JPS5845786A - Treatment of phosphate-contg. water - Google Patents

Treatment of phosphate-contg. water

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JPS5845786A
JPS5845786A JP14503581A JP14503581A JPS5845786A JP S5845786 A JPS5845786 A JP S5845786A JP 14503581 A JP14503581 A JP 14503581A JP 14503581 A JP14503581 A JP 14503581A JP S5845786 A JPS5845786 A JP S5845786A
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勲 上甲
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Motomu Koizumi
求 小泉
Itsuko Sugimoto
杉本 伊津子
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Abstract

PURPOSE:To enable to effectively remove phosphate, by adding fluoric ion together with a Ca agent or an alkali agent to phosphate-contg. water in the presence of Mg ion. CONSTITUTION:After fluoric ion together with a Ca agent or an alkali agent is added to phosphate-contg water adjusted pH at 3-6 in the presence of Mg ion, the water is brought into contact with Ca phosphate-contg. crystal seeds (e.g. hydroxyappatite, fluoroappatite or trilime phosphate) to perform precipitation. Said fluoric ion is generally added as the aqueous solution of a water-soluble salt such as Na fluoride or K fluoride, but may be prepared by passing water through a layer packed with fluorite, cryolite or the like to dissolve fluoric ion. By the coexistence of Mg ion and fluoric ion in the phosphate-contg. water, the phosphate can be efficiently removed at a high speed while inhibiting the precipitation of impurities such as Ca carbonate even when the water exceeds a semistable zone in a case not-containing Mg ion and fluoric ion.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はリン酸塩を含む水を処理してリン酸塩を除去
する方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for treating water containing phosphate to remove phosphate.

近年湖沼、内湾番はじめとする閉鎖水域において、富栄
養化の進行が著しく問題視されている。
In recent years, the progress of eutrophication in closed water areas such as lakes and inner bays has become a serious problem.

富栄養化の一因として、水中に存在するリン酸塩がクロ
ーズアップされ、その除去が緊急の課題として取りあげ
られている。富栄養化の原因となるリン酸塩は上水、下
水、工゛業用水、工場廃水、ボイラ水等に含まれてお〕
、オルソリン酸塩、縮合リン酸塩などの無機性のリン酸
塩や有機性のリン酸塩の形で存在している。
Phosphate present in water has been highlighted as a cause of eutrophication, and its removal has been raised as an urgent issue. Phosphate, which causes eutrophication, is contained in tap water, sewage, industrial water, factory wastewater, boiler water, etc.
It exists in the form of inorganic phosphates such as orthophosphates, condensed phosphates, and organic phosphates.

このようなリン酸塩を除去する方法として、リン酸塩を
含む水をカルシウムイオンの存在下に、リン鉱石などの
リン酸カルシウムを含む結晶棹と接触させる方法が提案
されている( Dis@erta’tionAbstr
acts International 、 Vol、
 33 、 A I 2 、 Part I 。
As a method for removing such phosphates, a method has been proposed in which water containing phosphates is brought into contact with a crystal rod containing calcium phosphate such as phosphate rock in the presence of calcium ions (Dis@erta'tionAbstr
acts International, Vol.
33, AI2, Part I.

5878−8頁など)。この方法は水中に含まれるリン
酸イオンをヒドロキシアパタイト等のリン酸カルシウム
の形にして結晶種に晶析させることにより除去するもの
であらて、運転方法が従来の凝集方法と比べて簡略化で
きるだけでなく、処理効率も格段によくなるので、近年
、特に注目されている0 リン酸塩を含む水をカルシウムイオンの存在下にリン酸
カルシウムを含む結晶種と接触させた・ときに起こる反
応は、反応条件に、よって異なるが、通常は次式によっ
て表わされる。
5878-8 etc.). This method removes phosphate ions contained in water by converting them into calcium phosphate such as hydroxyapatite and crystallizing them into crystal seeds.This method not only simplifies the operation method compared to conventional flocculation methods, but also The reaction that occurs when water containing 0 phosphate is brought into contact with crystal seeds containing calcium phosphate in the presence of calcium ions has been attracting particular attention in recent years because the treatment efficiency is significantly improved. Although it differs accordingly, it is usually expressed by the following formula.

5Ca” +70H”−+5HhPOa−→Ca、(O
H)(PO,)3+6H,0−・(1)リン酸塩を含む
水から効率良くリン酸塩を除去するためには(1)式の
反応を右側に進行させる必要があり、このためにはカル
シウム剤やアルカリ剤を必要量添加しなければならない
5Ca"+70H"-+5HhPOa-→Ca, (O
H)(PO,)3+6H,0- (1) In order to efficiently remove phosphate from water containing phosphate, it is necessary to allow the reaction in equation (1) to proceed to the right. must add the required amount of calcium or alkaline agents.

