JP2004049971A - Phosphorus adsorbent and its production method, phosphorus recovering method, method for treating phosphorus adsorbent, and method for treating water containing phosphorus component - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃水、自然水系(河川、湖沼、ダム貯水池など)などに含まれるリン成分等を回収して河川、湖沼の富栄養化を防止する技術、さらには回収したリンを加工処理して再利用に供する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
下水処理には、一般的に活性汚泥法が採用されている。
【0003】
図14は、活性汚泥法に基づく下水処理システムの概略図である。
【0004】
先ず、最初沈殿池では、導入した汚水を分離水と汚泥とに固液分離している。生物反応槽では、分離水を活性汚泥によって生物学的に処理し、分離水中の有機物成分を分解している。次いで、嫌気性発酵槽では、生物反応処理水を嫌気発酵処理している。そして、最終沈殿池では、嫌気発酵処理水を固液分離している。固液分離によって得た処理水は河川に放流している。また、汚泥濃縮槽では、最初沈殿池と最終沈殿池で分離した汚泥(リン成分を含む)をさらに固液分離して濃縮している。このとき、濃縮した汚泥は、埋め立て、焼却若しくは炭化処理している。一方、固液分離によって得た分離水は、生物反応槽に適宜返送して再処理している。
【0005】
活性汚泥法によると、下水は活性汚泥に含まれる微生物群の作用によって、その処理水は窒素成分(アンモニウム態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素)及びリン成分(リン酸)を含むものとなる。窒素成分及びリン成分を含む処理水は、河川に放流されると水質の富栄養化を惹起するので、今日厳しく規制されている。そこで、生物反応槽においては、さらに生物学的脱窒処理によって窒素成分を除去している。また、嫌気性発酵槽においては、汚泥微生物群の細胞内からリン酸の形態で溶出したリン成分を、凝集剤の添加によって沈殿分離している(例えば、特開平2001−149981号等)。
【0006】
しかしながら、この方法は、リン成分を有効利用するものではない。
【0007】
そこで、各種の液相からリン成分を回収して再利用する技術が提案されている。
【0008】
例えば、カルシウムに着目し、リン酸イオンとカルシウムイオンとの結合によりリンを回収するもの(例えば、特開2000−233189号等)や、被処理水のpHに着目し、吸着材の性状に応じて、被処理水のpH値をアルカリ側に調整するもの(例えば特開2001−219178号等)、さらには、活性炭、炭化物に着目し、活性炭の多孔質特性、または炭化物中のカルシウム成分の存在を利用したもの(例えば、特開2001−219178号や特開昭55−104908号等)等が知られている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来方法において、例えば、特開2001−219178号は、廃棄物として処理されていた汚泥等を多孔質化した炭化物に加工することにより、比表面積を大きく形成して、リンの捕集効果を得ようとする技術である。
【0010】
しかしながら、この方法は、下水汚泥(石灰系、高分子系)または都市ごみのRDF(廃棄物固形化燃料)から炭化物を得ているので、これらの被処理物は、塩素成分を含む場合が多い。特に、カチオン系の高分子凝集剤を使用した高分子系汚泥の場合には塩素成分が含まれているので、これらを単純に炭化処理すると、塩化水素の発生、機器の腐蝕、ダイオキシン類の生成、さらには、炭化物内にダイオキシン類を吸着している可能性がある。したがって、ハロゲン物質成分や硫黄成分などの有害物質となり得る成分を除去する必要がある。
【0011】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、被処理水に含まれるリン成分を効率的に除去し有効利用すると共に、安全に一般廃棄物及び産業廃棄物を有効利用することもできるリン吸着材とその生成方法、リン回収方法、リン吸着材の処理方法、及びリン成分を含む水の処理方法の提供にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一般廃棄物及び産業廃棄物に含まれているアルカリ物質成分、特にリン成分を吸着するアルカリ物質成分に着目してなされたものである。
【0013】
すなわち、前記課題を解決するための本発明は以下のことを特徴とする。
【0014】
請求項1記載の発明は、アルカリ物質成分と炭素成分を含んでなるリン吸着材であって、前記吸着材の骨格成分は多孔質にした炭化物からなり、その表面及び孔面にアルカリ質成分が位していることを特徴とする。
【0015】
請求項2記載の発明は、アルカリ物質成分と炭素成分を含んでなるリン吸着材の生成方法であって、
有害物質成分を含まずアルカリ質成分と炭素成分とを含む原料を間接加熱によって熱分解処理することにより、アルカリ質成分と炭素成分を含有し多孔質化した吸着材を得ることを特徴とする。
【0016】
請求項3記載の発明は、アルカリ物質成分と炭素成分を含んでなるリン吸着材の生成方法であって、
アルカリ物質成分と炭素成分を含む原料に有害物質除去剤を添加混合して間接加熱によって熱分解処理することにより、有害物質成分を含まずアルカリ質成分と炭素成分を含む多孔質化した吸着材を得ること
を特徴とする。
【0017】
請求項4記載の発明は、被処理水中のリン成分の回収方法であって、
被処理水と、アルカリ質成分と炭素成分を含有し且つその表面及び孔面にアルカリ質成分が位してなるリン吸着材と、を接触させて、被処理水に含まれるリン成分を吸着除去することを特徴とする。
【0018】
請求項5記載の発明は、請求項4記載のリンの回収方法において、リン吸着材は、透水性の格納部材に収納された吸着カートリッジとなし、この吸着カートリッジを前記処理水に浸漬することを特徴とする。
【0019】
請求項6記載の発明は、請求項4または5記載のリンの回収方法において、
吸着カートリッジを着脱自在に複数配置してリン回収槽を形成し、このリン回収槽を、被処理水の供給ラインに設けたことを特徴とする。
【0020】
請求項7記載の発明は、請求項6記載のリンの回収方法において、リン成分を含む被処理水が、活性汚泥法由来の廃水または自然水系水であって、この被処理水から得た分離水をリン分解槽に導入することを特徴とする。
【0021】
請求項8記載の発明は、請求項4から7いずれか1項記載のリンの回収方法において、被処理水中に浸漬して被処理水中のリン成分を吸着捕集した吸着材を、乾燥して水分を除去した後に、回収することを特徴とする。
【0022】
請求項9記載の発明は、リン成分を吸着したリン吸着材の処理方法であって、リン成分を吸着したリン吸着材を乾燥して水分を除去する工程と、
乾燥処理したリン吸着材を間接加熱によって該吸着材に含まれる有機成分及び水分を除去する工程と、を有することを特徴とする。
【0023】
請求項10記載の発明は、リン成分を吸着した吸着材の処理方法であって、
リン成分を吸着したリン吸着材を乾燥して水分を除去する工程と、
乾燥処理したリン吸着材を燃焼処理して、吸着材を形成する炭素成分を除去する工程と、を有することを特徴とする。
【0024】
請求項11記載の発明は、リン成分を除去する水処理方法であって、
汚水を嫌気性発酵槽に供して、発酵処理する工程と、
嫌気発酵処理した汚水を沈殿池に供して、リン成分を含む分離水を固液分離する工程と、
分離水を、アルカリ質成分と炭素成分を含有し且つその表面にアルカリ質成分が位してなるリン吸着材を格納したリン回収槽に供して、分離水に含まれるリン成分を吸着除去する工程と、を有することを特徴とする。
【0025】
請求項12記載の発明は、リン成分を除去する水処理方法であって、
被処理水を沈殿池に供して、リン成分を含む分離水を固液分離する工程と、
分離水を、アルカリ質成分と炭素成分を含有し且つその表面にアルカリ質成分が位してなるリン吸着材を格納したリン回収槽に供して、分離水に含まれるリン成分を吸着除去する工程と、を有することを特徴とする。
【0026】
