(57)【要約】【課題】脱リン処理のコストを廉価に抑えることができ、かつ、脱リン処理の反応が進行しやすい脱リン液および脱リン装置を提供する。【解決手段】反応式：１０Ｃａ２＋＋６ＰＯ４３−＋２ＯＨ−→Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２に基づいてリン含有廃水２からリンをリン酸カルシウム４として除去して回収する脱リン処理に用いられる脱リン液３である。この脱リン液３は、コンクリート製品の遠心成形、コンクリートの製造、コンクリート製造設備の清掃およびコンクリート輸送車両の清掃のいずれかにて発生するコンクリートスラッジから固形分が分離された高アルカリ水を主成分とする。この脱リン液３を用いて脱リン装置１にて脱リン処理を行う。脱リン装置１は、反応槽11と、廃水供給手段12と、脱リン液供給手段13と、反応槽11内で晶析したリン酸カルシウム４を回収する回収手段16とを備える。【選択図】図１
2016077937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応式：１０Ｃａ２＋＋６ＰＯ４３−＋２ＯＨ−→Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２
に基づいてリン含有廃水からリンを除去する脱リン処理に用いられる脱リン液であって、
コンクリート製品の遠心成形、コンクリートの製造、コンクリート製造設備の清掃およびコンクリート輸送車両の清掃のいずれかにて発生するコンクリートスラッジから固形分が分離された高アルカリ水を主成分とする
ことを特徴とする脱リン液。
【請求項２】
請求項１記載の脱リン液を用いてリン含有廃水の脱リン処理を行う脱リン装置であって、
反応槽と、
この反応槽へ前記リン含有廃水を供給するための廃水供給手段と、
前記反応槽へ前記脱リン液を供給するための脱リン液供給手段と、
前記反応槽内の晶析物を回収する回収手段とを具備し、
前記反応槽にて前記リン含有廃水と前記脱リン液とを反応させてリン酸カルシウムを晶析させることにより前記リン含有廃水からリンを除去し、晶析物である脱リン副産物を回収する
ことを特徴とする脱リン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば下水等のリン含有廃水からリンを除去する脱リン液、および、この脱リン液を用いてリン含有廃水からリンを除去する脱リン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の下水等のリン含有廃水からリンを除去して回収する技術としては、リン含有廃水に無機凝集剤および高分子凝集剤の少なくともいずれかを加えて、リンを汚泥として沈殿させ、固液分離して回収する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、リン含有廃水にマグネシウム化合物およびアルカリ剤を加えてリン酸マグネシウムアンモニウムを晶析させて脱リンする、いわゆるＭＡＰ法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらに、コンクリート系廃棄物にて形成された脱リン材をリン含有廃水に供給し、コンクリート系廃棄物から溶出するカルシウムイオンおよび水酸化物イオンと、リン含有廃水に由来するリン酸イオンとを反応させヒドロキシアパタイトを晶析させて脱リンする、いわゆるＨＡＰ法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３９３９６号公報
【特許文献２】特開平８−２４８７５号公報
【特許文献３】特開２０１０−４２３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１の方法では、無機凝集剤および高分子凝集剤の使用により廃水処理におけるコストが上昇してしまうとともに、除去されたリンは汚泥状であるため、再利用するにはさらなる処理が必要になる。
【０００７】
