JPS6130838B2

JPS6130838B2 -

Info

Publication number: JPS6130838B2
Application number: JP57079887A
Authority: JP
Inventors: Azuma Nakaoka; Shiro Kaneko
Original assignee: Hitachi Plant Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1986-07-16
Also published as: JPS58199090A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、液中に溶解して存在するリン酸化合
物を晶析して、該液中から分離するための晶析処
理用種晶材の製造法に係り、特に下水等の用廃水
中に含まれるリン酸化合物を効率よく晶析させる
ために好適な種晶材の製造法に関する。

自然水系に排出される各種廃水中には、無機性
のオルトリン酸塩、各種の縮合リン酸塩、有機性
リン酸塩などのリン酸化合物がいろいろな形態で
含まれており、これらのリン酸化合物の存在が河
川、湖沼、内湾などの閉鎖性水域の富栄養化の大
きな原因となつている。

これらの液中に溶解して存在するリン酸化合物
の除去方法の一つとして晶析処理法がある。この
方法はカルシウムイオンの存在下でPHを７以上に
調整した被処理水を、リン酸カルシウム塩を主成
分とするリン鉱石の充填層に通し、液中のリン酸
塩をリン酸カルシウムとしてリン鉱石の表面に析
出させることを基本としている。この際、リン鉱
石は種晶物質として作用し、リン鉱石の表面には
当初はリン酸カルシウム化合物の中間生成物が形
成されるが、時間の経過とともに安定したヒドロ
キシアパタイトに変化するといわれている。この
晶析処理法は汚泥の発生量が少ないこと、処理操
作が簡便であることなどの長所を有しており、リ
ン酸の濃度が比較的低い下水の３次処理用として
最近採用されつつある。

ところで、この晶析処理法は、種晶材料である
天然産のリン鉱石が、比較的高価であること、不
純物を含むため液中のリン酸塩の処理能力が一定
しないこと、運転途中で処理能力が低下する場合
があることなどの欠点を有していた。また、リン
鉱石自体、産地によつて組成、性状が著しく相違
しており、性能保証の面での不安定要素、充填材
としての物理的性質の適性についても問題があつ
た。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消
し、上記リン鉱石に代る安価でかつ処理性能が安
定した液中のリン酸を晶析する種晶材の製造法を
提供することにある。

この目的を達成するため、本発明に係る種晶材
の製造法は、マグネシア系はジルコニア系の担体
にリン酸を吸着させた後、塩化カルシウム、水酸
化カルシウム及び酸化カルシウムから選択された
カルシウム化合物の少なくとも１種を担持させる
ことを特徴とする。

ここに、担体とは種晶材の母体となる粒状体を
意味し、リン酸塩との親和性のある物質が選ばれ
る。粒状体は球状のもの又は破砕状のものの双方
を含む。例えば、マグネシウム又はジルコニウム
の酸化物を主成分とするものが好ましく用いられ
る。これらの担体にリン酸を吸着させるには、例
えばPHを5.5以下に調整した0.01〜５％のリン酸
塩溶液に前記担体を浸漬することによつて実現で
きる。浸漬時間は通常２〜50時間とされる。担体
に吸着させるリン酸の量は担体１ｇ当り２〜20mg
が好ましい。リン酸塩溶液の濃度を低くして、浸
漬時間を長くする方が、その逆の場合よりも吸着
したリン酸の安定度が高い。浸漬後安定化のため
に乾燥加熱することが好ましい。

上記に例示した要領でリン酸を吸着させた担体
（以下、吸着担体という。）に対して次に、カルシ
ウム化合物を固着させる。このカルシウム化合物
の固着処理の方法としては、次の方法がある。

(1) 吸着担体を、カルシウム化合物溶液に浸漬す
る方法この方法は、吸着担体を湿潤したまま、若し
くは乾燥加熱後、例えば0.05〜10％のカルシウ
ム化合物溶液に10〜100時間浸漬する。この処
理により、前記の吸着したリン酸とカルシウム
イオンが反応し、担体の表面に多数の活性点が
分布形成される。これらの活性点の化学的組成
は明らかではないが、リン酸カルシウム又はそ
の中間生成物と推定される。前記リン酸の吸着
処理と同様に、この処理は低い濃度のカルシウ
ム化合物溶液に、吸着担体を長時間浸漬するこ
とが好ましい。PHに対する依存性は比較的少な
い。担体に固着させるカルシウムの量は通常担
体１ｇ当り４〜50mgが好ましい。

