JP2008068248A - 固形リン除去剤、固形リン除去剤の製造方法、固形リン除去剤の水への溶解方法、固形リン除去剤溶解装置及びそれを備える排水浄化槽 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、リン酸イオンと反応してリン酸イオンを固体化する鉄塩又はアルミニウム塩（いずれも水溶解性大）を塊状化させ、かつこの塊状物に徐放性（水遅溶解性）を持たせてなる、固形リン除去剤、固形リン除去剤の製造方法、固形リン除去剤の水への溶解方法、固形リン除去剤溶解装置及びそれを備える排水浄化槽を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、鉄塩又はアルミニウム塩と、結合剤と、液状疎水性物質とを含む、固形リン除去剤である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、戸建住宅、集合住宅、コンビニエンスストア等の小規模建築施設から排出されるし尿排水、生活排水、有機系排水等の合併排水（以降、これらを単に排水と略す）を処理する、特にリン分も除去する排水浄化槽に用いられる、鉄塩又はアルミニウム塩をタブレットなどの塊状物に成形してなる固形リン除去剤、固形リン除去剤の製造方法、固形リン除去剤の水への溶解方法、固形リン除去剤溶解装置及びそれを備える排水浄化槽に関する。

上記の施設等から排出される排水は、嫌気処理と好気処理の生物処理機能を主体とする排水浄化槽によって処理され、消毒した後、放流される。これら排水浄化槽は、排水中の固形物や有機物を除去して汚濁指標のＢＯＤを低減（除去）して、さらには好気処理水を嫌気処理と好気処理の系内で循環させて、窒素分を除去する。
しかし、このような処理を施してもリン分（リン酸イオン）は除去することができず、そのまま放流される。そこで、排水浄化槽では、リン酸イオンも除去することを目的に、鉄、アルミニウム、カルシウム等の多価金属イオンを排水中に供給し、多価金属イオンとリン酸イオンとを反応させることにより固体化（または粒子化）して沈殿、浮上又は濾過等の処理によって除去する反応凝集法が用いられている。

そして、この多価金属イオンを排水中に供給する方法として、例えば、リン酸イオンと反応する多価金属塩と消毒能を有する塩素系化合物とを混合して錠剤化し、この錠剤を浄化処理の終了した処理水と接触させて、リン酸イオンの除去と処理水の消毒を行う、リン除去殺菌固形剤がある（特許文献１参照）。
さらには、多価金属塩は水溶解性に富んでいるため、これに徐放性を持たせるべく、高級脂肪酸、高級アルコール、パラフィン類等の有機化合物と鉄塩、アルミニウム塩等を混ぜて加熱溶解、冷却固化し、この塊状物を活性汚泥方式の曝気槽に添加して溶解させる、固形脱窒、脱リン促進剤がある（特許文献２参照）。

特開２０００−２１０６７６号公報 特開２００１−２６９６８９号公報

リン除去殺菌固形剤のような例では、殺菌剤を含んでいるため、生物処理が終了した後に処理水と接触させる必要のあること、また、固形脱窒、脱リン促進剤のような例では、水に不溶性の有機化合物で多価金属塩を固めているため、反応量に見合う多価金属イオンを溶出することができず、必要量に過不足を生じることが推測される。
本発明は、上記課題を解決するとともに、リン酸イオンと反応してリン酸イオンを固体化する鉄塩又はアルミニウム塩（いずれも水溶解性大）を塊状化させ、かつこの塊状物に徐放性（水遅溶解性）を持たせてなる、固形リン除去剤、固形リン除去剤の製造方法、固形リン除去剤の水への溶解方法、固形リン除去剤溶解装置及びそれを備える排水浄化槽を提供することを目的とする。

発明者らは前記した課題を解決することを目的にして検討を進める中で、鉄塩又はアルミニウム塩に天然物由来高分子物質や水溶性高分子物質を結合剤としての狙いで添加して粉砕混合し、これに植物油を入れて混練合した後、さらにタブレット様に固めると、そのものは、水に溶けにくく徐放性を示すことが分かった。一方、作製したタブレットの溶解方法の検討において、前記タブレットは、大気中の高温高湿度下では水分を徐々に吸収し、膨潤そして座屈するという現象を示す場合があり、これを初期から水没状態にすると上記現象に関係なく水へ徐々に溶解できることが分かった。これらの検討結果等を踏まえて、本発明を見出すに至った。
すなわち、本発明は、以下のものに関する。
（１）鉄塩又はアルミニウム塩と、結合剤と、液状疎水性物質とを含む、固形リン除去剤。
（２）項（１）において、結合剤が、天然物由来の高分子物質若しくは誘導物質、又は、水溶性合成高分子物質である、固形リン除去剤。
（３）項（１）又は（２）において、液状疎水性物質が、天然物由来の油脂類である、固形リン除去剤。
（４）次ぎの（ａ）乃至（ｃ）の製造工程を経て製造される固形リン除去剤の製造方法、
（ａ）鉄塩又はアルミニウム塩と、結合剤とを混合する工程。
（ｂ）（ａ）にて得た混合物と液状疎水性物質とを混練合する工程。
（ｃ）（ｂ）にて得た混練合物を所定形状に成形する工程。
なお、ここで液状疎水性物質とは、常温レベルで液状にある疎水性の物質を指し、天然物由来の油脂類とは植物油、これらの精油を指している。
（５）固形リン除去剤の水への溶解方法であって、前記固形リン除去剤に水を連続的又は間欠的に散水して溶解する、固形リン除去剤の水への溶解方法。
（６）項（１）乃至（３）の何れかに記載される固形リン除去剤が、水を連続的又は間欠的に散水されて溶解する、固形リン除去剤の水への溶解方法。
（７）固形リン除去剤と、この固形リン除去剤を支える支持部材と、この支持部材を係合させる収納容器と、上記固形リン除去剤に水を撒く散水部材とを備え、上記支持部材が、固形リン除去剤を水没させない高さに配置され、上記散水部材が、連続的又は間欠的に固形リン除去剤に対し散水する固形リン除去剤溶解装置。
（８）項（１）乃至（３）の何れかに記載される固形リン除去剤と、この固形リン除去剤を支える支持部材と、この支持部材を係合させる収納容器と、上記固形リン除去剤に水を撒く散水部材とを備え、上記支持部材が、固形リン除去剤を水没させない高さに配置され、上記散水部材が、連続的又は間欠的に固形リン除去剤に対し散水する固形リン除去剤溶解装置。
（９）固形リン除去剤の水への溶解方法であって、前記固形リン除去剤を水中へ連続的又は間欠的に浸漬させて溶解する、固形リン除去剤の水への溶解方法。
（１０）項（１）乃至（３）の何れかに記載される固形リン除去剤が、水中へ連続的又は間欠的に浸漬され溶解させられる固形リン除去剤の水への溶解方法。
（１１）固形リン除去剤と、この固形リン除去剤を収納する収納容器と、この収納容器へ水を供給する給水部と、上記収納容器より水を排出する排水部とを備え、上記給水部及び排水部とが、固形リン除去剤を連続的又は間欠的に水中へと浸漬させる給排水機構を有した固形リン除去剤溶解装置。
（１２）項（１）乃至（３）の何れかに記載される固形リン除去剤と、この固形リン除去剤を収納する収納容器と、この収納容器へ水を供給する給水部と、上記収納容器より水を排出する排水部とを備え、上記給水部及び排水部とが、固形リン除去剤を連続的又は間欠的に水中へと浸漬させる給排水機構を有した固形リン除去剤溶解装置。
（１３）項（７）、（８）、（１１）、（１２）の何れかに記載の固形リン除去剤溶解装置を備えた排水浄化槽。

