JPS61178090A - 流動層式脱リン方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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沖には、無機性の
リン酸塩としてオル）　ＩＪ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、と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、拳数発生の重大な原因
となっている。

したがって、これら液中に存在するリン酸塩類を除去す
る必要から、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。

５Ｃ−“謄７０Ｈ−＋　５４１０番−ａａｓ（ＯａＸｐ
ｏ＋）ｉ＋６馬０・・・　（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シ、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
施設をまっ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
があった。

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
なっているが、晶析によっ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く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
ことがあった。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シ液ショートパスに
よる水質悪化の原因となった。また晶析と同時に液中で
浮遊性のＢＳとなって発生するリン酸カルシウムが沈積
した粒子層で捕捉されて堆積し、一定期間の後にこれが
処理水へリークすると極端に水質が悪化する現象も起こ
った。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す、かつ抜き出
しおよび引き抜き時期や頻度を誤ることＫより、しばし
ば水質が悪化することがあった。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
なっていた。

（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
排水を通液してカルシウムの存在下に夜中のリンを除去
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、１
３は固体粒子供給管、１４は固体粒子供給ホッパ、１５
は補給用固体粒子、１６ｆ’ｉ攪拌機、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ｐｇ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を連結しである
。

また脱リン塔１ばは層高検出器Ａ１処理水流出管４には
処理水リン濃度検出器Ｂが接続しである。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
るような通夜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けα２〜１．０調の
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操作を行なう。塔下部か
ら一体粒子７を抜き出す場合には、流動してｈ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
を行った後には、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によって処理水リン濃度を検知し、その検出信号が
設定値を超えた場合に１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である。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
気的な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
の伝達によシ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っ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
給ホッパ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１００１１１％有効深さ３０００■の円筒状で底部
が逆円錐型をした脱リン塔に１　α３〜ａ７饋に篩分け
したリン鉱石を１０００露厚充填した。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）　ＩＪツブ法で炭酸を除去し
た後、ＮａＯＨを添加しｐＨｆ：ａｓ〜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Ｏａ　Ｏｌｚをカルシウム濃度８０〜１２
０ｔｑ／ｌ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Ｌ７３５〜４５　ｇ４／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１ａ　ＯＯ＝（初期流動層高１４ｏ
ｏｗ）になった時に検知信号によシ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
行なった。

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ッパ内には粒径α３〜０
７鴫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７．０ｍｙ／／を超えた時に、検
出信号によシ供給管の電磁弁を自動開閉させ固体粒子を
１〜２１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−１。

表−１に示したように本発明方法によれば、全リン平均
除去率７０％、処理水リン濃度ａＯｍｙ／を以下の性能
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１
０００１１１ＩＫ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全て実施例１と同条件で行なった比
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回の割合で行なった比較
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％Ｋまで低下した。また比較例２で
は全リン平均除去率は６０％以上の値となったものの、
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
悪化することがあった。また実験後半では有効表面積の
低下を防止するだ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
リン濃度変動中が大きく、処理が不安定であった。

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
Ｑ、３〜［１７ｍのリン鉱石を１００ロー厚ずつ充填し
、実施例１と同様な前処理をした同一の工場排水にＮａ
ＯＨ，Ｃａ０Ｚ１をそれぞれｐＨａ５〜９．５、Ｃａ′
ａｉ度ａ　ｏ　〜１２０　ｍｙ／ｌ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　
％／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
を行なった。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１．７　ｍ、ｚｚｆｉ％２．６
情、２．８ｓ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−２ 通水初期の膨張層高は約１．４ｍであったが、表−２に
示すように流動層の肥大によって層高が１．７　、ｍ、
２．１　ｍになってもリン除去性能には特に影響はみら
れなかった。また、Ａ３、ム４の脱リン堪では通水後期
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５．０１１を超えＡ１−Ａ２に比べる
と高い値となった。以上の結果から流動層の膨張層高を
通水初期の１．２〜１．５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、１
０・・・固体粒子引抜き管、１１・・・固体粒子受槽、
１２・・・抜出した固体粒子、１Ｓ・・・固体粒子供給
管、１４・・・固体粒子供給ホッパ、１５・・・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。