JP2007244994A - Treatment method of digestion sludge and treatment equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、嫌気性消化汚泥から溶解性リン酸態リンを除去し、スケーリング因子である溶解性リン酸態リンを低減することにより、リン酸マグネシウムアンモニウムやリン酸カルシウム化合物などのスケーリングを防止するための消化汚泥の処理方法及び処理設備に関するものである。 The present invention removes soluble phosphate phosphorus from anaerobic digested sludge, and reduces soluble phosphate phosphorus, which is a scaling factor, to prevent scaling of magnesium ammonium phosphate and calcium phosphate compounds. The present invention relates to a digested sludge treatment method and treatment equipment.
従来、下水処理施設より発生した汚泥を汚泥溶融設備などの汚泥処理施設に送泥する際に、汚泥中に含有されるリン酸イオン(PO4 3−)、マグネシウムイオン(Mg2+)、アンモニウムイオン(NH4 +)が配管中において、リン酸マグネシウムアンモニウム(MgNH4PO4・6H2O;以下MAPという。)を生成したり、リン酸イオン(PO4 3−)、カルシウムイオン(Ca2+)が反応してリン酸カルシウム化合物を生成し、配管内壁に析出することによりスケールを形成し、送泥管の口径を徐々に小さくし、最悪の場合にはやがてその送泥管の閉塞を招くといったおそれがあった。 Conventionally, when sludge generated from a sewage treatment facility is sent to a sludge treatment facility such as a sludge melting facility, phosphate ions (PO 4 3− ), magnesium ions (Mg 2+ ), ammonium ions contained in the sludge (NH 4 + ) produces magnesium ammonium phosphate (MgNH 4 PO 4 .6H 2 O; hereinafter referred to as MAP) in the pipe, phosphate ion (PO 4 3− ), calcium ion (Ca 2+ ). Reacts to form calcium phosphate compounds and precipitates on the inner wall of the pipe to form a scale, gradually reducing the diameter of the mud pipe, and in the worst case, the mud pipe may eventually be blocked. there were.
嫌気性消化槽により汚泥の減容を行なった後に、送泥する場合には、MAPを形成する各イオンの濃度が高く、上記の傾向が大きくなる。特に近年の下水処理施設の高度処理化に伴い、生物学的脱リン法を適用された汚泥は嫌気性消化により吐き出すリン酸イオン濃度が高くなり、送泥管の閉塞が加速されるおそれがあった。 When the mud is sent after the volume of sludge is reduced by the anaerobic digester, the concentration of each ion forming MAP is high, and the above tendency increases. In particular, along with the advanced treatment of sewage treatment facilities in recent years, sludge to which biological dephosphorization is applied has a high phosphate ion concentration discharged by anaerobic digestion, and there is a possibility that clogging of the mud pipe may be accelerated. It was.
送泥管の閉塞障害を防ぐ方法として、従来では鉄系やアルミ系の無機凝集剤を多量に添加し、消化汚泥中のリン酸イオン濃度をMAP生成の飽和濃度以下に減少させ、MAP生成反応を抑制する方法が採用されてきたが、この方法であると多量の凝集剤を必要とし、また、多量の金属塩の混入により、後段の汚泥処理施設、特に汚泥溶融設備での耐火材への影響が懸念されていた。 As a method to prevent clogging of the mud pipe, conventionally, a large amount of iron or aluminum inorganic flocculant is added, and the phosphate ion concentration in the digested sludge is reduced below the saturation concentration of MAP production, and MAP production reaction However, this method requires a large amount of flocculant, and the addition of a large amount of metal salt can lead to the use of refractory materials in the subsequent sludge treatment facility, particularly the sludge melting facility. The impact was a concern.
このような問題を解決する方法として、汚泥を輸送するための管路の上流にエアレーション装置を備え、このエアレーション装置で予め汚泥を曝気して脱炭酸によりpHを上昇させ、MAPの発生要因成分を取り除く方法(例えば、特許文献1参照)が知られている。しかしながら、ここに記載されている方法では、通常、消化汚泥中にはマグネシウムイオンモル数以上のリン酸イオンモル数が含有され、MAP反応はマグネシウムイオンとリン酸イオンの当量反応であることより、リン酸イオンが相当量残留することが予想される。 As a method for solving such a problem, an aeration apparatus is provided upstream of a pipeline for transporting sludge, the sludge is aerated in advance with this aeration apparatus, the pH is increased by decarboxylation, and components that cause MAP are generated. A removal method (for example, see Patent Document 1) is known. However, in the method described here, usually, the digested sludge contains moles of phosphate ions greater than the number of moles of magnesium ions, and the MAP reaction is an equivalent reaction of magnesium ions and phosphate ions. A considerable amount of acid ions is expected to remain.
