JP7221529B2

JP7221529B2 - 処理方法

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Publication number: JP7221529B2
Application number: JP2019097926A
Authority: JP
Inventors: 熙濬金
Original assignee: Niigata University NUC
Current assignee: Niigata University NUC
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2039-05-24
Also published as: JP2020192483A

Description

本発明は、処理方法に関する。特に、リンと重金属を含む被処理物に対する処理方法に関する。

汚泥灰は、一般に、有用性の高い資源としてのリンを多く含んでおり、リンを分離回収し、有効利用する試みがある（例えば、特許文献１参照）。

このように、汚泥灰は、一般に、有用性の高い資源としてのリンを多く含んでいるものの、その一方で、比較的高い含有率で重金属も含んでいる。リンとともに重金属を含んでいると、リンを有効利用するためには、あらかじめ重金属を除去する必要がある。

しかしながら、従来の方法では、リンの回収率が低く、また、リン回収後の固形分に残る重金属の含有率を十分に低くすることができなかった。リン回収後の固形分に含まれる重金属の含有量を低くするためには、多大なコストがかかるという問題があった。そのため、汚泥灰は、有用成分としてのリンを多く含むにもかかわらず、産業廃棄物として埋め立て処分されており、資源の有効活用や環境保護の観点から大きな問題となっていた。また、汚泥灰からリンを回収したとしても、リン除去後の固形分中における重金属の含有率、リンの含有率が高く、リン回収後に残る固形分の量も多く、有効利用が困難であるという問題があった。

特許第５６４７８３８号公報

本発明の目的は、リンおよび重金属を含む被処理物から、低コストで効率よくリンおよび重金属を分離するとともに、リンおよび重金属が除去された固形分を有効に利用することができる処理方法を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の処理方法は、リンおよび重金属を含む被処理物と、塩素の含有率が１質量％以上３６質量％以下である塩酸とを混合し、前記被処理物中に含まれるリンおよび重金属を溶解させる第１の溶解工程と、
前記第１の溶解工程で得られた混合物から、リンおよび重金属が溶解した第１の液体と、固体成分としての残渣とを分離する第１の固液分離工程と、
前記残渣と、水酸化ナトリウムを含む液体とを混合して反応させるアルカリ混合工程と、
前記アルカリ混合工程で得られた反応混合物を固液分離する第２の固液分離工程と、
前記第１の液体を析出剤であるＣａ系物質と混合するとともにｐＨを上昇させ、リンおよび重金属を含む第１の固体を析出させ、当該第１の固体および液体成分Ｌ３を含む混合物を得る第１の析出工程と、
前記第１の固体を前記液体成分Ｌ３と分離する第３の固液分離工程と、
前記第１の固体中に含まれるリンをアルカリ性の液体で溶解させる第２の溶解工程と、
前記第２の溶解工程で得られた混合物から、リンが溶解した第２の液体と、重金属を含む固体成分とを分離する第４の固液分離工程と、
前記第２の液体を析出剤であるＣａ系物質と混合するとともにｐＨを低下させ、リンを含む第２の固体を析出させ、当該第２の固体および液体成分Ｌ６を含む混合物を得る第２の析出工程と、
前記第２の固体と前記液体成分Ｌ６とを分離する第５の固液分離工程とを有し、
前記アルカリ混合工程は、前記第１の固液分離工程で分離された固体成分としての前記残渣の質量に対する前記水酸化ナトリウムを含む液体の質量の比率が２以上２００以下、処理温度が２０℃以上９０℃以下、処理時間が１分間以上２０分間以下、前記アルカリ混合工程の終了時における前記反応混合物のｐＨが２以上１２以下となる条件で行うものであり、
少なくとも前記アルカリ混合工程および前記第２の固液分離工程を含む一連の工程を２回以上３回以下、繰り返し行い、
前記第２の固液分離工程で分離された液相を前記第２の溶解工程に再利用し、
前記第３の固液分離工程で分離された前記液体成分Ｌ３を前記第１の析出工程に再利用し、
前記第５の固液分離工程で分離された前記液体成分Ｌ６を前記第２の析出工程に再利用することを特徴とする。

本発明の処理方法は、前記第２の固液分離工程の後に、分離された固形分を洗浄する洗浄工程をさらに有していることが好ましい。

本発明の処理方法は、前記第２の固液分離工程の後に、分離された固形分を乾燥する乾燥工程をさらに有していることが好ましい。

本発明によれば、リンおよび重金属を含む被処理物から、低コストで効率よくリンおよび重金属を分離するとともに、リンおよび重金属が除去された固形分を有効に利用することができる処理方法を提供することができる。

図１は、本発明の処理方法の好適な実施形態を示す工程図である。図２は、第１の析出工程の終了時における液相のｐＨと、最終的なリンの回収率との関係を模式的に示す図である。図３は、本発明の処理方法に用いる処理システムの好適な実施形態を示す模式図である。図４は、アルカリ混合工程と固液分離工程の回数と溶出する塩化物イオン濃度の関係を示すグラフである。すなわち、実施例１～１０で得られた処理物中での塩化物イオン濃度を示すグラフである。図５は、アルカリ混合工程での処理温度による塩素の溶出量の変化を示すグラフである。図６は、アルカリ混合工程での処理時間による塩素の溶出量の変化を示すグラフである。図７は、アルカリ混合工程で用いる固体の質量に対する液体の質量の比率（固液比）による塩素の溶出量の変化を示すグラフである。図８は、実験例Ａ１で得られた第２の固体について、リンおよび主要金属元素の回収率（被処理物中に含まれていた量に対する第２の固体中に含まれている量の比率）を示すグラフである。図９は、実験例Ａ１で得られた第２の固体についての、水溶性試験、ク溶性試験の結果を示すグラフである。図１０は、被処理物（汚泥灰）について、酸処理またはアルカリ処理を施した場合のリンの溶出率と、酸・アルカリの濃度との関係の一例を示すグラフである。図１１は、第１の溶解工程での酸性の液体の温度、撹拌時間を変更した場合のリンの溶出率の変動を示すグラフである。図１２は、被処理物（汚泥灰）を所定のｐＨの液体で処理した場合の各金属の溶出率の一例を示すグラフである。図１３は、被処理物（汚泥灰）を所定のｐＨの液体で処理した場合の各金属の溶出率の一例を示すグラフである。図１４は、被処理物（汚泥灰）を、所定の酸性の液体で処理した場合の処理温度と各金属の溶出率との関係の一例を示すグラフである。

［処理方法］
図１は、本発明の処理方法の好適な実施形態を示す工程図である。
本発明の処理方法は、リンおよび重金属を含む被処理物と酸性の液体とを混合し、前記被処理物中に含まれるリンおよび重金属を溶解させる第１の溶解工程と、リンおよび重金属が溶解した第１の液体と、固体成分としての残渣とを分離する第１の固液分離工程と、前記残渣と、アルカリ性の液体またはアルカリ系金属塩を含む液体とを混合して、残渣部分のハロゲンを清浄（反応）させるアルカリ混合工程と、前記アルカリ混合工程で得られた反応混合物を固液分離する第２の固液分離工程とを有する。

これにより、リンと重金属を含む被処理物から、低コストで効率よくリンと重金属を分離するとともに、リンと重金属が除去された固形分を有効に利用できる、すなわち、ハロゲンが好適に除去された状態の固形分を回収することができる処理方法を提供することにある。

特に、重金属の含有率が十分に低いだけでなく、ハロゲンの含有率も低く、例えば、セメント原料、レンガ、コンクリート、モルタル等の建設資材や、土壌改良材や埋め立て用材等に好適に用いることができる固体材料を提供することができる。特に、塩素の含有率を低くすることにより、例えば、セメント原料、レンガ等を製造工程で金属の腐食等の問題を生じにくくすることができる。また、フッ素や臭素の含有率も低くすることにより、例えば、環境への負荷を低下させることができる。なお、本発明において、「ハロゲン」とは、元素としてのハロゲン（ハロゲン元素）のことを指し、分子を構成するハロゲン原子に加え、ハロゲン化物イオン（フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン等）やハロゲン原子を含むオキソ酸イオン等のイオン状態のものも含む概念である。また、本発明において、「アルカリ系金属塩」とは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンを含む塩のことを指す。

また、リンと重金属が含まれている第２の固液分離工程で得られた液相は、吸着等の処理により、リンと重金属とを好適に分離する処理を行う。または、リンの含有量が高い液相（洗浄液）は第１の析出工程に送って処理してもよいし、洗浄液のリンと重金属の含有量が定まれた環境規制基準値より十分に低いときには下水処理水とともに放流してもよい。

このような優れた効果が得られるのは、所定の工程を所定の順番で行うこと、すなわち、被処理物と酸性の液体とを混合する第１の溶解工程の後に、アルカリ性の液体またはアルカリ系金属塩を含む液体を用いたアルカリ混合工程を行うことにより得られるのであって、例えば、これらのうちの一方のみを行う場合、またはこれらの工程の順序を入れ替えた場合等には、上記のような優れた効果は得られない。

なお、本発明では、重金属とは、対応する単体金属が、２５℃において、鉄の比重よりも大きい比重を有する金属元素のことをいう。

＜第１の溶解工程＞
第１の溶解工程では、リンおよび重金属を含む被処理物と、酸性の液体とを混合する。
これにより、被処理物中に含まれるリンおよび重金属を溶解させる。

なお、被処理物中において、リンは、通常、酸化物（Ｐ_２Ｏ_５等）やリン酸、リン酸塩等の形態で含まれている。以下の説明では、これらの形態を含めて原子としてのリンを含む化合物（イオン性物質を含む）や当該化合物中に含まれるリン原子のことを、単にリンということがある。

また、被処理物中において、重金属は、金属酸化物（複酸化物を含む）や単体金属、合金、金属塩等の形態で含まれている。以下の説明では、これらの形態を含めて原子としての重金属を含む化合物（イオン性物質を含む）や当該化合物中に含まれる重金属原子のことを、単に重金属ということがある。

本工程で用いる被処理物は、リンおよび重金属を含んでいれば、いかなるものであってもよいが、リンおよび重金属に加え、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ等の不純物を含んでいるのが好ましい。

これにより、本工程において、被処理物中に含まれるリンおよび重金属とともに、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ等の不純物を溶解させることができる。これらの成分は、後の第１の析出工程において、不純物として機能し、リン酸塩（特に、例えば、リン酸水素カルシウム２水和物、リン酸カルシウム等のリン酸のカルシウム塩）の結晶の粗大化をより効果的に防止することができる。その結果、形成されるリン酸塩の結晶は、比較的不安定で、アルカリ性の液体で溶解しやすくなる。その結果、第２の溶解工程で、より高い選択性で、リン酸塩を溶解させることができる。

