JPS63200888A - 水中のリン除去方法 - 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、アンモニウムイオン（ＮＨ４”）を多量に含
有するし尿、産業排水等の排水からリンを効率よく除去
する方法に関するものである。

（従来の技術） 最近、湖沼、内海などの閉鎖水域の汚濁が進み。

リンが窒素とともに富栄養化の原因として大きく問題化
されており、すでに滋賀系、茨城県では９県条例にてリ
ンの規制が実施されている。従来、水中のリンの除去方
法については、１気−好気による活性汚泥処理、藻類の
微生物による処理或いは石灰及びアルミニウム塩による
凝集沈澱処理やイオン交換による化学処理さらに凝集沈
澱処理と活性汚泥処理とを組み合わせた処理等種々検討
されている。これら種々の処理方法のうち、金属塩によ
る凝集沈澱処理方法の一つにマグネシウムイオンによる
リン除去技術が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点）　　・このマグネシ
ウムイオンによる凝集処理方法は。

リン酸イオンの定性分析において、アンモニアアルカリ
性の試料溶液にマグネシア混液を加えた場合、リン酸マ
グネシウムアンモニウムの結晶が析出することを利用し
たもので、下記の反応式（１）によりリン酸マグネシウ
ムアンモニウムが沈澱し。

液中のリンが除去されるものである。

ＰＯａ　’−＋Ｍｇ”＋　ＮＨ４”　→ＭｇＮＨａＰＯ
ｎ　　（１）ところが、上記反応により生成するリン酸
マグネシウムアンモニウムは、微細な粒子であり、固液
分離及び脱水性に問題があり、特公昭６１−４３１）７
号公報に示されているように、固液分離を促進させる目
的で凝集剤を添加する方法、或いは特公昭６１−３３６
３９号公報に開示されているように、微生物フロックと
ともにリン酸マグネシウムアンモニウムを分離する方法
が採用されている。しかしながら。

いずれも固液分離槽が必要であり、さらに前者の場合、
凝集剤を使用するため、運転経費が高くなる欠点がある
。また、後者の場合、微生物フロック内に微細なリン酸
マグネシウムアンモニウム反応物が取り込まれるので、
く溶性の肥料として価値の高いリン酸マグネシウムアン
モニウムだけを単離することができないため、肥料とし
て利用することが難しく、汚泥処理に困っているのが現
状である。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
あって、その目的は、極めて簡単な操作で排水中のリン
を粒状のリン酸マグネシウムアンモニウムとして取り出
し、水中のリンを除去する方法を提供することにある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、上記問題点を解決するため、鋭意研究の
結果９本発明に到達したものである。

すなわち２本発明は、アンモニウムイオンを含有するリ
ン酸塩排水にマグネシウムイオンを添加し３次いでｐＨ
値を８以上に調整し、しかる後にリン酸マグネシウムア
ンモニウム含有粒状物の充填層に通液することにより、
排水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム粒子と
して上記粒状物の表面層に形成させることを特徴とする
水中のリン除去方法を要旨とするものである。

以下１本発明を図面により説明する。

先ず、第１図において、（１）は、リン酸マグネシウム
アンモニウム粒状物の充填層であり、該充填層の最上部
よりもさらに上の位置に処理水の排出口（２）が取りつ
けられ、一方、充填層の最下部より下に原水入口（３）
３該原水入口に接続したところにｐＨ調整剤投入口（４
）及びマグネシウムイオン投入口（５）が設けられ、さ
らに塔内攪拌用として散気装置（６）が設けられている
。なお、（７）は、リン酸マグネシウムアンモニウム粒
子が原水の通液により肥大した場合１連続的又は間欠的
に粒子を系外に抜き出すためのエアーリフトポンプであ
る。

リン酸塩排水は、ｐＨ調整剤及びマグネシウムイオンを
添加した後、原水入口（３）から充填層（１）の下部に
流入させる。

流入により、原水中のリン酸イオン、アンモニウムイオ
ン及びマグネシウムイオンは、前述の化学反応式（１）
に基づき反応し、リン酸マグネシウムアンモニウムを生
成する。生成したリン酸マグネシウムアンモニウムは、
充填層の部分を通液すると。

