JPS6231632B2 - - Google Patents

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JPS6231632B2
JPS6231632B2 JP17937880A JP17937880A JPS6231632B2 JP S6231632 B2 JPS6231632 B2 JP S6231632B2 JP 17937880 A JP17937880 A JP 17937880A JP 17937880 A JP17937880 A JP 17937880A JP S6231632 B2 JPS6231632 B2 JP S6231632B2
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JP
Japan
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liquid
treated
mineral acid
amount
phosphate
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Expired
Application number
JP17937880A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS57102284A (en
Inventor
Kazuo Okada
Yoshio Hoshino
Kazuo Shimada
Mutsuko Osanai
Izumi Hirasawa
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Infilco Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6231632B2 publication Critical patent/JPS6231632B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、上水、下水、し尿系汚水、工業用
水、工場排水、ボイラー用水、その他あらゆる液
体中に存在するリン酸塩類を除去する方法に関す
るものである。 一般に自然水系に排出される上記の各種液体中
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さ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「あおこ」、「赤潮」発生の誘起因子と
なり、さ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が発生し、また
化学的なスケールが形成されて、事故発生の重大
な原因となつている。 したがつて、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が検討さ
れており、その代表的なものとして、生物学的処
理法、イオン交換樹脂法、化学的凝集沈殿法など
があげられるが、このうち、化学的凝集沈殿法は
現時点で一応完成された処理技術として評価さ
れ、すでにかなりのところで実際処理規模の処理
装置が稼動している。この化学的凝集沈殿法によ
るリン酸塩類の除去は、液中に存在するリン酸塩
類を特定の凝集剤を添加することによつて不溶性
リン酸塩として除去する方法であり、凝集剤とし
ては、通常、消石灰〔Ca(OH)2〕、硫酸アルミ
ニウム〔Al2(SO43〕、塩化第2鉄〔FeCl3〕など
が用いられる。ところが、化学的凝集沈殿法の最
大の欠点は、使用する凝集剤の種類にあまり関係
なく、 一般に大量の凝集剤を必要とし、処理コスト
が高いこと。 大なる薬注量に比例的に大量の汚泥が発生
し、この汚泥の沈降性、濃縮性が極めて悪いこ
と(石灰汚泥は例外)。 さらにこの汚泥は脱水性が劣ること(石灰汚
泥は例外)。 であり、大なる汚泥処理施設と処理費用を必要と
するために、現用技術であるにもかかわらず、実
用上多くの問題をかかえている。 また、一定の粒径をもつリン酸カルシウムを含
有するリン酸塩鉱物を筒状あるいは錐状の脱リン
塔に充填し、被処理液のPHを6〜11の範囲に調整
し、さ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、充填されているリン酸
塩鉱物の表面にカルシウムヒドロキシアパタイト
の結晶を晶出、固着せしめて溶解性リン酸塩類を
除去する方法も提案されるに至つた。この場合、
リン酸塩鉱物表面での代表的な化学反応は次の通
りである。 5Ca2++OH-+3PO4 3-=Ca5(OH)(PO43 …(1) このような脱リン方法を適用すれば、カルシウ
ムヒドロキシアパタイトが固着したリン酸塩鉱物
の分離、脱水が極めて容易であり、従来の化学的
凝集沈殿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、乾燥装置などの既成概念
による汚泥処理施設をまつたく必要としないだけ
ではなく、資源としてのリンを回収することがで
きる優れた脱リン技術である。 しかしながら、この新しい接触脱リン法では、
液中に含まれている溶解性リン酸塩類をカルシウ
ムヒドロキシアパタイト〔Ca5(OH)(PO43〕の
結晶として固定するために、適当なPH条件下でカ
ルシウムイオンと反応させる必要があり、液中に
充分なカルシウムイオンが存在しない場合にはカ
ルシウム剤として塩化カルシウム〔CaCl2〕、消
石灰〔Ca(OH)2〕などが添加されるが、被処理
液中に炭酸物質が含まれていると次に示すような
反応式にしたがつて炭酸カルシウムが生成され
る。 Ca2++HCO3 -+OH-=CaCO3+H2O …(2) この炭酸カルシウムは、液のPHがカルシウムヒ
ドロキシアパタイトが生成されるに適したPH範囲
にあるか、あるい調整されていれば、アパタイト
の生成速度のほうが炭酸カルシウムの生成速度よ
りも大きいために生成されないが、現実の実際処
理装置では完全なPHコントロールは難しく、また
炭酸物質が濃厚な場合には、カルシウム剤を添加
した瞬間に前記(2)式の反応がある程度進行するこ
とは避けられない。 このような条件下で生成される炭酸カルシウム
の結晶は極めて少量であるが、長期間中に徐々に
炭酸カルシウムの結晶がリン酸塩鉱物の表面に固
着成長する。その結果、リン酸塩鉱物の表面活性
が劣化し、脱リン機能は低減し、当初ほどの脱リ
ン効果は期待できなくなる。 このように接触脱リン法は、液中に炭酸物質成
分が多量に含まれ、かつ溶解性リン酸塩類も含ま
れている液についてはその適用に限界があるが、
何らかの方法で炭酸物質を除去すれば、接触脱リ
