JPH10230254A

JPH10230254A - 軽量脱リン剤及びそれを用いた有機性汚水のリン除去方法

Info

Publication number: JPH10230254A
Application number: JP9035287A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kataoka; 克之片岡
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】下水などリン含有有機性汚水を、従来技術に
おけるように砂ろ過装置や活性炭吸着塔を設置すること
なく、設備費が安価で、かつランニングコストも少な
く、処理できる新技術を提供すること。【解決手段】シラスマイクロバルーンのような軽量微
粒子と水酸化アルミニウムのような脱リン剤微粒子とを
混合し、適当な耐水性バインダーで結合し、比重が１に
近い、好ましくは比重が０．９〜１．１である軽量脱リ
ン剤。また、それを有機性汚水の生物処理装置の曝気槽
に投入し、曝気空気によって懸濁流動させながら生物処
理とリン吸着処理を同時に進行させた後、生物処理曝気
槽のスラリーからスクリーンにより軽量脱リン剤を分離
し、それを再生して処理に使用する有機汚水の生物処理
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、新規な粒状脱リン
剤に関し、さらに前記粒状脱リン剤を用いて行う有機性
汚水からのリン除去方法に関するものであり、特に活性
汚泥と粒状脱リン剤の混合物から容易に粒状脱リン剤を
分離し、再生し、再利用できる有機性汚水からのリン除
去方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、下水などリンを含有する有機
性汚水からリンを除去する方法として、活性汚泥法の曝
気槽にアルミニウム系あるいは鉄系の無機凝集剤を添加
して生物処理とリン除去を同時に行う「凝集剤添加活性
汚泥法」がよく行われている。この理由は、既存の汚水
処理施設が利用でき、新たにリン除去のための凝集沈殿
装置を設置する必要がないためである。アルミニウム系
あるいは鉄系の無機凝集剤としては、硫酸ばん土、ＰＡ
Ｃ、塩化第２鉄、ポリ硫酸鉄が使用されている。「凝集
剤添加活性汚泥法」は、リンを除去することはできる
が、リンの除去に伴って不可避的にリン酸アルミスラッ
ジ、リン酸鉄スラッジ、水酸化アルミスラッジ、水酸化
鉄スラッジなどの難脱水性の凝集汚泥が発生し余剰汚泥
発生量が増えることになり、その結果この方法では汚泥
処理が困難でその問題の解決が望まれていた。また、除
去されたリンは汚泥として破棄せざるを得ず、リンを資
源として回収することができないという大きな欠点があ
った。

【０００３】また、有機性汚水や河川水からリンを除去
する方法として、本発明者は微粒子からなる脱リン剤を
用いる方法を提案しているが、この脱リン剤は微粒子状
のものであるために、活性汚泥などと分離することが困
難であって、脱リン剤を返送汚泥と共に循環することは
できるが、外部へ出る余剰汚泥から脱リン剤を分離する
ことが困難であるために、その分の脱リン剤が外部に出
てしまうという問題があった。この場合にはその分だけ
脱リン剤が損失となるものであって、コスト面からいっ
てマイナスのことである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の欠点を解決することを課題とするものである。すな
わち、難脱水性の凝集汚泥が発生せず、回収したリンは
資源として再生できる新技術を提供することにある。さ
らに、脱リン剤が損失とならないため、処理コストがか
なり低く抑えることができる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、下
記に示す本発明の軽量脱リン剤及びそれを用いた有機性
汚水のリン除去方法によって解決することができた。（１）リン酸イオン吸着性を有する微粒子と軽量微粒子
とを混合し、比重が１に近い粒子に造粒して、水中にお
ける曝気により容易に流動する性質の粒状物に成形され
ていることを特徴とする軽量脱リン剤。（２）前記リン酸イオン吸着性を有する微粒子が活性ア
ルミナ、水酸化アルミニウム、酸化鉄、水酸化鉄、酸化
チタン、酸化ジルコニウムの少なくとも１種からなるも
のであることを特徴とする前記（１）に記載の軽量脱リ
ン剤。

