JPH0780290A

JPH0780290A - 排水処理剤

Info

Publication number: JPH0780290A
Application number: JP24992893A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tanaka; 田中　　敦; Katsuhiro Kino; 勝博城野
Original assignee: Catalysts and Chemicals Industries Co Ltd
Current assignee: JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Priority date: 1993-09-11
Filing date: 1993-09-11
Publication date: 1995-03-28

Abstract

(57)【要約】【構成】排水処理剤の主成分となるケイ酸アルミン酸
アルカリ土類金属酸化物は、ケイ素、アルミニウム及び
アルカリ土類金属の複合酸化物である。図１は、ケイ酸
アルミン酸マグネシウムを主成分とする排水処理剤
（Ｆ）と、従来の活性アルミナ系の排水処理剤（Ｇ）と
を充填した各吸着カラムに、ＰＯ₄ ³ ^-濃度３５０ｐｐ
ｍ、ＮＨ₄ ⁺濃度１３０ｐｐｍの排水模擬液を通水した
ときの、ＰＯ₄ ³ ^-の除去率の経時変化を示すグラフであ
る。【効果】本排水処理剤は、従来の活性アルミナ系やケ
イ酸カルシウム系等の吸着剤よりリンの吸着速度が速
く、しかも、吸着容量が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排水中の汚染物質を除
去するための排水処理剤に関し、特に、各種の排水中か
ら富栄養化の原因となるリンを除去するのに好適な排水
処理剤に関するものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】近年の都市化や産業活動
の活発化により、河川、湖沼へ流入する栄養塩類が著し
く増加したため、本来は数千年から数万年かかって進行
する富栄養化が促進され、アオコ等の発生をもたらし、
深刻な汚染問題が生じている。また、閉鎖性の海域でも
同様に富栄養化が進行し、赤潮などによる魚介類への被
害が生じている。富栄養化の原因としては窒素、リン、
カリウム、鉄などの十種類の元素やビタミンＢ群等が挙
げられるが、窒素とリン以外は必要量が極微量のため、
制限栄養素にはなりにくく、窒素とリン、特にリンが重
要である。

【０００３】そこで、従来、次のような排水中のリンの
処理方法が開発あるいは実施されている。（１）鉄塩やアルミニウム塩などを添加し、水酸化物フ
ロックを生成させ、これと共にリンを沈澱（または浮
上）分離する凝集沈澱法（浮上分離法）。（２）嫌気状態の微生物が好気状態にされたとき、リン
を多量に摂取することを利用して、リンを微生物吸着で
分離する生物脱リン法（フォストリップ法）。（３）リン鉱石や骨炭などの種結晶表面にリンをヒドロ
キシアパタイトの結晶として析出させて分離する晶析
法。（４）活性アルミナ等を用いた吸着法。

【０００４】しかし、上記処理方法（１）〜（３）は下
記するような問題点を有している。（１）凝集沈澱法は広い装置設置面積が必要であり、汚
泥の生成量が多く、生成汚泥の濃縮性や脱水性が悪い。
また、リンは多量の水酸化物や他の懸濁物質と混在して
いるため、リンの回収利用が難しい。（２）生物脱リン法も広い装置設置面積を必要とする上
に、条件制御が難しく、一度、生物活性が低下すると除
去性能が回復するまでに長時間を必要とする。汚泥の生
成量も多く、リンの回収利用は汚泥の堆肥化利用に限ら
れる。（３）晶析法はｐＨ調整、脱炭酸、濾過、石灰添加など
の複雑な前処理と制御が必要であり、また、リンの除去
率は有機物が共存すると低下する。

【０００５】これに対して、（４）吸着法は、装置設置
面積が比較的小さく、維持管理が容易で、汚泥の生成量
が少なく、リンの回収も容易にできるなどの長所を有
し、活性アルミナ、その他種々の吸着剤を用いた排水の
処理方法が提案されている。例えば、特開昭６１−２８
１０９３号公報には、吸着剤としてゼオライトを用いた
処理方法が開示されており、特公昭５９−１１３５７号
公報には、マグネシア系吸着剤を用いた排水の処理方法
が記載されている。また、特公平４−２７８９８号公報
には、珪酸カルシウム系の水処理剤が開示されている。

