(57)【要約】      （修正有）【課題】回収物中のリン含有率が高く、かつ有害物質の含有率が低く、環境負荷の少ないリン回収装置を提供する。【解決手段】リン酸を含む排水を供給する排水供給装置2,P1,L1と、排水中の汚濁物質を酸素雰囲気下の生物反応により分解浄化する好気性微生物を有し、かつリン酸を吸着するリン吸着能を備える所定粒径の無機固形物粒子32を有する曝気槽4と、無機固形物粒子32を曝気槽内に供給する無機固形物粒子供給装置3,P2,L2と、リン酸を吸着したリン吸着済み無機固形物粒子と排水中に含まれる固形物とを物性差を利用して分離することにより、固形物とともに好気性微生物をリン吸着済み無機固形物粒子から分離するリン吸着粒子分離装置10,11,11a,11b,10c,12,13,15,10g,10h,20,23と、リン吸着粒子分離装置により分離されたリン吸着済み無機固形物粒子を回収する回収容器9,22,24とを有する。【選択図】図１
2011189288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸を含む排水を供給する排水供給装置と、
前記排水供給装置から供給される排水を受け入れ、前記排水中の汚濁物質を酸素雰囲気下の生物反応により分解浄化する好気性微生物を有し、かつ前記排水中に含まれるリン酸を吸着するリン吸着能を備える所定粒径の無機固形物粒子を有する曝気槽と、
前記無機固形物粒子を前記曝気槽内に供給する無機固形物粒子供給装置と、
前記排水中のリン酸を吸着したリン吸着済み無機固形物粒子と前記排水中に含まれる固形物とを両者の物性差を利用して分離することにより、前記固形物とともに前記好気性微生物を前記リン吸着済み無機固形物粒子から分離するリン吸着粒子分離装置と、
前記リン吸着粒子分離装置により分離されたリン吸着済み無機固形物粒子を回収する回収容器と、
を具備することを特徴とするリン回収装置。
【請求項２】
前記リン吸着粒子分離装置として、前記リン吸着済み無機固形物粒子と前記固形物との粒径の差を利用して両者を分離する粒子径差分離装置を用いることを特徴とする請求項１記載のリン回収装置。
【請求項３】
前記リン吸着粒子分離装置として、前記リン吸着済み無機固形物粒子と前記固形物との沈降速度の差による沈降速度差分離装置を用いることを特徴とする請求項１記載のリン回収装置。
【請求項４】
前記固形物に外力を加えて粉砕し、物理的に固形物の粒径を小さくする粒子径変化装置をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のリン回収装置。
【請求項５】
前記リン吸着粒子分離装置は、前記曝気槽内、または前記曝気槽から前記回収装置までの間の流路に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のリン回収装置。
【請求項６】
前記リン吸着粒子分離装置を前記曝気槽から前記回収装置までの間で移動させる無限軌道装置をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のリン回収装置。
【請求項７】
前記無機固形物粒子がマグネシウムと鉄を含むハイドロタルサイト粒子であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のリン回収装置。
【請求項８】
前記無機固形物粒子が平均粒径０．３〜３ｍｍのハイドロタルサイト粒子であり、
前記固形物が平均粒径１００μｍ以下の活性汚泥フロックであり、
前記リン吸着粒子分離装置が平均孔径１２０〜１８０μｍのメッシュであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載のリン回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水中に含まれるリン分を回収するリン回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１および非特許文献１に示すように、排水中のリン分を吸着する吸着剤として粘土鉱物の一種であるハイドロタルサイトを用いる方法がある。
【０００３】
特許文献１に記載されたハイドロタルサイト粒子の一般化学式を（１）式に、その具体的な化学式を（２）式に示す。また、非特許文献１に記載されたハイドロタルサイト粒子の構造の模式図を図１６に示す。
【０００４】
図１６の（ａ）に示すように、ハイドロタルサイト粒子101は、マグネシウムイオン102（Ｍｇ２＋で、Ｍ２＋の一種）とアルミニウムイオン103（Ａｌ３＋で、Ｍ３＋の一種）を含む基体が水酸基イオン104（ＯＨ−で、Ａｎ−の一種）により両側から挟まれた結合構造体である。リン酸イオンが存在しない状態では、結合構造体であるハイドロタルサイト粒子101の相互間隙に塩素イオン105（Ｃｌ−で、Ａｎ−の一種）と水分子106（Ｈ２Ｏ）が入り込んでいる。
【０００５】
＜ハイドロタルサイト粒子の一般化学式＞
[Ｍ２＋(１−ｘ) Ｍ３＋ｘ  （ＯＨ）２]ｘ＋  [（Ａｎ−）ｘ／ｎ・mＨ２Ｏ]ｘ-  …（１）
Ｍ２＋：    Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｕ２＋ 
Ｍ３＋：    Ｆｅ３＋、Ａｌ３＋、
Ａｎ−：    ＳＯ４２−、Ｃｌ−、ＣＯ３２−、ＯＨ− 
但し、0.20≦ｘ≦0.33、0≦m＜2である。
【０００６】
＜ハイドロタルサイト粒子の化学式＞
ｘ＝0.3、m＝1とする場合、
[Ｍｇ２＋(2.3) Ａｌ３＋(1)  （ＯＨ）２]＋  [（Ｃｌ−）(1)・Ｈ２Ｏ] -    …（２）
上記のハイドロタルサイト粒子101に、リン酸107（ＰＯ４３−）が接触すると、下式（３）の化学反応が起こり、図１６の（ｂ）に示すように、塩素イオン105（Ｃｌ−）がリン酸イオン107（ＰＯ４３−）に置換される。置換された元の塩素イオン105（Ｃｌ−）は、ハイドロタルサイト粒子101から離れて系外へ排出される。
【０００７】
＜ハイドロタルサイトとリン酸イオンとの化学反応式＞
[Ｍｇ２＋(2.3) Ａｌ３＋(1)  （ＯＨ）２]＋  [（Ｃｌ−）(1)・Ｈ２Ｏ] -＋ＰＯ４３−
→[Ｍｇ２＋(2.3) Ａｌ３＋(1)  （ＯＨ）２]＋  [（ＰＯ４３−）(1)・Ｈ２Ｏ] -＋Ｃｌ−  …（３）
この従来の無機固形物粒子（ハイドロタルサイトの上位概念の物質）を、下水処理プロセスに適用したときの従来プロセスを説明する。このプロセスは上記のようにリン酸を吸着するためのものではなく、（４）式に示すように、硝化菌の硝化反応を促進するためのものである。また、特許文献２ではその粒子径を１０μｍ以下と微小のものを適用することでその反応を促進している。すなわち、硝化菌がこの粉末上に付着して、かかる菌の活性化を図ることを目的としている。
【０００８】
なお、本願明細書中において「リンを吸着する」、「リン分を吸着する」あるいは「リン酸を吸着する」とある記載は、いずれもリン酸イオンを吸着することを意味するものとする。
【０００９】
硝化反応を下式（４）に示す。
【００１０】
＜硝化反応＞
ＮＨ４＋（アンモニアイオン）→ＮＯ２−（亜硝酸イオン）→ＮＯ３−（硝酸イオン）    …（４）
脱窒反応を下式（５）に示す。
【００１１】
＜脱窒反応＞
ＮＯ３−（硝酸イオン）→Ｎ２（窒素ガス）  …（５）
これらの反応プロセスを上記ハイドロタルサイト粒子へのリン吸着反応に適用した場合に、そのプロセス操作の概要を説明する。原水は、原水槽から管を介して曝気槽内に供給される。曝気槽内へはブロワからガス管と散気管を順次介して空気が供給される。この曝気槽内では、予め、有機物等を基質として増殖する活性汚泥微生物が投入されており、排水中の有機物等を基質として増殖するとともに、この有機物を分解除去する。その後、その曝気槽内の被処理水は、次の沈殿槽に供給され、ここで、増殖した微生物（汚泥）と、有機物が分解除去されて清澄な上澄み水とが、沈殿分離される。この上澄み水は管を通って河川等に放流排出される。一方、沈殿した汚泥の一部は、ポンプ駆動によって元の曝気槽の入口部分まで返送され、汚泥の他の一部は、別のポンプ駆動によって余剰汚泥として排出される。
