JP4536493B2

JP4536493B2 - Phosphorus removal method and regeneration method of phosphorus adsorbent

Info

Publication number: JP4536493B2
Application number: JP2004340965A
Authority: JP
Inventors: 伴治高島; 明彦赤田; 博宮岡
Original assignee: Dowa Holdings Co Ltd; Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: JP2006150172A

Description

本発明は、特に水中に含まれる低濃度のリンを好適に除去することのできるリン除去方法に関する。 The present invention particularly relates to a phosphorus removal method that can suitably remove low-concentration phosphorus contained in water.

近年、沼湖や河川等の富栄養化による自然環境の破壊が深刻な問題となってきている。富栄養化は、生活排水や工業排水が沼湖等に流入して、水中のリン濃度が高まることによって引き起こされることで知られている。このため、水中に含まれるリンを除去するための研究が盛んに行われるようになってきており、これまでにも種々のリン吸着材やリン除去方法が提案されている。 In recent years, destruction of the natural environment due to eutrophication of lakes and rivers has become a serious problem. Eutrophication is known to be caused by the increase of phosphorus concentration in the water due to the inflow of domestic wastewater and industrial wastewater into a marsh lake. For this reason, research for removing phosphorus contained in water has been actively conducted, and various phosphorus adsorbents and phosphorus removal methods have been proposed so far.

例えば、特許文献１には、アロフェンを主成分とする物質を形成してから、300〜600℃で焼成してなるリン除去材が記載されている（［請求項１］参照）。これにより、リン除去材をリン除去能力と強度とに優れたものとして、沼湖等の富栄養化をより好適に防止することができるようになるとされている（［発明の効果］参照）。 For example, Patent Document 1 describes a phosphorus removing material formed by forming a substance containing allophane as a main component and then baking at 300 to 600 ° C. (see [Claim 1]). Thereby, it is supposed that the eutrophication of a marsh lake etc. can be prevented more suitably by making the phosphorus removal material excellent in phosphorus removal ability and strength (see [Effects of the Invention]).

また、特許文献２には、リン吸着物質を内部に包括して表層部に硝化菌が固定化されたゲルを水に好気的条件で接触させることを特徴とするアンモニア及びリンの同時除去方法が記載されている（請求項１を参照）。これにより、除去処理にかかる時間の短縮やそれに用いる装置の簡素化を図ることができるとされている（発明の効果を参照）。特許文献２には、ｐＨが酸性側のときにリン吸着能力が最大となる物質（アロフェン等）をリン吸着物質として使用することや（請求項２、第２欄３９〜４２行目を参照）、ｐＨを6に中和したスラリーから前記ゲルを作製することについても記載されている（第４欄２９〜４３行目を参照）。 Patent Document 2 discloses a method for simultaneous removal of ammonia and phosphorus, characterized in that a phosphorus-adsorbing substance is contained inside and a gel having nitrifying bacteria immobilized on the surface layer is brought into contact with water under aerobic conditions. Is described (see claim 1). Thereby, it is said that the time required for the removal process can be shortened and the apparatus used therefor can be simplified (see the effect of the invention). In Patent Document 2, a substance (allophane or the like) having a maximum phosphorus adsorption capacity when the pH is on the acidic side is used as a phosphorus adsorption substance (see claim 2, second column 39th to 42nd line). The preparation of the gel from a slurry neutralized to pH 6 is also described (see column 4, lines 29-43).

特公平06−026663号公報Japanese Patent Publication No. 06-026663 特開平07−313970号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-313970

しかし、特許文献１のリン除去材は、変異荷電するアロフェンを主成分とする物質で形成されているために、被処理水のｐＨが高くなるとリン除去能力が著しく低下するおそれがあるものであった。より具体的には、特許文献１のリン除去材は、外液のｐＨが低い（酸性側である）とプラスに荷電するのに対して、外液のｐＨが高い（アルカリ性側である）とマイナスに荷電する性質を有するために、被処理水のｐＨが低いときには、マイナスに永久荷電しているリンを好適に吸着することができるものの、被処理水のｐＨが高いときには、リンとの間に斥力が作用してリンを吸着することができなくなるものであった。恒常的にアルカリ性を示す、あるいは天気のよい日の昼等に一時的にアルカリ性を示す沼湖や河川は珍しくなく、我が国にも数多く存在しているが、このようにｐＨが高い沼湖等では、特許文献１のリン除去材を使用しても所望の効果が得られないおそれがあった。 However, since the phosphorus removal material of Patent Document 1 is formed of a substance mainly composed of allophane that is mutated and charged, the phosphorus removal ability may be remarkably lowered when the pH of the water to be treated increases. It was. More specifically, the phosphorus removal material of Patent Document 1 is positively charged when the pH of the external liquid is low (acid side), whereas the pH of the external liquid is high (alkaline side). Since it has a property of being negatively charged, phosphorus that is negatively charged can be favorably adsorbed when the pH of the water to be treated is low. However, when the pH of the water to be treated is high, It was impossible to adsorb phosphorus due to repulsive force. Numerous lakes and rivers that are always alkaline or temporarily alkaline in the daytime when the weather is nice are not uncommon, and there are many in Japan. Even if the phosphorus removing material of Patent Document 1 is used, the desired effect may not be obtained.

