JP2005334735A - 反応晶析処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種結晶粒による排除対象成分の回収率の向上を図ることにある。
【解決手段】上方への流体の流れによって上下方向の所定範囲に浮遊した状態に維持された複数の種結晶粒５を有する流動床１ａを内部に構成する反応槽１を備え、上記流体は、リン（排除対象成分）を含有する被処理水ａと、被処理水ａに対してリンを種結晶粒５へ晶析させる処理がなされた後の処理水ｂと、リンを種結晶粒５へ化合物として晶析させる消石灰（結晶化成分）を含有する薬液ｃとからなり、処理水ｂを、被処理水ａ及び薬液ｃより下方から反応槽１内に供給するように構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理水に含有する排除対象成分を、種結晶粒に晶析させることにより当該被処理水から除去する反応晶析処理装置に関するものである。

この種の反応晶析処理装置としては、反応槽の下部に設けたディストリビュータから被処理水と当該被処理水を晶析処理した後の処理水とを混合したものを噴出することにより、当該ディストリビュータの上方に複数の種結晶粒が上下方向に所定の範囲で浮遊する流動床を構成し、かつこの流動床に薬液を供給することにより、被処理水に含有される排除対象成分を種結晶粒に晶析させるように構成したものが知られている（例えば、特許文献１）。

上記反応晶析処理装置においては、種結晶粒としてリン酸カルシウムを含有するものを用い、薬液としてカルシウム化合物（結晶化成分）を含有するものを用いることにより、被処理水に含有された排除対象成分としてのリンをヒドロキシアパタイト（リン酸カルシウム化合物）として、種結晶粒に晶析させることができる。

ところが、上記従来の反応晶析処理装置においては、リン酸イオン態リン（以下、リンという）の濃度の高い被処理水と、ヒドロキシアパタイトを晶析させるためにカルシウムイオン濃度及びｐＨが高められた処理水とを混合してからディストリビュータから噴出させているので、その混合時におけるリン濃度がカルシウムイオン濃度、ｐＨ等によって定まる過溶解度を超えるおそれが高い。

このため、リンがリン酸カルシウムの凝集物として被処理水と処理水との混合水中に析出してから、この混合水溶液が流動床に流入するので、リンがヒドロキシアパタイトとして種結晶粒の表面に晶析しにくくなる。従って、種結晶粒によるリンの回収率が低いという問題がある。
特開２００２−３０１４８０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、種結晶粒による排除対象成分の回収率の向上を図ることのできる反応晶析処理装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、上方への流体の流れによって上下方向の所定範囲に浮遊した状態に維持された複数の種結晶粒を有する流動床を内部に構成する反応槽を備えた反応晶析処理装置であって、上記流体は、排除対象成分を含有する被処理水と、当該被処理水に対して上記排除対象成分を上記種結晶粒へ晶析させる処理がなされた後の処理水と、上記排除対象成分を上記種結晶粒へ化合物として晶析させる結晶化成分を含有する薬液とからなり、上記処理水を、被処理水及び薬液より下方から上記反応槽内に供給するように構成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記処理水を上記反応槽に供給する第１供給部、上記被処理水を上記反応槽に供給する第２供給部及び上記薬液を上記反応槽に供給する第３供給部は、それぞれ下方に向かう流速成分を有する流体を噴出する噴出流路又は水平方向に流体を噴出する噴出流路を備えていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記反応槽は、軸線を上下方向に向けた円筒状の外筒と、この外筒の下部に設けられた底板と、上記外筒の内側に当該外筒と同軸状に設けられ、上記流動床の上面から上方に流出した上記処理水を上記底板の下方に供給する内筒とを有し、上記底板には、当該底板の下方に供給された上記処理水を当該底板の上側に供給する上記第１供給部及び上記被処理水を上記底板の上側に供給する上記第２供給部を同軸状に構成してなる複合供給部と、上記薬液を上記底板の上側に供給する上記第３供給部とがそれぞれ複数設けられており、上記複合供給部は、上記底板上における上記内筒と上記外筒の間に同軸状に延在する内円及び外円のそれぞれの上に、周方向に等間隔に設置されていると共に、内円側と外円側とで互いに千鳥状となるように設置されており、上記第３供給部は、上記底板上における上記内円の内側で当該内円と同軸状の内々円上であって、上記内円上における最も近い上記複合供給部から等距離の位置に設置されていると共に、上記底板上における上記外円の外側で当該外円と同軸状の外々円上であって、上記外円上における最も近い上記複合供給部から等距離の位置に設置されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、上記排除対象成分は、リンであり、上記種結晶粒は、珪酸カルシウム水和物又はリン酸カルシウムを含有しており、上記結晶化成分は、水酸化カルシウム又は水酸化ナトリウムであることを特徴としている。

