(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニウムイオン、オルトリン酸イオンを含む被処理水を底部から導入し、これに空気を吹き込んでマグネシウムイオンの存在下でＭｇＮＨ4 ＰＯ4 を析出させて脱リン処理を行い、この処理水を上部から排出する反応容器を備えた脱リン装置において、
前記反応容器内に、上昇する空気を回収する気体回収装置を設け、
前記反応容器の上方に気液分離槽を設け、前記気体回収装置と前記気液分離槽とを上昇管で接続し、前記気液分離槽に前記気体回収装置の下方に臨んだ下降管を接続し、前記上昇管で、前記気体回収装置で回収した空気の上昇力によって前記気体回収装置内の処理水の一部を前記気液分離槽まで上昇させ、前記気液分離槽で上昇した液から空気を分離し、前記下降管で見掛け比重が重くなった液を下降させて反応容器内下方に戻す循環手段を構成したことを特徴とする脱リン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は被処理水（排水）に含まれるアンモニウムイオン、オルトリン酸イオンを除去する脱リン装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被処理水（排水）に含まれるアンモニウムイオン（ＮＨ4 + ）、オルトリン酸イオン（ＨＰＯ4 2-）を除去する装置として脱リン装置がある。
【０００３】
この脱リン装置は、図４に示すように、底部の導入口ｇから排水を反応容器ａに導入し、この容器ａ内に排水中に不足するマグネシウムイオン（Ｍｇ2+）を添加すると共に、ＮａＯＨ等のアルカリ剤を注入してｐＨ調整を行い、かつ空気を吹き込みながら、Ｍｇ2+＋ＮＨ4 + ＋ＨＰＯ4 2-＋ＯＨ- ＋６Ｈ2 Ｏ→ＭｇＮＨ4 ＰＯ4 ・６Ｈ2 Ｏ＋Ｈ2 Ｏなる反応を起こさせて、排水中のＮＨ4 + ，ＨＰＯ4 2-を同時に除去し脱リン処理を行うものである。処理された液は、容器ａ内を上昇してドラフトチューブｂを有する大径部（沈降部）ｃから取出口ｄを介して排出される。そのドラフトチューブｂは、注入されるエアーにより沈降部ｃの液に乱れが生じないようにするためのもので、すなわち空気はドラフトチューブｂ内に案内されて、チューブｂ外の沈降部ｃの液を乱すことなく、排気される。
【０００４】
また、沈降部ｃの液（処理水）の一部を循環ポンプｅにより反応容器ａの底部に戻す配管ｆが設けられ、これにより、排水中のＮＨ4 + ，ＨＰＯ4 2-の濃度が高い場合において、特にＨＰＯ4 2-を一定濃度以下となるように配管ｆ及び循環ポンプｅを用いて処理水の一部を循環させて排水との混合を行わせることにより処理効率の向上を図っている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の脱リン装置は、アンモニウムイオン、オルトリン酸イオンを含む被処理水を底部から導入し、これに空気を吹き込んでマグネシウムイオンの存在下でＭｇＮＨ4 ＰＯ4 を析出させて脱リン処理を行い、この処理水を上部から排出する反応容器を備えた脱リン装置において、前記反応容器内に、上昇する空気を回収する気体回収装置を設け、前記反応容器の上方に気液分離槽を設け、前記気体回収装置と前記気液分離槽とを上昇管で接続し、前記気液分離槽に前記気体回収装置の下方に臨んだ下降管を接続し、前記上昇管で、前記気体回収装置で回収した空気の上昇力によって前記気体回収装置内の処理水の一部を前記気液分離槽まで上昇させ、前記気液分離槽で上昇した液から空気を分離し、前記下降管で見掛け比重が重くなった液を下降させて反応容器内下方に戻す循環手段を構成したものである。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、設置面積を小さくできると共に循環ポンプを不要にして省エネ化を図れる脱リン装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の脱リン装置は、アンモニウムイオン、オルトリン酸イオンを含む被処理水を底部から導入し、これに空気を吹き込んでマグネシウムイオンの存在下でＭｇＮＨ4 ＰＯ4 を析出させて脱リン処理を行い、この処理水を上部から排出する反応容器を備えた脱リン装置において、前記反応容器内に、上昇する空気を回収する気体回収装置を設け、その気体回収装置で回収した空気の上昇力によって処理水の一部を上昇させ、この上昇した液から空気を分離して見掛け比重が重くなった液を下降させて反応容器内下方に戻す循環手段を設けたものである。
【０００８】
【作用】