請求項13記載の発明は、請求項12記載の水処理方法において、被処理水は、自然水系から導入したものであることを特徴とする。
【0027】
請求項14記載の発明は、請求項11から13のいずれか1項記載の水処理方法において、リン回収槽は、被処理水が供給される槽内に、吸着カートリッジを着脱自在に複数備え、吸着カートリッジは、前記吸着材を透水性の格納部材に収納してなることを特徴とする。
【0028】
【発明の実施の形態】
発明者は、本発明の創出にあたり、ゴム成分から得た炭化物のリン吸着性能を試験した。ここでは、ビーカーに測り採った所定濃度20mg/lのリン酸溶液500mlに、各種原料から生成した粉体状の炭化物(試料1〜5)を所定量添加し、マグネチックスターラーによって攪拌しながら、リン酸残留濃度(mg/l)を経時的に調べた。リン酸濃度の測定は、吸光光度法に基づいた。尚、表1に、試料原料とその化学成分(EPMA法による質量分析結果)を示した。
【0029】
【表1】
【0030】
表1において、試料1は、BR(ポリブタジエンゴム)とCSM(クロロスルホン化ポリエチレンゴム)とCR(クロロプレンゴム)とCB(カーボンブラック)とを含有するゴムを原料とし、これを加熱処理して得た炭化物である。
【0031】
試料2は、BRとEPDM(エチレンプロピレン系ゴム)とCBとを含有するゴムを原料とし、これを加熱処理して得た炭化物である。
【0032】
試料3は、BRとEPDMとCBとを含有するゴムを原料とし、これを加熱処理して得た炭化物である。
【0033】
試料4は、BRとCBとを含有するゴムを原料とし、これを加熱処理して得た炭化物である。
【0034】
試料5は、BRを含有するゴムを原料とし、これを加熱処理して得た炭化物である。
【0035】
図9は、試料1のリン成分の吸着性性能を示した特性図である。ここでは、リン酸溶液500mlに対して、0.2g、0.5g、1gの試料1を添加した場合のリン酸残留濃度の経時的変化を示す。かかる結果によると、リン成分の除去性能は、試料1の添加量に依存し、特に、20mg/lのリン酸溶液500mlに対し1g以上添加すれば、短時間で且つリン酸除去率はほぼ100%となることが確認できる。
【0036】
図10は、試料2のリン成分の吸着性性能を示した特性図である。ここでは、リン酸溶液500mlに対して、0.1g、0.2g、0.5g、1gの試料2を添加した場合のリン酸残留濃度の経時的変化を示す。かかる結果によると、試料1と同様に、リン成分の除去性能は、試料2の添加量に依存し、特に、20mg/lのリン酸溶液500mlに対し1g以上添加すれば、短時間で且つリン酸除去率がほぼ100%となることが確認できる。
【0037】
図11は、試料3のリン成分の吸着性性能を示した特性図である。ここでは、リン酸溶液500mlに対して、5gの試料3を添加した場合のリン酸残留濃度の経時的変化を示す。かかる結果によると、溶液と試料の接触時間が約10分以内で、良好なリン吸着性能(除去率約100%)が得られていることが確認できる。
【0038】
図12は、試料4のリン成分の吸着性性能を示した特性図である。ここでは、リン酸溶液500mlに対して、5gの試料4を添加した場合のリン酸残留濃度の経時的変化を示す。かかる結果よると、リン酸除去率は約20%に留まっている。表1の成分分析結果から明らかように、試料4は、Ca成分を含むもののその含量は試料1〜3と比較して少量であり、リン成分の吸着効果は試料1〜3と比較して劣ったものとなった。
【0039】
図13は、試料5のリン成分の吸着性性能を示した特性図である。ここでは、リン酸溶液500mlに対して、5gの試料5を添加した場合のリン酸残留濃度の経時的変化を示す。かかる結果よると、試料5のリン酸除去率は10%未満に留まっている。表1の成分分析結果から明らかなように、試料5は、Ca成分を含んでいないことから、リン成分の吸着効果は試料1〜3と比較して劣ったものとなった。
【0040】
以上の実験結果に基づき創出された本発明の実施形態について説明する。
【0041】
(実施形態1)
図1は、本発明に係るリン吸着材を使用したシステム構成の概略図で、下水処理施設に適用した場合のものである。
【0042】
ここでは、活性汚泥法に基づく下水処理施設に、図3で示す本発明の吸着材を備えたリン回収槽1を設置したものである。
【0043】
図において、最初沈殿池では、導入した汚水を固液分離処理する。生物反応槽では、最初沈殿池で得た固液分離水を活性汚泥と接触させて、液相中の有機物及び窒素成分を生物学的に分解除去する。嫌気発酵槽では、生物反応処理水を嫌気性発酵によって、活性汚泥微生物群の細胞内からリン成分をリン酸の形態で溶出している。最終沈殿池は、嫌気発酵処理水を固液分離処理する。汚泥濃縮槽は、最初沈殿池と最終沈殿池で分離した汚泥を濃縮する。最終沈殿池及び汚泥濃縮槽で得た分離水はリン回収槽1に移送している。分離水は、嫌気性発酵槽、最終沈殿池及び汚泥濃縮槽における嫌気作用によって、リン酸に富んだものとなっている。分離水は、リン回収槽1内に導入されると、一定の滞留時間の下、本発明のリン吸着材と接触する。このとき、分離水中のリン酸は、当該吸着材によって吸着除去される。処理水は、河川等に自然水系に放流される。リン成分を吸着した吸着材は、リン回収槽1から回収された後、図6、図7または図8記載の加熱処理施設に供される。尚、汚泥濃縮槽で濃縮した汚泥は、本発明のリン吸着材の原料として利用できる。
【0044】
図2は、本発明に係るリン吸着材を用いたリン回収槽を、河川又は湖沼等の自然水系の浄化施設に適用した場合の概略図である。
【0045】
当該施設において、沈殿池は、自然水系から導入した水を、汚泥と分離水に固液分離する。汚泥濃縮槽は、沈殿池から移送された汚泥を濃縮する。リン回収槽1には、被処理水として沈殿池及び汚泥濃縮槽から移送された分離水が供給される。分離水は、沈殿池及び汚泥濃縮槽における嫌気作用によって、リン酸に富んだものとなっている。分離水は、リン回収槽1内に導入されると、一定の滞留時間の下、本発明のリン吸着材と接触し、分離水中のリン酸は、当該吸着材によって吸着除去される。処理水は、河川等の自然水系に放流される。リン成分を吸着した吸着材は、リン回収槽1から回収された後、図6、図7または図8記載の加熱処理施設に供される。尚、本実施形態でも、汚泥濃縮槽で濃縮した汚泥は、本発明のリン吸着材の原料として利用できる。
【0046】
図3は、本発明のリン吸着材を備えたリン回収槽の実施形態例を示す概略図である。
【0047】
リン回収槽1は、被処理水が供給される槽10内に、複数の吸着カートリッジ11を備えている。吸着カートリッジ11は、回収交換できるように着脱自在に設けられる。また、槽10内には迂流板12が適宜複数設けられ、被処理水と吸着カートリッジとの接触効率を高めている。
【0048】
吸着カートリッジ11は、リン吸着材110を格納部材111に収納してなる。
【0049】
リン吸着材110は、リン酸吸着機能を有するアルカリ質成分と、炭素成分と、を含有する。当該吸着材は、多孔質化した微粉体状の炭化物であり、その表面及び孔面にはアルカリ物質成分が位している状態となっており、アルカリ質成分と炭素成分とを含む原料を間接加熱によって熱分解処理することで得られる。リン吸着材110の生成方法は、後で説明する。
【0050】
リン吸着材110の原料は、前述のように、アルカリ質成分と炭素成分を含んだものであればよい。例えば、下水汚泥、RDF、ゴム廃材(廃棄タイヤ等)、合成樹脂組成物等が挙げられる。特に、ハロゲン物質などの有害物質を含まないものが望ましい。尚、有害物質含む場合には、後述の有害物質除去剤を併用するとよい。
【0051】
リン酸を吸着するアルカリ物質成分としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属等がある。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム等がある。アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム等がある。また、リン酸を吸着するその他の金属成分としては、アルミニウムや鉄等がある。特に、アルミニウム、カルシウム及びマグシウムは、好ましい成分である。
【0052】
格納部材111は、透水性であって且つ粉末状のリン吸着材110を格納できる形状であればよく、例えば袋状や箱状に形成される。
【0053】
