JP2019507082A - 廃水からリン生成物を生成するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、溶解したリン酸塩を含まないバイオマスおよび他の不純物を除去するために処理されている、リン酸塩を含有する廃水を、このプロセスに運ぶことと、１種以上の鉄またはアルミニウム塩を使用して凝集体を作り出すことと、上記凝集体に、上記鉄またはアルミニウム塩と反応して対応する水酸化物とするのに有効な量で、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または酸化物を添加することと、形成されたリン酸塩から水酸化物を分離することと、液体または固体のリン酸塩の形態の高純度リン生成物を得ることとによって、廃水から高純度リン生成物を生成するためのプロセスに関する。

Description

本発明は、廃水からリン生成物を生成するためのプロセスに関する。

都市廃水は、多くの様々な物質を含有している。最もよく使用されるパラメータは、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、浮遊物質（ＳＳ）、リン（Ｐ）、および窒素（Ｎ）を含む。これらのパラメータは、一般的に、関係当局によって規制される。

都市廃水処理プロセスは、一般的に、いくつかのステップ（すべて、水流に戻すのに十分にきれいな水を提供するために設計されている）を含む。これらのプロセスステップは、
− 生下水から、例えば沈殿池内で、浮遊物質および場合によりリンを分離するように設計された、場合によっては無機化学薬品が追加される、機械的ステップ、
− 浮遊物質をさらに分離するように設計されたさらなる沈殿ステップが続くことが好ましい、微生物を使用して有機物を摂取するように設計された生物的ステップ、および
− 生物的プロセスの一部であり得る、または、化学的処理によって行うことができる、栄養分除去ステップ
を含むことができる。

本発明の一目的は、廃水からリン生成物、好ましくは高純度生成物を生成するためのプロセスを提供することである。本発明の実施態様に従うこのプロセスは、特に、最大量のリンが、廃水処理プロセスを通して後処理ステップまでずっと、水相中に溶解したリンとして維持されている、廃水処理プロセスのための後処理ステップとして適している。

具体的には、本発明の一目的は、リンを液体または固体のリン酸塩の形態で廃水から分離することができるプロセスを提供することである。

これらの目的および他の目的は、公知のプロセスに勝るその利点と共に、以下に説明および主張する通りの本発明によって達成される。

本発明は、バイオマスおよび他の不純物、例えば浮遊物質を除去するために処理されている廃水から高純度リン生成物を生成するためのプロセスに関する。リンを、鉄またはアルミニウム塩などの金属塩（１種または複数）の助けを借りて、金属リン酸塩として沈殿させる。次いで、回収されるリンは、一般的に、肥料として使用することができる、Ｎａ_３ＰＯ_４・ｎＨ_２Ｏ結晶、またはＣａ_３（ＰＯ_４）_２もしくはＣａＨＰＯ_４などのリン酸カルシウム塩の形態となる。

より具体的には、本発明のプロセスは、添付の特許請求の範囲において記述されるものによって特徴付けられる。

本発明のプロセスでは、このプロセスに運ばれることとなる廃水が、バイオマスおよび他の不純物を除去するために最初に処理されるが、最大量のリンが、廃水処理プロセスを通して後処理ステップまでずっと、水相中に溶解したリンとして維持されている。発明の実施態様に従って、溶解したリンを、リン酸塩を含有する廃水から沈殿させることができ、得られたリン酸塩を、高純度で分離することができる。なぜなら、他の不純物の多くが、先の第１のステップにおいて、水から除去されているからである。

本発明の実施態様に従って、後処理プロセスに運ばれることとなる廃水を処理するための適切なプロセスの実施態様は、「Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｆｒｏｍ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ」という題名の、同時に出願した特許出願に記載されている。

本発明に従って生成される高純度リン生成物は、重金属が少なく、かつ有機物が少ない。本発明のプロセスにおけるリン回収率は、一般的に、後処理プロセスまでの、処理された廃水中のリンの約７０〜９５％である。

リンは、水から分離され、流入してくる廃水の浮遊物質と共に汚泥に沈殿しないので、廃水処理プラントにとっての利点は、汚泥体積の低下である。より低い汚泥体積はまた、汚泥処理または処分の必要性の減少をもたらす。さらに、リンを水から分離することは、汚泥から、それどころか例えば抽出における高い化学薬品消費を伴う焼却および灰からの分離などの汚泥処理プロセス後に、リンを分離する場合よりも、はるかに効率的であり、容易であり、エネルギー消費が少ない。

