(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸イオン及びアンモニウムイオンを含有し、そのモル比〔ＮＨ４＋〕／〔ＰＯ４３−〕が１以上で、アンモニウムイオン濃度が１００ｍｇ／リットル以上であり、かつ総アルカリ度が１０００ｍｇ／リットル未満である廃水からリンを除去するに際し、予め廃水に、炭酸塩、重炭酸塩、けい酸塩、ほう酸塩、有機酸塩及びタンパク質並びにこれらの各種物質を含んだ下水及び汚泥からなる群から選択される１又は２種以上のアルカリ度分を添加して総アルカリ度を１０００ｍｇ／リットル以上に調整した後、マグネシウム化合物が〔Ｍｇ２＋〕／〔ＰＯ４３−〕のモル比で１以上の存在下で、かつｐＨが７．５以上の条件下で攪拌することにより、廃水中のリン酸イオンを粒径０．３ｍｍ以上のリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として除去することを特徴とする脱リン方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リン酸イオン及びアンモニウムイオンを含有する廃水にマグネシウム化合物を添加し、アルカリ性に保って撹拌混合することによって、廃水中のリン酸イオンをリン酸マグネシウムアンモニウムとして除去する脱リン方法に関するものであり、特に、総アルカリ度が１０００ｍｇ／リットル未満である廃水を処理する際に、リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子の造粒効果を高めることのできる脱リン方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、閉鎖性水域で特に問題となっている富栄養化の一因子であるリンの除去技術には、アルミニウム塩や鉄塩等の金属塩とリンを反応させる凝集分離法、リン鉱石や骨炭等の種晶にヒドロキシアパタイトの形でリンを析出させる晶析法（接触脱リン法）、微生物のリン過剰摂取作用を利用した生物学的脱リン法、例えば嫌気・好気法などがある。
しかし、これらの処理プロセスから発生するリン化合物を含有した２次生成物の処分が問題となっている。
【０００３】
このような状況に鑑み、近年、アンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む廃水に、マグネシウム化合物を添加するとともにｐＨを８以上に調整し、廃水中のリン酸イオンをリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として除去し、生成したリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子を有効利用する技術が開発された。すなわち、特開平１−１１９３９２号公報には、アンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む原水に、マグネシウム化合物を添加するとともにｐＨを８以上に調整し、通気によって廃水を撹拌し、リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶を生成させ、廃水中の浮遊物質と上記リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶とを分離して浮遊物質を系外に排出し、さらに、上記リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子を形成させてこれを回収除去する装置及び方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のリン酸マグネシウムアンモニウムの生成による廃水中からのリン除去方法において、リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子を化成肥料として有効利用するためには、固体粒子の粒径を０．３ｍｍ程度以上に造粒することが必要となる。
しかし、処理の対象とする廃水が、リン酸イオン及びアンモニウムイオンを含有する産業廃水に代表されるような総アルカリ度が１０００ｍｇ／リットル未満である廃水の場合には、リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子は微細結晶となり、粒径を０．３ｍｍ以上に造粒することが十分ではなかった。
本発明は、総アルカリ度が１０００ｍｇ／リットル未満である廃水中のリン酸イオンを、リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として回収除去でき、さらに、このリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子をハンドリング容易な０．３ｍｍ以上の粒径にまで造粒させることのできる脱リン方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、リン酸イオン及びアンモニウムイオンを含有し、かつ総アルカリ度が１０００ｍｇ／リットル未満である廃水に、予めアルカリ度分を添加して総アルカリ度を１０００ｍｇ／リットル以上に調整することで、リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子をハンドリングが容易な０．３ｍｍ以上の粒径にまで造粒することができるという事実を見出し、本発明に到達した。
【０００６】
すなわち、本発明は、リン酸イオン及びアンモニウムイオンを含有し、そのモル比〔ＮＨ４＋〕／〔ＰＯ４３−〕が１以上で、アンモニウムイオン濃度が１００ｍｇ／リットル以上であり、かつ総アルカリ度が１０００ｍｇ／リットル未満である廃水からリンを除去するに際し、予め廃水に、炭酸塩、重炭酸塩、けい酸塩、ほう酸塩、有機酸塩及びタンパク質並びにこれらの各種物質を含んだ下水及び汚泥からなる群から選択される１又は２種以上のアルカリ度分を添加して総アルカリ度を１０００ｍｇ／リットル以上に調整した後、マグネシウム化合物が〔Ｍｇ２＋〕／〔ＰＯ４３−〕のモル比で１以上の存在下で、かつｐＨが７．５以上の条件下で攪拌することにより、廃水中のリン酸イオンを粒径０．３ｍｍ以上のリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として除去することを特徴とする脱リン方法を要旨とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明を具体的に説明する。
