JPS607992A - 流動床式脱リン装置 - Google Patents

流動床式脱リン装置

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JPS607992A
JPS607992A JP11605883A JP11605883A JPS607992A JP S607992 A JPS607992 A JP S607992A JP 11605883 A JP11605883 A JP 11605883A JP 11605883 A JP11605883 A JP 11605883A JP S607992 A JPS607992 A JP S607992A
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JP
Japan
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fluidized bed
water
agent
crystal seeds
stage
Prior art date
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JP11605883A
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English (en)
Inventor
Shigeki Sawada
沢田 繁樹
Isao Joko
勲 上甲
Chuichi Goto
後藤 忠一
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/26Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations
    • B01J8/28Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations the one above the other

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

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】 この発明はリン酸カルシウムを主成分とする脱リン剤(
リン鉱石、骨炭、リン酸カルシウムの各結晶や、炭酸カ
ルシウムやサンゴ化石の表面にリン酸カルシウムを析出
させたちの智・)の結晶種で処理塔内に接触層を形成し
、リン酸塩を含む原水を処理塔に上向流で通水すること
により接触層を流動化し、水中のリン酸イオンを結晶種
に晶析させて除去する流動床式晶析脱リン装置に関する
この様な脱リン装置を本特許出願゛人は特願昭57−1
03895号(特開昭58− 公報)、特願昭58−3
0889号(特開昭59− 公報)で提蚕した。特願昭
57−103895号は接触層に原水を下向流で通水し
、接触層を固定床として処理を行っていた従来の問題点
を、原水を上向流で通水して接触層を流動床として処理
を行う様に改良したものであり、又、特願昭58−30
889じ・は流動床式で処理する場合、時間の経過によ
り結晶種が肥大化して流動床が膨張し、結晶種が処理水
に混入すると共に、水質自体をも悪化させるのを、流動
床の界面の検出や、流動床の圧力損失を測定することに
よって流動床の膨張量を感知し、結晶種の彷出量を制御
して流動する種結晶の粒子量を一定以下に保ち、水質の
悪化を防止する様にしたものである。
本発明は上記先行技術に則って処理を行うに際し、脱リ
ン効果をより向上させるため塔外に抜出した結晶種を分
緩し、微小粒径と粗大粒径のものを除去し、最適粒径の
ものだけを好ましくは賦活再生して処理塔内に供給し、
これにより塔内での結晶種の粒径範囲を一定とし、晶析
脱リン反応を最大に行わせる様にしたのである。
流動床式脱リン装置を用い水中のリン酸イオンを晶析反
応にて除去する場合の結晶種の肥大化は、カルシウムイ
オンの存在下で晶析反応により除去された水中のリン酸
イオンが結晶種の表面にリン酸カルシウムとして析出し
、種結晶の粒径が増大することに起因し、その反応は5
Cα” +3■■2PO′+ 40H−→Oa6 (O
H) (PO4)、+ 3H20”・(1)上式による
と考えられる。
そして、この反応によって進行する反応は、析出するリ
ン酸カルシウムの結晶に近い組成を有する脱リン剤の表
面で優先的に進行する。
一方、原水中に存在する微細粒子(SS成分や、pII
調整剤に使用した消石灰液中の未溶解石灰粒子や、不純
物として存在する炭酸カルシウムなど)の表面において
も(1)式と同様な反応が進行してリン酸カルシウムが
その表面に′析出する。
そして、このリン酸カルシウムが析出した微細粒重の一
部は流動床を形成させるに最適な上向流通水線速度では
もはや流動床より流出することなく、流動している結晶
種中に混在するようになる。
このことは、接触層を形成する結晶種の粒度分布を示す
第1図において、脱リン処理を行う以前の実線で示した
粒度分布が脱リン処理を行うと破線の様に粒径、重量と
も増し、肥大化すると共に、接触層中には粒径0.2 
mm以下のリン酸カルシウムを析出した軽量な微粒子が