上記方法において生成したMAP粒子を遠心分離器により分離する方法(例えば、特許文献2参照)が知られている。しかしながら、この方法においても前記同様、消化汚泥に予め含有されるマグネシウムイオンをMAP反応に利用する方法であることより、リン酸イオンが相当量残留することが予想される。 A method of separating MAP particles generated in the above method with a centrifuge (for example, see Patent Document 2) is known. However, in this method as well, as described above, it is expected that a considerable amount of phosphate ions will remain because the magnesium ions previously contained in the digested sludge are used in the MAP reaction.
さらに、消化槽にマグネシウム源を添加し、生成したMAPの結晶を分離する処理方法及び処理装置(例えば、特許文献3参照)が知られている。しかしながら、ここに記載されている方法及び装置では、消化槽内に直接マグネシウム源を添加することにより、消化槽内でMAP反応が起こり、消化槽内でのMAPのスケーリングが助長されるおそれがある。一旦、消化槽内でのスケーリングによる障害が発生すると、処理施設全体の運転が停止するという大きな問題があった。 Furthermore, a processing method and a processing apparatus (see, for example, Patent Document 3) are known in which a magnesium source is added to a digester and the generated MAP crystals are separated. However, in the method and apparatus described herein, adding a magnesium source directly into the digester may cause a MAP reaction in the digester and facilitate scaling of the MAP in the digester. . Once a failure due to scaling in the digester occurred, there was a major problem that the operation of the entire treatment facility was stopped.
さらに、消化槽とその後段のマグネシウム源の添加が可能なMAP熟成槽より構成される処理方法並びに処理装置(例えば、特許文献4参照)が知られている。しかしながら、ここに記載されている方法並びに装置では、微細なMAPを含む液を消化槽に返送する方法及び装置であることより、消化槽内でのMAPの堆積またはスケーリングの原因となるおそれがあった。 Furthermore, a processing method and a processing apparatus (for example, refer to Patent Document 4) including a digestion tank and a MAP ripening tank capable of adding a magnesium source at a subsequent stage are known. However, since the method and apparatus described here are a method and apparatus for returning a liquid containing fine MAP to the digester, there is a risk of causing MAP accumulation or scaling in the digester. It was.
一方、従来よりアンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む廃水に、マグネシウム化合物を添加し、通気によって廃水を撹拌し、MAPの固体粒子を生成させる方法及び装置(例えば、特許文献5参照)が知られている。 On the other hand, conventionally, a method and an apparatus (for example, refer to Patent Document 5) are known in which a magnesium compound is added to wastewater containing ammonium ions and phosphate ions, and the wastewater is stirred by aeration to generate MAP solid particles. Yes.
さらに、液体サイクロンにより微細なMAP粒子を回収する装置(例えば、特許文献6参照)、生成したMAPの固体粒子をスクリーンにより効率よく回収する装置(例えば、特許文献7参照)が知られている。しかしながら、これらに記載されている装置は、消化汚泥脱水ろ液やし尿脱離液などの汚泥濃度が数千mg/L以下の廃水を対象としており、汚泥濃度が数万mg/L程度の汚泥を対象としたものではなく、汚泥高濃度におけるMAPの生成や回収についての知見は無かった。
本発明は、消化汚泥に含有される高濃度の溶解性リン酸イオンを効率よく短時間でMAPの固体粒子として除去あるいは回収し、スケーリングの発生要因成分である溶解性リン酸イオンを低減することにより、消化汚泥を汚泥溶融設備などの汚泥処理施設へ送る送泥管内のスケール付着を防止できる消化汚泥の処理方法及び処理設備を提供しようとするものである。 The present invention removes or recovers high-concentration soluble phosphate ions contained in digested sludge as MAP solid particles efficiently and in a short time, and reduces soluble phosphate ions, which are factors that cause scaling. Thus, an object of the present invention is to provide a digested sludge treatment method and treatment equipment capable of preventing scale adhesion in a sludge pipe that sends digested sludge to a sludge treatment facility such as a sludge melting facility.
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、汚泥濃度が高い消化汚泥に対しても、いわゆるMAP法を適用することにより消化汚泥中に含まれる溶解性リン酸イオンを短時間で効率よく除去でき、さらに必要に応じてMAPの固体粒子として回収し得るという事実を見出し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies to solve such problems, the present inventors have applied soluble solubilized phosphate ions contained in digested sludge by applying the so-called MAP method to digested sludge having a high sludge concentration. The present inventors have found the fact that can be efficiently removed in a short time and can be recovered as MAP solid particles if necessary.