本発明の一目的は、廃水からリン生成物を生成するためのプロセスであって、
ａ）溶解したリン酸塩を含まないバイオマスおよび他の不純物を除去するために処理されている、リン酸塩を含有する廃水を、このプロセスに運ぶことと、
ｂ）鉄、マグネシウム、カルシウム、およびアルミニウム塩の群から選択される少なくとも１種の金属塩を使用して、処理された廃水からリン酸塩含有凝集体を作り出すことと、
ｃ）上記凝集体に、上記金属塩と反応して対応する水酸化物とするのに有効な量で、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または酸化物を添加することと、
ｄ）ステップｃ）の形成されたリン酸塩から水酸化物を分離することと、
ｅ）液体または固体のリン酸塩の形態のリン生成物を得ることと
を含む上記プロセスを提供することである。

一実施態様によれば、リン酸塩含有凝集体は、物理的な分離ステップ、例えば沈殿、浮選、遠心分離、および濾過から選択されるものを使用することによって、残留する処理された廃水から分離することができる。物理的な分離ステップは、ディスクフィルター、チャンバーフィルタープレス、デカンタ遠心分離機、および液体サイクロンから選択される装置を使用することによって実施することができる。

一実施態様によれば、上記鉄塩は、それによってステップｂ）の主反応がリン酸鉄（ＦｅＰＯ_４）の形成をもたらすこととなる、例えば塩化第二鉄、硫酸第二鉄、クロロ硫酸第二鉄、塩化第一鉄、クロロ硫酸第一鉄、および硫酸第一鉄、ならびにそのあらゆる組み合わせの群から選択される、硫酸鉄および塩化鉄、ならびにそのあらゆる組み合わせの群から選択することができる。塩化第二鉄が、好ましい化合物である。

一実施態様によれば、上記アルミニウム塩は、それによってステップｂ）の主反応がリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ_４）の形成をもたらすこととなる、例えば硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミニウムクロロハイドレート、およびポリアルミニウム化合物、ならびにそのあらゆる組み合わせの群から選択される、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、アルミニウムクロロハイドレート、および塩化アルミニウム、ならびにそのあらゆる組み合わせの群から選択することができる。

ポリアルミニウム化合物は、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、およびポリ硝酸アルミニウムから選択することができ、好ましくは、ポリ塩化アルミニウム（Ａｌ_ｎ（ＯＨ）_ｍＣｌ（３_ｎ−ｍ））_ｘ）である。

一実施態様によれば、ステップｃ）で使用されるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または酸化物は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、および酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、ならびにそのあらゆる組み合わせからなる群から選択することができる。

一実施態様によれば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）は、１０〜６０重量％、好ましくは３０〜５０重量％の濃度で提供する、または、無水ＮａＯＨペレットの形態で提供することができる。

一実施態様によれば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）は、３０〜６０重量％、好ましくは４０〜５０重量％の濃度で提供することができる。

一実施態様によれば、ステップｅ）で得られるリン塩を、Ｎａ_３ＰＯ_４液からＮａ_３ＰＯ_４・ｎＨ_２Ｏ結晶として結晶化させることもできるし、ステップｅ）で得られるＫ_３ＰＯ_４水溶液を蒸発にかけて、純粋なＫ_３ＰＯ_４液を得ることもできる。

一実施態様によれば、リン酸塩を、ステップｅ）で得られるＮａ_３ＰＯ_４液から、温度を≦５０℃、例えば≦２５℃、≦１５℃、または≦５℃に下げることによって結晶化させることができる。

一実施態様によれば、ステップｅ）で得られるリン塩を、好ましくはＮａ_３ＰＯ_４・ｎＨ_２Ｏ結晶を提供し、これを、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）または酸化カルシウム（ＣａＯ）を添加することによって反応させてリン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）にする、またはリン酸カルシウムを硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）を添加することによって反応させてさらにリン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ_４）にすることによって、さらに反応させることができる。

一実施態様によれば、この反応において作り出される水酸化ナトリウムは、水酸化カルシウムまたは酸化カルシウムを添加する場合、ステップｃ）にリサイクルし、アルカリ金属水酸化物として使用することができる。