混在する様になることからも明らかである。
尚、この第1図は次の実験によって得たものである。
実験1 結晶種には調和平均粒径0.32 mm (粒径0.2
5〜0.45 mm )のリン鉱石を用い、原水は市水
にリン酸二水素ナトリウムと取次ソーダ溶液を添加し、
p = 2 rr+y/l 、 M−アルカリ度= 1
00 my/lとなる様に調整し、これに消石灰溶液を
添加してpJ(=9にした合成水を使用し、直径200
mm、高さ1000 mmの透明アクリルカラム中に上
記結晶種を10Kt入れ、上記原水をカラムに上向流(
LV =H) nV/Lr)で約60日間通水した後、
結晶種の粒度分布を測定した結果のものである。又、使
用後の結晶種の総重量は11.3に9で、使用前に較べ
て1、.3 K9増加していた。
そして、結晶種を粒度毎に選別して脱リン処理を行−)
と、リンの除去率は第2図に示す様に調和平均径0.2
 mmが最も高いことが判明した。反応速度論的には粒
径は小さいほど表面積は太きくなって好ましい筈である
が、調和平均粒径が0.2 mmに較べて旧mmのリン
除去率が低いのは、膨張率が大きいため流動床内の粒子
の密度が大粒径のものと較べて小さく、且つ流動床内で
は粒子同志が集合した状態で流動するために拡散効果が
悪く、反応速度が低下したことに原因があると考えられ
る。又、粒径が余りにも小さいと処理水と結晶種の分難
が困難になる。つまり、結晶種が余りにも小さいと、接
触層゛を流動化するに最適な」―向流通水線速度で処理
水に混って一部流出するからで、これは固定床にはない
流動床に特有の問題である。
又、粒径の大きな種結晶の脱リン効率が低いのは接触面
積が少ないためと考えられる。
尚、この第2図は次の実験により得たものである。
実験2 結晶種を0.4 mm以上(調和平均径0.43 mm
 )、0.25〜0.4 mm (調和平均径0.34
 mm ) 、0.15〜0.25mm (調和平均径
0.2mm ) 、0.15 mm以下(調和平均径旧
mm )の四種類に分級し、夫々を直径30 mm N
高さ1000 mmの透明アクリルカラムに、LV=i
ny’hrの通水線速度で原水(実験lに使用したもの
)を通水した場合に流動床層高が500mmとなる様に
入れ、60日間通水のリン除去率を夫々測定した結果の
ものである。
従って、流動床式脱リン装置を用い晶析反応 ′にて原
水中のリン酸イオンを効率的に除去するには、処理塔か
ら一部宛抜した種結晶を分級し、微小粒径と粗大粒径の
ものを除去し、調和平均粒径として0.1〜0.35 
mm z好ましくは0.15〜0.25mmのものを処
理塔に供給して塔内の粒径範囲を12にすることが脱リ
ン効率の向上につながり、この場合、調和粒径のものを
賦活、再生処理し、脱リン性能を高めた上で塔に供給す
ることにより脱リン効率を更に向上できることは明らか
である。本発明は上記の知見に基き完成したものである
第3図は前述の先行特許出願(特願昭57−10389
5 、同58−30889 )と同様な多段の流動床式
脱リン装置に実施した本発明の一実施例であって、処理
塔/内には最下段の支持板a′を除き安息角ノズルと非
安息角ノズルを数例けた支持板ユを多段に設け、最下段
の支持板ユ′には安息角ノズルだけを取付け、各支持板
上には脱リン剤の結晶種の接触層3を構成する。
運転を行うには最上段の接触層3に新品或いは再生した
結晶種を供給管グで連続的或いは間欠的に供給し、原水
を給水管夕で最゛下段の支持板ユ′の下に給水して各支
持板のノズルを通じ塔内覇上向流させ、各段の接触層を
構成する結晶種を乱舞状態に流動させ、水中のリン酸イ
オンが晶析反応に−C除去された処理水を塔の上端の溢
流堰乙に得る。尚、運転中には給水管夕を流れる原水に
薬注装置f 7・・・でカルシウム剤、アルカリ剤、晶
析促進剤(例えば塩素剤、弗化物など)を注入し、又、
必要に応じ薬注装置7・・・で各段の流動床中にもカル
シウム剤、アルカリ剤、晶析促進剤を注入する。
こうして運転を経続すると各段の接触層の結晶種は肥大
すると共に、表面にリン酸カルシウムが析出した微細粒
子も混在する様になって接触層は膨張し、特に最上段の
接触層は供給管qで連続的或いは間欠的に新品又は再生
した結晶種が補給されるので最も膨張する。
このため最上段の接触層の流動している上面をレベルス
イッチや圧力上昇などで検出し、その値が一定以上にな
ったら原水の給水を停止し、塔下端の抜出管gの弁を開
き、塔内の水を各膜支持板の安息角ノズル及び非安息ノ
ズルの孔を通じ下向流させ、この水に随伴させて相互に
上段のIX触層の一部を下段に移動させると共に、最下
段の接触層の結晶種は最下段の支持板の安息角ノズルの
孔を通じ塔外に一部抜出す。これにより各段の支持板上
の結晶種の量が成る程度減少したら塔内の水の下向流を
止め静置する。
すると最下段の支持板を除き、それよりも上の各支持板
に取付けである非安息角ノズルを通じ相互に上段の結晶
種中、非安息角ノズルの近傍に居る一部が下段に落下し
、最上段の接触層の結晶種の量と、それ以外の各段の接
触層の結晶種の級はは丈等しくなるので、それから運転
を書間する。
上記した運転の詳細は特に先行特許出願の特に特願昭5
7−103895号に詳説したので、詳細はそれを参照
されたい。
