JPS5911357B2 - リン含有排水の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリン含有排水の処理方法、さらに詳しくいうと
、本発明は、マグネシア系吸着剤を用いるリン含有排水
の処理方法に関するものである。

近年、環境水圏の利水上の障害をもたらす物質として、
リン酸塩が注目されている。

このリン酸塩は水質の富栄養化現象をもたらす原因物質
として、排水に際してはこれをあらかじめ除去しておく
ことが強く要望されている。

従来、リン含有排水処理法としては、凝集沈殿法が最も
一般的な方法といわれている。

しかしながら、この方法では、薬剤添加に伴い処理水中
に溶出する塩類の増加や、処理によって発生する汚泥が
濃縮性や脱水性の悪いものであるため汚泥処理が著しく
困難であるという問題がある。

本発明者らは、先に、マグネシア系吸着剤がすぐれたリ
ン吸着能を示すことを見出した。

本発明者らは、この吸着剤を用いて産業上有利なリン含
有排水の処理方法を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、
リン成分を吸着した吸着剤は、リン成分の存在にもかか
わらず、焼成によって再び良好なリン吸着能を示すよう
になることを見出した。

即ち、リン酸イオンがマグネシウムと反応すると、イオ
ン結合的にリン酸一水系マグネシウムの不溶性沈殿を生
成するが、この沈殿を３５０〜７００℃で焼成するとピ
ロリン酸マグネシウムより安定度の高い不溶性形に変わ
ると同時に吸着剤の未反応部分は水酸化マグネシウムの
形から活性の高い酸化マグネシウムにかわり、再び吸着
性能を発揮することが見出された。

そして、この焼成物のリン吸着能は、それより高活性の
マグネシア系吸着剤の少量と併用することにより、著し
く改善されることを見出し、本発明を完成するに到った
。

本発明におけろマグネシア系吸着剤とは、水酸化マグネ
シウムや炭酸マグネシウムなどのマグネシウム化合物を
温度３５０〜７００℃好ましくは４００〜６００℃で焼
成して得られるマグネシア自体あるいはこのものを吸着
成分として含むマグネシア混合物と定義される。

この場合、マグネシア混合物としては、前記マグネシア
と、アルｉナ、カオリン、酸化第２鉄、酸化カルシウム
などの金属酸化物との混合物が挙げられる。

このマグネシア系吸着剤の詳細は特開昭５３−３０４８
９号に示されている。

本発明の方法は、リン含有排水をマグネシア系吸着剤を
用いて処理するに際し、リン成分を吸着した吸着剤を排
水から分離後、３５０〜７００℃で焼成する工程と、こ
の焼成物と、それより高い吸着活性を持つ補充マグネシ
ア系吸着剤とを併用して再びリン含有排水に接触させる
工程とを繰返し行うことを包含する。

本発明で用いるマグネシア系吸着剤は、通常、粒度６０
メンシュ以下、好ましくは、粒度２００メンシュ以下の
微粉末状で用いられる。

排水に対する使用量は、通常、０．００５〜１０重量係
、好ましくは、０．０１〜５重量係である。

また、この吸着剤は、排水中に含まれろリン化合物に対
し、少なくとも２．５重量倍、通常、５〜５０００重量
倍であるが、排水中に含まれるＣＯＤ成分量などに応じ
て適当に定める。

吸着処理時間は、２分〜１８０分であるが、ＣＯＤ値が
低い場合は２〜４５分という短い時間で充分であり、Ｃ
ＯＤ値が高い場合は１８０分を要する場合もある。

吸着装置としては、慣用の固液接触装置、通常は内部に
回転翼を備えた角型や丸型の槽が用いられろ。

また、吸着操作はバッチ方式でも実施されるが、操作効
率の上から連続式で実施するのがよい。

前記のようにして吸着剤と排水とを接触させることによ
り、排水中のリン化合物は吸着剤に吸着され、排水中か
ら分離除去される。

吸着剤に吸着されるリン化合物量が増大するにつれて、
その吸着剤の吸着能も次第に低下するようになる。

したがって、ある一定のリン化合物量を吸着した吸着剤
は排水中から分離し、再生処理を施す。

この場合、排水中からの吸着剤の分離方法としては、慣
用の固液分離手段が採用されるが、吸着剤において形成
した排水と吸着剤混合物から吸着剤を分離する場合には
、沈降分離法を採用するのがよい。

