JPH0137982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は下水、し尿系汚水、工場排水その他液
中に比較的高濃度で存在するリン酸塩類を、流動
化状態にある固体粒子層を用いて効率良く除去す
る方法に関するものである。 （従来技術） 一般に自然水系に排出される各種液体中には、
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類
を除去する非要から、各種のリン除去方法が検討
されているが、その一つとして本発明者等は、従
来にない新規な処理方法として一定の粒径をもつ
固体粒子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、これを固体粒子が流動化する一定の流
速条件で通過接触せしめることにより、充填され
ている固体粒子の表面にリン酸カルシウムの結晶
を晶出、固着せしめて溶解性リン酸塩類を除去す
る方法を提案した。 この方法における固体粒子表面での代表的な化
学反応は次の通りである。 5Ca²⁺＋70H^-＋3H₂PO₄ ＝Ca₅（OH）（PO₄）₃＋6H₂O ……(1) このような新規な脱リン方法を適用すれば、リ
ン酸カルシウムが固着した固体粒子の分離、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。 （本発明が解決しようとする問題点） ところで従来の流動層式脱リン法には以下のよ
うな欠点があつた。 従来法では、固体粒子を脱リン塔に充填せし
め、固体粒子が流動化するような一定の通液速度
で通水し処理を行なつているが、晶析によつて固
体粒子表面にリン酸カルシウムが固着し粒子が
徐々に肥大するため粒子の終末速度（沈降速度）
が増大し、また流動層を形成する固体粒子層重量
が増大していために流動層膨張率の減少や層圧力
損失の上昇を招き、安定した流動化が保てなくな
ることがあつた。流動化が悪化し、一部粒子が沈
積する箇所ができると液の流れが不均一となり液
シヨートパスによる水質悪化の原因となつた。ま
た晶析と同時に液中で浮遊性のSSとなつて発生
するリン酸カルシウムが沈積した粒子層で捕促さ
れて堆積し、一定期間の後にこれが処理水ヘリー
クすると極端に水質が悪化する現象も起こつた。
この様な問題点を解決するために、間欠的に肥大
した大粒径の粒子を抜き出し、かつ小粒径の粒子
を補給して（層内粒子層の粒径変化を抑制し一定
の層膨張率を保ちながら）運転する方法が効果的
であることが確認されている。しかしこの方法は
粒子抜出しおよび補給頻度、時期については、経
験に頼らざるを得ず、かつ抜き出しおよび引き抜
き時期や頻度を誤ることにより、しばしば水質が
悪化することがあつた。また原水リン濃度や原水
流量負荷の変動が大きい場合には、この問題が顕
著となつていた。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、この様に従来の流動層式脱リン方法
における欠点を解消し、効率良く安定したリン除
去ができる方法を提供することを目的とするもの
である。 即ち、本発明は固体粒子を流動化せしめた層に
リン含有排水を通液してからカルシウムの存在下
に液中のリンを除去する方法において、流動層高
検出器と処理水リン濃度検出器を備え、層高検出
信号により塔内から肥大した固体粒子を抜出し、
処理水リン濃度検出信号により抜き出した固体粒
子よりも粒径の小さな固体粒子を塔内に補給充填
しながら処理することを特徴とするものである。 以下に本発明の一実施態様を図面に基づき説明
する。 第１図において符号１は原水導入管、２はPH調
整槽、３は脱リン塔流入水管、４は処理水流出
管、５は循環水管、６は脱リン塔、７は固体粒子
層、８はアルカリ剤注入管、９はカルシウム剤注
入管、１０は固体粒子引抜き管、１１は固体粒子
受槽、１２は抜出した固体粒子、１３は固体粒子
供給管、１４は固体粒子供給ホツパ、１５は補給
用固体粒子、１６は撹拌機、Ａは層高検出器、Ｂ
は処理水リン濃度検出器、Ｃは比較演算器を示
す。 第１図において、脱リン塔６にはPH調整槽２を
配備した脱リン塔流入水管３、処理水流出管４お
よび処理水の一部を循環せしめかつカルシウム剤
注入管９を配備した循環水管５を連結してなり、
塔下部に固体粒子の抜出し管１０、塔上部に固体
粒子の供給管１３を連結してある。また脱リン塔