被処理物は、リンおよび重金属を含むものであればよく、例えば、汚泥を焼却処理して得られる汚泥灰、鉄鋼スラグ、キノコ排菌床の燃焼灰等の産業廃棄物等が挙げられるが、汚泥灰であるのが好ましい。

汚泥灰は、一般に、重金属とともに、貴重な資源であるリンを含んでおり、また、世界各地で大量に発生している。したがって、被処理物として汚泥灰を用いることにより、リンおよび重金属が除去された固形分を安定的かつ大量に供給することができ、例えば、セメント原料、レンガ、コンクリート、モルタル等の建設資材や、土壌改良材や埋め立て用材等のように、使用量が多く、かつ、安定的な需要がある用途に特に好適に適用することができる。また、産業廃棄物量の削減効果が特に大きく、貴重な資源であるリンも多量に回収できる。また、汚泥灰は、一般に、リンおよび重金属とともに、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ等の不純物をより適切な割合で含有している。したがって、上記のようなリン酸塩の結晶粒径の制御をより好適に行うことができ、重金属の分離効率、リンの回収効率をより向上させることができる。また、汚泥灰からリンを回収処理した処理物には、一般にハロゲン（特に、塩素）を比較的高い含有率で含んでおり、汚泥灰の処理中において比較的高い含有率でハロゲン（特に、塩素）が含まれることが多く、当該処理物を有効利用しようとする際の弊害になっていた。これに対し、本発明の処理方法では、被処理物として汚泥灰を用いた場合に、ハロゲン含有率が特に低く、各種用途に有効利用しやすい固形分を得ることができる。言い換えると、被処理物として汚泥灰を用いることにより、本発明による効果がより顕著に発揮される。

本工程で用いる酸性の液体は、特に限定されないが、ｐＨ（水素イオン指数）が－１．０以上１．５以下の強酸であるのが好ましい。

これにより、安全性を確保しつつ、酸性の液体の使用量を抑制し、本工程を効率よく行うことができる。また、本工程での処理後の組成物（被処理物と酸性の液体との混合物）の体積が大きくなりすぎることを効果的に防止することができる。また、その後の工程のし易さ、処理すべき廃液量の削減の観点からも好ましい。

本工程で用いる酸性の液体のｐＨは、上記のように、－１．０以上１．５以下であるのが好ましいが、特に、－０．８以上１．３以下であるのがより好ましく、０．５以上１．０以下であるのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。

本工程で用いる酸性の液体としては、例えば、硫酸、硝酸、酢酸や、フッ化水素、フッ素酸またはその塩、亜フッ素酸またはその塩、次亜フッ素酸またはその塩、過フッ素酸またはその塩、臭化水素、臭素酸またはその塩、亜臭素酸またはその塩、次亜臭素酸またはその塩、過臭素酸またはその塩、ヨウ化水素、ヨウ素酸またはその塩、亜ヨウ素酸またはその塩、次亜ヨウ素酸またはその塩、過ヨウ素酸またはその塩を含む液体等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を含む液体を用いてもよいが、本工程で用いる酸性の液体は、塩素を含む液体であるのが好ましい。

リンおよび重金属を含む被処理物の処理に塩素を含む酸性の液体を用いた場合、最終的に得られる固形分としての処理物中にも、比較的高い含有率で塩素が含まれやすいという問題があったが、本発明によれば、第１の溶解工程で用いる酸性の液体が塩素を含むものであっても、最終的に得られる固形分、すなわち、リンおよび重金属が除去された固形分中における塩素の含有率を十分に低いものとすることができる。言い換えると、前記酸性の液体が、塩素を含む液体であることにより、本発明による効果がより顕著に発揮される。また、塩素を含む酸性の化合物、塩素を含む酸性の液体は、一般に、安価で、入手、調製が容易であるとともに、フッ素系化合物等の他の酸性物質に比べて、安全性が高い。また、他の酸性物質に比べて、アルカリ混合工程等での除去が容易で、最終的に得られる固形分、すなわち、リンおよび重金属が除去された固形分中における塩素の含有率をより確実に低いものとすることができる。

塩素を含む酸性の液体としては、例えば、塩化水素、塩素酸およびその塩、亜塩素酸およびその塩、次亜塩素酸およびその塩、ならびに、過塩素酸およびその塩よりなる群から選択される少なくとも１種を含む液体が挙げられるが、中でも、塩化水素を含むものであるのが好ましく、塩酸であるのがより好ましい。

これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。また、このような酸性の液体を用いることにより、当該酸性の液体由来の塩素が最終的に得られる固形分中に残存することがより好適に防止される。特に、酸性の液体として塩酸を用いる場合、当該酸性の液体は、安価で入手が容易であり、多量の被処理物を安定的に処理する上で、より好ましい。

本工程で用いる酸性の液体が塩素を含むものである場合、当該酸性の液体中における塩素の含有率（ただし、塩素原子に換算した場合の含有率）は、特に限定されないが、１質量％以上３７質量％以下であるのが好ましく、１０質量％以上３６質量％以下であるのがより好ましく、２０質量％以上３６質量％以下であるのがさらに好ましい。
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。

本工程の終了時における液相（リンおよび重金属が溶解した第１の液体）のｐＨは、特に限定されないが、－０．７以上６．８以下であるのが好ましいが、特に、－０．３以上６．５以下であるのがより好ましく、０．０以上６．０以下であるのがさらに好ましい。

これにより、リンおよび重金属をより効率よく溶出させることができ、本工程の終了時における固相中におけるリンおよび重金属の残存量をより確実に少なくすることができる。また、後に詳述する第１の析出工程より前にリンや重金属が不本意に析出することをより確実に防止することができる。

本工程の終了時における液相中へのリンの溶解率は、特に限定されないが、７０％以上であるのが好ましく、８０％以上であるのがより好ましく、９０％以上であるのがさらに好ましい。
これにより、有用物質であるリンをより効率よく回収することができる。

また、本工程は、被処理物と酸性の液体との混合物を撹拌しつつ行うのが好ましい。
これにより、被処理物と酸性の液体とをより効率よく接触させることができ、より効率よく、リンおよび重金属を溶解させることができる。

被処理物と酸性の液体との混合物の撹拌には、各種撹拌装置、各種混合装置を用いることができる。
また、本工程は、バッチ式で行ってもよいし、連続式で行ってもよい。

＜第１の固液分離工程＞
第１の固液分離工程では、リンおよび重金属が溶解した第１の液体と、固体成分としての残渣とを分離する。

これにより、重金属を実質的に含まない固体を得ることができる。また、このようにして得られる固体は、リンの含有率が十分に低く、被処理物中に含まれていたリンのほとんどは第１の液体中に含まれる。したがって、当該本工程で得られる固体は、セメント原料、レンガ、コンクリート、モルタル等の建設資材や、土壌改良材や埋め立て用材等の各種用途に好適に用いることができる固体材料の原料として好適であるとともに、有限な資源であるリンの回収、再利用の観点からも好ましい。

固液分離の方法は、特に限定されないが、例えば、デカンテーション、ろ過、遠心分離等が挙げられ、複数の方法を組み合わせて行ってもよい。

また、本工程では、必要に応じて、一旦分離された固相を水等により洗浄してもよい。
これにより、酸成分の含有率、固体中のリン、重金属、ハロゲンの含有率をより低くすることができる。

なお、固相の洗浄に用いた液体は、回収後、先の第１の固液分離工程により得られた液相と合わせて、後に詳述する第１の析出工程に用いてもよい。

固液分離された固相中におけるリンの含有率は、６質量％以下であるのが好ましく、３質量％以下であるのがより好ましく、１．０質量％以下であるのがさらに好ましい。

固液分離された固相中における重金属の含有率（複数種の重金属元素を含む場合には、各重金属元素。以下、同様。）は、本発明の処理方法に供される被処理物中にもともと含有されていた量に対して、２０質量％以下であるのが好ましく、５質量％以下であるのがより好ましく、１質量％以下であるのがさらに好ましい。

＜アルカリ混合工程＞
アルカリ混合工程は、前述した第１の固液分離工程で分離された固相に対して処理を行う工程である。

より具体的には、アルカリ混合工程では、前述した第１の固液分離工程で分離された固相と、アルカリ性の液体またはアルカリ系金属塩を含む液体とを混合して反応させる。

これにより、前記固相中に含まれていたハロゲンを好適に反応（洗浄）させることができる。特に、前記固相の表面に吸着しているハロゲン（特に、塩化物イオン等のハロゲン化物イオン）を好適に除去することができる。したがって、最終的に得られる固形分中に含まれるハロゲンの含有率を十分に低いものとすることができる。

本工程で用いる前記液体（アルカリ性の液体またはアルカリ系金属塩を含む液体）は、特に限定されないが、ｐＨ（水素イオン指数）が１４以下の強アルカリであるのが好ましい。

これにより、安全性を確保しつつ、前記液体の使用量を抑制し、本工程を効率よく行うことができる。また、本工程での処理後の組成物（廃液）の体積が大きくなりすぎることを効果的に防止することができる。また、その後の工程のし易さ、処理すべき廃液量の削減の観点からも好ましい。さらに、アルカリ性の液体の使用量を減らすため、第１の固液分離工程で分離された固相を水で洗浄した後に、アルカリ混合工程を実施してもよい。

本工程で用いる前記液体（アルカリ性の液体またはアルカリ系金属塩を含む液体）のｐＨは、上記のように、１４以下であるのが好ましいが、特に、６以上１３以下であるのがより好ましく、７超１３以下であるのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。

本工程で用いるアルカリ性の液体、アルカリ系金属塩を含む液体としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物等の各種金属の水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属の炭酸塩等の各種金属の炭酸塩、アンモニア、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン等の各種アミンを含む液体等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を含む液体を用いることができる。

中でも、本工程で用いる前記液体（アルカリ性の液体、アルカリ系金属塩を含む液体）は、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウムおよび炭酸マグネシウムよりなる群から選択される少なくとも１種を含む水溶液であるのがより好ましい。

これにより、第１の固液分離工程で分離された固相中に含まれるハロゲン、特に、塩化物イオン（Ｃｌ^－）等のイオンの状態で固体に吸着しているハロゲンを、固相からより効率よく脱離、除去することができ、最終的に得られる固形分中におけるハロゲンの含有率をより低くすることができる。また、比較的短時間の処理、比較的温和な条件での処理で、第１の固液分離工程で分離された固相からハロゲンを効率よく脱離、除去することができる。

