JPH09299977A

JPH09299977A - 汚水中のリンを除去又は回収する方法

Info

Publication number: JPH09299977A
Application number: JP8145211A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Harada; 浩幸原田; Tooru Shiomichi; 透塩道; Hidenori Taira; 英範平
Original assignee: Kyowa Exeo Corp
Current assignee: Kyowa Exeo Corp
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 1997-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】既存の設備を利用して、汚水中から効率良く
リンを除去又はリサイクル用に回収する方法を提供する
こと。【解決手段】排水処理工程、及び、汚泥濃縮槽、消化
槽、脱水機を経て脱水汚泥を生産する汚泥処理工程とか
らなる汚水処理方法であって、前記汚泥濃縮槽、消化槽
又は脱水機で発生する汚水を返流するための何れかの返
流工程、及び／又は、これらの汚水を集水した後の返流
工程に脱リン槽を設け、該脱リン槽中にカルシウムイオ
ンを添加することにより、汚水中のリンを前記脱リン槽
中で晶析させ、除去することを特徴とする、汚水中のリ
ンを除去又は回収する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は汚水中に溶存してい
るリンの除去方法に関し、特に、汚泥処理工程で生ずる
返流水中のリンを晶析させて、除去又は回収する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】水処理工程は、一般に、ＳＳ（固形分）
を除去する１次処理と、生物学的方法によってＢＯＤを
低下させ、ＳＳを除去する２次処理とに分けられ、この
場合の２次処理工程においては、従来から、活性汚泥法
が最も大規模、且つ、一般的に使用されている。

【０００３】２次処理後の汚水は、通常、滅菌した後放
流されるが、湖沼や内湾等の閉鎖性水域で、近年赤潮等
の富栄養化現象が頻繁に発生するために、２次処理後の
放流水から、窒素やリン等を除去する高度処理が望まれ
るに至った。一方、我が国においては、食料生産に必要
不可欠であるリン資源は、リン鉱石、リン安、食糧等の
形で全量輸入に頼っている。しかしながら、その輸入量
の２５％〜３０％は、下水や工場排水等として排出され
ているのが原状である。従って、下水からリンを除去す
るだけではなく、回収再利用を図ることが重要である。

【０００４】しかしがなら、リンは窒素と異なり大気中
に放散されることがなく、固体と溶解した形とで循環す
る。そのため、排水中のリン濃度を低減させるには、生
物学的あるいは物理化学的にリンを不溶性の固体として
系外に取り去らなければならない。即ち、排水中のリン
濃度の低減を目的とする場合、処理技術としては、系外
に排出する固形物（汚泥）の量を増やすか、汚泥中のリ
ン濃度を増加させるかのいずれかの方法しかないが、そ
のための方法として、現在では、下記の如く種々の方法
が開発されている。

【０００５】１）嫌気・好気法：この方法は、嫌気状態
でリンを放出し、好気状態でリンを摂取する特性を利用
したものである。特に薬剤を添加する必要がない上、既
存の処理施設を利用することができるという利点がある
一方、物理・化学処理に比して除去率が低いこと、活性
汚泥が蓄積できるリン量に限界があるため、汚泥引抜き
量を適切に管理しなければならないこと、及び引き抜き
汚泥からリンの再溶出が起こるという欠点がある。

【０００６】２）フォストリップ法：この方法は嫌気・
好気法に、化学的脱リン法を組み合わせたものである。
リン濃縮液に石灰を添加し、凝集沈澱させることにより
経済的にリンを除去することができる上、リン除去能が
安定しているという利点がある一方、脱リン施設を新た
に増設しなければならないと言う欠点がある。

【０００７】３）生物・化学的同時処理法：この方法は
曝気層に凝集剤を添加し、有機物とリンを同時に除去す
る方法である。この方法を用いると既存の処理施設をそ
のまま利用できると共に、リン除去能が安定していると
いう利点がある一方、発生汚泥の量が多く、原水リン濃
度が高いと凝集剤の添加濃度も高まるため、生物相に影
響の生じる危険性があるという欠点がある。

【０００８】４）凝集沈殿法：この方法は原水或いは２
次処理水に凝集剤を添加し、リン化合物として沈殿除去
する方法である。この方法では、極めてリン除去能が高
く、柔軟性のある運転ができるという利点がある一方、
新たな処理施設が必要であると共に、発生した汚泥が多
くなるため、ランニングコストが高くなるという欠点が
ある。

