WO2006035834A1

WO2006035834A1 - 反応晶析処理方法およびその装置

Info

Publication number: WO2006035834A1
Application number: PCT/JP2005/017881
Authority: WO
Inventors: Katsumi Moriyama; Toshihiro Kojima; Toshihiko Nakamura; Shoroku Kawauchi; Ryuki Watanabe
Original assignee: Hanshin Engineering Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Hanshin Engineering Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2007-03-28
Also published as: JP4892212B2; JP2006122896A

Abstract

　種結晶が存在する流動床に被処理水を導入し、前記流動床で被処理水と種結晶とを接触させることにより、前記種結晶の表面に被処理水中の目的成分を化合物として晶析して処理水を得るとともに、前記流動床には、循環水としての前記処理水の一部と、晶析反応に使用される薬剤とを導入する反応晶析処理方法であって、循環水の循環水供給流路のうち、循環水に乱流が生じる領域または循環水に旋回流が生じる領域に消石灰水溶液を添加する。

Description

反応晶析処理方法およびその装置

技術分野

[0001] この発明は、被処理水に含まれた目的成分を、晶析法により種結晶の表面に析出させて除去、回収する反応晶析処理方法およびその装置、特に下水または産業排水などからりん酸態りんを除去、回収する反応晶析処理技術に関する。

本願は、 2004年 09月 28曰に日本国特許庁に出願された特願 2004— 282160 号、 2005年 09月 20日に日本国特許庁に出願された特願 2005— 272946号に基づく優先権を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 例えば、下水処理水などのリンを含む被処理水の脱リン方法として、汚泥の生成が凝集法に比べて少なぐかつ最終的な生成物をリン資源として回収し、再利用することも可能な晶析脱リン方法 (反応晶析処理方法)が、注目されている。晶析反応は、被処理水中のリンを難溶性のヒドロキシアパタイトとして析出させる。ヒドロキシァパタイトの溶解度積はきわめて小さく（Ksp = 10_⁵⁶)、低いリン濃度の処理水を得ることができる。

[0003] この方法による排水中のりん酸態りん（以下、 PO— P)の除去、回収の基本原理は

4

、下式（1)に示す反応により、りん酸カルシウム（ヒドロキシアパタイト； HAp)を、種結晶の表面に析出させることである。したがって、対象となる排水中の PO—P濃度、力

4 ルシゥムイオン (Ca²⁺)濃度、水酸ィ匕物イオン (OH_)濃度である pH、目的とする処理水の PO— P濃度に応じて、必要量のカルシウムイオン (カルシウム剤）、水酸ィ匕物

4

イオン (アルカリ剤）を添加する。

10Ca²⁺ + 2OH" + 6PO ³" → Ca (OH) (PO ) (1)

4 10 2 4 6

[0004] 従来、晶析反応装置としては、例えば特許文献 1が知られている。

特許文献 1は、反応槽の下部内に設けられた圧力室力ディストリビュータを通して

、被処理水と、この被処理水を晶析処理した後の処理水との混合液を上向流として噴出し、ディストリビュータの上方に複数の種結晶粒を浮遊させた流動床を形成するように構成している。しかも、この流動床には薬液 (カルシウム剤、アルカリ剤の溶液）を供給することで、被処理水に含有される排除対象成分を種結晶粒の表面に晶析させるようにしている。

特許文献 1による具体的な晶析反応の制御は、反応槽内の pHを一定に保つようにアルカリ剤を添加して行われる。このときの pH制御の目標値は、処理水の PO— P濃

4 度などにより異なる力概ね pH9. 5〜pH12である。

特許文献 1：特開 2002— 301480号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、特許文献 1により排水中のりんを除去するとき、すべてのりん酸イオンが種結晶の表面に析出されることはない。すなわち、一部のりん酸イオンは、種結晶から離れた液中に、微細なりん酸カルシウムの凝集物として析出される。凝集物は、種結晶の表面に捕捉されることなぐ処理水中を浮遊したまま排出される。このような凝集物の発生量は、りん酸カルシウム化合物の析出のポテンシャルである被処理水中の PO— P濃度、カルシウムイオン濃度および _PH、さらには水温、種結晶の充填

4

量、接触時間および反応装置の形式などによっても変化する。

[0006] 従来、提案されている晶析反応処理方法では、低濃度のりん含有排水 (PO— P濃

4 度が l〜3mgZL (リットル)程度）に対して、仮に運転制御条件を最適化しても、凝集物の発生量は 0. 3〜0. 5mg— PZL程度まで低減させるのが限界であった。すなわち、凝集物中のりんは、晶析処理水の PO— Pに加算されて全りん（以下、 T P)に

4

含まれる。さらに、被処理水中に、晶析反応では除去、回収されない浮遊物質 (以下、 SS)および溶解性の有機体りんが存在する場合、これらの SSおよび有機体りんが上乗せされて、 T—Pに含まれることになる。

T P濃度の規制を受ける排水は、例えば T Pで lmgZL以下という排水基準を満足させなければならない。しかしながら、従来、処理水中の T—Pを安定して lmg ZL以下まで低減させることは、上述した理由により困難であった。

本発明は、凝集物の発生を抑制することができる反応晶析処理方法およびその装置を提供することを課題とする。課題を解決するための手段

[0007] そこで、発明者らは、鋭意研究の結果、次の事実を突き止めた。すなわち、アルカリ剤またはカルシウム剤の添力卩を種結晶の流動床内で行うと、アルカリ剤またはカルシゥム剤の混合撹拌が十分に行われず、局所的にアルカリ（pH)度またはカルシウム濃度が高まる。このことから、凝集物の抑制には限界があることを突き止めた。その後、発明者らは、さらなる鋭意研究の結果、凝集物の発生を 0. 2mg— PZL以下にまで低減可能な反応晶析処理方法を完成するに至った。これにより、処理水の T Pを安定して lmgZL以下とすることができるようになった。

[0008] この発明は、薬剤を処理水の一部である循環水中に急速かつ均一に撹拌混合することで、流動床内での薬剤濃度の均一化を図り、凝集物の発生を抑制することができる反応晶析処理方法およびその装置を提供することを目的として、る。

また、この発明は、被処理水中の PO— P濃度が、数十 mgZL〜数百 mgZLの排

4

水に対しても凝集濃度の低減に効果を有し、反応晶析法におけるりんの除去、回収率を高めることができ、これにより装置のコンパクト化も図れる反応晶析処理方法を提供することを目的としている。

[0009] 本発明の第 1の態様は、種結晶が存在する流動床に被処理水を導入し、前記流動床で被処理水と種結晶とを接触させることにより、前記種結晶の表面に被処理水中の目的成分をィ匕合物として晶析して処理水を得るとともに、前記流動床には、循環水としての前記処理水の一部と、晶析反応に使用される薬剤とを導入する反応晶析処理方法において、前記薬剤は、前記循環水の循環水供給流路のうち、前記循環水に乱流が発生する領域および該循環水に旋回流が発生する領域の少なくとも 1つに添加される反応晶析処理方法である。

[0010] 本発明の第 1の態様によれば、循環水供給流路のうち、循環水に乱流が生じる領域および旋回流が生じる領域の少なくとも 1つに薬剤を添加するので、添加した直後

、薬剤は急速かつ均一に循環水の中に混入される。これにより、従来のように流動床内の水流が安定した領域に薬剤を添加する場合に比べて、流動床内の局所的な薬剤の濃度の高まりが抑えられ、薬剤濃度の均一化が図れる。その結果、凝集物の発生が抑制される。 [0011] 循環水供給流路としては、流動床の内部に配置された循環管（例えば、内筒など）を含む循環水の流路を採用することができる。また、流動床の外部に配置された循環管 (例えば、循環水供給流管など)を含む循環水の流路を採用してもよい。