ン法の適用範囲は拡大される。 そして従来液中の炭酸物質を除去する方法に
は、生物学的な方法(生物学的硝化法または生物
学的硝化脱窒素法、但し液中に窒素成分を含む場
合にのみ適用される)と化学的または物理化学的
な方法とがあり、生物学的な方法は効果的な脱炭
酸物質が可能であるが、大なる処理施設を必要と
し、また運転管理が必ずしも容易ではない。一
方、化学的または物理化学的な方法は炭酸物質を
除去するための薬剤が必要であり、また方法によ
つては大量の汚泥が発生するが、簡単な処理施設
と簡単な方法で容易に炭酸物質を除去することが
できるので、水処理技術として一般的に採用され
ている。 生物学的な方法の最大の難点は、処理すべき排
水中に窒素化合物(好ましくはNH4―N)が含ま
れていない限り適用はできないが、これに反して
化学的または物理化学的な方法はいかなる排水に
ついても適用が可能であり、炭酸物質の除去効果
が確実である利点がある。 この化学的または物理化学的方法の主たるもの
は、液酸性下におけるストリツピング法である。
この方法では処理すべき液に酸を加え、除去すべ
き炭酸物質の種類や濃度等に対応して液のPHを3
〜6の範囲に設定し、次に酸性となつた液をスト
リツピング装置に導入して炭酸物質を大気中に放
散させる方法である。 本発明は、前記利点をそのまま生かし、リン酸
塩類を含みかつ炭酸物質を含む液からリン酸塩類
を長期間にわたり効率よく、しかも安定して除去
する方法を提供することを目的とするものであ
る。 また本発明の他の目的は、従来法の諸欠点を解
消し、極めて簡単な操作で質的に著しく良質な処
理水が経済的に得られ、さらに処理設備、処理費
用の大幅な節減をも達成することができる有効な
方法とすることにある。 すなわち本発明は、被処理液に所要量の鉱酸を
添加し空気と接触させることによつて炭酸物質を
除去したのち、アルカリ剤を添加して中性乃至弱
塩基性に保ちながらカルシウムイオンの存在下で
リン酸カルシウムを含有するリン酸塩鉱物と接触
させることにより被処理液中の溶解性リン酸塩類
を除去する方法において、前記鉱酸の添加量を被
処理液のM―アルカリ度に対して化学当量以上か
つ被処理液中のリン酸イオン1グラムイオンに対
して4グラムイオンの割合の水素イオンを供出し
得る量に設定することを特徴とするリン化合物含
有廃液の処理方法である。 本発明の一実施態様を第1図を参照しつゝ説明
すれば、例えば下水二次処理水(PO4 3-20mg/
、M―アルカリ度50mg/)を対象原水とし、
あるかじめ適当な前処理によつて粗大固形物、そ
の他の夾雑物を除去したのち、活性汚泥法によつ
て処理する。この活性汚泥法による処理水(二次
処理水)を二次処理水流入管1から脱炭酸装置2
に導入する。この脱炭酸装置2は酸性ストリツピ
ング法に基づくもの、すなわち被処理液に鉱酸を
添加して液のPHを低下させたのち空気と接触させ
て液中の炭酸物質を気相に追い出す装置であり、
酸性にした液中に空気を吹き込む気泡塔、あるい
は充填物の上に液を散布して空気と接触させる充
填塔のいずれであつてもよいし、両者を併用して
も良い。第1図は、気泡塔型脱炭酸装置を示す。
脱炭酸装置2には、エアーコンプレツサ5より供
給される空気を水中に分散させる散気装置6とPH
指示調節計3が設けられており、これに連動する
鉱酸供給装置4も付設されている。 この脱炭酸工程で供給される鉱酸は、脱炭酸が
効果的に行なわれる値までPHを低下させるだけで
なく、次の工程で添加される消石灰が液中カルシ
ウムイオンとして充分溶解するのに足る量の添加
が必要となる。また、鉱酸の種類は硫酸、塩酸い
ずれでも効果は同等である。 脱炭酸装置2で脱炭酸処理をうけた二次処理水
は石灰混和PH調整槽7に導かれ、ここで消石灰の
添加により、PHを接触脱リン反応に最適なPH条件
6.0以上に調整され、次の急速砂ろ過槽11を経
て、接触脱リン槽12に導かれる。 石灰混和PH調整槽7には撹拌機10及びPH指示
調節計8とこれに連動する消石灰供給装置9が設
けてあり、急速砂ろ過槽11には粒径を一定にし
たろ過砂(硅砂、アンスラサイト等)が充填され
ており、ろ過によつて二次処理水中に含まれてい
るSS分及び消石灰添加時に同伴されたSS等が除
去され、接触脱リン槽12の目詰まりを防止し更
に、脱リンろ材が汚染され劣化することを予防し
ている。 ろ過された二次処理水は接触脱リン槽12に導
かれるが、この接触脱リン工程では一定の粒径を
もつリン酸カルシウムを含有するリン酸塩鉱物を
充填した充填塔を脱リン塔として用い、この充填
塔にリン酸塩類を含む被処理液を一定の流速条件
で通液することにより液中に存在する各種のリン
酸塩類を除去する。この場合、被処理液のPHをリ
ン除去の化学反応の最適PH範囲6.0以上に調節
し、さらに被処理液中のリン酸塩濃度に対応して
適量のカルシウム剤を添加し、該カルシウム剤が
イオン状のまま前記充填塔に流入する如くするの
が有効である。また被処理液の種類によつては、
液中に含まれる金属の水酸化物、あるいは不溶性
炭酸塩などが前記充填塔内のリン酸塩鉱物表面に
析出し、その表面活性を低下させることがあるの
で、このような場合には被処理液のPHを6.0〜
11.0の範囲内に調整するとよく、さらに好適には
8.8〜9.2の範囲がよい。なお、第1図中13は処
理水流出管である。 リン酸イオンとカルシウムイオン、あるいは消
石灰と鉱酸は反応液のPHに対応して下記のような
反応を起こす。 5Ca2++OH-+3PO4 3-=Ca5(OH)(PO43
…(1)(前出) 3Ca2++2PO4 3-=Ca3(PO42 …………(3) Ca2++H++PO4 3-=CaHPO4 …………(4) Ca(OH)2+2H+=Ca2++2H2O ………(5) すなわち、中性乃至アルカリ性領域では(1)、(3)
式の反応が、また、弱酸性領域では(4)、(5)式の反
応がそれぞれ起こる。これらのうち反応生成物の
溶解度が最も低く、したがつて液中の残留リン濃
度が最も低くなるのは(1)式の反応であるから(1)式
の反応が起こり易いPH条件(PH約9)に設定する
ことが好ましい。 ところで(1)式から、リン酸イオン(PO4 3-)が
アパタイト〔Ca5(OH)(PO43〕になるために
は、反応の係数と、リン酸イオン及びカルシウム
イオンの化学式量から、重量比でリン酸イオンの
約7倍のカルシウムイオンが必要となることがわ
かる。 一方、前記(1)式及び(5)式からは次の反応式を導
くことができる。 5Ca(OH)2+10H++3PO4 3-+OH-= Ca5(OH)(PO43+10H2O …………(6) (6)式から、アパタイトを生成する場合鉱酸から
供出される水素イオンは理論的にリン酸イオンの
10/3倍量が必要であることがわかるが、本発明者
らが各種廃水について調査・検討した結果、リン
