JPS60227879A - 脱リン方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明はリン酸イオン含有水の脱リン方法、特にアル
ミニウム化合物を使用してリン酸イオンを除去する方法
に関するものである。

〔従来技術〕

リン酸イオン含有水からアルミニウム化合物を使用して
リン酸イオンを除去する方法として、アルミナ等の吸着
性を利用する方法があるが、この方法では活性アルミナ
等の吸着容量が限られており、頻繁に再生を行いながら
吸着を行う必要があり、維持管理が繁雑になるという欠
点があった。

一方、リン酸イオン含有水に塩化アルミニウム、硫酸ア
ルミニウム等を添加し、凝集沈殿により脱リンを行う方
法もあるが、この方法では安定した処理水質を達成する
ためには、リン酸イオンの２〜４倍モルのアルミニウム
化合物を添加する必要があり、処理コストを高くすると
ともに、大量の汚泥を生成するという欠点があった。

このような欠点を解消するために、リン酸イオン含有水
を、アルミニウム化合物の存在下にアルミニウム含有粒
状物で処理することにより、高除去率で効率よくリン酸
イオンを除去できる脱リン方法が提案されている（特願
昭５８−１９６８８６号）。この方法では処理水リン濃
度０．０５ｍｇ＃１以下の低濃度に処理可能であるが、
通水期間が１５０日以上の長期間にわたると、アルミニ
ウム含有粒状物の活性が低下し、処理水リン濃度がＱ　
、　３　ｍｇ／α程度までに増加するという問題点があ
った。

〔発明の目的〕

この発明は以上のようなアルミニウム含有粒状物を使用
する方法の問題点を解消するためのもので、アルミニウ
ム含有粒状物をアルカリ剤により再活性化し、再活性化
廃液をアルミニウム化合物として原水に添加することに
より、効率よく、長期にわたって高除去率でリン酸イオ
ンを除去できる脱リン方法を提案することを目的として
いる。

〔発明の構成〕

この発明は、リン酸イオン含有水を、アルミニウム化合
物の存在下、かつｐＨ３〜８．５の条件下にアルミニウ
ム含有粒状物の充填層に通水し、通水の途中で間欠的に
充填層を下向流で展開洗浄し、かつアルミニウム含有粒
状物の活性が低下したとき、アルミニウム含有粒状物を
アルカリ剤と接触させて再活性化し、再活性化廃液をア
ルミニウム化合物として原水に添加することを特徴とす
る脱リン方法である。

この発明において処理対象となるリン酸イオン含有水と
しては特に制限はなく、例えば下水、し尿、工場廃水等
の二次処理水などがあげられる。

リン酸イオン含有水に共存させるアルミニウム化合物と
しては、アルミニウムイオンを生成する化合物があり、
例えば塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アル
ミニウム、アルミン酸ナトリウム、カリ明ばん、アンモ
ニア明ばん、ポリ塩化アルミニウムなどがあるが、これ
らを添加するのは初期のうちだけでよく、アルミニウム
含有粒状物の再活性化を行った後は、再活性化廃液をア
ルミニウム化合物として添加することができる。

もちろん再活性化廃液が不足する場合は他のアルミニウ
ム化合物を添加することができる。アルミニウム化合物
を存在させる量は、リン酸イオンとアルミニウムイオン
の当量比で１　：　０．５〜１．５、好ましくはほぼ１
：１ないし少過剰量である。

リン酸イオン含有水をアルミニウム化合物の存在下にｐ
Ｈ３〜８．５、好ましくはｐＨ５〜７の条件下にアルミ
ニウム含有粒状物の充填層に通水し、リン酸イオンとア
ルミニウムイオンの反応生成物を捕捉する。この場合の
反応は次式によりリン酸アルミニウムが生成し、アルミ
ニウム含有粒子の充填層に捕捉されるものと推定される
。

ＰＯ２３−十Ａ　Ｑ　”＋　→　ＡＱＰＯ４・　（１）
アルミニウム含有粒状物としては、活性アルミナ、シリ
カアルミナ、リン酸アルミニウムの粒状物などがあげら
れ、結晶性のものでもゲル状のものでもよいが、特に活
性アルミナが好ましい。アルミニウム含有粒状物の粒径
は０．０５〜１０ｍｍ、好ましくは０．５〜１ｍｍ程度
である。充填層は全体が固定層を形成しているのが望ま
しいが、一部が流動床を形成していてもよい。充填層へ
の通水方法は上向流でも下向流でもよく、流速はＳｖｏ
　、　５−１０ｈｒ−’程度とする。

