(57)【要約】【課題】純度の高いリンの回収を可能とするリン資源回収システムを提供する。【解決手段】リン資源回収システム１は、排水に対して生物学的処理を行う生物処理手段２を備える。生物処理手段２の下流にこの生物処理手段２からの生物処理水に対してリン回収処理を行うリン回収手段３を配置する。リン回収手段３の下流にこのリン回収手段３からのリン回収処理水に対して凝集処理を行う凝集処理手段４を配置する。リン回収手段４は、生物処理手段２からの生物処理水にカルシウム含有液を添加してアパタイトを生成し、アパタイト分離後のリン回収処理水を凝集処理手段４に送出する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水に対して生物学的処理を行う生物処理手段と、
この生物処理手段の下流に配置され、前記生物処理手段からの生物処理水に対してリン回収処理を行うリン回収手段と
を備えることを特徴とするリン資源回収システム。
【請求項２】
排水に対して生物学的処理を行う生物処理手段と、
この生物処理手段の下流に配置され、前記生物処理手段からの生物処理水に対してリン回収処理を行うリン回収手段と、
このリン回収手段の下流に配置され、前記リン回収手段からのリン回収処理水に対して凝集処理を行う凝集処理手段と
を備えることを特徴とするリン資源回収システム。
【請求項３】
生物処理手段では、固液分離にリン凝集剤を使用せず、凝集処理手段では、固液分離にリン凝集剤を使用する
ことを特徴とする請求項２記載のリン資源回収システム。
【請求項４】
リン凝集剤は、塩化第二鉄である
ことを特徴とする請求項３記載のリン資源回収システム。
【請求項５】
リン回収手段は、生物処理手段からの生物処理水にカルシウム含有液を添加してアパタイトを生成する
ことを特徴とする請求項１または２記載のリン資源回収システム。
【請求項６】
リン回収手段は、生物処理手段からの生物処理水にカルシウム含有液を混合してアパタイトを生成する混合槽と、この混合槽内で生成されたアパタイトを分離する分離槽とを有する
ことを特徴とする請求項１または２記載のリン資源回収システム。
【請求項７】
生物処理水中のリン濃度に対するカルシウム含有液の添加割合は、（生物処理水中のリンｍｏｌ／ｌ×５／３×４０＋０〜８０）ｍｇ／ｌである
ことを特徴とする請求項５または６記載のリン資源回収システム。
【請求項８】
リン回収手段の分離槽内で分離されたアパタイトを微細網目状袋で回収する
ことを特徴とする請求項６記載のリン資源回収システム。
【請求項９】
微細網目状袋にアパタイトを投入する際に水洗浄する
ことを特徴とする請求項８記載のリン資源回収システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、純度の高いリンの回収を可能とするリン資源回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生物処理工程および／または凝集処理工程から排出される汚泥は、脱水後、埋立処分されたり、焼却処分されたりしている。また、一部では、その排出される汚泥からリンを回収する試みもなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、枯渇するリンを回収しないまま、埋立や焼却処分することは、資源リサイクルの観点等から問題であり、また、一部で検討がなされている汚泥中からのリン回収は、汚泥中に含まれる重金属等も合わせて回収されてしまうため、純度が低く、回収後のリンの利用価値が問題となっている。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、高純度のリンを回収でき、リン肥料等の資源リサイクルを適切に図ることができるリン資源回収システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のリン資源回収システムは、排水に対して生物学的処理を行う生物処理手段と、この生物処理手段の下流に配置され、前記生物処理手段からの生物処理水に対してリン回収処理を行うリン回収手段とを備えるものである。
【０００６】
請求項２記載のリン資源回収システムは、排水に対して生物学的処理を行う生物処理手段と、この生物処理手段の下流に配置され、前記生物処理手段からの生物処理水に対してリン回収処理を行うリン回収手段と、このリン回収手段の下流に配置され、前記リン回収手段からのリン回収処理水に対して凝集処理を行う凝集処理手段とを備えるものである。
【０００７】
請求項３記載のリン資源回収システムは、請求項２記載のリン資源回収システムにおいて、生物処理手段では、固液分離にリン凝集剤を使用せず、凝集処理手段では、固液分離にリン凝集剤を使用するものである。
【０００８】
請求項４記載のリン資源回収システムは、請求項３記載のリン資源回収システムにおいて、リン凝集剤は、塩化第二鉄であるものである。
【０００９】
請求項５記載のリン資源回収システムは、請求項１または２記載のリン資源回収システムにおいて、リン回収手段は、生物処理手段からの生物処理水にカルシウム含有液を添加してアパタイトを生成するものである。
【００１０】