を効果的に除去するには前記水素イオン量はリン
酸イオン量の4倍以上であることを知得し本発明
を完成するに至つたのである。 すなわち、被処理液中のリン酸イオンの1グラ
ムイオンについて少なくとも4グラムイオンの水
素イオンを供出し得る鉱酸量を算出し、予め求め
ておいたそれぞれの鉱酸添加量に対する被処理液
のPH値に設定したPH指示計と連動する鉱酸供給装
置により鉱酸の添加を行なうようにすれば極めて
能率良く、かつ安定した脱炭酸処理を行なうこと
ができる。この場合、鉱酸添加量を指示するPH設
定値はM―アルカリ度と当量の鉱酸を添加したと
きのPH値5以下でなければならないのは当然であ
る。仮に脱炭酸処理のみを目的とするならば、水
中の炭酸物質が全量遊離炭酸の形態となるように
ほぼPH5とすればよいが、脱炭酸処理後にPH調整
とカルシウムイオンの供給を行なうわけであるか
ら、PHは5よりも大としなければならない。 前記実施態様においては原水のリン酸イオン濃
度は20mg/、M―アルカリ度は50mg/であり、
PHを5に調整するに要する硫酸の添加量は第2図
のPH滴定曲線から約50mg/である。このあと例
えば消石灰でPHを9.0に調整したときに添加され
るカルシウムイオンの量は約10mg/となるが、
この場合カルシウムイオンとリン酸イオンとの重
量比は0.5となり前記のようにこの重量比が約7
であることが必要であることを考えると明らかに
カルシウムイオンの添加量が不足していることに
なる。従来法ではこの不足分のカルシウムイオン
を供給するのに一般に中性の水溶性カルシウム塩
が用いられているが、添加する薬剤の種類を減少
させ、操作を簡便化し、さらにPH調整を容易にす
るためには、カルシウムイオンを供給源として消
石灰を使用し、これを前記アルカリ剤として兼用
するのが効果的である。 このように本発明は、脱炭酸工程で鉱酸を添加
される水素イオンの量をリン酸イオンの量の4倍
以上となるように設定するものであり、この結果
次の中和工程で消石灰を用いてPHを調整すること
のみによつて必要とする量のカルシウムイオンが
充分に供給できる。この場合、消石灰の添加のみ
でカルシウムイオンを加えようとすると液のPHが
上昇しすぎて、最適PH範囲をこえることも起こ
る。脱炭酸工程で鉱酸を添加することは、消石灰
添加後のPH上昇を抑制し、かつ、カルシウムイオ
ンを確保する目的にかなつているわけである。 なお、本発明においては前記接触脱リン工程用
のリン酸塩鉱物としてはヨルダン産、フロリダ
産、メキシコ産等の外国産のもの、あるいは神奈
川県玄倉産、栃木県足尾銅山産等の国産品を適用
することができる。また、接触脱リン工程では脱
リン処理水の一部を脱炭酸工程又は接触脱リン工
程に返送して処理することもできる。 以上述べたように本発明は、化学的または物理
化学的な方法によつて液中に含まれている炭酸物
質を効率的かつ経済的に除去し、さらに長期間に
わたり安定かつ効率的に液中のリン酸塩類を除去
することができると共に、リン酸塩鉱物と接触さ
せて液中のリン酸塩を除去するに際し、適正なPH
条件を保ち、カルシウム剤と濃厚な溶解性リン酸
塩類とを直接接触させず、カルシウム剤をイオン
状のまま接触脱リン装置に流入させるという極め
て簡単な操作によつて、従来の化学的凝集沈殿処
理法の欠点を解消し、液中のリン酸塩類を効率よ
く除去し、操作も簡単で安定した処理が可能であ
り、大量処理に適し、敷地や装置据付面積も減少
しさらに処理設備、処理費用の節減を適確にはか
ることができるものである。 次に本発明の一実施例を示す。 粗大固形物を大別分離した下水を従来技術とし
ての活性汚泥法で処理し、この二次処理水に適量
の塩酸を加えて液のPHを1.5以下とし、しかるの
ち曝気して液中の炭酸物質を遊離炭酸の形で大気
中に放散した。この処理(脱炭酸)によつて二次
処理水中に含まれている炭酸物質は、実験の一例
では30mg/から10mg/(CaCO3として)の範
囲まで除去された。 次いでこれを消石灰でPH8.5〜8.8に調整し、有
効径0.6mm均等係数1.4の硅砂を充填したろ過槽に
LV5m/hで通水して液中のSS分を除去したの
ち、リン鉱石を破砕篩分して粒径0.42〜0.54mmの
ものを2mの厚さに充填した接触脱リン反応槽に
LV5m/hで通水した。 この実験を約3ケ月継続し、長期間通水した場
合のリン鉱石の活性劣化をチエツクするために、
運転開始後1週間目及び3ケ月目に最終処理水に
ついて精密分析を行なつた。 この結果は第1表に示す通りであり、本発明に
よれば通水開始1週間及び3ケ月後とも脱リン効
果の低減は全く認められなかつた。 一方、比較例として前記下水の活性汚泥処理水
(二次処理水)について脱炭酸時のPHを4.5〜5に
なるようにして曝気し同じ通水条件で接触脱リン
反応槽へ3ケ月連続通水した結果は第2表に示す
通りで、通水当初の脱リン効果は顕著であつても
3ケ月後には脱リン効果が著しく劣化した。
The present invention relates to a method for removing phosphates present in tap water, sewage, human waste water, industrial water, factory wastewater, boiler water, and all other liquids. Generally, in the various liquids mentioned above that are discharged into natural water systems, inorganic phosphates such as orthophosphates, various condensed phosphates, and organic phosphates exist in various states. The presence of phosphates is a factor that induces the occurrence of "blue water" and "red tide" in closed or stagnant waters such as lakes, inland seas, and inner bays. Furthermore, when water is used for various purposes, living organisms may be present in equipment and piping. Chemical slime is generated and chemical scale is formed, which is a major cause of accidents. Therefore, various