WO2013001791A1 - 水処理システム - Google Patents

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WO2013001791A1
WO2013001791A1 PCT/JP2012/004126 JP2012004126W WO2013001791A1 WO 2013001791 A1 WO2013001791 A1 WO 2013001791A1 JP 2012004126 W JP2012004126 W JP 2012004126W WO 2013001791 A1 WO2013001791 A1 WO 2013001791A1
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WO
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filter medium
water
phosphorus
treated
phosphorus removal
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PCT/JP2012/004126
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Inventor
龍均 木山
Original Assignee
株式会社アサカ理研
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Publication date
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/02—Loose filtering material, e.g. loose fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D41/00—Regeneration of the filtering material or filter elements outside the filter for liquid or gaseous fluids
    • B01D41/02—Regeneration of the filtering material or filter elements outside the filter for liquid or gaseous fluids of loose filtering material
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/101—Sulfur compounds

Definitions

  • the present invention relates to a water treatment system, and more particularly to a water treatment system that removes phosphorus contained in water to be treated by bringing it into contact with a phosphorus removal filter medium.
  • discharge standard values such as sewage and wastewater are determined by the Discharge Pollution Control Law and the ordinances.
  • Emission standards tend to be more stringent for environmental protection, and phosphorus is one of the causes of eutrophication. Even if we look overseas, there is a tendency for phosphorus emission standards to be strengthened. For example, in South Korea, the total phosphorus (TP) concentration will be reduced to 0.2 mg / l.
  • slag produced as a by-product at a steelworks is known as a filter medium that exhibits phosphorus removal ability (for example, Patent Documents 1-4).
  • Patent Documents 1-4 phosphorus removal ability
  • the removal efficiency is not sufficient, and there are cases where it cannot be performed when a strict emission reference value is set.
  • an alkaline solution is continuously added to the water to be treated in order to increase the phosphorus removal activity of the slag. It is desirable to omit such chemical addition to the water to be treated from the viewpoint of environmental protection.
  • the conventional phosphorus removing filter medium cannot sufficiently remove phosphorus without adding an alkali.
  • the present invention has been made based on such circumstances, and an object of the present invention is to provide a water treatment apparatus with improved phosphorus removal efficiency in removing phosphorus contained in water to be treated with a phosphorus removal filter medium containing slag. Is to provide.
  • Another object of the present invention is to provide a water treatment apparatus that can stably remove phosphorus even if the addition of a chemical solution to the water to be treated is omitted.
  • the water treatment system of the present invention is a water treatment system for removing phosphorus contained in water to be treated by bringing it into contact with a phosphorus removal filter medium, wherein the phosphorus removal filter medium is a clay-based slag having an average particle diameter of 0.1 mm or less.
  • the water treatment system is mixed with a binder, granulated into particles having an average particle diameter of 0.3 mm or less, and baked, and the water treatment system is a stirring tank for adding the phosphorus removal filter medium to the water to be treated and stirring the water.
  • a filter medium addition device for adding a phosphorus removal filter medium to the agitation tank and a water to be treated containing the phosphorus removal filter medium discharged from the agitation tank are subjected to solid-liquid separation, and a phosphorus removal filter medium is removed from the process water from which phosphorus has been removed.
  • the filter medium is supplied with new treated water. Characterized in that it comprises a filter medium dosing device to re-added to a stirred vessel that is, a.
  • Phosphorus contained in water to be treated means a compound of phosphorus dissolved in water, and the total phosphorus concentration (TP) is reduced by removing it with a phosphorus removing filter medium. Is included.
  • the slag preferably has a Fe 2 O 3 content of 10 mass% to 40 mass% in order to obtain high phosphorus removal activity.
  • the activity of the phosphorus removal filter medium gradually decreases as the phosphorus removal is continued. Therefore, the water treatment system includes a means for supplying an acidic solution for cleaning the surface of the phosphorus removal filter medium from which phosphorus has been removed for a predetermined time or a predetermined amount, and an alkaline solution for activating the phosphorus removal filter medium after the acid cleaning. And a means for supplying.
  • the water treatment method of the present invention is characterized in that, in the water treatment method for removing phosphorus by bringing water to be treated into contact with a phosphorus removal filter medium containing slag, the average particle diameter of the slag is 0.1 mm or less.
  • the activity of the phosphorus removal filter medium gradually decreases as the phosphorus removal continues. Therefore, an acidic solution is supplied to a phosphorus removal filter medium from which phosphorus has been removed for a predetermined time or a predetermined amount to clean the surface, and the phosphorus removal filter medium after acid cleaning is immersed in an alkaline solution or heat treatment to activate the filter medium. It is preferable to do.
  • phosphorus removal activity with high slag is achieved. Demonstrate. Therefore, even if the emission standard value (for example, 0.2 mg / l in total phosphorus concentration) is lowered, it is possible to remove phosphorus to a concentration below the emission standard value.
  • the emission standard value for example, 0.2 mg / l in total phosphorus concentration
  • FIG. 1 shows an overall configuration of a water treatment system according to a first embodiment of the present invention. It is a graph which shows the correlation of the average particle diameter of slag, and the removal efficiency of phosphorus. The whole structure of the water treatment system according to 2nd Embodiment of this invention is shown. The result of the test conducted in order to confirm the effect of this invention is shown.
  • the water treatment system 1 includes a raw water tank 2 that stores raw water to be treated, a first filtration device 3 that removes solid content (particularly, turbidity) contained in the water to be treated, A first supply pump 31 for supplying the water to be treated in the raw water tank 2 to the first filtration device 3, a primary treatment water tank 32 for storing the water to be treated (primary treatment water) filtered by the first filtration device 3, and The second filtration device 4 that removes phosphorus contained in the water to be treated, the second supply pump 33 that supplies the water to be treated in the primary treatment water tank 32 to the second filtration device 4, and the second filtration device 4.
  • a secondary treated water tank 41 for storing treated water (secondary treated water) is provided.
  • Each device is connected through a flow path such as a pipe, and is configured to switch the water flow path by opening and closing valves V1-V15.
  • Raw water to be treated by the water treatment system 1 is, for example, sewage or waste water that has been biologically treated in a treatment process upstream of the system 1.
  • the total phosphorus concentration of raw water subjected to biological treatment is 3-10 mg / l or more.
  • the type of raw water is not limited, all water containing phosphorus can be treated, and the total phosphorus concentration in the raw water is not limited.
  • the pH of the raw water is preferably in the neutral range of about 5.8 to 8.6.
  • the first filtration device 3 for example, a device in which filtration sand is filled in a filtration tower 34 having pipes connected to the upper and lower sides can be used.
  • a support layer 36 is formed by filling filter gravel or the like on a support member (for example, an eye plate) 35 in which a large number of water passage holes are formed in the surface.
  • a filter sand layer 37 is formed by filling the filter sand with the filter sand.
