CN101830536B

CN101830536B - 排水的吸附装置

Info

Publication number: CN101830536B
Application number: CN2010100029938A
Authority: CN
Inventors: 堤正彦; 茂庭忍; 山本胜也; 足利伸行; 海老原聪美; 仕入英武; 纳田和彦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2030-01-15
Also published as: JP5117433B2; CN101830536A; SG165225A1; US20100230332A1; KR101254628B1; JP2010214233A; KR20100103346A

Abstract

本发明涉及一种排水的吸附装置，其包括：反应槽(2)，使排水中的磷与吸附剂吸附；排水供给装置(P1、L1、21)，将含有磷的排水供给至反应槽；吸附剂投入装置(10、11、12、24)，将吸附剂投入至反应槽内；处理水排出装置(P2、L2、22)，将在吸附剂上吸附了磷后的处理水从反应槽排出；吸附剂排出装置(P3、L3、23)，将吸附了磷的吸附剂从反应槽排出；以及吸附剂流出防止装置(P4、L4、8、9)，用于在吸附剂上吸附磷的期间，防止吸附剂从反应槽内流出。

Description

排水的吸附装置

本申请以日本国专利申请第2009-060935(2009年3月13日申请)作为主张优先权的基础，它们的所有内容以参考的形式并入本申请中。

技术领域

本发明涉及一种排水的吸附装置，其通过吸附剂吸附排水中的磷、硼、氟、油分等资源。

背景技术

以前，排水中的磷等资源采用水滑石、硫酸铝以及PAC(聚合氯化铝)等凝集剂或活性碳等吸附剂进行吸附处理。作为在它们之中，以水滑石为吸附剂、以磷为被吸附物质的现有技术，例如有特开2003-299948号公报(专利文献1)、特开2007-106620号公报(专利文献2)以及特开2005-60164号公报(专利文献3)。对于专利文献1～3的现有技术，下面使用图1～图3进行说明。

专利文献1的吸附剂103如图1所示，是外表面具有水滑石31、中间具有作为粘结剂的聚乳酸32、芯剂为沸石粒子33，且它们从内部依次结合在一起的物质。在以前的装置100中，如图2所示，排水经由水配管线L1而导入至反应槽102的底部，成为上升流而与反应槽102内的吸附剂103接触，然后从具有阀104的上部排出管线L2排出。吸附剂103受到反应槽102内的比排水导入部稍靠上方设置的支持体106所支持。装置100连接着回收管线L3，用于从反应槽102回收吸附剂103。

在该以前的装置100中，在表面具有水滑石31的吸附剂103通过与供给的排水接触，吸附排水中含有的磷酸离子34。磷酸离子34吸附在水滑石31表面所得到的物质如图3所示，成为吸附完毕的吸附剂103A，打开回收管线L3的阀105便从反应槽102中取出。

然而，上述的现有技术存在下面(1)～(3)的问题。

(1)作为资源的磷酸离子的含量少，这样的磷酸离子的纯度低。

专利文献1的吸附剂103由于大量含有除水滑石31以外的粘结剂32和芯剂33等其它成分，所以吸附完毕的吸附剂103中的磷酸离子浓度较低，磷酸离子的纯度下降。如果纯度下降，则在使用回收的磷酸例如制造肥料的情况下，存在的问题是生产成本提高。

(2)在环境中的影响增大

专利文献1的吸附剂103由于大量含有粘结剂32和芯剂33的成分，所以在将其用作肥料的情况下，少量使用即使不会对土壤产生不良影响，但在大量使用的情况下，有可能在土壤中大量蓄积而对土壤产生不良影响。也就是说，由于吸附剂的构成芯剂的沸石是一种砂之类的物质，所以土壤有可能不是变为含磷酸的土壤，而是变为大量含砂的土壤，这反而使人担心对植物或食品的栽培环境产生不良影响。