本工程における処理温度（すなわち、反応液の温度）は、特に限定されないが、０℃以上９９℃以下であるのが好ましく、１０℃以上９５℃以下であるのがより好ましく、２０℃以上９０℃以下であるのがさらに好ましい。

これにより、ハロゲンの除去率をより高めることができるとともに、省エネルギーの観点からも有利である。

本工程における処理時間（すなわち、反応時間）は、長くしてもよいが、１分間以上１２０分間以下であるのが好ましく、２分間以上６０分間以下であるのがより好ましく、３分間以上２０分間以下であるのがさらに好ましい。

これにより、ハロゲンの除去率をより高めることができるとともに、処理時間の短縮の観点からも有利である。

本工程で用いる固体（第１の固液分離工程で分離された固相）の質量に対する液体の質量の比率（固液比）は、特に限定されないが、２以上２００以下であるのが好ましく、１０以上１２０以下であるのがより好ましく、２０以上８０以下であるのがさらに好ましい。

これにより、ハロゲンの除去率をより高めることができるとともに、第２の固液分離工程で発生する液相の量が必要以上に多くなることを効果的に防止することができる。

本工程の終了時における前記反応混合物のｐＨは、特に限定されないが、２以上１２以下であるのが好ましいが、特に、４以上８以下であるのがより好ましい。

これにより、第１の固液分離工程で分離された固相中に含まれるハロゲン、特に、塩化物イオン（Ｃｌ^－）等のイオンの状態で固体に吸着しているハロゲンを、固相からより効率よく脱離、除去することができ、最終的に得られる固形分中におけるハロゲンの含有率をより低くすることができる。また、例えば、後に詳述する第２の固液分離工程で分離される液相を排水する際の中和等の処理を省略または簡略化することができる。また、例えば、後述する洗浄工程を省略または簡略化することができる。

また、本工程は、前記残渣（すなわち、第１の固液分離工程で分離された固相）と前記液体（すなわち、アルカリ性の液体またはアルカリ系金属塩を含む液体）との混合物を撹拌しつつ行うのが好ましい。

これにより、前記残渣と前記液体とをより効率よく接触させることができ、前記固相中に含まれていたハロゲンをより好適に溶出させることができ、最終的に得られる固形分中に含まれるハロゲンの含有率をより低いものとすることができる。

前記残渣と前記液体との混合物の撹拌には、各種撹拌装置、各種混合装置を用いることができる。
また、本工程は、バッチ式で行ってもよいし、連続式で行ってもよい。

＜第２の固液分離工程＞
第２の固液分離工程では、前述したアルカリ混合工程で得られた反応混合物を固液分離する。

これにより、ハロゲンを多く含む液相と、ハロゲンの含有率が低下した固相とに分離し、ハロゲンの含有量が低下した固相を得ることができる。

図１に示す各工程は、それぞれ、少なくとも１回行えばよいが、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程を含む一連の工程を繰り返し行うのが好ましい。

これにより、第１の固液分離工程で分離された固相中に含まれるハロゲン、特に、塩化物イオン（Ｃｌ^－）等のイオンの状態で固体に吸着しているハロゲンを、固相からより効率よく脱離、除去することができ、最終的に得られる固形分中におけるハロゲンの含有率をより低くすることができる。また、１回のアルカリ混合工程で用いる前記液体の量を比較的少なくした場合であっても、上記のような効果が確実に得られ、アルカリ混合工程で用いる前記液体の総量の少なさと、最終的に得られる固形分中におけるハロゲンの含有率の低さと、本発明の処理方法に要する時間の短さとのバランスを特に優れたものとすることができる。

少なくともアルカリ混合工程および第２の固液分離工程を含む一連の工程を繰り返し行う場合、当該一連の工程の処理回数（繰り返し回数）は、特に限定されないが、２回以上５回以下であるのが好ましく、２回以上４回以下であるのがより好ましく、２回以上３回以下であるのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。

前記一連の工程には、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程に加えて、さらに、他の工程を含んでいてもよい。当該他の工程としては、例えば、後に詳述する洗浄工程、乾燥工程等が挙げられる。

なお、第２の固液分離工程で得られた液相は、後に詳述する第１の溶解工程または第２の溶解工程等に用いてもよい。

＜洗浄工程＞
本実施形態では、第２の固液分離工程の後に、第２の固液分離工程で分離された固形分（固相）を洗浄する洗浄工程をさらに有している。

これにより、固形分中のハロゲンの含有率をより低くすることができる。また、固形分中の酸成分、アルカリ成分、塩成分、リンおよび重金属の含有率をさらに低くすることができる。

洗浄工程で行う洗浄としては、例えば、水洗や洗剤による洗浄、有機溶媒を用いた洗浄等が挙げられるが、水洗が好ましい。

なお、固形分の洗浄に用いた液体は、回収後、例えば、後に詳述する第１の溶解工程等に用いてもよい。

＜乾燥工程＞
本実施形態では、第２の固液分離工程の後、特に、洗浄工程の後に、第２の固液分離工程で分離された固形分（固相）を乾燥する乾燥工程をさらに有している。
これにより、固形分の取り扱いが容易となる。

乾燥工程は、例えば、第２の固液分離工程で分離された固形分（固相）を加熱する方法、第２の固液分離工程で分離された固形分（固相）を減圧環境下に置く方法、第２の固液分離工程で分離された固形分（固相）に乾燥ガスを吹き付ける方法、自然乾燥する方法や、これらのうちの２つ以上を組み合わせた方法により行うことができる。

乾燥工程においては、第２の固液分離工程で分離された固形分（固相）が粉末状、ペースト状等である場合、例えば、当該固形分を、撹拌した状態、噴霧した状態、流動させた状態として乾燥してもよい。
これにより、当該固形分の乾燥をより効率よく行うことができる。

乾燥工程を加熱により行う場合、加熱温度は、特に限定されないが、３０℃以上３００℃以下であるのが好ましく、６０℃以上２００℃以下であるのがより好ましく、８０℃以上１５０℃以下であるのがさらに好ましい。

前述したアルカリ混合工程ないし乾燥工程の各工程は、第１の固液分離工程で分離された固相に対して処理を行う工程であるが、第１の固液分離工程で分離された液相（第１の液体）に対しては、所定の処理を施す工程を行ってもよい。

以下、本実施形態の処理方法において、第１の固液分離工程で分離された液相（第１の液体）に対して行う各工程について説明する。

図１に示すように、本実施形態では、第１の固液分離工程で分離された液相である第１の液体を析出剤と混合するとともにｐＨを上昇させ、リンおよび重金属を含む第１の固体を析出させる第１の析出工程と、前記第１の固体を液体成分と分離する第３の固液分離工程と、前記第１の固体中に含まれるリンをアルカリ性の液体で溶解させる第２の溶解工程と、リンが溶解した第２の液体を、重金属を含む固体成分と分離する第４の固液分離工程とを有しており、さらに、第４の固液分離工程の後に、前記第２の液体を析出剤と混合するとともにｐＨを低下させ、リンを含む第２の固体を析出させる第２の析出工程と、リンを含む第２の固体（固相）と液体成分（液相）とを分離する第５の固液分離工程とを有している。

これにより、リンおよび重金属を含む被処理物から、低コストで効率よく重金属を分離することができる。特に、有用成分であるリンと重金属とを効率よく分離することができる。

また、重金属を除去した後に後処理を行うことにより、リンを、重金属の含有率が極めて低い状態で回収することができる。その結果、有用性の高い資源としてのリンを、被処理物中から好適に回収し、好適に再利用することができる。また、被処理物から、非常に高い回収率（例えば、８０％以上）でリンを回収することができる。

特に、酸を用いた第１の溶解工程の後に、アルカリを用いた第１の析出工程を行うことにより、第１の析出工程で析出するリン酸塩（例えば、リン酸水素カルシウム２水和物、リン酸カルシウム等）の結晶粒径を好適に制御すること（より具体的には微結晶として析出させること）ができ、その後のアルカリを用いた第２の溶解工程で、リン酸塩を高い溶解率で溶解させることができ、リンを高い回収率で回収することができる。

＜第１の析出工程＞
第１の析出工程では、第１の固液分離工程で固体成分（固相）から分離された第１の液体を、析出剤と混合するとともにｐＨを上昇させ、リンおよび重金属を含む第１の固体を析出させる。特に、リンをリン酸塩（例えば、リン酸水素カルシウム２水和物、リン酸カルシウム等）として析出させる。

これにより、後の工程における、リンおよび重金属以外を含む物質の取り扱いが容易となる。また、リンおよび重金属以外を含む物質中におけるリンおよび重金属以外の成分の含有率を低下させることができ、重金属の分離における選択性や、リンの回収における不純物の混入量を低下させることができる。

また、このような条件でリン酸塩を析出させることにより、当該リン酸塩の核生成および成長を好適に制御することができ、当該リン酸塩を微結晶として析出させることができる。その結果、後の第２の溶解工程において、当該リン酸塩を溶解させやすくすることができ、リン（溶解状態）を重金属（固体状態）から好適に分離することができる。

また、被処理物が、リンおよび重金属とともに、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ等の不純物を含んでいると、本工程において、当該不純物がリン酸塩（特に、リン酸のカルシウム塩）の結晶の粗大化をより効果的に防止することができる。これにより、形成されるリン酸塩の結晶は、比較的不安定で、アルカリ性の液体で溶解しやすくなる。その結果、後の工程で、より高い選択性で、リン酸塩を溶解させることができる。

本工程では、析出剤と混合するとともにｐＨを上昇させることができれば、どのような物質、組成物を用いてもよいが、ｐＨが１０以上のアルカリ性液体を用いるのが好ましい。

これにより、混合物のｐＨを好適に上昇させることができ、リンおよび重金属を含む第１の固体をより効率よく析出させることができる。また、後の第３の固液分離工程の完了前にリンや重金属が不本意に再溶解してしまうことをより確実に防止することができる。また、本工程において析出する析出物中に含まれるリン酸塩の結晶が粗大化することをより効果的に防止することができる。

析出剤は、リン酸塩等の析出を促進する機能を有していればよく、例えば、ＣａＣｌ_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＣａＣＯ_３等のＣａ系物質、Ａｌ塩等のＡｌ系物質、Ｆｅ塩等のＦｅ系物質、Ｍｇ塩等のＭｇ系物質等を用いることができるが、Ｃａ系物質を用いるのが好ましい。これにより、本工程で、リンをリン酸のカルシウム塩（例えば、リン酸水素カルシウム２水和物、リン酸カルシウム等）として析出させることができ、後の工程をより好適に行うことができる。

