JPH02265692A

JPH02265692A - リン化合物含有廃水の処理方法

Info

Publication number: JPH02265692A
Application number: JP8774389A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kunibe; 國部　進; Koichiro Hiura; 樋浦　康一郎; Masaaki Kodama; 児玉　正昭
Original assignee: ZAISHIYO TAKEHIRO
Current assignee: ZAISHIYO TAKEHIRO
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1989-04-06
Publication date: 1990-10-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、リン酸、リン塩、リン脂質などのリン化合物
（有機リンを除く）を含む、家畜排漬物含有廃水、産業
廃水、生活廃水（一般雑廃水）、その他の腐敗性廃棄物
含有廃水の、主として前処理方法に関するものである。

（従来の技術とその問題点）河川、湖沼、海域などにおいてリン酸が過多になると、
富栄養化現象を呈し、酸素欠乏をきたすので、溶存酸素
が低下して種々の不都合を生じる。このために上記した
リン化合物を含む廃水は排出する前に脱リン処理を施す
必要がある。こうした廃水の処理方法としては、従来、
次のような方法が採られている。

例えばこうしたリン化合物が高濃度の場合には、ラグー
ン（酸化部）などを用いて長時間をかけて徐々に酸化分
解するか、微生物による分解方法が用いられる。

また、上記廃水をバーク（樹皮）、モミガラ、オガ屑な
どに含浸させて堆肥化することにより処理する方法も採
用されている。

更に、リン化合物が低濃度の場合には、イオン交換法、
吸着法、活性汚泥法（微生物酸化分解法）が採用される
。

しかしながら、前記した酸化分解あるいは堆肥化の場合
には処理に時間がかかり、また微生物による場合には微
生物の成育環境保持に気つける必要かある。また、イオ
ン交換法、吸着法等による場合もその実用化は遅れてお
り、実際には希釈法が採用されている場合が多く、未だ
経済的に確立された技術とは言えない。

本発明は、従来技術のこうした問題点に鑑み、短時間で
効率良くしかも簡単に上記廃水を処理することのできる
、経済的な前処理方法を提供することを目的とするもの
である。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記した目的を達成・するために、リン化合
物含有廃水に対して、酸化カルシウムの含有量が９５％
以上でかつ多孔性を有する高活性な生石灰を主成分とす
る添加剤を添加し、これらを混合攪拌して反応させ、得
られたスラリー液から固形分を分離し、ＰＨ調整を行７
た後、公知の水処理を行うようにした点に特徴を有する
ものである。

対象となる廃水は、水溶性リン酸を含んだ家畜排泄物含
有廃水や、リン酸を比較的に高濃度で含有する食肉処理
場廃水、化製場廃水、皮革なめし工場廃水、食品製造工
場廃水、あるいは清涼飲料水製造工場廃水や、ビル、学
校、集合住宅、ホテル、一般家庭より排出される、リン
化合物を含有する生活廃水あるいはし尿成分含有廃水な
どが含まれる。

この廃水の処理方法を添付したブロック図に従って説明
すると、先ず、上記した廃水に所定の添加剤を添加し、
混合攪拌する。添加剤の量は、廃水の量と濃度の相乗積
に応じて適宜設定されるが、通常２５％以下が望ましい
。

添加剤は次の条件を具備する高活性な生石灰を主成分と
する。

■酸化カルシウムの含有率が高く（望ましくは９５％以
上）、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム及びその他の
物質の含有率が低いこと。

尚、組成成分として酸化マグネシウムが少量（例えば５
％以下）含まれていても良い。

■多孔性を有し、表面積及び比表面積が広大で、細孔組
織が高度に発達していること。

■水に少量を接触させたときに、優れた分散性、例えば
全方向に広く速やかに分散する性質を有すること。

■水に中量を添加したときに、激しくかつ速やかに反応
して水蒸気を発生させること。

■水に一定量を添加したときに充分に反応し、理論値に
近似した温度上昇か認められること。

■水と接触後の消石灰を主成分とするスラリーにおいて
、沈降速度が小で、沈降現象が認められないこと。

上記した■乃至■の条件のうち、■乃至■は■及び■か
ら必然的に導かれる性質で、また■は■乃至■の条件を
構たしているかどうかを最終的にチエツクする際の条件
である。

