(57)【要約】    【課題】  従来に比べて、脱リン処理の効率に優れた脱リン装置を提供すること。    【解決手段】  セメント９、１０から、カルシウムイオンを含むアルカリ分を水に供給するためのセメント槽２の、水の通過方向において下流側に、セッコウ１６、１７から、カルシウムイオンと硫酸イオンとを水に供給するためのセッコウ槽３を配置し、セッコウ槽３の水の通過方向において下流側に、ケイ砂２３、２４の作用によって、水に含まれるリン酸をカルシウムイオンと反応させてアパタイトを生成させ、結晶成長させて析出させると共に、硫酸イオンの機能によって凝集させて、ケイ砂２３、２４によって捕捉するためのケイ砂槽４を配置した脱リン装置１である。【選択図】  図１
2006015257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水からリン酸を除去するための脱リン装置であって、
セメントを含むセメント槽と、水の通過方向において前記セメント槽の下流側に配置され、セッコウを含むセッコウ槽と、水の通過方向において前記セッコウ槽の下流側に配置され、ケイ砂を含むケイ砂槽とを備えることを特徴とする、脱リン装置。
【請求項２】
前記セメント槽、セッコウ槽およびケイ砂槽は、それぞれ上面および底面に、平板状で、かつ連続気孔構造を有するセラミックフィルタが互いに平行に配置され、両セラミックフィルタ間にセメント、セッコウまたはケイ砂が充てんされる空間が設けられた箱状に形成されており、前記各槽は、水の通過方向において上流側の槽の底面側のセラミックフィルタの連続気孔を通して、水の通過方向において下流側の槽の上面側のセラミックフィルタに水が自然落下するように、順に、鉛直方向に重ねて配置されることを特徴とする、請求項１に記載の脱リン装置。
【請求項３】
前記セメント槽、セッコウ槽およびケイ砂槽は、それぞれ前記上面および底面のセラミックフィルタの間に、平板状で、かつ連続気孔構造を有する中間のセラミックフィルタが、前記上面および底面のセラミックフィルタと互いに平行に配置されており、前記上面側のセラミックフィルタと中間のセラミックフィルタとの間、および前記中間のセラミックフィルタと底面側のセラミックフィルタとの間に、それぞれ、セメント、セッコウまたはケイ砂が充てんされる空間が設けられることを特徴とする、請求項２に記載の脱リン装置。
【請求項４】
水のｐＨを調整するためのｐＨ調整槽を備えており、前記ｐＨ調整槽は、ケイ砂槽の底面側のセラミックフィルタの連続気孔を通して、水がｐＨ調整槽に自然落下するように、ケイ砂槽の下に、鉛直方向に重ねて配置されることを特徴とする、請求項２または３に記載の脱リン装置。
【請求項５】
前記セッコウ槽は、上面および底面に、平板状で、かつ連続気孔構造を有するセラミックフィルタが互いに平行に配置され、両セラミックフィルタ間にセッコウが充てんされる空間が設けられた箱状に形成され、ケイ砂槽は、上面に、平板状で、かつ連続気孔構造を有するセラミックフィルタが配置され、内部にケイ砂が充てんされる空間が設けられた箱状に形成されており、前記両槽は、水の通過方向において上流側のセッコウ槽の底面側のセラミックフィルタの連続気孔を通して、水の通過方向において下流側のケイ砂槽の上面側のセラミックフィルタに水が自然落下するように、鉛直方向に重ねて配置され、前記セメント槽は、底面が閉じられ、内部にセメントが充てんされる空間が設けられた箱状に形成され、ケイ砂槽の下に、鉛直方向に重ねて配置されると共に、前記セメント槽からセッコウ槽に水を供給するための供給手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の脱リン装置。
【請求項６】
水のｐＨを調整するためのｐＨ調整槽を備えると共に、前記ケイ砂槽は、底面に、連続気孔構造を有するセラミックフィルタが配置されており、前記ｐＨ調整槽とケイ砂槽とセメント槽とは、ケイ砂槽の底面側のセラミックフィルタの連続気孔を通して、水がｐＨ調整槽に自然落下するように、ｐＨ調整槽が、ケイ砂槽の下で、かつセメント槽の上に、鉛直方向に重ねて配置されることを特徴とする、請求項５に記載の脱リン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水等の、リン酸を含む水を脱リン処理するための脱リン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
河川、湖沼等の富栄養化を防止するために、下水等の水からリン酸を除去する脱リン処理として、水にアルカリを加えてｐＨを上昇させた状態で、リン酸をカルシウムイオンと反応させてアパタイトを生成させると共に、生成したアパタイトを析出させて除去する処理が行われる。