これに対し、特許文献２の同時除去方法は、ｐＨを6に中和したスラリーで作製された前記ゲルをリン吸着材として使用するものであり、アロフェンの変異荷電を考慮したものではあったが、リン吸着材のリン吸着能力が低く、必ずしも沼湖や河川の富栄養化を防止することができるものではなかった。すなわち、特許文献２の同時除去方法では、被処理水中に1.3mg/Lの高濃度で含まれるリンを0.25mg/L程度にまで除去することはできるものの（［００１４］参照）、被処理水中に0.05mg/L前後（富栄養化の問題が生じている沼湖や河川における一般的なリンの濃度）の低濃度で含まれるリンをさらに0.02mg/L以下（富栄養化の原因となる藻が発生しない濃度）にまで除去するのは困難であった。また、特許文献２の同時除去方法では、リン吸着材として用いるゲルの強度に不安があった。 On the other hand, the simultaneous removal method of Patent Document 2 uses the gel prepared from the slurry neutralized to pH 6 as a phosphorus adsorbent, and has taken into account the variant charge of allophane. The phosphorus adsorption capacity of the phosphorus adsorbent was low, and it was not always possible to prevent eutrophication of marshes and rivers. That is, the simultaneous removal method of Patent Document 2 can remove phosphorus contained at a high concentration of 1.3 mg / L in the water to be treated up to about 0.25 mg / L (see [0014]). 0.02 mg / L or less (which causes eutrophication) at a low concentration of around 0.05 mg / L (general phosphorus concentration in swamp lakes and rivers where eutrophication problems occur) It was difficult to remove even a concentration that does not generate algae. Moreover, in the simultaneous removal method of patent document 2, there was anxiety about the intensity | strength of the gel used as a phosphorus adsorbent.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、変異荷電するアロフェン質の鉱物をリン吸着材として用いながら、被処理水のｐＨが高くてもリンを好適に除去することのできるリン除去方法を提供するものである。また、被処理水のリン濃度が低い場合であっても、さらに低濃度にまでリンを除去することができるリン除去方法を提供するものである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and phosphorus can be suitably removed even when the pH of water to be treated is high while using a mutant-charged allophane mineral as a phosphorus adsorbent. A method for removing phosphorus is provided. Moreover, even if it is a case where the phosphorus concentration of to-be-processed water is low, the phosphorus removal method which can remove phosphorus to a still lower concentration is provided.

上記課題は、黄鉄鉱を含む鉱物（パイライトとも呼ばれる）からなるｐＨ低下材を被処理水に接触させて該被処理水のｐＨを低下させる第一処理工程と、アロフェン質の鉱物からなるリン吸着材を前記被処理水に接触させて該被処理水中のリンを吸着する第二処理工程とを経て、前記被処理水中のリンを除去することを特徴とするリン除去方法を提供することによって解決される。これにより、被処理水のｐＨが高い場合であっても、該被処理水中のリンを好適に除去することが可能になる。また、アロフェン質の鉱物と被処理水とを広い面積で接触させることができるので、リン吸着材に優れたリン吸着能力を発揮させることも容易である。 The above-mentioned problems include a first treatment step in which a pH lowering material made of a mineral containing pyrite (also called pyrite) is brought into contact with the water to be treated to lower the pH of the water to be treated, and a phosphorus adsorbing material made of an allophane mineral It is solved by providing a phosphorus removal method characterized by removing phosphorus in the water to be treated through a second treatment step of contacting the water to be treated and adsorbing phosphorus in the water to be treated. The Thereby, even when the pH of the water to be treated is high, phosphorus in the water to be treated can be suitably removed. In addition, since the allophane mineral and the water to be treated can be brought into contact with each other over a wide area, it is easy to exhibit an excellent phosphorus adsorption capacity for the phosphorus adsorbent.

ｐＨ低下材は、黄鉄鉱を含む鉱物であれば特に限定されないが、蝋石であると好ましい。なかでも、等級の低い蝋石であるとより好ましく、未利用品の蝋石であるとさらに好ましい。蝋石は、主に白タイル等の原料として利用されるが、等級の低い蝋石は、黄鉄鉱の含有量が多く黒色斑点があるために、未利用品となるのが通常であるが、このような未利用品を資源として有効に利用することが可能になるためである。リン除去方法に用いられたｐＨ低下材のうち、黄鉄鉱が溶出して斑点が消滅しているものは、石材として再利用することもできる。ｐＨ低下材は、黄鉄鉱を含む鉱物を破砕して得られた粉末を無機バインダに混合して造形したものを用いてもよい。ｐＨ低下材は、加圧することによってその強度を高めることができる。 The pH lowering material is not particularly limited as long as it is a mineral containing pyrite. Among them, a low-grade wax is more preferable, and an unused wax is more preferable. Rouseki is mainly used as a raw material for white tiles, etc., but low-grade rouseki is usually unused because of its high pyrite content and black spots. This is because an unused item can be effectively used as a resource. Among the pH lowering materials used in the phosphorus removal method, those in which pyrite elutes and the spots disappear can be reused as stone materials. As the pH lowering material, a material formed by mixing powder obtained by crushing a mineral containing pyrite with an inorganic binder may be used. The strength of the pH lowering material can be increased by applying pressure.

