(57)【要約】【課題】原水を反応塔に上向流通水し、反応塔下部からＭＡＰ粒子を分離、回収する脱リン装置において、安価な水酸化マグネシウムを用いて効率良く脱リンする。【解決手段】原水を反応塔１下部に供給し、処理水を反応塔１上部より取り出すと共に、処理水の一部を該反応塔１下部へ循環させ、生成したＭＡＰ粒子を反応塔１下部より取り出す。反応塔１に対してはＮａＯＨのほか、水酸化マグネシウムに約０．５当量の硫酸を添加した水酸化マグネシウムスラリーを供給する。【選択図】図１
2008183562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン含有水を反応塔下部に導入し、処理水を反応塔上部より取り出す脱リン装置において、水酸化マグネシウムを添加する手段と、水酸化マグネシウムに酸を添加する手段とを設けたことを特徴とする脱リン装置。
【請求項２】
リン含有水を反応塔下部に導入し、処理水を反応塔上部より取り出す脱リン装置において、
水酸化マグネシウムとアンモニウムイオン含有水とを混合してリン含有水に添加する手段を設けたことを特徴とする脱リン装置。
【請求項３】
リンとアンモニウムイオンとを含む原水を反応塔下部に導入し、処理水を反応塔上部より取り出す脱リン装置であって、該原水に水酸化マグネシウムを添加する手段を備えたことを特徴とする脱リン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリン含有水中のリンをＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム）として除去する装置に係り、特にＭＡＰ生成のためのマグネシウム源として水酸化マグネシウムを用いるようにした脱リン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水、し尿、排水等の嫌気、好気処理工程で発生する汚泥脱水濾液、消化脱離液等のリン含有水からリンを除去する方法として、従来、リン含有水中にマグネシウムイオンを添加して、該水中に含有されるアンモニア成分及びリンとマグネシウムイオンとからＭＡＰを生成させ、生成したＭＡＰ粒子を分離回収する方法が提案されている。
【０００３】
このＭＡＰ生成反応を利用する従来の脱リン装置では、ＭＡＰ粒子を充填した反応塔に、リン含有水を上向流で通水し、マグネシウム塩（通常は塩化マグネシウム）を添加すると共に必要に応じてアルカリ（通常はＮａＯＨ）を添加してｐＨ８以上に調整しＭＡＰを該ＭＡＰ粒子上に析出させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようにＭＡＰプロセスによる従来の脱リン装置にあっては、マグネシウムイオン源として塩化マグネシウムを添加しているが、この塩化マグネシウムは水酸化マグネシウムよりも高価であり、安価な水酸化マグネシウムの使用が期待されている。ところが、水酸化マグネシウムの水に対する溶解度は塩化マグネシウムに比べるとかなり低く、水酸化マグネシウムスラリーの水中にはマグネシウムイオンは数ｐｐｍ程度しか存在しない（ｐH約１０．５）。特に、ＭＡＰ析出反応が進行するｐＨ８〜９のアルカリ性の水に対する水酸化マグネシウムの溶解速度はかなり低い。このため、ＭＡＰ析出反応において水酸化マグネシウムの溶解速度が律速となり、リン除去のための処理時間が著しく長いものとなる。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決し、安価な水酸化マグネシウムを用いてＭＡＰ粒子を効率よく生成させることができる脱リン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】
【０００６】
請求項１の発明の脱リン装置は、リン含有水を反応塔下部に導入し、処理水を反応塔上部より取り出す脱リン装置において、水酸化マグネシウムを添加する手段と、水酸化マグネシウムに酸を添加する手段とを設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
このように酸を添加することにより水酸化マグネシウムの溶解が促進され、ＭＡＰ析出反応速度が大きくなる。この酸の添加量は水酸化マグネシウムの当量よりも少なくて良い。これは、酸の添加量が水酸化マグネシウムの当量よりも少なく、水酸化マグネシウムが酸によっては溶解しきれない場合であっても、酸に溶解することにより一部凝集して大きな粒径になっている２次粒子を単粒子（１次粒子）に分散させ、また、１次粒子自身の粒径が小さくなり、水酸化マグネシウムの溶解が促進されるからである。なお、酸の水酸化マグネシウムに対する比率は、０．３〜０．８当量、特に０．５〜０．７当量であることが好ましい。