脱リン処理に用いる脱リン装置としては、下部に汚水供給口、上部に処理水出口を有し、内部に、ケイ酸カルシウム水和物やＡＬＣ（Autoclaved light weight concrete）等の脱リン材が収納される脱リン塔を備え、この脱リン塔内に、汚水供給口から水を供給し、脱リン材と接触させて脱リン処理した後、塔の上部に設けた処理水出口から塔外に排出させるものがある。
【０００３】
この脱リン装置において、ケイ酸カルシウム水和物等の脱リン材は、カルシウムイオンを供給するカルシウム供給源として、また、カルシウムイオン等によって水のｐＨを上昇させるｐＨ供給源として機能すると共に、ケイ酸が、リン酸とカルシウムイオンとを反応させてアパタイトを生成させて、水中に析出させる反応触媒として機能すると考えられている。しかし、この脱リン装置では、脱リン材中からカルシウムイオンが継続的に溶出してアパタイトの生成に消費されるため、脱リン材の、ｐＨ供給源およびカルシウム供給源としての機能は長続きせず、リン除去率が短期間で低下するという問題がある。
【０００４】
他の脱リン装置としては、前記脱リン塔の、水の通過方向において汚水供給口の上流側に、ｐＨ供給源として水酸化ナトリウムを供給するＮａＯＨタンクを設け、かつ脱リン塔の、水の通過方向において処理水出口の下流側に、水のｐＨを測定するｐＨセンサを設けると共に、脱リン塔に、水を循環させることで、繰り返し、脱リン材と接触させるための循環路を設けたものがある。ｐＨセンサは、ｐＨ制御装置に接続されており、ｐＨ制御装置は、ｐＨセンサの出力に基づいて、ＮａＯＨタンクから水酸化ナトリウムを断続的に供給することで、脱リン塔に供給される水のｐＨを制御するために機能する。
【０００５】
この脱リン装置においては、装置に供給する水に塩化カルシウムを継続的に、あるいは断続的に供給すると共に、ＮａＯＨタンクから水酸化ナトリウムを断続的に供給することによって、脱リン材の機能を補っているため、リン除去率が短期間で低下するのを防止することができる。しかし、この脱リン装置では、塩化カルシウムや水酸化ナトリウム等の薬品を供給し続けなければならない上、ｐＨ調整のためのｐＨセンサやｐＨ制御装置等が必要であるため、装置のイニシャルコストおよびランニングコストが高くつくという問題がある。
【０００６】
そこで、ｐＨ供給源およびカルシウム供給源として、コンクリート廃材を利用する脱リン装置が提案されている。この脱リン装置は、コンクリート廃材が収納されるコンクリート廃材収納塔を、ケイ酸カルシウム水和物やアルミン酸カルシウム水和物等の脱リン材が収納される脱リン塔と独立して設けると共に、両塔間を、水を循環させるための水の循環路で接続したものである。この脱リン装置においては、コンクリート廃材収納塔内で、水をコンクリート廃材と接触させて、コンクリート廃材からカルシウムイオンを含むアルカリ分を水中に溶出させることによって、脱リン材の機能を補いながら、水を、コンクリート廃材収納塔と脱リン塔との間で繰り返し循環させることによって、先に説明した反応機構により、水に含まれるリン酸を脱リン処理することができる。
【０００７】
したがって、この脱リン装置によれば、ｐＨ供給源およびカルシウム供給源として薬品を使用せずに脱リン材の機能を補って、リン除去率が短期間で低下するのを防止することができる。また、コンクリート中のアルカリ分の、水への溶解度は決まっているため、ｐＨセンサやｐＨ制御装置等を使用せずに、水のｐＨを簡単に制御することができる。さらに、コンクリート廃材として、建設材料として使用した後の粉砕物や、建築材料の製造工程で発生する端材等を使用することにより、資源の有効利用を図ることができる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−４７０６３号公報（特許請求の範囲、第０００２欄〜第０００３欄、第０００４欄、第０００７欄〜第０００８欄、第００１０欄〜第００１３欄、図１、図３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１に記載された、コンクリート廃材収納塔と、脱リン塔との間で水を循環させて脱リン処理を行う脱リン装置においては、ケイ酸カルシウム水和物等の脱リン材による、リン酸とカルシウムイオンとを反応させてアパタイトを生成させると共に、水中に析出させる反応触媒としての処理能力が十分でないため、水を、あらかじめ設定したリン除去率に達するまで脱リン処理するには、先に記載したように、所定量の水を、コンクリート廃材収納塔と、脱リン塔との間で繰り返し、循環させなければならない。そのため、所定量の水を処理するために要する時間が長くかかり、脱リン処理の効率が低いという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、従来に比べて脱リン処理の効率に優れた脱リン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、水からリン酸を除去するための脱リン装置であって、