本発明の固形リン除去剤は、鉄塩又はアルミニウム塩および結合剤の他に、液状疎水性物質を含ませているので、水に対する徐放性をより一層高めることができる。
また、本発明の固形リン除去剤の製造方法は、乾燥工程を必要としないので、製造工程が簡単であるとともに、省エネルギー化を図ることができる。
また、本発明の固形リン除去剤の水への溶解方法は、固形リン除去剤へ水を連続的又は間欠的に散水又は浸漬して溶解させるので、適量を水へ溶かすことができる。
また、本発明の固形リン除去剤溶解装置は、固形リン除去剤に散水する散水部材を設けている、または固形リン除去剤が水中へ浸漬するように給排水機構を設けているので、その適量を水へ溶かすことができる。さらに固形リン除去剤溶解装置は軽装であるため、戸建住宅などの排水浄化槽への適用が容易である。
また、本発明の排水浄化槽は、上記の固形リン除去剤溶解装置を備えているので、ＢＯＤ、窒素の他にリンも除去できるため、高度な処理水を得ることができる。

本発明にて述べる固形リン除去剤の特徴は、排水中のリン酸イオンと反応して不溶性又は難溶性の塩を形成する物質に対して溶解速度を遅らせる、すなわち徐放性を付与したことである。そして、その固形リン除去剤の主成分は、鉄塩又はアルミニム塩と、結合剤と、液状疎水性物質とを含む混合物質からなっている。

前記の鉄塩又はアルミニウム塩には、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄及びそれらの水和物等の鉄塩、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム、硫酸アルミニウムナトリウム及びそれらの水和物等のアルミニウム塩、等を挙げられるが、これらの化合物の中では好ましくは非潮解性のものである。なお、カルシウム塩、マグネシウム塩等も挙げられるが、好ましくは鉄塩又はアルミニウム塩である。
排水処理系で鉄塩を用いた場合は、リン酸イオンとから生成されるリン酸鉄および存在するコロイド粒子等が凝集してフロックを形成するが、このフロックの圧密性がよい。すなわち、蓄積される汚泥容量の増加に対する抑制効果が顕著になる。
排水処理系でアルミニウム塩を用いた場合は、リン酸イオンとから生成されるリン酸アルミニウムと存在するコロイド粒子等が凝集して、フロックを形成して蓄積されるが、還元状態の高い雰囲気でもリン酸アルミニウムが安定した状態で蓄積される。

前記の結合剤には、天然物由来の高分子物質又は誘導物質、水溶性合成高分子物質が含まれる。そして、天然物由来の高分子物質又は誘導物質、水溶性合成高分子物質には澱粉、デキストリン、セルロース、セロビオース、キチン類、キトサン類等の多糖類、ヒドロキシ基を有する樹脂であるポリビニルアルコール系樹脂｛ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アセトアセチル変性ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、アニオン変性ポリビニルアルコール、シラノール変性ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール等｝、セルロース系樹脂｛メチルセルロース（ＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等｝、エーテル結合を有する樹脂｛ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリビニルエーテル（ＰＶＥ）等｝、カルバモイル基を有する樹脂｛ポリアクリルアミド（ＰＡＡＭ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアクリル酸ヒドラジド等｝等の水溶性樹脂が挙げられる。適用対象が排水（又は汚水）浄化槽であるため、これらの物質の中では、Ｎ原子を含まないことが好ましい。

上記の結合剤は、混練合物を所定の形状に成形する際のバインダー的な作用による形状保持性、溶解速度を遅らせる徐放性等の役目も担っているものと推測している。前記結合剤は、単独又は複数種を配合してもよい。

前記の液状疎水性物質には、天然物由来の油脂類又はこれらからの精油が好ましく、次のような物質が挙げられる。アーモンド油、アマニ油、アボガド油、エゴマ油、オリーブ油、キリ油、クルミ油、ゴマ油、コメヌカ油、ダイズ油、ツバキ油、トウモロコシ油、ナタネ油、パーム油、ヒマシ油、ベニバナ油、ヤシ油、ラッカセイ油等の植物油脂、ウイキョウ油、オレンジ油、ケイヒ油、シソ油、ジャスミン油、ショウノウ油、テレピン油、パイン油、ハッカ油、ヒノキ油、ラベンダー油、レモン油等の精油（芳香油）である。液状疎水性物質は、成形物の中に水が侵入するのを防ぐ効果が期待でき、結果的に溶解速度を遅らせる徐放性の役目、また、成形時の滑沢剤としての役目も担っているものと推測している。