上述の特許文献２等のＭＡＰ法では、マグネシウム化合物およびアルカリ剤の使用により廃水処理におけるコストが上昇してしまうとともに、これらマグネシウム化合物およびアルカリ剤を、リン含有廃水のｐＨを約８．５で一定に保ちながら加える必要がある。さらに、特定の構成の２重筒反応槽を用いる必要がある。
【０００８】
上述の特許文献３等のＨＡＰ法では、カルシウムイオン源、水酸化物イオン源および種結晶が必要である。また、コンクリート系廃棄物を利用する場合には、種結晶は不要であるが、脱リン対象の廃水が、屎尿処理水および食品廃水処理水のようにその処理工程で酸や塩基を多く含むリン含有廃水である場合には、カルシウムイオンおよび水酸化物イオンの溶出が起こりにくくなり、脱リン性能が低下してしまう。また、リン含有廃水に、炭酸イオン、マグネシウムイオンおよび有機酸等が含まれていると、ＨＡＰ生成が阻害され、脱リン性能が低下してしまう。
【０００９】
そこで、特定の薬品や反応槽等が不要で脱リン処理のコストを廉価に抑えることができ、リン含有廃水の成分の違いによって脱リン性能が低下しにくく、脱リン処理の反応性が良好な処理方法が求められていた。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、脱リン処理のコストを廉価に抑えることができ、かつ、脱リン処理の反応が進行しやすい脱リン液および脱リン装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載された脱リン液は、反応式：１０Ｃａ２＋＋６ＰＯ４３−＋２ＯＨ−→Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２に基づいてリン含有廃水からリンを除去する脱リン処理に用いられる脱リン液であって、コンクリート製品の遠心成形、コンクリートの製造、コンクリート製造設備の清掃およびコンクリート輸送車両の清掃のいずれかにて発生するコンクリートスラッジから固形分が分離された高アルカリ水を主成分とするものである。
【００１２】
請求項２に記載された脱リン装置は、請求項１記載の脱リン液を用いてリン含有廃水の脱リン処理を行う脱リン装置であって、反応槽と、この反応槽へ前記リン含有廃水を供給するための廃水供給手段と、前記反応槽へ前記脱リン液を供給するための脱リン液供給手段と、前記反応槽内の晶析物を回収する回収手段とを具備し、前記反応槽にて前記リン含有廃水と前記脱リン液とを反応させてリン酸カルシウムを晶析させることにより前記リン含有廃水からリンを除去し、晶析物である脱リン副産物を回収するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コンクリートスラッジから固形分が分離された高アルカリ水を主成分とするため、脱リン処理のコストを廉価に抑えることができ、かつ、脱リン処理の反応性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態の構成について図１を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１において、１は脱リン装置であり、この脱リン装置１は、リン含有廃水２と脱リン液３とを反応させることによりリン酸カルシウム４を晶析させる晶析法にて、リン含有廃水２からリンを除去し、リン含有廃水２の脱リン処理を行うものである。
【００１７】
すなわち、脱リン装置１は、１０Ｃａ２＋＋６ＰＯ４３−＋２ＯＨ−→Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２という反応式に基づいて、例えば肥料として有用なＨＡＰ（Ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ）の結晶であるリン酸カルシウム４を晶析させ、この晶析したリン酸カルシウム４を脱リン副産物として回収することにより、リン含有廃水２からリンを除去する。
【００１８】
脱リン装置１は、開放型の反応槽11を備えている。この反応槽11には、反応槽11内へリン含有廃水２を供給する廃水供給手段12と、反応槽11内へ脱リン液３を供給する脱リン液供給手段13と、反応槽11内の内容物であるリン含有廃水２と脱リン液３とを撹拌して混合することにより脱リン反応を促進させる撹拌手段14とが設けられている。