格納部材111の素材としては、透水性で加熱分解処理しやすいものが採用される。当該素材には、例えば、天然繊維及び合成繊維等がある。合成繊維としては、例えば、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンを含んでなるものがある。
【0054】
また、格納部材111表面には、リンを吸着する材料を適宜坦持させてもよい。かかる構成とすることで、リン成分の回収効率がより一層向上する。リンを吸着する材料としては、前記アルカリ物質成分がある。さらに、格納部材111表面は、親水性を発現するように、適宜変性処理される。変性法としては、既知の方法でよく、例えば、グロー放電法やグラフト処理法等がある。
【0055】
また、原料がハロゲン物質などの有害物質を含む場合には、有害物質を除去できるアルカリ物質等の有害物質除去剤を添加して加熱処理することで、原料に含まれる塩素成分や硫黄成分は無害な物質(無機塩等)に置換されるので、リン吸着材110の生成過程では、塩化水素等のハロゲン化水素の発生、ダイオキシン類の生成といった有害物質発生の問題は起こらない。しかも、炭化物内にダイオキシン類が吸着されることもない。
【0056】
有害物質除去剤としては、例えば、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物中の少なくとも1種類を選択または2種類以上を含有するものが有効である。
【0057】
アルカリ金属化合物には、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムまたはフランシウムの、酸化物、水酸化物、炭酸水素塩、炭酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、硝酸塩または硫酸塩等が挙げられる。具体的に、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、天然ソーダ、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウムカリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。尚、炭酸水素ナトリウムは、酸性炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムまたは重炭酸ソーダと別称される。炭酸ナトリウムは、炭酸ソーダ、ソーダ、ソーダ灰、洗濯ソーダまたは結晶ソーダと別称される。セスキ炭酸ナトリウムは、二炭酸一水素ナトリウム、三二炭酸水素ナトリウムまたはナトリウムセスキカーボネートと別称される。天然ソーダは、トロナと別称される。
【0058】
アルカリ土類金属化合物には、カルシウム、ストロンチウム、バリウムまたはラジウム等の、酸化物、水酸化物、炭酸水素塩または炭酸塩等が挙げられる。具体的に、例えば、石灰(CaO)、消石灰(Ca(OH)2)、炭酸カルシウム(CaCO3)またはドロマイド(CaCO3・MgCO3)等が挙げられる。
【0059】
(実施形態2)本発明のリン吸着材の生成
図4は、本発明のリン吸着材を生成する施設の概略図である。
【0060】
乾燥炉2は、原料を乾燥処理するための手段である。原料としては、先に例示したような下水汚泥、ゴム廃材等がある。このとき、原料は、計量されながら定量的に供給される。
【0061】
乾燥炉2は、回転キルン方式を採用し、回転自在の回転炉21と、回転炉21の外周にガスダクトを形成し、熱風ガスを導入して回転炉21を外部から加熱する外部加熱手段としての加熱ジャケット22と、回転炉21を両端側で回転自在に支承する支持ローラと、回転炉21を回転駆動する回転駆動源と、を具備する。尚、熱風ガスは、後述の熱風炉24から導入している。
【0062】
回転炉21は、その一端側に原料を搬入する供給口を、また他端側に排出口を設け、円筒体内部には搬送物を攪拌搬送するための送り羽根が複数枚具備する。そして、供給ダクト20から供給された原料を、供給口側から回転炉21に導入し、回転炉21の回転によって、該原料を撹拌しながらの排出口側への移送を可能とさせている。また、供給ダクト20には、原料さらには必要に応じて、(A)ラインを介して、前記有害物質除去剤を投入するホッパー設備201が設けられる。尚、有害物質除去剤は、原料を乾燥処理した後に、連絡ダクト30において、添加してもよい((B)ライン)。
【0063】
熱分解炉4は、乾燥炉2にて乾燥処理した原料を熱分解処理し、多孔質性の炭化物を得るための手段で、回転キルン方式を採用し、乾燥炉2と同様の構成をなし、回転炉41と加熱ジャケット42とを備える。
【0064】
乾燥炉2と熱分解炉4は、図示されたように、熱分解炉4の供給口が乾燥炉2の排出口と連絡するように配置される。このとき、乾燥炉2の排出口と熱分解炉4の供給口には、これら排出口と供給口を覆って連通する連絡ダクト30が設けられる。連絡ダクト30には、乾燥炉2で乾燥処理した原料を解砕する解砕手段3と、解砕処理した原料を熱分解炉4に搬送するための搬送手段31が具備される。
【0065】
図5は、解砕手段と搬送手段とを設けた連絡ダクトの概略構成図である。ここでは、乾燥炉2から移送された玉化した原料の解砕処理を行うと共に、加熱処理によって発生した水蒸気と熱分解ガスの混合を防ぐことで、加熱処理施設における腐食現象や閉塞現象を回避させ、安定した加熱処理を図る。
【0066】
解砕手段3は、可撓性継ぎ手306によって連絡ダクト30に接続される。このとき、解砕手段3における原料供給側には、誘導板305が適宜設けられる。解砕手段3は、原料が導入される胴体303に、一対の回転体304を具備する。そして、互いに回転方向の異なる回転体304の間に原料を挿入させて圧搾することにより、玉化した原料を粉砕する。
【0067】
搬送手段31は、解砕された原料を受け入れるホッパー部310を備えている。このとき、ホッパー部310は、乾燥炉2から排出された水蒸気を主成分とする気相と、熱分解炉4から排出された熱分解ガスを主成分とする気相と、が混ざらないように、設けられる。水蒸気を主成分とする気相及び熱分解ガスを主成分とする気相は、連絡ダクト30に接続された経路301,302を介してガス燃焼炉6に移送して燃焼処理する。尚、搬送手段31は、原料供給量を調節できるように、回転速度可変な駆動源Mを具備している。
【0068】
図4において、熱風炉24は、熱風ガスを供給するための手段で、熱風ガスを発生させるための燃焼バーナー240を備えている。発生した熱風ガスは、先ず、熱分解炉4の加熱ジャケット42に供され、回転炉41を加熱した後に、乾燥炉2の加熱ジャケット22内に供給され、回転炉21を加熱する。加熱ジャケット22から排出された熱風ガスは排気するが、一部のガスはガス燃焼炉6におけるエゼクタ駆動ガスとして利用している。
【0069】
また、熱風ガスは、温度調整用の空気が注入され、ガス温度が適宜調整される。例えば、乾燥炉2においては、回転炉21を350〜450℃で加熱するように調節される。尚、熱分解炉4においては、回転炉41を450〜700℃で加熱している。このようにして、乾燥炉1内に導入された原料は、間接加熱によって乾燥処理される。また、熱分解炉4内に導入された原料は、間接加熱によって熱分解処理される。熱分解炉4で得られた炭化物は、有機成分等が除去されて多孔質となっていると共に、その表面はアルカリ金属やアルカリ土類金属が露出した状態で形成されている。そして、この炭化物がリン吸着材となる。
【0070】
粉砕移送手段5は、熱分解炉4で得た炭化物を粉砕し回収するための手段である。粉砕移送手段5は、搬送物(炭化物)を搬送する胴体50内に、回転速度可変な駆動源Mを備えたスクリューを具備している。胴体50は水冷ジャケット51を付帯し、炭化物は冷却処理されながら粉砕移送される。
【0071】
ガス燃焼炉6は、乾燥炉2で発生した水蒸気及び熱分解炉4で発生した熱分解ガスを、一定の雰囲気及び滞留時間のもとで(例えば、約850℃の雰囲気で、2秒以上の滞留時間)燃焼し、無害化処理する。水蒸気及び熱分解ガスは、経路301,302を介してエゼクタブロアによって導入される。このとき、いずれの被処理ガスにも、系外から空気が適宜導入される。
【0072】
ガス燃焼炉6は、導入したガスを燃焼するガス燃焼室を備える。ガス燃焼室においては、水蒸気及び熱分解ガスを、それぞれエゼクタ61a,61bを介して導入し、燃焼バーナー60によって混合燃焼する。このとき、熱分解ガスが充分発生している場合には、燃焼バーナー60による燃焼は、燃料の供給を絞ることにより適宜制限される。また、ガス燃焼炉6にて燃焼処理したガスは、空気を冷却媒体とする気体−気体熱交換方式の熱交換器62によって冷却処理し、さらにバグフィルタ63に供した後、ブロア64によって煙突65から大気に開放している。尚、熱交換器62にて、加熱された空気は、熱風炉24での熱風ガスの生成に供される。