すなわち、本発明の第1は、消化汚泥を反応槽に供給し、この反応槽へマグネシウム化合物を添加するとともに反応槽内を曝気することにより、消化汚泥に含まれる溶解性リン酸態リンをリン酸マグネシウムアンモニウム粒子として不溶化させ、次いで、リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を含有した消化汚泥を前記反応槽より排出することを特徴とする消化汚泥の処理方法を要旨とするものである。 That is, according to the first aspect of the present invention, digested sludge is supplied to a reaction tank, a magnesium compound is added to the reaction tank, and the inside of the reaction tank is aerated to thereby dissolve soluble phosphate phosphorus contained in the digested sludge. A digested sludge treatment method characterized by insolubilizing magnesium ammonium phosphate particles and then discharging the digested sludge containing magnesium ammonium phosphate particles from the reaction vessel.
本発明の第2は、消化汚泥を反応槽に供給し、この反応槽へマグネシウム化合物を添加するとともに反応槽内を曝気することにより、消化汚泥に含まれる溶解性リン酸態リンをリン酸マグネシウムアンモニウム粒子として不溶化させ、次いで、消化汚泥からリン酸マグネシウムアンモニウム粒子を除去することにより溶解性リン酸態リンの濃度が低減された消化汚泥を得ることを特徴とする消化汚泥の処理方法を要旨とするものである。 The second aspect of the present invention is to supply digested sludge to a reaction tank, add a magnesium compound to the reaction tank and aerate the inside of the reaction tank, thereby converting soluble phosphate phosphorus contained in the digested sludge into magnesium phosphate. A digested sludge treatment method characterized by obtaining digested sludge having a reduced concentration of soluble phosphate phosphorus by insolubilizing as ammonium particles and then removing magnesium ammonium phosphate particles from the digested sludge. To do.
本発明の第3は、消化汚泥を注入するための消化汚泥注入管、マグネシウム化合物注入管、曝気用の気体吹き込み管、リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を含んだ消化汚泥を引抜くための引抜管及び処理された消化汚泥を排出するための処理汚泥流出管を備える反応槽と、前記引抜管に接続されており、消化汚泥からリン酸マグネシウムアンモニウム粒子を分離するための分離装置と、この分離装置を経た消化汚泥を反応槽に戻すための分離汚泥返送管とを有することを特徴とする消化汚泥の処理設備を要旨とするものであり、好ましくは、分離装置が、スクリーンであることを特徴とする前記消化汚泥の処理設備であり、また、好ましくは、処理汚泥流出管に接続して、この処理汚泥流出管から流出した微細なリン酸マグネシウムアンモニウム粒子を回収するための回収装置が設置されていることを特徴とする前記消化汚泥の処理設備であり、さらに、好ましくは、回収装置が、液体サイクロンであることを特徴とする前記消化汚泥の処理設備である。 A third aspect of the present invention is a digested sludge injection tube for injecting digested sludge, a magnesium compound injection tube, a gas blowing tube for aeration, a drawing tube for extracting digested sludge containing magnesium ammonium phosphate particles, and a treatment A reaction tank provided with a treated sludge outflow pipe for discharging the digested sludge, a separation apparatus connected to the extraction pipe, for separating magnesium ammonium phosphate particles from the digested sludge, and the separation apparatus The digested sludge treatment facility is characterized by having a separated sludge return pipe for returning the digested sludge to the reaction tank, and preferably, the separation device is a screen. It is a treatment facility for digested sludge, and it is preferably connected to the treated sludge outflow pipe, and the fine magnesium phosphate ammonia discharged from this treated sludge outflow pipe. The digested sludge treatment facility is characterized in that a recovery device for recovering um particles is installed, and more preferably, the recovery device is a liquid cyclone. It is a processing facility.
以上のように本発明によれば、消化汚泥から、スケーリングの発生要因成分とされる高濃度の溶解性リン酸イオンを効率よく短時間でMAPの固体粒子として除去あるいは回収できるため、消化汚泥を汚泥溶融設備などの汚泥処理施設へ送る送泥管内のスケール付着を防止できる。また、回収したMAP粒子は肥効を持続する緩効性の化成肥料としても有効利用できる。 As described above, according to the present invention, a high concentration of soluble phosphate ions, which are components that cause scaling, can be efficiently removed and recovered as solid MAP particles in a short time from digested sludge. Scale adhesion in the sludge pipe sent to sludge treatment facilities such as sludge melting equipment can be prevented. The collected MAP particles can also be effectively used as a slow-acting chemical fertilizer that maintains the fertilization effect.