すなわち、排水と吸着剤との混合物を沈降分離機に装入
し、上層の処理水層と下層の吸着剤スラリ一層とに分離
し、沈降分離機の上部から処理水及び底部から吸着剤ス
ラリーをそれぞれ抜き出す。

沈降分離法において、吸着剤の沈降を促進させるには高
分子凝集剤を１〜１０ｐｐｍ程度添加するのがよい。

このようにして分離された吸着剤は、脱水及び乾燥され
た後、焼成炉へ送られ、ここで焼成される。

焼成条件は、温度３５０〜７００℃、好ましくは、４０
０〜６００℃であり、焼成雰囲気としては、通常、空気
が採用されるが、酸素濃度０〜５チの還元性雰囲気も採
用される。

焼成炉としては、移動床、流動床型のものが任意に選定
され、また塔式あるいはロータリーキルン式のものが採
用される。

このようにして焼成された焼成物は、再生吸着剤として
再び循環使用されるが、本発明の場合、その吸着能を一
層高めるために、それよりも吸着活性の高い吸着剤と併
用する。

この補充吸着剤は新吸着剤又はリン含量（本発明ではＰ
Ｏ４”−とじて換算、以下同じ）が５重量係以下、好ま
しくは、１重量係以下のマグネシウム系吸着剤が使用さ
れろ。

この吸着促進のために補充する吸着剤の補充率は、次の
式で表わされ、一般には、０．５〜２０重量係、好まし
《は１〜１０重量チである。

Ｐ： 補充率（重量％） Ａ： 補充吸着剤重量 Ｂ： 再生吸着剤重量（焼成物） 本発明において、再生吸着剤に対して高活性の吸着剤を
補充添加することは、高められたリン除去率を得る上で
重要な意味を有する。

次表に吸着剤を焼成により再生して繰返し用いることに
よつて得た吸着試験結果を示す。

この場合、吸着試験はＫＨ２ＰＯ４約４０ｐｐｍ 含む
水溶液に、新吸着剤０．３重量チ又は０．５重量係を添
加し、バンテ方式により、かくはん下、室温（約１８℃
）テ９０分間接触させることによって行った。

また吸着剤の再生は、処理液をガラスロ過器を通過させ
てその中に含まれる吸着剤を口別し、これを１１０℃で
４時間乾燥後、５００℃の電気炉で５０分間焼成するこ
とによって行った。

※ 表中の数字はリン除去率を示す。

前記表から明らかなように、再生吸着剤を循環使用する
に際し、新吸着剤を添加することにより、再生吸着剤の
全体的活性を高めろことができる。

しかも、この場合の新吸着剤添加量は少なくて済み、た
とえば、吸着剤使用量０．３％，新吸着剤補充率５％の
試験［Ａ）と、吸着剤使用量０．５％、新吸着剤補充率
Ｏ％の試験〔Ｂ〕の結果を比較すると、再生回数１０回
では試験ＣＡＩの方が全吸着剤使用量が少ないにもかか
わらず、高いリン除去率を示す。

したがって、実際の吸着分離操作においては、新吸着剤
を少量補充することにより、全体的に高いリン除去率を
長期間にわたって得ることができ、その運転コストが著
しく低められるという効果が得られる。

本発明で用いる吸着剤においては、吸着されたリン成分
が焼成により除去されずに吸着剤上に残存することから
、焼成して繰返して使用しているうちに、吸着剤のリン
含量が次第に増加し、それに応じてその吸着能は低下す
るようになる。

したがって、ある一定のリン除去率を得るために、リン
含量の増大した吸着剤はその一部又は全部を処理系から
連続又は間欠的に抜き出し、それに応じて新吸着剤を補
充する。

本発明の場合、高活性吸着剤の補充に応じて活性の低下
した吸着剤を抜き出すのが好都合である。

本発明の方法は、前記したようなマグネシア系吸着剤の
リン吸着剤としての特異性を考えて、吸着工程を２段分
け、第１吸着工程と第２吸着工程とを焼成工程を介して
結合させるのが有利である。