セメントを含むセメント槽と、水の通過方向において前記セメント槽の下流側に配置され、セッコウを含むセッコウ槽と、水の通過方向において前記セッコウ槽の下流側に配置され、ケイ砂を含むケイ砂槽とを備えることを特徴としている。
【００１１】
このような構成によると、リン酸を含む水を、セメント槽、セッコウ槽、ケイ砂槽の順に通過させることにより、まず、セメント槽において、コンクリート廃材等のセメントから、カルシウムイオン（Ｃａ2+）を含むアルカリ分が、所定の溶解度で溶出して、水のｐＨが一定範囲に制御されると共に、カルシウムイオンが供給され、次いで、セッコウ槽において、セッコウから、カルシウムイオンと硫酸イオン（ＳＯ42-）とが溶出して水に供給される。
【００１２】
そして、ケイ砂槽において、ケイ砂の主成分であるケイ酸（ＳｉＯ2）が反応触媒として作用して、水中に含まれるリン酸と、セメントおよびセッコウから供給されるカルシウムイオンとを反応させてアパタイトを生成させると共に、水中に析出させる。すなわち、ケイ酸の表面に存在する水酸基が、セメントおよびセッコウから供給されるカルシウムイオンをトラップして、ケイ酸の表面におけるカルシウムイオンの濃度を上昇させて、水中に含まれるリン酸との反応を促進させることによって、アパタイトの生成と、結晶成長による水中への析出とを促進させる。
【００１３】
しかも、ケイ砂は、そのおよそ９０％以上がケイ酸であって、従来の、ケイ酸カルシウム水和物等の脱リン材に比べてケイ酸の濃度が高いため、上で説明した、ケイ酸による、リン酸とカルシウムイオンとを反応させてアパタイトを生成させると共に、結晶成長させて水中に析出させる反応触媒としての処理能力が高い。その上、セッコウから供給される硫酸イオンが、生成したアパタイトの表面電荷を低下させて、凝集を促進させる働きをすると共に、ケイ砂槽に充てんされるケイ砂粒子の層が、アパタイトの凝集粒子を捕捉するフィルタとしての働きをするため、リン酸を、従来に比べて効率よく、しかも速やかに、水中から除去することができる。
【００１４】
したがって、リン酸を含む水を繰り返し循環させることなく、セメント槽、セッコウ槽、ケイ砂槽の順に通過させるだけで、従来に比べてより効率よく、脱リン処理することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記セメント槽、セッコウ槽およびケイ砂槽は、それぞれ上面および底面に、平板状で、かつ連続気孔構造を有するセラミックフィルタが互いに平行に配置され、両セラミックフィルタ間にセメント、セッコウまたはケイ砂が充てんされる空間が設けられた箱状に形成されており、前記各槽は、水の通過方向において上流側の槽の底面側のセラミックフィルタの連続気孔を通して、水の通過方向において下流側の槽の上面側のセラミックフィルタに水が自然落下するように、順に、鉛直方向に重ねて配置されることを特徴としている。
【００１５】
このような構成によると、セメント槽からケイ砂槽まで水を通過させるために、ポンプ等の動力を必要としないため、脱リン装置の構造を簡略化すると共に、運転時の消費エネルギーを低減することができる。また、各槽の上面および底面に配置したセラミックフィルタによって、各槽の充てん材が下側の槽に流れ込むのを防止しながら、水を、セラミックフィルタの連続気孔構造を通すことによって、その面方向に拡散させながら、各槽の充てん材に供給することができる。そのため、水を、各槽の充てん材、すなわち、セメント槽であればセメント、セッコウ槽であればセッコウ、ケイ砂槽であればケイ砂の全体に、偏りを生じることなくほぼ均一に供給することができ、脱リン処理の効率を向上することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記セメント槽、セッコウ槽およびケイ砂槽は、それぞれ前記上面および底面のセラミックフィルタの間に、平板状で、かつ連続気孔構造を有する中間のセラミックフィルタが、前記上面および底面のセラミックフィルタと互いに平行に配置されており、前記上面側のセラミックフィルタと中間のセラミックフィルタとの間、および前記中間のセラミックフィルタと底面側のセラミックフィルタとの間に、それぞれ、セメント、セッコウまたはケイ砂が充てんされる空間が設けられることを特徴としている。
【００１７】