【０００８】
この酸と水酸化マグネシウムとは、被処理水（リン含有水）に対しいずれが先に添加されても良く、同時に添加されても良い。また、酸と水酸化マグネシウムとを混合してからリン含有水に対しこの混合後の液を添加しても良い。
【０００９】
この酸、水酸化マグネシウムは、反応塔に導入される前のリン含有水に対し添加されても良く、反応塔内に導入されたリン含有水に対し酸添加水酸化マグネシウムを供給しても良い。
【００１０】
請求項２の発明の脱リン装置は、リン含有水を反応塔下部に導入し、処理水を反応塔上部より取り出す脱リン装置において、水酸化マグネシウムとアンモニウムイオン含有水とを混合してリン含有水に添加する手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
このようにアンモニウムイオンが水中に共存する場合も水酸化マグネシウムの水に対する溶解が促進され、ＭＡＰ析出反応が速くなる。
【００１２】
従って、請求項３の発明の脱リン装置では、リン及びアンモニウムイオン含有水に対し水酸化マグネシウムを添加する。この場合にも、水酸化マグネシウムの溶解が促進され、ＭＡＰ析出反応が速くなる。
【００１３】
アンモニウムイオンによって水酸化マグネシウムの溶解を促進する請求項２、３の脱リン装置においては、［Ｍｇ2+／ＰＯ4−Ｐ］（モル比）を１〜３、好ましくは１．２〜２．５で水酸化マグネシウムを添加するが、アンモニウムイオンと水酸化マグネシウムの関係は［Ｍｇ2+／ＮＨ4−Ｎ］（モル比）が０．７５以下、特に０．５以下の条件が好ましい。
【００１４】
このようなアンモニウムイオン含有水としては、例えば、汚泥乾燥ガスのガス処理排水（ＮＨ4−Ｎ濃度約３００ｐｐｍ程度）のほか、アンモニアストリッピング吸収液（ＮＨ4−Ｎ濃度約２００００ｐｐｍ）、イオン交換樹脂再生廃液（ＮＨ4−Ｎ濃度２０００ｐｐｍ）などが例示される。このアンモニウムイオン含有水に対し水酸化マグネシウムを添加し水酸化マグネシウムの溶解を促進してからこの水酸化マグネシウム分散水（水酸化マグネシウムの一部溶解水）を反応塔に導入するか、又は被処理原水に混合する。
【００１５】
本発明において、リン含有水としては汚泥溶融時の電気集塵排水（リン濃度約７０〜８０ｐｐｍ）、下水またはし尿、下水又はし尿等の処理工程で発生する汚泥脱水濾液、消化脱離液などが例示される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の脱リン装置によれば、原水のリンをＭＡＰ粒子として除去、回収する脱リン装置において、安価な水酸化マグネシウムを用いて効率よく脱リン処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は請求項１の発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す概略的な断面図である。
【００１９】
反応塔１の下部に、ポンプＰ1を有した原水（下水、し尿の嫌気消化脱離液、生し尿等のリン含有水）の導入配管２が接続され、反応塔１の上部に処理水の取出配管３が接続されている。１１は溢流堰、１２はｐＨ計である。なお、反応塔１の頂部は開放している。
【００２０】
反応塔１の下部はＭＡＰ粒子を引き抜き易いようにコーン状とされている。反応塔１の下部には水酸化マグネシウムのスラリー（混合槽４Ａにおいて水酸化マグネシウムに対し当量よりも少量の酸を加えて水酸化マグネシウムを部分的に溶解させた水酸化マグネシウムスラリー）の供給管４及びＮａＯＨ等のアルカリ剤の供給管５が接続され、底部にはＭＡＰ粒子の排出管６が設けられている。６ａはバルブを示す。
【００２１】
反応塔１内の下部には散気管１０が設けられている。なお、この散気管１０を省略し、上昇水流によってＭＡＰ粒子を展開させるようにしても良い。
【００２２】
溢流堰１１を溢流した水の一部を塔底部へ循環させるように配管７、ポンプＰ2及び配管８が設けられている。
【００２３】
配管７への水の取り出しは、溢流堰１１に限らず、取出配管３であっても良く、また反応塔１内の液面から１ｍ以内程度の反応塔１上部であっても良い。
【００２４】