【００１２】
ここで、ハイドロタルサイト粒子は、ポンプ駆動によって曝気槽内の上部前段部分に供給される。この供給されたハイドロタルサイト粉末は、式（１）〜（３）及び図１６の（ａ）（ｂ）に示す反応により原水中に含まれるリン酸イオンを吸着する。リン酸イオンを吸着したハイドロタルサイト粉末は、上記の通り、沈殿槽底部まで沈殿し、その一部がポンプの駆動によって曝気槽の前段まで返送され、他の一部が他のポンプ駆動によって余剰汚泥として回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−３２４１２８号公報
【特許文献２】特開２００７−２６０４９６号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】亀田和人ら、ハイドロタルサイトの水環境保全・浄化への応用、THE CHEMICAL TIMES 2005 No.1（通巻195号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記の従来技術には、以下の課題(i)(ii)がある。
【００１６】
(i) 回収物のリンの純度が低い（低品位の回収物）
曝気槽内において、図１７の（ａ）に示すように、リン吸着済みハイドロタルサイト粒子108と活性汚泥フロック29とが流動しながら混在している。前者の粒子108は長径２００μｍ程度の大きさである。後者のフロック29は活性汚泥微生物が凝集したものからなり、長径１０μｍ以上１００μｍ以下の大きさである。
【００１７】
これらの物質29,108を含む原水が曝気槽から次の沈殿槽に供給され、沈殿槽内で粒子108とフロック29が共に沈殿すると、図１７の（ｂ）に示すように、吸着剤粒子108とフロック29とが近接し、これらの粒子108とフロック29とが混在する複合体が圧密化してくる。さらに、圧密化した粒子108とフロック29との複合体は、沈殿槽から余剰汚泥として排出される。この排出物は不純物として多量の活性汚泥フロック29を含むので、その分だけ回収物のリンの純度（リン含有率）が低下し、肥料やリン化合物としての価値（品位）が低い。
【００１８】
また、活性汚泥フロック（微生物群）が投入されている曝気槽を用いているが、その代わりとして活性汚泥フロックを投入していない曝気槽の場合でも同様である。すなわち、原水中に、半導体製造排水中に含まれるシリコン粉末等無機沈殿物、又は食品や鉄鋼など産業排水中に固形物が含まれる場合がある。この場合、ハイドロタルサイト粒子107の平均粒径が同様の場合、原水中に含まれる固形物が、リン酸吸着ハイドロタルサイト粒子と混合した状態で、排出されて、回収物のリンの純度（リン含有率）が低くなるといった問題もある。
【００１９】
(ii) 有害物質の混入がある（環境負荷が大きい）
同様に、当該従来技術だと、原水中に、水銀やクロムなどの重金属、トリハロメタンなど塩素系有機化合物等の有害物質が含まれていた場合、活性汚泥微生物は、その体内にこれらの有害物質を取り込み、有害物質が体内に濃縮する。そうすると、有害物質を高濃度に含む活性汚泥フロック29とリン酸吸着ハイドロタルサイト粒子108との混合物が、リン肥料として回収されるため、土壌環境等を悪化させる。
【００２０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、回収物中のリン含有率が高く、かつ有害物質の含有率が低く、環境負荷の少ないリン回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係るリン回収装置は、リン酸を含む排水を供給する排水供給装置と、前記排水供給装置から供給される排水を受け入れ、前記排水中の汚濁物質を酸素雰囲気下の生物反応により分解浄化する好気性微生物を有し、かつ前記排水中に含まれるリン酸を吸着するリン吸着能を備える所定粒径の無機固形物粒子を有する曝気槽と、前記無機固形物粒子を前記曝気槽内に供給する無機固形物粒子供給装置と、前記排水中のリン酸を吸着したリン吸着済み無機固形物粒子と前記排水中に含まれる固形物とを両者の物性差を利用して分離することにより、前記固形物とともに前記好気性微生物を前記リン吸着済み無機固形物粒子から分離するリン吸着粒子分離装置と、前記リン吸着粒子分離装置により分離されたリン吸着済み無機固形物粒子を回収する回収容器と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、回収物中のリン含有率を高くできるので、従来品に比べてリンの純度が高い高品位のリン肥料が提供される。
【００２３】
また、本発明によれば、リン肥料への有害物質の混入を低減できるので、環境負荷の少ない安全なリン肥料が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るリン吸着装置を示す構成ブロック図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明装置におけるリン吸着後のハイドロタルサイト粒子および活性汚泥フロックの挙動をそれぞれ示す模式図。
【図３】（ａ）（ｂ）は本発明装置においてハイドロタルサイト粒子がリン酸イオンを吸着するときの作用を説明するための化学反応模式図。
【図４】本発明の他の実施形態に係るリン回収装置を示す構成ブロック図。
【図５】本発明の他の実施形態に係るリン回収装置を示す構成ブロック図。
【図６】本発明の他の実施形態に係るリン回収装置を示す構成ブロック図。
【図７】本発明の他の実施形態に係るリン回収装置を示す構成ブロック図。
【図８】図７の装置の回収物沈殿部を拡大して示す内部透視断面模式図。
【図９】本発明の他の実施形態に係るリン回収装置を示す構成ブロック図。
【図１０】図９の装置のサイクロン沈殿器を拡大して示す内部透視断面模式図。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るリン回収装置を示す構成ブロック図。
【図１２】図１１の装置の沈降速度差分離装置を拡大して示す内部透視断面模式図。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るリン回収装置を示す構成ブロック図。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るリン回収装置を示す構成ブロック図。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るリン回収装置を示す構成ブロック図。
【図１６】（ａ）（ｂ）は従来技術においてハイドロタルサイト粒子がリン酸イオンを吸着するときの作用を説明するための化学反応模式図。
【図１７】（ａ）（ｂ）は従来技術におけるリン吸着後のハイドロタルサイト粒子および活性汚泥フロックの挙動をそれぞれ示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明者らは、上記課題(i)(ii)を解決するために、リンを吸着したハイドロタルサイト粒子を多量の活性汚泥フロック（固形物）を含む水中から分離・回収する方策について鋭意研究努力した結果、両者の物性（粒子径、密度、粒子の沈降速度など）の違いを利用すれば、リン吸着ハイドロタルサイト粒子を低コストで効率よく分離回収できるという知見を得た。本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。以下に本発明の種々の好ましい実施の形態を説明する。
【００２６】