被処理水は底部から反応容器内に導入され、これに空気が吹き込まれながらマグネシウムイオンの存在下で排水中のアンモニウムイオン、オルトリン酸イオンが除去されて、被処理水が脱リン処理される（Ｍｇ2+＋ＮＨ4 + ＋ＨＰＯ4 2-＋ＯＨ- ＋６Ｈ2 Ｏ→ＭｇＮＨ4 ＰＯ4 ・６Ｈ2 Ｏ＋Ｈ2 Ｏ）。この液は空気と共に容器内を上昇して気体回収装置に至り、そこで空気が回収され、一部が上部から排出される。残りは、気体回収装置で回収した空気の上昇力によって上昇し、上昇後空気が分離されて見掛け比重が重くなって反応容器内下方に戻され循環する。このように、処理水の循環を空気の上昇力を利用して行うので、循環ポンプを必要とせず、省エネルギー化を図れる。また、空気を気体回収装置で回収するため、気体回収装置の上部の反応容器内は空気による乱れがなく沈降部として有効に利用できる。その沈降部に配設される処理水の循環用の配管はドラフトチューブよりも径が小さくてすむため、沈降部の有効径を大きくとれるので、沈降部の径を小さくすることができ、設置のための空間、面積を小さくすることが可能となる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１において、１は反応容器を示し、この反応容器は、竪型で有底円筒状に形成されていると共に頂部が密閉されている。
【００１１】
反応容器１の底部には、アンモニウムイオン、オルトリン酸イオンを含む被処理水（排水）を供給するための原水ポンプ２を有する排水管３が接続される導入口４が設けられていると共に、上部には処理水が溢流する溢流堰５が設けられ、この溢流堰５に処理水を排出する流出管６が接続されている。
【００１２】
反応容器１内の下方には、導入口４から導入される排水を容器１内に均一に分配するための水分配装置７が設けられている。水分配装置７は、排水を容器１内に均一に分配することができるもので、例えば傘状構造のものがある。水分配装置７の下方には、容器１内に空気を分散させる空気吹込部８が設けられ、この空気吹込部８には空気供給量可変のブロワ９を有する空気供給管１０が接続されており、空気吹込部８から分散された空気により容器１内が撹拌されるようになっている。
【００１３】
また、反応容器１の下方には、アルカリ剤例えばＮａＯＨを供給するための流量可変のポンプ１１を有するアルカリ管１２が接続され、容器１内のｐＨがＭｇＮＨ4 ＰＯ4 が析出するｐＨ条件になるように、例えば 7.7〜9.5 好ましくは 8.1となるように適宜（例えば容器１内のｐＨが所定値になるように）ＮａＯＨが注入されるようになっている。又、反応容器１の下方には、マグネシウムイオンを含む溶液例えば塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2 ），酢酸マグネシウム，水酸化マグネシウム等の水溶液中でマグネシウムがイオン化するマグネシウム塩溶液を供給するための流量可変のポンプ１３を有するマグネシウム管１４が接続され、ＭｇＮＨ4 ＰＯ4 の析出にマグネシウムが不足する場合には適宜（例えば容器からの処理水に含まれるアンモニウムイオン（ＮＨ4 + ）又はオルトリン酸イオン（ＨＰＯ4 2-）が所定値以下になるように）ＭｇＣｌ2 溶液が注入されるようになっている。
【００１４】
反応容器１内の中央より上部には、容器１内を上下に沈降部１ａとＭｇＮＨ  4 ＰＯ4 が析出・造粒する反応部１ｂとに仕切るように気体回収装置１５が設けられている。気体回収装置１５は、空気吹込部８から吹き込まれた空気を回収するもので、空気の回収を行えるならばどのような構造のものでもよい。例えばＵＡＳＢ法に用いられる三相分離部と同じ構造やその類似の構造の気固液分離装置でもよい。気固液分離装置は、空気を回収すると共にその空気に伴って上昇するＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子を沈降させて、空気とＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子と排水とを気固液分離するものである。例えば、図２及び図３に示すように、上昇する空気がガスフード１６内に案内されるようにガスフード１６を１段又は複数段図示例では２段に設け、各ガスフード１６の一端部にフード１６内に溜まった空気をガス回収部１７に案内されるようにガス流入口１８を設け、かつガス流入口１８からガス回収部１７に集められて回収された空気を空気管１９に排出させる構造でもよい。このようにすれば、空気はガスフード１６で回収されてからガス回収部１７に流入して集められ、そこから空気管１９に流入する。この際、空気の上昇に伴って上昇したＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子はガスフード１６内面に衝突して沈降する。
【００１５】
気体回収装置１５には、図１に示すように、回収した空気によって気体回収装置１５内の液（又はＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子を含む液）が上昇流となって流れる上昇管２０が接続され、この上昇管２０が反応容器１より上方に設けられた気液分離槽２１に接続されている。気液分離槽２１は、上昇管２０から導入される液から空気を分離するもので、空気のリフト効果を利用して処理水の一部が気液分離槽２１に運ばれるので、気液分離槽２１では激しい撹拌が生じる。
【００１６】
