JPH11147088A

JPH11147088A - 排水の脱リン方法

Info

Publication number: JPH11147088A
Application number: JP25052198A
Authority: JP
Inventors: Koichi Iwasaki; 公一岩崎; Tomoki Matsumoto; 智樹松本; Motoya Mori; 元哉毛利
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Takeda Chemical Industries Ltd; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd; Kanadevia Corp
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2018-09-04
Also published as: JP3845758B2

Abstract

(57)【要約】【課題】処理コストが少なくてすみ、厄介な凝集沈殿
物の発生がなく、また吸着したリンを再資源化すること
ができる、排水の脱リン方法を提供する。【解決手段】濾過膜ユニット(2) を有する膜分離装置
(1) によって排水を膜分離処理した後、この膜透過水
を、リン吸着塔(9) より高い位置にある受け槽(7)に送
る。ついで、この膜透過水を受け槽(7) から流量自動調
整弁(8) により、リン吸着塔(9) 内の通水条件がＬＶ＝
約１５０（ｃｍ／ｈ）、ＳＶ＝約３（１／ｈ）となるよ
うに、一定流量でリン吸着塔(9) に供給する。リン吸着
塔入口の膜分離処理水のｐＨは＝６．５〜７．５であ
る。リン吸着塔入口の膜分離処理水の全リン酸イオンは
７〜８（ｍｇ−Ｐ／リットル）である。リン吸着塔(9)
には、塔底から約半分の高さまでリン吸着剤(21)が充填
されている。吸着剤充填部の上に塔直径の約３倍の高さ
の水頭を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学工業、食品工
業、医薬工業、肥料工業等の各種工場から出る排水や、
下水処理場、し尿処理場等の処理施設から出る排水の処
理に関し、より詳しくは、排水中にオルトリン酸イオ
ン、ポリリン酸イオン、有機リン酸イオン等の形態で含
まれているリンの除去方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、排水中のリンを除去するには、凝
集剤として硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ塩化
アルミニウム（ＰＡＣ）等のアルミニウム塩や、硫酸第
１鉄、塩化第２鉄等の鉄塩を用い、リンを凝集沈殿させ
る方法が一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法では多量の凝集剤を連続して使用するため、処理コス
トが高く付き、また凝集剤から大量の沈殿物が汚泥とし
て発生し、汚泥の処理ないし管理に苦慮するという問題
があり、汚泥の再資源化も困難であった。

【０００４】本発明は、このような点に鑑み、処理コス
トが少なくてすみ、厄介な凝集沈殿物の発生がなく、ま
た吸着したリンを再資源化することができる、排水の脱
リン方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の脱リ
ン方法は、排水を膜分離処理し、ついでジルコニウムフ
ェライト水和物を構成材料とするリン吸着剤でリン吸着
処理することを特徴とする方法である。

【０００６】膜分離処理水のｐＨは好ましくは５．８〜
８．６、より好ましくは６．５〜７．５の範囲とし、リ
ン吸着剤の性能を向上させる。

【０００７】また、膜分離処理水のｐＨを１．０〜６．
５に調整し、リン吸着処理水のｐＨを５．８〜８．６に
調整することも好ましい。この場合、ジルコニウムフェ
ライト水和物のリン吸着容量が大幅に増える。ｐＨ調整
剤としては硫酸、塩酸等の一般的な酸性水溶液や、苛性
ソーダ、苛性カリ等の一般的なアルカリ性水溶液が用い
られる。

【０００８】リン吸着塔内の通水条件は、線速度（Ｌ
Ｖ）で好ましくは５０〜５００（ｃｍ／ｈ）、より好ま
しくは１００〜２５０（ｃｍ／ｈ）、空間速度（ＳＶ）
で１〜１０（１／ｈ）、より好ましくは２〜５（１／
ｈ）の範囲である。

【０００９】膜分離処理水を吸着塔より高い位置にある
受け槽に一旦受けることが好ましい。これによって、膜
分離装置の間欠運転時にも受け槽から吸着塔へ水を連続
供給することができる。