アルミニウム含有粒状物の充填層に通水することにより
、リン酸イオンとアルミニウムイオンの反応による生成
物が充填層に捕捉される。この場合、反応生成物がアル
ミニウム含有粒状物表面に捕捉されるため、粒状物表面
でａ縮された状態で析出するとともに、他の部分で析出
した析出物もアルミニウム含有粒状物表面に捕捉されて
集合していると推定されるが、捕捉の詳細なメカニズム
は明らかでない。充填層に通水しない場合および砂濾過
の場合は脱リン効率が劣ることから、単なる濾過による
ものではなく、吸着作用が関与する特殊なメカニズムで
あると推定される。

充填層への通水を継続している間に、析出物および不純
物が捕捉され、充填層が目詰まりを起こすことがあるの
で、間欠的に上向流による展開洗浄（逆洗）を行い、充
填層に捕捉された析出物および不純物を除去する。展開
洗浄は定期的でも不定期的でもよく、流速は２０〜８０
ｍ／ｈｒ程度、洗浄時間は５〜６０分程度、洗浄頻度は
原水リン濃度や処理条件などにより異なるが、０．５〜
３日に１回復度であり、これらは相互に相関性を有する
。展開洗浄により、捕捉されたリンの５０〜８０％は除
去され、充填層は再度脱リンに使用できるようになる。

このような展開洗浄をくり返えすことにより、長期間に
わたって脱リンを継続することができるが、さらに長期
間にわたって脱リンを行い、充填層の活性が低下した場
合は、展開洗浄後アルミニウム含有粒状物をアルカリ剤
と接触させて再活性化する。再活性化に使用するアルカ
リ剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム
、水酸化カリウムなどの水溶性のアルカリ剤が使用でき
る。

再活性化の条件は特に制限はないが、アルカリ剤の濃度
は０．５〜５Ｎ程度、アルカリ剤の使用量は純分でアル
ミニウム含有粒状物に対し１〜５００重量％程度とし、
充填層に０．５〜２０ｍ／ｈｒ程度の流速で１〜４８時
間程時間液して接触させるのが好ましい。これらの条件
も相互に相関性を有する。

アルミニウム含有粒状物にアルカリ剤を接触させること
によって、粒状物表面に付着したりリン酸塩がアルカリ
剤中に溶出し、粒状物表面にアルミニウム含有粒状物自
体の表面が露出して活性化される。このとき一部のアル
ミニウム含有粒状物がアルカリ剤に溶出し、再活性化廃
液はリンおよびアルミニウムを含むアルカリ溶液となる
。

再活性化廃液は接触時間の経過に従って溶出するリンお
よびアルミニウムの濃度が変化し、最初はリン濃度が高
く、アルミニウム濃度が低いが、途中でこれが逆転する
。従って最初の流出部分は廃棄し、リン濃度が低く、ア
ルミニウム濃度が高くなった部分を貯留して、再活性化
後の脱リン操作再開後の原水に少量づつ添加していくの
が好ましい。

アルカリ剤と接触させた後、充填層からアルカリ剤を再
活性化廃液として排出し、次いで処理水等を通水して充
填層を洗浄して再活性化の操作を終る。再活性化により
アルミニウム含有粒状物の活性が回復しているので、充
填層に原水の通水を再開して従前通りの脱リン操作を行
う。このとき再活性化廃液をアルミニウム化合物として
原水に添加して脱リンを行う。再活性化廃液は高濃度の
まま貯留し、一部つづ希釈して、少量づつ原水に添加す
るのが望ましい。

原水に添加する再活性化廃液の量はアルミニウム化合物
として前述の範囲であり、この範囲になるように再活性
化廃液を原水に添加する。展開洗浄により、捕捉された
リンの５０〜８０％が除去されるため、展開洗浄後に再
活性化を行うと、再活性化廃液中に溶出するリンの量は
アルミニウムの量に比べて少なくなる。このため再活性
化廃液を原水添加し、アルミニウム化合物として有効利
用することができる。このとき原水中に持込まれるリン
の量は０．０１〜０．１ｍｇ／Ｑ程度であり、処理に大
きな影響を与えない。

再活性化により、アルミニウム含有粒状物に付着したリ
ン化合物はほぼ１００％除去され、活性がほぼ完全に回
復するから、以後の脱リンも高除去率で行うことができ
、処理水のリン濃度を長期にわたって０　、　Ｉ　ｎ＋
ｇ／、Ｑ以下に維持することができる。またアルミニウ
ム化合物として再活性化廃液を利用できるので、新たな
アルミニウム化合物の添加を省略することができ、効率
のよい処理が行える。

通水再開後、再活性化により回復した活性が再び低下し
たときは、同様の条件で再活性化を繰返えすことができ
る。こうして長期間にわたって、安定して高除去率で効
率よく脱リンを行うことができる。