【０００６】（３）前記軽量微粒子が、中空ガラス質球
状粉体、人工軽量骨材などの無機質材料を焼成・発泡さ
せて得たマイクロバルーン、あるいは発泡プラスチック
粉体の少なくとも１種からなるものであることを特徴と
する前記（１）に記載の軽量脱リン剤。（４）前記（１）記載の軽量脱リン剤を、有機性汚水を
生物処理する曝気槽に投入し、生物処理とリン吸着除去
を同時に行うことを特徴とする有機性汚水のリン除去方
法。（５）前記軽量脱リン剤を投入した前記曝気槽の活性汚
泥と前記軽量脱リン剤を含むスラリーをスクリーンに通
過させて、前記スラリーから軽量脱リン剤を分離し、分
離された軽量脱リン剤を再生した後、前記曝気槽に再投
入することを特徴とする前記（４）記載の有機性汚水の
リン除去方法。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の軽量脱リン剤を作るのに
用いるリン酸イオン吸着性を有する微粒子としては、粉
末活性アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、酸化
鉄、酸化チタン、酸化ジルコニウム、その他の酸化アル
ミニウムなどが挙げられるが、特に水酸化鉄、水酸化ア
ルミニウムが好適である。本発明者の研究によれば、リ
ン吸着性の良い水酸化鉄、水酸化アルミニウムは、ポリ
鉄（ポリ硫酸第２鉄）、塩化第２鉄、硫酸バンド、ＰＡ
Ｃ等の鉄塩、アルミニウム塩水溶液をアルカリでｐＨ５
〜８に中和すれば良いことが判明した。アルカリとして
は、水酸化マグネシウム、消石灰、水酸化ナトリウムが
採用できる。

【０００８】また、それに混合する軽量微粒子として
は、中空ガラス質球状粉体、シラスガラスなどの発泡性
無機質材料を焼成・発泡させて得たマイクロバルーン、
あるいは発泡プラスチック粉体の少なくとも１種が挙げ
られるが、その他このような性質をもつものであれば何
でも使用することができる。前記中空ガラス質球状粉体
は、ほう酸ガラス粉末を加熱発泡させたマイクロバルー
ンで、日本では鹿児島県等で多産するシラスあるいは火
山灰の粉末を高温に急熱し発泡させて作製したガラスマ
イクロバルーンが知られている。また、人工軽量骨材は
火山ガラスまたはそれを変成したパーライトを高温に急
熱し発泡させたものやバーミキュライト（一種の雲母）
をやはり高温に急熱し膨張させて作製したものである。

【０００９】軽量微粒子の粒径としては、１〜５００μ
ｍの範囲のものが挙げられるが、１０〜３００μｍの範
囲のものが好ましい。そして、その混合割合としては、
リン酸イオン吸着性微粒子１に対して軽量微粒子０．１
〜１０の範囲とすることができるが、１：０．２〜３の
範囲とすることが好ましい。いずれにしても、造粒によ
り得られる軽量脱リン剤の比重が１に近いもの、すなわ
ちその比重が０．９〜１．１の範囲となるような割合と
することが必要である。なお、この比重は、曝気されて
いる条件において軽量脱リン剤が水中を浮遊するような
状態を保持できるような範囲であることを意味してお
り、厳密に上記の範囲に入ることを求められるものでは
ない。また、この軽量脱リン剤は、水中で使用される関
係から、その比重としては水中で浸漬した時の比重でい
うことが実際的である。

【００１０】得る軽量脱リン剤の粒径としては、５００
μｍ〜１０ｍｍの範囲、好ましくは１〜３ｍｍの範囲で
ある。この粒状物の粒径は、後のスクリーンにおける分
離を容易するような粒径であることが必要である。軽量
脱リン剤の製造方法としては、リン酸イオン吸着性微粒
子と軽量微粒子とを前記した割合で混合し、これに少量
の無機又は有機の結合剤、接着剤のような造粒剤を混合
し、造粒機を用いて前記した粒径範囲をもつ軽量脱リン
剤を製造する。造粒機としては各種の形式のものを用い
ることができる。この軽量脱リン剤は、リン酸イオン吸
着性微粒子がリン酸イオンを吸着するため、内部まで液
が侵入するようにある程度多孔質であるような構造をも
つことが好ましい。

【００１１】本発明の軽量脱リン剤を用いて行う本発明
の有機性汚水の生物処理とリン除去方法について、図１
を参照しながら説明する。本発明では、比重が０．９か
ら１．１と水の比重に近く、粒径が１〜３ｍｍ程度の軽
量粒状リン吸着剤が好適に使用されるが、これら軽量粒
状リン吸着剤は、前記した方法で製造したものである。
図１に示す本発明のリン除去方法の工程例では、軽量粒
状脱リン剤３は、汚水１を導入する曝気槽２（活性汚泥
処理槽）に投入すると、脱リン剤３は曝気槽２の底に沈
殿することなく曝気空気によって生起される水流に乗っ
て容易に槽内を懸濁流動する。この様にして軽量粒状リ
ン吸着剤３を用いて曝気槽２で汚水を活性汚泥法で生物
処理すると、汚水１のＢＯＤが生物により除去され、リ
ンが粒状リン吸着剤３により吸着除去される。前記の曝
気槽２の流出端にはスクリーン４が設けられて、粒状リ
ン吸着剤３の移動が阻止されており、活性汚泥５の粒子
のみが沈殿槽６に流入して行き、沈殿し、リン、ＢＯ
Ｄ，ＳＳが除去された清澄な処理水７が得られる。沈殿
槽６で沈殿した汚泥は大部分が返送汚泥１１として曝気
槽２に返送され、その一部が余剰汚泥１２として系外に
排出される。

