムの他に石膏および消
石灰をそれぞれ使用し、性能を比較した。実施例
１と同一の装置、被処理液を用い、被処理液を同
様な方法で前処理したものを原水とした。カルシ
ウム剤は原水中の溶解性リン酸塩類の濃度に対応
してCa／PO₄の重量比が２〜３の範囲になるよ
うに循環水に添加し、原水と循環水の流量比が１
になるようにして脱リン塔下部から上方へLV＝
30〜40ｍ／Ｈの流速で通水した。層内のPHを9.5
になるように苛性ソーダを注入して調整しながら
前記３種のカルシウム剤を代えて各約１ケ月間通
水した。結果を表−４に示す。

【表】 表４から明らかなように前記３種のどのカルシ
ウム剤を使用しても原水中の70％以上リンが除去
されることがわかり、本方式のカルシウム剤とし
て使用できることを確認した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す系統説明図
である。 １……PH調整槽、２……原水流入管、２′……
原水ポンプ、３……循環水導入管、３′……循環
水ポンプ、４……脱リン塔、５……処理水流出
管、６……アルカリ剤貯槽、７，８……アルカリ
剤注入管、７′，８′……アルカリ剤注入ポンプ、
９……カルシウム剤注入管、９′……カルシウム
剤注入ポンプ、１０……カルシウム剤貯槽、１１
……撹拌器、１２……PH計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リン酸カルシウムを含有する脱リン材を流動
   化せしめた層にリン含有排水を通液して、カルシ
   ウムイオンの存在下で液中のリンを除去する方法
   において、脱リン材の流動層内の上部でPHを検知
   し、流動層内の下部にアルカリ剤を注入して層内
   のPHを8.5〜11.0の範囲に保持するように調整し
   ながら処理することを特徴とする液中のリン酸塩
   の除去方法。 ２ 前記流動層内のPHを9.0〜9.5の範囲に保持す
   るように調整しながら処理する特許請求の範囲第
   １項記載の液中のリン酸塩の除去方法。