JP2011062680A

JP2011062680A - 液体浄化装置

Info

Publication number: JP2011062680A
Application number: JP2009237738A
Authority: JP
Inventors: Taizo Yamamoto; 泰三山本; Sadao Matsui; 貞雄松井; Yoshihiro Matsui; 吉宏松井; Kimihiko Okanoe; 公彦岡上
Original assignee: ACTES CO Ltd; OSAKA SANITARY KINZOKU KOGYO KYODO KUMIAI
Current assignee: ACTES CO Ltd; OSAKA SANITARY KINZOKU KOGYO KYODO KUMIAI
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-03-31

Abstract

【課題】廃水中に含まれるリンを除去する液体浄化装置を提供する。
【解決手段】被浄化液２中のリン濃度と同等以上の鉄イオン３を添加して、リンと鉄イオンとを結合させてフロックを形成させ、このフロックが形成された被浄化液２ａを、マグネシュウムの水酸化物からなる粉末状体もしくは顆粒状体あるいはペレット状体の吸着剤１８，２８の相互間隙中に通過させることにより、フロックを凝集させて約３００倍の大きな塊にし、フロック自体の大きさの、約１００倍の目の粗さのフイルタ２１，３１で捕捉させるようにしたものであり、添加する鉄イオン３の濃度を、リンの含有濃度とほぼ同等の、非常に少ない量の添加に留めることが出来、反応時間も瞬時に対応することが出来るため、装置も非常に小型で、廉価に製作でき、ランニングコストも大幅に安くなる。
【選択図】図１４

Description

この発明は、例えば、飲料水工場等の廃水中に含まれるリンを除去する液体浄化装置に関する。

例えば、飲料水工場等において使用される、例えば、洗剤中にリンが混入しており、このリンが工場廃水中に混入し、その除去が問題となっている。
現在、廃水中のリンを除去する装置としては、ポリ塩化アルミニウムを凝集剤として用いた凝集沈殿法が主流である。この他として、バクテリアを用いた嫌気好気法、鉄電極を用いた鉄電解処理法がある。

凝集剤を用いた凝集沈殿法は、リンを抱き込み凝集沈殿させるために多量の凝集剤を必要とし、かつ、凝集沈殿した多量の沈殿物を処理する必要があった。さらに、凝集沈殿させるために長時間を要するため、大面積の凝集沈殿槽を必要とする課題が有った。また、鉄を凝集剤として用いる試みもなされたが、余り効果が認められず、現在は、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムが用いられている。
また、バクテリアを用いた嫌気好気法にあっては、バクテリアがリンを吸収するに長時間を要するため、装置が膨大なものとなる課題があった。
さらに、鉄電極を用いた鉄電解処理法にあっては、処理能力が低く、大流量処理が出来ない課題があった。

本発明は、被浄化液中のリン濃度と同等以上の鉄イオンを添加して、リンと鉄イオンとを結合させてフロックを形成させ、このフロックが形成された被浄化液を、マグネシュウムの水酸化物からなる粉末状体もしくは顆粒状体あるいはペレット状体の吸着剤の相互間隙中に通過させることにより、吸着剤の電荷０ポイントにより＋電位となった吸着剤の表面にフロックを吸引して、フロックの相互間距離をお互いに引力が作用する距離以下にすることにより、フロックを凝集させて約３００倍の大きな塊にした後、フロック自体の大きさの、約１００倍の目の粗さのフイルタで捕捉させるか、または、沈殿槽で沈殿除去するようにしたものであり、添加する鉄イオン濃度を、リンの含有濃度とほぼ同等の、非常に少ない量の添加に留めることが出来、反応時間も瞬時に対応することが出来るため、装置も非常に小型で、廉価に製作でき、ランニングコストも大幅に安くなる。

図１から図１３は、この発明の説明図である。
図１において、容器１内に、図２の写真に示すリン：３ｐｐｍ未満を含有する被浄化液２を１０ｌ入れる。
続いて、図３において、容器１内の被浄化液２に、例えば、硫酸第二鉄である鉄イオン３を１０ｐｐｍ添加して、リンと鉄イオンとを結合させてフロックを形成させ、図４の写真に示す如く、極薄い茶褐色に着色した状態の被浄化液２ａとする。
鉄イオン３の添加量は非常に少ないため、図４の写真から明らかなように、被浄化液２ａは極薄い茶褐色に着色した状態であり、従来の凝集沈殿法の如く、凝集剤を多量に投入して、リンを凝集剤と共に凝集沈殿させる必要はない。
図５は、被浄化液２ａを浄化するフローを示す図で、容器１内に入れられた被浄化液２ａを、リキッドコンサンド社製のＳＡフイルタ：Ｋ１５０Ｎ２５型で浄化する状態を示し、図６は、そのテスト状況を示す写真である。
図５，図６において、容器１内の被浄化液２ａを、ポンプ４で流量：１０ｌ／ｍｉｎでＳＡフイルタ５に送り込み循環濾過する。
ＳＡフイルタ５は、容器６と、容器６内にセットされた吸着剤カセット７とからなり、吸着剤カセット７は、中心軸にセットされた円筒状の１μｍの糸巻状のフイルタ８と、最外周に設けられた２００μｍの濾紙９と、フイルタ８と濾紙９との間に充填された水酸化マグネシュウムを主成分とする吸着剤１０とで構成されている。
即ち、容器１内の被浄化液２ａをポンプ４で吸着剤１０に送り込み、吸着剤１０の相互間隙とフイルタ８と介して循環濾過する。