【０００９】５）晶析（接触）脱リン法：この方法は、
リン酸イオン、カルシウムイオン及び水酸化イオンの反
応で生成するヒドロキシアパタイトの晶析現象を利用し
たリン除去法である。この方法では、発生汚泥量が少な
いため、凝集沈殿法に比べてランニングコストがかなり
低い上、リン除去能が安定しているという利点がある一
方、新たな処理施設が必要となる他に、脱炭酸槽や砂濾
過等の前処理が必要である。

【００１０】６）ＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニ
ウム）法：ＭＡＰ法はＮＨ₄-Ｎ（アンモニア性窒素）を
ＭＡＰとして沈殿させる方法である。この方法では、重
金属を含まず、汚泥系でリンを除去することができるた
め、脱水汚泥が肥料として好適であり、配管のスケール
防止や脱水設備が不要であって低コストである上、取り
扱いが容易で、リサイクルも可能であるという利点があ
る一方、ｐＨ調整された処理水を用いて前処理すること
が必要であるため、新しい処理設備が必要であるという
欠点がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、既存の
設備を利用して、汚水中からリンを除去・回収するため
の更に良好な方法を見い出すべく鋭意検討した結果、消
化法を利用する従来の汚泥処理工程で排出された汚水の
返流工程に脱リン槽を設けると共に、該脱リン槽中に消
石灰を添加することにより、脱リン槽で汚水中のリンを
効率良くしかも高い純度で析出させることができること
を見出し、本発明に到達した。従って、本発明の目的
は、既存の設備を有効に利用して、汚水中から効率良く
リンを除去又はリサイクル用に回収する方法を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
排水処理工程、及び、汚泥濃縮槽、消化槽、脱水機を経
て脱水汚泥を生産する汚泥処理工程とからなる汚水処理
方法であって、前記汚泥濃縮槽、消化槽又は脱水機で発
生する汚水を返流するための何れかの返流工程、及び／
又は、これらの汚水を集水した後の返流工程に脱リン槽
を設けると共に、該脱リン槽中にカルシウムイオンを添
加することにより、汚水中のリンを前記脱リン槽中で晶
析させ、除去することを特徴とする、汚水中のリンを除
去又は回収する方法によって達成された。

【００１３】本発明における汚水処理工程は、排水処理
工程と汚泥処理工程によって構成される。排水処理の基
本工程は、まず、処理する汚水を沈砂池に注入し最初沈
殿池で沈殿物を分離した後、上澄み液を汚泥の存在する
嫌気槽及び好気槽に通して、生物学的同時処理法で処理
し、次いで汚泥を最終沈殿池で分離除去し、上澄み液を
消毒した後放流する工程からなる（図１参照）。尚、上
記嫌気槽は設けなくても良い。前記最終沈殿池で分離さ
れた汚泥の一部は、前記（嫌気槽又は）好気槽に返送さ
れて再使用されるが、残りの汚泥は、最初沈殿池で分離
した沈殿物と共に、余剰汚泥として汚泥処理工程に回さ
れる。

【００１４】汚泥処理工程では、排水処理工程で排出さ
れた余剰汚泥を、汚泥濃縮槽、消化槽、及び脱水
機に掛け、その各工程で汚泥に含まれた高濃度のリン含
有溶液（返流水）を排出した後、脱水汚泥は焼却、埋立
て等によって廃棄され、又は、有機肥料としてリサイク
ルされる。また、各工程で絞り出された汚水は、集水さ
れた後、沈砂池の前工程に返流されて再処理される（図
１参照）。

【００１５】因みに、処理される汚水中のリン濃度は、
流入水で通常約５mg/l、排水処理工程で約９．９mg/lで
あり、放流水中で約２．６mg/lである。これに対して、
余剰汚泥中では１４１mg/lであり、返流水中では９８mg
/lと、返流水中で桁違いにリン濃度が高い。そこで、こ
の返流水の何れかの返流工程中に脱リン槽を設け、ここ
でカルシウムイオンを投入することにより、効率良くリ
ンをヒドロキシアパタイトの形で析出させ、除去するこ
とができる。

【００１６】本発明においては、最も効率良くリンを除
去・回収する観点から、前記汚泥濃縮槽、消化槽及び脱
水機の各工程で絞り出された各汚水を集水した全返流水
中にカルシウムイオンを投入して、汚水中のリンを除去
・回収することが好ましい。しかしながら、上記全返流
水中への投入に替えて、又は、該投入と共に、更に、汚
泥濃縮槽、消化槽、及び脱水機から絞り出された汚水を
返流する少なくとも１つの工程中に、カルシウムイオン
を投入しても良いことは当然である。

