JPS60225692A - 接触晶析脱リン法の制御方法及び制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は接触晶析脱リン法の制御方法及び制御装置に関
し、特に脱リン処理を行なうべきリン酸イオン含有排水
に対し、前処理としてＰＨ値調整及びカルシウムイオン
濃度調整のための溶液を供給する制御方法及び制御装置
に関する。

〔発明の背景〕

接触晶析脱リン法は、脱リン処理を行なうべきリン酸イ
オン含有排水に対し、ｐＨ値調整及びカルシウムイオン
濃度調整の前処理をした後、リン酸イオン凝度とＰＨ値
との関係における準安定領域下においてヒドロオキシア
パタイト結晶の種結晶にこの排水を接触させることによ
り結晶を成長、晶析させて除去する方法である。そして
、処理すべき排水中にはカルシウムイオノＣα　と水酸
化イオンＯＨ−の存在が必要であり、これらのイオンを
排水中に適量添加することＫよってヒドロオキシアパタ
イト結晶の種結晶表面にヒドロオキシアパタイト（Ｃ（
Ｚ６　（ＯＨ）　（ｐｏ４）ａ）　（７）結晶の成長、
晶析が加速される。この場合の反応式は次のように示さ
れる。

３ＰＯ４”　＋５Ｃａ”＋ＯＨ−→ＣｃＬ’（ＯＨＸＰ
Ｏｉ）ｓ　＋＋＋＋　（１）又、第１図に排水中のｐＨ
値と排水中のリン酸イオンｐｏ、ｓ度との関係を示す。

この第１図から明らかなようにＰＨ値とリン酸イオン濃
度により、ヒドロオキシアパタイトの状態は次の３つの
領域に分けられる。即ち、（１）安定域（図中（Ａ））
・・・結晶は生成されずＣａＩ、ｐｏ　４”　、ＯＨ−
がイオン状態で存在する領域である。（２）準安定域（
図中（Ｂ））・・・そのままではヒドロオキシアパタイ
ト結晶はできないが、種結晶があればその表面に結晶が
析出する領域である。（３）不安定域（図中（Ｃ））・
・・種結晶がなくても結晶が生ずる領域である。なお、
この第１図中１は過溶解度曲線、２は溶解度曲線である
。汚泥を発生させることなく排水中のリン酸イオンをヒ
ドロオキシアパタイト結晶として実用に耐える速度まで
除去するためには、第１図に示す準安定域Ｂ内でしかも
過溶解度曲線１に近い範囲、即ち最適操作範囲３を選定
することが必要である。

第２図は接触晶析脱リン法の一般的な処理フローを示す
。この図において、脱リン処理を行なうべき排水４にＰ
Ｈ値調整工程５で硫＃Ｒ５′を添加しＰＨ値を３〜４に
調整する。次に脱炭酸工程６で排水中に空気６′を吹込
んで遊離した炭酸をストリップさせる。ｐＨＣａ　調整
工程７ではＰＨ調整のだめの溶液７′及びカルシウムイ
オン濃度調整のだめの溶液７″　を添加することによシ
排水を前記第１区に示す最適操作範囲３の状態に調整す
る。

次に、砂ろ過工程８で排水中からヒドロオキシアパタイ
ト結晶の晶析作用を阻害する炭酸カルシウムを除去する
。晶析工程９で晶析脱リン材であるヒドロオキシアパタ
イト結晶の種結晶を投入して晶析脱リンを行ない処理水
ｌＯを放流する。尚、ここで使用される晶析脱リン材は
必ずしもヒドロオキシアパタイト結晶の種結晶には限ら
ず他の種類の晶析脱リン材を使用することもできる。そ
してこの他の種類の晶析脱リン材によってはＰＨ調整工
程５及び脱炭酸工程６を省略することができる。

第３図は、排水のｐＨ値を一定（８，５）としたときの
リン酸イオン濃度に対し最適な晶析反応を起すカルシウ
ムイオン濃度を表わす操作曲線を示す。この操作曲線は
異なるＰＨ値によって異なるものが存在する。従来の接
触晶析脱リン法においては、排水中のＰＨ値を一定（例
えばｐＨ＝８．５）とし前記操作曲線を一本のみ設定し
ていた。そして排水中のリン酸イオン濃度を測定し、操
作曲線上において必要なカルシウムイオン濃度の値をめ
、この値を設定値としてカルシウムイオン濃度調整のた
めの溶液を注入していた。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、このような従来の接触晶析脱リン法にお
いては、排水中のリン酸イオン濃度に対して必要なカル
シウムイオン濃度の範囲が広く、特にリン酸イオン濃度
の低い部分においてはリン酸イオン誕度の変動に伴うカ
ルシウムイオン濃度調整のだめの溶液の注入量の変動が
大きい。カルシウムイオン濃度調整のための溶液の注入
量は、一般にこの溶液の注入を行なうポンプの回転数な
どにより制御されているが、 （１）カルシウムイオン線度調整溶液の注入ポンプによ
る吐出量を広範囲に亘シ迅速に制御することは実際には
極めて困難であった。

