(57)【要約】【課題】種晶の粒径を小さくして単位重量当たりの表面積を増大させるとともに、種晶を損失を回避した状態で強撹拌を可能とし、リンやフッ素等の水質成分を含有する被処理水から、当該水質成分を短時間で高効率に除去し、回収する。【解決手段】実施形態の晶析システムは、被処理水と種晶とを接触させ、当該種晶上に被処理水中の除去対象物を晶析させる晶析反応槽と、晶析反応槽を越流した被処理水の一部を一時的に貯留する貯留槽とを具える。また、被処理水及び晶析反応槽で得た処理水と、これら被処理水及び処理水中に残留している種晶とを遠心力を利用して分離する遠心分離装置と、遠心分離装置で分離した種晶を被処理水及び処理水の残留分とともに回収し、当該残留分中における種晶の比重差を利用して種晶を残留分中で沈降及び浮遊させ、残留分中に浮遊している種晶を選択的に抽出する沈降分離装置とを具える。【選択図】図１
2014131783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水と種晶とを接触させ、当該種晶上に前記被処理水中の除去対象物を晶析させる晶析反応槽と、
前記晶析反応槽の下流側に位置し、前記晶析反応槽を越流した前記被処理水の一部を一時的に貯留する貯留槽と、
前記貯留槽の下流側に位置し、前記被処理水及び前記晶析反応槽で得た処理水と、これら被処理水及び処理水中に残留している前記種晶とを遠心力を利用して分離する遠心分離装置と、
前記遠心分離装置の下流側に位置し、前記遠心分離装置で分離した前記種晶を前記被処理水及び前記処理水の残留分とともに回収し、当該残留分中における前記種晶の比重差を利用して前記種晶を前記残留分中で沈降及び浮遊させ、前記残留分中に浮遊している種晶を前記種晶より選択的に抽出する沈降分離装置と、
を具えることを特徴とする、晶析システム。
【請求項２】
前記晶析反応槽に前記種晶を供給する種晶供給槽を具えることを特徴とする、請求項１に記載の晶析システム。
【請求項３】
前記沈降分離装置で抽出した浮遊種晶を前記晶析反応槽及び前記種晶供給槽の少なくとも一方に還流させるための還流ラインを具えることを特徴とする、請求項２に記載の晶析システム。
【請求項４】
前記沈降分離装置で抽出した浮遊種晶の粒径は、前記遠心分離装置で模擬固形物による分離回収試験を行い、当該模擬固形物の、粒径範囲毎の回収率データ、及び前記被処理水からの前記除去対象物の除去率に基づいて決定するように構成したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の晶析システム。
【請求項５】
前記晶析反応槽内を強攪拌する攪拌手段を具えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の晶析システム。
【請求項６】
前記晶析反応槽内における前記種晶の含有量を計測する計測手段を具えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の晶析システム。
【請求項７】
前記貯留槽内を強攪拌する追加の攪拌手段を具えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の晶析システム。
【請求項８】
前記貯留槽内における前記種晶の含有量を計測する追加の計測手段を具えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の晶析システム。
【請求項９】
晶析反応槽内において、被処理水と種晶とを接触させ、当該種晶上に前記被処理水中の除去対象物を晶析させるステップと、
前記晶析反応槽の下流側に位置する貯留槽内において、前記晶析反応槽を越流した前記被処理水の一部を一時的に貯留するステップと、
前記貯留槽の下流側に位置する遠心分離装置内において、前記被処理水及び前記晶析反応槽で得た処理水と、これら被処理水及び処理水中に残留している前記種晶とを遠心力を利用して分離するステップと、
前記遠心分離装置の下流側に位置する沈降分離装置内において、前記遠心分離装置で分離した前記種晶を前記被処理水及び前記処理水の残留分とともに回収し、当該残留分中における前記種晶の比重差を利用して前記種晶を前記残留分中で沈降及び浮遊させ、前記残留分中に浮遊している種晶を前記種晶より選択的に抽出するステップと、