循環水供給流路のうち、循環水に乱流が発生する領域とは、例えばこの循環水供給流路の途中に、攪拌装置が配置された攪拌領域でもよい。具体的には、循環水供給流路のうち、循環水を循環させる攪拌羽根の配置部分または攪拌羽根の配置部分の上流近傍 (以下、直前)もしくは攪拌羽根の配置部分の下流近傍 (以下、直後）である。その他、循環水を循環させる圧送ポンプの配置部分、またはその直前もしくはその直後である。そして、循環水供給流路のうち、例えばディストリビュータが配置された圧力室と流動床との連通領域でもよい。具体的には、循環水供給流路のうち、ディストリビュータの配置部分、またはその直前 (圧力室）、もしくは直後（流動床)である。さらには、循環水供給流路に設けられた幅狭なオリフィスの形成部分またはその直前、もしくはその直後でもよい。それから、循環水供給流路のうち、例えば薬剤急速混合槽が配置された部分 (薬剤急速混合槽内)またはその直前、もしくはその直後でもよい。これらのうち、何れ力 1でもよいし、これらの 2つ以上でもよい。

また、循環水供給流路の循環水に旋回流が発生する領域とは、例えば循環水供給流路の途中に配置されたラインミキサの配置部分またはその直前もしくはその直後である。

[0012] 目的成分 (排除対象成分)の種類は限定されない。例えばりん（りん酸態りん）、フッ素、ホウ素、アンモニア、カドミウム、クロム（111)、亜鉛、銅、その他の重金属類などを採用することができる。すなわち、この発明は排水中のりん酸態りんの除去の他、重金属類の硫化物、炭酸塩、水酸ィ匕物などの除去に有効である。回収された目的成分のうち、例えばりん、ホウ素、アンモニアは肥料などに利用される。また、カドミウム、クロム (111)、亜鉛などの有害成分は、高純度の固体として取り出し、金属資源として再利用される。

被処理水の種類は限定されない。例えば、目的成分がりんの場合には、下水処理の二次処理水や下水汚泥処理工程における返流水、産業排水を採用することができる。また、目的成分がフッ素の場合には、例えば産業排水を採用することができる。目的成分がホウ素の場合には、例えば産業排水などを採用することができる。目的成分がアンモニアの場合には、例えば産業排水、下水汚泥や家畜糞尿などの嫌気性消化脱離液などを採用することができる。

[0013] 種結晶は限定されない。目的成分がりんの場合には、例えば、珪酸カルシウム水和物、リン酸カルシウム、リン鉱石、珪砂、骨炭、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムマグネシウムなどを採用することができる。また、目的成分がフッ素の場合には、例えば炭酸カルシウム、フッ化カルシウム（蛍石）、珪酸カルシウム水和物などを採用することができる。目的成分がホウ素、カドミウム、クロム (111)、亜鉛および銅の場合には、例えば珪酸カルシウム水和物などを採用することができる。

[0014] 薬液の種類は限定されない。例えば、目的成分がりんの場合の薬液としては、水酸化カルシウム（消石灰 (Ca (OH) ) )、塩ィ匕カルシウム、水酸ィ匕ナトリウム（苛性ソーダ

2

(NaOH) )、水酸ィ匕マグネシウムなどを採用することができる。また、目的成分がフッ素の場合の薬液としては、例えば水酸ィ匕カルシウム、塩ィ匕カルシウム、水酸化ナトリウムなどを採用することができる。目的成分がホウ素、カドミウム、クロム (111)、亜鉛および銅の場合の薬液としては、例えば水酸ィ匕カルシウム、水酸ィ匕ナトリウムなどを採用することができる。薬液の添加量は限定されない。

処理水は、例えば反応槽の上部よりオーバーフロー水として得られ、必要に応じてばつ気、酸添加などによる中和処理を行う。

[0015] 本発明の第 2の態様は、上記第 1の態様の反応晶析処理方法において、前記被処理水は、前記薬剤が添加された処理水とは別の流路で流動床に導入される反応晶析処理方法である。

[0016] 本発明の第 2の態様によれば、被処理水を、薬剤が添加された処理水とは別の流路で流動床に導入するので、流動床に達する前に被処理水と薬剤を含む処理水とが接触し、凝集が発生するおそれがない。

[0017] 本発明の第 3又は第 4の態様は、上記第 1又は第 2の態様の反応晶析処理方法において、前記被処理水はりん酸態りんを含有する排水で、りん酸カルシウム化合物を前記種結晶の表面に析出させることにより、前記排水中のりん分を除去、回収する反応晶析処理方法である。 [0018] 本発明の第 3又は第 4の態様によれば、被処理水中のりん酸態りん (PO— P)を、

4 種結晶の表面にりん酸カルシウム化合物として析出させる。これにより、被処理水中の PO— P濃度が、数十 mgZL〜数百 mgZLの排水に対しても凝集濃度の低減に

4

効果を有し、りんの除去、回収率を高めることができる。その結果、装置の小型化も図ることがでさる。

[0019] 薬剤としては、例えば水酸ィ匕カルシウムの水溶液または懸濁液、あるいは水酸ィ匕ナトリウムの水溶液を採用することができる。

また、被処理水中のカルシウム濃度が不足する場合には、必要に応じて塩化カルシゥム（CaCl )の水溶液などを被処理水に添加することができる。塩ィ匕カルシウムを

2

添加する場所は、例えば被処理水供給ポンプの直前または直後の配管内力、被処理水を、つたん溜める貯液槽でもよ!/、。

[0020] さらに、被処理水中のりん酸態りん濃度 (PO— P濃度）が lOOmgZL程度以上で

4

、 pHが 7. 0以上の場合には、水酸ィ匕カルシウムまたは水酸ィ匕ナトリウムによる pH制御を行わず、薬剤として例えば塩ィ匕カルシウム (カルシウム剤）のみを、循環水供給流路途中に配置したインペラ一（羽根車)の配置部分の直前に添加し、りんの除去、回収を行うこともできる。 pHをパラメータとした PO 4—P濃度とカルシウム濃度との関係を図 9のグラフに示す。このグラフから明らかなように、 pHが高いほど少ないカルシゥム剤量で、目標値 (排水基準値)の lmgZLまで達することができる。

種結晶としては、珪酸カルシウム水和物、りん酸カルシウム、炭酸カルシウムなどのうちの 1種または 2種以上を使用する。好ましい種結晶は、珪酸カルシウム水和物を主成分としたものである。

[0021] リン成分を含む被処理水の種類は限定されない。例えば、下水処理水、下水汚泥処理工程における返流水、産業排水などが挙げられる。反応槽内に、被処理水用圧力室と循環水用圧力室とを区画した場合、両室の配置は限定されない。例えば両圧力室を上下 (垂直方向）に配置してもよいし、左右 (水平方向）に配置してもよい。その他、両室を中心部と外周部とに配置してもよい。

吹出口の形成数は 1個でもよいし、 2個以上でもよい。吹出口としては、例えば被処理水用加圧室の被処理水、循環水用加圧室の循環水を複数の流れに分配するディストリビュータを採用することができる。

吹出口は、被処理水用圧力室と循環水用圧力室とに別々に形成した方が好ましい。し力しながら、被処理水および循環水が吹出口を通過する時間は短時間であるので、同じ吹出口を兼用してもよい。

[0022] 本発明の第 5又は第 6の態様は、第 3又は第 4の態様の反応晶析処理方法において、前記薬剤は、塩ィ匕カルシウムを含むカルシウム化合物と、水酸化カルシウムおよび水酸ィ匕ナトリウムを含む水酸ィ匕物との群中力も選ばれた 1種または 2種以上で、かつ、前記薬剤は、水溶液または懸濁液として前記循環水に添加されるか、固体として該循環水に添加される反応晶析処理方法である。

[0023] 薬剤は、カルシウム化合物でもよ!/、し、水酸化物でもよ!/、。また、これらを 2種以上組み合わせたものでもよい。カルシウム化合物としては、例えば塩化カルシウムの他、硫酸カルシウム、水酸ィ匕カルシウムなどが挙げられる。また、水酸化物としては、例えば水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムの他、水酸化カリウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられる。

固体の薬剤としては、例えば粉末状、フレーク状、粒状のものなどを採用することができる。また、固体の外の薬剤としては、あら力じめ水溶液あるいは懸濁液を調整して液体としたものを採用することができる。