  • the treated water from the raw water tank 2 is supplied from the upper part of the filtration tower 34, passes through the filtration sand layer 37 and the support layer 36, and is discharged from the lower part of the filtration tower 34.
  • the supply of water to be treated is interrupted, and the cleaning water is supplied from the lower part of the filtration tower 34 and discharged from the upper part.
  • it can also be set as the two-layer filtration system of the filtration sand layer 37 and the anthracite layer by filling the filtration sand layer 37 with anthracite.
  • the second filtration device 4 may be, for example, a device in which a phosphorus removal filter medium is filled inside a filtration tower 42A (42B) having pipes connected to the upper and lower sides.
  • the support member 44A (44B) is filled with filtration gravel on a support member (for example, a plate) 43A (43B) having a large number of water passage holes formed in the surface. ), And the support layer 44A (44B) is filled with a phosphorus removal filter medium to form a phosphorus removal filter medium layer 45A (45B).
  • the water to be treated (primary treated water) is supplied from the upper part of the filtration tower 42A (42B), passes through the phosphorus removal filter material layer 45A (45B) and the support layer 44A (44B), and from the lower part of the filtration tower 42A (42B). Discharged.
  • the second filtration device 4 has a configuration in which two filtration towers 42A (42B) having the same configuration are arranged in parallel. The filtration tower 42A (42B) through which water passes can be switched by opening and closing the valves V12-V15.
  • the filtration tower 42A (42B) that switches water every time a predetermined water flow time elapses is switched, and the filtration tower 42A (42B) that is stopped will be described later.
  • the filter medium can be operated to perform the reactivation process. It is not always necessary to use the two-column system, and one tower may be used, and conversely three or more towers may be used.
  • the phosphorus removal filter medium is prepared by mixing slag (Slag) having an average particle diameter of 0.1 mm or less, preferably in the range of 0.04 to 0.08 mm with a clay-based binder. What was granulated into the granule which falls in the range of 0.1-1.5 mm is preferable. More preferably, it is calcined at 600 to 900 ° C. for about 2 hours after granulation. More preferably, the slag has an average particle size of 0.1 mm or less and a maximum particle size of 0.1 to 0.12 mm. For example, bentonite or montmorillonite can be used as the clay-based binder.
  • Patent Document 2 shows the phosphorus removal rate when a phosphorus removal filter medium is prepared by the above-described method using slag having different average particle diameters and the treated water is actually passed through.
  • Conventional techniques such as Patent Documents 1-4 mainly use slag having a relatively large average particle diameter.
  • the slag operation is performed in advance to exclude those having an average particle diameter of 0.15 mm or less. It was. For this reason, it has not been possible to conceive that the phosphorus removal efficiency is dramatically improved by selectively using particles having an average particle diameter of 0.1 mm or less.
  • the ratio of each component which comprises slag is in the range of the component table
  • the content of Fe 2 O 3 is in the range of 10 to 40 mass%.
  • steel slag is preferable, and among them blast furnace slag is preferable.
  • slag having an average particle diameter of 0.1 mm or less is selectively used, for example, by sieving or grinding.
  • “others” in the component table is an impurity.
  • the water treatment system 1 further includes means for reactivating the phosphorus removal filter medium.
  • the surface of the filter medium is first washed with an acidic solution, and then the alkaline medium is supplied to activate the filter medium.
  • an acidic solution tank 5 that stores an acidic solution that is a cleaning liquid
  • an acidic solution pump 51 that supplies the acidic solution to the second filtration device 4
  • an alkaline solution tank 52 that stores an alkaline solution that is an activating solution.
  • an alkaline solution pump 53 for supplying the alkaline solution to the second filtration device 4.
  • a cleaning liquid recovery tank 54 for recovering the acidic solution after cleaning the phosphorus removal filter medium is provided.
  • the acidic solution for example, 0.01 to 10% by mass, preferably 0.5 to 2.0% by mass of hydrochloric acid can be used.
  • H 2 SO 4, etc. HNO 3 may be used.
  • NaOH can be used as the alkaline solution. Note that activation with an alkaline solution is not necessarily performed.
  • the filter medium after acid cleaning may be activated by removing it from the filtration tower 42A (42B) and baking it.
  • the reactivation is preferably performed periodically at a predetermined time so that the activity of the phosphorus removal filter medium does not decrease too much.
  • reactivation may be performed each time a predetermined amount of phosphorus is removed, or reactivation is performed every time the total phosphorus concentration of the secondary treatment water reaches a predetermined upper limit value. May be performed.
  • the water treatment system 1 supplies the first treated water to the first filtration device 3 as washing water in order to wash (backwash) the first filtration device 3 that captures the solid content and gradually increases the filtration resistance.
  • a backwash pump 38 and a backwash drain 39 for collecting wash water containing turbidity discharged from the first filtration device 3 are provided.
  • the 2nd backwash pump 46 which supplies a secondary treated water to the 2nd filtration apparatus 4 as a wash water is provided.
  • the discharged wash water is also collected in the backwash drain 39.
  • the backwashing is preferably performed periodically at a predetermined time so that the water flow resistance does not increase excessively.
  • the water flow resistance may be measured by a pressure sensor, and backwashing may be performed every time the water flow resistance reaches a predetermined upper limit value.
  • the valves V1-V15 arranged in the middle of the flow paths (for example, pipes) connecting the devices are controlled to be opened or closed manually or automatically in order to switch the water flow path in each process.
  • the valves V1 to V4 perform switching between a process step in which water to be treated is filtered through the first filtration device 3 and a cleaning step in which the first filtration device 3 is backwashed.
  • Valves V5-V11 switch between a process step of passing the primary treated water through the second filtration device 4 and filtering, a step of reactivating the filter medium, and a washing step of backwashing the second filtration device 4. .
  • the valves V12-V15 switch water flow between the filtration tower 42A and the filtration tower 42B.
  • the water treatment system 1 of the present embodiment does not add chemicals to the treated water from the viewpoint of environmental protection.
  • neutralization is performed by adding an acidic solution or an alkaline solution before the second filtration device 4.
  • the pH adjustment range is, for example, the neutral range of 5.8 to 8.6.
  • neutralization liquid tank 6 for storing an acidic solution and / or an alkaline solution for neutralizing water to be treated, and neutralization for adding the neutralizing liquid in neutralizing liquid tank 6 to the water to be treated.
  • a pump 61 is provided.
  • to-be-processed water is sampled from the middle of piping, or the secondary treatment water tank 41, pH is measured, and a neutralization liquid is added based on the measurement result of pH.
  • a set of neutralization liquid tank 6 and neutralization pump 61 are described. However, when pH adjustment is performed using both an acidic solution and an alkaline solution, separate tanks and pumps are used. Be prepared.
  • the processing method which removes phosphorus with the above-mentioned water treatment system 1 is demonstrated.
