JP2002326089A - リンの除去方法及び装置 - Google Patents
リンの除去方法及び装置Info
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Abstract
おけるMAP粒子として使用することで、被処理水中の
リンを高い除去効率で安定して除去することができるリ
ンの除去手段を提供する。 【解決手段】 被処理水中のリンを反応槽内で流動して
いるリン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)粒子の
表面で晶析させる除去方法において、反応槽内で析出し
た微細なMAP結晶を固液分離槽にて回収し、回収した
微細MAP結晶を熟成槽で、原水とマグネシウム、必要
に応じてアルカリ成分を添加することによって成長さ
せ、成長させたMAP粒子を前記反応槽の下部に返送し
て前記反応槽内におけるMAP粒子とする脱リン方法。
MAP結晶を晶析させる反応槽、固液分離槽、MAP粒
子を成長させる熟成槽及び該粒子を反応槽に返送する管
を有する脱リン装置。
Description
されるリンを、それからリン酸マグネシウムアンモニウ
ム(MAP)を生成させることにより、除去する方法に
関し、特に、長期安定した処理が可能であり、しかも、
被処理水中のリンを高効率で回収できるリンの除去方法
及び装置に関する。
処理した場合、脱水処理工程、消化工程から出る廃水に
は、リン及びアンモニアを含有しているものが多い。そ
れらの廃水からリンを除去回収する手段として、それら
にマグネシウムを添加し、pHを調整することによって
MAPを生成させ、リンを除去する方法が知られてい
る。これをMAP法という。MAP法の適用は、廃水中
のリン濃度が50〜500mg/リットルの範囲にある
場合に行われることが多い。MAPは、液中のマグネシ
ウム、アンモニウム、リン、水酸基が以下のような形態
で反応し、生成されると言われている。 Mg2++NH4 + +HPO4 2- +OH - +6H2O → MgNH4PO4・6H2O(M
AP)+H2O
アンモニア、マグネシウム、水酸基の各モル濃度を掛け
合わせた濃度(イオン積という。[HPO4 2- ][NH
4 +][Mg2+][OH- ];[ ]内の単位はmol
/リットル)が、MAPの溶解度積以上となるように操
作する。また、被処理水中のリンが、アンモニア、マグ
ネシウムと等モル、或いはそれ以上となるように存在さ
せると、よりリン濃度を低下させることが可能となる。
マグネシウムの添加量は、流入するリンに対しモル比で
1.2位になるようにすると効率的で良い。添加するマ
グネシウムは、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム
が主な物質である。
は、反応槽内にMAP粒子を高濃度に保ち、被処理水を
上向流で通水することにより、MAP粒子を流動化さ
せ、その粒子表面上でMAPの生成を行うものである。
流動化させるMAP粒子は、液上昇流速以上の沈降速度
を持った粒子とすることによって、被処理水の上向流の
中で一定の界面を有する流動層とすることができ、その
層の内部で高濃度を保ちつつ均一な攪拌状態を形成する
ことができ、MAPの生成を促進することができる。粒
子の流動が悪い場合には、機械的攪拌や空気攪拌などを
する。この方法のメリットは、MAPの生成反応と固液
分離を一緒に行うことができることにある。
処理方式で脱リンを行った場合、下記のような主な問題
点が2つある。まず第1点は、操作条件によって、MA
Pの生成が反応槽内のMAP粒子の表面だけでなく、自
ら微細MAP結晶粒子となる点にある。この微細MAP
結晶粒子は、微細なために十分高い沈降速度を持ってお
らず、その沈降速度が液の上昇流速よりも小さいため
に、処理水とともに反応槽から流出し、リン除去率の低
下をもたらす。微細MAP粒子が生成しやすい条件は、
反応槽内でイオン積が溶解度積に比べ非常に高い場合、
局所的な高濃度、MAP粒子同士の激しい衝突などであ
る。
るということである。反応槽内のMAP粒子は、被処理
水と薬品の添加によって成長する傾向にある。粒子の成
長により、反応槽内の単位容積当たりのMAP反応表面
積が減少するから、リンの回収量が低下したり、流動が
悪くなることによって反応効率が低下することがある。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもの
てあり、上記の従来の技術の問題点を解決し、熟成槽で
成長させたMAP粒子を反応槽内におけるMAP粒子と