前記結合剤及び液状疎水性物質の他に、脂肪酸アルカリ金属塩、シリカ含有物質等を充填剤として添加することもできる。脂肪酸アルカリ金属塩には、カプリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等のナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられ、これらは成形時の滑沢剤的な役目を担っているものと推測される。また、シリカ含有物質にはフュームドシリカ、アモルファスシリカ等の微粒子状物質、珪酸ソーダ、コロイダルシリカ等の液状シリカ含有物質等が挙げられる。これらは結合剤、増量剤等としての役目を担っているものと推測される。なお、珪酸ソーダ、コロイダルシリカ等の液状物質は、アルカリ性を有するものが多く、これらは鉄塩又はアルミニム塩と混合したときに、一部、金属水酸化物を生じる場合もあるため、好ましくは微粒子状物質が好ましい。

前記した各成分は、次のような配合割合がとられる。鉄塩（水和物として）を１００重量部としたときに、結合剤１０〜３０重量部、液状疎水性物質５〜３０重量部とすることが好ましい。充填剤を添加する場合には５〜１５重量部とすることが好ましい。結合剤をこの範囲で配合することによって、固形リン除去剤の徐放性や保形性を高めることができる。また、液状疎水性物質をこの範囲で配合することによって、同様に徐放性の向上や成形時の滑沢性が得られるとともに、特に圧縮成形では液状疎水性物質の圧搾を防ぐことができる。

また、アルミニウム塩（水和物として）を１００重量部としたときに、結合剤３〜１５重量部、液状疎水性物質３〜１５重量部とすることが好ましい。充填剤を添加する場合には１〜５重量部とすることが好ましい。結合剤をこの範囲で配合することによって、固形リン除去剤の徐放性や保形性を高めることができる。また、液状疎水性物質をこの範囲で配合することによって、同様に徐放性の向上や成形時の滑沢性が得られるとともに、特に圧縮成形では液状疎水性物質の圧搾を防ぐことができる。

次に、本発明の固形リン除去剤の製造方法について説明する。
図１は、本発明に関する鉄塩又はアルミニウム塩と、結合剤と、液状疎水性物質（又は剤）とからなる固形リン除去剤の製造方法を示す一例の工程図である。先ず、鉄塩又はアルミニウム塩（水和物も含む）の粉体と結合剤の粉体とを混合機に導入して混合する工程がとられる。この際に両方又は片方が粒状物のときは予め粉砕又は解砕して粉体にしておくことが好ましい。なお、混合機には、容器自体が固定されている固定型混合機、又は容器が回転運動する回転型混合機等を用いることができる。次にこの混合物と液状疎水性物質を混練合機に導入して混練合する工程がとられる。この際、混練合物が過剰な溶融状態にならず、ドウ（ｄｏｕｇｈ−パン生地）状態以上の硬さになるように液状疎水性物質を配合することが好ましい。なお、前記の固定型混合機では、多くの場合、練り合わせ機能を有しているので、前記混合物に液状疎水性物質を添加して混練合することもできる。

次に前記混練合物を所定の形状に成形する工程がとられる。目的の所定形状、混練合物のドウ状態等によって成形機を使い分けるが、これの成形には押出（練り出し）成形機、押出造粒機、圧縮成形機、又は打錠成形機等が用いられる。

なお、前記までは図１の基本的な工程ごとにその主な目的を述べているが、一連の複数の工程を１つ又は２つの機械で通して行うこともできる。例えば、練り出し成形では、粉体原料（鉄塩又はアルミニウム塩、結合剤）をＶ型ミキサー、リボンミキサーなどの混合機に供給し十分混合する。この混合物をコンティニアスニーダー、エクストルーダー等の練り機に移して、液体原料（液状疎水性物質）も導入して混練合し、混練合物を押出成形する。ついで、押出成形物をカットして得るものである。

次に本発明の固形リン除去剤の溶解方法について説明する。固形リン除去剤に水を連続的又は間欠的に散水して、溶解する方法である。水の散水の仕方はパンチング板から落水するシャワーのように散水することが好ましく、また、平面視において固形リン除去剤の略全面へ散水することが好ましい。こうすることによって、固形リン除去剤の全体を安定して溶解することができる。ここで、固形リン除去剤は、前記鉄塩又はアルミニム塩と、結合剤と、液状疎水性物質との混合物質からなることが好ましい。散水する水量と固形リン除去剤の溶解する量との関係を予め把握しておけば、散水量に応じて鉄塩又はアルミニウム塩の溶解量をほぼ一定にすることができる。散水する水は、水道水又は被処理水であってもよい。例えば水道水を散水する場合は、散水することによって鉄塩又はアルミニウム塩の溶解液を予め得て、これを所定の部位の被処理水に添加すればよく、また、被処理水を散水する場合は、溶解する鉄塩又はアルミニウム塩の各イオンと存在するリン酸イオンとが反応するので、散水し通過した被処理水を所定の部位へ移送させればよい。

次に本発明の固形リン除去剤の溶解装置について説明する。図２は本発明の固形リン除去剤溶解装置の一例を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。固形リン除去剤溶解装置１は、固形リン除去剤２を支える支持部材３、支持部材３を内側で係合する収納容器４、固形リン除去剤２に向けてその上方から散水する散水部材５とから、構成されている。また、支持部材３は散水される水によって固形リン除去剤２の一部又は全部が水没しない位置で設けられている。散水部材５からは散水を連続的又は間欠的に実施し、固形リン除去剤２を一部溶解しながら通過させ、収納容器４から排出させるものである。