[0024] 薬剤のうち、水酸化カルシウムは、アルカリ剤およびカルシウム剤の両方の効果を持ち、水酸ィ匕ナトリウムおよび塩ィ匕カルシウムなどに比べて安価である。しかしながら、水酸ィ匕カルシウムの溶解度は、 0. 16%程度と小さい。そのため、水酸化カルシゥム水溶液を pH調整に使用する際には、水酸ィ匕カルシウム水溶液の貯液槽が大型化したり、使用水量が増大する。これにより、水酸ィ匕カルシウムを溶解度以上、例えば 5 %程度含む懸濁液として使用する方法が考えられる。ただし、この懸濁液の濃度が高すぎると、水酸ィ匕カルシウムの一部が未溶解のまま流動床内に到達するため、水酸ィ匕カルシウムを必要以上に浪費する。し力も、これが凝集物の発生原因となり、さらには処理水の SS濃度の上昇を招くことから好ましくない。また、アルカリ剤水溶液または懸濁液を作製するため、上水が利用できない場合および使用水量を抑制したい場合には、反応晶析処理水を利用することができる。ただし、これにより凝集物が発生するので、処理水の利用量は少な!/、方が好まし！/、。

[0025] 本発明の第 7又は第 8又は第 9の態様は、第 3又は第 4又は第 5の態様の反応晶析処理方法において、前記種結晶は、珪酸カルシウム水和物、りん酸カルシウム、リン鉱石、珪砂、骨炭、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムマグネシウムの群中力選ばれた 1種または 2種以上である反応晶析処理方法である。

種結晶は、珪酸カルシウム水和物でもよいし、りん酸カルシウムでもよいし、炭酸力ルシゥムでもよい。また、リン鉱石でもよいし、珪砂でもよいし、骨炭でもよいし、硫酸カルシウムでもよいし、炭酸カルシウムでもよいし、炭酸カルシウムマグネシウムでもよい。さらには、これらを 2種以上組み合わせたものでもよい。

[0026] 本発明の第 10の態様は、前記循環水供給流路の循環水に乱流が発生する領域は、前記循環水供給流路の途中に配置された攪拌羽根の配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍か、前記循環水供給流路の途中に配置された圧送ポンプの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍か、前記循環水供給流路の途中に形成された流路断面積が他の部分より小さくなつた部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍か、前記循環水供給流路の途中に配置され、薬剤と薬剤急速混合槽内の循環水の全体とを急速に混合する前記薬剤急速混合槽の配置部分またはその上流近傍もしくは下流近傍かで、前記循環水供給流路の循環水に旋回流が発生する領域は、前記循環水供給流路の途中に配置されたラインミキサの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍である第 1〜第 9の態様のうち、何れかに記載の反応晶析処理方法である。

[0027] 循環水供給流路における攪拌羽根や圧送ポンプの配置位置、流路断面積が小さくなつた部分の配置位置、薬剤急速混合槽の配置位置、または、ラインミキサの配置位置は、それぞれ任意である。

流路断面積が他の部分より小さくなつた部分としては、例えば、反応槽の下部に形成された圧力室と、反応槽内であって、圧力室とその直上に配置された流動床とを隔てる壁板 (隔壁）に設けられたディストリビュータなどが挙げられる。その他、循環水供給流路の途中に設けられたオリフィス部分でもよ、。

薬剤急速混合槽としては、例えば槽内の循環水の全体と薬剤とを急速に攪拌する攪拌機が設けられたものを採用することができる。急速混合される薬剤は、固体でも液体でもよい。

また、ラインミキサとは、内部流路で液体に旋回流を発生させ、液体を攪拌混合するものである。具体的な構成としては、例えば流路内壁に多数の攪拌突起が流路長さ方向に所定ピッチで配置されたものを採用することができる。

なお、本発明の反応晶析処理方法において、前記晶析反応に使用される薬剤は、前記循環水供給流路のうち循環水の乱流強度の高領域に添加するようにしてもょ、

[0028] 本発明の第 11の態様は、被処理水中の目的成分を反応させる反応槽と、該反応槽の内部空間を上部および下部に区画する隔壁と、前記内部空間の下部に設けられた圧力室と、前記内部空間の上部に設けられ、種結晶が存在する流動床と、前記被処理水を前記流動床に直接または前記圧力室を通して前記流動床に供給する被処理水供給手段と、前記被処理水供給手段により前記流動床に供給された被処理水中の目的成分と前記種結晶とを接触させ、該種結晶の表面に前記目的成分を晶祈させることで前記流動床の上部力得られた処理水の一部を、循環水供給流路を通して、循環水として前記圧力室に供給する循環水供給手段と、前記圧力室と前記流動床とを連通させた状態で前記隔壁に設けられ、前記圧力室に貯留された循環水および被処理水のうち、少なくとも 1つを前記流動床に分配する複数のディストリビユータと、前記晶析反応に使用される薬剤を、前記循環水供給流路のうち、前記循環水に乱流が発生する領域および該循環水に旋回流が発生する領域の少なくとも 1 つに供給する薬剤供給手段とを備えた反応晶析処理装置である。

[0029] 本発明の第 11の態様によれば、循環水供給流路のうち、循環水に乱流が生じる領域および循環水に旋回流が生じる領域の少なくとも 1つに薬剤供給手段により薬剤を添加するので、添加した直後、薬剤は急速かつ均一に循環水の中に混入される。これにより、従来のように流動床内の水流が安定した領域に薬剤を添加した場合に比べて、流動床内の局所的な薬剤の濃度の高まりが抑えられ、薬剤濃度の均一化が図れる。その結果、凝集物の発生が抑制される。

[0030] 反応槽としては、処理される被処理水、これに添加される薬剤に対して耐食性を有したものが好ましい。反応槽の大きさは限定されない。またその形状としては円筒形状でもよ、し、平面視して例えば四角形以上の角筒形状でもよ!/、。

隔壁の大きさおよび形状は、反応槽の大きさや形状に応じて適宜変更される。隔壁の枚数は 1枚でもよいし、複数枚でもよい。隔壁には貫通孔を形成し、隔壁により区画された反応槽の上部と下部とを連通させることができる。

[0031] 圧力室とは、複数のディストリビュータ（吹出口）を通して、流動床に被処理水ゃ循環水などを均等に吹き出すため、隔壁により反応槽内に区画された部屋である。反応槽に形成される圧力室の大きさ、形状、形成位置などは限定されない。例えば、圧力室は 1つだけでもよいし、複数に分割してもよい。このうち、複数に分割する場合には、反応槽の高さ方向に分割してもよいし、反応槽の半径方向（平面方向）に分割してもよい。圧力室の分割数は任意である。

圧力室に貯留 (供給)されるのは循環水でもよいし、被処理水でもよい。また、循環水と被処理水との両方でもよい。また、前述したように圧力室を複数に分割した場合には、例えば 1つの圧力室を循環水専用とし、別の圧力室を被処理水専用とすることができる。その際には、循環水が流動床内の水の主体であるので、被処理水専用のディストリビュータの本数より、循環水専用のディストリビュータの本数を多くした方が好ましい。

[0032] 被処理水供給手段は、被処理水を流動床に直接供給してもよ!、し、被処理水を圧力室に供給することで間接的に被処理水を流動床に供給してもよい。

被処理水供給手段としては、例えば被処理水供給槽と、被処理水供給槽に貯留された被処理水を圧力室に供給するときに利用される被処理水供給路と、この被処理水供給路に被処理水の供給ポンプが設けられたものなどを採用することができる。循環水供給手段としては、流動床での晶析反応により得られた処理水の一部を循環水として、循環水供給流路から圧力室に供給可能な構造のものであれば限定されない。例えば、循環水供給流路に供給ポンプ (例えば、循環水圧送ポンプ、ポンプ装置)などが設けられたものでもよい。

[0033] ディストリビュータの素材は、これに接触する被処理水、薬剤などに対して耐食性を有したものが好ましい。ディストリビュータの構造は限定されない。例えば、隔壁に形成された揷着孔の上方に配置される下側ノズル傘板と、複数の支柱を介して、各下側ノズル傘板の上面に立設された上側ノズル傘板とをそれぞれ有したものなどを採用することができる。このディストリビュータは、例えば、被処理水を流動床に供給する管と、循環水を流動床に供給する管とを同軸線上に配置した二重管構造の複合供給部として利用することがでさる。

