JP2003146784A - Method of manufacturing melt solidified body - Google Patents

Method of manufacturing melt solidified body

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JP2003146784A
JP2003146784A JP2001342421A JP2001342421A JP2003146784A JP 2003146784 A JP2003146784 A JP 2003146784A JP 2001342421 A JP2001342421 A JP 2001342421A JP 2001342421 A JP2001342421 A JP 2001342421A JP 2003146784 A JP2003146784 A JP 2003146784A
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JP
Japan
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melt
sludge
solidified body
ammonium phosphate
silicon compound
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Application number
JP2001342421A
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Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Nakahara
啓介 中原
Yukio Nanjo
行雄 南條
Kiyoshi Uyama
清 宇山
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NKK Plant Engineering Corp
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Plant Engineering Corp
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a melt solidified body which is hygienically excellent and is usable as a fertilizer by utilizing the ammonium magnesium phosphate formed in treating sewage and wastes of sludge, etc., as raw materials. SOLUTION: This method of manufacturing the melt solidified body has a mixing process step of using the ammonium magnesium phosphate obtained by injecting magnesium ions into the waste water produced in a treatment process step for the slurry-like sludge produced in cleaning the sewage and subjecting the waste water to crystallization and separation and the wastes containing a silicon compound as the raw materials and mixing these, a melting process step of melting the mixture formed in the mixing process step at >=1,350 deg.C in the presence of oxygen and a cooling and solidifying process step of forming the melt solidified body by cooling and solidifying the melt formed in the melting process step.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、生活排水や下水
等の汚水を浄化する際に発生する汚泥の処理工程で形成
されるリン酸マグネシウムアンモニウムと、珪素化合物
を含有する廃棄物とを有効に利用して、熔融固化体を製
造する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention effectively utilizes magnesium ammonium phosphate formed in the process of treating sludge generated when purifying wastewater such as domestic wastewater and sewage, and waste containing a silicon compound. The present invention relates to a method for producing a melt-solidified body by utilizing the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、屎尿や下水などの汚水処理で
の有機性汚泥物質(例えば、BODやCOD等)の処理
の問題や、河川、湖沼、海などの水域での富栄養化の問
題の原因となる物質の一つとして、これらの水溶液中に
含有するリンが挙げられている。したがって、近年にお
いては、これらの水溶液中からのリン除去方法が種々開
発されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the problem of treating organic sludge substances (such as BOD and COD) in the treatment of wastewater such as human waste and sewage and the problem of eutrophication in water bodies such as rivers, lakes and seas. Phosphorus contained in these aqueous solutions is mentioned as one of the substances causing the above. Therefore, in recent years, various methods for removing phosphorus from these aqueous solutions have been developed.

【0003】例えば、下水汚泥を処理する際のリン除去
方法としては、凝集沈殿法、晶析脱リン法(接触脱リン
法)、生物学的脱リン法(嫌気・好気法)、およびこれ
らの組み合わせ等がある。そして、これらの方法は、複
数の工程により行われるのが一般的であり、それぞれの
工程により処理された水溶液をフィードバックさせて数
回にわたって処理することにより徐々にリンを除去して
いる(以下、フィードバックされる水溶液を返流水とい
う。)。
For example, as a phosphorus removal method for treating sewage sludge, a coagulation sedimentation method, a crystallization dephosphorization method (contact dephosphorization method), a biological dephosphorization method (anaerobic / aerobic method), and these There is a combination of. Then, these methods are generally carried out by a plurality of steps, the phosphorus is gradually removed by feeding back the aqueous solution treated by each step and treating it several times (hereinafter, The water solution that is fed back is called return water.)

【0004】しかしながら、このようなリン除去方法に
おいては、返流水中に多くのリンが含有されていること
が多く、したがって処理すべき水溶液中から効率よくリ
ンの除去を行うことは困難であった。
However, in such a phosphorus removing method, a large amount of phosphorus is often contained in the return water, and thus it is difficult to remove phosphorus efficiently from the aqueous solution to be treated. .

【0005】このような状況において、返流水からリン
を除去する方法として、返流水にマグネシウムイオンを
添加することにより、返流水中のリンをリン酸マグネシ
ウムアンモニウムの結晶として析出せしめ、これを分離
することによりリンを除去する方法が近年開発研究され
ている。この方法によれば、返流水中のリンをリン酸マ
グネシウムアンモニウムの結晶として分離することが可
能であるため、効率よくリンの除去ができるとともに、
リン酸マグネシウムアンモニウムは緩効性肥料として有
効に利用することができる。
In such a situation, as a method for removing phosphorus from the return water, by adding magnesium ions to the return water, phosphorus in the return water is precipitated as crystals of magnesium ammonium phosphate and separated. Recently, a method for removing phosphorus has been developed and studied. According to this method, since phosphorus in the return water can be separated as crystals of magnesium ammonium phosphate, phosphorus can be efficiently removed, and
Magnesium ammonium phosphate can be effectively used as a slow-release fertilizer.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
方法により生成されるリン酸マグネシウムアンモニウム
は、汚泥処理の返流水から製造したものであるため、病
原菌やウィルスを含んでいる可能性があり衛生的に安全
であるとはいえない。現在は、肥料会社に化学肥料の原
料として安価で販売されているのが現状である。このリ
ン酸マグネシウムアンモニウムを熱処理することにより
消毒、殺菌をし、直接肥料として用いることも考えられ
るが、リン酸マグネシウムアンモニウムは熱に弱く40
℃程度でアンモニアを放出し、悪臭を発生してしまうた
め衛生的に安全なものとすることができない。
However, since the magnesium ammonium phosphate produced by the above method is produced from the return water of sludge treatment, it may contain pathogenic bacteria and viruses and is hygienic. Not safe to say. At present, it is currently sold to fertilizer companies as a raw material for chemical fertilizers at a low price. It is possible to disinfect and sterilize this magnesium ammonium phosphate by heat treatment and use it directly as a fertilizer, but magnesium ammonium phosphate is not sensitive to heat.
Ammonia is released at about ℃, and a bad odor is generated, so it cannot be made hygienic and safe.

