JPS61238389A - 脱リン方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はリン酸イオン含有水の脱リン方法、特にアル
ミニウム化合物を使用してリン酸イオンを除、去する方
法に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

リン酸イオン含有水からアルミニウム化合物を使用して
リン酸イオンを除去する方法として、活性アルミナ等の
吸着性を利用する方法がある。

この方法は活性アルミナ等の吸着剤の充填層にリン酸イ
オン含有水を通水し、リン酸イオンを吸着により除去す
る方法である。しかしながら、この方法では活性アルミ
ナ等の吸着容量が限られており、頻繁に再生を行いなが
ら吸着を行う必要があり、維持管理が繁雑になるという
欠点があった。

一方、リン酸イオン含有水に塩化アルミニウム、硫酸ア
ルミニウム等を添加し、凝集沈殿により脱リンを行う方
法もある。この方法におけるアルミニウム塩は、塩化鉄
等の鉄化合物と同様の凝集剤として添加てれ、その一部
がフロック形成用の水酸化アルミニウムとして消費ちれ
るので、安定した処理水質を達成するためには、リン酸
イオンの２〜４倍モルのアルミニウム塩を添加する必要
があり、処理コストを高くするとともに、大量の汚泥を
生成するという欠点があった。

これらの問題点を解決するために、本発明者らはアルミ
ニウム塩の存在下にアルミニウム含有粒状物とリン酸イ
オン含有水とを接触する方法を開発し、先に出願を行な
った（特願昭５８・−１９６８８６号）。

この方法によれば、従来方法に比べて大巾に改！＃ｒ嘔
れた脱リン方法が実現ちれ得るが、嘔らに検討した結果
、この出願方法にも次のような問題点が残てれているこ
とがわかった。

即ち、アルミニウム含有粒状物のアルカリ剤による再生
後リン酸イオン含有水の通水を再開すると、再開後１０
時間程度度は逆に粒状物からリン酸イオンが処理水中に
リークし、処理水中のリン酸イオン濃度が放流水基準の
０．５１ｖ／Ａ’以下にならない例か見い出された。

この発明は、先願の、このような問題点を解決したもの
である。

〔発明の構成」 この発明は、リン酸イオン含有水を、アルミニウム塩の
存在下、かつＰＨ３〜８．５の条件下にアルミニウム含
有粒状物の充填層に通水するとともに性能の低下したア
ルミニウム含有粒状物をアルカリ剤と接触させた後、嘔
らにアルミニウム塩と接触烙せて再活性化することを特
徴とする脱リン方法である。

この発明において処理対象となるリン酸イオン含有水と
しては特に制限はなく、例えば下水、し尿、工場廃水等
の二次処理水があげられる。

リン酸イオン含有水に共存させるアルミニウム塩として
は、アルミニウムイオンを生成ｆる化合物があり、例え
ば塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニ
ウム、ポリ塩化アルミニウムなどが例示できる。アルミ
ニウム塩を存在させる量は、両者全反応させるに十分な
量とし、具体的にはリン酸イオンとアルミニウムイオン
の当量比で１：０．５〜１．５、好ましくはほぼ１：１
ないし少過剰量である。これらのアルミニウム化合物は
原水中に含１れているときは添加しなくてもよいが、含
まれていない場合または不足゛する場合は外部から添加
する。

リン酸イオン含有水をアルミニウム塩の存在下にｐＨ３
〜８．５、好ましくはｐ）ｆ　５〜７の条件下にアルミ
ニウム含有粒状物の充填層に通水し、リン酸イオンとア
ルミニウムイオンの反応生成物を捕捉する。この場合の
反応は次式によりリン酸アルミニウムが生成し、アルミ
ニウム含有粒子の充填層に捕捉されるものと推定でれる
。

Ａ１３　＋ＰＯ！−→Ａｌ　）’Ｏ，・・・（１）アル
ミニウム含有粒状物としては、アルミナ。

活性アルミナ、シリカアルミナ、リン酸アルミニウムの
粒状物などが挙げられ、結晶性のものでもゲル状のもの
でもよいか、特に活性アルミナが好寸しい。アルミニウ
ム含有粒状物の粒径は０．０５〜Ｌｏｗ、好ましくは０
．５〜１ｍ程度である。充填層は全体が固定層を形成し
ているのが望ましいが、一部が流動床を形成していても
よい。充填層への通水方法は上向流でも下向流でもよく
、流速はＳＶｏ、５〜１０　ｈｒ−’程度とする。