従来、これらの添加量はあまりに多量となると、結′晶
種以外の場所で微細な沈殿が生成したり、炭酸カルシウ
ムの沈殿が生成する場合があるので、これらが生板しな
い範囲とすべきとされていた。
Conventionally, if the amount of these additions is too large, fine precipitates may be formed in places other than the crystal seeds, or calcium carbonate precipitates may be formed, so these should be within a range that does not prevent green sheets. It had been.

すなわち、カルシウムイオンおよび水酸イオンの・量F
i(1)式において生成するヒドロキシアパタイトの溶
解度より筒く、過溶解度よりは低い濃度、すなわち準安
定域の濃度のヒドロキシアパタイトが生成する条件とさ
れていた。ここで過溶解度とは、反応系に結晶種が存在
しないときに結晶が析出し始める濃度である。
That is, the amount F of calcium ions and hydroxide ions
The conditions were such that hydroxyapatite was produced at a concentration higher than the solubility of the hydroxyapatite produced in formula i (1) and lower than its supersolubility, that is, at a concentration in the metastable range. Here, supersolubility is the concentration at which crystals begin to precipitate when no crystal seeds are present in the reaction system.

しかし、準安定域は被処理水中のアルカリ度の違いによ
って゛も変動するために、過溶解度限界で運転すると、
原水水質の変動により準安定域を越えて不安定域(反応
系中で結晶種以外の場所で微細な沈殿を生成する濃度域
〕に移行し、炭酸カルシウムなどの沈殿が析出し、その
結果、リン酸塩除去効果を低下させる傾向があることが
報告されている。
However, since the metastable region varies depending on the alkalinity of the water to be treated, when operating at the over-solubility limit,
Due to fluctuations in the quality of the raw water, the metastable region is exceeded and the concentration shifts to the unstable region (a concentration region where fine precipitates are formed in places other than crystal seeds in the reaction system), and precipitates such as calcium carbonate precipitate, resulting in It has been reported that there is a tendency to reduce the phosphate removal effect.

この発明は従来法における以上のような欠点を除去する
ためのもので、原水にマグネシウムイオンの存在下フッ
化物イオンを添加することにより、効果的にリン酸塩を
除去・することのできるリン酸塩を含む水の処理方法を
提供することを目的としている。
This invention is intended to eliminate the above-mentioned drawbacks of conventional methods. By adding fluoride ions to raw water in the presence of magnesium ions, phosphoric acid can effectively remove phosphates. The purpose is to provide a method for treating water containing salt.

この発明はリン酸塩を含む水に1マグネシウムイオンの
存在下7ツ化物イオンとカルシウム剤またはアルカリ剤
を添加した後、リン酸カルシウムを含む結晶種と接触さ
せて晶析を行うことを特徴とするリン酸塩を含む水の処
理方法である。
This invention is characterized by adding heptadium ions and a calcium agent or an alkali agent to water containing phosphate in the presence of 1 magnesium ion, and then bringing the mixture into contact with crystal seeds containing calcium phosphate to perform crystallization. This is a method for treating water containing acid salts.

この発明では、リン酸塩含有水にマグネシウムイオンを
存在させることが必須要件の1つとなっているが、後述
の実験例で明らかなようにマグネシウムイオンを共存さ
せると、マグネシウムイオンが存在しない場合の準安定
域を越えて運転しても、炭酸カルシウムなど不純物質の
析出がおさえられる。すなわち準安定域がムがるという
作用効果を見い出したものである。この点につき、従来
では例えば上述の全知文献ではマグネシウムはヒドロキ
シアパタイトのリン酸塩除去効率を劣化させる因子との
み捉えられているだけであって、この発明のように、炭
酸カルシウムの析出を抑制するという効果は全く知られ
ていなかった。
In this invention, one of the essential requirements is the presence of magnesium ions in the phosphate-containing water, but as is clear from the experimental examples described later, when magnesium ions are present, the Even when operating beyond the metastable region, precipitation of impurities such as calcium carbonate is suppressed. In other words, we have discovered the effect of widening the metastable region. Regarding this point, in the past, for example, in the above-mentioned omniscient literature, magnesium was only considered to be a factor that deteriorates the phosphate removal efficiency of hydroxyapatite, and as in this invention, magnesium is only considered to be a factor that deteriorates the phosphate removal efficiency of hydroxyapatite. This effect was completely unknown.

この発明において処理対象となる被処理水は下水やし尿
などの二次処理水があげられる。また、共存させるべき
マグネシウムイオンとしては塩化マグネシウムなど水溶
性マグネシウム塩があげられるが、原水中にすでにマグ
ネシウムイオンが存在する場合には当然のことながら外
部から改めて添加する必要はない。このように、1すで
にマグネシウムイオンを含んでいる水としては、海水希
釈を行っている下水、し尿処理場放流水があげられる。
The water to be treated in this invention includes secondary treated water such as sewage and human waste. Further, examples of magnesium ions that should be made to coexist include water-soluble magnesium salts such as magnesium chloride, but if magnesium ions already exist in the raw water, it is of course unnecessary to add them from the outside. In this way, examples of water that already contain magnesium ions include sewage diluted with seawater and discharged water from human waste treatment plants.