【0007】また、これとは別に、従来から汚泥や汚泥
の焼却処理の際に生じる焼却灰、高炉スラグなどの廃棄
物については、これらを有効利用する方法について模索
されている。
[0007] Separately from this, for sludge and incinerator ash generated during incineration of sludge, waste such as blast furnace slag, a method for effectively utilizing these has been sought.

【0008】本発明は、このような状況においてなされ
たものであり、汚水を処理する際に形成されるリン酸マ
グネシウムアンモニウムと、汚泥等の廃棄物を原料とし
て利用し、衛生的にも優れており肥料として用いること
ができる熔融固化体を製造する方法を提供することを課
題とする。
The present invention has been made in such a circumstance, and uses magnesium ammonium phosphate formed when treating wastewater and waste such as sludge as raw materials, which is excellent in hygiene. It is an object to provide a method for producing a melt-solidified product that can be used as cage fertilizer.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、請求項1において、汚水を浄化する際に
発生するスラリ状汚泥の処理工程で生じる排水にマグネ
シウムイオンを注入し、晶出・分離することにより得ら
れるリン酸マグネシウムアンモニウムと、珪素化合物を
含有する廃棄物とを原料として用い、これらを混合する
混合工程と、前記混合工程において形成された混合物を
酸素の存在下で1350℃以上で熔融する熔融工程と、
前記熔融工程で形成された熔融物を冷却固化することに
より熔融固化体を形成する冷却固化工程と、を有するこ
とを特徴とする熔融固化体の製造方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that, in claim 1, magnesium ions are injected into waste water generated in a treatment process of slurry sludge generated when purifying waste water, Using magnesium ammonium phosphate obtained by crystallization / separation and a waste containing a silicon compound as raw materials, a mixing step of mixing them, and a mixture formed in the mixing step in the presence of oxygen. A melting step of melting at 1350 ° C. or higher,
A cooling and solidifying step of forming a molten and solidified body by cooling and solidifying the melt formed in the melting step, and a method for producing the molten and solidified body.

【0010】この発明によれば、汚水を浄化する際に発
生するスラリ状汚泥の処理工程で生じる排水にマグネシ
ウムイオンを注入し、晶出・分離することにより得られ
るリン酸マグネシウムアンモニウムと、珪素化合物を含
有する廃棄物とを原料として用い、これらを混合する混
合工程を有しているので、従来は肥料会社に安価で引き
取られていたリン酸マグネシウムアンモニウムと、処理
方法が模索されていた廃棄物とを有効に利用することが
できる。なお、最終的に熔融固化体を製造するために
は、珪素化合物が必須の成分であるため、原料として用
いられる廃棄物は珪素化合物を含有するものである必要
がある。また、この発明によれば、前記混合工程におい
て形成された混合物を酸素の存在下で1350℃以上で
熔融する熔融工程を有しているので、上記原料を熔融す
るのと同時に、従来衛生面から問題となっていたリン酸
マグネシウムアンモニウムを熱消毒することができる。
さらに、この発明によれば、前記熔融工程で形成された
熔融物を冷却固化することにより熔融固化体を形成する
冷却固化工程を有しているので、上記2つの原料を原料
として用い、植物の肥料として有用であり、かつ衛生的
な熔融固化体を製造することができる。
According to the present invention, magnesium ammonium phosphate obtained by injecting magnesium ions into effluent produced in the process of treating slurry-like sludge generated when purifying sewage, and crystallizing and separating it, and a silicon compound. Since it has a mixing process that mixes these with waste containing as a raw material, magnesium ammonium phosphate, which had been taken over by a fertilizer company at a low cost, and waste for which a treatment method was sought And can be used effectively. Since a silicon compound is an essential component for finally producing the melt-solidified body, the waste used as a raw material needs to contain a silicon compound. Further, according to the present invention, since it has a melting step of melting the mixture formed in the mixing step at 1350 ° C. or higher in the presence of oxygen, at the same time as melting the above raw materials, from the viewpoint of conventional hygiene. The problematic magnesium ammonium phosphate can be heat disinfected.
Further, according to the present invention, since it has a cooling and solidifying step of forming a molten and solidified body by cooling and solidifying the melt formed in the melting step, the above-mentioned two raw materials are used as raw materials, It is useful as a fertilizer and can produce a hygienic melt-solidified product.

【0011】上記請求項1に記載の発明においては、請
求項2に記載するように、前記珪素化合物を含有する廃
棄物が、汚泥、汚泥の焼却灰、汚水処理で使用される沈
砂池から発生する沈砂、建設残土、脱水汚泥ケーキ、脱
水汚泥ケーキの乾燥物、高炉スラグ、転炉スラグ、脱珪
スラグ、からなる群から選択される1又は2以上の廃棄
物であることが好ましい。
In the invention described in claim 1, as described in claim 2, the waste containing the silicon compound is generated from sludge, incineration ash of sludge, and a sand basin used for wastewater treatment. It is preferable that the waste is one or more wastes selected from the group consisting of sand sediment, construction soil, dewatered sludge cake, dried dewatered sludge cake, blast furnace slag, converter slag, and desiliconization slag.

