(57)【要約】【課題】ＭＡＰ分離部一体型反応塔と同等のリン除去・回収性能を有しつつ、設置面積、装置部材への負担を小さくすることで、装置の大型化が容易な造粒脱リン装置を提供する。【解決手段】外塔１と内塔５の二重円筒より構成され、外塔下部にリン含有排水２の流入部を、また外塔上部に処理水１３の越流部４を有する造粒脱リン反応塔において、内塔外壁と外塔内壁の間の空間に、越流部より高い位置から内塔上端よりも低い位置までに渡り遮蔽円筒６を設けたことを特徴とする造粒脱リン装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外塔と内塔の二重円筒より構成され、外塔下部にリン含有排水の流入部を、また外塔上部に処理水の越流部を有する造粒脱リン反応塔において、内塔外壁と外塔内壁の間の空間に、越流部より高い位置から内塔上端よりも低い位置までに渡り遮蔽円筒を設けたことを特徴とする造粒脱リン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリン含有排水中のリンをＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム）として分離、回収するための反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理汚泥、し尿処理汚泥の消化脱水ろ液等、リン含有排水からリンを分離、回収する装置としては、リン酸イオンおよびアンモニウムイオン含有排水中にマグネシウム塩を添加し、ｐＨを８以上に調整することで、該排水中に含まれるリンとアンモニアおよび添加したマグネシウムが反応（以下、ＭＡＰ反応とする）して生成するＭＡＰ粒子を回収する造粒脱リン装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような装置を用いたＭＡＰ反応において、核となる結晶がない状態で生成するＭＡＰは微細な結晶であるが、一旦結晶が生成すると逐次結晶表面で新たなＭＡＰ結晶が晶析していくため、常に流動状態にある反応塔内では粒子状に成長する。最終的に０．５〜数ｍｍの粒子にまで成長した時点で分離、回収することで液体や他の浮遊物質（ＳＳ）との分離が容易になり、また回収後の脱水性や取り扱い性も向上する。
【０００４】
このため造粒脱リン装置には、処理水を連続的に排出する一方で、ＭＡＰ粒子と水の比重差を利用してＭＡＰ粒子のみを分離し、装置内にとどめるためのＭＡＰ分離部が装備されている。例えば、直胴の反応塔（反応部）の上部を取り巻くように反応部と直結したＭＡＰ分離部を設けた造粒脱リン装置の一例が知られている（例えば、特許文献２参照）。ＭＡＰ分離部では流速が緩やかになるため、浸入した塔内水とＭＡＰ粒子のうち、塔内水のみが処理水として越流するが、比重の大きなＭＡＰ粒子は再び反応部へ戻り、一定の大きさに成長するまでこれを繰り返す。
【０００５】
特許文献２には、下水処理汚泥の消化脱水ろ液に対し上記造粒脱リン装置を用い、１５０ｍ３／日の処理水量に対してＨＲＴ（水理学的滞留時間）９６分で行った実験例が示されている。また実施設の稼働例としては、上記装置と同じ構造の造粒脱リン装置で、５００ｍ３／日の処理水量に対し、反応部のＨＲＴ２０〜４０分、ＭＡＰ分離部のＨＲＴ２０〜４０分の範囲で設計された装置が稼働している。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２５７８１３６号公報
【特許文献２】
特開平９−１１７７７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＭＡＰ分離部一体型反応塔は、運転時における水の重量が反応部とほぼ同等になるＭＡＰ分離部が反応部から張り出した形状になるため、これを支持する構造が必要であるが、特に処理水量が１０００ｍ３／日を超える大きな装置の場合に、部材強度が問題となっていた。また外に張り出したＭＡＰ分離部が、反応塔の投影面積となるため、設置面積に直接影響を与えていた。
【０００８】
本発明は従来のＭＡＰ分離部一体型反応塔と同等のリン除去・回収性能を有しつつ、より小型な反応塔とすることで、部材への負担を軽減し、設置面積を小さくできる造粒脱リン装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究の結果、特定の装置構造とすることで現状の造粒脱リン装置が擁している上記の課題を解決できることを知見し、本発明に至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、外塔と内塔の二重円筒より構成され、外塔下部にリン含有排水の流入部を、また外塔上部に処理水の越流部を有する造粒脱リン反応塔において、内塔外壁と外塔内壁の間の空間に、越流部より高い位置から内塔上端よりも低い位置までに渡り遮蔽円筒を設けたことを特徴とする造粒脱リン装置を要旨するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて詳細に説明する。図１、図２は本発明による造粒脱リン装置の一例である。
外塔１の下部にはリン含有排水を供給する原水配管２が、また底部には空気配管３が配され、また最上部は越流堰４が設けられている。本発明において外塔１は直胴形のものが望ましい。外塔１の内部には内塔５が配されている。外塔１と内塔５の間に、越流堰４よりも高い位置から内塔５の上端よりも低い位置までに渡って遮蔽円筒６が設けられている。また装置の上部からは、マグネシウム塩供給配管７およびｐＨ調整のための苛性ソーダ供給配管８とｐＨ電極９が配され、それぞれその先端は内塔５の内部に届いている。
【００１２】
