JPS6154283A - 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〕 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。

〔従来の技術〕

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）。

この方法は凝集晶析により脱リンを行うもので、アルミ
ニウムイオンの添加量をリン酸イオンと当モルになるよ
うに制御することが重要である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでこのような処理の対象となるリン酸イオン含有
水は一般的に時間によってリン酸イオン温度が変動する
。例えば下水２次処理水のリン酸イオン濃度は天候の変
化などで日々変動するが。

はぼ一定のパターンで変動する。このような変動に対応
してアルミニウム化合物の添加量を制御するためにリン
酸イオン濃度の測定を行うと、測定に３０分程度の時間
を要するので、タイムラグが生じて正確な制御を行うこ
とができず、処理効率を上げることができない。

そこで、予想される最高リン酸イオン濃度に対応するア
ルミニウム化合物を添加すると、薬剤が無駄に消費され
るとともに、過剰のアルミニウムは水酸化アルミニウム
となって沈殿するため、汚泥発生量が多くなる。また平
均リン酸イオン濃度に対応するように添加すると、リン
酸イオン濃度が高くなったときに、リン除去率が低下し
て効率的な処理が行えず、長期的には脱リン性能の劣化
が速い。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は上記問題点を解決するためのもので、リン酸
イオン含有水のリン酸イオン濃度を測定し、変動パター
ンから変動を予測してアルミニウム化合物の添加量を制
御することにより、リン酸イオン濃度が変動するリン酸
イオン含有水を効率よく処理して脱リンを行うことがで
きる脱リン方法を提案する。

この発明は、リン酸イオン濃度が変動するリン酸イオン
含有水にアルミニウム化合物を添加し、ｐ［＋３〜８．
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
てリン酸イオンを除去する方法において、リン酸イオン
濃度を測定し、この測定値と予め求めたリン酸イオン濃
度の変動パターンとからリン酸イオン濃度の変動予測値
を求め、この変動予測値に対応した値となるようにアル
ミニウム化合物の添加量を制御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、工場排水等
の二次処理水などがあげられ、このうち時間によってリ
ン酸イオン濃度が変化するもの、特にＪＩＪＪｊｔＪＪ
的にリン酸イオンｙ２５度が変化するものが対象となる
。

このような原水のリン酸イオン濃度はその種類によって
ほぼ一定のパターンで変化する。例えば下水２次処理水
は処理場ごとに都市の生活サイクルによって変化し、日
々の天候等の条件によって異なるが、リン酸イオン濃度
の最高値や最低値を示す時間帯はほぼ一致し１日々の相
違点は濃度の絶対値の差になることがわかった。

そこで処理場ごとにリン酸イオン濃度の変動パターンを
予め調査し、最高値を１００として時刻ごとの濃度の指
数をコンピュータに記憶させておき、運転日の特定の時
間にリン酸イオン濃度またはその変化を測定し、この測
定値と記憶された変動パターンのデータとから時刻ごと
の濃度を演算することにより、その日の変動パターンを
容易に予測することができる。リン酸イオン濃度の測定
は自動分析でも手分析でもよいが、初期の１点または好
ましくは２点以上のリン酸イオン濃度を測。

定することによ゛ってリン酸イオン濃度またはその変化
を測定することができ、これによりその日の変動パター
ンを予測し、時刻ごとの変動予測値を得ることができる
。測定を２点以上で行うと、変動パターンの予測がより
正確になるので好ましい。

リン酸イオン含有水に添加するアルミニラ１１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１
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、アルミン酸す１ヘリウム、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添
加する量は、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。

アルミニウム化合物の添加量の制御は、リン酸イオン濃
度またはその変化と変動パターンとから得られたリン酸
イオン濃度の変動予測値に対応するアルミニウム化合物
の添加量をコンピュータにより演算し、薬注ポンプの注
入量を制御して行う。

このようにリン酸イオン濃度の変化に対応する量のアル
ミニウム化合物を添加し、必要によりｐＨ調整剤を添加
してｐＨ３〜８．５、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。

Ｐ○４コー　＋　　ＡＱ”＋　→　ＡＱ　ＰＯ２・・・
（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し１．アルミニウム含有粒状
物の粒径は０．０５〜１０ｍｍ、好ましくは０．５〜１
ｍｍ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。

アルミニウム誉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１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。