【0073】
(実施形態3)リン吸着材の回収
図6は、実施形態1において使用済みのリン吸着材を回収したときのリン吸着材乾燥処理施設の概略図である。尚、図4記載の手段と同様な構成の手段には、当該手段と同一の符号を付して説明する。
【0074】
乾燥炉2は、リン回収槽1から回収した吸着カートリッジ11(リン吸着材110,格納部材111)を乾燥処理する手段で、回転キルン方式を採用し、図4記載の乾燥炉2と同様の構成をなす。尚、本実施形態の乾燥炉2におけるホッパー設備201は、ホッパー部201にて、互いに回転方向の異なる回転体202によって吸着カートリッジ11を圧搾することにより、リン吸着材110と格納部材111の断片とに破砕処理している。
【0075】
破砕処理された吸着カートリッジ11は、乾燥炉2に供されるが、このとき、加熱ジャケット22には350〜450℃程度の熱風ガスが熱風炉24から供給され、回転炉21内の温度は100〜150℃程度となる。
【0076】
このとき、回転炉21内にて発生した水蒸気は、脱臭などの目的に応じて、排出ダクト23に接続された経路231を介して、ガス燃焼炉6に供され、燃焼処理される。燃焼処理されたガスは、熱交換器62及びバグフィルタ62に供された後に、ブロア64によって煙突65から大気開放される。
【0077】
一方、乾燥処理されたリン吸着材110と格納部材111の断片は、排出ダクト23に接続された経路232を介して、回収され、その後、分別処理される。回収されたリン吸着材110は、リン成分が豊富なので、土壌改良剤や肥料等の原料として利用できる。
【0078】
(実施形態4)回収したリン吸着材の処理
図7は、実施形態1において使用済みのリン吸着材を回収したときの、リン吸着材処理施設の概略図である。尚、図4及び図6記載の手段と同一の手段には、当該手段と同一の符号を付して、その説明を省略した。
【0079】
ここでは、リン回収槽1から回収した吸着カートリッジ11(吸着材110,格納部材111)を乾燥処理し、その後、さらに間接加熱することで、被処理物(乾燥処理したリン吸着材110及び格納部材111)に含まれる有機物成分及び水分を熱分解除去している。すなわち、図6における乾燥工程のみでは、吸着材の細孔内に有機物及び水分が存在する可能性があるので、これらを一層除去して吸着材の多孔質再生化(比表面積の拡大)を図り、より有効な肥料等として利用できるものに加工する。
【0080】
加熱加工炉7は、乾燥炉2から搬送された被処理物を間接加熱によって、被処理物中の有機物成分及び水分を熱分解除去するため手段で、乾燥炉2と同様の構成となす。すなわち、回転キルン方式を採用し、回転炉71と加熱ジャケット72とを備える。回転炉71において、被処理物の供給側には、乾燥炉2と連絡する連絡ダクト30が接続され、処理物の排出側には、排出ダクト73が接続されている。尚、連絡ダクト30内部には、被処理物を加熱加工炉7に誘導させるための誘導板307が設置されている。
【0081】
加熱ジャケット72には、熱風炉24から450〜700℃程度の熱風ガスが、経路721を介し導入され、回転炉71内は400〜600℃程度にとなる。また、乾燥炉2の加熱ジャケット22には、加熱ジャケット72から排出された熱風ガスが経路221を介して導入され、回転炉21内は350〜450℃で加熱される。
【0082】
このとき、回転炉71内のリン吸着材110及び格納部材111の断片に含まれる有機物成分及び水分が熱分解除去され、炭化物が得られる。回転炉71内で得られた炭化物は排出ダクト73から回収される。当該炭化物は、リン成分を豊富に含むと共に細孔が再生されているので、保水性及び微生物の繁殖性に優れた土壌改良材及び肥料として利用できる。
【0083】
(実施形態5)回収したリン吸着材の処理
図8は、実施形態1において使用済みのリン吸着材を回収したときの、リン吸着材加熱加工処理施設の他の実施形態を示した概略図である。尚、図4、図6及び図7記載の手段と同一の手段には、当該手段と同一の符号を付してその説明を省略した。
【0084】
ここでは、リン回収槽1から回収した吸着カートリッジ11(吸着材110,格納部材111)を乾燥処理し、その後、燃焼処理することで、被処理物(乾燥処理したリン吸着材110及び格納部材111)に含まれる炭素成分を除去し、リン及びリン化合物を回収している。
【0085】
処理物加工燃焼炉8は、乾燥炉2で乾燥処理した吸着材110及び格納部材111を燃焼処理して炭素成分を除去するため手段である。被処理物は、排出ダクト30から経路801を介して導入している。
【0086】
処理物加工燃焼炉8は、図示省略した回転炉から構成され、回転炉は、筒状の鋼材からなり、その筒状の鋼材の内部にはキャスタブル材による耐火・耐熱層(図示省略)が設けられている。その回転炉は、軸方向の両側が図示省略した回転ローラで支持され、中央部には、駆動源により回転される手段を備えている。回転炉は、進行方向に適度に傾斜して構成され、自然搬送が可能となるようにしている。また、回転炉の上流側、すなわち、被処理物投入側には、図示省略された箱状の投入ジャケットがシールを介して具備され、さらに被処理物の搬送手段(スクリュー、スパイラル)と、被処理物を着火燃焼する燃焼バーナー80とが具備される。一方、回転炉の下流側、すなわち、灰化物排出側には、内部にキャスタブル材による耐火・耐熱層(図示省略)を装着した箱状の排出ジャケットが備えられている。
【0087】
処理物加工燃焼炉8における加熱加工温度は、600〜700℃程度で行う。排出ジャケットから排出された残渣は、リン及びリン化合物を主成分とし、経路802を介して回収される。リン及びリン含有物は、各種の原料として再利用できる。
【0088】
一方、処理物加工燃焼炉8から排出された燃焼排ガスは、経路803を介してガス燃焼炉6に供給され燃焼処理される。このとき、ガス燃焼炉6には、乾燥炉2から水蒸気が、経路301を介して導入される。ガス燃焼炉6にて燃焼処理されたガスは、熱交換器61及びバグフィルタ62を経て系外移送される。
【0089】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は以下の効果を奏する。
【0090】
本発明のリン吸着材は、炭素を骨格とした多孔質体であり、その表面及び孔内壁はアルカリ物質を露出させているので、水中のリンと接触効率が向上し、効率的なリンの回収が行える。各種汚水中からリンを効率的に回収できることから、自然水系における富栄養化の問題解決に寄与する。また、下水処理場などの汚水系に適用した場合には、リンが汚泥中に埋没しないことから、発生汚泥の削減化が図れる。
【0091】
さらに、本発明のリン吸着材は、原料がハロゲン物質などの有害物質を含有する場合には該有害物質を除去する有害物質除去剤を添加混合することで、ハロゲン化合物(例えば、ダイオキシン類等)を含むことのないリン吸着材を得ることができる。つまり、原料に塩素成分等のハロゲン成分が含まれていても、有害物質除去剤によって無害な物質(無機塩)に置換される。したがって、本発明のリン吸着材の生成過程では、塩化水素の発生、機器の腐蝕、ダイオキシン類の生成の問題は起こらない。
【0092】
また、本発明のリン吸着材で回収したリンは、乾燥すること、加熱加工すること、骨格の炭素分を燃焼除去すること等、目的に応じた加工を行うことにより、土壌改良材、肥料として直接利用可能であり、また炭素分の焼却除去することで、リン成分を回収できることから各種目的の原材料としての有効利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るリン吸着材の第一の実施形態を示した概略図。
【図2】本発明に係るリン吸着材の第二の実施形態を示した概略図。
【図3】リン回収槽の実施形態を示した概略図。
【図4】本発明のリン吸着材を生成する施設を示した概略図。
【図5】解砕手段と搬送手段とを設けた連絡ダクトの概略構成図。
【図6】使用済みのリン吸着材を回収したときのリン吸着材乾燥処理施設の概略図。
【図7】使用済みのリン吸着材を回収したときの、リン吸着材処理施設の概略図。
【図8】使用済みのリン吸着材を回収したときの、リン吸着材加熱処理施設の他の実施形態を示した概略図。
【図9】試料1のリン吸着性能を示した特性図。
【図10】試料2のリン吸着性能を示した特性図。