(3)吸附剂的水滑石从反应槽中流出

假定作为吸附剂，不含有粘结剂32和芯剂33等，而仅以单质的形态使用水滑石31，则在这种情况下，水滑石31是尺寸非常小的微粒，或者如专利文献2所记载的那样，粒径为0.1～1μm，或者如专利文献3所记载的那样，粒径为1～20μm。因此所存在的问题是：根据排水流量的不同，水滑石31的粒子从反应槽102内通过水配管线L2而流出到处理水中，从而作为吸附剂的水滑石31从反应槽102内消失而使吸附反应变得不能进行。另外，还同时存在的问题是：即使是吸附完毕的吸附剂，也变得不能进行回收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效防止吸附剂从反应槽流出的排水的吸附装置。本发明的另一个目的在于提供一种能够提高反应槽内资源的纯度的排水的吸附装置。

本发明人就反应槽内的吸附剂的行为进行了潜心的研究，结果获得了如下的见解：作为吸附剂，如果在水滑石31中没有附载粘结剂32和芯剂32等载体，则在回收吸附完毕的吸附剂的情况下，上述的课题(1)和(2)均可以得到解决。再者，水滑石由于如上述那样为微粒子，容易与处理水一起从反应槽流出，难以维持初期的处理能力，但对反应槽内的水流、特别是具有流化床吸附剂层的反应槽内的水的流动进行了潜心的研究，结果作为有效防止吸附剂流出的对策，验证了在反应槽内设置的几种吸附剂流出防止机构。其结果是，获得了如下的见解：设置吸附剂流出防止机构在解决上述的课题(3)方面是非常有效的。本发明是以这些见解为基础而完成的，并具有以下的特征。

本发明涉及一种排水的吸附装置，其特征在于，该排水的吸附装置包括：反应槽，使排水中的资源与吸附剂吸附；排水供给装置，将含有所述资源的排水供给至所述反应槽；吸附剂投入装置，将所述吸附剂投入至所述反应槽内；处理水排出装置，将在所述吸附剂上吸附了所述资源后的处理水从所述反应槽排出；吸附剂排出装置，将吸附了所述资源的吸附剂从所述反应槽排出；以及吸附剂流出防止装置，用于在所述吸附剂上吸附所述排水中的资源的期间，防止所述吸附剂从所述反应槽内流出。

附图说明

图1是以前的吸附剂的示意剖视图。

图2是示意表示以前的装置的结构框图。

图3是示意表示吸附了回收物质时的以前的吸附剂的剖视图。

图4是表示本发明的实施方式的排水的吸附装置的结构框图。

图5是表示本发明的其它实施方式的排水的吸附装置的结构框图。

图6是表示本发明的其它实施方式的排水的吸附装置的结构框图。

图7是表示本发明的其它实施方式的排水的吸附装置的结构框图。

图8是表示本发明的其它实施方式的排水的吸附装置的结构框图。

具体实施方式

本发明的排水的吸附装置包括：反应槽，使排水中的资源与吸附剂吸附；排水供给装置，将含有所述资源的排水供给至所述反应槽；吸附剂投入装置，将所述吸附剂投入至所述反应槽内；处理水排出装置，将在所述吸附剂上吸附了所述资源后的处理水从所述反应槽排出；吸附剂排出装置，将吸附了所述资源的吸附剂从所述反应槽排出；以及吸附剂流出防止装置，用于在所述吸附剂上吸附所述排水中的资源的期间，防止所述吸附剂从所述反应槽内流出。

上述的吸附剂流出防止装置具有使与排水供给或处理水排水相伴的反应槽内水的流动状态发生变化的反应槽内流动状态变化装置。

作为这样的反应槽内流动状态变化装置，优选具有循环管线和循环泵，以使排水向与反应槽内流动的水流方向不同的方向循环；另外，还优选具有挡板，其配置在反应槽内堆积着吸附剂的吸附剂层与处理水排出装置之间，以限制欲伴随着反应槽内流动的水流而流出的吸附剂的移动；另外，还优选具有过滤膜，其配置在反应槽内堆积着吸附剂的吸附剂层与处理水排出机构之间，以限制欲伴随着反应槽内流动的水流而流出的吸附剂的移动。