（１）本発明のリン回収装置は、リン酸を含む排水を供給する排水供給装置と、前記排水供給装置から供給される排水を受け入れ、前記排水中の汚濁物質を酸素雰囲気下の生物反応により分解浄化する好気性微生物を有し、かつ前記排水中に含まれるリン酸を吸着するリン吸着能を備える所定粒径の無機固形物粒子を有する曝気槽と、前記無機固形物粒子を前記曝気槽内に供給する無機固形物粒子供給装置と、前記排水中のリン酸を吸着したリン吸着済み無機固形物粒子と前記排水中に含まれる固形物とを両者の物性差を利用して分離することにより、前記固形物とともに前記好気性微生物を前記リン吸着済み無機固形物粒子から分離するリン吸着粒子分離装置と、前記リン吸着粒子分離装置により分離されたリン吸着済み無機固形物粒子を回収する回収容器と、を具備するものである。
【００２７】
本発明においては、無機固形物粒子を曝気槽内に投入し、被処理水中のリン酸イオンを無機固形物粒子に吸着させてリン吸着無機固形物粒子とし、このリン吸着無機固形物粒子と固形物（活性汚泥フロック）とが混合した状態で（図２の（ａ））被処理水をリン吸着粒子分離装置（メッシュ）に供給し、リン吸着粒子分離装置（メッシュ）の孔径より小さな固形物のみを通過させ、リン吸着粒子分離装置（メッシュ）の孔径よりも大きなリン吸着無機固形物粒子を捕捉し、その後、捕捉したリン吸着無機固形物粒子を水洗などの操作によりリン吸着粒子分離装置（メッシュ）から分離してリン肥料として回収する。一方、リン吸着粒子分離装置（メッシュ）を通過した固形物（活性汚泥フロック）は、後工程の沈殿槽において沈殿させることによって余剰汚泥として回収される。
【００２８】
（２）上記（１）の装置において、リン吸着粒子分離装置として、リン吸着済み無機固形物粒子と前記固形物との粒径の差を利用して両者を分離する粒子径差分離装置を用いることができる（図１、図２（ｂ）、図６、図１３、図１４）。粒子径差分離装置（メッシュ等）は、簡易な構造であるのでメンテナンス時の取り付け取り外しが容易であり、粒径差を利用してリン吸着無機固形物粒子と固形物とを効率よく分離することができる。
【００２９】
（３）上記（１）の装置において、リン吸着粒子分離装置として、リン吸着済み無機固形物粒子と固形物との沈降速度の差による沈降速度差分離装置を用いることができる（図８、図１０、図１２）。沈降速度差分離装置は、ポンプやモーター等の動力源を要することなく、リン吸着無機固形物粒子と固形物とを分離することができるので、エネルギ消費量の少ないエコ方式といえるものである。
【００３０】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの装置において、固形物に外力を加えて粉砕し、物理的に固形物の粒径を小さくする粒子径変化装置をさらに有することが好ましい。このような粒子径変化装置として、機械攪拌を行うスクリュウや回転羽根を有する機械攪拌機、または水中攪拌を行う水中ポンプのいずれかを用いることができる。
【００３１】
機械攪拌機を用いる場合は、回転羽根スクリュウを曝気槽内の水中に浸漬させ、スクリュウを回転させて被処理水を強攪拌することにより、回転羽根スクリュウの攪拌力、とくに強い剪断力により、繊維状等の強固な結合力をもつ活性汚泥フロックを砕いて、肥大化したフロックを小サイズの細粒にすることができる。
【００３２】
水中ポンプを用いる場合は、曝気槽内の底部に配置し、水中ポンプで曝気槽内の被処理水に速い水流を生じさせることにより、活性汚泥フロックを粉砕する。なお、水中ポンプの駆動により発生させる水流の向きは、垂直方向、水平方向、斜め方向のいずれの向きとしてもよいが、垂直方向とすることが好ましい。原水中の活性汚泥フロックが曝気槽の上部を素通りするのを防止できるからである。
【００３３】
さらに、リン吸着粒子分離装置（メッシュ）内の前段部分に、上記のエリア別曝気方式、機械攪拌方式、水中攪拌方式のいずれかの手段を設置する。これらのうちのいずれかの手段を用いてメッシュの内側において活性汚泥フロックを砕き、肥大化したフロックを小サイズの細粒にすることができる。また、リン吸着粒子分離装置（メッシュ）内での粒子分離直前に、活性汚泥フロックを砕くことにより、前段のリン吸着反応を、曝気槽全部を使って行うことができるので、リン吸着反応を低下させずに、沈殿分離も可能となる。
【００３４】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの装置において、リン吸着粒子分離装置は、曝気槽内、または曝気槽から回収装置までの間の流路に着脱可能に取り付けられていることが好ましい（図１、図６、図１３、図１４）。メンテナンス時に撤去作業や取り付け作業が容易になるからである。
【００３５】
（６）上記（１）〜（５）のいずれかの装置において、リン吸着粒子分離装置を前記曝気槽から前記回収装置までの間で移動させる無限軌道装置をさらに有することが好ましい。リン吸着粒子分離装置（メッシュ）を曝気槽から回収装置までの間で移動させる無限軌道装置をさらに有することが好ましい（図１５）。無限軌道装置によりリン吸着粒子を連続的に分離・回収することができる。この場合に、無限軌道装置を水洗ノズル等の洗浄手段と組み合わせて用いると、さらに長期間にわたり連続的に処理することができる。
【００３６】
（７）上記（１）〜（６）のいずれかの装置において、無機固形物粒子がマグネシウムと鉄を含むハイドロタルサイト粒子であることが好ましい。とくに、無機固形物粒子に３価の鉄イオンを含むハイドロタルサイト粒子を用いることが好ましい（図３）。３価の鉄イオンはリン酸イオンの吸着能に優れているからである。
【００３７】
（８）上記（１）〜（７）のいずれかの装置において、無機固形物粒子が平均粒径０．３〜３ｍｍのハイドロタルサイト粒子であり、固形物が平均粒径１００μｍ以下の活性汚泥フロックであり、リン吸着粒子分離装置が平均孔径１２０〜１８０μｍのメッシュであることが好ましい。
【００３８】
無機固形物粒子の平均粒径が０．３ｍｍを下回ると、固形物（活性汚泥フロック）の径との差が小さくなり、リン吸着粒子分離装置（メッシュ）を用いて両者を分離することが困難になるからである。一方、無機固形物粒子の平均粒径が３ｍｍを上回ると、粒子が粗くなりすぎて、粉粒体としてライン配管内を通流させて搬送することが困難になるからである。なお、本発明では無機固形物粒子の平均粒径を０．５ｍｍ（５００μｍ）とすることが最も好ましい。粉粒体として取り扱いやすくなるばかりでなく、固形物（活性汚泥フロック）との分離もしやすくなるからである。
【００３９】
排水中に含まれる固形物は、平均粒径１００μｍ以下の活性汚泥フロックが主流であり、これ以上に固形物のサイズが大きくなると上記の粒子径変化装置を用いて粉砕して細粒化する必要がある。とくに繊維状等の強固な結合力をもつ５００μｍ以上に肥大化した活性汚泥フロックは、機械粉砕機などを用いて平均粒径１００μｍ以下の小サイズにすることが望ましい。
【００４０】
リン吸着粒子分離装置としてメッシュを用いる場合に、その平均孔径が１２０μｍを下回ると、固形物（活性汚泥フロック）が通過しにくくなり、固形物と粒子を分離できなくなり、回収物のリンの純度（リン含有率）が低下するからである。一方、メッシュの平均孔径が１８０μｍを上回ると、無機固形物粒子までがメッシュを通過するようになり、リンの回収率が低下するからである。メッシュの平均孔径は、１５０μｍ程度とすることが最も好ましい。回収物のリンの純度が向上するとともに、リン回収率も増加するからである。
【００４１】
以下、添付の図面を参照して本発明を実施するための種々の形態を説明する。
【００４２】
（第１の実施形態）
図１を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
【００４３】
本実施形態のリン吸着装置１は、原水に含まれるリン酸を吸着・分離・回収するために、原水槽２、無機固形物粒子供給装置３、曝気槽４、沈殿槽６、余剰汚泥回収槽８、リン吸着済み無機固形物粒子回収槽９、およびこれらの機器を互いにつなぐ配管ラインＬ１〜Ｌ９および原水等の流体を送給するための各種ポンプＰ１〜Ｐ５を備えている。リン吸着装置１は、独立した単一のシステムとして稼動されるものであってもよいし、あるいは他の水処理設備と組み合せた複合システムとして稼動されるものであってもよい。リン吸着装置１のポンプやバルブ等の駆動手段は、各々の動作が図示しない制御器により統括的に制御されるようになっている。
