JPH01242190A

JPH01242190A - 水中に溶存する燐の除去方法

Info

Publication number: JPH01242190A
Application number: JP6564688A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yasuda; 勉安田; Hiromichi Yumoto; 湯本　弘道; Kazumasa Kasakura; 笠倉　和昌; Fujitoshi Mukai; 藤利向井; Shuichi Chida; 地田　修一
Original assignee: NIPPON GESUIDOU JIGYODAN; Suido Kiko Kaisha Ltd
Current assignee: NIPPON GESUIDOU JIGYODAN; Suido Kiko Kaisha Ltd
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1989-09-27
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPH0753278B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、水中に溶存する燐を除去するための方法に
関する。

（従来の技術）用水又は廃水中に溶存する燐を除去して水を浄化する方
法としては、晶析法、凝集沈澱法、生物学的処理方法等
が知られているが１本願発明者等は、さきに、上記従来
法に伴う各種の欠陥を避け、大量の処理汚泥の発生を伴
うことな（且つ迅速な処理を行いつる方法として、第一
鉄イオンを注入した処理対象水を接触触媒濾材を用いて
濾過する方法を提案した（特公昭６１−８７５８号・・
・特許第１３９５５９１号）。

この接触触媒濾過法は、凝集沈澱法におけるような大量
の処理汚泥の発生を伴うこともなく、処理速度も早く、
安定した処理を行いつる等の多くの利点を有するもので
ある。この方法は、上記特公昭６１−８７５８号公報に
実施例として記載されているように、鉄の酸化物を混入
造粒して製造した濾材を用いてもよ（、また、特開昭６
０−１７２３９５号公報に実施例として記載されている
ように、石炭を乾溜した、活性炭の素材程度の炭素系接
触濾材を用いることもできる。

（発明が解決しようとする問題点）上記接触触媒濾過法の実施に際して、特公昭６１−８７
５８号の実施例記載のように鉄の酸化物を混入した原料
を用いて濾材を造粒製造したり、また、特開昭６０−１
７２３９５号公報の実施例に記載されている石炭乾溜に
よる濾材を用いることは、いずれも濾材の調整が煩わし
く、かつコストの増大を招き易い。このため、接触触媒
濾過法による燐除去方法の実施に際しては、いかにして
、容易にかつ低コストで接触触媒濾材を調整するかが問
題となる。

さらに、上記の接触触媒濾過法においては、時として処
理水に白濁が生ずることがある。近時は、廃水を処理し
た後にこれを再利用することが多いため、処理水に白濁
が生じることは避けなければならない。発明者等は、白
濁の生じる原因を追及したところ、この白濁は、処理対
象水中に注入する第一鉄イオンの酸化によってコロイド
状の鉄酸化物が生成し、このコロイド粒子の１部が濾材
に捕捉されることな（濾材層を通過し、処理水中に浮遊
するために生じるものであることを知った。

また、白濁の発生は、燐濃度の高い処理対象水を処理す
るために第一鉄イオンの使用量を多くした場合、原理の
水頭が高い場合、処理対象水中に懸濁物が多い場合等に
生じ易いことが観察された。

本発明は、上記の問題点を解決して、容易にかつ低コス
トで得られる濾材を用いる接触触媒濾過法を提供し、ま
た、能率的かつ経済的に白濁の生成を防止し、それによ
り、接触触媒濾材を用いる燐除去方法をさらに有効に実
施するための方法を提供することを目的とする。

（問題を解決するための手段及び作用）上記の問題点を
解決するため、本発明においては、水処理濾材として一
般的に用いられているアンスラサイトを接触触媒濾材の
素材として用い、このアンスラサイトを、酸素と第一鉄
イオンを溶存させた燐含有原水中に配置して通水操作を
行ない、通水操作の継続によってアンスラサイト濾材の
表面に鉄酸化物による触媒界面を形成させて接触触媒濾
材とし、かくして調製された接触触媒濾材によって原水
中の燐の除去を行うこととした。

アンスラサイト濾材上に触媒界面が形成される理由は、
次のように考えることができる。すなわち、アンスラサ
イト濾材は、水中に配置されるとその表面に負の電荷を
帯びるようになる。一方、水中に存在する第一鉄イオン
Ｆ２°は、電子を放出して第２鉄イオンＦ３＋になり、
正の電荷を帯びるようになる。水中に溶存する酸素の存
在の下で燐酸イオン（ｐｏ４３−）と第一鉄イオンの反
応が濾材表面上で行われると、そこで生成される反応生
成物は正の電荷を帯びているために濾材表面と反応生成
物との間でクーロン力が働き、反応生成物が濾材表面に
付着し易い。アンスラサイトは多孔質で表面積が大きい
ため、濾材の表面及び微孔内には、通水の継続による反
応の進展と共に次第に反応生成物が強固に付着してこれ
が触媒界面を形成する、すなわち、アンスラサイト濾材
粒子を核としてその周囲に反応生成物による触媒界面が
被着して肥厚状態となった濾材（接触触媒濾材）が形成
され、これによって、さらに燐酸イオンと第一鉄イオン
の反応が促進されて水中の燐除去が行なわれることにな
るものと思われる。