６には層高検出器Ａ、処理水流出管４には処理水
リン濃度検出器Ｂが接続してある。脱リン塔６内
には固体粒子が充填してあり、固体粒子層７が流
動化するような通液速度で被処理液および循環水
を塔下部から供給する。この場合、充填する固体
粒子としては0.2〜1.0mmのリン鉱石が最も適して
いるが、その他に骨炭、砂、アンスラサイト、活
性炭などを使用してもよい。またアルカリ剤注入
管８、カルシウム剤注入管９は脱リン塔流入水管
３あるいは循環水管５上に設けてもよく、あるい
は脱リン塔６に直接注入できるように設けてもよ
い。 脱リン操作を連続的に行う場合、処理の進行に
ともない充填せしめた固体粒子７の粒径が次第に
増大し流動層が膨張して流動化が悪化するので、
脱リン塔６に設けた層高検出器Ａにより固体粒子
層高を検出し、その検出信号により肥大した粒子
の抜出し接作を行なう。塔下部から固体粒子７を
抜き出す場合には、流動している間に塔高さ方向
に粒径が分級されているので選択的に大粒径側の
肥大粒子を引抜くことができる。しかし、長期間
運転を行つた後には、固体粒子７が全体的に肥大
しているために引抜き操作だけでは流動化の悪化
を防止できず、また脱リン塔６内に残存する粒子
の有効比表面積が低下しているので、リン除去効
率が低下し処理水質が悪化する。そこで処理水流
出管４に連結した処理水リン濃度検出器Ｂによつ
て処理水リン濃度を検出し、その検出信号が設定
値を超えた場合に、抜出した固体粒子よりも粒径
の小なる固体粒子を補給充填するようにしてあ
る。層高検出器Ａは直接層高を検知するセンサー
でも、また固体粒子層７の圧力損失を測定する計
器でもよく、必要なことは、固体粒子層７の肥大
の度合を検知できその結果を電気的に信号などに
変え伝達できるような機能をもつものであれば良
い。第１図例には示していないが例えば固体粒子
引抜き管１０に電磁作動弁を配設し、前記電気信
号の伝達により弁の開閉をさせることで自動的に
固体粒子の引抜きを行なわせしめることができ
る。また、処理水リン濃度検出器Ｂとしては流通
式のリンイオン自動分析計などを使用することが
でき、比較演算器Ｃを接続し固体粒子供給管１３
に電磁作動弁などを配設すれば、処理水リン濃度
が設定値以上になつた時に自動的に固体粒子の補
給充填を行なわせることができる。固体粒子供給
ホツパ１４には予め補給用固体粒子１５を充填し
ておく必要があるが、補給充填用の固体粒子１５
は、抜出した固体粒子１２よりも粒径の小なる固
体粒子即ち、抜き出した固体粒子１２を粉砕した
もの、粉砕して再生したもの、あるいは未使用の
ものなどが使用でき、充填前に水洗して微粉末粒
子、不純物を除去しておくのが好ましい。 以上述べたように本発明によれば、層高およ
び／または処理水リン濃度を検知して、固体粒子
の抜出しと補給操作を制御することで、流動層の
流動化状態を安定させるとともに、原水リン濃度
あるいは流入リン負荷に対応でき、本方式のリン
除去を効率良く行うことができる利点がある。 実施例 １ 内径100mm、有効深さ3000mmの円筒状で底部が
逆円錘型をした脱リン塔に、0.3〜0.7mmに篩分け
したリン鉱石を1000mm厚充填した。粗大固形物を
大別分離した工場排水を活性汚泥法で処理した２
次処理水を被処理液とし、酸性ストリツプ法で炭
酸を除去した後、NaOHを添加しPHを8.5〜9.5に
調整して脱リン塔下部から脱リン塔に供した。脱
リン塔処理水は一部分岐しCaCl₂をカルシウム濃
度80〜120mg／になるように添加した後、流入
水と同じく脱リン塔下部へ循環水として返送し
た。流入水および循環水は脱リン塔内の流速が
LV35〜45ｍ／Ｈになるように通液し、循環比は
流入水の１〜２倍とした。脱リン塔内には超音波
による固体粒子層界面センサを設置し、粒子界面
が高さ1800mm（初期流動層高1400mm）になつた時
に検知信号により塔下部の固体粒子引抜き管に設
けた電磁弁を自動開閉させ固体粒子の排出を行な
つた。 また脱リン塔処理水のリン濃度を検知するため
に、自動リン分解分析装置を設置し、処理水の一
部を連続的に供給してリン濃度を測定した。脱リ
ン塔上部の固体粒子供給ホツパ内には粒径0.3〜
0.7mmのリン鉱石を充填しておき、自動リン分解
分析装置で検出したリン濃度が7.0mg／を超え
た時に、検出信号により供給管の電磁弁を自動開
閉させ固体粒子を１〜２供給した。このように