【００１２】このような状態で、汚水処理の運転を続け
ると、脱リン剤３のリン吸着量が限界に達し、処理水７
のリン含有量が悪化してしまうので、汚水処理の運転を
続けながら、継続的に所定量の脱リン剤３を末端部から
活性汚泥５と一緒に引き抜き、スクリーン分離部８に供
給し、粒状脱リン剤３と活性汚泥５を分級する。分級さ
れた活性汚泥５は曝気槽２に返送し、粒状脱リン剤３は
再生工程９に供給される。再生された脱リン剤１３は再
び曝気槽２に投入されリンの吸着・除去に寄与する。再
生方法は、簡単であり、脱リン剤３を苛性ソーダ水溶液
と接触させることによって、吸着されたリンが脱着され
る。脱着したリン含有液にカルシウムを添加すると、リ
ン鉱石と類似組成の燐酸カルシウムを含む回収リン１０
として沈殿するので、これをリン資源として利用する。
なお、スラリーから粒状脱リン剤３と活性汚泥５を分級
するためのスクリーン分離部８は、曝気槽２内に設ける
ようにすることもできる。

【００１３】以上の本発明の構成により、次のような作
用・効果が生じる。活性汚泥とリン吸着剤が、簡単に分級でき、リン吸着
剤が系外に流出しないため、凝集剤添加活性汚泥法にお
けるような凝集汚泥がまったく発生しない。リンを資源として回収できる。粒状リン吸着剤が、軽量で、比重が１に近いので、曝
気槽の曝気空気によって容易に懸濁流動し、曝気槽の底
に沈積してしまうというトラブルが起きない。従来の活
性アルミナなどの粒状リン吸着剤は、その比重は２．６
と大きく、曝気槽に投入するとたちまち沈積してしまう
欠点を有する。

【００１４】投入された粒状リン吸着剤の表面に硝化
菌等の微生物が付着し、生物処理の効果が向上する。す
なわち、粒状リン吸着剤は、リン吸着機能のみでなく、
微生物固定化担体としても機能する。粒状リン吸着剤と汚水の接触時間が、汚水の曝気槽滞
在時間と同じであり、非常に長くでき、ＳＶとして０．
１〜０．２（リットル／ｈ）と非常に小さく設定できる
ため、粒状リン吸着剤のリン吸着容量をほぼ完全に利用
できる。従来の吸着塔方式では、設置面積、建設コスト
の低減のため、ＳＶは３〜５（リットル／ｈ）程度と非
常に大きくせざるを得ないので、粒状リン吸着剤のリン
吸着容量を完全に利用できないという無駄がある。

【００１５】また、他の実施態様として、粉末活性炭と
シラスガラスマイクロバルーンを混合して造粒すること
により、軽量で曝気により簡単に流動する粒状活性炭を
製造し、これを曝気槽に添加すれば、生物分解できない
ＣＯＤ成分を吸着・除去でき、リン、難生物分解性ＣＯ
Ｄの両者が除去できる。この場合は図１の曝気槽２の中
間部にもスクリーン４を設置し、前段に軽量粒状リン吸
着剤１を投入し、後段には軽量粒状活性炭を投入する。
後段の粒状活性炭は、曝気槽から一部を引き抜いて活性
炭再生炉に供給して再生し、再生活性炭を再び曝気槽に
投入するようにすれば良い。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の理解を深めるために具体的
実施例を示すが、本発明は以下に示す具体的実施例によ
って限定されないことはいうまでもない。実施例１（１）軽量粒状リン吸着剤の製造粉末活性アルミナとシラスガラスマイクロバルーンとセ
メントを造粒物の比重（造粒物製品を水中に浸漬した時
の比重）０．９５〜１．０５になるような比率で混合
し、ポリビニルアルコール水溶液を添加して、造粒して
から乾燥させ、粒径２〜３ｍｍの軽量粒状リン吸着剤を
製造した。（２）下水処理への適用前記軽量粒状リン吸着剤を下水処理の活性汚泥処理槽
（１００リットル）に、容積あたり３０％容積添加し、
曝気したところ、容易に懸濁流動し、曝気槽の底に沈む
ことはなかった。粒状リン吸着剤と活性汚泥の分級に
は、目開き１ｍｍのウエツジワイヤースクリーンを用い
たところ、容易に活性汚泥がスクリーン下に流出し、粒
状リン吸着剤が簡単に分離できた。下水処理実験装置の
仕様を以下の第１表に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】次に、曝気槽から粒状リン吸着剤を一日あ
たり１００ｃｃ引き抜き、カラムに充填し、１％苛性ソ
ーダ水溶液をＳＶ２で１時間通水して再生し、再生され
たリン吸着剤を曝気槽に戻した。このような運転を６ヶ
月間続け、平均処理水の水質を測定したところ、第２表
の「本発明の処理水」の欄に示すとおりの結果であっ
た。