【０００６】しかし、従来の吸着剤は、リンの吸着速度
および吸着容量などの点で必ずしも満足のいくものでは
なかった。

【０００７】

【発明の目的】而して、本発明の目的は、排水中のリン
の吸着速度が速く、しかも、吸着容量の大きい排水処理
剤を提供することにある。

【０００８】

【発明の構成】本発明に係る排水処理剤は、ケイ酸アル
ミン酸アルカリ土類金属酸化物を主成分とするものであ
る。このケイ酸アルミン酸アルカリ土類金属酸化物とし
ては、ケイ酸アルミン酸マグネシウムが好ましい。

【０００９】

【発明の具体的な説明】以下に本発明を具体的に説明す
る。排水処理剤の主成分となるケイ酸アルミン酸アルカ
リ土類金属酸化物は、ケイ素、アルミニウム及びアルカ
リ土類金属の複合酸化物である。このようなケイ酸アル
ミン酸アルカリ土類金属酸化物としては、ケイ酸アルミ
ン酸マグネシウム、ケイ酸アルミン酸カルシウム、ケイ
酸アルミン酸ベリリウム、ケイ酸アルミン酸ストロンチ
ウム、ケイ酸アルミン酸バリウムなどが挙げられる。

【００１０】特に、化学式；Ａｌ₂Ｏ₃・ｘＭｇＯ・ｙ
ＳｉＯ₂・ｚＨ₂Ｏ〔ここで、ｘは１又は２、ｙは１以
上の整数、ｚは０または１以上の整数を表す。〕で表さ
れるケイ酸アルミン酸マグネシウムは、リンの吸着速度
および吸着容量の点で優れている。

【００１１】このようなケイ酸アルミン酸アルカリ土類
金属酸化物は、例えば、塩基性アルミン酸アルカリ土類
金属にケイ酸ソーダを反応させて得ることができる。当
該ケイ酸アルミン酸アルカリ土類金属酸化物は、空気中
で３００〜６００℃の温度で焼成したものが好ましい。

【００１２】本発明の排水処理剤は、上記ケイ酸アルミ
ン酸アルカリ土類金属酸化物をそのままの粉末状態で使
用することも可能であるが、酸性白土などの粘土類、ア
ルミナ、シリカ、チタニアなどの結合剤を使用して、適
当な形状に成型して使用することも可能である。この場
合には成型物中の前記結合剤の含有量は、ケイ酸アルミ
ン酸アルカリ土類金属酸化物のリンの吸着効果を発揮さ
せる上で９０重量％以下、特に、５０重量％以下とする
ことが好ましい。

【００１３】なお、本発明の排水処理剤は、他の排水処
理剤、例えばゼオライト等のアンモニア用吸着剤と併用
することも可能であり、浄水槽など従来の排水処理剤が
使用されている分野で通常の使用方法、例えば、該排水
処理剤を充填した浄水槽に排水を上向流で導入する方法
等により用いられる。

【００１４】

【実施例】続いて、実施例により本発明を詳述する。製造例１ケイ酸アルミン酸マグネシウム（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＭｇＯ
・２ＳｉＯ₂）スラリーをスプレーして、平均粒径５０
μｍの球状粉末を得た。この球状粉末を電気炉で６００
℃、２時間焼成して排水処理剤（Ａ）とした。

【００１５】製造例２比較サンプルとして、市販の活性アルミナ、ケイ酸カル
シウム、ケイ酸アルミニウム、アルミン酸マグネシウム
（全て粉末）を、それぞれ排水処理剤（Ｂ）、（Ｃ）、
（Ｄ）、（Ｅ）として用いた。

【００１６】製造例３ケイ酸アルミン酸マグネシウム（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＭｇＯ
・２ＳｉＯ₂）９０重量部に酸性白土１０重量部を加
え、適量の水によりニーダーで練った後、押出し機によ
り１／２２″ペレットを成型した。このペレットを１１
０℃で１２時間乾燥し、６００℃で２時間焼成して排水
処理剤（Ｆ）を得た。

【００１７】製造例４比較サンプルとして、活性アルミナ粉末に適量の水を加
えニーダーで練った後、押出し機により１／２２″ペレ
ットを成型した。このペレットを１１０℃で１２時間乾
燥し、６００℃で２時間焼成して排水処理剤（Ｇ）を得
た。

