(57)【要約】【課題】不純物の少ないリンを簡便に回収することができるリン回収システム及びリン回収方法を提供する。【解決手段】リン回収システム１は、リン含有水からリンを回収するシステムであって、リン含有水を沈降処理して沈降処理液を得る沈降処理装置３、沈降処理装置３で得られた沈降処理液をろ過してろ液を得るろ過装置５、ろ過装置５で得られたろ液からリン酸イオンを吸着する吸着装置９、及び吸着装置９で吸着したリン酸イオンをリン酸化合物として回収する回収装置１１を少なくとも備える。【選択図】図１
2015211941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン含有水からリンを回収するリン回収システムであって、
リン含有水を沈降処理して沈降処理液を得る沈降処理装置、
前記沈降処理液をろ過してろ液を得るろ過装置、
前記ろ液からリン酸イオンを吸着する吸着装置、及び
前記吸着装置で吸着したリン酸イオンをリン酸化合物として回収する回収装置
を少なくとも備える、リン回収システム。
【請求項２】
前記吸着装置は、無機イオン吸着体を含有する吸着剤を有する、請求項１に記載のリン回収システム。
【請求項３】
前記吸着装置は、酸性水溶液により前記吸着剤を洗浄する吸着剤洗浄手段を備える、請求項２に記載のリン回収システム。
【請求項４】
前記回収装置は、脱着液により前記吸着剤から脱着した脱着液中のリン酸イオンをリン酸化合物として析出する析出槽を備え、
前記析出槽は、前記脱着液を撹拌する撹拌手段を備える、請求項２又は３に記載のリン回収システム。
【請求項５】
前記回収装置は、前記脱着液から析出するリン酸化合物を、前記脱着液からフィルタープレス法により固液分離する固液分離手段を備える、請求項４に記載のリン回収システム。
【請求項６】
リン含有水からリンを回収するリン回収方法であって、
リン含有水を沈降処理して沈降処理液を得る沈降処理工程、
前記沈降処理液をろ過してろ液を得るろ過工程、
前記ろ液からリン酸イオンを吸着する吸着工程、及び
前記吸着工程で吸着したリン酸イオンをリン酸化合物として回収する回収工程
を含む、リン回収方法。
【請求項７】
前記吸着工程が、無機イオン吸着体を含有する吸着剤に、前記ろ液中のリン酸イオンを吸着させる工程を含む、請求項６に記載のリン回収方法。
【請求項８】
前記回収工程が、
脱着液により前記吸着剤からリン酸イオンを脱着する脱着工程、
前記脱着工程後の脱着液に析出剤を添加してリン酸イオンをリン酸化合物として析出させる析出工程、及び
前記析出剤を添加した脱着液を撹拌する撹拌工程
を含む、請求項７に記載のリン回収方法。
【請求項９】
さらに、酸性水溶液により前記吸着剤を洗浄する洗浄工程を含む、請求項７又は８に記載のリン回収方法。
【請求項１０】
前記回収工程が、前記リン酸化合物を、前記脱着液から、フィルタープレス法により固液分離する固液分離工程を含む、請求項８又は９に記載のリン回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水、食品工場、化学工場、家庭などから発生する排水、及び、河川や湖沼などのリンを含有する水から、リンを回収できるリン回収システム、及び、リン回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、リン含有廃水の処理方法として、リン含有廃水を活性汚泥により好気性生物処理し、次いで処理水から限外ろ過器を用いて活性汚泥除去を行い、ろ過水中のリン酸イオンを、酸化ジルコニウム水和物を塩酸酸性溶液でイオン化した吸着剤に吸着させ、リン酸イオンを吸着した吸着剤にアルカリ液を通水して吸着剤からアルカリ液へリン酸イオンを脱着し、リン酸イオンを脱着したアルカリ液に石灰を加えてリン酸カルシウムを含むリン酸化合物を析出させ、該リン酸化合物を固液分離し、固液分離後のアルカリ液をリン酸イオン吸着剤の再生に再利用することを含む方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２３６５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の方法では、回収されたリン酸カルシウムなどのリン酸化合物に、排水中に含まれる鉄やアルミニウム、ケイ素などの不純物が多く含まれるという問題点を有する。