このような構成によると、中間のセラミックフィルタより上側の空間に充てんされる充てん材を通過した水を、この中間のセラミックフィルタの連続気孔構造を通すことによって、その面方向に拡散させながら、下側の充てん材に供給することができる。そのため、各槽内での水の偏りを防いで、脱リン処理の効率をさらに向上することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、水のｐＨを調整するためのｐＨ調整槽を備えており、前記ｐＨ調整槽は、ケイ砂槽の底面側のセラミックフィルタの連続気孔を通して、水がｐＨ調整槽に自然落下するように、ケイ砂槽の下に、鉛直方向に重ねて配置されることを特徴としている。
【００１８】
このような構成によると、脱リン処理が済んだ水のｐＨを調整した後、河川、湖沼等に放流することができる。しかも、セメント槽からｐＨ調整槽まで水が自然落下するように重ねて配置されるため、脱リン装置の構造を簡略化すると共に、運転時の消費エネルギーを低減することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記セッコウ槽は、上面および底面に、平板状で、かつ連続気孔構造を有するセラミックフィルタが互いに平行に配置され、両セラミックフィルタ間にセッコウが充てんされる空間が設けられた箱状に形成され、ケイ砂槽は、上面に、平板状で、かつ連続気孔構造を有するセラミックフィルタが配置され、内部にケイ砂が充てんされる空間が設けられた箱状に形成されており、前記両槽は、水の通過方向において上流側のセッコウ槽の底面側のセラミックフィルタの連続気孔を通して、水の通過方向において下流側のケイ砂槽の上面側のセラミックフィルタに水が自然落下するように、鉛直方向に重ねて配置され、前記セメント槽は、底面が閉じられ、内部にセメントが充てんされる空間が設けられた箱状に形成され、ケイ砂槽の下に、鉛直方向に重ねて配置されると共に、前記セメント槽からセッコウ槽に水を供給するための供給手段を備えることを特徴としている。
【００１９】
このような構成によると、水を、一旦、セメント槽に貯留して、セメントから、カルシウムイオンを含むアルカリ分を十分に溶出させてｐＨを調整した状態で、供給手段によってセッコウ槽に供給することができるため、脱リン処理の効率を向上することができる。また、上記のように水を貯留する関係と、カルシウムイオンを含むアルカリ分を十分に溶出させるために、できるだけ多量のセメントを充てんするのが好ましいことから、他の槽に比べて重量が増加する傾向にあるセメント槽を、脱リン装置の最下部に配置しているため、脱リン装置の重心を下げることで、転倒等を生じにくくして安全性を向上することもできる。しかも、セッコウ槽とケイ砂槽とは、水が自然落下するように重ねて配置されるため、その分だけ、脱リン装置の構造を簡略化すると共に、運転時の消費エネルギーを低減することもできる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、水のｐＨを調整するためのｐＨ調整槽を備えると共に、前記ケイ砂槽は、底面に、連続気孔構造を有するセラミックフィルタが配置されており、前記ｐＨ調整槽とケイ砂槽とセメント槽とは、ケイ砂槽の底面側のセラミックフィルタの連続気孔を通して、水がｐＨ調整槽に自然落下するように、ｐＨ調整槽が、ケイ砂槽の下で、かつセメント槽の上に、鉛直方向に重ねて配置されることを特徴としている。
【００２１】
このような構成によると、脱リン処理が済んだ水のｐＨを調整した後、河川、湖沼等に放流することができる。しかも、セッコウ槽からｐＨ調整槽までは、水が自然落下するように重ねて配置されるため、その分だけ、脱リン装置の構造を簡略化すると共に、運転時の消費エネルギーを低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べたように、請求項１に記載の発明によれば、リン酸を含む水を繰り返し循環させることなく、セメント槽、セッコウ槽、ケイ砂槽の順に通過させるだけで、従来に比べてより効率よく、脱リン処理することができる。
請求項２に記載の発明によれば、セメント槽からケイ砂槽まで水が自然落下するように重ねて配置されるため、脱リン装置の構造を簡略化すると共に、運転時の消費エネルギーを低減することができる。また、水を、各槽の上面および底面に配置したセラミックフィルタの連続気孔を通過させることで、その面方向に拡散させて、各槽の充てん材の全体に、偏りを生じることなくほぼ均一に供給することができるため、脱リン処理の効率を向上することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、各槽内を通過する途中の水を、中間のセラミックフィルタの連続気孔を通過させることで、その面方向に拡散させることができるため、各槽内での水の偏りを防いで、脱リン処理の効率をさらに向上することができる。