  • the water to be treated in the raw water tank 2 is supplied to the first filtration device 3 by the first supply pump 31, and the solid content (so-called SS content) is filtered and separated for primary treatment.
  • the solid content (so-called SS content) is filtered and separated for primary treatment.
  • the neutralization pump 61 is operated and pH adjustment is performed.
  • the treated water supplied to the second filtration device 4 is filtered and separated when passing through the phosphorus removal filter material layer 45A (45B) and stored in the secondary treated water tank 41.
  • the treated water in the secondary treated water tank 41 is sent to a downstream process or discharged by a pump (not shown) or the like.
  • the mechanism of phosphorus removal will be briefly explained. When the phosphorus component in the water to be treated and the slag surface come into contact, the phosphorus component reacts with the slag surface, and the phosphorus component chemically reacts with the slag surface. Captured.
  • Reactivation is performed by interrupting the supply of water to be treated.
  • the second filtration device 4 is of a two-column system, and the water to be treated is treated in one filtration tower 42A (42B), while the other filtration tower 42B (42A) is reactivated, and the process steps Is preferably not interrupted.
  • an acidic solution as a cleaning liquid is supplied to the filtration tower 42A (42B) by the acidic solution pump 51, and the cleaning liquid discharged from the filtration tower 42A (42B) is recovered in the cleaning liquid recovery tank 54.
  • the acidic solution is preferably supplied at a concentration and a flow rate such that the pH in the filtration tower 42A (42B) is 1 or less.
  • the washing time with the acidic solution can be set to, for example, 10 to 30 minutes.
  • the reaction product of phosphorus on the slag surface can be removed, and the activity is restored when the effective surface of the slag appears. If the effective surface area is recovered, it can be reused as it is.
  • a treatment for immersing the phosphorus removal filter medium in an alkaline solution is performed.
  • the alkaline solution is supplied by the alkaline solution pump 53 after the supply of the acidic solution is stopped. Then, for example, a state in which the phosphorus removal filter medium is immersed in a solution having a pH of 11 to 14 is formed, and the state is activated by maintaining this state for, for example, 12 hours or more.
  • Activation with an alkaline solution may take a long time. Therefore, instead of activation with an alkaline solution, activation by firing may be performed.
  • the phosphorus-removing filter medium is taken out from the filtration tower 42A (42B) and fired at, for example, 600 to 900 ° C. for about 2 hours.
  • Washing with an acidic solution has the advantage that the phosphorus reactant on the slag surface can be removed, and that the captured phosphorus can be used effectively by extracting the phosphorus contained in the washing effluent.
  • the particle size of the slag gradually decreases as a result of acid cleaning. Therefore, when the number of times of acid washing reaches a large number, it is preferable to replace the phosphorus removal filter medium.
  • the phosphorus removal filter medium after use can be reused as a soil conditioner, agricultural fertilizer and the like.
  • the first supply pump 31 is stopped, and the line is switched from the process step to the cleaning step by opening and closing the valves V1-V4. Then, wash water is supplied from the lower part of the filter tower 34 by the first backwash pump 38 to wash the filter sand. The washing wastewater discharged from the upper part of the filtration tower 34 is collected in the backwash drainage tank 39. Even when the water flow resistance of the second filtration device 4 increases, backwashing is performed in the same manner.
  • slag having a high average particle diameter of 0.1 mm or less is mixed with a clay-based binder, and the slag exhibits a high phosphorus removal activity by using a phosphorus removal filter medium granulated into granules. . Even if the activity is lowered to the emission standard value (for example, 0.2 mg / l in total phosphorus concentration), the activity is high enough to remove phosphorus to a concentration below the emission standard value.
  • the emission standard value for example, 0.2 mg / l in total phosphorus concentration
  • an alkaline solution for increasing the activity of the phosphorus removal filter medium is not continuously added to the water to be treated as in the conventional method.
  • stable phosphorus removal can be performed while contributing to environmental protection.
  • the phosphorus removal filter medium in the reactivation of the phosphorus removal filter medium, by first performing washing with an acidic solution, it is possible to remove the phosphorus reactant on the slag surface, and to effectively remove the slag surface. The activity can be restored by the appearance of. Furthermore, if the phosphorus contained in the acid waste water is extracted, the captured phosphorus can be used effectively.
  • the first embodiment described above has a filtration tower type apparatus configuration in which the water to be treated is passed, but the water treatment system according to the present embodiment is agitated by adding a phosphorus removal filter medium to the water to be treated and stirring. It is a tank-type device configuration.
  • the water treatment system 100 includes a stirring tank 7 having a supply port 71 of water to be treated on one end side and a discharge port 72 on the other end side.
  • the agitation tank 7 is partitioned into a plurality of regions by a partition wall 73, and forms a first agitation region 74, a second agitation region 75, and a filter material recovery region 76 that also serve as a filter material addition region in order from one end side. .
  • the water to be treated in the raw water tank 2 is continuously supplied to the supply port 71 by the supply pump 31, passes through each region (74 ⁇ 75 ⁇ 76), and is discharged from the discharge port 72.
  • the regions 74 to 76 are not necessarily formed by the partition wall 73, and the regions 74 to 76 may be formed by independent tanks.
  • the first agitation region 74 that also serves as a filter medium addition region is a region in which the phosphorus removal filter medium is added to the water to be treated, and is a region in which the water to be treated to which the phosphorus removal filter material is added is agitated.
  • a stirring device 74a having a rotating stirring blade is arranged.
  • region 75 is also an area
  • the first and second agitation regions 74 and 75 are regions for substantially removing phosphorus, and the reaction of the phosphorus component and the slag surface is promoted by uniformly dispersing the phosphorus removal filter medium in this region. Therefore, the volumes of the first and second stirring regions 74 and 75, the supply flow rate of the water to be treated, and the like are designed so that the residence time is sufficient to decompose phosphorus to a predetermined target value or less. The supply flow rate is adjusted based on the detection result of the flow meter 31a. If phosphorus can be decomposed to a predetermined target value or less, only the first stirring region 75 may be used, and conversely, the number of stirring regions may be increased.
  • the filter medium recovery area 76 is an area for separating the phosphorus removal filter medium from the water to be treated.
  • FIG. 3 shows, as an example, a sedimentation separation tank that performs solid-liquid separation using the specific gravity difference between the water to be treated and the filter medium.
  • a filter medium recovery pump 8 is connected to the bottom of the settling tank to extract the slurry containing the phosphorus removal filter medium from the bottom.
  • a discharge port 72 is connected to the upper side of the settling tank, so that clear water not containing the phosphorus removal filter medium overflows and is discharged.
  • the filter medium recovery region 76 only needs to separate and recover the phosphorus removal filter medium from the water to be treated, and can be replaced with another solid-liquid separator. Examples of other solid-liquid separators include, for example, a centrifugal separator such as a decanter, a filtration device, and the like.
