(57)【要約】【課題】薬品を用いることなくｐＨ調整および中和処理を行うことが可能であり、かつ電解処理における隔膜の閉塞等の問題が解消可能な水中のリン晶析除去方法および装置を提供する。【解決手段】晶析脱リン槽１０と、水道水等の清澄水を電解処理する電解槽８とを有し、晶析脱リン槽１０の被処理水入口側に電解槽８で生成された強アルカリ水９を導入し、晶析脱リン槽１０の被処理水出口側に電解槽８で生成された強酸性水１１を導入する構成を備え、被処理水をｐＨ調整してアルカリ性ｐＨ域下でリン晶析反応させた後の処理水を、強アルカリ水と共に電解処理によって得られる強酸性水により中和処理する。【選択図】図１
2007105707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水をｐＨ調整してアルカリ性ｐＨ域下でリン晶析反応させることによって、被処理水中のリンを除去する水中のリン晶析除去方法において、前記被処理水のｐＨ調整は、前記被処理水とは異なる水を電解処理した電解水を用いて行なうことを特徴とする水中のリン晶析除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水中のリン晶析除去方法において、前記被処理水とは異なる水は水道水や地下水等の清澄水とし、ｐＨ調整してアルカリ性とするための電解水は強アルカリ水とすることを特徴とする水中のリン晶析除去方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水中のリン晶析除去方法において、被処理水をｐＨ調整してアルカリ性ｐＨ域下でリン晶析反応させた後の処理水を、前記強アルカリ水と共に電解処理によって得られる強酸性水により中和処理することを特徴とする水中のリン晶析除去方法。
【請求項４】
請求項３に記載のリン晶析除去方法を実施するための装置であって、被処理水をｐＨ調整してアルカリ性ｐＨ域下でリン晶析反応させる晶析脱リン槽と、清澄水を電解処理する電解槽とを有し、前記晶析脱リン槽の被処理水入口側に前記電解槽で生成された強アルカリ水を導入し、晶析脱リン槽の被処理水出口側に前記電解槽で生成された強酸性水を導入する構成を備えることを特徴とする水中のリン晶析除去装置。
【請求項５】
請求項４に記載の水中のリン晶析除去装置において、前記被処理水は、排水を生物処理した後の廃汚泥の脱離液とすることを特徴とする水中のリン晶析除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水中に含有するリンをリン化合物として結晶化させ、除去、回収する方法及び装置に関わり、特に、被処理水中のリンを高ｐＨ状態の下で析出させて除去するリン晶析除去方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中のリンをリン化合物として析出除去する方法（晶析脱リン法）として、リン酸マグネシウムアンモニウムを生成させるＭＡＰ法と、ヒドロキシアパタイトを生成させるＨＡＰ法が実用化されてきた。
【０００３】
ＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム）法の反応は、下記のように液中のマグネシウム、アンモニウム、リン、水酸基からリン酸マグネシウムアンモニウムを生成する。
【０００４】
Mg2+＋NH4+ ＋HPO42-＋OH- ＋6H2O → MgNH4PO4・6H2O (MAP) ＋H2O 
ＭＡＰの析出量はｐＨが高いほど多く、処理水中のリン濃度は低下する。しかし、処理後の中和に要する薬品量とのバランスから、ｐＨは8〜10の範囲で処理をするのが一般的である。
【０００５】
一方、ＨＡＰ法は水中のリンをカルシウムと反応させてＨＡＰ（ヒドロキシアパタイト）を生成させる方法である。ＨＡＰはリン酸カルシウムの１種であり、以下のようにして生成される。
【０００６】
5Ca2+＋3PO43- ＋OH- → Ca5(PO4)3(OH)
ＨＡＰ法の場合も、ｐＨが高いほどＨＡＰの析出量が多く処理水中のリン濃度は低下する傾向がみられるが、ＭＡＰ法と同様に、一般にｐＨは8〜10の範囲で処理をする。
【０００７】
下水処理は一般に生物反応により行われる。微生物処理は、BODとして表される有機物の除去を始め、水中のリンや窒素なども微生物の体内に取り込み処理するので清浄な排水を得ることが可能な優れた処理法である。この微生物処理法では、増殖した微生物を適時取り除くことが必要である。除かれた微生物は、脱水機で水分をできるだけ少なくした後に焼却処理される。一方、脱水機から排出される分離された液体（脱離液）は、前述の生物反応槽に返送され、再度微生物処理が行われる。ここで脱離液中には、微生物が取り込んだ前述のリンの一部が放出されているのでリン濃度が高くなっており、これが、生物反応槽に戻されると、生物反応で処理可能な量以上のリンが蓄積してくる結果、微生物処理放流水中のリン濃度が高まってくる問題があった。
