JP2011101852A - リン回収方法及びリン回収設備 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 汚泥由来のリン分を含むリン分含有排水をアルカリ剤によってアルカリ性側にすることによりリン含有マグネシウム化合物を析出させるリン含有マグネシウム化合物析出工程を実施した後、前記リン分含有排水から前記リン含有マグネシウム化合物を除去したリン含有水溶液をカルシウムイオンと接触させることによりリン含有カルシウム化合物を析出させるリン含有カルシウム化合物析出工程を実施し、前記リン含有カルシウム化合物を回収するリン回収方法等を提供する。
【選択図】 図1
Description
詳しくは、該反応槽2は、微生物の嫌気的な代謝を利用して有機物がより低分子の化合物に分解されるように構成されてなる嫌気槽(図示せず)と、該嫌気槽の下流側に配され泡状の空気が供給されることにより微生物の好気的な代謝を利用して前記嫌気槽で低分子化された化合物が二酸化炭素や水などの無機物に分解されるように構成されてなる好気槽(図示せず)とを備えている。
前記嫌気槽における微生物の嫌気的な代謝を利用した嫌気処理によって微生物がリン分を放出し、続いて前記好気槽における微生物の好気的な代謝を利用した好気処理によって微生物がリン分を十分に取り込むことにより、リン分を取り込んだ微生物からより多くのリンを回収することができる。
上向流スラッジブランケット型凝集沈殿装置9を用いることにより、該装置のブランケット部において、析出によりフロック状となったリン含有カルシウム化合物が凝集し、凝集したリン含有カルシウム化合物のフロック径が大きくなるとともに効率的に沈殿し、粗リン含有カルシウム化合物の脱水性が高まり得る。
また、前記沈殿手段としては、析出によりフロック状となったリン含有カルシウム化合物を受け入れ該化合物を凝集剤と接触させてフロック化を促進するように構成された円形沈殿池や角形沈殿池などの沈殿池を採用することができる。
なお、凝集沈殿したリン含有カルシウム化合物の一部を前記第2析出槽8に返送することによって、浮遊している析出物の濃度を500mg/Lから5,000mg/Lになるように維持すると、析出したリン含有カルシウム化合物の凝集沈殿が効率よくおこなわれる。
また、前記上向流スラッジブランケット型凝集沈殿装置9としては、従来公知の一般的なものを用いることができる。
本実施形態のリン回収方法で用いる装置類の概略図は、図1に示す通りである。
また、前記濃縮工程では、前記反応工程で生じた活性汚泥含有液を浮上濃縮機に入れ、該汚泥(活性汚泥)に気泡を付着させることにより、汚泥を浮上させ、浮力により汚泥を圧密し、高濃度化された汚泥を得ることもできる。具体的には、前記濃縮工程では、例えば、加圧浮上濃縮法、常圧浮上濃縮法などを採用することができる。
具体的には、前記リン含有マグネシウム化合物析出工程では、図1に示す前記第1析出槽6において、前記消化工程で生じた汚泥を含むリン分含有排水に、前記アルカリ剤を添加してリン分含有排水を例えばpH8.0以上とし、リン含有マグネシウム化合物を析出させる。
PO4 3-+NH4 ++Mg2++6H2O=MgNH4PO4・6H2O 式(1)
詳しくは、前記リン含有マグネシウム化合物析出工程を実施することにより、前記リン分含有排水に含まれる水溶性リン分の一部が消費されてリン含有マグネシウム化合物となって析出し、析出しなかった水溶性リン分は、前記リン分含有排水中で水に溶解した状態で残存する。
即ち、前記リン含有マグネシウム化合物析出工程において、汚泥由来のリン分を含むリン分含有排水をアルカリ性側にすることにより、汚泥に由来するマグネシウムイオンやアンモニウムイオンなどがリン分とともに析出した前記リン含有マグネシウム化合物を前記リン分含有排水から析出させることができ、リン分含有排水に含まれるマグネシウムイオンやアンモニウムイオンが固形物となって析出した分、リン分含有排水に溶存していたマグネシウムイオンやアンモニウムイオンが減少する。従って、リン含有マグネシウム化合物析出工程の後に実施する前記リン含有カルシウム化合物析出工程において、マグネシウムイオンやアンモニウムイオンが減少したリン含有水溶液をカルシウムイオンと接触させることにより析出するリン含有カルシウム化合物は、マグネシウムや窒素の含有量が比較的少ないものとなり、比較的純度の高いものとなり得る。
また、前記沈殿工程では、沈殿池(図示せず)を用いて、析出したリン含有カルシウム化合物を凝集剤と接触させ、リン含有カルシウム化合物のフロック化を促進し、水を含む粗リン含有カルシウム化合物を得ることができる。
また、一般のリン回収方法およびリン回収設備において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。
下水処理場の消化槽出口より、消化汚泥を含むリン分含有排水採取した。該リン分含有排水は、微生物の代謝を利用して有機性廃棄物を処理する反応工程(嫌気反応工程及び好気反応工程)と、該反応工程で生じた汚泥を濃縮する濃縮工程と、該濃縮工程により濃縮された汚泥を微生物の代謝を利用して嫌気的に消化させる消化工程とをおこなうことにより得られたものである。
