(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を反応塔下部から導入し、原水中のリンをＭＡＰとして除去し、処理水の一部を反応塔上部より取り出して該反応塔の下部に循環させる脱リン装置において、原水と該循環水とを混合して該反応塔の下部に導入するようにした脱リン装置であって、
原水と循環水との混合水のリン濃度を検出する検出手段と、
この検出手段の検出値に応じて、該混合水のリン濃度を前記処理水のリン濃度よりも１０〜２０ｍｇ／Ｌ高くすることで、反応塔内の正リン酸態リン濃度が２０〜３０ｍｇ／Ｌとなるように、該混合水の反応塔下部への導入量を制御する手段とを設けたことを特徴とする脱リン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリン含有水中のリンをＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム）として除去、回収する装置に係り、特にリン除去を安定して行うことができる脱リン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水、し尿、排水等の嫌気、好気処理工程で発生する汚泥脱水濾液、消化脱離液等のリン含有水からリンを除去する方法として、従来、リン含有水中にマグネシウムイオンを添加して、該水中に含有されるアンモニア及びリンとマグネシウムとからＭＡＰを生成させ、生成したＭＡＰ粒子を分離回収する方法が提案されている。
【０００３】
このＭＡＰ生成反応を利用する従来の脱リン装置は、ＭＡＰ粒子を充填した反応塔に、リン含有水を上向流で通水し、マグネシウム塩を添加すると共に必要に応じてアルカリを添加してｐＨ８以上に調整し、空気曝気でＭＡＰ充填層を流動させ、ＭＡＰ粒子を撹拌混合して造粒する流動床型式で行われている。
【０００４】
特許第２５７６６７９号公報には、このような流動床型式の脱リン装置において、リンの除去効率を高めると共に、ＭＡＰ粒子の肥大化を促進するために、処理水の一部を反応塔下部に循環する循環手段を設けることが記載されている。
【０００５】
即ち、反応塔に導入されるリン濃度が過度に高いと、反応塔中において微細なＭＡＰ粒子が析出し、この微細なＭＡＰ粒子がそのまま処理水と共に反応塔から流出するようになり、処理水質が悪化すると共にＭＡＰの回収率が低くなる。処理水の一部を反応塔下部に循環させて反応塔内部のリン濃度を低下させることにより、このような微細なＭＡＰ粒子の析出を防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように処理水の一部を循環させて反応塔内部のリン濃度を所定以下とするように制御する場合、原水中のリン濃度が著しく高いときや原水導入量が多いときなどリン負荷が増大したときには循環水量もそれに応じて多くなり、循環用の動力コストが嵩むと共に、反応塔内部の上昇流速が過大となり、ＭＡＰ粒子が反応塔から流失し易い。
【０００７】
また、原水リン濃度が低下した場合や原水導入量が減少したときなどリン負荷が低下した場合、それに合わせて処理水循環量を減少させるのであるが、原水のリン濃度や水量の変動に処理水循環の減少が間に合わず、反応塔内のリン濃度が過度に低くなり、リン除去効率が低下することもある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決し、大径のＭＡＰ粒子を効率よく生成させ、安定して脱リンを行うことができる脱リン装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の脱リン装置は、原水を反応塔下部から導入し、原水中のリンをＭＡＰとして除去し、処理水の一部を反応塔上部より取り出して該反応塔の下部に循環させる脱リン装置において、原水と該循環水とを混合して該反応塔の下部に導入するようにした脱リン装置であって、原水と循環水との混合水のリン濃度を検出する検出手段と、この検出手段の検出値に応じて、該混合水のリン濃度を前記処理水のリン濃度よりも１０〜２０ｍｇ／Ｌ高くすることで、反応塔内の正リン酸態リン濃度が２０〜３０ｍｇ／Ｌとなるように、該混合水の反応塔下部への導入量を制御する手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