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて具体的に説明する。
本発明において対象となる消化汚泥は、汚泥不溶物のほかに、リン酸イオン、アンモニウムイオンを含有するものであり、特に高濃度のリン酸イオンが含まれるものが好適である。このような消化汚泥の代表例としては、下水処理施設より発生する最初沈殿池汚泥(生汚泥)及び/又は、最終沈殿池汚泥(余剰汚泥)を減容化及び安定化するために適用される嫌気性消化槽より引き抜かれる消化汚泥(嫌気性消化汚泥)が挙げられる。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
The digested sludge that is the subject of the present invention contains phosphate ions and ammonium ions in addition to sludge insolubles, and those containing a high concentration of phosphate ions are particularly suitable. A typical example of such digested sludge is applied to reduce and stabilize the initial sedimentation basin sludge (raw sludge) and / or final sedimentation basin sludge (excess sludge) generated from a sewage treatment facility. Examples include digested sludge (anaerobic digested sludge) extracted from an anaerobic digester.
次に、本発明の消化汚泥の処理方法について、図1及び図2のフローシートにより説明する。
図1は本発明の第1の処理方法にかかるフローを示すものであって、消化汚泥中の溶解性のリン酸態リンをMAPとして不溶化し、消化汚泥中にMAPの固体粒子が共存した状態で送泥する方法のフロー図である。先ず、嫌気性消化槽1より引き抜かれた消化汚泥2を、反応槽3に供給する。この反応槽3へマグネシウム化合物4を添加するとともに、エアー5を吹き込むことにより反応槽3内を曝気する。これらの操作により、消化汚泥2に含まれる溶解性リン酸態リンは不溶性のMAPとなる。その後MAP粒子を含有した消化汚泥である処理汚泥6が反応槽3より排出され、汚泥処理の次工程7に送られることとなる。
Next, the digested sludge treatment method of the present invention will be described with reference to the flow sheets of FIGS.
FIG. 1 shows a flow according to the first treatment method of the present invention, in which soluble phosphate phosphorus in digested sludge is insolubilized as MAP, and solid particles of MAP coexist in digested sludge. It is a flowchart of the method of mud feeding. First, the
反応槽3では、消化汚泥2中に多量に含まれているリン酸イオンとアンモニウムイオンに、リン酸イオンの当量より不足しているマグネシウム化合物を添加することにより、(1)式の反応式によりMAPが生成され、固体粒子に成長する。
PO4 3−+NH4 ++Mg2++6H2O→MgNH4PO4・6H2O↓(MAP)…(1)
(1)式の反応はpHが高くなるほど、化学平衡反応は右側に移動し、消化汚泥2中のリン酸態リン濃度は低下するので、苛性ソーダなどのアルカリ剤を添加することにより反応槽3内のpH調整を行なってもよいが、通常、反応槽3内を曝気することにより消化汚泥2中の炭酸が追い出され、その結果pHが上昇するため、必ずしもpH調整を必要としない。(1)式の最適なpHは、通常は7.0〜9.5の範囲となるようにすることが好ましく、さらに7.5〜9.0の範囲が好ましく、8.0〜8.5の範囲が最も好ましい。
In the
PO 4 3− + NH 4 + + Mg 2+ + 6H 2 O → MgNH 4 PO 4 .6H 2 O ↓ (MAP) (1)
In the reaction of formula (1), the higher the pH, the more the chemical equilibrium reaction moves to the right side, and the phosphorous phosphorus concentration in the
添加するマグネシウム化合物4としては、塩化マグネシウムや水酸化マグネシウムなどのマグネシウムを含有する化合物であれば特に限定されないが、それ自身がアルカリ剤であり、安価な水酸化マグネシウムの使用が好ましい。添加量としては、消化汚泥2中に含有されているマグネシウムイオン濃度によるが、通常は、消化汚泥2中の溶解性リン酸態リンのモル数に対して、マグネシウムのモル数が0.8〜2.5倍となるように添加することが好ましく、さらに0.9〜2.0倍の範囲が好ましく、1.0〜1.5倍の範囲が最も好ましい。
The magnesium compound 4 to be added is not particularly limited as long as it is a compound containing magnesium such as magnesium chloride or magnesium hydroxide, but it is an alkali agent itself, and it is preferable to use inexpensive magnesium hydroxide. The amount of magnesium added depends on the magnesium ion concentration contained in the
