JP3521199B2 - 廃水中に含まれるリン酸の除去方法 - Google Patents
廃水中に含まれるリン酸の除去方法Info
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Description
廃水、産業廃水等からリン酸を除去する方法に関するも
のである。さらに、詳しくは、この出願の発明は、生活
廃水をはじめ、食品工業、農業生産現場等で排出される
各種廃水からのリン酸除去に関するものである。
3mg/L程度であるが、この生活廃水中のリン酸を除
去することは、食品工業、農業生産現場等の廃水からリ
ン酸を除去することの必要性とともに、河川・湖沼の富
栄養化防止において重要な課題となっている。
酸の除去についての検討が進められてきている。そし
て、カルシウムを過剰に含む溶液中にリン酸を反応させ
リン酸の除去を行う方法が提案されている。しかしなが
ら、この従来の方法はリン酸を含有する廃液にポンプ等
でカルシウム溶液を添加するものであることから、生活
排水路では容易にカルシウムを添加できないという問題
があった。
者は、上記のとおりの従来技術の課題を解決し、カルシ
ウムの廃水への添加を容易にするために、カルシウムを
包括した担体によりカルシウムを徐々に放散させ排水路
中の廃水に添加する方法を創案した。
をアニオン性基を持つ高分子固体に包括固定した包括固
定担体を廃水と接触させ、包括固定担体からカルシウム
を放散させて廃水中のリン酸との反応によりカルシウム
アパタイトを生成させることを特徴とする廃水中に含ま
れるリン酸の除去方法を提供する。
びマグネタイトをアニオン性基を持つ高分子固体に包括
固定した包括固定担体を廃水と接触させ、包括固定担体
からカルシウムを放散させて廃水中のリン酸との反応に
よりカルシウムアパタイトを生成させることを特徴とす
る廃水中に含まれるリン酸の除去方法を提供する。
有高分子固体を機械的に揺動させてカルシウムの表面付
着と拡散を制御する方法をはじめ、カルシウムおよびマ
グネタイト含有高分子固体を機械的または電磁気的に揺
動させてカルシウムの表面付着と拡散を制御する方法、
流水中で生成したカルシウムアタパイトを回収する方
法、生成したカルシウムアパタイトを回収する方法も提
供する。
子固体にカルシウムが支持されていることを特徴とする
廃水中のリン酸除去用の包括固定担体を、第8には、高
分子固体にマグネタイトが含まれている包括固定担体を
提供する。
の特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につ
いて説明する。
酸を除去するために、高分子固体にカルシウムが支持さ
れている包括固定担体を用いる。この場合の高分子固体
は、より好ましくはマグネタイトを含有することがで
き、かつ、カルシウムの支持性に良好なものであれば各
種のものであってよく、たとえば水酸基やカルボキシル
基等のアニオン性基を持つ高分子やその他各種のものが
使用される。たとえば、より適当なものとしてポリビニ
ルアルコール(PVA)、その部分エステル化体、ポリ
アクリル酸、その部分エステル化体、でんぷん粉、その
部分アセチル化体、その他多糖類等の各種のものであっ
てよい。
は、前記高分子を磁性を帯びたものとし、廃水処理槽、
あるいは廃水処理域の外部に配置した磁場形成手段(た
とえば電磁石や永久磁石)により発生させた磁界により
前記担体を移置可変、あるいは揺動可能とするために前