【００１０】受け槽からリン吸着塔への流量を、流量調
整バルブ、または、水中ポンプと三角堰を備えた計量器
との組合せによって調整することが好ましい。流量調整
バルブとしては流量自動調整バルブが、水中ポンプとし
ては空転防止機能付きのものが好ましい。上記計量器は
三角堰の働きにより水を一定流量ずつ吸着塔に供給する
ものであり、三角堰の堰板は上下にスライド自在であ
り、これにより供給量を変えることができる。

【００１１】膜分離処理水をリン吸着塔へ供給するに当
たり、吸着塔の頂部に塔直径の好ましくは０．５〜５倍
の高さの水頭を設ける。この場合、リン吸着塔では、水
は水頭圧による重量濾過方式で通水する。

【００１２】膜分離処理水をリン吸着塔の頂部で分散さ
せることも好ましい。この分散は、例えば、処理水流れ
方向に直交する平板状分散板を用いて行う。この分散に
よって、膜分離処理水を吸着塔内に均一に供給し、十分
なリン吸着処理をすることができる。

【００１３】第１の脱リン方法で用いるリン吸着剤は、
ジルコニウムフェライト水和物をベースとするものであ
って、例えば武田薬品工業（株）製の「セブントール
Ｐ」が好適に使用される。これは、ジルコニウムフェラ
イト水和物が保有する表面水酸基に由来するイオン交換
性を利用して、リン酸イオンを選択的に吸着除去するも
のであり、使用後、再生して再使用可能なリン吸着剤で
ある。

【００１４】第１の脱リン方法で用いるリン吸着剤の平
均粒径は、好ましくは０．１〜４．０ｍｍ、より好まし
くは０．２〜１．５ｍｍである。

【００１５】第１の脱リン方法は、ある時間実施すると
破過点に達する。破過後、リン吸着塔内のリン吸着剤を
薬液洗浄するには、薬剤供給ラインからリン吸着塔に洗
浄剤を供給するのが好ましい。薬剤供給ラインは吸着処
理すべき液の供給ラインに接続されている。洗浄剤とし
ては苛性ソーダ等のアルカリ水溶液が好ましい。この洗
浄によってリン吸着剤からリン酸塩が脱離される。つい
で、吸着剤活性化のため硫酸や塩酸等の酸を薬剤供給ラ
インから吸着剤充填部へ通水し、リン吸着剤の再生を行
う。

【００１６】リン吸着塔としては、リン吸着剤を充填し
た複数カラムからなるカートリッジをリン吸着塔内に取
り替え可能に組み込んだものが好ましい。カートリッジ
の使用により、吸着剤の取り替え操作が簡単になし得、
またリン吸着塔のメンテナンスが楽である。

【００１７】また、受け槽から放流槽へオーバーフロー
ラインを設けることも好ましい。何らかの原因で膜分離
装置の膜が破損等を生じ浮遊物質が同装置から流出しリ
ン吸着塔が目詰まりを起こしたときでも、同ラインによ
って、受け槽のオーバーフローを放流槽へ流出させて吸
着塔の水溢れを防止できる。

【００１８】本発明による第２の脱リン方法は、膜分離
装置内において膜の原水側に、ジルコニウムフェライト
水和物を構成材料とするリン吸着剤を投入して排水をリ
ン吸着処理し、ついで膜分離処理することを特徴とする
方法である。

【００１９】膜分離装置内の底部はホッパー形状にする
ことが好ましい。膜分離装置内に散気することも好まし
い。散気によりリン吸着剤が膜分離装置内に均一に攪拌
され、脱リン処理が効率よくなされる。膜分離装置の底
部から堆積した汚泥および吸着剤を、通常は間欠的に引
き抜く。これによって、吸着剤の交換を容易に行うこと
ができる。