【００４４】
原水槽２は、回収対象物であるリン酸イオンを含む有機系排水が流入し、流入水を原水として一時的に貯留するものである。原水は、例えば下水では、リン酸イオン濃度は３〜５ｍｇ/リットル程度である。
【００４５】
原水槽２の上部出口はポンプＰ１を有するラインＬ１を介して曝気槽４の上部入口に接続されている。
【００４６】
無機固形物粒子供給装置３は、無機固形物粒子としてハイドロタルサイト粒子を貯留している。供給装置３に貯留されたハイドロタルサイト粒子は、図３に示すように２価のマグネシウムイオン（Mg2+）と３価の鉄イオン（Fe3+）を含み、リン酸イオンを吸着する性質を有している。供給装置３は、ポンプＰ２を有するラインＬ２を介して曝気槽４内の上部に接続されている。ポンプＰ２の駆動により供給装置３からハイドロタルサイト粒子３２が曝気槽４内の原水に添加されるようになっている。
【００４７】
曝気槽４内の底部近傍には散気管５が装入されている。散気管５にはラインＬ５を介してブロワ５５が接続され、ブロワ５５から所定圧力と所定流量の空気が供給され、散気管５の多数の細孔から空気の気泡が原水中に吹き込まれるようになっている。
【００４８】
曝気槽４の出口側はラインＬ３を介して沈殿槽６の入口側に接続され、さらに沈殿槽６の出口側はラインＬ４を介して処理水貯留槽７に接続されている。一方、沈殿槽６の底部は、汚泥排出ラインＬ６→切替弁Ｖ１→汚泥返送ラインＬ７→ポンプＰ３を順次介して曝気槽４の入口側に接続されている。さらに、汚泥排出ラインＬ６は、切替弁Ｖ１→他方の分岐ラインＬ８→ポンプＰ４を順次介して汚泥貯留槽８にも接続されている。
【００４９】
沈殿槽６内の前段部には粒径差分離装置としてメッシュ１０が取り付けられている。メッシュ１０は、被処理水が流入する入口側が開口し、流入口の近傍領域を四方（正面、両側面、下面）から取り囲むように四面体状に形成され、図示しない支持部材により沈殿槽６に支持されている。メッシュ１０の平均孔径は１５０μｍ（０．１５ｍｍ）である。メッシュ１０の材料には、耐食性材料、例えばステンレス鋼などの金属材料またはフッ素系樹脂などの樹脂を用いることが好ましい。
【００５０】
メッシュ１０の底部からはポンプＰ５を有する回収ラインＬ９が延び出している。この回収ラインＬ９を介してメッシュ１０の内部領域はリン吸着ハイドロタルサイト粒子回収容器９に連通している。メッシュ１０で分離されたリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３は、ポンプＰ５の駆動によりラインＬ９を介して沈殿槽６から回収物容器９へ送られて回収されるようになっている。さらに、回収容器９ではリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３を沈殿させ、その後、沈殿物を図示しない脱水装置に送り、脱水して肥料とする。
【００５１】
次に本実施形態装置の作用を説明する。
【００５２】
原水中の汚濁物質は分解除去されて、清澄な処理水として河川等に排出され、この分解除去の過程で増殖した余剰汚泥がポンプＰ４の駆動により排出ラインＬ６，Ｌ８を介して排出され、その汚泥の一部がポンプＰ３の駆動により返送ラインＬ７を介して曝気槽４の入口側に戻される。このように余剰汚泥を沈殿槽６から排出したり、あるいは一旦排出した汚泥を沈殿槽６に返送したりするのは、曝気槽４内における活性汚泥微生物の濃度を一定レベルに維持するためである。
【００５３】
具体的には、原水はラインＬ１を介して曝気槽４内に供給される。
【００５４】
下式（６）に示すように、この原水中の有機汚濁物質は、ブロワ５５を駆動することによりガスラインＬ５、散気管５を順次介して曝気槽４内に供給される空気中の酸素を使って、予め曝気槽４内に投入された活性汚泥微生物によりＣＯ２や水に分解される。
【００５５】
有機汚濁物質 ＋              酸素  →    二酸化炭素  ＋  水
（ＣxＨyＯz）＋（x+y/4-z/2）  Ｏ２  →  xＣＯ２  ＋  y/2 Ｈ２Ｏ  …（６）
一方、ハイドロタルサイト粒子３２は、上式（３）のハイドロタルサイト粒子１０１と類似しているが、下式（７）に示すように（Ｍ３＋）の部分が鉄イオン（Ｆｅ３＋）３５と置換されている構造であり、その平均粒径は５００μｍ（０．５ｍｍ）である。このハイドロタルサイト粒子３２は、ポンプＰ２の駆動により供給装置３からラインＬ２を通って曝気槽４内の前段部に供給される。曝気槽４内では、原水中に含まれるリン酸イオン（ＰＯ４３−）とハイドロタルサイト粒子３２とが下式（７）および図３に示すように反応して、ハイドロタルサイト粒子３２にリン酸イオン３１が吸着される。
【００５６】
＜ハイドロタルサイト粒子とリン酸イオンとの化学反応式＞
[Ｍｇ２＋(2.3) Ｆｅ３＋(1)  （ＯＨ）２]＋  [（Ｃｌ−）(1)・Ｈ２Ｏ] -  ＋  ＰＯ４３−
→  [Ｍｇ２＋(2.3) Aｌ３＋(1)  （ＯＨ）２]＋  [（ＰＯ４３−）(1)・Ｈ２Ｏ] -  ＋  Ｃｌ−  …（７）
上記のように、曝気槽４内で、(1)有機汚濁物質が分解除去された水（（６）式）、その分解プロセスで増殖した(2)活性汚泥フロック、(3)リン酸が吸着されたハイドロタルサイト粒子（（７）式）は、いずれも混合した状態でラインＬ３を介して沈殿槽６内のメッシュ１０の内面側に供給される。メッシュ１０の平均孔径が１５０μｍ（０．１５ｍｍ）であるので、それより大きい平均粒径５００μｍ（０．５ｍｍ）のリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３はメッシュ１０に捕捉される。
【００５７】
一方、平均粒径１００μｍ（０．１ｍｍ）の活性汚泥フロック２９および有機汚濁物質が分解除去された水は、メッシュ１０の孔部を通過して、沈殿槽６の下流側（下部）に排出される。活性汚泥フロック２９は沈殿槽６の下部に沈殿する。また、その上澄み水はラインＬ４を介して処理水として処理水貯留槽７を経た後に河川等に排出される。
【００５８】
また、メッシュ１０の内面側に捕捉されたリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３は、メッシュ内面を水洗浄することにより又はポンプＰ５の駆動によりメッシュ内面を水洗浄することによりラインＬ９を介してリン吸着ハイドロタルサイト回収容器９に回収される。この回収物は、その後に脱水されてリン肥料として用いられる。
【００５９】
一方、メッシュ１０の孔部を通過した活性汚泥フロック２９は、沈殿槽６の底部に沈殿し、その一部を返送汚泥として、ポンプＰ３の駆動によりラインＬ６→切替弁Ｖ１→ラインＬ７を順次通って曝気槽４の入口側に戻される。また、活性汚泥フロック２９の他の一部は、ポンプＰ５の駆動によりラインＬ９を通って余剰汚泥として排出される。
【００６０】
図２を参照してリン吸着ハイドロタルサイトリン粒子と活性汚泥フロックとの分離作用について説明する。
【００６１】
曝気槽４内では、リン酸イオン３１がハイドロタルサイト粒子３２に吸着した長径５００μｍのリン酸吸着ハイドロタルサイト粒子３３と、長径５０μｍと同径１００μｍの活性汚泥フロック２９とが混在している（図２の（ａ））。これらをポアサイズ（孔径）１５０μｍ（０．１５ｍｍ）のメッシュ１０に供給した場合、その孔径より小さな粒子径を有する活性汚泥フロックのみがそのメッシュの孔部を通過して、その孔径よりも大きな粒子径を有するリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３のみが、そのメッシュ１０の孔部を通過することができず、そのメッシュ１０の内面側に捕捉される。このようにしてリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３と活性汚泥フロック２９とに分離される（図２の（ｂ））。