（２）又、リン酸イオン濃度とＰＨ値によっては、必要
とするカルシウムの量が多くなシすぎ不経済であった。

そして、このリン酸イオン濃度とＰＨ値は刻々と変化し
種々の値を取り得るものであり、従来の方法では対処が
困難であった。

〔発明の概要〕

（１）本発明は、従来一本のみ設定していた操作曲線を
、複数の異なるＰ　Ｈ値によって複数本設定しリン酸イ
オン濃度にしたがって使い分けることによシ、前記問題
点を解決するものである。即ち、一定のＰＨ値において
リン酸イオン濃度に対し最適な晶析反応を起こすカルシ
ウムイオン濃度の操作曲線を、複数の異なるＰＨ値によ
って複数本設定し、リン酸イオン濃度によって各操作曲
線のうち一本を採用し、必要なカルシウムイオン濃度が
所定の範囲外になる時は他の操作曲線を採用することに
より必要なカルシウムイオン濃度を所定の範囲内におさ
めるものである。

（２）ｐＨＨ値整及びカルシウムイオン濃度調整のため
に調整槽内に投入される薬品の投入には種々の手段が考
えられるが、本出願の第２発明はＰＨＨ値整及びカルシ
ウムイオン濃度調整のための溶液を注入ポンプにより調
整槽内に注入し投入するものである。又、複数本設定さ
れた操作曲線のうちから一本を採用する手段も自動制御
によるものとした。即ち、 リン酸イオン含有排水を導いて前処理を行なう調整槽内
にリン酸イオン濃度測定器、ＰＨＨ値定器、カルシウム
イオン濃度測定器を設け、一定のＰＨ値においてリン酸
イオン濃度に対し最適な晶析反応を起こすカルシウムイ
オン濃度の操作曲線を、複数の異なるＰＨ値によって複
数本設定し、リン酸イオン濃度によって各操作曲線のう
ち一本を採用し、前記カルシウムイオン濃度が所定の範
囲外になるときは他の７）Ｈ値による操作曲線を採用す
る演算器を設け、この演算器によ請求めたＰＨ値を目標
値として前記ｐＨ調整溶液の注入ポンプに指令を出し、
又、演算器によりめたカルシウムイオン濃度を目標値と
して前記カルシウムイオン線度調整溶液の注入ポンプに
指令を出す制御器を設けたものである。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を第４図及び第５図において説明する。

第４図においては３本の操作曲線１１．１２．１３が設
定されている。それぞれｐＨ＝８．５、ｐＨ＝８．８、
Ｐ　Ｈ＝　９．０におけるリン酸イオン濃度に対し最適
な晶析反応を起こすカルシウムイオン濃度を示す操作曲
線である。この第４図のグラフ目盛はセミ対数表示とな
っており、リン酸イオン濃度の低い領域においては必要
なカルシウムイオン濃度が急激に増加する。例えば第１
操作曲線を１１採用した場合にリン酸イオン濃度が５　
（ｍＷ／１）においては、必要なカルシウムイオン濃度
は５０　（ＷＬｆ／ｌ）であるが、リン酸イオン濃度力
１．５　（ｍｆ　／ｌ）では必要なカルシウムイオン濃
度は１６０（ｍｙ／ｌ）と急激に増加してしまう。この
場合、操作曲線を第１操作曲線ＣｐＨ＝８．５）から第
３操作曲線（ｐＨ＝９．０）に変更した場合を考える。