上記のように構成された請求項１〜４に記載の発明によれば、最も下方から供給される処理水の上昇流によって種結晶粒が浮遊し、この種結晶粒の間に、被処理水が供給されることになる。このため、処理水に既に含有されている薬液の結晶化成分と、被処理水に含有されている排除対象成分とが種結晶粒の近傍において初めて出会うことになる。よって、結晶化成分と排除対象成分との化合物が種結晶粒の表面に極めて析出しやすくなる。

また、処理水中の結晶化成分の不足分は、処理水の上方から新たに供給される薬液によって補うことができる。この新たに供給される薬液中の結晶化成分も、被処理水中の排除対象成分と、種結晶粒の近傍において初めて出会うことになるので、その新たな薬液中の結晶化成分と排除対象成分との化合物も種結晶粒の表面に極めて析出しやすくなる。

従って、種結晶粒による排除対象成分の回収率の向上を図ることができる。

なお、排除対象成分としては、例えばリン、フッ素、ホウ素、アンモニア、その他の重金属類などがあげあれる。また、種結晶粒としては、例えば珪酸カルシウム水和物又はリン酸カルシウムがあげられる。そして、種結晶粒の粒径は、初期的には０．１５〜２ｍｍである。即ち、種結晶粒の粒径を０．１５ｍｍ未満にした場合には、例えば被処理水中のＳＳ（浮遊物質）と一緒に種結晶粒が反応槽から流出するおそれがあるためであり、２ｍｍ超になると、単位体積当たりの反応面積が小さくなって、処理速度が低下することになるからである。

請求項２に記載の発明によれば、処理水を反応槽に供給する第１供給部、被処理水を反応槽に供給する第２供給部及び薬液を反応槽に供給する第３供給部が、それぞれ下方に向かう流速成分を有する流体を噴出する噴出流路を備えているので、例えば、最下位置から処理水を供給する第１供給部の場合は反応槽の底から上方に流れるような処理水の流れをつくることができる。このため、種結晶粒が反応槽の底に滞留するのを防止することができ、全ての種結晶粒を排除対象成分の晶析に利用することができる。

また、第２供給部や第３供給部から噴出する被処理水や薬液については、上方に向かって流れる処理水に対して下方に向かう流速成分を有することから、処理水等に対する撹拌効率が向上することになる。このため、薬液中の結晶化成分と排除対象成分との化合物を効率よく得ることができる。

従って、種結晶粒による排除対象成分の回収率をより向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、第１供給部及び第２供給部を同軸状に構成した複合供給部を、底板上における内筒と外筒の間に同軸状に延在する内円及び外円のそれぞれの上に、周方向に等間隔に設置していると共に、内円側と外円側とで互いに千鳥状となるように設置しているので、各複合供給部から噴出する処理水及び被処理水によって、水平方向においてほぼ一定の流速の上昇流を得ることができる。

従って、種結晶粒が互いに擦れあって摩耗するのを防止することができるので、種結晶粒による排除対象成分の回収率の向上を図ることができる。

しかも、第３供給部が底板上における内円の内側で当該内円と同軸状の内々円上であって、内円上における最も近い複合供給部から等距離の位置に設置されていると共に、底板上における外円の外側で当該外円と同軸状の外々円上であって、外円上における最も近い複合供給部から等距離の位置に設置されているので、第２供給部から上昇する被処理水に対して水平方向のほぼ均等の位置から薬液を噴出することができる。

従って、被処理水中の排除対象成分に対して薬液をほぼ均等に供給することができるので、この点からも種結晶粒による排除対象成分の回収率の向上を図ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、排除対象成分はリンであり、種結晶粒は珪酸カルシウム水和物又はリン酸カルシウムを含有しており、結晶化成分は水酸化カルシウム又は水酸化ナトリウムであるので、被処理水中のリンを、リン酸カルシウム化合物として、種結晶粒の表面に晶析させることができる。

この場合、リンは、水溶液をアルカリ性に維持することによって、難溶性のヒドロキシアパタイトの結晶として種結晶粒の表面に析出することになる。ヒドロキシアパタイトの化学組成は、次の（１）式で示される。
（Ｃａ₅（ＯＨ）（ＰＯ₄）₃） …（１）

晶析反応を示すと次の（２）式の通りになる。
５Ｃａ²⁺＋ＯＨ^-＋３ＰＯ₄ ^3-→Ｃａ₅（ＯＨ）（ＰＯ₄）₃ …（２）

ヒドロキシアパタイトの溶解度積が極めて小さいことから（Ｋｓ＝１０〜５５．９）、リン濃度の極めて低い処理水を得ることができる。晶析反応時のｐＨは、一般に８〜１０に設定することが好ましい。

