JPS61234984A - 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、凝集沈殿により悦リンを行う方
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、大量の汚泥金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０．０５〜／２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０３睨
／２８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ミニウム塩により再活性化し、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説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、通水の途中の間欠的に
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
アルミニウム塩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．好ましくはほぼ１：ｌ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、好筐しくはＰＨ５〜７０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
。

ｐｏコー＋Ａ１３＋→ＡＩＰＯ，・・・（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０．０
５〜１０＋ｎ、好ましくは０．５〜１絽程度である。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、５〜１０
　ｈｒ−’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ン ことにより、リン酸イオンとアルミニウム塩オＡ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、
粒状物表面で濃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９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
Ｖｈｒ程度、洗浄時間は５〜６０分程度、洗浄頻蜜は原
水リン濃度や処理条件などにより異なるが、００５〜３
日に１同根度であり、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係は除去
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
わたって税り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ｆｃ
場合は、展開洗浄後アルミニウム含有粒状物をアルミニ
ウム塩と接触させて再活性化する。再活性化に使用する
アルミニウム塩としては、先にあげたアルミニウム化合
物と同じものが使用できる。再活性化の条件はＰＨ１〜
５程妾のもとに、活性アルミナ１？当り、１ｍ９〜３０
η程度のアルミニウム化合物が吸着されるに十分な量を
接触させる。勿論それ以上でもよい。アルミニウム化合
物は充填層に０、５〜２０ｍ／ｈｒ程度の流速で１〜１
０時間程時間数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ミニウム塩を接触させる
ことによって、粒状物表面に付着したリン酸塩の表層に
さらにアルミニウム化合物が付着して被覆するようにな
り、アルミニウム含有粒状物が活性化される。このとき
、アルミニウム含有粒状物に付着されていた一部のリン
が溶出し、再活性化廃液はリンおよびアルミニウムを含
む酸性溶液となる。

この再活性化廃液はリン濃度が低く、アルミニウム濃度
が高いので、再活性化後の説リン操作再開後の原水に少
量ずつ添加する。

アルミニウム化合物と接触させた後、充填層から再活性
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説リン操作を行う。

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、一部ずつ希釈して、少量ず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〜ｓｏ４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葉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ｇ、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無視できる程度で
あり、処理に大きな影響を与えない。

再活性化により、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０．１　ｍＦ６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九活性が再び低下し
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りて、安定して高除去率で効
率よく説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。また税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
、安定して説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：３？ｍ、高さ５０ｃｒｎのアクリル樹脂製カラム
に粒径０．５〜１１１ｍ１の活性アルミナを１５０ｉ／
充填し、リン濃度１ｍＱ／４３、総アルカリＩｉ　１０
０ｒｎＱ／１３の原水にアルミニウムイオン濃度１ｍ９
／！３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、Ｓｖ４　
ｈｒ”−’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、説リンを行りたところ、１３
０日間は処理水のリン濃度は０．０５１ｎ９７４３以下
でありた。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呼／ｐ以上となり、１
６０日〜２００日にかけては、０．３■７２程度となっ
た。そこで２００日後に通水を停止し、ＰＨ４の２％硫
酸アルミニウム水溶液を６００　ｍｌ／　ｈｒの流速で
２．５時間接触処理して活性アルミナの再活性化を行っ
た。再活性化廃液を貯留し、廃液中のリン酸イオンとア
ルミニウムイオン濃度を測定し九ところ、アルミニウム
イオン濃度が１０２５η／形、リン酸イオンが６２．８
呼／ｐであった。続いて水道水で６００ｍ／！／ｈｒの
流速で２時間通水して再活性化操作を終了した。

次に、リン濃ｔｆｔｘｍｔｉｉｅ、、Ｍｉアルカリ度１
００〜／ｐの原水に、再活性化廃液をアルミニウムイオ
ンとして１ｒｎ９／Ｊ３となるように連続的に添加しさ
らに酸またはアルカリを添加してＰＨを６に調整し、５
Ｖ４ｈｒ−’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
．０５　ｍ１ｉ７／Ｊ３以下であった。

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
リンできることがわかる。

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ミ
   ニウム塩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）アルミニウム塩が塩化アルミニウム、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か
   ら成る群から選ばれる少くとも１種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。