【００１７】本発明に用いられるカルシウムイオン源と
しては、消石灰(Ca(OH)₂) を使用することが好ましい。
係る消石灰は、例えば溶液状や粉末状等のような通常市
販されているもので良いが、本発明では、添加時に飛散
したり、大部分が即座に沈降することを防止する観点か
ら、粉末状のものよりは、溶液状の消石灰を使用するこ
とが好ましい。

【００１８】本発明においては、消石灰の投入を２段以
上に分割して行う多段添加式投入方法が好ましいが、作
業性を考慮すると２段添加式投入方法が好ましい。１段
で消石灰の全使用量を投入すると、処理水の水質が低下
する上、生じた沈殿物の容積が大きくなるために処理費
用が増すなどの問題があり、再利用の障害となる。ま
た、本発明で使用する消石灰の全量（２段添加法の場
合）は、１Ｌの返流水に対して、カルシウムイオンとリ
ンのモル比（Ｃａ／Ｐ）が、４〜６の範囲内となる量で
あることが好ましい。６を超えても、これ以上のリンの
除去効果が得られないので、経済性に欠ける。

【００１９】本発明においては、消石灰を投入する前
に、脱炭酸処理として、例えば、返流水を曝気処理する
ことが好ましい。脱炭酸処理を行わないと、返流水に含
まれる重炭酸イオンがカルシウムイオンと反応し、炭酸
カルシウムや炭酸水素カルシウムが過飽和状態でアパタ
イト（リン酸カルシウム）と共存することになるため、
アパタイトの晶析を妨げる上、生ずる汚泥の量が多くな
るので処理も煩雑となる。即ち、曝気により炭酸イオン
を除去することにより、リン除去率に大差はないが、沈
殿容積を大幅に減少させることができる。

【００２０】本発明における消石灰溶液の投入に際して
は、前記脱炭酸処理された返流水のｐＨを調節すること
が好ましい。例えば、２段投入法の場合においては、１
段目の消石灰投入時の消化脱離液のｐＨを７未満に、２
段目の消石灰投入時の返流水のｐＨを８〜９の範囲内に
するように、塩酸又は水酸化ナトリウム等で調整するこ
とが好ましく、特に１段目の投入時の返流水のｐＨを６
程度に調整することが好ましい。

【００２１】上記の範囲内のｐＨに調整した返流水に消
石灰を添加すると、かさ密度の小さい、結晶性のヒドロ
キシアパタイト（ＨＡｐ）を生成することができるの
で、後述するリンの分離及び回収において、濾過が容易
となる。一方、処理水のｐＨが高くなると、沈殿物中に
アルカリ性成分を含み、カルシウムが炭酸イオンと反応
して炭酸カルシウムとして沈殿し、ＨＡｐの析出を妨げ
るので、リンの回収が困難となる。

【００２２】リンの回収は、リン酸カルシウムを析出さ
せることによって容易になされる。過飽和の溶液から固
体のリン酸カルシウムを結晶として析出させる方法は公
知の方法から適宜選択することができる。例えば、１９
９５年７月号の「化学工業」，５９ページに記載されて
いるように、反応晶析により生成した微結晶を緻密凝集
させ、これを種晶として、リンを含有する排水の入った
装置内に長く滞留させ、粒状沈殿物を得ることによって
行うことができる。本発明においては、循環法の攪拌型
晶析槽、固液分離槽、及び固体の晶析槽への返送ライン
を図２の様に構成することにより、種晶を用いることな
く連続晶析処理することも可能である。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明による汚水からのリンの除
去又は回収方法は、図１の様に、排水処理工程、及び、
汚泥濃縮槽、消化槽、脱水機を経て脱水汚泥を生産する
汚泥処理工程によって構成されると共に、前記汚泥濃縮
槽、消化槽又は脱水機で排出された汚水を返流する工程
の適宜の箇所に晶析槽を設け、この槽中にカルシウムイ
オンを添加することにより、汚水中のリンをヒドロキシ
アパタイトとして晶析させることによってなされる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、従来の汚泥処理工程で
排出される返流水に溶存している大量のリンをヒドロキ
シアパタイトとして除去することができるので、環境保
全に役立つだけでなく、除去するヒドロキシアパタイト
の純度が高いので、リサイクルすることができ、稀少資
源であるリンの有効利用に大きく貢献することができ
る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳述する
が、本発明はこれによって限定されるものではない。ま
た、特に断らない限り、以下に記載する「部」及び
「％」は、それぞれ「重量部」及び「重量％」を示す。