すなわち、本発明によれば、リン含有排水をマグネシア
系吸着剤を用いて処理するに際し、吸着工程を２段に分
けるとともに、第１吸着工程には全吸着剤の９９．５〜
・８０重量チ及び第２吸着工程には全吸着剤の０．５〜
２０重量係の吸着剤を添加し、かつ、第２吸着工程に添
加する吸着剤として新吸着剤を用い、さらに第１吸着工
程及び第２吸着工程から分離されたリン成分を吸着した
吸着剤を３５０〜７００℃で焼成し、この焼成物を再生
吸着剤として第１吸着工程に循環使用することを特徴と
する２段処理法が提供される。

次に、この２段処理法を図面により説明する。

この図において、リン含有排水はライン５から第１吸着
工程１に送られ、ここでマグネシア系吸着剤と接触され
る。

リン成分を吸着して吸着能の低下した吸着剤は排水中か
ら沈降法などの適当な固液分離法により分離された後、
吸着剤スラリーとしてライン８を通って焼成工程３に導
かれる。

この吸着剤スラリーは、焼成に先立ち、脱水乾燥され、
焼成に適した水分答量に調整される。

また、この吸着剤スラリーの一部は、ライン１２から抜
き出されろ。

一方、第１処理工程１において、吸着剤から分離された
第１次処理水は、ライン６を通って第２吸着処理工程２
に導かれ、ここで新吸着剤供給機４からライン１１を通
って添加された新吸着剤と接触される。

そして、リン成分を吸着した新吸着剤は、排水中から分
離された後、ライン１０を通って焼成工程３へ送られ、
ここでライン８からの吸着剤とともに焼成される。

そして、この焼成された吸着剤は再生吸着剤としてライ
ン９を通って第１吸着処理工程へ循環使用される。

廃吸着剤の抜き出しは、必ずしもライン８からライン１
２を経て行う必要はなく、ライン９から焼成物の形で抜
き出すこともできる。

この場合、この焼成物は、リン成分を含有し、しかもこ
のリン成分はク溶性のものであるため、リン酸系脂料と
してあるいはリン成分の欠除した土壌に対する土壌改良
剤などとして有効利用される。

この２段吸着処理法においては、第１工程に添加する吸
着剤量は、全吸着剤量に対して９９．５〜８０重量係、
好ましくは９９〜９０重量係、第２工程に添加する吸着
剤量は、全吸着剤量に対して０．５〜２０重量係、好ま
しくは１〜１０重量係である。

焼成工程３で生成される焼成物は、第１工程からのリン
成分を比較的多く含む吸着剤と、第２工程からのリン成
分を極くわずかしか含まぬ焼成履歴のない吸着剤との混
合焼成物であることから、前記したような高活性吸着剤
の添加効果が得られ、高められた吸着活性を持つ再生吸
着剤を形成する。

本発明の２段吸着処理法によれば、ほぼ１００％に近い
除去率でリン成分を餘去することができ、しかも、この
ような高除去率を得るのに要する新吸着剤の添加量は、
１段処理法に比べ低められた量で済み、たとえば、４０
ｐｐｍ程度のリン含量の排水中からリン成分を１００係
除去するために必要な第２工程への新吸着剤添加量は、
全吸着剤の３〜５％程度、排水に対して０．０１５〜０
．０２５係もあればよい。

本発明の方法は排水中からのリン成分の除去及び分離回
収法として適用され、リン化合物を含む種々の工業排水
、産業排水、殊に下水生活排水などに適用される。

この場合、排水中にはアンモニア、有機物などの他の汚
染物質も含まれていてよく、本発明の場合はこれらの汚
染物質も同時に除去される。

したがって、本発明において用いる全吸着剤量は、排水
中におけるリン成分の他、これらの汚染物質の含量も考
慮して適宜決められる。

また、本発明により得られるリン成分が高濃度で蓄積し
た廃吸着剤は、その吸着したリン成分がク溶性のもので
あるため、リン系脂料としてあるいはリン成分の欠除し
た土壌の改良剤として利用することができる。

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例 １ （１）吸着剤の調製 水酸化マグネシウム８０重量部と水酸化アルミニウム２
０重量部との混合物を５００℃の温度で１時間焼成した
もの（粒度３２５メッシュ以下：８８重量％）を吸着剤
として用いた。