リン吸着材は、アロフェン質の鉱物かなるものであれば特に限定されない。具体的には、赤玉土、鹿沼土、黒ぼく土等のアロフェン（シリカ及びアルミナを含む非晶質の粘土鉱物）を主成分とする鉱物や、石炭灰（フライアッシュ）等のアロフェン質の鉱物（シリカ及びアルミナを含む非晶質の鉱物であってアロフェンと似た性質（変異荷電）を示す鉱物）がリン吸着材として例示される。リン吸着材は、これらの鉱物の焼成物であると好ましい。これにより、リン吸着材の強度を高めることが可能になる。リン吸着材としてフライアッシュを用いる場合には、該フライアッシュを無機バインダに混合して造形したものを加圧することにより、その強度を高めることができる。リン吸着材に吸着されたリンは、例えば、苦土石灰からなる洗浄材で洗浄することによって容易に脱離させることができるために、本発明のリン除去方法に用いられたリン吸着材は、再びリン吸着材として再利用することができる。また、使用後の洗浄材は、リンを含んでいるために、リン酸肥料として有効に再利用することができる。 The phosphorus adsorbent is not particularly limited as long as it is made of an allophane mineral. Specifically, minerals mainly composed of allophane (amorphous clay minerals containing silica and alumina) such as red crust, kanuma soil, and black soil, and allophane minerals such as coal ash (fly ash). (A mineral that includes silica and alumina and exhibits properties similar to allophane (mutation charge)) is exemplified as the phosphorus adsorbent. The phosphorus adsorbent is preferably a fired product of these minerals. Thereby, the strength of the phosphorus adsorbent can be increased. In the case where fly ash is used as the phosphorus adsorbent, the strength can be increased by pressurizing what is shaped by mixing the fly ash with an inorganic binder. Since phosphorus adsorbed on the phosphorus adsorbent can be easily desorbed, for example, by washing with a cleaning material made of bituminous lime, the phosphorus adsorbent used in the phosphorus removal method of the present invention is It can be reused again as a phosphorus adsorbent. Moreover, since the cleaning material after use contains phosphorus, it can be effectively reused as a phosphate fertilizer.

リン吸着材が、300〜1000℃で0.5〜5.0時間焼成されたものであるとより好ましい。リン吸着材の焼成温度が300℃未満であったり、焼成時間が0.5時間未満であったりすると、リン吸着材のリン吸着能力や強度が低くなるおそれがあり、リン吸着材の焼成温度が1000℃を超えたり、焼成時間が5.0時間を超えたりしても、リン吸着材のリン吸着能力や強度に著しい向上は見受けられないためである。リン吸着材の焼成温度は、400℃以上であるとより好ましく、450℃以上であるとさらに好ましい。また、800℃以下であるとより好ましく、700℃以下であるとさらに好ましい。550℃以下であると最適である。一方、リン吸着材の焼成時間は、1時間以上であるとより好ましく、1.5時間以上であるとさらに好ましい。また、4時間以下であるとより好ましく、3時間以下であるとさらに好ましい。2時間以下であると最適である。 More preferably, the phosphorus adsorbent is fired at 300 to 1000 ° C. for 0.5 to 5.0 hours. If the firing temperature of the phosphorus adsorbent is less than 300 ° C or if the firing time is less than 0.5 hours, the phosphorus adsorption capacity and strength of the phosphorus adsorbent may be lowered, and the firing temperature of the phosphorus adsorbent is 1000 ° C. This is because no significant improvement is observed in the phosphorus adsorption capacity and strength of the phosphorous adsorbent even when the calcining time exceeds 5.0 hours or the firing time exceeds 5.0 hours. The firing temperature of the phosphorus adsorbent is more preferably 400 ° C. or higher, and further preferably 450 ° C. or higher. Moreover, it is more preferable in it being 800 degrees C or less, and it is still more preferable in it being 700 degrees C or less. It is optimal that the temperature is 550 ° C or lower. On the other hand, the firing time of the phosphorus adsorbent is more preferably 1 hour or longer, and further preferably 1.5 hours or longer. Further, it is more preferably 4 hours or less, and further preferably 3 hours or less. It is optimal if it is 2 hours or less.

以上のように、本発明によって、変異荷電するアロフェン質の鉱物をリン吸着材として用いながら、被処理水のｐＨが高くてもリンを好適に除去することのできるリン除去方法を提供することが可能になる。また、被処理水のリン濃度が低い場合であっても、さらに低濃度にまでリンを除去することができるリン除去方法を提供することも可能になる。さらに、ｐＨ低下材やリン吸着材の再利用が可能であり、自然環境に対して優しいリン除去方法を提供することも可能になる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a phosphorus removal method capable of suitably removing phosphorus even when the pH of water to be treated is high while using a mutant-charged allophane mineral as a phosphorus adsorbent. It becomes possible. In addition, even when the phosphorus concentration of the water to be treated is low, it is possible to provide a phosphorus removal method that can remove phosphorus even to a lower concentration. Furthermore, it is possible to reuse the pH lowering material and the phosphorus adsorbing material, and to provide a phosphorus removal method that is gentle to the natural environment.

本発明のリン除去方法の好適な実施態様を、図面を用いてより具体的に説明する。本発明のリン除去方法は、黄鉄鉱を含む鉱物からなるｐＨ低下材を被処理水に接触させて該被処理水のｐＨを低下させる第一処理工程と、アロフェン質の鉱物からなるリン吸着材を前記被処理水に接触させて該被処理水中のリンを吸着する第二処理工程とを経て、前記被処理水中のリンを除去するものであれば特に限定されないが、以下においては、自然流下式のリン除去方法（実施例１）と、浮島式のリン除去方法（実施例２）と、浄化水路式（実施例３）との3パターンについて説明する。 A preferred embodiment of the phosphorus removal method of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. The phosphorus removal method of the present invention includes a first treatment step of bringing a pH-lowering material made of a mineral containing pyrite into contact with water to be treated to lower the pH of the water to be treated, and a phosphorus adsorbing material made of an allophane mineral. It is not particularly limited as long as it removes phosphorus in the water to be treated through the second treatment step of contacting the water to be treated and adsorbing phosphorus in the water to be treated. Three patterns of a phosphorus removal method (Example 1), a floating island type phosphorus removal method (Example 2), and a purification channel type (Example 3) will be described.

