JPS61164696A - 流動層式脱リン方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は下水、し尿系汚水、工場排水その他液中に比較
的高濃度で存在するリン酸塩類を、流動化状態にある固
体粒子層を用いて効率良く除去する方法に関するもので
ある。

（従来技術） 一般に自然水系に排出される前記の各種液体中には、無
機性のリン酸塩としてオルトリン酸塩や各種の縮合リン
酸塩ざらに有機性リン酸塩などが様々な状態で存在して
おり、これらのリン酸塩類の存在が湖沼、内海、内湾な
どの閉鎖水域乃至は停滞水域の「必おこ」、「赤潮」発
生の誘起因子となり、ざらに各種の用水として使用する
場合に装置、配管内に生物学的なスライムか発生し、ま
た化学的なスケールが形成されて、事故発生の重大な原
因となっている。

したがって、これら液中に存在するリン酸塩を除去する
必要から、各種のリン除去方法か検討されているか、そ
の一つとして本発明者等は、従来にない新規な処理方法
として一定の粒径をもつ固体粒子を筒状あるいは錐状の
脱リン塔に充填し、被処理液のｌ）Ｈを６〜１１の範囲
に調整し、ざらに被処理液中に含まれている溶解性リン
酸塩類の濃度に対応して塩化カルシウムなどのカルシウ
ム剤。

を加え、これを固体粒子が流動化する一定の流速条件で
通過接触せしめることにより、充填されている固体粒子
の表面にリン酸カルシウムの結晶を晶出、固着せしめて
溶解性リン酸塩類を除去する方法を提案した。この方法
にあける固体粒子表面での代表的な化学反応は次の通り
である。

２＋ ５Ｃａ　　＋７０Ｈ−＋３Ｈ２ＰＯ４ −〇ａ５（ＯＨ）（ＰＯ４）３　＋６Ｈ２０・・・・・
・・・・（１） このような新規な脱リン方法を適用すれば、リン酸カル
シウムか固着した固体粒子の分離、脱水が極めて容易で
あり、従来の化学的凝集沈澱法によるいわゆる凝沈汚泥
と比較すると、濃縮装置、脱水機、屹燥装置などの既成
概念による汚泥処理ｔＭ設をまったく必要としないだけ
でなく、資源としてのリンを回収することかできる優れ
た脱リン技術でおる。

（本発明が解決しようとする問題点） ところで従来の流動層式脱ワン法には以下のような欠点
があった。従来法では、固体粒子を脱リン塔に充填せし
め、固体粒子が流動化するような一定の通液速度で通水
し処理を行なっているが、晶析によって固体粒子表面に
リン酸カルシウムが固着し粒子が徐々に肥大していくた
めに所定流速条件下では通水初期の流動層の流動化状態
が処理の進行とともに悪化していき、均一な流動層か保
てなくなり処理に支障をきたすことがあった。即ら、晶
析反応により流動層を形成する固体粒子表面上にリン酸
カルシウムが固着すると粒子か肥大するため流動層を形
成する固体粒子重量か増大して流動層の圧力損失が上昇
していくとともに、固体粒子の終末速度が増大するため
一定速度条件での流動層の層膨脹率が小さくなり通水初
期の適切な流動状態が保てなくなり、固体粒子に一部沈
積する箇所ができて部分的な偏流、ショートパスか起り
、処理が悪化する原因となった。また流動化が鈍くなる
と層内でＳＳとなったリン酸カルシウムか層内に捕捉さ
れて堆積し一定期間の後に処理水にリークし極端に水質
が悪化する現象も起こった。このような問題点を解決す
るために、これまで流動層内で分級している層下部の大
粒径側の粒子から順に間欠的に扱き出す方法なとか考え
られているが、この方法を行なっても、通水期間が長く
なると、層内に残存せしめた固体粒子が全体的に肥大し
ており、粒子の終末速度が増大しているために所定流速
条件下での固体粒子の流動状態か悪化する根本的な解決
策となるものではなかった。

また粒子径が増大しているために晶析反応にあずかる有
効な固体粒子比表面積が減少し、リン除去率が悪化して
しまうことになった。このような流動層内の固体粒子の
物性変化は、流動層式脱リン法にとってきわめて重大な
問題でめった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、この様に従来の流動層式脱リン方法における
欠点を解消し、効率良く安定したリン除去ができる方法
を提供することを目的とするものである。