ディストリビュータの使用本数は、 2つまたは 3つ以上であればよぐ反応槽の床面積に応じて適宜変更可能である。

薬剤供給手段としては、例えば薬剤を水に溶カゝした薬液が貯液された薬液供給槽と、薬液供給槽内の薬液が薬液供給路を通してポンプ圧送されるものなどを採用することができる。その他、固体 (塊、粒体、粉体)の薬剤を貯留した薬剤供給槽と、薬剤供給槽内の固体の薬剤が薬剤供給路を通してポンプ圧送されるものなどを採用することがでさる。

[0034] 本発明の第 12の態様は、円筒形状または角筒形状を有し、かつ少なくとも下部が下方に向かって徐々に先細り化し、被処理水中の目的成分を反応させる反応槽と、該反応槽の内部空間に設けられ、種結晶が存在する流動床と、前記被処理水を、前記内部空間の下部に供給する被処理水供給手段と、前記流動床内で、前記被処理水供給手段により供給された被処理水中の目的成分と前記種結晶とを接触させ、該種結晶の表面に前記目的成分を晶析させることで前記流動床の上部力得られた処理水の一部を、循環水供給流路を通して、前記内部空間の被処理水の供給位置より下方位置力も前記反応槽の底壁に向力つて循環水として噴出する循環水噴出手段と、前記晶析反応に使用される薬剤を、前記循環水供給流路のうち、該循環水に乱流が発生する領域および該循環水に旋回流が発生する領域の少なくとも 1つに供給する薬剤供給手段とを備えた反応晶析処理装置である。

[0035] 本発明の第 12の態様によれば、循環水噴出手段を用いて循環水供給流路から反応槽の底壁に向かって循環水を噴出すると、循環水は底壁で反射し、反応槽の内部に上向流が発生する。このとき、被処理水供給手段により反応槽内に供給された被処理水は、この上向流に乗って上昇し、所定の高さの流動床が形成される。一方、薬剤は、循環水供給流路のうち、循環水に乱流が生じる領域に薬剤供給手段により添加されるので、添加した直後、薬剤は急速かつ均一に循環水の中に混入される。これにより、従来のように流動床内の水流が安定した領域に薬剤を添加した場合に比べて、流動床内の局所的な薬剤の濃度の高まりが抑えられ、薬剤濃度の均一化が図れる。その結果、凝集物の発生が抑制される。

[0036] 反応層は円筒形状でもよいし、角筒形状でもよい。

反応槽の下向き円錐形状または角錐形状を有した先細り部分は、例えば反応槽の下部だけでもよいし、反応槽の全体でもよい。

ここで使用される反応槽は、隔壁により内部空間が区画されていない。そのため、反応槽内の略全体に流動床を形成させることが可能となる。

循環水噴出手段としては、流動床での晶析反応により得られた処理水の一部を循環水とし、循環水供給流路力反応槽の底壁に向力つて噴出可能な構造のものであれば限定されない。例えば、循環水供給流路にポンプなどを設けたものでもよい。循環水供給流路からの噴出される循環水の速度は、例えば 0. l〜lmZ秒である。

[0037] 本発明の第 13又は第 14の態様は、第 11又は第 12の態様の反応晶析処理装置において、前記循環水供給流路の循環水に乱流が発生する領域は、前記循環水供給流路の途中に配置された攪拌羽根の配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍か、前記循環水供給流路の途中に配置された圧送ポンプの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍か、前記循環水供給流路の途中に形成された流路断面積が他の部分より小さくなつた部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍か、前記循環水供給流路の途中に配置され、薬剤と薬剤急速混合槽内の循環水の全体とを急速に混合する前記薬剤急速混合槽の配置部分またはその上流近傍もしくは下流近傍かで、前記循環水供給流路の循環水に旋回流が発生する領域は、前記循環水供給流路の途中に配置されたラインミキサの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍である反応晶析処理装置である。

[0038] 本発明の第 15又は第 16の態様は、第 13又は第 14の態様の反応晶析処理装置において、前記循環水供給流路の途中には攪拌羽根または圧送ポンプが設けられ、前記循環水供給流路のうち、前記攪拌羽根または圧送ポンプの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍に、前記循環水供給流路の循環水に乱流または旋回流を発生させる手段として、バルブ、オリフィス、ラインミキサのうち、少なくとも 1 つを配置した反応晶析処理装置である。

循環水供給流路の循環水に乱流または旋回流を発生させる手段は、バルブでもよいし、オリフィスでもよいし、ラインミキサでもよい。または、これらの 2つ以上を組み合わせたものでもよい。

なお、本発明の反応晶析処理装置において、前記薬剤供給手段は、前前記循環水供給流路のうち循環水の乱流強度の高領域に前記晶析反応に使用される薬剤を供給するものであってもよい。また、本発明の反応晶析処理方法及び反応晶析処理装置において、前記循環水供給流路の循環水に乱流が発生する領域は、流れの急変により乱流が発生する領域であってもよい。また、前記循環水供給流路の循環水に旋回流が発生する領域は、旋回流により乱流の発生する領域であってもよ、。発明の効果

[0039] 本発明の第 1及び第 2の態様の反応晶析処理方法および本発明の第 11及び第 1 2の態様の反応晶析処理装置によれば、循環水供給流路のうち、循環水に乱流が生じる領域に薬剤を添加し、薬剤が急速かつ均一に循環水中に混入されるようにしたので、流動床内の局所的な薬剤の濃度の高まりが抑えられる。その結果、薬剤濃度の均一化が図れ、凝集物の発生を抑制することができる。

[0040] 特に、本発明の第 3又は第 4の態様によれば、りん酸カルシウム化合物を種結晶の表面に析出させることにより、りん酸態りんを含む被処理水中の PO— P濃度が、数

4

十 mgZL〜数百 mgZLの排水に対しても、凝集濃度の低減に効果を有し、反応晶析法におけるりんの除去、回収率を高めることができる。これにより、反応晶析処理装置のコンパクト化も図ることができる。また、 PO— P濃度が、 l〜5mgZLの比較的低

4

濃度の排水に対しては、 T P< lmgZLの処理水を安定して得ることができる。図面の簡単な説明

[0041] [図 1]図 1は、この発明の実施例 1に係る反応晶析処理装置の概略構成図である。

[図 2]図 2は、この発明の実施例 2に係る反応晶析処理装置の概略構成図である。

[図 3]図 3は、この発明の実施例 2に係る別の反応晶析処理装置の概略構成図である [図 4]図 4は、この発明の実施例 2に係るまた別の反応晶析処理装置の概略構成図である。

[図 5]図 5は、この発明の実施例 3に係る反応晶析処理装置の概略構成図である。

[図 6]図 6は、この発明の他の形態に係る反応晶析処理装置の要部概略構成図である。

[図 7]図 7は、この発明の別の形態に係る反応晶析処理装置の要部概略構成図である。

[図 8]図 8は、この発明の実施例 4に係る反応晶析処理装置の概略構成図である。

[図 9]図 9は、 pHをパラメータとした PO— P濃度とカルシウム濃度との関係を示すグ

4

ラフである。

[図 10]図 10は、従来手段に係る反応晶析処理装置の概略構成図である。

符号の説明

10, 10A〜： LOD 晶析脱リン装置 (反応晶析処理装置）、

11 反応槽、

12 ディストリビュータ、

13 圧力室、

14 流動床、

15 被処理水供給槽 (被処理水供給手段)、

16 循環水供給手段、

17 消石灰水溶液供給槽 (薬剤供給手段)、

21 内筒 (循環水供給流路)、

21A 循環水供給流管 (循環水供給流路)、

22 インペラ一 (攪拌羽根)、

50 圧送ポンプ、

50A 薬剤急速混合槽、

50B ラインミキサ、

51 隔壁、 61 攪拌羽根

発明を実施するための最良の形態

[0043] 以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明する。

実施例 1

[0044] 図 1において、 10はこの発明の実施例 1に係る晶析脱リン装置 (反応晶析処理装置 )で、この晶析脱リン装置 10は、被処理水中の目的成分であるリンを反応させる反応槽 11と、反応槽 11の内部空間を上部および下部に区画する隔壁 51と、内部空間の下部に設けられた圧力室 13と、内部空間の上部に設けられ、種結晶が存在する流動床 14と、被処理水を圧力室 13に供給する被処理水供給槽 (被処理水供給手段） 15と、被処理水供給槽 15により流動床 14に供給されたリンと種結晶とを接触させ、種結晶の表面にリンを晶析させることで流動床 14の上部力も得られた処理水の一部を、循環水供給流路 21を通して、循環水として圧力室 13に供給する循環水供給手段 16と、圧力室 13と流動床 14とを連通させた状態で隔壁 51に設けられ、圧力室 13 に貯留された循環水および被処理水のうち、少なくとも 1つを流動床 14に分配する複数のディストリビュータ 12…と、晶析反応に使用される消石灰水溶液 (水酸化カルシゥム薬剤)を貯液する消石灰水溶液供給槽 (薬剤供給手段） 17とを備えている。

