JP2013202510A

JP2013202510A - リン含有水の処理方法

Info

Publication number: JP2013202510A
Application number: JP2012074338A
Authority: JP
Inventors: Masahide Shibata; 雅秀柴田
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】消石灰の過剰投入が防止され、水質の良好な処理水を得ることができるリン含有水の処理方法を提供する。
【解決手段】リン含有水に消石灰を添加して、リン含有水中のリンをカルシウム塩として固液分離するリン含有水の処理方法であって、沈殿槽５での固液分離により得られた汚泥の一部を返送して汚泥調整槽９で消石灰と混合し、この混合物をリン含有水に第１反応槽１に添加し、第２反応槽２を経由してリン含有水を処理する方法において、該反応槽２のｐＨの検出値と、ＳＳ計１１で検出される返送汚泥の濃度とに基いて汚泥調整槽９への消石灰の添加量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明はリン含有水の処理方法に係り、特に、リン含有水に消石灰を添加してリン含有水中のリンをカルシウム塩として固液分離するに当り、固液分離により得られた汚泥の一部を返送して消石灰と混合してリン含有水に添加するリン含有水の処理方法に関する。さらに詳しくは、消石灰の過剰添加を防止することができるリン含有水の処理方法に関する。

従来、リン含有水の処理方法として、リン含有水に鉄化合物、アルミニウム化合物又はカルシウム化合物を添加してリン含有水中のリンを難溶性の鉄塩、アルミニウム塩又はカルシウム塩として析出させ、析出物を凝集沈殿させて固液分離する方法がある。この方法のうち、鉄化合物、アルミニウム化合物を用いる方法では、鉄化合物やアルミニウム化合物が比較的高価である上に、大量の汚泥が発生することから、カルシウム化合物による処理方法が広く採用されている。

しかしながら、カルシウム化合物を用いる方法でも、多量のカルシウム化合物を必要とし、従って発生する汚泥量が多く、また、ｐＨ１０以上の強アルカリ性で実施する必要があることから、スケール生成や分離水の中和が必要であるといった問題があった。即ち、リン含有水にカルシウム化合物を添加すると、リン含有水中のリンはＣａ₅（ＰＯ₄）₃ＯＨの形で沈殿するが、この反応を生起させるためにはｐＨ１０以上の強アルカリ性とする必要がある。

特開平８−２２４５８７号公報には、ｐＨ７．５〜１１の比較的低いｐＨでの反応を可能とするために、固液分離により得られた汚泥の一部を消石灰と混合して反応槽にてリン含有水に添加し、この反応槽の反応をｐＨ７．５〜１１で行う方法が提案されている。また、特開２００１−７０９５１号公報には、返送汚泥と消石灰とを混合する槽のｐＨを７〜１２とすることが記載されている。

このように分離汚泥に消石灰を添加混合すると、汚泥表面に消石灰が吸着し、リン含有水中のリンが汚泥表面で消石灰と反応し、カルシウム塩が汚泥表面に強く吸着した状態にて生成するようになる。これにより、汚泥の凝集性、沈降性が向上する。

特開平８−２２４５８７号公報特開２００１−７０９５１号公報

従来、反応槽への消石灰供給量を反応槽や消石灰・返送汚泥混合槽のｐＨに応じて制御することが行われているが、原水リン濃度の変動や反応槽のｐＨ計の不具合などにより消石灰が過剰投入された場合、反応槽流出水中に未溶解の消石灰が残存し、固形物の沈降性が低下し、処理水が白濁することがある。また、消石灰の溶解は高ｐＨほど遅いこと、飽和液のｐＨは１２．４とあまり高くないことなどの理由で、反応槽等のｐＨに基づく消石灰添加量制御方式では、消石灰過剰投入防止に限界があった。

本発明は、上記従来の問題点を解決し、消石灰の過剰投入が防止され、水質の良好な処理水を得ることができるリン含有水の処理方法を提供することを目的とする。

本発明のリン含有水の処理方法は、リン含有水に消石灰を添加して、リン含有水中のリンをカルシウム塩として固液分離するリン含有水の処理方法であって、固液分離により得られた汚泥の一部を返送して消石灰と混合し、この混合物をリン含有水に反応槽にて添加するリン含有水の処理方法において、該反応槽のｐＨの検出値と、返送汚泥の濃度とに基いて消石灰の添加量を制御することを特徴とするものである。