一実施態様によればは、ステップｃ）において場合によっては得られる、沈殿した鉄水酸化物を、ＨＣｌまたはＨ_２ＳＯ_４またはＨＮＯ_３を使用して塩化第二鉄に変換し、ステップｂ）にリサイクルすることができる。

一実施態様によれば、ステップｃ）においてＡｌＰＯ_４から場合によっては生成されるアルミン酸ナトリウムＮａＡｌ（ＯＨ）_４を、廃水処理用途のための凝集剤として使用することができる。

一実施態様によれば、リン生成物は、最大で１０ｍｇ／ｋｇ、例えば５ｍｇ／ｋｇの重金属含有量、および／または最大で１重量％、例えば０．５重量％の有機物含有量を有することができる。

本発明の一目的は、本発明のプロセスによって得られるリン生成物を含む肥料または肥料原料を提供することである。

本発明の一目的は、肥料または肥料原料としての、本発明のプロセスによって得られるリン生成物の使用を提供することである。

次に、本発明を、添付の図面および詳細な説明に関して、より詳細に説明することとする。

図１は、本発明のプロセスに供給される廃水を得るために使用することができる、プロセススキームの模式図。 図２は、本発明のプロセスに供給される廃水を得るために使用することができる、代替プロセススキームの模式図である。 図３は、本発明のプロセスに供給される廃水を得るために使用することができる、別の代替プロセススキームの模式図である。 図４は、本発明のプロセスに供給される廃水を得るために使用することができる、さらなる代替プロセススキームの模式図である。 図５は、本発明のある実施態様における後処理プロセスのために使用される、プロセススキームの模式図である。 図６は、本発明の別の実施態様における後処理プロセスのために使用される、プロセススキームの模式図である。 図７は、本発明の第３の実施態様における後処理プロセスのために使用される、プロセススキームの模式図である。 図８は、本発明の第４の実施態様における後処理プロセスのために使用される、プロセススキームの模式図である。

開示される本発明の実施態様は、特定の構造、プロセスステップ、または材料に限定されず、当業者によって認識されるであろうその等価物まで拡大されることが理解されよう。本明細書に用いられる専門用語が、特定の実施態様を説明する目的でのみ使用され、限定を目的としないことも理解するべきである。

本明細書全体を通して、一実施態様またはある実施態様への言及は、実施態様に関連して記載したある特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施態様に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通した様々な場所での「一実施態様では」または「ある実施態様では」という表現の出現は、必ずしもすべて同じ実施態様を指しているとは限らない。例えば、「約」または「実質的に」などの用語を使用して、数値への言及が行われる場合、厳密な数値も開示される。

本発明の実施態様では、リンは、後処理プロセスにおいて、リン酸塩を含有する廃水から分離され、ここでは、このプロセスに運ばれる廃水は、この廃水からリン酸塩を含まないバイオマスおよび他の不純物を除去するために処理されている。本発明の、ある実施態様によれば、この後処理プロセスは、以下のサブステップ：
ａ）上記処理された廃水を、本発明の後処理に運ぶことと、
ｂ）凝結と、
ｃ）水酸化物または酸化物添加と、
ｄ）得られた水酸化物の分離と、
ｅ）リン酸塩の形態の高純度リン生成物を得ることと
を含む。

一実施態様では、ステップｂ）でリンを凝結させるために、鉄、マグネシウム、カルシウム、またはアルミニウム塩などの、１種以上の金属塩が使用される。

一実施態様では、上記１種以上の金属塩は、塩化物および／またはその硫酸塩などの鉄塩、例えば、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、クロロ硫酸第二鉄、塩化第一鉄、クロロ硫酸第一鉄、および硫酸第一鉄から選択することができる。好ましくは塩化第二鉄（ＦｅＣｌ_３）が使用される。このステップｂ）における主反応（１）は、リン酸鉄の形成をもたらすこととなる。
Ｆｅ３^＋＋Ｈ_ｎＰＯ_４ ^３−ｎ⇔ＦｅＰＯ_４＋ｎＨ^＋