[0045] 反応槽 11は、その長さ方向の全長にわたって断面積が均一な直胴タイプの円筒槽 (角筒型の槽でもよい）である。反応槽 11の下部に形成された圧力室 13は、被処理水が供給される下側の被処理水用圧力室 19と、循環水が供給される上側の循環水用圧力室 20とに、仕切り板 52により区画されている。

反応槽 11の上縁の外周部には、脱リン処理後の処理水が排出される図示しない環状の排水路を形成し、排水路の一部に排水管を連通して処理水を外部に排出するように構成されている。

[0046] 反応槽 11の中央部には、下端部が循環水用圧力室 20の中央部に連通する長尺な内筒 (循環水供給流路） 21が、その軸線を反応槽 11の軸線に合致させて立設されている。内筒 21の上端は、反応槽 11の流動床 14より上方であって、処理水が貯留される領域に配置されている。内筒 21の上端部には、上端の開口部に向力つて徐々に拡径した拡径部 21aがー体形成されている。 [0047] 反応槽 11の中央部上には、処理水を内筒 21に誘引するポンプ装置用の攪拌モータ 41が立設されている。攪拌モータ 41の出力軸 42は長尺で先端部（下端部）に、ィンぺラー (攪拌羽根） 22が固着されている。インペラ一 22は、内筒 21内の拡径部 21 aより若干下方に配置されている。従って、攪拌モータ 41により出力軸 42を回転させると、インペラ一 22が回転し、内筒 21内で下方に向力水流が発生する。これにより、反応槽 11の上部の処理水が、拡径部 21aから内筒 21の本体内を通り、循環水用圧力室 20に流れ込む。

[0048] また、内筒 21内のインペラ一 22の直上部分 (循環水に乱流が発生する領域）には、消石灰水溶液供給槽 17と元部が連通された薬液供給管 (薬液供給路） 17aの先端が配置されている。薬液供給管 17aの途中部分には、図示しない電磁弁と薬液供給ポンプとが配設されている。そのため、薬液供給ポンプを作動させると、消石灰水溶液供給槽 17の消石灰水溶液が薬液供給管 17aを経てインペラ一 22の直上部分に注入される。その直後、インペラ一 22の回転力により、迅速かつ均一に消石灰水溶液と循環水とが混合される。これらの内筒 21とポンプ装置とにより、循環水供給手段 16が構成される。

前記被処理水供給槽 15と、被処理水用圧力室 19の周側部の一部とは、被処理水供給管 (被処理水供給路） 15aにより連通されている。被処理水供給管 15aには、図示しな!/ヽ電磁弁と被処理水供給ポンプとが配設されて!/、る。被処理水供給ポンプの作動により、被処理水供給槽 15中のリンを含有する被処理水が、被処理水用圧力室 19に供給される。

[0049] 次に、圧力室 13の隔壁 51と、ディストリビュータ 12· · ·とを詳細に説明する。

隔壁 51は円板形状を有し、中心部に前記内筒 21の下端部の嵌入孔 51aが形成されている。また、この嵌入孔 51aの周囲には、ディストリビュータ 12· · ·の装着孔 51b- " 力 S60度間隔で 6つ形成されている。

各ディストリビュータ 12…は、対応する揷着孔 51b…の上方に配置される下側ノズル傘板 12a…と、各下側ノズル傘板 12a…上に、複数の支柱 (スぺーサ）を介して載置される上側ノズル傘板 12b · · .とを有してヽる。

[0050] このうち、各下側ノズル傘板 12a…は、上壁 (仕切り板） 52のうち、各装着孔 51b" - との対向部分に立設された吹出ノズル 55…の上側の開口部に固定されている。各吹出ノズル 55· ··は、それぞれの下側の開口部が被処理水用圧力室 19に連通されている。したがって、前記被処理水供給槽 15から被処理水用圧力室 19に供給された被処理水は、各吹出ノズル 55…から、対応するディストリビュータ 12· ··の下側ノズル傘板 12aと上側ノズル傘板 12bとの隙間を経て、流動床 14にそれぞれ噴出される。また、内筒 21から循環水用圧力室 20に流入された循環水は、各装着孔 51b…と、対応する吹出ノズル 55· ··との隙間を通して、各下側ノズル傘板 12a…の下部空間から流動床 14にそれぞれ噴出される。

[0051] なお、ディストリビュータ 12として、被処理水用圧力室 19に連通された被処理水専用のディストリビュータ 12Aと、流動床 14を形成するためにディストリビュータ 12Aの被処理水の吹き出し口より循環水の吹き出し口が低く配置され、かつ循環水用圧力室 20に連通された循環水専用のディストリビュータ 12Bとを有したものを採用してもよい（図 3)。これにより、ディストリビュータ 12Bに比べてディストリビュータ 12Aの本数を減らし、循環水の流動床 14への流量を増カロさせることができる。

また、被処理水用圧力室 19を省略し、被処理水供給槽 15から被処理水供給管 15 aを通して、直接、被処理水を流動床 14の底部に導入してもよい（図 4)。これにより、反応室 11の圧力室は 1つとなる。この場合、被処理水は、被処理水供給管 15aをそれぞれ通して、流動床 14の側部カゝら導入してもよいし、流動床 14の上部から導入してもよい。

[0052] 前記消石灰水溶液供給槽 17は、反応槽 11の外に設置されている。その内容量は、例えば 0. 5〜5m³程度である。または、 7日分の処理に使用される消石灰水溶液もしくは懸濁液を貯留可能な程度としてもよい。消石灰水溶液供給槽 17において、消石灰水溶液の補給は、消石灰水溶液供給槽 17に設けられた液面センサの検出信号に基づき、図示しない補給ポンプを使用して、消石灰水溶液補給タンクから自動で行われる。または、消石灰水溶液供給槽 17に設けられた pHセンサの検出信号に基づき、図示しな!、消石灰供給ホツバからフィーダを通して消石灰粉が消石灰供給槽内に供給されるとともに、消石灰供給槽 17に設けられた液面センサの検出信号に基づき水道水または処理水が導入され、図示しな！ヽ攪拌機により攪拌混合されて所定の pHの消石灰水溶液が作製される。

反応槽 11には、処理水の pHを検出する pHセンサ 100が設けられている。 pHセンサ 100は、 pH制御装置の入力側に接続されている。処理水の pHは、 pHセンサ 100 により検出され、得られた検出データに基づき、 pH制御装置から上記薬液供給ボンプに、所定量の消石灰水溶液を消石灰水溶液供給槽 17から内筒 21に供給する指令が出される。

[0053] 次に、実施例 1に係る晶析脱リン装置 10による排水中のりん成分の反応晶析処理方法を説明する。

図 1に示すように、処理水内に設置された pHセンサ 100の信号を受け、処理水が所定の pHとなるように、薬液供給ポンプに付設されたインバータにより、内筒 21を流下中の循環水に対する消石灰水溶液の添加量 (薬剤添加量)を制御する。例えば、 T P ( PO— P)濃度が 1〜 3mgZL程度の下水二次処理水を T P < 1 mgZL