図２では、固形リン除去剤２は円柱状の形状を示しているが、これに限定されるものではない。また、固形リン除去剤２は複数個を積み重ねて又は平面的に配置してもよい。ここで、固形リン除去剤は、前記鉄塩又はアルミニム塩と、結合剤と、液状疎水性物質との混合物質からなることが好ましい。固形リン除去剤溶解装置１および散水部材５は平面視で円形を示しているが、角型であってもよい。収納容器４の底部は開放されている。散水部材５は、給水管によって支持される場合を示しているが、固形リン除去剤溶解装置１の一部に係合させて支持してもよい。また、散水部材５は固形リン除去剤溶解装置１内に収納されているが、固形リン除去剤溶解装置１の上方に配置されてもよい。また、散水部材５の水吐出部は、メッシュ板状、パンチング板状、スリット板状等、いずれの形状であってもよいが、固形リン除去剤２の略全面（平面視）に散水する形状または構造のものが好ましい。支持部材３は固形リン除去剤溶解装置１へ水平方向で全面的に張設しているが、固形リン除去剤２が落下しないように部分的に張設されてもよい。また、支持部材３はメッシュ状を示しているが、固形リン除去剤２を支持するとともに、撒かれる水が容易に通過若しくは落下する形状のものであればよい。

図３は、別の固形リン除去剤溶解装置の一例であり、その断面図を示している。収納容器４の底部には底板を配し集水部６を設けているものである。この場合は、散水部材５から散水され固形リン除去剤２に接触してなる通過水を底部の集水部６で集め、別の部位へ移送するようにしている（図示省略）。集水部６を設けている底板は、集水部６を頂点とする逆円錐形のごとく傾斜を持たせてもよい。さらには、集水部６は底板の中央でなくてもよく、収納容器４の側壁底部にあってもよい。

本発明における別の固形リン除去剤の溶解方法について説明する。固形リン除去剤を水中へ連続的又は間欠的に浸漬させて溶解する方法である。間欠的に浸漬させるとは、例えば、固形リン除去剤を容器に入れて、固形リン除去剤が浸漬するように水を供給し、所定時間の経過後、固形リン除去剤が露出するように水を排出し、所定時間の経過後、また水を供給する、これを繰り返して行うことを指している。こうすることによって、固形リン除去剤を安定して溶解することができる。また、前記固形リン除去剤の浸漬および露出は、固形リン除去剤の全体または一部でもよいが、好ましくは全体である。ここで、固形リン除去剤は、前記鉄塩又はアルミニム塩と、結合剤と、液状疎水性物質との混合物質からなることが好ましい。供給し浸漬する水量と固形リン除去剤の溶解する量との関係を予め把握しておけば、鉄塩又はアルミニウム塩の溶解量をほぼ一定にすることができる。供給する水は、水道水又は被処理水であってもよい。例えば水道水を供給する場合は、浸漬によって鉄塩又はアルミニウム塩の溶解液を予め得て、これを所定の部位の被処理水に添加すればよく、また、被処理水を供給する場合は、溶解する鉄塩又はアルミニウム塩の各イオンと存在するリン酸イオンとが反応するので、排出された被処理水を所定の部位へ移送させればよい。

次に本発明における別の固形リン除去剤の溶解装置について説明する。図４は本発明における別の固形リン除去剤溶解装置の一例であり、（ａ）は固形リン除去剤を連続的に水中へ浸漬させる場合の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。固形リン除去剤溶解装置１は、固形リン除去剤２を収納する収納容器４、収納容器４に水を給排水する給水部７および排水部８とから、構成されている。そして、固形リン除去剤２が連続的に水中へ浸漬するように、給水部７と排水部８とに給排水機構を設けている。すなわち、給水部７から水を供給するとともに、固形リン除去剤２が浸漬する位置に排水部８を設けている。ここで、固形リン除去剤は、前記鉄塩又はアルミニム塩と、結合剤と、液状疎水性物質との混合物質からなることが好ましい。なお、図４に示しているように、給水時、給水部７から供給される水が、固形リン除去剤２に直接衝突しないように遮蔽版１０を立設させてもよく、さらには支持部材３を横方向に張設させ、この上に固形リン除去剤２を載せ、支持部材３の下方から上方へ向かうようにさせてもよい。

また、図４では、固形リン除去剤２は円柱状の形状を示しているが、これに限定されるものではない。また、固形リン除去剤２は複数個を積み重ねて又は平面的に配置してもよい。固形リン除去剤溶解装置１は平面視で円形を示しているが、角型であってもよい。支持部材３は固形リン除去剤溶解装置１へ水平方向で全面的に張設しているが、固形リン除去剤２が落下しないように部分的に張設されてもよい。また、支持部材３はメッシュ状を示しているが、固形リン除去剤２を支持するとともに、水が容易に通過する形状のものであればよい。
なお、収納容器４には水を撹拌する手段を講じてもよい。

図５は、固形リン除去剤を間欠的に水中へ浸漬させる場合の固形リン除去剤溶解装置の一例を示す。（ａ）は固形リン除去剤が水中へ浸漬されている状態の概略断面図、（ｂ）は固形リン除去剤が露出されている状態の概略断面図である。給水部７と排水部８との関係において、排水部８にはサイフォン現象で水が排出できるようにサイフォン管１１を設けている。すなわち、給水部７から水を供給すると、収納容器４内およびサイフォン管１１内が満たされていき、固形リン除去剤２は浸漬される。さらに水位が上昇しサイフォン管１１の上部に達すると一挙にサイフォンが働き、収納容器４内の水が排出される。これによって、固形リン除去剤２は露出される。これを繰り返すことにより、固形リン除去剤２は水中へ間欠的に浸漬される。なお、間欠的に浸漬させる手段としては、サイフォン管に限定されるものではなく、電磁弁等を用いることもできる。また、図５に示しているように、給水時、給水部７から供給される水が、固形リン除去剤２に直接衝突しないように遮蔽版１０を立設させてもよく、さらには支持部材３を横方向に張設させ、この上に固形リン除去剤２を載せ、支持部材３の下方から上方へ向かうようにさせてもよい。

