(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉酸化スラグ粒化物または破砕物である水処理材
【請求項２】
被処理水の導入路と排水路とが連絡している容器内に請求項１に記載の水処理材の充填層を形成した水処理装置
【請求項３】
該充填層において、該水処理材は被処理水導入側に粒度の小さいものが充填され、排水側に粒度の大きいものが充填されている請求項２に記載の水処理装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水の浄化に使用される水処理材および該水処理材を用いた水処理装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水処理材としては、活性炭、ゼオライト等が使用されているが、これら水処理材は高価であり、また特にリン系あるいは窒素系の汚染物質の除去能力が不足していた。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するための手段として、電気炉酸化スラグ粒化物または破砕物である水処理材を提供するものである。
上記水処理材によって水処理材を行なう場合には、被処理水の導入路と排水路とが連絡している容器内に、該水処理材の充填層を形成した水処理装置を用いるが、該充填層において、該水処理材は被処理水導入側に粒度の小さいものを充填し、排水側に粒度の大きいものを充填することが好ましい。
【０００４】
【発明の実施の形態】
〔電気炉酸化スラグ〕
本発明に言う電気炉酸化スラグは、通常Ｃa Ｏ１０〜２６重量％、Ｓi Ｏ2 ８〜２２重量％、Ｍn Ｏ４〜７重量％、Ｍg Ｏ２〜８重量％、Ｆe Ｏ１３〜３２重量％、Ｆe2Ｏ3 ９〜４５重量％、Ａl2Ｏ3 ４〜１６重量％、Ｃr2Ｏ3 １〜４重量％程度含み、更に微量成分としてＴi Ｏ2 ０．２５〜０．７０重量％、Ｐ2 Ｏ5 ０．１５〜０．５０重量％、Ｓ０．００５〜０．０８５重量％程度含み、安定な鉱物組成を得るためのＦe を２０〜４５重量％程度含むものであり、処理した水中に混入するような粘土、有機不純物、塩分を全く含まず、不安定な遊離石灰、遊離マグネシアあるいは鉱物も殆ど含まない。
【０００５】
〔水処理材の製造〕
上記電気炉酸化スラグを粒化して本発明の水処理材を製造するには、該電気炉酸化スラグの溶融物を高速回転する羽根付きドラムに注入し、該溶融物を該羽根付きドラムによって破砕粒状化し、粒状化した該溶融物を水ミスト雰囲気中で急冷処理する方法が採られる。該羽根付きドラムは複数個配置して複数段の破砕粒状化を行なってもよい。
このようにして得られる電気炉酸化スラグの粒化物は通常５mm以下の粒径を有し、粒径２．５mm以下のものは略球状であり、比重は３．３〜３．８の範囲にあり、表面にはひび割れ等の欠陥はなく、微細な凹凸を有しまた中空構造のものからなるかまたは中空構造のものを含んでいる。更に本発明の水処理材は上記電気炉酸化スラグの凝固物を破砕することによっても製造される。この場合該破砕物は通常径４０mm以下とされる。
【０００６】
本発明の水処理材を使用して水処理を行なう場合には、被処理水の導入路と排水路とが連絡している容器内に該水処理材の充填層を形成し、該導入路から被処理水を該容器内に導入し、該充填層内に該被処理水を通過せしめて処理し、処理された水は排水路から排出する。
【０００７】
汚染物質を大量に含む被処理水の場合には、充填層を一度通過させただけでは不充分な場合もあり、排出した水を導入路へ戻して再度充填層を通過せしめるサイクルを所定回繰返してもよい。
【０００８】
該充填層においては、該水処理材の粒度を被処理水導入側に小さく、排出側に大きくして目詰まりした場合の逆洗を容易にすることが望ましい。したがって粒化物と破砕物とを併用する場合には粒化物を被処理水導入側に充填し、破砕物を排出側に充填する、本発明の水処理材に加えて更に活性炭やゼオライト等の従来から使用されている水処理材が使用されてもよい。これら水処理材も本発明の水処理材の充填層に混合されてもよいし、上側および／または下側に充填されてもよい。
【０００９】