この変更に必要なアルカリ液（ＮａＯＨ）の注入量の増
加と本来ならば増加すべきカルシウムイオン濃度調整溶
液の減少量を総合的に考慮すると、リン酸イオン濃度１
．５　（７７！ｔ／ｌ）付近では第３操作曲線を採用す
る方が薬品使用に伴なうランニングコストは安く、リン
酸濃度５（ｍｙ／ｌ）付近では第１操作曲線を採用した
方が安くなる。従って本実施例においては、ｐＨＨ値整
及びカルシウムイオン濃度調整のための溶液使用に伴な
うランニングコストができるだけ安くなるように、３本
の操作曲線１１．１２．１３を設定してリン酸イオン濃
度に従って各操作曲線のうち１本を採用する。即ち、リ
ン酸イオン濃度が大きいうちは第１操作曲線１１を採用
し、小さくなるにしたがい第２及び第３操作曲線１２．
１３と変更する。第４図において太い実線は以上の考え
方を元に設定した、新らしい操作曲線である。

この新らしい操作曲線について、さらに詳しく説明する
。排水中の処理後における目標リン酸イオン濃度を０．
５（７１／ｌ）とした時、排水中のリン酸イオン濃度が
０．５（７Ｘｆ／ｌ）以下なら処理を行なう必要がない
ためカルシウムイオン濃度調整及びＰＨ値調整のだめの
溶液の注入は行なわない。排水中のリン酸イオン濃度が
０．５〜１．５（ｍｙ７ｔ）の間では、さほどリン酸イ
オン濃度を下げる必要がないため、ｐＨ値はそのままに
してカルシウムイオン濃度は一定ｏｅｏ　＜ｍｙ７ｔ）
とする。さらにリン酸イオン濃度が１．５〜２．０（ｍ
Ｖ／ｌ）の間では第３操作曲線を採用し、ｐＨ値はｐＨ
＝９．０として必要なカルシウムイオン濃度をめる。リ
ン酸イオン濃度が２．０〜３．５（７７１ｆ／１）の間
では第２操作曲線を採用し、ｐＨ値をＰＨ＝８．８とし
必要なカルシウムイオン濃度をめる。リン酸イオン濃度
が３．５（ｒＩＬｆ／ｌ）以上では第１操作曲線を採用
し、ＰＨＩｒ！ＰＨ＝８．５とし必要なカルシウムイオ
ン濃度をめる。尚この第４図における操作曲線は排水の
温度が２０℃の場合であシ夜間に排水温度が低下した場
合等には操作曲線は変化する。従って排水の温度が変化
する場合には、その変化した温度における操作曲線（Ｐ
Ｈ＝８．５．８，８．９．０）を予め設定しておき温度
に従って使い分ける必要がある。

第５図は本発明の接触晶析脱リン法の制御装置の実施例
を示すフロー図である。脱炭酸処理された排水２０は調
整槽２１に導かれる。調整槽２１内にはリン酸イオン濃
度測定器２２、ＰＨ値測定器２３及びカルシウムイオン
濃度測定器２４さらには温度計２５が設けられている。

温度計２５によって排水２０の温度が測定され、この温
度に応じた３本の操作曲線が設定される。尚、この３本
の操作曲線は前記第４図で説明したと同様にｐＨ値がｐ
Ｈ＝８．５．８．８．９．０のものとする。次にリン酸
イオン濃度測定器２２によってリン酸イオン濃度が測定
され、演算器２６によって、３本の操作曲線のうちから
１本の操作曲線が採用される。

この操作曲線によってめられた必要なカルシウムイオン
濃度が目標値信号として信号比較器２７に出力される。

乙の信号比較器２７にはカルシウムイオン濃度測定器２
４からのカルシウムイオン濃度の信号も出力される。そ
の後、比例積分制御器２８に出力され、この比例積分制
御器２８からは注入ポンプ２９へ信号が出力されカルシ
ウム溶液がカルシウム溶液貯槽３０から調整槽２１に注
入される。又同様に、演算器２６によりめられた必要な
ｐＨ値は目標値信号として信号比較器３１に出力されｐ
Ｈ値測定器２３からの信号と比較された後、比例積分制
御器３２に送られる。この比例積分制御器３２から出さ
れた信号によシ注入ポンプ３３が働いてアルカリ溶液貯
槽３４からアルカリ溶液が調整槽２１に注入される。尚
、これら注入されたＰＨ値調整のための溶液（アルカリ
溶液）とカルシウムイオン漉度調整のための溶液（カル
シウムイオン溶液）は調整槽２１内において攪拌器３５
によシ攪拌される。その後、排水２０は砂ろ過ポンプ３
６によって砂ろ過工程へ送られる。