【００６２】
本実施形態の装置の効果を以下に列記する。
【００６３】
（１）メッシュを用いたシンプルな構造の分離方式の採用
リン吸着粒子分離装置にメッシュ１０を用いたので、沈殿槽６の壁面部に容易に設置することができ、シンプルで安価な構造とすることが可能である。
【００６４】
また、このメッシュ１０の孔径は１５０μｍ（０．１５ｍｍ）のものを適用したので、平均粒径約１００μｍ（０．１ｍｍ）の活性汚泥フロックと水を通過させ、平均粒径５００μｍ（０．５ｍｍ）のハイドロタルサイト粒子のみを捕獲でき、分離効率が向上するという効果が得られた。
【００６５】
（２）沈殿槽での分離により分離効率の向上と回収物の純度向上
沈殿槽６内にメッシュ１０を設置したので、メッシュによるハイドロタルサイト粒子の分離効果以外に、沈殿槽内での活性汚泥フロック等の自然沈殿の効果も追加され、これらの分離効率がさらに向上する。すなわち、沈殿槽６内の水は、曝気槽４のようにブロワでの曝気による流動状態（乱流）よりも小さい流動状態（層流）にあるため、比重（約１．５〜３）の大きなハイドロタルサイト粒子は、メッシュ１０内の底部に沈殿し、当該底部に高濃度に蓄積する。それより比重（約１．０〜１．２）の小さな活性汚泥フロックは、同底部に沈殿することなく、メッシュ１０の側面部の孔部から流出する。従って、メッシュ１０の側面部にはハイドロタルサイト粒子が捕捉されず、同側面部の孔部にハイドロタルサイト粒子が目詰まりすることがないので、活性汚泥フロックや水のみが高速に、メッシュ１０側面部を通過できる。よって、メッシュ１０の分離効率が向上するといったメリットがある。
【００６６】
また、メッシュ１０内の底部にハイドロタルサイト粒子のみが沈殿するので、この底部に高濃度に同粒子が蓄積し、純度が高まるといったメリットも有する。さらに、メッシュ内の底部に同粒子が蓄積しているので、同粒子を迅速にラインＬ９を介して、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３として回収することも可能となる。
【００６７】
（３）曝気槽内でリン吸着を行うことによりリン吸着反応効率向上
曝気槽４内にハイドロタルサイト粒子（粉体またはスラリー）を投入して、ブロワ５５から曝気槽４内の被処理水にエアを吹き込み攪拌するので、投入粒子を水中に分散させるための攪拌動力（スクリュウなど）が不要になり、動力コストを削減できる。
【００６８】
また、曝気槽４内前段部にハイドロタルサイト粒子を投入したので、曝気槽４内の活性汚泥微生物そのもののリン取り込み反応よりも先にリンを吸着させることができるので、ハイドロタルサイト粒子のほうにリンを多量に吸着させることが可能になり、リン吸着反応効率が向上する。
【００６９】
（４）回収物を肥料として使用した場合に、その環境負荷が小さい
本発明装置により回収した回収物は鉄イオン３５を含むハイドロタルサイト粒子３２であるため、これを肥料として使用した場合に、従来のアルミニウムイオン１０３を含むハイドロタルサイト粒子１０１よりも土壌に及ぼす影響が少ない。
【００７０】
（第２の実施形態）
次に図４を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略する。
【００７１】
本実施形態のリン吸着装置１Ａでは、曝気槽４と沈殿槽６との間にストレーナ１１を挿入している。ストレーナ１１は、平均孔径１５０μｍ（０．１５ｍｍ）の多孔エレメント（メッシュ状プレート）を内蔵し、被処理水からリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３を分離する粒径差分離装置として機能するものである。ストレーナ１１の多孔エレメントより上流側の部分は、ラインＬ３を介して曝気槽４に連通するとともに、ラインＬ９を介して回収容器９に連通している。すなわち、回収ラインＬ９は、ポンプＰ５を有し、ストレーナ１１の底部に接続されている。さらに、ストレーナ１１の多孔エレメントより下流側は、ライン３２を介して沈殿槽６に連通している。
【００７２】
なお、本実施形態では、ストレーナ１１を曝気槽４から沈殿槽６までのラインＬ３，Ｌ３２に設置しているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、ストレーナを曝気槽内または沈殿槽内に設置することもできる。
【００７３】
本実施形態によれば、ストレーナ１１を曝気槽４と沈殿槽６との間に挿入するだけであるので、簡単な増設工事のみでよく、低コストである。
【００７４】
（第３の実施形態）
次に図５を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略する。
【００７５】
本実施形態のリン吸着装置１Ｂでは、曝気槽４と沈殿槽６との間に２つのストレーナ１１ａ，１１ｂを並列に挿入している。各ストレーナ１１ａ，１１ｂは、平均孔径１５０μｍ（０．１５ｍｍ）の多孔エレメントを内蔵し、被処理水からリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３を分離する粒径差分離装置として機能するものである。第１ストレーナ１１ａの多孔エレメントより上流側の部分は、バルブＶ２を有するラインＬ３２を介して曝気槽４に連通するとともに、ラインＬ９１を介して回収容器９に連通している。また、第２ストレーナ１１ｂの多孔エレメントより上流側の部分は、バルブＶ３を有するラインＬ３３を介して曝気槽４に連通するとともに、ラインＬ９２を介して回収容器９に連通している。さらに、第１ストレーナ１１ａの多孔エレメントより下流側はライン３４を介して沈殿槽６に連通し、第２ストレーナ１１ｂの多孔エレメントより下流側はライン３５を介して沈殿槽６に連通している。
【００７６】
２つのバルブＶ２，Ｖ３は図示しない制御器により開閉動作が制御されるようになっている。定常運転時にはバルブＶ２，Ｖ３を交互に開閉して２つのストレーナ１１ａ，１１ｂのうちのいずれか一方に通水し、他方から捕捉粒子３３を回収するローテーション稼動を採用している。例えば、第１ストレーナ１１ａに連続的に通水していると、その多孔エレメントにリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３が堆積してきて、多孔エレメントの孔部に目詰まりを生じ、その水流量が低下してくる。その水流量の低下を検知したとき、または定期的に、バルブＶ２を閉じて第１ストレーナ１１ａへの通水を停止し、バルブＶ３を開けて第２ストレーナ１１ｂへの通水を開始する。その後、ポンプＰ５を駆動することによって、目詰まりを生じている第１ストレーナ１１ａの多孔エレメントからリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３を排出する。このようにラインＬ３２→Ｌ３３の流路切り替えとラインＬ９２→Ｌ９１の流路切り替えを順次行うことによって、ストレーナの目詰まりを効率よく解消することができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、２つのストレーナを曝気槽と沈殿槽との間に並列に挿入しているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、３つ以上のストレーナを並列的に多段に配置することも可能である（メリーゴーランド方式）。
【００７８】
本実施形態によれば、一方のストレーナが目詰まりを起こしても、実質的に通水を停止することなく、他方のストレーナによりリン吸着ハイドロタルサイト粒子の分離回収を継続して行うことができる。
【００７９】
（第４の実施形態）
次に図６を参照して本発明の第４の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略する。
【００８０】