図１は、本発明の脱リン方法の一例を示す概略図である。図１において、リン酸イオン及びアンモニウムイオンを含有し、かつ、総アルカリ度が１０００ｍｇ／リットル未満を示す原水１を造粒脱リン塔２に供給する。なお、原水１中のリン酸イオン及びアンモニウムイオンは、モル比〔ＮＨ4 + 〕／〔ＰＯ43- 〕が１以上であることが必要であり、〔ＮＨ4 + 〕／〔ＰＯ43- 〕が１以上１００以下であることが好ましい。
また、原水１中のアンモニウムイオン濃度は１００ｍｇ／リットル以上であることが必要であり、１００ｍｇ／リットル以上５０００ｍｇ／リットル以下であることが好ましい。
なお、原水１中の〔ＮＨ4 + 〕／〔ＰＯ43- 〕が１未満であったり、アンモニウムイオン濃度が１００ｍｇ／リットル未満である場合には、リン酸マグネシウムアンモニウムの生産反応効率が低下し、その結果、リンの除去率が低下する。
このような場合には、原水１が造粒脱リン塔２に流入する前に〔ＮＨ4 + 〕／〔ＰＯ43- 〕が１以上かつアンモニウムイオン濃度が１００ｍｇ／リットル以上となるように、原水１にアンモニア含有水を予め添加する。
【０００８】
また、原水１が造粒脱リン塔２に供給される前に、アルカリ度分３を原水１に添加して原水１の総アルカリ度を１０００ｍｇ／リットル以上に調整することが必要であり、１０００ｍｇ／リットル以上１００００ｍｇ／リットル以下に調整することが好ましい。
添加するアルカリ度分３は、炭酸塩、重炭酸塩、けい酸塩、ほう酸塩、有機酸塩及びタンパク質並びにこれらの各種物質を含んだ下水及び汚泥からなる群から選択される１又は２種以上である。本発明において、特に好ましく用いられるアルカリ度分としては、重炭酸塩である重炭酸ソーダがあげられる。
【０００９】
原水１は、造粒脱リン塔２での原水１の滞留時間が１０分以上となるように供給されることが好ましい。
また、造粒脱リン塔２に供給された原水１に、マグネシウム化合物４を〔Ｍｇ2+〕／〔ＰＯ43- 〕のモル比が１以上となるように添加する。さらに、〔Ｍｇ2+〕／〔ＰＯ43- 〕のモル比が１以上２以下となるように添加することが好ましい。
用いられるマグネシウム化合物４としては、特に限定されるものではないが、水酸化マグネシウム溶液や塩化マグネシウム溶液を用いることが好ましい。
なお、原水にマグネシウム化合物が含まれており、〔Ｍｇ2+〕／〔ＰＯ43- 〕のモル比が１以上である場合には、マグネシウム化合物を添加する必要はない。
【００１０】
さらに、造粒脱リン塔２内部でのｐＨが７．５以上に調整する。さらに、好ましくはｐＨを８．０以上９．５以下に調整する。
ｐＨ調整は、アルカリ剤５を添加することにより行う。用いられるアルカリ剤としては、特に限定されるものではないが、苛性ソーダを用いることが好ましい。
また、造粒脱リン塔２の内部は常時撹拌することが必要である。撹拌方法は撹拌翼により機械的に撹拌してもよいが、所要動力、維持管理性の面から、撹拌用空気６を造粒脱リン塔２の底部より供給し、撹拌する方法が好ましい。
生成したリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子８は１〜２週間で粒径０．３ｍｍ以上に成長し、造粒脱リン塔２の底部より１〜２週間の間隔で引き抜かれ、化成肥料として有効利用することができる。
一方、原水中のリン酸イオンは８０％以上除去され、処理水７は造粒脱リン塔２の上部より溢流する。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明を実施例及び比較例によって具体的に説明する。
実施例１、比較例１、２
リン酸二水素カリウムと塩化アンモニウムをリン酸態リン濃度が１００ｍｇ／リットル、アンモニア態窒素濃度が１５０ｍｇ／リットルとなるように純水に溶解して原水とした。このときの原水の総アルカリ度は３０ｍｇ／リットルであった。
この原水に、重炭酸ソーダを総アルカリ度が１１５ｍｇ／リットル（比較例１）、４１０ｍｇ／リットル（比較例２）、１２９０ｍｇ／リットル（実施例１）となるようにそれぞれ添加した。重炭酸ソーダの添加量は、原水１リットルに対して、それぞれ、０．１８、０．６４、２．００ｇであった。
【００１２】
重炭酸ソーダを添加した原水を容積１１リットルの造粒脱リン塔に１００リットル／日の流量で供給し、３．５％水酸化マグネシウムスラリーを〔Ｍｇ2+〕／〔ＰＯ43- 〕が１となるように連続注入した。造粒脱リン塔の底部より、流量６．２リットル／分の空気を供給し、造粒脱リン塔内部の混合撹拌を行った。いずれの総アルカリ度でも、造粒塔内部のｐＨは９．０〜９．５を示したため、アルカリ剤によるｐＨ調整は行わなかった。
【００１３】
２週間の連続通水の結果、いずれの総アルカリ度でも９０％以上のリン酸態リンの除去率が得られた。
しかし、原水の総アルカリ度が１１５、４１０ｍｇ／リットルとなるように重炭酸ソーダを添加したものでは、粒径が０．１ｍｍ程度のリン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶しか生成しなかった。
一方、原水の総アルカリ度が１２９０ｍｇ／リットルとなるように重炭酸ソーダを添加したものでは、粒径０．３ｍｍ以上のリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子が得られ、化成肥料として有効利用できるものであった。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、総アルカリ度が１０００ｍｇ／リットル未満の廃水から、リン酸イオンを効率よく除去することができ、さらに、リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子をハンドリング容易な０．３ｍｍ以上の粒径にまで造粒することができ、この固体粒子を化成肥料として有効利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脱リン方法の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  原水
２  造粒脱リン塔
３  アルカリ度分
４  マグネシウム化合物
５  アルカリ剤
６  撹拌用空気
７  処理水
８  リン酸マグネシウムアンモニウム固体粒子
【図１】
0004021950.tif 000002