(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶化成分含有水を種結晶と接触させて水中の結晶化成分を種結晶の表面に析出させる晶析反応装置において、晶析反応装置が、処理液排出口を具備する処理液槽と、該処理液槽内に内設され、内部に種結晶が充填された周部に多数の通液孔が設けられた円筒形のスクリ−ンとからなり、該スクリ−ンは、円周面が上下方向となるよう横架され、処理液槽内の処理液中に下方の適宜深さまで浸漬され、回転駆動装置に接続して回転可能に支持されて設けられており、スクリ−ンの内周面に、軸線と平行する長尺掻揚げ板が、スクリ−ンの内周方向に一定間隔で複数装着され、スクリ−ンの軸線部には、中空軸が両端面を貫通して横設され、該中空軸は、軸線方向に排水供給部と結晶排出部とに区画され、排水供給部にはスクリ−ン内と連通する排水供給口が設けられ、結晶排出部には結晶排出口と、上面の軸線方向に穿設された長孔と、長孔の対向する両長辺部から長尺矩形板が夫々突設され、内部にはスクリュウ部材が挿通されて設けられていることを特徴とする晶析反応装置。
【請求項２】
長尺矩形板が先端側になるに従い外側に傾斜して夫々突設され、長尺掻揚げ板がスクリ−ンの回転方向に傾斜して装着されたことを特徴とする請求項１記載の晶析反応装置。
【請求項３】
排水中にマグネシウム塩溶液を排水に含有される燐の１〜３倍モル比となるように添加すると共にアルカリ溶液を添加してｐＨを、７．５〜１０に調整する溶液混合工程と、溶液混合工程でｐＨ調整された排水を燐酸マグネシウム化合物の種結晶と接触させて排水中の燐を種結晶の表面に析出させる晶析反応工程を設けた晶析脱燐方法において、晶析反応工程に、処理液排出口を具備する処理液槽と、該処理液槽内に内設され、内部に種結晶が充填された周部に多数の通液孔が設けられた円筒形のスクリ−ンとからなり、該スクリ−ンは、円周面が上下方向となるよう横架され、処理液槽内の処理液中に下方の適宜深さまで浸漬され、回転駆動装置に接続して回転可能に支持されて設けられており、スクリ−ンの内周面に、軸線と平行する長尺掻揚げ板が、スクリ−ンの内周方向に一定間隔で複数装着され、スクリ−ンの軸線部には、中空軸が両端面を貫通して横設され、該中空軸は、軸線方向に排水供給部と結晶排出部とに区画され、排水供給部にはスクリ−ン内と連通する排水供給口が設けられ、結晶排出部には結晶排出口と、上面の軸線方向に穿設された長孔と、該長孔の対向する両長辺部から長尺矩形板が夫々突設され、内部にはスクリュウ部材が挿通されて設けられた晶析反応装置を用い、種結晶として燐酸マグネシウム化合物の結晶を充填し、排水を中空軸の排水供給口からスクリ−ン内に供給し、スクリ−ンを回転しながら晶析反応させ、液分はスクリ−ンの通液孔で結晶を分離して処理液槽の処理液排出口から排出し、結晶は長尺掻揚げ板で掻揚げて長孔上で落下させ、長尺矩形板で誘導して長孔内に導入し、内部に挿通されたスクリュウ部材により結晶排出口に移送してスクリ−ン外に排出することを特徴とする晶析脱燐方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種結晶と接触させて水中の結晶化成分を種結晶の表面に析出させる晶析反応装置と該装置を用いて燐化合物を含有する排水中の燐を燐酸マグネシウム化合物結晶として種結晶の表面に析出させて分離する晶析脱燐方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、化学工業分野や水処理分野などでは、結晶化成分含有水を種結晶と接触させて水中の結晶化成分を種結晶の表面に析出させて回収又は除去する晶析反応装置が使用されており、従来の晶析反応装置としては、析出した結晶や外部から添加した結晶を種結晶して晶析反応槽内に充填し、曝気装置、機械攪拌装置又はポンプ循環などにより攪拌しながら水中の結晶化成分を種結晶の表面に析出させる流動床式晶析反応装置が多く用いられている。
【０００３】