本工程では、ｐＨが１０以上のアルカリ性液体を用いるのが好ましいが、当該アルカリ性液体のｐＨは、１１以上であるのがより好ましく、１２以上１４以下であるのがさらに好ましい。

これにより、前述したような効果がより顕著に発揮されるとともに、当該アルカリ性液体を容易かつ安定的に入手することができる。

また、本工程で、アルカリ性カルシウム化合物（イオン性物質）を用いるのが好ましく、ＣａＣｌ_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＣａＣＯ_３および、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ成分を持つ塩化物よりなる群から選択される１種または２種以上を用いるのがより好ましく、ＣａＣｌ_２、Ｃａ（ＯＨ）_２およびＣａＣＯ_３よりなる群から選択される１種または２種以上を用いるのがさらに好ましく、ＣａＣｌ_２を用いるのがもっとも好ましい。

これにより、これらのカルシウム化合物は、析出剤として好適に機能させることができ、リン酸のカルシウム塩の一部となるカルシウム成分を系内に効率よく供給しつつ、混合物のｐＨを好適に調整することができる。その結果、本工程で、第１の液体に混合される物質の使用量を抑制し、本工程を効率よく進行させることができる。また、本工程での混合物中における、カルシウム含有率とｐＨとのバランスを好適に調整することができ、リンおよび重金属の析出効率を向上させつつ、第１の液体中における不純物の含有率をより低くすることができる。また、後の第３の固液分離工程の完了前にリンや重金属が不本意に再溶解してしまうことをより確実に防止することができる。

本工程の終了時における液相のｐＨは、１．０以上１２以下であるのが好ましく、１．５以上９．０以下であるのがより好ましく、２．０以上８．０以下であるのがさらに好ましい。

これにより、後の第３の固液分離工程の完了前にリンや重金属が不本意に再溶解してしまうことをより確実に防止することができる。

また、ｐＨの上昇に用いる材料の使用量が必要以上に多くなることを防止しつつ、液相中に残存するリン、重金属の量をより少なくすることができる。

また、粒径が適度に小さく、不安定なリン酸塩の結晶を多く含む析出物を得ることができる。その結果、後の第２の溶解工程で、リン酸塩をより効率よく溶解させることができる。

これに対し、本工程の終了時における液相のｐＨが低すぎると、リンの析出率が低下して最終的なリンの回収率が低下する。

また、本工程の終了時における液相のｐＨが高すぎると、本工程で得られる析出物（第１の固体）中に含まれるリンのアルカリ性の液体への溶解度、溶解速度が低くなり、最終的なリンの回収率が低下する。

図２は、第１の析出工程の終了時における液相のｐＨと、最終的なリンの回収率との関係を模式的に示す図である。

本工程では、以下の条件を満足するように、カルシウムを加えるのが好ましい。すなわち、本工程の終了時における系内のリンの物質量をＸ_Ｐ［ｍｏｌ］、カルシウムの物質量をＸ_Ｃａ［ｍｏｌ］としたとき、１．０≦Ｘ_Ｃａ／Ｘ_Ｐ≦４．０の関係を満足するのが好ましく、１．３≦Ｘ_Ｃａ／Ｘ_Ｐ≦３．０の関係を満足するのがより好ましく、１．５≦Ｘ_Ｃａ／Ｘ_Ｐ≦２．５の関係を満足するのがさらに好ましい。

これにより、第１の液体中に含まれていたリンをリン酸のカルシウム塩としてより好適に析出させること（ほぼ１００％析出させること）ができ、溶解状態で液相中に残存するリンの割合を特に低くさせることができる。また、本工程において析出する析出物中に含まれるリン酸のカルシウム塩の結晶が粗大化することをより効果的に防止することができる。

＜第３の固液分離工程＞
第３の固液分離工程では、リンおよび重金属を含む第１の固体を、液体成分と分離する。

これにより、高濃度のリンおよび重金属を含む固体（第１の固体）と、重金属を実質的に含まない液相とに分離することができる。また、一般に、液相中に含まれるリンの含有量は十分に少ない。

このような液相（重金属を実質的に含まず、リンの含有量が十分に少ない液相）は、環境に対する負荷が小さく、排水しても問題がない。また、固液分離された液相は、例えば、第１の析出工程や後述する第２の析出工程等に再利用してもよい。これにより、カルシウムを比較的高い含有率で含む液体を再利用することができ、資源のさらなる有効利用の観点から好ましい。

固液分離の方法は、特に限定されないが、例えば、デカンテーション、ろ過、遠心分離等が挙げられ、複数の方法を組み合わせて行ってもよい。
また、本工程では、必要に応じて、一旦分離された固相を水等により洗浄してもよい。

固液分離された液相中におけるリンの含有率は、１０００ｐｐｍ以下であるのが好ましく、１００ｐｐｍ以下であるのがより好ましく、１０ｐｐｍ以下であるのがさらに好ましい。

固液分離された液相中における重金属の含有率は、４０００ｐｐｍ以下であるのが好ましく、５００ｐｐｍ以下であるのがより好ましく、０．１ｐｐｍ以下であるのがさらに好ましい。

＜第２の溶解工程＞
第２の溶解工程では、第１の固体中に含まれるリンをアルカリ性の液体で溶解させる。
このようにアルカリ性の液体を用いることにより、第１の固体中に含まれる重金属の溶解を防止しつつ、リンを選択的に溶解させることができる。特に、前述したように、第１の析出工程では、所定の条件でリン酸塩を析出させているため、当該リン酸塩の核生成および成長が好適に制御され、当該リン酸塩がアルカリに溶解しやすい状態になっている。その一方で、重金属は、一般に、アルカリ性の液体には、溶解しにくい。その結果、肥料等に利用可能な有用物質としてのリンと、重金属とを好適に分離することができる。また、最終的な固体廃棄物（産業廃棄物）を少なくすることができる。

特に、汚泥灰のような被処理物から直接選択的にリンを溶解させようとする場合（重金属の溶解を防止しつつ、リンを選択的に溶解させようとする場合）に比べて、約３倍の高溶解率でリンを溶解させることができる。

また、前述した工程（特に、第１の固液分離工程）で、被処理物はすでに大幅に減量されているため、本工程では、小型の装置（例えば、従来の方法で用いていた処理装置の５分の１程度の体積の装置）を用いることができる。

本工程で用いるアルカリ性の液体のｐＨは、特に限定されないが、１０以上であるのが好ましく、１１以上１４以下であるのがより好ましく、１２以上１４以下であるのがさらに好ましい。

これにより、重金属の再溶解を防止しつつ、リン（リン酸塩）をより効率よく溶解させることができる。また、後の第４の固液分離工程の完了前にリンが不本意に析出してしまうことをより確実に防止することができる。

アルカリ性の液体は、液体全体としてアルカリ性を呈するものであればよく、アルカリ性の液体中に含まれるアルカリ性物質としては、例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ａｌ（ＯＨ）_３等の金属水酸化物、ＣａＣＯ_３、ＭｇＣＯ_３等の金属炭酸塩、アンモニア、トリエチルアミン、アニリン等のアミン系物質等が挙げられる。

中でも、本工程で用いるアルカリ性の液体は、アルカリ性物質として、金属水酸化物を含んでいるのが好ましく、アルカリ金属の水酸化物を含んでいるのがより好ましく、ＮａＯＨを含んでいるのがさらに好ましい。

これにより、重金属の再溶解をより効果的に防止しつつ、第１の固体中に含まれるリンをより効率よく溶解させることができる。また、このようなアルカリ性物質は、安価でかつ入手が容易であり、コスト削減、安定的な処理等の観点からも好ましい。

本工程の終了時における液相のｐＨは、特に限定されないが、１０以上であるのが好ましく、１１以上１４以下であるのがより好ましく、１２以上１４以下であるのがさらに好ましい。

これにより、重金属の再溶解をより効果的に防止しつつ、第１の固体中に含まれるリンをより効率よく溶解させることができ、ｐＨの上昇に用いる材料の使用量が必要以上に多くなることを防止しつつ、液相中に残存するリンの量をより少なくすることができる。また、後の第４の固液分離工程の完了前にリンが不本意に析出してしまうことや重金属が不本意に溶解してしまうことをより確実に防止することができる。

＜第４の固液分離工程＞
第４の固液分離工程では、リンが溶解した第２の液体を、重金属を含む固体成分と分離する。

これにより、リンと重金属とを分離することができる。また、厳重な処理が求められる重金属を固体として取り扱うことができるため、重金属の取り扱いが容易となる。また、重金属を含む材料の体積を大幅に減少させることができるため、例えば、産業廃棄物として処理する場合であってもその処理が容易となる。また、分離された液相は、重金属を実質的に含んでいないため、産業廃棄物として処理する必要がない。

また、本工程では、必要に応じて、一旦分離された固相を水等により洗浄してもよい。
これにより、固体中のリンの含有率をより低くすることができる。

なお、固相の洗浄に用いた液体は、回収後、先の固液分離により得られた液相と合わせてもよい。

固液分離された固相中におけるリンの含有率は、３０質量％以下であるのが好ましく、１０質量％以下であるのがより好ましく、２質量％以下であるのがさらに好ましい。

固液分離された液相中における重金属の含有率は、１０００ｐｐｍ以下であるのが好ましく、１０ｐｐｍ以下であるのがより好ましく、０．０１ｐｐｍ以下であるのがさらに好ましい。

＜第２の析出工程＞
本実施形態では、前述した第４の固液分離工程の後に、第２の液体を析出剤と混合するとともにｐＨを低下させ、リンを含む第２の固体を析出させる第２の析出工程をさらに有している。

これにより、リンを固体状物質であるリン酸塩（例えば、リン酸水素カルシウム２水和物、リン酸カルシウム等）として取り扱うことができ、保管や輸送等をより好適に行うことができる。特に、本工程では、重金属を実質的にほぼ含まない純度の高いリン酸塩を得ることができる。

本工程では、析出剤と混合するとともにｐＨを下降させることができれば、どのような物質、組成物を用いてもよいが、ｐＨが－１．０以上２以下の酸性液体を用いるのが好ましい。

これにより、混合物のｐＨを好適に低下させることができ、リンを含む第２の固体をより効率よく析出させることができる。また、後の第５の固液分離工程の完了前にリンが不本意に再溶解してしまうことをより確実に防止することができる。

本工程では、ｐＨが－１．０以上２以下の酸性液体を用いるのが好ましいが、当該酸性液体のｐＨは、－０．５以上１．３以下であるのがより好ましく、０以上１．０以下であるのがさらに好ましい。