図５では、固形リン除去剤２は円柱状の形状を示しているが、これに限定されるものではない。また、固形リン除去剤２は複数個を積み重ねて又は平面的に配置してもよい。固形リン除去剤溶解装置１は平面視で円形を示しているが、角型であってもよい。支持部材３は固形リン除去剤溶解装置１へ水平方向で全面的に張設しているが、固形リン除去剤２が落下しないように部分的に張設されてもよい。また、支持部材３はメッシュ状を示しているが、固形リン除去剤２を支持するとともに、水が容易に通過する形状のものであればよい。なお、収納容器４には水を撹拌する手段を講じてもよい。

次に、本発明の固形リン除去剤溶解装置を備える排水浄化槽について説明する。
図６は、水を連続的に散水する固形リン除去剤溶解装置を備える排水浄化槽の一例であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視面の概略断面図を示す。排水浄化槽１５は、嫌気処理槽（第一の嫌気処理槽１６、第二の嫌気処理槽１７）、好気処理槽１８を組み込んでいるものであり、その内側上部の空間には固形リン除去剤溶解装置１を備えている。なお、図６では前期嫌気処理槽および好気処理槽１８等を組み込んで一体化している排水浄化槽を示しているが、嫌気処理槽および好気処理槽１８等がシステムとして組み込まれているものであってもよい。

図６では、固形リン除去剤溶解装置１は、好気処理槽１８を経た後の移流水を第一の嫌気処理槽１６へ返送する循環水路２１の終端に備え、散水部材５と接続させている。固形リン除去剤溶解装置１は循環水路２１の経路内で第二の嫌気処理槽１７の上部又は好気処理槽１８の上部に備えてもよい。さらには移送ポンプ３１の出口部位付近（好気処理槽１８の上部）で備え、この出口と散水部材５とを接続させてもよい。固形リン除去剤２が硫酸第一鉄のように２価の場合、溶存酸素があるとか、または酸化還元電位の高い状態に付されると３価に酸化されてリン酸イオンと反応しやすいからである。なお、固形リン除去剤溶解装置１は前記した部位に設けるが、固形リン除去剤２の補充性を鑑みて排水浄化槽１５のマンホール３６の下方に設けることが好ましい。

図６では好気処理槽１８を経た後の沈殿槽１９（または処理水槽）から移流水を嫌気処理槽へ返送しているが、この返送手段には返送ポンプ２２を用いている。返送ポンプ２２で汲み上げられた循環水は、その上部で接続される循環水路２１を流下して固形リン除去剤溶解装置１の散水部材５に入る。散水部材５で散水される循環水は、固形リン除去剤２と接触して固形リン除去剤２を溶かしながら、固形リン除去剤溶解装置１の収納容器４の集水部６から第一の嫌気処理槽１６の上部に設けられている流入バッフル２５内に入る。

流入バッフル２５内から第一の嫌気処理槽１６に入った循環水は槽内水と混合されるが、循環水に含まれるリン酸イオンは溶解した鉄イオン又はアルミニウムイオンと反応して不溶性または難溶性のリン酸塩を形成する。そして、槽内水中の浮遊物質（ＳＳ）と凝集、または汚泥等に混ざり付着して分離、蓄積される。この際、循環水は第二の嫌気処理槽１７に返送するようにしてもよい。なお、前記した好気処理槽１８を出た後の循環水としては、沈殿槽１９（または処理水槽）の槽内水を汲み上げるようにしているが、好気処理槽１８の底部から汲み上げるようにしてもよい。

水を間欠的に散水する固形リン除去剤溶解装置を備える排水浄化槽の場合は、循環水路２１に固形リン除去剤溶解装置に繋がらないバイパスを設け、切り替弁によって流路を切り替える、または返送ポンプ２２を断続的に運転する等で、間欠散水ができる（図示省略）。

ここで、排水浄化槽１５を更に詳しく説明すると、嫌気処理槽は、第一の嫌気処理槽１６と第二の嫌気処理槽１７とで構成され、第一の嫌気処理槽１６には、流入口２６が設けられている。また、流入口２６の下方には、上部及び下部が開口する箱状の流入バッフル２５が設けられ、流入口２６と反対側の仕切り壁には移流管２７（若しくは移流口）が設けられている。第一の嫌気処理槽１６は、流入する汚水中の沈降しやすい固形物を沈殿分離させ、これを槽底部で濃縮貯留させる。このとき、槽底部に貯留する汚泥の一部は嫌気的生物反応によってスカムとなり、浮上して槽上部にて貯留される。また、濾床２８では、嫌気的生物反応を進行させる。併せて、循環水路２１から移流する循環水も混合され、生成したリン酸塩粒子は、汚泥やＳＳとともに分離、蓄積される。

第二の嫌気処理槽１７は、第一の嫌気処理槽１６と同様な処理機能を持たせ、スカム化による槽上部での汚泥貯留、濾床２９での嫌気的生物反応、及び、槽底部に沈殿した汚泥の貯留を行う。併せて残留するリン酸塩粒子も汚泥とともに分離、蓄積される。好気処理槽１８側の仕切り壁には、移流管３０が設けられ、この移流管３０内には移送ポンプ３１が取り付けられている。以上の嫌気処理槽（第一の嫌気処理槽１６、第二の嫌気処理槽１７）にて、有機物の分解に伴い被処理水に含まれる窒素分の多くはアンモニア態窒素に転換される。なお、濾床２８及び濾床２９は、必要でない場合もあり、その際には取り除くこともできる。

