WO2005080274A1 - 水質浄化材 - Google Patents

水質浄化材 Download PDF

Info

Publication number
WO2005080274A1
WO2005080274A1 PCT/JP2005/002623 JP2005002623W WO2005080274A1 WO 2005080274 A1 WO2005080274 A1 WO 2005080274A1 JP 2005002623 W JP2005002623 W JP 2005002623W WO 2005080274 A1 WO2005080274 A1 WO 2005080274A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
soil
water
purification material
water purification
purification
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/002623
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masataka Sugahara
Yoko Fujikawa
Tatsuhide Hamasaki
Noboru Ikemoto
Hisanori Kishida
Takenori Arai
Original Assignee
Environment Technology Research Institute Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Environment Technology Research Institute Corporation filed Critical Environment Technology Research Institute Corporation
Publication of WO2005080274A1 publication Critical patent/WO2005080274A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/105—Phosphorus compounds

Definitions

  • the present invention relates to a water purification material and a water purification material for wastewater such as environmental water and domestic wastewater, industrial wastewater, human waste, livestock wastewater, and their treated water, such as rivers and lakes containing phosphorus and organic substances. Purification of water using water treatment method.
  • Kanuma soil and Akadama soil are collected as aggregated soil and used for agriculture and horticulture. Some of the fine-powder soil generated when collecting the aggregated soil is granulated into aggregates and used for horticulture, etc. It is currently being buried back in mines and used effectively.
  • black soil, red soil, and limonite have the necessary adsorption performance as a water purification material, but they are not effectively used because they are powdery and have low water permeability. It is.
  • muddy soil or aggregated soil that also becomes waste soil power is used as a greenery sill material such as a slope greening base material, a filling material for vegetation soil, a cultivation material for raising seedlings, a horticultural soil, or a topsoil for a field.
  • a greenery sill material such as a slope greening base material, a filling material for vegetation soil, a cultivation material for raising seedlings, a horticultural soil, or a topsoil for a field.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-34739
  • Non-Patent Document 1 “Water Quality Environmental Engineering-Sewage Treatment, Disposal, Reuse-” Gihodo Publishing Co., Ltd.
  • water purification methods using an adsorbent such as activated charcoal and iron are generally used as water purification methods for environmental water, wastewater, wastewater, and the like containing phosphorus and organic substances.
  • an adsorbent such as activated charcoal and iron
  • the adsorption capacity of the adsorbent has reached its limit, it is regenerated and used by heating, washing, etc.
  • Non-patent document 2 "Re-evaluation of soil infiltration water purification system” Reconstruction 1.Evaluation of soil adsorption ability to humic substances and phosphorus "The 58th Annual Meeting of Japan Society of Civil Engineers, 615-616 (2003) Fujikawa , Hamasaki and others,
  • Non-Patent Document 3 "Re-evaluation of Soil Infiltration Water Purification System” Reconstruction 2. Mechanism of Removal of Pollutants from Infiltration Hydropalla, 58th Annual Meeting of Japan Society of Civil Engineers, 617-618 (2003) Fujikawa, Hamasaki et al.
  • Kanuma soil and Akadama soil are aggregated and used as agricultural or horticultural soil, and that they are used as water purification materials. Most of the fine powdery soil that will be generated later is not used and is disposed of or buried back in the original quarry, and is effectively used.
  • the water purification method using an adsorbent such as activated carbon has a large economic burden due to the high price of the activated carbon zeolite, and an expensive adsorbent has a large cost.
  • Regeneration often takes place at the stage when the adsorption capacity reaches its limit, and such regeneration requires an extra regeneration unit, and the adsorbent of the regenerated adsorbent has a higher adsorption performance than the initial one.
  • the present invention utilizes Kanuma soil, Akadama soil, Black soil, Red soil or limonite, etc., which can be used as a water purification material, and fine-grained powdery soil generated after (at) the time of their collection. Then, the first task is to make it possible to perform water quality purification of environmental water and wastewater (wastewater) containing phosphorus and organic substances at low cost, and to eliminate elution of organic substances. Make it an issue.
  • the present invention first provides, as a purifying material, one of nutrients such as iron, arophen, imogolite, aluminum minerals such as gibbsite, and manganese minerals. It is suitable for removing phosphorus, while it is necessary to dissolve a small amount of organic substances.Therefore, soils that have a lot of these minerals and little dissolution of organic substances, such as the above-mentioned Kanuma soil, Akadama soil, and black It adopted volcanic soil such as waste soil, red soil, and limonite.