これにより、前述したような効果がより顕著に発揮されるとともに、当該酸性液体を容易かつ安定的に入手することができる。

また、本工程では、析出剤として、リン酸塩等の析出を促進する機能を有するものを用いればよく、例えば、ＣａＣｌ_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＣａＣＯ_３等のＣａ系物質、Ａｌ塩等のＡｌ系物質、Ｆｅ塩等のＦｅ系物質、Ｍｇ塩等のＭｇ系物質等を用いることができる。これにより、アルカリ溶液での溶解性能を調節可能になり、さらに、リン酸塩を、肥料等に有用なリン酸金属塩やリン酸カルシウム塩として得ることができる。

特に、本工程では、ＣａＣｌ_２、Ｃａ（ＯＨ）_２およびＣａＣＯ_３よりなる群から選択される１種または２種以上を用いるのがより好ましく、ＣａＣｌ_２を用いるのがより好ましい。

これにより、リン酸のカルシウム塩の一部となるカルシウム成分を系内に効率よく供給しつつ、混合物のｐＨを好適に調整することができる。その結果、本工程で、第２の液体に混合される物質の使用量を抑制し、本工程を効率よく進行させることができる。また、本工程での混合物中における、カルシウム含有率とｐＨとのバランスを好適に調整することができ、リンの析出効率を向上させつつ、第２の固体中における不純物の含有率をより低くすることができる。また、後の第５の固液分離工程の完了前にリンが不本意に再溶解してしまうことをより確実に防止することができる。

本工程の終了時における液相のｐＨは、２．０以上１２．０以下であるのが好ましく、２．５以上１０．０以下であるのがより好ましく、３．０以上８．０以下であるのがさらに好ましい。

これにより、後の第５の固液分離工程の完了前にリンが不本意に再溶解してしまうことをより確実に防止することができる。また、ｐＨの上昇に用いる材料の使用量が必要以上に多くなることを防止しつつ、液相中に残存するリンの量をより少なくすることができる。

これにより、第２の液体中に含まれていたリンをリン酸のカルシウム塩としてより好適に析出させることができ、溶解状態で液相中に残存するリンの割合を特に低くさせることができる。

＜第５の固液分離工程＞
本実施形態では、前述した第２の析出工程の後に、リンを含む第２の固体（固相）と液体成分（液相）とを分離する第５の固液分離工程を有している。

これにより、リンを含む材料を固体として扱うことができ、その取扱いが容易となる。なお、分離された液相は、重金属を実質的に含んでいないため、産業廃棄液として処理する必要がない。また、分離された液相は、リンの含有率が十分に低いため、当該液相を廃棄しても、有用資源の有効利用の観点から不利ではない。また、分離された第２の固体は、リン酸塩を高純度で含み、重金属の含有率が極めて低いため、肥料等に好適に用いることができる。特に、後処理等を行わなくても、また、後処理を行う場合であっても、簡易な処理で、肥料等に好適に用いることができる。また、固液分離された液相は、例えば、第１の溶解工程や第２の溶解工程等に再利用してもよい。

また、本工程では、必要に応じて、一旦分離された固相を水等により洗浄してもよい。
これにより、固体中のイオンの状態で含まれるハロゲンの含有率をより低くすることができる。

固液分離された固相（第２の固体）中における重金属の含有率は、１０００ｐｐｍ以下であるのが好ましく、５００ｐｐｍ以下であるのがより好ましく、１０ｐｐｍ以下であるのがさらに好ましい。

［処理システム］
次に、本発明の処理方法に用いる処理システムについて説明する。
図３は、本発明の処理方法に用いる処理システムの好適な実施形態を示す模式図である。

本実施形態の処理システム１００は、前述した各工程を行う部位を備えている。
すなわち、本実施形態の処理システム１００は、第１の溶解工程を行う第１の溶解処理部と、第１の固液分離工程を行う第１の固液分離処理部と、アルカリ混合工程を行うアルカリ混合処理部と、第２の固液分離工程を行う第２の固液分離処理部とを備えており、さらに、第２の固液分離処理部で分離された固形分を洗浄する洗浄工程を行う洗浄処理部と、第２の固液分離処理部で分離された固形分、特に、洗浄処理部で洗浄された固形分を乾燥する乾燥工程を行う第１の乾燥処理部とを備えている。より具体的には、本実施形態の処理システム１００は、第１の溶解処理部としての第１の溶解槽１１と、第１の沈殿槽１２と、第１の固液分離処理部としての第１の遠心分離機１３と、アルカリ混合処理部としてのアルカリ混合槽１４と、第２の固液分離処理部としての第２の沈殿槽１５とを備えており、さらに、洗浄処理部としての洗浄槽１６と、第１の乾燥処理部としての第１の乾燥機１７とを備えている。

また、本実施形態の処理システム１００は、第１の析出工程を行う第１の析出処理部と、第３の固液分離工程を行う第３の固液分離処理部と、第２の溶解工程を行う第２の溶解処理部と、第４の固液分離工程を行う第４の固液分離処理部とを備えており、さらに第２の析出工程を行う第２の析出処理部と、第５の固液分離工程を行う第５の固液分離処理部とを備えている。より具体的には、本実施形態の処理システム１００は、第１の析出処理部としての第１の析出槽２１と、第３の固液分離処理部としての第３の遠心分離機２２と、第２の溶解処理部としての第２の溶解槽２４と、第４の固液分離処理部としての第４の沈殿槽２５と、第４の固液分離処理部としての第４の遠心分離機２６と、さらに、第２の析出処理部としての第２の析出槽２７と、第５の固液分離処理部としての第５の遠心分離機２８とを備えている。

さらには、本実施形態の処理システム１００は、遠心分離機（第３の固液分離処理部）２２で分離された固相に対して乾燥処理を施す第２の乾燥処理部としての第２の乾燥機２３や、遠心分離機（第５の固液分離処理部）２８で分離された固相に対して乾燥処理を施す第３の乾燥処理部としての第３の乾燥機２９等を備えている。

このような処理システム１００によれば、前述した本発明の処理方法を好適に実行することができる。

＜第１の溶解槽（第１の溶解処理部）＞
第１の溶解槽（第１の溶解処理部）１１では、図示しない被処理物供給部から供給されたリンおよび重金属を含む被処理物と、図示しない酸性液体供給部から供給された酸性の液体とを混合し、被処理物中に含まれるリンおよび重金属を溶解させる第１の溶解工程を行う。

＜第１の沈殿槽＞
第１の溶解槽（第１の溶解処理部）１１で処理された被処理物である組成物Ｃ１は、第１の沈殿槽１２に搬送され、ここで静置されることにより、上澄液としてのリンおよび重金属が溶解した第１の液体（液相）Ｌ１と、沈殿物である固体成分としての残渣（固相）Ｓ１とに、相分離する。そして、上澄液としての第１の液体Ｌ１は、第１の析出槽（第１の析出処理部）２１に搬送され、沈殿物である残渣（固相）Ｓ１は、第１の遠心分離機１３に搬送される。言い換えると、第１の沈殿槽１２において、第１の固液分離工程を行う。

＜第１の遠心分離機（第１の固液分離処理部）＞
第１の沈殿槽１２で第１の液体（液相）Ｌ１から分離した残渣（固相）Ｓ１は、第１の遠心分離機（第１の固液分離処理部）１３に搬送される。第１の遠心分離機（第１の固液分離処理部）１３に搬送された残渣（固相）Ｓ１は、主に固形分で構成されたものであるが、第１の液体Ｌ２の一部も含んでいる。そこで、残渣Ｓ１を第１の遠心分離機１３で処理することにより、残渣Ｓ１中に含まれていた第１の液体Ｌ２を分離する。

＜アルカリ混合槽（アルカリ混合処理部）＞
第１の遠心分離機１３によって残渣Ｓ１から第１の液体Ｌ２を分離することにより得られた固形分としての残渣Ｓ２は、アルカリ混合槽（アルカリ混合処理部）１４に搬送される。そして、アルカリ混合槽（アルカリ混合処理部）１４において、残渣Ｓ２と、アルカリ性の液体またはアルカリ系金属塩を含む液体とを混合して反応させるアルカリ混合工程を行う。

＜第２の沈殿槽（第２の固液分離処理部）＞
アルカリ混合槽１４でのアルカリ混合工程により得られた反応混合物である組成物Ｃ２は、第２の沈殿槽（第２の固液分離処理部）１５に搬送され、ここで静置されることにより、上澄液と、沈殿物である固体成分Ｓ３とに、相分離する。そして、上澄液と相分離した固体成分Ｓ３は、洗浄槽（洗浄処理部）１６に搬送される。言い換えると、第２の沈殿槽１５において、第２の固液分離工程を行う。

＜洗浄槽（洗浄処理部）＞
第２の沈殿槽１５で上澄液と固液分離された固体成分Ｓ３は、洗浄槽（洗浄処理部）１６に搬送され、洗浄工程が行われる。

＜第１の乾燥機（第１の乾燥処理部）＞
洗浄槽（洗浄処理部）１６で洗浄された固体成分Ｓ３は、第１の乾燥機（第１の乾燥処理部）１７に搬送され、乾燥工程が行われる。

これにより、目的とする固形分Ｓ４、すなわち、リンおよび重金属が除去されハロゲン含有率も低い固形分Ｓ４が得られる。

＜固形分回収部＞
上記のようにして得られた固形分Ｓ４は、固形分回収部３０に搬送され、回収される。

＜第１の析出槽（第１の析出処理部）＞
第１の沈殿槽１２で固相Ｓ１から分離した第１の液体（液相）Ｌ１は、第１の遠心分離機（第１の固液分離処理部）１３で分離された第１の液体Ｌ２とともに、第１の析出槽（第１の析出処理部）２１に搬送される。

第１の析出槽２１では、第１の液体Ｌ１、Ｌ２を析出剤と混合するとともにｐＨを上昇させ、リンおよび重金属を含む第１の固体Ｓ５を析出させる第１の析出工程を行う。

＜第３の遠心分離機（第３の固液分離処理部）＞
第１の析出槽２１で得られた組成物Ｃ３、すなわち、第１の固体Ｓ５と液体成分Ｌ３とを含む組成物Ｃ３は、第３の遠心分離機（第３の固液分離処理部）２２に搬送される。第３の遠心分離機（第３の固液分離処理部）２２で、組成物Ｃ３を処理することにより、組成物Ｃ３中に含まれていた第１の固体Ｓ５と液体成分Ｌ３とを分離する。