かかる本発明の脱リン装置においては、原水と循環水とを混合して反応塔下部に導入すると共に、この混合水中のリン濃度に応じて混合水の反応塔への導入量を制御するため、反応塔内のリン濃度を確実に所定範囲内とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す模式的な縦断面図である。
【００１３】
反応塔１の下部はＭＡＰ粒子を引き抜き易いようにコーン状とされている。この反応塔１の下部にはＭｇＣｌ2等のマグネシウム塩溶液（マグネシウム塩を含有するものであれば良く、海水であっても良い。）の供給管３、アンモニア溶液あるいはＮＨ4Ｃｌなどのアンモニウム塩水溶液の供給管４、及びＮａＯＨ等のアルカリ剤の供給管５が接続され、底部にはＭＡＰ粒子の排出管６が設けられている。６ａはバルブを示す。
【００１４】
反応塔１内の下部には散気管１０が設けられている。
【００１５】
反応塔１内の上部から処理水の一部を貯槽８へ抜き出すための配管７が設けられており、配管７に第１のポンプＰ1が設けられている。この貯槽８へは原水配管２から原水も供給される。この貯槽８内において混合された循環水と原水との混合水は、第２のポンプＰ2を有した配管９によって反応塔１の下部に導入される。
【００１６】
この貯槽８内の水の一部を分析計１１に取り出してリン濃度を分析し、この分析値（リン濃度）を制御回路１２に入力し、リン濃度に応じてポンプＰ1及びＰ2の吐出量を制御する。例えば、ポンプＰ1、Ｐ2の回転数を制御する。
【００１７】
分析計は何でも良いが、測定結果が速く得られるものが好ましい。例えば、フローインジェクション法、イオンクロマト法等を採用する自動分析計が好ましい。なお、リン濃度としては正リン酸態のリン濃度を測定するのが好ましい。
【００１８】
反応塔１の上部には溢流堰１３を介して処理水の取出管１４が接続されている。１５はｐH計を示す。
【００１９】
以下に、この脱リン装置の作動において説明する。なお、配管７への水の取り出し口から散気管１０までの範囲を反応部ということがある。
【００２０】
反応塔１では、ＭＡＰが析出するｐＨ条件、即ちｐＨ８〜１０となるように、供給管５よりＮａＯＨ等のアルカリ剤が注入される。また、ＭＡＰの析出にマグネシウムが不足する場合には、供給管３よりＭｇＣｌ2等のマグネシウム塩溶液を注入し、アンモニア成分が不足するときには供給管４からアンモニア溶液やアンモニウム塩溶液を注入する。
【００２１】
反応塔１内では、既に析出しているＭＡＰ粒子を種晶としてＭＡＰが析出し、成長する。即ち、配管９からの混合水の導入及び散気管１０からの曝気によりＭＡＰ粒子が流動状態となり、このＭＡＰ粒子の表面に新たなＭＡＰが析出し、ＭＡＰ粒子が粒成長する。
【００２２】
このＭＡＰの析出プロセスにおいて、反応塔１内の反応部のリン濃度が過度に高いと、ＭＡＰの微小結晶が種晶表面以外の箇所で析出（自己析出）し、大粒のＭＡＰ粒子が得られないという不具合があるが、この脱リン装置では、原水と反応塔１の処理水との混合水をポンプＰ2により反応塔１の下部に導入し、且つこの導入量を混合水のリン濃度に応じて制御することにより、反応塔１内の反応部のリン濃度を適正範囲に調節することができる。
【００２３】
これにより反応塔１内において、ＭＡＰが微小結晶として自己析出することがなく、殆ど種晶のＭＡＰ粒子の表面でのみ析出してＭＡＰ粒子の大粒子化を促進する。
【００２４】
反応塔１の下部に導入される混合水中のこのリン濃度は、反応塔１から取り出される処理水中のリン濃度よりも１０〜２０ｍｇ／Ｌ高い。この処理水中の正リン酸態リンの濃度は、Ｍｇ、ＮＨ4の濃度、ｐＨによっても異なるが、通常は１０ｍｇ／Ｌ程度であるため、反応塔１内の反応の正リン酸態リン濃度を２０〜３０ｍｇ／Ｌに設定する。