phosphorus removal methods are being considered in order to remove the phosphates present in these liquids, and the representative ones include biological treatment, ion exchange resin method, and chemical treatment. Among these methods, the chemical coagulation-sedimentation method is regarded as a somewhat completed treatment technology, and treatment equipment on an actual treatment scale is already in operation in many places. The removal of phosphates by this chemical coagulation-precipitation method is a method in which phosphates present in the liquid are removed as insoluble phosphates by adding a specific flocculant. Usually, slaked lime [Ca(OH) 2 ], aluminum sulfate [Al 2 (SO 4 ) 3 ], ferric chloride [FeCl 3 ], etc. are used. However, the biggest drawback of chemical coagulation and precipitation is that it generally requires a large amount of flocculant, which is expensive, regardless of the type of flocculant used. A large amount of sludge is generated in proportion to the large amount of chemical injection, and the settling and thickening properties of this sludge are extremely poor (with the exception of lime sludge). Furthermore, this sludge has poor dewatering properties (lime sludge is an exception). However, because it requires a large sludge treatment facility and processing costs, it has many practical problems despite being a current technology. In addition, a cylindrical or cone-shaped dephosphorization tower is filled with phosphate minerals containing calcium phosphate having a certain particle size, and the pH of the liquid to be treated is adjusted to a range of 6 to 11. By adding a calcium agent such as calcium chloride according to the concentration of soluble phosphates contained in the mineral and bringing it into contact with the phosphate mineral at a constant flow rate, calcium is added to the surface of the filled phosphate mineral. A method of removing soluble phosphates by crystallizing and fixing hydroxyapatite crystals has also been proposed. in this case,
Typical chemical reactions on the surface of phosphate minerals are as follows. 5Ca 2+ +OH - +3PO 4 3- = Ca 5 (OH) (PO 4 ) 3 ...(1) If this dephosphorization method is applied, the separation and dehydration of phosphate minerals to which calcium hydroxyapatite is fixed will be possible. It is extremely easy to use, and compared to so-called coagulated sludge made using conventional chemical flocculation and sedimentation methods, it not only does not require preconceived sludge treatment facilities such as thickeners, dewatering machines, and drying equipment, but it is also useful as a resource. This is an excellent dephosphorization technology that can recover phosphorus. However, in this new catalytic dephosphorization method,