曝気用気体としては、炭酸ガスの含有量が少ない気体であれば特に限定されないが、通常は空気を使用すればよい。曝気量は、反応槽3の底面積に対して、通常は5〜100m3/m2/時の範囲、好ましくは8〜70m3/m2/時の範囲、さらに好ましくは10〜50m3/m2/時の範囲が最も好ましい。
The aeration gas is not particularly limited as long as it is a gas having a low carbon dioxide content, but usually air may be used. Aeration amount, relative to the bottom area of the
本発明においては、(1)式の化学反応を進行させるために、反応槽3内を撹拌・混合することが好ましい。撹拌方法としては、前記曝気による撹拌方法の他、撹拌羽根の回転による機械的撹拌方法や、反応槽3内のポンプによる循環混合方法などがあり、特に限定されるものではない。
In the present invention, the
図2は本発明の第2の処理方法にかかるフローを示すものであって、上記の第1の処理方法と同様にして消化汚泥中の溶解性のリン酸態リンをMAPとして不溶化した後、消化汚泥からMAPの固体粒子を除去することにより溶解性のリン酸態リンの濃度が低減された消化汚泥を得る方法のフロー図である。反応槽3内で生成したMAPは、消化汚泥2に含まれた状態でMAP引抜管8より引抜かれ、分離装置9に供給される。分離装置9において消化汚泥2からMAP粒子10が除去され、MAP粒子10が除去された消化汚泥11は反応槽3に返送される。MAP粒子が除去されて溶解性リン酸態リンの濃度が低減した消化汚泥11は、反応槽3から処理汚泥の次工程7に送られることとなる。なお、本発明の第2の処理方法においては、反応槽3と次工程7との間で、処理汚泥に含まれる微細なMAP粒子を回収する回収装置12が設けられており、回収装置12で回収された微細なMAP粒子は返送経路13により反応槽3へ戻されることとなる。14は回収装置12と次工程7との間の回収装置処理汚泥管である。
FIG. 2 shows a flow according to the second treatment method of the present invention. After the soluble phosphate phosphorus in the digested sludge is insolubilized as MAP in the same manner as in the first treatment method, It is a flowchart of the method of obtaining the digested sludge by which the density | concentration of soluble phosphorous phosphorus was reduced by removing the solid particle of MAP from digested sludge. The MAP generated in the
本発明の第2の処理方法における撹拌方法としては、撹拌羽根の回転による機械的撹拌方法や、反応槽3内のポンプによる循環混合方法など、特に限定されるものではないが、脱炭酸効果や反応効率を考慮すると、反応槽3の形式を後述するような空気撹拌式縦形二重円筒型反応槽として反応槽3下部から曝気用気体を吹き込み攪拌する方法が最も好ましい。
The stirring method in the second treatment method of the present invention is not particularly limited, such as a mechanical stirring method by rotation of a stirring blade, a circulating mixing method by a pump in the
本発明において、消化汚泥2からMAP粒子10を除去する方法としては、比重差を利用した重力沈降法や遠心分離方法など、特に限定されるものではないが、規定の目幅のスクリーンによりMAP粒子を除去する方法が最も適する。
In the present invention, the method for removing the
分離装置9により除去されたMAP粒子10は分離装置9の一端より排出され、一方、MAP粒子10が除去され溶解性リン酸態リンの濃度が低減した消化汚泥11は分離汚泥返送管を通じて反応槽3へ返送される。
The
次に、本発明の消化汚泥の処理設備について図3により説明する。本発明の処理設備は主に反応槽21、分離装置22及び分離汚泥返送管23とからなっている。反応槽21には、消化汚泥を注入するための消化汚泥注入管24、マグネシウム化合物を供給するためのマグネシウム化合物注入管25、曝気するための気体吹き込み管26、MAPの固体粒子を含んだ消化汚泥を引き抜くためのMAP引抜管27、及び処理汚泥流出管28を備えている。
Next, the digested sludge treatment facility of the present invention will be described with reference to FIG. The treatment facility of the present invention mainly comprises a