［実施例１］図１は、実施例１（自然流下式）のリン除去方法を示した説明図である。本実施例のリン除去方法は、図１に示すように、河川10を流れる水を被処理水として処理槽20に引き込んで、該被処理水に含まれるリンを除去するものとなっている。河川10から処理槽20へ被処理水を導入する導入水路30には、スクリーン40を設けており、粒径の大きな石やゴミ等が処理槽20に入り込むのを防止している。本実施例のリン除去方法では、スクリーン40として金網を使用している。また、スクリーン40と処理槽20との間には、スクリーン40では流入を防止できなかった粒径の小さな砂やゴミ等を沈殿させるための沈殿槽50を設けている。被処理水は、導入水路30で砂利やゴミ等が取り除かれた後、処理槽20へ導入されてリンが除去される。処理槽20を通過してリン濃度が低下した被処理水は、送出水路31から再び河川10に返される。本実施例のリン除去方法は、河川等の流れのある水域で好適に実施することができる。 Example 1 FIG. 1 is an explanatory view showing a phosphorus removal method of Example 1 (natural flow type). As shown in FIG. 1, the phosphorus removal method of the present embodiment draws water flowing through the river 10 into the treatment tank 20 as treated water, and removes phosphorus contained in the treated water. A screen 40 is provided in the introduction water channel 30 for introducing the water to be treated from the river 10 to the treatment tank 20, so that stones and dust having a large particle diameter do not enter the treatment tank 20. In the phosphorus removal method of this embodiment, a wire mesh is used as the screen 40. Further, a sedimentation tank 50 is provided between the screen 40 and the treatment tank 20 for precipitating sand or dust having a small particle diameter that could not be prevented from flowing by the screen 40. To-be-treated water is removed from gravel and dust in the introduction water channel 30, and then introduced into the treatment tank 20 to remove phosphorus. The treated water whose phosphorus concentration has decreased after passing through the treatment tank 20 is returned to the river 10 from the delivery channel 31 again. The phosphorus removal method of the present embodiment can be preferably implemented in a water area with a flow such as a river.

［処理槽20−全体］処理槽20についてより詳しく説明する。処理槽20は、図１に示すように、上下3つの層21，22，23に区分されている。このうち、最下層21には、導入水路30の一端側が接続されており、最上層23の上側には、送出水路31の一端側が接続されている。このため、被処理水は、処理槽20の下部から導入されて処理槽20を下側から上側に移動し、処理槽20の上部から送出されるようになっている。層21と層22との間、及び層22と層23との間には、後述するｐＨ低下材60やリン吸着材61を支持するための荷台70が設けられている。荷台70は、ｐＨ低下材60やリン吸着材61を支持できる強度、及び通水性を有するものであれば特に限定されないが、本実施例のリン除去方法においては、パンチングメタルを使用している。 [Processing Tank 20-Overall] The processing tank 20 will be described in more detail. As shown in FIG. 1, the treatment tank 20 is divided into upper and lower three layers 21, 22, and 23. Among these, one end side of the introduction water channel 30 is connected to the lowermost layer 21, and one end side of the delivery water channel 31 is connected to the upper side of the uppermost layer 23. Therefore, the water to be treated is introduced from the lower part of the treatment tank 20, moves the treatment tank 20 from the lower side to the upper side, and is sent out from the upper part of the treatment tank 20. Between the layer 21 and the layer 22 and between the layer 22 and the layer 23, a loading platform 70 for supporting a pH lowering material 60 and a phosphorus adsorbing material 61 described later is provided. The loading platform 70 is not particularly limited as long as it has strength capable of supporting the pH lowering material 60 and the phosphorus adsorbing material 61 and water permeability, but in the phosphorus removal method of this embodiment, punching metal is used.

［処理槽20−層21］被処理水が導入される最下層21は、図１に示すように、処理材等が充填されていない空洞部となっている。このように、層21を設けておくことによって、処理槽20の内部に発生する汚泥を沈殿させて除去するだけでなく、導入水路30から処理槽20へ導入された被処理水を上側の層22，23の全体へより均一に供給して、被処理水が層22，23をショートパスするのを防止することも可能になる。層21には、ｐＨ低下材60やリン吸着材61を支持するための補強材を配設してもよい。 [Treatment tank 20-layer 21] The lowermost layer 21 into which the water to be treated is introduced is a hollow portion not filled with a treatment material or the like, as shown in FIG. Thus, by providing the layer 21, not only the sludge generated inside the treatment tank 20 is settled and removed, but the treated water introduced into the treatment tank 20 from the introduction water channel 30 is removed from the upper layer. It is also possible to supply the whole of 22 and 23 more uniformly to prevent the water to be treated from short-passing the layers 22 and 23. The layer 21 may be provided with a reinforcing material for supporting the pH lowering material 60 and the phosphorus adsorbing material 61.