本実施形態のリン吸着装置１Ｃでは、曝気槽４内の後段部分（出口側）にメッシュ１０ｃを設置している。メッシュ１０ｃは、上記第１の実施形態のメッシュ１０と実質的に同じ構成のものである。
【００８１】
本実施形態によれば、曝気槽４内の流動状態は前段部から中央部分が激しく乱流状態であるが、後段部分は乱流と層流の中間状態（少し気泡で流動している）であることが多い。この状態だと、メッシュ１０ｃ内は、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３を捕獲するとともに、このメッシュ１０ｃ内の孔部にこれらの粒子が目詰まりすることなく流動している。従って、メッシュ１０ｃを目詰まりさせることなく、当該粒子を捕獲させることが可能となる。また、ポンプＰ５を駆動してリン吸着ハイドロタルサイト回収物３３を排出する場合にも、これらの粒子がメッシュ１０ｃ内で流動しているので、瞬時に排出することが可能となり、回収の効率が向上するとのメリットを有する。
【００８２】
ちなみに、原水中には有機汚濁物質（生物のえさ）が多く含まれている（例：ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand、生化学的酸素要求量）が、１００〜３００ｍｇ／Ｌの下水、ＢＯＤが１０００〜１０００００ｍｇ／Ｌの食品排水）に適用することが可能である。しかし、原水中に有機汚濁物質の含有量が少ない下水処理場処理水（ＢＯＤ  １〜２０ｍｇ／Ｌ）や、半導体排水（ＢＯＤ  １０〜４０ｍｇ／Ｌ）の場合に、生物が混入していないので、曝気槽４内の吸着反応が固形物にじゃまされず吸着速度が向上したり、原水中に生物なしのためメッシュ１０ｃのろ過速度が向上したり、メッシュ１０ｃの目詰まりの発生頻度が低くなるなどのメリットがある。
【００８３】
（第５の実施形態）
次に図７と図８を参照して本発明の第５の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略する。
【００８４】
本実施形態のリン吸着装置１Ｄでは、回収物沈殿部１２を曝気槽４から沈殿槽６までの間に設けている。回収物沈殿部１２は、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３と活性汚泥フロック２９との沈降速度差を利用して両者を分離するリン吸着粒子分離装置として機能するものである。回収物沈殿部１２の形状は、円筒状、角筒状、円錐状、角錐状、多段ステップ状のいずれでもよいが、本実施形態では円筒状とした。回収物沈殿部１２の底部はポンプＰ５を有する回収ラインＬ９を介して回収容器９に連通している。
【００８５】
図８を参照して本実施形態の作用を説明する。
【００８６】
活性汚泥フロック２９は、比重が小さいため水流とともに流路Ｌ３に沿って流れ、回収物沈殿部の凹所１２ａに沈殿することなく、回収物沈殿部１２の上方を通過し、流路Ｌ３２を通って次の沈殿槽６に流入する。
【００８７】
一方、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３は、比重が大きいため沈降速度が大きく、回収物沈殿部１２を通過する間に凹所１２ａに沈殿する。すなわち、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３の比重（約１．５〜３．０）は活性汚泥フロック２９の比重（約１．０〜１．２）よりも大きいので、回収物沈殿部１２にはリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３のみが沈殿し、活性汚泥フロック２９はこれを通過して下流側ラインＬ３２のほうに行き過ぎてしまう。これにより、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３と活性汚泥フロック２９とが分離されるようになっている。
【００８８】
なお、本実施形態では、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３が流路Ｌ３から回収物沈殿部の凹所１２ａまで沈降する時間をかせぐために、流路Ｌ３，Ｌ３２を通流する水の流速を緩やかにし、水流を乱流のない層流にすることが好ましい。
【００８９】
回収物沈殿部凹所１２ａの底部に蓄積した、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３は、ポンプＰ５の駆動によりラインＬ９を通って回収容器９に回収される。
【００９０】
本実施形態によれば、上記実施形態のメッシュやストレーナなどのように孔部が存在しないため、孔部内への粒子の目詰まりが生じ無いというメリットがある。このため、洗浄や運転停止などをすることなく（メンテナンスフリー）、リン吸着ハイドロタルサイト粒子を被処理水から安定して分離・回収することが可能となる。
【００９１】
（第６の実施形態）
次に図９と図１０を参照して本発明の第６の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略する。
【００９２】
本実施形態のリン吸着装置１Ｅでは、リン吸着粒子分離装置としてサイクロン沈殿器１３を曝気槽４から沈殿槽６までの間に設けている。サイクロン沈殿器１３は、曝気槽４からの混合流体（フロック２９と粒子３３を含む被処理水）を旋回させて、比重の大きいものと比重の小さいものとを分離するサイクロン型の遠心分離機である。サイクロン沈殿器１３の入口はラインＬ３を介して曝気槽４に連通している。また、サイクロン沈殿器１３の第１の出口は上部ラインＬ３２を介して沈殿槽６に連通し、第２の出口は下部ラインＬ９を介して回収容器９に連通している。下部ラインＬ９にはポンプＰ５が設けられている。
【００９３】
サイクロン沈殿器１３の最上部は円筒状をなし、中央主要部１３ａは逆三角錐状をなしている。サイクロン沈殿器１３の最上部は、曝気槽４につながるラインＬ３の配管に接続されている。ラインＬ３の配管は、円筒状の最上部の内周壁に対して接線方向に被処理水が流れ込み旋回流が形成されるように、サイクロン沈殿器１３の最上部に取り付けられている。
【００９４】
中央主要部１３ａの縮径した最下部は、回収容器９につながるラインＬ９の配管に接続されている。前記中央主要部１３ａのなかには円筒状の内筒１３ｂが同軸に配置されている。この内筒１３ｂは、沈殿槽６につながるラインＬ３２の配管に接続されている。
【００９５】
図１０を参照して本実施形態の作用を説明する。
【００９６】
曝気槽４からラインＬ３を介してサイクロン沈殿器１３の最上部に被処理水を導入すると、旋回流が形成される。この旋回流の水流に伴われて粒子群２９，３３は、らせん状に下降する間に、比重の小さい活性汚泥フロック２９は中心軸近傍に集まり、比重の大きいリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３は内周壁近傍に集まる。さらに、活性汚泥フロック２９は、図中の矢印１４ａに沿って内筒１４ｂの下端開口のところで逆転し、下端開口から内筒１４ｂ内に流入し、ラインＬ３２を通って沈殿槽６に排出される。一方、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３は、図中の矢印１４ｃに沿って中央主要部１３ａの縮径した最下部に沈殿し、沈殿物が所定量に達したところでポンプＰ５の駆動によりラインＬ９を通って回収容器９に回収される。
【００９７】
本実施形態によれば、分離対象である粒子間の比重差が小さい場合や、被処理水の流入量が大きい場合であっても、リン吸着粒子を効率的に分離することが可能となる。
【００９８】
（第７の実施形態）
次に図１１と図１２を参照して本発明の第７の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略する。
【００９９】
