(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸マグネシウムアンモニウムを造粒するための造粒塔を備え、この造粒塔の内部にアンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む廃水を注入するための廃水注入管と、同じく造粒塔の内部にマグネシウム化合物を注入するためのマグネシウム化合物注入管と、同じく造粒塔の内部にアルカリ剤を注入するためのアルカリ剤注入管をそれぞれ設け、前記造粒塔の底部に攪拌用気体吹き込み管と、固体粒子と廃水とを前記造粒塔の外に引き抜くための固体粒子払い出し管とを設け、さらに前記造粒塔の上部に処理水を流出させるための処理水流出管を備えたリン酸マグネシウムアンモニウムの造粒脱リン装置において、前記造粒塔内の壁面がフッ素樹脂で被覆されてなることを特徴とする造粒脱リン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、廃水中のリン酸を除去し、リン酸マグネシウムアンモニウムを造粒するための造粒脱リン装置に関するものであり、特に、造粒塔内の壁面をフッ素樹脂で被覆することにより、造粒塔内の壁面におけるリン酸マグネシウムアンモニウムのスケールの付着を防止することのできる造粒脱リン装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、閉鎖性水域で特に問題となっている富栄養化の一因子であるリンの除去技術には、アルミニウム塩や鉄塩等の金属塩とリンを反応させる凝集分離法、リン鉱石や骨炭等の種晶にヒドロキシアパタイトの形でリンを析出させる晶析法（接触脱リン法）、微生物のリン過剰摂取作用を利用した生物学的脱リン法、例えば嫌気・好気法などがある。
しかし、これらの処理プロセスから発生するリン化合物を含有した２次生成物の処分及び安定化が問題となっている。
【０００３】
このような状況に鑑み、近年、アンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む廃水に、マグネシウム化合物を添加するとともにｐＨを８以上に調整し、廃水中のリン酸イオンをリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として除去し、生成されたリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子を有効利用する技術が開発された。すなわち、特開平１−１１９３９２号公報には、アンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む原水に、マグネシウム化合物を添加するとともにｐＨを８以上に調整し、通気によって廃水を撹拌し、リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶を生成させ、廃水中の浮遊物質と前記リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶とを分離して浮遊物質を系外に排出し、さらに前記リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶を含む廃水を通気によって撹拌しながら連続的に廃水を供給し、前記リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶を核としてリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子を形成し、これを除去する装置及び方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の装置及び方法によって、水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として回収する際、リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子を造粒する造粒塔内の壁面にリン酸マグネシウムアンモニウムのスケールが付着し、付着したスケールの除去作業には多大な労力が必要であった。
本発明は、リン酸マグネシウムアンモニウムのスケールが造粒塔内の壁面に付着することなく、水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として回収することができるリン酸マグネシウムアンモニウムの造粒脱リン装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、造粒脱リン装置の造粒塔内の壁面をフッ素樹脂で被覆することにより、造粒塔内の壁面におけるリン酸マグネシウムアンモニウムのスケールの付着を防止することができるという事実を見出し、本発明に到達した。
【０００６】
すなわち、本発明は、リン酸マグネシウムアンモニウムを造粒するための造粒塔を備え、この造粒塔の内部にアンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む廃水を注入するための廃水注入管と、同じく造粒塔の内部にマグネシウム化合物を注入するためのマグネシウム化合物注入管と、同じく造粒塔の内部にアルカリ剤を注入するためのアルカリ剤注入管をそれぞれ設け、前記造粒塔の底部に攪拌用気体吹き込み管と、固体粒子と廃水とを前記造粒塔の外に引き抜くための固体粒子払い出し管とを設け、さらに前記造粒塔の上部に処理水を流出させるための処理水流出管を備えたリン酸マグネシウムアンモニウムの造粒脱リン装置において、前記造粒塔内の壁面がフッ素樹脂で被覆されてなることを特徴とする造粒脱リン装置を要旨とするものである。
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本発明を具体的に説明する。
図１は、本発明の造粒脱リン装置の一例を示す概略図である。図１において、リン酸マグネシウムアンモニウムを造粒するための造粒塔は、造粒塔直胴部１とその下部に位置する円錐部及び造粒塔沈殿部２とから構成されており、アンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む廃水は、廃水注入管３によって造粒塔直胴部１内に注入される。また、マグネシウム化合物は、廃水中のリン酸と等モルになるようにマグネシウム化合物注入管４を通じて、造粒塔直胴部１の上部に設けられた空気捕集カバー６の内部へ注入される。なお、アルカリ剤、例えば苛性ソーダをアルカリ剤注入管５を通じて、空気捕集カバー６の内部へ注入し、造粒塔内をｐＨ８以上に調整している。
【０００８】
さらに、造粒塔の底部に連結した攪拌用気体吹き込み管７より、攪拌用気体を供給して、造粒塔内の曝気・攪拌を行うことにより、リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子が生成する。すなわち、アンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む廃水にマグネシウム化合物及びアルカリ剤を添加するとともに、ｐＨを８以上に調整して攪拌を行うことにより、直径０．２〜０．８ｍｍのリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子を生成させることができる。
【０００９】