次に、吸着剤１０の凝集作用を、図７，図８を用いて説明する。
図７は、水酸化マグネシュウムの電荷０ポイント特性を示す図で、横軸にｐＨ値を、縦軸に濃度Ｄを取っている。被浄化液２ａのｐＨ値が吸着剤１０の電荷０ポイントより低いｐＨ領域の場合、吸着剤１０から負に帯電する水酸基ＯＨ⁻が被浄化液２ａ中に溶解し、吸着剤１０の表面が正に帯電する性状を利用する。

即ち、吸着剤１０が水酸化マグネシュウムの場合、その電荷０ポイントはｐＨ１２で、ｐＨ領域がｐＨ６〜ｐＨ１２の被浄化液２ａ中にあっては、水酸化マグネシュウムから水酸基ＯＨ⁻が被浄化液２ａ中へ溶解して、水酸化マグネシュウムの表面は正に帯電する。
一方、被浄化液２ａ中のリンと鉄イオンとが結合して形成されたフロックは、ｐＨ６〜ｐＨ１２の領域の水溶液中にあっては負に帯電する。
例えば、被浄化液２中の微粒子が鉄粉の場合、被浄化液２中では鉄粉は酸化鉄となり、その電荷０ポイントはｐＨ４で、ｐＨ６〜ｐＨ１２の被浄化液２中では負に帯電する。

図８は、粒子間距離とポテンシャルエネルギーの特性曲線で、横軸に微粒子Ａ，Ｂ間の距離Ｌを、縦軸に反発力Ｐ_１と、吸引力Ｐ_２とを取っている。
図７において、負に帯電しているフロックは、正に帯電している吸着剤１０の表面に吸引されて、フロックＡ，Ｂの相互間距離Ｌが、図８における、互いに吸引力Ｐ_２が働く距離Ｌ_１まで狭くなり、互いに凝集して大きな塊となる。
即ち、図５において、吸着剤８の相互間隙を被浄化液２ａが通過すると、被浄化液２ａ中のフロックは互いに凝集して、約３００倍の大きな塊となる。この大きな塊となったフロックは、目の粗い、例えば、メーカー公称１μｍのフイルタ８で捕捉される。
現時点で知られているあらゆる物質の電荷０ポイントは、水酸化マグネシュウムが一番高い。このため、ｐＨ６〜ｐＨ１２の領域の水溶液中にあっては殆どの物質が凝集する。

図５，図６において、ポンプ４は、流量：１０ｌ／ｍｉｎであり、容器１内の被浄化液２は１分間で、１パス濾過されることになる。
図９は、被浄化液２ａを１パス：濾過時間１分間、濾過した被浄化液２ａを示す写真、図１０は、被浄化液２ａを２パス：濾過時間２分間、濾過した被浄化液２ａを示す写真、図１１は、被浄化液２ａを３パス：濾過時間３分間、濾過した被浄化液２ａを示す写真、図１２は、被浄化液２ａを５パス：濾過時間５分間、濾過した被浄化液２ａを示す写真である。
図１３は、図２の写真に示す被浄化液２と、図１０の写真に示す２パス濾過した被浄化液２ａとの、リンの含有濃度を簡易分析している状況を示す写真である。
表１に、それぞれのリンの含有濃度の分析データーを示す。
なお、簡易分析器としては、共立化学研究所製、デジタルパックテスト・マッチ：ＤＰＭ−ＭＴ型を使用した。