再者，还优选具有用于清洗设置于反应槽内的过滤膜的清洗装置。当长期连续运转时，过滤膜产生堵塞而使通水性能降低，所以有必要使用清洗装置定期清洗过滤膜而使通水性能得以恢复。作为这样的过滤膜的清洗装置，可以在过滤膜的逆洗处理中利用上述的循环管线。

此外，排水含有磷酸离子、硼离子、氟离子、油分等成分，优选含有磷酸离子作为资源，吸附剂为水滑石、二氧化硅、氧化铝或活性碳，优选为非混合的水滑石的微粒。这是因为非混合的水滑石粒子能够极好地吸附磷酸离子。在此，所谓非混合的水滑石粒子，意味着不含粘结剂或芯剂。这样的非混合的水滑石粒子是比重超过1的、平均粒径为0.1～20μm左右的微粒。

反应槽虽然也可以使用固定床型、流化床型、膨胀床型之中的任一种反应器形态，但本发明特别优选将反应槽的反应器形态设定为流化床型。

再者，本发明在反应槽为流化床型的情况下，优选将上升流(图4～图6的水流25)和下降流(图4～图6的水流26)的流量比设定为1∶0.1～1∶1的范围。这是因为当该流量比低于1∶0.1时，不能有效地改变上升流的流动，从而使吸附剂的流出增加。另一方面，还因为当流量比超过1∶1时，则不能发挥出作为流化床的本来的功能，从而使吸附剂的吸附效率下降。

下面参照附图，就本发明的各种优选的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

下面参照图4，就本发明第1实施方式的排水的处理装置进行说明。

本实施方式的排水的吸附装置1具有反应槽2，该反应槽2分别连接着排水供给管线L1、处理水排出管线L2、吸附剂排出管线L3以及循环管线L4，而且在其内部形成有吸附剂3的流化床。

支持体6设置在反应槽2的下部。吸附剂3的层受到该支持体6的支持。在反应槽2的底部与支持体6之间形成有底部区域2b。

具有泵P1的排水供给管线L1与反应槽的底部区域2b连接，从而由剩余污泥的处理工序排出的污泥的脱吸液(含磷酸离子)作为处理对象排水可以从排水供给源21导入至反应槽2内。另外，具有泵P2和开闭阀4的处理水排出管线L2与反应槽的上部2a连接，从而处理水可以从反应槽2向处理水排出部22排出。处理水排出部22与下一个工序相连接。另外，具有泵P3和开闭阀5的吸附剂排出管线L3与反应槽下部附近的吸附剂层连接，从而吸附剂3可以从反应槽2向吸附剂排出部23排出。再者，从反应槽下部附近到中段连接着具有泵P4的循环管线L4，从而经由循环管线L4将反应槽2的下部附近的排水输送并注入至反应槽2的中段，由此便可以在反应槽2的内部形成含有下降流26的循环流。此外，吸附剂3的从流化床到处理水排出管线L2的连通开口之间的距离被设定为充分离开的距离，以便使吸附剂3难以流出。吸附剂3的从流化床的上部至处理水排出管线L2的上部排出口的间隔距离例如可以大约设定为1.5～5m。

在本实施方式中，将预定粒径(平均粒径为0.1～20μm)的非混合的水滑石粒子用作吸附剂3。非混合的水滑石粒子不含粘结剂或芯剂。在反应槽的下部2b上安装有具有比水滑石粒子的粒径更小的孔部的支持体6，在该支持体6上堆积着水滑石粒子3。排水通过支持体6上形成的大量的孔部从反应槽下部2b成为上升流而进行通水，由此形成水滑石粒子3的流化床。

下面就本实施方式的作用进行说明。

在排水和吸附剂3的接触吸附时，将吸附剂排出阀5置于“OFF”的位置，将处理水排出阀4置于“ON”的位置，排水经由供给管线L1供给至反应槽2的底部区域2b。然后，依次经由支持体6、水滑石粒子3的层而沿水流25的方向向上方流动，进而经由具有处理水排出阀4的管线L2而使处理水排出。

