JP4147609B2 - 脱リン装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリン含有水中のリンをＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム）として除去する装置に係り、特にＭＡＰ生成のためのマグネシウム源として水酸化マグネシウムを用いるようにした脱リン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水、し尿、排水等の嫌気、好気処理工程で発生する汚泥脱水濾液、消化脱離液等のリン含有水からリンを除去する方法として、従来、リン含有水中にマグネシウムイオンを添加して、該水中に含有されるアンモニア成分及びリンとマグネシウムイオンとからＭＡＰを生成させ、生成したＭＡＰ粒子を分離回収する方法が提案されている。
【０００３】
このＭＡＰ生成反応を利用する従来の脱リン装置では、ＭＡＰ粒子を充填した反応塔に、リン含有水を上向流で通水し、マグネシウム塩（通常は塩化マグネシウム）を添加すると共に必要に応じてアルカリ（通常はＮａＯＨ）を添加してｐＨ８以上に調整しＭＡＰを該ＭＡＰ粒子上に析出させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにＭＡＰプロセスによる従来の脱リン装置にあっては、マグネシウムイオン源として塩化マグネシウムを添加しているが、この塩化マグネシウムは水酸化マグネシウムよりも高価であり、安価な水酸化マグネシウムの使用が期待されている。ところが、水酸化マグネシウムの水に対する溶解度は塩化マグネシウムに比べるとかなり低く、水酸化マグネシウムスラリーの水中にはマグネシウムイオンは数ｐｐｍ程度しか存在しない（ｐＨ約１０．５）。特に、ＭＡＰ析出反応が進行するｐＨ８〜９のアルカリ性の水に対する水酸化マグネシウムの溶解速度はかなり低い。このため、ＭＡＰ析出反応において水酸化マグネシウムの溶解速度が律速となり、リン除去のための処理時間が著しく長いものとなる。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決し、安価な水酸化マグネシウムを用いてＭＡＰ粒子を効率よく生成させることができる脱リン装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の脱リン装置は、リン含有水を反応塔下部に導入し、処理水を反応塔上部より取り出す脱リン装置において、水酸化マグネシウムと水酸化マグネシウムの０．３〜０．８当量の硫酸とを混合して該リン含有水に添加する手段を設け、リン含有水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウムとして除去することを特徴とするものである。
【０００７】
このように硫酸を添加することにより水酸化マグネシウムの溶解が促進され、ＭＡＰ析出反応速度が大きくなる。この硫酸の添加量は水酸化マグネシウムの当量よりも少なくて良い。これは、硫酸の添加量が水酸化マグネシウムの当量よりも少なく、水酸化マグネシウムが酸によっては溶解しきれない場合であっても、硫酸に溶解することにより一部凝集して大きな粒径になっている２次粒子を単粒子（１次粒子）に分散させ、また、１次粒子自身の粒径が小さくなり、水酸化マグネシウムの溶解が促進されるからである。なお、硫酸の水酸化マグネシウムに対する比率は、０．３〜０．８当量であり、特に０．５〜０．７当量であることが好ましい。
【０００８】
この硫酸と水酸化マグネシウムとは、被処理水（リン含有水）に対し硫酸と水酸化マグネシウムとを混合してからリン含有水に対しこの混合後の液を添加する。
【０００９】
この硫酸、水酸化マグネシウムは、反応塔に導入される前のリン含有水に対し添加されても良く、反応塔内に導入されたリン含有水に対し硫酸添加水酸化マグネシウムを供給しても良い。
【００１０】
本発明において、リン含有水としては汚泥溶融時の電気集塵排水（リン濃度約７０〜８０ｐｐｍ）、下水またはし尿、下水又はし尿等の処理工程で発生する汚泥脱水濾液、消化脱離液などが例示される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は請求項１の発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す概略的な断面図である。
【００１３】
反応塔１の下部に、ポンプＰ１を有した原水（下水、し尿の嫌気消化脱離液、生し尿等のリン含有水）の導入配管２が接続され、反応塔１の上部に処理水の取出配管３が接続されている。１１は溢流堰、１２はｐＨ計である。なお、反応塔１の頂部は開放している。
【００１４】