In order to fix the soluble phosphates contained in the liquid as calcium hydroxyapatite [Ca 5 (OH) (PO 4 ) 3 ] crystals, it is necessary to react with calcium ions under appropriate pH conditions. If there are not enough calcium ions in the liquid, calcium chloride [CaCl 2 ], slaked lime [Ca(OH) 2 ], etc. are added as calcium agents, but if the liquid to be treated contains carbonic substances, Calcium carbonate is produced according to the reaction equation shown below. Ca 2+ + HCO 3 - + OH - = CaCO 3 + H 2 O...(2) This calcium carbonate is produced only if the pH of the liquid is within the pH range suitable for the production of calcium hydroxyapatite or if it has been adjusted. , apatite is not produced because the production rate is higher than that of calcium carbonate, but it is difficult to completely control the pH in actual processing equipment, and when carbonic substances are concentrated, the moment a calcium agent is added It is inevitable that the reaction of formula (2) above proceeds to some extent. Although the amount of calcium carbonate crystals produced under such conditions is extremely small, over a long period of time, the calcium carbonate crystals gradually grow fixedly on the surface of the phosphate mineral. As a result, the surface activity of the phosphate mineral deteriorates, the dephosphorization function decreases, and the dephosphorization effect can no longer be expected to be as high as it was initially. In this way, the catalytic dephosphorization method has a limited applicability to liquids that contain a large amount of carbonic acid components and also soluble phosphates.
If carbonic substances are removed by some method, the scope of application of the catalytic dephosphorization method will be expanded. Conventional methods for removing carbonate substances from liquids include biological methods (biological nitrification method or biological nitrification denitrification method, which is applied only when the liquid contains nitrogen components). There are chemical and physicochemical methods, and biological methods are capable of effective decarboxylation, but require large treatment facilities and are not always easy to manage. On the other hand, chemical or physicochemical methods require agents to remove carbonated substances, and some methods generate large amounts of sludge, but carbonation can be easily achieved using simple treatment facilities and simple methods. Because it can remove substances, it is commonly used as a water treatment technology. The biggest drawback of biological methods is that they cannot be applied unless the wastewater to be treated contains nitrogen compounds (preferably NH 4 -N), whereas chemical or physicochemical methods This method can be applied to any kind of wastewater, and has the advantage of ensuring a reliable carbonate removal effect. The main chemical or physicochemical method is a stripping method under liquid acidity.
In this method, acid is added to the liquid to be treated, and the pH of the liquid is adjusted to 3 depending on the type and concentration of carbonic substances to be removed.