を具えることを特徴とする、晶析システムの運転方法。
【請求項１０】
種晶供給槽から前記晶析反応槽に前記種晶を供給するステップを具えることを特徴とする、請求項９に記載の晶析システムの運転方法。
【請求項１１】
前記沈降分離装置で抽出した浮遊種晶を前記晶析反応槽及び前記種晶供給槽の少なくとも一方に還流させるステップを具えることを特徴とする、請求項１０に記載の晶析システムの運転方法。
【請求項１２】
前記沈降分離装置で抽出した浮遊種晶の粒径は、前記遠心分離装置で模擬固形物による分離回収試験を行い、当該模擬固形物の、粒径範囲毎の回収率データ、及び前記被処理水からの前記除去対象物の除去率に基づいて決定することを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一に記載の晶析システムの運転方法。
【請求項１３】
前記晶析反応槽内を攪拌手段によって強攪拌するステップを具えることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一に記載の晶析システムの運転方法。
【請求項１４】
前記晶析反応槽内における前記種晶の含有量を計測手段によって計測するステップを具えることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか一に記載の晶析システムの運転方法。
【請求項１５】
前記貯留槽内を追加の攪拌手段によって強攪拌するステップを具えることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか一に記載の晶析システムの運転方法。
【請求項１６】
前記貯留槽内における前記種晶の含有量を追加の計測手段によって計測するステップを具えることを特徴とする、請求項９〜１５のいずれか一に記載の晶析システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、晶析システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ素やリン等、廃水中に含まれる対象物を除去／回収する方法として、凝集沈殿法、吸着剤充填塔による吸着法、晶析法が用いられている。しかしながら、凝集沈殿法では広大な設置面積が必要である上に、大量の汚泥が発生し環境負荷の増大や処分費の発生が問題となる。また、吸着法では吸着剤の再生や回収物の分離に大量の薬液を使用するためコストがかかる。これに対し、晶析法は回収した対象物の純度が高く脱水性能も良いため回収物を有価値物として再利用すること容易であると共に、大きな沈殿槽が不要なため省スペース化が可能である。
【０００３】
晶析は液相から固相への相変化を利用した操作であり、廃水中に溶解している対象物を固相にして分離回収する技術である。結晶の析出が起こらない溶解度以下の濃度の未飽和状態の領域（安定域）と、瞬時に結晶核の析出が次々と開始する領域（不安定域）との中間領域（準安定域）では、結晶の成長は起こるが新たな核の発生は起こらず、微細結晶（種晶）を投入することにより、当該種晶の表面に結晶が成長する。
【０００４】
晶析法を用いたリンの除去／回収方法としてＭＡＰ法（特許文献１）がある。ＭＡＰ法とはリン酸イオン、アンモニウムイオンが高濃度に含まれている廃水に対し、マグネシウムを添加しｐＨをアルカリ性に調整することで準安定領域に移行させ、リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）の６水塩の結晶を生成・成長させリンを分離回収する方法である。
【０００５】
また、半導体製造工程で発生するフッ素含有廃水を対象としたフッ素の晶析処理においては、晶析反応元素としてカルシウム塩を使用し、フッ化カルシウムの結晶を生成させるフッ化カルシウム晶析法がある（特許文献２）。添加するカルシウム塩の濃度を調整することによりフッ化カルシウムの結晶成長が起こる準安定域を形成する。
【０００６】
