JPH07106351B2 - 脱リン，脱塩方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリン酸塩を溶存した産業廃水の脱リン，脱塩方
法とその装置に関し、特にアルミニウムの電解と、イオ
ン交換膜を利用した電気透析処理により、産業廃水の前
処理、中和に必要な薬剤投入量を低減し、処理設備を簡
素化できることを特徴とする。

〔従来の技術〕

従来、産業廃水の脱リン方法としては、産業廃水中に直
接ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド等の凝集剤を加
え、リン酸成分をリン酸アルミニウムとして沈澱させる
凝集沈澱法や、プラス極板にカーボン、マイナス極板に
ステンレス等を用いて水中にイオンが遊離しないように
し、両極板の間に陰イオン交換膜、陽イオン交換膜を配
設することにより産業廃水中に溶存するリン酸成分をも
含む塩類を透析分離し、それぞれを濃縮除去する電気透
析法が用いられてきた、 〔発明が解決しようとする課題〕 金属の表面処理洗浄には、リン酸系の表面処理剤、洗浄
剤が多く使用されており、表面処理洗浄施設を持つ工場
では多量のリン酸成分を溶存する産業廃水を排出してい
るところが多い。

リン酸成分の排出は、下水を通じて湖沼や内湾等閉鎖水
域の富栄養化の一因となるもので、これを防止するため
に産業廃水中からリン酸成分を除去する必要が生ずる。

そこでこれらリン酸成分を除去するために前記した凝集
沈澱法、電気透析法などが用いられる。産業廃水中に含
まれるリン酸化合物をみると、リン酸水素塩の形で溶解
されている場合が多い。このリン酸水素塩の一種である
リン酸水素アルミニウムは水によく溶解されることか
ら、リン酸水素塩を含む状態から硫酸バンド等の凝集剤
を使用して凝集沈澱しようとしても効果がない。そこで
あらかじめリン酸成分を含む産業廃水中に苛性ソーダ等
を加え、リン酸水素塩を構成する水素とアルカリイオン
を置換し、リン酸塩とした後硫酸バンド等の酸性アルミ
ニウム凝集剤を加えると、化学反応により水に溶解した
リン酸アルミニウムが生成され、沈澱等により凝集除去
が可能となる。

ところが、リン酸成分を含む産業廃水から、リン酸成分
を効率よく凝集除去しようとする場合、前処理剤として
の苛性ソーダ、凝集剤としての硫酸バンド等が多量に必
要となるが、これらの保存設備を必要量に応じて大きく
する必要があるなどの欠点がある。

また電気透析法では、産業廃水に溶存している塩類を陽
イオン、陰イオンに分けて濃縮分離除去されるものであ
るが、リン酸塩類は電気透析によつて除去しにくい成分
である。

本発明はかかる技術的及び経済的な欠点を補つた脱リ
ン，脱塩方法および装置を提供しようとするもので、特
に苛性ソーダなどの前処理剤が不要となるほか、処理水
の再利用を可能とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、本発明の脱リン、脱塩方法
は、アルミニュウム（２）にプラス、ステンレス等の耐
触性金属板（３）にマイナス電極をそれぞれ接続し、該
アルミニュウム（２）と耐触性金属板（３）の間に前記
アルミニュウム（２）側より第１の陰イオン交換膜（4
a）、第２の陽イオン交換膜（5b）、第２の陰イオン交
換膜（4b）および第１の陽イオン交換膜（5a）を適宜の
間隔で配設して該各交換膜で分離された陽極室（８）、
電気透析室（10b）、塩濃縮室（９）、電気透析室（10
a）および陰極室（７）を有する処理槽（６）におい
て、前記第１の陽イオン交換膜（5a）を通り陰極室
（７）に吸引された陽イオンによって陰極室（７）に供
給されたリン酸成分を含む産業廃水をアルカリ化すると
ともに、前記第１の陰イオン交換膜（4a）を通り陽極室
（８）に吸引された陰イオンとアルミニュウムの電解に
より生じたアルミニュウムイオンとによって陽極室
（８）に酸性アルミニュウム塩を生成し、さらに該酸性
アルミニュウム塩に硫酸アルミニュウム溶液を混合し、
該混合液と前記アルカリ化されたリン酸成分を含む産業
廃水を混合中和するとともに、生成されたリン酸アルミ
ニュウムを沈殿分離し、該脱リンされた産業廃水を前記
電気透析室（10b）（10a）に供給脱塩するものである。

