【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は、リン除去剤に係り、特に、水中に溶
存するリンを除去するためのリン除去剤とその製
造方法に関する。
〔従来の技術〕
近年、湖沼、海域、河川などの停滞性水域にお
ける富栄養化が重大な社会問題となつている。富
栄養化の主原因物質は、栄養塩や有機物と見られ
ているが、このうちリンは富栄養化を促進する主
たる因子の一つとされている。
富栄養化防止対策としては、水域に流入する栄
養塩や有機物の除去が重要であるが、それととも
に水域内に低濃度で存在するリンを除去すること
が有効である。
リン除去方法としては、凝集沈殿法、生物脱リ
ン法、晶析脱リン法、吸着法があるが、それぞれ
に問題点を有している。凝集沈殿法は、多量の凝
集剤の添加を必要として、かつ多量の処理しにく
い汚泥を排出する。生物脱リン法は、基本的に薬
品注入を必要としないが、高リン含有率の汚泥を
生成し、これの処理・処分を必要とする。晶析脱
リン法は、凝集沈殿法に比べ、ランニングコスト
が安価であり、いわゆる離脱水性の汚泥が生成し
ないが、種晶として使用するリン鉱石が高価であ
ること、工程が複雑であることが問題点である。
また、吸着剤を用いた脱リン法も、各種の方法
があるが、吸着塔に充てんするために、粒度をそ
ろえたり造粒を行なう必要があるとともに、そも
そもその素材が高価であるので、あまり実用化さ
れていない。むろん、その素材を微粉のまま使用
することも考えられるが、充てん層を形成する
と、流入水中に含まれるSSにより目詰りを生じ、
通水できなくなる。一方、水域に直接散布する
と、水域が微粉で懸濁し、水質汚濁の要因になる
ばかりか回収も容易でない。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記したように、従来技術においてはいずれの
方法も何らかの問題点があり、いまだ満足すべき
方法はなかつた。
そこで、本発明は、上記の問題点を解決し、安
価で、操作が簡単で、しかも耐用期間の長いリン
除去剤を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的は、リン除去能力を有する微粒状の
物質を、造粒することなく、担体内部に担持させ
ることにより達成される。
すなわち、本発明は、網状構造を有する担体内
部に、該担体の網径より小さい径のリン除去能力
を有する微粒状の材料を担持させるリン除去剤で
あり、また、もう一つの発明は、網状構造を有す
る担体の充てん層に、該担体の網径より小さいリ
ン除去能力を有する材料を存在せしめた流体を流
過させることによるリン除去剤の製造方法であ
る。
次に、本発明を図面を用いて、更に詳しく説明
する。
第１図は、本発明のリン除去剤の一例を示す斜
視図であり、ポリウレタン製サイコロ状スポンジ
１にフライアツシユ２を保持させたリン除去剤で
ある。網状構造物を有する担体としては、ここで
はスポンジを用いたが、その外に繊維、針金等の
線材をからませて形成した粒状体とか市販されて
いる気液接触充填材等の内部に連続した空孔を有
しているものが使用でき、使用対象の液の液圧で
変形しない強度をもつものが好ましい。担体の形
状は、立方体、直方体、円筒体、球体、不定形状
のいかなる形状でもよく、その大きさも特に限定
されないが、あまり大きいのは意味がなく、大き
さは５mm〜50mm程度が好ましい。網状構造物の材
質としては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、
テトロン、SUS、SS等を用いる。
また、網状構造物を有する担体の網径は、リン
除去能力を有する微粒状材料の径より大きいこと
が必要であり、スポンジの網径は0.5〜２mm程度
が良く、微粒状リン除去能力を有する材料の粒径
は網径の1/5〜1/20程度が良い。上記リン除去能
力を有する材料としては、フライアツシユ、スラ
グ、リン鉱石、骨炭、MgO、ZrO2等を用いるこ
とができ、その径は20〜400μｍ、好ましくは20
〜200μｍのものが使用される。また、イオン交
換繊維で成形した網状構造の粒状物を用いること
により、静電気的に材料を付着させることも好ま
しい。
網状構造を有する担体として、スポンジを使用
すると、その性質が可そ性（圧力をかけてももと
にもどる性質）であるので、もつとも好ましい担
体となる。すなわち、処理塔に担体を充てんする
と、他の材料ではしばしば粗充てんとなるが、ス
ポンジの場合、リン除去剤の充てん層上から圧力
をかけると、密充てんとなるので、装置のリン除
去能力を向上できる。
また、リン除去剤を再生する場合、薬品浸漬
後、スポンジに圧力をかけてつぶすことにより、
リン除去剤内部に滞留する高リン含有液を排出す
ることができるので、効率的な再生が可能とな
り、かつ水洗時間も短縮できる。スポンジは前述
のようにつぶしても、もとにもどるので、きわめ
て好適である。
第２図は、本発明のリン除去剤を充てんしたリ
ン除去の工程を示す装置の断面図である。リンを
含む流入水３は、処理塔４に流入し、除去剤５に
接触するとにより、リンが除去され、流出水６と
して排出される。流入水中にSSが多く存在し、
過抵抗が上昇する場合は、逆洗水７により逆洗
され系外に排出する。逆洗時に、スポンジが流出
しないように、塔上部に、多孔板８を設ける必要
がある。
また、除去剤により、リンが除去されない場合
は、逆洗水にアルカリ９を注入することにより、
リンを溶出させ除去剤を再生することも可能であ
る。リン除去の機構は、材料上へのリンの吸着が
主体であるが、MgOや、CaOを含むフライアツ
シユやスラグは、リン酸マグネシウムやリン酸カ
ルシウムの析出による反応も寄与している。
第３，４図は、リン除去剤の製造方法の一例を
示す装置の断面図である。第３図は、液相中で除
去剤を製造する一態様を示している。リン除去能
力を有する微粒状材料２を粉体供給機１０に充て
んし、液１１の貯留槽１２に供給し、撹拌機２４
により撹拌し、スラリー状態にする。スラリーを
流入ポンプ１３で、スポンジ１を充てんした製造
槽１６に通液する。支持板（多孔）１５は、スポ
ンジの支持と、スラリーの分散を行なう。スラリ
ーはスポンジ層を通過することにより、微粒状材
料２はスポンジ内部に保持される。スポンジの流
出を防ぐために支持板１７でスポンジ１を抑えて
