JP2007167728A

JP2007167728A - リン化合物含有水の処理装置

Info

Publication number: JP2007167728A
Application number: JP2005366289A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hasegawa; 昭宏長谷川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】嫌気性槽から好気性槽に簡易的に酸素を供給することによって、嫌気性槽内の酸素量を減少させると同時に、好気性槽内の酸素量を増加させることができるリン化合物含有水の処理装置を提供することを課題とする。
【解決手段】リン化合物が含有されている水を、リン蓄積細菌を用いて処理するリン化合物含有水の処理装置であって、上記リン蓄積細菌がリンを摂取する好気性槽（１）と、この好気性槽に流路を介して連通されるとともに、上記リン蓄積細菌がリンを放出する嫌気性槽（２）とを有するリン化合物含有水の処理装置とした。さらに、上記好気性槽と上記嫌気性槽とは、各々上記リン化合物含有水の界面状の空間（１Ａ、２Ａ）を気密的に閉じるとともに、両槽の間に、上記嫌気性槽内の上記空間（１Ａ）の酸素を分離して上記好気性槽に供給する酸素富化器（５）を備えた酸素流通部を設けたリン化合物含有水の処理装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、リン酸等のリン化合物を含有するリン化合物含有水を、リン蓄積細菌を用いて処理するリン化合物含有水の処理装置に関するものである。

近年、リン化合物を含有する排水をそのまま河川に放流すると、環境に悪影響を及ぼすため、排水からリン化合物を分離除去するリン化合物含有水の処理装置が開発されている。

このようなリン化合物含有水の処理装置は、例えば、特許文献１に示されるように、上流側から下流側に向けて、嫌気性槽と好気性槽とリン化合物を分離する分離槽とが設けられるとともに、上記分離槽内のリン化合物含有水が嫌気性槽に循環供給されるようになっている。

そして、リン化合物含有水は、上記好気性槽においてリン化合物の一部がリン蓄積細菌によって摂取され、上記分離槽に供給された後、分離槽から上記嫌気性槽に循環供給される。そして、上記嫌気性槽内において、リン蓄積細菌からリン化合物が放出されつつ、上記好気性槽に供給されて、上述と同様に、上記好気性槽においてリン化合物の一部がリン蓄積細菌によって摂取される。他方、リン化合物の残部が水に溶存したまま、上記分離槽に供給され、分離槽においてリン化合物が分離除去され、水として排出される。

ところが、上記嫌気性槽においては、例えば、分離槽からリン化合物含有水とともに溶存する酸素が供給される等によって酸素量が増加すると、リン蓄積細菌がリン化合物を放出し難くなるという問題がある。他方、上記好気性槽において、リン化合物含有水の酸素量が少ないと、リン蓄積細菌がリン化合物を摂取し難くなるという問題がある。

特開２００４−３２１９０８号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、嫌気性槽から好気性槽に簡易的に酸素を供給することによって、嫌気性槽内の酸素量を減少させると同時に、好気性槽内の酸素量を増加させることができるリン化合物含有水の処理装置を提供することを課題とするものである。

本発明者らは、上記酸素富化器を上記好気性槽と嫌気性槽との間に設け、この嫌気性槽内の酸素を好気性槽に供給することによって、嫌気性槽内の酸素含有量を減少させることができることを見出し、本発明を完成させたものである。

すなわち、請求項１に記載の発明は、リン化合物が含有されている水を、リン蓄積細菌を用いて処理するリン化合物含有水の処理装置であって、上記リン蓄積細菌がリンを摂取する好気性槽と、この好気性槽に流路を介して連通されるとともに、上記リン蓄積細菌がリンを放出する嫌気性槽とを有し、かつ上記好気性槽と嫌気性槽とは、各々上記リン化合物含有水の界面上の空間が気密的に閉じられるとともに、両槽の間に、上記嫌気性槽内の上記空間内の酸素を分離して上記好気性槽に供給する酸素富化器を備えた酸素流通部が設けられているリン化合物含有水の処理装置である。