  • the Kanuma soil, the Akadama soil, and the like are collected in aggregated form and used as a purification material.
  • the fine powdery soil as it is is difficult to use as an adsorbent because the filling force of the purification material flows out into the purification film and clogging of the purification film occurs. Furthermore, if it remains in the form of fine powder, it will not be effectively used while retaining the ability to adsorb pollutants (phosphorus and organic substances) as a material.
  • the porosity at the time of filling the purification material is increased by performing the agglomeration, and water permeability is ensured.
  • the internal voids are enriched, and pollutants are adsorbed and held on the surfaces of the voids, so that the performance of the purification material is maintained for a long time.
  • the crystal structure of iron and the state of the surface change, and the ability as an adsorbent is improved.
  • the physical strength of the purification material is improved, it is less likely to disintegrate due to water flow, the water permeability is ensured and the structure is hardly clogged, and long-term use is possible.
  • the heating temperature may be appropriately determined based on the experimental results, depending on the function of the purifying material, the application, the degree of removal of organic substances, and the like.For example, 400 ° C or more, preferably more than 400 ° C, and about 400 ° C In this case, the contained organic matter is sufficiently burned. At 900 ° C or higher, no improvement in adsorption capacity is recognized despite heating costs.
  • the particle size of the granulated soil is related to the flow rate of the water to be purified, and may be appropriately set based on the relationship. For example, a large processing area of the purification material cannot be secured. When a large throughput is required, the throughput is secured by increasing the particle size, and when more careful processing, that is, when the flow rate is reduced to improve the removal effect (purification efficiency), For this reason, the grain size of the granulated soil is, for example, 2 mm or more, preferably 4 mm to 100 mm, for example, about 20 mm, and has the same function when filling the treatment tank. In this layer, a purifying material with a uniform diameter is used.
  • it may be powdery soil, and further, such as the above-mentioned Kanuma soil, Akadama soil, black soil, red soil, limonite or other limonite, ore minerals such as alofen and imogolite.
  • one of the soils abundant in secondary minerals, such as gibbsite, or any of a plurality of such soils may be granulated, if necessary, and then heated.
  • Such a water purification material can be obtained.
  • fine powdery or powdery soil can be mixed.
  • Granulation can also be performed after the above-mentioned heating, including fine powder.
  • soil having a sufficient particle size can be made into a water purification material only by the above-mentioned heating without granulation.
  • the present invention uses as a water purification material by aggregating and heating fine powdery soil generated after collecting Kanuma soil or the like rich in aluminum minerals such as gibbsite suitable for phosphorus removal. Because it is obtained, it can be used effectively, as opposed to being backfilled without being used effectively in the past.
  • FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a heating temperature and a solid-liquid adsorption partition coefficient Kd of fulvic acid.
  • FIG. 2 Cross-sectional view of the embodiment
  • FIG. 3 is a sectional view of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention include soils rich in iron oxide minerals such as limonite such as Kanuma soil, Akadama soil, Kurobata soil, Akabota soil or limonite, and secondary minerals such as alofen, imogolite and gibbsite.
  • limonite such as Kanuma soil, Akadama soil, Kurobata soil, Akabota soil or limonite
  • secondary minerals such as alofen, imogolite and gibbsite.
  • the above-mentioned aggregated product of the soil can be added to the finely powdered or powdery soil for granulation.
  • fine water or powdery soil can be granulated with a granulating device by adjusting the water content, but when granulation cannot be performed only by water adjustment, the binder is used as a binder.
  • inorganic substances are preferred.
  • bentonite is added in an amount of 0.1 to 13% (% by weight). The present invention is not limited to this granulation method.
  • the fine powder of Kanuma soil, Akadama soil, Black soil, Red soil or limonite is adjusted to a desired water content by replenishing water, and then granulated into aggregated pellets by a granulator, and heated at a heating temperature. By heating at about 400 ° C to 900 ° C, aggregated purification material is obtained. If granulation is difficult, mix the binder with 0.1 to 3% by weight to granulate and improve the water resistance by increasing the strength after heating.
  • As the granulator an extrusion granulator, a rolling granulator or the like is used.