これらの不純物が多く含まれるリン酸化合物を、例えばリン酸製造工場の原料として用いると、製造されるリン酸や石膏の純度や結晶性などの品質が低下する問題が発生することがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、不純物の少ないリンを簡便に回収することができるリン回収システム及びリン回収方法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】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、特定の装置構成を採用し、リン含有水をこの装置で処理することにより、リン含有水から鉄やアルミニウム、ケイ素などの不純物が少ないリン酸化合物を回収することができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明に係るリン回収システムは、リン含有水からリンを回収するリン回収システムであって、リン含有水を沈降処理して沈降処理液を得る沈降処理装置、沈降処理液をろ過してろ液を得るろ過装置、ろ液からリン酸イオンを吸着する吸着装置、及び吸着装置で吸着したリン酸イオンをリン酸化合物として回収する回収装置を少なくとも備える。
【０００８】
一実施形態において、吸着装置は、無機イオン吸着体を含有する吸着剤を有する。
一実施形態において、吸着装置は、酸性水溶液により吸着剤を洗浄する吸着剤洗浄手段を備える。
一実施形態において、回収装置は、脱着液により吸着剤から脱着した脱着液中のリン酸イオンをリン酸化合物として析出する析出槽を備える。
一実施形態において、析出槽は、脱着液を撹拌する撹拌手段を備える。
一実施形態において、回収装置は、脱着液から析出するリン酸化合物を、脱着液からフィルタープレス法により固液分離する固液分離手段を備える。
【０００９】
また、本発明に係るリン回収方法は、リン含有水からリンを回収するリン回収方法であって、リン含有水を沈降処理して沈降処理液を得る沈降処理工程、沈降処理液をろ過してろ液を得るろ過工程、ろ液からリン酸イオンを吸着する吸着工程、及び吸着工程で吸着したリン酸イオンをリン酸化合物として回収する回収工程を含む。
【００１０】
一実施形態において、吸着工程は、無機イオン吸着体を含有する吸着剤に、ろ液中のリン酸イオンを吸着させる工程を含む。
一実施形態において、回収工程は、脱着液により吸着剤からリン酸イオンを脱着する脱着工程を含む。
一実施形態において、回収工程は、脱着工程後の脱着液に析出剤を添加してリン酸イオンをリン酸化合物として析出させる析出工程を含む。
一実施形態において、回収工程は、析出剤を添加した脱着液を撹拌する撹拌工程を含む。
一実施形態において、リン回収方法は、さらに、酸性水溶液により吸着剤を洗浄する洗浄工程を含む。
一実施形態において、回収工程は、リン酸化合物を、脱着液から、フィルタープレス法により固液分離する固液分離工程を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、リン含有水からリンを簡便に回収することができる。特に、本発明では、鉄やアルミニウム、ケイ素などの不純物が少ないリン酸化合物を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るリン回収システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面における上下左右等の位置関係は、特に断らない限り図面に示す位置関係に基づくものとし、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
【００１４】
図１は、一実施形態に係るリン回収システムを示す図である。図１に示すリン回収システム１は、沈降処理装置３と、ろ過装置５と、貯留槽７と、吸着装置９と、回収装置１１とを備えて構成されている。なお、本発明に係るリン回収方法を実現するリン回収システム１は、沈降処理装置３、ろ過装置５、吸着装置９、及び回収装置１１を少なくとも備えていればよい。
【００１５】
本実施形態のリン回収システムで処理されるリン含有水は、リンを含有する限り特に限定されないが、例えば以下に説明する排水、排水処理水及び自然水等が例示される。
【００１６】
本実施形態において、排水とは、下水、し尿、各種工場排水等、人間や動物の活動により発生する汚水をいう。
【００１７】