この高活性な生石灰を主成分とする添加剤による反応は
、廃水が低濃度、低固形物含有量のため、高速、短時間
接触反応が望ましい。原材料中に、例えばリン脂質、液
状油分、塩基性物質、難分解性の高分子化合物などの反
応しにくい物質が含まれている場合には反応時間は適宜
延長される。また、反応器はミキサー、ディスポーザ、
ホモジナイザなどの比較的高速で微粉砕反応し得るもの
が良い。

反応後は固形分を分離する。分離方法としては、沈降、
濃縮、濾過、遠心沈降、遠心分離、真空濾通などによる
。

分離されたケーキ（固形分）は、廃水中に含まれていた
水溶性リン酸の約９７％が有効態のリン酸カルシウムと
して固定され、かつ、有機態リン酸、リン脂質、グリセ
ライドなどの難分解性成分を分解して生成されるリン酸
カルシウム及び脂肪酸カルシウム並びにカルシウムの分
散された有機体が含有されている。有効態のリン酸カル
シウムは、廃液中に存在する、主として水溶性リン酸及
びリン脂質中に含まれるリン酸と上記添加剤との反応に
よって生成される。従って、廃水中に含まれていた水溶
性リン酸及び脂質が著しく減少する。グリセライドを比
較的に多量に含有する廃水の場合に、グリセライドは活
性力の強い酸化カルシウムに起因する塩基による加水分
解反応によって安定した難溶性のカルシウム塩が生成さ
れる。

このため、上記したケーキは未反応残留物によって惹き
起される嫌気性醗酵やガスあるいは害虫の発生等を生じ
ることがない。

また、このケーキは、添加剤の酸化カルシウムが急激に
腐敗性廃棄物に対して拡散して得られる結果、体積が一
旦膨張した後、乾燥されることによって多数の空隙を生
じ、気孔率あるいは空隙率の大きな物質として生成され
る。

更に上記したように、このケーキは、有機体リン酸等の
難分解性成分が分解されることによって生成された、無
機質のリン酸カルシウムと、無機質と有機質の性質を備
えた脂肪酸カルシウムと、有機化合物に無機物質が分散
された有機体とを含有し、全体として見ると有機質に無
機質が絡み合った複合体、換言すれば、有機質に無機質
が適度に入りくんだ複合体として構成されている。この
ため、肥料として活用したときに適度の緩効性あるいは
遅効性並びに持続性に優れる。

即ち、本発明では、カルシウムイオン（Ｃａ”）及び水
酸基（ＯＨ−）の作用が根幹にあるが、反応生成時の添
加材としての酸化カルシウムが高活性を有するために、
カルシウムが物理的に全方向（立体的全方位）に均一に
分散している。またこうした添加材を用いて生成される
結果、生成時には、温度が上昇し、粘性が低下すると同
時に、セルローズ、リグニン、高分子量蛋白質、リン脂
質などがアルカリ性の下で励起され、酸化カルシウムと
水との反応による局部的高熱によって原料が低分子化合
物に分解されることになる。そして、分解された端末基
に対してカルシウムが結合されて、比較的難溶性のカル
シウム塩が形成される。

一方、遊離のカルシウムは、分解された種々な化合物と
キレート化合物を形成し、その核となって分散される。

即ち、分解が相当進行したカルボキシル基とは比較的難
溶性のカルシウム塩を急速に形成する。遊離のリン酸基
とは急速に安定したリン酸カルシウムを生じ°る。リン
脂体中のリン酸基は部分的に遊離され、同様にリン酸カ
ルシウムを形成する。

酸素原子を含む吸電子性の基を有する高分子化合物には
、カルシウムイオンが熱的及び機械的拡散により強力に
作用し、これを分解すると同時にカルシウム塩・とじて
浸入する。

また、カルシウムと反応し易い状態になった基とは直ち
に反応する。過剰に存在するカルシウムはキレート化合
物として分散する。

更に、形成されたカルシウム化合物が、アミノ基やカル
ボキシル基を有す、る蛋白質を固定化しようとして作用
する。

以上のような現象によって多種多様の成分から成る原料
に対してカルシウム塩が分散された本発明に係る複合有
機体たる固形分が形成される。

分離液は、上記した添加剤が添加されることによってア
ルカリ性になっているので中和を必要とする。このＰＨ
調整は、添加剤の添加率を付加に応じて低減する（０．
５〜５％程度）。調整にあたっては、無機の廃酸（塩酸
や硫酸など）があれば最も経済的であるが、一般には硫
酸を用い、石膏、ＣａＳＯ４・２Ｈ２０として不溶化す
ることが望ましい。塩酸の場合には、塩化カルシウムと
なって溶解する。中和の終点は、ＰＨ＝９または８．５
である。添加９が多過ぎると、過剰の水酸化カルシウム
を中和するための酸の消費量が大になるので、添加量は
化学当量の２倍以下程度が望ましい。