分離装置22は、反応槽21に対してMAP引抜管27を介して接続されており、反応槽21より引き抜かれた、MAPの固体粒子を含んだ消化汚泥からMAPの固体粒子を分離する。MAPが除去された消化汚泥と分離装置22で分離できなかった微細なMAPの固体粒子を含んだ液は分離汚泥返送管23を通じて反応槽21に戻されることとなる。
The
本発明の処理設備における反応槽21としては、特に形式は限定されるものではないが、好ましくは図3に示したような空気撹拌式縦形二重円筒型反応槽を用いるとよい。
次に空気撹拌式縦形二重円筒型反応槽の詳細について図3の図面により説明する。反応槽21は、反応槽直胴部29と、その下部に位置する反応槽円錐部30と、反応槽直胴部29の上部に位置し反応槽直胴部29より広径の反応槽沈殿部31とから構成され、反応槽沈殿部31の内部には、傾斜部分と反応槽直胴部29との交点でスリットを形成するように、反応槽円筒体32が設けられており、さらに、内部に反応槽第2円筒体33が立設されている。
The
Next, the details of the air stirring type vertical double cylindrical reactor will be described with reference to FIG. The
反応槽沈殿部31の傾斜部分及び反応槽円錐部30の傾斜角としては、特に限定されるものではないが、固体粒子のスムーズな滑りを考慮すると、傾斜角45度以上が好ましく、さらに好ましくは60度以上が好ましい。また、反応槽第2円筒体33の直径と反応槽直胴部29の直径の比率(反応槽第2円筒体直径/反応槽直胴部直径)としては、通常は0.2〜0.8の範囲となるように設計することが好ましく、さらに0.3〜0.7の範囲が好ましく、0.4〜0.6の範囲が最も好ましい。
The inclination angle of the reaction
反応槽21高さ(反応槽直胴部29の高さ+沈殿部31の高さ)と反応槽直胴部29の直径との比率(反応槽高さ/反応槽直胴部直径)としては、通常は2〜7の範囲となるように設計することが好ましく、さらに2.5〜6の範囲が好ましく、3〜5の範囲が最も好ましい。
The ratio (reaction tank height / reaction tank straight body diameter) between the height of the reaction tank 21 (height of the reaction tank
本発明において、反応槽21として上記した空気撹拌式縦形二重円筒型反応槽を用いる場合には、消化汚泥を、消化汚泥注入管24によって反応槽第2円筒体33の内部に供給する。消化汚泥供給量としては、反応槽反応部容積(反応槽直胴部29により形成される部分の容積+反応槽円筒体32により形成される部分の容積)での汚泥滞留時間を通常は5〜90分の範囲に設定するのが好ましく、さらに10〜60分の範囲が好ましく、15〜40分の範囲が最も好ましい。反応槽沈殿部31の内側と反応槽円筒体32の外側で形成される固体粒子の重力沈降部分の水面積負荷は消化汚泥注入量に対して通常は5〜60m3/m2/日の範囲、好ましくは6〜50m3/m2/日の範囲、さらに好ましくは8〜40m3/m2/日の範囲とする。
In the present invention, when the above-described air-stirring vertical double cylindrical reaction tank is used as the
曝気用気体は、気体吹き込み管26から反応槽21内に吹き込む。気体吹き込み管26より供給される風量は、反応槽直胴部29の断面積に対して、通常は5〜100m3/m2/時の範囲、好ましくは8〜70m3/m2/時の範囲、さらに好ましくは10〜50m3/m2/時の範囲とする。
The aeration gas is blown into the
反応槽21の内部において、MAPの結晶が生成、成長し固体粒子が形成される。MAPの固体粒子は、反応槽沈殿部31により沈降分離され、沈降分離したMAPは反応槽沈殿部31の傾斜部分とMAP反応槽直胴部29との交点と反応槽円筒体32との間で形成されたスリットを通過して反応槽21内部に滑り込む。
In the
一方、沈降しなかったMAPとリン酸態リン濃度が低下した消化汚泥は、反応槽沈殿部31の外側に取り巻く流出トラフに設置されたVノッチを越流し、処理汚泥流出管28より回収装置34へ供給される。
On the other hand, the digested sludge in which the MAP that did not settle and the phosphoric acid phosphorus concentration decreased overflowed the V notch installed in the outflow trough surrounding the outside of the reaction
反応槽21内部に蓄積したMAP粒子は、3日〜2週間の間隔で反応槽円錐部30の底部に接続したMAP引抜弁35を開け、MAP引抜管27より分離装置22へ供給される。
The MAP particles accumulated in the
本発明においては、反応槽21の内部にMAPの種結晶を充填しておいてもよく、その場合は数日の間に粒径の大きなMAP粒子を得ることができる。
分離装置22は、反応槽21内部より引き抜かれた消化汚泥とMAP粒子の混合物からMAP粒子を分離するものであり、比重差を利用した重力沈降法や遠心分離方法など、特に限定されるものではないが、規定の目幅のスクリーンにより分離する方法が最も適する。
In the present invention, the
反応槽21内部に蓄積したMAP粒子と消化汚泥は、MAP引抜管27に接続したMAP引抜ポンプ36により分離装置22へ供給される。分離装置22はスクリーンにより構成され、スクリーンの規定の目幅は、通常は0.1〜2mmの範囲、好ましくは0.15〜1.5mm、さらに好ましくは0.2〜1.0mmの範囲とする。スクリーンは断面が台形状であるウェッジワイヤーより構成されるものが目詰まりの防止に効果的であり、さらにスクリーンは平板状、円筒状の何れでもよいが、前記スクリーンを円筒体にし、円筒体内部より被分離混合物を供給し、円筒体を1分間に10〜60回転程度に回転させ、洗浄水により洗浄するいわゆるトロンメル形状のものが最も適する。