本実施形態において、排水処理水とは、排水を公共水域等に放流する前に行う処理の過程で発生するプロセス水及び処理後の処理水をいう。例えば、下水の場合の排水処理水には、下水処理過程の最初の沈殿処理後の水や生物反応処理後の水（二次処理水）、下水汚泥脱水ろ液、下水処理後の放流水等が挙げられる。すなわち、下水処理場で採水可能な水は全て排水処理水に含まれる。また、下水汚泥焼却灰から酸、アルカリを用いてリンを抽出した際の抽出液も排水処理水に含まれる。排水がし尿、各種工場排水の場合の排水処理水についても同様である。例えば、生物反応処理と沈降処理とを行った汚泥に対して消化や脱水などの処理を行い、これにより発生した汚泥処理返流水も、排水処理水に含まれる。
【００１８】
本実施形態において、自然水とは、自然界に存在する水であり、河川水、湖沼水、海水、雨水等を例示できる。
【００１９】
沈降処理装置３は、リン含有水を沈降処理して沈降処理液を得る装置であり、沈降分離により処理原水中の懸濁物質の固液分離ができる装置であれば特に限定されない。処理原水を沈殿槽に流入後、静置、沈降後、上澄み液を流出させ、下部より沈殿物を引き抜く操作を繰り返す回分式装置であってもよいし、連続式装置であってもよい。さらに沈殿物を回収するための掻き寄せ機（スクレーパー）を備えていてもよい。また沈降効率を高めるために沈降槽内に傾斜板を設けた傾斜板式沈降処理装置であってもよい。沈降処置での水理学的滞留時間は用いる装置の種類により異なるが、例えば後述の実施例に開示するような傾斜板式沈降処理装置を用いる場合、２０分〜２時間の範囲であることが好ましい。この範囲にすることで、効率的な沈降処理を達成することができる。
【００２０】
沈降分離は、凝集処理を行わずに固形分を沈降させるか、凝集処理後に沈降させるかにより、普通沈降分離と凝集沈降分離に分けられるが、いずれの方式も採用できる。普通沈降の例としては、都市下水処理に見られる沈砂池や最初沈殿地がある。
【００２１】
凝集処理を行う場合、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸鉄、塩化鉄、消石灰や硫酸バン土などの無機性の凝集剤や、高分子凝集剤（陽イオン性ポリマー、陰イオン性ポリマー、非イオン性ポリマー等）を用いることができる。これらを併用して用いることもできる。
【００２２】
ろ過装置５は、沈降処理装置３で沈降処理後の沈降処理液をろ過してろ液を得る装置であり、従来公知の水中の懸濁物質をろ過する装置をいずれも使用することができる。具体的には、メッシュスクリーンを用いるメッシュろ過装置、ポリエステル等の糸をプラスチックサポートに高密度に巻きつけたカセットと呼ばれるろ材を用いるスレッド式ろ過装置及び砂ろ過装置等を使用することができる。これらのろ過装置はろ過精度が２μｍ〜６０μｍの範囲であることが好ましい。
【００２３】
メッシュろ過装置としては、ドラム式メッシュろ過装置、ディスク式メッシュろ過装置、振動式メッシュろ過装置等を用いることができる。
【００２４】
砂ろ過装置としては、特に限定はなく、従来公知の砂ろ過装置がいずれも使用できる。ろ過法は、緩速ろ過法であっても、急速ろ過法であってもよい。また、固定床方式、流動床方式、移動床方式何れであってもよい。さらに上向流方式であってもよいし、下降流方式であってもよい。
【００２５】
ろ過装置は、１種類のみを用いてもよいし、複数の種類の装置を直列に組合せてもよい。
また、ろ過処理の前に前述の凝集処理を行ってもよい。
【００２６】
貯留槽７は、ろ過装置５によりろ過されたろ液を一時的に貯留する槽である。貯留槽７は、吸着装置９にろ液を供給する。
【００２７】
吸着装置９は、ろ過装置５によりろ過されたろ液からリン酸イオンを吸着する装置であり、特に限定されないが、通常、吸着剤を容器内に充填した構成を有する。この容器の形状や吸着剤の充填層の形状については、吸着剤とろ液が接触できるのであれば特に限定されず、例えば、円筒型、円柱型、多角柱型、箱型をあげることができる。これらの容器は、容器から吸着剤が流出しないような固液分離機構、例えば目皿やメッシュなどを備えていることが好ましい。容器の材質は、特に限定されるものではないが、ステンレス、ガラス繊維入り強化プラスチック、ガラス、各種プラスチックが例示される。耐酸性を考慮して、内面をゴムやフッ素樹脂ライニングとすることもできる。
【００２８】
