(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンを含有した被処理水中のリンを、マグネシウム化合物を添加してリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させ、晶析脱リンする方法において、脱リン処理された処理水を用いてスラリー状の水酸化マグネシウムを溶解させ、溶解性のマグネシウムイオン濃度が処理水より高まったマグネシウムイオン含有水を、上記晶析脱リン処理工程に供給することを特徴とするリン含有水の脱リン方法。
【請求項２】
リンを含有した被処理水中のリンを、マグネシウム化合物を添加して、リン酸マグネシウムアンモニウムを生成させ、晶析脱リンする装置において、リンを含有した被処理水を導入するリン酸マグネシウムアンモニウム生成槽から処理水の一部を導く流出管を水酸化マグネシウム溶解槽につなぎ、水酸化マグネシウム溶解槽からスラリー状の水酸化マグネシウムを溶解させたマグネシウムイオン含有水を送る供給管をリン酸マグネシウムアンモニウム生成槽に連結したことを特徴とするリン含有水の脱リン装置。
【請求項３】
リンを含有した被処理水中のリンを、マグネシウム化合物を添加して、リン酸マグネシウムアンモニウムを生成させ、晶析脱リンする装置において、リンを含有した被処理水を導入するリン酸マグネシウムアンモニウム生成槽から処理水を導く流出管をリン酸マグネシウムアンモニウム分離槽に連結し、リン酸マグネシウムアンモニウム分離槽にてリン酸マグネシウムアンモニウムが分離された水を送る供給管を水酸化マグネシウム溶解槽に連結し、水酸化マグネシウム溶解槽からスラリー状の水酸化マグネシウムを溶解させたマグネシウムイオン含有水を送る供給管をリン酸マグネシウムアンモニウム生成槽に連結したことを特徴とするリン含有水の脱リン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リンを含有する被処理水中に、マグネシウム化合物を添加することによって、また、必要に応じてアンモニア態窒素、アルカリ成分を添加することによって、リン酸マグネシウムアンモニウム（以下、「ＭＡＰ」ともいう）を生成させ、被処理水中からリンを除去する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被処理水中のリンをＭＡＰとして不溶化させことによって、脱リン処理する場合、ＭＡＰを生成させる反応槽と、反応槽にリンを含有する被処理水を供給する手段と、反応槽或いは反応槽周辺の設備に応じて、アルカリ成分、マグネシウム化合物、アンモニアを供給する手段を設けた脱リン処理装置で、リン、アンモニア態窒素、マグネシウム、水酸基の各モル濃度を掛け合わせた濃度がＭＡＰの溶解度積以上になるように操作し、尚かつ、被処理水中のリンに対して、アンモニア分、マグネシウム分が等モル、或いはそれ以上存在するようにして処理がなされていた。
【０００３】
通常、被処理水中のリンがＭＡＰとして析出する箇所は、すでに反応槽内に存在しているＭＡＰ粒子の表面である。
ＭＡＰを析出させるとき、反応ｐＨが高いほどＭＡＰの析出量が多く、よって、処理水中のリン濃度が低下する傾向がみられるが、ｐＨ１０以上で反応させると、微細なＭＡＰが自己発核し、それらのＭＡＰは処理水と共に流出してしまう結果、処理水の水質を悪化させることになる。
このため、反応ｐＨ値を７．５〜１０、好ましくは８．５〜９の範囲で処理する処理法がなされていた。
【０００４】
従来、被処理水中のリンに対して、アンモニア分が過剰に存在する廃水、例えば、嫌気性消化を行った脱離液、汚泥処理工程より発生する返流水は、被処理水中のリンに対してマグネシウム分の含有量が少なく、ＭＡＰ生成槽、或いはその周辺の設備にマグネシウム化合物を添加していた。
また、必要に応じて、アルカリ成分（例えば、苛性ソーダ）の添加も行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
被処理水中のリンをマグネシウム化合物を添加してＭＡＰを生成せさせる場合、添加するマグネシウム剤としては、通常は、塩化マグネシウムを用い、被処理水中のリンに対して、等モル以上になるように添加していた。また、塩化マグネシウムは、易溶性であり、取扱の容易な物質である。