  • the granulated and heated aggregated purification material "a" is divided into a lower crushed stone layer 1 and an upper It is installed between the crushed stone layers 2, and the water to be purified is sprayed from the water supply pipe 3, and the purified water passing through the layer of the purification material a is discharged from the discharge pipe 4.
  • the jani-dori layer may be made of Kanuma-do, Akadama-dori, black-bottom-soil, red-bottom-soil or limonite alone, or a mixture of other jani-dori materials.
  • the water is supplied from the upper part and the water is discharged from the lower part.
  • an upward flow method in which the water is supplied from the lower part and the water is discharged from the upper part may be used.
  • Examples of the water to be purified include environmental water such as rivers and lakes containing phosphorus and organic substances, and domestic wastewater.
  • wastewater such as industrial wastewater, night soil, livestock wastewater, and their treated water can be purified.
  • the speed of purification depends on the thickness of the purification material layer, the concentration of the purification target contained in the water to be purified, the removal rate of the purification target required after purification, and the like.
  • the thickness of the purification material layer is about lm
  • the flow velocity is generally about 1-2 mZ days, but the purification rate varies depending on the purpose of use, and is appropriately set by experiments and the like.
  • the purification material a was irradiated with ultrasonic waves in water for 30 seconds, and the dispersion state of the material was visually evaluated.
  • a test was conducted in which the temperature and time were changed as heating conditions, and a water resistance test was performed depending on whether or not a binder was used. The results are shown in Table 1.
  • Table 2 shows the composition of the Akadama soil and Kanuma soil used.
  • the adsorption performance due to the difference in the heating conditions was measured using humic fulvic acid, which is hardly decomposable.
  • the measurement was carried out in a dark place at room temperature of 25 ° C.
  • the cleaning material a: 1 was brought into contact with river water: 25 (% by weight: 3.85), and the liquid phase was converted to fulvic acid with an organic carbon concentration.
  • the dissolved organic carbon concentration was measured after 1, 24, 72, and 168 hours using a soluble organic carbon measuring apparatus.
  • the added fulvic acid was used as an impurity contained in commercially available humic acid as an impurity.
  • FIG. 1 shows the measurement results of the solid-liquid adsorption partition coefficient Kd of the sample heated with calo and the sample not heated with C.
  • the purification material a which was made of Akadama soil or Kanuma soil, showed high adsorption capacity without heating, but decreased at 200 ° C and 400 ° C, and increased when heated at 600 ° C. Was equivalent to no heating.
  • the high adsorbing ability of the purification material a made of Akadama clay and Kanuma clay is due to the fact that Akadama clay contains a large amount of highly active minerals including iron, manganese and aluminum.
  • an embodiment in which the purification material a was installed between the lower crushed stone layer 1 and the upper crushed stone layer 2 was configured in an acrylic column having a diameter of 5 cm.
  • the water used for the test was collected from the Hayama River flowing into Lake Biwa and filtered using glass fiber filter paper (pore diameter 0.7 m).
  • Phosphoric acid total phosphorus, TP: 20 mg / L was input to the water in a stepwise manner, and the TP of the filtered water was measured to determine the removal rate after passing water.
  • Granulated and heated fine-grained powdery soil produced as a by-product of aggregated Akadama soil and Kanuma soil, granulated and heated heated Akadama soil, heated Kanuma soil and surface water sludge generated from a water purification plant for comparison.
  • an acrylic column was used in the same manner as in Experimental Example 1, and instead of phosphoric acid, fulvic acid containing a known carbon was input in steps, and the DOC of the filtered water was measured to remove fulvic acid. The rate was determined.
  • the removal rate was 90% for the heated Akamatama soil with a heating temperature of 600 ° C and 90% for the Kanuma soil with the same heating temperature of 600 ° C, whereas the heating surface water sludge used for comparison was 90%.
  • the removal rate was 85%.
  • this type of purifying material a is used after being filled in a processing tank.
  • the packed layer of the purifying material a is in a compacted state due to the upper load of the upper part of the processing tank and its own weight. Above the critical load, the aggregate structure is broken, causing consolidation settlement.
  • the packed layer of the cleaning material a be partitioned by a frame body 5 such as a lattice so that the compacted state is avoided as much as possible.
  • the same granulation and heating may be performed as needed if the granular powdery soil is a fine powdery soil or a granular soil of a certain degree that is not granulated. Thereby, a similar water quality purification material a can be obtained.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