本発明を実施するための最良の形態としての一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

この実施の形態で示す反応晶析処理装置は、図４に示すように、反応槽１と、被処理水タンク２と、薬液タンク３と、中和処理タンク４とを備えた構成になっている。

反応槽１は、図２に示すように、下方から上方への流体の流れによって上下方向の所定範囲に浮遊した状態に維持された複数の種結晶粒５を有する流動床１ａを内部に構成するようになっており、軸線を上下方向に向け、流動床１ａの周囲等を囲むように形成された円筒状の外筒１１と、この外筒１１の下部に設けられ、流動床１ａの底部を覆う平面状の底板１２と、外筒１１の内側に当該外筒１１と同軸状に設けられ、流動床１ａの上面１ｂから上方に流出した処理水ｂを底板１２の下方に供給する内筒１３とを有している。

上記流動床１ａを構成する流体は、排除対象成分としてのリンを含有する被処理水ａと、当該被処理水ａに対してリンを種結晶粒５へ晶析させる処理がなされた後の処理水ｂと、リンを種結晶粒５へ化合物として晶析させる結晶化成分である消石灰（水酸化カルシウム）を含有する薬液ｃとからなる。なお、結晶化成分としては、上記のように安価な消石灰を用いることになるが、カルシウム分が排水としての被処理水ａ中に充分含まれている場合や、例えば塩化カルシウムを事前に添加調整している場合には、反応槽１内ではｐＨを上げるのみでよいため、水酸化ナトリウムも使用することが可能である。

そして、処理水ｂ、被処理水ａ及び薬液ｃは、当該処理水ｂ、被処理水ａ及び薬液ｃの順で順次上位となる位置から、それぞれ後述する第１供給部６、第２供給部７及び第３供給部８を介して反応槽１内に供給されるようになっている。

外筒１１は、その上端が天板１４によって覆われており、この天板１４には、インペラ１５を回転駆動するためのモータ１６が設けられている。インペラ１５は、外筒１１内における内筒１３の上方の処理水ｂを当該内筒１３内の下方に送り込むようになっている。

また、外筒１１における底板１２の下側には、第１隔壁１２１、第２隔壁１２２及び第３隔壁１２３が所定の間隔をおいて設けられている。

そして、外筒１１における底板１２と第１隔壁１２１との間が薬液タンク３から薬液ｃが供給される薬液圧力室１１ｃになっており、外筒１１における第１隔壁１２１と第２隔壁１２２との間が内筒１３から処理水ｂが供給される処理水圧力室１１ｂになっており、外筒１１における第２隔壁１２２と第３隔壁１２３との間が被処理水タンク２から被処理水ａが供給される被処理水圧力室１１ａになっている。

また、内筒１３は、処理水圧力室１１ｂに処理水ｂを供給すべく、底板１２を貫通して第１隔壁１２１に達するように形成されている。

底板１２には、図１に示すように、処理水圧力室１１ｂから供給された処理水ｂを底板１２の上側に供給する第１供給部６と、被処理水圧力室１１ａに供給された被処理水ａを底板１２の上側に供給する第２供給部７と、薬液圧力室１１ｃに供給された薬液ｃを底板１２の上側に供給する第３供給部８とがそれぞれ複数設けられている。

第１供給部６と第２供給部７とは、第１供給部６を下方、第２供給部７を上方に配置した状態で、これらを同軸状に連結してなる複合供給部９を構成している。

ここで、第２供給部７は、被処理水パイプ７１と、ノズル部７２と、盲栓７３とを備えている。

被処理水パイプ７１は、第２隔壁１２２から第１隔壁１２１及び底板１２を貫通して当該底板１２から上方に突出し、上端部外周に雄ねじ部７１ａを有していると共に、雄ねじ部７１ａの近傍に貫通孔７１ｂを有している。そして、被処理水パイプ７１は、その下端部が第２隔壁１２２にねじ込まれた継ぎ手部７４に連結されており、当該継ぎ手部７４を介して、被処理水圧力室１１ａに連通されている。

ノズル部７２は、被処理水パイプ７１の雄ねじ部７１ａに螺合する雌ねじ凹部７２ａを有し、当該雌ねじ凹部７２ａによって被処理水パイプ７１の上端開口部を閉塞すると共に、被処理水パイプ７１の上方、貫通孔７１ｂの周囲及び上端部の周面を囲むように形成されている。

そして、ノズル部７２には、被処理水パイプ７１の上端部の周面を囲む円筒壁部７２ｂの下端部に、被処理水パイプ７１の貫通孔７１ｂから流出した被処理水ａを半径方向外方でかつ斜め下方に噴出する噴出流路７２ｃが形成されている。即ち、噴出流路７２ｃは、下方に向かう流速成分を有する被処理水ａを噴出するように形成されている。この噴出流路７２ｃは、円筒壁部７２ｂにおける周方向の複数等分（この実施の形態では６等分）した位置に形成されている。