ここで、リン化合物とは、例えば、リン酸等であって、排水等の水に可溶性を示すリン化合物を意味するものである。また、好気性槽とは、少なくともリン蓄積細菌がリン化合物を摂取するために充分な酸素量を有する槽であることを意味するととともに、嫌気性槽とは、好ましくは無酸素条件下であって、少なくとも嫌気性槽内の排水中において、リン蓄積細菌がリン化合物を放出するために支障となる酸素量を有しない槽であることを意味する。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリン化合物含有水の処理装置において、上記好気性槽には、上記リン化合物含有水中に上記酸素を供給する曝気装置が備えられていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のリン化合物含有水の処理装置において、上記好気性槽は、上記嫌気性槽の下流側に設けられるとともに、その下流側には流路を介して上記リン化合物を分離する分離槽が設けられており、かつこの分離槽には、上記リン化合物含有水を上記嫌気性槽内に戻す循環路が設けられていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、好気性槽と嫌気性槽との間に設けられた酸素富化器によって、嫌気性槽中の酸素を好気性槽に供給して、好気性槽内の酸素量を増加させるとともに、嫌気性槽内の酸素量を減少させることができ、その結果、嫌気性槽内においてリン蓄積細菌によるリン化合物の放出作用を促進させることができる。
それ故、好気性槽と嫌気性槽との間に設けられた酸素富化器のみによって、好気性槽におけるリン蓄積細菌のリン化合物の摂取作用と嫌気性槽におけるリン蓄積細菌のリン化合物の放出作用とに同時に寄与することができる。

請求項２に記載の発明によれば、曝気装置によって好気性槽内のリン化合物含有水中に酸素を曝気することができるため、上記リン蓄積細菌によるリン化合物の摂取作用を促進させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、分離槽においてリン化合物含有水中からリン化合物を分離できるため、リン化合物を除去した水を分離槽から河川に放流することができる。また、排水中には溶存酸素が少ないため、分離槽から嫌気性槽に循環供給させることによって、嫌気性槽を好気性槽の上流側に設置して、嫌気性槽内におけるリン化合物の放出作用を促進させることができる。

以下、本発明に係るリン化合物含有水の処理装置について、図１および図２を用いて説明する。

本実施形態のリン化合物含有水の処理装置は、図１に示すように、略有底四角柱状の容器の内部に仕切壁１２、２３が２枚設けられることにより、３槽に区分けされており、上流部の容器が嫌気性条件下の放出槽（嫌気性槽）１として、中流部の容器が好気性条件下の摂取槽（好気性槽）２として、下流側の容器が分離槽３としてそれぞれ用いられるようになっている。
そして、処理装置内の排水中には、Microlunatus phosphovolus、Tetrasphaera elongata等のリン蓄積細菌が生息しており、このリン蓄積細菌によって、水に溶解されているリン化合物が好気性条件下においてリン酸として摂取されるとともに、嫌気性条件下においてリン酸として放出されるようになっている。

上記各槽１、２、３は、それぞれ上部に取り外し可能な蓋体２０、３０、４０が設けられて、外気が遮断されることにより、上記リン化合物含有水の界面上の空間１Ａ、２Ａ、３Ａが気密的に閉じられている。そして、仕切壁１２には、放出槽１と摂取槽２とを連通させる開口（流路）１２ａが水中下部に形成されるとともに、仕切壁２３には、摂取槽２と分離槽３とを連通させる開口（流路）２３ａが水中上部に形成されている。

この摂取槽２は、頂上部にファン２２ｆが設置されるとともに、リン化合物含有水中に排出口が配設された配管（曝気装置）２２が設けられており、上記空間２Ａの酸素がリン化合物含有水中に曝気されるようになっている。これにより、リン化合物含有水中が好気性条件下に保たれて、リン蓄積細菌がリン酸を摂取するようになっている。