吸着剤とろ液との接触方式については、特に限定されないが、吸着剤を吸着塔に充填して、ろ液を通液して接触させる方式が、吸着剤の特徴である接触効率の高さを充分に引き出せるので好ましい。吸着剤の充填層を固定床とする場合、円柱型、多角柱型、箱型等の吸着剤の充填層の垂直方向に上昇流又は下降流で通水する方式、又は充填層の水平方向に通水する方式、或いは、円筒型の吸着剤の充填層に円周方向外側から内筒へ通水する外圧方式、又はその逆方向に通水する内圧方式などが例示できる。また、吸着剤の充填層を流動床方式としてもよい。
【００２９】
吸着装置９としては、例えば、メリーゴーランド方式の装置を採用することができる。メリーゴーランド方式とは、吸着剤を充填した複数の吸着塔を直列に配置して通水を行い、前段の吸着塔の吸着能力が低下すると、その吸着塔の通水を停止するとともに、後段に位置していた吸着塔を最前段として通水する方式である。メリーゴーランド方式では、順次前段から時間差で吸着塔に通水することによって、連続して水質の安定した吸着処理を実施することができる。
【００３０】
ろ液を吸着剤に通液する速度は、特に限定されないが、遅すぎる場合、必要な吸着剤の量が増加する。一方、速度が速すぎる場合、リン酸イオン吸着の効率が悪くなるとともに、圧力損失が高まる。好ましい通液速度は、ろ液中のリン濃度に依存するが、空間速度（以下、ＳＶ（Space Velocity）と称する）で１ｈ-1〜３０ｈ-1が好ましい。
【００３１】
本実施形態の吸着装置９に用いられる吸着剤は、特に限定されないが、無機イオン吸着体を含有する吸着剤が好ましい。特に、特許第４６７１４１９号公報及び特許第４９０７５８５号公報に記載の多孔性の吸着剤は、吸着速度が速いのでより好ましい。
【００３２】
本実施形態において、無機イオン吸着体とは、イオン吸着現象を示す無機物質をいい、天然物であっても合成物であってもよい。例えば、天然物としては、特に限定されないが、ゼオライトやモンモリロナイト、各種の鉱物性物質があり、アルミノケイ酸塩で単一層格子をもつカオリン鉱物、２層格子構造の白雲母、海緑石、鹿沼土、パイロフィライト、タルク、３次元骨組み構造の長石、ゼオライトなどが例示される。合成物系としては、特に限定されないが、金属酸化物などが挙げられ、金属酸化物、多価金属の塩、不溶性のヘテロポリ酸塩、不溶性ヘキサシアノ鉄酸塩などが主要なものである。
【００３３】
本実施形態の吸着剤に含有されている無機イオン吸着体としては、特に限定されないが、リン酸イオンの吸着性能に優れている点から：水和酸化チタン、水和酸化ジルコニウム、水和酸化スズ、水和酸化セリウム、水和酸化ランタン、水和酸化イットリウム、チタン、ジルコニウム、スズ、セリウム、ランタン及びイットリウムからなる群から選ばれる金属元素と、アルミニウム、珪素及び鉄からなる群から選ばれる金属元素との複合金属酸化物；並びに活性アルミナ；からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属酸化物であることが好ましい。特に、水和酸化ジルコニウム、水和酸化セリウム、水和酸化ランタン及び水和酸化イットリウムはリン酸へのイオン選択性が高く、回収リン化合物の不純物含有率が低くなるので、より好ましい。
【００３４】
本実施形態で用いる吸着剤において、無機イオン吸着体を担持する材料は、特に限定されないが、有機高分子樹脂が好ましい。有機高分子樹脂としては、例えば、ポリスルホン系ポリマー、ポリフッ化ビニリデン系ポリマー、ポリ塩化ビニリデン系ポリマー、アクリロニトリル系ポリマー、ポリメタクリル酸メチル系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、セルロース系ポリマー、エチレンビニルアルコール共重合体系ポリマーなど、多種類が挙げられる。特に、水中での非膨潤性と耐生分解性、さらに製造の容易さから、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデンが好ましく、さらに親水性と耐薬品性を兼ね備えている点で、エチレンビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称する）が好ましい。
【００３５】
本実施形態において、吸着剤として、無機イオン吸着体を担持する有機高分子樹脂を用いる場合、吸着剤は、特許第４６７１４１９号公報及び特許第４９０７５８５号公報を参照し、有機高分子樹脂とその良溶媒と無機イオン吸着体と水溶性高分子とを混合した後、成形し、貧溶媒中で凝固させて得ることができる。