また、表２に、モリブデン青吸光光度測定法による正式な分析データーを示す。
表１及び表２から明らかな如く、リンの含有濃度は、所望の値まで十分低減している。

次に、この発明の一実施例を図１４に示す。
図１４において、例えば、図２の写真に示すリンを含有する被浄化液２と、例えば、硫酸第二鉄である鉄イオン３とを、容器１１内に投入して撹拌し、図４の写真に示すように、リンと鉄イオンとを結合させてフロックを形成させる。なお、鉄イオン３の投入量は、リンの含有量と同等以上であればよい。
フロックが形成された被浄化液２ａは、浄化槽１２の第一槽に注ぎ込まれ、第一槽内の被浄化液２ａは、ポンプ１３によって、ＳＡフイルタ１４と後処理フイルタ１９とを介して第二槽内に送り込まれ、一次濾過されて後、第三槽にオーバーフローで流入する。

ＳＡフイルタ１４は、吸着剤カセット１５を備えており、吸着剤カセット１５は、中心軸にセットされた１００μｍの糸巻状のフイルタ１６と、最外周に設けられた２００μｍの濾紙１７と、フイルタ１６と濾紙１７との間に充填された水酸化マグネシュウムを主成分とする体積比５０％の吸着剤、並びに、この吸着剤の相互間隙を広げる役目をする体積比５０％の珪藻土を焼き固めたスペーサーとからなる吸着剤１８とか構成されている。後処理フイルタ１９は、容器２０と、容器２０内にセットされた１μｍの糸巻状のフイルタ２１からなっている。レベルスイッチ２２は、第一槽の液面によりポンプ１３の運転を制御するものである。

第一槽内の被浄化液２ａは、ポンプ１３によってＳＡフイルタ１４内に送り込まれ、濾紙１７を介して吸着剤１８の相互間隙を通過する。
吸着剤１６は、水酸化マグネシュウムを主成分とする吸着剤５０％を備えており、被浄化液２ａがその相互間隙を通過すると、被浄化液２ａ中のリンと鉄イオンとの結合で形成されたフロックは、吸着剤１８の＋電位の表面に吸引されて、互いに引力が働く距離まで近づき、凝集して約３００倍の大きな塊になる。この大きな塊は中心軸にセットされた１００μｍのフイルタ１６を通過して、後段に設けられた後処理フイルタ１９にセットされた１μｍのフイルタ２１で捕捉除去され、一次濾過された一次濾過液は第二槽に送り込まれ、オーバーフローで第三槽に流入する。
なお、吸着剤１８を構成するスペーサーは、水酸化マグネシュウムを主成分とする吸着剤の相互間隙での目詰まりを防止するためのものである。また、中心軸にセットされた１００μｍのフイルタ１６は、吸着剤カセット１５の強度補強のために設けてある。

第三槽内に流入した一次濾過液は、ポンプ２３によって、ＳＡフイルタ２４と後処理フイルタ２９とを介して、第四槽内に送り込まれ、精密濾過されて後、第五槽にオーバーフローで流入し、さらに、浄化槽１１外に流出する。

ＳＡフイルタ２４は、吸着剤カセット２５を備えており、吸着剤カセット２５は、中心軸にセットされた１００μｍの糸巻状のフイルタ２６と、最外周に設けられた２００μｍの濾紙２７と、フイルタ２６と濾紙２７との間に充填された水酸化マグネシュウムを主成分とする体積比１００％の吸着剤２８とか構成されている。後処理フイルタ２９は、容器３０と、容器３０内にセットされた１μｍの糸巻状のフイルタ３１からなっている。レベルスイッチ３２は、第三槽の液面によりポンプ２３の運転を制御するものである。

即ち、第三槽内の一次濾過液は、ポンプ２３によってＳＡフイルタ２４内に送り込まれ、濾紙２７を介して吸着剤２８の相互間隙を通過する。
吸着剤２８は、水酸化マグネシュウムを主成分とする吸着剤１００％を備えており、一次濾過液がその相互間隙を通過すると、一次濾過液中に残存しているフロックは、再度凝集して約３００倍の大きな塊になる。この大きな塊は、中心軸にセットされた１００μｍのフイルタ２６を通過して、後段に設けられた後処理フイルタ２９の１μｍのフイルタ３１で捕捉除去され精密濾過されて第四槽に送り込まれ、オーバーフローで第五槽に流入して後、浄化槽１２外に流出する。
なお、中心軸にセットされたフイルタ２６は、吸着剤カセット２５の強度補強のためのものである。

なお、上記実施例では、廃水２中のリン含有濃度が最大１０ｐｐｍ程度とのことであったため、鉄イオンの投入量を１０ｐｐｍとした。しかしながら、実際には、廃水２中のリン含有濃度は３ｐｐｍ未満であり、鉄イオンの投入量は最小量に比較して若干多くなった。
実際には、リン含有濃度とほぼ同等の３ｐｐｍの鉄イオンの投入でよい。
即ち、リン含有濃度と同等以上の鉄イオンの投入であればよく、既存の凝集剤の如く、鉄イオンの多量の投入により鉄イオン自体が凝集沈殿しない程度の投入量であれば良い。
なお、鉄イオンの投入量は、リン含有濃度と同等〜５倍が最適であり、極薄く着色する程度が目安となる。
このため、従来の如く多量の凝集剤を投入して、リンを凝集剤に抱き込み、凝集剤と共に沈殿させる必要がなく、極僅かに薄く茶褐色に着色する程度の鉄イオンの投入でリンを除去することが出来る。