在进行该作用时，通过驱动循环泵P4，使反应槽2底部附近的水经由循环管线L4向反应槽2的中央部循环供给。向该中央部供给的水成为下降流26而在反应槽2的内部下降。借助于该下降流26，可以抑制水滑石粒子3向上升流25的方向移动，从而将水滑石粒子3保持在循环管线L4以及反应槽2内从下部至中央部的区域。由此，可以防止水滑石粒子3从反应槽2的流出。

另外，排水中的磷酸离子与水滑石粒子3接触，从而吸附在该粒子3的表面。通过将吸附剂排出阀5置于“ON”的位置，吸附完毕的水滑石粒子3A便经由管线L3而在吸附剂排出部23进行回收。

下面就本实施方式的效果进行说明。

在本实施方式的装置1中，即使在反应槽2的内部不设置挡板和膜等其它吸附剂流出防止装置，也因为可以在反应槽2的外部设置具有泵P4的循环管线L4，因而作为粉体状吸附剂的水滑石粒子3向反应槽2内的投入或追加投入可以从上方的吸附剂投入装置24向反应槽2内投入，从而使运转实现简易化。

另外，反应槽2内的结构变得简单，从而也可能使该槽2内的清洗变得容易。

再者，通过控制循环泵P4的喷出，可以根据水滑石粒子3的粒径和填充量或排水流量的不同，防止水滑石粒子3的流出。也就是说，在水滑石粒子3较小的情况下，或者在填充量较小的情况下，或者在排水流量较大的情况下，水滑石粒子3变得容易流出。在本实施方式中，虽然使水滑石粒子3从流化床到处理水排出管线L2的连通开口之间的距离离开充分高的距离(例如为1.5～5m)，但尽管如此，在上升流25较强时，水滑石粒子3有时也流出。因此，在这样的情况下，通过增加循环泵P4的流量，可以有效防止水滑石粒子3的流出。

使用图4所示的装置1，作为排水以由剩余污泥的处理工序排出的污泥的脱吸液(含磷酸离子)为处理对象，作为吸附剂使用平均粒径为1μm的水滑石粒子，以吸附排水中的磷酸离子。另外，将上升流和下降流的流量比设定为1∶0.5而进行运转。其结果是，可以大幅度降低吸附剂从反应槽2的流出。

另外，作为本实施方式的变形例，图5所示的排水的处理装置1B在反应槽2的上方具有吸附剂供给源10、泵11以及吸附剂投入管线12。当驱动泵11时，料浆状的吸附剂3由吸附剂供给源10通过管线12而投入到反应槽2内。作为此时的效果，即使吸附完毕的水滑石粒子3排出而使反应槽2内的填充量降低，也可以通过追加投入而不使接触反应的效率降低地进行运转。

(第2实施方式)

下面参照图6，就本发明的第2实施方式进行说明。此外，本实施方式与上述实施方式共同的重复部分，其说明在此省略。

在本实施方式的装置1C中，在从吸附剂3的流化床至处理水排出管线L2的上部排出口之间的空间内设置有挡板8。挡板8具有至少1个用于通水的开口部8a，可以限制从吸附剂流化床流来的上升流25的一部分。循环管线L4开口于该挡板开口部8a正上方的位置上，将来自于上游侧的槽底部附近的排水朝向开口部8a向下注入，使之形成下降流26。

根据本实施方式的装置1C，在由具有循环泵P4的循环管线L4和具有开口部8a的挡板8组合形成的下降流26的作用下，即使当水滑石粒子3的一部分即粒径较小的粒子从流化床向上方流出时，也可以由挡板8进行阻断，从而可以进一步抑制该粒子3的流出。

另外，具有阀5的吸附剂排出管线L3的设置场所并不仅限于吸附剂3的层的下部，也可以配置在吸附剂3的层的上部。作为它的效果，由于可以一边使吸附完毕的水滑石粒子向上方流动一边进行回收，因而具有可以提高回收效率的优点。