しかしながら、塩化マグネシウムは単価が高く、脱リン装置において塩化マグネシウムに要する費用は、相当の金額になるため、処理に要するランニングコストが過大になっていた。
なお、その上、塩化マグネシウムは６水和物であることが多いため、重量当たりのマグネシウム含有量は約１２％と少なく、使用量が多くなっていた。
【０００６】
上記の様な事情から、単価が安く、重量当たりのマグネシウム含有量が約４２％と多い、難溶性の水酸化マグネシウムをＭＡＰを生成させるための添加剤として用い、ＭＡＰ生成槽内に水酸化マグネシウムを添加すると、水酸化マグネシウムが解離したときに生じる水酸基によって、生成槽内におけるｐＨが上昇し、微細なＭＡＰが生成したり、処理水質が安定しない等の不都合があった。
また、被処理水中のリンの量に対して添加する水酸化マグネシウムの供給量を少なくし、被処理水中のリンの量に対して、溶解性のマグネシウムイオンの濃度を低い状態にすると、ＭＡＰの生成速度が遅くなり、反応時間を長くする必要が生じた場合もあった。
【０００７】
また、溶解性マグネシウムイオン濃度が、２０ｍｇ／リットル以下になると、ＭＡＰを生成する際、その濃度が反応律速となる場合もあった。
さらに、ＭＡＰ生成槽に流入させる前に、例えば、被処理水貯留槽に、難溶解性の水酸化マグネシウムを添加しようとすると、被処理水貯留槽内で、溶解したマグネシウムイオン、水酸基が被処理水中のリン、アンモニアと反応を生じ、微細なＭＡＰが生成し、この微細なＭＡＰがＭＡＰ生成槽で捕捉されない場合には、処理水質を悪くすることがあった。
また、ＭＡＰ生成槽や被処理水に直接水酸化マグネシウムを添加する図４や図５の方法においても、添加するマグネシウム化合物が被処理水中のリン、アンモニアと反応し、同様に微細なＭＡＰが生成し、処理水質を悪くすることが問題であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段を用いることによって、上記の課題を解決することができた。
（１）リンを含有した被処理水中のリンを、マグネシウム化合物を添加してリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させ、晶析脱リンする方法において、脱リン処理された処理水を用いてスラリー状の水酸化マグネシウムを溶解させ、溶解性のマグネシウムイオン濃度が処理水より高まったマグネシウムイオン含有水を、上記晶析脱リン処理工程に供給することを特徴とするリン含有水の脱リン方法。
（２）リンを含有した被処理水中のリンを、マグネシウム化合物を添加してリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させ、晶析脱リンする装置において、リンを含有した被処理水を導入するリン酸マグネシウムアンモニウム生成槽から処理水の一部を導く流出管を水酸化マグネシウム溶解槽につなぎ、水酸化マグネシウム溶解槽からスラリー状の水酸化マグネシウムを溶解させたマグネシウムイオン含有水を送る供給管をリン酸マグネシウムアンモニウム生成槽に連結したことを特徴とするリン含有水の脱リン装置。
（３）リンを含有した被処理水中のリンを、マグネシウム化合物を添加して、リン酸マグネシウムアンモニウムを生成させ、晶析脱リンする装置において、リンを含有した被処理水を導入するリン酸マグネシウムアンモニウム生成槽から処理水を導く流出管をリン酸マグネシウムアンモニウム分離槽に連結し、リン酸マグネシウムアンモニウム分離槽にてリン酸マグネシウムアンモニウムが分離された水を送る供給管を水酸化マグネシウム溶解槽に連結し、水酸化マグネシウム溶解槽からスラリー状の水酸化マグネシウムを溶解させたマグネシウムイオン含有水を送る供給管をリン酸マグネシウムアンモニウム生成槽に連結したことを特徴とするリン含有水の脱リン装置。
【０００９】
【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、本発明を実施する処理系の一形態を示し、ＭＡＰ反応槽であるＭＡＰ生成槽２、水酸化マグネシウム溶解槽７および水酸化マグネシウム貯留槽９からなる。
被処理水の供給管１は、ＭＡＰ生成槽２の下部に接続し、処理水の流出管４はＭＡＰ生成槽２の上部に接続されている。ＭＡＰ生成槽２には、ＭＡＰ分離機能も有しており、下部のＭＡＰ取出管５より分離されたＭＡＰは排出される。