第３の遠心分離機（第３の固液分離処理部）２２で分離された液体成分Ｌ３は、例えば、第１の析出槽２１に供給されて、好適に再利用することができる。

＜第２の乾燥機（第２の乾燥処理部）＞
第３の遠心分離機（第３の固液分離処理部）２２で分離された第１の固体Ｓ５は、第２の乾燥機（第２の乾燥処理部）２３に搬送され、乾燥工程が行われる。

＜第２の溶解槽（第２の溶解処理部）＞
乾燥機２３で乾燥処理が施された第１の固体Ｓ５は、第２の溶解槽（第２の溶解処理部）２４に搬送される。

そして、第２の溶解槽（第２の溶解処理部）２４で、第１の固体Ｓ５とアルカリ性の液体とを混合することにより、当該第１の固体Ｓ５中に含まれるリンを溶解させて第２の液体Ｌ４を含む組成物Ｃ４を得る第２の溶解工程を行う。

＜第４の沈殿槽（第４の固液分離処理部）＞
第２の溶解槽（第２の溶解処理部）２４での第２の溶解処理により得られた組成物Ｃ４は、第４の沈殿槽（第４の固液分離処理部）２５に搬送され、ここで静置されることにより、上澄液である第２の液体Ｌ４と、沈殿物である固体成分Ｓ６とに、相分離する。そして、上澄液としての第２の液体Ｌ４は、第２の析出槽（第２の析出処理部）２７に搬送され、沈殿物である固体成分Ｓ６は、第４の遠心分離機２６に搬送される。言い換えると、第４の沈殿槽２５において、第４の固液分離工程を行う。

＜第４の遠心分離機（第４の固液分離処理部）＞
第４の沈殿槽（第４の固液分離処理部）２５で第２の液体（液相）Ｌ４から分離した固体成分Ｓ６は、第４の遠心分離機（第４の固液分離処理部）２６に搬送される。第４の遠心分離機（第４の固液分離処理部）２６に搬送された固体成分Ｓ６は、主に固形分で構成されたものであるが、第２の液体Ｌ５の一部も含んでいる。そこで、固体成分Ｓ６を第４の遠心分離機２６で処理することにより、固体成分Ｓ６中に含まれていた第２の液体Ｌ５を分離する。

＜重金属回収部＞
第４の遠心分離機（第４の固液分離処理部）２６で第２の液体Ｌ５から分離した固体成分Ｓ７は、重金属回収部４０に搬送され、回収される。固体成分Ｓ７は、他の部位で得られる組成物に比べて、重金属の含有率が高いものであるが、重金属以外の成分を含んでいてもよい。

なお、図示の構成では、第４の遠心分離機２６で第２の液体Ｌ５が除去された固体成分Ｓ７を、そのまま、重金属回収部４０に搬送しているが、処理システム１００は、第４の遠心分離機（第４の固液分離処理部）２６で分離した固体成分Ｓ７に対して、ｐＨ調整や乾燥等の処理を施す部位を有しており、当該処理が施された固体成分Ｓ７が重金属回収部４０に搬送されるように構成されていてもよい。

＜第２の析出槽（第２の析出処理部）＞
第４の沈殿槽２５で固体成分Ｓ６から分離した第２の液体（液相）Ｌ４は、第４の遠心分離機（第４の固液分離処理部）２６で分離された第２の液体Ｌ５とともに、第２の析出槽（第２の析出処理部）２７に搬送される。

第２の析出槽２７では、第２の液体Ｌ４、Ｌ５を析出剤と混合するとともにｐＨを低下させ、リンを含む第２の固体Ｓ８を析出させる第２の析出工程を行う。

＜第５の遠心分離機（第５の固液分離処理部）＞
第２の析出槽２７で得られた組成物Ｃ５、すなわち、第２の固体Ｓ８と液体成分Ｌ６とを含む組成物Ｃ５は、第５の遠心分離機（第５の固液分離処理部）２８に搬送される。第５の遠心分離機（第５の固液分離処理部）２８で、組成物Ｃ５を処理することにより、組成物Ｃ５中に含まれていた第２の固体Ｓ８と液体成分Ｌ６とを分離する。

第５の遠心分離機（第５の固液分離処理部）２８で分離された液体成分Ｌ６は、例えば、第２の析出槽２７に供給されて、好適に再利用することができる。

＜第３の乾燥機（第３の乾燥処理部）＞
第５の遠心分離機（第５の固液分離処理部）２８で分離された第２の固体Ｓ８は、第３の乾燥機（第３の乾燥処理部）２９に搬送され、乾燥工程が行われる。

＜リン回収部＞
上記のようにして得られたリンを高い含有率で含む第２の固体Ｓ８は、リン回収部５０に搬送され、回収される。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。

例えば、本発明の処理方法は、前述した工程以外の工程（例えば、前処理工程、中間処理工程、後処理工程等）を有していてもよい。

また、本発明の処理方法は、第１の溶解工程と、第１の固液分離工程と、アルカリ混合工程と、第２の固液分離工程とを有していればよく、これら以外の工程は有していなくてもよい。

また、前述した工程の順番を入れ替えて行ってもよい。例えば、洗浄工程と乾燥工程との順番を入れ替えて行ってもよい。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特に温度条件を示していない処理、測定については、２５℃で行った。

《１》汚泥灰からのリンおよび重金属の分離におけるアルカリ混合工程および第２の固液分離工程を含む一連の工程の繰り返し回数による影響の考察
（実施例１）
まず、汚泥灰を用意し、これに１１０℃で２時間の乾燥処理を施し、含水率を０％にした。この汚泥灰は、リン、重金属に加え、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇを含んでいた。

次に、３００ｍＬの三角フラスコに２Ｍの塩酸２００ｍＬを入れ、８０℃で加熱した後、汚泥灰１０ｇをこの三角フラスコ内に添加し、マグネットスターラーを用いて４０分間撹拌した。これにより、汚泥中の酸化リンをリン酸イオンとして溶出させた（第１の溶解工程）。本工程で用いた１Ｍの塩酸は、塩素の含有率が３．５質量％のものである。

６０分間撹拌を行った後、ろ紙を濾過器にセットし、固液分離した（第１の固液分離工程）。

次に、第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）５ｇを、２００ｍＬの純水に入れ、アルカリ性の液体である１Ｍの水酸化カルシウム水溶液を添加してｐＨ１０に調節し、マグネットスターラーを用いて３０分間撹拌・混合して反応させた（アルカリ混合工程）。
その後、ろ紙を濾過器にセットし、固液分離した（第２の固液分離工程）。

次に、第２の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）に対して、上記と同様の条件でアルカリ混合工程および第２の固液分離工程を行った。すなわち、第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）に対して、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程からなる一連の工程を５回繰り返し行った。

次に、得られた固体成分（固相）に対して、最後の第２の固液分離工程に用いた、ろ紙がセットされた濾過器を用いて、純水２００ｍＬを用いた洗浄処理を行った（洗浄工程）。

その後、洗浄工程に供された固体成分（固相）に対して、乾燥器を用いて、１００℃で１２０分間の加熱処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た（乾燥工程）。

（実施例２）
第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）に対して行う、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程からなる一連の工程の回数を４回にした以外は、前記実施例１と同様の処理を行い、処理物を得た。

（実施例３）
第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）に対して行う、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程からなる一連の工程の回数を３回にした以外は、前記実施例１と同様の処理を行い、処理物を得た。

（実施例４）
第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）に対して行う、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程からなる一連の工程の回数を２回にした以外は、前記実施例１と同様の処理を行い、処理物を得た。

（実施例５）
第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）に対して行う、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程からなる一連の工程の回数を１回にした以外は、前記実施例１と同様の処理を行い、処理物を得た。

（実施例６）
アルカリ混合工程において、アルカリ性の液体として、１Ｍの水酸化カルシウム水溶液の代わりに、１Ｍの水酸化カルシウム水溶液を用いた以外は、前記実施例１と同様の処理を行い、処理物を得た。

（実施例７）
第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）に対して行う、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程からなる一連の工程の回数を４回にした以外は、前記実施例６と同様の処理を行い、処理物を得た。

（実施例８）
第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）に対して行う、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程からなる一連の工程の回数を３回にした以外は、前記実施例６と同様の処理を行い、処理物を得た。

（実施例９）
第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）に対して行う、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程からなる一連の工程の回数を２回にした以外は、前記実施例６と同様の処理を行い、処理物を得た。

（実施例１０）
第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）に対して行う、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程からなる一連の工程の回数を１回にした以外は、前記実施例６と同様の処理を行い、処理物を得た。

（比較例１）
まず、前記実施例１で用いたのと同じ汚泥灰を用意し、これに１１０℃で２時間の乾燥処理を施し、含水率を０％にした。

次に、ろ紙がセットされた濾過器を用いて、汚泥灰１０ｇに対して、純水２００ｍＬを用いた洗浄処理を行った。

その後、洗浄処理が施された固体成分に対して、乾燥器を用いて、１００℃で１２０分間の加熱処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

（比較例２）
まず、前記実施例１で用いたのと同じ汚泥灰を用意し、これに１１０℃で２時間の乾燥処理を施し、含水率を０％にした。

次に、汚泥灰１０ｇを、２００ｍＬの水に入れ、アルカリ性の液体である１Ｍの水酸化カルシウム水溶液を添加してｐＨ１０に調整し、マグネットスターラーを用いて４０分間撹拌・混合して反応させた。
その後、ろ紙を濾過器にセットし、固液分離した。

次に、得られた固体成分（固相）に対して、ろ紙がセットされた濾過器を用いて、純水２００ｍＬを用いた洗浄処理を行った。

（比較例３）
前記実施例１と同様にして第１の溶解工程および第１の固液分離工程を行うことにより得られた固体成分（固相）に対して、ろ紙がセットされた濾過器を用いて、純水２００ｍＬを用いた洗浄処理を行った。

その後、洗浄工程に供された固体成分（固相）に対して、乾燥器を用いて、１００℃で１２０分間の加熱処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

すなわち、本比較例は、アルカリ混合工程および第２の固液分離工程を行わなかった以外は、前記実施例１と同様である。

前記各実施例および各比較例で得られた処理物について、最適な測定が可能な濃度に純水で調節した後、ＩＣＰ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）、イオンクロマトグラフィーによる測定から、被処理物中に含まれる塩素の含有率を求めた。

また、前記各実施例および各比較例で得られた処理物について、モリブデン青吸光光度法による測定からリンの含有率を求め、ＩＣＰ分光分析（ＩＣＰ－ＡＥＳ）・ＩＣＰ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）・元素分析機器による測定から重金属の含有率を求めた。