【図11】試料3のリン吸着性能を示した特性図。
【図12】試料4のリン吸着性能を示した特性図。
【図13】試料5のリン吸着性能を示した特性図。
【図14】活性汚泥法に基づく下水処理システムの概略図。
【符号の説明】
1…リン回収槽、11…吸着カートリッジ、110…リン吸着材、111…格納部材、12…迂流板
2…乾燥炉
3…解砕手段
4…熱分解炉
5…粉砕移送手段
6…ガス燃焼炉
7…加熱加工炉
8…処理物加工燃焼炉[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention recovers phosphorus components and the like contained in wastewater, natural water systems (rivers, lakes, dam reservoirs, etc.) and the like to prevent eutrophication of rivers and lakes, and further processes the recovered phosphorus. It is related to technology for reuse.
[0002]
[Prior art]
The activated sludge method is generally employed for sewage treatment.
[0003]
FIG. 14 is a schematic diagram of a sewage treatment system based on the activated sludge method.
[0004]
First, in the first sedimentation basin, the introduced sewage is solid-liquid separated into separated water and sludge. In the biological reaction tank, the separated water is biologically treated with activated sludge to decompose organic components in the separated water. Next, in the anaerobic fermenter, the biological reaction treated water is subjected to anaerobic fermentation treatment. Then, in the final sedimentation basin, the anaerobic fermentation treatment water is subjected to solid-liquid separation. The treated water obtained by solid-liquid separation is discharged into rivers. In the sludge thickening tank, the sludge (containing the phosphorus component) separated in the first settling tank and the last settling tank is further solid-liquid separated and concentrated. At this time, the concentrated sludge has been landfilled, incinerated or carbonized. On the other hand, the separated water obtained by the solid-liquid separation is appropriately returned to the biological reaction tank for reprocessing.
[0005]
According to the activated sludge method, sewage is treated by microorganisms contained in activated sludge, and treated water contains nitrogen components (ammonium nitrogen, nitrite nitrogen, nitrate nitrogen) and phosphorus components (phosphoric acid). Become. Treated water containing nitrogen and phosphorus components is strictly regulated today because it causes eutrophication of water quality when discharged into rivers. Therefore, in the biological reaction tank, nitrogen components are further removed by biological denitrification treatment. Further, in the anaerobic fermenter, the phosphorus component eluted in the form of phosphoric acid from the cells of the sludge microorganisms is precipitated and separated by the addition of a coagulant (for example, JP-A-2001-149981).
[0006]
However, this method does not effectively utilize the phosphorus component.
[0007]
Therefore, a technique for recovering and recycling a phosphorus component from various liquid phases has been proposed.
[0008]
For example, focusing on calcium, recovering phosphorus by binding of phosphate ions and calcium ions (for example, JP-A-2000-233189), focusing on the pH of water to be treated, and adjusting the properties of the adsorbent For adjusting the pH value of the water to be treated to an alkaline side (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-219178), and further, focusing on activated carbon and carbide, the porous properties of activated carbon, or the presence of calcium component in carbide (For example, JP-A-2001-219178 and JP-A-55-104908) are known.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional method, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-219178 discloses that sludge or the like that has been treated as waste is processed into a porous carbonized material to form a large specific surface area, and a phosphorus trapping effect. It is a technology that seeks to obtain.