請求項４に記載の発明によれば、脱リン処理が済んだ水のｐＨを調整した後、河川、湖沼等に放流することができる上、セメント槽からｐＨ調整槽まで水が自然落下するように重ねて配置されるため、脱リン装置の構造を簡略化すると共に、運転時の消費エネルギーを低減することができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、水を、一旦、セメント槽に貯留して、セメントから、カルシウムイオンを含むアルカリ分を十分に溶出させてｐＨを調整した状態で、セッコウ槽に供給することができるため、脱リン処理の効率を向上することができる。また、他の槽に比べて重量が増加する傾向にあるセメント槽を、脱リン装置の最下部に配置しているため、脱リン装置の重心を下げて安全性を向上することもできる。しかも、セッコウ槽とケイ砂槽とは、水が自然落下するように重ねて配置されるため、その分だけ、脱リン装置の構造を簡略化すると共に、運転時の消費エネルギーを低減することもできる。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、脱リン処理が済んだ水のｐＨを調整した後、河川、湖沼等に放流することができる上、セッコウ槽からｐＨ調整槽まで水が自然落下するように重ねて配置されるため、その分だけ、脱リン装置の構造を簡略化すると共に、運転時の消費エネルギーを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の脱リン装置の一実施形態を示す断面図である。
図１において、この脱リン装置１は、水の通過方向において上流側から下流側に順に、セメント槽２と、セッコウ槽３と、ケイ砂槽４と、ｐＨ調整槽５とを備えている。
上記各槽のうち、セメント槽２は、その上面、中間および底面に、平板状で、かつ連続気孔構造を有するセラミックフィルタ６、７、８が互いに平行に配置され、セラミックフィルタ６、７間、およびセラミックフィルタ７、８間にセメント９、１０が充てんされる空間１１、１２が設けられた箱状に形成されている。
【００２７】
セッコウ槽３は、その上面、中間および底面に、平板状で、かつ連続気孔構造を有するセラミックフィルタ１３、１４、１５が互いに平行に配置され、セラミックフィルタ１３、１４間、およびセラミックフィルタ１４、１５間にセッコウ１６、１７が充てんされる空間１８、１９が設けられた箱状に形成されている。
ケイ砂槽４は、その上面、中間および底面に、平板状で、かつ連続気孔構造を有するセラミックフィルタ２０、２１、２２が互いに平行に配置され、セラミックフィルタ２０、２１間、およびセラミックフィルタ２１、２２間にケイ砂２３、２４が充てんされる空間２５、２６が設けられた箱状に形成されている。
【００２８】
ｐＨ調整槽５は、上面が、そのほぼ全面に亘って開口２７によって開放されていると共に、底面２８が閉じられた箱状に形成されている。
そして、上記各槽２〜５は、水の通過方向において上流側の槽２〜４の底面側のセラミックフィルタ８、１５、２２の連続気孔と、水の通過方向において下流側の槽３〜５の上面側のセラミックフィルタ６、１３、２０の連続気孔および開口２７とを通して、下流側の槽３〜５内に水が自然落下するように、順に、鉛直方向に重ねて配置されている。
【００２９】
すなわち、セメント槽２とセッコウ槽３とは、セメント槽２に充てんされているセメント９、１０を通過して、カルシウムイオン等のアルカリ分が供給されることでｐＨが１１以上の一定範囲に制御された水が、セラミックフィルタ８の連続気孔を通して、セメント槽２からセッコウ槽３に自然落下し、セラミックフィルタ１３の連続気孔を通してセッコウ槽３内に供給されるように、鉛直方向に重ねて配置されている。
【００３０】
また、セッコウ槽３とケイ砂槽４とは、セッコウ槽３に充てんされているセッコウ１６、１７を通過して、カルシウムイオンと硫酸イオンとが供給された水が、セラミックフィルタ１５の連続気孔を通して、セッコウ槽３からケイ砂槽４に自然落下し、セラミックフィルタ２０の連続気孔を通してケイ砂槽４内に供給されるように、鉛直方向に重ねて配置されている。
【００３１】
さらに、ケイ砂槽４とｐＨ調整槽５とは、ケイ砂槽４に充てんされているケイ砂２３、２４を通過して、カルシウムイオンとリン酸との反応によってアパタイトが生成され、結晶成長して析出すると共に、硫酸イオンによって凝集されて、ケイ砂２３、２４の層によって捕捉されて脱リン処理された水が、セラミックフィルタ２２の連続気孔を通して、ケイ砂槽４からｐＨ調整槽５に自然落下し、開口２７を通してｐＨ調整槽５内に供給されるように、鉛直方向に重ねて配置されている。