本発明の水処理材は表面に微細な凹凸を有するので、表面積が大きくなりしたがって処理能力が大きい。また活性酸化金属を含んでいるから、リン酸系汚染物質や窒素系汚染物質に対する捕捉能力も大きく、更に有機系汚染物質や細菌に対する除去能力もある。
【００１０】
〔実施例１〕
〔水処理材粒化物の製造〕
図１に本発明の水処理材を製造する装置を示す。
即ち１５００℃前後の電気炉酸化スラグ溶融物(1) を取鍋(2) からシューター(3) に移し、該シューター(3) から高速回転する羽根付きドラム(4,5) に注入する。該製鋼スラグ溶融物(1) は該羽根付きドラム(4,5) によって細破砕されて粒状化し、該電気炉酸化スラグ溶融物の粒化物(1A)は急冷チャンバー(6) 内にスプレー装置(7) からスプレーされる水ミストによって急冷される。そしてこのようにして得られた水処理材(8) は容器(9) 内に蓄えられる。
【００１１】
該水処理材(8) は略球状であり、表面にはひび割れ等の欠陥はなく、微細な凹凸が有り、高硬度（ビッカース硬さで７５５、モース硬さで６程度）を有し耐摩耗性に優れており、真比重は３．８４、絶乾比重は３．５２、耐火度は１１００℃で、透磁性、導電性、耐酸性、耐アルカリ性等にも優れている。該水処理材(8) の粒度分布を図２に示す。
【００１２】
〔実施例２〕
〔水処理装置〕
図３に本実施例の水処理装置が示される。図に示す水処理装置(11)において、(12)はカラム状容器であり、該容器(12)の上部にはバルブ(15)とポンプ(16)が介在する被処理水の導入路(13)が連絡し、該導入路(13)の先端にはシャワー式ノズルが(14)が取付けられており、該導入路(13)には根端部が水タンク(17)中に挿入されている循環路(18)が連絡しており、該循環路(18)の中間部にはポンプ(19)とバルブ(20)とが介入されている。更に該容器(12)の下端にはバルブ(22)が介入されている排水路(21)とポンプ(24)が介入されている逆洗水路(23)が連絡し、該排水路(21)の末端は該水タンク(17)上に開口しており、該容器(12)内の上部には逆洗水排出路(25)が連絡し、該逆洗水排出路(25)の末端は逆洗水槽(26)上に開口している。更に該水タンク(17)内にはポンプ(28)が介在する再利用の場合の水路(27)の根端部が挿入されている。
【００１３】
該容器(12)内には実施例１によって製造された水処理材（粒化物）の第１層(29)および第２層(30)、水処理材（破砕物）の第３層(31)、第４層(32)および第５層(33)が形成され多孔支持板(34)によって支持されており、第１層(29)の水処理材（粒化物）の粒径は０．３〜０．６mm、第２層(30)の水処理材（粒化物）の粒径は２．５〜５．０mm、第３層(31)の水処理材（破砕物）の粒径は５〜１０mm、第４層(32)の水処理材（破砕物）の粒径は１０〜２０mm、第５層(33)の水処理材（破砕物）の粒径は２０〜４０mmに設定されている。
各層の容積比は第１層：第２層：第３層：第４層：第５層＝１６：１３：５：５：６１に設定され、全容積は２１．３Ｌ、層断面積は１６７cm2 である。
【００１４】
上記水処理装置(11)によって被処理水を処理する場合には、導入路(13)のバルブ(15)を開きポンプ(16)を作動させてノズルが(14)を介して容器(12)内に被処理水を導入する。該被処理水は該容器(12)内の第１層(29)、第２層(30)、第３層(31)、第４層(32)、第５層(33)を逐次通過し、バルブ(22)を開いて排水路(21)から水タンク(17)内に排水する。
【００１５】
水タンク(17)内の処理水を再処理する場合には、バルブ(20)を開きポンプ(19)を作動させて循環路(18)から導入路(13)を介して容器(12)内に循環させる。水タンク(17)内の処理水を再利用する場合には、給水路(27)からポンプ(28)を作動させて取水する。
【００１６】
被処理水処理後は、バルブ(22)を閉じポンプ(24)を作動させて容器(12)底部から逆洗水を送通し、各層を通過させて逆洗した上で逆洗水排出路(25)から排出し、逆洗水槽(26)内に入る。
【００１７】
〔実施例３〕
〔リン酸含有水の処理〕