本発明では、返送汚泥の濃度が所定濃度以上のときには、前記反応槽のｐＨが目標ｐＨとなるように消石灰の添加量を制御し、返送汚泥濃度が該所定濃度よりも低くなったときには、消石灰添加量をそれまでの添加量よりも所定量減少させることが好ましい。この所定濃度は、例えば２０〜３５重量％、好ましくは２６〜２９重量％の間から選定された濃度とされる。

本発明のリン含有水の処理方法において、消石灰と返送汚泥とを混合した混合物を反応槽にてリン含有水に添加することにより、リンのカルシウム塩が汚泥表面に強く吸着した状態で生成する。このリンのカルシウム塩を含む汚泥が固液分離され、分離された汚泥の一部が返送され、消石灰との混合に供される。

本発明では、反応槽への上記混合物の添加量を反応槽のｐＨと、返送汚泥の濃度とに基づいて制御するので、消石灰の過剰投入が防止される。

即ち、上記方法において、消石灰が過剰に投入されると、固液分離部に汚泥と共に未溶解の消石灰が流入するようになり、固形分の分離性が低下し、処理水が白濁すると共に、分離した汚泥の濃度も低下する。通常の場合、消石灰が適正量添加されているときには、汚泥濃度は約３０％（重量％。以下、同様。）であるが、消石灰が過剰添加されると、汚泥濃度は２５％以下に低下する。

本発明では、この汚泥濃度の低下が検知されると、消石灰の添加量を減少させ、消石灰の過剰添加を防止する。

消石灰の添加量を減少させるには、それまでの消石灰添加量に比べて定率的又は定量的に減少させるのが好ましい。

実施の形態を示すフロー図である。

本発明において、原水となるリン含有水の種類及びそのリン濃度には特に制限はなく、本発明は、リン酸又はリン酸塩を数ｐｐｍから数重量％までの範囲で含有する幅広い廃水、例えば、リン酸製造工場廃水、肥料工場廃水、食品添加剤工場廃水、金属表面処理工場廃水、半導体部品製造工場廃水等の工場廃水の他、一般家庭排水や農業排水、下水処理排水等に適用することができる。

以下に図１を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のリン含有水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。

この方法では、原水（リン含有水）を第１反応槽１に導入し、汚泥調整槽９からの消石灰・汚泥混合物と混合した後、第２反応槽２に導入し、さらに反応を進行させ、原水中のリンをカルシウム化合物として析出させる。析出物の少なくとも一部は汚泥に吸着される。この第２反応槽２内の液をｐＨ調整槽３に導入し、硫酸、塩酸等の酸（好ましくは塩酸）を添加してｐＨを凝集に適したｐＨ（例えばｐＨ８〜１０、好ましくはｐＨ９〜１０）とした後、凝集槽４に導入する。この凝集槽４にて凝集剤を添加して凝集処理し、凝集処理液を沈殿槽５で固液分離し、分離水を処理水として取り出す。一方、分離汚泥のうちの一部を返送汚泥としてポンプ７及び返送ライン８を介して汚泥調整槽９に送給し、残部は引き抜き汚泥としてライン６から系外へ抜き出す。返送汚泥は、汚泥調整槽９内において消石灰が消石灰スラリー供給ポンプ１４から添加され、混合される。この消石灰・汚泥混合物が第１反応槽１に供給される。

なお、この実施の形態では、ポンプ１４によって消石灰を汚泥調整槽９に添加しているが、消石灰スラリー循環ラインに弁を設け、この弁を開弁させることによって消石灰を消石灰循環ラインから汚泥調整槽９に添加するように構成してもよい。この場合は、弁を間欠的に開弁させると共に、弁の開弁時間と閉弁時間の比率を変えることにより消石灰添加量が変更される。

第１反応槽１及び第２反応槽２にそれぞれｐＨ計１０、１５が設けられ、汚泥返送ライン８に汚泥濃度を検知するＳＳ計１１が設けられ、これらの検出信号が制御器１３に入力される。制御器１３は、これらの信号に基づいて消石灰スラリー供給ポンプ１４を制御し、汚泥調整槽９への消石灰の添加量を制御する。なお、汚泥調整槽９にもｐＨ計１２が設けられ、汚泥調整槽９内のｐＨを監視しても良い。

汚泥調整槽９での消石灰の汚泥への吸着は比較的速く、また、消石灰の添加制御は第１反応槽１及び／又は第２反応槽２でのｐＨに基づき行われる。このため、汚泥調整槽９内で汚泥滞留時間は短くて良く、具体的には１時間以内、好ましくは３０分以内となる。