しかしながら、晶析法は種晶の流出を防止するために、比較的大粒径（数ｍｍオーダー）の種晶を使用しているため、種晶単位重量あたりの表面積が小さく、廃水中の除去対象物を結晶化するのに長時間を要する恐れがある。また、種晶表面での結晶成長を促進させるべく、リアクタ内部で緩やかな上昇速度を実現しなければならないため、攪拌機による強攪拌が出来ず、種晶と廃水の接触効率が下がり、廃水中の除去対象物を結晶化するのに長時間を要する恐れがある。
【０００７】
さらに、強攪拌等による種晶の流出及び消失を防止するために、リアクタを二重円筒にしたり仕切り板を入れたりする等の工夫が必要となり、構造が複雑になる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１６０３０４号
【特許文献２】特開２０１１−１２５８１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、種晶の粒径を小さくして単位重量当たりの表面積を増大させるとともに、種晶の損失を回避した状態で強撹拌を可能とし、リンやフッ素等の水質成分を含有する被処理水から、当該水質成分を短時間で高効率に除去し、回収することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の晶析システムは、被処理水と種晶とを接触させ、当該種晶上に前記被処理水中の除去対象物を晶析させる晶析反応槽と、前記晶析反応槽の下流側に位置し、前記晶析反応槽を越流した前記被処理水の一部を一時的に貯留する貯留槽とを具える。また、前記貯留槽の下流側に位置し、前記被処理水及び前記晶析反応槽で得た処理水と、これら被処理水及び処理水中に残留している前記種晶とを遠心力を利用して分離する遠心分離装置と、前記遠心分離装置の下流側に位置し、前記遠心分離装置で分離した前記種晶を前記被処理水及び前記処理水の残留分とともに回収し、当該残留分中における前記種晶の比重差を利用して前記種晶を前記残留分中で沈降及び浮遊させ、前記残留分中に浮遊している種晶を前記種晶より選択的に抽出する沈降分離装置と、を具える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態における晶析システムの概略構成図である。
【図２】実施形態における遠心分離装置の、捕捉率の固形物の粒径に対する関係を示すグラフである。
【図３】実施形態の、被処理水に異なる粒径の種晶を接触させた後の、被処理水中の残存する除去対象物の残留率（＝１−除去率）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本実施形態の晶析システムの概略構成を示す図である。
【００１３】
図１に示す晶析システム１０は、晶析反応槽１１と、この晶析反応槽１１の下流側において、晶析反応槽１１と隣接するように、具体的には晶析反応槽１１の右側壁を左側壁として共用するように配設された貯留槽１２と、この貯留槽１２の下流側において配設された遠心分離装置１３と、この遠心分離装置１３の下流側において配設された沈降分離装置１４とを有している。
【００１４】
なお、遠心分離装置１３は汎用のものから適宜選択して用いることができる。また、貯留槽１２は、晶析反応槽１１と遠心分離装置１３との間に配設され、その機能を十分に奏するものであれば、晶析反応槽１１と側壁面を共有するようにして隣接している必要はない。例えば、晶析反応槽１１と貯留槽１２とを連通配管で接続することもできる。
【００１５】
晶析反応槽１１内には、強攪拌を行うための攪拌機１１１が配設されており、また、晶析反応槽１１内における種晶の濃度（含有量）を間接的に計測するための、濁度計測器あるいは粒度分布計測器などの計測手段１１２が配設されている。同様に、貯留槽１２内には、強攪拌を行うための攪拌機１２１が配設されており、また、貯留槽１２内における種晶の濃度（含有量）を間接的に計測するための、濁度計測器あるいは粒度分布計測器などの計測手段１２２が配設されている。
【００１６】
なお、上述した攪拌機１１１等は本実施形態において必須の構成要素ではなく、適宜省略することもできるが、これらを設けることによって、以下に説明する晶析システム１０の運転方法において特有の作用効果を奏するようになる。
【００１７】