処理水の引込管６は、処理水の流出管４と水酸化マグネシウム溶解槽７との間に配設されている。
マグネシウムイオン含有スラリーの供給管１０は、水酸化マグネシウム貯留槽９と水酸化マグネシウム溶解槽７との間を接続し、マグネシウムイオン含有水の供給管８が水酸化マグネシウム溶解槽７の下部とＭＡＰ生成槽２の下部を接続している。
【００１０】
リン、アンモニウムを含有した被処理水は、供給管１により前記ＭＡＰ生成槽２の下部に供給され、槽２内を上向流で連続通水される。
被処理水が、ＭＡＰ生成槽２を上昇流で通過する間に、被処理水中のリン、アンモニア分が、マグネシウムイオン含有水の供給管８により供給されたマグネシウムイオンと水酸基との反応によりＭＡＰを生成することによって、被処理水中のリンの除去がなされる。
このようにして、脱リン処理された処理水は、ＭＡＰ生成槽２の上部に配設する処理水の流出管４により系外に連続流出される。
なお、ＭＡＰ生成槽２内は、アルカリ剤としてＮａＯＨ溶液を供給管３から添加して、ｐＨ値が一定になるようになされている。
また、処理水の一部は、引込管６により、水酸化マグネシウムの溶解槽７に供給される。
【００１１】
水酸化マグネシウム貯留槽９のスラリー中に溶解しているマグネシウムイオンは、約２０ｍｇ／リットル程度と少ないが、水酸化マグネシウム溶解槽７で、スラリーと処理水の引込管６から流入させた緩衝作用のある処理水とを混合させた場合、緩衝作用によりｐＨの上昇は抑えられ、スラリー状の水酸化マグネシウムは、およそ１００〜１５０ｍｇ／リットル程度まで溶解する。
水酸化マグネシウム貯留槽９で、マグネシウムイオンが多くなったマグネシウムイオン含有水は、マグネシウムイオン含有水の供給管８を通って、ＭＡＰ生成槽２の底部より流入させ、ＭＡＰを生成させるマグネシウム源として用いる。
ＭＡＰ生成槽に流入させる水酸化マグネシウム量は、被処理水中のリン量と、等モル量か、或いはそれ以上になるようにし、ＭＡＰの生成速度を高め、効率よく脱リンが行わせるのが好ましい。
また、本発明では、水酸化マグネシウムと塩化マグネシウムとを併用してもかまわない。その場合塩化マグネシウムの供給場所はＭＡＰ生成槽が好ましい。
この結果、難溶解性のマグネシウム塩を、易溶解性のマグネシウム塩と何ら変りなく使用することが可能になり、薬品代を低減させることができることになる。
【００１２】
【実施例】
以下において、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこの実施例により制限されるものではない。
【００１３】
実施例１
メタン発酵の処理水を用いて、図２に示す処理系で脱リン処理を行った。
メタン発酵の処理水にリン及びアンモニア分を添加して、第１表に示す所定の濃度になるようにした液を被処理水とし、内径１５０ｍｍφ×高さ４０００ｍｍのカラムをＭＡＰ生成槽２として、同槽に前記被処理水をカラム底部の被処理水の供給管１より上向流で通水させて、ＭＡＰを生成する反応を行わせた。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
ＭＡＰ生成槽２を流出した処理水は、次いで、内径３００ｍｍφ×高さ２５００ｍｍのＭＡＰ微粒子分離塔であるＭＡＰ分離槽１１に流入し、ここで、処理水の流出管４へのラインと、処理水の引込管６へのラインに分流される。ＭＡＰ生成槽２は、ＭＡＰ分離機能も有しており、下部のＭＡＰ取出管５よりＭＡＰが排出される。さらに、ＭＡＰ分離槽１１でＭＡＰが分離され、さらに良好な処理水を得る。ＭＡＰ分離槽１１下部にもＭＡＰ取出管５が設けられている。ＭＡＰ分離槽１１は、重力沈殿が好ましい。
処理水の引込管６のラインに分流された処理水は、水酸化マグネシウム溶解槽７へ供給する供給液となる。
水酸化マグネシウム溶解槽７へ供給された前記処理水は、水酸化マグネシウム貯留槽９から導管１０で供給される３５％（ｗ／ｖ）のスラリー状の水酸化マグネシウムと混合され、溶解性のＭｇイオン濃度が約１１０ｍｇ／リットルとなるように調製した。
なお、その他の実験条件を以下に記載する。
【００１６】
【表２】
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【００１７】