本実施形態のリン吸着装置１Ｆでは、沈降速度差分離装置１５を曝気槽４から沈殿槽６までの間に設けている。沈降速度差分離装置１５は、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３とそれより比重の大きい固形物（金属粒子、金属酸化物粒子、砂粒など）とを分離するためのリン吸着粒子分離装置として機能するものである。すなわち、本実施形態の装置１Ｆでは、回収対象であるリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３を上方に浮上させ、排除対象である原水中固形物２９を下方に沈殿させるようにしている。なお、本実施形態では、沈降速度差分離装置１５を曝気槽４とは別の装置として設置しているが、加圧ポンプのラインを曝気槽の底部に直接つないでもよい。この場合は、曝気槽が沈降速度差分離装置を兼ねることになる。
【０１００】
沈降速度差分離装置１５は、円筒状または角筒状の本体容器１５ａと、この本体容器１５ａの底部にラインＬ１０を介して接続された加圧ポンプＰ６とを備えている。分離装置の本体容器１５ａの側方下部には曝気槽４からのラインＬ３が接続され、本体容器１５ａの側方上部には回収容器９へのラインＬ９が接続され、本体容器１５ａの側方中央部には沈殿槽６へのラインＬ３２が接続されている。加圧ポンプＰ６は、０．５〜２．０ＭＰａの範囲の圧力を本体容器１５ａ内の被処理水に加える性能を有するものである。
【０１０１】
図１２を参照して本実施形態の作用を説明する。
【０１０２】
被処理水は、曝気槽４からラインＬ３を介して分離装置１５内に導入され、加圧ポンプＰ６の駆動により加圧され、ハイドロタルサイト粒子３３が上方に浮上し、それより比重の大きい金属粒子などの原水中固形物２９が底部に沈殿する。処理水は、排出ラインＬ３２を介して沈殿槽６に排出される。リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３は、回収ラインＬ９を介して回収容器９に回収される。
【０１０３】
本実施形態によれば、メッシュやストレーナ等のろ過装置を用いないで分離することができるので、目詰まりによるメンテナンスや運転停止をする必要がないというメリットがある。
【０１０４】
（第８の実施形態）
次に図１３を参照して本発明の第８の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略する。
【０１０５】
本実施形態のリン吸着装置１Ｇでは、複数の散気管５１，５２を曝気槽４内に設置し、分離対象となる平均粒径１００μｍの活性汚泥フロック２９の粒径をさらに小さくして、平均粒径５００μｍのリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３との分離をさらに効率化するようにしている。複数の散気管５１，５２は、生物粒子径変化装置として機能するものであり、曝気槽４の内部をいくつかの領域に分けて、領域ごとに曝気量を異なるものとしている（エリア別曝気方式）。ブロワ５５は、弁Ｖ４を有するラインＬ５１を介して第１の散気管５１に接続されるとともに、弁Ｖ５を有するラインＬ５２を介して第２の散気管５２に接続されている。さらに、本実施形態の装置１Ｇでは、沈殿槽６の入口側の前段部にメッシュ１０ｇを設置している。
【０１０６】
本実施形態の作用を説明する。
【０１０７】
一方の弁Ｖ４の開度を小さくし、他方の弁Ｖ５の開度を大きくすることによって、第１の散気管５１からの空気吹き込み量よりも、第２の散気管５２からの空気吹き込み量を大きくする。そうすることで、前者の小さい空気量で活性汚泥フロック２９が原水中の汚濁物質を分解除去しながら大きく増殖し、後者の大きい空気量で大きくなった活性汚泥フロック２９を、曝気の揃断力によって砕いてその粒子径を小さくする。小さくなった活性汚泥フロック２９は、後段のメッシュ１０ｇでリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３と効率的に分離される。
【０１０８】
本実施形態によれば、活性汚泥フロック２９が、原水１１の汚濁物質濃度が高くなり負荷が増大したことによって、メッシュの孔径５００μｍ以上と肥大化した場合、例えば１０００μｍ（１ｍｍ）でも、上記生物粒子径変化装置によって、平均粒径１００μｍ程度まで小さく砕くことができ、運転状態に依存することなく、安定した粒子の沈殿分離が可能となる。
【０１０９】
また、本実施形態によれば、粒径５００μｍ付近の活性汚泥フロック２９がメッシュ１０ｇの孔部に目詰まりすることもなくなる。
【０１１０】
（第９の実施形態）
次に本発明の第９の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略する。本実施形態の装置は図示していない。
【０１１１】
上記実施形態の装置１Ｇでは生物粒子径変化装置として図１３に示す曝気量の調整手段51,52,55,L51,L52,V4,V5を用いたが、本実施形態のリン回収装置（図示せず）では生物粒子径変化装置として以下の手段（Ａ）〜（Ｃ）を用いることも可能である。
【０１１２】
（Ａ）機械攪拌方式
機械攪拌機を曝気槽の上方に配置し、機械攪拌機の回転羽根スクリュウを曝気槽内の水中に浸漬させ、スクリュウを回転させて被処理水を強攪拌することにより、活性汚泥フロックを粉砕する。
【０１１３】
本実施形態によれば、回転羽根スクリュウの攪拌力、とくに強い剪断力により、繊維状等の強固な結合力をもつ活性汚泥フロックを砕いて、５００μｍ以上に肥大化したフロックを平均粒径１００μｍ以下の小サイズにすることができる。
【０１１４】
また、本実施形態によれば、既存の散気管などの曝気装置を改良することなく、機械攪拌機を増設することは容易である。また、機械攪拌機は、比較的低コストであるため付属設備として新規に導入しやすい。
【０１１５】
（Ｂ）水中攪拌方式（水流攪拌方式）
水中ポンプを曝気槽内の底部に配置し、水中ポンプで曝気槽内の被処理水に速い水流を生じさせることにより、活性汚泥フロックを粉砕する。水中ポンプの駆動により発生させる水流の向きは、垂直方向、水平方向、斜め方向のいずれの向きとしてもよいが、垂直方向とすることが好ましい。原水中の活性汚泥フロックが曝気槽の上部を素通りするのを防止できるからである。
【０１１６】
本実施形態によれば、弱い結合力を有する活性汚泥フロックをポンプ水流の低エネルギーの攪拌力で砕くことが可能となる。
【０１１７】
また、本実施形態によれば、既存の散気管などの曝気装置を改良することなく、水中ポンプを増設することは容易である。また、水中ポンプは、低コストであるため付属設備として新規に導入しやすい。
【０１１８】
（Ｃ）メッシュ内攪拌方式
本実施形態では、上記実施形態の装置１，１Ｃ，１Ｇの各メッシュ１０，１０ｃ，１０ｇ内の前段部分に、上記のエリア別曝気方式、機械攪拌方式、水中攪拌方式のいずれかの手段を設置する。これらのうちのいずれかの手段を用いてメッシュ１０，１０ｃ，１０ｇの内側において活性汚泥フロックを砕き、５００μｍ以上に肥大化したフロックを平均粒径１００μｍ以下の小サイズにする。
【０１１９】
本実施形態によれば、メッシュ１０，１０ｃ，１０ｇ内での粒子分離直前に、活性汚泥フロックを砕くことにより、前段のリン吸着反応を、曝気槽４全部を使って行うことができるので、リン吸着反応を低下させずに、沈殿分離も可能となる。
【０１２０】
また、本実施形態によれば、メッシュ１０，１０ｃ，１０ｇの内側で水を攪拌するので、メッシュの孔部に詰まったリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３や活性汚泥フロック２９を洗浄除去することができるので、メッシュ１０，１０ｃ，１０ｇの目詰まりを防止できるというメリットもある。
【０１２１】
（第１０の実施形態）
次に図１４を参照して本発明の第１０の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略する。
【０１２２】