また、し尿、下水、食品排水又は厨房排水などの燐化合物を含有する排水中の燐を除去する方法として、嫌気性処理と好気性処理を組合せて燐を微生物汚泥に取り込んで除去する生物脱燐方法や硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどの凝集剤を用いてＳＳやコロイドなどと共に凝集させて沈降分離する凝集沈殿法が一般的に用いられているが、生物脱燐方法にあっては、生物学的処理であるため、運転管理が煩雑であり、また高度な技術を必要とし、更に、処理時間がかかるため装置が過大となる問題があり、また、凝集沈殿法では、凝集剤自体とＳＳやコロイドなどが凝集分離するため、発生スラッジ量が多くなり、スラッジの処理に多額な費用や過大な設備が必要となる問題があるため、できるだけスラッジ量などを少なくすると共に資源の有効活用が図れる処理方法として、前記の流動床式晶析反応装置を用いて、消石灰や生石灰などのカルシウム塩を添加し、ヒドロキシアパタイト結晶を析出させて分離するＣａ塩晶析脱燐方法や塩化マグネシウム、水酸化マグネシウムなどのマグネシウム塩を添加し、排水中のアンモニアを利用してマグネシウムアンモニア燐酸（ＭＡＰ）などの結晶を析出させて分離するＭＡＰ法晶析脱燐方法などが開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記流動床式晶析反応装置では、結晶造粒物の比重が重いため、流動化させるための動力が大きくなり、動力費が嵩む問題があり、特に、流動床式晶析反応装置を晶析脱燐方法に用いる場合には、晶析脱燐における析出結晶は、比重が１．５〜２．０と重いため、流動動力費が嵩む問題と、カルシウム塩による晶析脱燐では、スケールが発生しやすいため、流動不完全により晶析反応槽内の底部に沈降し、沈降した結晶により晶析反応槽内にスケール付着や配管の閉塞などを惹起しやすい問題がある。また、ＭＡＰ法晶析脱燐では、微細なフロックが流出しやすく、脱燐効率が低い問題などがある。
【０００５】
本発明は、前記従来の流動床式晶析反応装置やその装置を用いる晶析脱燐方法の問題点に鑑みて成されたものであり、設備面積が狭くすみ、設備費が低廉であり、また、動力費などの運転経費も低廉となる晶析反応装置及びその装置を用いて、脱燐効果を安定して高く維持でき、析出結晶も容易に分離でき、また、分離回収した結晶も不純物が少なくマグネシウムや燐酸及びアンモニアを多量に含んでいるため、肥料や土壌改良材として還元することができる晶析脱燐方法を提供する目的で成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の要旨は、請求項１に記載した発明においては、結晶化成分含有水を種結晶と接触させて水中の結晶化成分を種結晶の表面に析出させる晶析反応装置において、晶析反応装置が、処理液排出口を具備する処理液槽と、該処理液槽内に内設され、内部に種結晶が充填された周部に多数の通液孔が設けられた円筒形のスクリ−ンとからなり、該スクリ−ンは、円周面が上下方向となるよう横架され、処理液槽内の処理液中に下方の適宜深さまで浸漬され、回転駆動装置に接続して回転可能に支持されて設けられており、スクリ−ンの内周面に、軸線と平行する長尺掻揚げ板が、スクリ−ンの内周方向に一定間隔で複数装着され、スクリ−ンの軸線部には、中空軸が両端面を貫通して横設され、該中空軸は、軸線方向に排水供給部と結晶排出部とに区画され、排水供給部にはスクリ−ン内と連通する排水供給口が設けられ、結晶排出部には結晶排出口と、上面の軸線方向に穿設された長孔と、長孔の対向する両長辺部から長尺矩形板が夫々突設され、内部にはスクリュウ部材が挿通されて設けられていることを特徴とする晶析反応装置である。前記の構成とすることにより、設備面積が狭くすみ、設備費が低廉であり、また、動力費などの運転経費も低廉となる。
【０００７】
また、請求項２に記載した発明においては、請求項１記載の晶析反応装置において、長尺矩形板が先端側になるに従い外側に傾斜して夫々突設され、長尺掻揚げ板がスクリ−ンの回転方向に傾斜して装着されたことを特徴とする晶析反応装置である。前記の構成とすることにより、請求項１に記載した発明の効果と共に、結晶を効率よく掬い上げることができ、より効率的に結晶を排出することができる。
【０００８】