盲栓７３は、ノズル部７２の円筒壁部７２ｂの下端開口部と被処理水パイプ７１との間を閉塞するようになっている。

第１供給部６は、処理水パイプ６１と、ノズル部６２とを備えた構成になっている。

処理水パイプ６１は、第１隔壁１２１から底板１２を貫通して当該底板１２から上方に突出すると共に、被処理水パイプ７１を同軸状に囲むように形成されている。そして、処理水パイプ６１と被処理水パイプ７１との間が処理水圧力室１１ｂ内の処理水ｂをノズル部６２内に供給する流路となっている。

ノズル部６２は、処理水パイプ６１の上端から盲栓７３の下端までの間の被処理水パイプ７１の外周面に嵌合され、処理水パイプ６１の上方及び周面を囲むように形成されている。そして、ノズル部６２は、処理水パイプ６１の周囲を囲む円筒壁部６２ａの下端が底板１２の上面に当接するようになっている。また、円筒壁部６２ａには、下端から上方に切り欠かれた噴出口６２ｂが形成されている。この噴出口６２ｂは、円筒壁部６２ａにおける周方向の複数等分（この実施の形態では４等分）した位置に形成されている。

そして、処理水パイプ６１と円筒壁部６２ａとの間及び噴出口６２ｂが処理水パイプ６１の上端から流出した処理水ｂを半径方向外方でかつ斜め下方に噴出する噴出流路６２ｃとなっている。即ち、噴出流路６２ｃは、下方に向かう流速成分を有する処理水ｂを噴出するように形成されている。特に、この噴出流路６２ｃは、処理水ｂを底板１２の上面に這うように噴出し、底板１２の上面全体からほぼ均等な速度の上昇流を生じさせるようになっている。

第３供給部８は、薬液パイプ８１と、ノズル部８２と、盲栓８３と、球体８４とを備えている。

薬液パイプ８１は、底板１２から上方に突出するように形成されている。そして、薬液パイプ８１は、その下端が底板１２にねじ込まれた継ぎ手部８５に連結されており、当該継ぎ手部８５を介して、薬液圧力室１１ｃに連通している。

ノズル部８２は、薬液パイプ８１の上方及び上端部の周面を囲むように形成されている。そして、ノズル部８２には、薬液パイプ８１の周面を囲む円筒壁部８２ａの下端部に、薬液パイプ８１の上端から流出した薬液ｃを半径方向外方でかつ斜め下方に噴出する噴出流路８２ｂが形成されている。即ち、噴出流路８２ｂは、下方に向かう流速成分を有する薬液ｃを噴出するように形成されている。この噴出流路８２ｂは、円筒壁部８２ａにおける周方向の複数等分（この実施の形態では３等分）した位置に形成されている。

盲栓８３は、ノズル部８２の円筒壁部８２ａの下端開口部と薬液パイプ８１との間を閉塞するようになっている。

球体８４は、薬液パイプ８１の上端側に配置され、薬液ｃが薬液パイプ８１の上端から流出する際には上方に移動して当該薬液ｃの流出を許容し、薬液ｃの流出が停止したり、薬液パイプ８１内へ逆流が生じる際には薬液パイプ８１の上端に当接して当該逆流を防止するようになっている。

また、第１供給部６と第２供給部７とを同軸状に構成してなる複合供給部９は、図３に示すように、底板１２上における内筒１３と外筒１１の間に同軸状に延在する内円Ｃ１及び外円Ｃ２のそれぞれの上に、周方向に等間隔に設置されていると共に、内円Ｃ１側と外円Ｃ２側とで互いに千鳥状となるように設置されている。また、複合供給部９の軸心は、内円Ｃ１及び外円Ｃ２のそれぞれの線上に配置されている。

一方、第３供給部８は、底板１２上における内円Ｃ１の内側で当該内円Ｃ１と同軸状の内々円Ｃ３上の位置であって、内円Ｃ１上における最も近い複合供給部９から等距離の位置に設置されていると共に、底板１２上における外円Ｃ２の外側で当該外円Ｃ２と同軸状の外々円Ｃ４上の位置であって、外円Ｃ２上における最も近い複合供給部９から等距離の位置に設置されている。また、第３供給部８の軸心も、内々円Ｃ３及び外々円Ｃ４のそれぞれの線上に配置されている。

そして、内々円Ｃ３上の第３供給部８は、内円Ｃ１上の隣り合う複合供給部９の間に１つ設置されており、外々円Ｃ４上の第３供給部８は、外円Ｃ２上の隣り合う複合供給部９の間に２つ設置されている。