いる。流出液１９は、スラリー貯留槽１２に返送
される。製造したリン除去剤は、洗浄水２２を吹
き込みながら、排出管１８より引き抜く。水洗
は、スポンジ表面の結合の弱い微粒状材料を洗い
流すために、行なつた方が望ましい。
第４図は、気相中で除去剤を製造する一態様を
示している。微粒状の材料２を充てんした貯留槽
２０に、空気供給機２１より空気を吹き込み、該
材料を空気に同伴させ、スポンジ１を充てんした
製造槽１６に吹き込む。
支持板（多孔）１５は、スポンジの支持と、空
気の分散を兼ねている。材料を同伴した空気は、
スポンジ層を流過する過程で、微粉状材料２がス
ポンジ内に保持され、支持板１７を経て、空気供
給機２１の吹き込み側に返送される。
製造したリン除去剤は、洗浄空気２３を吹き込
みながら、排出管１８より引き抜く。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
実施例 １
リン除去能力を有する材料として、粒径0.1mm
以下に調整したフライアツシユ、水砕スラグ、リ
ン鉱石、骨炭、MgO、ZrO2とポリウレタン製ス
ポンジ（立方体７mm角、網径１mm）を用意する。
該材料のうち１つを、10の容器に入れ、5000
mg／のスラリーとする。内径100mm×高さ1500
mmのカラムに、スポンジを5.5（36ｇ）充てん
し、通水速度480ｍ／日で通液する。約２時間運
転後、カラムより、スポンジを排出する。
さらに、同様の装置を用いて、10の容器に材
料を50ｇ充てんし、空気供給機により、材料を空
気に同伴させ、スポンジに２時間通風し、スポン
ジを排出した。
表−１に、各材料のスポンジに対する保持量を
示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a phosphorus removing agent, and particularly to a phosphorus removing agent for removing phosphorus dissolved in water and a method for producing the same. [Prior Art] In recent years, eutrophication in stagnant water bodies such as lakes, oceans, and rivers has become a serious social problem. The main causes of eutrophication are thought to be nutrient salts and organic matter, and among these, phosphorus is considered to be one of the main factors promoting eutrophication. As a measure to prevent eutrophication, it is important to remove nutrients and organic matter that flow into water bodies, but it is also effective to remove phosphorus that exists in low concentrations in water bodies. Phosphorus removal methods include coagulation-sedimentation, biological dephosphorization, crystallization dephosphorization, and adsorption methods, but each has its own problems. The coagulation-sedimentation method requires the addition of a large amount of coagulant and discharges a large amount of sludge that is difficult to treat. The biological dephosphorization method basically does not require the injection of chemicals, but it does produce sludge with a high phosphorus content, which needs to be treated and disposed of. The crystallization dephosphorization method has lower running costs than the coagulation-sedimentation method and does not produce so-called separated aqueous sludge, but the phosphate rock used as seed crystals is expensive and the process is complicated. This is a problem. In addition, there are various dephosphorization methods using adsorbents, but they require uniform particle size and granulation in order to fill the adsorption tower, and the materials used are expensive to begin with, so they are not recommended. Not put into practical use. Of course, it is possible to use the material as a fine powder, but if a packed layer is formed, the SS contained in the inflow water will cause clogging.
