JP5930535B2 - リン回収・肥料化方法 - Google Patents
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Description
いため、リンの吸着能力が高く、選択的にリンを吸着することができ、リン発生源に集積
されているリンを低コストで、かつ利用し易いように回収することができる。特に、非晶質ケイ酸カルシウム水和物及び非晶質ケイ酸カルシウム水和物凝集体は、リンを吸着する性能とリンを吸着して形成した凝集体の沈降性とに優れているので、リンの除去効果が高く、かつ処理時間を短縮することができる。
式中、Rはリン回収率(%)を表し、P0はリン回収材を添加する前のリン含有水中のリン濃度を表し、Pはリン回収材を添加してリンを吸着した後にリン含有水をろ過して得たろ液中のリン濃度を表す。
(i) リン回収材と、リン濃度(P0)が既知のリン含有水100mLを、リン含有水中のリン量に対して投入したリン回収材中のカルシウム量がCa/Pモル比で2になるようにして、20℃で1時間混合し、混合液を調製する。
(ii)前記混合液の一部をろ過してろ液を分離し、ろ液中のリン濃度(P)を測定してリン回収率R1を求める。リン濃度は、例えば、JIS K 0102「工場排水試験方法」に規定するモリブデン青吸光光度法に準拠して測定することができる。
(iii)混合液の残りを所定時間静置した後、デカンテーションにより上層の懸濁液60mLを分離する。
(iv)前記分離した懸濁液に塩酸を添加してpH1にし、撹拌して懸濁物を溶解させた後、溶液中のリン濃度(P)を測定してリン回収率R2を求める。
(v)沈降性指標(S)は、下記式により算出する。
さらに、本発明のリン回収材のBET比表面積は30〜80m2/g、細孔容積は0.1〜0.3cm3/gとするのが好ましい。BET比表面積及び細孔容積が前記範囲にあれば、リンの吸着性能がより向上する。
表2に示す量の水道水を2等分して、各々、表2に示す量のケイ酸ナトリウム水溶液(水ガラス3号)と消石灰(薬仙石灰社製、JIS R 9001:2006 特号消石灰に準拠)に添加して撹拌し、ケイ酸ナトリウム水溶液の希釈液と石灰のスラリーを調製した。次に、該希釈液と該スラリーとを表2に示すCa/Si配合比で混合して常温で1時間撹拌し、所望のCa/Siモル比のCSH及びCSH凝集体を生成させた。ここで、Ca/Si配合比とは、原料である石灰中のCaとケイ酸ナトリウム水溶液中のSiのモル比である。
リン含有水として、下水処理場において発生した余剰汚泥の脱水ろ液(リン濃度(P0)100mg/L、全炭酸濃度1500mg/L)を用いた。試料1〜8のリン回収材、及び比較例である消石灰(薬仙石灰社製消石灰、JIS R 9001:2006 特号消石灰に準拠)については、該リン含有水にpH5.3になるまで塩酸を滴下し、脱炭酸したリン含有水(全炭酸濃度69mg/L)を使用した。試料2、3、4、5、7、9のリン回収材については、脱炭酸を行っていないリン含有水も使用した(2B、3B、4B、5B、7B、9B、5Cが対応)。
試料3B、5、5Bについて、リン回収後のリン回収物をろ紙でろ過することにより、リン回収物を得た。該回収物を105℃で12時間乾燥して得られた乾燥物に対して、肥料試験法に準拠してく溶性りん酸濃度、窒素濃度、カリウム濃度を測定した。
汚泥として、検証例2に用いた余剰汚泥をpH5.3になるまで塩酸を滴下し、脱炭酸した余剰汚泥(ろ過した液の全炭酸濃度91mg/L)を使用した。試料4のリン回収材について、該余剰汚泥100gに対し、リン回収材のスラリー(反応液)を、液中のリン量に対して投入したリン回収材中のカルシウム量がCa/Pモル比で2.5になるように混合した後、該余剰汚泥を室温で1時間撹拌してリン回収材にリンを吸着させた。
2 最初沈殿池
3 生物処理槽
4 最終沈殿池
5 濃縮槽
6 濃縮機
7 貯槽
8 メタン発酵槽
9 貯槽
10 脱水機
11 リン回収設備
12 リン回収工程
13 回収物分離工程
14 りん肥料化設備
15 乾燥機
16 造粒機
21 リン回収設備
22 第1のpH調整槽
22a pH計
23 第2のpH調整槽
23a エアレーション装置
23b pH計
24 リン回収槽
24a pH計
25 CSHスラリー調整槽
26 沈降槽
27 スラリー槽
28 脱水機
31 リン回収設備
32 リン回収槽
32a エアレーション装置
32b pH計
33 スラリー槽
34 脱水機
Claims (10)
- ケイ酸ナトリウム、石灰及び水を混合してCa/Siモル比が0.8以上20以下である非晶質ケイ酸カルシウム水和物を生成させ、
該生成した非晶質ケイ酸カルシウム水和物をリン発生源の排水に添加し、
該添加により前記排水中のリンを吸着した非晶質ケイ酸カルシウム水和物を回収することを特徴とするリン回収方法。 - ケイ酸ナトリウム、石灰及び水を混合し、消石灰を含む非晶質ケイ酸カルシウム水和物からなりCa/Siモル比が0.8以上20以下である非晶質ケイ酸カルシウム水和物凝集体を生成させ、
該生成した非晶質ケイ酸カルシウム水和物凝集体をリン発生源の排水に添加し、
該添加により前記排水中のリンを吸着した非晶質ケイ酸カルシウム水和物凝集体を回収することを特徴とするリン回収方法。 - 前記非晶質ケイ酸カルシウム水和物又は非晶質ケイ酸カルシウム水和物凝集体を、スラリー状又はペースト状で前記リン発生源の排水に添加することを特徴とする請求項1又は2に記載のリン回収方法。
- 前記生成した非晶質ケイ酸カルシウム水和物又は非晶質ケイ酸カルシウム水和物凝集体はスラリー状又はペースト状であって、該スラリー又はペーストを固液分離し、該固液分離により得られた固形分を乾燥し、該乾燥した固形分を前記リン発生源の排水に添加することを特徴とする請求項1又は2に記載のリン回収方法。
- 前記リン発生源の排水に前記非晶質ケイ酸カルシウム水和物又は非晶質ケイ酸カルシウム水和物凝集体を添加した後の該排水のpHを7.0以上とすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のリン回収方法。
- 前記リン発生源の排水のpHを6.0以下に調整して脱炭酸処理した後に、前記非晶質ケイ酸カルシウム水和物又は非晶質ケイ酸カルシウム水和物凝集体を添加することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のリン回収方法。
- 前記添加後の排水を固液分離し、該固液分離により得られたケーキを回収すると共に、前記固液分離により得られたろ液を前記リン発生源で用いることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のリン回収方法。
- 前記リン発生源の排水は、下水処理場の排水であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のリン回収方法。
- 前記下水処理場の排水は、前記下水処理場で発生した汚泥から分離された排水であることを特徴とする請求項8に記載のリン回収方法。
- 請求項1乃至9のいずれかに記載のリン回収方法により回収した非晶質ケイ酸カルシウム水和物又は非晶質ケイ酸カルシウム水和物凝集体から肥料を製造することを特徴とするリン回収・肥料化方法。
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