該充填物の表面上に、これら充填剤が核になって。

リン酸マグネシウムアンモニウムが固着成長し。

原水中のリン酸塩が除去される。さらに、処理水は、水
中の他の懸濁物質とともに塔上部にある排出口（２）よ
り槽外に取り出される。また、充填剤層にて成長したリ
ン酸マグネシウムアンモニウムの肥大した結晶粒子に関
しては、エアーリフトポンプ（７）にて引き抜かれるも
のである。

ここで、リン酸マグネシウムアンモニウムの充填層の部
分は、充填されたリン酸マグネシウムアンモニウム粒子
が流入する原水の流速及び散気装置における空気の撹拌
力により十分に流動展開できることが必要である。

次に、アンモニウムイオンを含有するリン酸塩排水にマ
グネシウムイオンを添加して、水中のリン除去を行うに
際して、アンモニウムイオン、マグネシウムイオンの濃
度としては、先に本発明者らが、特願昭６１−１０５６
６３号に提案しているように。

アンモニウムイオンをアンモニア性窒素として１００ｍ
ｇ／　ｔｔ以上でマグネシウムとリンとのモル比がＭｇ
／Ｐ＝０．８以上になるように添加しｔＰＨ値が８〜９
以上にｐＨ調整を行った後、処理を行うことが好ましい
。アンモニア性窒素が１００ｍｇ／　１より低（なると
。

系内にＮＨ４”−Ｎが少な（リンの除去率が悪（なる。

ＮＨ４”−Ｎが多く存在するとＭｇ（Ｎ）ｔａ）ＰＯａ
の生成量が多くなり、さらにアンモニア性窒素の酸解離
定数から明らかなように、塩基としての強さがカセイソ
ーダや酸化カルシウムに比べて低いためｐ）ｌ値の低い
アルカリ領域で十分に反応が進行するからである。添加
されるマグネシウムイオンは、脱リン効果を上げるため
マグネシウムとリンとのモル比をコスト及び効果の点か
らＭｇ／Ｐが０．８以上２．５以下にすることが好まし
い。また、処理液のｐＨ値は。

酸性側及び中性ではリンの反応率が低いため、ｐＨ値を
８以上にする必要があるが、処理後の放流や再利用に当
たって中和処理が必要となるのでｐＨ値として８〜９．
５が好ましい。

本発明は１以上の構成を有するものである。

（作用） 本発明方法によれば、アンモニウムイオン（ＮＨ４”）
を含有したリン酸塩排水にマグネシウムイオンを添加し
９次いでｐＨ値を８以上に調整し、しかる後にリン酸マ
グネシウムアンモニウム含有粒状物の充填層に通液する
ことでリン酸マグネシウムアンモニウムを粒状物として
取り出すことが可能となる。

その理由については、必ずしも明確ではないが３本発明
者らは１次のように推測している。すなわち。

原水中のリンを除去する機構は、リン酸イオンの定性分
析に見られるように、リン酸マグネシウムアンモニウム
として析出させることであるが、上記排水をリン酸マグ
ネシウムアンモニウム含有粒状物の表面に通液すること
で９粒状物の表面に存在するリン酸マグネシウムアンモ
ニウムの結晶が核となり、脱リン処理した新たなリン酸
マグネシウムアンモニウムの結晶がその上に固着し、結
晶が成長し１粒状物が得られるものである。

なお１通液条件を詳細に検討すると、塔内攪拌用の散気
装置が働き、さらに通水量をコントロールすることで、
定常流に近い状態で充填層が流動し１反応生成物と接触
することでリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶が成
長するものと推測される。

（実施例） 以下に本発明の詳細な説明を実施例により説明する。

実施例１ 直径０．５ｍ、有効深さ２．５ｍの円筒状の充填塔に粒
径０．５〜１鰭のリン酸マグネシウムアンモニウム粒子
を充填高さとして２ｍ充填した。

し尿を嫌気性消化で一次処理されたし尿消°化脱離液（
ｐＨ値８．５．　ＮＨ４−Ｎ　＝　１４７０ｍｇ／　１
２　、リン酸（ＰＯ，’−−Ｐ）　＝　１０５ｍｇ／　
１２　）を原水とし、充填塔の下部にポンプにて圧送す
る過程で、マグネシウムとリンとのモル比が１．０にな
るようにマグネシウムイオンとして塩化マグネシウムを
添加した。通液速度は。