[0010]
However, since this method obtains carbides from sewage sludge (lime-based, polymer-based) or municipal solid waste RDF (solidified waste fuel), these treated materials often contain a chlorine component. . In particular, in the case of polymer sludge using a cationic polymer flocculant, chlorine components are contained, so if these are simply carbonized, hydrogen chloride will be generated, equipment will corrode, and dioxins will be generated. Further, there is a possibility that dioxins are adsorbed in the carbide. Therefore, it is necessary to remove components that can be harmful, such as halogen components and sulfur components.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to efficiently remove and effectively use a phosphorus component contained in water to be treated, and to effectively use general waste and industrial waste safely. Another object of the present invention is to provide a phosphorus adsorbent, a method for producing the same, a method for recovering phosphorus, a method for treating a phosphorus adsorbent, and a method for treating water containing a phosphorus component.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made by focusing on an alkaline substance component contained in general waste and industrial waste, particularly an alkaline substance component that adsorbs a phosphorus component.
[0013]
That is, the present invention for solving the above problems has the following features.
[0014]
The invention according to
[0015]
The invention according to claim 2 is a method for producing a phosphorus adsorbent comprising an alkaline substance component and a carbon component,
It is characterized in that a porous adsorbent containing an alkaline component and a carbon component is obtained by thermally decomposing a raw material containing an alkaline component and a carbon component without containing a harmful substance component by indirect heating.
[0016]
The invention according to
By adding and mixing a harmful substance remover to a raw material containing an alkaline substance component and a carbon component and performing a thermal decomposition treatment by indirect heating, a porous adsorbent containing an alkali component and a carbon component without a harmful substance component can be obtained. Gain
It is characterized by.
[0017]
The invention according to
The water to be treated is brought into contact with a phosphorus adsorbent containing an alkaline component and a carbon component and having an alkaline component on its surface and pore surface to adsorb and remove the phosphorus component contained in the water to be treated. It is characterized by doing.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for recovering phosphorus according to the fourth aspect, the phosphorus adsorbent is an adsorption cartridge housed in a water-permeable storage member, and the adsorption cartridge is immersed in the treated water. Features.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for recovering phosphorus according to the fourth or fifth aspect,
A plurality of adsorption cartridges are removably arranged to form a phosphorus recovery tank, and the phosphorus recovery tank is provided in a supply line of the water to be treated.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, in the method for recovering phosphorus according to the sixth aspect, the water to be treated containing a phosphorus component is wastewater or natural water derived from the activated sludge method, and the separation obtained from the water to be treated is used. It is characterized in that water is introduced into a phosphorus decomposition tank.
[0021]
According to an eighth aspect of the present invention, in the method for recovering phosphorus according to any one of the fourth to seventh aspects, the adsorbent which is immersed in the water to be treated and adsorbed and trapped the phosphorus component in the water to be treated is dried. It is characterized by recovering after removing water.
[0022]
The invention according to claim 9 is a method for treating a phosphorus adsorbent that has adsorbed a phosphorus component, wherein the step of drying the phosphorus adsorbent that has adsorbed the phosphorus component and removing moisture is performed;
Removing the organic components and moisture contained in the dried phosphorus adsorbent by indirect heating of the adsorbent.
[0023]
The invention according to
A step of drying the phosphorus adsorbent that has absorbed the phosphorus component to remove moisture,
Burning the dried phosphorus adsorbent to remove carbon components forming the adsorbent.
[0024]
The invention according to
Subjecting the sewage to an anaerobic fermenter to ferment,
A step of subjecting the wastewater subjected to the anaerobic fermentation treatment to a sedimentation basin to perform solid-liquid separation of separated water containing a phosphorus component,
A step of supplying the separated water to a phosphorus recovery tank containing a phosphorus adsorbent containing an alkaline component and a carbon component and having the alkaline component on the surface thereof to adsorb and remove the phosphorus component contained in the separated water. And having the following.
[0025]
The invention according to
A step of subjecting the water to be treated to a sedimentation basin to perform solid-liquid separation of separated water containing a phosphorus component,
A step of supplying the separated water to a phosphorus recovery tank containing a phosphorus adsorbent containing an alkaline component and a carbon component and having the alkaline component on the surface thereof to adsorb and remove the phosphorus component contained in the separated water. And having the following.
[0026]
A thirteenth aspect of the present invention is the water treatment method according to the twelfth aspect, wherein the water to be treated is introduced from a natural water system.
[0027]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the water treatment method according to any one of the eleventh to thirteenth aspects, the phosphorus recovery tank is provided with a plurality of detachable adsorption cartridges in a tank to which the water to be treated is supplied, The adsorption cartridge is characterized in that the adsorbent is stored in a water-permeable storage member.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The inventor tested the phosphorus adsorption performance of a carbide obtained from a rubber component when creating the present invention. Here, a predetermined amount of powdered carbide (
[0029]
[Table 1]
[0030]
In Table 1,
[0031]
Sample 2 is a carbide obtained by using a rubber containing BR, EPDM (ethylene propylene rubber) and CB as a raw material and subjecting the rubber to heat treatment.
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the adsorption performance of the phosphorus component of
[0036]
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the adsorption performance of the phosphorus component of Sample 2. Here, the change with time of the phosphoric acid residual concentration when 0.1 g, 0.2 g, 0.5 g, and 1 g of Sample 2 are added to 500 ml of the phosphoric acid solution is shown. According to these results, like the
[0037]
FIG. 11 is a characteristic diagram showing the adsorption performance of the phosphorus component of
[0038]
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the adsorption performance of the phosphorus component of
[0039]
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the adsorption performance of the phosphorus component of
[0040]
An embodiment of the present invention created based on the above experimental results will be described.
[0041]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of a system configuration using a phosphorus adsorbent according to the present invention, which is applied to a sewage treatment facility.
[0042]
Here, a
[0043]
In the figure, in the first settling basin, the introduced sewage is subjected to solid-liquid separation treatment. In the biological reaction tank, the solid-liquid separation water obtained in the first settling tank is brought into contact with activated sludge to biologically decompose and remove organic substances and nitrogen components in the liquid phase. In the anaerobic fermenter, the phosphorus component is eluted in the form of phosphoric acid from the cells of the activated sludge microorganism group by anaerobic fermentation of the biological reaction treated water. The final sedimentation basin performs a solid-liquid separation process on the anaerobic fermentation treatment water. The sludge thickening tank concentrates the sludge separated in the first settling tank and the final settling tank. Separated water obtained in the final sedimentation tank and the sludge concentration tank is transferred to the
[0044]
FIG. 2 is a schematic diagram of a case where the phosphorus recovery tank using the phosphorus adsorbent according to the present invention is applied to a natural water purification facility such as a river or a lake.
[0045]
In the facility, the sedimentation basin separates the water introduced from the natural water system into sludge and separated water. The sludge thickening tank concentrates the sludge transferred from the sedimentation basin. Separated water transferred from the sedimentation pond and the sludge concentration tank is supplied to the
[0046]
FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of a phosphorus recovery tank provided with the phosphorus adsorbent of the present invention.
[0047]
The
[0048]
The
[0049]
The phosphorus adsorbent 110 contains an alkaline component having a phosphoric acid adsorption function and a carbon component. The adsorbent is a porous fine powdered carbide, and the surface and pore surface of the adsorbent are in a state in which an alkaline substance component is located. It is obtained by thermal decomposition treatment by heating. The method for producing the phosphorus adsorbent 110 will be described later.