貯留槽１２と遠心分離装置１３とは、ポンプ４３を介して配管２５によって接続されており、遠心分離装置１３と沈降分離装置１４とは、配管２７によって接続されている。
【００１８】
また、晶析反応槽１１の上方には、種晶供給槽１６が配設されており、必要に応じてポンプ４４を駆動させ、配管３５を介して晶析反応槽１１内に種晶を供給できるようにしている。さらに、晶析反応槽１１の上方には、薬液槽１７が配設されており、必要に応じてポンプ４５を駆動させ、配管３６を介して薬液槽１７から薬剤（例えばアルカリ）を晶析反応槽１１内に供給し、当該晶析反応槽１１内の状態を、準安定領域、すなわち、結晶の成長は起こるが新たな核の発生は起こらず、種晶の表面に被処理水Ｗ１中の除去対象物が成長できるような条件に設定できるようにしている。
【００１９】
なお、上述した種晶供給槽１６等も本実施形態において必須の構成要素ではなく、適宜省略することもできるが、これらを設けることによって、以下に説明する晶析システム１０の運転方法において特有の作用効果を奏するようになる。
【００２０】
同様に、貯留槽１２の上方には、薬液槽１８が配設されており、必要に応じてポンプ４６を駆動させ、配管３７を介して薬液槽１８中の薬剤（例えばアルカリ）貯留槽１２内の状態を上記準安定領域に設定できるようにしている。これは以下に説明するように、貯留槽１２内にも晶析反応槽１１から種晶が混入し、晶析反応によって当該種晶の表面にも除去対象物が析出して堆積するようになるためである。但し、薬液槽１８等も本実施形態において必須の構成要素ではなく、適宜省略することもできるが、これらを設けることによって、以下に説明する晶析システム１０の運転において特有の作用効果を奏するようになる。
【００２１】
また、晶析反応槽１１の上流側には、ポンプ４２を介した配管２２によって接続された前処理槽１５が配設されている。前処理槽１５は、以下に説明するような晶析反応槽１１内の晶析反応を促進させるために配設されているものである。例えば、凝集剤の添加や、スクリーンの配設等により、被処理水Ｗ１中の汚泥を予め除去したり、前処理槽１５の上方に配設された薬液槽１９より、必要に応じてポンプ４７を駆動させ、配管３８を介して薬液槽１９中の薬剤（例えばアルカリ、マグネシウム、リン酸イオン）を前処理槽１５内に供給し、前処理槽１５内の状態を上記準安定領域に設定したりするための予備的な処理（前処理）を行うためのものである。
【００２２】
但し、前処理槽１５も本実施形態では必須の構成要件ではなく、例えば晶析反応槽１１に薬剤槽１７から適宜薬剤を供給し、晶析反応槽１１内を上述した準安定領域に保持することができれば省略してもよい。
【００２３】
なお、本実施形態では、前処理槽１５内において、例えば上述した凝集剤の添加による汚泥の除去を想定して、凝集剤を前処理槽１５内で均一分布させるべく攪拌機１５１が配置され、薬剤槽１９から薬剤を供給することを想定してｐＨメータ１５２が配置されているが、これらの図示はあくまで例示であって、前処理槽１５内で行う処理の種類に応じて適宜適切な手段、装置を配設することができる。
【００２４】
また、本実施形態では、沈降分離槽１４と晶析反応槽１１及び種晶供給槽１６とを、三方バルブ３２を介して配管３１、３３及び３４を介して接続している。これら三方バルブ３２、配管３１，３３、及び３４は還流ラインを形成し、以下に説明する晶析システム１０の運転方法において、沈降分離槽１４中で回収した浮遊種晶を晶析反応槽１１及び種晶供給槽１６に還流させるようにしているが、還流ラインは適宜削除することができ、これに伴って回収した浮遊種晶の還流操作を省略することもできる。
【００２５】
但し、以下に説明するように、還流ラインを設けることにより、使用済み種晶を直接再利用することができるので、新たな種晶の供給割合を低減することができ、晶析システム１０及びその運転方法のコスト低減を図ることができる。
【００２６】
なお、晶析システム１０の晶析反応槽１１等、その構成要素は耐食性及び強度に優れたステンレス鋼などから構成することができ、内壁部分等、その一部にテトラフルオロエチレン等を使用することもできる。
【００２７】
次に、図１に示す晶析システム１０の運転方法について説明する。