【0012】この発明によれば、前記珪素化合物を含有
する廃棄物が、汚泥、汚泥の焼却灰、汚水処理で使用さ
れる沈砂池から発生する沈砂、建設残土、脱水汚泥ケー
キ、脱水汚泥ケーキの乾燥物、高炉スラグ、転炉スラ
グ、脱珪スラグ、からなる群から選択される1又は2以
上の廃棄物であるので、これまで有効な利用手段がな
く、その処理方法が模索されているこれらの廃棄物を有
効利用することができる。また、これらの廃棄物中には
熔融固化体を製造するために必要な珪素化合物が含有さ
れているため、本発明の方法に好適に利用することがで
きる。
According to the present invention, the waste containing the silicon compound includes sludge, incinerated ash of sludge, settling sand generated from a sand basin used for wastewater treatment, construction soil, dehydrated sludge cake, and dehydrated sludge cake. Since it is one or more wastes selected from the group consisting of dry matter, blast furnace slag, converter slag, and desiliconized slag, there has been no effective utilization means until now, and a treatment method for them has been sought. The waste of can be effectively used. Further, since these waste materials contain a silicon compound necessary for producing a melt-solidified body, they can be suitably used in the method of the present invention.

【0013】さらに、上記請求項1又は請求項2に記載
の発明においては、請求項3に記載するように、前記混
合工程において、リン酸マグネシウムアンモニウムと、
珪素化合物を含有する廃棄物とを混合する際に、熔融固
化体の成分として、Si(SiO2換算モル数)とAl
(Al23換算モル数)の和に対するCa(CaO換算
モル数)とMg(MgO換算モル数)の和の比が1以上
となるように混合することが好ましい。
Further, in the invention described in claim 1 or 2, as described in claim 3, in the mixing step, magnesium ammonium phosphate and
When mixed with a waste containing a silicon compound, Si (mol in terms of SiO 2 ) and Al are used as components of the melt-solidified body.
It is preferable to mix so that the ratio of the sum of Ca (mol number converted to CaO) and Mg (mol number converted to MgO) to the sum of (Al 2 O 3 converted number) is 1 or more.

【0014】この発明によれば、前記混合工程におい
て、リン酸マグネシウムアンモニウムと、珪素化合物を
含有する廃棄物とを混合する際に、熔融固化体の成分と
して、Si(SiO2換算モル数)とAl(Al23
算モル数)の和に対するCa(CaO換算モル数)とM
g(MgO換算モル数)の和の比が1以上となるように
混合されているので、熔融工程の温度が1350〜14
50℃で流動性の良い熔融物とすることができる。ま
た、これらの成分の割合を調整することにより熔融固化
体の成分を、おおよそCaO、MgO等のアルカリ土類
のアルカリ成分が40%以上、ク溶性苦土が12%以
上、ク溶性リン酸が17%以上とすることができ、肥料
取締法における熔成リン肥と同様の性質をもつ肥料とし
て利用することができる。なお、熔成リン肥は、酸性土
壌の多い日本の農業事情に適したリン酸質肥料として広
く使用されており、したがって、本発明により、リン酸
マグネシウムアンモニウムと珪素化合物とを原料として
製造することで、安価に熔成リン肥とほぼ同一成分を有
する肥料を提供することができる。
According to the present invention, when the magnesium ammonium phosphate and the waste containing the silicon compound are mixed in the mixing step, Si (mol in terms of SiO 2 ) is added as a component of the melt-solidified body. Ca (mol number converted to CaO) and M relative to the sum of Al (mol number converted to Al 2 O 3 ).
Since the ratio of the sum of g (the number of moles of MgO equivalent) is 1 or more, the temperature of the melting step is 1350 to 14
It is possible to obtain a melt having good fluidity at 50 ° C. In addition, by adjusting the ratio of these components, the components of the melt-solidified body are approximately 40% or more of alkaline components of alkaline earths such as CaO and MgO, 12% or more of C-soluble magnesia, and C-soluble phosphoric acid. It can be 17% or more, and can be used as a fertilizer having the same properties as the molten phosphorus fertilizer in the fertilizer control method. Fused phosphorus fertilizer is widely used as a phosphate fertilizer suitable for the agricultural situation in Japan where there are many acidic soils. Therefore, according to the present invention, it can be produced using magnesium ammonium phosphate and a silicon compound as raw materials. Thus, it is possible to provide a fertilizer having substantially the same components as the molten phosphorus fertilizer at a low cost.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の熔融固化体の製
造方法についてさらに具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for producing a melt-solidified product of the present invention will be described in more detail below.

【0016】本発明の熔融固化体の製造方法は、(1)
汚水を浄化する際に発生するスラリ状汚泥の処理工程で
生じる排水にマグネシウムイオンを注入し、晶出・分離
することにより得られるリン酸マグネシウムアンモニウ
ムと、珪素化合物を含有する廃棄物とを原料として用
い、これらを混合する混合工程と、(2)前記混合工程
において形成された混合物を酸素の存在下で1350℃
以上で熔融する熔融工程と、(3)前記熔融工程で形成
された熔融物を冷却固化することにより熔融固化体を形
成する冷却固化工程と、を有することが特徴である。以
下にそれぞれの工程毎に説明する。
The method for producing a melt-solidified product of the present invention comprises (1)
With magnesium ammonium phosphate obtained by injecting magnesium ions into the wastewater generated in the treatment process of slurry sludge generated when purifying wastewater, crystallizing and separating, and waste containing silicon compounds as raw materials And (2) mixing the mixture formed in the mixing step in the presence of oxygen at 1350 ° C.
It is characterized in that it has a melting step of melting as described above, and (3) a cooling and solidifying step of forming a molten and solidified body by cooling and solidifying the melt formed in the melting step. Each step will be described below.