一実施態様では、上記１種以上の金属塩は、アルミニウム塩から選択され、凝結ステップｂ）では、リン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ_４）の形成をもたらすことができる。上記アルミニウム塩は、硫酸塩、硝酸塩、アルミニウムクロロハイドレート、および塩化物、ならびにそのあらゆる組み合わせであり得る。アルミニウム塩の例は、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミニウムクロロハイドレート、およびポリアルミニウム化合物、ならびにそのあらゆる組み合わせの群から選択することができる。ポリアルミニウム化合物は、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、およびポリ硝酸アルミニウム、例えば、好ましくはポリ塩化アルミニウム（Ａｌｎ（ＯＨ）ｍＣｌ（３ｎ−ｍ））ｘ）から選択することができる。

一実施態様では、上記１種以上の金属塩は、塩化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、または塩化マグネシウムなどの、カルシウムまたはマグネシウム塩から選択することができる。

凝結中、穏やかな混合は、粒子衝突を加速させ、不安定化した粒子は、さらに凝集して、より大きな沈殿に巻き込まれる。凝結は、混合速度、混合強度、および混合時間を含めた、いくつかのパラメータの影響を受ける。凝結プロセスを説明するために、混合強度と混合時間の積が使用される。

この処理された廃水からの凝集体の分離は、一般的に、沈殿または浮選によって行われる。次いで、得られた脱凝結された廃水を、さらに処理することもできるし、浄化された廃水として廃棄することもできる。

ある実施態様によれば、凝結ステップｂ）に、以下が続く：
ｃ）アルカリ金属水酸化物または酸化物を使用してリン酸塩（ＰＯ_４）凝集体を反応させて、一般的に液体（または水溶液）形態でＮａ_３ＰＯ_４またはＫ_３ＰＯ_４を得ること。

ある実施態様によれば、リン酸塩は、リンをＮａ_３ＰＯ_４液からＮａ_３ＰＯ_４・ｎＨ_２Ｏ結晶として結晶化させること、または、Ｋ_３ＰＯ_４液を蒸発にかけることによって得られる。

本発明の一実施態様によれば、ステップｃ）で使用されるアルカリ金属水酸化物は、具体的には１３というｐＨを維持することとなる量および濃度の、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）および水酸化カリウム（ＫＯＨ）から選択される：
ＦｅＰＯ_４（ｓ）＋３ＮａＯＨ→Ｎａ_３ＰＯ_４（ｌ）＋Ｆｅ（ＯＨ）_３（ｓ） （２）
ＦｅＰＯ_４（ｓ）＋３Ｈ_２Ｏ＋３ＫＯＨ→Ｋ_３ＰＯ_４（ｌ）＋Ｆｅ（ＯＨ）_３（ｓ）、または
ＡｌＰＯ_４（ｓ）＋４ＮａＯＨ→Ｎａ_３ＰＯ_４（ｌ）＋ＮａＡｌＯＨ_４（ｌ）

ＮａＯＨは、一般的に、１０〜５０ｗ％の濃度、特に３０〜５０ｗ％の濃度で使用される。あるいは、ＮａＯＨペレットが使用される。なぜなら、これらは、このプロセスにおける外部添加される水の量を低下させ、より濃縮されたリン生成物を得ることができるからである。このプロセスにおいて必要とされるあらゆる液体は、ある実施態様によれば、この後処理のステップｄ）から得られるリサイクルされたＮａＯＨの形態で添加することができる。

ＫＯＨを使用する場合、こちらは、一般的に３０〜６０ｗ％の濃度で添加される。

ステップｄ）の一バージョンで得られるＮａ_３ＰＯ_４液からのリン酸塩の結晶化および蒸発結晶化は、ある実施態様によれば、温度を≦５０℃、好ましくは≦２５℃、より好ましくは≦１５℃、最も適切には≦５℃に下げることによって行うことができる。回収されたリンは、その後、例えば肥料または肥料原料としての使用に適したリン酸ナトリウム塩の形態となる。

別のバージョンによれば、リン酸塩は、Ｋ_３ＰＯ_４水溶液から蒸発によって得られて、Ｋ_３ＰＯ_４塩が与えられる。このリン酸カリウムの高溶解度が原因で、この塩は、その後も液体形態であろう（Ｐ＝１．６％およびＫ＝４．６％）。