【００３２】
そして、この構成によれば、セメント槽２からｐＨ調整槽５まで水を通過させるために、ポンプ等の動力を必要としないため、脱リン装置１の構造を簡略化すると共に、運転時の消費エネルギーを低減することができる。すなわち、次に述べる給水管２９に接続される給水装置を作動させて、リン酸を含む水を、セメント槽２の上面のセラミックフィルタ６に散布するだけで、この散布した水を、自然落下させながら各槽２〜５を通過させて脱リン処理し、ｐＨを調整して河川や湖沼等に放流することができる。各槽２〜５を、図のように鉛直方向に重ねて配置するためには、図示していないが、例えば、各槽２〜５を図の順に着脱自在に保持する保持部を有するラック等を使用すればよい。
【００３３】
セメント槽２の鉛直方向上方には、その上面のセラミックフィルタ６に臨ませて、セメント槽２に、リン酸を含む水を供給するための給水管２９が配置されている。給水管２９は、一端部が図示しない給水装置からの配管３０に接続されていると共に、側面に多数の注水口３１を備えている。給水管２９の他端部は閉じられている。
給水装置を作動させると、水は、配管３０を通して給水管２９に供給され、注水口３１と、セラミックフィルタ６の連続気孔とを通して、セメント槽２に充てんされているセメント９に供給される。その際、水は、多数の注水口３１を通してセラミックフィルタ６の全体に散布され、このセラミックフィルタ６の連続気孔を通して、その面方向に拡散されて、セメント９に対して偏りを生じることなくほぼ均一に供給されるため、セメント９から、高濃度のカルシウムイオンを含むアルカリ分を長期間に亘って溶出させて、脱リン処理の効率を向上することができる。
【００３４】
セメント９、１０としては、水と接触した際に、カルシウムイオンを含むアルカリ分を溶出することができる、種々のセメント材からなる、粒状、塊状等の種々の形状を有するものが、いずれも使用可能であり、特に、建設材料として使用した後の粉砕物や、建築材料の製造工程で発生する端材等の、コンクリート、モルタルまたはセメントからなる廃材を用いるのが、資源の有効利用を図るために好ましい。また、セメント９、１０としては、水との接触面積を増やして、カルシウムイオンを含むアルカリ分の供給効率を向上するため、粒径が小さく、比表面積が大きい粒状のものを用いるのが好ましく、その平均粒径は０．５〜１０ｍｍであるのが好ましい。
【００３５】
また、粒状のセメント９、１０を使用する場合には、空間１１に充てんされるセメント９が空間１２に流れ込むのを防止すると共に、空間１２に充てんされるセメント１０が次のセッコウ槽３に流れ込むのを防止するため、セメント槽２の中間のセラミックフィルタ７、および底面側のセラミックフィルタ８として、連続気孔の開口径が、セメント９、１０の粒径よりも小さいものを用いるのが好ましい。
【００３６】
これにより、セメント９、１０として、できるだけ粒径が小さく、比表面積が大きいものを用いることができると共に、水を、中間のセラミックフィルタ７の連続気孔を通すことによって、その面方向に拡散させながら、セメント１０の全体に、偏りを生じることなくほぼ均一に供給することができるため、セメント９、１０から、高濃度のカルシウムイオンを含むアルカリ分を長期間に亘って溶出させて、脱リン処理の効率を向上することができる。また、水を、底面側のセラミックフィルタ８の連続気孔と、セッコウ槽３の、上面側のセラミックフィルタ１３の連続気孔とを通すことによって、それぞれの面方向に拡散させながら、セッコウ１６の全体に、偏りを生じることなくほぼ均一に供給することができるため、セッコウ１６から、高濃度のカルシウムイオンと硫酸イオンとを長期間に亘って溶出させて、脱リン処理の効率を向上することができる。
【００３７】
セッコウ１６、１７としては、天然もしくは人工的に製造される結晶セッコウ、無水セッコウ、あるいは、焼セッコウ（半水セッコウ）に水を加えて硬化させた硬化物（組成は結晶セッコウと同じ）等の、水と接触した際に、カルシウムイオンと硫酸イオンとを溶出することができる、種々のセッコウからなる、粒状、塊状等の種々の形状を有するものが、いずれも使用可能であり、特に、種々の工業分野において型取り等に使用した半水セッコウの硬化物の廃材を用いるのが、資源の有効利用を図るために好ましい。
【００３８】
また、セッコウ１６、１７としては、水との接触面積を増やして、カルシウムイオンを含むアルカリ分の供給効率を向上するため、粒径が小さく、比表面積が大きい粒状のものを用いるのが好ましく、その平均粒径は０．５〜１０ｍｍであるのが好ましい。