また、請求項３に記載した発明においては、排水中にマグネシウム塩溶液を排水に含有される燐の１〜３倍モル比となるように添加すると共にアルカリ溶液を添加してｐＨを、７．５〜１０に調整する溶液混合工程と、溶液混合工程でｐＨ調整された排水を燐酸マグネシウム化合物の種結晶と接触させて排水中の燐を種結晶の表面に析出させる晶析反応工程を設けた晶析脱燐方法において、晶析反応工程に、処理液排出口を具備する処理液槽と、該処理液槽内に内設され、内部に種結晶が充填された周部に多数の通液孔が設けられた円筒形のスクリ−ンとからなり、該スクリ−ンは、円周面が上下方向となるよう横架され、処理液槽内の処理液中に下方の適宜深さまで浸漬され、回転駆動装置に接続して回転可能に支持されて設けられており、スクリ−ンの内周面に、軸線と平行する長尺掻揚げ板が、スクリ−ンの内周方向に一定間隔で複数装着され、スクリ−ンの軸線部には、中空軸が両端面を貫通して横設され、該中空軸は、軸線方向に排水供給部と結晶排出部とに区画され、排水供給部にはスクリ−ン内と連通する排水供給口が設けられ、結晶排出部には結晶排出口と、上面の軸線方向に穿設された長孔と、該長孔の対向する両長辺部から長尺矩形板が夫々突設され、内部にはスクリュウ部材が挿通されて設けられた晶析反応装置を用い、種結晶として燐酸マグネシウム化合物の結晶を充填し、排水を中空軸の排水供給口からスクリ−ン内に供給し、スクリ−ンを回転しながら晶析反応させ、液分はスクリ−ンの通液孔で結晶を分離して処理液槽の処理液排出口から排出し、結晶は長尺掻揚げ板で掻揚げて長孔上で落下させ、長尺矩形板で誘導して長孔内に導入し、内部に挿通されたスクリュウ部材により結晶排出口に移送してスクリ−ン外に排出することを特徴とする晶析脱燐方法である。前記の構成とすることにより、設備面積が狭くすみ、設備費が低廉であり、また、動力費などの運転経費も低廉となり、更に、脱燐効果が安定して高く維持でき、析出結晶も容易に分離でき、また、分離回収した結晶も不純物が少なくマグネシウムや燐酸及びアンモニアを多量に含んでいるため、肥料や土壌改良材として還元することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態である晶析反応装置の概略縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図であり、また、図３は本発明の一実施の形態である晶析脱燐装置全体の系統図である。なお、全図において、同一の作用を有する部材については同一の番号を付与した。
【００１０】
図１において、１は処理液排出口１５を具備する処理液槽１ａと、処理液槽１ａ内に内設される周部に多数の通液孔が設けられた円筒形のスクリ−ン２とからなる晶析反応装置であり、処理液槽１ａは、実施例では上部が開放された矩形体の槽であるが、適宜形状の蓋体で覆蓋した密閉構造の槽としてもよく、また、内設するスクリ−ン形状に合わせた円弧状底部の槽であってもよい。また、スクリ−ン２は、多数の通液孔が設けられたスクリ−ンの周部を形成するスクリ−ン部材３として、金網、多孔板、スリット板などを用い、円筒形に形成したスクリ−ン部材３の両端を適宜な係着手段により平板部材で覆蓋し、内部に種結晶ａを充填している。
【００１１】
またスクリ−ン２は、円周面が上下方向となるよう処理液槽１ａ内に横架され、処理液槽１ａ内の処理液中に下方の適宜深さまで浸漬されて設けられ、回転駆動装置８に接続して回転可能に支持されて設けられている。回転駆動装置８の接続は、スクリ−ン２を後記の中空軸４に軸支する適宜な軸受手段１３ａ、１３ｂの一方の軸受手段１３ａに嵌合させたプ−リ１６ａと、回転駆動装置８のプ−リ１６ｂとをベルト１７で連結するのが好ましいが、ギア構造でもよく、また、スクリ−ン２に直接プ−リを付設した構造であってもよい。更に、スクリ−ン２の内周面には、軸線と平行する長尺掻揚げ板６が、スクリ−ン２の内周方向に一定間隔で複数装着され、また、スクリ−ン２の軸線部には、中空軸４が両端面を貫通して横設されている。なお、スクリ−ン２の処理液中への浸漬深さは、中空軸４よりも下方の位置に設定される。
【００１２】
前記中空軸４は、軸線方向に排水供給部１０と結晶排出部１１とに区画され、排水供給部１０にはスクリ−ン２内と連通する排水供給口１２が設けられ、結晶排出部１１には結晶排出口１４と、上面の軸線方向に穿設された長孔９と、長孔９の対向する両長辺部から長尺矩形板５ａ、５ｂが夫々突設され、内部にはスクリュウ部材７が挿通されて設けられている。なお、長尺矩形板５ａ、５ｂは先端側になるに従い外側に傾斜して夫々突設されるのが好ましい。