(第3实施方式)

下面参照图7，就本发明的第3实施方式进行说明。此外，本实施方式与上述实施方式共同的重复部分，其说明在此省略。

在本实施方式的装置1D中，将具有平均孔径为0.1μm的通水孔的过滤膜9设置在从吸附剂3的流化床至处理水排出管线L2的上部排出口之间的空间内。

在本实施方式的装置1D中，即使水滑石粒子3向上方流出，也可以由过滤膜9完全阻断，该粒子3保持在该过滤膜9的下方，只是澄清的水经过具有阀4的排出管线L2而作为处理水得到。

根据本实施方式的装置1D，由于配置有0.1μm的过滤膜9，因而可以抑制水滑石粒子3的粒径的流出。

作为本实施方式的变形例，可以使用其它孔径为0.1～20μm的过滤膜。作为此时的效果，在水滑石粒子3较大的情况下，例如在水滑石粒子3的平均粒径为10μm、过滤膜为5μm的情况下，具有可以降低膜表面的堵塞的效果。

(第4实施方式)

下面参照图8，就本发明的第4实施方式进行说明。此外，本实施方式与上述实施方式共同的重复部分，其说明在此省略。

在本实施方式的装置1E中，将具有循环泵P4的循环管线L4和过滤膜9组合使用。

根据本实施方式的装置1E，即使在过滤膜9发生堵塞的情况下，也不会停止接触吸附反应，单凭使循环泵4运转，就可以清洗过滤膜9，从而可以使膜表面的堵塞物质产生剥离。

根据本发明的排水的吸附装置，不会使吸附剂从反应槽内流出，可以使回收的资源的纯度得以提高。

Claims

1.一种排水的吸附装置，其特征在于，该排水的吸附装置包括：

反应槽，其中形成有吸附剂的流化床，至少含有磷酸离子作为处理对象物质的排水被导入到下部，以形成与排水供给或处理水排水相伴的所述反应槽内的排水的上升流，上升的所述排水与含有水滑石粒子的吸附剂接触，从而使所述处理对象物质吸附在所述吸附剂上；

排水供给装置，将含有所述处理对象物质的排水供给至所述反应槽；

吸附剂投入装置，将所述吸附剂投入至所述反应槽内；

处理水排出装置，将在所述吸附剂上吸附了所述处理对象物质后的处理水从所述反应槽排出；

吸附剂排出装置，将吸附了所述处理对象物质的吸附剂从所述反应槽排出；以及

吸附剂流出防止装置，用于在所述排水中的处理对象物质与所述吸附剂吸附的期间，防止所述吸附剂从所述反应槽内流出；其中，

所述吸附剂流出防止装置具有使与排水供给或处理水排水相伴的所述反应槽内的水的流动状态发生变化的反应槽内流动状态变化装置；

其中，作为所述反应槽内流动状态变化装置，具有循环管线和循环泵，以形成循环流，所述循环流包含方向与在所述反应槽内上升的水流方向不同的下降流。

2.根据权利要求1所述的排水的吸附装置，其中，作为所述反应槽内流动状态变化装置，具有挡板，该挡板配置在所述反应槽内堆积着吸附剂的吸附剂层与所述处理水排出装置之间，以限制欲伴随着所述反应槽内流动的水流而流出的吸附剂的移动。

3.根据权利要求1所述的排水的吸附装置，其中，作为所述反应槽内流动状态变化装置，具有过滤膜，该过滤膜配置在所述反应槽内堆积着吸附剂的吸附剂层与所述处理水排出装置之间，以限制欲伴随着所述反应槽内流动的水流而流出的吸附剂的移动。

4.根据权利要求3所述的排水的吸附装置，其中，还具有用于清洗所述过滤膜的清洗装置。

5.根据权利要求1所述的排水的吸附装置，其中，所述吸附剂是比重超过1且平均粒径为0.1～20μm的非混合的水滑石的微粒。