アルミニウム含有粒状物の充填層に通水することにより
、リン酸イオンとアルミニウムイオンの反応による生成
物が充填層に捕捉てれる。

この場合、反応生成物がアルミニウム含有粒状物表面に
捕捉されるため、粒状物表面で濃縮嘔れた状態で析出す
るとともに、他の部分で析出した析出物もアルミニウム
含有粒状物表面に捕捉されて集合していると推定される
が、捕捉の詳細なメカニズムは明らかでない。充填層に
通水しない場合および砂テ過の場合は脱リン効率が劣る
ことから、単なる濾過によるものではなく、吸着作用が
関与する特殊なメカニズムであると推定される。

充填層への通水を継続している間に、析出物および不純
物が捕捉され、充填層が目詰まりを起こすことがあるの
で、定期的に上向流による展開洗浄（逆洗）金行い、充
填層に捕捉された析出物および不純物を除去する。展開
洗浄の流速は２０〜８ｏｍ／ｈｒ程度、洗浄時間は５〜
６０分程度、洗浄頻度は処理条件により異なるが、１〜
３回／週程度である。展開洗浄により、捕捉されたリン
の６０〜７０％は除去式れ、充填層は再度脱リンに使用
できるようになる。

このような展開洗浄をくり返えすことにより、長期間に
わたって脱リンを継続することができるが、充填層の活
性が低下した場合はアルミニウム含有粒状物全アルカリ
剤で処理して再活性化する。

再活性化は、先ず劣化したアルミニウム含有粒状物とア
ルカリ剤とを接触させる。アルカリ剤としては、水酸化
ナトＩＪウムや水酸化カリウムなど、公知のアルカリ剤
が使用できる。

アルカリ剤の使用量は粒状物充填層重量に対し、１〜５
００Ｗ％程度で、その通液速度は０．５〜２０ｍ／ｈｒ
程度、接触時間は１〜１０時間程度である。

なお、アルカリ剤による再活性化の終了直前に、再活性
化廃液の一部をサンプリングし、リン酸イオン濃度を測
定しておく。但し、この測定は最初の１回測定しておけ
ば、２回目以降は特に測定する必要はない。

次に、本発明では、アルカリ剤と接触した粒状物をアル
ミニウム塩と接触させる。この操作は、アルカリ剤と接
触することにより粒状物表面に遊離してきたリン酸イオ
ン全固定化する几めに行なう。

アルミニウム塩としては前述と同じものが使用できる。

粒状物とアルミニウム塩の接触に際しては、アルミニウ
ム塩を水に溶解？せて得られる水溶液を用いる。アルミ
ニウム塩の濃度は、再活性化廃液中に含まれるリン酸イ
オン濃度（Ｐとして）の２倍以上（Ａｌとして）とする
。

接触後のアルミニウム塩含有水は原水に添加すべきアル
ミニウム塩源として利用することができるので、上限は
特に限定でれないが、経済的には゛１０倍程度である。

ま九、このアルミニウム塩含有水は粒状物表面の遊離の
リン酸イオン全固定化するだけでなく、残留しているア
ルカリ剤の押し出し洗浄の役目金も果九丁ものであるが
、水ｔとしては粒状物容量の１０〜２０倍程度で十分で
ある。これは従来方法のｌ／１０−　ｌ／５程度である
。

アルミニウム塩含有水の接触は２０〜８０ｍ／ｂｒ程度
の流速、接触時間は１〜２４時間程反とする。

なお、本法によれば、洗浄水中にはアルミニウム塩と、
リン酸塩とが含１れるようになるが。

両者は反応してリン酸アルミニウムの沈殿を生じ、液中
のリン酸イオン濃度は０．５■−Ｐ／ｌ　以下とするこ
とができる。

アルミニウム塩との接触後、再度リン酸イオン含有水と
の接触を再開する。

ムの溶解度が最小値を示す九めであり、この範囲外では
リン酸アルミニウムの溶解度が高く。

リン除去率が低下する。

なお、本発明の処理に先立って砂濾過その他の前処理を
行うことは差支えない。また反応を促進する次めに他の
添加剤を添加したり、あるいは充填層に他の充填物を充
填するのも差支えない。

〔作　用〕

リン酸イオン含有水をアルミニウム化合物の存在下、ア
ルミニウム含有粒状物の充填層に通水すると ＡＩ”　＋ＰＯ！−→ＡＩＰＯ。

となって、充填層に捕捉式れる。

次に逆洗により、単に捕捉式れたＡｌＰＯ４は系外に排
出され、さらにアルカリ剤と接触させると粒状物表面に
付着してい九Ａ１ＰＯ４かアルカリ剤中に溶出し、粒状
物表面にアルミエワム含有粒状物自体の表面が露出して
再活性化される。