  • the filter medium recovery pump 8 is connected to the cyclone 81 via a flow path such as a pipe, and supplies the slurry liquid containing the phosphorus removal filter medium to the cyclone 81.
  • the filter medium recovery pump 8 performs ON-OFF control based on the detection result of the liquid level gauge 76a, for example, in order to control the liquid level in the filter medium recovery area 76.
  • the cyclone 81 separates the phosphorus removal filter medium from the slurry and supplies it to the recovery tank 82, and returns the separated water to the first stirring area 74 that also serves as the filter medium addition area through a flow path such as a pipe.
  • the phosphorus removal filter medium in the recovery tank 82 is added again to the first stirring area 74 that also serves as the filter medium addition area, and thus the phosphorus removal filter medium is circulated and used. That is, the cyclone 81 and, if necessary, the recovery tank 82 constitute a filter medium addition device that re-adds the phosphorus removal filter medium. However, it is not limited to this configuration.
  • the valve 8a opens and closes when the filter medium is deposited on the bottoms of the first stirring area 74 and the second stirring area 75, and lifts the accumulated filter medium using the liquid flow of the filter medium recovery pump 8. Used for.
  • the phosphorus removal filter medium is first washed with an acidic solution and then immersed in an alkaline solution or calcined.
  • the reactivated phosphorus removal filter medium is re-added to the first stirring area 74 that also serves as the filter medium addition area by a filter medium addition apparatus 83 such as a hopper.
  • the replenishment of the phosphorus removal filter medium is also performed by the filter medium addition device 83.
  • the filter medium adding device 83 is configured to supply the filter medium using, for example, compressor air (compressed air) supplied via a dry air unit 84 that removes moisture as a driving force.
  • a granular material having an average particle diameter after granulation within a range of 0.1 to 0.3 mm is preferably used.
  • the present invention is not limited to this, and the same one as in the first embodiment may be used, or slag having an average particle diameter of 0.1 mm or less may be used as it is without granulation. Even when the slag having an average particle diameter of 0.1 mm or less is used as it is, the firing efficiency is stabilized by firing.
  • this embodiment has an advantage of improving the reaction rate and reaction efficiency by increasing the contact area.
  • Example 1 performed in order to confirm the effect of this invention is demonstrated.
  • This example corresponds to the filtration tower system of the first embodiment.
  • Example 1 The results of Example 1 are shown in Table 2. As is clear from the results in Table 2, it was confirmed that a high removal rate of 95% or more was achieved and phosphorus could be removed to a target value (0.2 mg / l) or less.
  • Example 2 The results of Example 2 are shown in Table 3. As is clear from the results in Table 3, it was confirmed that a high removal rate of 97% or more was achieved and phosphorus could be removed to a target value (0.2 mg / l) or less.
  • Example 3 This example corresponds to the stirring tank method of the second embodiment, and the concentration of phosphorus was measured over time using a stirring tank 7 having a size of L1580 mm ⁇ D1440 mm ⁇ H3080 mm, and the removal rate was calculated.