また、粒状のセッコウ１６、１７を使用する場合には、空間１８に充てんされるセッコウ１６が空間１９に流れ込むのを防止すると共に、空間１９に充てんされるセッコウ１７が次のケイ砂槽４に流れ込むのを防止するため、セッコウ槽３の中間のセラミックフィルタ１４、および底面側のセラミックフィルタ１５として、連続気孔の開口径が、セッコウ１６、１７の粒径よりも小さいものを用いるのが好ましい。
【００３９】
これにより、セッコウ１６、１７として、できるだけ粒径が小さく、比表面積が大きいものを用いることができると共に、水を、中間のセラミックフィルタ１４の連続気孔を通すことによって、その面方向に拡散させながら、セッコウ１７の全体に、偏りを生じることなくほぼ均一に供給することができるため、セッコウ１６、１７から、高濃度のカルシウムイオンと硫酸イオンとを長期間に亘って溶出させて、脱リン処理の効率を向上することができる。また、水を、底面側のセラミックフィルタ１５の連続気孔と、ケイ砂槽４の、上面側のセラミックフィルタ２０の連続気孔とを通すことによって、それぞれの面方向に拡散させながら、ケイ砂２３の全体に、偏りを生じることなくほぼ均一に供給することができるため、水を、より多くのケイ砂２３と接触させて、先に説明した反応機構による脱リン処理の効率を向上することができる。
【００４０】
ケイ砂２３、２４としては、ガラス原料などとして供給される、種々の粒径を有する粒状のケイ砂が、いずれも使用可能である。ケイ砂は、先に説明したように、主成分であるケイ酸の表面に存在する水酸基の作用によって、セメント９、１０、およびセッコウ１６、１７から供給されるカルシウムイオンをトラップして、リン酸と反応させてアパタイトを生成させる機能を有するものであり、この機能をできるだけ効率的に発現させることを考慮すると、ケイ砂としては、粒径が小さく、比表面積が大きいものを用いるのが好ましい。ただし、ケイ砂２３、２４の層には、硫酸イオンの作用によって凝集したアパタイトの凝集粒子を捕捉するフィルタとしての機能もあり、ケイ砂の粒径が小さすぎて、フィルタとしての目が細かすぎると、捕捉したアパタイトの凝集粒子によって、ケイ砂粒子の層が短期間で目詰まりを生じるおそれがある。そのため、ケイ砂２３、２４としては、平均粒径が０．２〜２ｍｍであるものを用いるのが好ましい。
【００４１】
また、水の通過方向において上流側の、カルシウムイオンおよびリン酸の濃度が高い水が供給され、そのため粒径の大きいアパタイトの凝集粒子が多量に析出する可能性の高いケイ砂２３の粒径を、目詰まりを防止するために、大きめに設定し、下流側のケイ砂２４の粒径を、より細かなアパタイトの凝集粒子をより確実に捕捉できるようにするために、小さく設定することもできる。この場合、ケイ砂２３の粒径は０．５〜２ｍｍ、ケイ砂２４の粒径は０．２〜１ｍｍであるのが好ましい。
【００４２】
また、ケイ砂２３の層内、およびケイ砂２４の層内で、それぞれ、ケイ砂の粒径を、層の上方ほど、目詰まりを防止するために大きめに設定し、下方ほど、より細かなアパタイトの凝集粒子をより確実に捕捉できるようにするために、小さく設定することもできる。
空間２５に充てんされるケイ砂２３が空間２６に流れ込むのを防止すると共に、空間２６に充てんされるケイ砂２４が次のｐＨ調整槽５に流れ込むのを防止するため、ケイ砂槽４の中間のセラミックフィルタ２１、および底面側のセラミックフィルタ２２としては、連続気孔の開口径が、ケイ砂２３、２４の粒径よりも小さいものを用いるのが好ましい。
【００４３】
ケイ砂２３を通過した水は、中間のセラミックフィルタ２１の連続気孔を通すことによって、その面方向に拡散されながら、ケイ砂２４の全体に、偏りを生じることなくほぼ均一に供給される。そのため、水を、より多くのケイ砂２４と接触させて、先に説明した反応機構による脱リン処理の効率を向上することができる。
ｐＨ調整槽５は、先に説明したように、底面２８が閉じられていると共に、一側部に、槽内の水３２を槽外に溢れ出させるための溢出口３３が設けられた箱状に形成されている。ｐＨ調整槽５の底面２８には、槽内の水３２に、炭酸ガスや酸素ガス等の中和ガスを吹き込むためのガス供給管３４が配置されている。ガス供給管３４は、一端部が図示しないガスの供給手段（ガスボンベ、ポンプ等）からの配管３５に接続されていると共に、側面に多数の給気口３６を備えている。ガス供給管３４の他端部は閉じられている。供給手段から供給される中和ガスは、配管３５を通してガス供給管３４に供給され、給気口３６を通して水３２に吹き込まれる。そして、この中和ガスの吹き込みによって、水３２が、排水基準に準拠したｐＨの範囲に中和される。そのため、脱リン装置１によって脱リン処理が済んだ水は、溢出口３３を通して槽外に溢れ出させて、そのまま直接に、あるいは一旦、貯水槽に貯留した後、河川、湖沼等に放流することができる。また、処理した水を中水として、水洗トイレの水洗水等に再利用することもできる。