原水中にマグネシウムイオンヲ;存在すると、上述のよ
うに炭酸カルシウムの析出を防止するという利点がある
反面、(1)式の反応は進行しにくくなる。これはマグ
ネシウムイオンの存在によって、ヒドロキシアパタイト
の生成反応が阻害され、ヒドロキシアパタイトよりも溶
解度が太きいリン酸カルシウム塩、例えばCa4H(P
O,)3等が生成するためと考えられ”る。
The presence of magnesium ions in raw water has the advantage of preventing the precipitation of calcium carbonate as described above, but on the other hand, the reaction of formula (1) becomes difficult to proceed. This is because the presence of magnesium ions inhibits the production reaction of hydroxyapatite, and calcium phosphate salts, which have higher solubility than hydroxyapatite, such as Ca4H (P
This is thought to be due to the generation of O, )3, etc.

この発明ではこのマグネシウムイオンの反応阻害性の側
面を克服するために、さらにフッ化物イオンを添加する
ことを必須構成要件とするものである。
In this invention, in order to overcome the reaction inhibiting aspect of magnesium ions, it is an essential component to further add fluoride ions.

通常、フッ化物イオンが存在すると次式によって代表さ
れる反応が起こる。
Normally, when fluoride ions are present, a reaction represented by the following formula occurs.

5Ca”+ F”+60H−+ 3H2P04’−、→
Ca5F(PO4)1+ 6H,O・(2)(2)式に
おいて生成するフルオロアパタイトハヒドロキシアパタ
イトよりもさらに溶解度が低く、より安定した形態であ
シ、マグネシウムイオンが存在する場合でも、処理水中
のリン酸塩の濃度は低くなる。ま′た、7ツ化物イオン
fig存在すると、同−一条件下ではフッ化物イオンが
存在しない場合と比べて晶析反応速度が速まるという効
果も得られる。
5Ca"+ F"+60H-+ 3H2P04'-, →
Ca5F(PO4)1+ 6H,O・(2) Fluoroapatite produced in formula (2) has lower solubility and is a more stable form than hydroxyapatite. The concentration of phosphate will be lower. In addition, the presence of heptatide ions has the effect of increasing the crystallization reaction rate under the same conditions as compared to the case where fluoride ions are not present.

フッ化物イオンの添加方法は特に限定されず、7ツ化ナ
トリウムやフッ化カリウムなどの水溶性塩を水溶液の形
で添加するのが一般的であるが、はたる石、氷晶石など
の充填層に通水してフッ他罪イオンを溶解してもよい。
The method of adding fluoride ions is not particularly limited, and it is common to add water-soluble salts such as sodium heptadide and potassium fluoride in the form of an aqueous solution, but filling with fluorite, cryolite, etc. Water may be passed through the layer to dissolve the fluorine ions.

フッ化物イオンの添加量は、一般的には0.5〜101
Q/l程度である。10rn971を越えると、リン酸
塩の含有量によっては処理水中に残留し二次公害の原^
となる。前記範囲内であれば、添加したフッ化物イオン
はフルオロアパタイトとなって晶析により除去されるの
で、新たなフッ化物イオン除去装置は必要でない。フッ
化物イオンの添加を中止すると、その直後から処理水中
のリン酸塩濃度が徐々に上り、約1ケ月でフッ化物イオ
・ンを添加しな−い場合と同じになるので、添加は水質
をみながら間欠的に行うこともできるが、連続注入の方
ふ工よ多安定した水質が得られて望ましい。
The amount of fluoride ion added is generally 0.5 to 101
It is about Q/l. If it exceeds 10rn971, depending on the phosphate content, it may remain in the treated water and cause secondary pollution.
becomes. If it is within the above range, the added fluoride ions become fluoroapatite and are removed by crystallization, so a new fluoride ion removal device is not required. Immediately after discontinuing the addition of fluoride ions, the phosphate concentration in the treated water gradually increases and becomes the same level as when no fluoride ions are added after about a month, so adding fluoride ions does not affect water quality. Although it can be done intermittently while monitoring the water, it is preferable to use continuous injection as it provides more stable water quality.

はたる石、氷晶石等の充填層に通水する方法を採用する
と、単に通水速度を調整するだけで必要量のフッ化物イ
オンを溶解することができる。は、たる石はCaF2 
、氷晶石U Na5AI!F6を主体とする鉱物で、い
ずれも溶解度が低く、低濃度のフッ化物の溶出に適、し
ている。これらの鉱物はそれぞれ単独で、または両者を
混合して充填層を形成し、原水を通水し、接触さ・せる
When a method of passing water through a packed bed of rock, cryolite, etc. is adopted, the required amount of fluoride ions can be dissolved simply by adjusting the water passing rate. The barrel stone is CaF2
, Cryolite U Na5AI! Minerals mainly composed of F6, all of which have low solubility, are suitable for eluting low concentrations of fluoride. These minerals may be used alone or in combination to form a packed bed, and raw water is passed through and brought into contact with the packed bed.