  • Test 1-3 the ratio of the filter medium to the raw water was set to about 0.7% by mass.
  • Test 4-5 the ratio of the filter medium to the raw water was set to about 0.3% by mass.
  • Other detailed test conditions and test results are shown in FIG.
  • the removal rate exceeding 90% was achieved in all tests, and phosphorus could be removed to a target value (0.2 mg / l) or less.
  • the phosphorus concentration of the raw water is set to about 3 mg / l.
  • the feed rate, the amount of filter medium added, or the filter medium and raw water in the agitation tank are also applied to raw water of higher or lower concentration. It is possible to cope by adjusting the contact time. Further, based on the results of Test 4-5, a high removal rate could be achieved even when the ratio of the filter medium to the raw water was about 0.3% by mass, and the advantage of saving the amount of filter medium used could be confirmed.

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Abstract

【課題】燐の除去効率を高めた水処理装置及び水処理方法を提供する。 【解決手段】被処理水に含まれる燐を燐除去濾材に接触させて除去する水処理システムにおいて、前記燐除去濾材は、平均粒子径が０．１ｍｍ以下のスラグを粘土質系バインダーと混合し、平均粒子径０．３ｍｍ以下の粒状に造粒し、焼成したものであり、前記水処理システムは、前記燐除去濾材を被処理水に添加して撹拌する撹拌槽と、前記燐除去濾材を前記撹拌槽に添加する濾材添加装置と、前記撹拌槽から排出される燐除去濾材を含む被処理水を固液分離して、燐が除去された被処理水から燐除去濾材を分離する沈降分離槽又は固液分離装置と、前記沈降分離槽又は固液分離装置によって被処理水から分離した燐除去濾材、又は分離した中から一部を抜き出して再活性化処理をした燐除去濾材を、新たな被処理水が供給された撹拌槽に再添加する濾材添加装置と、を備えた構成とする。

Description

水処理システム
　本発明は、水処理システムに関し、特に、被処理水に含まれる燐（リン）を燐除去濾材に接触させて除去する水処理システムに関する。
　例えば下水や廃水などの排出基準値は、排出汚濁防止法や条例によって定められている。排出基準は、環境保護のため厳しさが増す傾向にあり、富栄養化原因の一つである燐についても例外でない。海外に目を向けても燐の排出基準が強化される傾向にあり、例えば大韓民国では全リン（Ｔ－Ｐ）濃度で０．２ｍｇ／ｌまで引き下げられる予定である。
　燐除去能力を発揮する濾材としては、例えば製鐵所等で副生されるスラグが知られている（例えば、特許文献１－４）。しかしながら、従来の方法では除去効率が十分でなく、厳しい排出基準値が設定された場合に実施できなくなる場合がある。
　さらに、従来の方法は、スラグの燐除去活性を高めるために被処理水に継続的にアルカリ溶液を添加している。このような被処理水への薬液添加は、環境保護の観点からは省略することが望まれる。しかしながら、従来の燐除去濾材では、アルカリの添加無くしては十分に燐を除去することができない。
特開２００５－２６２０４４号公報 特開２００６－３４１２２６号公報 特開平９－２４２２１７号公報 特開２００２－８６１３９号公報
　本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、スラグを含む燐除去濾材で被処理水に含まれる燐を除去するにおいて、燐の除去効率を高めた水処理装置を提供することにある。
　また、本発明の他の目的は、被処理水への薬液添加を省略しても、安定して燐を除去することのできる水処理装置を提供することにある。
　本発明の水処理システムは、被処理水に含まれる燐を燐除去濾材に接触させて除去する水処理システムにおいて、前記燐除去濾材は、平均粒子径が０．１ｍｍ以下のスラグを粘土質系バインダーと混合し、平均粒子径０．３ｍｍ以下の粒状に造粒し、焼成したものであり、前記水処理システムは、前記燐除去濾材を被処理水に添加して撹拌する撹拌槽と、前記燐除去濾材を前記撹拌槽に添加する濾材添加装置と、前記撹拌槽から排出される燐除去濾材を含む被処理水を固液分離して、燐が除去された被処理水から燐除去濾材を分離する沈降分離槽又は固液分離装置と、前記沈降分離槽又は固液分離装置によって被処理水から分離した燐除去濾材、又は分離した中から一部を抜き出して再活性化処理をした燐除去濾材を、新たな被処理水が供給された撹拌槽に再添加する濾材添加装置と、を備えていることを特徴とする。
　なお、「被処理水に含まれる燐」は、水に溶解している燐（リン）の化合物を意味しており、燐除去濾材によって除去することによって全リン濃度（Ｔ－Ｐ）が下がるものが含まれる。
　前記スラグは、高い燐除去活性を得るために、Ｆｅ２Ｏ３の含有率が１０質量％～４０質量％の範囲内であることが好ましい。燐除去濾材は、燐の除去を続けていくと次第に活性が低下していく。そのため、水処理システムは、所定時間又は所定量の燐を除去した燐除去濾材の表面を洗浄するための酸性溶液を供給する手段と、酸洗浄後の燐除去濾材を活性化するためのアルカリ溶液を供給する手段と、を備えていることが好ましい。
　本発明の水処理方法は、スラグを含む燐除去濾材に被処理水を接触させて燐を除去する水処理方法において、前記スラグの平均粒子径が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする。
　燐除去濾材は、燐の除去を続けていくと次第に活性が低下していく。そのため、所定時間又は所定量の燐を除去した燐除去濾材に酸性溶液を供給して表面を洗浄し、酸洗浄後の燐除去濾材をアルカリ溶液に浸漬させるか、又は熱処理して濾材活性化をすることが好ましい。
　環境保護に貢献しつつ、燐を除去するために、燐除去濾材の燐除去活性を高めるためのアルカリ溶液を被処理水に継続添加せずに燐の除去を行うことが好ましい。
　本発明によれば、被処理水に含まれる燐をスラグを含む燐除去濾材に接触させて除去するにおいて、平均粒子径０．１ｍｍ以下のスラグを用いたことにより、スラグが高い燐除去活性を発揮する。従って、排出基準値（例えば、全リン濃度で０．２ｍｇ／ｌ）に引き下げられたとしても、排出基準値を下回る濃度にまで燐を除去することが可能である。
　さらに本発明によれば、高い燐除去活性を発揮する濾材を用いているので、従来方法のようにスラグの活性を高めるためのアルカリ溶液を被処理水に継続添加しなくとも、安定した燐除去を行うことが可能である。
本発明の第１実施形態に従う水処理システムの全体構成を示す。 スラグの平均粒子径と燐の除去効率の相関関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に従う水処理システムの全体構成を示す。 本発明の効果を確認するために行った試験の結果を示す。
　以下、本発明の好ましい実施形態に従う水処理システム及び水処理方法について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。
（第１実施形態）