このまま再度リン酸イオン含有水と接触させると粒状物
表面のリン酸イオンａ度の方が濃い丸めに、リン酸イオ
ンが粒状物から処理水側にリークするが、本発明では、
アルカリ剤との接触後、嘔らにアルミニウム塩を接触ち
せることにより、これら表面のリン酸イオンを再度ＡＩ
ＰＯ。

として固定化する。

〔実施例〕

内径３α、高石５０１のアクリル樹脂製カラムに粒径０
．５〜１ｍの活性アルミナ１１５０ｍ充填し、リン濃度
１■／！、総アルカリ度１００η／ｊの原水にアルミニ
ウムイオンＩＩｋ度ｌｑ／ｌとなるように硫酸アルミニ
ウムを添加し、石らに酸またはアルカリを添加してｐＨ
６に調整し、８Ｖ４ｈｒ−１の上向流で前記充填層に通
水し、２日に１下であった。その後さらに通水を継続す
ると。

１５０日目頃から処理水のリン濃度ｏ、　ｌｘｑ／　１
以上となり、１６０日〜２００日にかけては０．３　Ｗ
／　Ｊ程度となった。そこで２００日後に通水を停止し
、ＩＮの水酸化ナトリウム水溶液ｆｔ６００ｍｌ／ｈｒ
の流速で１時間接触処理して活性アルミナの再活性化を
行った。終了直前に再生廃液の一部をサンプリングし、
リン濃度を測定したところ、５０Ｍ’ｉ／ｌ　（Ｐとし
て）でおった。

続いて、水に、アルミニウムイオンとして２００ｑ／Ｊ
となるように硫酸アルミニウムを添加し、６００ｍ１／
ｈｒの流速で５時間洗浄した。５時間後の洗浄廃水中の
リン濃度は０．５岬／ｌ以下となった。

次に、前述のアルミニウムイオンの存在下、す、ン酸イ
オン含有水との接触を再開したところ再開後、１時間で
処理水リンａ度はＱ、　５　ｑ／　ｌ以下となり、その
後ｉｏｏ日間にわ九って０、Ｑ５ａｙ／ｌ以下か維持さ
れた。

比　　較　　例 実施例において、純水のみで洗浄した後、再度リン酸イ
オン含有水との接触全再開し九ところ、再開５時間は処
理水リン濃度は０．５ｒｑｌｌを越えており、そのまま
放流出来なかった。処理水リン濃度が０．５η／ｌ以下
となっ九のは再開後１０時間たってからで、それ以降は
徐々に低下して、２４時間後には０．０５■／ｌ以下と
なり。

その後ｌＯＯ日間にわたってこのレベルは維持された。

これらの例かられかるように、本発明方法では再開後短
時間で処理水リン！ｉ１度が放流水基準の０．５１９／
Ｊ以下となるのに対し、先行方法では、０．５ｘｑ／ｌ
以下となるのに本発明方法よりも時間がかかる。

また、実施例の方法では洗浄廃水中のリン濃度も０．５
岬／ｌ以下とすることができ、好筐しいことがわかる。

〔効　果〕

本発明方法によれば、安定してリン酸イオン含有水を処
理できるとともに、再生後にみられるリン酸イオンの粒
状物から処理水中へのり−クを極めて短時間内で終結で
せることかできる。

後段でアルミニウム塩と接触嘔せるため、洗浄水量か比
較的少くてもよい。また、アルミニウム塩を含む洗浄廃
水中のリン酸イオン濃度は放流水基準内とすることがで
きる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）リン酸イオン含有水を、アルミニウム塩の存在下
   、かつｐＨ３〜８．５の条件下にアルミニウム含有粒状
   物の充填層に通水するとともに、性能の低下したアルミ
   ニウム含有粒状物をアルカリ剤と接触させた後、さらに
   アルミニウム塩と接触させて再活性化することを特徴と
   する脱リン方法。
2. （２）アルミニウム塩が、塩化アルミニウム、硫酸アル
   ミニウム、硝酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、
   カリみょうばん、アンモニアみょうばん、またはポリ塩
   化アルミニウム、である特許請求の範囲第１項記載の脱
   リン方法。
3. （３）アルミニウム塩が系外より添加するものである特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の脱リン方法。
4. （４）アルミニウム含有粒状物が活性アルミナ、シリカ
   アルミナまたはリン酸アルミニウム粒状物である特許請
   求第１項ないし第３項のいずれかに記載の脱リン方法。
5. （５）充填層が固定層である特許請求の範囲第１項ない
   し第４項のいずれかに記載の脱リン方法。