して使用することで、被処理水中のリンを高い除去効率
で安定して除去することができるリンの除去方法及び装
置を提供することを課題とする。
用いることによって、上記の課題を解決することができ
た。 (1)被処理水中のリンを反応槽内で流動しているリン
酸マグネシウムアンモニウム粒子の表面で晶析させるこ
とにより除去する方法において、反応槽内で析出した微
細なリン酸マグネシウムアンモニウム結晶を固液分離槽
にて回収し、回収した微細リン酸マグネシウムアンモニ
ウム結晶を熟成槽で、原水とマグネシウム、必要に応じ
てアルカリ成分を添加することによって成長させ、成長
させたリン酸マグネシウムアンモニウム粒子を前記反応
槽の下部に返送して前記反応槽内におけるリン酸マグネ
シウムアンモニウム粒子とすることを特徴とする脱リン
方法。
ンモニウム粒子が流動しており、リンを含有する被処理
水を導入して前記粒子の表面にリン酸マグネシウムアン
モニウムを晶析させる反応槽、前記反応槽内で析出した
微細なリン酸マグネシウムアンモニウム結晶を回収する
固液分離槽、前記固液分離槽で回収した微細リン酸マグ
ネシウムアンモニウム結晶を導入し、原水とマグネシウ
ム、必要に応じてアルカリ成分を添加することによって
前記結晶を成長させる熟成槽、前記熟成槽で成長させた
リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を前記反応槽の下
部に返送する返送管を設けたことを特徴とする脱リン装
置。
照して詳細に説明する。なお、実施例及び比較例を説明
するための全図において、同一機能を有するものは同一
符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。図1は、
本発明を実施する処理系の原理の一形態を示し、装置全
体は反応槽1、熟成槽2、沈殿槽3からなる。なお、こ
の場合は、固液分離槽として沈殿槽を用いた場合である
が、沈殿槽以外の形式のものを用いることができる。被
処理水(原水)4の供給管5は、反応槽1と熟成槽2に
それぞれ接続されており、両槽にそれぞれ被処理水4が
供給されており、また、マグネシウム分6の供給管とア
ルカリ成分7の供給管は、反応槽1と熟成槽2にそれぞ
れに接続されている。反応槽1と沈殿槽3は、反応槽流
出液供給管8で接続されて、反応槽1から反応槽流出液
が沈殿槽3に送られている。沈殿槽3には処理水9を排
出する沈殿槽処理水管10が、熟成槽2には熟成槽処理
水管11が配設されている。反応槽1及び熟成槽2には
pH計12を設置し、リアルタイムにpHを測定し、ア
ルカリ注入制御を行う。
を含有した被処理水4は、反応槽1底部より上向流で流
入させる。反応槽1内では、予め粒径が0.5〜2mm
のMAP粒子を、適度な液上昇流速(およそ、20〜6
0m/hr)によって流動させ、マグネシウム分の添加
とアルカリ成分の添加を連続的、或いは間欠的に行う。
被処理水4中のリンは、反応によりMAPを生成させて
MAP粒子の表面で晶析させるが、一部は自らが微細M
AP粒子となって、反応槽1の上部から流出する。反応
槽1内においてMAP粒子から形成される流動層の高さ
は、MAP粒子が成長することによって増加する。高さ
が増加した流動層内のMAP粒子は、反応槽1底部よ
り、MAP粒子抜き出し管13を経て定期的に抜き出
す。底部から抜き出されるMAP粒子は、流動層内にあ
るMAP粒子の中でも、粒径が大きく、緻密となってい
るものである。
も、タンク径を大きくして、液上昇流速を小さくしてい
る。よって、反応槽1から流出液とともに流出した微細
MAP粒子は、沈殿槽3底部に堆積する。固液分離した
あとの上澄液は、槽上部より処理水9として越流させ
る。堆積した微細MAP粒子は、連続的、或いは間欠的
に熟成槽2に供給する。熟成槽2では、被処理水4、マ
グネシウム分6、アルカリ成分7の供給によって、微細
MAP粒子を約0.3〜0.5mm程度になるまで成長
させる。熟成槽2においても、固液分離機能を備えた方
法とし、固液分離した上澄液は槽上部より処理水管11
から処理水として越流させる。
粒子は、連続的、或いは間欠的にMAP粒子返送管14
を経て、反応槽1内に供給する。被処理水4の供給量に
よっても異なるが、反応槽1内でのMAP粒子の滞留時
間は20〜40日くらいにすると、微細MAP粒子は
1.5〜2mmほどの粒子となる。微細MAP粒子の供
給量は、MAP粒子の抜出量に対し、1/20〜1/4
0にすると良い。さらに、沈殿槽3の底部に堆積した微
細MAP粒子も、MAP粒子返送管15を経て熟成槽2