【００２０】膜分離装置内の排水のｐＨは好ましくは
５．８〜８．６、より好ましくは６．５〜７．５の範囲
である。

【００２１】また、膜分離装置内の排水のｐＨを１．０
〜６．５に調整し、リン吸着処理水のｐＨを５．８〜
８．６に調整することも好ましい。ｐＨ値の選択は、膜
分離装置内の膜や排水中の活性汚泥等の耐酸性を考慮し
て行われる。ｐＨ調整剤としては硫酸、塩酸等の一般的
な酸性水溶液や、苛性ソーダ、苛性カリ等の一般的なア
ルカリ性水溶液が用いられる。

【００２２】第２の脱リン方法で用いるリン吸着剤も、
ジルコニウムフェライト水和物をベースとするものであ
って、例えば武田薬品工業（株）製の「セブントール
Ｐ」が好適に使用される。

【００２３】第２の脱リン方法で用いる吸着剤の平均粒
径は、好ましくは０．１〜４．０ｍｍ、より好ましくは
０．２〜１．５ｍｍである。

【００２４】

【発明の実施の形態】つぎに、実施例に基づき、本発明
を具体的に説明する。なお、全図面を通じて同一物およ
び同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略す
る。

【００２５】実施例１図１において、膜分離装置(1) の槽内には、複数の中空
状平膜モジュールを備えた濾過膜ユニット(2) が配置さ
れている。図示は省略したが、各平膜モジュールは、対
向状に配置された２枚の平膜と、両平膜の周縁部間に配
置された額縁状スペーサとよりなる。各平膜モジュール
に、その中空部内と連通するように吸引管が接続され、
すべての吸引管が１つの吸引ポンプ(3) に接続されてい
る。なお、濾過膜ユニット(2) には、平膜を用いた平膜
モジュールに代えて、中空糸状膜を用いたモジュールを
適用することもできる。濾過膜ユニット(2) の下には複
数の散気管(4) が配され、散気管(4) にブロワ(5) によ
り空気が送り込まれる。膜分離装置(1) の下端部は、下
方に向かって細くなったホッパ状となされるとともにそ
の底部に排水管(6) が設けられている。

【００２６】上記構成の膜分離装置(1) によって排水を
処理し活性汚泥等を除いた後、この膜透過水を吸引ポン
プ(3) で、リン吸着塔(9) より高い位置にある受け槽
(7) に送る。ついで、この膜透過水を受け槽(7) から流
量自動調整弁(8) により、リン吸着塔(9) 内の通水条件
がＬＶ＝約１５０（ｃｍ／ｈ）、ＳＶ＝約３（１／ｈ）
となるように、一定流量でリン吸着塔(9) に供給する。
リン吸着塔入口の膜分離処理水のｐＨは＝６．５〜７．
５である。リン吸着塔入口の膜分離処理水の全リン酸イ
オンは７〜８（ｍｇ−Ｐ／リットル）である。

【００２７】リン吸着塔(9) には、塔底から約半分の高
さまでリン吸着剤(21)が充填され、底部に脱リン処理水
ライン(10)が配されている。脱リン処理水ライン(10)
は、吸着剤充填部の上に塔直径の約３倍の高さの水頭が
生じるよう、塔外部を塔底から塔頂レベルまで上行しつ
いで放流槽(11)に至る。

【００２８】リン吸着塔(9) としては、リン吸着剤を充
填した複数のカラムからなるカートリッジをリン吸着塔
内に取り替え可能に組み込んだものが設けられ、吸着剤
の取り替えの必要性が生じたときカートリッジを取り替
える。

【００２９】吸着剤(21)としては、ジルコニウムフェラ
イト水和物をベースとする武田薬品工業（株）製の「セ
ブントールＰ」を使用する。この吸着剤は平均粒径約１
ｍｍの造粒品である。

【００３０】脱リン処理を上記流量である時間実施する
と破過点に達する。これを図５のグラフに示す。破過点
は、全リン酸イオン出口濃度／全リン酸イオン入口濃度
＝０．１とする。