Water will not be able to pass through. On the other hand, if sprayed directly into water bodies, the water bodies become suspended in fine powder, which not only causes water pollution but also makes collection difficult. [Problems to be Solved by the Invention] As described above, all the methods in the prior art have some kind of problem, and no method has yet been satisfactory. Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and provide a phosphorus removing agent that is inexpensive, easy to operate, and has a long service life. [Means for Solving the Problems] The above object is achieved by supporting a fine particulate substance having phosphorus removal ability inside a carrier without granulating it. That is, the present invention is a phosphorus removing agent in which a fine particulate material having a phosphorus removal ability with a diameter smaller than the network diameter of the carrier is supported inside a carrier having a network structure. This is a method for producing a phosphorus removing agent by flowing a fluid in which a material having a phosphorus removal ability smaller than the network diameter of the carrier is present through a packed layer of a structured carrier. Next, the present invention will be explained in more detail using the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of the phosphorus removing agent of the present invention, which is a phosphorus removing agent in which a fly ash 2 is held in a dice-shaped sponge 1 made of polyurethane. As the carrier having a network structure, a sponge was used here, but it may also be a granular body formed by entwining wire rods such as fibers or wires, or a continuous carrier inside a commercially available gas-liquid contact filler. A material having holes can be used, and a material having strength that will not be deformed by the hydraulic pressure of the liquid to be used is preferable. The shape of the carrier may be any shape such as a cube, rectangular parallelepiped, cylinder, sphere, or irregular shape, and its size is not particularly limited, but it is meaningless if it is too large, and the size is preferably about 5 mm to 50 mm. Materials for the network structure include polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyacetal,
Tetron, SUS, SS, etc. are used. In addition, the network diameter of the carrier having a network structure needs to be larger than the diameter of the fine particulate material that has the ability to remove phosphorus, and the mesh diameter of the sponge is preferably about 0.5 to 2 mm. The particle size of the material is preferably about 1/5 to 1/20 of the mesh diameter. As the material having the above-mentioned phosphorus removal ability, fly ash, slag, phosphate rock, bone charcoal, MgO, ZrO2 , etc. can be used, and the diameter thereof is 20 to 400 μm, preferably 20 μm.
