JP2001300550A - リンの除去方法及び装置 - Google Patents

リンの除去方法及び装置

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JP2001300550A
JP2001300550A JP2000125994A JP2000125994A JP2001300550A JP 2001300550 A JP2001300550 A JP 2001300550A JP 2000125994 A JP2000125994 A JP 2000125994A JP 2000125994 A JP2000125994 A JP 2000125994A JP 2001300550 A JP2001300550 A JP 2001300550A
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ammonium phosphate
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Kazuaki Shimamura
和彰 島村
Yasuhiro Honma
康弘 本間
Toshihiro Tanaka
俊博 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リン含有排水からマグネシウムアンモニウム
リン酸塩(MAP)を析出させてリンを除去する際に、
リンの過飽和を防ぐために液を循環する必要をなくし、
かつ液流路にリン酸塩の析出が生じないようにする。 【解決手段】 リン含有水に少なくともアルカリ成分を
添加し、MAPを析出させ該含有水中より除去する処理
工程を複数段階直列に実行するに当たり、各処理段階に
おけるpHを、前段より高く、且つ次段へ流出する粒径
のMAP粒子を生成しない程度の過飽和度比になるよう
に調整することを特徴とするリンの除去方法。そのリン
の除去装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高濃度にリンを含
有する水からリンを除去する方法及び装置に関し、特に
被処理水中のリンをアルカリ成分を添加することによ
り、また、さらに窒素、アンモニウム、マグネシウムを
添加することによって、過飽和状態としてリンを除去す
る方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】被処理水中のリンをリン酸マグネシウム
アンモニウム(以下「MAP」ともいう)として不溶化
させる場合、処理水中の溶解性のリンを減少させるため
に、反応pHを8以上、好ましくは8.5〜9の範囲で
処理する処理法がなされていた。高濃度にリンを含有す
る排水を処理する場合に、上記のようにpH9で処理す
ると、反応塔内特に流入部のリンが高過飽和状態とな
り、処理の目的である予め投入された核体上に析出する
MAPの他に、MAPの微細粒子が大量に自己析出し、
また、生成したMAPの微細粒子の沈降速度が通水速度
よりも低い場合には、処理水に同伴して上記MAPの微
細粒子が反応塔から流出して、処理水の水質を悪化させ
ていた。このようなMAPの微細粒子の大量自己析出は
過飽和度比(([Mg2+][NH4 + ][HPO4 2-
[OH- ] )/K:KはMAPの溶解度積)が5以上か
ら10以上の場合生じ易い。このような状況の場合、処
理水の一部を反応塔内、或いは原水槽に返送する手段を
設け、処理水を循環させることにより、被処理水中のリ
ンの濃度を低減させ、高過飽和状態にならないようにし
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】被処理水と循環液の注
入位置の設定は極めて重要な要件であり、特に反応塔内
の下部で、被処理水を循環液と混合して希釈しようとす
る場合、前記注入位置のバランスが悪い場合には良好な
希釈効果が得られない不都合があった。原水中のリン濃
度が1000mg/リットル以上と高い場合には、被処
理水と循環液の比率がおよそ10以上となり、容量の大
きな循環ポンプを必要とした。また、原水の滞留時間を
十分に確保しようとする場合には、作業容量の大きな反
応装置を必要とした。循環液中には、未反応のN
4 + 、HPO4 2-、Mg2+およびアルカリ成分(例え
ば、OH- 等)が溶存していて、MAPが析出しやすい
状態にある。そのため、循環液の配管内においてもMA
Pが析出し、流れの障害や閉塞を生ずる不都合があっ
た。本発明は、過大な循環、貯留装置を要せず、且つ処
理水中の全リン濃度に影響する微細なMAP粒の流出が
