JP2007246360A - 下水汚泥焼却灰を原料とする肥料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】下水汚泥焼却灰中に多量に含まれているリンを工業的に利用可能なコストで回収し、肥料取締法の基準を満たす液状複合肥料、副産リン酸塩肥料、配合肥料などの肥料を得る方法を提供する。
【解決手段】下水汚泥焼却灰１にＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液２を添加して加温することによりリンを溶出させ、この溶出液を固液分離して得られたリン酸溶液４を濃縮して液状複合肥料とする。このリン酸溶液４は濃縮して液状複合肥料とすることができるが、更に消石灰５を添加し、固液分離して固形分として副産リン酸塩肥料を得ることができる。副産リン酸塩を取り出した後の分離液は、ＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液２として再利用する。また窒素質肥料、カリ質肥料を配合して配合肥料を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、下水汚泥焼却灰を原料とし、肥料取締法の基準を満たす液状複合肥料、副産リン酸塩肥料、配合肥料などの肥料を製造する方法に関するものである。

下水処理場から発生する下水汚泥の多くは焼却処理されているが、それに伴い大量の焼却灰が発生する。この焼却灰はセメント原料として利用されたり、焼結して舗装用ブロックやレンガなどに利用されたりしている（特許文献１）。しかしこのような従来の利用法は焼却灰中のＳｉやＣａ成分に着目したもので、焼却灰中に多量に含有されているＰ成分を積極的に利用したものではない。リンは世界的に資源の枯渇が心配されている資源であり、しかもわが国はリン鉱石を全量輸入しているため、従来の利用法は毎日発生する下水汚泥焼却灰中のリンを無駄に廃棄していたことになる。

なお特許文献２に示されるように、下水汚泥焼却灰からリン酸成分を硫酸により溶出させ、有機溶媒を用いて不純物の少ないリン酸を回収する方法も提案されている。しかしこの方法は工程が複雑でコストがかかるため、工業的に広く普及するには至っていない。
特許第３０２９９７８号公報 特許第３２２４１８８号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、下水汚泥焼却灰中に多量に含まれているリンを工業的に利用可能なコストで回収し、肥料取締法の基準を満たす液状複合肥料、副産リン酸塩肥料、配合肥料などの肥料を得ることができる下水汚泥焼却灰を原料とする肥料の製造方法を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、下水汚泥焼却灰にＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液を添加して加温することによりリンを溶出させ、この溶出液を固液分離して得られたリン酸溶液を濃縮して液状複合肥料とすることを特徴とするものである。

また上記の課題を解決するためになされた請求項２の発明は、下水汚泥焼却灰にＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液を添加して加温することによりリンを溶出させ、この溶出液を固液分離して得られたリン酸溶液に更にＣａ(ＯＨ)_２を添加し、固液分離して固形分として副産リン酸塩肥料を得ることを特徴とするものである。なお、固液分離により固形分として副産リン酸塩を取り出した後の分離液を、ＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液として再利用することが好ましい。

また上記の課題を解決するためになされた請求項４の発明は、請求項１記載の方法により得られたリン酸溶液を、このリン酸溶液に更にＣａ(ＯＨ)_２を添加し固液分離して固形分として取り出された副産リン酸塩に吸収させ、副産リン酸塩肥料を得ることを特徴とするものである。さらに請求項５の発明は、請求項２〜４の何れかの方法により得られた副産リン酸塩肥料に、窒素質肥料、カリ質肥料を配合して配合肥料を得ることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、下水汚泥焼却灰を原料として低コストで肥料取締法の基準を満たす液状複合肥料を得ることができる。請求項２の発明によれば、下水汚泥焼却灰を原料として低コストで肥料取締法の基準を満たす副産リン酸塩肥料を得ることができる。請求項３のように副産リン酸塩を取り出した後の分離液をＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液として再利用することにより、更にコストダウンを図ることができる。請求項４の発明によれば、リン酸溶液を固形分に吸収させ、副産リン酸塩肥料を得ることができる。更に請求項５の発明によれば、下水汚泥焼却灰を他の原料と組み合わせることにより、配合肥料を得ることができる。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は請求項１の発明の実施形態を示すもので、まず下水汚泥の焼却炉から回収された下水汚泥焼却灰１に、ＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液２を添加する。反応液２の濃度は１Ｎ（ｐＨ約１４）程度とすることが好ましい。両者を撹拌しながら加温し、下水汚泥焼却灰１中からリン酸を溶出させる。温度を７５℃とした場合、処理時間は１時間程度でよい。この溶出液を固液分離し、固形分は脱リン灰３として取り出す。この脱リン灰３は従来と同様にセメント原料などとして利用することができる。

一方、固液分離して得られたリン酸溶液４はリン酸とＫ_２Ｏとを含有するが、リン酸の含有率が１.５〜２.０％、Ｋ_２Ｏの含有率が４％程度であり、そのままでは肥料取締法に規定される液状複合肥料の基準値であるリン酸＋Ｋ_２Ｏが８％以上との基準に達しない。そこでこのリン酸溶液４をリン酸＋Ｋ_２Ｏが８％以上となるまで濃縮することにより、肥料取締法に規定される液状複合肥料を得る。なお肥料取締法では有害成分の含有許容値が規定されているが、表１に示すとおり請求項１の発明におけるリン酸溶液４は全項目をクリアしており、問題のないことが確認された。