最初に、ポンプ４１を駆動させることにより、配管２１より被処理水Ｗ１を前処理槽１５内に導入する。前処理槽１５内では、被処理水Ｗ１に対して凝集剤添加、スクリーン配設等により、被処理水Ｗ１中の汚泥を除去したり、薬剤槽１９より例えばアルカリ、マグネシウム、リン酸イオン窒素等の薬剤を添加して、被処理水Ｗ１の状態を予め晶析反応における準安定領域に設定したりする。なお、前処理槽１５を省略した際は、上記操作を行わず、被処理水Ｗ１は直接晶析反応槽１１内に導入する。
【００２８】
なお、薬剤の種類及び濃度は、被処理水Ｗ１の成分濃度、及び除去対象物の種類、濃度等に依存する。
【００２９】
晶析反応槽１１内には、被処理水Ｗ１の成分濃度等に応じた種晶１１Ａが予め投入されているので、晶析反応槽１１内に導入された被処理水Ｗ１は種晶１１Ａと接触することになる。このとき、被処理水Ｗ１が晶析反応における準安定領域、すなわち結晶の成長は起こるが新たな核の発生は起こらず、種晶１１Ａの表面に被処理水Ｗ１中の除去対象物が成長できるような条件となっていれば、上記種晶１１Ａの表面に被処理水Ｗ１中の除去対象物が晶析し、堆積するようになる。
【００３０】
本実施形態において、種晶１１Ａは、晶析反応により所定の結晶をその表面に成長及び堆積させるための核となる結晶を意味し、例えばＭＡＰ（ＭｇＮＨ４ＰＯ４）やヒドロキシルアパタイトなどを挙げることができる。
【００３１】
本実施形態では、晶析反応槽１１の上流側に前処理槽１５を設けているので、上述のように、当該前処理槽１５内で予め被処理水Ｗ１を準安定領域とすることもできるし、晶析反応槽１１の上方に設けた薬剤槽１７よりアルカリ、マグネシウム、リン酸イオン等の薬剤を添加して、被処理水Ｗ１を準安定領域とすることもできる。
【００３２】
薬剤の種類及び濃度は、被処理水Ｗ１の成分濃度、及び除去対象物の種類、濃度等に依存する。
【００３３】
なお、晶析反応槽１１内で被処理水Ｗ１と種晶１１Ａとを接触させる際において、攪拌機１１１を駆動させて強攪拌を行うことが好ましい。この場合、種晶１１Ａは、晶析反応槽１１内全域に均一に分散するようになるため、被処理水Ｗ１と種晶１１Ａとの接触効率を高めることができる。したがって、被処理水Ｗ１中における除去対象物の、種晶１１Ａ上に晶析し、堆積する速度が増大するので、被処理水Ｗ１からの除去対象物の晶析を短時間で行うことができ、晶析システム１０の運転効率を増大させることができる。  
【００３４】
種晶１１Ａの表面に除去対象物が晶析することによって生成する晶析物１１Ｂは、重量が増大し、晶析反応槽１１の底部に溜まるようになるので、晶析物１１Ｂはバルブ２４を開状態とすることにより、配管２３を介して晶析反応槽１１の外に取り出され、回収されるようになる。本実施形態では、晶析反応槽１１の下方に配設した回収槽１１５によって晶析物１１Ｂを回収している。
【００３５】
なお、本実施形態における“強攪拌”とは、晶析反応槽１１内の被処理水Ｗ１が当該焼成反応槽１１より溢れ出て、隣接する貯留槽１２内に溜まるような状態での撹拌を意味するものである。一方、本実施形態では、このような強攪拌を行っても、晶析反応槽１１と貯留槽１２とは、側壁面を共有するようにして隣接しているので、晶析反応槽１１内に被処理水Ｗ１及び種晶１１Ａは貯留槽１２内に溜まり、晶析システム１０外に漏れ出ることがない。
【００３６】
また、晶析システム１０の安定かつ長時間の運転を可能とするためには、晶析反応槽１１における晶析反応は安定的かつ継続的に行われることが好ましい。このためには、晶析反応槽１１内における種晶の濃度を一定とする必要がある。したがって、本実施形態では、晶析反応槽１１内の種晶１１Ａの濃度（含有量）を間接的に計測するための、濁度計測器あるいは粒度分布計測器などの計測手段１１２が配設されており、当該計測手段１１２において晶析反応槽１１内の種晶１１Ａの濃度（含有量）を適宜にモニタリングしている。
【００３７】
