(57)【要約】【課題】従来技術に比べて高効率でリンを回収可能な被処理物中のリン回収システムとリン回収方法を提供する。【解決手段】リンを含む汚泥を活性処理する活性汚泥処理装置１と、この活性汚泥処理装置１により処理された汚泥を凍結融解する凍結融解処理装置６と、この凍結融解処理装置６により凍結融解された汚泥を脱水する脱水装置４と、この脱水装置４で得られた液状物からリンを回収するリン回収装置８とを有する被処理物中のリン回収システム。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンを含む被処理物を活性処理する活性汚泥処理装置と、この活性汚泥処理装置により処理された被処理物を凍結融解する凍結融解処理装置と、この凍結融解処理装置により凍結融解された被処理物を脱水する脱水装置と、この脱水装置で得られた液状物からリンを回収するリン回収装置とを有する被処理物中のリン回収システム。
【請求項２】
前記活性汚泥処理装置により汚泥処理された被処理物を固液分離する沈殿槽を備えると共に、この沈殿槽により得られた沈殿物を濃縮する濃縮槽を備える請求項１の被処理物中のリン回収システム。
【請求項３】
リンを含む被処理物を活性処理し、活性処理された被処理物を凍結融解処理し、凍結融解処理された汚泥を脱水し、脱水された液状物からリンを回収する被処理物中のリン回収方法。
【請求項４】
活性処理された被処理物を沈殿槽にて固液分離し、固液分離された沈殿物を濃縮した後、この沈殿物を凍結融解する請求項３の被処理物中のリン回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被処理物中のリン回収システムとリン回収方法に関し、詳しくは、被処理物を脱水処理して得られた液状物からリンを回収するリン回収システムとリン回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生活排水、工場排水などの汚水を含む下水汚泥や産業廃棄物汚泥中には、少なくないリン成分が含まれているが、これらは従来、回収されることなく、汚泥処理工程の中で処理されているのが一般的である。もっとも、一部の汚泥について、汚泥から回収される水を処理する一環としてＭＡＰ法により処理されている。このＭＡＰ法は、汚泥処理工程において汚泥を脱水した後、脱水液中にマグネシウムを加えると共にｐＨを調整することにより、リンを多く含むリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）を取り出す方法である。具体的には、例えば、図２に示すような方法で処理されている。
【０００３】
すなわち、被処理物である排水は活性汚泥処理槽１に送給され、所定時間活性処理された後、沈殿槽２に送給されて、ある程度固液分離される。液状部分は再度、活性汚泥処理槽１に戻されると共に、余剰汚泥は濃縮槽３に送られると共に、更に脱水装置４に送られて脱水される。脱水された汚泥は、焼却処理されたり、コンポストなどとして利用されたりすると共に、脱水され液状物はリン回収槽５に送給され、ここでＭＡＰ法が施されて脱水液中のリンが回収される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＡＰ法によるリン回収効率は高いものではなく、効率よく回収されているとは言い難い。そのため、より高い効率でリンを回収可能システムと回収方法の開発が望まれていた。
【０００５】
本発明者は、活性汚泥処理装置で用いられる微生物に汚泥中のリンのかなりの量が取り込まれており、この汚泥を凍結融解することによって、死滅した微生物からリンを効果的に回収できることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、従来技術に比べて高効率でリンを回収可能な被処理物中のリン回収システムとリン回収方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る被処理物中のリン回収システムの特徴構成は、リンを含む被処理物を活性処理する活性汚泥処理装置と、この活性汚泥処理装置により処理された被処理物を凍結融解する凍結融解処理装置と、この凍結融解処理装置により凍結融解された被処理物を脱水する脱水装置と、この脱水装置で得られた液状物からリンを回収するリン回収装置とを有することにある。
【０００８】
この構成によれば、凍結融解処理装置によって凍結処理された被処理物中の微生物は確実に死滅し、微生物中に取り込まれたリンは破壊された細胞膜から容易に放出され、再度常温に戻した際には、微生物中に取り込まれたリンが溶出するので、この被処理物中の水分を脱水するとリンが濃縮されて、効果的に回収されることになる。本発明にシステムでは、従来技術と異なり、微生物中に取り込まれたリンを効果的に回収できるので、回収率は飛躍的に高いものとなる。その結果、従来技術に比べて高効率でリンを回収可能な被処理物中のリン回収システムを提供することができた。