線速度で１０ｍ／ｈｒとなるように原水を流入させ、塔
底部より攪拌用空気を流量ＩＱＱ　ｌ　／ｍｉｎ、にて
供給することで充填層のリン酸マグネシウムアンモニウ
ムを流動させた状態で連続通水実験を行い、その結果を
第１表に示した。表より明らかなように。

原水中の高濃度のリン（ＰＯ，”−Ｐとして１０５ｍｇ
ム０が処理後５　ｍｇ／　１以下となり、リン除去率が
９６％の良好な処理結果が得られた。また、処理水中の
残留マグネシウムイオン量も９　ｍｇ／　ｌと少なく１
反応が有効に行われていたことを示していた。

第１表 なお、上記運転経過５日後にエアーリフトポンプにより
充填したリン酸マグネシウムアンモニウム含有粒状物を
取り出したところ１粒径３〜８１ｍの大きさに肥大した
白色粒状物であった。この白色粒状物は、ＥＳＣＡ（Ｘ
線光電子分光分析）により分析を行ったところ、大部分
がリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶であり、く溶
性の肥料として有効に利用できるものであった。

（比較例） 本発明方法の有用性を理解するため９次に示す比較試験
を行った。

比較例１ 実施例１における連続通水実験とは異なり、所定の反応
槽に実施例１で用いた原水を用い、塩化マグネシウム添
加量についても実施例１と同様Ｍｇ／Ｐ＝１．０になる
ように添加し、高速攪拌及び低速攪攪拌をそれぞれ１５
分間行った。なお、高速攪拌時に塩化マグネシウムを添
加させ、脱リン処理を行った。処理後、ドルトムント式
沈澱槽に導き、沈澱時間２時間にて固液分離を行い、上
澄み液の分析を行った。結果を第１表に示した。

上澄み液は、リン酸マグネシウムアンモニウムが水中に
てコロイド状に生成されたもので十分に固液分離するこ
とが難しく、処理水とともに一部分分散しているリン酸
マグネシウムアンモニウムが流出するので、脱リン効果
が低下したものであった。なお、処理後の沈澱した上記
リン酸マグネシウムアンモニウムは、コロイド状物質で
含水量が多く結晶物として単離の困難なものであった。

（発明の効果） 本発明によれば、アンモニウムイオン（ＮＨイつを含有
したリン酸塩排水にマグネシウムイオンを添加し、流動
するリン酸マグネシウムアンモニウム含有粒状物の充填
層に通液することで、上記反応生成物と粒状充填物とが
接触した際、充填物表面層にリン酸マグネシウムアンモ
ニウム粒状物が固着成長し、純粋なリン酸マグネシウム
アンモニウムが得られるものである。また、従来、リン
酸マグネシウムアンモニウムの固液分離が困難で汚泥処
理に多大の費用が必要であったが１本発明技術を利用す
ることで、はぼ純粋な形でリン酸マグネシウムアンモニ
ウムを容易に単離することができる。

４、図面の説明 第１図は２本発明におけるリン除去装置の概略図である
。

（旧−・−・リン酸マグネシウムアンモニウム粒状物充
填層 （２）−・−・−・−処理水の排出口　（３）−・−・
−原水入口（４）−・・・−ｐＨ調整剤投入口 （５）−−−−一・−マグネシウムイオン投入口（６）
・・−・散気装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アンモニウムイオンを含有するリン酸塩排水にマ
   グネシウムイオンを添加し、次いでｐＨ値を８以上に調
   整し、しかる後にリン酸マグネシウムアンモニウム含有
   粒状物の充填層に通液することにより、排水中のリンを
   リン酸マグネシウムアンモニウム粒子として上記粒状物
   の表面層に形成させることを特徴とする水中のリン除去
   方法。
2. （２）リン酸マグネシウムアンモニウム含有粒状物が原
   水流入及び散気装置により流動されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の水中のリン除去方法。
3. （３）リン酸塩排水のアンモニウムイオンの濃度がアン
   モニア性窒素として１００ｍｇ／ｌ以上でかつ、該リン
   酸塩排水のマグネシウムとリンとのモル比（Ｍｇ／Ｐ）
   が０．８以上２．５以下であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の水中のリン除去方法。