第一の嫌気処理槽１６及び第二の嫌気処理槽１７のそれぞれの上部には、流入する排水の変動を緩和させ次槽へ移流させるために、液水準が最高水位（Ｈ．Ｗ．Ｌ）及び最低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）の間で変動可能な流量調整部３２を設けている。この場合、第一の嫌気処理槽１６と第二の嫌気処理槽１７との水位は、排水の流入量が移送ポンプ３１の送液量よりも多いか少ないかによってＬ．Ｗ．ＬとＨ．Ｗ．Ｌとの間を変動する。排水浄化槽１５は、流量調整部３２を設けることにより、排水の流入量が平均化され、嫌気処理槽（第一の嫌気処理槽１６、第二の嫌気処理槽１７）、好気処理槽１８等の、各槽のそれぞれの機能は良好に発揮される。なお、移送ポンプ３１は、本実施例ではブロワ２４から送気される空気を用いるエアリフトポンプであるが、密閉容器に空気を圧送させる間欠定量ポンプ、電動による水中ポンプ等を用いることもできる。

好気処理槽１８は、曝気するための散気管３３を底部に配置し、ブロワ２４から送気される空気を噴出させる。また、好気処理槽１８は、微生物付着材（担体、微生物担体、接触材、接触濾材ともいう）を充填した床を形成している。ここで、微生物付着材を充填した床は、微生物付着材が噴出する空気によって液と共に流動する流動床、液のみが動く固定床、又は、流動床と固定床の両方を組み込んだものであってもよい。好気処理槽１８は曝気を行い、（微生物が付着している）微生物付着材と液とが十分に混ざるようにし、あるいは、微生物付着材と液とが積極的に接触するようにし、これによって有機物を酸化・分解し、アンモニア態窒素が硝化（亜硝酸イオン、硝酸イオン）し、リン分はリン酸イオンになる。

微生物付着材の形状は、板状、網板状、ヘチマ状、多孔質状、筒状、棒状、骨格球状、紐状、更には粒状、不定形な塊状、立方体状、繊維塊状等の種々の形状に加工したものを用いることができる。流動床には、これら微生物付着材のうち、比較的小さく流動しやすい形状のものが好ましく用いられ、また、固定床には、付着する微生物や粒子等によって閉塞しにくく固定しやすい形状のものが好ましく用いられる。微生物付着材の材質は、塩化ビニリデン、ポリビニルフォルマール、ポリウレタン、メラミン樹脂等の合成樹脂製加工物、セラミックス、珪砂等の無機製加工物、アンスラサイト等の化石加工物、活性炭等で比重が約１又は１以上のもの、また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン等で、比重が約１又は１以下のもののいずれも用いることができる。

好気処理槽１８の底部には、開口部（移流口）３４があり、沈殿槽１９（又は処理水槽）と連通している。沈殿槽１９には、好気処理槽１８で処理された好気処理水の一部を循環水として汲み上げる返送ポンプ２２を立設している。返送ポンプ２２は、その上部で循環水路２１に接続されている。返送ポンプ２２を設けることによって、リン酸イオンの除去の他に、返送ポンプ２２で循環水を返送させることにより、好気処理槽１８又は沈殿槽１９内に浮遊しているＳＳまたは沈殿している汚泥を引抜くことができることや、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素がある場合には第一の嫌気処理槽１６、第二の嫌気処理槽１７にて生物的作用によって窒素除去もできる。返送ポンプ２２からの循環水の返送は、連続であっても間欠であってもよい。なお、返送ポンプ２２は、本実施例ではブロワ２４から送気するエアリフトポンプを示したが、密閉容器に空気を圧送させる間欠定量ポンプや電動ポンプ等を用いることもできる。

沈殿槽１９の上部には、リン酸イオン、窒素分、有機物が除去された処理水を消毒して放流させる消毒槽２０があり、消毒槽２０には放流口３５を臨ませている。

次に排水浄化槽１５の運転方法を説明する。流入排水は、図５中の実線矢印で示すとおり、流入口２６から第一の嫌気処理槽１６に入り、そこで固液分離及び嫌気的生物処理が行われる。ここを通過した移流液は、第二の嫌気処理槽１７に入り、さらに固液分離及び嫌気的生物処理が進む。また、流量調整部３２において、第一の嫌気処理槽１６及び第二の嫌気処理槽１７へ流入する排水量の変動を吸収・緩和しながら、排水を移送ポンプ３１で次の好気処理槽１８へ定量的に移送する。

好気処理槽１８に流入する移流水は、散気管３３から吐出される空気及び微生物付着材によって、好気的生物分解を受ける。分解された汚水中の有機物の一部は、微生物に転換されつつ微生物付着材に付着し、一部は液中に浮遊してＳＳとして存在する。好気処理槽１８を出た移流水は、下部の開口部３４から沈殿槽１９に入る。ここで移流水は、一部が循環水として返送ポンプ２２によって連続又は間欠的に循環水路２１を介して固形リン除去剤溶解装置１に移送される。循環水は固形リン除去剤２を溶かしつつ、第一の嫌気処理槽１６に入り、併せてリン酸イオンは難溶性又は不溶性の塩になり蓄積される。移流水の残り分は沈殿槽１９の上部の越流口から消毒槽２０へ入る。消毒された移流水（処理水）は、放流口３５から系外へ放流される。

次に、本発明の別の固形リン除去剤溶解装置を備える排水浄化槽について説明する。
図７は、固形リン除去剤を連続的に水中へ浸漬させる固形リン除去剤溶解装置を備える排水浄化槽の一例であり、その概略断面図を示す。なお、平面図は図６（ａ）と類似するので省略する。排水浄化槽１５は、嫌気処理槽（第一の嫌気処理槽１６、第二の嫌気処理槽１７）、好気処理槽１８を組み込んで、これらの槽を一体化したものであり、その内側上部の空間には固形リン除去剤溶解装置１を備えている。

図７では、固形リン除去剤溶解装置１は、好気処理槽１８を経た後の移流水を第一の嫌気処理槽１６へ返送する循環水路２１の終端に備えている。排水浄化槽の構成、構造は図６と同様であるので、相異する部分について説明する。返送ポンプ２２で汲み上げられた循環水は、その上部で接続される循環水路２１を流下して固形リン除去剤溶解装置１の給水部７に入る。ここで循環水は、固形リン除去剤２を浸漬させ、併せて固形リン除去剤２を溶かしながら、排水部８から第一の嫌気処理槽１６の上部に設けられている流入バッフル２５内に入る。