記高分子に含有される。これらのマグネタイトは、磁場
が存在しない場合には相互に密着することのない超常磁
性体の粉末等であってよい。たとえば鉄等の金属の酸化
物の粉末等である。
ついては、支持したカルシウムが固定化担体の表面にお
いて、もしくは液中に放散された状態で廃水中のリン酸
と反応してリン酸カルシウム、すなわちカルシウムアパ
タイトを生成し、このものが結晶として分離回収される
ようにすることが一つの態様として示される。
たままの状態ではカルシウムの拡散が阻害される可能性
があるため、たとえば、図1のように、固定化担体
(1)を孔径の大きい網(2)などで包み込み、これを
処理槽(3)中において、機械的に揺動させることによ
り、担体表面への結晶の付着を防ぐことができる。また
高分子固体の担体(1)にマグネタイトを含有させ、図
2のように、周囲の電磁石(4)により磁場を変化させ
て揺動させることで、同様に担体表面への結晶の付着を
防ぐことができる。
からも、これらの方法により担体を揺動させることで、
この放散速度を制御することが可能となる。得られたカ
ルシウムアパタイト結晶は肥料等として再利用できる
が、これを排水路から流出しないように、より簡単な手
法で回収することが望ましい。このための手段は各種の
ものが考慮される。たとえば図3のように、排水路
(5)終端部に沈殿槽(6)を設け、定期的に回収する
ことにより、カルシウムアパタイト結晶(7)を容易に
廃水から分離・回収することが可能となる。カルシウム
の固定化担体からの放散ないし拡散は、固定化担体の高
分子としてのPVA等の濃度、やカルシウム濃度、固定
化担体の厚み、揺動速度等によって制御することができ
る。担体表面で反応が起こった場合のカルシウム拡散へ
の阻害の防止は欠かせない。強制揺動により担体内部の
カルシウムを拡散させ、沈殿槽へ反応性生物であるカル
シウムアパタイトを集積し、これを定期的に回収するこ
とにより、定期的な収集操作によるリン酸カルシウムの
肥料としての再利用が可能となる。ここで、カルシウム
含有高分子担体はたとえば定期的に交換することにな
る。
が流れているところに揺動をさせやすい籠(8)等にカ
ルシウム含有高分子担体(1)を入れて浸漬させ、この
後段に沈殿槽を設け、籠(8)等を機械的もしくは電気
的に揺動できるようにしているが、このような例に限ら
れることはない。適切な処理条件の設定とともに、固定
化担体は固定床としてもよいし、流動床としてもよい。
の発明について説明する。
1に対して水酸化カルシウムまたは生石灰1(重量比)
を混練りし、5〜10mmの球状またはペレット状に押
出し成型機により製作し、これを10〜15%PVA溶
液中に落とし、薄い皮膜をかける。
度95%以上が適当である。10〜15重量%のPVA
溶液を作成し、これを用いる。水溶液中のPVA分子は
冷凍と解凍を繰り返すと、高分子構造中から水分子を放
出しその構造が強固になる性質を持っているため、この
性質を利用する。具体的には−20℃程度の低温で24
〜48時間凍結し、これを2〜3回繰り返すことによっ
てPVAのポリマー化を進め、物理的強度を高める。こ
の操作で得られるアセチル化デンプンのアセチル化置換
度とPVAポリマーの多孔性ゲルの大きさが、カルシウ
ムイオンの放出速度を制御する。
ンと結びついて高分子を形成し不溶化する性質があるた
め、この性質を高分子固体の表面の被覆に用いることが
できる。具体的には上述の高分子固体をアルギン酸0.