空気捕集カバー６と造粒塔直胴部１の間には、スリット８が形成され、造粒塔沈殿部２において沈降分離されたリン酸マグネシウムアンモニウムは、スリット８を通過して、造粒塔の底部に降下して蓄積される。蓄積されたリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子は１〜２週間の間隔で、造粒塔底部の固体粒子払い出し管９より払い出され、処理水は造粒塔沈殿部２の上部より処理水流出管１０を通して排出される。また、造粒塔直胴部１の内部には造粒塔底部よりスリット８の上部まで及ぶ内筒１１を設置し、アンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む廃水は廃水注入管３を通して、内筒１１の内側に供給される。
また、造粒塔の材質としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）や一般構造用圧延鋼材（ＳＳ３４）が用いられる。
【００１０】
本発明においては、造粒塔内の壁面、例えば、内筒１１の内壁や空気捕集カバー６の内壁など、リン酸マグネシウムアンモニウムのスケールが付着し易い箇所１２をフッ素樹脂で被覆することが必要であり，このようにすることによって、リン酸マグネシウムアンモニウムのスケールの付着を防止することができる。
【００１１】
フッ素樹脂としては、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−パーフロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、４フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、３フッ化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶｄＦ）等があげられ、その中でも、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）が最も好ましい。
また、被覆するフッ素樹脂の膜厚としては、特に限定されるものではないが、１０〜６００μｍ程度が好ましい。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
実施例１，比較例１〜３
図１に示す造粒脱リン装置の内部にテストピースを設置して、リン酸マグネシウムアンモニウムのスケール付着性を調べた。
廃水注入管３から注入させる廃水として消化汚泥脱水ろ液を用い、実効容積が１０ｍ3 の造粒塔に、６．２５ｍ3 ／ｈｒの流量で、廃水注入管３から廃水を供給した。
また、マグネシウム槽内の３０％の塩化マグネシウムを、廃水中のリン酸と等モルとなるように、マグネシウム化合物注入管４から空気捕集カバー６の内部に注入し、また、アルカリ槽内の４８％の苛性ソーダをアルカリ剤注入管５から空気補集カバー６の内部に注入してｐＨを９．０に調整し、造粒塔底部に連結した撹拌用気体吹き込み管７より空気を供給して造粒塔内部の曝気・攪拌を行った。
【００１３】
テストピースとして、一般構造用圧延鋼材〔（ＳＳ３４）、比較例１〕、ステンレス鋼〔（ＳＵＳ３０４）、比較例２〕、塩化ビニル樹脂〔（硬質ＰＶＣ）、比較例３〕、フッ素樹脂〔（４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合樹脂：ＦＥＰ）、実施例１〕をそれぞれ２００ｍｍ×６５ｍｍ×５ｍｍに加工して、これらのテストピースを空気捕集カバ−６の内部の水面下１ｍの位置に設置した。６１日経過後の各テストピースへのリン酸マグネシウムアンモニウムのスケールの付着量を表１に示す。
【００１４】
【表１】
0003649471.tif 000002
【００１５】
表１より明らかなように、本発明に用いられるフッ素樹脂（４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合樹脂：ＦＥＰ）へのリン酸マグネシウムアンモニウムのスケール付着量は、従来、使用されていたステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）や、他の材質と比べて僅かであった。
【００１６】
実施例２
図１に示す造粒脱リン装置を用いて、廃水の処理を行った。
廃水注入管５から注入させる廃水として消化汚泥脱水ろ液を用い、実効容積１０ｍ3 造粒塔に、６．２５ｍ3 ／ｈｒの流量で、廃水注入管３から廃水を供給した。
また、マグネシウム槽内の３０％の塩化マグネシウムを、廃水中のリン酸と等モルとなるように、マグネシウム化合物注入管４から空気捕集カバー６の内部に注入し、また、アルカリ槽内の４８％の苛性ソーダをアルカリ剤注入管５から空気補集カバー６の内部に注入してｐＨを９．０に調整し、造粒塔底部に連結した撹拌用気体吹き込み管７より空気を供給して造粒塔内部の曝気・攪拌を行った。
【００１７】
これによって、水中のリン酸態リンの９６％、アンモニア態窒素の１８％が除去され、直径が０．２〜０．８ｍｍのリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子が生成し、造粒塔直胴部１の底部にリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子が蓄積される１〜２週間の間隔で、固体粒子払い出し管９よりリン酸マグネシウムアンモニウムの引き抜きを行った。
造粒塔直胴部１の直径は９６０ｍｍであり、その内部に直径が５００ｍｍで、下端は造粒塔直胴部１とその下部の円錐部との繋ぎ目付近に、上端はスリット８の５００ｍｍ上部に位置する、全長１４００ｍｍの内筒を設置した。
【００１８】
造粒塔直胴部１、空気捕集カバー６、内筒１１の材質はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）であり、造粒塔内の壁面でリン酸マグネシウムアンモニウムのスケールが付着し易い箇所１２をフッ素樹脂（４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合樹脂：ＦＥＰ）で、膜厚４０μｍで被覆した場合には、リン酸マグネシウムアンモニウムのスケールの付着はほとんど見られなかった。
一方、造粒塔内の壁面にフッ素樹脂で被覆しない場合には、５８８日の連続運転で、空気捕集カバー６の内壁や内筒１１の内壁全面、内筒１１の外壁の上端から２００ｍｍ付近までのリン酸マグネシウムアンモニウムのスケールが付着し易い箇所１２に３０〜７０ｍｍの厚さのスケールが付着していた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の造粒脱リン装置は、廃水中のリンを効率よく除去することができるだけでなく、造粒塔内の壁面へのリン酸マグネシウムアンモニウムのスケールの付着も防止することができる。そのため、スケールの除去作業が軽減でき、維持管理性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の造粒脱リン装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  造粒塔直胴部
２  造粒塔沈殿部
３  廃水注入管
４  マグネシウム化合物注入管
５  アルカリ剤注入管
６  空気捕集カバー
７  攪拌用気体吹き込み管
８  スリット
９  固体粒子払い出し管
10  処理水流出管
11  内筒
12  リン酸マグネシウムアンモニウムのスケールが付着し易い箇所
【図１】
0003649471.tif 000003