（２）種々のリン化合物に対する吸着能試験種々のリン
化合物を含む水溶液に対して吸着剤を添加し、ジャーテ
スタを用いて１００ｒｐｍのかくはん条件下で９０分間
かくはんを行った後、吸着剤を口別し、口液中の残留Ｐ
０４３−を測定し、この測定結果に基づいてリン除去率
及びリン吸着量を算出した。

その結果を第２表に示す。

なお、以下の表に示すリン濃度、リン除去率、及びリン
吸着量はいずれもＰＯ４３一換算量である。

前記表に示した試験結果から明らかなように、マグネシ
ア系吸着剤はリン化合物に対してすぐれた吸着能を有す
ることがわかる。

（３）含リン水溶液からのリンの除去 ＫＨ２Ｐ０４ ４ ０ ｐ ｐｍ を含む水溶液に新
吸着剤０．３又は０．５重量チ添加し、１００ｒｐｍの
かくはん条件下、９０分間かくはんを行った。

次に、この吸着剤を口別した後、乾燥、粉砕及び焼成し
て再生吸着剤を得た。

この場合、焼成は５００℃の温度で５０分間行った。

次に、このようにして得た再生吸着剤に、新吸着剤を所
定の補充率で添加し、再びＫＨ２Ｐ０４含有水溶液を処
理した。

このようにして、吸着剤を繰返し再生して用い、その結
果を前記第１表に示した。

なお、前記第１表に示した新吸着剤補充率は、使用吸着
剤に対する割合であり、たとえば、吸着剤使用量０．３
％の試験における補充率５％は、水溶液に対して０．０
１ ５％の新吸着剤を添加したものである。

実施例 ２ ＫＨＰＯ４ ４ ０ ｐ ｐｍ含む水溶液を２段吸着法
により処理した。

この場合、第１吸着工程では水溶液に対して０．３重量
％（全吸着剤に対して９５．２％）、第２吸着工程では
第１工程からの処理水溶液に対して０．０ １ ５重量
％（全吸着剤に対し４．８重量％）の吸着剤を用いた。

吸着処理後、第２吸着工程で用いた吸着剤は第１吸着工
程からの吸着剤とともに焼成再生し、再び第１吸着工程
への添加吸着剤として用いた。

また、第２吸着工程には、第１吸着工程からの処理水に
対し新吸着剤０．０ １ ５重量チ添加し、吸着処理を
行った。

このようにして繰返し２段吸着処理を行った結果を第３
表に処理法Ａとして示す。

また、第２吸着工程に添加する新吸着剤添加量を処理水
に対して０．０３重量％（全吸着剤に対し９重量％）と
した以外は同様にして行った結果を第３表に処理法Ｂと
して示す。

【図面の簡単な説明】

図面は２段吸着処理法のフローシ一トを示す。 図中、１は第１吸着処理工程、２は第２吸着処理工程、
３は焼成工程、４は新吸着剤供給機を各示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リン含有排水をマグネシア系吸着剤を用いて処理す
   るに際し、リン成分を吸着した吸着剤を排水から分離後
   、３５０〜７００℃で焼成する工程と、この焼成物と、
   それより高い吸着活性を持つ補充マグネシア系吸着剤と
   を併用して再びリン含有排水を処理する工程とを繰返し
   行うことを特徴とするリン含有排水の処理方法。 ２ 補充マグネシア系吸着剤の補充率が全吸着剤量に対
   し、０．５〜２０重量係である特許請求の範囲第１項の
   方法。 ３ リン含有排水をマグネシア系吸着剤を用いて処理す
   るに際し、吸着工程を２段に分けるとともに、第１吸着
   工程には全吸着剤の９９．５〜８０重量係及び第２吸着
   工程には全吸着剤の０．５〜２０重量係の吸着剤を添加
   し、かつ第２吸着工程に添加する吸着剤として新吸着剤
   を用い、さらに第１吸着工程及び第２吸着工程から分離
   されたリン成分を吸着した吸着剤を３５０〜７００℃で
   焼成し、この焼成物を再生吸着剤として第１吸着工程に
   循環使用することを特徴とするリン含有排水の処理方法
   。