上記分離槽３は、上記リン化合物含有水とともに、上記リン酸を摂取したリン蓄積細菌が上記開口２３ａから供給されるようになっている。そして、リン化合物含有水をリン蓄積細菌とともに上記放出槽１に循環供給する配管３１が配設されており、この配管３１は、ポンプ３１ａを取り付けた供給口が上記リン化合物含有水中に配設されている。

上記放出槽１は、リン化合物含有水を供給する供給管１１が接続されており、この供給管１１には開閉弁１１ａが介装されている。そして、上記壁部１２であって、上記リン化合物含有水の界面の上方に酸素富化器５が介装されており、酸素富化器５によって上記空間１Ａの酸素を分離して、上記摂取槽２側の上記空間２Ａに供給する酸素流通部が構成されている。このため、嫌気性条件下に保たれて、リン蓄積細菌がリン酸を放出するようになっている。

上記酸素富化器５は、図１及び図２に示すように、酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質５０の摂取槽２側の面にアノード電極５２が形成されるとともに、放出槽１側の面にカソード電極５１が形成されている。そして、アノード電極５２、カソード電極５１間に直流電圧Ｖを印加することにより、およそ４００℃〜８００℃の温度下において、上記固体電解質５０がカソード電極５１側からアノード電極５２側に酸素混合ガスから酸素のみを選択的に透過させる酸素透過膜として作用するようになっている。

ここで、固体電解質５０としては、例えば、イットリア添加ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられるとともに、電極５１、５２としては、ＬＳＣ：Ｌａ_0.6Ｓｒ_0.4ＣｏＯ₃が用いられている。或いは、固体電解質５０として、コバルト添加ランタンガレート（ＬＳＧＭＣ）が用いられるとともに、電極５１、５２として、ＳＳＣ：Ｓｍ_0.5Ｓｒ_0.5ＣｏＯ₃が用いられている。

他方、上記放出槽１内においてリン酸蓄積細菌から放出されたリン酸を含む水が上記開口１２ａから上記摂取槽２に供給され、一部のリン酸が摂取槽２内においてリン蓄積細菌に摂取されるとともに、残部のリン酸がそのまま開口２３ａから分離槽３に供給されるようになっている。

この分離槽３には、アルミニウムイオンや鉄イオンを含む凝集剤を添加する凝集剤添加装置（図示を略す）が設けられており、上記残部のリン酸が凝集剤によって以下のように沈降するようになっている。
Ａｌ³⁺＋ＰＯ₄ ^3-→ＡｌＰＯ₄↓
Ｆｅ³⁺＋ＰＯ₄ ^3-→ＦｅＰＯ₄↓
また、リン化合物が除去された水を排出するための排水管４が接続されている。

次いで、上述のリン化合物含有水の処理装置によって、リン酸を含む排水を処理する場合の作用について、説明する。

まず、酸素富化器５の電極５１、５２に直流電流Ｖを印加するとともに、酸素富化器５の周囲を４００℃〜８００℃雰囲気にして、酸素富化器５を作動させる。すると、上記空間１Ａの酸素が上記空間２Ａに供給される。

次いで、開閉弁１１ａを開口して、リン酸を含む排水を供給管１１から放出槽１に供給する。これにより、リン酸を含む排水は、放出槽１に貯留されつつ、開口１２ａから摂取槽２に供給される。その際、供給管１１から供給される排水中には、溶存酸素が少ないため、放出槽１を上流に配設することにより、放出槽１内の酸素量を少なくすることができる。さらに、排水中に溶存する少量の酸素も上昇して、排水の界面上方へと放出されて、酸素富化器５近傍まで移動することにより、この酸素富化器５を介して、摂取槽２内に供給される。

次いで、ファン２２ｆを駆動させ、上記摂取槽２内の酸素を配管６により曝気することによって、上記空間２Ａの酸素を排水中に供給する。すると、リン酸を含む排水は、摂取槽２内において酸素ガスによって攪拌されつつ、リン酸蓄積細菌によってリン酸が摂取され、このリン酸を摂取したリン酸蓄積細菌とともに、開口２３ａから分離槽３に供給される。