固形リン除去剤を間欠的に水中へ浸漬させる固形リン除去剤溶解装置を備える排水浄化槽の場合は、例えば排水部８にサイフォン管１１等の手段を設けることで、間欠的浸漬が成される（図示省略）。排水浄化槽１５の構成、構造、運転方法については前記図６と重複するので、説明を省略する。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例１〜７）
図１に示した製造方法に従って固形リン除去剤を製造した。鉄塩には硫酸第一鉄七水和物（関東化学株式会社、試薬１級）を用いた。結合剤には、デキストリン（関東化学株式会社、試薬１級）、ポリエチレンオキサイド（住友精化株式会社 ＰＥＯ−８Ｚ）、ポリビニルアルコール（日本合成化学工業株式会社 ＮＭ−１４）、ポリビニルアセタール（積水化学工業株式会社 ＫＳ−１０）、充填剤にはフュームドシリカ（株式会社トクヤマ ＱＳ−０９、ＭＴ−１０）、ラウリン酸ナトリウム（関東化学株式会社、試薬１級）を用いた。また、液状疎水性物質には、パイン油（三栄化工株式会社）を用いた。実施例１〜７の成分と配合比は表１（１）に示す。

（混合）
予め乳鉢で粉砕した硫酸第一鉄七水和物をホモジナイザーに移し、これに結合剤、または更に充填剤を入れて混合した。結合剤が複数種の場合は、１種類を添加ごとに所定時間混合して順次加えた。
（混練合）
前記混合物に液状疎水性物質を入れて、所定時間混練合した。なお、ホモジナイザーを使用したため、混練合物はいずれもドウ状態以上の硬さで不定形の塊（フレーク状）であった。
（成形）
前記混練合物を取り出し、約５ｇを用いて、ハンドプレス型錠剤成形器によりシリンダー圧３０ＭＰａで圧縮成形し、直径２０ｍｍ、高さ１１ｍｍの円柱状のタブレット、すなわち固形リン除去剤を得た。

（比較例１）
硫酸第一鉄七水和物（実施例と同じ）と結合剤のデキストリン（実施例と同じ）とからなるタブレットを比較例１とし、その配合比を表１（１）に示す。
（混合）
予め乳鉢で粉砕した硫酸第一鉄七水和物をホモジナイザーに移し、これにデキストリンを加えて混合した。
（成形）
この混合粉体５ｇをハンドプレス型錠剤成形器によりシリンダー圧４０ＭＰａで圧縮成形し、直径２０ｍｍ、高さ１１ｍｍの円柱状のタブレットを得た。

（溶解性試験）
徐放性評価として溶解試験を実施した。幅２３ｍｍ、長さ６０ｍｍの塩化ビニル製トレイに、上記実施例１〜７及び比較例１で作製したタブレットをそれぞれの試験ごとに置き、トレイの上流側から水道水１０ｍｌ／ｍｉｎを定量ポンプにより１０分間連続供給した。このとき、タブレットの下端部から２ｍｍ程度の高さまでが水道水と接触した。タブレットと接触した後、トレイから流れ出る流出水全量を容器で受けた。そして、流出水中に溶解した鉄イオン濃度を測定し、タブレット中の鉄分の含有率からタブレットの溶解量を算出した。タブレットの溶解試験結果を表１（２）に示す。なお、鉄イオン濃度の測定には、デジタル簡易水質計（株式会社共立理化学研究所、Λ−８０００型）を用いた。

表１から、タブレットの溶解速度比（ＶＳ比較例１比）を見ると、比較例１に対し、実施例１〜７はそれぞれ１／１０以下の値を示している。すなわち、硫酸第一鉄七水和物と結合剤と液状疎水性物質とからなる固形リン除去剤は、顕著な徐放性を有している。

（実施例８〜１１）
図１に示した製造方法に従って固形リン除去剤を製造した。アルミニウム塩には硫酸アルミニウムカリウム１２水和物（以降、カリミョウバンと略す）（関東化学株式会社、試薬１級）を用いた。結合剤には、エチルセルロース（日新化成株式会社 エトセルＳＴＤ−４）、液状疎水性物質には、パイン油（三栄化工株式会社）を用いた。実施例８〜１１の成分と配合比は表２（１）に示す。

（混合）
予め乳鉢で粉砕したカリミョウバンをホモジナイザーに移し、これにエチルセルロースを入れて混合した。
（混練合）
前記混合物を乳鉢に移し、これにパイン油を入れて、所定時間混練合した。なお、混練合物は湿り気のある粉粒状であった。
（成形）
前記混練合物のそれぞれの５ｇを用いて、ハンドプレス型錠剤成形器によりシリンダー圧２５ＭＰａで圧縮成形し、直径２０ｍｍ、高さ１１ｍｍの円柱状のタブレット、すなわち固形リン除去剤を得た。

（比較例２〜４）
カリミョウバンとエチルセルロース、カリミョウバンとパイン油、カリミョウバンのみとからなるタブレットを比較例２、３、４とし、その配合比を表２（１）に示す。

（混合）
カリミョウバンとエチルセルロースの場合は、予め乳鉢で粉砕したカリミョウバンをホモジナイザーに移し、これにエチルセルロースを入れて混合した。なお、混合物は粉状であった。
（混練合）
カリミョウバンとパイン油の場合は、乳鉢へ先にカリミョウバンを入れ粉砕した後、これにパイン油を入れて、所定時間混練合した。なお、混練合物は湿り気のある粉粒状であった。
（成形）
前記混合物、混練合物及び粉砕したカリミョウバンのそれぞれ約５ｇを用いて、ハンドプレス型錠剤成形器によりシリンダー圧２５ＭＰａで圧縮成形し、直径２０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状のタブレット、すなわち固形リン除去剤を得た。

