JP2005246213A - リン含有排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＡＰ生成効率が高く、処理水水質も良好となるリン含有排水の処理方法を提供する。
【解決手段】導入管１からの原水は中和槽２へ供給され、反応槽９から配管１３を経て返送されるＭＡＰ粒子含有濃縮液と混合され、含有されるリンイオンが、ＭＡＰとして不溶化される。その後、配管４を経て凝集槽３に供給される。凝集槽３において、十分に粒子の粗大化がなされた液は、配管５を経て沈殿槽６に供給されて処理水と沈降分離される。得られた処理水は配管７より排出され、沈降物（ＭＡＰ濃縮液）は抜出管８より抜き出され、その一部が反応槽９に返送され、残りは系外へ排出される。反応槽９に返送されたＭＡＰ濃縮液は、アルカリ剤の水溶液及びマグネシウム塩水溶液と混合され、ＭＡＰ粒子表面にアルカリが吸着され、配管１３より反応槽２へ送られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水、し尿、畜産汚泥の嫌気消化工程で発生する汚泥脱離液や下水汚泥広域処理場の汚泥濃縮分離液及び脱水濾液等のリン含有排水からリンをＭＡＰ粒子として効率的に除去し、優れた処理水質の処理水を得ると共に、高濃度で脱水性に優れたＭＡＰ粒子を得ることができるリン含有排水の処理方法に関する。

排液中に含まれるリンは河川、湖沼及び海洋などにおける富栄養化の原因物質の一つであり、排液処理工程で効率的に除去する必要がある。一般に、排水中のリンの除去技術としては、凝集沈殿法、生物脱リン法等が実用化されている。

また、リンをＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム）として、回収する晶析装置も実用化されている。

このＭＡＰ晶析脱リン装置において、ＭＡＰが析出するｐＨ条件、例えばｐＨ約８〜１０となるように、ＮａＯＨ等のアルカリ剤が添加され、また、ＭＡＰの析出にマグネシウムが不足する場合には、ＭｇＣｌ_２等のマグネシウム塩溶液を添加し、アンモニア成分が不足するときにはアンモニア溶液やアンモニウム塩溶液を添加する（例えば特開平１１−１０１６８号、特開２００２−１０２６０２号）。

これら公報記載の方法では、上向流方式の反応塔が用いられている。

特開平７−１２４５７１号には、アンモニア性窒素を含有する有機性排水に反応槽内にてＭｇ^２＋，ＰＯ_４ ^３−を加えてＭＡＰ粒子を析出させ、濾過により固液分離してリンを除去する方法が記載されている。
特開平１１−１０１６８号公報 特開２００２−１０２６０２号公報 特開平７−１２４５７１号公報

上記特開平７−１２４５７１号の如く反応槽内にてＭＡＰ粒子を析出させた後、固液分離してリン除去を行う脱リン方法においては、反応槽内の全体に万遍なく種晶としてのＭＡＰ粒子が存在し、また、反応槽内の全体においてＭＡＰが生成し易い約８〜１１のｐＨに保たれるべきであるが、排水の流入部付近などにおいては、種晶ＭＡＰ粒子が不足したり、好適ｐＨ範囲から外れてしまい、ＭＡＰ生成効率が低下したり、あるいは処理水水質が低下するおそれがある。

本発明は、反応槽内の全体に種晶ＭＡＰ粒子を万遍なく存在させたり、あるいは反応槽内全体をＭＡＰ生成に好適なｐＨに保つことが可能であり、これによりＭＡＰ生成効率が高く、処理水水質も良好となるリン含有排水の処理方法を提供することを目的とする。

第１発明のリン含有排水の処理方法は、アルカリ性条件下でリン含有排水中のマグネシウムイオン及びアンモニウムイオンを反応させて不溶物を生成させ、固液分離を行って処理水と不溶物を含んだ濃縮液とに分離するリン含有排水の処理方法において、前記濃縮液の一部をリン含有排水に添加することを特徴とするものである。

第２発明のリン含有排水の処理方法は、アルカリ性条件下でリン含有排水中のマグネシウムイオン及びアンモニウムイオンを反応させて不溶物を生成させ、固液分離を行って処理水と不溶物を含んだ濃縮液とに分離するリン含有排水の処理方法において、前記濃縮液の一部をアルカリ剤と混合し、得られたアルカリ混合物をリン含有排水に添加することを特徴とするものである。