次いで、ポンプ３１ａを駆動させることにより、配管３１によって排水がリン酸蓄積細菌とともに上記放出槽１に循環供給される。その際、上述と同様に、放出槽１内において排水中に溶存する少量の酸素が上記空間１Ａの酸素富化器５近傍まで移動して、この酸素富化器５を介して上記空間２Ａに供給されるため、放出槽１内を無酸素条件にすることができる。

すると、放出槽１内において、リン蓄積細菌からリン酸が放出され、この放出されたリン酸は、排水とともに開口１２ａから摂取槽２内に供給される。
そして、リン酸を含む排水は、上記摂取槽２内において、一部のリン酸がリン酸蓄積細菌に摂取されるとともに、残部のリン酸がそのまま開口２３ａから分離槽３に供給される。

次いで、分離槽３内に供給された上記リン酸は、凝集剤添加装置によってアルミニウムイオンを含む凝集剤が添加されることにより、リン酸アルミニウムとなって沈澱する。これにより、リン酸が除去された排水が排水管４から排出される。

以上のようにして、リン化合物分含有水の処理装置の運転時には、開閉弁１１を開口して、供給管１１からリン酸を含む排水を供給しつつ、リン酸を除去した排水を排水管４から排出する。なお、上述の処理装置を清掃する必要がある場合には、上述の処理装置の運転を停止して、蓋体１０、２０、３０を開口して、各槽１、２、３をそれぞれ清掃する。

上述の実施形態によれば、排水中には溶存酸素が少ないため、放出槽１内を上流側に配設することにより酸素量を少なくすることができるとともに、酸素富化器５によって放出槽１内の酸素を分離して摂取槽２内に供給することにより、上記放出槽１内を無酸素条件下に保つことができる。その結果、放出槽１内においてリン蓄積細菌によるリン化合物の放出作用を促進させることができるとともに、摂取槽２内においてリン蓄積細菌によるリン化合物の摂取作用を促進させることができる。それ故に、排水からリンを効率的に分離して、排出することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態により何ら限定されるものではない。例えば、分離槽３に凝集剤添加装置の代わりに脱リン酸剤とカルシウムイオンを加える薬剤添加装置を設置して、リン酸をリン酸ヒドロキシアパタイトとして晶析させてもよく、リン化合物含有水からリン化合物を分離できればよい。

本発明に係るリン酸化合物含有水の処理装置を示す説明図である。図１の酸素富化器５の詳細説明図である。

符号の説明

１放出槽（好気性槽）
１Ａ空間
２摂取槽（嫌気性槽）
２Ａ空間
３分離槽
３Ａ空間
５酸素富化器
１２ａ開口（流路）

Claims

リン化合物が含有されている水を、リン蓄積細菌を用いて処理するリン化合物含有水の処理装置であって、上記リン蓄積細菌がリンを摂取する好気性槽と、この好気性槽に流路を介して連通されるとともに、上記リン蓄積細菌がリンを放出する嫌気性槽とを有し、かつ
上記好気性槽と嫌気性槽とは、各々上記リン化合物含有水の界面上の空間が気密的に閉じられるとともに、両槽の間に、上記嫌気性槽内の上記空間内の酸素を分離して上記好気性槽に供給する酸素富化器を備えた酸素流通部が設けられていることを特徴とするリン化合物含有水の処理装置。
上記好気性槽には、上記リン化合物含有水中に上記酸素を供給する曝気装置が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のリン化合物含有水の処理装置。
上記好気性槽は、上記嫌気性槽の下流側に設けられるとともに、その下流側には流路を介して上記リン化合物を分離する分離槽が設けられており、かつ
この分離槽には、上記リン化合物含有水を上記嫌気性槽内に戻す循環路が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリン化合物含有水の処理装置。