~200 μm is used. It is also preferable to electrostatically adhere the material by using granules having a network structure formed from ion-exchange fibers. When a sponge is used as a carrier having a network structure, it becomes a preferable carrier because of its fragility (the property of returning to its original state when pressure is applied). In other words, when filling a treatment tower with carriers, other materials often result in loose packing, but in the case of sponge, applying pressure from above the phosphorus removal agent packing layer results in dense packing, which reduces the phosphorus removal ability of the equipment. You can improve. In addition, when regenerating the phosphorus remover, crush the sponge by applying pressure after soaking it in the chemical.
Since the high phosphorus-containing liquid remaining inside the phosphorus remover can be discharged, efficient regeneration is possible and the washing time can be shortened. Sponges are extremely suitable because they return to their original shape even if crushed as described above. FIG. 2 is a cross-sectional view of an apparatus filled with the phosphorus removing agent of the present invention, showing the process of removing phosphorus. The inflow water 3 containing phosphorus flows into the treatment tower 4 and comes into contact with the removal agent 5 to remove phosphorus and is discharged as the outflow water 6. There are many SS in the inflow water,
If the excessive resistance increases, it is backwashed with backwash water 7 and discharged to the outside of the system. It is necessary to provide a perforated plate 8 at the top of the tower to prevent the sponge from flowing out during backwashing. In addition, if phosphorus is not removed by the removal agent, by injecting Alkaline 9 into the backwash water,
It is also possible to elute the phosphorus and regenerate the removal agent. The mechanism of phosphorus removal is mainly adsorption of phosphorus onto the material, but for fly ash and slag containing MgO and CaO, reactions due to the precipitation of magnesium phosphate and calcium phosphate also contribute. 3 and 4 are cross-sectional views of an apparatus showing an example of a method for producing a phosphorus removing agent. FIG. 3 shows one embodiment of producing the removal agent in the liquid phase. A powder feeder 10 is filled with fine particulate material 2 having phosphorus removal ability, and is fed to a storage tank 12 of a liquid 11.
Stir to form a slurry. The slurry is passed through an inflow pump 13 into a production tank 16 filled with sponge 1. The support plate (porous) 15 supports the sponge and disperses the slurry. As the slurry passes through the sponge layer, the particulate material 2 is retained inside the sponge. The sponge 1 is held down by a support plate 17 to prevent the sponge from flowing out. Effluent 19 is returned to slurry storage tank 12. The manufactured phosphorus removing agent is drawn out from the discharge pipe 18 while blowing in the washing water 22. It is preferable to wash the sponge with water in order to wash away the weakly bonded particulate material on the surface of the sponge. FIG. 4 shows one embodiment of producing the removal agent in the gas phase. Air is blown from an air supply device 21 into a storage tank 20 filled with particulate material 2, and the material is entrained in the air and blown into a manufacturing tank 16 filled with sponge 1. The support plate (porous) 15 serves both to support the sponge and to disperse air. The air that entrained the material is
In the process of flowing through the sponge layer, the fine powder material 2 is retained within the sponge and is returned via the support plate 17 to the blowing side of the air supply device 21. The manufactured phosphorus removing agent is drawn out from the discharge pipe 18 while blowing cleaning air 23 into it. [Examples] Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 Particle size of 0.1mm as a material with phosphorus removal ability
Prepare fly ash, granulated slag, phosphate rock, bone charcoal, MgO, ZrO 2 and polyurethane sponge (7 mm cube, 1 mm mesh diameter) adjusted as follows. Put one of the materials into 10 containers and make 5000
mg/slurry. Inner diameter 100mm x height 1500
A 5.5 mm column was filled with 5.5 (36 g) sponges, and the water was passed through the column at a flow rate of 480 m/day. After about 2 hours of operation, the sponge is discharged from the column. Furthermore, using the same device, 10 containers were filled with 50 g of the material, the material was entrained in air using an air supply machine, the sponge was ventilated for 2 hours, and the sponge was discharged. Table 1 shows the amount of each material retained on the sponge.