【0017】(1)混合工程 本発明の熔融固化体の製造方法における混合工程とは、
原料となるリン酸マグネシウムアンモニウムと廃棄物と
を混合し、以下で説明する熔融工程で用いる混合物を形
成するための工程である。まず、原料としてのリン酸マ
グネシウムアンモニウムと廃棄物とについてそれぞれ説
明する。
(1) Mixing step The mixing step in the method for producing a melt-solidified product of the present invention is
This is a step for mixing magnesium ammonium phosphate as a raw material and waste to form a mixture used in the melting step described below. First, each of magnesium ammonium phosphate as a raw material and waste will be described.

【0018】(1−1)リン酸マグネシウムアンモニウ
ム 本発明の熔融固化体の製造方法における原料の一つとし
て用いられるリン酸マグネシウムアンモニウム(MgN
4PO4・6H2O)は、当業者の間ではMAPとも呼
ばれており、従来から行われている一連の汚水処理工程
中で、リンの除去を目的として形成される沈殿物であ
る。
(1-1) Magnesium Ammonium Phosphate Magnesium ammonium phosphate (MgN) used as one of the raw materials in the method for producing a melt-solidified product of the present invention.
H 4 PO 4 .6H 2 O) is also called MAP by those skilled in the art, and is a precipitate formed for the purpose of removing phosphorus in a series of conventional wastewater treatment processes. .

【0019】汚水を浄化する場合にはスラリ状の汚泥が
生じるため、当該スラリ状の汚泥を処理する必要があ
る。このスラリ状汚泥を処理する方法としては、凝集沈
殿法、晶析脱リン法(接触脱リン法)、生物学的脱リン
法(嫌気・好気法)およびこれらの組み合わせ等があ
る。これらの方法は、複数の工程により行われるのが一
般的であり、それぞれの工程により処理された水溶液を
フィードバックさせ、この返流水を数回にわたって処理
することで徐々にリンを除去している。
When purifying sewage, sludge-like sludge is produced, and it is necessary to treat the sludge-like sludge. Examples of methods for treating this slurry sludge include a coagulation sedimentation method, a crystallization dephosphorization method (contact dephosphorization method), a biological dephosphorization method (anaerobic / aerobic method), and combinations thereof. These methods are generally performed in a plurality of steps, and the aqueous solution treated in each step is fed back, and the returned water is treated several times to gradually remove phosphorus.

【0020】ここで、本発明において原料として用いら
れるリン酸マグネシウムアンモニウムは、この返流水に
含有されるリンを除去するために、返流水中にマグネシ
ウムイオンを注入して、晶出・分離することにより得ら
れるものである。これを化学反応式で表すと以下の通り
である。
The magnesium ammonium phosphate used as a raw material in the present invention is crystallized and separated by injecting magnesium ions into the return water in order to remove phosphorus contained in the return water. It is obtained by. This is represented by the chemical reaction formula as follows.

【0021】[0021]

【化1】 [Chemical 1]

【0022】上記式からも分かるように、本発明におい
て用いられるリン酸マグネシウムアンモニウムは、返流
水中に含有されているアンモニウムイオン(NH4 +
と、リン酸水素イオン(HPO4 2-)と、当該返流水に
注入するマグネシウムイオン(Mg2+)とから形成され
るものである。
As can be seen from the above formula, the magnesium ammonium phosphate used in the present invention is the ammonium ion (NH 4 + ) contained in the return water.
And hydrogen phosphate ions (HPO 4 2− ) and magnesium ions (Mg 2+ ) to be injected into the return water.

【0023】このように汚水を浄化する際に生じる汚泥
から上記式に示す反応によってリン酸マグネシウムアン
モニウム、いわゆるMAPを形成する方法については従
来から研究開発されている。本発明においては、返流水
中に含有するアンモニウムイオン(NH4 +)と、リン酸
水素イオン(HPO4 2-)と、当該返流水に注入するマ
グネシウムイオン(Mg2+)とから形成されたリン酸マ
グネシウムアンモニウムであれば特に限定されることは
なく、凝集沈殿法、晶析脱リン法(接触脱リン法)、生
物学的脱リン法(嫌気・好気法)およびこれらの組み合
わせなどのいかなる方法で汚泥を処理した際に形成され
たリン酸マグネシウムアンモニウムをも用いることがで
きる。
A method for forming magnesium ammonium phosphate, so-called MAP, from the sludge produced when purifying wastewater in this way by the reaction shown in the above formula has been conventionally researched and developed. In the present invention, it is formed from ammonium ions (NH 4 + ) contained in the return water, hydrogen phosphate ions (HPO 4 2− ), and magnesium ions (Mg 2+ ) injected into the return water. There is no particular limitation as long as it is magnesium ammonium phosphate, and there are coagulation precipitation method, crystallization dephosphorization method (contact dephosphorization method), biological dephosphorization method (anaerobic / aerobic method), and combinations thereof. Magnesium ammonium phosphate formed when treating sludge by any method can be used.

【0024】(1−2)珪素化合物を含有する廃棄物 本発明の熔融固化体の製造方法において用いられる、珪
素化合物を含有する廃棄物は、上述したリン酸マグネシ
ウムアンモニウムと混合工程により混合され、さらに後
述する熔融工程及び冷却固化工程でそれぞれの処理がさ
れることによって熔融固化体を製造するために必要な原
料の一つである。
(1-2) Waste Material Containing Silicon Compound The waste material containing a silicon compound used in the method for producing a melt-solidified body of the present invention is mixed with magnesium ammonium phosphate described above in a mixing step, Further, it is one of the raw materials necessary for producing a melt-solidified body by performing respective treatments in a melting step and a cooling solidification step which will be described later.