に戻し、上記のように粒径約0.3〜0.5mm程度に
成長させる。なお、実施例においては、図2に示すよう
に、沈殿槽3から沈殿槽処理水管10で排出された処理
水9は、一部をバイパス返送配管16により反応槽1の
下部に循環され、残部は沈殿槽処理水管10により系外
へ排出される。以上のようなサイクルを繰り返すことに
よって、微細MAP粒子を処理系から排出することな
く、定常的な処理が可能となる。
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。
ニウム、リン酸1カリウムを添加したものを原水として
実験を行った。原水の性状を第1表に示す。原水、及び
処理水の一部は、内径150mmφ×高さ4000mm
のカラムを反応槽として、カラム底部より上向流で通水
させた。反応槽の操作条件を第2表に示す。反応塔を流
出した処理水は、内径300mmφ×高さ2400mm
の沈殿槽に供給される。沈殿槽で堆積した微細MAP粒
子は、間欠的に熟成槽に移送させた。
ルカリ成分の添加によって、微細MAP粒子を約300
〜500μmになるように成長させた。滞留時間は約1
0日とした。熟成槽で成長したMAPで、濃度約50g
/リットルのものを約2.8リットル/d、反応槽に返
送供給した。連続通水実験の結果を第3表に示す。原水
T−P142mg/リットルに対し、処理水T−Pは1
6.6mg/リットルであり、除去率は88%であっ
た。反応槽内の平均MAP粒子径は、測定開始時1.4
mmであった。また、10日後の反応槽内の平均MAP
粒子は、1.5mmであり、平均径はほとんど増加せ
ず、安定した処理ができた。
リウムを添加したものを原水として、図3に示す原理に
基づく処理系で脱リン処理実験を行った。原水の性状を
第4表に示す。ただし、実際の実験では、実施例の処理
フローを示す図2と同様に、処理水の一部を反応槽の下
部へ循環した。原水、及び処理水の一部は、内径150
mmφ×高さ4000mmのカラムを反応槽として、カ
ラム底部より上向流で通水させた。反応槽の操作条件を
第5表に示す。反応塔を流出した処理水は、内径300
mmφ×高さ2400mmの沈殿槽に供給される。連続
通水実験の結果を第6表に示す。原水T−P130mg
/リットルに対し、処理水T−Pは24.2mg/リッ
トルであり、除去率は81%であった。反応槽内の平均
MAP粒子径は、測定開始時1.8mmであった。ま
た、12日後の反応槽内の平均MAP粒子は、2.8m
mであり、約1mm増加した。沈殿槽における微細MA
Pの堆積量は0.6kg/dであった。
細なMAP結晶を固液分離槽にて回収し、回収した微細
MAP結晶を熟成槽で、原水とマグネシウム、必要に応
じてアルカリ成分を添加することによって成長させ、成
長させたMAP粒子を返送して前記反応槽内におけるM
AP粒子とすることで、反応槽内の平均MAP粒子径を
ほとんど増加させることなく、長期安定した処理が可能
となった。また、反応槽からの微細MAP粒子の排出量
が著しく減少し、高回収率でリンが得られるようになっ
た。
る概念図である。
略構成図である。
る概念図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 被処理水中のリンを反応槽内で流動して
いるリン酸マグネシウムアンモニウム粒子の表面で晶析
させることにより除去する方法において、反応槽内で析
出した微細なリン酸マグネシウムアンモニウム結晶を固
液分離槽にて回収し、回収した微細リン酸マグネシウム
アンモニウム結晶を熟成槽で、原水とマグネシウム、必
要に応じてアルカリ成分を添加することによって成長さ
せ、成長させたリン酸マグネシウムアンモニウム粒子を
前記反応槽の下部に返送して前記反応槽内におけるリン
酸マグネシウムアンモニウム粒子とすることを特徴とす
る脱リン方法。 - 【請求項2】 内部の水中でリン酸マグネシウムアンモ
ニウム粒子が流動しており、リンを含有する被処理水を
導入して前記粒子の表面にリン酸マグネシウムアンモニ
ウムを晶析させる反応槽、前記反応槽内で析出した微細
なリン酸マグネシウムアンモニウム結晶を回収する固液
分離槽、前記固液分離槽で回収した微細リン酸マグネシ
ウムアンモニウム結晶を導入し、原水とマグネシウム、
必要に応じてアルカリ成分を添加することによって前記
結晶を成長させる熟成槽、前記熟成槽で成長させたリン
酸マグネシウムアンモニウム粒子を前記反応槽の下部に
返送する返送管を設けたことを特徴とする脱リン装置。
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