本発明では、リン含有排水とマグネシウムイオン、アンモニウムイオン（これらのイオンは、排水中に元々含まれているものであってもよく、排水に添加されたものであってもよい。）との反応及び返送濃縮液との混合は、完全混合型の反応槽（リアクタ）中で行われるのが好ましい。

本発明では、ＭＡＰ粒子を含んだＭＡＰ生成反応液を固液分離して得られるＭＡＰ粒子含有濃縮液（以下、ＭＡＰ濃縮液ということがある。）の一部を返送してリン含有排水に添加するので、ＭＡＰ生成反応工程において、ＭＡＰ粒子が種晶として槽全体に均一に分散して存在するようになり、脱水性の良い粒径の大きいＭＡＰ粒子を効率良く生成させることができる。

また、この返送されるＭＡＰ濃縮液にアルカリを添加することにより、反応槽全体のｐＨをＭＡＰ生成に好適なｐＨ８〜１１程度に保つことが容易となる。

以下、図面を参照して本発明についてさらに詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態を表す系統図である。

１は原水の導入管であり、中和槽２に原水を導入する。２Ａは中和槽２に設けられたｐＨ計である。４は中和槽２内の液を凝集槽３に供給する配管であり、１２は凝集槽３にポリマー（高分子凝集剤）を供給する配管である。５は凝集槽３内の液を沈殿槽６に供給する配管である。７は処理水の排出管、８は沈殿槽６で分離されたＭＡＰ濃縮液の抜出管であり、系外への排出管８Ａと、反応槽９への返送管８Ｂとに分岐している。この返送管８Ｂにはポンプ１４が設けられている。

１０は反応槽９にアルカリ貯槽１１内の水酸化ナトリウム、消石灰等のアルカリ水溶液を供給する配管であり、この配管１０に設けられたアルカリ供給用ポンプ１５は前記ｐＨ計２Ａに連動するように設けられている。１６はマグネシウム剤貯槽であり、塩化マグネシウム等のマグネシウム塩の水溶液が貯えられている。この貯槽１６内のマグネシウム塩水溶液は配管１７を経て、ポンプ１８で反応槽９に供給される。

１３は反応槽９からＭＡＰ濃縮液を中和槽２に供給する配管である
本実施の形態において、導入管１からの原水は中和槽２へ供給され、中和槽２において原水は反応槽９から配管１３を経て返送されるＭＡＰ粒子含有濃縮液と混合され、含有されるリンイオンがＭＡＰとして不溶化された後、配管４を経て凝集槽３に供給される。凝集槽３においては、原水とＭＡＰ濃縮液との反応液に配管１２よりポリマーが添加されて、凝集処理される。

凝集槽３において、十分に粒子の粗大化がなされた液は、配管５を経て沈殿槽６に供給されて処理水と沈降物とに分離される。得られた処理水は排出管７より排出され、沈降物（ＭＡＰ粒子含有濃縮液）は抜出管８より抜き出され、その一部が返送管８Ｂより反応槽９に返送され、残りは排出管８Ａより系外へ排出される。

反応槽９に返送されたＭＡＰ濃縮液は、アルカリ貯槽１１から供給されるアルカリ水溶液及びマグネシウム貯槽１６から供給されるマグネシウム塩水溶液と混合され、ＭＡＰ粒子表面にアルカリが吸着される。このアルカリを吸着したＭＡＰ粒子含有濃縮液は、前記の通り、配管１３により中和槽２に供給される。

ここで、返送管８Ｂより反応槽９に返送するＭＡＰ濃縮液の固形分量は、原水とアルカリ濃縮液との反応で発生する不溶物の量の１５〜４０倍程度が好ましい。

本実施の形態において、反応槽９へのアルカリの添加量は、中和槽２のｐＨが８．０〜１１．０程度となる量であることが好ましく、マグネシウム剤の添加量は、原水中のリンに対してモル比で１．０〜２．５が望ましい。