【0025】本発明の熔融固化体の製造方法は、廃棄物
を原料として用いることができ、さらに上述したリン酸
マグネシウムアンモニウムは汚水を浄化する際に生じる
汚泥から形成することが可能であるので、従来その処理
が問題となっていた汚水及び汚泥等の廃棄物から農業等
に有用な熔融固体を製造することができる。
In the method for producing a melt-solidified product of the present invention, wastes can be used as a raw material, and the above-mentioned magnesium ammonium phosphate can be formed from sludge produced when purifying wastewater. A molten solid useful for agriculture and the like can be produced from wastewater such as sewage and sludge whose treatment has been a problem in the past.

【0026】本発明において用いる廃棄物としては、珪
素化合物を含有していることが必要である。珪素化合物
としては、二酸化珪素や珪酸アルミニウムなどの珪酸塩
が好ましい。熔融固化体を製造する際には塩基度を調整
する必要がある。
The waste used in the present invention must contain a silicon compound. As the silicon compound, silicates such as silicon dioxide and aluminum silicate are preferable. It is necessary to adjust the basicity when manufacturing the melt-solidified body.

【0027】ここで塩基度とは、以下の数式(数1)に
より求められるものである。
Here, the basicity is obtained by the following mathematical formula (Equation 1).

【0028】[0028]

【数1】 [Equation 1]

【0029】上記数式(数1)で算出される塩基度をモ
ル比(mol/mol)で1以上に調整することにより
熔融温度が1350〜1450℃で流動性の良い熔融体
を作ることができる。
By adjusting the basicity calculated by the above mathematical expression (Equation 1) to be 1 or more at a molar ratio (mol / mol), a melt having a good fluidity at a melting temperature of 1350 to 1450 ° C. can be produced. .

【0030】一般に熔融体は、液相と結晶相からなるこ
とが知られている。P25、CaO、SiO2、Al2
3を含む系について、熱力学解析ソフト(Chem-Sage)
と、データベース(GAYEモデル:Gaye-Kapoor-Froh
berg excess model)を使用して、熔融体の結晶相の生
成について計算した結果、塩基度が1.0未満の場合、
1300〜1400℃では、3CaO・P25結晶相が
多く生成することが示唆された。また、塩基度が1.0
以上では、結晶相の生成は1400℃では少なく、15
00℃以上ではほとんど生成しないことも示唆された。
また、結晶相の生成により、熔融スラグの粘性は高くな
り、流動性は悪くなる。
It is generally known that the melt comprises a liquid phase and a crystal phase. P 2 O 5 , CaO, SiO 2 , Al 2 O
Thermodynamic analysis software (Chem-Sage) for systems containing 3
And database (GAYE model: Gaye-Kapoor-Froh
Berg excess model) was used to calculate the formation of the crystalline phase of the melt, and when the basicity is less than 1.0,
It was suggested that a large amount of 3CaO.P 2 O 5 crystal phase was generated at 1300 to 1400 ° C. Also, the basicity is 1.0
In the above, the generation of the crystal phase is small at 1400 ° C.
It was also suggested that almost no formation occurs at 00 ° C or higher.
In addition, due to the formation of the crystal phase, the viscosity of the molten slag increases and the fluidity deteriorates.

【0031】以上のことから、塩基度が1.0以上で
は、一般的な熔融処理温度(特殊な耐火物や構造を必要
としない)である1350〜1450℃において流動性
の良い熔融体を得ることができる。なお、塩基度が2.
5以上になると、緩効性肥料としての性能が低下するの
で好ましくない。
From the above, when the basicity is 1.0 or more, a melt having good fluidity is obtained at 1350 to 1450 ° C. which is a general melting treatment temperature (no special refractory or structure is required). be able to. The basicity is 2.
When it is 5 or more, the performance as a slow-release fertilizer is deteriorated, which is not preferable.

【0032】本発明の方法において好適に用いることが
可能な廃棄物としては、汚泥、汚泥の焼却灰、汚水処理
で使用される沈砂池から発生する沈砂、建設残土、脱水
汚泥ケーキ、脱水汚泥ケーキの乾燥物、高炉スラグ、転
炉スラグ、脱珪スラグ、を挙げることができ、さらに、
前記廃棄物が2種以上混合された廃棄物であってもよ
い。そして、これらの廃棄物の中でも特に汚泥、又は汚
泥の焼却灰を廃棄物として用いることが好ましい。汚泥
や汚泥の焼却灰中には、肥料として有用なリン成分(例
えば、五酸化二リンなど)が含有されているからであ
る。ここで、本発明の方法においては、汚泥の焼却灰の
みならず、汚泥そのものを原料として用いることが可能
であるが、それは、後述する熔融工程は、1350℃以
上で溶融するので、汚泥そのものを用いた場合でも当該
熔融工程で結果的に焼却灰とすることができるからであ
る。
Wastes that can be preferably used in the method of the present invention include sludge, incinerated ash of sludge, settling sand generated from a sand basin used for sewage treatment, construction soil, dehydrated sludge cake, and dehydrated sludge cake. Dry matter, blast furnace slag, converter slag, desiliconized slag, and
The waste may be a mixture of two or more kinds of waste. Among these wastes, it is particularly preferable to use sludge or sludge incineration ash as waste. This is because the sludge and the incinerated ash of the sludge contain a phosphorus component useful as a fertilizer (for example, diphosphorus pentoxide). Here, in the method of the present invention, not only the incinerated ash of sludge but also the sludge itself can be used as a raw material. However, since the melting step described below melts at 1350 ° C. or higher, the sludge itself This is because, even when used, it can be converted to incinerated ash as a result in the melting step.