第１反応槽１及び第２反応槽２内における汚泥の合計の滞留時間は長いほどリンの除去率が向上するが、過度に長いと反応槽１，２の容量が増大するため、通常は合計で５〜３０分程度とするのが好ましい。
このように滞留時間が短い場合には、第１反応槽１で消石灰の反応は平衡に達することは無く（ｐＨは安定せず）、第２反応槽２において消石灰の反応が平衡に達する（ｐＨが安定する）。したがって、ポンプ１４（又は消石灰供給弁）による消石灰の添加量の制御は、第２反応槽２内のｐＨが７〜１１、好ましくはｐＨ９〜１０となるように調整される。
なお、第１反応槽の滞留時間が十分に長い場合には、第２反応槽は設けなくともよい。この場合には、第１反応槽１内のｐＨが７〜１１、好ましくはｐＨ９〜１０となるように消石灰の添加量が制御される。ただし、第２反応槽２を設けた方が反応槽全体での滞留時間を短くすることが可能となり好適である。

第２反応槽２内の液をｐＨ調整槽３に導入してｐＨ８〜１０、好ましくは９〜１０に調整する。酸としては、前述の通り、硫酸又は塩酸、特に塩酸が好適である。

ｐＨ調整槽３内の液は凝集槽４にて凝集処理される。ここで使用される凝集剤としては、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、尿素−ホルマリン樹脂などのノニオン性高分子凝集剤、ポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサンなどのカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパン硫酸塩などのアニオン性高分子凝集剤等の高分子凝集剤を使用することができる。これらの高分子凝集剤の中で、ノニオン性高分子凝集剤及びアニオン性高分子凝集剤は凝集効果に優れているので、特に好適に使用することができる。これらの高分子凝集剤の添加量は、通常の場合、０．５〜５ｍｇ／Ｌ程度である。

凝集槽４の凝集処理液は沈殿槽５で固液分離され、分離水は処理水として取り出され、放流されるか又は次工程で処理される。

一方、分離汚泥は一部が返送汚泥としてライン８から汚泥調整槽９に送給され、残部は余剰汚泥としてライン６から引き抜かれる。なお、通常の場合、この返送汚泥の返送率は、原水に対して５〜２００％程度が好ましい。

この実施の形態では、返送汚泥の濃度をＳＳ計１１で検出し、この検出濃度が規定濃度以上、具体的には２６〜３５％の範囲から選ばれた濃度以上（例えば３０％以上）であるときには、第２反応槽２のｐＨが７〜１１特に９〜１０となるようにポンプ１４（又は消石灰供給弁）を制御して消石灰添加量を制御する。ＳＳ計１１の検出濃度が上記規定濃度よりも低くなったときには、消石灰の添加が過剰であると判断し、ポンプ１４（又は消石灰供給弁）による消石灰添加量を減少させる。

消石灰添加量を減少させるには、それまでの消石灰添加量を定率的に又は定量的に減少させる。例えばそれまでの消石灰添加量の８０〜９０％の添加量としてもよく、それまでの消石灰添加量から予め設定した所定量だけ減少させるようにしてもよい。

ただし、消石灰添加量を減少させた後、第２反応槽２のｐＨが目標範囲よりも低くなったときには、第２反応槽２のｐＨが目標範囲となるように消石灰添加量を増加させる。

消石灰添加量を減少させた後、ＳＳ計１１の検出濃度が３０％以上になったとき、あるいはＳＳ計１１の検出濃度が上昇傾向に転じないときには、消石灰添加量制御を減少前の条件に戻す。

消石灰添加量を減少させた後、所定時間（例えば槽１〜４の総滞留時間の１〜３倍）運転を行ってもＳＳ計１１の検出濃度が３０％以上とならないときには、さらに消石灰添加量を減少させ、上記と同様の制御を行い、必要に応じこれを繰り返す。これにより消石灰の過剰添加が防止され、水質の良好な処理水が得られるようになる。

なお、図１に示す方法は本発明の実施の形態の一例であって、本発明はその要旨を超えない限り、図示の方法に何ら限定されるものではない。

例えば、凝集槽４は必ずしも必要とされず、ｐＨ調整槽３から沈殿槽５への移送配管に凝集剤を直接注入しても良い。また、本発明では、汚泥を返送することで、凝集性に優れた汚泥を得ることができることから、このような凝集処理を省略しても良い。しかし、生成汚泥のフロック化の促進のためには反応槽と沈殿槽との間に凝集槽を設けるのが好ましい。