【００３１】本発明方法で用いるリン吸着剤は、ｐＨ約
１〜７の範囲でリン酸イオンをより多量に選択的に吸着
するが、アルカリ側では殆ど吸着しないという特性を有
している。したがって、この吸着剤を用いてｐＨ１〜
８．６の酸性から中性域の液中でリン酸イオンの吸着操
作を行った後、アルカリ性水溶液でリン酸イオンを脱離
させ、ついでこの吸着剤を酸性水溶液で処理することに
より、再生することができる。例えば、リン酸イオンを
吸着させた本吸着剤を５重量％の水酸化ナトリウム水溶
液中に数時間浸すことにより、吸着したリン酸イオンは
脱着する。これを水洗して、０．５％の硫酸水溶液に数
時間浸すことにより、本吸着剤は再活性化され初期の吸
着性能を回復する。脱着に用いるアルカリ性水溶液は、
水酸化カリウムなど他のアルカリを含む水溶液であって
もよい。またアルカリ性水溶液のアルカリ濃度は０．１
〜２０重量％程度であればよい。活性化に用いる酸性水
溶液は塩酸、硝酸などの酸を含む水溶液であってよい。
酸の濃度は０．１〜１０重量％程度であればよい。

【００３２】この一連の脱着、活性化操作は、カラムに
吸着剤を充填したまま行うことができる。すなわち、吸
着剤を充填したカラムに、吸着操作終了後、アルカリ性
水溶液、酸性水溶液を順番にカラムに通水することによ
り、容易に再生を行うことができる。この場合の通液方
向は上向流、下向流のいずれでもよい。

【００３３】この再生操作において、目詰まり等の防止
のため水や空気を用いて、洗浄操作をすることができ
る。洗浄水は、処理原水へ戻す。

【００３４】また、この再生操作において脱着したリン
酸イオンはリン酸塩の形で回収することができる。例え
ば、水酸化ナトリウムで脱着したリン酸イオンは、一般
に行われている晶析法を用いてリン酸ナトリウムの結晶
で回収することが可能である。これは貴重なリン資源と
して再使用することができる。

【００３５】リン吸着塔内のリン吸着剤を洗浄するに
は、吸着処理すべき液の供給ラインに設けられた薬剤供
給ライン(13)から、苛性ソーダ水溶液を吸着塔内に流
し、吸着剤からリン酸塩を脱離させる。その後、吸着剤
活性化のため硫酸を薬剤供給ラインから通水し、吸着剤
の再生を行う。

【００３６】リン吸着塔(9) の底部から出た脱リン処理
水はライン(10)によって放流槽(11)へ送られる。また、
吸着剤の洗浄に用いられた薬剤液はライン(14)によって
塔底部から抜出される。

【００３７】受け槽(7) から放流槽(11)へオーバーフロ
ーライン(12)を設ける。これによって、何らかの原因で
膜分離装置の膜が破損等を生じ浮遊物質が同装置から流
出しリン吸着塔(9) が目詰まりを起こしたときでも、同
ラインによって、受け槽(7)のオーバーフローを放流槽
(11)へ流出させて吸着塔の水溢れを防止できる。

【００３８】上記処理によって得られた処理水のリン除
去率を図６のグラフに示す。このグラフより、本発明に
よる脱リン方法が優れた脱リン効果を示すことが確認で
きた。

【００３９】実施例２図２において、この実施例では、受け槽(7) からリン吸
着塔(9) への流量を、空転防止機能付き水中ポンプ(15)
と、三角堰を備えた計量器(16)との組合せによって調整
する。計量器(16)は三角堰の働きにより水を一定流量ず
つリン吸着塔(9) に供給するものであり、三角堰の堰板
は上下にスライド自在であり、これにより供給量を変え
ることができる。水の過剰分は計量器(16)から受け槽
(7) へ戻される。

【００４０】計量器(16)からリン吸着塔(9) へのライン
の先端には、処理水流れ方向に直交する円板状分散板(1
7)が、リン吸着塔(9) の液面を臨むように配設されてい
る。分散板(17)は、図４に示すように、下面に４つの分
散孔(20)を有している。これによって、膜透過水はリン
吸着塔(9) へ液面全体に均等な流速で分散供給される。
その他の点は、実施例１と同じである。