原水とこれらの充填層の接触方法は、固定床通水方式あ
るいは流動床通水(方式のいずれでもよい。
The method of contact between the raw water and these packed beds may be either a fixed bed water flow method or a fluidized bed water flow method.

懸濁物を含む水を処理する場合は、通常の濾過で用いら
れる濾材の粒度程度のフッ素含有鉱物を充填した固定床
通水方式を採用すれば、水中の懸濁物が濾過作用で除去
され、後に続く晶析工程K”おける懸濁物の影響が無視
できるため、よ多安定した処理効果が達成される。特に
晶析工程、において、リン酸カルシウムを含む結晶種と
、固定床通水方式で接触させる場合には、結晶種充填層
での懸濁物の捕捉が無視できるため、結晶種充填層の逆
洗頻度が少なくてすみ、よ多安定した処理効果が得られ
る。すなわち、結晶種充填層を逆洗すると充填層が乱れ
、処理を再開しても、数時間にわたって水質への影響が
みられ、処理水質が悪化するが、逆洗頻度が少なければ
、それだけ処理効率がよい、もつとも、−原水を前処理
段階で濾過したときなどのように、懸濁amlII度が
低い場合には、流動床通水方式を採用してもよい。また
通水方向は特に限定されず、上向流、下向流のいずれで
もよい。
When treating water that contains suspended matter, if you use a fixed bed water flow system filled with fluorine-containing minerals that are about the size of the filter media used in normal filtration, the suspended matter in the water will be removed by the filtration action. Since the influence of suspended matter in the subsequent crystallization step K" can be ignored, a more stable treatment effect can be achieved. In particular, in the crystallization step, crystal seeds containing calcium phosphate and a fixed bed water flow method are used. In the case of contact, the trapping of suspended matter in the crystal seed packed bed can be ignored, so the frequency of backwashing of the crystal seed packed bed is reduced, and a more stable treatment effect can be obtained. Backwashing the bed disturbs the packed bed, and even if the treatment is restarted, the quality of the treated water will be affected for several hours, and the quality of the treated water will deteriorate. - When the suspended AML II degree is low, such as when raw water is filtered in the pretreatment stage, a fluidized bed water flow system may be adopted.The water flow direction is not particularly limited, and upward flow , or downward flow.

通水時す流速は必要なフッ化物イオンを溶出できる流速
とし、充填層の粒径、層高、原水の−によって決まるが
、粒径16〜62メツシユのtまたる石を充填した場合
の通水速度はSv1〜10(1/ hr)程度とする。
The flow rate when water is passed is determined by the particle size of the packed bed, the bed height, and the raw water, and the flow rate is such that the necessary fluoride ions can be eluted. The water velocity is approximately Sv1 to 10 (1/hr).

はたる石、氷晶5尋の充填層に通水する場合の原水の−
も制限はなく、フッ化物イオンが溶出する範囲でよいが
、原水が高…の場合には、予め酸を添加してpH5〜6
に調整するのが好ましい。酸の添加処理は対象廃水の水
質と処理水の目標リン酸塩濃度を考慮し、必要に応じて
本処理プロセス゛に組込むことができる。原水の−があ
まり低すぎるとフッ化物イオンが過剰に溶出し、彼処i
が必要になる。
Raw water when flowing through a packed bed of 5 fathoms of stone and ice crystals -
There is no limit to this, and it may be within a range where fluoride ions can be eluted, but if the raw water has a high pH, add acid in advance to adjust the pH to 5 to 6.
It is preferable to adjust to Acid addition treatment can be incorporated into the main treatment process as necessary, taking into account the quality of the target wastewater and the target phosphate concentration of the treated water. If the - of the raw water is too low, excessive fluoride ions will be eluted and the
is required.

晶析を行うには、フッ化物イオンのにかにカルシウムイ
オンまたはアルカリ剤を添加し、(2)式の反応に必要
なカルシウムイオン濃度および−に調整する必要がある
。7ツ化物イオンを水溶性塩の形で添加する場合にはカ
ルシウム剤、アルカリ剤等の添加順序は制限されないが
、#またる石、氷晶石等の充填層に通水する場谷は充填
層通水前に添加するとフッ化物イオンの溶出が悪くなる
ので、光項層通水後に添加する。
To perform crystallization, it is necessary to add calcium ions or an alkaline agent to the fluoride ions and adjust the calcium ion concentration to the level necessary for the reaction of formula (2). When adding heptadide ions in the form of water-soluble salts, there is no restriction on the order of addition of calcium agents, alkaline agents, etc., but the place where water is passed through a packed bed of #matamaru stone, cryolite, etc. should be filled. If added before water passing through the layer, the elution of fluoride ions will be impaired, so it should be added after water passing through the optical layer.