ＭＡＰ生成槽に流入する前記被処理水の組成は、溶解性のリンが８３ｍｇ／リットル（全リン濃度１１３ｍｇ／リットル）、ＮＨ4 −Ｎが１８４ｍｇ／リットルであり、ＭＡＰ生成槽の反応ｐＨを８．７で操作したところ、処理水の組成は、溶解性のリンが６．２ｍｇ／リットル（全リン濃度２９ｍｇ／リットル）、ＮＨ4 −Ｎが１５３ｍｇ／リットル、Ｍｇが４０ｍｇ／リットルであった。
また、実験期間中のマグネシウムの使用量は、０．８８Ｋｇ−Ｍｇ／ｄ、３５ｗｔ％のＭｇ（ＯＨ）2 スラリーで６．０Ｋｇ／ｄであった。
【００１８】
比較例１
実施例１と同様に、メタン発酵処理水を用いて、図３に示す処理系で脱リン処理を行った。
メタン発酵処理水に第３表に示す所定の濃度になるように、リン、アンモニア分を添加した液を被処理水として、内径１５０ｍｍφ×高さ４０００ｍｍのカラムをＭＡＰ生成槽２として、カラム底部の被処理水の供給管１より上向流で通水させた。ＭＡＰ生成槽２を流出した処理水は、内径３００ｍｍφ×高さ２５００ｍｍのＭＡＰ分離槽１１に流入し、処理水の一部は流出管４に、また、残部は返送水の供給管（処理水引込管）６によりＭＡＰ生成槽２へ供給する返送液に分離した。
被処理水、処理水の水質を第３表に示す。
【００１９】
【表３】
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【００２０】
上記において、マグネシウム塩には、塩化マグネシウムを用いて、塩化マグネシウム溶液を原水のリン濃度に対してモル比が１．６倍となるようにＭＡＰ生成槽に注入した。その他の実験条件を第４表に示す。
【００２１】
【表４】
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【００２２】
ＭＡＰ生成槽に流入する前記被処理水の組成は、溶解性のリンが８１ｍｇ／リットル（全リン、１０４ｍｇ／リットル）、ＮＨ4 −Ｎが１７３ｍｇ／リットルであり、ＭＡＰ生成槽のｐＨを８．７で操作したところ、処理水の組成は、溶解性のリンが６．６ｍｇ／リットル（全リン、２４ｍｇ／リットル）、ＮＨ4 −Ｎが１５６ｍｇ／リットル、Ｍｇが４０ｍｇ／リットルであった。
実験期間中の塩化マグネシウムの使用量は、０．９０ｋｇ−Ｍｇ／ｄであり、２５ｗｔ％のＭｇＣｌ2 ・６Ｈ2 Ｏで３０Ｋｇ／ｄであった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、水酸化マグネシウムのような難溶解性のマグネシウム塩をＭＡＰ生成のマグネシウム源として用いた場合においても、従来使用されていた塩化マグネシウムのような易溶性のマグネシウム塩を用いた場合と何ら変りなく、処理水質を低下させることなく、処理することができる。リンが十分に除去された処理水をマグネシウムイオンの溶解に用いるため、被処理水にマグネシウム化合物を添加する場合に比べ、ＭＡＰの生成が抑えられる。
また、難溶解性のマグネシウム塩は、易溶性のマグネシウム塩に比較して単価が安く、しかも、使用量を低減させることができるので、ランニングコストの削減をもたらし、極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する処理系の一形態のフローシートを示す。
【図２】ＭＡＰ分離槽を設けた本発明の処理系のフローシートを示す。
【図３】ＭＡＰ分離槽にマグネシウム塩溶液を添加する態様の従来技術の処理系のフローシートを示す。
【図４】ＭＡＰ生成槽に水酸化マグネシウムを添加する態様の従来技術の処理系のフローシートを示す。
【図５】被処理水に水酸化マグネシウムを添加する態様の従来技術の処理系のフローシートを示す。
【符号の説明】
１  被処理水供給管
２  ＭＡＰ生成槽
３  アルカリ供給管
４  処理水流出管
５  ＭＡＰ取出管
６  処理水引込管
７  水酸化マグネシウム溶解槽
８  マグネシウム含有水供給管
９  水酸化マグネシウム貯留槽
１０  マグネシウム含有スラリー供給管
１１  ＭＡＰ分離槽
１２  マグネシウム塩溶液供給管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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