4

以下にするとき、制御目標の pHは 9. 8程度である。

循環水の循環量は、撹拌モータ 41に付設されたインバータにより、流動床 14の膨張高さが所定の高さとなるように調整される。循環水は、内筒 21から循環水用圧力室 20および各ディストリビュータ 12· ··を通して、流動床 14に上向流として噴出される。また、被処理水は、インバータ付きの被処理水供給ポンプによりその流入量が調節され、被処理水用圧力室 19に導入される。その後、被処理水は各吹出ノズル 55…を通して、上向流として流動床 14に噴出される。

[0054] なお、反応槽内の上向流速は、使用される種結晶の条件 (密度、粒径）、水の粘度などにより適宜変更される。例えば、種結晶が珪酸カルシウム水和物 (粒径 0. 5〜1. Ommまたは 1. 0〜1. 7mm程度）であれば、循環水の上向流速は 0. 5〜2mZ分、好ましくは 0. 8〜1. 5mZ分である。これにより、流動床中での種結晶の膨張率は好適な 140〜200%程度となる。膨張率が 140%未満では安定した流動床を得難ぐ 2 00%を超えると循環水の循環流量が大きくなり、循環水圧送ポンプ (モータ 41、シャフト 42、プロペラ 22からなる）の電力消費が嵩張るともに、流動床中の種結晶の存在密度が減少するため、晶析反応に不利となる。

循環水の循環流量は、反応槽 11の床面積 X上向流速で求められ、反応槽の形状により変化する。また、循環水が被処理水を希釈することで PO—Pの凝集の発生を

4

抑制し、処理速度が高まる。これにより、循環水 Z被処理水流量比が 10程度となるような形状の反応槽 11とした方が好ま、。

[0055] 流動床 14では、主体となる循環水中に、所定量の消石灰が水溶液として添加されたものと、被処理水とが導入される。そのため、流動床 14内では、被処理水に含有される PO—Pをヒドロキシアパタイトとして析出させる晶析反応が行われる。その反応

4

式を、背景技術の欄の（1)式に示す。ところで、内筒 21内を流れる処理水に対しての消石灰水溶液の注入位置は、インペラ一 22の直上部分である。そのため、消石灰水溶液は、その直後、インペラ一 22により急速かつ均一に循環水と攪拌混合される。その結果、従来のように流動床内の水流が安定した領域に消石灰水溶液を添加する場合に比べて、流動床 14内の局所的な消石灰の濃度の高まりが抑えられ、流動床 14内での消石灰濃度の均一化が図れる。その結果、凝集物の発生が抑制される

[0056] 内筒 21を通して循環水用圧力室 20に供給された循環水は、各装着孔 51b…と対応する吹出ノズル 55· ··との隙間から、各下側ノズル傘板 12a…の下部空間を通って流動床 14に上向流として噴出される。このとき、被処理水は、消石灰水溶液および循環水とは別ルート (別流路)で流動床 14に注入される。これにより、従来のように被処理水と循環水とをあらかじめ混合し、この混合液を流動床 14に供給する場合に比ベて、凝集物の発生を抑制することができる。これは、循環水とリン含有の被処理水とが接触した時点で PO— Pの凝集が発生する可能性が高ぐこれを防げるためである

4

。処理水は、反応槽 11の上部に設けられた排水路力排水管を通して外部に排出される。排出された処理水には、必要に応じてばつ気、酸添加などによる中和処理が施される。

[0057] なお、被処理水中のカルシウム濃度が不足している場合には、必要に応じて塩ィ匕カルシウム（CaCl )の水溶液などを添加すればよい。塩ィ匕カルシウムを添加する場

2

所は、被処理水供給管 15aのうち、被処理水供給ポンプの直前または直後の部分内力被処理水を受ける貯槽でよい。被処理水中の PO— P濃度が lOOmgZL程度以

4

上で、かつ pHが 7. 0以上のときには、消石灰による pH制御を行わず、塩ィ匕カルシゥムのみをインペラ一 22の直上部分に添加し、りんを除去して回収を行うこともできる。また、本方法によれば PO— P濃度が数十 mgZL〜数百 mgZLの排水に対しても

4

、凝集濃度の低減に効果を有し、反応晶析法におけるりんの除去、回収率を高めることができる。これにより、反応晶析処理装置のコンパクト化も図ることができる。

[0058] 次に、図 2を参照して、この発明の実施例 2に係る反応晶析処理方法およびその装置を説明する。

図 2に示すように、この発明の実施例 2に係る晶析脱リン装置 10Aにあっては、実施例 1の循環水供給手段 16を除去している。また、反応槽 11の上部内に周壁に沿つて環状の排水路 11aを設け、排水路 11aと循環水用圧力室 20とを、反応槽 11の外部に配管された循環水供給流管 (循環水供給流路） 21Aにより連通している。循環水供給流管 21Aの下流部には、循環水圧送ポンプ 50を設けている。また、循環水供給流管 21Aの下流部付近、具体的には循環水圧送ポンプ 50の直前の部分に、消石灰水溶液供給槽 17と元部が連通された薬液供給管 17aの先端部を連通させている。

[0059] 晶析脱リン装置 10Aによる反応晶析処理方法では、循環水圧送ポンプ 50の作動により、排水路 11aの循環水が循環水供給流管 21Aを通って循環水用圧力室 20に供給される。このとき、消石灰水溶液供給槽 17から導出された消石灰水溶液が、薬液供給管 17aを経て、循環水供給流管 21Aのうち、循環水圧送ポンプ 50の直前の部分に供給される。そのため、循環水供給流管 21Aに流入された消石灰水溶液は、その直後、循環水圧送ポンプ 50の攪拌力によって循環水と急速かつ均一に攪拌混合される。

その他の構成、作用および効果は、実施例 1から推測可能な範囲であるので、説明を省略する。

[0060] 次に、図 5を参照して、この発明の実施例 3に係る反応晶析処理方法およびその装置を説明する。

図 5に示すように、この発明の実施例 3に係る反応晶析処理方法が適用された晶析脱リン装置 10Bにあっては、実施例 2の消石灰水溶液供給槽 17の代わりに、平均粒径程度の粉末の消石灰が投入される消石灰粉供給槽 (薬剤供給槽） 17Aを採用し、循環水供給流管 21Aの上流部に循環水圧送ポンプ 50を設けている。そして、循環水供給流管 21Aのうち、循環水圧送ポンプ 50の直前の部分に、上端が大気開放された分岐管 21bを垂直に連通している。また、分岐管 21bには、消石灰粉供給槽 17Aの薬剤供給管 17bの先端部が連通されている。薬剤供給管 17bの途中部分には、薬剤供給用の図示しない粉体ポンプおよび電磁弁が配設されている。消石灰粉供給槽 17Aから薬剤供給管 17bに投入された消石灰粉は、循環水供給流管 21 Aの循環水に溶け込む。その結果、最終的には消石灰水溶液となって、循環水用圧力室 20に流入される。

[0061] 実施例 3の晶析脱リン装置 10Bによる反応晶析処理方法では、循環水圧送ポンプ 50を作動させると、排水路 11a内の循環水が循環水供給流管 21Aを通って、循環水用圧力室 20に供給される。このとき、消石灰粉供給槽 17Aから導出された消石灰粉が、薬剤供給管 17bおよび分岐管 21bを介して、循環水供給流管 21Aのうち、循環水圧送ポンプ 50の直前の部分に投入される。よって、消石灰粉は、この投入された直後、循環水圧送ポンプ 50の攪拌力により急速にかつ均一に循環水と攪拌混合される。

[0062] また、晶析脱リン装置 10Bにおいて分岐管 21bを除去し、循環水供給流管 21Aの分岐管 21bとの連通部分に薬剤急速混合槽 50Aを設けることで、この槽内で消石灰粉と循環水とを急速に攪拌混合するように構成してもよ!ヽ（図 6)。薬剤急速混合槽 5 OAは、循環水が 10秒以上滞留することができる容積の小槽で、小槽の割りには大出力の攪拌機 60が取り付けられている。攪拌機 60により、槽内に投入された消石灰粉と、槽内の全ての循環水液体とが急速に攪拌混合される。