反応塔１の下部はＭＡＰ粒子を引き抜き易いようにコーン状とされている。反応塔１の下部には水酸化マグネシウムのスラリー（混合槽４Ａにおいて水酸化マグネシウムに対し０．３〜０．８当量の硫酸を加えて水酸化マグネシウムを部分的に溶解させた水酸化マグネシウムスラリー）の供給管４及びＮａＯＨ等のアルカリ剤の供給管５が接続され、底部にはＭＡＰ粒子の排出管６が設けられている。６ａはバルブを示す。
【００１５】
反応塔１内の下部には散気管１０が設けられている。なお、この散気管１０を省略し、上昇水流によってＭＡＰ粒子を展開させるようにしても良い。
【００１６】
溢流堰１１を溢流した水の一部を塔底部へ循環させるように配管７、ポンプＰ２及び配管８が設けられている。
【００１７】
配管７への水の取り出しは、溢流堰１１に限らず、取出配管３であっても良く、また反応塔１内の液面から１ｍ以内程度の反応塔１上部であっても良い。
【００１８】
散気管１０を設置する場合は、反応塔１の下部における円筒部とコーン部との境界部から上方１０ｃｍ以内に配置するのが好ましい。配管２，４，５，８は反応塔１の下端から２０ｃｍ以内の高さに接続されるのが好ましい。
【００１９】
以下に、この脱リン装置の作動について説明する。
【００２０】
反応塔１の下部に配管２から原水が導入される。反応塔１では、ＭＡＰが析出するｐＨ条件、即ちｐＨ約８〜１０となるように、供給管５よりＮａＯＨ等のアルカリ剤が注入される。また、供給管４より水酸化マグネシウムスラリーが注入される。
【００２１】
反応塔１内では、既に析出しているＭＡＰ粒子を種晶としてＭＡＰが造粒される。即ち、原水の流入と処理水の循環及び散気管１０からの曝気によりＭＡＰ粒子が流動状態となり、このＭＡＰ粒子の表面に新たなＭＡＰが析出し、ＭＡＰ粒子が粒成長する。
【００２２】
このＭＡＰの析出プロセスにおいて、原水のリン濃度が過度に高いと、種晶の表面以外の液中でＭＡＰの微小結晶が自己析出し、ＭＡＰ粒子が粒成長しにくいという不具合があるが、この脱リン装置では、反応塔１の処理水を配管７，８及びポンプＰ２により循環することにより、反応塔１内のＭＡＰ析出反応部のリン濃度を低下させることができる。
【００２３】
これにより反応塔１内のＭＡＰの過飽和度が低下し、ＭＡＰは微小結晶として自己析出することなく、殆どが種晶のＭＡＰ粒子の表面で析出してＭＡＰ粒子の粒成長を促進する。この処理水の循環は、反応塔１内の反応部のリン濃度をリン酸塩濃度１００ｍｇ／Ｌ以下、特に４０〜８０ｍｇ／Ｌとなるように行うのが好ましい。
【００２４】
ＭＡＰの析出によりリン濃度が低下した処理水は、取出配管３より排出される。
【００２５】
反応塔１内のＭＡＰ粒子量が所定以上になったときには、反応塔１下部の排出管６より間欠的又は連続的に取り出す。
【００２６】
なお、図示の例では、水酸化マグネシウムスラリー及びアルカリ剤のみを添加しているが、ＭＡＰの生成にアンモニア成分が不足する場合には、反応塔に更にアンモニア又はアンモニウム塩を添加する。
【００２７】
図１では水酸化マグネシウムスラリーを反応塔１に添加しているが、原水供給配管２に対し水酸化マグネシウムスラリーを添加しても良い。例えばＭｇ（ＯＨ）２スラリーに対し硫酸を添加し、この混合液を原水供給管２に添加しても良い。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
実施例１
図１に示す装置（ただし、散気管は設置せず。）の各部材の寸法等を次の通りとした。
【００３０】
反応塔１
反応部 高さ １５００ｍｍ， 直径 ５０ｍｍ，
コーン状部分 高さ ４３ｍｍ
分離部 高さ １５０ｍｍ， 直径 ７０ｍｍ
通水条件は次の通りとした。
【００３１】
原水：次の濃度となるようにリン酸１カリウム及び塩化アンモニウムを水に溶解したもの。
【００３２】
ＰＯ４−Ｐ １５０ｐｐｍ
ＮＨ４−Ｎ ６００ｐｐｍ
ｐＨ ７．３
原水供給量：３５．７Ｌ／Ｈｒ（原水の反応塔の反応部内平均滞留時間：５分）
循環流量：８２Ｌ／Ｈｒ
反応部の上向流ＬＶ：６０ｍ／Ｈｒ
マグネシウム剤：Ｍｇ（ＯＨ）２の１ｗｔ％スラリーに対し、混合槽４Ａにおいて硫酸
をＭｇ（ＯＨ）２の０．５当量だけ添加した液（スラリー）。このス
ラリーを原水ＰＯ４−Ｐ濃度に対し、Ｍｇ／Ｐのモル比が１．５とな
るよう添加
ＮａＯＨ添加量：１％溶液を、溢流液ｐＨが８．０となるよう添加
初期種晶 ：０．５〜１ｍｍのＭＡＰ１５００ｇ
上記条件にて３日間連続通水し、処理水中のＰＯ４−Ｐの濃度を測定した結果を表１に示す。
【００３３】
比較例１
水酸化マグネシウム及び硫酸を全く使用せず、供給配管４から反応塔１にＭｇＣｌ２の１％水溶液をＭｇ／Ｐ（モル比）＝１．５となるように供給したこと以外は実施例１と同一の脱リン装置を用い、同一条件にてこの脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ４−Ｐ濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