アンスラサイト濾材は広（用いられている濾材であるか
ら、市販のものを適宜用いることができるが、前記のと
おり、濾材を核としてその表面に触媒界面を被着形成さ
せるものであるから、なるべく多孔度が高く、表面積の
大きなものを用いることが望ましい。

次ぎに、本発明においては、接触触媒濾過法の実施に伴
って生じることのある、前記のごとき処理水白濁現象の
防止のための第一の方法として、濾材の水頭を常に低く
して処理対象水における第一鉄イオンの滞留時間を常に
短くなるように調節する手段が用いられる。たとえば、
原水中の燐濃度が３．１ｍｇ／　ｉｔでその時の第一鉄
塩の注入量を１２．３ｍｇ／ａ　（モル比２．２）とし
た場合、処理水中に白濁を生じせしめないためには、処
理対象水における第一鉄イオンが原石表面に到達するま
での滞留時間を５分以内に調節することが望ましい。こ
の滞留時間は第一鉄イオンが酸化され、コロイド状の酸
化物が生成されるに要する接触時間より短い滞留時間に
相当し、従って鉄酸化物によってもたらされる処理水の
白濁現象が防止されることになる。

さらに、本発明においては、処理水白濁現象の防止のた
めの第二の方法として、処理対象水（原水）を酸性側に
調節する手段が用いられる。前記のとおり、白濁化の原
因は、第一鉄イオンが、濾材に到達する以前に酸素によ
って酸化され、コロイド状の酸化物が生成するためであ
ると考えられるが、水のｐＨ値が高い程酸化速度が早（
なってコロイド粒子が生じ易いことが確認されたので、
酸化速度を遅くしてコロイド粒子の生成を少なくさせる
ため、処理対象水を酸性側に調節してｐＨ値を低（する
こととしたものである。

ｐＨ値を下げるための具体的手段は、例えば硫酸等の酸
性剤を添加することによって行えばよいが、ｐＨを余り
低くすると、第一鉄イオンの酸化速度が遅くなりすぎて
、濾材到達後においても酸化し難（なる不都合が生じる
ことがある。また、処理後の廃水の基準においてｐＨは
５．８ないし８．６とされているので、この観点からも
、ｐＨをあまり低くすることはできない。これらの理由
により、処理水のｐＨ値は６．５前後に調節するのが適
切である。

（実　施　例）試験例　ｌカラム１５ｃｍ濾過タンクの下部に支持砂利層を充填し
、その上に、平均粒径約２ｍｍのアンスラサイト濾材層
（層の高さ８０ｃｍ）を設けた濾過槽を用意し、これに
、燐を含有する原水に硫酸第１鉄溶液（Ｆ　、／　Ｐ　
モル比約１〜３程度のもの）と加圧空気とを注入したも
の（水中の溶存酸素量約４ｐｐｍとなるようにしたもの
）を、ＬＶ（線速度）　１２０ｍ／日、ＳＶ（空間速度
）６１／ｈｒで送給して濾過試験を行なった。

２ケ月間通水濾過を継続し、原水中の燐濃度（ｍｇ／Ｑ
、）及び処理水中の燐濃度（ｍｇ／１１．）を測定し、
その経時変化を観察した。また、燐濃度測定と同時に、
濾過槽内のアンスラナイト濾材を採取して採取試料を十
分に水洗後粉砕し、試料中に含まれる鉄量（ｍｇ／ｇ−
Ｔンスラスイト）を測定してその経時変化を観察した。

その結果は第１表のとおりであった。

（以下余白）第１表上記の実施試験において、アンスラサイト濾材は、通水
日数が多くなるに従って鉄酸化物が被着して肥厚してい
くので、被着量が少ない通水初期においては原水中の燐
除去率は非常に低いが、被着量が約２０ｍｇ／ｇに達し
た約１週間後に燐除去率が非常に高（なり、また、それ
以上被着率が高くなっても燐除去率は余り高くならずに
ほぼ一定の水準を維持した。

試験例　２試験例Ｉと同じ装置及び条件を用い、ただし原水中に２
おける第一鉄イオンが濾材に到達するまでの時間を０．
５．１０．１５分と変化させ、そのときの処理水の濁度
、Ｔ−Ｆｅ、　ＰＯ４−Ｐの濃度を測定した。また、ｐ
Ｈ無調整（ｐＨ６，８〜７．０）の原水と、硫酸を添加
して調整（ｐＨ６，５〜６．６）した原水の双方につい
て試験を行なった。その結果を第１図及び第２図に示す
。