この結果、例えば上記強攪拌によって晶析反応槽１１から貯留槽１２に対して被処理水Ｗ１が溢れると同時に種晶１１Ａも貯留槽１２に漏洩し、これによって晶析反応槽１１内の種晶１１Ａの濃度（含有量）が減少したような場合は、種晶供給槽１６よりポンプ４４を駆動させて配管３５より晶析反応槽１１内に種晶１１Ａを供給し、晶析反応槽１１内の種晶１１Ａの濃度（含有量）が常に一定となるようにする。これにより、晶析反応槽１１における晶析反応は安定的かつ継続的に行われるようになるので、晶析システム１０の安定かつ長時間の運転を可能とすることができる。
【００３８】
次に、本実施形態では、晶析反応槽１１内に被処理水Ｗ１を導入すると同時に、晶析反応槽１１を越流するようにして貯留槽１２内にも被処理水Ｗ１を導入する。これは、以下に説明するように、貯留槽１２に対して、晶析反応槽１１内で種晶１１Ａに対して晶析反応を行って生成した晶析物１１Ｂを除去した後の処理水Ｗ２を、遠心分離装置１３に送る際のバッファとしての機能を持たせるためである。
【００３９】
すなわち、遠心分離装置１３では、以下に説明するように、処理水Ｗ２中に含有した種晶１１Ａと、当該処理水Ｗ２とを分離するが、当該分離の効果を向上させるに際しては、遠心分離装置１３内に十分な水、すなわち十分な処理水Ｗ２を流す必要がある。したがって、もし、貯留槽１２がない場合には、配管２２を介して多量の被処理水Ｗ１を晶析反応槽１１内に導入し、当該晶析反応槽１１内で十分に晶析反応を生ぜしめることなく、処理水Ｗ２と多量の被処理水Ｗ１との混合した状態の水（混合水）を素早く遠心分離装置１３に供給する必要がある。
【００４０】
この結果、遠心分離装置１３はその機能を発揮することができたとしても、晶析反応槽１１内では、種晶１１Ａに対して十分な晶析反応を行うことができないので、被処理水Ｗ１中の除去対象物を晶析物１１Ｂとして十分に除去することができない。
【００４１】
しかしながら、本実施形態では、上述のように、晶析反応槽１１と遠心分離装置１３との間に貯留槽１２を配設し、この貯留槽１２内に被処理水Ｗ１を比較的多量に貯留しているので、この貯留した被処理水Ｗ１が、遠心分離装置１３に供給する水（処理水）のバッファとして働く。したがって、晶析反応槽１１内に多量の被処理水Ｗ１を導入し、当該晶析反応槽１１内で十分に晶析反応を生ぜしめることなく、処理水Ｗ２と多量の被処理水Ｗ１との混合した状態の水（混合水）を素早く遠心分離装置１３に供給する必要がなくなるので、晶析反応槽１１内での晶析反応を十分に行って被処理水Ｗ１中の除去対象物を十分に除去することができると同時に、遠心分離装置１３の機能を十分に発揮させることができるようになる。
【００４２】
なお、貯留槽１２の容量等は、被処理水Ｗ１の除去対象物の濃度及び単位時間当たりの被処理水Ｗ１の処理量、並びに遠心分離装置１３の容量や種晶１１Ａの濃度（含有量）等に依存する。
【００４３】
一方、貯留槽１２内には、被処理水Ｗ１が貯留され、さらには晶析反応槽１１内で強攪拌を行ったことにより溢れ出た種晶１１Ａが貯留されている。したがって、貯留槽１２においてもある程度の割合で種晶１１Ａの表面に被処理水Ｗ１中の除去対象物が晶析するようになる。
【００４４】
したがって、晶析反応槽１１の場合と同様に、貯留槽１２内に配設した攪拌機１２１によって強攪拌を行い、被処理水Ｗ１と種晶１１Ａとの接触効率を向上させることもできる。
【００４５】
また、濁度計測器あるいは粒度分布計測器などの計測手段１２２によって、貯留槽１２内における種晶の濃度（含有量）を間接的に計測し、種晶供給槽１６より図示しない配管を介して種晶１１Ａを適宜供給し、貯留槽１２内における種晶１１Ａの濃度（含有量）を一定とし、貯留槽１２における晶析反応をも安定的かつ継続的に行われるようにすることができる。この結果、晶析システム１０の安定かつ長時間の運転を可能とすることができる。
【００４６】
さらに、薬剤槽１８よりポンプ４６を駆動させ、配管３７を介して、アルカリ、マグネシウム、リン酸イオン等の薬剤を添加して、貯留槽１２内の被処理水Ｗ１を準安定領域に保持することもできる。薬剤の種類及び濃度は、被処理水Ｗ１の成分濃度、及び除去対象物の種類、濃度等に依存する。
【００４７】
次いで、晶析反応槽１１内で得た処理水Ｗ２を、貯留槽１２内の処理水Ｗ２及び被処理水Ｗ１の混合水とともに遠心分離装置１３に移送する。
【００４８】