散気管１０を設置する場合は、反応塔１の下部における円筒部とコーン部との境界部から上方１０ｃｍ以内に配置するのが好ましい。配管２，４，５，８は反応塔１の下端から２０ｃｍ以内の高さに接続されるのが好ましい。
【００２５】
以下に、この脱リン装置の作動について説明する。
【００２６】
反応塔１の下部に配管２から原水が導入される。反応塔１では、ＭＡＰが析出するｐＨ条件、即ちｐＨ約８〜１０となるように、供給管５よりＮａＯＨ等のアルカリ剤が注入される。また、供給管４より水酸化マグネシウムスラリーが注入される。
【００２７】
反応塔１内では、既に析出しているＭＡＰ粒子を種晶としてＭＡＰが造粒される。即ち、原水の流入と処理水の循環及び散気管１０からの曝気によりＭＡＰ粒子が流動状態となり、このＭＡＰ粒子の表面に新たなＭＡＰが析出し、ＭＡＰ粒子が粒成長する。
【００２８】
このＭＡＰの析出プロセスにおいて、原水のリン濃度が過度に高いと、種晶の表面以外の液中でＭＡＰの微小結晶が自己析出し、ＭＡＰ粒子が粒成長しにくいという不具合があるが、この脱リン装置では、反応塔１の処理水を配管７，８及びポンプＰ2により循環することにより、反応塔１内のＭＡＰ析出反応部のリン濃度を低下させることができる。
【００２９】
これにより反応塔１内のＭＡＰの過飽和度が低下し、ＭＡＰは微小結晶として自己析出することなく、殆どが種晶のＭＡＰ粒子の表面で析出してＭＡＰ粒子の粒成長を促進する。この処理水の循環は、反応塔１内の反応部のリン濃度をリン酸塩濃度１００ｍｇ／Ｌ以下、特に４０〜８０ｍｇ／Ｌとなるように行うのが好ましい。
【００３０】
ＭＡＰの析出によりリン濃度が低下した処理水は、取出配管３より排出される。
【００３１】
反応塔１内のＭＡＰ粒子量が所定以上になったときには、反応塔１下部の排出管６より間欠的又は連続的に取り出す。
【００３２】
なお、図示の例では、水酸化マグネシウムスラリー及びアルカリ剤のみを添加しているが、ＭＡＰの生成にアンモニア成分が不足する場合には、反応塔に更にアンモニア又はアンモニウム塩を添加する。
【００３３】
図１では水酸化マグネシウムスラリーを反応塔１に添加しているが、原水供給配管２に対し水酸化マグネシウムスラリーを添加しても良い。例えばＭｇ（ＯＨ）2スラリーに対し酸を添加し、この混合液を原水供給管２に添加しても良い。また、Ｍｇ（ＯＨ）2スラリー及び酸を原水供給管２にそれぞれ別々に添加することもできる。この場合、Ｍｇ（ＯＨ）2スラリー及び酸の原水供給管２に対する添加の順番はいずれを先にしても良く、両者を同時に原水に添加しても良い。
【００３４】
図２は請求項２の発明の実施の形態に係る脱リン装置の概略的な断面図である。
【００３５】
この実施の形態では混合槽４Ｂに対し水酸化マグネシウムとアンモニウムイオン濃度の高い排水（高ＮＨ4+排水）が供給されている。前記の通り、アンモニウムイオンは水酸化マグネシウムの溶解を促進する作用があり、この高ＮＨ4+排水によって水酸化マグネシウムの一部が溶解した水酸化マグネシウムスラリー含有液が供給管４を介して反応塔１に供給される。
【００３６】
この図２の実施の形態のその他の構成は図１と同一であり、同一符号は同一部分を示している。
【００３７】
図２では水酸化マグネシウムスラリーを反応塔１に対し直接的に供給しているが、原水供給管２に対し水酸化マグネシウムスラリーを添加するようにしても良い。また、原水供給管２に対し水酸化マグネシウムスラリーと高ＮＨ4+排水とを、別々に添加してもよい。
【００３８】
図３は請求項３の発明の実施の形態に係る脱リン装置の概略的な断面図である。この実施の形態ではアンモニウムイオン濃度が高いリン含有排水に対し水酸化マグネシウムが添加され、この添加後の液が反応塔１に導入される。
【実施例】
【００３９】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４０】
実施例１
図１に示す装置（ただし、散気管は設置せず。）の各部材の寸法等を次の通りとした。
【００４１】
反応塔１
反応部        高さ  １５００ｍｍ，直径  ５０ｍｍ，
コーン状部分  高さ  ４３ｍｍ
分離部        高さ  １５０ｍｍ，直径  ７０ｍｍ
通水条件は次の通りとした。
【００４２】
原水：次の濃度となるようにリン酸１カリウム及び塩化アンモニウムを水に溶解したも
の。
【００４３】
ＰＯ4−Ｐ        １５０ｐｐｍ
ＮＨ4−Ｎ        ６００ｐｐｍ
ｐＨ            ７．３