【００１９】
また、反応槽11には、脱リン反応によって晶析したリン酸カルシウム４を含む反応水15から、リン酸カルシウム４を分離して回収する回収手段16と、脱リン処理後の反応水15の上澄み液である脱リン水17を排出する排水手段18とが設けられている。
【００２０】
廃水供給手段12は、バルブ等の開閉手段21が設けられた配管部材22と、ポンプおよび流量計等で構成される図示しないコントロールユニットとを有する。そして、開閉手段21にて配管部材22の開閉が操作され、コントロールユニットにて反応槽11へのリン含有廃水２の流量等の供給状態がコントロールされる。
【００２１】
脱リン液供給手段13は、開閉手段23が設けられた配管部材24と、ポンプおよび流量計等で構成される図示しないコントロールユニットとを有する。そして、開閉手段23にて配管部材24の開閉が操作され、コントロールユニットにて反応槽11への脱リン液３の流量等の供給状態がコントロールされる。
【００２２】
撹拌手段14は、図示しない駆動モータに接続されたシャフト25と、このシャフト25の先端に設けられた撹拌羽根26とを有する、いわゆる撹拌機のような通常の撹拌作業に使用されるものが用いられる。
【００２３】
回収手段16は、反応槽11に接続された配管部材27と、この配管部材27を介して反応槽11に接続された、例えば遠心分離装置や沈降分離装置やフィルター分離装置等のような固体と液体とを分離できる固液分離装置28とを有する。そして、回収手段16は、配管部材27を介して反応槽11から固液分離装置28へ反応水15が供給され、反応水15からリン酸カルシウム４の結晶を分離して回収する。すなわち、回収手段16は、脱リン液３による脱リン処理の副産物としてリン酸カルシウム４を分離回収する。また、リン酸カルシウム４を回収した後の脱リン水17は、排水経路29を通って排水される。
【００２４】
排水手段18は、反応槽11に接続された配管部材30と、この配管部材30の途中に設けられた開閉手段31とを有する。そして、開閉手段31にて、配管部材30の開閉が操作され、反応槽11から適宜脱リン水17が排出される。
【００２５】
リン含有廃水２は、例えば下水等の廃水であり、特に下水を活性汚泥法で処理して汚泥にする際に発生する余剰水、いわゆる汚泥返送水が好ましい。この汚泥返送水は、リンがリン酸として溶け込んでおり、リン濃度が約１０〜２００ｍｇ／Ｌと高く、脱リン液３と反応させる際の反応効率が良好である。
【００２６】
脱リン液は、コンクリート製品の遠心成形、コンクリートの製造、コンクリート製造設備の清掃およびコンクリート輸送車両の清掃のいずれかにて発生するコンクリートスラッジから固形分が分離された高アルカリ水が用いられる。すなわち、脱リン液は、コンクリートスラッジを固液分離し、スラッジケーキから分離された液分である高アルカリ水である。
【００２７】
このようにコンクリートスラッジから固液分離された高アルカリ水は、コンクリートスラッジから溶出したＣａ２＋イオンおよびＯＨ−イオンが多く含まれたアルカリ性、例えばｐＨ１１以上の水溶液である。
【００２８】
したがって、高アルカリ水で構成された脱リン液３は、リン含有廃水２と混合すると、上記反応式で示される脱リン反応が起こり、リン酸カルシウム４が晶析する。
【００２９】
ここで、脱リン副産物は、リン酸カルシウム４を晶析させる際におけるリン酸イオン、カルシウムイオンおよび水酸化物イオンのバランスが重要である。すなわち、カルシウム添加量やｐＨを調整して、反応中の溶液のイオン積［Ｃａ２＋］１０［ＰＯ４３−］６［ＯＨ−］２をリン酸カルシウム４の溶解度積（１０−１１４ｍｏｌ１８Ｌ−１８）から過溶解度積（約１０−８０ｍｏｌ１８Ｌ−１８）の間で操作することにより、結晶質のリン酸カルシウム４が成長する。一般的には、ｐＨが７から９の間で析出操作が行われる。また、このような脱リン副産物としては、リン酸カルシウム類の重量割合がＰ２Ｏ５換算で１５ｗｔ％以上であると、肥料取締法にて分類される副産リン酸肥料に該当するので好ましい。
【００３０】
次に、上記一実施の形態の作用および効果を説明する。
【００３１】