［処理槽20−層22］処理槽20の中間層22には、図１に示すように、ｐＨ低下材60を充填している。すなわち、層22は、被処理水のｐＨを低下させる（第一処理工程を行う）ための層となっている。このように、リンを除去する前の段階で被処理水のｐＨを低下させることにより、後述する第二処理工程でリンを効率的に吸着することができるようになる。使用するｐＨ低下材60は、黄鉄鉱を含む鉱物であれば特に限定されないが、黄鉄鉱の含有率（重量%）が、0.5[%]以上のものであると好ましい。黄鉄鉱の含有率は、1[%]以上であるとより好ましく、3[%]以上であるとさらに好ましい。また、5[%]以上であるとより好ましく、10[%]以上であるとさらに好ましい。20[%]以上であると最適である。未利用品の蝋石の中には、黄鉄鉱の含有率が30[%]を超えるものもある。本実施例のリン除去方法においては、ｐＨ低下材60として、未利用品（黄鉄鉱の含有率（重量%）が2.4[%]以上）の蝋石を使用している。ｐＨ低下材60は、鉱山の池に予め浸漬させること等により、鉄酸化菌や硫黄酸化細菌に触菌させられたものであるとより好ましい。これにより、ｐＨ低下材60に付着する菌の絶対数を増加させて、ｐＨ低下材60のｐＨ低下能力をさらに向上させることが可能になる。 [Treatment tank 20-layer 22] The intermediate layer 22 of the treatment tank 20 is filled with a pH lowering material 60 as shown in FIG. That is, the layer 22 is a layer for lowering the pH of the water to be treated (performing the first treatment step). Thus, by lowering the pH of the water to be treated at the stage before removing phosphorus, phosphorus can be efficiently adsorbed in the second treatment step described later. The pH reducing material 60 to be used is not particularly limited as long as it is a mineral containing pyrite, but the pyrite content (% by weight) is preferably 0.5 [%] or more. The content of pyrite is more preferably 1 [%] or more, and further preferably 3 [%] or more. Further, it is more preferably 5 [%] or more, and further preferably 10 [%] or more. It is optimal that it is 20% or more. Some unused stones have a pyrite content of over 30%. In the phosphorus removal method of the present embodiment, as the pH reducing material 60, an unutilized product (the pyrite content (% by weight) of 2.4 [%] or more) is used. The pH lowering material 60 is more preferably one that has been contacted with iron-oxidizing bacteria or sulfur-oxidizing bacteria, for example, by immersing in a mine pond in advance. As a result, the absolute number of bacteria attached to the pH lowering material 60 can be increased, and the pH lowering ability of the pH lowering material 60 can be further improved.

ｐＨ低下材60の粒径は、特に限定されるものではないが、通常、1〜300[mm]に設定される。ｐＨ低下材60の粒径が1[mm]未満であると、層22にショートパスが生ずるおそれがあり、300[mm]を超えると、被処理水とｐＨ低下材60との接触面積が小さくなるおそれがあるためである。いずれの場合も、ｐＨ低下材60の処理能力が著しく低下するおそれがある。ｐＨ低下材60の粒径は、10[mm]以上であると好ましく、20[mm]以上であるとさらに好ましい。30[mm]以上であると最適である。一方、ｐＨ低下材60の粒径は、200[mm]以下であると好ましく、100[mm]以下であるとさらに好ましい。70[mm]以下であると最適である。本実施例のリン除去方法においては、底面の直径が約50[mm]で高さが約50[mm]の略円柱形状のｐＨ低下材60を使用しており、ｐＨ低下材60の粒径は、約50[mm]となっている。ｐＨ低下材60は、裸の状態で充填してもよいが、その粒径が小さい場合には、所定量ごとに通水性の袋や容器に詰め込んだ状態で充填すると、ｐＨ低下材60の充填作業や取出し作業が容易になるために好ましい。 The particle diameter of the pH lowering material 60 is not particularly limited, but is usually set to 1 to 300 [mm]. If the particle size of the pH lowering material 60 is less than 1 [mm], a short pass may occur in the layer 22, and if it exceeds 300 [mm], the contact area between the water to be treated and the pH lowering material 60 is small. This is because there is a possibility of becoming. In either case, the processing capacity of the pH lowering material 60 may be significantly reduced. The particle diameter of the pH lowering material 60 is preferably 10 [mm] or more, and more preferably 20 [mm] or more. It is optimal that it is 30 [mm] or more. On the other hand, the particle size of the pH lowering material 60 is preferably 200 [mm] or less, and more preferably 100 [mm] or less. It is optimal that it is 70 mm or less. In the phosphorus removal method of the present embodiment, a substantially cylindrical pH-lowering material 60 having a bottom diameter of about 50 [mm] and a height of about 50 [mm] is used. Is approximately 50 [mm]. The pH lowering material 60 may be filled in a bare state, but when the particle size is small, filling the pH lowering material 60 by filling it in a water-permeable bag or container every predetermined amount. It is preferable because work and take-out work are facilitated.

処理槽20に充填するｐＨ低下材60の量[m³]は、ｐＨ低下材60のｐＨ低下能力や、被処理水の流量や、被処理水のｐＨ等によっても異なり特に限定されるものではないが、例えば、被処理水（流量を1000[m³/日]とする）のｐＨを5.2まで低下させたい場合には、下記表１のように見積もることができる。ここで、下記表１左欄のｐＨは、ｐＨ低下材60に接触させる前の被処理水のｐＨである。

ただし、ｐＨ低下材60は、黄鉄鉱の含有率が10〜33[%]で、嵩密度が2.8[kg/L]のものを使用した。また、ｐＨ低下材60の量[m³]は、安全率を150[%]として算出した。 The amount [m ³ ] of the pH lowering material 60 filled in the treatment tank 20 varies depending on the pH lowering ability of the pH lowering material 60, the flow rate of the water to be treated, the pH of the water to be treated, etc. However, for example, when it is desired to lower the pH of the water to be treated (the flow rate is 1000 [m ³ / day]) to 5.2, it can be estimated as shown in Table 1 below. Here, the pH in the left column of Table 1 below is the pH of the water to be treated before being brought into contact with the pH lowering material 60.

However, as the pH lowering material 60, a material having a pyrite content of 10 to 33 [%] and a bulk density of 2.8 [kg / L] was used. Further, the amount [m ³ ] of the pH lowering material 60 was calculated with a safety factor of 150 [%].

本実施例のリン除去方法に用いられたｐＨ低下材60は、黄鉄鉱が溶出しているために、白タイル等の石材として再利用することができる。 The pH lowering material 60 used in the phosphorus removal method of this example can be reused as a stone material such as white tile because pyrite is eluted.