　リン、有機物等を含む環境水、排水などの水質浄化を安価な浄化材で行い得るようにする。 　鹿沼土、赤玉土、黒ボク土、赤ボク土又はリモナイトの採取後に発生する微粒粉状の土を３～２０ｍｍ径に造粒した後、４００°C超、或いは４００°C程度以上から９００°Cで加熱した団粒構造の水質浄化材である。鹿沼土等はリンや有機物などさまざまな物質に対する高い吸着活性を有する鉄・Ｍｎという金属酸化物を多く含有している。このため、この水質浄化材ａは、高効率でリン、有機物等を含むさまざまな水処理に効果的である。処理対象水は、河川、湖沼などの環境水、浄水処理、工業用水処理及び生活排水、産業排水、し尿、畜産排水及びそれらの処理水等が考えられる。その浄化装置の態様は図のごとくとする。従来、埋め立て処分していた微粒粉状の土の有効活用が図れる。                                                                             

Description

明 細 書
水質浄化材
技術分野
[0001] この発明は、リン、有機物等を含む河川、湖沼など環境水及び生活排水、産業廃 水、し尿、畜産排水及びそれらの処理水等の排水の水質浄化材及びその水質浄ィ匕 材を使用した水質浄化 ·水処理方法に関するものである。
背景技術
[0002] 鹿沼土、赤玉土は、団粒状の土として採取されて農業用や園芸用として使用されて いる。その団粒状の土を採取する際に発生する微粒粉状の土は、一部は団粒状に 造粒して園芸用などに利用されているが、その大部分は利用されずに廃棄または元 の採掘場に埋め戻されて、有効に活用されて 、な 、のが現状である。
また、黒ボタ土、赤ボタ土、リモナイトは、水質浄ィ匕材として必要な吸着性能を有し ているが、粉体状で、透水性が低いため、有効に利用されていないのが実情である。
[0003] また、泥土又は廃土力もなる団粒土は、法面緑化基盤材、植生土の充填材、育苗 用培土材、園芸用土あるいは畑地の表土等の緑ィ匕資材として使用され、その製造法 も開示されている (特許文献 1、非特許文献 1参照)。
特許文献 1：特開 2003— 3— 4739号公報
非特許文献 1：「水質環境工学 -下水の処理 ·処分 ·再利用 -」技報堂出版株式会社、
1993年 3月 31日発行 訳者代表 松尾友矩、
[0004] 一方、リン、有機物等を含む環境水、排水、廃水などの水質浄ィ匕方法としては、活 性炭や鉄などの吸着材を用いた水質浄ィ匕方法が一般的であり、吸着材の吸着能が 限界に達した段階で加熱処理、洗浄処理などにより再生して使用されている。
[0005] また、赤玉土、黒ボタ土、リモナイトなどを水質浄ィ匕材として使用することも開示され
、その腐植物質とリンの吸着除去効果などについて、ゼォライト、粒状炭などと比較し た報告もある (非特許文献 2、 3参照)。
非特許文献 2 :「土壌浸透水浄化システムの再評価'再構築 1.腐植物質及びリンに 対する土壌の吸着能評価」土木学会第 58回年次講演会、 615-616 (2003) 藤川 、濱崎他、
非特許文献 3 :「土壌浸透水浄化システムの再評価'再構築 2.浸透水力ゝらの汚濁 物質除去メカニズム」土木学会第 58回年次講演会、 617— 618 (2003) 藤川、濱崎 他、
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 上述のように、鹿沼土や赤玉土は団粒状にして農業用や園芸用の土として利用さ れ、また、水質浄ィ匕材として使用することも開示されてはいるが、採取後に発生する 微粒粉状の土は、大部分が利用されずに廃棄または元の採掘場に埋め戻されて、 有効に活用されて 、な 、のが現状である。
[0007] また、活性炭などの吸着材を用いた水質浄ィ匕方法は、その活性炭ゃゼオライトが高 価であるために経済的負担が大きいことや、吸着材が高価であるために吸着材の吸 着能が限界に達した段階で再生処理により再生することが多ぐこのような再生処理 に余分な再生処理装置が必要になり、また再生処理した吸着材の吸着性能が初期 のものに対して低下するという問題がある。
さらに、水質浄ィ匕材自身が有機物を溶出する問題もある。
[0008] この発明は、水質浄化材として使用し得る鹿沼土や赤玉土、黒ボタ土、赤ボタ土又 はリモナイト等、並びにそれらの採取後（時）に発生する微粒粉状の土を利用して、リ ン、有機物等を含む環境水、排水 (廃水)などの水質浄ィ匕を安価で行い得るようにす ることを第一の課題とし、有機物の溶出を無くすことを第二の課題とする。
課題を解決するための手段