　第１実施形態に従う水処理システムについて、図１を参照しながら説明する。水処理システム１は、図１に示すように、被処理水の原水を貯留する原水槽２と、被処理水に含まれる固形分（特に、濁質）を除去する第１濾過装置３と、原水槽２にある被処理水を第１濾過装置３に供給する第１供給ポンプ３１と、第１濾過装置３で濾過された被処理水（一次処理水）を貯留する一次処理水槽３２と、被処理水に含まれる燐を除去する第２濾過装置４と、一次処理水槽３２にある被処理水を第２濾過装置４に供給する第２供給ポンプ３３と、第２濾過装置４で濾過された被処理水（二次処理水）を貯留する二次処理水槽４１を備えている。各装置は、例えば配管などの流路を介して連結されており、バルブＶ１－Ｖ１５の開閉によって通水流路の切り替えを行う構成である。
　水処理システム１で処理する原水は、例えば本システム１よりも上流の処理工程において生物的処理が行われた下水や廃水などである。一般的に、生物的処理が行われた原水の全リン濃度は、３～１０ｍｇ／ｌ又はそれ以上である。但し、原水の種類が限定されることはなく、燐を含むすべての水を処理対象とすることができ、さらに原水中の全リン濃度も制限されない。ただ、原水のｐＨは５．８～８．６程度の中性領域であることが好ましい。
　第１濾過装置３は、例えば上下に配管が接続された濾過塔３４の内部に濾過砂を充填した装置を用いることができる。濾過塔３４内には、例えば面内に多数の通水孔が形成された支持部材（例えば、目皿）３５の上に濾過砂利などを充填して支持層３６が形成され、この支持層３６の上に濾過砂を充填して濾過砂層３７が形成されている。原水槽２からの被処理水は、濾過塔３４の上部から供給され、濾過砂層３７及び支持層３６を通過して濾過塔３４の下部から排出される。他方、後述する逆洗を行う際には、被処理水の供給を中断し、洗浄水を濾過塔３４の下部から供給して上部から排出する。なお、濾過砂層３７の上にアンスラサイトを充填して、濾過砂層３７とアンスラサイト層の２層濾過方式とすることもできる。
　第２濾過装置４は、例えば上下に配管が接続された濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）の内部に燐除去濾材を充填した装置を用いることができる。濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）内には、例えば面内に多数の通水孔が形成された支持部材（例えば、目皿）４３Ａ（４３Ｂ）の上に濾過砂利などを充填して支持層４４Ａ（４４Ｂ）が形成され、この支持層４４Ａ（４４Ｂ）の上に燐除去濾材を充填して燐除去濾材層４５Ａ（４５Ｂ）が形成されている。被処理水（一次処理水）は、濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）の上部から供給され、燐除去濾材層４５Ａ（４５Ｂ）及び支持層４４Ａ（４４Ｂ）を通過して濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）の下部から排出される。第２濾過装置４は、このように同一構成の２塔の濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）を並列配置した構成である。そして、バルブＶ１２－Ｖ１５の開閉によって通水する濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）を切り替えることができる。従って、連続運転を必要とする場合は、例えば予め決めた通水時間が経過する度に通水する濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）を切り替え、休止している濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）に対して後述する濾材の再活性化処理を行うように運転することができる。なお、必ずしも２塔方式にしなくともよく、１塔としてもよく、反対に３塔以上であってもよい。
　燐除去濾材は、平均粒子径０．１ｍｍ以下、好ましくは平均粒子径が０．０４～０．０８ｍｍの範囲内にあるスラグ（Ｓｌａｇ）を粘土質系のバインダーと混合し、例えば平均粒子径が０．１～１．５ｍｍの範囲内となる粒状に造粒したものが好ましい。より好ましくは、造粒後に例えば６００～９００℃で２時間程度焼成したものである。さらに好ましくは、スラグの平均粒子径が０．１ｍｍ以下であって、最大粒子径が０．１～０．１２ｍｍである。粘土質系のバインダーは、例えばベントナイト，モンモリロナイトなどを用いることができる。スラグとバインダーの比率は、例えばスラグ：バインダー＝５０～９０％：１０～５０％とすることができる。また、燐除去濾材は、空塔速度（ＳＶ）が３～１０ｈｒ－１となるように充填量を決めるのが好ましい。
　ここで、平均粒子径０．１ｍｍ以下のスラグを用いた理由について説明する。背景技術の欄でも述べたように、従来においてもスラグを燐除去濾材とすることが検討されてきたが、厳しい排水基準が設定された場合の適用可能性が懸念されていた。本発明者らは、鋭意研究の結果、図２の試験結果から明らかなように、平均粒子径が０．１ｍｍ以下のものを選択的に用いることによって燐の除去効率が飛躍的に向上することを突き止め、その結果、全リン（Ｔ－Ｐ）濃度０．２ｍｇ／ｌ以下にまで燐を除去できる燐除去濾材の具現化に至ったのである。図２は、平均粒子径が異なるスラグを用いて、前述の方法で燐除去濾材を調製し、実際に被処理水を通水したときの燐除去率をそれぞれ示している。特許文献１－４などの従来技術は、平均粒子径が比較的大きいスラグを主体としており、特許文献１においては篩操作によって平均粒子径が０．１５ｍｍ以下のものを予め除外することまで行っていた。そのため、平均粒子径が０．１ｍｍ以下のものを選択的に使用することにより、燐の除去効率が飛躍的に向上することを想到し得なかったのである。
　スラグを構成する各成分の比率は、以下に示す成分表の範囲内であることが好ましい。特に、Ｆｅ２Ｏ３を多く含んでいる方が燐の除去を良好に行うことができるので、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が１０～４０質量％の範囲内であることが好ましい。このようなスラグとしては、鉄鋼スラグが好ましく、その中でも高炉スラグが好適である。但し、前述した理由により、例えば篩操作又は粉砕することによって、平均粒子径０．１ｍｍ以下のスラグを選択的に使用する。なお、成分表中の「その他」は不純物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　説明を図１に戻し、水処理システム１は、さらに燐除去濾材の再活性化を行う手段を備えている。再活性化の方法は、従来方法とは異なり、先ず酸性溶液による濾材表面の洗浄を行い、その後にアルカリ溶液を供給して濾材を活性化させる。そのための手段として、洗浄液である酸性溶液を貯留する酸性溶液槽５と、酸性溶液を第２濾過装置４に供給する酸性溶液ポンプ５１と、活性化溶液であるアルカリ溶液を貯留するアルカリ溶液槽５２と、アルカリ溶液を第２濾過装置４に供給するアルカリ溶液ポンプ５３を備えている。さらに、燐除去濾材を洗浄した後の酸性溶液を回収する洗浄液回収槽５４を備えている。
　酸性溶液は、例えば０．０１～１０質量％、好ましくは０．５～２．０質量％の塩酸を用いることができる。その他、Ｈ２ＳＯ４，ＨＮＯ３などを用いることもできる。また、アルカリ溶液は、例えばＮａＯＨを用いることができる。なお、必ずしもアルカリ溶液による活性化を行わなくともよく、例えば酸洗浄後の濾材を濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）から取り出し、焼成することによって活性化するようにしてもよい。
　再活性化は、燐除去濾材の活性が低下し過ぎないように、予め決めた時間で周期的に行うことが好ましい。時間による方法以外にも、所定量の燐を除去する度に再活性化を行うようにしてもよく、或いは、二次処理水の全リン濃度が予め決めた上限値に達する度に再活性化を行うようにしてもよい。