また、図４に示す被処理水タンク２は、下水処理水などのリンを含有する被処理水ａを反応槽１に安定的に供給すべく一時的に蓄えるようになっている。即ち、被処理水タンク２は、排水としての被処理水ａの量が変動するため、この変動を吸収しながら当該被処理水を反応槽１に供給するようになっている。なお、被処理水タンク２は、電磁開閉弁２１、ポンプ２２及び図示しない流量計を介して被処理水圧力室１１ａに接続されている。流量調整はポンプ２２で行うようになっている。

薬液タンク３は、消石灰と水とを混合することによって薬液ｃを得ると共に、この薬液ｃを反応槽１に安定的に供給すべく一時的に蓄えるようになっている。消石灰の投入量は、薬液ｃのｐＨを最適なものにすべく制御してもよいが、水量に対して単純に所定の重量％となるような量であってもよい。また、薬液ｃとしては、飽和濃度以上に消石灰を添加して、未溶解分が懸濁したスラリー状のものであってもよい。なお、薬液タンク３は、電磁開閉弁３１、ポンプ３２及び図示しない流量計を介して薬液圧力室１１ｃに接続されている。また、薬液タンク３から反応槽１内に供給される薬液ｃの流量は、当該反応槽１内の流動床１ａの上側の処理水ｂのｐＨを測定するｐＨ計（図示せず）によって計測した当該処理水ｂのｐＨが所定のｐＨ（目標とする水質に応じて８〜１０ｐＨの範囲に決定）となるように、ポンプ３２によって制御されるようになっている。

また、外筒１１の上端部からは、流動床１ａの上面１ｂから上方に流出した処理水ｂのうち、内筒１３内に循環水として供給されない流量（反応槽１に供給される被処理水ａ及び薬液ｃの流量にほぼ一致する流量）のものが外筒１１の上端部から流出することになる。

中和処理タンク４は、外筒１１の上端部から流出した処理水ｂに対して中和処理、その他の無害化処理をするように構成されている。このようにして無害化処理がなされた後の処理水は、外部環境に排出されることになる。

また、種結晶粒５は、珪酸カルシウム水和物又はリン酸カルシウムを含有したもので構成されており、初期的には０．１５〜２ｍｍの粒径の略球形状に形成されている。この種結晶粒５は、例えば上述した（１）式で示したヒドロキシアパタイトが晶析することにより、徐々に径が増大することになる。

上記のように構成された反応晶析処理装置においては、処理水ｂ、被処理水ａ及び薬液ｃが当該処理水ｂ、被処理水ａ及び薬液ｃの順で順次上位となる位置から反応槽１内に供給されるようになっているので、最も流量の多い処理水ｂが最も下方の位置（この実施の形態では底板１２の上面位置）に供給され、当該処理水ｂによって上昇流がつくられると共に、この上昇流によって種結晶粒５が浮遊することになる。そして、この種結晶粒５が浮遊する処理水ｂ中に、被処理水ａが供給されることになる。このため、処理水ｂに既に含有されている薬液ｃの消石灰と、被処理水ａに含有されているリンとが種結晶粒５の近傍で初めて出会うことになる。よって、消石灰とリンとの化合によって得られたヒドロキシアパタイト（リン酸カルシウム化合物）の結晶が種結晶粒５の表面に極めて析出しやすくなる。

また、処理水ｂ中の消石灰の不足分は、被処理水ａの更に上方から新たに供給される薬液ｃによって補うことができる。この新たに供給される薬液ｃ中の消石灰も、被処理水ａ中のリンと、種結晶粒５の近傍において初めて出会うことになるので、その新たな薬液ｃ中の消石灰とリンとの化合によって得られたヒドロキシアパタイトの結晶も種結晶粒５の表面に極めて析出しやすくなる。

従って、種結晶粒５によるリンの回収率の向上を図ることができる。

また、処理水ｂを反応槽１に供給する第１供給部６は処理水ｂを底板１２の上面に這うように噴出し、底板１２の上面全体からほぼ均等な速度の上昇流を生じさせる噴出流路６２ｃを備えているので、反応槽１の底板１２の上面から上方に流れるような処理水ｂの流れをつくることができる。このため、種結晶粒５が反応槽１の底に滞留するのを防止することができ、全ての種結晶粒５をリンの晶析に利用することができる。

また、第２供給部７や第３供給部８から噴出する被処理水ａや薬液ｃについては、上方に向かって流れる処理水ｂに対して下方に向かう流速成分を有することから、処理水ｂ等に対する撹拌効率が向上することになり、ヒドロキシアパタイトを効率よく得ることができる。