請求項６記載のリン資源回収システムは、請求項１または２記載のリン資源回収システムにおいて、リン回収手段は、生物処理手段からの生物処理水にカルシウム含有液を混合してアパタイトを生成する混合槽と、この混合槽内で生成されたアパタイトを分離する分離槽とを有するものである。
【００１１】
請求項７記載のリン資源回収システムは、請求項５または６記載のリン資源回収システムにおいて、生物処理水中のリン濃度に対するカルシウム含有液の添加割合は、（生物処理水中のリンｍｏｌ／ｌ×５／３×４０＋０〜８０）ｍｇ／ｌであるものである。
【００１２】
請求項８記載のリン資源回収システムは、請求項６記載のリン資源回収システムにおいて、リン回収手段の分離槽内で分離されたアパタイトを微細網目状袋で回収するものである。
【００１３】
請求項９記載のリン資源回収システムは、請求項８記載のリン資源回収システムにおいて、微細網目状袋にアパタイトを投入する際に水洗浄するものである。
【００１４】
そして、本発明のリン資源回収システムによれば、生物処理手段からの生物処理水に対してリン回収処理を行うリン回収手段を備える構成であるから、高純度のリン回収が可能となり、リン肥料等の資源リサイクルが適切に図られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリン資源回収システムの一実施の形態の構成を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１において、１はリン資源回収システムで、このリン資源回収システム１は、例えばし尿処理場や清涼飲料水製造工場等から排出されるＢＯＤ物質およびリン等を含む排水を浄化処理するとともに、その排水中のリンをアパタイトとして回収する排水処理装置である。
【００１７】
そして、このリン資源回収システム１は、図１に示されるように、排水に対して微生物（活性汚泥等）による生物学的処理を行う生物処理手段２と、この生物処理手段２の下流に配置されその生物処理手段２からの生物処理水に対してリン回収処理を行うリン回収手段３と、このリン回収手段３の下流に配置されそのリン回収手段３からのリン回収処理水に対して凝集処理を行う凝集処理手段４とを備えている。なお、リン資源回収システム１は、生物処理手段２では、固液分離にリン凝集剤を使用せず、凝集処理手段４では、固液分離にリン凝集剤（例えば塩化第二鉄等）を使用する。
【００１８】
ここで、生物処理手段２は、例えば生物処理槽６と固液分離槽７とを有している。
【００１９】
そして、清涼飲料水製造工場等から送られてきた排水（例えば生物処理を必要とするリン含有排水）は、生物処理槽６内で排水中のＢＯＤ物質等の有機成分が生物学的処理により分解除去され、固液分離槽７内で固液分離され、固液分離液が生物処理水として下流のリン回収手段３に送られる。
【００２０】
なお、リン回収手段３に送られる生物処理後の固液分離液である生物処理水は、ＢＯＤ物質等の有機成分が除去されている。また、有機成分の除去の際に発生する汚泥が重金属等を吸着するため、生物処理水は重金属等をほとんど含有しない清澄な液になる。さらに、生物処理槽６内で硝化脱窒素が行われるため、固液分離液中のアンモニア等は減少する。
【００２１】
リン回収手段３は、例えば特公平５−１２９９９号公報等に記載されたもので、生物処理手段２からの生物処理水（リンを含有した固液分離液）にカルシウム含有液（例えば塩化カルシウム液）を添加してアパタイトを生成するものである。
【００２２】
このリン回収手段３は、図２に示されるように、生物処理手段２の固液分離槽７からの生物処理水にカルシウム含有液を混合してアパタイトを生成する晶析反応槽等の混合槽１１と、この混合槽１１内で生成されたアパタイトを分離する固液分離槽等の分離槽１２とを有している。
【００２３】
なお、混合槽１１内は、攪拌手段１４で攪拌される。また、混合槽１１内のｐＨは、ｐＨ電極、制御装置、ポンプおよびアルカリ流入管等にて構成されたｐＨ調整手段１５にて所定値（例えばｐＨ６以上）に調整される。さらに、混合槽１１内には、カルシウム流入管等にて構成されたカルシウム含有液添加手段１６にてカルシウム含有液が添加されるようになっている。
【００２４】
そして、生物処理手段２の固液分離槽７から送られてきた生物処理水は、混合槽１１内に導入され、この混合槽１１内でカルシウム含有液と混合されてアパタイトが生成される。すなわち、混合槽１１内において、カルシウム添加およびｐＨ調整により、生物処理水中のリン酸イオンが、晶析材（ヒドロキシアパタイト微結晶）の表面にアパタイト（ヒドロキシアパタイト）として晶析される。
【００２５】
そして、この混合槽１１内で結晶析出により生成されたアパタイトは、分離槽１２内に導入され、この分離槽１２内で分離され、このアパタイトが分離された分離槽１２内液は、リン回収処理水として下流の凝集処理手段４に送られる。
【００２６】
この分離槽１２内で分離されたアパタイト（アパタイト微結晶スラリー）は、例えば図示しない微細網目状袋で回収される。また、微細網目状袋にアパタイトを投入する際には水洗浄する。この回収されたアパタイトは、例えば晶析材、リン肥料等として利用することができる。
【００２７】