-6, and then introduces the acidified liquid into a stripping device to diffuse carbonic substances into the atmosphere. It is an object of the present invention to provide a method for efficiently and stably removing phosphates from a liquid containing phosphates and carbonic substances over a long period of time by making full use of the above-mentioned advantages. . Another object of the present invention is to eliminate various drawbacks of conventional methods, to economically obtain treated water of extremely high quality with extremely simple operations, and to significantly reduce treatment equipment and treatment costs. The goal is to find an effective way to achieve this goal. That is, in the present invention, after adding a required amount of mineral acid to the liquid to be treated and bringing it into contact with air to remove carbonated substances, an alkaline agent is added to maintain the liquid to be neutral or weakly basic while removing calcium ions. In a method for removing soluble phosphates in a liquid to be treated by contacting it with a phosphate mineral containing calcium phosphate in the presence of mineral acids, the amount of the mineral acid added is determined based on the M-alkalinity of the liquid to be treated. This is a method for treating a phosphorus compound-containing waste liquid, characterized in that the amount is set to an amount that is equal to or higher than the chemical equivalent and can deliver hydrogen ions at a ratio of 4 gram ions to 1 gram phosphate ions in the liquid to be treated. One embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. For example, secondary treated sewage water (PO 4 3-20mg /
, M-alkalinity 50mg/) as the target raw water,
After coarse solids and other impurities are removed through appropriate pretreatment, the activated sludge method is applied. The treated water (secondary treated water) by this activated sludge method is passed from the secondary treated water inflow pipe 1 to the decarbonator 2.
to be introduced. This decarboxylation device 2 is based on the acid stripping method, that is, it is a device that adds mineral acid to the liquid to be treated to lower the pH of the liquid, and then brings it into contact with air to expel carbonic substances in the liquid into the gas phase. ,
Either a bubble column in which air is blown into the acidified liquid or a packed column in which the liquid is spread over a packed material and brought into contact with air may be used, or both may be used in combination. FIG. 1 shows a bubble column type decarboxylation device.
The decarboxylation device 2 includes an air diffuser 6 that disperses air supplied from an air compressor 5 into water, and a pH
An indicating controller 3 is provided, and a mineral acid supply device 4 linked thereto is also attached. The mineral acid supplied in this decarboxylation process not only lowers the pH to a value that allows effective decarboxylation, but also has enough mineral acid to sufficiently dissolve the slaked lime added in the next process as calcium ions in the liquid. amount needs to be added. Furthermore, the effect is the same whether the mineral acid is sulfuric acid or hydrochloric acid. The secondary treated water that has been decarboxylated in the decarboxylation device 2 is led to the lime mixing PH adjustment tank 7, where the PH is adjusted to the optimum PH conditions for the catalytic dephosphorization reaction by adding slaked lime.
It is adjusted to 6.0 or more, and is led to the catalytic dephosphorization tank 12 via the next rapid sand filter tank 11. The lime mixing PH adjustment tank 7 is equipped with a stirrer 10, a PH indicator controller 8, and a slaked lime supply device 9 linked thereto.The rapid sand filter tank 11 is equipped with filter sand (silica sand, anthracite, etc.) with a constant particle size site, etc.), and the SS contained in the secondary treatment water and the SS entrained when adding slaked lime are removed by filtration, preventing clogging of the catalytic dephosphorization tank 12, and further, This prevents the dephosphorization filter media from becoming contaminated and deteriorating. The filtered secondary treated water is led to the catalytic dephosphorization tank 12, but in this catalytic dephosphorization step, a packed tower filled with phosphate minerals containing calcium phosphate having a certain particle size is used as the dephosphorization tower. Various phosphates present in the liquid are removed by passing a liquid to be treated containing phosphates through this packed column at a constant flow rate. In this case, the pH of the liquid to be treated is adjusted to the optimum pH range of 6.0 or higher for the chemical reaction of phosphorus removal, and an appropriate amount of calcium agent is added in accordance with the phosphate concentration in the liquid to be treated, so that the calcium agent is It is effective to flow into the packed column in an ionic state. Also, depending on the type of liquid to be treated,
Metal hydroxides or insoluble carbonates contained in the liquid may precipitate on the surface of the phosphate mineral in the packed tower and reduce its surface activity. Adjust the pH of the liquid to 6.0~
It is best to adjust within the range of 11.0, and more preferably