前記したアルミニュウム（２）について隔膜（22）で流
出を防止された粉末成形品を用いると後記する理由によ
り効果的である。

また、本発明の脱リン、脱塩装置は、アルミニュウム
（２）にプラス、ステンレス等の耐触性金属板（３）に
マイナスの電極をそれぞれ接続し、該アルミニュウム
（２）と耐触性金属板（３）の間に前記アルミニュウム
（２）側より第１の陰イオン交換膜（4a）、第２の陽イ
オン交換膜（5b）、第２の陰イオン交換膜（4b）および
第１の陽イオン交換膜（5a）を適宜の間隔で配設して該
各交換膜で分離された陽極室（８）、電気透析室（（10
b）、塩濃縮室（９）、電気透析室（10a）および陰極室
（７）を有する処理槽（６）と、陰極室（７）でアルカ
リ化された産業廃水と陽極室（８）で生成された酸性ア
ルミニュウム塩および貯蔵タンク（13）内に貯蔵された
硫酸アルミニュウム溶液を混合してリン酸アルミニュウ
ムを生成する混合槽（11）と、該リン酸アルミニュウム
を凝集沈殿する沈殿槽（12）と、該沈殿槽（12）内の水
素イオン濃度を計測して前記貯蔵タンク（13）内の硫酸
アルミニュウム溶液の前記混合槽（11）への混合量を調
整するpH調整装置（19）と、前記沈殿室（12）から前記
各電気透析室（10b）（10a）への脱リン水供給管路（2
3）とかり構成したものである。

さらにpH調整装置（19）は、貯蔵タンク（13）より硫酸
アルミニュウム溶液を汲み上げる汲み上げポンプ（14）
と、沈殿槽（12）における水素イオン濃度を計測するpH
計測装置（15）と、該pH計測装置（15）による計測値に
応じて汲み上げポンプ（14）を駆動する駆動制御回路
（16）とにより構成される。

〔作 用〕

本発明においては、まずリン酸成分を含む産業廃水
（１）を陰極室（７）でアルカリ化し、リン酸成分中の
リン酸水素塩、リン酸二水素塩のうちの水素をアルカリ
金属と置換し、次に酸性アルミニウム塩及び硫酸アルミ
ニュウム溶液を加えてリン酸アルミニウムを生成し、凝
集沈澱させて、リン酸成分を除去する。

次に脱リンされた産業廃水（１）にはアルミニウム
（２）で構成されるプラス側極板とステンレス等の耐蝕
性金属板（３）で構成されるマイナス側極板との間で、
プラス側極板に近い側より第１の陰イオン交換膜（4
a）、第２の陽イオン交換膜（5b）、第２の陰イオン交
換膜（4b）、第１の陽イオン交換膜（5a）が適宜の間隔
で配設された処理槽（６）中の第１の陰イオン交換膜
（4a）と第２の陽イオン交換膜（5b）の間および第２の
陰イオン交換膜（4b）と第１の陽イオン交換膜（5a）の
間に形成された電気透析室（10b）および（10a）に注入
され、電気透析により第２の陽イオン交換膜（5b）と第
２の陰イオン交換膜（4b）の間で濃縮脱塩される。

〔実施例〕

以下図面にもとづき一実施例を説明する。

第１図において、（１）は産業廃水で、まず金属表面処
理装置等から排水され、まず生物学的処理法で処理され
た後、排水ポンプ（20）にて過装置（17）、紫外線殺
菌装置（18）を介して浄化され処理槽（６）へと送られ
る。