【００１９】比較例１実施例１において、粒状リン吸着剤を添加しない以外
は、同一条件として平行実験を行った結果、処理水の水
質の平均値は前記第２表の「比較例処理水」の欄に示す
通りであった。第２表の結果からみて、比較例１の場合
は、本発明の実施例１の場合と比較して、リンの値が著
しく高く、またアンモニア性窒素の値も高いことが明ら
かである。本発明の処理水でアンモニア性窒素の値が低
いのは、粒状リン吸着剤の表面に硝化菌が固定化され
（顕微鏡観察で確認した）、硝化反応が良く進んだため
であるとみられる。

【００２０】

【表２】

【００２１】

【発明の効果】本発明の軽量脱リン剤を用いた有機性汚
水の生物処理方法により以下に示すような効果が得られ
る。（１）曝気槽において軽量脱リン剤を曝気空気によって
懸濁流動させながら、生物処理とリン吸着処理を同時に
進行させることができる。この処理に際して、本発明の
軽量脱リン剤はその比重が１に近いので、処理のＳＶを
０．１〜０．２と非常に小さく設定できるので、脱リン
剤としての機能を最大限に活用できる。（２）本発明の有機性汚水の生物処理方法では難脱水性
の凝集汚泥は全く発生しない。また、本発明の軽量脱リ
ン剤を用いたリン除去法では、リンを資源として回収で
きる。（３）軽量活性炭を併用することにより、生物処理、リ
ン吸着処理と同時に難生物分解性ＣＯＤも同時に処理す
ることができる。（４) さらにまた、本発明の有機性汚水の生物処理方法
では、軽量脱リン剤は微生物固定化担体としても機能す
るので、有機性汚水の硝化脱窒素処理も促進される。（５）吸着能が低下した脱リン剤は、苛性ソーダ水溶液
に接触させることによって吸着したリンが脱リン剤から
脱着されるので、簡単に再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の軽量脱リン剤を用いた有機性汚水の生
物処理工程のフローの１例を示す説明図である。

【符号の説明】

１汚水２曝気槽３軽量脱リン剤４スクリーン５活性汚泥６沈殿槽７処理水８スクリーン分離部９再生工程１０回収リン１１返送汚泥１２余剰汚泥１３再生脱リン剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リン酸イオン吸着性を有する微粒子と軽
量微粒子とを混合し、比重が１に近い粒子に造粒して、
水中における曝気により容易に流動する性質の粒状物に
成形されていることを特徴とする軽量脱リン剤。
【請求項２】前記リン酸イオン吸着性を有する微粒子
が活性アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化鉄、水酸化
鉄、酸化チタン、酸化ジルコニウムの少なくとも１種か
らなるものであることを特徴とする請求項１に記載の軽
量脱リン剤。
【請求項３】前記軽量微粒子が、中空ガラス質球状粉
体、ガラス質粒子を含む無機質材料を焼成・発泡させて
得たマイクロバルーン、あるいは発泡プラスチック粉体
の少なくとも１種からなるものであることを特徴とする
請求項１に記載の軽量脱リン剤。
【請求項４】請求項１記載の軽量脱リン剤を、有機性
汚水を生物処理する曝気槽に投入し、生物処理とリン吸
着除去を同時に行うことを特徴とする有機性汚水のリン
除去方法。
【請求項５】前記軽量脱リン剤を投入した前記曝気槽
の活性汚泥と前記軽量脱リン剤を含むスラリーをスクリ
ーンに通過させて、前記スラリーから軽量脱リン剤を分
離し、分離された軽量脱リン剤を再生した後、前記曝気
槽に再投入することを特徴とする請求項４記載の有機性
汚水のリン除去方法。