反応塔内では空気配管３から供給される粗大気泡１０が内塔５の内部を通過することによるエアリフト効果により攪拌がなされ、内塔５の内側では上向流、外側では下向流が発生する。これにより原水配管２より供給された原水とマグネシウム塩供給配管７より添加したマグネシウム塩、およびｐＨ電極９で検知した値が８〜９の範囲で一定になるよう苛性ソーダ供給配管８より添加した苛性ソーダが混合されてＭＡＰ反応が進行し、同じくエアリフト効果によって流動しているＭＡＰ粒子１１が成長する。
【００１３】
遮蔽円筒６の下端では、そのまま下に向かう流れと、遮蔽円筒６と外塔１の間に形成されるＭＡＰ分離ゾーン１２で上に向かう流れに二分される。ＭＡＰ粒子１１もこれらの流れに乗って二手に分かれるが、ＭＡＰ分離ゾーン１２で発生する上向流はエアリフトによる攪拌の影響を受けず、原水流入に伴うプラグフローとなるため、真比重が１．７２と大きな値であるＭＡＰ粒子は越流堰４に達するまでに沈殿し、反応塔内に留まる。
【００１４】
ＭＡＰ粒子の分離効率は生成するＭＡＰ粒子の粒径と、ＭＡＰ分離ゾ−ン１２のＨＲＴおよび水面積負荷によって決まるが、通常０．５ｍｍ以上の粒径のＭＡＰ粒子が得られる場合、ＨＲＴは２分以上とするのが好ましく、また水面積負荷は２００ｍ３／ｍ２／日以下とするのが好ましい。また原水の性状によっては生成するＭＡＰ粒子が大きく成長しない場合があり、リン回収効率を上げるにはＭＡＰ分離ゾーン１２をさらに大きくとる必要があるが、その場合は図２で示したように内塔５の径を小さくすることでＭＡＰ分離ゾーン１２を大きくとることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の造粒脱リン装置の実施例を比較例とともに示す。
実施例１
下水処理場で発生する汚泥の消化脱水ろ液を原水とし、図１に示した本発明による造粒脱リン装置を用いて実験を行った。装置における反応塔各部の大きさを表１に、実験条件を表２にそれぞれ示す。また約１ヶ月間実験を継続した後の原水水質および処理水質それぞれの平均水質と平均リン除去率を表３に示す。尚、マグネシウム塩には塩化マグネシウムを使用した。
全有効容量８４．８ＬのうちＭＡＰ分離ゾーンが７．６Ｌとなる反応塔を用い、処理水量５ｍ３／日で処理を継続した結果、Ｔ−Ｐ濃度、ＰＯ４−Ｐ濃度それぞれの平均値が８２ｍｇ／Ｌ、７５ｍｇ／Ｌの消化脱水ろ液に対して処理水中の各濃度はそれぞれ平均２６ｍｇ／Ｌ、８．８ｍｇ／Ｌとなり、除去率の平均値はそれぞれ６７％、８６％となった。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
【表２】
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【００１８】
【表３】
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【００１９】
比較例１
比較例１では従来用いられているＭＡＰ分離部が反応部の外側に張り出した構造の反応塔を用い、実施例１と同条件で実験を実施した。比較例１で用いた反応塔の構造を図３に示す。また反応塔各部のサイズを表４に、実験条件を表５に示す。比較例１で使用した反応塔は、反応部１６の容量が実施例１の全反応塔容量と同等であり、さらにＭＡＰ分離部１７が付加されている。
実験を約１ヶ月間継続後の原水、処理水の平均水質とリン除去率の平均値を表６に示す。Ｔ−Ｐ濃度、ＰＯ４−Ｐ濃度それぞれの平均値が７９ｍｇ／Ｌ、７０ｍｇ／Ｌの消化脱水ろ液に対して処理水中の各濃度はそれぞれ平均２２ｍｇ／Ｌ、７．６ｍｇ／Ｌとなり、除去率の平均値はそれぞれ７０％、８９％となった。
【００２０】
【表４】
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【００２１】
【表５】
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【００２２】
【表６】
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【００２３】
比較例１のＭＡＰ分離部内径（６００ｍｍφ）と実施例１における外塔内径（３００ｍｍφ）より、越流トラフを除いた両者の投影面積比は４：１であり、また容積比は１８２Ｌ：８４．８Ｌ≒２：１であるのに対し、比較例１で得られた処理水質は、先述の実施例１と比較してもほぼ同等の値であり、実施例１と比較例１のリン除去装置は同等の処理性能を有しているとすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明による造粒脱リン装置によれば、従来型装置と同等のリン除去・回収性能を有しつつ、装置部材への負担を軽減し、設置面積を小さくすることができるので、大量処理に対応した装置の大型化が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による造粒脱リン装置の一例を示している。
【図２】本発明による造粒脱リン装置の他の例を示している。
【図３】従来型の造粒脱リン装置の一例を示している。
【符号の説明】
１  外塔
２  原水配管
３  空気配管
４  越流堰
５  内塔
６  遮蔽円筒
７  マグネシウム塩供給配管
８  苛性ソーダ供給配管
９  ｐＨ電極
１０  粗大気泡
１１  ＭＡＰ粒子
１２  ＭＡＰ分離ゾーン
１３  処理水配管
１４  ＭＡＰ引き抜き配管
１５  越流トラフ
１６  反応部
１７  分離部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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