【０００８】
そのため、前述の生物処理の場合、リンを処理しきれなくなる問題がある。したがって、このような処理系においては、リンを固定化して除去することができるＨＡＰ法やＭＡＰ法を適用することが期待され、開発が進められている。ＨＡＰ法、ＭＡＰ法いずれの場合にも、前述のように、ｐＨが高いほうが反応が速やかに進む。しかし、ｐＨを高くすると、ｐＨを高めるために投入する薬品（アルカリ）の必要量が増加し、ランニングコストの増大をもたらす。更に、ｐＨが高い処理水が後段の処理に影響を及ぼす事が懸念されるので中和処理が必要となる。このために要する薬品（酸）のコストが増加することも問題となっていた。
【０００９】
ところで、上記のように薬品を添加せずに被処理水を直接電解処理して被処理水のｐＨを変えて晶析させる方法も提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【００１０】
特許文献１は、「下水などの被処理水から有用物として高品質のリン酸アンモニウムマグネシウムＭＡＰを回収する手段を備えたリン回収装置を提供する。」ことを課題として、「電解処理槽内に陰イオン交換膜を介して陽極および陰極を浸漬するとともに、前記陰イオン交換膜と陰極間の隔室にリン成分含有被処理水を導入して、前記両極間に通電して電解処理する手段を備え、さらに、前記陽極側の濃縮液をアルカリ性側のｐＨ域でリン晶析反応させる手段を備え、前記リン晶析反応により被処理水中のリン成分をリン酸マグネシウムアンモニウムの粒状物として回収することを特徴とするリン回収装置。」を開示する。
【００１１】
また、特許文献２は、「処理操作がきわめて簡単で、化学薬品を添加せず、かつ高効率でリンの除去及び／又は回収する方法を提供する。」ことを課題として、「被処理水を入れた槽内に電極を浸漬し、該電極に直流電圧を印加して該被処理水中の陽イオンの泳動及び／又は電気分解により水酸化物イオンを発生させ、該被処理水中のリン酸イオンを水に難溶性の塩にして沈殿させることを特徴とするリンの除去方法。」を開示する。
【００１２】
さらに、特許文献２の請求項３、［０００５］、［０００７］には、それぞれ、「前記電極は、多重電極である。」、「陽極と陰極の間に水透過性の隔膜を設けることができる。水透過性の隔膜としては、スポンジ等が例示できる。」、「本発明で使用する多重電極は、イオン及び被処理水が通過できる穴が開いていることが好ましい。従って、本発明の多重電極は、多孔質状又はメッシュ状であることが好ましい。より具体的な電極の形状としては、金網やエクスパンドメッシュ等が挙げられる。陽極に対して陰極を複数化すると陰極周辺はアルカリ性領域となり、リン酸イオンがアパタイトやＣａ塩、Ｍｇ塩として晶析及び沈殿しやすくなる。」旨が、記載されている。
【特許文献１】特開２００３−３９０８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３６１２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、前記特許文献１および２の発明のように、被処理水を直接電解処理する場合には、被処理水中に含まれる濁質、油分、有機性溶解物、りん化合物、微生物などの成分により、各電極間に設けられる隔壁または隔膜が閉塞して運転できなくなる問題がある。
【００１４】
特許文献１の場合には、隔膜としてのイオン交換膜が閉塞し、特許文献２の場合には、陽極と陰極の間の隔膜が閉塞する以外に、多孔質状又はメッシュ状からなる多重電極の閉塞も問題になると考えられる。
【００１５】
この発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の課題は、薬品を用いることなくｐＨ調整および中和処理を行うことが可能であり、かつ電解処理における隔膜の閉塞等の問題が解消可能な水中のリン晶析除去方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は、以下により達成される。即ち、被処理水をｐＨ調整してアルカリ性ｐＨ域下でリン晶析反応させることによって、被処理水中のリンを除去する水中のリン晶析除去方法において、前記被処理水のｐＨ調整は、前記被処理水とは異なる水を電解処理した電解水を用いて行なうことを特徴とする（請求項１）。