［処理槽20−層23］処理槽20の最上層23には、図１に示すように、リン吸着材61を充填している。すなわち、層23は、被処理水に含まれるリンを吸着する（第二処理工程を行う）ための層となっている。層23に到達した被処理水は、通常、層22でｐＨが7以下の酸性側にまで低下されているために、被処理水に含まれるリンは、リン吸着材61によって吸着されやすくなっている。使用するリン吸着材61は、アロフェン質の鉱物からなるものであれば特に限定されないが、アルミニウムの含有率（重量%）が3[%]以上のものであると好ましい。アルミニウムの含有率（重量%）は、5[%]以上であるとより好ましく、10[%]以上であるとさらに好ましい。また、20[%]以上であるとより好ましく、30[%]以上であるとさらに好ましい。本実施例のリン除去方法においては、リン吸着材61として、500[℃]で2時間焼成した赤玉土を使用しており、アルミニウムの含有率は約13[%]となっている。 [Treatment Tank 20—Layer 23] The uppermost layer 23 of the treatment tank 20 is filled with a phosphorus adsorbent 61 as shown in FIG. That is, the layer 23 is a layer for adsorbing phosphorus contained in the water to be treated (performing the second treatment step). Since the water to be treated that has reached the layer 23 is usually lowered to the acidic side having a pH of 7 or lower in the layer 22, the phosphorus contained in the water to be treated is easily adsorbed by the phosphorus adsorbent 61. Yes. The phosphorus adsorbent 61 to be used is not particularly limited as long as it is made of an allophane mineral, but it is preferable that the aluminum content (wt%) is 3% or more. The aluminum content (% by weight) is more preferably 5 [%] or more, and further preferably 10 [%] or more. Further, it is more preferably 20 [%] or more, and further preferably 30 [%] or more. In the phosphorus removal method of the present embodiment, red jade earth baked at 500 [° C.] for 2 hours is used as the phosphorus adsorbent 61, and the aluminum content is about 13 [%].

本実施例のリン除去方法において、リン吸着材61は、造形していないものを使用している。リン吸着材61の粒径は、特に限定されるものではないが、通常、1〜300[mm]に設定される。リン吸着材61の粒径が1[mm]未満であると、層23にショートパスが生ずるおそれがあり、300[mm]を超えると、被処理水とリン吸着材61との接触面積が小さくなるおそれがあるためである。いずれの場合も、リン吸着材61のリン吸着能力が著しく低下するおそれがある。リン吸着材61の粒径は、5[mm]以上であると好ましく、7[mm]以上であるとさらに好ましい。10[mm]以上であると最適である。一方、リン吸着材61の粒径は、100[mm]以下であると好ましく、50[mm]以下であるとさらに好ましい。30[mm]以下であると最適である。本実施例のリン除去方法において、リン吸着材61の粒径は、約20[mm]となっている。リン吸着材61は、裸の状態で充填してもよいが、その粒径が小さい場合には、所定量ごとに通水性の袋や容器に詰め込んだ状態で充填すると、リン吸着材61の充填作業や取出し作業が容易になるために好ましい。 In the phosphorus removal method of the present embodiment, the phosphorus adsorbent 61 is not shaped. The particle size of the phosphorus adsorbent 61 is not particularly limited, but is usually set to 1 to 300 [mm]. If the particle size of the phosphorus adsorbent 61 is less than 1 [mm], a short path may occur in the layer 23. If it exceeds 300 [mm], the contact area between the water to be treated and the phosphorus adsorbent 61 is small. This is because there is a possibility of becoming. In either case, the phosphorus adsorption capacity of the phosphorus adsorbent 61 may be significantly reduced. The particle size of the phosphorus adsorbent 61 is preferably 5 [mm] or more, and more preferably 7 [mm] or more. It is optimal that it is 10 [mm] or more. On the other hand, the particle size of the phosphorus adsorbent 61 is preferably 100 [mm] or less, and more preferably 50 [mm] or less. It is optimal to be 30 [mm] or less. In the phosphorus removal method of the present embodiment, the particle size of the phosphorus adsorbent 61 is about 20 [mm]. The phosphorus adsorbent 61 may be filled in a bare state, but if the particle size is small, the phosphorus adsorbent 61 is filled by filling in a water-permeable bag or container every predetermined amount. It is preferable because work and take-out work are facilitated.

処理槽20に充填するリン吸着材61の量[m³]は、リン吸着材61のリン吸着能力や、被処理水20の流量や、被処理水20の水質等によっても異なり特に限定されるものではないが、例えば、被処理水（流量を1000[m³/日]とする）のリン濃度を0.02[mg/L]まで低下させたい場合には、下記表２のように見積もることができる。ここで、下記表２左欄のリン濃度は、リン吸着材61に接触させる前の被処理水のリン濃度である。

ただし、リン吸着材61は、被処理水中のリンの残留濃度を[0.02mg/L]に低下させるときの単位吸着量（1[g]のリン吸着材61が吸着できるリンの量[mg]である。）が1mg/gであるものを使用した。また、リン吸着材61は、嵩密度が0.84[kg/L]のものを使用し、その耐久年数は1年（被処理水のｐＨが5強程度であれば、リン吸着材61に含まれるアルミナや鉄が被処理水に含まれるリンと化学反応することによって、リンが除去される可能性もあるために、リン吸着材61の耐久年数は、1年より大幅に延長されることもある。）とした。リン吸着材61の量[m³]が大きくなる場合には、導入水路40と送出水路41との間に複数個の処理槽30を並列に配してもよい。 The amount [m ³ ] of the phosphorus adsorbent 61 filled in the treatment tank 20 varies depending on the phosphorus adsorption capacity of the phosphorus adsorbent 61, the flow rate of the water to be treated 20, the water quality of the water to be treated 20, etc., and is particularly limited. For example, when it is desired to reduce the phosphorus concentration of the water to be treated (with a flow rate of 1000 [m ³ / day]) to 0.02 [mg / L], it can be estimated as shown in Table 2 below. it can. Here, the phosphorus concentration in the left column of Table 2 below is the phosphorus concentration of the water to be treated before being brought into contact with the phosphorus adsorbent 61.