さらに、図 5に示す晶析脱リン装置 10Bにおいて、循環水供給流管 21Aのうち、分岐管 21bとの連通部分と循環水圧送ポンプ 50との間の部分に、ラインミキサ 50Bを設けてもよい（図 7)。ラインミキサ 50Bは、流路内壁に多数の攪拌突起が、流路長さ方向に所定ピッチで配置された無動力の円筒ミキサである。消石灰粉を添加した循環水が、ラインミキサ 50Bの内部流路を通過することにより、流路内で旋回流が発生し、循環水と消石灰粉とが攪拌混合される。

その他の構成、作用および効果は、実施例 2から推測可能な範囲であるので、説明を省略する。

[0063] 次に、図 8を参照して、この発明の実施例 4に係る反応晶析処理方法およびその装置を説明する。

図 8に示すように、この発明の実施例 4に係る反応晶析処理方法が適用された晶析脱リン装置 10Cにあっては、実施例 2の直胴タイプの円筒槽または角筒槽である反応槽 11に代えて、圧力室 13が排除され、かつ下部 (底部）が下方に向力つて徐々に先細り化した反応槽 11 Aを採用している。また、循環水供給流管 21Aの下端部は、その下端の開口方向を下向きとし、反応槽 11Aの下端部に配置されている。そして、前記被処理水供給管 15aの先端部は、反応槽 11Aの下部内であって、循環水供給流管 21 Aより若干上方に配置されて、る。

[0064] したがって、循環水圧送ポンプ 50により、循環水供給流管 21Aから反応槽 11の底壁に向力つて lmZ秒以下 (ここでは lmZ秒程度)で循環水を噴出すると、反応槽 1 1の内部に上向流が発生する。この上向流に乗って、被処理水供給管 15aから反応槽 11に供給された被処理水は上昇し、所定の高さの流動床 14が形成される。

その他の構成、作用および効果は、実施例 2と略同じであるので、説明を省略する

[0065] 次に、実施例 1の反応晶析処理装置 10を用いた反応晶析処理方法、および、図 1 0に示す反応晶析処理装置 10Dを使った従来例 1の反応晶析処理方法により各晶析実験を実際に行い、これらにより得られた処理水についての水質分析の結果を、それぞれ報告する。まず、従来例 1の反応晶析処理装置 10Dを説明する。

図 10に示すように、従来例 1の反応晶析処理装置 10Dは、隔壁 51の上側に、消石灰水溶液供給槽 17に薬液供給管 17aを介して連通され、かつ消石灰水溶液を流動床 14に供給する薬液供給室 56を設け、薬液供給室 56の上壁 56aに、多数の薬液吹出ノズル 57…を所定ピッチで立設させた構成を特徴としている。また、各薬液吹出ノズル 57· ··の上端には、ディストリビュータ 12C…が、それぞれ設けられている。したがって、消石灰水溶液供給槽 17の消石灰水溶液は、薬液供給管 17aを経て薬液供給室 56に流入し、各薬液吹出ノズル 57…を通して流動床 14に吹き出される。そのため、流動床 14のうち、各ディストリビュータ 12C…の周辺では、消石灰濃度が高まっている。その他の構成、作用および効果は、実施例 1と同様である。

[0066] 次に、実施例 1の反応晶析処理方法と、従来例 1の反応晶析処理方法とによる各晶析実験を説明する。

使用した種結晶は、三菱マテリアル (株)製「リンクルシード」、粒径; 0. 5〜1. Omm 、主成分;珪酸カルシウム水和物である。

種結晶充填容積を 130L (リットル）とし、撹拌モータ 41に接続したインバータにより処理水循環流量を調節し、種結晶膨張率を 200%とした。被処理水流量は、被処理水供給ポンプに接続したインバータを用いて調節し、流量計で確認した。流動床 14 の上部に設置した pHセンサ 100により処理水が所定の pHとなるように、薬剤注入量を薬液供給ポンプに接続したインバータを用いて制御した。

被処理水には生物処理排水を使用し、 KH PO水溶液により、りん酸イオンを添カロ

2 4

して所定の PO—P濃度に調整した。また、被処理水のカルシウム濃度は lOmgZL

4

程度であったため、 CaCl水溶液を用いカルシウムを被処理水に添カ卩し、反応槽 11

2

に供給した。表 1中の被処理水のカルシウム濃度は、 CaCl水溶液によりカルシウム

2

濃度を調整した後の分析値である。その結果を表 1に示す。

表 1中、実験番号 1〜10は試験例 1〜10を示す。また、実験番号 11〜13は比較例 1〜3を示す。

[0067] [表 1]

空間速度（sv)は、被処理水時間当たり流量を種結晶充填容積で除して求めた。この値が大きいほど処理速度が速ぐ被処理水流量が同じ場合には装置のコンパクトイ匕が図れる。

凝集りん濃度は { (処理水 T P) （処理水 PO— P) } { (被処理水 T P) （被

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処理水 PO—P) }により求めた。実験番号 2において、循環水の薬剤混合後の液を圧力室内より採水したところ、 p H = 9. 9、T— P = 0. 73mgZL、 PO— P = 0. 34mgZLで、ほぼ処理水の水質に

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近かった。また、他の実験番号 1, 3〜10においても、処理水の T—P値は全て lmg ZL以下であった。すなわち、薬剤の混合攪拌を速やかに行うことにより、 pHの高い状態が発生せず、凝集の抑制効果が生じることが明らかとなった。

[0069] 次に、実施例 1の各反応晶析処理方法と従来例 1の各反応晶析処理方法とにより、フッ素を含む排水に対して、実際に行った晶析実験と水質分析とについて報告する種結晶としては、純度 97%の蛍石（フッ化カルシウム）を粒径 0. 3〜0. 5mmに粒度調整したものを使用した。

種結晶の充填容積を 100Lとし、攪拌モータ 41に接続したインバータにより処理水循環流量を調節し、種結晶膨張率を 150%とした。

被処理水としては、フッ化ナトリウム試薬を用い、フッ素イオン濃度を 20mgZLに調整した模擬排水を使用した。被処理水流量は、被処理水供給ポンプに接続したインバータにより調節し、流量計で確認した。

[0070] 薬剤としては、塩化カルシウム 20%水溶液を採用した。その注入量は、薬剤注入ポンプに接続したインバータにより制御した。薬剤は、被処理水流量に応じた比例制御により注入される。

フッ素イオン濃度の分析には、 JIS K 0102ランタン—ァリザリンコンプレキソン吸光光度法を採用した。その試験結果を表 2に示す。表 2中、実験番号 14は試験例 11 を示す。また、実験番号 15は比較例 4を示す。

表 2から明らかなように、実験番号 14では処理水の白濁もなぐ SS (スラッジ)濃度も低力つた。これに対して、実験番号 15では処理水が白濁し、 SSも増加し、フッ素ィオン濃度も高力つた。これは、種結晶の表面に晶析しな力つた微細なフッ化カルシゥム粒子が、処理水中に多量に残ったためと考えられる。

[0071] [表 2] 実被処理水処理水

験空間速度水/皿処理水

実験装雷 Ca SS F Ca SS

番 SV (/時） ( ) の状態

(mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L)

号

14 実施例 1 1 20. B 20 5.2 0.2 5.5 1 .0 1.2 透明

15 従来例 1 1 20.0 21 4.9 0.1 9.6 12.0 15.4 白濩産業上の利用可能性

循環水供給流路のうち、循環 C水に乱流が生じる領域に薬剤を添加し、薬剤が急速かつ均一に循環水中に混入されるようにしたので、流動床内の局所的な薬剤の濃度の高まりが抑えられる。その結果、薬剤濃度の均一化が図れ、凝集物の発生を抑制することができる。