【表】
実施例 ２
実施例１により製造した各スポンジリン除去剤
を内径100mm×高さ1500mmのカラムに、１ｍ厚に
充てんし、リン含有液（リン0.2mg／）をSv1
（１／時）で通液した。一方、実施例１の材料を
直接カラムに１mm厚に充てんし、リン含有液を
Sv1（１／時）で通液した。
本発明による処理結果を表−２に示す。
本発明の除去剤では、長期間にわたり、高いリ
ン除去性能が得られたが、微粒状の材料を直接充
てんした場合は、いずれもリン除去性能は同等で
あるにもかかわらず、約２日で目詰りにより通水
不能となつた。[Table] Example 2 Each sponge phosphorus remover produced in Example 1 was packed into a column with an inner diameter of 100 mm and a height of 1500 mm to a thickness of 1 m, and a phosphorus-containing liquid (phosphorus 0.2 mg/) was packed at Sv1.
(1/hour). On the other hand, the material of Example 1 was directly packed into a column to a thickness of 1 mm, and the phosphorus-containing liquid was poured into the column.
The solution was passed at Sv1 (1/hour). The results of the treatment according to the present invention are shown in Table-2. With the remover of the present invention, high phosphorus removal performance was obtained over a long period of time, but when directly filled with fine granular material, although the phosphorus removal performance was the same, it only took about 2 days. Due to clogging, it became impossible for water to flow through.
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
本発明によれば、利用しにくい微粒状のリン除
去能力を有する材料を網状構造を有する担体内部
に担持することにより、安価で長時間にわたり高
い除去能力が得られ、しかもその製造方法も非常
に簡単であり、実用上極めて有効なものである。
According to the present invention, by supporting a hard-to-use fine-grained material with phosphorus removal ability inside a carrier having a network structure, high removal ability can be obtained at low cost and over a long period of time, and the manufacturing method is also very simple. It is simple and extremely effective in practice.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は、本発明のリン除去剤の一例を示す斜
視図、第２図はリン除去工程を示す装置の断面
図、第３図及び第４図はリン除去剤の製造方法を
示す装置の断面図である。
１：網状構造を有する担体（スポンジ）、２：
リン除去能力を有する微粒状の材料（フライアツ
シユ）、３：リン含有液、★４：処理塔、５：リ
ン除去剤（本発明）、６：流出水、７：洗浄水、
８：支持板（多孔）、９：アルカリ剤、１０：粉
体供給機、１１：液、１２：スラリー貯留槽、１
３：スラリー流入ポンプ、１４：製造槽（液相
用）、１５：支持板（多孔）、１６：スポンジ層、
１７：支持板（多孔）、１８：排出管、１９：循
環用管、２０：貯留槽、２１：空気供給機、２
２：洗浄水、２３：洗浄空気、２４：撹拌機。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the phosphorus remover of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of an apparatus showing a phosphorus removal process, and FIGS. 3 and 4 are views of an apparatus showing a method for producing a phosphorus remover. FIG. 1: carrier having a network structure (sponge), 2:
Fine particulate material having phosphorus removal ability (fly ash), 3: Phosphorus-containing liquid, ★4: Treatment tower, 5: Phosphorus removal agent (invention), 6: Effluent water, 7: Washing water,
8: Support plate (porous), 9: Alkaline agent, 10: Powder feeder, 11: Liquid, 12: Slurry storage tank, 1
3: Slurry inflow pump, 14: Production tank (for liquid phase), 15: Support plate (porous), 16: Sponge layer,
17: Support plate (porous), 18: Discharge pipe, 19: Circulation pipe, 20: Storage tank, 21: Air supply machine, 2
2: Washing water, 23: Washing air, 24: Stirrer.