(2) 湿潤状態の吸着担体とカルシウム化合物の微
粉末とを十分に混合したのち、乾燥する方法この方法は特に乾燥工程において、担体に吸
着したリン酸とカルシウムイオンが徐々に反応
し、担体の表面に活性点を形成する。乾燥後、
さらに120〜200℃で２時間程度加熱することが
好ましい。加熱によりカルシウムの固着がより
強固となる。

以上の操作を経た、本発明に係る晶析処理用種
晶材においては、吸着させたリン酸及び固着させ
たカルシウム化合物は母材である担体の重量に対
して、その量がきわめて少なく、担体の表面を覆
うというよりは、むしろ、前記のように多数の活
性点として分布形成されるものであり、種晶材と
して好適な性質を示す。担体はその選択巾が広
く、天然又は人工の性状が均一で安価な担体を利
用でき、均一な処理を実施できるので、本発明の
結果物である種晶材は物理的、化学的に均一で安
定した処理性能を発揮する。また、担体の粒径、
粒度、比重、機械的強度などを任意に選択するこ
とによつて、種晶材を充填し、固定層としても流
動層としても採用できる。

なお、本発明には属さない方法であるリン酸塩
とカルシウム塩が共存する溶液中に、担体を浸漬
する方法によつて、製造した種晶材は十分な処理
性能を発揮しない。この理由は明らかではない
が、本発明においては先づ第一段階として担体に
対して親和性のあるリン酸を吸着させたことが好
結果を生むと推定される。

各種担体のリン酸に対する親和性を確認するた
めに、吸着実験を行つた。吸着等温線を第１図に
示す。第１図から水酸化ジルコニウム、酸化マグ
ネシウムのリン吸着量が大きく、次いで酸化アル
ミニウム、活性炭、砂の順にリン吸着量が低下す
ることが判る。

実施例１下記条件により、４種類の種晶材を調整した。

試料Ａ粒径が0.3〜0.6mmの海水マグネシア・クリンカ
を(i)PH５に調整した0.5％のリン酸ナトリウム溶
液に20時間浸漬した後、(ii)乾燥し、120℃で３時
間加熱した。(iii)この吸着担体を１％の塩化カルシ
ウム溶液に20時間浸漬した後、(iv)乾燥し、120℃
で３時間加熱した。

試料Ｂ前記試料Ａにおける(iv)の乾燥、加熱処理を省略
した以外は試料Ａと同一の方法で調整した。

試料Ｃ前記試料Ａにおける(ii)の乾燥、加熱処理を省略
した以外は試料Ａと同一の方法で調整した。

試料Ｄ前記試料Ａにおける(ii)及び(iv)の乾燥加熱処理を
省略した以外は試料Ａと同一の方法で調整した。

これらの４種類の種晶材をそれぞれ充填したカ
ラムに、リン濃度約3.5mg／、カルシウム濃度
35〜45mg／、PH8.0〜8.5に調整した模擬下水を
SV＝5h^-1で通水し、リンの除去性能を調べた。
この結果を第２図に示す。いずれの種晶材も処理
水のリン濃度は0.7mg／以下の値を示し、長時
間の運転に対しても安定したリンの除去性能を示
した。試料Ａの除去性能が良く、次いで試料Ｂ、
試料Ｃ、試Ｄの順に除去性能が若干低下した。

実施例２酸化ジルコニウムの水和物を担体として供試し
た以外は、実施例１の試料Ａと同一の方法によつ
て、種晶材を調整した。この種晶材について実施
例１と同一の内容で通水実験をした結果、処理水
のリン濃度は、第２図に示した試料Ａの場合と同
等の値を示した。

比較例海水マグネシア・クリンカ（粒径0.3〜0.6mm）
を担体として、リン酸ナトリウム0.5％、塩化カ
ルシウム1.0％、PH８に調整した混合液に担体を
40時間浸漬して種晶材とした。この種晶材につい
て実施例１と同一の内容で通水実験をした結果、
処理水のリン濃度は運転当初は1.6mg／前後で
あり、運転時間の経過とともに漸減傾向を示した
が、1500時間経過後においても1.2mg／前後と
高い値を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種担体のリン吸着等温線を示す図、
第２図は本発明に係る種晶材を充填したカラム
に、模擬下水を通水したときの運転結果を示す図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

１マグネシア系又はジルコニア系の担体にリン
酸を吸着させた後、塩化カルシウム、水酸化カル
シウム及び酸化カルシウムから選択されたカルシ
ウム化合物の少なくとも１種を担持させることを
特徴とする液中のリン酸を晶析する種晶材の製造
法。