JP2010012413A - リン酸含有水の処理装置及びリン酸含有水の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、被処理水中のリン酸の回収率を向上させると共に、リン酸カルシウムを含む汚泥の含水率を低下させることができるリン酸含有水の処理装置及び処理方法を提供するにある。
【解決手段】本発明は、リン酸を含有する被処理水とカルシウム剤とを反応させて、リン酸カルシウムを生成する反応槽１０と、反応槽１０で生成したリン酸カルシウムと処理水とを分離する沈殿槽１２とを備えるリン酸含有水の処理装置１であって、反応槽１０は、前記被処理水をｐＨ４〜６の条件下で反応させる第１反応部１４と、第１反応部１４で処理したリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９超の条件下で反応させる第２反応部１６と、第２反応部１６で処理したリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９以下の条件下で反応させる第３反応部１８とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造工場や液晶パネル工場等で排出されるリン酸含有水の処理装置及び処理方法に関する。

従来、半導体製造工場や液晶パネル工場等で排出されるリン酸含有水を消石灰や塩化カルシウム等のカルシウム剤と反応させて、リン酸カルシウムを生成し、生成したリン酸カルシウムを鉄塩（塩化鉄、硫酸鉄）やアルミニウム塩（硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム）などの無機凝集剤及び高分子凝集剤を用いて、凝集沈殿させて処理する方法がある。上記方法では、リン酸含有水とカルシウム剤とをｐＨ＝９〜１１程度で反応させるため、下式のごとく、生成するリン酸カルシウムは、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２、Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２等の形態となる。このようにＣａ_３（ＰＯ_４）_２、Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２を生成させることで、処理水中のリン酸イオン濃度は低くなるが、脱水後の沈殿汚泥（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２、Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２）の含水率は高くなることが知られている。特に、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２の含水率が高い。

３Ｃａ^２＋ ＋ ２ＰＯ_４ ^３− → Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２
１０Ｃａ^２＋ ＋ ６ＰＯ_４ ^３− ＋ ２ＯＨ⁻ → Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２

また、リン酸含有水と塩化カルシウムとをｐＨ４．５〜７で反応させ、下式のごとく、リン酸カルシウムを結晶状のＣａＨＰＯ_４として生成させる処理方法もある（例えば、特許文献１参照）。このようにＣａＨＰＯ_４を生成させることで、脱水後の沈殿汚泥（ＣａＨＰＯ_４）の含水率は低くなるが、処理水中のリン酸イオン濃度は比較的高くなることが知られている。

Ｃａ^２＋ ＋ ＨＰＯ_４ ^２− → ＣａＨＰＯ_４

また、生成するＣａＨＰＯ_４、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２等のリン酸カルシウムは比較的微細な粒子であり、沈殿性が良くないため、実用的には無機凝集剤や高分子凝集剤を併用することで、粒子を粗大化させ、沈殿性を改善して処理水と分離する。この場合、汚泥が無機凝集剤（鉄塩、アルミニウム塩）由来の金属や高分子凝集剤由来の有機物等多くの不純物を含むため、高純度なリン酸の製造用として回収再利用することが困難となる。

また、例えば、特許文献２には、濃厚リン酸含有処理排水を、ｐＨ５〜７の条件で水酸化カルシウムと反応させてＣａＨＰＯ_４を生成し、これを不溶性物として分離する第１の工程と、この第１の工程の一次処理液をｐＨ９〜１１の条件で水酸化カルシウムと反応させて生成した不溶性物を分離する第２の工程と、この第２の工程で分離した不溶性物を前記第１の工程で処理する前記濃厚リン酸含有排水に溶解させる第３の工程とを有する濃厚リン酸含有水処理方法が提案されている。特許文献２の方法により、回収再利用可能なＣａＨＰＯ_４を含む汚泥が得られる。

特開昭５３−１０７１５１号公報 特開平９−２５３６５８号公報

しかし、上記これらの方法では、被処理水中のリン酸の回収率、リン酸カルシウムを含む沈殿汚泥の含水率の点で十分ではなく、改善する必要がある。

そこで、本発明の目的は、被処理水中のリン酸の回収率を向上させると共に、リン酸カルシウムを含む汚泥の含水率を低下させることができるリン酸含有水の処理装置及び処理方法を提供するにある。