【００３６】
本実施形態の吸着剤は、ろ液からリン酸イオンを吸着後、脱着液と接触させることで、吸着したリン酸イオンを脱着する。リン酸イオンを脱着した吸着剤は、その後酸性水溶液で処理することにより、再びリン酸イオンを吸着することができ、吸着剤を再利用することができる。一実施形態において、吸着装置９は、酸性水溶液により吸着剤を洗浄する吸着剤洗浄手段を備える。吸着剤を再利用することにより、リン回収のコストが削減できるばかりでなく、廃棄物が減るという効果がある。特に、本実施形態において、上記の無機イオン吸着体を担持する有機高分子樹脂を吸着剤として用いる場合、この吸着剤は、耐久性に優れるため、繰り返し使用に適している。
【００３７】
脱着液は、吸着剤に吸着したリン酸イオンを脱着することができれば特に限定されないが、脱着効率の観点からアルカリ性であることが好ましい。アルカリ液のｐＨの範囲は、ｐＨ１０以上であれば吸着剤からリン酸イオンを脱着させることができるが、脱着効率の観点から、好ましくはｐＨ１２以上、より好ましくはｐＨ１３以上である。アルカリ液として水酸化ナトリウム水溶液を用いる場合の水酸化ナトリウムの濃度（アルカリ濃度）は、０．１ｗｔ％〜３０ｗｔ％の範囲であり、さらに好ましくは０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲である。アルカリ濃度が０．１ｗｔ％より薄いと脱着効率が低くなり、アルカリ濃度が３０ｗｔ％より濃いと、アルカリの薬剤コストが増えてしまう傾向にある。
【００３８】
脱着液の通液速度は、特に限定されないが、通常ＳＶ０．５〜１５ｈ-1の範囲が好ましい。通液速度がＳＶ０．５ｈ-1より小さいと、脱着時間が長時間になり非効率になる傾向があり、通液速度がＳＶ１５ｈ-1より大きいと、吸着剤と脱着液の接触時間が短くなり、脱着効率が低下する傾向がある。
【００３９】
脱着液の種類は、吸着剤からリン酸イオンを脱着することができる限り特に限定されないが、通常、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化アンモニウム水溶液などの無機アルカリ水溶液、及び有機アミン類の水溶液などが用いられる。その中でも、コストの点から、水酸化ナトリウム水溶液を用いることが特に好ましい。
【００４０】
リン酸イオンを脱着後の吸着剤はアルカリ性であり、このままでは、再びろ液（リン酸イオン含有）中のリン酸イオンを吸着する能力は低い。そこで、本実施形態の回収システムは、一態様において、酸性水溶液を用いて吸着剤を洗浄し、吸着剤のｐＨを、リン酸イオン吸着前の所定値に戻す吸着剤洗浄手段を備えることが好ましい。
【００４１】
酸性水溶液は、脱着後の吸着剤のリン酸イオン吸着能を再び高めることができる限り特に限定されないが、硫酸、塩酸などの水溶液を用いることができる。濃度は、０．００１〜１０ｗｔ％程度であればよい。濃度が０．００１ｗ％より薄いと、洗浄（リン酸イオン吸着能回復）終了までに大量の水溶液が必要になり、濃度が１０ｗｔ％より濃いと、酸性水溶液の取り扱い上の危険性などの点で問題が生じるおそれがある。酸性水溶液の通液速度は、特に限定されないが、通常ＳＶ０．５〜３０ｈ-1の範囲が好ましい。通液速度がＳＶ０．５ｈ-1より小さいと、通液時間が長時間になり非効率になる傾向があり、通液速度がＳＶ３０ｈ-1より大きいと、吸着剤と酸性水溶液の接触時間が短くなり、洗浄効率が低下する傾向がある。
【００４２】
リン回収システム１が吸着剤洗浄手段を備える場合、酸性水溶液により吸着剤を中和すると同時に吸着剤に付着した不純物を洗浄することができるため、回収されるリン酸化合物中のリン含有量をより高めることができる。なお、吸着剤における、ろ液からのリン酸イオンの吸着、吸着したリン酸イオンの脱着、及び酸性水溶液による洗浄は、リン回収効率の観点から、それぞれが同時に行われないことが望ましい。
【００４３】
回収装置１１は、吸着装置９で吸着したリン酸イオンをリン酸化合物として回収する装置である。回収装置１１は、典型的には、析出槽１３と、固液分離手段１５とを備える。
【００４４】