（溶解性試験）
徐放性評価として溶解試験を実施した。試験装置には前記したものを用いた。トレイの上流側からは、水道水１０ｍｌ／ｍｉｎを定量ポンプにより１５分間連続供給した。このとき、タブレットの下端部から１ｍｍ程度の高さまでが水道水と接触した。タブレットと接触した後、トレイから流れ出る流出水全量を容器で受けた。そして、流出水中に溶解した硫酸イオン濃度を測定し、タブレット中の硫酸分の含有率からタブレットの溶解量を算出した。タブレットの溶解試験結果を表２（２）に示す。なお、硫酸イオン濃度の測定には、デジタル簡易水質計（株式会社共立理化学研究所、Λ−８０００型）を用いた。

表２から、タブレットの溶解速度比（ＶＳ比較例４比）を見ると、比較例４に対し、実施例８〜１１はそれぞれ約１／４以下の値を示している。すなわち、カリミョウバンと結合剤と液状疎水性物質とからなる固形リン除去剤は、顕著な徐放性を有している。

本発明の鉄塩又はアルミニウム塩と、結合剤と、液状疎水性物質とからなる固形リン除去剤の製造方法を示す一例の工程図。 本発明の固形リン除去剤溶解装置の一例であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。 本発明の別の固形リン除去剤溶解装置を示す一例であり、その断面図。 本発明の別の固形リン除去剤溶解装置を示す一例であり、（ａ）は固形リン除去剤を連続的に水中へ浸漬させる場合の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。 本発明の別の固形リン除去剤溶解装置を示す一例であり、（ａ）は固形リン除去剤を間欠的に水中へ浸漬させる場合の概略断面図、（ｂ）は固形リン除去剤を露出させる場合の概略断面図。 本発明の固形リン除去剤に水を連続的に散水する固形リン除去剤溶解装置を備える排水浄化槽を示す一例であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視面の概略断面図。 本発明の固形リン除去剤を水中へ連続的に浸漬させる固形リン除去剤溶解装置を備える排水浄化槽を示す一例であり、その概略断面図。

符号の説明

１：固形リン除去剤溶解装置、２：固形リン除去剤、３：支持部材、４：収納容器、５：散水部材、６：集水部、７：給水部、８：排水部、１０：遮蔽版、１１：サイフォン管、１５：排水浄化槽、１６：第一の嫌気処理槽、１７：第ニの嫌気処理槽、１８：好気処理槽、１９：沈殿槽、２０：消毒槽、２１：循環水路、２２：返送ポンプ、２４：ブロワ、２５：流入バッフル、２６：流入口、２７：移流管、２８：濾床、２９：濾床、３０：移流管、３１：移送ポンプ、３２：流量調整部、３３：散気管、３４：開口部、３５：放流口、３６：マンホールカバー。

Claims (13)

1. 鉄塩又はアルミニウム塩と、結合剤と、液状疎水性物質とを含む、固形リン除去剤。
2. 請求項１において、結合剤が、天然物由来の高分子物質若しくは誘導物質、又は、水溶性合成高分子物質である、固形リン除去剤。
3. 請求項１又は２において、液状疎水性物質が、天然物由来の油脂類である、固形リン除去剤。
4. 次ぎの（ａ）乃至（ｃ）の製造工程を経て製造される固形リン除去剤の製造方法。
   （ａ）鉄塩又はアルミニウム塩と、結合剤とを混合する工程。
   （ｂ）（ａ）にて得た混合物と液状疎水性物質とを混練合する工程。
   （ｃ）（ｂ）にて得た混練合物を所定形状に成形する工程。
5. 固形リン除去剤の水への溶解方法であって、前記固形リン除去剤に水を連続的又は間欠的に散水して溶解する、固形リン除去剤の水への溶解方法。
6. 請求項１乃至３の何れかに記載される固形リン除去剤が、水を連続的又は間欠的に散水されて溶解する、固形リン除去剤の水への溶解方法。
7. 固形リン除去剤と、この固形リン除去剤を支える支持部材と、この支持部材を係合させる収納容器と、上記固形リン除去剤に水を撒く散水部材とを備え、上記支持部材が、固形リン除去剤を水没させない高さに配置され、上記散水部材が、連続的又は間欠的に固形リン除去剤に対し散水する固形リン除去剤溶解装置。
8. 請求項１乃至３の何れかに記載される固形リン除去剤と、この固形リン除去剤を支える支持部材と、この支持部材を係合させる収納容器と、上記固形リン除去剤に水を撒く散水部材とを備え、上記支持部材が、固形リン除去剤を水没させない高さに配置され、上記散水部材が、連続的又は間欠的に固形リン除去剤に対し散水する固形リン除去剤溶解装置。
9. 固形リン除去剤の水への溶解方法であって、前記固形リン除去剤を水中へ連続的又は間欠的に浸漬させて溶解する、固形リン除去剤の水への溶解方法。
10. 請求項１乃至３の何れかに記載される固形リン除去剤が、水中へ連続的又は間欠的に浸漬され溶解させられる固形リン除去剤の水への溶解方法。
11. 固形リン除去剤と、この固形リン除去剤を収納する収納容器と、この収納容器へ水を供給する給水部と、上記収納容器より水を排出する排水部とを備え、上記給水部及び排水部とが、固形リン除去剤を連続的又は間欠的に水中へと浸漬させる給排水機構を有した固形リン除去剤溶解装置。
12. 請求項１乃至３の何れかに記載される固形リン除去剤と、この固形リン除去剤を収納する収納容器と、この収納容器へ水を供給する給水部と、上記収納容器より水を排出する排水部とを備え、上記給水部及び排水部とが、固形リン除去剤を連続的又は間欠的に水中へと浸漬させる給排水機構を有した固形リン除去剤溶解装置。
13. 請求項７、８、１１、１２の何れかに記載の固形リン除去剤溶解装置を備えた排水浄化槽。

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