遠心分離装置１３では、上述したように、晶析反応槽１１からの処理水Ｗ２に加えて、貯留槽１２に貯留された被処理水Ｗ１が供給されるとともに、これら被処理水Ｗ１及び処理水Ｗ２に残存している種晶１１Ａも供給されるようになる。したがって、遠心分離装置１３では、被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２と種晶１１Ａとを遠心力を利用して分離する。
【００４９】
遠心分離装置１３では、一般に固体である種晶１１Ａに対して大きな遠心力が作用するようになるので、種晶１１Ａは全体として遠心力によって遠心分離装置１３の内壁面に押圧され、当該内壁面に沿って遠心分離装置１３の底部に移動する。一方、被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２は、種晶１１Ａとは逆に遠心分離装置１３の中央部に集められるようになる。このため、被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２の大部分は（被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２）ｍとして、遠心分離装置１３の上部から配管２６によって外部に排出される。
【００５０】
一方、遠心分離装置１３の底部に集められた種晶１１Ａは、被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２の残留分（被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２）ｒとともに、配管２７を介して沈降分離槽１４に移送される。
【００５１】
なお、遠心分離装置１３においては、当該装置内に投入した物質の捕捉率（遠心分離装置での物質回収量／遠心分離装置への物質投入量）が重要な特性の一つとなっており、本実施形態では、上記物質が種晶１１Ａに相当する。この捕捉率を向上させるには、遠心分離装置１３に供給する水の量を増大させて、種晶１１Ａに対して十分な遠心力が作用するようにする必要がある。本実施形態では、上述のように貯留槽１２を設け、遠心分離装置１３内に供給する水として、晶析反応槽１１で生成した処理水Ｗ２のみでなく被処理水Ｗ１をも供給するようにしているので、遠心分離装置１３には十分な量の水が供給されることになる。したがって、遠心分離装置１３の捕捉率を十分に高くする必要がある。
【００５２】
沈降分離槽１４に移送された種晶１１Ａは、被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２の残留分（被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２）ｒ中で種晶１１Ａに含まれる種々の種晶の粒径に依存した比重差を利用して、種晶１１Ａを残留分（被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２）ｒ中で個々に沈降及び浮遊させる。そして残留分（被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２）ｒ中に浮遊している種晶を種晶１１Ａより選択的に抽出する。これは、残留分（被処理水Ｗ１＋処理水Ｗ２）ｒ中に浮遊している種晶には除去対象物が晶析しておらず、また、種晶自体も十分に小さく、場合によっては多孔質となっていることによる。したがって、このような種晶は十分に再利用に供することができるので、上述のように沈降分離槽１４より抽出するものである。
【００５３】
なお、沈降分離槽１４より抽出すべき種晶の粒径は以下のようにして決定することができる。
【００５４】
図２は、遠心分離装置１３における捕捉率の、模擬固形物の粒径に対する関係を示すグラフである。図２から明らかなように、模擬固形物の粒径が大きくなるにつれ捕捉率は上昇するが、例えば模擬固形物の密度に依存してその傾向は異なる。図２では、固形物Ａ，固形物Ｂ及び固形物Ｃの順に密度が大きくなっており（固形物Ａの密度＞固形物Ｂの密度＞固形物Ｃの密度）、固形物の密度が大きくなるに連れて同じ粒子径であっても捕捉率が増大していることが分かる。また、模擬固形物の種類が違えば粒径範囲毎の捕捉率も異なる。
【００５５】