その結果、前記各実施例では、いずれも、処理物中における塩化物イオン（Ｃｌ^－）の溶出濃度が６０ｐｐｍ以下で塩素の含有率が十分に低いものであるとともに、リンの含有率も１％以下であった。Ａｓ以外の各重金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｐｂ）の溶出濃度が２ｐｐｂ以下であり、Ａｓの溶出濃度が１０ｐｐｂ以下であり、いずれも、十分に低い溶出濃度であった。このことから、前記各実施例で得られた固形分は、金属の腐食等の問題を生じにくく、例えば、セメント原料、レンガ、コンクリート、モルタル等の建設資材や、土壌改良材や埋め立て用材等の各種の用途に好適に用いることができるものであることが示唆される結果となった。前記実施例１～１０で得られた処理物中での塩化物イオン濃度についての結果を図４に示す。これに対し、各比較例では満足のいく結果が得られなかった。すなわち、比較例１、２では、各重金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ａｓ）およびリンの含有率が、いずれも、汚泥灰に含まれてあった初期含有率の５０％以上と高かった。また、比較例３では、塩化物イオン（Ｃｌ^－）の溶液への溶出濃度がアルカリ処理時の溶液への溶出濃度より高かった。

また、アルカリ混合工程で残渣と混合する液体として、１Ｍの水酸化マグネシウム水溶液、１Ｍの炭酸カルシウム水溶液、１Ｍの炭酸ナトリウム水溶液、１Ｍの炭酸マグネシウム水溶液を用いた以外は、前記と同様の処理を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。

また、最後のアルカリ混合工程終了時点における反応混合物のｐＨが２～１２の範囲内で調整するように、アルカリ性の液体またはアルカリ系金属塩を含む液体の使用量を変更した以外は、前記と同様の処理を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。

《２》アルカリ混合工程での処理温度による影響の考察
（実施例１１）
アルカリ混合工程において、第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）５ｇを、１００ｍＬの純水に入れ、アルカリ性の液体である１Ｍの水酸化カルシウム水溶液を０．２ｍＬ添加した後、温度を３０℃にして、マグネットスターラーを用いて３０分間撹拌・混合して反応させた以外は、前記実施例５と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

（実施例１２）
アルカリ混合工程での処理温度を、３０℃から６０℃に変更した以外は、前記実施例１１と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

（実施例１３）
アルカリ混合工程での処理温度を、３０℃から９０℃に変更した以外は、前記実施例１１と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

前記実施例１１～１３について、第２の固液分離工程で得られた液相中に含まれる塩素量を求めることにより、アルカリ混合工程で溶出した塩素量を評価した。第２の固液分離工程で得られた液相中に含まれる塩素量は、０．５質量％のＫ_２ＣｒＯ_４水溶液および０．０５ＭのＡｇＮＯ_３水溶液を用いた沈殿滴定（モール法）により求めた。その結果を、図５に示す。図５から、アルカリ混合工程での処理温度が高いほど効率よく塩素が溶出していることが分かる。

《３》アルカリ混合工程での処理時間による影響の考察
（実施例１４）
アルカリ混合工程において、第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）５ｇを、１００ｍＬの純水に入れ、アルカリ性の液体である１Ｍの水酸化カルシウム水溶液を０．１５ｍＬ添加した後、マグネットスターラーを用いて１０分間撹拌・混合して反応させた以外は、前記実施例５と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

（実施例１５）
アルカリ混合工程での処理時間（撹拌・混合時間）を、１０分間から２０分間に変更した以外は、前記実施例１４と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

（実施例１６）
アルカリ混合工程での処理時間（撹拌・混合時間）を、１０分間から４０分間に変更した以外は、前記実施例１４と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

（実施例１７）
アルカリ混合工程での処理時間（撹拌・混合時間）を、１０分間から６０分間に変更した以外は、前記実施例１４と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

（実施例１８）
アルカリ混合工程での処理時間（撹拌・混合時間）を、１０分間から１２０分間に変更した以外は、前記実施例１４と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

前記実施例１４～１８について、第２の固液分離工程で得られた液相中に含まれる塩素量を求めることにより、アルカリ混合工程で溶出した塩素量を、汚泥灰１ｇあたりに換算して評価した。第２の固液分離工程で得られた液相中に含まれる塩素量は、０．５質量％のＫ_２ＣｒＯ_４水溶液および０．０５ＭのＡｇＮＯ_３水溶液を用いた沈殿滴定（モール法）により求めた。その結果を、図６に示す。図６から、アルカリ混合工程での処理時間が１０分間程度で、塩素の溶出量が十分に高くなっており、それより処理時間を長くしても、塩素の溶出量がほとんど変化しないことが確認された。

《４》アルカリ混合工程で用いる液体量による影響の考察
（実施例１９）
アルカリ混合工程において、第１の固液分離工程で固液分離した固体成分（固相）５ｇを、１００ｍＬの純水に入れ、アルカリ性の液体である１Ｍの水酸化カルシウム水溶液を０．１５ｍＬ添加した後、マグネットスターラーを用いて３０分間撹拌・混合して反応させた以外は、前記実施例５と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

（実施例２０）
アルカリ混合工程での純水の使用量を、１００ｍＬから２００ｍＬに変更した以外は、前記実施例１９と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

（実施例２１）
アルカリ混合工程での純水の使用量を、１００ｍＬから４００ｍＬに変更した以外は、前記実施例１９と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

（実施例２２）
アルカリ混合工程での純水の使用量を、１００ｍＬから６００ｍＬに変更した以外は、前記実施例１９と同様の処理を行い、粉末状の固形分（処理物）を得た。

前記実施例１９～２２について、第２の固液分離工程で得られた液相中に含まれる塩素量を求めることにより、アルカリ混合工程で溶出した塩素量を評価した。第２の固液分離工程で得られた液相中に含まれる塩素量は、０．５質量％のＫ_２ＣｒＯ_４水溶液および０．０５ＭのＡｇＮＯ_３水溶液を用いた沈殿滴定（モール法）により求めた。その結果を、図７に示す。図７から、アルカリ混合工程で用いる固体の質量に対する液体の質量の比率（固液比）が大きくなるほど塩素の溶出量が多くなる傾向が認められるが、固液比を８０程度以上にしても塩素の溶出量がほとんど変化しないことが確認された。

《５》重金属、リンの分離
（実験例Ａ１）
前記実施例１の第１の固液分離工程で得られた濾液（液相）である第１の液体について、以下のような処理を行い、第１の液体中に含まれる重金属とリンとの分離を行った。

まず、５００ｍＬメスフラスコを用いて、第１の液体をメスアップし、サンプル液をした。

サンプル液を希釈し、モリブデン青吸光度法にてリン濃度を測定し、測定結果から、リンの溶出率を算出した。溶出液の分析には、ＵＶ分光分析器を用いた。

また、ＩＣＰ－ＡＥＳ、ＩＣＰ－ＭＳを用いてサンプル液中の金属・重金属の濃度を求め、金属・重金属について、固相に含まれる量と液相に含まれる量とを算出した。

次に、第１の液体を用いて調製したサンプル液に対し、溶出したリンの物質量とカルシウムの物質量との比が１：２となるように塩化カルシウムを添加し、１ＭのＮａＯＨ溶液を添加しながら、ｐＨメーターを用いてｐＨを測定し、撹拌を行いながらリンおよび重金属を析出させた（第１の析出工程）。このとき、リンは、主にリン酸塩として析出した。

ｐＨを４に調整した後、さらに３０分撹拌し、その後、ろ紙を濾過機にセットし、真空ポンプを用いて固液分離を行った（第３の固液分離工程）。

５００ｍＬメスフラスコを用いて、固液分離した濾液（液相）をメスアップした。
メスアップした濾液を特定の割合で希釈し、モリブデン青吸光度法によりリン濃度を測定し、測定結果から、リンの析出率を算出した。リン濃度の測定には、ＵＶ分光分析器を用いた。

また、ＩＣＰ－ＡＥＳ、ＩＣＰ－ＭＳを用いて濾液中の金属・重金属の濃度を求め、金属・重金属について、固相に含まれる量と液相に含まれる量とを算出した。

また、第３の固液分離工程で得られた固相については、１０５℃で２時間乾燥した後に、粉末にし、ＸＲＤによる分析も行った。

第３の固液分離工程で得られた固相を、乾燥した後、２００ｍＬの１．０ＭのＮａＯＨ水溶液が入っている三角フラスコに投入し、６０℃で２０分間撹拌した。これにより、リンを再溶出させた（第２の溶解工程）。

リンが溶解した第２の液体（液相）をろ紙で固液分離し、重金属を含む固体成分（固相）と分離した（第４の固液分離工程）。

次に、固液分離した第２の液体に対し、第２の液体中のリンの物質量と、添加するカルシウムの物質量との比が１：２となるように塩化カルシウムを添加し、１Ｍの塩酸を添加しながら、ｐＨメーターを用いてｐＨを測定し、撹拌を行いながら、リン酸のカルシウム塩を析出させた（第２の析出工程）。本工程は、液温が２０℃以上８０℃以下となるようにして行った。

ｐＨを２．０～１２の間で調整しながら、さらに６０分間撹拌した後、固液分離を行い、主としてリン酸のカルシウム塩で構成された固体を得た（第５の固液分離工程）。

（実験例Ａ２～Ａ５）
第１の析出工程の終了時におけるｐＨを表１に示すように変更した以外は、前記実験例Ａ１と同様にして、被処理物からの重金属、リンの分離を行った。

（実験例Ｂ１）
本実験例では、第１の溶解工程および第１の固液分離工程のみを行った以外は、前記実験例Ａ１と同様にして、被処理物からの重金属、リンの分離を行った。

（実験例Ｂ２）
本実験例では、被処理物に対し、１ＭのＮａＯＨ溶液を添加し、ｐＨを１０～１４に調整した後、さらに３０分撹拌し、その後、ろ紙を濾過機にセットし、真空ポンプを用いて固液分離を行った。

前記各実験例の方法での処理条件を表１にまとめて示す。なお、前記各実験例では、第３の固液分離工程で分離された液相中におけるリンの含有率は、いずれも、１質量％以下であり、第３の固液分離工程で分離された液相中における重金属の含有率は、いずれも、１質量％以下であり、第４の固液分離工程で分離された固相中におけるリンの含有率は、いずれも、５質量％以下であり、第４の固液分離工程で分離された固相中における重金属の含有率は、いずれも、初期含有率の９０％以上であった。第５の固液分離工程で分離された固相中における重金属の含有率は、いずれも、初期含有率の０．１％以下であった。リンの含有率は、初期含有率の６０％以上であった（最高は８５％）。