無い、高性能な水中のリン除去技術を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の手段に
より上記の課題を解決することができた。 (1)リン含有水に少なくともアルカリ成分を添加し、
マグネシウムアンモニウムリン酸塩を析出させ該含有水
中より除去する処理工程を複数段階直列に実行するに当
たり、各処理段階におけるpHを、前段より高く、且つ
次段へ流出する粒径のマグネシウムアンモニウムリン酸
塩粒子を生成しない程度の過飽和度比になるように調整
することを特徴とするリンの除去方法。 (2)リン含有水に少なくともアルカリ成分を添加し、
マグネシウムアンモニウムリン酸塩を析出させ該含有水
中より除去する処理工程を複数段階直列に実行するに当
たり、各処理段階におけるpHを、前段より高く、且つ
沈降速度が該処理段階の通水速度を上回らない微細なマ
グネシウムアンモニウムリン酸塩粒子を生成しない程度
の過飽和度比になるように調整することを特徴とするリ
ンの除去方法。 (3)前記処理工程の各段階において、過飽和度比が1
を超え、且つ10以下の範囲になるようpHを調整する
ことを特徴とする前記(1)又は(2)記載のリンの除
去方法。
【0005】(4)アルカリ成分を注入する手段を有
し、下部にリン含有水の流入部、上部に反応後の流出水
の流出部を配備した反応塔を、前段の反応塔の流出水を
次段の反応塔に送るよう複数段直列に配備し、最終段流
出水を処理水とするリンの除去装置において、各処理段
階におけるpHを、前段より高く、且つ沈降速度が該処
理段階のの通水速度を上回らない微細なマグネシウムア
ンモニウムリン酸塩粒子を生成しない程度の過飽和度比
になるように調整するpH調整手段を有することを特徴
とするリンの除去装置。 (5)前記アルカリ成分を注入する手段が反応塔下部に
設けられ、さらにマグネシウム剤の供給手段が反応塔下
部に設けられ、該アルカリ供給手段及びマグネシウム剤
供給手段の下方にリン含有水又は前段の流出水の流入部
が設けられたことを特徴とする請求項4記載のリンの除
去装置。
【0006】本発明は、リンを含む被処理液を過飽和状
態として、MAPの形態でリン成分を予め存在する核
(MAP粒)上に析出させる技術であるが、特にpH条
件を制御してその過飽和度比を低い状態に保ち、高過飽
和度比の状態で多量に自己析出して生成される微粒子状
のMAPが反応液に同伴されて処理液中に流出すること
を防ぐことに特徴がある。即ち、高過飽和状態で起こる
上記の不都合を回避するため、反応pHを低めとし、低
い過飽和度比でその状態のMAPを析出させ、飽和状態
に戻った流出液中の残余のリン成分は、次段階において
pHを上げ(飽和点を下げ)、流入液中の過飽和度比を
あげて適度のMAP粒として析出させ除去する。これを
繰り返すことで、従来発生したMAP微粒子の流出を防
止する。従って、操作上は各段ほぼ同様の過飽和度比と
して多段にリンを除去することができ、操作は簡単とな
る。
【0007】なお、MAPとしての析出を進めるため、
リン以外の成分、アルカリ剤の他、窒素源(アンモニウ
ム源)、マグネシウム源を必要に応じて注入することは
望ましい。原理的には、通水速度側を調整してもよいこ
とにはなるが、アルカリ剤の添加量での対応が、実用的
である。本発明にMAP粒子に適用される固液分離方法
は、遠心(慣性)法、膜分離法、その他特に限定される
ものではないが、沈降分離法を用いることが、上向流式
の装置構成上好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して詳細に説明する。図1は、本発明を実施する処理系
の一形態を示し、反応塔は2つ用いており、被処理水槽
1、第1反応塔2および第2反応塔3からなり、被処理
水槽1の上方部には被処理水4の供給管4aを配設す
る。被処理水槽1と第1反応塔2の下方部にある被処理
水流入部2aとは第1塔供給管5で接続する。第1反応
塔2の上方部にある処理水流出部2bと、第2反応塔3
の下方部にある第1反応塔処理水流入部3aとの間に
は、第2塔供給管6が配設されている。
【0009】第1反応塔2の第1塔供給管5が接続する
流入部2aの上方部には、アルカリ剤供給管8、マグネ
シウム剤供給管9がそれぞれ接続し、同様に、第2反応
塔3の第2塔供給管6が接続する流入部3aの上方部に
は、第1反応塔2と同様に、アルカリ剤供給管8、マグ
ネシウム剤供給管9がそれぞれ接続する。また、第2反
応塔3の上方部には処理水7の流出管7bを付設する。
被処理水の脱リン反応は、第1反応塔2においてアルカ
リ剤供給管8からのアルカリ剤の供給量を調整して、p
Hが約8.0とし、また第2反応塔3においてはアルカ
リ剤供給管8からのアルカリ剤の供給量を調整して、例