The MAP particles and the digested sludge accumulated in the
分離装置22により分離されたMAP粒子37は分離装置22の一端より排出される。一方、分離装置22を通過した消化汚泥と微細なMAP粒子は、分離汚泥移送ポンプ38により反応槽21へ返送される。
The
本発明の処理設備においては、好ましくは、反応槽21より流出する微細なMAPの固体粒子を回収するために、処理汚泥流出管28に接続して回収装置34が設置されている。回収装置34により回収された微細なMAPの固体粒子は回収MAP返送管39を通じて反応槽21に返送される。
In the treatment facility of the present invention, preferably, in order to collect fine MAP solid particles flowing out from the
回収装置34としては、スクリーンによる分離方法や遠心分離方法など、特に限定されるものではないが、消化汚泥とMAP粒子(真比重1.72)の比重差を利用した液体サイクロンが最も適する。
The
処理汚泥流出管28は回収装置中継槽40に接続され、一旦、貯留し、回収装置原汚泥供給ポンプ41により、回収装置34の直胴部切線方向に供給する。回収装置34の上流側の圧力が十分に高い場合は、回収装置中継槽40や回収装置原汚泥供給ポンプ41は不要となるが、通常、十分な供給速度を得るためには、回収装置34での圧損を考慮するとポンプによる圧送が必要となる。
The treated
回収装置34への供給量は、回収装置34の入口流速が、通常は1〜20m/secの範囲、好ましくは2〜10m/sec、さらに好ましくは3〜8m/secの範囲とする。回収装置34に供給された消化汚泥と微細なMAP粒子の混合物は、回収装置34の直胴部周壁に沿う回転流となって速度勾配に伴う剪断力が与えられ、回収装置18の下部の円錐部へ進み、比重の大きなMAP粒子は最底部に達し、回収MAP返送ポンプ42により、回収MAP返送管39を経て反応槽21へ返送される。返送量は回収装置34への供給量に対して、通常は1〜30%の範囲、好ましくは2〜20%、さらに好ましくは3〜10%の範囲とする。一方、MAP粒子の大部分を回収された処理汚泥は、回収装置34の中央付近を渦流状態となって上昇し、回収装置34の上部に接続した回収装置処理汚泥管43より汚泥処理の前記図1および図2で説明した次工程7に移送される。
The supply amount to the
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
実施例1
反応槽の直胴部の直径300mm、沈殿部の直径600mm、直胴部と沈殿部及び下部円錐部を合わせた全高1510mm、全容積160リットルであり、反応槽内部には直胴部と沈殿部傾斜部分との交点にスリットを形成するように円筒体を設置し、さらに該スリットより上部に上端が位置するように直径155mmの第2円筒体を設置した反応槽にpH7.8、リン酸態リン濃度150mg/リットル、汚泥濃度26000mg/リットル、アンモニア性窒素濃度1000mg/リットル含まれた消化汚泥を5m3/日の流量で連続的に供給し、MAP反応槽底部より40リットル/分で連続的に空気で曝気し、リン酸態リン濃度150mg/リットルに対し、モル比で1.5となるように5%水酸化マグネシウムスラリーを連続的に供給した。
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.
Example 1
The diameter of the straight body part of the reaction tank is 300 mm, the diameter of the sedimentation part is 600 mm, the total height of the straight body part, the sedimentation part and the lower cone part is 1510 mm, and the total volume is 160 liters. A cylindrical body is installed so as to form a slit at the intersection with the inclined portion, and a second cylindrical body having a diameter of 155 mm is installed so that the upper end is located above the slit, pH 7.8, phosphate state Digested sludge containing a phosphorus concentration of 150 mg / liter, a sludge concentration of 26000 mg / liter, and an ammoniacal nitrogen concentration of 1000 mg / liter is continuously supplied at a flow rate of 5 m 3 / day, and continuously from the bottom of the MAP reactor at 40 liters / minute. A 5% magnesium hydroxide slurry was continuously added so that the molar ratio of the phosphoric acid phosphorus concentration was 150 mg / liter. The paper was.