従って、種結晶粒５によるリンの回収率をより向上させることができる。

一方、第１供給部６及び第２供給部７を同軸状に構成した複合供給部９を、底板１２上における内筒１３と外筒１１の間に同軸状に延在する内円Ｃ１及び外円Ｃ２のそれぞれの上に、周方向に等間隔に設置していると共に、内円Ｃ１側と外円Ｃ２側とで互いに千鳥状となるように設置しているので、各複合供給部９から噴出する処理水ｂ及び被処理水ａによって、水平方向においてほぼ一定の流速の上昇流を得ることができる。

また、例えば、第１供給部６を設置する量を増やすことによって、処理水ｂの噴出し流速を低減することができる。この実施の形態の場合、処理水ｂの噴出し流速が０．３ｍ／ｓ程度になっていることから、処理水ｂの噴出しによって、種結晶粒５が互いに擦れあって摩耗するのを防止することができ、種結晶粒５によるリンの回収率の向上を図ることができる。なお、噴出し流速は、０．５ｍ／ｓ以下であれば、種結晶粒５が摩耗するおそれがない。また、第２供給部７や第３供給部８からの被処理水ａや薬液ｃの噴出し流速は、これらの流量が処理水ｂに比べて少ないことから、この実施の形態では処理水ｂの噴出し流速より大きくなることがない。即ち、第２供給部７や第３供給部８から噴出す被処理水ａや薬液ｃによって、種結晶粒５に摩耗が生じることがない。

しかも、第３供給部８が底板１２上における内円Ｃ１の内側で当該内円Ｃ１と同軸状の内々円Ｃ３上であって、内円Ｃ１上における最も近い複合供給部９から等距離の位置に設置されていると共に、底板１２上における外円Ｃ２の外側で当該外円Ｃ２と同軸状の外々円Ｃ４上であって、外円Ｃ２上における最も近い複合供給部９から等距離の位置に設置されているので、各第２供給部７から上昇する被処理水ａに対して水平方向のほぼ均等の位置から薬液ｃを噴出することができる。

従って、被処理水ａ中のリンに対して薬液ｃ中の消石灰をほぼ均等に供給することができるので、この点からも種結晶粒５によるリンの回収率の向上を図ることができる。

また、ヒドロキシアパタイトの溶解度積が極めて小さいことから、リン濃度の極めて低い処理水ｂを得ることができる。

なお、排除対象成分としては、上述したリンの他に、例えば、フッ素、ホウ素、アンモニア、その他の重金属類などであっても回収することが可能である。

また、上記複合供給部９は、内円Ｃ１及び外円Ｃ２上に二列に設けた例を示したが、例えば外筒１１と内筒１３との間が狭い場合には、図５に示すように、外筒１１等と同軸状の一つの円の上に１列に設けるように構成してもよい。

更に、第１供給部６、第２供給部７及び第３供給部８は、図６に示すように、これらを同軸状に設置してなる複合供給部９１によって構成してもよい。この複合供給部９１は、内円Ｃ１及び外円Ｃ２上に複合供給部９と同様に設置することが好ましい。また、外筒１１等と同軸状の一つの円の上に１列に設けるように構成してもよい。

また、この場合、底板１２と第１隔壁１２１との間を処理水圧力室１１ｂとし、第１隔壁１２１と第２隔壁１２２との間を被処理水圧力室１１ａとし、第２隔壁１２２と第３隔壁１２３との間を薬液圧力室１１ｃとすることにより、各圧力室１１ｂ、１１ａ、１１ｃから各供給部６、７、８にそれぞれ処理水ｂ、被処理水ａ及び薬液ｃを供給することになる。

また、図７に示すように、第１供給部６を底板１２に設け、底板１２と第１隔壁１２１との間の処理水圧力室１１ｂから第１供給部６に処理水ｂを供給するように構成し、外筒１１の内周面に沿って連続する第２供給部７及び第３供給部８を設け、それぞれから被処理水ａ及び薬液ｃを供給するように構成してもよい。第１供給部６については、内円Ｃ１及び外円Ｃ２上に複合供給部９と同様に設置することが好ましいが、外筒１１等と同軸状の一つの円上に１列に設けるように構成してもよい。

更に、図６のように、第１供給部６、第２供給部７及び第３供給部８を複合供給部９１で構成した場合には、図８に示すように、第３供給部８に、円環状パイプ８６を介して薬液ｃを供給するように構成してもよい。ここでは、第３隔壁１２３を設けずに、第２隔壁１２２の下方に円環状パイプ８６を配置した例を示している。また、第３供給部８は、円環状パイプ８６の周方向に８等分した位置に設置されている。

また、円環状パイプ８６は、図９に示すように、第１隔壁１２１と第２隔壁１２２との間の被処理水圧力室１１ａ内に配置してもよい。

更にまた、図１０に示すように、第１供給部６を底板１２に設け、この底板１２と第１隔壁１２１との間の処理水圧力室１１ｂから第１供給部６に処理水ｂを供給するように構成し、外筒１１の外周面に沿って設けた円環状パイプ７５、８７から第２供給部７及び第３供給部８に複数のパイプを介してそれぞれ被処理水ａ及び薬液ｃを供給するように構成してもよい。