コンクリートスラッジから固形分が分離された高アルカリ水である脱リン液３を用いた脱リン装置１によるリン含有廃水２の脱リン処理に際しては、まず、廃水供給手段12により反応槽11内へリン含有廃水２を供給する。
【００３２】
次いで、撹拌手段14にて撹拌しながら脱リン液供給手段13により反応槽11内へ脱リン液３を供給する。この脱リン液３の供給により、反応槽11中のリン含有廃水２にＣａ２＋イオンおよびＯＨ−イオンが供給され、反応槽11内でリン含有廃水２と脱リン液３とが、１０Ｃａ２＋＋６ＰＯ４３−＋２ＯＨ−→Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２という反応式に基づいて反応する。
【００３３】
また、この反応に際しては、リン含有廃水２と脱リン液３との液相同士の反応であるため、反応性が良好である。そのため、反応槽11内でリン含有廃水２と脱リン液３とが撹拌手段14にて撹拌されることにより、リン含有廃水２と脱リン液３との反応が促進されて迅速に反応が進行し、脱リン液３由来のＣａ２＋イオンおよびＯＨ−イオンと、リン含有廃水２由来のリン酸イオンとが反応して、リン酸カルシウム４が晶析する。
【００３４】
次いで、回収手段16により反応水15からリン酸カルシウム４の結晶を固液分離して脱リン副産物として回収する。
【００３５】
また、脱リン処理された脱リン水17を排水手段18により排水し、回収手段16による固液分離で分離された脱リン水17を排水経路29から排水する。
【００３６】
上記一実施の形態によれば、脱リン液３は、コンクリートスラッジから固形分が分離された高アルカリ水であるため、リン含有廃水２に加えることで反応時のｐＨを上昇できるとともに、Ｃａ２＋イオンおよびＯＨ−イオンを多く含有した液体であるため、脱リン反応が進行しやすく、脱リン処理の反応性が良好である。また、脱リン液３には、Ｃａ２＋イオンおよびＯＨ−イオンが溶解しているため、リン含有廃水２に酸や塩基が多く含まれていても脱リン性能が低下しにくい。
【００３７】
すなわち、コンクリートスラッジから固形分が分離された高アルカリ水である脱リン液３を脱リン処理に用いることによって、アルカリ供給によるｐＨ上昇効果、Ｃａ２＋イオンとＯＨ−イオンとの同時供給効果、および、液相同士の反応による反応促進効果により、リン含有廃水２の含有成分に係らず脱リン反応が進行しやすく、リン含有廃水２からリン酸カルシウム４を晶析させやすい。
【００３８】
そして、反応性が良好であるため、処理設備のサイズの縮小化や、処理時間の短縮化が可能であり、経済的に脱リン処理できる。
【００３９】
また、コンクリートスラッジは、コンクリート製品の遠心成形、コンクリートの製造、コンクリート製造設備の清掃およびコンクリート輸送車両の清掃のいずれかにて発生するものであるため、非常に安価に入手できるとともに、本来廃棄の対象であったものを有用な資源としてリサイクルでき環境問題等の観点からも好ましい。
【００４０】
また、コンクリートスラッジは、コンクリートやコンクリート製品の製造工程、および、コンクリート製造設備やコンクリート輸送車両の清掃工程で一連して回収でき、回収に際して特殊な設備が不要で容易に回収できる。さらに、このように回収したコンクリートスラッジを固液分離して固形分を分離するだけで脱リン液を構成する高アルカリ水が得られるので、脱リン液３の製造コストは廉価である。
【００４１】
そして、このように廉価に製造できる脱リン液３にてリン含有廃水２を脱リン処理する際には、例えばマグネシウム化合物やアルカリ剤等の特定の薬品や、２重筒反応槽等の特定の構成の反応槽11が不要であり、脱リン液３とリン含有廃水２とを混合するだけで脱リン反応が進行するため、脱リン処理のコストを廉価に抑えることができる。
【００４２】
また、上記脱リン処理では、リン含有廃水２からリンを除去できるだけでなく、晶析させたリン酸カルシウム４は肥料として利用可能であるため、有用な脱リン副産物が得られる。
【００４３】
特に、脱リン副産物であるリン酸カルシウム４は、リン酸カルシウム類の重量割合をＰ２Ｏ５換算で１５ｗｔ％以上にすることで、肥料取締法で副産リン酸肥料に分類される肥料として有効に利用できるので、好ましい。