However, the phosphorus adsorbent 61 is a unit adsorption amount (the amount of phosphorus [mg] that can be adsorbed by 1 [g] of the phosphorus adsorbent 61 when the residual concentration of phosphorus in the treated water is reduced to [0.02 mg / L]. ) Was 1 mg / g. Moreover, the phosphorus adsorbent 61 is used with a bulk density of 0.84 [kg / L] and has a durable life of 1 year (if the pH of the water to be treated is about 5 or more, it is included in the phosphorus adsorbent 61. Since alumina and iron may be removed by chemical reaction with phosphorus contained in the water to be treated, the durability of the phosphorus adsorbent 61 may be significantly extended from one year. .) When the amount [m ³ ] of the phosphorus adsorbent 61 becomes large, a plurality of treatment tanks 30 may be arranged in parallel between the introduction water channel 40 and the delivery water channel 41.

リンを飽和状態にまで吸着したリン吸着材61は、苦土石灰からなる洗浄材で洗浄することによって、リン吸着能力を取り戻すために、再びリン吸着材61として再利用することができる。また、このとき使用した洗浄材は、リンを吸着しているために、良質のリン酸肥料として有効に再利用することができる。 The phosphorus adsorbent 61 that has adsorbed phosphorus to a saturated state can be reused as the phosphorus adsorbent 61 again in order to regain the phosphorus adsorption capacity by washing with a cleaning material made of maternal lime. Moreover, since the cleaning material used at this time adsorbs phosphorus, it can be effectively reused as a high-quality phosphate fertilizer.

［実施例２］図２は、実施例２（浮島式）のリン除去方法を示した説明図である。本実施例のリン除去方法は、図２に示すように、池11に浮かべられた処理槽20によって行われる。処理槽20は、発泡スチロール等の浮力体80の上に固定されている。池11に蓄えられた水は、被処理水として、導入水路30に取り付けられたポンプPによって吸い上げられて処理槽20の下部に導入される。処理槽20を下側から上側に通過してリン濃度が低下した被処理水は、送出水路31から再び池11に返される。 Example 2 FIG. 2 is an explanatory view showing a phosphorus removal method of Example 2 (floating island type). The phosphorus removal method of the present embodiment is performed by a treatment tank 20 floated on the pond 11 as shown in FIG. The treatment tank 20 is fixed on a buoyancy body 80 such as polystyrene foam. The water stored in the pond 11 is sucked up by the pump P attached to the introduction water channel 30 and introduced into the lower part of the treatment tank 20 as treated water. The water to be treated which has passed through the treatment tank 20 from the lower side to the upper side and has a reduced phosphorus concentration is returned to the pond 11 from the delivery water channel 31 again.

本実施例のリン除去方法において、処理槽20は、実施例１の場合と同様に、上下3つの層21，22，23に区分されている。中間層22にｐＨ低下材60が、最上層23にリン吸着材61がそれぞれ充填されている点や、最下層21が、空洞部となっている点でも、実施例１の場合と同様である。処理槽20の層21の側壁には、泥抜き窓90が設けられており、層21に沈殿した砂や泥を外部に取り出すことができるようになっている。泥抜き窓90は、処理槽20の稼動時には、キャップ等で塞がれる。また、層23に充填されたリン吸着材61には、水生植物100が植えつけられており、リン吸着材61で吸収できなかったリンや窒素を水生植物100に吸収させることができるようになっている。本実施例のリン除去方法は、沼湖等の停滞水域で好適に実施することができる。 In the phosphorus removal method of the present embodiment, the treatment tank 20 is divided into upper and lower three layers 21, 22, and 23 as in the case of the first embodiment. It is the same as in the case of Example 1 in that the pH lowering material 60 is filled in the intermediate layer 22 and the phosphorus adsorbing material 61 is filled in the uppermost layer 23 and the lowermost layer 21 is a hollow portion. . A mud removing window 90 is provided on the side wall of the layer 21 of the treatment tank 20 so that sand and mud precipitated in the layer 21 can be taken out to the outside. The mud removal window 90 is closed with a cap or the like when the processing tank 20 is in operation. In addition, the aquatic plant 100 is planted in the phosphorus adsorbent 61 filled in the layer 23, so that the aquatic plant 100 can absorb phosphorus and nitrogen that could not be absorbed by the phosphorus adsorbent 61. ing. The phosphorus removal method of a present Example can be implemented suitably in stagnant water areas, such as a marsh lake.

［実施例３］図３は、実施例３（浄化水路式）のリン除去方法を示した説明図である。本実施例のリン除去方法は、図３に示すように、処理槽20自体が水路を形成するものとなっている。水路12（生活排水用水路、農業用排水路、河川バイパス用水路等）を流れる水は、被処理水として、導入水路30から処理槽20の上流側へ導入される。処理槽20を上流側から下流側に通過してリン濃度が低下した被処理水は、送出水路31から河川10に送出される。 [Example 3] Fig. 3 is an explanatory view showing a phosphorus removal method of Example 3 (purified water channel type). In the phosphorus removal method of this embodiment, as shown in FIG. 3, the treatment tank 20 itself forms a water channel. Water flowing through the water channel 12 (life drainage channel, agricultural drainage channel, river bypass channel, etc.) is introduced from the introduction channel 30 to the upstream side of the treatment tank 20 as treated water. The water to be treated, which has passed through the treatment tank 20 from the upstream side to the downstream side and has a reduced phosphorus concentration, is delivered from the delivery channel 31 to the river 10.