第２供給部７は、外筒１１の内側に配置した円環状のパイプによって形成されており、下面に、流体を下方に噴出する噴出流路７２ｃが周方向に複数形成されている。第３供給部８も、第２供給部７と同様に形成されている。但し、第３供給部８の噴出流路８２ｂは、噴出流路７２ｃの上方でかつ半径方向の内側に位置している。

第１供給部６については、内円Ｃ１及び外円Ｃ２上に複合供給部９と同様に設置することが好ましいが、外筒１１等と同軸状の一つの円上に１列に設けるように構成してもよい。円環状パイプ７５と第２供給部７とを連結するパイプ及び円環状パイプ８７と第３供給部８とを連結するパイプは、それぞれ上下に重なる位置に配置してもよく、また重ならない位置に配置してもよい。

また、図１１に示すように、第１供給部６を底板１２に設け、この底板１２と第１隔壁１２１との間の処理水圧力室１１ｂから第１供給部６に処理水ｂを供給するように構成し、外筒１１の内側に円環状パイプ７６を設けると共に、当該円環状パイプ７６の内側かつ上側に円環状パイプ８８を設け、円環状パイプ７６から半径方向の内方に延在する複数の直管７６ａを設け、円環状パイプ８８から半径方向の内方に延在する複数の直管８８ａを設け、直管７６ａに複数の第２供給部７を設置し、直管８８ａに複数の第３供給部８を設置し、第２供給部７及び第３供給部８のそれぞれから被処理水ａ及び薬液ｃを供給するように構成してもよい。

直管７６ａ、８８ａは、それぞれ円環状パイプ７６、８８の周方向に４等分する位置に形成されている。また、第２供給部７は、各直管７６ａに２つ設置されており、第３供給部８は、各直管８８ａに３つ設置されている。また、隣り合う直管７６ａ、８８ａは、周方向に４５度位置がずらされている。

第１供給部６については、内円Ｃ１及び外円Ｃ２上に複合供給部９と同様に設置することが好ましいが、外筒１１等と同軸状の一つの円上に１列に設けるように構成してもよい。
そして、円環状パイプ７６、８８が反応槽１の上方から当該反応槽１とは別構造のパイプに連結されており、これらのパイプを介して、円環状パイプ７６、８８、直管７６ａ、８８ａ、第２供給部７及び第３供給部８等の全体を反応槽１内から引き上げることが可能になっている。このため、反応槽１内に処理水ｂ等をそのまま保持した状態で、第２供給部７及び第３供給部８等を引き上げてこれらの第２供給部７及び第３供給部８等のメンテナンスを行うことができる利点がある。

また更に、図１２に示すように、底板１２には、外筒１１側から内筒１３側に向かって、第１供給部６、第２供給部７及び第３供給部８を順次別個に設置するように設けてもよい。また、これらの第１供給部６、第２供給部７及び第３供給部８は、外筒１３等と同軸状の各円上に複数設け、かつ他の円に設けたものと互いに千鳥状になるように配置することが好ましい。但し、第１供給部６、第２供給部７及び第３供給部８の反応槽１内の位置は、上述の順序に限定されるものではない。

また、上記実施の形態及びその他の例においては、被処理水ａを内筒１３を介して循環するように構成した例を示したが、このような内筒１３を設けずに、外筒１１の上端部から流出した処理水ｂをポンプによって処理水圧力室１１ｂや円環状パイプ等に供給することにより、当該処理水ｂを循環水として用いてもよい。この場合には、内筒１３がなくなるので、複合供給部９及び第３供給部８あるいは第１供給部６、第２供給部７及び第３供給部８を、底板１２上に均等に配置することが好ましい。

更に、外筒１１や内筒１３は、上述した円筒形状の他、例えば四角筒形状などの多角形の筒状に形成したものであってもよい。

また、反応槽１の下方から処理水ｂ、被処理水ａ及び薬液ｃを順次供給するように構成したが、薬液ｃを被処理水ａの下方から供給するように構成してもよい。

更に、噴出流路６２ｃ、７２ｃ、８２ｂは、それぞれ下方に向かう流速成分を有する処理水ｂ、被処理水ａ及び薬液ｃを噴出するように構成されていることから、これらの処理水ｂ、被処理水ａ及び薬液ｃを下方あるいは斜め下方に噴出することができる。ただし、上記各噴出流路６２ｃ、７２ｃ、８２ｂは、それぞれ処理水ｂ、被処理水ａ及び薬液ｃを水平方向に噴出するように構成したものであってもよい。