5〜5重量%溶液に落とし、または高分子固体の表面に
アルギン酸0.5〜5重量%溶液を吹きかけ、これを塩
化カルシウム飽和溶液に落とす。これにより生成された
アルギン酸カルシウムは水に不溶となり、この上に上述
の10〜15%のPVA溶液によって被覆を作り、−2
0℃程度の低温で凍結を2〜3回繰り返して作成する。
3.0gのマグネタイトを凍結等によりポリマー化する
前のPVA溶液50〜100mLにあらかじめ混合し、
これを使用することが望ましい。 (実施例2) 実施例1のようにカルシウムを担持させて包括固定化担
体とした。このものを用いて、初期リン酸濃度が3mg
/Lの液を処理した。
えない場合、図5は、この種晶を加えた場合の、処理時
間とリン酸濃度の変化との関係を示したものである。こ
の結果、リン酸濃度を0.1〜1mg/L程度とするこ
とができることが確認された。これによって、通常、生
活排水路ではリン酸濃度は数mg/L程度なので、80
%〜90%程度の除去率が期待できる。なおリン酸濃度
が数mg/Lよりも高濃度の場合でも最終濃度は0.5
mg/L程度となると考えられる。
を排水路中で選択的に除去する晶析操作において、
(1)カルシウムを高分子に包括固定することにより、
カルシウム添加を容易に行うことができる、(2)マグ
ネタイト含有高分子を電気的または機械的に揺動させる
ことにより、カルシウムの表面付着と拡散の制御を行え
る、(3)排水路終端部に設けた沈殿槽のカルシウムア
パタイト結晶を定期的に回収することにより、廃水から
分離・回収することが可能となり、リン酸カルシウムの
肥料としての再利用が容易となる、という優れた効果が
得られる。
である。
要図である。
である。
ある。
Claims (12)
- 【請求項1】 カルシウムを高分子固体に包括固定した
包括固定担体を廃水と接触させ、包括固定担体からカル
シウムを放散させて廃水中のリン酸との反応によりカル
シウムアパタイトを生成させるリン酸の除去方法であっ
て、アセチル化したデンプンに生石灰または水酸化カルシウ
ムを混練して成形し、次いでポリビニルアルコール皮膜
を被膜することによりカルシウムを高分子固体に包括固
定した包括固定担体を廃水と接触させることを特徴とす
る廃水中に含まれるリン酸の除去方法 。 - 【請求項2】 ポリビニルアルコール皮膜を被覆して冷
凍と解凍を繰り返してカルシウムを高分子固体に包括固
定した包括固定担体を廃水と接触させる請求項1の廃水
中に含まれるリン酸の除去方法。 - 【請求項3】 アルギン酸により高分子固体を被覆処理
している請求項1または2の廃水中に含まれるリン酸の
除去方法。 - 【請求項4】 カルシウムおよびマグネタイトを高分子
固体に包括固定した包括固定担体を廃水と接触させ、包
括固定担体からカルシウムを放散させて廃水中のリン酸
との反応によりカルシウムアパタイトを生成させるリン
酸の除去方法であって、 アセチル化したデンプンに生石灰または水酸化カルシウ
ムを混練して成形し、次いでマグネタイト含有のポリビ
ニルアルコール皮膜を被膜することによりカルシウムを
高分子固体に包括固定した包括固定担体を廃水と接触さ
せることを特徴とする廃水中に含まれるリン酸の除去方
法。 - 【請求項5】 ポリビニルアルコール皮膜を被覆して冷
凍と解凍を繰り返してカルシウムを高分子固体に包括固
定した包括固定担体を廃水と接触させる請求項4の廃水
中に含まれるリン酸の除去方法。 - 【請求項6】 アルギン酸により高分子固体を被覆処理
している請求項4または5の廃水中に含まれるリン酸の
除去方法。 - 【請求項7】 カルシウム含有高分子固体を機械的に揺
動させてカルシウムの表面付着と拡散を制御する請求項
1ないし3のいずれかの方法。 - 【請求項8】 カルシウムおよびマグネタイト含有高分
子固体を機械的または電磁気的に揺動させてカルシウム
の表面付着と拡散を制御する請求項4ないし6のいずれ
かの方法。 - 【請求項9】 流水中で生成したカルシウムアパタイト
を回収する請求項1ないし6のいずれかの方法。 - 【請求項10】 生成したカルシウムアパタイトを回収
する請求項7または8の方法。 - 【請求項11】 アセチル化したデンプンに生石灰また
は水酸カルシウムを混練して成形し、次いでポリビニル
アルコール皮膜を被膜することにより高分子固体にカル
シウムが支持されていることを特徴とする廃水中のリン
酸除去用の包括固定担体。 - 【請求項12】 高分子固体にマグネタイトが含まれて
いる請求項11の担体。
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