A range of 8.8 to 9.2 is good. In addition, 13 in FIG. 1 is a treated water outflow pipe. Phosphate ions and calcium ions, or slaked lime and mineral acids cause the following reaction depending on the pH of the reaction solution. 5Ca 2+ +OH - +3PO 4 3- = Ca 5 (OH) (PO 4 ) 3
…(1) (previously) 3Ca 2+ +2PO 4 3- =Ca 3 (PO 4 ) 2 ………(3) Ca 2+ +H + +PO 4 3- =CaHPO 4 ………(4) Ca (OH) 2 +2H + =Ca 2+ +2H 2 O ………(5) In other words, in the neutral to alkaline region, (1), (3)
In the weakly acidic region, the reactions of equations (4) and (5) occur, respectively. Among these, the reaction of formula (1) has the lowest solubility of the reaction product and therefore the lowest concentration of residual phosphorus in the liquid. Therefore, the PH conditions (pH approximately 9) is preferable. By the way, from equation (1), in order for phosphate ion (PO 4 3- ) to become apatite [Ca 5 (OH) (PO 4 ) 3 ], the reaction coefficient and the chemical formula weight of phosphate ion and calcium ion are required. From this, it can be seen that about 7 times as much calcium ion as phosphate ion is required in terms of weight ratio. On the other hand, the following reaction formula can be derived from the above formulas (1) and (5). 5Ca(OH) 2 +10H + +3PO 4 3- +OH - = Ca 5 (OH) (PO 4 ) 3 +10H 2 O …………(6) From formula (6), when apatite is produced, it is supplied from mineral acid. The hydrogen ions that
It can be seen that 10/3 times the amount is required, but as a result of the inventors' investigation and consideration of various wastewaters, the amount of hydrogen ions must be at least 4 times the amount of phosphate ions in order to effectively remove phosphorus. This knowledge led to the completion of the present invention. In other words, the amount of mineral acid that can deliver at least 4 grams of hydrogen ions per 1 gram of phosphate ions in the liquid to be treated is calculated, and the pH of the liquid to be treated is calculated for each amount of added mineral acid determined in advance. If mineral acid is added using a mineral acid supply device that is linked to a PH indicator set to a certain value, extremely efficient and stable decarboxylation can be performed. In this case, it goes without saying that the PH setting value that indicates the amount of mineral acid added must be 5 or less, which is the PH value when adding an amount of mineral acid equivalent to M-alkalinity. If the purpose is only to decarboxylate, the pH should be approximately 5 so that all the carbonic substances in the water are in the form of free carbonic acid, but after decarboxylation, pH adjustment and calcium ion supply are performed. Therefore, PH must be greater than 5. In the embodiment, the phosphate ion concentration of the raw water is 20 mg/, the M-alkalinity is 50 mg/,
The amount of sulfuric acid needed to be added to adjust the pH to 5 is approximately 50 mg/ml, based on the PH titration curve shown in Figure 2. After this, for example, when the pH is adjusted to 9.0 with slaked lime, the amount of calcium ions added will be about 10mg/.
In this case, the weight ratio of calcium ions and phosphate ions is 0.5, and as mentioned above, this weight ratio is about 7.
Considering that it is necessary that the amount of calcium ions added is clearly insufficient. In conventional methods, neutral water-soluble calcium salts are generally used to supply this insufficient amount of calcium ions, but this method reduces the types of chemicals added, simplifies operations, and facilitates pH adjustment. For this purpose, it is effective to use slaked lime as a source of calcium ions and to also use this as the alkali agent. In this way, in the present invention, the amount of hydrogen ions added to the mineral acid in the decarboxylation step is set to be at least four times the amount of phosphate ions, and as a result, slaked lime is added in the next neutralization step. The required amount of calcium ions can be sufficiently supplied only by adjusting the pH using . In this case, if you try to add calcium ions only by adding slaked lime, the pH of the solution will rise too much, sometimes exceeding the optimum pH range. Adding mineral acid during the decarboxylation process serves the purpose of suppressing the increase in pH after adding slaked lime and securing calcium ions. In the present invention, the phosphate minerals for the catalytic dephosphorization process may be foreign products such as those produced in Jordan, Florida, or Mexico, or domestic products such as those produced in Kurokura, Kanagawa Prefecture, or Ashio Copper Mine, Tochigi Prefecture. Can be applied. Further, in the catalytic dephosphorization step, a part of the dephosphorized water can be returned to the decarboxylation step or the catalytic dephosphorization step for treatment. As described above, the present invention efficiently and economically removes carbonic substances contained in a liquid by a chemical or physicochemical method, and also stably and efficiently removes carbonic substances from a liquid for a long period of time. It is possible to remove phosphates from the liquid, and when it comes into contact with phosphate minerals to remove phosphates from the liquid, it is possible to maintain an appropriate pH level.