図３は、被処理水Ｗ１に異なる粒径の種晶を接触させた後の、被処理水Ｗ１中の残存する除去対象物の残留率（＝１−除去率）を示すグラフである。種晶の粒径が小さい方が短時間で除去対象物を廃水から除去可能であることがわかる。但し、種晶の粒径以外の条件（廃水性状、種晶投入量）は同一とした。これは、同一重量では種晶の粒径が小さいほど表面積が大きいため、廃水中の対象物との接触効率が高くなり、除去率が上がるためと推測される。
【００５６】
したがって、図２及び図３の結果より、本実施形態に係る晶析システム１０において、沈降分離槽１３で回収すべき種晶は、遠心分離装置１３で必要な捕捉率を達成できる粒径以上である必要があり、できる限り小粒径であることが望ましい。
【００５７】
すなわち、晶析反応槽１１（＋貯留槽１２）内における晶析反応では、被処理水Ｗ１中の除去対象物、及び当該除去対象物の除去率より、種晶１１Ａの種類及び粒径の範囲が決まる。種晶１１Ａの種類は、除去対象物の種類によって決定され、種晶１１Ａの粒径の範囲は、図３に示すようなグラフを予め作成しておくことにより、当該グラフより所望する除去率に応じて任意に決定することができる、
【００５８】
したがって、上述のようにして決定された種晶１１Ａを種々の粒径毎に遠心分離装置１３で処理し、予め図２のような粒径範囲毎の捕捉率を求めておけば、所望する除去率及び捕捉率に応じた種晶１１Ａの粒径の範囲が必然的に決定される。結果として、沈降分離槽１４では、上記のようにして決定された粒径の範囲の種晶を抽出するようにすればよい。
【００５９】
このように、本実施形態の晶析システム１０では、晶析反応槽１１において強攪拌し、晶析反応槽１１から種晶１１Ａが被処理水Ｗ１とともに流出したとしても、種晶１１Ａは後段の遠心分離装置１３で捕捉され、さらには沈降分離槽１４において抽出されるようになる。
【００６０】
特に種晶１１Ａの粒径を小さくして単位重量当たりの表面積を増大させ、被処理水Ｗ１中の除去対象物の除去率を増大させる場合において、晶析反応槽１１内で強攪拌による被処理水Ｗ１と種晶１１Ａとの接触効率を増大させ、晶析反応槽１１から種晶１１Ａが被処理水Ｗ１とともに比較的多量に流出したとしても、種晶１１Ａは後段の遠心分離装置１３で捕捉され、さらには沈降分離槽１４において抽出されるようになる。したがって、種晶１１Ａの粒径が小さい場合においても、晶析反応槽１１内で強攪拌を可能とすることができる。
【００６１】
結果として、種晶の流失及び損失を回避し、種晶を無駄にすることなく、リンやフッ素等の水質成分（除去対象物）を含有する被処理水Ｗ１から、当該水質成分を短時間で高効率に除去することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、沈降分離槽１４と晶析反応槽１１及び種晶供給槽１６とを、三方バルブ３２を介して配管３１、３３及び３４からなる還流ラインで接続するようにしている。したがって、沈降分離槽１４中で抽出し、回収した種晶を晶析反応槽１１及び種晶供給槽１６に直接還流させることができ、使用済み種晶を直接再利用することができるので、新たな種晶を供給する割合を低減することができ、晶析システム１０及びその運転方法のコスト低減を図ることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、還流ラインを晶析反応槽１１及び種晶供給槽１６の双方に接続し、抽出回収した種晶を双方の槽に供給するようにしているが、いずれか一方であってもよい。
【００６４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  晶析システム
１１  晶析反応槽
１１１  攪拌機
１１２  種晶含有量計測手段
１２  貯留槽
１２１  攪拌機
１２２  種晶含有量計測手段
１３  遠心分離装置
１４  沈降分離槽
１５  前処理槽
１５１  攪拌機
１５２  ｐＨメータ
１６  種晶供給槽
１７〜１９  薬剤槽
２１〜２３，２５〜２７，３１〜３８  配管
４１〜４７  ポンプ
【図１】
2014131783.tif 000003
【図２】
2014131783.tif 000004
【図３】
2014131783.tif 000005