本実施例のリン除去方法において、処理槽20は、上流側から下流側に向かって順に5つの室24，25，26，27，28に区分されている。室24は、実施例１の沈殿僧50と同様の機能を有する沈殿室となっている。また、室25，26は、ｐＨ低下材60が充填されたｐＨ調整室となっている。さらに、室27は、リン吸着材61が充填された脱リン室となっている。さらにまた、室28は、ｐＨ上昇材62が充填されたｐＨ調節室となっている。この室28を設けることによって、河川10の酸性化を防止することが可能になる。ｐＨ上昇材62は、被処理水のｐＨを低下できるものであれば特に限定されず、例えば、貝殻等のカルシウム系の材料を用いてもよいが、本実施例のリン除去方法においては、水質浄化機能にも優れた木炭を使用している。導入水路30は、室24の上部に接続されており、送出水路31は室28の上部に接続されている。また、室24の上部は、室25の下部と通じており、室25の上部は、室26の下部と通じている。さらに、室26の上部は、室27の下部と通じており、室27の上部は、室28の下部と通じている。各室をこのように接続することによって、被処理水が各室の下側から上側に流れるようになり、被処理水をｐＨ低下材60やリン除去材61に確実に所定時間以上接触させることが可能になる。各室は、一体的に成形されたものであってもよいし、別個に成形された複数個の槽をパイプ等で連結したものであってもよい。また、各室を設ける数は、ｐＨ低下材60やリン吸着材61の量等によって適宜設定される。本実施例のリン除去方法は、河川等の流れのある水域で好適に実施することができる。 In the phosphorus removal method of the present embodiment, the treatment tank 20 is divided into five chambers 24, 25, 26, 27, and 28 in order from the upstream side to the downstream side. The chamber 24 is a sedimentation chamber having the same function as the sedimentation monk 50 of the first embodiment. The chambers 25 and 26 are pH adjusting chambers filled with the pH lowering material 60. Further, the chamber 27 is a dephosphorization chamber filled with the phosphorus adsorbent 61. Furthermore, the chamber 28 is a pH adjusting chamber filled with the pH raising material 62. By providing this chamber 28, it becomes possible to prevent acidification of the river 10. The pH raising material 62 is not particularly limited as long as it can lower the pH of the water to be treated. For example, a calcium-based material such as a shell may be used, but in the phosphorus removal method of this embodiment, the water quality Charcoal with excellent purification function is used. The introduction water channel 30 is connected to the upper part of the chamber 24, and the delivery water channel 31 is connected to the upper part of the chamber 28. The upper portion of the chamber 24 communicates with the lower portion of the chamber 25, and the upper portion of the chamber 25 communicates with the lower portion of the chamber 26. Further, the upper portion of the chamber 26 communicates with the lower portion of the chamber 27, and the upper portion of the chamber 27 communicates with the lower portion of the chamber 28. By connecting the chambers in this way, the water to be treated flows from the lower side to the upper side of each chamber, and the water to be treated is reliably brought into contact with the pH lowering material 60 and the phosphorus removing material 61 for a predetermined time or more. Is possible. Each chamber may be formed integrally, or may be formed by connecting a plurality of separately formed tanks with pipes or the like. Further, the number of chambers provided is appropriately set depending on the amount of the pH lowering material 60 and the phosphorus adsorbing material 61 and the like. The phosphorus removal method of the present embodiment can be preferably implemented in a water area with a flow such as a river.

実施例１（自然流下式）のリン除去方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the phosphorus removal method of Example 1 (natural flow type). 実施例２（浮島式）のリン除去方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the phosphorus removal method of Example 2 (floating island type). 実施例３（水路浄化式）のリン除去方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the phosphorus removal method of Example 3 (water channel purification type).

Explanation of symbols

10 河川
11 池
12 水路
20 処理槽
21〜23 層
24〜28 室
30 導入水路
31 送出水路
40 スクリーン
50 沈殿僧
60 ｐＨ低下材
61 リン吸着材
62 ｐＨ上昇材
70 荷台
80 浮力体
90 泥抜き窓
100 水生植物
P ポンプ 10 River
11 Pond
12 waterway
20 Treatment tank
21-23 layers
24-28 rooms
30 Introductory waterway
31 Delivery channel
40 screen
50 Precipitation Monk
60 pH lowering material
61 Phosphorous adsorbent
62 pH raising material
70 cargo bed
80 Buoyancy body
90 Mud window
100 aquatic plants
P pump

Claims

A first processing step of pH reduction material made of pyrophyllite containing pyrite in contact with the treated water to lower the pH of該被treated water, and a phosphorus adsorbent consisting of minerals allophane matter into contact with the water to be treated The phosphorus removal method characterized by removing the phosphorus in said to-be-processed water through the 2nd process process which adsorb | sucks the phosphorus in this to-be-processed water.

The phosphorus removal method according to claim 1, wherein the phosphorus adsorbent is red jade soil, Kanuma soil, black soil, or coal ash.

The phosphorus removal method according to claim 2 , wherein the phosphorus adsorbent is fired at 300 to 1000 ° C for 0.5 to 5.0 hours.

The reuse method of the pH lowering material which reuses the said pH lowering material used for the phosphorus removal method of Claim 1 as a stone material.

A method for regenerating a phosphorus adsorbent, wherein the phosphorus adsorbent used in the phosphorus removing method according to claim 1 is washed with a cleaning material made of maternal lime to desorb phosphorus from the phosphorus adsorbent.

A method for reusing a cleaning material, wherein the cleaning material used in the method for regenerating a phosphorus adsorbing material according to claim 5 is reused as a phosphate fertilizer.