[0009] 上記第一の課題を達成するために、この発明は、まず、浄化材としては、鉄、ァロフ ェン、ィモゴライト、ギブサイト等のアルミニウム鉱物、マンガン鉱物などが栄養塩類の 一つであるリンの除去に適しており、一方、有機物の溶出が少ないことが必要である ことから、それらの鉱物を多く有し、かつ有機物の溶出が少ない土壌、例えば、上記 の鹿沼土、赤玉土、黒ボタ土、赤ボタ土又はリモナイト等の火山性土等を採用したの である。
[0010] つぎに、この発明は、上記鹿沼土、赤玉土等は団粒状に採取して浄ィ匕材として使 用されているが、その採取後に発生する微粒粉状の土を使用すベぐその微粒粉状 の土を団粒状に造粒後、その造粒土を加熱して水質浄ィ匕材としたのである。
微微粒粉状の土は、粒径 2mm以下のものが多ぐそのものは、通水したときに透水 係数が小さぐ水を通しにくいものであり、通常、水浄ィ匕装置として望まれるある一定 の単位面積あたりの処理量を確保するためには、通水性が必要である。
また、微粒粉状の土は、そのままでは、その浄ィ匕材の充填部力も浄ィ匕径路への流 出や浄ィ匕径路の目詰りが発生し、吸着材として使用が困難である。さらに、微粒粉状 のままであると、材料として汚濁物質 (リンや有機物)の吸着能を保有しながらその有 効な活用がされな 、ことになる。
[0011] このため、団粒ィ匕によって通水性を確保し、有効な材料利用を行うことが可能となる 。すなわち、団粒ィ匕することにより、浄ィ匕材充填時の間隙率が大きくなり、通水性が確 保される。また、多孔質の浄ィ匕材となることにより、内部空隙が豊富になり、その空隙 の表面に汚濁物質が吸着保持されることにより、浄ィヒ材の性能が長期間維持される 。団粒ィ匕しない場合、浄ィ匕したい水に含まれる浮遊物質による目詰まりが生じやすい 微粒粉状の土を造粒することにより、流出や目詰りがなくなり、その造粒後に加熱す ることにより、物理的強度 (耐水性)が向上して細分ィ匕しなくなつて、その流出や目詰 りに至ることがなくなる。
[0012] 造粒土を加熱することにより、含まれている有機物が燃焼し、浄化材として利用する 際、有機物の溶出を極力少なくすることができる。これにより、第二の課題を達成でき る。
なお、加熱後の浄化材を電気化学的特性を滴定法で検討したところ、土壌のゼロ 電荷点 pHが上昇し、陰イオン吸着特性が向上した。
また、鉄の結晶構造や表面の状態が変化して吸着材としての能力が向上する。さら に、浄ィ匕材の物理的な強度が向上し、通水によって崩壊しにくくなり、通水性を確保 するとともに目詰まりしにくい構造となり、長期的な利用が可能となる。
その加熱温度は、浄化材の機能、用途、有機物除去度合等により、実験結果によ つて適宜に決定すれば良ぐ例えば、 400°C以上、好ましくは 400°C超、 400°C程度 以上とすれば、含まれている有機物の燃焼が十分に行なわれる。なお、 900°C以上 では、加熱コストがかかる割には吸着能の向上が認められない。
[0013] 造粒土の粒径は、浄ィ匕したい水の流速に関係し、その関係に基づき適宜に設定す れば良いが、例えば、浄ィ匕材の処理面積を大きく確保できないが、大きな処理量を 求める場合は、粒径を大きくすることによって処理量を確保し、より丁寧な処理、すな わち流速を小さくして除去効果 (浄ィ匕効率)を向上させる場合には、粒径を小さくする このようなことから、造粒土の粒径は、例えば、 2mm以上、好ましくは 4mm— 100 mm、例えば、 20mm程度とし、かつ、処理槽に充填する場合には、同一機能の層に おいては、均一径の浄化材を使用する。
なお、微粒粉状の土でなくても、粉末状の土、さらに、上記鹿沼土、赤玉土、黒ボタ 土、赤ボタ土又はリモナイト等の褐鉄鉱等の水酸ィ匕鉄鉱物、ァロフェン、ィモゴライト 、ギブサイト等の二次鉱物の豊富な土の一つ又は任意の複数の混合土を、上記と同 様に、必要に応じて造粒し、それを加熱することによつても、この発明に係る水質浄 化材を得ることができる。このとき、微粒粉状又は粉末状の土を混入させることもでき る。また、微粒粉も含めて、上記加熱後に造粒することもできる。さらに、十分な粒径 を有する土は、造粒することなぐ上記加熱のみで水質浄ィ匕材とすることもできる。 発明の効果
[0014] この発明は、リンの除去に適したギブサイト等のアルミ鉱物等を豊富に有する鹿沼 土等の採取後に発生する微粒粉状の土等を団粒化加熱して水質浄化材として使用 し得るようにしたので、従来、有効利用されず埋め戻されるなどしていたのに対して有 効活用することが可能になる。
また、安価な水質浄ィ匕材となって、その安価な浄ィ匕材を用いることにより低コストで 高い水質浄ィ匕能力を得ることができる。
さらに、有機物を溶出しない水質浄ィ匕材を得ることもできる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]加熱温度とフルボ酸の固液間吸着分配係数 Kdの関係図