本発明は、リン酸を含有する被処理水とカルシウム剤とを反応させて、リン酸カルシウムを生成する反応槽と、前記反応槽で生成したリン酸カルシウムと処理水とを分離する分離槽とを備えるリン酸含有水の処理装置であって、前記反応槽は、前記被処理水をｐＨ４〜６の条件下で反応させる第１反応部と、前記第１反応部で処理したリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９超の条件下で反応させる第２反応部と、前記第２反応部で処理したリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９以下の条件下で反応させる第３反応部とを有する。

また、前記リン酸含有水の処理装置において、前記第１反応部では、前記被処理水をｐＨ４．５〜５．５の条件下で反応させ、前記第２反応部では、前記被処理水をｐＨ９．５〜１０．５の条件下で反応させ、前記第３反応部では、前記被処理水をｐＨ８〜９の条件下で反応させることが好ましい。

また、前記リン酸含有水の処理装置において、前記第１反応部では、前記被処理水をｐＨ５の条件下で反応させ、前記第２反応部では、前記被処理水をｐＨ１０の条件下で反応させ、前記第３反応部では、前記被処理水をｐＨ８の条件下で反応させることが好ましい。

また、前記リン酸含有水の処理装置において、前記第１反応部で生成するリン酸カルシウムはＣａＨＰＯ_４の形態であり、前記第２反応部で生成するリン酸カルシウムはＣａ_３（ＰＯ_４）_２の形態であり、前記第３反応部では、前記第２反応部までで生成するリン酸カルシウムの一部をＣａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２の形態に変換することが好ましい。

また、本発明は、リン酸を含有する被処理水とカルシウム剤とを反応させて、リン酸カルシウムを生成するリン酸カルシウム生成工程と、前記生成したリン酸カルシウムと処理水とを分離する分離工程とを備えるリン酸含有水の処理方法であって、前記リン酸カルシウム生成工程は、前記被処理水をｐＨ４〜６の条件下で反応させる第１工程と、前記第１工程で処理したリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９超の条件下で反応させる第２工程と、前記第２工程で処理したリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９以下の条件で反応させる第３工程とを有する。

また、前記リン酸含有水の処理方法において、前記第１工程で生成するリン酸カルシウムはＣａＨＰＯ_４の形態であり、前記第２工程で生成するリン酸カルシウムはＣａ_３（ＰＯ_４）_２の形態であり、前記第３工程では、前記第２工程までで生成するリン酸カルシウムの一部をＣａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２の形態に変換することが好ましい。

本発明によれば、被処理水中のリン酸の回収率を向上させると共に、リン酸カルシウムを含む汚泥の含水率を低下させることができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係るリン酸含有水の処理装置１の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、リン酸含有水の処理装置１は、反応槽１０と、沈殿槽１２と、配管とを備える。反応槽１０は、主にリン酸を含有する被処理水をカルシウム剤と反応させて、リン酸カルシウムを生成するものであって、第１反応部１４と、第２反応部１６と、第３反応部１８とを備える。第１反応部１４の被処理水流入口（不図示）には、第１流入ライン２０が接続されており、第１反応部１４のカルシウム剤流入口（不図示）には、カルシウム剤流入ライン２２が接続されている。第１反応部１４の被処理水排出口（不図示）と第２反応部１６の被処理水流入口（不図示）とは、第２流入ライン２４により接続されている。第２反応部１６のカルシウム流入口（不図示）には、カルシウム剤流入ライン２６が接続されている。第２反応部１６の被処理水排出口（不図示）と第３反応部１８の被処理水流入口（不図示）とは、第３流入ライン２８により接続されている。第３反応部１８のｐＨ調整剤流入口（不図示）には、ｐＨ調整剤流入ライン３０が接続されている。第３反応部１８の被処理水排出口（不図示）と沈殿槽１２の被処理水流入口（不図示）とは、第４流入ライン３２により接続されている。沈殿槽１２の処理水排出口（不図示）には、処理水排出ライン３４が接続されており、沈殿槽１２の汚泥排出口（不図示）には、汚泥排出ライン３６が接続されている。