実施例２の水処理装置(11)を使用してリン酸二水素カリウム１００mg／Ｌ水溶液およびリン酸二水素カリウム１０mg／Ｌ水溶液を処理した。各水溶液の流速は１．４mm／秒、水温は３２℃とし、該水溶液は導入路(13)から該水処理装置(11)内に導入し、循環路(18)を介して循環せしめてリン酸イオン濃度の減少を経時的に測定した。その結果は図４に示される。図４において白丸はリン酸二水素カリウム１００mg／Ｌ水溶液、黒丸はリン酸二水素カリウム１０mg／Ｌ水溶液を示し、スター印は本発明の水処理材に代えて砕砂および砂岩砕石を使用してリン酸二水素カリウム１００mg／Ｌ水溶液の処理を行なった比較例を示す。
【００１８】
図４によればリン酸イオンは初期濃度に殆ど関係なく急速に減少し、リン酸二水素カリウム１００mg／Ｌ水溶液でも１０時間以上の処理で完全に除去されることが分かる。これに対して比較例はリン酸イオン除去効率ははるかに低くなっていることが分かる。
【００１９】
〔実施例４〕
〔アンモニア含有水の処理〕
実施例２の水処理装置(11)を使用して塩化アンモニウム１００mg／Ｌ水溶液および塩化アンモニウム１０mg／Ｌ水溶液を処理した。処理条件は実施例３と同様に設定し、アンモニウムイオン濃度の減少を経時的に測定した。その結果は図５に示される。図５において白丸は塩化アンモニウム１００mg／Ｌ水溶液、黒丸は塩化アンモニウム１０mg／Ｌ水溶液を示し、スター印は本発明の水処理材に代えて砕砂および砂岩砕石を使用して塩化アンモニウム１００mg／Ｌ水溶液の処理を行なった比較例を示す。
【００２０】
図５によれば本発明の水処理材を使用すれば８日間の処理でアンモニウムイオンは殆ど消滅するが、砕砂および砂岩砕石を使用した場合のアンモニウムイオン除去率は極めて低いことが分かる。
【００２１】
〔実施例５〕
〔ＢＯＤ成分の除去〕
実施例２の水処理装置(11)を使用してＢＯＤ成分を含む廃水処理を行なった。廃水の流速は１．４mm／秒、水温は平均２０℃とし、該水処理装置(11)を循環せしめてＢＯＤ値の減少を経時的に測定した。その結果を図６に示す。図６において白丸は本発明の水処理材を使用した場合、スター印は砕砂および砂岩砕石を使用した比較例の場合を示す。
図６によれば本発明の水処理材を使用した場合の方が、砕砂および砂岩砕石を使用した場合よりもはるかにＢＯＤ値の低下率が大きいことが分かる。
【００２２】
〔実施例６〕
〔大腸菌の除去〕
実施例２の水処理装置(11)を使用して大腸菌を含む廃水処理を行なった。廃水の流速は１．４mm／秒、水温は平均２０℃とし、該水処理装置(11)を循環せしめて大腸菌群数の減少を経時的に測定した。その結果を図７に示す。図７において白丸は本発明の水処理材を使用した場合、スター印は砕砂および砂岩砕石を使用した比較例の場合を示す。
図７によれば本発明の水処理材を使用した場合は４日間の処理で大腸菌群数は殆ど０となるが、砕砂および砂岩砕石を使用した場合は７日間の処理でも大腸菌群数は略７０個／ml程度にしか低下しない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の水処理材は従来は埋立等にしか利用されていなかった電気炉酸化スラグを利用するから極めて安価に提供され、またリン酸イオン、アンモニウムイオン、ＢＯＤ成分、大腸菌等の汚染物質に対する除去率も極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】水処理材粒化物の製造装置の説明図
【図２】水処理材粒化物の粒度分布を示すグラフ
【図３】水処理装置の説明図
【図４】リン酸含有水処理の経時変化を示すグラフ
【図５】アンモニア含有水処理の経時変化を示すグラフ
【図６】ＢＯＤ含有廃水処理の経時変化を示すグラフ
【図７】大腸菌含有廃水処理の経時変化を示すグラフ
【符号の説明】
8       水処理材（粒化物）
11      水処理装置
12      容器
13      導入路
17      排水路
【図１】
0003810522.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003810522.tif 000005
【図５】
0003810522.tif 000006
【図６】
0003810522.tif 000007
【図７】
0003810522.tif 000008