析出槽１３では、脱着液により吸着装置９から脱着した脱着液中のリン酸イオンからリン酸化合物が析出する析出操作が行われる。析出操作は、脱着液からリン酸化合物を析出することができれば特に限定されないが、例えば、リン酸イオンが溶解している脱着液から、溶媒を蒸発させて濃縮する、リン酸イオンが溶解している脱着液を冷却してリン酸イオンの飽和溶解度をリン酸イオン濃度が上回るようにして結晶を析出させる、析出剤を脱着液に加えて反応により溶解度の小さな結晶を析出させる、或いは、析出核材と脱着液中のリン酸イオンを接触させて該核材表面にリン酸化合物を析出させる、等により行うことができる。析出剤を加えてリン酸化合物の結晶を析出させる操作が、簡便で好ましい。
【００４５】
本実施形態の析出操作において、析出剤を添加する場合も、脱着液からリン酸化合物を析出することができる限り特に限定されないが、この場合、析出槽１３は、ポンプやホッパーなどの析出剤を添加する析出剤添加手段（図示しない）と、析出槽１３と析出剤添加手段とをつなぐ流路（図示しない）とを備えていることが好ましい。析出槽１３は、この槽内を撹拌する撹拌羽根やポンプなどの撹拌手段を具備していることが好ましい。析出槽１３が撹拌手段を備えることにより、析出反応が充分に進行するため、回収リン酸化合物中のリン含有量を高めることができる。
【００４６】
析出剤は、脱着液中のリン酸イオンをリン酸化合物として析出することができる限り特に限定されないが、例えば、多価金属の水酸化物が挙げられる。多価金属の水酸化物を脱着液に添加すると、金属塩がリン酸イオンと結合して沈殿物を生成する。一方、水酸化物が脱着液のアルカリ源となるため、リン酸化合物を析出後の再生された脱着液を回収し、リサイクルする（吸着装置からのリン酸イオンの脱着に用いる）ことによりクローズな系とすることができる。析出剤としては、具体的には、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが例示される。特に、コストの点で水酸化カルシウムが好ましい。また、回収したリン酸化合物を肥料として利用する場合は、マグネシウムに肥料効果があるため、析出剤として水酸化マグネシウムを用いることが好ましい。
【００４７】
析出剤の性状は、粉体、スラリー、液状など特に限定されないが、操作性や反応の均一性を考慮するとスラリー、又は液状が好ましい。例えば脱着液として水酸化ナトリウム水溶液を用い、脱着したリン酸イオンがリン酸ナトリウムとして存在する場合は、析出剤として水酸化カルシウムを用いると、下記の反応式にしたがって、脱着液（アルカリ液）が再生される。同時に、リン酸イオンはリン酸カルシウムの一種であるヒドロキシアパタイトとして析出する。析出したリン酸カルシウムは、後述の固液分離操作により回収され、肥料やリン鉱石代替などに資源化が可能である。
６Ｎａ3ＰＯ4＋１０Ｃａ（ＯＨ）2
→Ｃａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2＋１８ＮａＯＨ
【００４８】
析出剤として多価金属の水酸化物を用いる場合の添加量は、リン酸化合物が析出する限り特に限定されないが、対象とするリン酸イオンの量に対して１〜４倍当量である。添加量が１倍当量以下では、析出効率が低くなり、４倍当量を超えて添加しても析出効率はほとんど変わらない。析出の際の脱着液ｐＨは６以上であることが好ましく、さらに析出剤添加後の脱着液をアルカリ水溶液として回収して、脱着に再利用することを考慮すると、析出剤添加後の脱着液をｐＨ１２以上、好ましくはｐＨ１３以上に保持するのが好ましい。析出の際の脱着液のｐＨが６より低いと析出物（リン酸化合物）の溶解度が大きくなり、析出効率が低下する。
【００４９】
固液分離手段１５は、脱着液からリン酸化合物を固液分離する。本実施形態において、固液分離手段は、脱着液からリン酸化合物を分離することができる限り特に限定されないが、通常、沈降分離、遠心分離、ベルトプレス機、スクリュープレス機、膜分離などの手段が使用できる。特に、設置面積が少なく、清澄なろ過水を得ることができる点でフィルタープレスや膜分離を用いることが好ましい。フィルタープレスを用いると、回収したリン酸化合物の含水率が低下し、リン酸化合物の洗浄も同時に行うことができるので回収リンの純度をさらに高めることができ、より好ましい。固液分離手段１５で分離された脱着液は、脱着液槽（図示しない）に貯留される。脱着液槽の脱着液は、脱着操作において再度使用される。
【００５０】
本実施形態は、また、リン含有水からリンを回収するリン回収方法であって、
リン含有水を沈降処理して沈降処理液を得る沈降処理工程、