次に、本実施形態に係るリン酸を含有する被処理水（以下、リン酸含有水と呼ぶ場合がある）の処理方法及び処理装置１の動作について説明する。ここで、リン酸含有水は、例えば、半導体製造工場や液晶パネル工場等の産業排水として排出されるものである。まず、第１流入ライン２０から第１反応部１４へリン酸含有水を供給すると共に、カルシウム剤流入ライン２２から第１反応部１４へカルシウム剤を供給する。第１反応部１４では、リン酸含有水をｐＨ４〜６の条件下でカルシウム剤と反応させて、リン酸カルシウムを生成させる。リン酸含有水をｐＨ４〜６の条件下で反応させると、下記反応式に示す反応により、ＣａＨＰＯ_４を主成分とするリン酸カルシウムが生成する。

Ｃａ^２＋ ＋ Ｈ_３ＰＯ_４ → ＣａＨＰＯ_４

第１反応部１４では、ＣａＨＰＯ_４を生成するために、被処理水をｐＨ４〜６の条件下で反応させればよいが、被処理水をｐＨ４．５〜５．５の条件下で反応させることが好ましく、被処理水をｐＨ５の条件下で反応させることがより好ましい。被処理水をｐＨ４．５未満の条件下で反応させると、生成するＣａＨＰＯ_４の水に対する溶解度が高くなり、被処理水中へのリン酸イオン濃度が増加するため、後段の第２反応部１６等で生成するＣａ_３（ＰＯ_４）_２の生成量が多くなり、汚液含水率が高くなる場合がある。また、処理水をｐＨ５．５超の条件下で反応させると、ＣａＨＰＯ_４を生成させることが困難となる。ＣａＨＰＯ_４を生成させることにより、後段の沈殿槽１２で得られる沈殿汚泥の沈降濃縮性を高め、純度の高いリン酸カルシウムの沈殿汚泥を得ることが可能となり、また、脱水後の沈殿汚泥の含水率を低下させることも可能となる。

ここで、第１反応部１４に供給するカルシウム剤は、水酸化カルシウム（消石灰）、塩化カルシウム、その他カルシウム剤として従来公知のもの全てを使用することができる。第１反応部１４に供給されるリン酸含有水は、主に強酸性であるため、ｐＨを４〜６に調整するためにはアルカリ剤を使用する。但し、カルシウム剤として水酸化カルシウムを使用すれば、ｐＨ調整のためのアルカリ剤としても機能するため、別途アルカリ剤を供給する必要はない（なお、別途アルカリ剤を供給してもよい）。また、塩化カルシウムをカルシウム剤として使用する場合等は、カルシウム剤とともにｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）、水酸化カルシウム等のアルカリ剤を第１反応部１４に供給する必要がある。

第１反応部１４に供給されるリン酸含有水の流量、リン酸濃度が一定であれば、所定量のカルシウム剤を供給することにより、ｐＨを４〜６に調整することができるが、第１反応部１４にｐＨセンサを設置して、第１反応部１４のリン酸含有水のｐＨを管理しながら、カルシウム剤の供給量を調節することが好ましい。

第１反応部１４で処理したＣａＨＰＯ_４を含む被処理水を第２流入ライン２４から第２反応部１６へ供給する。また、カルシウム剤流入ライン２６から第２反応部１６へカルシウム剤を供給する。被処理水には、まだリン酸が残っており、該被処理水をｐＨ９を超える条件下でカルシウム剤と反応させて、リン酸カルシウムを生成させる。ｐＨ９を超える条件で反応させると、下記反応式に示す反応により、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２のリン酸カルシウムが生成する。なお、第１反応部１４から流入してくる被処理水に、カルシウムイオンが十分に残留していれば、ｐＨ調整だけで（カルシウム剤を供給しなくても）よい。