リン酸イオン濃度またはその変化は１点または２点の測
定によりわかり、これによりその日の変動パターンを予
測することができるが、その後の処理の継続に伴って適
宜測定し、補正を行うこともできる。また上記方法では
、雨天臼など、一般的な変動パターンから大幅にずれる
場合はそのままでは適用できず、降雨量や雨水流入率等
により補正を行ってもよい。

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分程度程度浄頻度は
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回程度であり、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、充填層は再度説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ｂ）、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ことができる。

本発明において、脱リン時のρ［１が３〜８．５１こ限
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〕

リン酸イオン濃度の変化を測定し、変動パターンとの演
算から変動を予測してアルミニウム化合物の添加量を制
御するようにしたので、リン酸イオン濃度が変動する場
合でも、その変動に対応した量のアルミニウム化合物を
添加して効率よく脱リンを行うことができ、薬剤添加量
や汚泥の発生量を少なくして、リン酸塩除去率を高くす
ることができる。

〔実施例〕

処理を行う下水処理場のリン酸イオン濃度の時間変動を
１週間にわたって測定したところ、その日の特定の時間
にリン酸イオン濃度を１点以上測定することにより、リ
ン酸イオン濃度またはその変化から、各時刻のリン酸イ
オン濃度が子側できることがわかった。そこで時刻ごと
の指数をコンピュータに記憶させておき、各日のリン酸
イオン濃度の測定は朝９時および１０時に行い、その測
定結果をコンピュータに入力してリン酸イオン濃度の変
動予測値およびこれに対応するアルミニウム化合物（硫
酸アルミニウム）の添加量の演算を行った。その日変動
の−９例を図面のグラフに示す。

一方、内径３ｃｍ、高さ５０ｃｍのアクリル樹脂製カラ
ムに粒径０．５〜１ｍｍの活性アルミナを１５０ｍｆｌ
充填し、リン濃度１　ｍｇＩ　Ｑ　、総アルカリ度１０
０＋ｎｇ／ｆｆの下水２次処理水にアルミニウムイオン
濃度１ｍｇ／　Ｑとなるにうに添加量を制御した前記硫
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、５Ｖ４ｈｒ−’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。処理水リン濃度の平均値を表１に示す
。

また図面の日変動に対して上記条件で２４時間通水した
のち、水道水ＩＱで展開洗浄を行った。

洗浄水中のリンおよびアルミニウムの量を表２に示す。

表１の結果より処理水リン濃度は徐々に高くなったが、
２００日処理後も０　、２　ｍｇＩ　Ｑとなることがわ
かる。また表２の結果より、洗浄水中の汚泥発生量が少
ないことがわかる。

表１　処理水リン濃度の平均値（ｍｇＩ　ｎ　）表２　
洗浄廃水中のＰ、　Ａ　ｎ　（ｍｇ）比較例１ 下水２次処理水のリン酸イオンの最高値に対してアルミ
ニウムイオンが当モルとなるように添加したほかは実施
例と同条件で処理を行った結果を表１および表２に示す
。

表１から処理水リン濃度は徐々に高くなり、２００日後
も０　、２　ｍｇＩ　Ｑで実施例とほぼ同じリン除去性
能を示すが５表２から汚泥発生量が多くなることがわか
る。

比較例２ 下水２次処理水のリン酸イオンの日平均値に対してアル
ミニウムイオンが当モルになるように添加したほかは実
施例と同条件で処理を行った結果を表１および表２に示
す。

表１から１００日後の処理水リン濃度の平均値は０　、
３　ｍｇＩ　１２となっているが、この時点で原水リン
濃度が高くなる時間帯の処理水リン濃度は０．５ｍｇＩ
ｎを越え、また２００日後には処理水リン濃度の平均値
が０　、５　ｒｎｇ／　Ｑに達し、処理効果が悪いこと
がわかる。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例におけるリン酸イオン濃度およびアルミニ
ウムイオン濃度と時刻との関係を示すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）リン酸イオン濃度が変動するリン酸イオン含有水
   にアルミニウム化合物を添加し、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てリン酸
   イオンを除去する方法において、リン酸イオン濃度を測
   定し、この測定値と予め求めたリン酸イオン濃度の変動
   パターンとからリン酸イオン濃度の変動予測値を求め、
   この変動予測値に対応した値となるようにアルミニウム
   化合物の添加量を制御することを特徴とする脱リン方法
   。
2. （２）リン酸イオン濃度の測定が２点の測定値から変化
   を求めるものである特許請求の範囲第１項記載の脱リン
   方法。
3. （３）リン酸イオン濃度の変動パターンが最高濃度に対
   する時刻ごとの指数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。