本実施形態のリン吸着装置１Ｈは、内部を堰４３で曝気槽４１とオーバーフロー槽４２とに仕切られた処理槽４Ｈを有している。オーバーフロー槽４２の上部にはメッシュ１０ｈを着脱可能に取り付けている。メッシュ１０ｈは、一端が支持部材４４により支持され、他端近傍の部分がオーバーフロー槽４２の上部開口周壁にもたせ掛けられ、人が手に持って搬送できる程度の重量とサイズのハンディタイプである。このためメンテナンス時において作業者が人力で容易にメッシュ１０ｈを撤去することができ、洗浄した後にメッシュ１０ｈをオーバーフロー槽４２に再び装着することができる。メッシュ１０ｈは、例えば平均孔径１５０μｍのステンレス鋼網からなる。メッシュ１０ｈを軽量化するために矩形状の外枠を樹脂材料でつくることもできる。
【０１２３】
本実施形態の作用を説明する。
【０１２４】
ポンプＰ１を駆動させ、曝気槽４Ｈ内に被処理水を導入する。ブロワ５５を駆動させ、曝気槽４Ｈ内の原水に空気を吹き込む。ポンプＰ２を駆動させ、供給装置３から曝気槽４Ｈ内の原水にハイドロタルサイト粒子３２を添加する。上記（７）式の反応に従って原水中のリン酸イオン３１がハイドロタルサイト粒子３２に吸着し、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３となる。ポンプＰ１の駆動を継続しているので、曝気槽４Ｈから堰４３を越えてオーバーフロー槽４２のほうへ被処理水が溢れ出す。この溢れ出す水をメッシュ１０ｈで受け、メッシュ１０ｈによりリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３を捕捉する。メッシュ１０ｈ上に所定量を超えるリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３が堆積したところで、メッシュ１０ｈを取り外し、これを水洗することによりリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３を回収する。回収したリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３を脱水して所望のリン肥料を得る。
【０１２５】
一方、被処理水中の活性汚泥フロック２９は、メッシュ１０ｈを透過してオーバーフロー槽４２内に流入し、ラインＬ３を介してオーバーフロー槽４２から沈殿槽６に送られ、沈殿槽６内で沈殿した後にラインＬ８を介して回収容器８に回収される。
【０１２６】
本実施形態によれば、作業者が人力で容易にメッシュを撤去して搬送できるので、被処理水中のリン成分を容易に回収することができる。このようにリン回収作業が簡単であるため、リン回収の頻度を上げることが容易であり、リン回収効率が向上する。
【０１２７】
（第１１の実施形態）
次に図１５を参照して本発明の第１１の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と共通する部分の説明は省略する。
【０１２８】
本実施形態のリン吸着装置１Ｉでは、被処理水からリン成分を回収するために２つの回収容器２２，２４、水洗装置２３および無限軌道装置２０を曝気槽４Ｉに取り付けている。無限軌道装置２０は、曝気槽４Ｉから第１の回収容器２２までの間に配置されている。装置２０の無限軌道は、１対のローラ２１ａ，２１ｂ間に張設され、この上に透水性シートが貼り付けられている。装置２０の無限軌道の半分は曝気槽４Ｉ内の原水中に浸漬され、無限軌道の残りの半分は２つの回収容器２２，２４の直上にて大気中にさらされている。
【０１２９】
第１の回収容器２２は、装置２０の無限軌道シートから自然落下するリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３を回収するための容器である。なお、付着粒子３３がシートから脱離（剥離）しやすくするために、温風装置（図示せず）から無限軌道シートに温風を吹き付けるか、またはヒータ（図示せず）により無限軌道シートを加熱することにより、乾燥させることもできる。
【０１３０】
第２の回収容器２４は、第１の回収容器２２で回収されなかった残留粒子３３をさらに回収するための補助的な容器である。水洗装置２３が装置２０の無限軌道シートを間に挟んで第２の回収容器２４の上方に配置されている。水洗装置２３のノズルが透水性シートの裏面側に配置され、透水性シートの裏面側に洗浄水が吹き付けられると、残留粒子３３が透水性シートから脱離して第２の回収容器２４内に落下するようになっている。
【０１３１】
さらに、第２の回収容器２４の下部はポンプＰ３を有する返送ラインＬ７に接続され、回収した粒子３３が洗浄水とともに返送ラインＬ７を通って曝気槽４Ｉ内に返送されるようになっている。
【０１３２】
本実施形態の作用を説明する。
【０１３３】
ポンプＰ１を駆動させ、曝気槽４１内に被処理水を導入する。ブロワ５５を駆動させ、曝気槽４１内の原水に空気を吹き込む。ポンプＰ２を駆動させ、供給装置３から曝気槽４１内の原水にハイドロタルサイト粒子３２を添加する。上記（７）式の反応に従って原水中のリン酸イオン３１がハイドロタルサイト粒子３２に吸着し、リン吸着ハイドロタルサイト粒子３３となる。このリン吸着ハイドロタルサイト粒子３３は、散気管５のエアバブリングにより装置２０の無限軌道シートの表面に付着（または載置）する。
【０１３４】
無限軌道装置２０を起動して無限軌道シートを図中の矢印方向に駆動させると、シートは水中を脱して大気にさらされることで脱水（若干の乾燥）され、無限軌道の折り返し点のところでシートから粒子３３が脱離し、第１の回収容器２２のなかへ落下する。第１の回収容器２２内の粒子３３の堆積量が所望量を超えたところで、粒子３３の堆積物を回収する。
【０１３５】
さらに、折り返し点を過ぎた通過地点で水洗装置２３から洗浄水をシートの裏面側に吹き付けると、シート上に残留した粒子３３が洗浄水とともにシートから脱離し、第２の回収容器２４のなかへ落下する。ポンプＰ３を駆動させ、回収した粒子３３が洗浄水とともに返送ラインＬ７を通って曝気槽４Ｉ内に返送され、再度のリン吸着・回収処理に供される。
【０１３６】
本実施形態によれば、リン回収効率が飛躍的に向上する。とくに無限軌道装置と回収容器を組み合わせたことにより、多量の原水を高効率で処理することが可能になる。
【０１３７】
以上に種々の実施形態を説明したが、これらの実施形態のみに本発明は限定されるものではなく、上記実施形態のうちの２つ又は３つ以上を組み合わせたものを本発明に適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ…リン吸着装置、
２…原水槽、３…無機固形物粒子供給装置（ハイドロタルサイト粒子供給源）、
４…曝気槽、５，５１，５２…散気管、５５…ブロワ、
６…沈殿槽、７…処理水貯留槽、８…余剰汚泥回収槽、
９…リン吸着済み粒子回収容器、
１０，１０ｃ，１０ｆ，１０ｇ…メッシュ（リン吸着粒子分離装置）、
１１，１１ａ，１１ｂ…ストレーナ（リン吸着粒子分離装置）、
１２…回収物沈殿部（リン吸着粒子分離装置）、
１３…サイクロン沈殿器（リン吸着粒子分離装置）、
１５…沈降速度差分離装置（リン吸着粒子分離装置）、
２０…無限軌道装置、
２１ａ，２１ｂ…駆動ローラ、
２２…リン吸着済み粒子回収容器、
２３…水洗装置、２４…水洗粒子回収容器、
２９…固形物（活性汚泥フロック、金属粒子、金属酸化物粒子、砂粒など）、
３１，１０７…リン酸イオン、
３２，１０１…ハイドロタルサイト粒子（無機固形物粒子）、
３３，１０８…リン酸吸着ハイドロタルサイト粒子（リン吸着済み無機固形物粒子、リン吸着粒子）、
４Ｈ…処理槽、４１…曝気槽、４２…オーバーフロー槽、４３…堰、４４…支持部材、
４Ｉ…曝気沈殿槽、
Ｌ１〜Ｌ１０…ライン、Ｖ１〜Ｖ５…弁、
Ｐ１〜Ｐ５…ポンプ、Ｐ６…加圧ポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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