[0050]
As described above, the raw material of the phosphorus adsorbent 110 may be one containing an alkaline component and a carbon component. For example, sewage sludge, RDF, waste rubber materials (waste tires and the like), synthetic resin compositions and the like can be mentioned. In particular, a material that does not contain harmful substances such as halogen substances is desirable. When a harmful substance is contained, a harmful substance remover described below may be used in combination.
[0051]
Examples of the alkali substance component that adsorbs phosphoric acid include alkali metals and alkaline earth metals. Examples of the alkali metal include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and francium. Examples of the alkaline earth metal include magnesium, calcium, strontium, barium, and radium. Other metal components that adsorb phosphoric acid include aluminum and iron. In particular, aluminum, calcium and magnesium are preferred components.
[0052]
The
[0053]
As the material of the
[0054]
Further, a material that adsorbs phosphorus may be appropriately carried on the surface of the
[0055]
In addition, when the raw material contains harmful substances such as halogen substances, chlorine and sulfur components contained in the raw materials are made harmless by adding a harmful substance remover such as an alkali substance that can remove harmful substances and performing heat treatment. In the process of forming the phosphorus adsorbent 110, there is no problem of generating harmful substances such as generation of hydrogen halide such as hydrogen chloride and generation of dioxins. Moreover, no dioxins are adsorbed in the carbide.
[0056]
As the harmful substance remover, for example, an agent which selects at least one kind or contains two or more kinds among alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds is effective.
[0057]
Examples of the alkali metal compound include oxides, hydroxides, bicarbonates, carbonates, silicates, aluminates, nitrates, sulfates, and the like of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and francium. Specific examples include sodium bicarbonate, sodium carbonate, sodium sesquicarbonate, natural soda, potassium carbonate, potassium bicarbonate, sodium potassium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like. Note that sodium bicarbonate is referred to as acidic sodium carbonate, sodium bicarbonate, or sodium bicarbonate. Sodium carbonate is also referred to as sodium carbonate, soda, soda ash, laundry soda or crystalline soda. Sodium sesquicarbonate is also referred to as sodium monohydrogen dicarbonate, sodium bicarbonate or sodium sesquicarbonate. Natural soda is also called trona.
[0058]
Alkaline earth metal compounds include oxides, hydroxides, bicarbonates or carbonates such as calcium, strontium, barium or radium. Specifically, for example, lime (CaO), slaked lime (Ca (OH) 2 ), Calcium carbonate (CaCO 3 ) Or dolomide (CaCO 3 ・ MgCO 3 ) And the like.
[0059]
(Embodiment 2) Production of phosphorus adsorbent of the present invention
FIG. 4 is a schematic diagram of a facility for producing the phosphorus adsorbent of the present invention.
[0060]
The drying furnace 2 is a means for drying the raw material. Raw materials include sewage sludge and rubber waste as exemplified above. At this time, the raw material is supplied quantitatively while being measured.
[0061]
The drying furnace 2 employs a rotary kiln system, and has a rotatable
[0062]
The
[0063]
The
[0064]
The drying furnace 2 and the
[0065]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a communication duct provided with crushing means and transport means. Here, the crushed raw material transferred from the drying furnace 2 is crushed, and the mixing of water vapor and pyrolysis gas generated by the heat treatment is prevented, thereby avoiding the corrosion phenomenon and the clogging phenomenon in the heat treatment facility. And a stable heat treatment is achieved.
[0066]
The crushing means 3 is connected to the
[0067]
The transport means 31 includes a
[0068]
In FIG. 4, the hot blast stove 24 is a means for supplying hot blast gas, and includes a
[0069]
The hot-air gas is supplied with air for temperature adjustment, and the gas temperature is appropriately adjusted. For example, in the drying furnace 2, adjustment is performed so that the
[0070]
The crushing transfer means 5 is a means for crushing and collecting the carbide obtained in the
[0071]
The
[0072]
The
[0073]
(Embodiment 3) Recovery of phosphorus adsorbent
FIG. 6 is a schematic diagram of the phosphorus adsorbent drying treatment facility when the used phosphorus adsorbent is recovered in the first embodiment. The means having the same configuration as the means shown in FIG. 4 will be described with the same reference numerals as those means.
[0074]
The drying furnace 2 is a means for drying the adsorption cartridge 11 (the phosphorus adsorbent 110 and the storage member 111) recovered from the
[0075]
The crushed
[0076]
At this time, the steam generated in the
[0077]
On the other hand, the pieces of the phosphorus adsorbent 110 and the
[0078]
(Embodiment 4) Treatment of recovered phosphorus adsorbent
FIG. 7 is a schematic diagram of the phosphorus adsorbent treatment facility when the used phosphorus adsorbent is recovered in the first embodiment. The same units as those shown in FIGS. 4 and 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0079]
Here, the adsorption cartridge 11 (the adsorbent 110 and the storage member 111) collected from the
[0080]
The heating processing furnace 7 is a means for thermally decomposing and removing organic components and moisture in the object to be processed conveyed from the drying furnace 2 by indirect heating, and has the same configuration as the drying furnace 2. That is, a rotary kiln system is adopted, and a rotary furnace 71 and a heating jacket 72 are provided. In the rotary furnace 71, a
[0081]
Hot-air gas of about 450 to 700 ° C. is introduced into the heating jacket 72 from the hot-air furnace 24 via a
[0082]
At this time, organic components and moisture contained in the fragments of the phosphorus adsorbent 110 and the
[0083]
(Embodiment 5) Treatment of collected phosphorus adsorbent
FIG. 8 is a schematic diagram showing another embodiment of the phosphorus adsorbent heat processing facility when the used phosphorus adsorbent is recovered in the first embodiment. The same means as those shown in FIGS. 4, 6, and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0084]
Here, the adsorption cartridge 11 (the adsorbent 110 and the storage member 111) collected from the
[0085]
The treated material
[0086]
The processing
[0087]
The heating temperature in the processing
[0088]
On the other hand, the combustion exhaust gas discharged from the processed
[0089]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
[0090]
The phosphorus adsorbent of the present invention is a porous body having a carbon skeleton, and its surface and inner walls of the pores expose an alkali substance, so that the efficiency of contact with phosphorus in water is improved, and efficient phosphorus recovery is achieved. Can be performed. Since phosphorus can be efficiently recovered from various types of wastewater, it contributes to solving the problem of eutrophication in natural water systems. In addition, when applied to a sewage system such as a sewage treatment plant, phosphorus is not buried in the sludge, so that the generated sludge can be reduced.
[0091]
Furthermore, when the raw material contains a harmful substance such as a halogen substance, the phosphorus adsorbent of the present invention can be mixed with a harmful substance removing agent for removing the harmful substance to thereby form a halogen compound (for example, dioxins and the like). Can be obtained. That is, even if the raw material contains a halogen component such as a chlorine component, it is replaced with a harmless substance (inorganic salt) by the harmful substance remover. Therefore, in the process of producing the phosphorus adsorbent of the present invention, problems of generation of hydrogen chloride, corrosion of equipment, and generation of dioxins do not occur.
[0092]
In addition, the phosphorus recovered by the phosphorus adsorbent of the present invention can be dried, heat-processed, burned and removed the carbon content of the skeleton, etc. by performing processing according to the purpose, as a soil improvement material, fertilizer. It can be directly used, and by incineration and removal of carbon, the phosphorus component can be recovered, so that it can be effectively used as a raw material for various purposes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a phosphorus adsorbent according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of the phosphorus adsorbent according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of a phosphorus recovery tank.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a facility for producing the phosphorus adsorbent of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a communication duct provided with crushing means and transport means.