気液分離槽２１の上部には分離した空気が流入する空気流入管２２が接続され、この空気流入管２２にはエアートラップ２３が介設されており、気液分離槽２１内に少量の内圧がかかるようになっている。また、気液分離槽２１の下部には、空気が分離して見掛けの比重が重くなった液が下降流となって流れる下降管２４が接続され、この下降管２４の排出口が反応容器１内の水分配装置７と空気吹込部８との間に配置される。上昇管２１と気液分離槽２２と下降管２４とから循環手段２５が構成され、気液分離槽２１の液が反応容器１内の下方に戻される、すなわち処理水の一部が循環するようになっている。さらに反応容器１には反応部１ｂ内で大粒化したＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子を排出するための排出管（図示せず）が接続され、反応部１ａ内で増量したＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子が適宜排出されるようになっている。
【００１７】
次に本実施例の作用を述べる。
【００１８】
アンモニウムイオン、オルトリン酸イオンを含む排水が導入口４から反応容器１内に導入され、水分配装置７により容器１内に均一に分配されてから反応部１ｂ内を上昇する。この反応容器１内には、容器１内のｐＨがＭｇＮＨ4 ＰＯ4 が析出するｐＨ条件になるようにＮａＯＨが注入されると共に、ＭｇＮＨ4 ＰＯ  4 の析出にマグネシウムイオンが不足する場合には不足する量のＭｇＣｌ2 溶液が注入され、かつ、空気吹込部８から空気が分散されて、反応部１ｂ内が十分に撹拌される。これにより、Ｍｇ2+＋ＮＨ4 + ＋ＨＰＯ4 2-＋ＯＨ- ＋６Ｈ2 Ｏ→ＭｇＮＨ4 ＰＯ4 ・６Ｈ2 Ｏ＋Ｈ2 Ｏなる反応が起こり、排水中のＮＨ4 + ，ＨＰＯ4 2-が同時に除去され、排水の脱リン処理が行われる。生成したＭｇＮＨ  4 ＰＯ4 はＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子の表面上に付着して造粒される。処理水は上昇して気体回収装置１５、沈降部１ａ、溢流堰５を介して流出管６に排出される。
【００１９】
気体回収装置１５では空気吹込部８から吹き込まれた空気が回収されるため、気体回収装置１５の上部の沈降部１ａでは空気による乱れがないので、全体を沈降部１ａとして有効に利用することができる。その沈降部１ａに配設される処理水の循環用の配管（上昇管２０及び下降管２４）はドラフトチューブ（図４参照）よりも径が小さくてすむ。このように、沈降部１ａの有効径を大きくとれるので、沈降部１ａ内径は反応部１ｂ内径と同径か、または少し拡張するだけですみ、設置のための空間、面積を小さくすることができる。この際、気体回収装置１５が気固液分離装置であると、沈降部１ａへの固形分（ＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子）の流入が一層抑制されるので、固形分がほとんど含まれない処理水が反応容器１から排出されることになる。
【００２０】
また、気体回収装置１５内の液（又はＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子を含む液）の一部は、気体回収装置１５で回収した空気の上昇力によって上昇管２０内を上昇して、気液分離槽２１に至る。気液分離槽２１では激しい撹拌が生じ、液を上昇させた空気が液から分離する。分離した空気は空気流入管２２に入り、エアートラップ２３を介して大気に放出される。気液分離槽２１内の空気が分離して見掛けの比重が重くなった液は、下降管２４内を下降して、その排出口から水分配装置７と空気吹込部８との間に戻され循環し、混合する。この際、空気流入管２２のエアートラップ２３により、気液分離槽２１内に少量の内圧がかかるので、水が分離槽２１から反応容器１へ強い撹拌力を持って流入する。これにより、処理水の循環・混合を循環ポンプなしで行うことができ、省エネルギー化を図れる。また、処理水の循環により、反応部１ｂのリン濃度が低下して、ＭｇＮＨ4 ＰＯ4 の過飽和度が低下するため、ＭｇＮＨ4 ＰＯ4 はＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子の表面でのみ析出するので、ＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子が大粒化する。このため、ＭｇＮＨ4 ＰＯ4 粒子と処理水とを効率よく分離することができる。
【図面の簡単な説明】
以上要するに本発明によれば、設置面積を小さくできると共に省エネルギー化を図れるという優れた効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】気固液分離装置の一例を示す横断面図である。
【図３】図２に示す気固液分離装置の要部を示す斜視図である。
【図４】従来の脱リン装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１  反応容器
１５  気体回収装置
２５  循環手段
【図１】
0003656267.tif 000002
【図２】
0003656267.tif 000003
【図３】
0003656267.tif 000004
【図４】
0003656267.tif 000005