MAP反応槽沈殿部よりオーバーフローした消化汚泥と微細MAP粒子の混合物を直径1030mm、全高1150mm、有効容量520リットルの中継槽に溜め、この中継槽内の直径350mm、SUS304製のパドル型撹拌羽根により、1分間に120回転の速度で常時撹拌した。中継槽に設置したレベルスイッチにより液体サイクロン原汚泥供給ポンプを起動させ、120m3/日の流量で、直胴部直径115mm、円錐部を合わせた全高550mmの回収用液体サイクロンに切線速度6.8m/秒で供給した。なお、液体サイクロンにより回収された微細なMAP粒子を多量に含む消化汚泥はMAP返送ポンプにより6m3/日の流量で連続的にMAP反応槽へ返送した。 A mixture of digested sludge and fine MAP particles overflowing from the sedimentation part of the MAP reaction tank is stored in a relay tank having a diameter of 1030 mm, a total height of 1150 mm, and an effective capacity of 520 liters. The mixture was constantly stirred at a speed of 120 revolutions per minute. The hydrocyclone raw sludge supply pump is activated by a level switch installed in the relay tank, and the flow rate is 6.8 m at a recovery hydrocyclone with a straight barrel diameter of 115 mm and a total cone height of 550 mm with a flow rate of 120 m 3 / day. Per second. The digested sludge containing a large amount of fine MAP particles recovered by the liquid cyclone was continuously returned to the MAP reaction tank at a flow rate of 6 m 3 / day by the MAP return pump.
上記の運転を1週間継続し、MAP反応槽下部より反応槽内部のMAP粒子と消化汚泥を350mm角、目開き0.3mmのウェッジワイヤースクリーンに連続的に排出した。
以上の方法により、回収用液体サイクロンの処理汚泥は、pH8.3程度まで上昇し、リン酸態リン濃度は20mg/リットル以下にまで低下した。なお、MAP分離スクリーンにより、MAP粒子を回収することができた。
The above operation was continued for one week, and MAP particles and digested sludge inside the reaction tank were continuously discharged from the lower part of the MAP reaction tank to a wedge wire screen having a 350 mm square and an opening of 0.3 mm.
By the above method, the treatment sludge of the recovery liquid cyclone was raised to about pH 8.3, and the phosphate phosphorus concentration was lowered to 20 mg / liter or less. The MAP particles could be recovered by the MAP separation screen.
なお、上記条件にて6ヶ月間運転を継続したが前記の中継槽に設置した撹拌羽根の表面にはスケーリングは全く発生しなかった。
比較例1
実施例1で用いた消化汚泥と同じものを上記と同様な中継槽に5m3/日の流量で連続的に供給し、上記と同様な条件で撹拌を行ない、6ヶ月間運転を継続した結果、撹拌羽根の表面には厚み約5mmの灰色のスケールが発生し、分析の結果、大部分がMAPであることが判明した。
Although the operation was continued for 6 months under the above conditions, no scaling occurred on the surface of the stirring blade installed in the relay tank.
Comparative Example 1
The result of continuously supplying the same digested sludge used in Example 1 to a relay tank similar to the above at a flow rate of 5 m 3 / day, stirring under the same conditions as described above, and continuing operation for 6 months A gray scale having a thickness of about 5 mm was generated on the surface of the stirring blade, and as a result of analysis, it was found that most of the scale was MAP.
1 嫌気性消化槽
2 消化汚泥
3 反応槽
4 マグネシウム化合物
5 エアー
6 処理汚泥
7 次工程
8 MAP引抜管
9 分離装置
10 MAP粒子
11 消化汚泥
12 回収装置
13 返送経路
14 回収装置処理汚泥管
21 反応槽
22 分離装置
23 分離汚泥返送管
24 消化汚泥注入管
25 マグネシウム化合物注入管
26 気体吹き込み管
27 MAP引抜管
28 処理汚泥流出管
29 反応槽直胴部
30 反応槽円錐部
31 反応槽沈殿部
32 反応槽円筒体
33 反応槽第2円筒体
34 回収装置
35 MAP引抜弁
36 MAP引抜ポンプ
37 MAP粒子
38 分離汚泥移送ポンプ
39 回収MAP返送管
40 回収装置中継槽
41 回収装置原汚泥供給ポンプ
42 回収MAP返送ポンプ
43 回収装置処理汚泥管
DESCRIPTION OF
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- 2006-03-16 JP JP2006071898A patent/JP2007244994A/en active Pending
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