本発明において、脱リン時のｐＨが３〜８．５に限定さ
れる理由は、このｐＨ範囲では生成するリン酸アルミニ
ウムの溶解度が最少値を示すためであり、この範囲外で
はリン酸アルミニウムの溶解度が高く、リン除去率が低
下する。

なお、本発明の処理に先立って砂濾過その他の前処理を
行うことは差支えない。また脱リンまたは再活性化に際
して、反応を促進するために他の添加剤を添加したり、
あるいは充填層に他の充填物を充填するのも差支えない
。

〔発明の効果〕

以上のとおり、この発明によれば、リン酸イオン含有水
を、アルミニウム化合物の存在下にアルミニウム含有粒
状物の充填層に通水し、間欠的に展開洗浄を行うととも
に、活性の低下したアルミニウム含有粒状物を再活性化
して、再活性化廃液をアルミニウム化合物として利用す
るようにしたので、長期にわたって高除去率で効率よく
、安定して脱リンを行うことができ、再活性化廃液処理
を別に行う必要がなく、資源の有効利用ができるなどの
効果がある。

〔実施例〕

内径３ｃｍ、高さ５０ｃｍのアクリル樹脂製カラムに粒
径０．５〜ＩＩＩＩＩ１１の活性アルミナを１５０＋ｎ
Ｑ充填し、リン濃度１　ｍｇ／　Ｑ、総アルカリ度］０
０ｎ＋ｇ／Ｑの原水にアルミニウムイオン濃度１　ｍｇ
／　Ｑとなるように硫酸アルミニウムを添加し、さらに
酸またはアルカリを添加してｐＨ６に調整し、５Ｖ４ｈ
ｒ”の上向流で前記充填層に通水し、２日に１回の割合
で展開洗浄を行い、脱リンを行ったところ、１３０日間
は処理水のリン濃度は０．０５ｍｇ／Ｑ以下であった。

その後さらに通水を継続すると、１５０日目頃から処理
水のリン濃度は０　、１　ｍｇ／　Ｑ以上となり、１６
０日〜２００日にかけては０　、３　ｍｇ／　Ｑ程度と
なった。そこで２００日後に通水を停止し、５Ｎの水酸
化ナトリウム水溶液を６００ｍＱ／ｈｒの流速で３時間
接触処理して活性アルミナの再活性化を行った。再活性
化廃液を３０分毎に分取しくフラクションＮｎ　１−’
Ｎα６）、各フラクションのリン酸イオンとアルミニウ
ムイオン濃度を測定したところ、表１の通りであった。

続いて水道水で６００ｍＱ／ｈｒの流速で２４時間通水
して再活性化操作を終了した。

次に、リン濃度１　ｍｇ／　Ｑ　、総アルカリ度１００
ｍｇ／　Ｑの原水に、再活性化廃液のフラクションＮα
２（３００＋ｎ４１）を、１００倍に希釈して原水６０
０ｍＱに対し６．３ｍＱの割合で連続的に添加しく添加
後のＡｌ”十濃度はＩ　Ｂ／　ｆｌとなる）、さらに酸
を添加してｐＨを６に調整し、Ｓ　Ｖ　４　ｈｒ−’の
上向流で活性アルミナの充填層に通水し、前記と同様に
脱リンを行った。その結果、１００日間にわたって処理
水のリン濃度は０．０５ｍｇ／Ｑ以下であった。

表１ 以上の結果より、再活性化によりアルミニウム含有粒状
物の活性が回復し、再活性化廃液がアルミニウム化合物
として利用でき、長期にわたって高除去率で′効率よく
脱リンてきることがわかる。

代理人　弁理士　柳　原　成

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）リン酸イオン含有水を、アルミニウム化合物の存
   在下、かつｐＨ３〜８，５の条件下にアルミニウム含有
   粒状物の充填層に通水し、通水の途中で間欠的に充填層
   を上向流で展開洗浄し、かつアルミニウム含有粒状物の
   活性が低下したとき、アルミニウム含有粒状物をアルカ
   リ剤と接触させて再活性化し、再活性化廃液をアルミニ
   ウム化合物として原水に添加することを特徴とする脱リ
   ン方法。
2. （２）アルミニウム含有粒状物が活性アルミナ、シリカ
   アルミナまたはリン酸アルミニウム粒状物である特許請
   求の範囲第１項記載の脱リン方法。
3. （３）充填層が固定層である特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の脱リン方法。゛
4. （４）アルカリ剤が水酸化ナトリウム、水酸化アンモニ
   ウムまたは水酸化カリウムである特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載の脱リン方法。
5. （５）再活性化が、充填層の展開洗浄後に行うものであ
   る特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載
   の脱リン方法。