原水に加えられるべきカルシウム剤やアルカリ剤の添加
量は(2)式で表わされる反応当量よシも過剰量とする
が、極端に多量に添加すると結晶種以外の場所で微細な
沈殿が析出したり、また炭酸カルシウム等の不純物が生
成する場合があるので、仁れらが生成しない範囲とすべ
きである。
The amount of calcium agent or alkaline agent to be added to raw water should be in excess of the reaction equivalent expressed by equation (2), but if it is added in an extremely large amount, fine precipitates will precipitate in places other than crystal seeds. In addition, impurities such as calcium carbonate may be produced, so it should be within a range that does not produce any impurities.

但し、従来方法においては、前述のようにヒドロキシア
パタイトの準安定域内で添加量を決めて運転しなければ
ならなかったが、この発明では、マグネシウムイオンお
よびフッ化物イオンを共存させることにより共存させな
い場合の準安定域を越えて、従来不安定域とい゛われて
ぃた領域においても運転することができる、。そして、
その分反応速度を速めることができ、多大のメリットが
もたらされる。
However, in the conventional method, as mentioned above, it was necessary to determine the amount of addition within the metastable region of hydroxyapatite and operate, but in this invention, by coexisting magnesium ions and fluoride ions, it is possible to avoid the coexistence of hydroxyapatite. It is possible to operate beyond the metastable region of , and even in the region conventionally known as the unstable region. and,
The reaction rate can be increased accordingly, which brings about many benefits.

但し、この発明においても、あ、まりに過剰量カルシウ
ム剤やアルカリ剤を加えると、結晶種以外の所で微細結
晶が生成するようになるので慎しむべきである。
However, even in this invention, caution should be taken not to add an excessive amount of calcium or alkaline agents to the amberjack, as fine crystals will form in areas other than the crystal seeds.

カルシウム剤およびアルカリ剤の好適添加量は水中のリ
ン酸塩が50.m9/l以下、共存マグネシウムイオン
が5o、my/11の場合、カルシウムイオンは10〜
200In9/A、 pHは6〜12程度である。
The preferred amount of calcium and alkaline agents added is 50% phosphate in water. m9/l or less, when coexisting magnesium ions are 5o, my/11, calcium ions are 10~
200In9/A, pH is about 6-12.

この発明に用いられるカルシウム剤としては水酸化カル
シウム、塩化カルシウムなど、アルカリ剤としては水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなど
があげられる。
Calcium agents used in this invention include calcium hydroxide and calcium chloride, and alkaline agents include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, and the like.

リン酸カルシウムを含む結晶種としては、ヒドロキシア
パタイト(Ca5(OH)(Po4)s )、フルオロ
アパタイト(Ca5(F)(PO4)! )また悼リン
酸三石灰 、(、Caa(PO+)t )などのリン酸
カルシウム′を含む結晶種が使用でき、天然のリン鉱石
はこれらのリン酸している。また、砂などの濾材面にリ
ン酸カルシウムを析出させた結晶種も用いることができ
る。
Crystal species containing calcium phosphate include hydroxyapatite (Ca5(OH)(Po4)s), fluoroapatite (Ca5(F)(PO4)!), and tricalcium phosphate (,Caa(PO+)t). Crystalline species containing calcium phosphate' can be used, and natural phosphate rocks contain these phosphates. Furthermore, crystal seeds in which calcium phosphate is precipitated on the surface of a filter medium such as sand can also be used.

結晶種としては反応によって生成するリン酸カルシウム
と同種のフルオロアパタイトを主成分とすると新しい結
晶の析出が円滑に行われ、リン酸塩の除去が効率的に行
われ除去率が上がる。
If the main component is fluoroapatite, which is the same type as calcium phosphate produced by the reaction, as the crystal seed, new crystals will be deposited smoothly, phosphate will be removed efficiently, and the removal rate will increase.

リン酸塩を含む水と結晶種との接触方法は固定床式でも
流動床式でもよいが、前段で1またる石等の充填層に流
動床通水したときには懸濁物も〜同時に除去するために
固定床式がよく、またイオン交換体充填層が固定床のと
きには流動床式でもよい。
The method of contacting the water containing phosphate with the crystal seeds may be either a fixed bed method or a fluidized bed method, but when the fluidized bed water is passed through a layer of stones etc. in the first stage, suspended matter is also removed at the same time. Therefore, a fixed bed type is preferable, and a fluidized bed type may be used when the ion exchanger packed bed is a fixed bed.