なお、混合槽１１内のアパタイト微結晶濃度の調整のために、分離槽１２内で分離されたアパタイトの一部が返送される。また、生物処理水中のリン濃度に対するカルシウム含有液の添加割合は、例えば（生物処理水中のリンｍｏｌ／ｌ×５／３×４０（Ｃａの分子量）＋０〜８０）ｍｇ／ｌである。すなわち、生物処理水中のリン（Ｐ）は、カルシウム（Ｃａ）と反応し、Ｃａ５（ＰＯ４）３ＯＨを生成する。つまり、生物処理水中のＰｍｏｌ／ｌに対し、５／３モル倍のＣａｍｏｌ／ｌが必要となる（理論必要量）。しかしながら、実際には、理論必要量だけでは不足し、更に０〜８０ｍｇ／ｌ、好ましくは４０ｍｇ／ｌのカルシウムイオンを追加すると、最適な反応が起きる。
【００２８】
凝集処理手段４は、例えば凝集処理槽２１と固液分離槽２２とを有している。そして、リン回収手段３の分離槽１２から送られてきたリン回収処理水は、凝集処理槽２１でＣＯＤ等の除去のため凝集処理され、固液分離槽２２内で固液分離され、固液分離液が最終放流水として放流される。なお、凝集処理手段４は、放流先の水質基準或いは流入原水の水質により省略してもよい。すなわち、例えばリン回収手段３からのリン回収処理水のＣＯＤが放流基準以下の場合、凝集処理手段４を設ける必要がなく、例えばリン回収手段３からのリン回収処理水をそのまま最終放流水として放流するようにしてもよい。
【００２９】
そして、このようなリン資源回収システム１によれば、生物処理手段２による生物処理工程と凝集処理手段４による凝集処理工程との間にリン回収手段３によるリン回収工程を設けたので、重金属等も合わせて回収するようなことがなく、高純度のリンを回収でき、資源リサイクルを適切に図ることができるとともに、凝集処理手段４による凝集処理工程におけるリン凝集剤（例えば塩化第二鉄等）の添加量を軽減しながら、最終放流水のリン濃度を確実に低減できる。
【００３０】
また、このリン資源回収システム１は、生物処理手段２による生物処理工程を経た後の固液分離液を対象としているため、アンモニア等が減少しており、例えばアンモニアとマグネシウムとリンとによる強固なスケール成分であるマグアンプ等の発生がない。このため、例えばカルシウム含有液の添加に伴う、スケール成分の発生を防止しながら、リン回収を適切に行うことができる。
【００３１】
【実施例】
し尿処理場からの生物処理後の排水を対象にして、図２に示す装置（リン回収手段）により、リンの回収試験を実施した。
【００３２】
原水水量１２０ｌ／日で１０ｌの混合槽に連続で通水した。カルシウムは塩化カルシウムで添加したが、その添加量２５０ｍｇ／ｌであった。ｐＨは苛性ソーダで７．８に制御した。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2004049996.tif 000003
【００３４】
この表１より、本システムによる排水からのリン資源回収方法を利用すれば、生物処理後の生物処理水中から、リンを高純度で回収できることがわかる。また、リン回収によりＣＯＤが除去されていることもわかる。
【００３５】
次に、上記の回収試験において混合槽で生成した晶析物を乾燥させ、肥料成分の分析を実施した。その結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2004049996.tif 000004
【００３７】
この表２から明らかなように、く溶性リン酸の含有率が３７．７％であり、非常に高純度のリン晶析物であり、ほとんどのリンがく溶性リン酸であることから、肥料としての利用価値の高いものであることがわかる。
【００３８】
また、リン回収後のリン回収処理水とし尿処理場からの生物処理水とについて、塩化第二鉄による凝集試験を実施した。塩化第二鉄添加量（ｍｇ／ｌ）と凝集ろ液ＣＯＤ濃度（ｍｇ／ｌ）を図３に示す。
【００３９】
この図３から、凝集後のＣＯＤ濃度を７０ｍｇ／ｌとするのに必要な塩化第二鉄は、し尿処理場の生物処理水では１２００ｍｇ／ｌであったが、リン回収処理水では７００ｍｇ／ｌとなり、塩化第二鉄の必要量が４２％削減できるとともに、凝集汚泥の発生量も４２％削減できることがわかる。このように本発明ではリンを利用価値の高い肥料としてリサイクルできるとともに、廃棄物となる凝集汚泥の発生量を削減できることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のリン資源回収システムによれば、生物処理手段からの生物処理水に対してリン回収処理を行うリン回収手段を備える構成であるから、高純度のリンを回収でき、リン肥料等の資源リサイクルを適切に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリン資源回収システムの一実施の形態を示す構成図である。
【図２】同上リン資源回収システムのリン回収手段を示す構成図である。
【図３】塩化第二鉄添加量と凝集ろ液ＣＯＤ濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　リン資源回収システム
２　　生物処理手段
３　　リン回収手段
４　　凝集処理手段
１１　　混合槽
１２　　分離槽
【図１】
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【図２】
2004049996.tif 000006
【図３】
2004049996.tif 000007