【００４４】
図２は、本発明の脱リン装置１の、他の例を示す断面図である。
この例の脱リン装置１の、図１のものとの相違点は、セメント槽２を、底面３７が閉じられ、内部にセメント３８が充てんされる空間３９が設けられた箱状に形成して、槽内で水４０を貯留できるようにした点と、このセメント槽２を、水が自然落下するように鉛直方向に重ねて配置したセッコウ槽３、ケイ砂槽４およびｐＨ調整槽５の下の最下層に配置し、このセメント槽２から最上層のセッコウ槽３に水を供給するための供給手段４１を設けた点にある。リン酸を含む水は、図示しない給水装置から、配管４６を通してセメント槽２に供給される。セッコウ槽３、ケイ砂槽４およびｐＨ調整槽５は先の例と同様に構成されるので、同一個所に同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
供給手段４１は、セッコウ槽３の鉛直方向上方に、その上面のセラミックフィルタ１３に臨ませて配置した給水管４３と、セメント槽２の底面３７の近傍から給水管４３に到る配管４４と、配管４４の途中に配置したポンプ４５とを備えている。また、給水管４３は、一端部が配管４４に接続されていると共に、側面に多数の注水口４６を備えている。給水管４３の他端部は閉じられている。
【００４６】
ポンプ４５を作動させると、水は、配管４４を通して給水管４３に供給され、注水口４６と、セラミックフィルタ１３の連続気孔とを通して、セッコウ槽３に充てんされているセッコウ１６に供給される。その際、水は、多数の注水口４６を通してセラミックフィルタ１３の全体に散布され、このセラミックフィルタ１３の連続気孔を通して、その面方向に拡散されて、セッコウ１６に対して偏りを生じることなくほぼ均一に供給されるため、セッコウ１６から、高濃度のカルシウムイオンと硫酸イオンとを長期間に亘って溶出させて、脱リン処理の効率を向上することができる。
【００４７】
上記の脱リン装置１によれば、配管４２を通してセメント槽２に供給された水４０を、一旦、セメント槽２に貯留して、セメント３８から、カルシウムイオンを含むアルカリ分を十分に溶出させてｐＨを調整した状態で、供給手段４１によってセッコウ槽３に供給することができるため、脱リン処理の効率を向上することができる。また、他の槽に比べて重量が増加する傾向にあるセメント槽２を、脱リン装置１の最下部に配置しているため、脱リン装置１の重心を下げて、安全性を向上することもできる。しかも、ｐＨ調整槽５において、脱リン処理が済んだ水３２のｐＨを調整した後、河川、湖沼等に放流することができる上、セッコウ槽３からｐＨ調整槽５までは、水が自然落下するように重ねて配置されているため、その分だけ、脱リン装置１の構造を簡略化すると共に、運転時の消費エネルギーを低減することができる。
【実施例】
【００４８】
実施例１
図１に示す脱リン装置１の、セメント槽２の空間１１、１２に、それぞれ、セメント系廃材の粉砕物（平均粒径２ｍｍ）を３ｋｇずつ、充てんした。また、セッコウ槽３の空間１８、１９には、それぞれ焼きセッコウの硬化物の粉砕物（平均粒径７ｍｍ）を２．５ｋｇずつ、充てんした。さらに、ケイ砂槽４の空間２５には、平均粒径２ｍｍのケイ砂１０ｋｇを充てんし、空間２６には、平均粒径０．５ｍｍのケイ砂１０ｋｇを充てんした。そして、ガス供給管３４を用いて、ｐＨ調整槽５内の水３２に炭酸ガスを吹き込みながら、給水管２９から、リン酸濃度が１５．４ｐｐｍである水を、毎分１４．０リットルの供給速度で、セメント槽２の上面側のセラミックフィルタ６上に散布して脱リン処理を連続的に行ったところ、水のリン酸濃度を１．４ｐｐｍまで低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の脱リン装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の脱リン装置の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  脱リン装置
２  セメント槽
３  セッコウ槽
４  ケイ砂槽
５  ｐＨ調整槽
６、７、８、１３、１４、１５、２０、２１、２２  セラミックフィルタ
９、１０、３８  セメント
１１、１２、１８、１９、２５、２６、３９  空間
１６、１７  セッコウ
２３、２４  ケイ砂
４１  供給手段
【図１】
2006015257.tif 000003
【図２】
2006015257.tif 000004