続いて、得られたリン酸塩を、物理的な手段によって、例えば、沈殿、浮選、遠心分離、および濾過によって例示されるいずれか１つであり得る物理的な分離ステップを介して脱水することができる。こうした物理的な分離のための適切な装置の例は、例えば、ディスクフィルター、チャンバーフィルタープレス、デカンタ遠心分離機、および液体サイクロンのいずれか１つである。得られたリン酸塩は、リン酸塩を分離するために使用されることとなる吸着および／またはイオン交換によって例示することができる化学的−物理的な分離ステップによって脱水することができる。水中に存在するリン酸イオンが、イオン交換材料と吸着または反応するので、吸着またはイオン交換分離は、先に凝結を行わずに行うことが好ましい。このプロセスにおいてリン酸塩含有凝集体が得られるならば、酸処理を実施して、吸着またはイオン交換を使用する分離を可能にすることができる。物理的な、および化学的−物理的な分離を、単独でまたは組み合わせて使用することができる。

任意のさらなるステップｄ）として、ステップｄ）で得られたリン酸塩を反応させて、さらに異なる塩にすることができる。例えば、Ｎａ_３ＰＯ_４・ｎＨ_２Ｏ結晶を処理して、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）または酸化カルシウム（ＣａＯ）を添加することによって、さらにリン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）に、または硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）を添加することによって、一層さらにリン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ_４）にすることができる。

さらに、より効率的なプロセスを提供するために、ステップｃ）で場合によっては得られる水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）_３）沈殿を、ＨＣｌまたはＨ_２ＳＯ_４またはＨＮＯ_３によってさらに処理して、鉄凝集剤、例えば、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ_３）または硝酸第二鉄または硫酸第二鉄を形成させることができる。形成された凝集剤を、上に記載した本発明のプロセスのステップｂ）に戻してリサイクルする、または他の廃水処理用途で使用することができる。ＡｌＰＯ_４から生成されたアルミン酸ナトリウムＮａＡｌ（ＯＨ）_４も、廃水処理用途のための凝集剤として使用することができる。ＮａＡｌ（ＯＨ）_４はまた、テトラヒドロキシアルミン酸ナトリウムとも称することができる。

このプロセスは、このプロセスからのリサイクルされた液体を使用して最適化することができる。

本発明は、高純度リン生成物を提供することに関する。得られる生成物は、その中の低含有量の混入物（重金属および有機物など）のおかげで、高純度である。本発明の実施態様において得られるリン酸塩は、一般的に、廃水汚泥からリンを回収することによって達成することができるよりも低い他の混入物を有する。本発明の実施態様に従って得られるリン酸塩は、重金属が少なく、かつ有機物、すなわち有機材料が少なく、例えば肥料として直接使用することができる。したがって、本発明は、本発明のプロセスによって得られるリン生成物を含む肥料を提供することができる。一般的に、Ｆｅレベルは、≦１０ｍｇ／ｋｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎなどの重金属は、≦１０ｍｇ／ｋｇ、より一般的には≦５ｍｇ／ｋｇである。有機物は、一般的に、有機炭素の形態であり、有機物の濃度は、一般的に≦１重量％、より一般的には≦０．５重量％、最も一般的には≦０．１重量％である。本発明のプロセスによって得ることが可能な高純度リン生成物は、最大で１０ｍｇ／ｋｇ（１０ｐｐｍ）、例えば５ｍｇ／ｋｇ（５ｐｐｍ）の重金属含有量、および／または最大で１重量％（１００００ｐｐｍ）、例えば最大で０．５重量％（５０００ｐｐｍ）、最大で０．１重量％（１０００ｐｐｍ）、最大で０．０５重量％（５００ｐｐｍ）、最大で０．０２２重量％（２２０ｐｐｍ）、または最大で０．０１重量％（１００ｐｐｍ）の有機物含有量を有することができる。

好ましい実施態様によれば、廃水から高純度リン生成物を生成する本発明のプロセスは、
− 溶解したリン酸塩を含まないバイオマスおよび他の不純物を除去するために処理されている、リン酸塩を含有する廃水を、このプロセスに運ぶステップと、
− 鉄またはアルミニウム塩などの１種以上の金属塩を使用して、処理された廃水からリン酸塩含有凝集体を作り出すステップと、
− 上記凝集体に、上記金属塩と反応して対応する水酸化物とするのに有効な量で、アルカリ金属の水酸化物または酸化物を添加するステップと、
− 先のステップにおいて形成されたリン酸塩から水酸化物を分離するステップと、
− 液体または固体のリン酸塩の形態の高純度リン生成物を得るステップと
を含む（図１〜４参照）。

