JP2008201607A

JP2008201607A - リン酸肥料の製造方法

Info

Publication number: JP2008201607A
Application number: JP2007037781A
Authority: JP
Inventors: Terushiro Fukumatsu; 輝城福松
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】有機性排水から肥料効率の高いリン酸肥料を製造することができる方法を提供する。
【解決手段】有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを容器内に収納し、水蒸気の存在下で５０〜１５０℃に０.５〜２時間程度加熱することにより、MgNH₃PO₄・H₂Oに変換する。加熱方法は、撹拌加熱、流動加熱などの様々な方法を取ることができる。この物質はMgNH₃PO₄・６H₂Oよりも安定しており、空気中や土壌中において容易に分解することがない。このためリン酸肥料として用いれば長期間にわたり土中に留まり、高い肥料効果を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性排水から回収したリンを含有するリン酸肥料の製造方法に関するものである。

下水などの有機性排水中にマグネシウム成分を添加し、リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ)の結晶を析出させることにより、有機性排水からリンとアンモニアとを除去する技術が開発されている。回収されたＭＡＰは加熱してアンモニア吸収能を回復させ、再利用することが可能であるが、特許文献１、２に示されるように、回収されたＭＡＰをリン酸肥料とすることも提案されている。

ところが有機性排水から回収されたＭＡＰは、（MgNH₃PO₄・６H₂O）の６水塩の形態であり、空気中において徐々にアンモニアと水とを放出し、マグネシアとリン酸に分解してしまう性質を持っている。このため、ＭＡＰをリン酸肥料として畑などに散布しても長く土中に留まることができず、雨水とともにリン酸成分が流失し、またアンモニアとして大気中に放出されてしまい、高い肥料効率を得ることができないという問題があった。
特開平９−２６２５９９号公報特開２０００−９３１６０号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、有機性排水から肥料効率の高いリン酸肥料を製造することができる方法を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明のリン酸肥料の製造方法は、有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを容器内に収納し、水蒸気の存在下で５０〜１５０℃に加熱することによりMgNH₃PO₄・H₂Oに変換することを特徴とするものである。加熱時間は０.５〜２時間とすることが好ましい。具体的には、有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを通気性容器に収納して回転させながら、外周から加熱する方法や、有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを粒状に成形したうえ、加熱炉内で流動させつつ加熱する方法、あるいは有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを、粒状に成形したうえ、水蒸気を通して加熱する方法などを適宜採用することができる。なお、１水塩の形態のＭＡＰ自体は公知物質であるが、これまでその生成条件は解明されていなかった。

本発明によれば、有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを水蒸気の存在下で０.５〜２時間程度、５０〜１５０℃に加熱することにより、MgNH₃PO₄・H₂Oに変換する。この１水塩の形態のＭＡＰは６水塩に比較して極めて安定しており、空気中や土壌中において容易に分解することがない。このためリン酸肥料として用いれば長期間にわたり土中に留まり、高い肥料効果を得ることができる。また、加熱のためのエネルギー源として低温低圧の水蒸気を使用することができ、経済性にも優れた方法である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
本発明においても、従来と同様にリンとアンモニアとを含有する有機性排水にマグネシウム成分を添加し、MgNH₃PO₄・６H₂Oの結晶を析出させる。この工程は前記の特許文献にも記載のとおり公知である。しかし本発明では、このMgNH₃PO₄・６H₂Oを水蒸気の存在下で０.５〜２時間程度、５０〜１５０℃に加熱することにより、MgNH₃PO₄・H₂Oに変換する。

なお、MgNH₃PO₄・６H₂Oを加熱した加熱ＭＡＰはアンモニア吸収能を持つことが従来から知られているが、これはアンモニアを放出したMg_３(PO₄)_２・４H₂O、Mg_３(PO₄)_２・３H₂O、Mg_３(PO₄)_２・２H₂Oなどの結晶であり、MgNH₃PO₄・H₂Oではない。また１５０℃より高温で加熱したり、水蒸気の非存在下で加熱すると非晶質となり、やはりMgNH₃PO₄・H₂Oとはならない。加熱温度が５０℃未満であってもMgNH₃PO₄・H₂Oにはならない。好ましい温度範囲は８０〜１２０℃であり、経済性の観点からより好ましい温度範囲は８０〜１００℃である。加熱時間は０.５〜２時間である。０.５時間未満では反応不足となり、１時間を越えてもさらに反応が進行する訳ではないので、2時間以上加熱するのは経済性の観点から好ましくない。