The conventional chemical coagulation-sedimentation method is achieved by maintaining the same conditions, preventing direct contact between the calcium agent and concentrated soluble phosphates, and allowing the calcium agent to flow into the catalytic dephosphorization device in its ionic state. It eliminates the drawbacks of the treatment method, efficiently removes phosphates from the liquid, is easy to operate, enables stable treatment, is suitable for large-scale treatment, requires less land and equipment installation space, and requires less processing equipment and treatment. It is possible to accurately measure cost savings. Next, an embodiment of the present invention will be described. The sewage from which coarse solids have been separated is treated using the conventional activated sludge method, and an appropriate amount of hydrochloric acid is added to this secondary treated water to lower the pH of the liquid to 1.5 or less, and then aeration is performed to remove the carbon dioxide in the liquid. The substance was released into the atmosphere in the form of free carbonate. Through this treatment (decarboxylation), carbonic substances contained in the secondary treated water were removed to a range of 30 mg/ to 10 mg/(as CaCO 3 ) in one example of the experiment. This was then adjusted to pH 8.5 to 8.8 with slaked lime and placed in a filter tank filled with silica sand with an effective diameter of 0.6mm and a uniformity factor of 1.4.
After removing the SS content in the liquid by passing water at LV5 m/h, the phosphate rock was crushed and sieved and placed in a catalytic dephosphorization reaction tank filled with particles with a particle size of 0.42 to 0.54 mm to a thickness of 2 m.
Water flowed at LV5m/h. This experiment was continued for about 3 months, in order to check the deterioration of the activity of phosphate rock when water was passed for a long period of time.
Precise analysis was conducted on the final treated water one week and three months after the start of operation. The results are shown in Table 1, and according to the present invention, no reduction in the dephosphorization effect was observed either one week or three months after the start of water flow. On the other hand, as a comparative example, activated sludge treated water (secondary treated water) of the sewage was aerated to a pH of 4.5 to 5 during decarboxylation and continuously passed to a catalytic dephosphorization reaction tank under the same water flow conditions for three months. The results of watering are shown in Table 2. Although the dephosphorization effect was remarkable at the beginning of watering, the dephosphorization effect deteriorated significantly after 3 months.

【表】【table】

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施態様を示す系統説明
図、第2図は原水に硫酸を添加してPH調整した場
合のPH滴定曲線である。 1…二次処理水流入管、2…脱炭酸装置、3…
PH指示調節計、4…鉱酸供給装置、5…エアーコ
ンプレツサ、6…散気装置、7…石灰混和PH調整
槽、8…PH指示調節計、9…消石灰供給装置、1
0…撹拌機、11…急速砂ろ過槽、12…接触脱
リン槽、13…処理水流出管。
FIG. 1 is a system explanatory diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a PH titration curve when PH is adjusted by adding sulfuric acid to raw water. 1...Secondary treated water inflow pipe, 2...Decarboxylation device, 3...
PH indicating controller, 4... Mineral acid supply device, 5... Air compressor, 6... Aeration device, 7... Lime mixing PH adjusting tank, 8... PH indicating controller, 9... Slaked lime supply device, 1
0... Stirrer, 11... Rapid sand filter tank, 12... Catalytic dephosphorization tank, 13... Treated water outflow pipe.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被処理液に所要量の鉱酸を添加し空気と接触
させることによつて炭酸物質を除去したのち、ア
ルカリ剤を添加して中性乃至弱塩基性に保ちなが
らカルシウムイオンの存在下でリン酸カルシウム
を含有するリン酸塩鉱物と接触させることにより
被処理液中の溶解性リン酸塩類を除去する方法に
おいて、前記鉱酸の添加量を被処理液のM―アル
カリ度に対して化学当量以上かつ被処理液中のリ
ン酸イオン1グラムイオンに対して4グラムイオ
ンの割合の水素イオンを供出し得る量に設定する
ことを特徴とするリン化合物含有廃液の処理方
法。 2 前記鉱酸の添加が、鉱酸の前記添加量に対応
する鉱酸添加後の被処理液のPH値に設定したPH指
示調節計と連動する鉱酸供給装置によつて行なわ
れる特許請求の範囲第1項記載の方法。
[Claims] 1. After adding the required amount of mineral acid to the liquid to be treated and bringing it into contact with air to remove carbonic substances, an alkaline agent is added to maintain neutrality or weak basicity while calcium is removed. In a method for removing soluble phosphates in a liquid to be treated by contacting it with a phosphate mineral containing calcium phosphate in the presence of ions, the amount of the mineral acid added is adjusted to the M-alkalinity of the liquid to be treated. A method for treating a phosphorus compound-containing waste liquid, characterized in that the amount is set at a chemical equivalent or higher and at a ratio of 4 gram ions to 1 gram ion of phosphate ions in the liquid to be treated. 2 The addition of the mineral acid is performed by a mineral acid supply device that is linked to a PH indicator controller that is set to a PH value of the liquid to be treated after addition of the mineral acid corresponding to the amount of mineral acid added. The method described in Scope 1.
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