原水供給量：３５．７Ｌ／Ｈｒ（原水の反応塔の反応部内平均滞留時間：５分）
循環流量：８２Ｌ／Ｈｒ
反応部の上向流ＬＶ：６０ｍ／Ｈｒ
マグネシウム剤：Ｍｇ（ＯＨ）2の１ｗｔ％スラリーに対し、混合槽４Ａにおいて硫酸
をＭｇ（ＯＨ）2の０．５当量だけ添加した液（スラリー）。このス
ラリーを原水ＰＯ4−Ｐ濃度に対し、Ｍｇ／Ｐのモル比が１．５とな
るよう添加
ＮａＯＨ添加量：１％溶液を、溢流液ｐＨが８．０となるよう添加
初期種晶      ：０．５〜１ｍｍのＭＡＰ１５００ｇ
上記条件にて３日間連続通水し、処理水中のＰＯ4−Ｐの濃度を測定した結果を表１に示す。
【００４４】
比較例１
水酸化マグネシウム及び硫酸を全く使用せず、供給配管４から反応塔１にＭｇＣｌ2の１％水溶液をＭｇ／Ｐ（モル比）＝１．５となるように供給したこと以外は実施例１と同一の脱リン装置を用い、同一条件にてこの脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ4−Ｐ濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００４５】
比較例２
実施例１において混合槽４Ａへの硫酸添加を停止した。また原水流量及び循環水量を表１の通りとし、原水の反応部内の平均滞留時間を３０分とした。なお、Ｍｇ（ＯＨ）2の添加量を表１の通り増大させた。
【００４６】
その他は実施例１と同様にして脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ4−Ｐ濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2008183562.tif 000003
【００４８】
表１から明らかな通り、実施例１によればＭｇＣｌ2を用いた比較例１と同等のリン除去を行うことができる。Ｍｇ（ＯＨ）2のみを用いる比較例２は、これらに比べリン除去性能に劣る。
【００４９】
実施例２
図２に示す装置（ただし、散気管は設置せず。）の各部材の寸法等を次の通りとした。
【００５０】
反応塔１
反応部        高さ  ２０００ｍｍ，直径  ３０ｍｍ，
コーン状部分  高さ  ４３ｍｍ
分離部        高さ  １５０ｍｍ，直径  ７０ｍｍ
通水条件は次の通りとした。
【００５１】
原水：次の濃度となるようにリン酸１カリウム及び塩化アンモニウムを水に溶解したも
の。
【００５２】
ＰＯ4−Ｐ    ２００ｐｐｍ
ｐＨ        ６．８
原水供給量：１４．４Ｌ／Ｈｒ（原水の反応塔の反応部内平均滞留時間：６分）
循環流量：１３．６Ｌ／Ｈｒ
反応部の上向流ＬＶ：６０ｍ／Ｈｒ
マグネシウム剤：塩化アンモニウムの０．１９ｗｔ％水溶液（ＮＨ4−Ｎ濃度：５０
０ｍｇ／Ｌ）に対し混合槽４ＢでＭｇ（ＯＨ）2を１ｗｔ％の割合
で添加した液（スラリー）。混合槽４Ｂ内の平均滞留時間は５分３
０秒である。このスラリーを原水ＰＯ4−Ｐ濃度に対し、Ｍｇ／Ｐ
のモル比が２となるよう１．１Ｌ／Ｈｒで添加
ＮａＯＨ添加量：１％溶液を、溢流液ｐＨが８．０となるよう添加
初期種晶は実施例１と同じとした。上記条件にて３日間連続通水し、処理水中のＰＯ4−Ｐの濃度を測定した結果を表２に示す。
【００５３】
比較例３
混合槽４Ｂに水酸化マグネシウムを全く添加せず、配管４からは実施例２と同じ塩化マグネシウム２ｗｔ％水溶液を０．９Ｌ／Ｈｒで供給した。ＭＡＰ生成のためのＭｇ源としてＭｇＣｌ2の１％水溶液をＭｇ／Ｐ（モル比）＝２となるように供給した。これ以外は実施例２と同一の脱リン装置を用い、同一条件にてこの脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ4−Ｐ濃度を測定した。結果を表２に示す。
【００５４】
比較例４
比較例３において、塩化マグネシウム水溶液を全く添加しなかった。代りに、Ｍｇ源としてＭｇ（ＯＨ）2の１ｗｔ％スラリーをＭｇ／Ｐ＝２となるように反応塔１の下部に供給した。また、供給配管５からのＮａＯＨの供給を停止した。
【００５５】
その他は実施例２と同様にして脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ4−Ｐ濃度を測定した。結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
2008183562.tif 000004
【００５７】