また、上記実施例では、ＳＡフイルタ１４と、ＳＡフイルタ２４と二段に分けて設けている。
これは被浄化液２のリン含有濃度が、例えば、１００ｐｐｍと高く、かつ、処理流量が、例えば、流量：１０トン／ｍｉｎの如く大量の場合、吸着剤１８を水酸化マグネシュウムを主成分とする体積比１００％とすると、水酸化マグネシュウムの相互間隙は３０μｍ程度のため、相互間隙が直ぐに目詰まりを起こし、ランニングコストの面で使用できなくなる。
このため、ＳＡフイルタ１４の吸着剤１８として、水酸化マグネシュウムを主成分とする体積比５０％の吸着剤、並びに、この吸着剤の相互間隙を広げる役目をする体積比５０％の珪藻土を焼き固めたスペーサーとで構成することにより、水酸化マグネシュウムを主成分とする吸着剤の相互間隙を広げ、目詰まりを軽減して、ランニングコストの低減を図っている。

また、上記実施例では、吸着剤カセット１５，２５の中心軸にセットするフイルタ１６，２６を、それぞれ１００μｍとして、後段に設けられた１μｍのフイルタ２１，３１で大きな塊になったフロックを捕捉するようにしているが、これはランニングコスト低減のためである。
即ち、フイルタ１６，２６を、それぞれ１μｍとして、大きな塊となったフロックを捕捉するようにすると、価格の高い吸着剤カセット１５，２５事態の目詰まりが速くなり、ランニングコストが高くなる。
このため、吸着剤カセット１５，２５のフイルタ１６，２６を、それぞれ１００μｍとして、吸着剤カセット１５，２５自体は凝集効果のみの作用とし、ランニングコストの安い１μｍのフイルタ２１，３１で大きな塊になったフロックを捕捉するようにしている。

なお、上記実施例では、捕捉手段として後処理フイルタ１９，２９を用いたが、後処理フイルタの代わりに凝集沈殿槽を用いても良い。

本発明は、被浄化液中のリン濃度と同等以上の鉄イオンを添加して、リンと鉄イオンとを結合させてフロックを形成させ、このフロックが形成された被浄化液を、マグネシュウムの水酸化物からなる粉末状体もしくは顆粒状体あるいはペレット状体の吸着剤の相互間隙中を通過させることにより、フロックを凝集させて約３００倍の大きな塊にした後、目の粗いフイルタで捕捉するか、または、凝集沈殿槽で沈殿させるようにしているため、添加する鉄イオン濃度を、リンの含有濃度とほぼ同等の、非常に少ない量の添加に留めることが出来、反応時間も瞬時に対応することが出来るため、装置も非常に小型で、廉価に製作でき、ランニングコストも大幅に安くなる。

容器内に被浄化液を入れた状態を示す図。図１における被浄化液を示す写真。容器内の被浄化液に、鉄イオンを添加する状態を示す図。図３における被浄化液を示す写真。被浄化液２ａを浄化するフローを示す図。図５のフローを示す写真。水酸化マグネシュウムの電荷０ポイント特性を示す図。粒子間距離とポテンシャルエネルギーの特性曲線。被浄化液を１パス濾過した被浄化液を示す写真。被浄化液を２パス濾過した被浄化液を示す写真。被浄化液を３パス濾過した被浄化液を示す写真。被浄化液を５パス濾過した被浄化液を示す写真。図２の写真に示す被浄化液と、図１０の写真に示す被浄化液との、リンの含有濃度の簡易分析している状況を示す写真。この発明の一実施例を示すフロー。

１，１１：容器
２，２ａ：被浄化液
３：鉄イオン
１２：浄化槽
１８，２８：吸着剤
２１，３１：フイルタ

Claims

リンを含有する被浄化液に、リンの含有濃度と同等以上の鉄イオンを添加し、リンと鉄イオンとを結合させてフロックを形成させる第一の工程と、
前記フロックが形成された被浄化液を、マグネシュウムの水酸化物からなる粉末状体もしくは顆粒状体あるいはペレット状体の吸着剤の相互間隙中に通過させて、前記フロックを凝集させ捕捉することを特徴とする液体浄化装置。