このような方法を実施するためには、例えば図１に示される装置を用いることができる。この装置は、外側容器１と内側容器２とからなり、内側容器２は例えば金属フィルタ素材等から成る通気性容器としておく。その内側容器２に有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを収納し、モータ３により回転させる。外側容器１にはヒータ４が設けられており、その内部を８０〜１２０℃程度に加熱する。また外側容器１にはガスの流入口５と排出口６とドレン排出口７が設けられており、流入口５から水蒸気及びパージガスＮ_２を導入し、回転軸８を通じて内側容器２内に供給する。

内側容器２に収納されたMgNH₃PO₄・６H₂Oは水蒸気の存在下に加熱され、再生ガス（NH₃＋H₂O+Ｎ_２）は排出口６から、またドレンはドレン排出口７から放出される。このようにして０.５〜２時間の加熱処理を行えば、MgNH₃PO₄・H₂Oが得られる。得られたMgNH₃PO₄・H₂Oは安定性に優れ、空気中や土壌中において容易に分解することがないから、リン酸肥料として高い肥料効果を発揮する。この実施形態では加熱源としてヒータ４を用いたが、利用価値の低い１００℃付近の低圧蒸気を加熱源として用いることもでき、経済的に反応を進行させることができる。

図２は別の実施形態を示し、有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを底部に空気分散板９と空気室１０を備えた容器１１内に収納し、８０〜１２０℃の水蒸気を含んだ空気を空気分散板９から上向きに噴出させ、MgNH₃PO₄・６H₂Oを流動させる。容器１１の上部から内部のガスを抜き取り、サイクロン１２で気体と固体とを分離し、固体は容器１１の下部に戻す。このようにして０.５〜２時間の加熱処理を行えば、MgNH₃PO₄・H₂Oを得ることができる。

このほか、図３に示すように有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを予め造粒しておき、造粒体１３を容器１４の内部に充填し、水蒸気を通して加熱する方法を取ることもできる。このように造粒しておけば相互間に流路を確保できるので、図１や図２のようにMgNH₃PO₄・６H₂Oを回転させたり流動させたりする必要はない。また粒状のリン酸肥料を得ることができるので、後の処理に手数を要しない。

上記したように、様々な方法によりMgNH₃PO₄・６H₂OをMgNH₃PO₄・H₂Oに変換することができ、肥料効率の高いリン酸肥料を製造することができる。以下に本発明の実施例を示す。

有機性排水から回収されたＭＡＰの結晶構造をＸＲＤにより解析したところ、図４のとおりであり、MgNH₃PO₄・６H₂Oであることが確認された。また、そのかさ密度は０.４〜０.４５g/cm³であった。このMgNH₃PO₄・６H₂Oを図１に示した金属フィルタ素材等から成る通気性の内側容器に入れ、回転モータによって１０ｒｐｍの回転速度で回転させた。またその外周から電気ヒータで加熱し、MgNH₃PO₄・６H₂Oを１０５℃に加熱した。内側容器の内部には窒素と水蒸気との混合ガスを供給し、水蒸気の存在下で５０分間の加熱を行った。その後、内側容器の内部から取り出した物質の結晶構造をＸＲＤにより解析したところ、図５のとおりであり、MgNH₃PO₄・H₂Oに変換されたことを確認できた。

これに対して、比較のために内側容器の内部に窒素ガスを供給し、水蒸気の非存在下で５０分間の加熱を行ったところ、得られた物質は図６に示される非晶質ＭＡＰとなり、リン酸肥料を得ることはできなかった。

第１の実施形態の説明図である。第２の実施形態の説明図である。第３の実施形態の説明図である。実施例におけるMgNH₃PO₄・６H₂OのＸＲＤチャートである。実施例におけるMgNH₃PO₄・１H₂OのＸＲＤチャートである。非晶質ＭＡＰのＸＲＤチャートである。

符号の説明

１外側容器
２内側容器
３モータ
４ヒータ
５流入口
６排出口
７ドレン排出口
８回転軸
９空気分散板
１０空気室
１１容器
１２サイクロン
１３造粒体
１４容器

Claims

有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを容器内に収納し、水蒸気の存在下で５０〜１５０℃に加熱することによりMgNH₃PO₄・H₂Oに変換することを特徴とするリン酸肥料の製造方法。
加熱時間を０.５〜２時間とすることを特徴とする請求項１記載のリン酸肥料の製造方法。
有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを通気性容器に収納して回転させながら、外周から加熱することを特徴とする請求項１記載のリン酸肥料の製造方法。
有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを、加熱炉内で流動させつつ加熱することを特徴とする請求項１記載のリン酸肥料の製造方法。
有機性排水から回収されたMgNH₃PO₄・６H₂Oを、粒状に成形したうえ、水蒸気を通して加熱することを特徴とする請求項１記載のリン酸肥料の製造方法。