【００４１】実施例３図８において、この実施例では、受け槽(7) において膜
透過水に酸水溶液槽(22)から給液ポンプ(23)によって硫
酸水溶液を添加して、膜透過水のｐＨを３．０に調整す
る。また、放流槽(11)において脱リン処理水にアルカリ
水溶液槽(24)から給液ポンプ(25)によって苛性ソーダ水
溶液を添加して、脱リン処理水のｐＨを７．０に調整す
る。その他の点は、実施例１と同じである。

【００４２】その結果、処理水の全リン除去率が９０％
になる破過点に達するまでの日数は４５日であり、図６
との比較から明らかなように、実施例１の日数の約３倍
に伸びた。

【００４３】実施例４図３において、この実施例では、膜分離装置(1) 内にお
いて濾過膜ユニット(2) の原水側にリン吸着剤(18)を直
接投入して排水をリン吸着処理し、ついで膜分離処理す
る。膜透過水は吸引ポンプ(3) で膜分離装置(1) から排
出する。吸着剤としては、実施例１のものと同じく、ジ
ルコニウムフェライト水和物をベースとする武田薬品工
業（株）製の「セブントールＰ」を使用する。吸着剤の
使用量は、膜分離装置有効容量６０リットルに対し約２
５００ｇである。

【００４４】膜分離装置(1) の槽内における濾過膜ユニ
ット(2) よりも下方の部分に複数の散気管(4) が配置さ
れている。散気管(4) にはブロワ(5) により空気が送り
込まれる。散気によりリン吸着剤が膜分離装置内に均一
に攪拌され、脱リン処理が効率よくなされる。

【００４５】また、膜分離装置(1) の槽底部は、下方に
向かって細くなったホッパ状となされる。

【００４６】リン吸着剤が破過点を超えた場合は散気を
停止する。リン吸着剤(18)は活性汚泥より比重が高いの
で、優先的に沈殿する。ホッパ底部の引き抜きライン(1
9)から汚泥の一部と共に吸着剤を取り出し、新たに吸着
剤を上部から投入する。取り出した吸着剤は再生して再
び使用する。

【００４７】膜分離装置内の排水のｐＨは好ましくは
５．８〜８．６、より好ましくは６．５〜７．５の範囲
である。

【００４８】吸着剤の吸着能力は確認されているので、
リン吸着量、破過の時期等は、膜分離槽内に投入する吸
着剤の量により事前に予測される。

【００４９】上記処理によって得られた処理水のリン除
去率を図７のグラフに示す。このグラフより、本発明に
よる脱リン方法が優れた脱リン効果を示すことが確認で
きた実施例５図９において、この実施例では、膜分離装置(1) の槽に
おいて処理すべき排水に酸水溶液槽(22)から給液ポンプ
(23)によって硫酸水溶液を添加して、排水のｐＨを６．
０に調整する。また、膜透過水は吸引ポンプ(3) で放流
槽(11)に貯え、ここで膜透過水にアルカリ水溶液槽(24)
から給液ポンプ(25)によって苛性ソーダ水溶液を添加し
て、脱リン処理水のｐＨを７．０に調整する。その他の
点は、実施例４と同じである。

【００５０】その結果、処理水の全リン除去率が９０％
になる破過点に達するまでの日数は２２日であり、図７
との比較から明らかなように、実施例４の日数の約１．
５倍に伸びた。

【００５１】

【発明の効果】本発明による排水の脱リン方法処理によ
れば、処理コストが少なくてすみ、厄介な凝集沈殿物の
発生がなく、また吸着したリンを再資源化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示すフロー図である。