処理槽（６）内にはプラスの電極を接続されたアルミニ
ウム（２）と、マイナスの電極を接続されたステンレス
等の耐蝕性金属板（３）が対向して配設されている。ま
たアルミニウム（２）と耐蝕性金属板（３）との間に
は、前記アルミニュウム（２）側より第１の陰イオン交
換膜（4a）、第２の陽イオン交換膜（5b）、第２の陰イ
オン交換膜（4b）、第１の陽イオン交換膜（5a）が適宜
の間隔で配設され、該各交換膜で分離された陽極室
（８）、電気透析室（10b）、塩濃縮室（９）、電気透
析室（10a）および陰極室（７）を形成している。第１
図においてアルミニウム（２）は産業廃水（１）中への
流失を防止するべく隔膜（22）で保護された粉末成形品
で構成され、中央部にはカーボン等の化学的に安定な物
質で電極の中核が形成されている。

アルミニウム（２）は陽極室（８）において硫酸イオン
等と反応して酸性アルミニウム塩を生成するもので、粉
末成形品を用いると表面積を極めて大きくとれることか
ら、イオン化しやすくなり小さな体積でも酸性アルミニ
ウム塩を速やかに生成できるものである。

陰極室（７）には第１の陽イオン交換膜（5a）、第２の
陰イオン交換膜（4b）の間に形成される電気透析室（10
a）に注入される産業廃水（１）より第１の陽イオン交
換膜（5a）を介してナトリウム等の陽イオンを透過し、
アルカリ化される。該アルカリ化された陰極室（７）内
の水に過装置（17）、紫外線殺菌装置（18）等で浄化
されてなおリン酸塩等を含む産業廃水（１）が加えら
れ、産業廃水（１）をアルカリ化する。（11）は混合槽
で、アルカリ化されたリン酸塩等を多く含む産業廃水
（１）と、陽極室（８）において生成された酸性アルミ
ニウム塩およびpH調整装置を構成する貯蔵タンク（13）
内の硫酸アルミニウム溶液を混合し中和する。この時水
に溶解しないリン酸アルミニウムが生成され、沈澱槽
（12）において、凝集沈澱する。硫酸アルミニウム液貯
蔵タンク（13）内の硫酸アルミニウム溶液はpH調整装置
を構成する汲み上げポンプ（14）によつて陽極室（８）
に汲み上げられ一緒に混合槽（11）に投入することは、
陽極室（８）に新たに水を混入しなくてすむものである
が、汲み上げポンプ（14）から直接混合槽（11｝へ投入
されてもよいものである。

以上のようにして沈澱槽（12）において脱リンされた産
業廃水ではあるがまたリン酸成分以外の塩が残るため再
び処理槽（６）内の第１の陽イオン交換膜（5a）と第２
の陰イオン交換膜（4b）の間および第２の陽イオン交換
膜（5b）と第１の陰イオン交換膜（4a）の間に形成され
た電気透析室（10a）および（10b）へと脱リン水供給管
路（23）を介して送られ、第２の陰イオン交換膜（4b）
と第２の陽イオン交換膜（5b）で形成された塩濃縮室
（９）へ陽イオン、陰イオンが集められリン酸成分のな
い塩として濃縮される。したがつて処理槽（６）、混合
槽（11）、沈澱槽（12）を循環する産業廃水（１）内の
塩濃度は一定に保たれる。また電気透析室（10a）（10
b）で脱塩された産業廃水（１）は不純物が含まれない
もので、再利用される。

なお、（15）はpH調整装置（19）を構成するpH計測装置
で沈澱槽（12）内が中和されているかを確認し、アルカ
リ性であることを確認してpH調整装置を構成する駆動制
御回路（16）を制御し汲み上げポンプ（14）を介して貯
蔵タンク（13）内の硫酸アルミニウム溶液を混合槽（1
1）へ調整投入するものである。