〔発明の効果〕

本発明の接触晶析脱リン法の制御方法及び制御装置によ
れば、脱リン処理を行なうべきリン酸イオン含有排水に
対しなされる前処理において、必要とされるカルシウム
イオン濃度を所定の範囲に収めることができる。このた
め、ポンプによって注入されるカルシウムイオン濃度調
整のための溶液量を広い範囲にわたって制御する必要が
なく、注入ポンプの制御も容易となる。さらに必要なカ
ルシウムイオン濃度を得るためのカルシウム及び必要な
ｐＨ値を得るアルカリ溶液薬品使用に伴々うランニング
コストを安くおさえることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排水中のｐＨ値とリン酸イオン濃度との関係に
おける準安定域を示すグラフ、第２図は従来の接触晶析
脱リン法におけるフロー図、第３図はｐＨ値を一定とし
た時のリン酸イオン濃度とカルシウムイオン濃度の従来
の操作曲線を示すグラフ、第４図は本発明の実施例に使
用される操作曲線を示すグラフ、第５図は本出願の第二
発明の実施例を示すフロー図である。 （Ａ）・・・安定域、（Ｂ）・・・準安定域、（Ｃ）・
・・不安定域、１・・・過溶解度曲線、２・・・溶解度
曲線、３・・・最適操作範囲、４・・・排水、５・・・
ＰＨ値副調整工程６・・・脱炭酸工程、７・・・ＰＨＣ
ａ　調整工程、８・・・砂ろ過工程、９・・・晶析工程
、１０・・・処理水、１１．１２．１３・・・操作曲線
、２０・・・排水、２１・・・調整槽、２２・・・リン
酸イオン濃度測定器、２３・・・ＰＨ値測測定器２４・
・・カルシウムイオン濃度測定器、２５・・・温度計、
２６・・・演算器、２７．３１・・・信号比較器、２８
．３２・・・比例積分制御器、２９．３３・・・注入ポ
ンプ、３０・・・カルシウムイオン溶液貯槽、３４・・
・アルカリ溶液貯槽、３５・・・攪拌器、３６・・・砂
ろ過ポンプ。 代理人　弁理士　鵜　沼　辰　之 （ほか１名） 第１図 第４図 ＰＯ４−Ｐ（ｍＱ／１’） 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　脱リン処理を行なうべきリン酸イオン含有排水
   に対し、ＰＨ値調整及びカルシウムイオン磯度調整の前
   処理をした後、リン酸イオン濃度とＰＨ値との関係にお
   ける準安定領域下において晶析脱リン材に接触させるこ
   とによりヒドロオキシアパタイト結晶を成長、晶析させ
   て除去する接触晶析脱リン法において、 一定のＰＨ値においてリン酸イオン濃度に対し最適な晶
   析反応を起こすカルシウムイオン濃度の操作曲線を、複
   数の異なるＰＨ値によって複数本設定し、リン酸イオン
   濃度に従って各操作曲線のうち一本を採用し、前記カル
   シウムイオン濃度が所定の範囲外になるときは他の操作
   曲線を採用することによシ、必要なカルシウムイオン良
   度を所定の範囲内におさめることを特徴とする接触晶析
   脱リン法の制御方法。
2. （２）　脱リン処理を行々うべきリン酸イオン含有排水
   に対し、ｐＨ値調整及びカルシウムイオン濃度調整の前
   処理をした後、リン酸イオン濃度とＰＨ値との関係にお
   ける準安定領域下においてヒドロオキシアパタイト結晶
   の種結晶に接触させることによシ結晶を成長、晶析させ
   て除去する接触晶析脱リン装置において、 前記リン酸イオン含有排水を導いて前記前処理を行なう
   調整槽内にリン酸イオン濃度測定器、ｐＨ値測定器、カ
   ルシウムイオン圃度測定器を設け、一定のＰＨ値におい
   てリン酸イオン濃度に対し最適な晶析反応を起こすカル
   シウムイオン濃度ノ操作曲線を、複数の異なるＰＨ値に
   よって複数本設定し、リン酸イオン濃度に従って各操作
   曲線のうち一本を採用し、前記カルシウムイオン濃度が
   所疋の範囲外になるときは他のＰＨ値による操作曲線を
   採用する演算器を設け、この演算器によりめたｐＨ値を
   目標値として前記ｐＨ調整のための溶液注入ポンプに指
   令を出し、演算器によ請求めたカルシウムイオン＃度を
   目標値として前記カルシウムイオン濃度調整のための溶
   液注入ポンプに指令を出す制御器を設けたことを特徴と
   する接触晶析脱リン法の制御装置。