さて本発明では処理塔から抜出管gにより抜出した結晶
種を分級機9に流送し、こ\で微小粒径と粗大粒径のも
のを除去し、粒径0.1〜035mm、好ましくは0.
15〜0.25 mmのものを供給管ダで最上段の接触
層に供給するのである。
分級機どしてはハイドロサイクロンやスクリーンを用い
た湿式篩分は機、沈降分部槽等を用いることができる。
そして、この実施例では分級したものi丁]ニ一旦再活
性化槽10にて賦活し、必要ならば再生したものを計量
槽に入れ、計量槽で計量しながら供給管で最上段の接角
虫層に供給する。
そして、分級機が除去した粗大粒径の結晶種は破砕機/
/にて破砕し、粒径0.1〜0.35 mmになつたも
のは再活性化槽10に送り丹生して処理塔に供給し、分
級機が除去した微小粒径のもの及び破砕機が破砕した微
小粒径のものは回収する。
尚、破砕機//は分級機ワの前に設け、処理塔から抜出
した結晶種は先ず破砕機に流送し、破砕してから分級機
9で分級する様にしてもよい。
こうして本発明によれば最上段の接触層に補給される結
晶種の粒径は一定範囲の最も脱リン効率の高いものであ
るため最上段から最下段に移動するまでの間に肥大はす
るが、各段の結晶f117の粒度はは丈一定で効率よく
原水中のリン酸イオンを表面に析出して、晶析により除
去することができる。
次に本発明の実施例を記す。
直径30 mm %高さ1000 mmのアクリルカラ
ムを三段積上げた縦型多段流動床式装置Ffを用い、各
カラムに粒径0.25〜0.45 mm (i1!l和
平均粒径o、a2mm)のリン鉱石を一定量充填して接
触層とし、実験1で使用した原水を通水線速度10 m
/hrの流速で上向流させた。各膜流動床の層高は50
0mmであった。
1日1回、最下段のカラムの接働層のリン鉱石を一定量
抜出し、調和平均粒径が0.32mmとなるように分級
し、それらを最上段のカラムの接触層に供給した。
一方、比較例として同じ縦型多段流動床式装置に同じ調
和平均粒径0.32mmのリン鉱石を同量充填し、1日
1回最下段のカラムの接触層のリン鉱石を一定量抜出し
、抜出したり′ン鉱石は分級しないでそのま〈最上段の
カラムの接触層に供給した以外は全く同一条件で運転し
た。尚、抜出したリン鉱石の調和平均粒径は0.39 
mmであった。
実施例と比4R例によって処理した処理水のリン濃度は
下表の通りであった。
通 水 日 数 10日 20日 40日 60日 80日実施例 0.
25 0.30 0.41” 0.45 0.46比較
例 0.26 0.30 0,51 0..59 0.
70(単位はmη/1 ) これからも明らかな様に、最上段の接触層に供給する結
晶種の調和平均粒径を0.35 n++n以下に制御し
ないと通水日数が長くなるにつれて、その影響が現われ
出し、次第に処理水の水質が悪化することが判る。
尚、uT活性化槽IOで行う賦活はアルカリ処理、酸処
理、次亜塩素酸ソーダ処理、加温処理の一種又は二種以
上の組合せである。
又、分級して選別した粗大粒子は再使用のために破砕し
て小さくする・以外に機械的に表面剥+qtr Lで小
さくしてもよいし、機械的でなく酸処(+ijにより表
層を溶1官し、小さくしてもよい。そして、機械的に破
砕や表面剥離操作を併用する場合には、この操作の後、
分級して最適粒径のものを再使用してもよい。
更に、図示の実施例は多段式であるが、本発明C」これ
に限定されず接触層が一段の単段式にも適用できること
は勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は結晶種の粒度分布が使用によって変化すること
を示すグラフ、第2図は粒径毎の1ノン除去率を示すグ
ラフ、第3図は本発明の装置の一実施例のフローシート
で、図中、3は流動床となる接触層、弘は結晶種の供給
管、夕(ま給水管、gは抜出管、9は分級機を示す。 特a乍出願人 栗田工業林式会社 \ 同 代理人 弁理士 福 1)信性′、 □同 代理人
 弁理士 福 ト1] 賢三(:j’j:li ・l。 、゛ −・

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)結晶種を含む流動床と、流動床に結晶種を供給す
    る手段と、流動床に原水を上向流で供給する手段と、流
    動床内の水及び結晶種を系外に抜出す手段と、抜出し手
    段が抜出した結晶種を所定の粒径に分級する分級手段と
    、分級手段と結晶種の供給手段を連絡する管とを有する
    流動床式脱リン装置。 (2、特許請求の範囲(1)の装置において、分級手段
    が分級する所定の粒径は調和平均径として01〜0.3
    5 mmである流動床式脱リン装置。 (3)特許請求の範囲(1)又は(2)の装fi″i、
    において、分級手段はハイドロサイクロン又は湿式1w
    n分り機である流動床式脱リン装置。
JP11605883A 1983-06-29 1983-06-29 流動床式脱リン装置 Pending JPS607992A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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