好ましくはほたる石等の充填層を固定床として通水する
とともに、懸濁物も同時に除去すれば結晶種充填層に充
填される結晶種の粒径をより小さくすることができると
ともに、前述のように結晶種の逆洗回数も減らすことが
でき、その結果より安定した水質の処理水が得られる。
Preferably, if water is passed through a fixed bed filled with fluorite or the like, and suspended matter is also removed at the same time, the particle size of the crystal seeds filled in the crystal seed packed bed can be made smaller, and as described above, Additionally, the number of times the crystal seeds are backwashed can be reduced, and as a result, treated water with more stable quality can be obtained.

結晶種の大きさは通常小さいものほど比表面積が大きい
ため新しい結晶が析出しやすいが、あまり小さいと結晶
種と水の接触または分離に困−を伴う。また粒径があま
り大きいと単位充填量あた9の比表面積が小さいから、
通常は9〜300メツシュ程度のものを使用する。この
うち大きいもの゛は固定床“に適し、小さいものは流動
床に適する。
Generally, the smaller the size of the crystal seeds, the larger the specific surface area, so that new crystals are more likely to precipitate. However, if the size of the crystal seeds is too small, it becomes difficult to contact or separate the crystal seeds from water. Also, if the particle size is too large, the specific surface area per unit filling amount will be small.
Usually, about 9 to 300 meshes are used. Among these, the larger one is suitable for a fixed bed, and the smaller one is suitable for a fluidized bed.

固定床の場合9〜65メツシユの粒径の結晶種を充填し
、流速SV1〜10 hr−’で上向流または下向流で
通水してフルオロアパタイトの結晶を析出させる。なお
第1工程が流動床の場合には第2工程で、下層の大粒径
−の部分で懸濁物を捕捉し、上層の小粒径、の活性度の
高い部分で晶析を行うことができる。同様に下向流で通
水する場合には、結晶種表面への懸濁物の付着を避ける
ため、結晶種よ。
In the case of a fixed bed, crystal seeds having a particle size of 9 to 65 mesh are packed, and water is passed upwardly or downwardly at a flow rate of SV1 to 10 hr-' to precipitate fluoroapatite crystals. In addition, if the first step is a fluidized bed, in the second step, suspended matter is captured in the lower layer with large particle size and crystallized in the upper layer with high activity of small particle size. I can do it. Similarly, when water is passed in a downward direction, it is necessary to avoid the adhesion of suspended matter to the surface of the crystal seeds.

り比重が小さく粒径の大きい濾材を結晶種固定層の上に
積層し、この濾材により懸濁物を除去するのが望ましい
。通水中に結晶種表面が汚染されたり目詰りを起こすよ
うなことがあれば、定期的に上向流による逆洗を行って
結晶種を展開洗浄し、表面に付着した不純物を除去する
のが望ましい。
It is desirable to layer a filter medium with a small specific gravity and a large particle size on the crystal seed fixing layer, and to remove suspended matter with this filter medium. If the surface of the crystal seeds becomes contaminated or clogged during water flow, it is recommended to periodically backwash the crystal seeds using an upward flow to develop and clean the crystal seeds and remove impurities attached to the surface. desirable.

逆洗時の通水条件としては、流速は20〜80m/hr
程度、逆洗時間は、5〜60分程度である。
Water flow conditions during backwashing include a flow rate of 20 to 80 m/hr.
The backwashing time is about 5 to 60 minutes.

以上のようにして晶析を行うと、主として(2)式によ
す溶解度の低いフル、オロア/ぐタイトが生成し、これ
が結晶種の表面に晶析し、処理水中のリン酸塩濃度はマ
グネシウムイオンが存在するにもがかわらず、極めて低
くなる。マグネシウムイオンの作用は一種の負触媒的な
働きと考えられ、そのまま処理水中に残留して排出され
る。7ツ化物イオンはフルオロアパタイトになるととも
に、ヒドロキシア/ξタイト生成のだめの触媒と!て作
用すると推測され、従って水系に正触媒と負触媒が共存
することになり、このうち正触媒が優勢となり、反応が
進むと推定される。
When crystallization is carried out in the above manner, fluorite, oroa/gutite, which has low solubility according to equation (2), is mainly produced, and this crystallizes on the surface of the crystal seeds, and the phosphate concentration in the treated water decreases. Despite the presence of magnesium ions, they are extremely low. The action of magnesium ions is considered to be a kind of negative catalyst, and they remain in the treated water and are discharged. The heptadide ion becomes fluoroapatite and also acts as a catalyst for the formation of hydroxya/ξtite! Therefore, it is assumed that a positive catalyst and a negative catalyst coexist in the aqueous system, and that the positive catalyst becomes predominant and the reaction proceeds.