[図 2]—実施例の断面図 [図 3]他の実施例の断面図
符号の説明
[0016] a 水質浄化材
1 下部碎石層
2 上部碎石層
3 給水管
4 排水管
5 枠体
発明を実施するための最良の形態
[0017] この発明の実施形態としては、鹿沼土、赤玉土、黒ボタ土、赤ボタ土又はリモナイト 等の褐鉄鉱等の水酸化鉄鉱物、ァロフェン、ィモゴライト、ギブサイト等の二次鉱物の 豊富な土の一つ又は任意の複数の混合土を、又はそれらの団粒製品を生産すると きに発生する微粒粉状の土の一つ又は任意の複数の混合土を団粒状に造粒後、そ の造粒土を加熱して水質浄化材とする構成を採用し得る。
このとき、上記微粒粉状又は粉末状の土に、それらの土の上記団粒製品を加えて 造粒することができる。
[0018] 造粒方法としては、微粒粉状又は粉末状の土に水分量を調整して造粒装置にて造 粒することができるが、水分調整のみで造粒できない場合は、バインダーとしては、 有機物の溶出防止の点から、無機質のものが好ましぐ例えば、ベントナイトを、 0. 1 一 3% (重量％)添加する。なお、この発明は、この造粒方法に限定されるものではな い。
実施例
[0019] 鹿沼土、赤玉土、黒ボタ土、赤ボタ土またはリモナイトの微粒粉状を、水補給により 所望の含水率とした後、造粒機により団粒状ペレットに造粒して、加熱温度約 400°C 一 900°Cで加熱することにより、団粒状浄化材を得る。造粒が困難な場合は、バイン ダーを 0. 1— 3重量％混合して造粒し、加熱後の強度を増すことにより耐水性を向上 させる。造粒機としては押し出し式造粒機、転動式造粒機等を使用する。
[0020] このようにして造粒'加熱した団粒状の浄ィ匕材 aを図 2のように下部砕石層 1と上部 砕石層 2の間に設置して、給水管 3から浄ィ匕する水を散布し、浄化材 aの層を通過し て浄化された水を排出管 4より排出する。浄ィ匕材層には鹿沼土、赤玉土、黒ボタ土、 赤ボタ土またはリモナイトからの浄ィ匕材単体でも良いが、他の浄ィ匕材を混合して用い ても良い。
この実施例では、上部から給水して下部から排水する方式であるが、下部から給水 して上部から排水する上向流方式を用いても良!、。
[0021] 浄ィ匕する水としては、リン、有機物等を含む河川、湖沼などの環境水及び生活排水
、産業廃水、し尿、畜産廃水及びそれらの処理水等の廃水を浄ィ匕することができる。 浄化する速度は、浄化材層の厚さ、浄化する水に含まれる浄化対象物の濃度、浄 化後に要求される浄化対象物の除去率などに依存する。例えば、浄化材層の厚さが lm程度の場合、流速は 1一 2mZ日程度が一般的であるが、浄化速度は使用目的 により変化するものであり、実験等により適宜に設定する。
[0022] 実施例の水質浄化材 aの耐水性を評価するために、その浄ィ匕材 aを水中で超音波 を 30秒間照射して、材料の分散状況を目視で評価した。また、加熱条件として温度 と時間を変えた試験、バインダーの使用の有無などによる耐水性の試験を行った。そ の結果を表 1に示す。また、使用した赤玉土及び鹿沼土の組成を表 2に示す。
これ〖こよると、加熱しな ヽ場合や 200°C程度の加熱では十分な耐水性を得ることは 出来ず、加熱条件を選択することにより、耐水性に優れた浄ィ匕材を得ることができる ことがわ力ゝる。
[0023] [表 1]
造粒した水質浄化材の耐水性試験結果
Figure imgf000009_0001
[0024] [表 2]
Figure imgf000009_0002
[0025] さらに、加熱条件の違いによる吸着性能を難分解性である腐植質のフルボ酸を用 いて測定した。その測定は、暗所において室温 25°Cで実施し、浄化材 a: 1に対して 河川水： 25 (重量％: 3. 85)を接触させ、液相にフルボ酸を有機炭素濃度にして 30 mgZL添加して、溶存有機炭素濃度を 1時間、 24時間、 72時間、 168時間後に溶 解性有機炭素量測定装置により測定した。なお、添加したフルボ酸は市販のフミン酸 中に不純物として含まれて 、たものを分離して使用した。
また、比較例として浄水場で発生した汚泥も同様に造粒 '加熱して評価をした。各 々造粒後 200。C、 400。C、 600。C、 900。Cでカロ熱したものと各々カロ熱してないものに っ 、て、固液間吸着分配係数 Kdの測定結果を図 1に示す。
[0026] この測定によると、赤玉土や鹿沼土なる浄ィ匕材 aは、加熱なしで高い吸着能力を示 したが、 200°C、 400°Cで低下し、 600°Cで加熱すると上昇して加熱なしと同等となつ た。
これに対して、表流水 (河川）を水源とする浄水場力も発生した汚泥の場合は、カロ 熱により吸着分配係数は上昇するが、赤玉土や鹿沼土等力 なる浄ィ匕材より低い値 しか得られなかった。