第１図はｐｏ無調整の原水についての試験結果である。

これにより、濾材到達時間が長（なるにしたがって、処
理水の濁度が高くなり、５分以上になるとコロイド状の
粒子が濾材層を通過して処理水が白濁し水質が悪化する
二とがわかる。

第２図は、硫酸を添加してｐＨを６５〜６．６に調整し
た原水についての試験である。第１図のｐＨ無調整の原
水と比較して濁度が非常に低下している。

すなわち、ｐＨを下げることにより鉄の酸化速度が遅（
なり、濾材に到達するまでに生成するコロイド状の鉄酸
化物が抑制されることがわかる。

試験例　３試験例１と同じ装置及び条件を用い、ただし原水が濾材
に到達するまでの時間が約５分になるように、原理上の
水位が常に約４２ｃｍに制御した。この試験における原
水、処理水の水質は第２表に示すとおりである。

（以下余白）第２表上記試験結果から、水位制御によって原水の濾材到達時
間を短時間に維持した場合には、Ｔ−Ｆｅ、Ｔ−Ｐとも
良好に処理でき、処理水の白濁現象も認められないこと
がわかる。この結果は試験例２の第１図の結果とも整合
しており、鉄のコロイド酸化物を生成しないように濾材
到達時間を制御することにより、安定した処理ができる
ことが認められた。

（効　果）以上のとおり、本発明によれば、容易かつ安価に入手し
つるアンスラサイト濾材を用い、しかも鉄酸化物界面形
成のために特別の製造工程を経る必要なしに接触触媒濾
材がえられ、それによって、接触触媒濾材による燐除去
方法を、効果的かつ経済的に実施することができる。ま
た、原水の水位を常に一定に維持し又は処理対象水のｐ
）ｌを酸性側に調節するという経済的な方法によって、
接触触媒濾材による燐除去方法における処理水の白濁化
の防止を図ることができ、それにより、処理水の再利用
をさらに有効に行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ｐＨ無調整の原水について、第一鉄イオンの
濾材到達までの時間を変化させた場６における処理水の
性質を示す。第２図は、ｐＨを酸性側に調整した原水について、第一
鉄イオンの濾材到達までの時間を変化させた場合におけ
る処理水の性質を示す。代理人　　弁理士　　鈴　木　秀　雄

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸素と第一鉄イオンを溶存させた燐含有原水をア
ンスラサイト濾材からなる濾層中を通過させる濾過操作
を継続することによつて、アンスラサイト濾材粒子表面
に鉄の酸化物からなる触媒界面が被着した接触触媒濾材
を生成せしめ、該接触触媒濾材の存在下において上記原
水中の燐と第一鉄イオンを反応させて燐を不溶解性物質
に変化させることを特徴とする、水中に溶存する燐の除
去方法。
（２）酸素と第一鉄イオンを溶存させた燐含有原水を粒
状濾材からなる濾層中を通過させ、かつ、その際濾過槽
内における原水の水位を実質的に常に一定に維持するこ
とにより、原水中の第一鉄イオンの濾材到達時間が所定
時間内となるようにすることを特徴とする、水中に溶存
する燐の除去方法。
（３）原水中の第一鉄イオンの濾材到達時間が約５分以
内となるようにすることを特徴とする、請求項（２）記
載の水中に溶存する燐の除去方法。
（４）酸素と第一鉄イオンを溶存させた燐含有原水を粒
状濾材からなる濾層中を通過させ、かつ、その際原水の
ｐＨを酸性側に調節しておくことを特徴とする、水中に
溶存する燐の除去方法。
（５）酸素と第一鉄イオンを溶存させた燐含有原水をア
ンスラサイト濾材からなる濾層中を通過させる濾過操作
を継続することによつて、アンスラサイト濾材粒子表面
に鉄の酸化物からなる触媒界面が被着した接触触媒濾材
を生成せしめ、該接触触媒濾材の存在下において上記原
水中の燐と第一鉄イオンを反応させて燐を不溶解性物質
に変化させ、その際、濾過槽内における原水の水位を実
質的に常に一定に維持することにより、原水中の第一鉄
イオンの濾材到達時間が所定時間以内となるようにする
ことを特徴とする、水中に溶存する燐の除去方法。
（６）酸素と第一鉄イオンを溶存させ、かつｐＨを酸性
側に調節した燐含有原水を、アンスラサイト濾材からな
る濾層中を通過させる濾過操作を継続することによつて
、アンスラサイト濾材粒子表面に鉄の酸化物からなる触
媒界面が被着した接触触媒濾材を生成せしめ、該接触触
媒濾材の存在下において上記原水中の燐と第一鉄イオン
を反応させて燐を不溶解性物質に変化させることを特徴
とする、水中に溶存する燐の除去方法。