して流動層の変化を制御しながら約12ケ月間実験
を継続した。結果を表−１に示す。

【表】 表−１に示したように本発明方法のよれば、全
リン平均除去率70％、処理水リン濃度8.0mg／
以下の性能が安定して得られた。一方、層高検出
器および処理水リン濃度検出器は設置していない
同型同規模の装置に、同じ前処理をした同一原水
を供給し、固体粒子の層高が1000mmになるように
引抜きだけを１ケ月に１回の頻度で行ない他は実
施例１と同条件で行なつた比較例１の実験、およ
び固体粒子の引抜きを１ケ月に１回、固体粒子の
補給を５ケ月に１回の割合で行なつた比較例２の
実験を合わせて表−１に記したが、比較例１では
粒子の肥大化により流動化が悪化する現象がみら
れ全リン平均除去率は45％にまで低下した。また
比較例２では全リン平均除去率は60％以上の値と
なつたものの、原水リン濃度の変動により流動層
肥大速度が変化したため抜き出し予定日以前に流
動層が過大に膨張し流動化が悪化することがあつ
た。また実験後半では有効表面積の低下を防止す
るための小粒径の固体粒子の補給が遅れ、処理水
水質が悪化するトラブルがあり、全期間の処理水
リン濃度変動巾が大きく、処理が不安定であつ
た。 実施例 ２ 実施例１で使用した脱リン塔を４塔設置し、塔
内に粒径0.3〜0.7mmのリン鉱石を1000mm厚ずつ充
填し、実施例１と同様な前処理をした同一の工場
排水にNaOH、CaCl₂とそれぞれPH8.5〜9.5、Ca
濃度80〜120mg／になるように添加したものを
原水とし、これと同量の脱リン塔処理水を分岐し
て返送する循環水とともに脱リン塔下部へLV40
ｍ／Ｈの流速で通液した。実施例１と同じ層高検
出器と処理水リン濃度検出器を配備し、層高検出
器の設定方法以外は実施例１と全て同条件で固体
粒子の引抜きと補給を行なつた。層高検出器の設
定は４塔の脱リン塔において、それぞれ流動層高
が1.7ｍ、2.2ｍ、2.6ｍ、2.8ｍの位置に到達した
時に、引抜きの信号を発して、固体粒子の引抜き
を行なうようにした。実験はそれぞれの装置の安
定性を比較しながら約１年間継続した。結果を表
−２に示す。

【表】 過水初期の膨張層高は約1.4ｍであつたが、表
−２に示すように流動層の肥大によつて層高が
1.7ｍ、2.1ｍになつてもリン除去性能には特に影
響はみられなかつた。また、No.３、No.４の脱リン
塔では過水初期には層内に粒子が沈積する箇所が
でき、その周辺では偏流がみられた。処理水リン
濃度も5.0mg／を超えNo.１〜No.２に比べると高
い値となつた。以上の結果から流動層の膨張層高
を過水初期の1.2倍〜1.5倍になるよう、層高検出
器の高さを設定することが良いことを確認した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を説明するためのフロー
図である。 １……原水導入管、２……PH調整槽、３……脱
リン塔流入水管、４……処理水流出管、５……循
環水管、６……脱リン塔、７……固体粒子層、８
……アルカリ剤注入管、９……カルシウム剤注入
管、１０……固体粒子引抜き管、１１……固体粒
子受槽、１２……抜出した固体粒子、１３……固
体粒子供給管、１４……固体粒子供給ホツパ、１
５……補給用固体粒子、Ａ……層高検出器、Ｂ…
…処理水リン濃度検出器、Ｃ……比較演算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体粒子を流動化せしめた層にリン含有排水
   を通液してカルシウムの存在下に液中のリンを除
   去する方法において、流動層高検出器と処理水リ
   ン濃度検出器を備え、流動層高検出信号により塔
   内から肥大した固体粒子を抜出し、処理水リン濃
   度検出信号により抜き出した固体粒子よりも粒径
   の小さな固体粒子を塔内に補給充填しながら脱リ
   ン処理することを特徴とする流動層式脱リン方
   法。 ２ 流動層高検出器を、流動層高が通水開始時の
   1.2〜1.5倍の値を示した時に検出信号を発する位
   置に設ける特許請求の範囲第１項記載の流動層式
   脱リン方法。 ３ 処理水リン濃度検出信号が設定値以上のリン
   濃度の値を示した時に固体粒子の補給充填を行な
   う特許請求の範囲第１項記載の流動層式脱リン方
   法。 ４ 固体粒子がリン鉱石である特許請求の範囲第
   １項、第２項又は第３項記載の流動層式脱リン方
   法。