また、消石灰の一部を第１反応槽１に添加してもよい。

さらに、固液分離手段としては、沈殿槽の他、遠心分離機、加圧浮上槽や膜分離装置を用いても良いが、本発明で得られる汚泥は沈降性が極めて良好なものであるため、固液分離手段としては沈殿槽が好ましい。

以下に実施例、比較例及び参考例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１
下水を処理している活性汚泥法の処理水（ｐＨ７．１，リン酸濃度１．９ｍｇ／Ｌ）を原水として処理を行った。まず、この原水に水酸化カルシウムをｐＨが１０になるよう添加した後、凝集剤としてポリアクリルアミド部分加水分解物を０．５ｍｇ／Ｌ添加して凝集沈殿処理した。これを繰り返して、生成した汚泥を集め、これを２Ｌ容量の汚泥調整槽９に投入した。このとき、汚泥の濃度は１５ｇ／Ｌ、ｐＨは９．２であった。この汚泥を２週間、ゆっくり攪拌し続けた。２週間後、この汚泥を５Ｌ容量の第１反応槽１に導入し、同時にこの第１反応槽１中に原水を２０Ｌ／ｈｒの速度で通水した。

この第１反応槽１の液を５Ｌ容量の第２反応槽２を経て１０Ｌ容量のｐＨ調整槽３に導入し、硫酸添加によりｐＨ９．０とした。これを凝集槽４に導入し、凝集剤としてポリアクリルアミド部分加水分解物を０．５ｍｇ／Ｌ添加して凝集沈殿処理した。

この凝集処理液を５０Ｌ容量の沈殿槽５に導入して固液分離し、分離汚泥を上記汚泥調整槽９に導入すると共に、この汚泥調整槽９に消石灰を添加した。この汚泥調整槽９からの流出汚泥を５Ｌ／ｈｒの速度で第１反応槽１に送給し、この処理を継続した。ポンプ１４による汚泥調整槽９への消石灰添加量は、第２反応槽２のｐＨが９．５となるように制御した。

この運転を２ヶ月継続したところ、処理水のｐＨは８．０、リン濃度は０．１５ｍｇ／Ｌとなった。ＳＳ計１１による返送汚泥濃度は３０％であり、処理水に白濁は見られなかった。また、汚泥調整槽９の汚泥濃度は１４ｇ／Ｌであり、汚泥調整槽９内の汚泥の滞留時間は２時間であった。なお、１日当りの引き抜き汚泥量は、系全体の保有汚泥量の１／２０とし、系内の汚泥の滞留時間は２０日とした。この処理に必要とされた消石灰添加量の平均値は、１８０ｇ／ｈであった。

その後、さらに運転を継続したところ、１０日目にＳＳ計１１の検出濃度が２５％に低下し、また沈殿槽５からの処理水に白濁が見られた。そこで、ポンプ１４からの消石灰添加量を１５０ｇ／ｈに減少させ、２時間経過観察したところ、返送汚泥濃度は３０％に回復し、また処理水の白濁も解消した。そこで、ポンプ１４からの消石灰添加量を、第１反応槽１のｐＨが７．０となる制御に戻した。

１第１反応槽
２第２反応槽
３ｐＨ調整槽
４凝集槽
５沈殿槽
９汚泥調整槽
１１ＳＳ計

Claims

リン含有水に消石灰を添加して、リン含有水中のリンをカルシウム塩として固液分離するリン含有水の処理方法であって、
固液分離により得られた汚泥の一部を返送して消石灰と混合し、この混合物をリン含有水に反応槽にて添加するリン含有水の処理方法において、
該反応槽のｐＨの検出値と、返送汚泥の濃度とに基いて消石灰の添加量を制御することを特徴とするリン含有水の処理方法。
請求項１において、返送汚泥の濃度が所定濃度以上のときには、前記反応槽のｐＨが目標ｐＨとなるように消石灰の添加量を制御し、
返送汚泥濃度が該所定濃度よりも低くなったときには、消石灰添加量をそれまでの添加量よりも減少させることを特徴とするリン含有水の処理方法。
請求項２において、返送汚泥の前記所定濃度は、２０〜３５重量％の間から選定された濃度であることを特徴とするリン含有水の処理方法。