３Ｃａ^２＋ ＋ ２Ｈ_３ＰＯ_４ → Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２

Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２は、ＣａＨＰＯ_４より水に対する溶解度が小さい。第１反応部１４で生成したＣａＨＰＯ_４は水に対する溶解度が高いため、被処理水中のリン酸イオン濃度は比較的高いが、第２反応部１６で、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２を生成させることにより、酸化カルシウムの水に対する溶解度を小さくし、被処理水中のリン酸イオン濃度を低下させることができる。すなわち、リン酸（リン酸カルシウムとして回収）の回収率を増加させることができる。なお、第２反応部１６で生成したＣａ_３（ＰＯ_４）_２は、第１反応部１４で生成したＣａＨＰＯ_４を核として、その周囲に付着しているものと予想される。また、第１反応部１４で生成したＣａＨＰＯ_４は結晶状で比較的微細な粒径の生成物であるが、第２反応部１６で生成したＣａ_３（ＰＯ_４）_２は、非結晶で比較的大きい粒径の生成物である。したがって、得られるリン酸カルシウムは、比較的粒径の大きいＣａ_３（ＰＯ_４）_２がＣａＨＰＯ_４の周囲に付着したもので、その粒径は大きいものとなる。リン酸カルシウムの粒径が小さいと、例えば、最終的に回収したリン酸カルシウムを脱水機等により脱水しようとしても、ろ室内でのケーキの形成が悪く、ろ布を通過して漏出したり、回復困難なろ布の目詰まりを発生させる問題等が生じるが、本実施形態では、上記のような問題を解消することができる。

第２反応部１６では、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２を生成するために、被処理水をｐＨ９超の条件下で反応させればよいが、被処理水をｐＨ９．５〜１０．５の条件下で反応させることが好ましく、被処理水をｐＨ１０の条件下で反応させることがより好ましい。被処理水をｐＨ９．５以下の条件下で反応させると、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２を十分に生成させることが困難となり、リン酸の回収率が低下する場合がある。また、被処理水をｐＨ１０．５超の条件下で反応させても、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２の生成量にはほとんど影響しない。そのため、被処理水のｐＨ１０．５超にすると、後段の第３反応部１８において、ｐＨ調整剤の使用量が多くなり、処理コストが高くなる場合がある。

ここで、第２反応部１６に供給するカルシウム剤は、上記と同様のものを使用することができる。第２反応部１６では、ｐＨ４〜６の被処理水をｐＨ９超の条件となるように調整するため、アルカリ剤を供給する必要がある。但し、カルシウム剤として、水酸化カルシウムを使用すれば、ｐＨ調整のためのアルカリ剤としても機能するため、別途アルカリ剤を添加する必要はない（なお、別途アルカリ剤を供給してもよい）。また、塩化カルシウムをカルシウム剤として使用する場合等は、カルシウム剤とともにｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）、水酸化カルシウム等のアルカリ剤を第２反応部１６に供給する必要がある。

また、第２反応部１６に所定量のカルシウム剤を供給し、ｐＨを９超に調整してもよいが、上記同様に、第２反応部１６にｐＨセンサを設置して、第２反応部１６の被処理水のｐＨを管理しながら、カルシウム剤の供給量を調節することが好ましい。

第２反応部１６までで処理されたリン酸カルシウムを含む被処理水を第３流入ライン２８から第３反応部１８へ供給する。また、ｐＨ調整剤流入ライン３０から第３反応部１８へｐＨ調整剤として、塩酸、硫酸、硝酸等の酸剤を供給する。第３反応部１８では、第２反応部１６までで処理されたリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９以下の条件下で反応させて、リン酸カルシウム（主にＣａ_３（ＰＯ_４）_２）の一部をＣａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２（水酸化アパタイト）に変換する。なお、第３反応部１８にもカルシウム剤を供給してもよいが、第２反応部１６から流入してくる被処理水に、カルシウムイオンが十分に残留していれば、ｐＨ調整だけで（カルシウム剤を供給しなくても）、水酸化アパタイトへの変換が起きる。
３Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２ ＋ Ｃａ^２＋ ＋ ２ＯＨ⁻ → Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２

Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２は、Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２及びＣａＨＰＯ_４より沈殿汚泥の沈降濃縮性が低く、脱水後の沈殿汚泥の含水率が高い。上記でも説明したように、第２反応部１６で生成したリン酸カルシウムには、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２が含まれている。そのため、本実施形態では、第２反応部１６までで処理されたリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９以下の条件で反応させて、リン酸カルシウム（主にＣａ_３（ＰＯ_４）_２）の一部をＣａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２に変換することにより、最終的に得られるリン酸カルシウムの沈殿汚泥の沈降濃縮性を高くし、含水率を低くすることができる。