上記のように、請求項1の発明によれば下水汚泥焼却灰を原料として、低コストで肥料取締法に規定される液状複合肥料を得ることができる。

図２は請求項２の発明の実施形態を示すもので、請求項１の発明と同様に下水汚泥焼却灰１に、ＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液２を添加してリン酸を溶出させる。しかしこの発明においては、ＫＯＨまたはＮａＯＨの使用は最初だけでよく、その後はＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液は後工程から循環させて再利用することができる。

この溶出液を固液分離し、固形分は脱リン灰３として取り出す。一方、固液分離して得られたリン酸溶液４に対して消石灰Ｃａ(ＯＨ)_２５を添加する。温度は室温でよく、９０分程度の接触を行わせれば、消石灰５とリン酸とが反応してリン酸塩（Ｃａ_３(ＰＯ_４)_２）６が析出するので、これを固液分離する。固液分離された固形分は肥料取締法で規定される副産リン酸塩肥料の主成分の基準値（く溶性リン酸１５％以上、水溶性リン酸２％以上）を満たしており（ともに３０％以上）、そのまま副産リン酸塩肥料として使用することができる。また、肥料取締法では副産リン酸塩肥料の有害成分の含有許容値については批素とカドミウムのみについて規定されているが、固液分離されたリン酸塩６はこれらの基準をクリアしている。

一方、固液分離により固形分としてリン酸塩を取り出した後の分離液７は、ＫＯＨまたはＮａＯＨを含むので必要に応じて水を添加し、最初の工程に返送して下水汚泥焼却灰１からリン酸を溶出させるための反応液として再利用する。なおリン酸を生成するために消費されたＯＨは消石灰５から補充されるので、原理的にはＫＯＨやＮａＯＨは全く補充する必要がない。このようにして、請求項２の発明によれば下水汚泥焼却灰を原料として、低コストで肥料取締法に規定される副産リン酸塩肥料を得ることができる。

図３は請求項４の発明の実施形態を示すもので、請求項２の発明の工程中で得られたリン酸溶液４を、リン酸塩６に吸収させて回収する。これは請求項２の発明と同様に肥料取締法に規定される副産リン酸塩肥料の基準をクリアするものであるから、そのまま副産リン酸塩肥料として使用することができる。

また、図４に示すようにこの副産リン酸塩肥料に更に窒素質肥料８、カリ質肥料９を配合することにより、配合肥料とすることができる。肥料取締法は配合肥料についても主成分及び有害成分の基準値を定めているが、前記したとおり本発明の方法により得られた副産リン酸塩肥料は有害成分をほとんど含まず、肥料取締法の基準をクリアしている。よって不足する窒素とカリを補充することにより、肥料取締法に定める配合肥料を得ることができる。

下水汚泥焼却灰１ｋｇに、１ＮのＫＯＨ水溶液１０.３５ｋｇを添加し、７５℃に１時間加熱して撹拌しながらリン酸を溶出させた。これを固液分離して２.４４ｋｇの脱リン灰（付着水１.７１ｋｇ）と、８.９１ｋｇのリン酸溶液とを回収した。このリン酸溶液に２.６ｋｇの消石灰を添加して室温で９０分間反応させたうえ固液分離することによって、１.２１ｋｇのリン酸カルシウム塩（Ｃａ塩付着水０.８５ｋｇ）と、７.９６ｋｇの分離液とを得た。この分離液に２.３９ｋｇの水を加え、再生反応液１０.３５ｋｇとして再利用した。得られたリン酸カルシウム塩は肥料取締法に定める副産リン酸塩肥料の基準をクリアするものであり、そのまま副産リン酸塩肥料として使用することができる。

請求項１の発明の実施形態を示すフロー図である。 請求項２の発明の実施形態を示すフロー図である。 請求項４の発明の実施形態を示すフロー図である。 請求項５の発明の実施形態を示すフロー図である。

符号の説明

１ 下水汚泥焼却灰
２ ＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液
３ 脱リン灰
４ リン酸溶液
５ 消石灰
６ リン酸塩
７ 分離液
８ 窒素質肥料
９ カリ質肥料

Claims (5)

1. 下水汚泥焼却灰にＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液を添加して加温することによりリンを溶出させ、この溶出液を固液分離して得られたリン酸溶液を濃縮して液状複合肥料とすることを特徴とする下水汚泥焼却灰を原料とする肥料の製造方法。
2. 下水汚泥焼却灰にＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液を添加して加温することによりリンを溶出させ、この溶出液を固液分離して得られたリン酸溶液に更にＣａ(ＯＨ)_２を添加し、固液分離して固形分として副産リン酸塩肥料を得ることを特徴とする下水汚泥焼却灰を原料とする肥料の製造方法。
3. 固液分離により固形分として副産リン酸塩を取り出した後の分離液を、ＫＯＨまたはＮａＯＨを含む反応液として再利用することを特徴とする請求項２記載の下水汚泥焼却灰を原料とする肥料の製造方法。
4. 請求項１記載の方法により得られたリン酸溶液を、このリン酸溶液に更にＣａ(ＯＨ)_２を添加し固液分離して固形分として取り出された副産リン酸塩に吸収させ、副産リン酸塩肥料を得ることを特徴とする下水汚泥焼却灰を原料とする肥料の製造方法。
5. 請求項２〜４の何れかの方法により得られた副産リン酸塩肥料に、窒素質肥料、カリ質肥料を配合して配合肥料を得ることを特徴とする下水汚泥焼却灰を原料とする肥料の製造
   方法。

Images