ＰＨ調整後は、従来からの水処理システムで採用されて
いる固液分離、及び通常使用されている後処理を行う。

上記のＩＡ理によってリン化合物が効果的に処理されて
いるので、後処理の負担が著しく軽減される。

（実施例）以下本発明の実施例を示す。

［実施例ＩＪ原料として豚し尿と余剰汚泥との混合成分からなる水分
８７．５重量％のスラリー８００　Ｋｇに対して、特に
高活性を有する生石灰を主成分とする添加剤を１００に
ｇ（原料に対して１２．５重量％）添加し、特殊反応器
内で攪拌しつつ１０分間反応させた。

上記の反応過程において、生石灰と水分との水和反応お
よび化学反応によって発生する反応熱によって、反応物
スラリーの温度は上昇し、温度上昇度（反応物スラリー
温度と原料スラリー温度の差）は３３．５℃であった。

原料中の水溶性リン酸含有量は４．９１１ｍｇ／にｇ　
（乾量基準）であったのに対して、反応生成物中の当該
成分は１０ｍｇ／にｇ　（乾量基準）以下であった。ま
た、原料中のアンモニア性窒素含有量は３４，７００ｍ
ｇ７Ｋｇ　　（乾量基準）であったのに対して、反応生
成物中の当該成分は２０２ｍｇ／Ｋｇ（乾量基準）であ
った。

本実施例による水溶性リン酸の除去率（削減率）は９９
．９％以上、アンモニア性窒素の除去率削減率）は９９
．４％に相当する。

後は、通常の方法によって固形分を分離した後、ＰＨｉ
！ｌ整を適宜行った。

本実施例で明らかなように、水溶性リン酸、アンモニア
性窒素に対する著しい削減効果が認められ、本発明の基
づく特徴が明確である。

［実施例２］大豆蛋白抽出後の残漬を主原料とする産業排気物３０Ｋ
ｇに対し、水道水１５１を添加して調整した水分８０重
量％のスラリー４５Ｋｇに対して、特に高活性を有する
生石灰を主成分とする添加剤を９ＫＫ（原料に対して２
０，０重量％）添加し、特殊反応器内で攪拌しつつ３０
分間反応させた。

」二記の反応過程において、生石灰と水分との水和反応
および化学反応によって発生する反応熱によフて、反応
物スラリーの温度は上昇し、温度上昇度（反応物スラリ
ー温度と原料スラリー温度の差）は４５℃であった。

得られた反応物スラリーを大気と接触させつつ風乾させ
、含水率２５．０重量％の反応生成物２８Ｋｇを得た。

原料中の水溶性リン酸含有量は２，７４０ａ＋ｇ／Ｋｇ
　　（乾量基準）であったのに対して、反応生成物中の
当該成分は６９ａ＋ｇ／Ｋｇ　　（乾量基準）以下であ
った。また、原料中の脂質含有量は、７２．７００ＬＩ
１ｇ７Ｋｇ　　（乾量基準）であったのに対して、反応
生成物中の当該成分は５，３５０ｍｇ／にｇ　（乾量基
準）であった。

本実施例による水溶性リン酸の除去率（削減率）は９７
．５％以上、脂質の除去率（削減率）は９２．６％に相
当する。

本実施例においても、水溶性リン酸、脂質に対する著し
い削減効果が認められる。

［実施例３］魚類、澱粉などを含む食品（練り製品）加工場の残漬を
主原料とする産業廃棄物４５にｇに対し、水道水１５１
を添加して調整した水分７５重量％のスラリー６０Ｋｇ
に対して、上記添加剤を１５にｇ（原料に対して２５．
０重量％）添加し、特殊反応器内で攪拌しつつ３０分間
反応させた。

上記の反応過程において、生石灰と水分との水和反応お
よび化学反応によって発生する反応熱によフて、反応物
スラリーの温度は上昇し、温度上昇度（反応物スラリー
温度と原料スラリー温度の差）は５０℃であった。