【0033】本発明の方法における混合工程は、上述し
てきたリン酸マグネシウムアンモニウムと、珪素化合物
を含有する廃棄物とを十分に混合することができれば、
特に限定されることはなく、従来公知の混合装置等を用
いることができる。
In the mixing step in the method of the present invention, if the magnesium ammonium phosphate described above and the waste containing the silicon compound can be sufficiently mixed,
There is no particular limitation, and a conventionally known mixing device or the like can be used.

【0034】また、本発明の方法においては、混合工程
で上記2つの原料を混合して混合物を形成した場合にお
いて、当該混合物の塩基度が原料としての廃棄物に含有
される珪素化合物のみでは調整できない場合には、混合
物中に二酸化珪素や酸化アルミニウム(Al23)など
からなる砂分を混入することで塩基度を調整してもよ
い。
In the method of the present invention, when the above two raw materials are mixed to form a mixture in the mixing step, the basicity of the mixture is adjusted only by the silicon compound contained in the waste as the raw material. If this is not possible, the basicity may be adjusted by incorporating a sand component such as silicon dioxide or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) into the mixture.

【0035】(2)熔融工程 次に熔融工程について説明する。本発明の熔融固化体の
製造方法における熔融工程とは、前記混合工程において
形成された混合物を酸素の存在下で1350℃以上で熔
融することにより熔融物を形成する工程である。
(2) Melting Step Next, the melting step will be described. The melting step in the method for producing a melt-solidified product of the present invention is a step of forming a melt by melting the mixture formed in the mixing step at 1350 ° C. or higher in the presence of oxygen.

【0036】本発明における熔融工程については、上記
の条件下で熔融物を形成することができればよく、その
他を特に限定されるものではない。したがって、従来公
知の溶融炉を用いることが可能である。
The melting step in the present invention is not particularly limited as long as it can form a melt under the above conditions. Therefore, it is possible to use a conventionally known melting furnace.

【0037】また、本発明の方法における熔融工程にお
いては、1350以上で溶融するので、廃棄物中の病原
菌やウィルスを死滅せしめることができるため、衛生的
にも優れた熔融固化体を製造することができる。
Further, in the melting step in the method of the present invention, since it melts at 1350 or more, pathogenic bacteria and viruses in the waste can be killed, so that a melt-solidified body excellent in hygiene can be produced. You can

【0038】(3)冷却固化工程 次に冷却固化工程について説明する。本発明の熔融固化
体の製造方法における冷却固化工程とは、前記熔融工程
において形成された熔融物を冷却固化することにより、
本発明の最終目的物たる熔融固化体を製造するための工
程である。
(3) Cooling and solidifying step Next, the cooling and solidifying step will be described. The cooling and solidifying step in the method for producing a melt-solidified body of the present invention, by cooling and solidifying the melt formed in the melting step,
This is a step for producing a melt-solidified body which is the final object of the present invention.

【0039】本発明における冷却固化工程については、
上記目的を達成することができればよく、その具体的方
法や装置について特に限定されるものではない。例え
ば、熔融物を冷却固化する方法としては、水中に熔融物
を導入する水冷法が単純かつ安価であるため好ましく、
水冷法を用いた場合には、冷却され固化した熔融固化体
を乾燥機により乾燥し、その後粉砕機によって、肥料と
して用いる際に好適な大きさに粉砕してもよい。
Regarding the cooling and solidifying step in the present invention,
It suffices that the above object can be achieved, and the specific method and apparatus thereof are not particularly limited. For example, as a method for cooling and solidifying a melt, a water cooling method of introducing the melt into water is preferable because it is simple and inexpensive,
When the water cooling method is used, the cooled and solidified melt-solidified body may be dried by a dryer and then crushed by a crusher to a size suitable for use as a fertilizer.

【0040】ここで、本発明の方法においては、前記で
説明した混合工程において、リン酸マグネシウムアンモ
ニウムと、珪素化合物を含有する廃棄物とを混合する際
に、熔融固化体の成分として、CaO、MgO等のアル
カリ土類のアルカリ成分が40%以上、ク溶性苦土が1
2%以上、ク溶性リン酸が17%以上となるように混合
することもできる。このような成分を有する熔融固化体
は熔成リン肥として用いることができるからである。
Here, in the method of the present invention, when the magnesium ammonium phosphate and the waste containing the silicon compound are mixed in the mixing step described above, CaO as a component of the melt-solidified body, 40% or more of alkaline component of alkaline earth such as MgO, 1% of soluble magnesium
It is also possible to mix so that the amount of the fusible phosphoric acid is 2% or more and 17% or more. This is because the melted and solidified product having such components can be used as a molten phosphorus fertilizer.

【0041】熔成リン肥の成分は、肥料取締法によっ
て、ク溶性燐酸17%以上、アルカリ分40%以上、ク
溶性苦土12%以上と定められているが、本発明の方法
における混合工程において当該成分となるように調整し
て混合することにより熔成リン肥を製造することができ
る。
The components of the molten phosphorus fertilizer are defined by the fertilizer control method to be 17% or more of the soluble phosphoric acid, 40% or more of the alkali content, and 12% or more of the soluble magnesium solute. In the above, the molten phosphorus fertilizer can be produced by adjusting and mixing so as to have the components.