即ち、本弁明は固体粒子を流動化せしめた層に、リン含
有廃水を通液して、カルシウム存在下で液中のリンを除
去する方法において、該流動層を層膨脹率２０〜１００
％の範囲で形成させることを特徴とするものでおる。

以下に本発明を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施態様を示す系統図である。第１
図例において、脱リン塔６はｐＨ調整槽２を配備した脱
リン塔流入水管３、処理水流出管４および処理水の一部
を循環せしめかつカルシウム剤注入管９を配備した循環
水管５を連結してなり、塔下部に固体粒子の後き出し管
１０、塔上部に固体粒子の供給管１３を連結しである。

脱リン塔６内には固体粒子が充填してあり、固体粒子層
７が流動化するような通液速度で被処理液および循環水
を塔下部から供給する。この場合、充填する固体粒子と
しては０．２〜１．０ｍｍのリン鉱石が最も適している
が、その他に骨炭、砂、アンスラサイト、活性炭などを
使用してもよくそれぞれの物性に応じて所定の層膨脹率
を得る通液速度を選定すればよい。またアルカリ剤注入
管８、カルシウム剤注入管９は、第１図例には示してい
ないが、脱リン塔流入水管３途中でも、循環水管５途中
でも、あるいは脱リン塔６に直接注入できるように設け
てもよい。

かかる脱リン操作において、流動化せしめた層の膨張率
が小さすぎると層内で発生するＳＳ性リン酸カルシウム
が固体粒子層間隙に捕捉され堆積し、一定期間の後に処
理水にリークして水質悪化の原因となり、また固体粒子
層か肥大すると短期間でたらまら流動化が悪化すること
になる。また層膨脹率が過大であると層内の液ショート
バス、固体粒子の系外への飛出しが起こり易くなり水質
か悪化するので、流動層は固体粒子層が２０〜１００％
の膨張率の範囲で流動するように形成させることが肝要
でおる。

また処理の進行に伴ない固体粒子径が増大し流動層が肥
大するので、塔下部の固体粒子引抜き管１０から間欠的
に固体粒子層７の一部を抜出し、さらに塔上部の固体粒
子供給管１３から扱き出した固体粒子よりも粒径の小な
る固体粒子を補給して、流動層膨脹率の変化を抑え、初
期に設定した適切な層膨脹率を保持できるように工夫し
ている。

固体粒子層７は脱リン塔６内で流動している間に塔の高
さ方向に粒径が分級されているので下部から引扱くこと
で選択的に大粒径側の粒子から引抜くことかできる。固
体粒子の用法きは固体粒子層７が静止状態でもできるが
、好ましくは流動条件下で行なうのがよく、第１図例の
他に下部に空気吹込口を有したエア１ノフト管を脱リン
塔６に浸没させ、エアリフト作用により塔上部から抜出
すこともできる。また補給充填用の固体粒子１５は、抜
出した固体粒子１２を粉砕したもの、粉砕して再生した
もの、あるいは未使用のものを使用できるか、充填前に
水洗して微粉末粒子、不純物を予め除去しておくほうか
よい。

以上述べたように本発明によれば、流動層膨脹率を２０
〜１００％の範囲で形成させることで、本方式のリン除
去を効率良く安定したものにてきる利点がおる。

「実施例１」 内径１００ｍｍ、有効深さ３０００ｍｍの円筒状で底部
か逆円錐型をした脱リン塔を４塔設置し、それぞれ異な
る粒径範囲に篩分けしたリン鉱石を１０００ｍｍ厚さず
つ充填した。粗大固形物を大別分離した工場排水を活性
汚泥法で処理した２次処理水を被処理液とし、酸性スト
リップ法で炭酸を除去した後ＮａＯＨを添加しｌ）Ｈを
８．５〜９．５に調整して脱リン塔下部からそれぞれの
脱リン塔に供した。脱リン塔処理水は、一部分岐しＣａ
Ｃｆ２をカルシウム濃度８０〜１２０ｍｇ／、１？にな
るように添加した後流入水と同じく脱リン塔下部へ循環
水として返送した。４塔はいずれも流入水および循環水
はＬＶ３５〜４５ｍ／Ｈの流速となるように通液し、そ
れぞれの脱リン塔の流動化状態、リン除去性能を比較し
ながら、２週間実験を継続した。結果を表−１に示す。