この発明の一実施の形態として示した反応晶析処理装置の要部断面図である。 同反応晶析処理装置の反応槽を示す断面図である。 同反応晶析処理装置の反応槽を示す図であって、図２のIII−III線に沿う断面図である。 同反応晶析処理装置の全体構成を示すブロック図である。 同反応晶析処理装置の反応槽における第１供給部、第２供給部及び第３供給部等に関する第１の他の例を示す断面説明図である。 同反応晶析処理装置の反応槽における第１供給部、第２供給部及び第３供給部等に関する第２の他の例を示す断面説明図である。 同反応晶析処理装置の反応槽における第１供給部、第２供給部及び第３供給部等に関する第３の他の例を示す断面説明図である。 同反応晶析処理装置の反応槽における第１供給部、第２供給部及び第３供給部等に関する第４の他の例を示す図であって、（ａ）は断面説明図、（ｂ）は円環状パイプ等を示す平面説明である。 同反応晶析処理装置の反応槽における第１供給部、第２供給部及び第３供給部等に関する第５の他の例を示す図であって、（ａ）は断面説明図、（ｂ）は円環状パイプ等を示す平面説明である。 同反応晶析処理装置の反応槽における第１供給部、第２供給部及び第３供給部等に関する第６の他の例を示す図であって、（ａ）は断面説明図、（ｂ）は円環状に形成された第２供給部及び第３供給部を示す平面説明である。 同反応晶析処理装置の反応槽における第１供給部、第２供給部及び第３供給部等に関する第７の他の例を示す図であって、（ａ）は断面説明図、（ｂ）は円環状パイプ等を示す平面説明である。 同反応晶析処理装置の反応槽における第１供給部、第２供給部及び第３供給部等に関する第８の他の例を示す断面説明図である。

符号の説明

１ 反応槽
１ａ 流動床
１ｂ 上面
５ 種結晶粒
６ 第１供給部
７ 第２供給部
８ 第３供給部
９ 複合供給部
１１ 外筒
１２ 底板
１３ 内筒
６２ｃ、７２ｃ、８２ｂ 噴出流路
ａ 被処理水
ｂ 処理水
ｃ 薬液
Ｃ１ 内円
Ｃ２ 外円
Ｃ３ 内々円
Ｃ４ 外々円

Claims (4)

1. 上方への流体の流れによって上下方向の所定範囲に浮遊した状態に維持された複数の種結晶粒を有する流動床を内部に構成する反応槽を備えた反応晶析処理装置であって、
   上記流体は、排除対象成分を含有する被処理水と、当該被処理水に対して上記排除対象成分を上記種結晶粒へ晶析させる処理がなされた後の処理水と、上記排除対象成分を上記種結晶粒へ化合物として晶析させる結晶化成分を含有する薬液とからなり、
   上記処理水を、被処理水及び薬液より下方から上記反応槽内に供給するように構成されていることを特徴とする反応晶析処理装置。
2. 上記処理水を上記反応槽に供給する第１供給部、上記被処理水を上記反応槽に供給する第２供給部及び上記薬液を上記反応槽に供給する第３供給部は、それぞれ下方に向かう流速成分を有する流体を噴出する噴出流路又は水平方向に流体を噴出する噴出流路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の反応晶析処理装置。
3. 上記反応槽は、軸線を上下方向に向けた円筒状の外筒と、この外筒の下部に設けられた底板と、上記外筒の内側に当該外筒と同軸状に設けられ、上記流動床の上面から上方に流出した上記処理水を上記底板の下方に供給する内筒とを有し、
   上記底板には、当該底板の下方に供給された上記処理水を当該底板の上側に供給する上記第１供給部及び上記被処理水を上記底板の上側に供給する上記第２供給部を同軸状に構成してなる複合供給部と、上記薬液を上記底板の上側に供給する上記第３供給部とがそれぞれ複数設けられており、
   上記複合供給部は、上記底板上における上記内筒と上記外筒の間に同軸状に延在する内円及び外円のそれぞれの上に、周方向に等間隔に設置されていると共に、内円側と外円側とで互いに千鳥状となるように設置されており、
   上記第３供給部は、上記底板上における上記内円の内側で当該内円と同軸状の内々円上であって、上記内円上における最も近い上記複合供給部から等距離の位置に設置されていると共に、上記底板上における上記外円の外側で当該外円と同軸状の外々円上であって、上記外円上における最も近い上記複合供給部から等距離の位置に設置されていることを特徴とする請求項２に記載の反応晶析処理装置。
4. 上記排除対象成分は、リンであり、
   上記種結晶粒は、珪酸カルシウム水和物又はリン酸カルシウムを含有しており、
   上記結晶化成分は、水酸化カルシウム又は水酸化ナトリウムであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の反応晶析処理装置。

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