第３反応部１８では、リン酸カルシウムの一部を水酸化アパタイト化させるために、被処理水をｐＨ９以下の条件下で反応させればよいが、被処理水をｐＨ８〜９の条件下で反応させることが好ましく、被処理水をｐＨ８の条件下で反応させることがより好ましい。被処理水をｐＨ９超の条件下で反応させると、リン酸カルシウムの一部を水酸化アパタイト化させることが困難となる場合がある。また、被処理水をｐＨ８未満の条件下で反応させると、リン酸カルシウムの溶解度が高くなり、被処理水中のリン酸イオン濃度が高くなるため、リン酸の回収率が低下する場合がある。

第１反応部１４での被処理水の滞留時間は、カルシウム剤との反応によりリン酸カルシウム（ＣａＨＰＯ_４）を生成するための十分な時間を確保することができれば特に制限されるものではないが、例えば５分〜６０分が好ましく、１０分〜３０分がより好ましい。第２反応部１６、第３反応部１８それぞれの被処理水の滞留時間も特に制限されるものではないが、例えば５分〜６０分が好ましく、１０分〜３０分がより好ましい。しかし、第２反応部１６、第３反応部１８は、第１反応部１４のように被処理水中の高濃度のリン酸をリン酸カルシウムとして生成させるものではないので、第２反応部１６、第３反応部１８での被処理水の滞留時間は、第１反応部１４での被処理水の滞留時間より短くてもよい。さらに、第２反応部１６は、主に第１反応部１４で未処理のリン酸をリン酸カルシウムとして生成させるものであるため、第２反応部１６の被処理水の滞留時間は、第３反応部１８の被処理水の滞留時間より短くてもよい。

次に、第３反応部１８までで生成されたリン酸カルシウムを含む被処理水を第４流入ライン３２から沈殿槽１２へ供給する。そして、沈殿槽１２の下部に、最終的に得られるリン酸カルシウムが沈殿汚泥として堆積し、沈殿槽１２の上部の上澄水を処理水排出ライン３４から取り出す。また、沈殿槽１２の下部に堆積した沈殿汚泥を汚泥排出ライン３６から取り出す。本実施形態では沈殿槽１２により、処理水と汚泥とを分離させたが、ろ過膜を用いた膜分離等であってもよい。

以上のように、本実施形態では、まず、第１反応部１４で、被処理水をｐＨ４〜６の条件下でカルシウム剤と反応させることにより、ＣａＨＰＯ_４を生成させる。第１反応部１４で生成したＣａＨＰＯ_４は、最終的に得られるリン酸カルシウムの核となるものである。ＣａＨＰＯ_４は、沈殿汚泥の沈降濃縮性が高く、脱水後の沈殿汚泥の含水率も低いため、最初にＣａＨＰＯ_４を生成させることにより、最終的に得られるリン酸カルシウムの汚泥の沈降濃縮性を向上させ、脱水後の含水率を低下させることが可能となる。次に、第２反応部１６で、被処理水をｐＨ９超の条件下でカルシウム剤と反応させることにより、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２を生成させる。Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２は水に対する溶解度が低いため、被処理水中のリン酸イオンの濃度が増加することを抑制し、リン酸の回収率を高くすることができる。また、第３反応部１８で、被処理水をｐＨ９以下の条件下で反応させることにより、第２反応部１６までで得られるリン酸カルシウムの一部をＣａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２に変換する。第２反応部１６でＣａ_３（ＰＯ_４）_２を生成させているため、沈殿汚泥の沈降濃縮性が低下し、脱水後の含水率が高くなるが、第３反応部１８でＣａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２を生成させることにより、汚泥の沈降濃縮性を高くし、脱水後の含水率を低下させることができる。なお、汚泥の含水率が７５％から６６％になると、乾燥に必要な蒸気、ガス、電気等のエネルギは７５％含水率の乾燥に必要なエネルギの２／３でよく、沈殿汚泥の含水率が７５％から６０％になると、乾燥に必要なエネルギは７５％含水率の乾燥に必要なエネルギの１／２でよく、沈殿汚泥の含水率が７５％から５０％になると、乾燥に必要なエネルギは７５％含水率の乾燥に必要なエネルギの１／３でよい。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１においては、図１に示したものと同様の装置を用い、第１反応部では、被処理水をｐＨ５で反応させ、第２反応部では、被処理水をｐＨ１０で反応させ、第３反応部では、被処理水をｐＨ７で反応させて、試験を行った。カルシウム剤は、消石灰（被処理水中のリン酸濃度１００００ｍｇ／Ｌに対して消石灰を１２０００ｍｇ／Ｌ供給）を用いた。第３反応部で使用する酸剤は、５％塩酸を用いた。その他の試験条件は、下記に示した。試験後の処理水のＳＳ濃度、リン酸濃度、リーフテスター（小型フィルタープレス脱水機）で脱水した後のリン酸カルシウムを含む沈殿汚泥の含水率を表１にまとめた。