【００１３】
図３において、２０は、排水を導入する原水導入管ｂ、マグネシウム溶液を供給するマグネシウム供給管ｆ及びアルカリ溶液を供給するアルカリ供給管ｇが接続され、原水導入管ｂから導入された排水に、マグネシウム供給管ｆから供給された塩化マグネシウムなどのマグネシウム溶液を添加すると共に、アルカリ供給管ｇから供給された水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液でｐＨ調整する溶液混合工程に用いる原水調整槽であり、内部には攪拌手段２１が付設されている。なお、攪拌手段２１としては、攪拌羽根で攪拌する機械式攪拌機が好ましいが、空気攪拌手段又はポンプ循環などであってもよい。１は前記図１で説明した晶析反応装置と略同一構成の装置であり、排水中の燐とマグネシウムを反応させて燐酸マグネシウム化合物の結晶を種結晶の表面に析出させる晶析反応工程の晶析反応装置である。
【００１４】
次に、前記図３の構成の晶析脱燐装置により排水中の燐を除去する方法について以下詳述する。排水を排水供給ポンプ２４により原水導入管ｂから原水調整槽２０に導入し、マグネシウム塩溶液貯槽２２からマグネシウム塩溶液供給ポンプ２５によりマグネシウム供給管ｆを経てマグネシウム溶液を添加すると共に、アルカリ溶液貯槽２３からアルカリ溶液供給ポンプ２６によりアルカリ供給管ｇを経てアルカリ溶液を供給し、攪拌手段２１により攪拌混合してｐＨ調整する。
【００１５】
なお、マグネシウム溶液の添加量は、マグネシウムが排水に含有される燐の１〜３倍モル比となるように添加するのが好ましく、更に好ましくは、１．５〜２倍モル比である。前記において、マグネシウムが燐の１倍モル比以下では燐の除去率が低くなり、３倍モル比以上では、残存マグネシウム量が多くなり、薬品費が嵩むと共に、スケールが発生する恐れがある。また、調整ｐＨは、７．５〜１０が好ましく、更に好ましくは、８〜８．５であり、ｐＨが７．５以下であると燐酸マグネシウム化合物の生成効率が低下し、ｐＨが１０以上では薬品費が嵩むと共に、スケールが発生する恐れがある。
【００１６】
原水調整槽２０で調整された混合液は、混合液導入管ｃから中空軸４の排水供給口１２を経てスクリ−ン２内に供給され、スクリ−ン２を回転駆動装置８により回転させながら排水中の燐とマグネシウムを反応させて燐酸マグネシウム化合物とし、種結晶として充填された燐酸マグネシウム結晶の表面に結晶として析出させる。液分は、スクリ−ン部材３の通液孔により結晶が分離され処理液槽１ａの処理液排出口１５から処理液排出管ｄを経て排出され、結晶は、長尺掻揚げ板６で掻揚げて長孔９上で落下させ、長尺矩形板５ａ、５ｂで誘導して長孔９内に導入し、中空軸４の内部に挿通されたスクリュウ部材７により結晶排出口１４に移送して結晶排出口１４から排出管ｅを経て図示しない結晶貯留槽などに貯留される。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、設備面積が狭くすみ、設備費が低廉であり、また、動力費などの運転経費も低廉となる晶析反応装置及びその装置を用いて、脱燐効果が安定して高く維持でき、析出結晶も容易に分離でき、また、分離回収した結晶も不純物が少なくマグネシウムや燐酸及びアンモニアを多量に含んでいるため、肥料や土壌改良材として還元することができる晶析脱燐方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である晶析反応装置の概略縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図
【図３】本発明の一実施の形態である晶析脱燐装置全体の系統図
【符号の説明】
１：晶析反応装置
１ａ：処理液槽
２：スクリ−ン
３：スクリ−ン部材
４：中空軸
５ａ、５ｂ：長尺矩形板
６：長尺掻揚げ板
７：スクリュウ部材
８：回転駆動装置
９：長孔
１０：排水供給部
１１：結晶排出部
２０：原水調整槽
２１：攪拌手段
【図１】
0004519986.tif 000002
【図２】
0004519986.tif 000003
【図３】
0004519986.tif 000004