前記沈降処理液をろ過してろ液を得るろ過工程、
前記ろ液からリン酸イオンを吸着する吸着工程、及び
前記吸着工程で吸着したリン酸イオンをリン酸化合物として回収する回収工程
を含む、リン回収方法に関する。
このリン回収方法は、上記リン回収システムに関する説明を参照して行うことができる。例えば、沈降処理工程は、沈降処理装置に関する前述の記載を参照して行うことができ、ろ過工程は、ろ過装置に関する前述の記載を参照して行うことができ、吸着工程は、吸着装置に関する前述の記載を参照して行うことができ、回収工程は、回収装置に関する前述の記載を参照して行うことができる。
【００５１】
本実施形態のリン回収システム及びリン回収方法で回収されるリン酸化合物は、鉄やアルミニウム、ケイ素などの不純物が少ない。
【実施例】
【００５２】
以下の実施例により本実施形態を更に詳しく説明するが、本実施形態は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
【００５３】
［実施例１］
図１に示す構成のリン回収システムを用いた。
沈降処理装置として傾斜板式沈降処理装置（日本インカ（株）  ラメラセパレーター）を用いた。ろ過装置としてメッシュろ過装置（日本インカ（株）  ディスクフィルター、メッシュ孔径１０μｍ）を用いた。吸着装置として吸着剤が充填された吸着塔で構成されているものを用いた。吸着剤層は直径５００ｍｍ、高さ８００ｍｍであった。この吸着剤は、水和酸化ジルコニウムとＥＶＯＨから主に構成され、特許４９０７５８５号公報の実施例１の方法により製造されたものである。具体的には、吸着剤は、粒径が約０．６ｍｍの球状粒子である。回収装置は、析出槽と固液分離機とから構成されており、固液分離機は、フィルタープレス式のものを用いた。
【００５４】
図１に示す構成のリン回収システムにおいて、リン含有水は、沈降処理装置において沈降処理後、ろ過装置においてろ過処理され、ろ液は貯留槽に入った。沈降分離処理の水理学的滞留時間は３０分間とした。
貯留槽から供給されたろ液中のリン酸イオンは吸着装置中の吸着剤に吸着して除去され、これにより、処理水が得られた。
吸着装置で吸着されたリン酸イオンは、脱着液（水酸化ナトリウム１％水溶液）により吸着剤から脱着され回収装置中の析出槽に取り込まれた。析出槽に取り込まれた脱着液に析出剤（水酸化カルシウム）を添加することにより、リン酸カルシウムを含むリン酸化合物が析出した。リン酸化合物を含む析出後の脱着液は、固液分離機によりリン酸化合物とアルカリ性脱着液に分離された。この脱着液は再び吸着装置で吸着剤からリン酸イオンを脱着するのに使用した。
また、脱着後の吸着剤はアルカリ性を示すため、酸性水溶液で洗浄（具体的には硫酸水溶液で中和）された。これにより、吸着剤は再びリン酸イオンを吸着することができた。吸着剤における、ろ液からのリン酸イオンの吸着、吸着したリン酸イオンの脱着、及び酸性水溶液による洗浄は、それぞれ同時には行わなかった。
【００５５】
続いて、上述のリン回収システムを用いたリン回収方法について説明する。
リン含有水としては、食品工場の排水処理設備において活性汚泥法と沈降処理とを行った汚泥に対して消化や脱水などの処理を行い、これにより発生した汚泥処理返流水を使用した。このリン含有水は、オルトリン酸態リン（以下、ＯＰと称する）を１２０ｍｇ／Ｌ、懸濁物質（以下ＳＳと称する）を４５０ｍｇ／Ｌ含有し、ｐＨは８．３であった。ＯＰ濃度はモリブドバナジン酸塩法で測定した。ＳＳ濃度は、保留粒子径１μｍの定量ろ紙を用いてリン含有排水を吸引ろ過した際のろ過残分をＳＳとして算出した。
【００５６】
貯留槽内の排水を吸着装置で処理してリン酸イオンを除去した処理水のＯＰは１ｍｇ／Ｌ未満であった。このとき、吸着剤への通水速度はＳＶ１０ｈ-1であった。処理水のＯＰが１ｍｇ／Ｌを超えた時点で、吸着剤が破過したと判断し、吸着操作を中断した。吸着塔の吸着剤に脱着液をＳＶ２０ｈ-1で６０分間通液し、リン酸イオンを脱着して析出槽に取り込んだ。析出槽内に取り込んだ脱着液に析出剤（水酸化カルシウム（消石灰））を添加し、５０分間攪拌した。
【００５７】