〔発明の効果〕

本発明の脱リン，脱塩方法および装置によれば、産業廃
水（１）よりリン酸成分を効率よく凝集除去するために
必要な苛性ソーダ等のアルカリ物質が不要となるほか、
苛性ソーダ投入設備も不要となる。またリン酸アルミニ
ウムを生成するために必要な硫酸アルミニウム溶液の約
半量を産業廃水（１）中の酸性イオンと電解アルミニュ
ウムから生成した酸性アルミニュウム塩でまかなうこと
ができ、薬剤の費用を少くでき、さらにこれら薬剤を投
入する容器の大きさを小さくできるなどの効果がある。
さらに電気透析処理によつて脱塩された産業廃水は再利
用が可能であり、脱リン，脱塩処理にかかる薬剤等の消
耗品費、設備費、水の再利用により大幅に処理費用を低
減できる効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる脱リン，脱塩装置の説明図を示
す。 （１）……産業廃水、（２）……アルミニウム粉末、
（３）……耐蝕性金属板、（４）……陰イオン交換膜、
（５）……陽イオン交換膜、（６）……処理槽、（７）
……陰極室、（８）……陽極室、（９）……塩濃縮室、
（10a）（10b）……電気透析室、（11）……混合槽、
（12）……沈澱槽、（13）……硫酸アルミニウム液貯蔵
タンク、（14）……汲み上げポンプ、（15）……pH計測
装置、（16）……駆動回路、（22）……隔膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニュウムにプラス、ステンレス等の
   耐触性金属板にマイナス電極をそれぞれ接続し、該アル
   ミニュウムと耐触性金属板の間に前記アルミニュウム側
   より第１の陰イオン交換膜、第２の陽イオン交換膜、第
   ２の陰イオン交換膜および第１の陽イオン交換膜を適宜
   の間隔で配設して該各交換膜で分離された陽極室、電気
   透析室、塩濃縮室、電気透析室および陰極室を有する処
   理槽において、前記第１の陽イオン交換膜を通り陰極室
   に吸引された陽イオンによって陰極室に供給されたリン
   酸成分を含む産業廃水をアルカリ化するとともに、前記
   第１の陰イオン交換膜を通り陽極室に吸引された陰イオ
   ンとアルミニュウムの電解により生じたアルミニュウム
   イオンとによって陽極室に酸性アルミニュウム塩を生成
   し、さらに該酸性アルミニュウム塩に硫酸アルミニュウ
   ム溶液を混合し、該混合液と前記アルカリ化されたリン
   酸成分を含む産業廃水を混合中和するとともに、生成さ
   れたリン酸アルミニュウムを沈殿分離し、該脱リンされ
   た産業廃水を前記電気透析室に供給脱塩することを特徴
   とする脱リン、脱塩方法。
2. 【請求項２】アルミニュウムが隔膜で流出を防がれた粉
   末成形品である請求項１記載の脱リン、脱塩方法。
3. 【請求項３】アルミニュウムにプラス、ステンレス等の
   耐触性金属板にマイナスの電極をそれぞれ接続し、該ア
   ルミニュウムと耐触性金属板の間に前記アルミニュウム
   側より第１の陰イオン交換膜、第２の陽イオン交換膜、
   第２の陰イオン交換膜および第１の陽イオン交換膜を適
   宜の間隔で配設して該各交換膜で分離された陽極室、電
   気透析室、塩濃縮室、電気透析室及び陰極室を有する処
   理槽と、陰極室でアルカリ化された産業廃水と陽極室で
   生成された酸性アルミニュウム塩および貯蔵タンク内に
   貯蔵された硫酸アルミニュウム溶液を混合してリン酸ア
   ルミニュウムを生成する混合槽と、該リン酸アルミニュ
   ウムを凝集沈殿する沈殿槽と、該沈殿槽内の水素イオン
   濃度を計測して前記貯蔵タンク内の硫酸アルミニュウム
   溶液の前記混合槽への混合量を調整するpH調整装置と、
   前記沈殿槽から前記各電気透析室への脱リン水供給管路
   とより構成されたことを特徴とする脱リン、脱塩装置。
4. 【請求項４】pH調整装置が、貯蔵タンクより硫酸アルミ
   ニュウム溶液を汲み上げる汲み上げポンプと、沈殿槽に
   おける水素イオン濃度を計測するpH計測装置と、該pH計
   測装置による計測値に応じて前記した汲み上げポンプを
   駆動する駆動制御回路とにより構成された請求項３記載
   の脱リン、脱塩装置。