　さらに水処理システム１は、固形分を捕捉して濾過抵抗が次第に増加する第１濾過装置３を洗浄（逆洗）するために、一次処理水を洗浄水として第１濾過装置３に供給する第１逆洗ポンプ３８、第１濾過装置３から排出される濁質を含んだ洗浄水を回収する逆洗排水槽３９を備えている。また、第２濾過装置４の通水抵抗が増加した場合に、二次処理水を洗浄水として第２濾過装置４に供給する第２逆洗ポンプ４６を備えており、第２濾過装置４から排出される洗浄水も逆洗排水槽３９で回収する。逆洗は、通水抵抗が増加し過ぎないように、予め決めた時間で周期的に行うことが好ましい。その他にも、圧力センサーで通水抵抗を測定し、通水抵抗が予め決めた上限値に達する度に逆洗を行うようにしてもよい。
　各装置を連結する流路（例えば、配管）の途中に配置されているバルブＶ１－Ｖ１５は、各工程における通水経路を切り替えるために、手動又は自動で開閉制御される。バルブＶ１－Ｖ４は、第１濾過装置３に被処理水を通水して濾過するプロセス工程と、第１濾過装置３を逆洗する洗浄工程との切り替えを行う。バルブＶ５－Ｖ１１は、第２濾過装置４に一次処理水を通水して濾過するプロセス工程と、濾材を再活性化する工程と、第２濾過装置４を逆洗する洗浄工程の切り替えを行う。バルブＶ１２－Ｖ１５は、濾過塔４２Ａと濾過塔４２Ｂとの通水の切り替えを行う。
　本実施形態の水処理システム１は、環境保護の観点から被処理水への薬液添加は原則として行わない。しかし、原水のｐＨが放流基準値を外れる場合には、第２濾過装置４の手前で酸性溶液又はアルカリ溶液を添加して中和するようにする。ｐＨの調整範囲は、例えば５．８～８．６の中性領域とする。そのための手段として、被処理水を中和するための酸性溶液及び／又はアルカリ溶液を貯留する中和液槽６と、中和液槽６にある中和液を被処理水に添加する中和ポンプ６１を備えている。そして、配管の途中、又は二次処理水槽４１から被処理水をサンプリングしてｐＨを測定し、ｐＨの測定結果に基づいて中和液を添加する。なお、作図の便宜上、一組みの中和液槽６と中和ポンプ６１を記載しているが、酸性溶液とアルカリ溶液の両方を用いてｐＨ調整をする場合には、それぞれ別個の槽とポンプを備えるようにする。
　続いて、上述の水処理システム１で燐を除去する処理方法について説明する。
　先ず、燐を除去するプロセス工程においては、原水槽２にある被処理水を第１供給ポンプ３１によって第１濾過装置３に供給し、固形分（所謂、ＳＳ分）を濾過分離して一次処理水槽３２に貯留する。さらに、一次処理水槽３２にある被処理水を第２供給ポンプ３３によって第２濾過装置４に送液するが、被処理水のｐＨによっては中和ポンプ６１を稼働させてｐＨ調整を行う。
　第２濾過装置４に供給された被処理水は、燐除去濾材層４５Ａ（４５Ｂ）を通過する際に燐が濾過分離され、二次処理水槽４１に貯留される。二次処理水槽４１にある被処理水は、ポンプ（不図示）などによって下流の工程に送液されるか、或いは放流される。なお、燐の除去のメカニズムを簡単に説明しておくと、被処理水中の燐成分とスラグ表面とが接触したときに燐成分とスラグ表面とが反応して、燐成分が化学的にスラグ表面に捕捉される。このように化学的に濾過分離が行われるため、燐の除去を続けていくとスラグ表面が燐の反応物で覆われていき、有効表面積の減少に伴い活性が低下することになる。物理的な洗浄で取り除くことは難しい。従って、周期的に以下の再活性化を行う。
　再活性化は、被処理水の供給を中断して行う。従って第２濾過装置４を２塔方式とし、一方の濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）で被処理水を処理しつつ、他方の濾過塔４２Ｂ（４２Ａ）に対して再活性化を行うようにし、プロセス工程を中断しないことが好ましい。再活性化は、先ず、洗浄液である酸性溶液を酸性溶液ポンプ５１によって濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）に供給し、濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）から排出される洗浄液を洗浄液回収槽５４で回収する。酸性溶液は、濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）内のｐＨが１以下となる濃度及び流量で供給することが好ましい。また、酸性溶液による洗浄時間は、例えば１０～３０分とすることができる。
　このように、先ず酸性溶液で洗浄することによって、スラグ表面にある燐の反応物を除去することができ、スラグの有効表面が現れることによって活性が回復する。有効表面積が回復すればそのまま再使用することも可能ではあるが、より確実な再活性化のために、燐除去濾材をアルカリ溶液に浸漬させる処理を行う。アルカリ溶液は、酸性溶液の供給を停止した後、アルカリ溶液ポンプ５３によって供給する。そして、例えばｐＨ１１～１４の液中に燐除去濾材が浸漬する状態を形成し、この状態を例えば１２時間以上維持することによって活性化させる。
　アルカリ溶液による活性化は長時間を要する場合がある。そのため、アルカリ溶液による活性化に代えて、焼成による活性化を行うようにしてもよい。この場合、濾過塔４２Ａ（４２Ｂ）から燐除去濾材を取り出し、例えば６００～９００℃で２時間程度焼成する。
　なお酸性溶液による洗浄は、スラグ表面にある燐の反応物を除去でき、また、洗浄排水に含まれる燐を抽出すれば、捕捉した燐を有効活用できる特長がある。その反面、酸洗浄することによってスラグの粒子径が次第に小さくなっていくことが懸念される。よって、酸洗浄の回数が多数回に及んだ場合は、燐除去濾材を交換することが好ましい。使用後の燐除去濾材は、土壌改良剤、農業用肥料などとして再利用することができる。
　また、第１濾過装置３の通水抵抗が上昇した場合、第１供給ポンプ３１を停止し、バルブＶ１－Ｖ４の開閉によってプロセス工程から洗浄工程へラインの切り替えを行う。そして第１逆洗ポンプ３８によって洗浄水を濾過塔３４の下部から供給し、濾過砂を洗浄する。濾過塔３４の上部から排出される洗浄排水は、逆洗排水槽３９に回収される。第２濾過装置４の通水抵抗が上昇した場合にも、同様にして逆洗を行う。
　上述の実施形態によれば、平均粒子径０．１ｍｍ以下のスラグを粘土質系のバインダーと混合し、粒状に造粒した燐除去濾材を用いたことにより、スラグが高い燐除去活性を発揮する。その活性は、排出基準値（例えば、全リン濃度で０．２ｍｇ／ｌ）に引き下げられたとしても、排出基準値を下回る濃度にまで燐を除去できるほどに高活性である。
　さらに上述の実施形態によれば、高い燐除去活性を発揮する燐除去濾材を用いたことにより、従来方法のように燐除去濾材の活性を高めるためのアルカリ溶液を被処理水に継続添加しなくともよく、環境保護に貢献しつつ安定した燐除去を行うことが可能である。
　さらに上述の実施形態によれば、燐除去濾材の再活性化において、先ず酸性溶液による洗浄を行うようにしたことにより、スラグ表面にある燐の反応物を除去することができ、スラグの有効表面を出現させることによって活性を回復させることができる。さらに、酸洗浄の洗浄排水に含まれる燐を抽出すれば、捕捉した燐を有効活用することも可能となる。
（第２実施形態）
　続いて、第２実施形態に従う水処理システムについて、図３を参照しながら説明する。上述の第１実施形態は、被処理水が通水される濾過塔方式の装置構成であったが、本実施形態に従う水処理システムは、被処理水に燐除去濾材を添加して撹拌する撹拌槽方式の装置構成である。
　水処理システム１００は、一端側に被処理水の供給口７１、他端側に排出口７２を有する撹拌槽７を備えている。撹拌槽７は、仕切壁７３によって複数の領域に区画されており、一端側から順に、濾材添加領域を兼ねた第１撹拌領域７４、第２撹拌領域７５、濾材回収領域７６を形成している。原水槽２にある被処理水は、供給ポンプ３１によって供給口７１に連続的に供給され、各領域（７４→７５→７６）を通過して排出口７２から排出される。なお、必ずしも仕切壁７３によって各領域７４～７６を形成しなくともよく、各領域７４～７６をそれぞれ独立した槽で形成するようにしてもよい。