えばpHが約8.5と第1反応塔2におけるpHよりも
高くすることが好ましい。
【0010】これは、第1反応塔2においてアルカリ剤
の供給量を少なめとしてpHが約8.0とあまり高くな
らないようにすると、塔内特に流入部での過飽和度比が
低めに抑えられ、微細なMAPの生成を防ぐことが可能
である。また第1反応塔2の処理水流出部2bから出
て、第2塔供給管6を通って第2反応塔3の下方部にあ
る第1反応塔処理水流入部3aに入る液のMAPの過飽
和度が低く、そのために第2塔供給管6内にMAPが生
成することが抑えられる。第2反応塔3に入った液に対
し、アルカリ剤供給管8からアルカリ剤が供給されて、
また必要に応じてマグネシウム剤供給管9からマグネシ
ウム剤を供給する。その液のpHを約8.5とすること
により、第2反応塔の過飽和度比が高まり、1塔目で未
反応であったHPO4 2-、NH4 + 、Mg2+が反応し、
MAPが析出して沈降し、分離される。このため、1塔
目、2塔目の過飽和度比がほぼ同じで、なおかつ低く抑
えられ、微細なMAPの生成を防ぐことが可能となるこ
とから、流出する処理液中のT−P量が減少し、リンの
含有量の少ない処理水を得ることができる。これに対し
て、第1反応塔2からpHを8.5になるように上げた
場合には、PO4 −Pの量は減少しても微細なMAPが
生成しT−Pの量は減少しないため、2つの反応塔を用
いてもリンの含有量の少ない処理水を得ることができな
い。
【0011】
【実施例】以下において、本発明を実施例により更に具
体的に説明するが、本発明は、この実施例により限定さ
れるものではない。
【0012】実施例1 メタン発酵の処理水を用いて、図1に示す処理系で脱リ
ン処理を行なった。メタン発酵処理水に第1表に示す所
定の濃度になるようにリン、アンモニアを添加した液を
被処理水とし、内径30mmφ×長さ2400mmのカ
ラムを反応塔として、2つの反応塔を直列につなぎ、各
反応塔に上向流で通水した。いずれの場合においても、
通水速度(LV)は60m/hrとした。なお、マグネ
シウムは、第1塔、第2塔いずれも塔内に流入するリン
に対するモル比(Mg/P)が1.4以上になるように
直接注入した。また、各反応塔には、予め、粒径が0.
5〜2.5mm範囲のMAP粒子を投入して流動させて
おいた。そして、各反応塔の塔底に沈降するMAP粒子
を分離取得してリン成分を被処理水から除いた。被処理
水の水質と各塔の流出水の水質を第1表に示す。
【0013】
【表1】
【0014】第1塔に流入する前記被処理水の組成は、
PO4 −Pが94mg/リットル(T−P=103mg
/リットル)、NH4 −Nが350mg/リットルであ
り、第1塔の反応pHを8.0として操作したところ、
第1塔流出水の組成は、PO 4 −Pは32mg/リット
ル、T−Pは44mg/リットルであった。なお、第1
塔の流入部における過飽和度比(([Mg2+][NH4
+ ][HPO4 2-][OH- ] )/K:KはMAPの溶
解度積)は、5.4であった。上記の第1塔流出水(組
成;PO4 −Pは32mg/リットル、T−Pは44m
g/リットル、NH4 −Nは300mg/リットル)を
第2塔に供給し、反応pH8.5で処理したところ、第
2塔の流出水の組成は、PO4 −Pは8mg/リット
ル、T−Pは20mg/リットルであった。なお、第2
塔流入部における過飽和度比は、5.0であった。上記
処理の結果、T−Pの除去率81%を得た。
【0015】比較例1 実施例に用いたカラムからなる反応塔を1ケ用いて用
い、それに実施例に供した被処理水と同じ組成の被処理
水をLV60m/hrの流速で通水した。反応pHは
8.5とした。流入水のPO4 −Pは94mg/リット
ル(T−P=103mg/リットル)、NH4 −Nは3
50mg/リットルであり、流出水のPO4 −Pは8m
g/リットル、T−Pは40mg/リットルであった。
なお、第1塔流入部における過飽和度比は、17.1で
あった。この結果、T−Pの除去率は61%(=〔(1
03−40)/103〕×100)であった。ちなみ
に、循環液を脱リン塔流入部で被処理水と1:1の比で
混合させた場合、循環液にリンが殆ど含まれていないと
仮定すると、過飽和度比は8.5となる。従来の技術で
は、このように循環液を返送することにより、過飽和度
比を下げていた。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、高い過飽和状態による
MAP微粒子の自己析出を防ぎ、循環や希釈に要する諸
動力を低減させることができる。また、循環配管を不要
にすることによりスケールの生成による各種の弊害が解