【0042】ここで、上記の成分に調整する方法として
は、原料として用いるリン酸マグネシウムアンモニウ
ム、及び珪素化合物を含有する廃棄物のそれぞれに含有
されている各成分(CaO、MgO等のアルカリ土類の
アルカリ成分、ク溶性苦土、ク溶性リン酸)の量を予め
測定しておき、不足分を補充する方法がある。
Here, as a method for adjusting the above-mentioned components, each component (alkaline earth such as CaO and MgO) contained in each of magnesium ammonium phosphate used as a raw material and waste containing a silicon compound is used. There is a method in which the amount of the alkaline component, the solute magnesia, and the solute phosphoric acid) is measured in advance and the shortage is replenished.

【0043】例えば、CaO、MgO等のアルカリ土類
のアルカリ成分40%以上、ク溶性苦土12%以上とな
るように補充する物質としては、CaO、MgOおよび
/またはその塩の材料として、製鉄所等で発生するマグ
ネシア系耐火物の廃材、ドロマイト系耐火物の廃材およ
び転炉滓を利用することができる。一方、ク溶性リン酸
が17%以上となるように補充する物質としては、リン
酸および/またはその塩の材料として、金属の表面処理
等に使用した廃リン酸または廃リン酸塩を利用すること
ができる。
For example, as a substance to be supplemented so that the alkaline component of alkaline earths such as CaO and MgO is 40% or more and the solubility of solute is 12% or more, as a material of CaO, MgO and / or its salt, iron It is possible to use the waste material of magnesia-based refractory material, the waste material of dolomite-based refractory material, and the converter slag generated in places. On the other hand, as the substance to be supplemented so that the amount of the soluble phosphoric acid is 17% or more, the waste phosphoric acid or the waste phosphate used for the surface treatment of the metal is used as the material of phosphoric acid and / or its salt. be able to.

【0044】[0044]

【実施例】(実施例1)従来公知の「汚泥を浄化する際
に発生するスラリ状汚泥の処理工程」を行うことにより
得られたリン酸マグネシウムアンモニウムを準備した。
このリン酸マグネシウムアンモニウムの成分を以下の表
1に示す。
Example 1 A magnesium ammonium phosphate obtained by performing a conventionally known “treatment process of slurry-like sludge generated when sludge is purified” was prepared.
The components of this magnesium ammonium phosphate are shown in Table 1 below.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】混合工程において、上記リン酸マグネシウ
ムアンモニウムと混合するための、珪素化合物を含有す
る廃棄物として、下水汚泥焼却灰、脱珪スラグ、脱リン
スラグ、を用いた。それぞれの成分を以下の表2〜4に
示す。
In the mixing step, sewage sludge incineration ash, desiliconization slag and dephosphorization slag were used as the waste containing a silicon compound for mixing with the magnesium ammonium phosphate. The respective components are shown in Tables 2 to 4 below.

【0047】[0047]

【表2】 [Table 2]

【0048】[0048]

【表3】 [Table 3]

【0049】[0049]

【表4】 [Table 4]

【0050】上記のリン酸マグネシウムアンモニウム、
下水汚泥焼却灰、脱珪スラグ、脱リンスラグを重量比で
34:25:3:38で混合し(混合工程)、この混合
物(約10kg)をるつぼに入れて、酸素の存在下で1
400℃で溶融した(熔融工程)。
The above-mentioned magnesium ammonium phosphate,
Sewage sludge incineration ash, desiliconization slag, dephosphorization slag were mixed at a weight ratio of 34: 25: 3: 38 (mixing step), and this mixture (about 10 kg) was placed in a crucible to obtain 1 in the presence of oxygen.
Melted at 400 ° C. (melting step).

【0051】次に、前記工程で得られた熔融物を水槽に
滴下して冷却固化した(冷却固化工程)後、水槽の底部
から砂状の熔融固化体を回収し、ボールミルで破砕・整
粒し、本発明の実施例1の熔融固化体を得た。
Next, after the melt obtained in the above step is dropped into a water tank to be cooled and solidified (cooling and solidifying step), a sand-like melt-solidified body is recovered from the bottom of the water tank and crushed and sized by a ball mill. Then, a melt-solidified body of Example 1 of the present invention was obtained.

【0052】本発明の実施例1の熔融固化体の成分を以
下の表5に示す。
The components of the melt-solidified product of Example 1 of the present invention are shown in Table 5 below.

【0053】[0053]

【表5】 [Table 5]