以上゛の通り、この発明によれば、リン酸塩を含む水に
マグネシウムイオンと7ツ化物イオンとを存在させるこ
とにより、存在しない場合の準安定域を越えても炭酸カ
ルシウムなどの不純物の析出を防止しながら高速に、か
つ効率良くリン酸塩を除去することができ、処理水中の
リン酸塩濃度を極めて琳くすることができる。
As described above, according to the present invention, by allowing magnesium ions and heptadide ions to exist in water containing phosphate, impurities such as calcium carbonate can be precipitated even beyond the metastable range when they are not present. It is possible to remove phosphates quickly and efficiently while preventing this, and the phosphate concentration in treated water can be extremely reduced.

次にこの発明の実験例および実施例について説明する。Next, experimental examples and examples of the present invention will be explained.

実験例 重炭酸ナトリウムを総アルカリ度として1.00ダ/l
、150■/lとなるように添加した蒸留水に塩化カル
シウムをカルシウム、として45■/11塩化マグネシ
ウムをマグネシウムとして0ダ/i、20my/l、s
 om9/i、、a omy/ltとなるようにさらに
添加し、次いで水酸化ナトリウムを用いて田を95に調
整した。こうして得られた溶液を室温下で攪拌し、反応
させた。1時間後溶液を濾過し、濾液中のカルシウムイ
オン濃度をEDTA滴定法により測定した。結果を表1
に示す。
Experimental example Sodium bicarbonate with total alkalinity of 1.00 da/l
Calcium chloride is added as calcium to distilled water added to give a concentration of 150 μ/l, 45 μ/11 magnesium chloride is added as magnesium, 0 da/i, 20 my/l, s
Further addition was made to give om9/i, aomy/lt, and then the temperature was adjusted to 95 using sodium hydroxide. The solution thus obtained was stirred and reacted at room temperature. After 1 hour, the solution was filtered, and the calcium ion concentration in the filtrate was measured by EDTA titration. Table 1 shows the results.
Shown below.

表   1 表1から明らかガ、ように、マグネシウムイオンが存在
すると濾液中のカルシウムイオン濃度が増大し、特にマ
グネシウムイオンsoq、’z以上において顕著な効果
が得られている。  ゛実施例1 内径3. Q cm、長さ50cIILのアクリル製カ
ラムに粒度16〜32メツシユのヨルダン産リン鉱石(
マグネシウムイオン濃度40〜501n9/7δ共存系
で約100日間通水処理に使用して定常活性となったも
のンを150mJ充填し、合成水(リン濃度1〜/l、
総アルカリ度約100+9/J、マグネシウムイオン濃
度50ダ/1.pH7,0)IICカラム入口で塩化カ
ルシウムと水酸化ナトリウムの水溶液を添加して、カル
シウムイオンsiをso〜85ダ/l、−を8.8〜9
.OK!II整した後、リン鉱石の充填層を2“(j/
hrlrの流速で、上向流固定床通水方式で7日間連続
通水処理した。7日目からカラム入口で塩化カルシウム
と水酸化ナトリウムの添加に加えて、フッ化ナトリウム
水溶液をフッ素イオンとして約1 tny / lとな
るように添加して本発明に基づく処理を行った。また比
較のために上記と同様のヨルダン産リン鉱石の充填カラ
ムを用いて、マグネシウムイオン非共存系での処理(フ
ッ素は無添加)効果を確認した。これらの結果を併せて
表2に示す。
Table 1 As is clear from Table 1, the presence of magnesium ions increases the concentration of calcium ions in the filtrate, and a particularly remarkable effect is obtained with magnesium ions of soq,'z or higher.゛Example 1 Inner diameter 3. Jordanian phosphate rock (with a particle size of 16 to 32 mesh) was placed in an acrylic column with a length of Q cm and a length of 50 cIIL.
Filled with 150 mJ of water that had become steadily active after being used for water flow treatment for about 100 days in a magnesium ion concentration of 40 to 501n9/7δ coexistence system, synthetic water (phosphorus concentration of 1 to 1/l,
Total alkalinity approximately 100+9/J, magnesium ion concentration 50 Da/1. pH 7,0) Add an aqueous solution of calcium chloride and sodium hydroxide at the inlet of the IIC column to adjust calcium ion si to so~85 da/l and - to 8.8~9.
.. OK! After preparing the phosphate rock, the packed bed of phosphate rock was filled with 2" (j/
Water was passed continuously for 7 days using an upward flow fixed bed water flow method at a flow rate of hrlr. From the 7th day, in addition to adding calcium chloride and sodium hydroxide at the column inlet, a treatment according to the present invention was performed by adding an aqueous solution of sodium fluoride as fluorine ions to a concentration of about 1 tny/l. For comparison, we also used a column packed with Jordanian phosphate rock similar to the one above to confirm the effect of treatment in the absence of magnesium ions (no fluorine added). These results are shown in Table 2.