得られた反応物スラリーを大気と接触させつつ風乾させ
、含水率２５．０重量％の反応生成物４４Ｋｇを得た。

原料中の水溶性リン酸含有量は４．Ｑ９０ｍｇ／にｇ　
（乾量基準）であったのに対して、反応生成物中の当該
成分は３７ｒｎｇ／Ｋｇ　　（乾量基準）であった。ま
た、原料中の全窒素含有量は６０，７００ｍｇ／Ｋｇ　
（乾量基準）であったのに対して、反応生成物中の当該
成分はｉｆ、５００ｍｇ／にｇ　（乾量基準）であった
。

本実施例による水溶性リン酸の除去率（削減率）は９９
．１％、全窒素の除去率（削減率）は８１．１％に相当
し、水溶性リン酸、全窒素に対する著しい削減効果が認
められる。全窒素の減少はアンモニア性窒素の減少以外
に蛋白質が強アルカリ性下で加水分解を受け、ガス状成
分として除去されたことも考えられる。

し実施例４］次に、比較的高濃度の水溶性リン酸を含有する汚水（低
濃度スラリー状態）の処理方法についての実施例を示す
。

固形物２５，５００ｍｇ／ｆＬ、水溶性リン酸６゜４２
０ｍｇ／４　（Ｐ、０５換算）を含有する食品製造工程
からの排水に対し、高活性を有する生石灰を主成分とす
る添加剤を、排水に対し５重量％添加し特殊反応器内で
、攪拌し２つ５分間反応させた。

反応後の水溶性リン酸の濃度は３３ｎ＋ｇ／Ｊ２（ｐ２
ｏ、）換算して低下し、水溶性リン酸の除去率は９９．
５％であった。

すなわち、本実施例によれば、水溶性リン酸に対する顕
著な除去効果が認められる。

【実施例５］固形物７５重量％、水溶性リン酸７４０ｍｇ／ｕ（Ｐ２
０！１換算）を含有する食品工場において、蛋白質を多
量に含有する工程からの抜出し液に対し、水処理装置へ
送入する前に、前処理として、本発明に基づき、高活性
を有する生石灰を主成分とする添加剤を、８重１％添加
し、特殊反応器内で５分間反応させた。

その結果、水溶性リン酸は、Ｉ　Ｅ５ｍｇ／ｌ　（Ｐ２
０５換算）まで低下し、水処理装置に対する水溶性リン
酸の負荷を約５０分の１に軽減することができた。

除去された水溶性リン酸は安定したＣａ、、　（ＰＯ４
）　”として不溶化されたものを考える。

次いで、本発明の工程中途において分離された固形分の
施肥効果の実施例を述べる。

［実施例６］前記実施例１に示す固形分を用いてハウス内でポット試
験を行なった一例を示す。

１００ｍ＋２（１アール）当り、固形分を２００Ｋｇ添
加し、深さ約１２ｃｍにわたってほぼ均一になるように
土壌と混合した。なお、市販の化学肥料を基礎肥料とし
て添加した。

一方、対照区については、固形分を添加しないで、同一
割合で市販の化学肥料を添加し、対比試験を行った。

作物ホウレン草の場合の固形分添船医と対照区を対比し
て次に示す。

１作目（株密度　５株／１ボット、プラスチック製５号鉢）固形分添船医　　　　対照区重量　　８７．３ｇ　　　　　　　７１．９ｇ固形分添
加区の方が作物の重ｌ＋１が多いことが解る。

［実施例７］前記実施例２より得られた固形分を、露地１゜０ｍ２（
１アール）当り１５０Ｋｇ添加し、深さ約１００ｃｍに
わたってほぼ均一になるように土壌と混合した。尚、市
販の化学肥料を基礎肥料として添加した。

方、対照区については、上記固形分を添加しないで、同
一割合で市販の化学肥料を添加し、対比試験を行った。

作物として長いもを採用し、これを添船医と対照区を対
比して次に示す。

初年度固形分添船医　　　　対照区重量７本　　８３４ｇ　　　　　５０２ｇ品質（３Ｌ）
１１％　　　　　　　　　θ％本実施例によれば、本固
形分を添加した場合の方が重量、品質共に優れた長いも
を得ることができた。

［実施例８］前記実施例１の固形分を、露地１００１１２（１アール
）当り７Ｅ５１Ｋｇ添加し、深さ約１２ｃｍにわたって
ほぼ均一になるように土壌と混合した。尚、市販の化学
肥料を基礎肥料として添加した。