FIG. 6 is a schematic diagram of a phosphorus adsorbent drying treatment facility when a used phosphorus adsorbent is recovered.
FIG. 7 is a schematic diagram of a phosphorus adsorbent treatment facility when a used phosphorus adsorbent is collected.
FIG. 8 is a schematic diagram showing another embodiment of the phosphorus adsorbent heat treatment facility when the used phosphorus adsorbent is recovered.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the phosphorus adsorption performance of
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the phosphorus adsorption performance of Sample 2.
FIG. 11 is a characteristic diagram showing the phosphorus adsorption performance of
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the phosphorus adsorption performance of
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the phosphorus adsorption performance of
FIG. 14 is a schematic diagram of a sewage treatment system based on the activated sludge method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
2. Drying furnace
3. Crushing means
4: Pyrolysis furnace
5… Crushing means
6 ... Gas combustion furnace
7. Heating furnace
8 Processed processing combustion furnace
Claims (14)
を特徴とするリン吸着材。A phosphorus adsorbent comprising an alkali substance component and a carbon component, wherein the skeleton component of the adsorbent is made of a porous carbide, and the alkali component is located on the surface and pore surface. Phosphor adsorbent.
有害物質成分を含まずアルカリ質成分と炭素成分とを含む原料を間接加熱によって熱分解処理することにより、アルカリ質成分と炭素成分を含有し多孔質化した吸着材を得ること
を特徴とするリン吸着材の生成方法。A method for producing a phosphorus adsorbent comprising an alkaline substance component and a carbon component,
A phosphorus-free adsorbent containing an alkaline component and a carbon component is obtained by thermally decomposing a raw material containing an alkaline component and a carbon component without containing a harmful substance component by indirect heating. How to generate adsorbent.
アルカリ物質成分と炭素成分を含む原料に有害物質除去剤を添加混合して間接加熱によって熱分解処理することにより、有害物質成分を含まずアルカリ質成分と炭素成分を含む多孔質化した吸着材を得ること
を特徴とするリン吸着材の生成方法。A method for producing a phosphorus adsorbent comprising an alkaline substance component and a carbon component,
By adding and mixing a harmful substance remover to a raw material containing an alkaline substance component and a carbon component and performing a thermal decomposition treatment by indirect heating, a porous adsorbent containing an alkali component and a carbon component without a harmful substance component can be obtained. A method for producing a phosphorus adsorbent, comprising:
被処理水と、アルカリ質成分と炭素成分を含有し且つその表面及び孔面にアルカリ質成分が位してなるリン吸着材と、を接触させて、被処理水に含まれるリン成分を吸着除去すること
を特徴とするリンの回収方法。A method for recovering a phosphorus component in water to be treated,
The water to be treated is brought into contact with a phosphorus adsorbent containing an alkaline component and a carbon component and having an alkaline component on its surface and pore surface to adsorb and remove the phosphorus component contained in the water to be treated. A method for recovering phosphorus.
を特徴とする請求項4記載のリンの回収方法。5. The method for recovering phosphorus according to claim 4, wherein the phosphorus adsorbent is an adsorption cartridge stored in a water-permeable storage member, and the adsorption cartridge is immersed in the treated water.
を特徴とする請求項4または5記載のリンの回収方法。6. The phosphorus recovery method according to claim 4, wherein a plurality of adsorption cartridges are detachably arranged to form a phosphorus recovery tank, and the phosphorus recovery tank is provided in a supply line of the water to be treated.
を特徴とする請求項6記載のリンの回収方法。7. The phosphorus according to claim 6, wherein the water to be treated containing the phosphorus component is wastewater derived from the activated sludge method or natural water-based water, and the separated water obtained from the water to be treated is introduced into a phosphorus decomposition tank. Collection method.
を特徴とする請求項4から7いずれか1項記載のリンの回収方法。The phosphorus material according to any one of claims 4 to 7, wherein the adsorbent, which is immersed in the water to be treated and adsorbs and traps a phosphorus component in the water to be treated, is recovered after drying to remove water. Collection method.
リン成分を吸着したリン吸着材を乾燥して水分を除去する工程と、
乾燥処理したリン吸着材を間接加熱によって該吸着材に含まれる有機成分及び水分を除去する工程と、を有すること
を特徴とするリン吸着材の処理方法。A method for treating a phosphorus adsorbent that has absorbed a phosphorus component,
A step of drying the phosphorus adsorbent that has absorbed the phosphorus component to remove moisture,
Removing the organic components and moisture contained in the dried adsorbent by indirect heating of the dried adsorbent.
リン成分を吸着したリン吸着材を乾燥して水分を除去する工程と、
乾燥処理したリン吸着材を燃焼処理して、吸着材を形成する炭素成分を除去する工程と、を有すること
を特徴とするリン吸着材の処理方法。A method for treating an adsorbent that has adsorbed a phosphorus component,
A step of drying the phosphorus adsorbent that has absorbed the phosphorus component to remove moisture,
Combusting the dried phosphorus adsorbent to remove carbon components forming the adsorbent.
汚水を嫌気性発酵槽に供して、発酵処理する工程と、
嫌気発酵処理した汚水を沈殿池に供して、リン成分を含む分離水を固液分離する工程と、
分離水を、アルカリ質成分と炭素成分を含有し且つその表面にアルカリ質成分が位してなるリン吸着材を格納したリン回収槽に供して、分離水に含まれるリン成分を吸着除去する工程と、を有すること
を特徴とする水処理方法。A water treatment method for removing a phosphorus component,
Subjecting the sewage to an anaerobic fermenter to ferment,
A step of subjecting the wastewater subjected to the anaerobic fermentation treatment to a sedimentation basin to perform solid-liquid separation of separated water containing a phosphorus component,
A step of supplying the separated water to a phosphorus recovery tank containing a phosphorus adsorbent containing an alkaline component and a carbon component and having the alkaline component on the surface thereof to adsorb and remove the phosphorus component contained in the separated water. And a water treatment method comprising:
被処理水を沈殿池に供して、リン成分を含む分離水を固液分離する工程と、
分離水を、アルカリ質成分と炭素成分を含有し且つその表面にアルカリ質成分が位してなるリン吸着材を格納したリン回収槽に供して、分離水に含まれるリン成分を吸着除去する工程と、を有すること
を特徴とする水処理方法。A water treatment method for removing a phosphorus component,
A step of subjecting the water to be treated to a sedimentation basin to perform solid-liquid separation of separated water containing a phosphorus component,
A step of supplying the separated water to a phosphorus recovery tank containing a phosphorus adsorbent containing an alkaline component and a carbon component and having the alkaline component on the surface thereof to adsorb and remove the phosphorus component contained in the separated water. And a water treatment method comprising:
を特徴とする請求項12記載の水処理方法。The water treatment method according to claim 12, wherein the water to be treated is introduced from a natural water system.
吸着カートリッジは、前記吸着材を透水性の格納部材に収納してなること
を特徴とする請求項11から13のいずれか1項記載の水処理方法。The phosphorus recovery tank is provided with a plurality of detachable adsorption cartridges in a tank to which the water to be treated is supplied,
14. The water treatment method according to claim 11, wherein the adsorption cartridge stores the adsorbent in a water-permeable storage member.
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