《６》評価
前記各実験例について、被処理物中に含まれていたリンの総量に対する抽出されたリンの比率（実験例Ａ１～Ａ５については、第５の固液分離工程で分離された固体（固相）として回収されたリンの比率、実験例Ｂ１、Ｂ２については、被処理物から液相に移行したリンの比率）から求めた。

また、上記のようにしてリンの抽出量を求めた対象物（実験例Ａ１～Ａ５については、第５の固液分離工程で分離された固体（固相）、実験例Ｂ１、Ｂ２については、固液分離された液相）に含まれる全固形分に対する重金属の含有率を求めた。

なお、リンの溶出量、析出量は、モリブデン青吸光光度法によりリン酸濃度を定量し、その結果から算出した。また、溶出、析出時の金属・重金属の挙動は、ＩＣＰ分光分析（ＩＣＰ－ＡＥＳ）・ＩＣＰ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）・元素分析機器により算出した。また、析出物の同定は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法とＩＣＰ－ＭＳ法を用いて行った。
これらの結果を表２にまとめて示す。

実験例Ａ１～Ａ５では、被処理物から重金属およびリンを、好適に分離することができた。

また、上記のようにしてリンの抽出量を求めた対象物（実験例Ａ１～Ａ５については、第５の固液分離工程で分離された固体（固相）、実験例Ｂ１、Ｂ２については、固液分離された液相）に含まれる全固形分に対する重金属の含有率を求めたところ、実験例Ａ１～Ａ５では、被処理物から高い比率でリンが移行した第２の固体中における重金属の含有率は、非常に低かった。したがって、分離された第２の固体は、肥料等に好適に利用することができるものであった。

実験例Ａ１で得られた第２の固体について、リンおよび主要金属元素の回収率（被処理物中に含まれていた量に対する第２の固体中に含まれている量の比率）を図８に示す。なお、第２の固体中におけるヒ素（Ａｓ）回収率は、他の重金属に比べると高いが、第２の固体中におけるヒ素の含有率は４６．４ｍｇ／ｋｇであり、肥料の基準値である１４００ｍｇ／ｋｇを大幅に下回っており、安全性に問題はないと考えられる。

また、実験例Ａ１～Ａ５で得られた第２の固体について、肥料としての適性を評価する目的で、独立行政法人農林水産消費安全技術センター（ＦＡＭＩＣ）により定められている肥料分析法を参考に、水溶性試験およびク溶性試験を行った。

水溶性試験では、試料（第２の固体）：０．１５ｇに対し溶媒（水）量を１２ｍＬとし、常温で３０分間撹拌した後、固液分離し、溶解したリン濃度をモリブデン青吸光光度法で測定し、リン溶出率を算出した。

ク溶性試験では、試料（第２の固体）：０．１０ｇに対しクエン酸水溶液８ｍＬを添加し、３０℃で６０分間撹拌しながら溶出を行った。ここで、用いたクエン酸溶液は、１００ｇのクエン酸一水和物を水１００ｍＬに溶かし、その溶液を５倍希釈したものである。

その結果、実験例Ａ１～Ａ５で得られた第２の固体は、いずれも、水での溶出量が少ない一方で、クエン酸溶出量が多かった。

代表的に、実験例Ａ１で得られた第２の固体についての、水溶性試験、ク溶性試験の結果を図９に示す。

また、第１の溶解工程で用いる酸性の液体を、ｐＨが－１．０以上１．５以下の範囲で変更した以外は、実験例Ａ１～Ａ５と同様の方法を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。

また、第１の析出工程の終了時おける液相のｐＨが２．０以上１０以下となるようにアルカリ性液体の使用量を変更した以外は、実験例Ａ１～Ａ５と同様の方法を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。

また、第１の析出工程の終了時における系内のリンの物質量をＸ_Ｐ［ｍｏｌ］、カルシウムの物質量をＸ_Ｃａ［ｍｏｌ］としたとき、Ｘ_Ｃａ／Ｘ_Ｐの値が１．３以上３．０以下となるように析出剤の使用量を変更した以外は、実験例Ａ１～Ａ５と同様の方法を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。

また、第２の析出工程の終了時における液相のｐＨが２．０以上１２．０以下となるように酸性液体の使用量を変更した以外は、実験例Ａ１～Ａ５と同様の方法を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。

また、第２の析出工程で用いる酸性液体を、ｐＨが－１．０以上２以下の範囲で変更した以外は、実験例Ａ１～Ａ５と同様の方法を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。

また、第２の析出工程の終了時における系内のリンの物質量をＸ_Ｐ［ｍｏｌ］、カルシウムの物質量をＸ_Ｃａ［ｍｏｌ］としたとき、Ｘ_Ｃａ／Ｘ_Ｐの値が１．３以上３．０以下となるように析出剤の使用量を変更した以外は、実験例Ａ１～Ａ５と同様の方法を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。

また、第１の析出工程、第２の析出工程で、ＣａＣｌ_２の代わりに、Ｃａ（ＯＨ）_２およびＣａＣＯ_３を用いた以外は、実験例Ａ１～Ａ５と同様の方法を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。

また、被処理物（汚泥灰）について、酸処理またはアルカリ処理を施した場合のリンの溶出率と、酸・アルカリの濃度との関係の一例を図１０に示す。

また、第１の溶解工程での酸性の液体の温度、撹拌時間を変更した場合のリンの溶出率の変動を図１１に示す。

また、被処理物（汚泥灰）を所定のｐＨの液体で処理した場合の各金属の溶出率の一例を図１２、図１３に示す。

また、被処理物（汚泥灰）を、所定の酸性の液体で処理した場合の処理温度と各金属の溶出率との関係の一例を図１４に示す。

本発明の処理方法は、リンおよび重金属を含む被処理物と酸性の液体とを混合し、前記被処理物中に含まれるリンおよび重金属を溶解させる第１の溶解工程と、リンおよび重金属が溶解した第１の液体と、固体成分としての残渣とを分離する第１の固液分離工程と、前記残渣と、アルカリ性の液体またはアルカリ系金属塩を含む液体とを混合して反応させるアルカリ混合工程と、前記アルカリ混合工程で得られた反応混合物を固液分離する第２の固液分離工程とを有する。そのため、リンおよび重金属を含む被処理物から、低コストで効率よくリンおよび重金属を分離するとともに、リンおよび重金属が除去された固形分を有効利用に供することが可能な処理方法を提供することができる。したがって、本発明の処理方法は、産業上の利用可能性を有する。

１００…処理システム
１１…第１の溶解槽（第１の溶解処理部）
１２…第１の沈殿槽
１３…第１の遠心分離機（第１の固液分離処理部）
１４…アルカリ混合槽（アルカリ混合処理部）
１５…第２の沈殿槽（第２の固液分離処理部）
１６…洗浄槽（洗浄処理部）
１７…第１の乾燥機（第１の乾燥処理部）
３０…固形分回収部
２１…第１の析出槽（第１の析出処理部）
２２…第３の遠心分離機（第３の固液分離処理部）
２３…第２の乾燥機（第２の乾燥処理部）
２４…第２の溶解槽（第２の溶解処理部）
２５…第４の沈殿槽（第４の固液分離処理部）
２６…第４の遠心分離機（第４の固液分離処理部）
２７…第２の析出槽（第２の析出処理部）
２８…第５の遠心分離機（第５の固液分離処理部）
２９…第３の乾燥機（第３の乾燥処理部）
４０…重金属回収部
５０…リン回収部
Ｃ１…組成物
Ｃ２…組成物
Ｃ３…組成物
Ｃ４…組成物
Ｃ５…組成物
Ｌ１…第１の液体（液相）
Ｌ２…第１の液体
Ｌ３…液体成分
Ｌ４…第２の液体（液相）
Ｌ５…第２の液体
Ｌ６…液体成分
Ｓ１…残渣（固相）
Ｓ２…残渣
Ｓ３…固体成分
Ｓ４…固形分
Ｓ５…第１の固体
Ｓ６…固体成分
Ｓ７…固体成分
Ｓ８…第２の固体

Claims

リンおよび重金属を含む被処理物と、塩素の含有率が１質量％以上３６質量％以下である塩酸とを混合し、前記被処理物中に含まれるリンおよび重金属を溶解させる第１の溶解工程と、
前記第１の溶解工程で得られた混合物から、リンおよび重金属が溶解した第１の液体と、固体成分としての残渣とを分離する第１の固液分離工程と、
前記残渣と、水酸化ナトリウムを含む液体とを混合して反応させるアルカリ混合工程と、
前記アルカリ混合工程で得られた反応混合物を固液分離する第２の固液分離工程と、
前記第１の液体を析出剤であるＣａ系物質と混合するとともにｐＨを上昇させ、リンおよび重金属を含む第１の固体を析出させ、当該第１の固体および液体成分Ｌ３を含む混合物を得る第１の析出工程と、
前記第１の固体を前記液体成分Ｌ３と分離する第３の固液分離工程と、
前記第１の固体中に含まれるリンをアルカリ性の液体で溶解させる第２の溶解工程と、
前記第２の溶解工程で得られた混合物から、リンが溶解した第２の液体と、重金属を含む固体成分とを分離する第４の固液分離工程と、
前記第２の液体を析出剤であるＣａ系物質と混合するとともにｐＨを低下させ、リンを含む第２の固体を析出させ、当該第２の固体および液体成分Ｌ６を含む混合物を得る第２の析出工程と、
前記第２の固体と前記液体成分Ｌ６とを分離する第５の固液分離工程とを有し、
前記アルカリ混合工程は、前記第１の固液分離工程で分離された固体成分としての前記残渣の質量に対する前記水酸化ナトリウムを含む液体の質量の比率が２以上２００以下、処理温度が２０℃以上９０℃以下、処理時間が１分間以上２０分間以下、前記アルカリ混合工程の終了時における前記反応混合物のｐＨが２以上１２以下となる条件で行うものであり、
少なくとも前記アルカリ混合工程および前記第２の固液分離工程を含む一連の工程を２回以上３回以下、繰り返し行い、
前記第２の固液分離工程で分離された液相を前記第２の溶解工程に再利用し、
前記第３の固液分離工程で分離された前記液体成分Ｌ３を前記第１の析出工程に再利用し、
前記第５の固液分離工程で分離された前記液体成分Ｌ６を前記第２の析出工程に再利用することを特徴とする処理方法。
前記第２の固液分離工程の後に、分離された固形分を洗浄する洗浄工程をさらに有している請求項１に記載の処理方法。
前記第２の固液分離工程の後に、分離された固形分を乾燥する乾燥工程をさらに有している請求項１または２に記載の処理方法。