作物としてにんにくを採用し、これを添船医と対照区に
分けて腓作した結果を対比して次に示す。

初年度添船医　　　　　　　対照区球重量／株　１５１．５ｇ　　　　１３０．０ｇ品質（２Ｌ球／１０球）　１０　　　　　　８本実施例から
明らかなように、添船医の方が重量、品質共に優れたに
んにくを得ることができた。

［実施例９］前記実施例２に係る固形分を、土壌、ハウス１００ｍ”
　　（１アール）当り、３００Ｋｇ添加し、深さ約１２
０ｃｍにわたってほぼ均一になるように土壌と混合し、
市販の化学肥料を基礎肥料として添加した。

゛作物ゴボウの場合の添船医と対照区を対比して次に示
す。

（初年度）添船医　　　　　　　対照区長さ　１００〜１２０ｃｍ　　　７０〜９０ｃｍ太さ　
２〜２．５ｃｍ　　　　　１〜１．５ｃｍ色調　淡褐色
を帯びた白色　　茶褐色鮮度保持　　３０日以上　　　１５日以内（２年度）添船医　　　　　　対照区長さ　１００〜１３０ｃｍ　　６０〜９０ｃ＋ａ太さ　
２〜２．５ｃ＋ｗ　　　　０．８〜１．５ｃｍ根　枝根
（ｍｉｌｌ根）多くて長い　枝根（細根）少くて短い色調　淡褐色を帯びた白色　　茶褐色鮮度保持　　３０日以上　　　１５日以内本実施例によ
れば、初年度はいうに及ばず、２年度においても本固形
分を加えた方が収穫に良好な結果を得ていることが解る
。

に示すものである。

［実施例１０］前記実施例２より得られた固形分を、土壌１００ｍ”　
　（１アール）当り、２００關添加し、深さ約２５ｃｍ
にわたってほぼ均一になるように土壌と・混合し、市販
の化学肥料を基礎肥料として添加した。

一方゛、対照区については、上記固形分を添加しないで
、同一割合　で市販の化学肥料を添加し、対比試験を行
フだ。

作物ナスの場合の結果を、固形分添加区と対照区を対比
して次に示す。

（初年度）固形分添加区　　　　対照区個数（収穫期当り）３２０個　１２０個収穫期間　　　
　　１５０日　１２０日（２年度）固形分添加区　　　　対照区個数（収穫期当り）３５０個　１３０個収穫期間　　　
　　１５５日　１２５日本実施例によれば、実施例１０
と同様に２年度目においてもこの固形分が有効に作用し
ていることが解る。

（発明の効果）以上述べたように、本発明は、リン化合物含有廃水に高
活性な生石灰を主成分とする所定の添加剤を添加し、こ
れを反応させることによって上記廃水中に含まれている
全リン酸の大部分を有効態のリン酸として安定化させる
ので、短時間で効率良く上記廃水中のリン酸を除去でき
る。

また、本発明によれば、反応スラリーを固液分離して得
られた固形分は、水溶性リン酸が元の量の３％以下に減
少しているので、未反応残留物による害虫や有害微生物
等を発生させることがなく、しかも、この固形分は、カ
ルシウムの分散された存機体、即ち、有機質に無機質が
適度にいりくんだ複合体として構成されているので、団
粒構造を有し、土壌の活性化と疎水性、吸水性を備え、
肥効性成分を容易かつ確実に吸収することができると共
に、肥効性を持続させて地力を高めることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法の工程を示すブロック図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、リン化合物含有廃水に、酸化カルシウムの含有
量が９５％以上でかつ多孔性を有する高活性な生石灰を
主成分とする添加剤を添加し、これらを混合攪拌して反
応させ、得られたスラリー液から固形分を分離し、ＰＨ
調整を行った後、公知の水処理を行うようにしたことを
特徴とするリン化合物含有廃水の処理方法。
（２）、前記固形分は、前記廃水中に含まれる全リン酸
の大部分が有効態のリン酸カルシウムとして安定され、
また水溶性リン酸が元の量の３％以下に減少し、且つ、
有機態リン酸、リン脂質、グリセライド、リグニンなど
の難分解性成分が分解されて生成された、リン酸カルシ
ウム、脂肪酸カルシウム、あるいはカルシウムが分散さ
れた有機体を含有しており、ケーキ状または乾燥状態で
肥料として利用できるものであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載リン化合物含有廃水の処理方法。
（３）、前記添加剤が、優れた水分散性と、水との瞬間
的反応特性と、水との反応時に理論値に近い昇温特性と
を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載リ
ン化合物含有廃水の処理方法。