　濾材添加領域を兼ねた第１撹拌領域７４は、燐除去濾材を被処理水に添加する領域であると共に、燐除去濾材が添加された被処理水を撹拌する領域であり、例えば、駆動モータによって回転される撹拌羽根を備えた撹拌装置７４ａが配置されている。第２撹拌領域７５も、燐除去濾材が添加された被処理水を撹拌する領域であり、例えば、駆動モータによって回転される撹拌羽根を備えた撹拌装置７５ａが配置されている。第１及び第２撹拌領域７４，７５が、実質的に燐の除去を行う領域であり、この領域内で燐除去濾材を均一に分散させることによって、燐成分とスラグ表面の反応を促進させる。従って、第１及び第２撹拌領域７４，７５の容積や被処理水の供給流量などは、燐が所定の目標値以下まで分解できる滞留時間となるように設計されている。供給流量は、流量計３１ａの検出結果に基づいて調節する。なお、燐が所定の目標値以下まで分解できるのであれば第１撹拌領域７５のみとしてもよく、反対に撹拌領域の数を増やすようにしてもよい。
　濾材回収領域７６は、被処理水から燐除去濾材を分離するための領域である。図３には、一例として被処理水と濾材の比重差を利用して固液分離する沈降分離槽を示している。沈降分離槽の底部には、燐除去濾材を含むスラリー液を底部から抜き出すための濾材回収ポンプ８が接続されている。一方、沈降分離槽の上部側に排出口７２が接続されており、燐除去濾材を含まない清澄水がオーバーフローして排出される。但し、濾材回収領域７６は、被処理水から燐除去濾材を分離回収できればよく、他の固液分離装置に置き換えることも可能である。他の固液分離装置としては、例えばデカンタなどの遠心分離装置や濾過装置などが一例として挙げられる。
　濾材回収ポンプ８は、配管などの流路を介してサイクロン８１と接続されており、燐除去濾材を含むスラリー液をサイクロン８１に供給する。濾材回収ポンプ８は、濾材回収領域７６の液面を制御するために、例えば液面計７６ａの検出結果に基づいてＯＮ－ＯＦＦ制御する。サイクロン８１は、スラリー液から燐除去濾材を分離して回収槽８２に供給すると共に、分離水を配管などの流路を介して濾材添加領域を兼ねた第１撹拌領域７４に戻す。回収槽８２内の燐除去濾材は、再び濾材添加領域を兼ねた第１撹拌領域７４に添加され、これにより燐除去濾材を循環使用する。すなわち、サイクロン８１及び必要であれば回収槽８２は、燐除去濾材を再添加する濾材添加装置を構成する。但し、この構成に限定されることはない。なお、バルブ８ａは、第１撹拌領域７４及び第２撹拌領域７５の底部に濾材が堆積した場合に開閉して、濾材回収ポンプ８の液流を利用して堆積している濾材を舞上げるのに使用する。
　但し、燐を除去することで次第に燐除去濾材の活性が低下するので、回収槽８２内にある燐除去濾材の一部を周期的又は連続的に抜き出して再活性化の処理を行う。再活性化は、既述したように、先ず燐除去濾材を酸性溶液で洗浄し、次にアルカリ溶液に浸漬させるか、或いは焼成を行う。再活性化された燐除去濾材は、例えばホッパーなどの濾材添加装置８３によって濾材添加領域を兼ねた第１撹拌領域７４に再添加する。燐除去濾材の新規補充もこの濾材添加装置８３によって行う。濾材添加装置８３は、例えば水分を除去するドライエアーユニット８４を介して供給するコンプレッサーエアー（圧縮エアー）を駆動力として濾材を供給する構成である。
　本実施形態で使用する燐除去濾材は、例えば造粒後の平均粒子径が０．１～０．３ｍｍの範囲内となる粒状のものを用いるのが好ましい。但し、これに限定はされず、第１実施形態と同様のものを使用してもよく、造粒をしないで平均粒子径０．１ｍｍ以下のスラグをそのまま使用してもよい。平均粒子径０．１ｍｍ以下のスラグをそのまま使用する場合も、焼成した方が燐の除去効率が安定する。
　このような実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、濾過塔方式との比較において、本実施形態には、接触面積の増加により、反応速度と反応効率を向上するという利点がある。
　（実施例１）
　続いて、本発明の効果を確認するために行った実施例１について説明する。本例は、第１実施形態の濾過塔方式に対応するものであり、濾過カラム（φ７５ｍｍ，高さ１０００ｍｍ）に燐除去濾材を充填し、原水を通水して燐を除去した実施例１である。より詳しくは、層厚が７００ｍｍとなるように濾過カラム内に燐除去濾材を充填し、全リン濃度が１０ｍｇ／ｌの原水を、ＳＶ＝１０ｈｒ－１となるように通水した。
　実施例１の結果を表２に示す。表２の結果から明らかなように、９５％以上という高い除去率が達成され、目標値（０．２ｍｇ／ｌ）以下まで燐を除去できることが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　（実施例２）
　本例は、パイロットプラントを用いたスケールアップ試験である。より詳しくは、濾過塔（φ８５０ｍｍ，高さ２５００ｍｍ）内に、層厚が８００ｍｍとなるように燐除去濾材を充填し、全リン濃度が３ｍｇ／ｌの被処理水を、ＳＶ＝５ｈｒ－１となるように通水した。
　実施例２の結果を表３に示す。表３の結果から明らかなように、９７％以上という高い除去率が達成され、目標値（０．２ｍｇ／ｌ）以下まで燐を除去できることが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　（実施例３）
　本例は、第２実施形態の撹拌槽方式に対応するものであり、サイズがL1580mm×D1440mm×H3080mmの撹拌槽７を用い、経時的に燐の濃度を測定し、除去率を算出した。試験１－３は、原水に対する濾材の割合を約０．７質量％に設定した。試験４－５は、原水に対する濾材の割合を約０．３質量％に設定した。その他の詳しい試験条件及び試験結果については、図４に示す。
　図４の試験結果から明らかな通り、いずれの試験においても９０％を超える除去率を達成しており、目標値（０．２ｍｇ／ｌ）以下にまで燐を除去することができた。今回の試験では、原水の燐濃度を約３ｍｇ／ｌに設定しているが、それ以上又はそれ以下の濃度の原水にも通水速度、ろ材の添加量又は攪拌槽内でのろ材と原水の接触時間を調整することにより対応することが可能である。また、試験４－５の結果に基づけば、原水に対する濾材の割合を約０．３質量％にしても高い除去率を達成できており、濾材の使用量を節約できる利点も確認できた。
　以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態及び添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
　１　　水処理システム
　２　　原水槽
　３　　第１濾過装置
　４　　第２濾過装置
　４２Ａ，４２Ｂ　　濾過塔
　４５Ａ，４５Ｂ　　燐除去濾材層
　５　　酸性溶液（洗浄液）槽
　５１　酸性溶液ポンプ
　５２　アルカリ溶液（再活性化溶液）槽
　５３　アルカリ溶液ポンプ

Claims (3)

  1. 　被処理水に含まれる燐を燐除去濾材に接触させて除去する水処理システムにおいて、
    　前記燐除去濾材は、平均粒子径が０．１ｍｍ以下のスラグを粘土質系バインダーと混合し、平均粒子径０．３ｍｍ以下の粒状に造粒し、焼成したものであり、
    　前記水処理システムは、
    　前記燐除去濾材を被処理水に添加して撹拌する撹拌槽と、
    　前記燐除去濾材を前記撹拌槽に添加する濾材添加装置と、
    　前記撹拌槽から排出される燐除去濾材を含む被処理水を固液分離して、燐が除去された被処理水から燐除去濾材を分離する沈降分離槽又は固液分離装置と、
    　前記沈降分離槽又は固液分離装置によって被処理水から分離した燐除去濾材、又は分離した中から一部を抜き出して再活性化処理をした燐除去濾材を、新たな被処理水が供給された撹拌槽に再添加する濾材添加装置と、を備えていることを特徴とする水処理システム。
  2. 　前記スラグは、Ｆｅ２Ｏ３の含有率が１０質量％～４０質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
  3. 　前記水処理システムは、所定時間又は所定量の燐を除去した燐除去濾材の表面を洗浄するための酸性溶液を供給する手段と、酸洗浄後の燐除去濾材を活性化するためのアルカリ溶液を供給する手段と、を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理システム。
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