【００２６】実施例１．汚泥処理工程における汚泥濃縮
槽、消化槽及ぶ脱水機から排出された汚水を集水した後
の返流工程に晶析槽を設け、返流水のｐＨを塩酸で６に
調整し、４０mg/ml の消石灰を、返流水１リットル当た
り０．０１４リットルとなるように、１段投入、２段投
入、３段投入、４段投入、５段投入及び６段投入したと
ころ、全沈殿の容積は、それぞれ１３８、１２０、１１
８、１１７、１１７及び１１７ml/lであり、多段投入し
た方が、沈殿容積を少なくすることのできることが確認
された（図３参照）。尚、消石灰投入前の返流水中のリ
ン濃度は２５９ｍｇ／リットルであり、投入後のリン濃
度は何れの場合も１２〜１５ｍｇ／リットルであった。

【００２７】実施例２．返流水のｐＨを調整しない他
は、実施例１と全く同様にして、消石灰を添加してリン
の除去・回収を行った。得られた沈殿の容積はそれぞれ
１５８、１２８、１１８、１２０、１１７及び１１８ml
/lであり、ｐＨを調節した場合より、沈殿量の多くなる
ことが確認された（図３参照）。尚、消石灰投入前の返
流水中のリン濃度は２５９ｍｇ／リットルであり、投入
後のリン濃度は何れの場合も１２〜１５ｍｇ／リットル
であった。

【００２８】実施例３．汚泥処理工程における汚泥濃縮
槽、消化槽及び脱水機から絞り出された汚水を集水した
後の返流工程に晶析槽を設け、返流水のｐＨを塩酸で６
に調整し、１Ｌの返流水に対して、カルシウムイオンと
リンのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１、２、４、６、８及び１
０となるように、消石灰を２段に分けて投入し、リンの
除去・回収を行った。返流水からのリンの除去率は図４
に示した通りであり、それぞれ、２５、４８、９０、９
５、９５及び９８％であった。また、全沈殿の容積は、
それぞれ２５、５０、１２５、１４０、１４１及び１５
０ml/lであった（図５参照）。

【００２９】実施例４．図２の連続晶析装置に、１５ml
／分の流量で消化脱離液を通水し、循環比を２として１
４日間処理した。このときの、経過時間とｐＨ及びリン
除去率の関係は図６に示した通りであり、時間の経過と
共に、除々に処理水のｐＨが上昇し、それに伴ってリン
除去率が上昇した。

【図面の簡単な説明】

【図１】排水処理工程、及び、汚水濃縮槽、消化槽、脱
水機を有する汚泥処理工程からなる汚水処理の工程図で
ある。

【図２】連続晶析処理装置の概念図である。

【図３】消石灰の投入回数及びpHに対する、沈殿容積の
依存性を示すグラフである。

【図４】リン除去率のＣａ／Ｐ依存性を示すグラフであ
る。

【図５】沈殿容積のＣａ／Ｐ依存性を示すグラフであ
る。

【図６】実施例４における連続晶析処理における、経過
時間とｐＨ及びリン除去率の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１汚泥処理工程２排水処理工程３新規処理汚水の注入４沈砂池５最初沈殿池６嫌気槽７好気槽８最終沈殿槽９消毒槽１０放流１１汚泥濃縮槽１２消化槽１３脱水槽１４脱水汚泥１５返送汚泥１６余剰汚泥１７返流水１８脱リン槽１９消石灰投入２０晶析反応槽２１ＨＡｐ結晶２２固液分離槽２３脱リン返流水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塩道透東京都港区赤坂４丁目13番13号株式会社協和エクシオ内 (72)発明者平英範東京都港区赤坂４丁目13番13号株式会社協和エクシオ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排水処理工程、及び、汚泥濃縮槽、消化
槽、脱水機を経て脱水汚泥を生産する汚泥処理工程とか
らなる汚水処理方法であって、前記汚泥濃縮槽、消化槽
又は脱水機で発生する汚水を返流するための何れかの返
流工程、及び／又は、これらの汚水を集水した後の返流
工程に脱リン槽を設けると共に、該脱リン槽中にカルシ
ウムイオンを添加することにより、汚水中のリンを前記
脱リン槽中で晶析させ、除去することを特徴とする、汚
水中のリンを除去又は回収する方法。
【請求項２】カルシウムイオンの添加が消石灰の添加
によってなされる、請求項１に記載された汚水中のリン
を除去又は回収する方法。
【請求項３】消石灰の添加を２段以上に分割して行
う、請求項２に記載された汚水中のリンを除去又は回収
する方法。
【請求項４】第１段目の消石灰の添加時における汚水
のｐＨを７未満とすると共に、第２段目の消石灰の添加
時における汚水のｐＨを約８〜９とする、請求項３に記
載された汚水中のリンを除去又は回収する方法。