JP5154671B2 - 固形リン除去剤及びそれを備える排水浄化槽 - Google Patents
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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。
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)。
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。
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を有する。
(1)本発明は、鉄塩又はアルミニウム塩と、結合剤としてエチルセルロースと、液状疎水性物質としての精油とを含む、固形リン除去剤に関する。
(2)本発明は、項(1)に記載の精油がパイン油であることを特徴とする。
(3)本発明は、項(1)または項(2)に記載の固形リン除去剤を備えた排水浄化槽に関する。
また、本発明の排水浄化槽は、上記の固形リン除去剤を備えているので、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。
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。
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。
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。
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。
(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では前記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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (3)
- 鉄塩又はアルミニウム塩と、結合剤としてエチルセルロースと、液状疎水性物質としての精油とを含む、固形リン除去剤。
- 前記精油がパイン油であることを特徴とする請求項1に記載の固形リン除去剤。
- 請求項1または2に記載の固形リン除去剤を備えた排水浄化槽。
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