以下の非限定的実施例は、本発明の実施態様を用いて得られる利点を例示することを目的とするに過ぎない。

１．以下の実施例では、無水リン酸第二鉄を使用し、これを、１ｍ^３の廃水中に０．２ｋｇ塩化第二鉄を添加することによって沈殿させた。濾過（Ｂｕｃｈｎｅｒフィルター）によって塩化第二鉄を分離し、５０℃で２４時間、乾燥機内で乾燥させた。

２．２０ｇの無水塩化第二鉄を１００ｇの水と混合することによって、スラリーを調製した。このスラリーを、２４ｇ水酸化ナトリウム（５０％）で、５０℃で３０分間処理した。反応混合物を濾過し、１３ｇ水酸化第二鉄を無水物として与えた。濾過された溶液を、７℃に冷却し、無水物としての１０ｇリン酸三ナトリウムを結晶化させ、濾過によって分離した。リン酸三ナトリウム結晶は、次の組成：Ｐ＝１６．８％、Ｎａ＝３６．１％を有していた。リン酸三ナトリウム結晶は、０．１％炭素、および１０ｍｇ／ｌ未満の鉄および他の毒性の金属を含有していた。

３．実施例２からの１０ｇ無水リン酸ナトリウムを、６ｇ水酸化カルシウム（９６％）および８０ｇの水で、５０℃で１時間処理した。無水物としての１０ｇリン酸カルシウムを沈殿させ、反応混合物から濾過によって分離した。リン酸カルシウムは、次の組成：Ｐ＝１２．５％、Ｃａ＝３１％、Ｎａ＝２．７％を有していた。リン酸カルシウムは、１２０ｍｇ／ｋｇ有機物、および１０ｍｇ／ｋｇ未満の鉄および他の毒性の金属を含有していた。

４．実施例２における母液（Ｐ＝０．１５％）を、５０℃で１時間、母液１ｋｇあたり６ｇの水酸化カルシウム（９６％）で処理した。母液１ｋｇあたり無水物としての２４ｇのリン酸カルシウムを沈殿させ、濾過によって分離した。リン酸カルシウムは、次の分析結果：Ｐ＝１３．３％、Ｃａ＝３０．８％、Ｎａ＝０．２％を有していた。リン酸カルシウムは、１％有機物、および少量の鉄および他の毒性の金属（１０ｍｇ／ｋｇ未満）を含有していた。実施例２から４を使用するリン回収の収率は、９１．７％である。

５．２０ｇの無水リン酸第二鉄を１００ｇの水と混合することによって、スラリーを調製した。このスラリーを、２６ｇ水酸化カリウム（５０％）で処理した。無水物としての１５ｇ水酸化第二鉄を、反応混合物から濾過によって分離し、次の分析結果Ｐ＝１．６％およびＫ＝４．６％を伴う液体のリン酸カリウムが生成された。

６．ｐＨ７のリン酸ナトリウム溶液に硫酸アルミニウムを添加することによって、固体のリン酸アルミニウムを沈殿させた。濾過によってリン酸アルミニウムを分離し、５０℃で２４時間、乾燥機内で乾燥させた。３０ｇ無水リン酸アルミニウムを１３０ｇの水と混合することによって、スラリーを調製した。このスラリーを、２７ｇ水酸化ナトリウム（５０％）で、５０℃で３０分間処理した。母液を７℃に冷却すると、無水物としての２０ｇリン酸三ナトリウムが結晶化し、濾過によって分離した。リン酸三ナトリウム結晶は、２％アルミニウム、８％リン、および２７％ナトリウムを含有していた。

Claims (16)