比較例２
実施例１において混合槽４Ａへの硫酸添加を停止した。また原水流量及び循環水量を表１の通りとし、原水の反応部内の平均滞留時間を３０分とした。なお、Ｍｇ（ＯＨ）２の添加量を表１の通り増大させた。
【００３５】
その他は実施例１と同様にして脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ４−Ｐ濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１から明らかな通り、実施例１によればＭｇＣｌ２を用いた比較例１と同等のリン除去を行うことができる。Ｍｇ（ＯＨ）２のみを用いる比較例２は、これらに比べリン除去性能に劣る。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の脱リン装置によれば、原水のリンをＭＡＰ粒子として除去、回収する脱リン装置において、安価な水酸化マグネシウムを用いて効率よく脱リン処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 反応塔
７，８ 循環用配管
１０ 散気管
【発明の属する技術分野】
本発明はリン含有水中のリンをＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム）として除去する装置に係り、特にＭＡＰ生成のためのマグネシウム源として水酸化マグネシウムを用いるようにした脱リン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水、し尿、排水等の嫌気、好気処理工程で発生する汚泥脱水濾液、消化脱離液等のリン含有水からリンを除去する方法として、従来、リン含有水中にマグネシウムイオンを添加して、該水中に含有されるアンモニア成分及びリンとマグネシウムイオンとからＭＡＰを生成させ、生成したＭＡＰ粒子を分離回収する方法が提案されている。
【０００３】
このＭＡＰ生成反応を利用する従来の脱リン装置では、ＭＡＰ粒子を充填した反応塔に、リン含有水を上向流で通水し、マグネシウム塩（通常は塩化マグネシウム）を添加すると共に必要に応じてアルカリ（通常はＮａＯＨ）を添加してｐＨ８以上に調整しＭＡＰを該ＭＡＰ粒子上に析出させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにＭＡＰプロセスによる従来の脱リン装置にあっては、マグネシウムイオン源として塩化マグネシウムを添加しているが、この塩化マグネシウムは水酸化マグネシウムよりも高価であり、安価な水酸化マグネシウムの使用が期待されている。ところが、水酸化マグネシウムの水に対する溶解度は塩化マグネシウムに比べるとかなり低く、水酸化マグネシウムスラリーの水中にはマグネシウムイオンは数ｐｐｍ程度しか存在しない（ｐＨ約１０．５）。特に、ＭＡＰ析出反応が進行するｐＨ８〜９のアルカリ性の水に対する水酸化マグネシウムの溶解速度はかなり低い。このため、ＭＡＰ析出反応において水酸化マグネシウムの溶解速度が律速となり、リン除去のための処理時間が著しく長いものとなる。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決し、安価な水酸化マグネシウムを用いてＭＡＰ粒子を効率よく生成させることができる脱リン装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の脱リン装置は、リン含有水を反応塔下部に導入し、処理水を反応塔上部より取り出す脱リン装置において、水酸化マグネシウムと水酸化マグネシウムの０．３〜０．８当量の硫酸とを混合して該リン含有水に添加する手段を設け、リン含有水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウムとして除去することを特徴とするものである。
【０００７】
このように硫酸を添加することにより水酸化マグネシウムの溶解が促進され、ＭＡＰ析出反応速度が大きくなる。この硫酸の添加量は水酸化マグネシウムの当量よりも少なくて良い。これは、硫酸の添加量が水酸化マグネシウムの当量よりも少なく、水酸化マグネシウムが酸によっては溶解しきれない場合であっても、硫酸に溶解することにより一部凝集して大きな粒径になっている２次粒子を単粒子（１次粒子）に分散させ、また、１次粒子自身の粒径が小さくなり、水酸化マグネシウムの溶解が促進されるからである。なお、硫酸の水酸化マグネシウムに対する比率は、０．３〜０．８当量であり、特に０．５〜０．７当量であることが好ましい。
【０００８】
この硫酸と水酸化マグネシウムとは、被処理水（リン含有水）に対し硫酸と水酸化マグネシウムとを混合してからリン含有水に対しこの混合後の液を添加する。
【０００９】