【図２】本発明の実施例２を示すフロー図である。

【図３】本発明の実施例４を示すフロー図である。

【図４】円板状分散板を示す底面図である。

【図５】破過曲線を示すグラフである。

【図６】全リン除去率を示すグラフである。

【図７】全リン除去率を示すグラフである。

【図８】本発明の実施例３を示すフロー図である。

【図９】本発明の実施例５を示すフロー図である。

【符号の説明】

(1) ：膜分離装置 (7) ：受け槽 (8) ：流量自動調整弁 (9) ：リン吸着塔 (11)：放流槽 (15)：空転防止機能付き水中ポンプ (16)：三角堰を備えた計量器 (17)：分散板 (19)：引き抜きライン (18)(21)：吸着剤 (22)：酸水溶液槽 (24)：アルカリ水溶液槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本智樹大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内 (72)発明者毛利元哉大阪府吹田市山田南50番Ｂ−101号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排水を膜分離処理し、ついでジルコニウ
ムフェライト水和物を構成材料とするリン吸着剤でリン
吸着処理することを特徴とする排水の脱リン方法。
【請求項２】膜分離処理水のｐＨを５．８〜８．６に
調製することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】膜分離処理水のｐＨを６．５〜７．５に
調整することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】膜分離処理水のｐＨを１．０〜６．５に
調整し、リン吸着処理水のｐＨを５．８〜８．６に調整
することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】リン吸着塔内の通水条件がＬＶで５０〜
５００（ｃｍ／ｈ）、ＳＶで１〜１０（１／ｈ）である
ことを特徴とする請求項１〜４のうち１項記載の方法。
【請求項６】リン吸着塔内の通水条件がＬＶで１００
〜２５０（ｃｍ／ｈ）、ＳＶで２〜５（１／ｈ）である
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】膜分離処理水を吸着塔より高い位置にあ
る受け槽に一旦受け、ここからリン吸着塔へ送り、吸着
塔への流量を流量調整バルブによって、または、水中ポ
ンプと三角堰を備えた計量器との組合せによって調整す
ることを特徴とする請求項１〜６のうち１項記載の方
法。
【請求項８】膜分離処理水を吸着塔の吸着剤充填部に
通水するに当たり、吸着剤充填部の上に塔直径の０．５
〜５倍の高さの水頭を設けることを特徴とする請求項１
〜７のうち１項記載の方法。
【請求項９】膜分離処理水をリン吸着塔の頂部で分散
させることを特徴とする請求項１〜８のうち１項記載の
方法。
【請求項１０】リン吸着塔内のリン吸着剤を薬液洗浄
剤で洗浄することを特徴とする請求項１〜９のうち１項
記載の方法。
【請求項１１】リン吸着剤を充填した複数のカラムか
らなるカートリッジをリン吸着塔内に取り替え可能に組
み込むことを特徴とする請求項１〜１０のうち１項記載
の方法。
【請求項１２】リン吸着剤の平均粒径が０．１〜４．
０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１１のうち１
項記載の方法。
【請求項１３】リン吸着剤の平均粒径が０．２〜１．
５ｍｍであることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】膜分離装置内において膜の原水側に、
ジルコニウムフェライト水和物を構成材料とするリン吸
着剤を投入して排水をリン吸着処理し、ついで膜分離処
理することを特徴とする排水の脱リン方法。
【請求項１５】膜分離装置内の排水のｐＨを５．８〜
８．６に制御することを特徴とする請求項１４項記載の
方法。
【請求項１６】膜分離装置内の排水のｐＨを６．５〜
７．５に制御することを特徴とする請求項１５項記載の
方法。
【請求項１７】排水のｐＨを１．０〜６．５に調整
し、リン吸着処理水のｐＨを５．８〜８．６に調整する
ことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】膜分離装置内の底部をホッパー形状に
することを特徴とする請求項１４〜１７のうち１項記載
の方法。
【請求項１９】膜分離装置内に散気することを特徴と
する請求項１４〜１８のうち１項記載の方法。
【請求項２０】膜分離装置の底部から堆積した汚泥お
よびリン吸着剤を引き抜くことを特徴とする請求項１４
〜１９のうち１項記載の方法。
【請求項２１】リン吸着剤の平均粒径が０．１〜４．
０ｍｍであることを特徴とする請求項１４〜２０のうち
１項記載の方法。
【請求項２２】リン吸着剤の平均粒径が０．２〜１．
５ｍｍであることを特徴とする請求項２１記載の方法。