表−１ 表−１に示したように、通水初期においては、流動層膨
脹率を１００％以下にした脱リン塔Ｎα１゛〜Ｎα３は
、いずれもリン鉱石のリン初期吸着作用をともない、−
リン濃度０．０３ｍＭ１！以下の良好な処理水質が１１
られだ。しかし層膨脹率を１００％以上に高めた脱リン
塔Ｎｏ４では流動層を形成しているリン鉱石の一部が塔
外に飛出し、処理水へ混入する現象がみられ、そのため
処理水リン濃度も７ｍｃ＋／アと高い値を示した。

また、通水２週間においては流動層膨脹率を２０〜１０
０％にした脱リン塔Ｎα２，３はリン初期吸着期間を終
え、定常的にリン除去率７０％以上、処理水リン濃度３
ｍＭノ以下の良好な性能が得られた。一方、流動層膨脹
率を５〜１０％にした脱リン塔Ｎα１では流動層の粒子
間隙に捕捉されていた層内で発生したＳＳ性リン酸カル
シウムが処理水へリークし、処理水質が極端に悪化した
。また脱リン塔Ｎα４では粒子の飛出し現象がなお続き
、リン除去率は依然５０％稈度の低い値を示した。

以上の実験より、流動層は層膨脹率が ２０〜１００％の範囲で形成させることが適当でおるこ
とを確認した。

「実施例２」 実施例１で使用した脱リン塔に粒径０．３〜０．７ｍｍ
のリン鉱石を１０００＃厚充填し、実施例１と同様な前
処理をした工場排水にＮａＯＨ１ｃａｃ、ｅ、をそれぞ
れ、ｐＨ８，５〜９−５、Ｃａ濃度８０〜１２ＯＩＩＩ
ｇ／ｆになるように添加したものを原水とし、これと同
量の脱リン塔処理水を分岐して返送する循環水とともに
脱リン塔下部へＬＶ３５〜４５ｍ／Ｈの流速で通液した
。塔下部に設けた粒子用法き管より、１０日に１回の割
合で肥大したリン鉱石を間欠的に抜出し、ざらに引抜き
５回目ごとに、引扱いたろ材を粉砕して粒径０．３〜０
．７＃にしたものを塔上部から０．５〜２ノ補給充填し
、引扱き時および引扱き補給時のリン鉱石層高がいずれ
も１０００＃になるように調整しながら約１２ケ月連続
実験をおこなった。

表−２に通水１２ケ月目の結果を示す。

約１２ケ月通水してもリン除去率６５％以上の処理性能
が安定して持続できることがわかった。

一方、比較例として同じ頻度で肥大したリン鉱石を引抜
くだけで、小粒径のリン鉱石の補充は行なわず、゛あと
は全て同一条件で処理を行なった結果を表−２に併記し
たが、この実験では脱リン塔内のリン鉱石粒径が増大し
、層膨脹率が低下するとともに処理質水質が徐々に悪化
し、通水１２ケ月後にはリン除去率が４５％にまで低下
した。

「発明の効果」 以上のように、本発明の固体粒子を流動化せしめた層に
、リン含有排水を通液して、カルシウム存在下で液中の
リンを除去する方法において、該流動層を層膨脹率２０
〜１００％の範囲で形成させることにより、流動層内の
固体粒子の物性変化による影響を抑制し、適切な流動状
態を保つことができ、リン除去率の悪化を防止し、有効
に脱リン処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す系統図である。 １・・・・・・原水導入管、２・・・・・・ｐＨ調整層
、３・・・・・・脱リン塔流入水管、４・・・・・・処
理水流出管、５・・・・・・循環水管、６・・・・・・
脱リン塔、７・・・・・・固体粒子層、８・・・アルカ
リ剤注入管、９・・・カルシウム剤注入管、１０・・・
固体粒子供給管、１１・・・固体粒子受槽、１２・・・
抜出した固体粒子、１３・・・固体粒子供給管、１４・
・・固体粒子供給ホッパ、１５・・・補給用固体粒子、
１６・・・撹拌機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固体粒子を流動化せしめた層に、リン含有排水を通
   液して、カルシウム存在下で液中のリンを除去する方法
   において、該流動層を、層膨脹率２０〜１００％の範囲
   で形成させることを特徴とする流動層式脱リン方法。 ２、前記、流動層膨脹率が常時、通水初期の層膨脹率の
   ５０％以上を保持するように間欠的に塔内から肥大した
   固体粒子の一部を抜出し、かつ塔内に該抜出した粒子よ
   りも粒径の小なる固体粒子を補充することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の流動層式脱リン方法。 ３、前記、固体粒子が粒径０．２〜１．０ｍｍのリン鉱
   石であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
   項記載の流動層式脱リン方法。