この硫酸、水酸化マグネシウムは、反応塔に導入される前のリン含有水に対し添加されても良く、反応塔内に導入されたリン含有水に対し硫酸添加水酸化マグネシウムを供給しても良い。
【００１０】
本発明において、リン含有水としては汚泥溶融時の電気集塵排水（リン濃度約７０〜８０ｐｐｍ）、下水またはし尿、下水又はし尿等の処理工程で発生する汚泥脱水濾液、消化脱離液などが例示される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は請求項１の発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す概略的な断面図である。
【００１３】
反応塔１の下部に、ポンプＰ１を有した原水（下水、し尿の嫌気消化脱離液、生し尿等のリン含有水）の導入配管２が接続され、反応塔１の上部に処理水の取出配管３が接続されている。１１は溢流堰、１２はｐＨ計である。なお、反応塔１の頂部は開放している。
【００１４】
反応塔１の下部はＭＡＰ粒子を引き抜き易いようにコーン状とされている。反応塔１の下部には水酸化マグネシウムのスラリー（混合槽４Ａにおいて水酸化マグネシウムに対し０．３〜０．８当量の硫酸を加えて水酸化マグネシウムを部分的に溶解させた水酸化マグネシウムスラリー）の供給管４及びＮａＯＨ等のアルカリ剤の供給管５が接続され、底部にはＭＡＰ粒子の排出管６が設けられている。６ａはバルブを示す。
【００１５】
反応塔１内の下部には散気管１０が設けられている。なお、この散気管１０を省略し、上昇水流によってＭＡＰ粒子を展開させるようにしても良い。
【００１６】
溢流堰１１を溢流した水の一部を塔底部へ循環させるように配管７、ポンプＰ２及び配管８が設けられている。
【００１７】
配管７への水の取り出しは、溢流堰１１に限らず、取出配管３であっても良く、また反応塔１内の液面から１ｍ以内程度の反応塔１上部であっても良い。
【００１８】
散気管１０を設置する場合は、反応塔１の下部における円筒部とコーン部との境界部から上方１０ｃｍ以内に配置するのが好ましい。配管２，４，５，８は反応塔１の下端から２０ｃｍ以内の高さに接続されるのが好ましい。
【００１９】
以下に、この脱リン装置の作動について説明する。
【００２０】
反応塔１の下部に配管２から原水が導入される。反応塔１では、ＭＡＰが析出するｐＨ条件、即ちｐＨ約８〜１０となるように、供給管５よりＮａＯＨ等のアルカリ剤が注入される。また、供給管４より水酸化マグネシウムスラリーが注入される。
【００２１】
反応塔１内では、既に析出しているＭＡＰ粒子を種晶としてＭＡＰが造粒される。即ち、原水の流入と処理水の循環及び散気管１０からの曝気によりＭＡＰ粒子が流動状態となり、このＭＡＰ粒子の表面に新たなＭＡＰが析出し、ＭＡＰ粒子が粒成長する。
【００２２】
このＭＡＰの析出プロセスにおいて、原水のリン濃度が過度に高いと、種晶の表面以外の液中でＭＡＰの微小結晶が自己析出し、ＭＡＰ粒子が粒成長しにくいという不具合があるが、この脱リン装置では、反応塔１の処理水を配管７，８及びポンプＰ２により循環することにより、反応塔１内のＭＡＰ析出反応部のリン濃度を低下させることができる。
【００２３】
これにより反応塔１内のＭＡＰの過飽和度が低下し、ＭＡＰは微小結晶として自己析出することなく、殆どが種晶のＭＡＰ粒子の表面で析出してＭＡＰ粒子の粒成長を促進する。この処理水の循環は、反応塔１内の反応部のリン濃度をリン酸塩濃度１００ｍｇ／Ｌ以下、特に４０〜８０ｍｇ／Ｌとなるように行うのが好ましい。
【００２４】
ＭＡＰの析出によりリン濃度が低下した処理水は、取出配管３より排出される。
【００２５】
反応塔１内のＭＡＰ粒子量が所定以上になったときには、反応塔１下部の排出管６より間欠的又は連続的に取り出す。
【００２６】
なお、図示の例では、水酸化マグネシウムスラリー及びアルカリ剤のみを添加しているが、ＭＡＰの生成にアンモニア成分が不足する場合には、反応塔に更にアンモニア又はアンモニウム塩を添加する。
【００２７】
図１では水酸化マグネシウムスラリーを反応塔１に添加しているが、原水供給配管２に対し水酸化マグネシウムスラリーを添加しても良い。例えばＭｇ（ＯＨ）２スラリーに対し硫酸を添加し、この混合液を原水供給管２に添加しても良い。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
実施例１
図１に示す装置（ただし、散気管は設置せず。）の各部材の寸法等を次の通りとした。
【００３０】
反応塔１
反応部 高さ １５００ｍｍ， 直径 ５０ｍｍ，
コーン状部分 高さ ４３ｍｍ
分離部 高さ １５０ｍｍ， 直径 ７０ｍｍ
通水条件は次の通りとした。
【００３１】
原水：次の濃度となるようにリン酸１カリウム及び塩化アンモニウムを水に溶解したもの。
【００３２】
ＰＯ４−Ｐ １５０ｐｐｍ
ＮＨ４−Ｎ ６００ｐｐｍ
ｐＨ ７．３