消し、常時良好な脱リン処理を可能とする。また、反応
塔を2塔以上設備し、被処理液のpHを独立して調整操
作することによって、各流入部の過飽和度比を低下さ
せ、MAPの微細結晶の生成、流出を抑制してリンの除
去率を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する処理系の一形態のフロー図を
示す。
【符号の説明】
1 被処理水槽 2 第1反応塔 2a 被処理水流入部 2b 処理水流出部 3 第2反応塔 3a 第1塔脱リン処理水流入部 3b 処理水流出部 4 被処理水 4a 被処理水の供給管 5 第1塔供給管 6 第2塔供給管 7 処理水 7b 処理水流出管 8 アルカリ剤供給管 9 マグネシウム剤供給管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 俊博 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 Fターム(参考) 4D038 AA08 AB48 BA02 BA04 BB13 BB20

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リン含有水に少なくともアルカリ成分を
    添加し、マグネシウムアンモニウムリン酸塩を析出させ
    該含有水中より除去する処理工程を複数段階直列に実行
    するに当たり、各処理段階におけるpHを、前段より高
    く、且つ次段へ流出する粒径のマグネシウムアンモニウ
    ムリン酸塩粒子を生成しない程度の過飽和度比になるよ
    うに調整することを特徴とするリンの除去方法。
  2. 【請求項2】 リン含有水に少なくともアルカリ成分を
    添加し、マグネシウムアンモニウムリン酸塩を析出させ
    該含有水中より除去する処理工程を複数段階直列に実行
    するに当たり、各処理段階におけるpHを、前段より高
    く、且つ沈降速度が該処理段階の通水速度を上回らない
    微細なマグネシウムアンモニウムリン酸塩粒子を生成し
    ない程度の過飽和度比になるように調整することを特徴
    とするリンの除去方法。
  3. 【請求項3】 前記処理工程の各段階において、過飽和
    度比が1を超え、且つ10以下の範囲になるようpHを
    調整することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
    リンの除去方法。
  4. 【請求項4】 アルカリ成分を注入する手段を有し、下
    部にリン含有水の流入部、上部に反応後の流出水の流出
    部を配備した反応塔を、前段の反応塔の流出水を次段の
    反応塔に送るよう複数段直列に配備し、最終段流出水を
    処理水とするリンの除去装置において、各処理段階にお
    けるpHを、前段より高く、且つ沈降速度が該処理段階
    のの通水速度を上回らない微細なマグネシウムアンモニ
    ウムリン酸塩粒子を生成しない程度の過飽和度比になる
    ように調整するpH調整手段を有することを特徴とする
    リンの除去装置。
  5. 【請求項5】 前記アルカリ成分を注入する手段が反応
    塔下部に設けられ、さらにマグネシウム剤の供給手段が
    反応塔下部に設けられ、該アルカリ供給手段及びマグネ
    シウム剤供給手段の下方にリン含有水又は前段の流出水
    の流入部が設けられたことを特徴とする請求項4記載の
    リンの除去装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006074643A2 (de) * 2005-01-14 2006-07-20 Clausthaler Umwelttechnik-Institut Gmbh (Cutec-Institut) Verfahren zur gewinnung von phosphatsalzen, insbesondere magnesium-ammonium-phosphat

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006074643A2 (de) * 2005-01-14 2006-07-20 Clausthaler Umwelttechnik-Institut Gmbh (Cutec-Institut) Verfahren zur gewinnung von phosphatsalzen, insbesondere magnesium-ammonium-phosphat
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