水酸化カルシウムの添加量は、水酸化カルシウム中のカルシウムが、脱着液中のリン酸イオンの３倍（モル比）となる量とした。リン酸イオン濃度は、脱着液を希硫酸で中和後純水で希釈して、ｐＨを１〜８の範囲にした後、モリブドバナジン酸法により測定した。攪拌後、脱着液を固液分離機であるフィルタープレスにかけ、脱着液とリン酸化合物に分離した。フィルタープレス内のリン酸化合物にｐＨ３の希硫酸を通液し、フィルタープレスからの流出液のｐＨが６になるまで中和するとともに過剰の水酸化カルシウムを除去した。フィルタープレスから脱型されたリン酸化合物は、含水率５０％のケーキとして得られた。このケーキを乾燥機により１１０℃で乾燥し、リン酸化合物を得た。その後、リン酸化合物の体積の１０倍量の純水をフィルタープレスに通水して、リン化合物を洗浄した。このリン酸化合物の化学分析により、組成を求めた。化学分析は、リン酸化合物を王水を用いて溶解し、純水で希釈後ＩＣＰ発光分析により行った。リン酸化合物の分析値を表１に示す。表１中の数値は重量％である。
【００５８】
［実施例２］
ろ過装置を、メッシュろ過装置（日本インカ（株）  ドラムフィルター、メッシュ孔径５μｍ）に変更した以外は、実施例１と同様のリン回収システムを用いた。沈降分離処理の水理学的滞留時間は１時間とした。
これ以外は実施例１と同じ操作条件でリン回収を実施した。リン酸化合物の分析値を表１に示す。
【００５９】
［実施例３］
ろ過装置を、メッシュろ過装置（アルテック（株）  ワイヤーメッシュ式ろ過装置「フィルマット」（ろ過精度１０μｍ））に変更した以外は、実施例１と同様のリン回収システムを用いた。沈降分離処理の水理学的滞留時間は３０分間とした。
これ以外は実施例１と同じ操作条件でリン回収を実施した。リン酸化合物の分析値を表１に示す。
【００６０】
［実施例４］
ろ過装置を、メッシュろ過装置（アルテック（株）  スレッド式ろ過装置（ろ過精度３μｍ））に変更した以外は、実施例１と同様のリン回収システムを用いた。沈降分離処理の水理学的滞留時間は１時間とした。
これ以外は実施例１と同じ操作条件でリン回収を実施した。リン酸化合物の分析値を表１に示す。
【００６１】
［実施例５］
ろ過装置を、砂ろ過装置（日本インカ（株）  移動床式上向流連続式ろ過装置「サンドフロフィルター」）（濾材の有効径０．６ｍｍ）に変更した以外は、実施例１と同様のリン回収システムを用いた。沈降分離処理の水理学的滞留時間は３０分間とした。
これ以外は実施例１と同じ操作条件でリン回収を実施した。リン酸化合物の分析値を表１に示す。
【００６２】
［比較例１］
沈降処理装置、吸着装置及び回収装置は、実施例１と同じ装置とし、ろ過装置は含まないリン回収システムを用いた。
リン含有水には実施例１と同じ汚泥処理返流水を使用した。
リン含有水に陽イオン性高分子凝集剤（ダイヤニトリックス（株）  ダイヤニトリックスＫＰ１２００Ｈ）を１０ｐｐｍ添加して撹拌し、ＳＳのフロックを形成した後、リン含有水が沈降処理装置を経て、貯留槽に入るようにした。沈降分離処理の水理学的滞留時間は１時間とした。
これ以外は実施例１と同じ操作条件でリン回収を実施した。リン酸化合物の分析値を表１に示す。
【００６３】
［比較例２］
ろ過装置、吸着装置及び回収装置は、実施例１と同じ装置とし、沈降処理装置は含まないリン回収システムを用いた。
これ以外は実施例１と同じ操作条件でリン回収を試みた。しかし、ろ過装置がすぐ目詰まりし、リン回収ができなかった。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
表１に示すように、実施例１〜６と比較例１とでは、リン酸化合物のリンとカルシウムの含有率の差はさほど大きくないが、実施例１〜６では、回収したリン酸化合物の不純物（鉄、アルミニウム、ケイ素）の量が全体として低減することが確認された。これは、本発明による沈降分離処理及びろ過処理でこれらの不純物が効率的に除去されるためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のリン回収システム及びリン回収方法によって、下水、食品工場、化学工場、家庭などから発生する排水、及び、河川や湖沼などのリン含有水から、リンを除去して不純物の少ないリン酸化合物として回収することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  リン回収システム、３  沈降処理装置、５  ろ過装置、７  貯留槽、９  吸着装置、１１  回収装置、１３  析出槽、１５  固液分離手段
【図１】
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