【００１８】上記製造例で調製した排水処理剤（Ａ）〜
（Ｇ）を用いて、以下に示す方法でリンの吸着除去実験
を行った。

【００１９】実験１排水模擬液としてＰＯ₄ ³ ^-濃度３５０ｐｐｍ、ＮＨ₄ ⁺
濃度１３０ｐｐｍの水溶液を調製し、この溶液９００ｍ
ｌに１００ｇの排水処理剤（Ａ）を添加し、撹拌した。
添加、撹拌直後、及び撹拌１０分後、１時間後の水溶液
を取り出し、濾過後、濾液中のＰＯ₄ ³ ^-を陰イオンクロ
マト分析により定量した。結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】サンプリング時間ＰＯ₄ ³ ^-濃度添加、撹拌直後０．１ppm ＞撹拌１０分後０．１ppm ＞撹拌１時間後０．１ppm ＞

【００２１】実験２排水模擬液としてＰＯ₄ ³ ^-濃度７０００ｐｐｍ、ＮＨ₄
⁺濃度２６００ｐｐｍの水溶液を調製し、この溶液１リ
ットルにそれぞれ１０ｇの排水処理剤（Ａ）〜（Ｅ）を
添加し、１５分間撹拌した。次いで、これらの溶液を濾
過して排水処理剤を分離し、乾燥、焼成（１０００℃）
後、フッ酸に溶解して得たそれぞれの溶液を発光分析法
により、各排水処理剤中のＰＯ₄ ³ ^-を定量した。結果を
表２に示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】実験３排水模擬液としてＰＯ₄ ³ ^-濃度３５０ｐｐｍ、ＮＨ₄ ⁺
濃度１３０ｐｐｍの水溶液を調製した。内径１７ｍｍ、
長さ２５０ｍｍの吸着カラムに排水処理剤（Ｆ）と排水
処理剤（Ｇ）を別々に１５ｇずつ充填し、下方より１０
ｍｌ／分の流速で上記排水模擬液を流し、一定時間ごと
に吸着カラムを通過した排水模擬液をサンプリングし、
その液中のＰＯ₄ ³ ^-とＮＨ₄ ⁺濃度を定量した。

【００２４】図１および図２は、それぞれＰＯ₄ ³ ^-およ
びＮＨ₄ ⁺の除去率の経時変化を示すグラフである。な
お、２０時間後、飽和吸着時の処理剤（Ｆ）と（Ｇ）中
のＰＯ₄ ³ ^-含有量は、夫々７．１４重量％、２．９８重
量％であった。

【００２５】実験４排水模擬液としてＰＯ₄ ³ ^-濃度７０００ｐｐｍ、ＮＨ₄
⁺濃度２６００ｐｐｍの水溶液にアンモニア水を添加し
て、ｐＨ５、６、７、８、９および１０の溶液を調製し
た。各ｐＨの溶液１リットルに１０ｇの排水処理剤
（Ａ）を添加し、１５分間撹拌した。これらの溶液を濾
過して排水処理剤を分離し、乾燥、焼成（１０００℃）
後、排水処理剤中のＰＯ₄ ³ ^-を定量した。排水のｐＨと
排水処理剤中のＰＯ₄ ³ ^-量の関係を図３に示す。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係る排水処理剤は、実施例の結
果からも明らかなように、従来の活性アルミナ系やケイ
酸カルシウム系等の吸着剤よりリンの吸着速度が速く、
しかも、吸着容量が大きい。従って、本排水処理剤は、
家畜のし尿排水、家庭排水、農地、山林からの流出排水
および産業排水等のリンを含む排水と接触させることに
より、リンを速やか且つ十分に吸着除去することができ
る。

【００２７】特に、ケイ酸アルミン酸マグネシウムを主
成分とする排水処理剤は、上記優れたリンに対する吸着
性能に加えて、人体に対する高い安全性を有し、皮膚刺
激性、変異原性がなく、急性毒性についても安全な値を
示すので、当該処理剤の使用による２次汚染の虞がな
い。

【００２８】また、本排水処理剤はリンに対する吸着性
能が排水のｐＨに影響されないため、経済的且つ安定し
た排水処理が可能である。更に、本排水処理剤はリン以
外にも、アンモニウム、硫酸、湖沼のカビ臭であるジオ
スミン、２−イソボルネオール等に対しても吸着能力を
有し、消臭作用を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実験３におけるＰＯ₄ ³ ^-の除去率の経時変化を
示すグラフである。

【図２】実験３におけるＮＨ₄ ⁺の除去率の経時変化を
示すグラフである。

【図３】排水のｐＨが本排水処理剤の吸着性能に与える
影響について実験した結果を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケイ酸アルミン酸アルカリ土類金属酸化
物を主成分とする排水処理剤。
【請求項２】ケイ酸アルミン酸マグネシウムを主成分
とする排水処理剤。