表２から明らかな通り、実施例２によればＭｇＣｌ2を用いた比較例３と同等のリン除去を行うことができる。Ｍｇ（ＯＨ）2のみを用いる比較例４は、これらに比べリン除去性能に劣る。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  反応塔
７，８  循環用配管
１０  散気管
【図１】
2008183562.tif 000005
【図２】
2008183562.tif 000006
【図３】
2008183562.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月22日(2008.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン含有水を反応塔下部に導入し、処理水を反応塔上部より取り出す脱リン装置において、
水酸化マグネシウムとアンモニウムイオン含有水とを混合してリン含有水に添加する手段を設けたことを特徴とする脱リン装置。
【請求項２】
請求項１において、前記手段は、前記反応塔内におけるリン酸とマグネシウムイオンとのモル比［Ｍｇ２＋／ＰＯ４−Ｐ］が１〜３になるように前記水酸化マグネシウムとアンモニウムイオン含有水とを混合してリン含有水に添加するものであることを特徴とする脱リン装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記手段は、前記マグネシウムイオンとアンモニウムイオンとのモル比［Ｍｇ２＋／ＮＨ４−Ｎ］が０．７５以下になるように前記水酸化マグネシウムとアンモニウムイオン含有水とを混合してリン含有水に添加するものであることを特徴とする脱リン装置。
【請求項４】
請求項３において、前記手段は、前記マグネシウムイオンとアンモニウムイオンとのモル比［Ｍｇ２＋／ＮＨ４−Ｎ］が０．１５〜０．７５になるように前記水酸化マグネシウムとアンモニウムイオン含有水とを混合してリン含有水に添加するものであることを特徴とする脱リン装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記反応塔は、前記反応塔上部の水の一部を塔底部へ循環させる配管及びポンプを備え、且つ、前記リン酸と、水酸化マグネシウムと、アンモニウムイオンとを反応させリン酸マグネシウムアンモニウムとして析出させる反応部を有するものであって、
該反応部のリン酸マグネシウムアンモニウムの濃度が４０〜１００ｍｇ／Ｌになるように反応塔内の水を循環させることを特徴とする脱リン装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリン含有水中のリンをＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム）として除去する装置に係り、特にＭＡＰ生成のためのマグネシウム源として水酸化マグネシウムを用いるようにした脱リン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水、し尿、排水等の嫌気、好気処理工程で発生する汚泥脱水濾液、消化脱離液等のリン含有水からリンを除去する方法として、従来、リン含有水中にマグネシウムイオンを添加して、該水中に含有されるアンモニア成分及びリンとマグネシウムイオンとからＭＡＰを生成させ、生成したＭＡＰ粒子を分離回収する方法が提案されている。
【０００３】
このＭＡＰ生成反応を利用する従来の脱リン装置では、ＭＡＰ粒子を充填した反応塔に、リン含有水を上向流で通水し、マグネシウム塩（通常は塩化マグネシウム）を添加すると共に必要に応じてアルカリ（通常はＮａＯＨ）を添加してｐＨ８以上に調整しＭＡＰを該ＭＡＰ粒子上に析出させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようにＭＡＰプロセスによる従来の脱リン装置にあっては、マグネシウムイオン源として塩化マグネシウムを添加しているが、この塩化マグネシウムは水酸化マグネシウムよりも高価であり、安価な水酸化マグネシウムの使用が期待されている。ところが、水酸化マグネシウムの水に対する溶解度は塩化マグネシウムに比べるとかなり低く、水酸化マグネシウムスラリーの水中にはマグネシウムイオンは数ｐｐｍ程度しか存在しない（ｐH約１０．５）。特に、ＭＡＰ析出反応が進行するｐＨ８〜９のアルカリ性の水に対する水酸化マグネシウムの溶解速度はかなり低い。このため、ＭＡＰ析出反応において水酸化マグネシウムの溶解速度が律速となり、リン除去のための処理時間が著しく長いものとなる。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決し、安価な水酸化マグネシウムを用いてＭＡＰ粒子を効率よく生成させることができる脱リン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】