＜被処理水＞
被処理水流量：１００Ｌ／ｈｒ
被処理水中のリン酸濃度：１０００ｍｇＰＯ_４／Ｌ
被処理水：ｐＨ２（ＮａＯＨで調整）
＜試験装置サイズ＞
沈殿槽：３６０ｍｍφ （ＬＶ＝１ｍ／ｈ）
第１反応部、第２反応部、第３反応部：各２０Ｌ

（実施例２〜７）
実施例２〜７においては、第１反応部でのｐＨを４〜６、第２反応部でのｐＨを９．５〜１１、第３反応部のｐＨを８〜９としたこと以外は実施例１と同様の条件で試験を行った。試験後の処理水のＳＳ濃度、リン酸濃度、リーフテスター（小型フィルタープレス脱水機）で脱水した後のリン酸カルシウムを含む沈殿汚泥の含水率を表１にまとめた。

（比較例１〜３）
比較例１〜３においては、第１反応部でのｐＨを４〜６とし、第２反応部及び第３反応部を使用しなかったこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。試験後の処理水のＳＳ濃度、リン酸濃度、リーフテスター（小型フィルタープレス脱水機）で脱水した後のリン酸カルシウムを含む沈殿汚泥の含水率を表２にまとめた。

（比較例４，５）
比較例４，５においては、第１反応部でのｐＨを５、第２反応部でのｐＨを８，１０とし、第３反応部を使用しなかったこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。試験後の処理水のＳＳ濃度、リン酸濃度、リーフテスター（小型フィルタープレス脱水機）で脱水した後のリン酸カルシウムを含む沈殿汚泥の含水率を表２にまとめた。

（比較例６）
比較例６においては、第１反応部でのｐＨを５、第２反応部でのｐＨを８、第３反応部でのｐＨを１０としたこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。試験後の処理水のＳＳ濃度、リン酸濃度、リーフテスター（小型フィルタープレス脱水機）で脱水した後のリン酸カルシウムを含む沈殿汚泥の含水率を表２にまとめた。

（比較例７）
図２は、比較例７，８で使用したリン酸含有水の処理装置の構成を示す模式図である。図２に示すように、比較例７，８で使用したリン酸含有水の処理装置２は、図１に示す第２反応部１６を無機凝集剤により凝集処理する第１凝集槽３８（容積２０Ｌ）に置き換え、図１に示すカルシウム剤流入ライン２６を無機凝集剤の流路となる無機凝集剤流入ライン４０に置き換え、図１に示す第３反応部１８を高分子凝集剤により凝集処理する第２凝集槽４２（容積２０Ｌ）に置き換え、図１に示すｐＨ調整剤流入ライン３０を高分子凝集剤の流路となる高分子凝集剤流入ライン４４に置き換え、第１反応部１４及び第１凝集槽３８にｐＨ調整剤を流入させるｐＨ調整剤流入ライン４６を備えるものである。そして、第１反応部１４でのｐＨを５とし、第１凝集槽３８でのｐＨを１０とし、第２凝集槽４２でのｐＨを１０とし、３７％塩化鉄（１０００ｍｇ／Ｌ）の無機凝集剤、ＯＡ−２３（５ｍｇ／Ｌ、オルガノ株式会社製）の高分子凝集剤を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。試験後の処理水のＳＳ濃度、リン酸濃度、リーフテスター（小型フィルタープレス脱水機）で脱水した後のリン酸カルシウムを含む沈殿汚泥の含水率を表３にまとめた。