この赤玉土や鹿沼土製の浄ィ匕材 aの吸着能力が高いのは、赤玉土には鉄、マンガ ン、アルミニウムを含む吸着活性の高 ヽ鉱物が多 、ためと考えられる。
[0027] 〔実験例 1〕
図 2に示した実施例と同様に、下部砕石層 1と上部砕石層 2の間に浄ィ匕材 aを設置 した態様を直径 5cmのアクリル製カラム内に構成し、その浄ィ匕材 aの充填高さ 25cm で、上向流、流速： 1. 5mZ日の通水試験をした。試験に供した水は琵琶湖に流入 する葉山川から採取し、ガラス繊維ろ紙 (孔径 0. 7 m)でろ過したものを用いた。こ の水にリン酸 (全リン、 T P： 20mg/L)をステップ入力し、ろ過水の T Pを測定して 通水後の除去率を求めた。浄ィ匕材として団粒状で産生する赤玉土、団粒状で産生 する赤玉土と同時に副生する微粒粉状の土を造粒して加熱した加熱赤玉土、リモナ イトと表流水浄水汚泥を混合して造粒、加熱したリモナイトと同浄水汚泥を用いて比 較した。 T - Pの除去率は赤玉土では 71%、加熱赤玉土では 75%、リモナイトと浄水 汚泥は 70%であった。
[0028] このように、団粒状で産生する赤玉土と同時に副生する微粒粉状の土を造粒して から加熱することにより、これまで廃棄物として有効利用されなかった微粒粉状の土 を高い性能の水質浄ィ匕材として有効利用することが可能となり、また、加熱してあるこ とにより耐水性が向上して目詰りを起こすことなく長期的に安定した浄ィ匕能力を得る ことができた。
[0029] 〔実験例 2〕
団粒状で産生する赤玉土及び鹿沼土に副生する微粒粉状の土を造粒、加熱した 加熱赤玉土、加熱鹿沼土及び比較のために浄水場から発生した表流水汚泥を造粒 、加熱した加熱焼成汚泥を用 、て実験例 1と同様にアクリル製カラムを用 、て燐酸の 替わりに、既知の炭素を含むフルボ酸をステップ入力し、ろ過水の DOCを測定して フルボ酸の除去率を求めた。加熱温度が 600°Cの加熱赤玉土では除去率は 90%、 加熱温度が同じく 600°Cの鹿沼土では除去率は 90%であったのに対して、比較とし て用いた加熱表流水汚泥では除去率は 85%であった。 [0030] このこと力ら、団粒状で産生する赤玉土、鹿沼土に副生する微粒粉状の土は有機 物を除去する浄ィ匕材として有効に活用できることがわ力る。
[0031] 因みに、この種の浄化材 aは、処理槽に充填されて用いられるが、このとき、その浄 化材 aの充填層は、処理槽上部の上載荷重と自身の重量によって圧密状態となり、 限界荷重を超えると、団粒構造が破壊され、圧密沈下を引き起こす。このため、図 3 に示すように、浄ィ匕材 aの充填層は、格子状などの枠体 5により区画することにより、 その圧密状態をできるだけ、回避することが好ま 、。
また、実施例は、微粒粉状の土の場合であった力 粒粉状又は、造粒しないある程 度の粒状の土であれば、必要に応じて、同様な造粒、加熱を行なうことにより、同様 な水質浄ィ匕材 aを得ることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 鹿沼土、赤玉土、黒ボタ土、赤ボタ土又はリモナイト等の褐鉄鉱等の水酸化鉄鉱物
、ァロフェン、ィモゴライト、ギブサイト等の二次鉱物の豊富な土の一つ又は任意の複 数の混合土を、含有有機物を燃焼させるために加熱した水質浄化材。
[2] 鹿沼土、赤玉土、黒ボタ土、赤ボタ土又はリモナイト等の褐鉄鉱等の水酸ィ匕鉄鉱物 、ァロフェン、ィモゴライト、ギブサイト等の二次鉱物の豊富な土の微粒粉状の土の一 つ又は任意の複数の混合土を団粒状に造粒した土を、又はそれらの団粒製品を生 産するときに発生する微粒粉状の土の一つ又は任意の複数の混合土を団粒状に造 粒した土を、含有有機物を燃焼させるために加熱した水質浄化材。
[3] 上記造粒径を 2— 100mmとしたことを特徴とする請求項 2に記載の水質浄ィ匕材。
[4] 上記加熱温度を 400— 900°Cとしたことを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに 記載の水質浄化材。
[5] 請求項 1乃至 4のいずれかに記載の水質浄ィ匕材のいずれか一つを少なくとも使用 する水質浄化 ·水処理方法。
PCT/JP2005/002623 2004-02-19 2005-02-18 水質浄化材 WO2005080274A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004-042942 2004-02-19
JP2004042942 2004-02-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005080274A1 true WO2005080274A1 (ja) 2005-09-01