また、凝集槽３へのポリマー添加量は原水量に対して２〜５ｍｇ／Ｌとすることが望ましい。

なお、本発明においては、固液分離手段として、沈殿槽の他、膜分離、遠心分離器等を用いることも可能である。

晶析反応塔を用いる従来例の場合、薬注部分における薬品の拡散速度が問題となるが、この実施の形態では全ての反応が完全混合槽の中で行われるため、スケールアップを容易に行うことができる。

以下、実施例及び比較例について説明する。
［実施例１］
図１に示す装置を用いてリン含有排水の処理を行った、原水としては塩化アンモニウム及びリン酸ナトリウムを含有する合成排水を用いた。濃度はＮＨ_４−Ｎ １５０ｍｇ／Ｌ，ＰＯ_４−Ｐ ５０ｍｇ／Ｌとした。原水流量は０．４８ｍ^３／ｄａｙとした。

アルカリ貯槽１１内のアルカリ水溶液は２５％のＮａＯＨ水溶液とし、マグネシウム剤貯槽１６内のマグネシウム塩水溶液は１．０％の塩化マグネシウム水溶液とした。反応槽９の容量は３Ｌ、中和槽２の容量は４．５Ｌ、凝集槽３の容量は１．５Ｌとした。この凝集槽３では、ポリマー凝集剤を２ｍｇ／Ｌの濃度となるように添加した。

反応槽９において、沈殿槽より返送されるＭＡＰ濃縮液に塩化マグネシウム水溶液と、ＮａＯＨ水溶液を添加し、アルカリ性とした濃縮液を中和槽２に返送して原水と混合した。中和槽２のｐＨが８．５になるようにポンプ１５によるＮａＯＨの注入量を調整した。塩化マグネシウム水溶液の添加量は、塩化マグネシウムとして６．０ｇ／Ｈｒとした。沈殿槽６から反応槽９へ返送するＭＡＰ濃縮液量は、その固形物量が原水から発生する固形物量の約３０倍となる量とした。

この結果、Ｔ−Ｐ濃度１７ｍｇ／Ｌ、ＰＯ_４−Ｐ濃度１３ｍｇ／Ｌの処理水が得られた。また、ＭＡＰ回収率は９０％であった。

［実施例２］
実施例１において、反応槽９にアルカリ及び塩化マグネシウムの添加を行わず、代りにこれらを中和槽２へ直接に供給するようにしたこと以外は同様にして合成排水の処理を行った。

その結果、処理水のＴ−Ｐ濃度は２３ｍｇ／Ｌ、ＰＯ_４−Ｐ濃度は１６ｍｇ／Ｌ、ＭＡＰ回収率は８０％となった。

［比較例１］
実施例１において、ポンプ１４を停止し、ＭＡＰ濃縮液の返送を行わなかったこと以外は同様にして合成排水の処理を行った。

その結果、処理水のＴ−Ｐ濃度は２６ｍｇ／Ｌ、ＰＯ_４−Ｐ濃度は１４ｍｇ／Ｌ、ＭＡＰ回収率は６７％となった。

これらの実験結果より、ＭＡＰ濃縮液の一部を返送することにより、処理水質が向上し、ＭＡＰ粒子回収率も向上することが認められた。また、返送されるＭＡＰ濃縮液にアルカリを添加してから原水と混合することにより、一層効果が向上することが認められた。

実施の形態に係るリン含有排水の処理方法を示す系統図である。

符号の説明

２ 中和槽
２Ａ ｐＨ計
３ 凝集槽
６ 沈殿槽
９ 反応槽

Claims (2)

1. アルカリ性条件下でリン含有排水中のマグネシウムイオン及びアンモニウムイオンを反応させて不溶物を生成させ、固液分離を行って処理水と不溶物を含んだ濃縮液とに分離するリン含有排水の処理方法において、前記濃縮液の一部をリン含有排水に添加することを特徴とするリン含有排水の処理方法。
2. アルカリ性条件下でリン含有排水中のマグネシウムイオン及びアンモニウムイオンを反応させて不溶物を生成させ、固液分離を行って処理水と不溶物を含んだ濃縮液とに分離するリン含有排水の処理方法において、前記濃縮液の一部をアルカリ剤と混合し、得られたアルカリ混合物をリン含有排水に添加することを特徴とするリン含有排水の処理方法。

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