【０００６】
請求項１の発明の脱リン装置は、リン含有水を反応塔下部に導入し、処理水を反応塔上部より取り出す脱リン装置において、水酸化マグネシウムとアンモニウムイオン含有水とを混合してリン含有水に添加する手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
このようにアンモニウムイオンが水中に共存する場合、水酸化マグネシウムの水に対する溶解が促進され、ＭＡＰ析出反応が速くなる。
【０００８】
アンモニウムイオンによって水酸化マグネシウムの溶解を促進する請求項１の脱リン装置においては、［Ｍｇ2+／ＰＯ4−Ｐ］（モル比）を１〜３、特に１．２〜２．５で水酸化マグネシウムを添加するのが好ましい。アンモニウムイオンと水酸化マグネシウムの関係は［Ｍｇ2+／ＮＨ4−Ｎ］（モル比）が０．７５以下、特に０．５以下の条件が好ましい。
【０００９】
このようなアンモニウムイオン含有水としては、例えば、汚泥乾燥ガスのガス処理排水（ＮＨ4−Ｎ濃度約３００ｐｐｍ程度）のほか、アンモニアストリッピング吸収液（ＮＨ4−Ｎ濃度約２００００ｐｐｍ）、イオン交換樹脂再生廃液（ＮＨ4−Ｎ濃度２０００ｐｐｍ）などが例示される。このアンモニウムイオン含有水に対し水酸化マグネシウムを添加し水酸化マグネシウムの溶解を促進してからこの水酸化マグネシウム分散水（水酸化マグネシウムの一部溶解水）を反応塔に導入するか、又は被処理原水に混合する。
【００１０】
本発明において、リン含有水としては汚泥溶融時の電気集塵排水（リン濃度約７０〜８０ｐｐｍ）、下水またはし尿、下水又はし尿等の処理工程で発生する汚泥脱水濾液、消化脱離液などが例示される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の脱リン装置によれば、原水のリンをＭＡＰ粒子として除去、回収する脱リン装置において、安価な水酸化マグネシウムを用いて効率よく脱リン処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面を参照して参考例及び本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は参考例に係る脱リン装置を示す概略的な断面図である。
【００１４】
反応塔１の下部に、ポンプＰ1を有した原水（下水、し尿の嫌気消化脱離液、生し尿等のリン含有水）の導入配管２が接続され、反応塔１の上部に処理水の取出配管３が接続されている。１１は溢流堰、１２はｐＨ計である。なお、反応塔１の頂部は開放している。
【００１５】
反応塔１の下部はＭＡＰ粒子を引き抜き易いようにコーン状とされている。反応塔１の下部には水酸化マグネシウムのスラリー（混合槽４Ａにおいて水酸化マグネシウムに対し当量よりも少量の酸を加えて水酸化マグネシウムを部分的に溶解させた水酸化マグネシウムスラリー）の供給管４及びＮａＯＨ等のアルカリ剤の供給管５が接続され、底部にはＭＡＰ粒子の排出管６が設けられている。６ａはバルブを示す。
【００１６】
反応塔１内の下部には散気管１０が設けられている。なお、この散気管１０を省略し、上昇水流によってＭＡＰ粒子を展開させるようにしても良い。
【００１７】
溢流堰１１を溢流した水の一部を塔底部へ循環させるように配管７、ポンプＰ2及び配管８が設けられている。
【００１８】
配管７への水の取り出しは、溢流堰１１に限らず、取出配管３であっても良く、また反応塔１内の液面から１ｍ以内程度の反応塔１上部であっても良い。
【００１９】
散気管１０を設置する場合は、反応塔１の下部における円筒部とコーン部との境界部から上方１０ｃｍ以内に配置するのが好ましい。配管２，４，５，８は反応塔１の下端から２０ｃｍ以内の高さに接続されるのが好ましい。
【００２０】
以下に、この脱リン装置の作動について説明する。
【００２１】
反応塔１の下部に配管２から原水が導入される。反応塔１では、ＭＡＰが析出するｐＨ条件、即ちｐＨ約８〜１０となるように、供給管５よりＮａＯＨ等のアルカリ剤が注入される。また、供給管４より水酸化マグネシウムスラリーが注入される。
【００２２】