具体的には、有機性廃棄物として下水を採用し、反応工程として嫌気反応工程及び好気反応工程をおこなう嫌気好気活性汚泥法を採用し、濃縮工程として浮上濃縮法を採用し、消化工程においてドラフトチューブ撹拌機を用いて温度28℃消化日数20日の条件で消化をおこなった。
該リン分含有排水を5%濃度の水酸化ナトリウムでpH9.0に調整し、120rpmで10分間撹拌混合し、リン含有マグネシウム化合物析出工程をおこなった。
その後、撹拌混合した液を遠心装置(コクサン社製 H−9R)によって2,000Gで遠心分離し、上澄み液(リン含有水溶液)を得て、リン含有水溶液取出工程をおこなった。
続いて、該上澄み液(リン含有水溶液)に対してCa/Pがモル比で2.0となるよう塩化カルシウムを添加し、120rpmで10分間撹拌混合し、リン含有カルシウム化合物析出工程をおこなった。
また、析出によりフロック状となったリン含有カルシウム化合物を1Lメスシリンダー中で沈殿させ、沈殿工程をおこなった。
さらに、沈殿した粗リン含有カルシウム化合物を回収し、105℃で1昼夜乾燥させて水分を除去し、回収工程をおこなった。
そして、回収したリン含有カルシウム化合物の組成を分析した。
上記の消化汚泥を用いて、リン含有マグネシウム化合物析出工程をおこなわず(pH調整をおこなわず)実施例と同様の操作を行い、回収したリン含有カルシウム化合物の組成を分析した。
実施例においては、比較例に比べて、得られたリン含有カルシウム化合物におけるMg、Nの含有率が低く、且つP(リン)含有率が高く、リン含有カルシウム化合物の純度が良好である。また、水酸化物として除去されたと推察されるFe、Alの含有率も低い。このように、リン含有マグネシウム化合物析出工程をおこなうことにより、得られたリン含有カルシウム化合物における不純物が少なくなり得る。
上記のリン含有マグネシウム化合物析出工程において、リン分含有排水を5重量%濃度の水酸化ナトリウムでpH7.0, 7.5, 8.0, 8.5, 9.0, 10.0に調整した点、Mg/Pがモル比で1.0になるように塩化マグネシウムを添加した以外は、それぞれ実施例と同様にしてリン回収をおこなった。リン回収は2回ずつおこなった。
なお、試験例1〜6は、リン含有マグネシウム化合物析出工程におけるpHの影響を調べるべくおこなったものであり、リン含有マグネシウム化合物の析出程度を明確化するための目的でのみ塩化マグネシウムを用いた。
P除去率(%)=100−
(塩化マグネシウム添加後の上澄み液中のリン分(PO4-P)/塩化マグネシウム添加前のリン分含有排水のリン分(PO4-P)×100
なお、PO4-Pは、PO4としてのリン分量を表し、リン(P)のうちリン酸態になっているものの量を表す。
図2から明らかなように、リン含有マグネシウム化合物析出工程において、リン分含有排水のpHを8以上に調整することにより、リン含有マグネシウム化合物の生成がより確実になり得る。
2:反応槽
3:汚泥沈殿槽
4:ベルト濃縮機
5:消化槽
6:第1析出槽
7:第1遠心脱水機
8:第2析出槽
9:沈殿装置(上向流スラッジブランケット型凝集沈殿装置)
10:第2遠心脱水機
11:貯槽
Claims (5)
- 汚泥由来のリン分を含むリン分含有排水をアルカリ剤によってアルカリ性側にすることによりリン含有マグネシウム化合物を析出させるリン含有マグネシウム化合物析出工程を実施した後、前記リン分含有排水から前記リン含有マグネシウム化合物を除去したリン含有水溶液をカルシウムイオンと接触させることによりリン含有カルシウム化合物を析出させるリン含有カルシウム化合物析出工程を実施し、前記リン含有カルシウム化合物を回収することを特徴とするリン回収方法。
- 前記リン含有マグネシウム化合物析出工程では、前記リン分含有排水のpHを8.0〜11.0に調整する請求項1記載のリン回収方法。
- 前記リン含有マグネシウム化合物析出工程では、前記アルカリ剤として水酸化ナトリウムを用いる請求項1又は2記載のリン回収方法。
- 前記リン含有カルシウム化合物析出工程の後、沈殿装置を用いてリン含有カルシウム化合物を沈殿させる沈殿工程を実施し、その後前記リン含有カルシウム化合物を回収する請求項1〜3のいずれかに記載のリン回収方法。
- 汚泥由来のリン分を含むリン分含有排水をアルカリ剤によってアルカリ性側にすることによりリン含有マグネシウム化合物を析出させるリン含有マグネシウム化合物析出手段と、前記リン分含有排水から前記リン含有マグネシウム化合物を除去したリン含有水溶液をカルシウムイオンと接触させることによりリン含有カルシウム化合物を析出させるリン含有カルシウム化合物析出手段と、前記リン含有カルシウム化合物を回収する回収手段とを備えていることを特徴とするリン回収設備。
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