【００４４】
なお、上記一実施の形態では、脱リン液３は、コンクリートスラッジから固形分が分離された高アルカリ水である構成としたが、高アルカリ水が主成分であれば、このような構成には限定されない。すなわち、脱リン液３は、必要に応じて、高アルカリ水に添加物を添加した構成や、高アルカリ水と他の液体と混合した構成等にしてもよい。
【００４５】
脱リン装置１は、反応槽11内に撹拌手段14が設けられた構成としたが、このような構成には限定されず、リン含有廃水２と脱リン液３とを混合できる構成であれば、撹拌手段14が設けられていない構成にしてもよい。すなわち、脱リン液３が液体であり、リン含有廃水２との混合性が良好であるため、反応槽11への供給による水流等で、リン含有廃水２と脱リン液３とを混合し反応させる構成等にしてもよい。
【００４６】
また、脱リン装置１は、廃水供給手段12からリン含有廃水２が反応槽11へ直接供給され、脱リン液供給手段13から脱リン液３が反応槽11へ直接供給される構成としたが、このような構成には限定されない。すなわち、例えば、反応槽11内や反応槽11外に反応槽11より容積の小さい槽状の混合槽部を設け、一旦、リン含有廃水２および脱リン液３を混合槽部に供給して混合槽部で混合した後に、反応槽11へ供給する構成等にしてもよい。なお、このように混合槽部が設けられた構成では、リン含有廃水２および脱リン液３を混合槽部に供給することでその水流によりリン含有廃水２と脱リン液３とを混合できるため、反応槽11に撹拌手段14を設ける必要がない。
【００４７】
さらに、脱リン装置１は、リン含有廃水２と脱リン液３とを反応させることにより、リン含有廃水２からリンを除去できる構成であれば、リン含有廃水２および脱リン液３を定量ずつ供給する、いわゆるバッチ式の構成、および、リン含有廃水２および脱リン液３を連続的に供給する、いわゆる流通式の構成のいずれでもよい。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４９】
まず、バッチ式の構成にて、脱リン試験を行った。
【００５０】
リン含有廃水としては、リン濃度が４９．６ｍｇ／Ｌの汚泥返送水を用いた。また、脱リン液としては、コンクリート製品の遠心成形の際に発生したコンクリートスラッジを固液分離した後の高アルカリ水を用いた。
【００５１】
そして、汚泥返送水が貯留されたタンクから定流量ポンプにて汚泥返送水３００Ｌを反応槽へ供給し、高アルカリ水が貯留されたタンクから定流量ポンプにて高アルカリ水３７．５Ｌを反応槽へ供給して、撹拌しながら汚泥返送水と高アルカリ水とを反応させて脱リン処理を行った。
【００５２】
その結果、脱リン処理を行った処理水のリン濃度は、８．４ｍｇ／Ｌに低下しており、汚泥返送水から約８３％のリンを除去できた。
【００５３】
次に、流通式の構成にて、脱リン試験を行った。
【００５４】
リン含有廃水としては、リン濃度３４．８ｍｇ／Ｌの汚泥返送水を用いた。また、脱リン液としては、上記バッチ式脱リン試験と同じ高アルカリ水を用いた。
【００５５】
そして、高アルカリ水を０．２Ｌ／分で混合槽部を介して反応槽へ連続的に供給するとともに、汚泥返送水を０．８Ｌ／分で混合槽部を介して反応槽へ連続的に供給して、汚泥返送水と高アルカリ水とを反応させて脱リン処理を行った。
【００５６】
その結果、脱リン処理を行った処理水のリン濃度は、０．２〜０．３ｍｇ／Ｌに低下しており、汚泥返送水から約９９％のリンを除去できた。
【００５７】
また、いずれも処理水にも黄白色の晶析物が認められ、この晶析物を分析したところ、Ｐ２Ｏ５換算で１８〜２７％のリンを含有していたことから、晶析物は、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）であると考えられる。
【符号の説明】
【００５８】
１    脱リン装置
２    リン含有廃水
３    脱リン液
４    リン酸カルシウム
11    反応槽
12    廃水供給手段
13    脱リン液供給手段
16    回収手段
【図１】
2016077937.tif 000003