1. 廃水からリン生成物を生成するためのプロセスであって、
   ａ）溶解したリン酸塩を含まないバイオマスおよび他の不純物を除去するために処理されている、リン酸塩を含有する廃水を、このプロセスに運ぶことと、
   ｂ）鉄、マグネシウム、カルシウム、およびアルミニウム塩の群から選択される少なくとも１種の金属塩を使用して、処理された廃水からリン酸塩含有凝集体を作り出すことと、
   ｃ）前記凝集体に、前記金属塩と反応して対応する水酸化物とするのに有効な量で、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または酸化物を添加することと、
   ｄ）ステップｃ）の形成されたリン酸塩から水酸化物を分離することと、
   ｅ）液体または固体のリン酸塩の形態のリン生成物を得ることと
   を含むプロセス。
2. 前記リン酸塩含有凝集体が、物理的な分離ステップ、好ましくは沈殿、浮選、遠心分離、および濾過から選択される物理的な分離ステップを使用することによって、残留する処理された廃水から分離され、好ましくは、前記物理的な分離ステップが、ディスクフィルター、チャンバーフィルタープレス、デカンタ遠心分離機、および液体サイクロンから選択される装置を使用することによって実施される、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記鉄塩は、それによってステップｂ）の主反応がリン酸鉄の形成をもたらすこととなる、好ましくは塩化第二鉄、硫酸第二鉄、クロロ硫酸第二鉄、塩化第一鉄、クロロ硫酸第一鉄、および硫酸第一鉄、ならびにそのあらゆる組み合わせの群から選択される、硫酸鉄および塩化鉄、ならびにそのあらゆる組み合わせの群、好ましくは塩化第二鉄から選択される、請求項１または２に記載のプロセス。
4. 前記アルミニウム塩が、それによってステップｂ）の主反応がリン酸アルミニウムの形成をもたらすこととなる、好ましくは硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミニウムクロロハイドレート、およびポリアルミニウム化合物、ならびにそのあらゆる組み合わせの群から選択される、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、アルミニウムクロロハイドレート、および塩化アルミニウム、ならびにそのあらゆる組み合わせの群から選択され、前記ポリアルミニウム化合物が、好ましくは、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、およびポリ硝酸アルミニウム、より好ましくはポリ塩化アルミニウム（Ａｌ_ｎ（ＯＨ）_ｍＣｌ（３_ｎ−ｍ））_ｘ）から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
5. ステップｃ）で使用される前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または酸化物が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、および酸化カルシウム、水酸化カルシウム、ならびにそのあらゆる組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセス。
6. 水酸化ナトリウムが、１０〜６０重量％、好ましくは３０〜５０重量％の濃度で提供される、または、無水ＮａＯＨペレットの形態で提供される、請求項５に記載のプロセス。
7. 水酸化カリウムが、３０〜６０重量％、好ましくは４０〜５０重量％の濃度で提供される、請求項５に記載のプロセス。
8. ステップｅ）で得られる前記リン塩が、Ｎａ_３ＰＯ_４液からＮａ_３ＰＯ_４・ｎＨ_２Ｏ結晶として結晶化される、または、ステップｅ）で得られるＫ_３ＰＯ_４水溶液が蒸発にかけられて、純粋なＫ_３ＰＯ_４液が得られる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
9. リン酸塩が、ステップｅ）で得られるＮａ_３ＰＯ_４液から、温度を≦５０℃、好ましくは≦２５℃、より好ましくは≦１５℃、最も好ましくは≦５℃に下げることによって結晶化される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロセス。
10. ステップｅ）で得られる前記リン酸塩が、好ましくはＮａ_３ＰＯ_４・ｎＨ_２Ｏ結晶が提供され、これを、水酸化カルシウムまたは酸化カルシウムを添加することによって反応させてリン酸カルシウムにする、またはリン酸カルシウムを硫酸を添加することによって反応させてさらにリン酸水素カルシウムにすることによって、さらに反応される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
11. 前記反応において作り出される水酸化ナトリウムが、水酸化カルシウムまたは酸化カルシウムを添加する場合、ステップｃ）にリサイクルされ、アルカリ金属水酸化物として使用される、請求項１０に記載のプロセス。
12. ステップｃ）において場合によっては得られる、前記沈殿した鉄水酸化物が、ＨＣｌまたはＨ_２ＳＯ_４またはＨＮＯ_３を使用して塩化第二鉄に変換され、ステップｂ）にリサイクルされる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプロセス。
13. ステップｃ）においてＡｌＰＯ_４から場合によっては生成されるアルミン酸ナトリウムＮａＡｌ（ＯＨ）_４が、廃水処理用途のための凝集剤として使用される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプロセス。
14. 前記リン生成物が、最大で１０ｍｇ／ｋｇ、好ましくは５ｍｇ／ｋｇの重金属含有量、および／または最大で１重量％、好ましくは０．５重量％の有機物含有量を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプロセス。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロセスによって得られるリン生成物を含む肥料または肥料原料。
16. 肥料または肥料原料としての、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロセスによって得られるリン生成物の使用。

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