第１反応部しか使用していない比較例１〜３では、処理水のＳＳ濃度、リン酸濃度共に高く、リン酸の回収率は悪かった。第２反応部まで使用した比較例４では、処理水のＳＳ濃度は若干高く、また、沈殿汚泥の含水率も高かった。比較例５では、リン酸の回収率は良いが、沈殿汚泥の含水率は変わらずに高かった。第３反応部まで使用し、ｐＨを段階的に上昇させた比較例６では、リン酸の回収率は良かったが、沈殿汚泥の含水率は高かった。これに対し、第１反応部でのｐＨを４〜６とし、第２反応部でのｐＨを９超とし、第３反応部でのｐＨを９以下とした実施例１〜７では、リン酸の回収率も良く、沈殿汚泥の含水率も低かった。特に、第１反応部でのｐＨを５、第２反応部でのｐＨを１０、第３反応部でのｐＨ８とした実施例２では、沈殿汚泥の含水率が最も低かった。

本実施形態に係るリン酸含有水の処理装置の構成の一例を示す模式図である。 比較例７，８で使用したリン酸含有水の処理装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１，２ リン酸含有水の処理装置、１０ 反応槽、１２ 沈殿槽、１４ 第１反応部、１６ 第２反応部、１８ 第３反応部、２０ 第１流入ライン、２２，２６ カルシウム剤流入ライン、２４ 第２流入ライン、２８ 第３流入ライン、３０ ｐＨ調整剤流入ライン、３２ 第４流入ライン、３４ 処理水排出ライン、３６ 汚泥排出ライン、３８ 第１凝集槽、４０ 無機凝集剤流入ライン、４２ 第２凝集槽、４４ 高分子凝集剤流入ライン、４６ ｐＨ調整剤流入ライン。

Claims (6)

1. リン酸を含有する被処理水とカルシウム剤とを反応させて、リン酸カルシウムを生成する反応槽と、前記反応槽で生成したリン酸カルシウムと処理水とを分離する分離槽とを備えるリン酸含有水の処理装置であって、
   前記反応槽は、前記被処理水をｐＨ４〜６の条件下で反応させる第１反応部と、前記第１反応部で処理したリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９超の条件下で反応させる第２反応部と、前記第２反応部で処理したリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９以下の条件で反応させる第３反応部とを有することを特徴とするリン酸含有水の処理装置。
2. 請求項１記載のリン酸含有水の処理装置であって、前記第１反応部では、前記被処理水をｐＨ４．５〜５．５の条件下で反応させ、前記第２反応部では、前記被処理水をｐＨ９．５〜１０．５の条件下で反応させ、前記第３反応部では、前記被処理水をｐＨ８〜９の条件下で反応させることを特徴とするリン酸含有水の処理装置。
3. 請求項１記載のリン酸含有水の処理装置であって、前記第１反応部では、前記被処理水をｐＨ５の条件下で反応させ、前記第２反応部では、前記被処理水をｐＨ１０の条件下で反応させ、前記第３反応部では、前記被処理水をｐＨ８の条件下で反応させることを特徴とするリン酸含有水の処理装置。
4. 請求項１記載のリン酸含有水の処理装置であって、前記第１反応部で生成するリン酸カルシウムはＣａＨＰＯ_４の形態であり、前記第２反応部で生成するリン酸カルシウムはＣａ_３（ＰＯ_４）_２の形態であり、前記第３反応部では、前記第２反応部までで生成するリン酸カルシウムの一部をＣａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２の形態に変換することを特徴とするリン酸含有水の処理装置。
5. リン酸を含有する被処理水とカルシウム剤とを反応させて、リン酸カルシウムを生成するリン酸カルシウム生成工程と、前記生成したリン酸カルシウムと処理水とを分離する分離工程とを備えるリン酸含有水の処理方法であって、
   前記リン酸カルシウム生成工程は、前記被処理水をｐＨ４〜６の条件下で反応させる第１工程と、前記第１工程で処理したリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９超の条件下で反応させる第２工程と、前記第２工程で処理したリン酸カルシウムを含む被処理水をｐＨ９以下の条件で反応させる第３工程とを有することを特徴とするリン酸含有水の処理方法。
6. 請求項５記載のリン酸含有水の処理方法であって、前記第１工程で生成するリン酸カルシウムはＣａＨＰＯ_４の形態であり、前記第２工程で生成するリン酸カルシウムはＣａ_３（ＰＯ_４）_２の形態であり、前記第３工程では、前記第２工程までで生成するリン酸カルシウムの一部をＣａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２の形態に変換することを特徴とするリン酸含有水の処理方法。