反応塔１内では、既に析出しているＭＡＰ粒子を種晶としてＭＡＰが造粒される。即ち、原水の流入と処理水の循環及び散気管１０からの曝気によりＭＡＰ粒子が流動状態となり、このＭＡＰ粒子の表面に新たなＭＡＰが析出し、ＭＡＰ粒子が粒成長する。
【００２３】
このＭＡＰの析出プロセスにおいて、原水のリン濃度が過度に高いと、種晶の表面以外の液中でＭＡＰの微小結晶が自己析出し、ＭＡＰ粒子が粒成長しにくいという不具合があるが、この脱リン装置では、反応塔１の処理水を配管７，８及びポンプＰ2により循環することにより、反応塔１内のＭＡＰ析出反応部のリン濃度を低下させることができる。
【００２４】
これにより反応塔１内のＭＡＰの過飽和度が低下し、ＭＡＰは微小結晶として自己析出することなく、殆どが種晶のＭＡＰ粒子の表面で析出してＭＡＰ粒子の粒成長を促進する。この処理水の循環は、反応塔１内の反応部のリン濃度をリン酸塩濃度１００ｍｇ／Ｌ以下、特に４０〜８０ｍｇ／Ｌとなるように行うのが好ましい。
【００２５】
ＭＡＰの析出によりリン濃度が低下した処理水は、取出配管３より排出される。
【００２６】
反応塔１内のＭＡＰ粒子量が所定以上になったときには、反応塔１下部の排出管６より間欠的又は連続的に取り出す。
【００２７】
なお、図示の例では、水酸化マグネシウムスラリー及びアルカリ剤のみを添加しているが、ＭＡＰの生成にアンモニア成分が不足する場合には、反応塔に更にアンモニア又はアンモニウム塩を添加する。
【００２８】
図１では水酸化マグネシウムスラリーを反応塔１に添加しているが、原水供給配管２に対し水酸化マグネシウムスラリーを添加しても良い。例えばＭｇ（ＯＨ）2スラリーに対し酸を添加し、この混合液を原水供給管２に添加しても良い。また、Ｍｇ（ＯＨ）2スラリー及び酸を原水供給管２にそれぞれ別々に添加することもできる。この場合、Ｍｇ（ＯＨ）2スラリー及び酸の原水供給管２に対する添加の順番はいずれを先にしても良く、両者を同時に原水に添加しても良い。
【００２９】
図２は請求項１の発明の実施の形態に係る脱リン装置の概略的な断面図である。
【００３０】
この実施の形態では混合槽４Ｂに対し水酸化マグネシウムとアンモニウムイオン濃度の高い排水（高ＮＨ4+排水）が供給されている。前記の通り、アンモニウムイオンは水酸化マグネシウムの溶解を促進する作用があり、この高ＮＨ4+排水によって水酸化マグネシウムの一部が溶解した水酸化マグネシウムスラリー含有液が供給管４を介して反応塔１に供給される。
【００３１】
この図２の実施の形態のその他の構成は図１と同一であり、同一符号は同一部分を示している。
【００３２】
図２では水酸化マグネシウムスラリーを反応塔１に対し直接的に供給しているが、原水供給管２に対し水酸化マグネシウムスラリーを添加するようにしても良い。また、原水供給管２に対し水酸化マグネシウムスラリーと高ＮＨ4+排水とを、別々に添加してもよい。
【００３３】
図３は参考例に係る脱リン装置の概略的な断面図である。この実施の形態ではアンモニウムイオン濃度が高いリン含有排水に対し水酸化マグネシウムが添加され、この添加後の液が反応塔１に導入される。
【実施例】
【００３４】
以下に参考例、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３５】
参考例１
図１に示す装置（ただし、散気管は設置せず。）の各部材の寸法等を次の通りとした。
【００３６】
反応塔１
反応部        高さ  １５００ｍｍ，直径  ５０ｍｍ，
コーン状部分  高さ  ４３ｍｍ
分離部        高さ  １５０ｍｍ，直径  ７０ｍｍ
通水条件は次の通りとした。
【００３７】
原水：次の濃度となるようにリン酸１カリウム及び塩化アンモニウムを水に溶解したも
の。
【００３８】
ＰＯ4−Ｐ        １５０ｐｐｍ
ＮＨ4−Ｎ        ６００ｐｐｍ
ｐＨ            ７．３
原水供給量：３５．７Ｌ／Ｈｒ（原水の反応塔の反応部内平均滞留時間：５分）
循環流量：８２Ｌ／Ｈｒ
反応部の上向流ＬＶ：６０ｍ／Ｈｒ
マグネシウム剤：Ｍｇ（ＯＨ）2の１ｗｔ％スラリーに対し、混合槽４Ａにおいて硫酸
をＭｇ（ＯＨ）2の０．５当量だけ添加した液（スラリー）。このス
ラリーを原水ＰＯ4−Ｐ濃度に対し、Ｍｇ／Ｐのモル比が１．５とな
るよう添加
ＮａＯＨ添加量：１％溶液を、溢流液ｐＨが８．０となるよう添加
初期種晶      ：０．５〜１ｍｍのＭＡＰ１５００ｇ