原水供給量：３５．７Ｌ／Ｈｒ（原水の反応塔の反応部内平均滞留時間：５分）
循環流量：８２Ｌ／Ｈｒ
反応部の上向流ＬＶ：６０ｍ／Ｈｒ
マグネシウム剤：Ｍｇ（ＯＨ）２の１ｗｔ％スラリーに対し、混合槽４Ａにおいて硫酸
をＭｇ（ＯＨ）２の０．５当量だけ添加した液（スラリー）。このス
ラリーを原水ＰＯ４−Ｐ濃度に対し、Ｍｇ／Ｐのモル比が１．５とな
るよう添加
ＮａＯＨ添加量：１％溶液を、溢流液ｐＨが８．０となるよう添加
初期種晶 ：０．５〜１ｍｍのＭＡＰ１５００ｇ
上記条件にて３日間連続通水し、処理水中のＰＯ４−Ｐの濃度を測定した結果を表１に示す。
【００３３】
比較例１
水酸化マグネシウム及び硫酸を全く使用せず、供給配管４から反応塔１にＭｇＣｌ２の１％水溶液をＭｇ／Ｐ（モル比）＝１．５となるように供給したこと以外は実施例１と同一の脱リン装置を用い、同一条件にてこの脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ４−Ｐ濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
比較例２
実施例１において混合槽４Ａへの硫酸添加を停止した。また原水流量及び循環水量を表１の通りとし、原水の反応部内の平均滞留時間を３０分とした。なお、Ｍｇ（ＯＨ）２の添加量を表１の通り増大させた。
【００３５】
その他は実施例１と同様にして脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ４−Ｐ濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
表１から明らかな通り、実施例１によればＭｇＣｌ２を用いた比較例１と同等のリン除去を行うことができる。Ｍｇ（ＯＨ）２のみを用いる比較例２は、これらに比べリン除去性能に劣る。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の脱リン装置によれば、原水のリンをＭＡＰ粒子として除去、回収する脱リン装置において、安価な水酸化マグネシウムを用いて効率よく脱リン処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 反応塔
７，８ 循環用配管
１０ 散気管
Claims (1)
- リン含有水を反応塔下部に導入し、処理水を反応塔上部より取り出す脱リン装置において、
水酸化マグネシウムと水酸化マグネシウムの０．３〜０．８当量の硫酸とを混合して該リン含有水に添加する手段を設け、
リン含有水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウムとして除去することを特徴とする脱リン装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08161898A JP4147609B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 脱リン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08161898A JP4147609B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 脱リン装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008120493A Division JP2008183562A (ja) | 2008-05-02 | 2008-05-02 | 脱リン装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11277073A JPH11277073A (ja) | 1999-10-12 |
| JP4147609B2 true JP4147609B2 (ja) | 2008-09-10 |
Family
ID=13751325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08161898A Expired - Fee Related JP4147609B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 脱リン装置 |
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1998
- 1998-03-27 JP JP08161898A patent/JP4147609B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH11277073A (ja) | 1999-10-12 |
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