【００１７】
また、前記請求項１に記載の水中のリン晶析除去方法において、前記被処理水とは異なる水は水道水や地下水等の清澄水とし、ｐＨ調整してアルカリ性とするための電解水は強アルカリ水とする（請求項２）。
【００１８】
さらに、前記請求項１または２に記載の水中のリン晶析除去方法において、被処理水をｐＨ調整してアルカリ性ｐＨ域下でリン晶析反応させた後の処理水を、前記強アルカリ水と共に電解処理によって得られる強酸性水により中和処理する（請求項３）。
【００１９】
また、リン晶析除去装置の発明としては、下記請求項４ないし５の発明が好ましい。即ち、前記請求項３に記載のリン晶析除去方法を実施するための装置であって、被処理水をｐＨ調整してアルカリ性ｐＨ域下でリン晶析反応させる晶析脱リン槽と、清澄水を電解処理する電解槽とを有し、前記晶析脱リン槽の被処理水入口側に前記電解槽で生成された強アルカリ水を導入し、晶析脱リン槽の被処理水出口側に前記電解槽で生成された強酸性水を導入する構成を備えることを特徴とする（請求項４）。
【００２０】
さらに、下水の微生物処理に関わり、前記請求項４に記載の水中のリン晶析除去装置において、前記被処理水は、排水を生物処理した後の廃汚泥の脱離液とする（請求項５）。
【００２１】
前記本発明によれば、水道水などの清澄な水を電解処理することによって得られる強アルカリ水をＨＡＰ法またはＭＡＰ法のｐＨ調整液として用い、また、副生成物である強酸性水を中和剤として用いるシステムとした。これにより、ｐＨ調整に要する薬品を用いることなくｐＨ調整と中和処理を行うことが可能となり、薬品代に起因するランニングコストや薬品の補充などの手間が省けることとなる。さらに、水道水などの清澄な水を電解処理するので、従来方式のような濁質成分などを含む被処理水の電解処理とは異なり、電解槽における隔膜の閉塞等の問題が解消できる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、薬品を用いることなくｐＨ調整および中和処理を行うことが可能であり、かつ電解処理における隔膜の閉塞等の問題が解消可能な水中のリン晶析除去方法および装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、この発明の実施形態に関して、図１に基いて説明する。図１は、本発明の実施例を示すリン晶析除去装置の模式的システム構成図であり、被処理水としては、排水を生物処理した後の廃汚泥の脱離液とした場合のシステム構成図である。
【００２４】
図１において、１は排水、２は生物反応槽、３は沈降分離槽、４は処理水、５は脱水機、６は廃汚泥、７は脱離液、８は電解槽、９は強アルカリ水、１０は晶析脱リン槽、１１は強酸性水、１２は塩化ナトリウム、１３は水道水、１４は隔壁、１５は正極、１６は負極を示す。図１に示す装置の動作は下記のとおりである。
【００２５】
下水等の排水１は生物反応槽２で生物処理される。この生物処理した処理水は沈降分離槽３において固液分離される。液体は処理水４として系外に排出される。一方、沈降分離された固体は沈降分離槽の下部より排出され、脱水機５において脱水された廃汚泥６と脱離液７とに分離される。ここで廃汚泥６は系外に排出・処理される。一方脱離液７は電解槽８で生成される強アルカリ水９と混合された後、晶析脱リン槽１０でＨＡＰ法またはＭＡＰ法により液中のりんが除去される。この液中のりんが除去され処理水は、晶析脱リン槽１０を出た後、前記電解槽８で生成される強酸性水１１と混合された後、生物反応槽２の排水の入り口側に還流する。
【００２６】
電解槽８の電解水原料としては、外部より塩化ナトリウム１２を加えた水道水１３が供給される。電解槽内には隔壁１４を介して正負の電極１５，１６が設けられている。これに適切な電圧をかけることで隔壁で隔てられた水槽間でイオン濃度差が生じて、強アルカリ水（例えば、ｐＨ11.0〜12.2）と強酸性水（例えば、ｐＨ2.0〜3.5）とが生成される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例を示すリン晶析除去装置の模式的システム構成図。
【符号の説明】
【００２８】
１：排水、２：生物反応槽、３：沈降分離槽、４：処理水、５：脱水機、６：廃汚泥、７：脱離液、８：電解槽、９：強アルカリ水、１０：晶析脱リン槽、１１：強酸性水、１２：塩化ナトリウム、１３：水道水、１４：隔壁、１５：正極、１６：負極。
【図１】
2007105707.tif 000003