りん酸カルシウム化合物を種結晶の表面に析出させることにより、りん酸態りんを含む被処理水中の PO P濃度が、数十 mgZL〜数百 mgZLの排水に対しても、凝

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集濃度の低減に効果を有し、反応晶析法におけるりんの除去、回収率を高めることができる。これにより、反応晶析処理装置のコンパクト化も図ることができる。また、 PO P濃度が、 l〜5mgZLの比較的低濃度の排水に対しては、 T P< lmgZLの

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処理水を安定して得ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 種結晶が存在する流動床に被処理水を導入し、前記流動床で被処理水と種結晶とを接触させることにより、前記種結晶の表面に被処理水中の目的成分をィ匕合物として晶析して処理水を得るとともに、前記流動床には、循環水としての前記処理水の一部と、晶析反応に使用される薬剤とを導入する反応晶析処理方法であって、前記薬剤は、前記循環水の循環水供給流路のうち、前記循環水に乱流が発生する領域および該循環水に旋回流が発生する領域の少なくとも 1つに添加される反応晶析処理方法。

[2] 前記被処理水は、前記薬剤が添加された処理水とは別の流路で流動床に導入される請求項 1に記載の反応晶析処理方法。

[3] 前記被処理水はりん酸態りんを含有する排水で、該りん酸カルシウム化合物を前記種結晶の表面に析出させることにより、前記排水中のりん分を除去、回収する請求項

1に記載の反応晶析処理方法。

[4] 前記被処理水はりん酸態りんを含有する排水で、該りん酸カルシウム化合物を前記種結晶の表面に析出させることにより、前記排水中のりん分を除去、回収する請求項

2に記載の反応晶析処理方法。

[5] 前記薬剤は、塩ィ匕カルシウムを含むカルシウム化合物と、水酸化カルシウムおよび水酸ィ匕ナトリウムを含む水酸ィ匕物との群中力も選ばれた 1種または 2種以上で、かつ

、前記薬剤は、水溶液または懸濁液として前記循環水に添加されるか、固体として該循環水に添加される請求項 3に記載の反応晶析処理方法。

[6] 前記薬剤は、塩ィ匕カルシウムを含むカルシウム化合物と、水酸化カルシウムおよび水酸ィ匕ナトリウムを含む水酸ィ匕物との群中力も選ばれた 1種または 2種以上で、かつ

、前記薬剤は、水溶液または懸濁液として前記循環水に添加されるか、固体として該循環水に添加される請求項 4に記載の反応晶析処理方法。

[7] 前記種結晶は、珪酸カルシウム水和物、りん酸カルシウム、リン鉱石、珪砂、骨炭、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムマグネシウムの群中力選ばれた

1種または 2種以上である請求項 3に記載の反応晶析処理方法。

[8] 前記種結晶は、珪酸カルシウム水和物、りん酸カルシウム、リン鉱石、珪砂、骨炭、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムマグネシウムの群中力選ばれた 1種または 2種以上である請求項 4に記載の反応晶析処理方法。

[9] 前記種結晶は、珪酸カルシウム水和物、りん酸カルシウム、リン鉱石、珪砂、骨炭、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムマグネシウムの群中力選ばれた 1種または 2種以上である請求項 5に記載の反応晶析処理方法。

[10] 前記循環水供給流路の循環水に乱流が発生する領域は、前記循環水供給流路の途中に配置された攪拌羽根の配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍力前記循環水供給流路の途中に配置された圧送ポンプの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍か、前記循環水供給流路の途中に形成された流路断面積が他の部分より小さくなつた部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍力前記循環水供給流路の途中に配置され、薬剤と薬剤急速混合槽内の循環水の全体とを急速に混合する前記薬剤急速混合槽の配置部分またはその上流近傍もしくは下流近傍かで、

前記循環水供給流路の循環水に旋回流が発生する領域は、前記循環水供給流路の途中に配置されたラインミキサの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍である請求項 1〜請求項 9のうち、何れか 1項に記載の反応晶析処理方法。

[11] 被処理水中の目的成分を反応させる反応槽と、

該反応槽の内部空間を上部および下部に区画する隔壁と、

前記内部空間の下部に設けられた圧力室と、

前記内部空間の上部に設けられ、種結晶が存在する流動床と、

前記被処理水を前記流動床に直接または前記圧力室を通して前記流動床に供給する被処理水供給手段と、

前記被処理水供給手段により前記流動床に供給された被処理水中の目的成分と前記種結晶とを接触させ、該種結晶の表面に前記目的成分を晶析させることで前記流動床の上部から得られた処理水の一部を、循環水供給流路を通して、循環水として前記圧力室に供給する循環水供給手段と、

前記圧力室と前記流動床とを連通させた状態で前記隔壁に設けられ、前記圧力室に貯留された循環水および被処理水のうち、少なくとも 1つを前記流動床に分配する複数のディストリビュータと、

前記晶析反応に使用される薬剤を、前記循環水供給流路のうち、前記循環水に乱流が発生する領域および該循環水に旋回流が発生する領域の少なくとも 1つに供給する薬剤供給手段とを備えた反応晶析処理装置。

[12] 円筒形状または角筒形状を有し、かつ少なくとも下部が下方に向かって徐々に先細り化し、被処理水中の目的成分を反応させる反応槽と、

該反応槽の内部空間に設けられ、種結晶が存在する流動床と、

前記被処理水を、前記内部空間の下部に供給する被処理水供給手段と、前記流動床内で、前記被処理水供給手段により供給された被処理水中の目的成分と前記種結晶とを接触させ、該種結晶の表面に前記目的成分を晶析させることで前記流動床の上部から得られた処理水の一部を、循環水供給流路を通して、前記内部空間の被処理水の供給位置より下方位置力も前記反応槽の底壁に向力つて循環水として噴出する循環水噴出手段と、

前記晶析反応に使用される薬剤を、前記循環水供給流路のうち、該循環水に乱流が発生する領域および該循環水に旋回流が発生する領域の少なくとも 1つに供給する薬剤供給手段とを備えた反応晶析処理装置。

[13] 前記循環水供給流路の循環水に乱流が発生する領域は、前記循環水供給流路の途中に配置された攪拌羽根の配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍力前記循環水供給流路の途中に配置された圧送ポンプの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍か、前記循環水供給流路の途中に形成された流路断面積が他の部分より小さくなつた部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍力前記循環水供給流路の途中に配置され、薬剤と薬剤急速混合槽内の循環水の全体とを急速に混合する前記薬剤急速混合槽の配置部分またはその上流近傍もしくは下流近傍かで、

前記循環水供給流路の循環水に旋回流が発生する領域は、前記循環水供給流路の途中に配置されたラインミキサの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍である請求項 11に記載の反応晶析処理装置。

[14] 前記循環水供給流路の循環水に乱流が発生する領域は、前記循環水供給流路の途中に配置された攪拌羽根の配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍力前記循環水供給流路の途中に配置された圧送ポンプの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍か、前記循環水供給流路の途中に形成された流路断面積が他の部分より小さくなつた部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍力前記循環水供給流路の途中に配置され、薬剤と薬剤急速混合槽内の循環水の全体とを急速に混合する前記薬剤急速混合槽の配置部分またはその上流近傍もしくは下流近傍かで、

前記循環水供給流路の循環水に旋回流が発生する領域は、前記循環水供給流路の途中に配置されたラインミキサの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍である請求項 12に記載の反応晶析処理装置。

[15] 前記循環水供給流路の途中には攪拌羽根または圧送ポンプが設けられ、

前記循環水供給流路のうち、前記攪拌羽根または圧送ポンプの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍に、前記循環水供給流路の循環水に乱流または旋回流を発生させる手段として、バルブ、オリフィス、ラインミキサのうち、少なくとも 1 つを配置した請求項 13に記載の反応晶析処理装置。

[16] 前記循環水供給流路の途中には攪拌羽根または圧送ポンプが設けられ、

前記循環水供給流路のうち、前記攪拌羽根または圧送ポンプの配置部分またはその上流近傍もしくはその下流近傍に、前記循環水供給流路の循環水に乱流または旋回流を発生させる手段として、バルブ、オリフィス、ラインミキサのうち、少なくとも 1 つを配置した請求項 14に記載の反応晶析処理装置。