上記条件にて３日間連続通水し、処理水中のＰＯ4−Ｐの濃度を測定した結果を表１に示す。
【００３９】
比較例１
水酸化マグネシウム及び硫酸を全く使用せず、供給配管４から反応塔１にＭｇＣｌ2の１％水溶液をＭｇ／Ｐ（モル比）＝１．５となるように供給したこと以外は参考例１と同一の脱リン装置を用い、同一条件にてこの脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ4−Ｐ濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００４０】
比較例２
参考例１において混合槽４Ａへの硫酸添加を停止した。また原水流量及び循環水量を表１の通りとし、原水の反応部内の平均滞留時間を３０分とした。なお、Ｍｇ（ＯＨ）2の添加量を表１の通り増大させた。
【００４１】
その他は参考例１と同様にして脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ4−Ｐ濃度を測定した。結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2008183562.tif 000008
【００４３】
表１から明らかな通り、参考例１によればＭｇＣｌ2を用いた比較例１と同等のリン除去を行うことができる。Ｍｇ（ＯＨ）2のみを用いる比較例２は、これらに比べリン除去性能に劣る。
【００４４】
実施例１
図２に示す装置（ただし、散気管は設置せず。）の各部材の寸法等を次の通りとした。
【００４５】
反応塔１
反応部        高さ  ２０００ｍｍ，直径  ３０ｍｍ，
コーン状部分  高さ  ４３ｍｍ
分離部        高さ  １５０ｍｍ，直径  ７０ｍｍ
通水条件は次の通りとした。
【００４６】
原水：次の濃度となるようにリン酸１カリウム及び塩化アンモニウムを水に溶解したも
の。
【００４７】
ＰＯ4−Ｐ    ２００ｐｐｍ
ｐＨ        ６．８
原水供給量：１４．４Ｌ／Ｈｒ（原水の反応塔の反応部内平均滞留時間：６分）
循環流量：１３．６Ｌ／Ｈｒ
反応部の上向流ＬＶ：６０ｍ／Ｈｒ
マグネシウム剤：塩化アンモニウムの０．１９ｗｔ％水溶液（ＮＨ4−Ｎ濃度：５０
０ｍｇ／Ｌ）に対し混合槽４ＢでＭｇ（ＯＨ）2を１ｗｔ％の割合
で添加した液（スラリー）。混合槽４Ｂ内の平均滞留時間は５分３
０秒である。このスラリーを原水ＰＯ4−Ｐ濃度に対し、Ｍｇ／Ｐ
のモル比が２となるよう１．１Ｌ／Ｈｒで添加
ＮａＯＨ添加量：１％溶液を、溢流液ｐＨが８．０となるよう添加
初期種晶は参考例１と同じとした。上記条件にて３日間連続通水し、処理水中のＰＯ4−Ｐの濃度を測定した結果を表２に示す。
【００４８】
比較例３
混合槽４Ｂに水酸化マグネシウムを全く添加せず、配管４からは実施例１と同じ塩化マグネシウム２ｗｔ％水溶液を０．９Ｌ／Ｈｒで供給した。ＭＡＰ生成のためのＭｇ源としてＭｇＣｌ2の１％水溶液をＭｇ／Ｐ（モル比）＝２となるように供給した。これ以外は実施例１と同一の脱リン装置を用い、同一条件にてこの脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ4−Ｐ濃度を測定した。結果を表２に示す。
【００４９】
比較例４
比較例３において、塩化マグネシウム水溶液を全く添加しなかった。代りに、Ｍｇ源としてＭｇ（ＯＨ）2の１ｗｔ％スラリーをＭｇ／Ｐ＝２となるように反応塔１の下部に供給した。また、供給配管５からのＮａＯＨの供給を停止した。
【００５０】
その他は実施例１と同様にして脱リン装置の運転を行い、処理水中のＰＯ4−Ｐ濃度を測定した。結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】
2008183562.tif 000009
【００５２】
表２から明らかな通り、実施例１によればＭｇＣｌ2を用いた比較例３と同等のリン除去を行うことができる。Ｍｇ（ＯＨ）2のみを用いる比較例４は、これらに比べリン除去性能に劣る。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】参考例に係る脱リン装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す断面図である。
【図３】参考例に係る脱リン装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  反応塔
７，８  循環用配管
１０  散気管