【0054】この熔融固化体の塩基度は約2である。上
記表5からも分かるように、本発明の実施例1の熔融固
化体は、肥料として必要な成分が充分に含有されてお
り、また、ク溶性リン酸は18%であった。この結果よ
り、この熔融固化体は熔成リン肥と同等の良好な肥料で
あると考えられる。
The basicity of this melt-solidified body is about 2. As can be seen from Table 5 above, the melt-solidified product of Example 1 of the present invention sufficiently contained the components necessary as fertilizers, and the content of cousable phosphoric acid was 18%. From this result, it is considered that the melt-solidified body is a good fertilizer equivalent to the molten phosphorus fertilizer.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
汚水を浄化する際に発生するスラリ状汚泥の処理工程で
生じる排水にマグネシウムイオンを注入し、晶出・分離
することにより得られるリン酸マグネシウムアンモニウ
ムと、珪素化合物を含有する廃棄物とを原料として用
い、これらを混合する混合工程を有しているので、従来
は肥料会社に安価で引き取られていたリン酸マグネシウ
ムアンモニウムと、処理方法が模索されていた廃棄物と
を有効に利用することができる。また、この発明によれ
ば、前記混合工程において形成された混合物を酸素の存
在下で1350℃以上で熔融する熔融工程を有している
ので、上記原料を溶融するのと同時に、従来衛生面から
問題となっていたリン酸マグネシウムアンモニウムを安
全なものとすることができる。さらに、この発明によれ
ば、前記熔融工程で形成された熔融物を冷却固化するこ
とにより熔融固化体を形成する冷却固化工程を有してい
るので、上記2つの原料を原料として用い、植物の肥料
として有用であり、かつ衛生的な熔融固化体を製造する
ことができる。
As described above, according to the present invention,
With magnesium ammonium phosphate obtained by injecting magnesium ions into the wastewater generated in the treatment process of slurry sludge generated when purifying wastewater, crystallizing and separating, and waste containing silicon compounds as raw materials Since it has a mixing step of mixing these, it is possible to effectively use magnesium ammonium phosphate, which was conventionally taken inexpensively by a fertilizer company, and waste for which a treatment method was sought. . Further, according to the present invention, since there is a melting step of melting the mixture formed in the mixing step at 1350 ° C. or higher in the presence of oxygen, at the same time as melting the above raw materials, from the viewpoint of conventional hygiene. The problematic magnesium ammonium phosphate can be made safe. Furthermore, according to the present invention, since it has a cooling and solidifying step of forming a molten and solidified body by cooling and solidifying the melt formed in the melting step, the above two raw materials are used as raw materials, It is useful as a fertilizer and can produce a hygienic melt-solidified product.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 11/10 C05B 13:00 //(C05G 1/00 C05D 3:04 C05B 13:00 5:00 C05D 3:04 9:00 5:00 B09B 3/00 303D 9:00) 303K 303P 303L (72)発明者 南條 行雄 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 宇山 清 神奈川県横浜市鶴見区弁天町3番地7 エ ヌケーケープラント建設株式会社内 Fターム(参考) 4D004 AA02 AA32 AA36 AA43 BA04 CA15 CA29 CA32 CC11 DA03 DA06 DA10 4D038 AA08 AB29 AB48 4D059 AA03 AA09 BB04 BD00 BE00 BG00 BJ00 CC01 DA70 4H061 AA02 BB41 CC08 CC14 CC15 GG05 GG20 GG23 GG41 HH41 LL02 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C02F 11/10 C05B 13:00 // (C05G 1/00 C05D 3:04 C05B 13:00 5:00 C05D 3:04 9:00 5:00 B09B 3/00 303D 9:00) 303K 303P 303L (72) Inventor Yukio Nanjo 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Kiyama Uyama Kanagawa F-term in NK Plant Construction Co., Ltd. 3-3 Benten-cho, Tsurumi-ku, Yokohama, Japan (reference) 4D004 AA02 AA32 AA36 AA43 BA04 CA15 CA29 CA32 CC11 DA03 DA06 DA10 4D038 AA08 AB29 AB48 4D059 AA03 AA09 BB04 BD00 BE00 BG00 BJ00 CC01 DA70 4H061 AA02 BB41 CC08 CC14 CC15 GG05 GG20 GG23 GG41 HH41 LL02

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 汚水を浄化する際に発生するスラリ状汚
泥の処理工程で生じる排水にマグネシウムイオンを注入
し、晶出・分離することにより得られるリン酸マグネシ
ウムアンモニウムと、珪素化合物を含有する廃棄物とを
原料として用い、これらを混合する混合工程と、 前記混合工程において形成された混合物を酸素の存在下
で1350℃以上で熔融する熔融工程と、 前記熔融工程で形成された熔融物を冷却固化することに
より熔融固化体を形成する冷却固化工程と、 を有することを特徴とする熔融固化体の製造方法。
1. A waste containing magnesium ammonium phosphate and a silicon compound obtained by injecting magnesium ions into the wastewater generated in the process of treating slurry-like sludge generated when purifying wastewater, and crystallizing and separating the same. And a melting step in which the mixture formed in the mixing step is melted at 1350 ° C. or higher in the presence of oxygen, and the melt formed in the melting step is cooled. A method for producing a melt-solidified body, comprising: a cooling and solidifying step of forming a melt-solidified body by solidifying.
【請求項2】 前記珪素化合物を含有する廃棄物が、汚
泥、汚泥の焼却灰、汚水処理で使用される沈砂池から発
生する沈砂、建設残土、脱水汚泥ケーキ、脱水汚泥ケー
キの乾燥物、高炉スラグ、転炉スラグ、脱珪スラグ、か
らなる群から選択される1又は2以上の廃棄物であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の熔融固化体の製造方
法。
2. The waste containing the silicon compound is sludge, incineration ash of sludge, settling sand generated from a sand basin used in wastewater treatment, construction soil, dehydrated sludge cake, dried product of dehydrated sludge cake, blast furnace. The method for producing a melt-solidified body according to claim 1, which is one or more wastes selected from the group consisting of slag, converter slag, and desiliconized slag.
【請求項3】 前記混合工程において、リン酸マグネシ
ウムアンモニウムと、珪素化合物を含有する廃棄物とを
混合する際に、熔融固化体の成分として、Si(SiO
2換算モル数)とAl(Al23換算モル数)の和に対
するCa(CaO換算モル数)とMg(MgO換算モル
数)の和の比が1以上となるように混合することを特徴
とする請求項1又は請求項2に記載の熔融固化体の製造
方法。
3. In the mixing step, when mixing magnesium ammonium phosphate and a waste containing a silicon compound, Si (SiO 2) is used as a component of the melt-solidified body.
Wherein the ratio of the sum of 2 terms moles) and Al and (Al 2 O 3 Ca (CaO terms moles to the sum of terms moles)) Mg (MgO terms moles) are mixed so that one or more The method for producing a melt-solidified body according to claim 1 or 2.
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