表     2 以上の結果より、明らかなように、マグネシウムイオン
非共存系では、処理水のリン濃度は常時o12myZl
i下の安定した処理効果が達成されたが、マグネシウム
イオンを50〜/l含む場合には処理水のリン濃度は0
.24〜0.62m971の範囲でばらつき、安定した
リンの高い除去効果は達成できなかった。
Table 2 From the above results, it is clear that in the system without magnesium ions, the phosphorus concentration in the treated water is always o12myZl.
A stable treatment effect was achieved under i.
.. It varied in the range of 24 to 0.62 m971, and a stable high phosphorus removal effect could not be achieved.

一方、マグネシウムイオンを50〜/l含む場合でも、
本発明に基づく処理方法で通水処理した7日目以後は処
理水のリン濃度は次第に低下し、14日目以後はマグネ
シウムイオン非共存系の場合とほぼ同等の処理水レベル
まで低下し、50日0ではむしろ非共存系よりも良くな
るなど、安定した処理効果を達成することができた。
On the other hand, even when containing 50~/l of magnesium ions,
After the 7th day of water treatment using the treatment method based on the present invention, the phosphorus concentration of the treated water gradually decreased, and after the 14th day, it decreased to the level of the treated water that was almost the same as that of the system in which magnesium ions did not coexist. On day 0, we were able to achieve a stable treatment effect, which was even better than the non-coexistence system.

なお、処理水中のフッ化物イオン濃度はいずれも検出限
界以下であった。
The fluoride ion concentrations in the treated water were all below the detection limit.

実施例2 カラムに1〜2關の#またる石を5CJtl充填し、ま
た別のカラムに実施例1と同じリン鉱石(但し250日
間通水処扁したもの)を150肩l充填し、直列に連絡
した。この装置に実施例1と同じ原水を1 !(’I 
/、by)の流速で上向流固定床方式に、まずほたる石
層を通過させた後実施例1と同様に処理した。結果を表
6に示す。同時にほたる石層をバイパスさせた場合も併
せて示す。
Example 2 A column was filled with 5 CJtl of 1 to 2 square stones, and another column was filled with 150 l of the same phosphate rock as in Example 1 (however, it had been subjected to water flow treatment for 250 days), and the columns were placed in series. I contacted. The same raw water as in Example 1 was added to this device! ('I
The sample was first passed through the fluorite layer using an upward flow fixed bed method at a flow rate of /, by), and then treated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6. The case where the fluorite layer is bypassed is also shown.

表     6 □以上の結果より、はたる石層のSVは10という高流
速にもかかわらず、はたる石を経由した場合と経由しな
い場合とでは、効果上かなシの差がでることがわかる。
Table 6 □ From the above results, it can be seen that, despite the high flow velocity of the SV of the stone layer of 10, there is a significant difference in effectiveness between when the flow goes through the stone layer and when it does not go through the stone layer.

代理人 弁理士 柳 原   成Agent: Patent attorney Sei Yanagi Hara

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)リン酸塩を含む水に、マグネシウムイオンの存在
下7ツ化物イオンおよびカルシウム剤まりはアルカリ剤
を添加した後、リン酸カルシウムを含む結晶種と接触さ
せて晶析を行うことを特徴とするリン酸塩を含む水の処
理方法
(1) The method is characterized by adding an alkaline agent to water containing phosphate in the presence of magnesium ions, and then crystallizing the mixture by bringing it into contact with crystal seeds containing calcium phosphate. How to treat water containing phosphates
(2)7ツ化物イオンは水溶性塩の水溶液として添加す
る特許請求の範囲第1項記載のリン酸塩を含む水の処理
方法
(2) A method for treating water containing phosphate according to claim 1, wherein the heptadium ion is added as an aqueous solution of a water-soluble salt.
(3)水溶性塩はフッ化ナトリウムもしくは7フ化カリ
ウムである特許請求の範囲第2項記載のリン酸塩を含む
水の処理方法
(3) The method for treating water containing phosphate according to claim 2, wherein the water-soluble salt is sodium fluoride or potassium heptafluoride.
(4)フッ化物イオンの添加は、はたる石または氷晶石
の充填層に通水して行う特許請求の範囲第1項記載のリ
ン酸塩を含む水の処理方法
(4) The method for treating phosphate-containing water according to claim 1, in which the addition of fluoride ions is carried out by passing the water through a packed bed of marble or cryolite.
(5)原水を困6〜6にして充填層に通水する特許請求
の範囲第4項記載のリン酸塩を含む水の処理方法
(5) A method for treating water containing phosphates as set forth in claim 4, which comprises reducing the raw water to 6-6 and passing the water through a packed bed.
(6)リン酸カルシウムを含む結晶種はヒドロキシアパ
タイト、フルオロアノξタイト;たけリン、酸三石灰で
ある特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記
載のリン酸塩を含む水の処理方法
(6) The method for treating water containing phosphate according to any one of claims 1 to 5, wherein the crystal seeds containing calcium phosphate are hydroxyapatite, fluoroanotite, takelin, and acid trilime.
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