【０００９】
前記活性汚泥処理装置により汚泥処理された被処理物を固液分離する沈殿槽を備えると共に、この沈殿槽により得られた沈殿物を濃縮する濃縮槽を備えることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、大量の被処理物に対しても、被処理物中のリンを効率的に回収することができる。
【００１１】
又、本発明に係る被処理物中のリン回収方法の特徴構成は、リンを含む被処理物を活性処理し、活性処理された被処理物を凍結融解処理し、凍結融解処理された汚泥を脱水し、脱水された液状物からリンを回収することにある。
【００１２】
この構成によれば、従来技術に比べて高効率でリンを回収可能な被処理物中のリン回収方法を提供することができる。
【００１３】
活性処理された被処理物を沈殿槽にて固液分離し、固液分離された沈殿物を濃縮した後、この沈殿物を凍結融解することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、大量の被処理物中のリンを効率的に回収することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る、被処理物の１種である汚泥中のリン回収システムの概略全体構成を示す。このリン回収システムは、図２に示した従来技術に対して、濃縮槽３から汚泥を取り出して、これを凍結融解処理装置に送給して凍結融解処理し、凍結融解処理された汚泥を、脱水装置４にて脱水し、次いで液状物である脱水炉液をリン回収槽８に送給して、ここでリンを回収することに特徴を有する。
【００１６】
すなわち、排水などの原水は、従来技術と同様に、活性汚泥処理装置である活性汚泥処理槽１に送給され、所定時間汚泥処理された後、沈殿槽２に送給されて、ある程度固液分離され、液状部分は再度、活性汚泥処理槽１に戻されると共に、沈殿物である余剰汚泥は濃縮槽３に送られる。本実施形態では、つぎに凍結融解処理装置を構成する凍結融解槽６に送給されて、濃縮汚泥は冷却され凍結される。
【００１７】
凍結融解処理槽６によって凍結処理された汚泥中の微生物は死滅し、微生物中に取り込まれたリンは破壊された細胞膜から放出され、再度常温に戻した際には、微生物中に取り込まれたリンが溶出する。従って、この汚泥中の水分を脱水するとリンが濃縮されて、効果的に回収されることとなる。凍結温度としては、−２５〜−１０℃程度に冷却することが好ましい。
【００１８】
凍結融解処理槽６として、種々のタイプのものを使用することが可能であるが、アンモニア吸収冷凍機９を使用することが好ましい。冷媒としてアンモニアを使用すると、環境に有害なフロンを用いることなく、安価で熱力学的に優れた物性を有する冷媒として機能するので都合がよいからである。このアンモニア吸収冷凍機９を作動させる駆動源として、ガスタービン１１と接続されたボイラ１０から発生した排熱エネルギーを供給するようにすると、一層ランニングコストを低減できて都合がよい。ガスタービン１１の駆動燃料源として、汚泥の焼却などを利用することができる。
【００１９】
もっとも、沈殿槽２、濃縮槽３は必ずしも必要ではないが、これを設けておくと、活性汚泥処理槽１から送給される大量の汚泥中の水分を減量し、減容化するのに都合がよく、処理効率（脱水ケーキ量／脱水汚泥処理量）を高めることができる。濃縮槽３としては、遠心濃縮、浮上濃縮などの機械濃縮方式、あるいは汚泥を自然沈降濃縮する方式のもの等を採用することができるが、自然沈降濃縮方式を採用すると、ランニングコストを低くできる。濃縮槽３には、図示はしないが、汚泥圧入ポンプや汚泥の混合を促進させる攪拌機などが備えられることが好ましい。
【００２０】
凍結融解された汚泥は、脱水装置４に送られて脱水される。脱水装置４としては、多数のロールに２枚のろ布を組み込みろ布を先行させて脱水するベルトプレス、スクリューを回転させながら背圧板に押しつけるようにしたスクリュープレス、多重円板形脱水機など、各種脱水機を使用できる。脱水された汚泥は、従来技術と同様にコンポストなどとして、あるいは焼却処理される。
【００２１】
脱水された炉液はリン回収槽８に送給され、ここでＭｇ＋＋，Ｃａ＋＋などを含む凝集剤が添加され、適度にｐＨが調整された後、リンがリン酸塩として回収される（ＭＡＰ法の実施）。残りの炉液は、再度活性汚泥処理槽１に送られてリンの回収に利用される。リン回収槽８から回収されたリンは、特にリン肥料の資源的不足の問題が生じている今日においては、肥料として極めて利用価値の高いものとなる。
【００２２】
【実施例】
上記実施形態に示した回収システムを用いてリンを含む汚泥（約１ｍ３　）からリンを回収したところ、汚泥に含まれるリンの４６〜７０％が回収された。その時の凍結融解槽の冷却温度を−２０℃とし、凍結保持時間は約１２０分であった。これに対して、汚泥を凍結融解槽で凍結融解することなく、通常のＭＡＰ法を用いてリンを回収したところ、回収されたリン量は２３％であった。
【００２３】
〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態に示したリン回収システムにおいて、凍結融解装置を構成する凍結融解槽の側面に、汚泥が凍結され融解される際に排除されて上層に分離された水分（清澄液）を抜き出す管台（図示略）が上下方向に数個所にわたり取り付けられる構造を付加してもよい。このようにすると、汚泥をそのまま静置するだけでは、固形状物と液状物とが分離するには多大の時間を要し、実質的に固液分離することは困難というべきであるが、凍結融解処理により容易に固液分離が進行するので、全体として一層水分除去ができて都合がよい。
【００２４】
（２）上記実施形態に示したリン回収システムにおいて、凍結融解装置により凍結融解槽内の汚泥を凍結させるに際して、原水を振動させるバイブレーター等の振動手段を備えるようにしてもよい。
【００２５】
この構成によれば、被処理物を槽内で凍結する際に、振動手段によって振動を与えることにより、凍結が進行して凍結界面に凝集した固形分が振動によって強制的に凍結界面を移動させられるため、凍結水流路が確実に確保され、過冷却状態で被処理物が氷中に閉じ込められるといったことを確実に防止できる。つまり、固形分が分離された状態で凍結するのを防止するため、固形分どうしの大きな集合、凝集量を増加させることができて、汚泥のろ過特性を向上させることができる。又、過冷却が生じ難いため、結果的に凍結が促進されることになり、凍結処理が促進されて、顕著な脱水効果を発揮し得ることになる。従って、清澄液の排除が一層効率的に行われて都合がよい。
【００２６】
振動手段としては、連続的あるいは間欠的な機械的打撃を与えるものの他、電気信号から機械的に振動を与えるようなものであってもよく、超音波振動を与えるようなものでもよい。振動手段を用いて、冷・温ブラインを通流させる熱交換用の配管に、被処理物の温度が０℃になった時点から、周期的または間欠的に振動を与えることが好ましい。振動手段による振動が槽内の被処理物に直接的に伝達されて、汚泥の過冷却を効果的に防止でき、しかも振動を与える手段が構造的に複雑でないため、設置コストの高騰を防止できると共に、保守も楽である。
【００２７】
（３）上記実施形態において、凍結融解槽で汚泥を凍結する際、槽内に汚泥と共に氷核活性タンパク質様物質を投入して、凍結を促進させるようにしてもよい。その場合、予め作成した汚泥と氷核活性タンパク質様物質との混合物を凍結融解槽に投入して凍結・融解を行うようにすることが好ましい。つまり、予め汚泥と氷核活性タンパク質様物質との予混合物を作成する予混合槽（図示略）を設けておき、この予混合槽から予混合物を凍結融解槽に投入するようにする。
【００２８】
氷核活性タンパク質様物質としては、氷核活性細菌であるＥｒｗｉｎｉａ　ｈｅｒｂｉｃｏｌａ，Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ，Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　ｓｙｒｉｎｇａｇｅ　菌などをＬ培地その他を用いて培養し、集菌すると共に物理的に破壊して殺菌し、これを凍結乾燥後、粉砕して粉末状にしたもの等を用いることができる。
【００２９】
このようにすると、予め汚泥と氷核活性タンパク質様物質との混合物を作成するため、これらが均一に入り交じって混合され、これを凍結融解槽に投入すると、氷核活性タンパク質様物質の存在により汚泥の凍結開始温度が上昇すると共に、均一分散した氷核活性タンパク質様物質の周辺から凍結が開始し、これら凍結を開始した多数の微細な汚泥を核として、凍結融解槽中の汚泥の凍結がムラを生じることなく効率的に成長し、凍結効率を極めて高いものとすることができる。従って、脱水時の濾過比抵抗が小さくなって、水分を排除し易くなり脱水工程を効率良く行うことができる。
【００３０】
又、使用する氷核活性タンパク質様物質は氷核活性細菌より得られるのであり、生菌のままではないため、汚染その他の問題を生じることがなく、取り扱いが容易であり、作業効率も高いものである。汚泥のような被処理物の凍結を効率よく行うことによって凍結に要するエネルギーを少なくでき、しかも次工程での脱水処理の効率を高めて脱水性を一層良好にできる。
【００３１】
（４）本発明を実施できる被処理物は、特に限定されるものではなく、下水汚泥、産業排水汚泥など各種汚泥などであり、これら被処理物からリンを回収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る被処理物中のリン回収システムを示すフローチャート
【図２】従来技術の汚泥中のリン回収システムを示すフローチャート
【符号の説明】
１　　　　活性汚泥処理装置
２　　　　沈殿層
３　　　　濃縮槽
４　　　　脱水装置
６　　　　凍結融解処理装置
８　　　　リン回収装置
【図１】
2004075481.tif 000003
【図２】
2004075481.tif 000004