Family

ID=34879277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/002623 WO2005080274A1 (ja) 2004-02-19 2005-02-18 水質浄化材

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2005080274A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011045827A (ja) * 2009-08-26 2011-03-10 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 脱硫剤及びその製造方法
CN104492404A (zh) * 2014-12-03 2015-04-08 天津大学 颗粒吸附剂及其制备方法和在吸附氨氮中的应用
CN115212840A (zh) * 2022-06-23 2022-10-21 中国冶金地质总局矿产资源研究院 一种综合利用难选冶伴生铁锰矿制备甲醛净化材料的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0368445A (ja) * 1989-08-08 1991-03-25 Damu Suigenchi Kankyo Seibi Center リン除去材及びその製造方法
JPH07155753A (ja) * 1993-12-07 1995-06-20 Tochigi Denshi Kogyo Kk 排水処理装置と排水処理装置による排水処理方法と 排水処理システムによる排水処理方法
JPH11309448A (ja) * 1998-04-30 1999-11-09 Kureatera:Kk 砒素（ｉｉｉ、ｖ）、フッ素吸着ろ過材およびその製造方法
JP2000117020A (ja) * 1998-10-16 2000-04-25 Konichi Komatsu 接触浄化材及びその製造方法
JP2004010473A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Michio Henmi リモナイトを混錬した焼成成形物およびこの焼成成形物を焼成する薪窯

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0368445A (ja) * 1989-08-08 1991-03-25 Damu Suigenchi Kankyo Seibi Center リン除去材及びその製造方法
JPH07155753A (ja) * 1993-12-07 1995-06-20 Tochigi Denshi Kogyo Kk 排水処理装置と排水処理装置による排水処理方法と 排水処理システムによる排水処理方法
JPH11309448A (ja) * 1998-04-30 1999-11-09 Kureatera:Kk 砒素（ｉｉｉ、ｖ）、フッ素吸着ろ過材およびその製造方法
JP2000117020A (ja) * 1998-10-16 2000-04-25 Konichi Komatsu 接触浄化材及びその製造方法
JP2004010473A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Michio Henmi リモナイトを混錬した焼成成形物およびこの焼成成形物を焼成する薪窯

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011045827A (ja) * 2009-08-26 2011-03-10 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 脱硫剤及びその製造方法
CN104492404A (zh) * 2014-12-03 2015-04-08 天津大学 颗粒吸附剂及其制备方法和在吸附氨氮中的应用
CN115212840A (zh) * 2022-06-23 2022-10-21 中国冶金地质总局矿产资源研究院 一种综合利用难选冶伴生铁锰矿制备甲醛净化材料的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bruch et al. Improving the treatment efficiency of constructed wetlands with zeolite-containing filter sands
Aziz et al. Physico-chemical removal of iron from semi-aerobic landfill leachate by limestone filter
Korkusuz et al. Use of blast furnace granulated slag as a substrate in vertical flow reed beds: field application
US8002984B1 (en) Green sorption material mixes for water treatment
EP2853516A1 (en) Water filtration system with activated carbon and zeolite
Naji et al. Environmental remediation of synthetic leachate produced from sanitary landfills using low-cost composite sorbent
CA3033516C (en) High permeability media mix (hpmm) for phosphorous and nitrogen removal from contaminated waters
AU2016213741A1 (en) Method for the manufacture of porous pellets and wastewater treatment process using said pellets
Altamira-Algarra et al. A review of technologies for closing the P loop in agriculture runoff: Contributing to the transition towards a circular economy
Jowett et al. Removal of sewage phosphorus by adsorption and mineral precipitation, with recovery as a fertilizing soil amendment
Ordonez et al. Adsorption thermodynamics and kinetics of Advanced Green Environmental Media (AGEM) for nutrient removal and recovery in agricultural discharge and stormwater runoff
CN111203173A (zh) 一种基于胶磷矿尾矿的除磷材料及其制备和应用方法
WO2005080274A1 (ja) 水質浄化材
CN110872138A (zh) 一种应用工程废料作为prb填料处理农田退水的方法
Bus et al. Supporting constructed wetlands in P removal efficiency from surface water
Ali et al. Systematic evaluation of materials to enhance soluble phosphorus removal using biofiltration or bioswale stormwater management controls
Mirzaei et al. Immobilization of leachate's heavy metals using soil-zeolite column
Ordonez et al. Exploring the differential effect of adsorption ingredients in three green sorption media for phosphorous removal from river water
Renman et al. Metal removal by bed filter materials used in domestic wastewater treatment
KR20130087073A (ko) 재생골재를 포함하는 반응벽체 및 이를 이용한 오염물질 정화방법
JP2005262209A (ja) 水質浄化材
JP3040097B2 (ja) 接触浄化材及びその製造方法
Zhang et al. Evaluation of modified permeable pavement systems with coal gangue to remove typical runoff pollutants under simulated rainfall
Lundgren Metal Removal Efficiency of Five Filter Media Intended for Use in Road Stormwater Treatment Facilities
Chazarenc et al. 'Active'filters: a mini-review on the use of industrial by-products for upgrading phosphorus removal from treatment wetlands

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 69(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 28.11.2006 )

122 Ep: pct application non-entry in european phase