【００２５】
正リン酸態リンの濃度を分析する場合、図の通り、貯槽８から抜き出した混合水を分析するのが望ましいが、配管９から抜き出した混合水を分析しても良い。
【００２６】
分析計１１で分析されたリン濃度が所定範囲よりも高いときにはポンプＰ1及びＰ2の回転数をあげる。このポンプＰ1及びＰ2の回転数を増加させると、配管７、９を介して循環する処理水量が増大し、配管９から反応塔１に導入される混合水中のリン濃度が低下し、反応塔１内のリン濃度の過度な上昇を抑制することができる。
【００２７】
逆に、リン濃度が所定範囲よりも低い場合は回転数を下げて混合水の導入量を減らす。ポンプＰ1、Ｐ2の回転数を低下させると、配管７、９を介して循環する処理水量が減少し、配管９から反応塔１内に導入される混合水中のリン濃度が上昇し、反応塔１内のリン濃度の過度な低下を抑制することができる。
【００２８】
ポンプ回転数の制御はＰＩＤ制御が望ましいが、単なる比例制御でも良く、これら以外の制御方式によっても良い。
【００２９】
ＭＡＰの析出によりリン濃度が低下した処理水は、反応塔１内を上昇し、溢流堰１３を越流して取出配管１４より排出される。
【００３０】
反応塔１内のＭＡＰ粒子量が所定以上になったときには、反応塔１下部の排出管６より間欠的に又は連続的に取り出す。
【００３１】
図１の実施の形態では、原水と循環される処理水とを貯槽８に導入して混合しているが、図２のように循環配管７に原水供給管２を接続し、配管９内において原水と処理水を混合するようにしても良い。（配管９内にラインミキサを設けても良い。）この場合、配管９にリン濃度の分析計１１を設け、この分析結果に基づいて制御器１２により配管７、２のポンプＰ1及びＰ3の少なくとも一方を制御すれば良い。ポンプＰ1の回転数を増加させれば、図１の場合と同時に配管９内の混合水のリン濃度が低下し、ポンプＰ1の回転数を低下させれば該混合水のリン濃度が増加する。ポンプＰ3の回転数を増大させると、該混合水中のリン濃度が増加し、ポンプＰ3の回転数を減少させると、該混合水中のリン濃度が低下する。
【００３２】
【実施例】
以下に実験例１、比較例１及び実施例１を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３３】
図１において、内径３０ｍｍ、高さ２０００ｍｍの反応塔１に粒径０．８〜１．５ｍｍのＭＡＰ粒子を５００ｍＬ詰めた。リン酸１カリウムをリンとして６０ｍｇ／Ｌ含む合成排水（原水）を１００ｍＬ／ｍｉｎの割合で貯槽８に供給した。
【００３４】
配管３、４からは塩化マグネシウム水溶液及び塩化アンモニウム水溶液を塩化マグネシウム２ｇ／ｈｒ、塩化アンモニウム１．５ｇ／ｈｒの割合で供給した。ｐＨ計１５の検出ｐＨが８．７となるように配管５からＮａＯＨを供給した。
【００３５】
貯槽８内のリン濃度を測定するため、分析計１１としてサヌキ工業（株）製フローインジェクション自動分析計ＦＩ３０００型を設置し、その出力に基づいてＰＩＤ制御器１２によりポンプＰ1、Ｐ2の回転数を制御しうるようにした。
【００３６】
［実験例１］
原水の流量を上記の通り１００ｍＬ／ｍｉｎとした状態で処理水の循環量を２００ｍＬ／ｍｉｎとして通水した結果、処理水の正リン酸態リンの濃度は７．０ｍｇ／Ｌ、全リンは８．２ｍｇ／Ｌであった。
【００３７】
［比較例１］
実験例１の条件で通水中に、原水中のリン濃度を６０ｍｇ／Ｌから１５０ｍｇ／Ｌへ増大させた。なお、分析計１１及び制御器１２は停止させておいた。その結果、処理水の正リン酸態リンは７．１ｍｇ／Ｌで大きな変化はなかったが、全リンは２９ｍｇ／Ｌに急激に増加した。
【００３８】
［実施例１］
実験例１と同じくリン濃度６０ｍｇ／Ｌの原水を１００ｍＬ／ｍｉｎで貯槽８に供給すると共に、貯槽８内のリン濃度が２５ｍｇ／ＬとなるようにポンプＰ1、Ｐ2の回転数をＰＩＤ制御器１２によって制御すべく分析計１１及び制御器１２を作動させた。
【００３９】
そこで、再び原水の正リン酸態リンの濃度を６０ｍｇ／Ｌから１５０ｍｇ／Ｌへと上昇させた結果、処理水の正リン酸態リンは７．１ｍｇ／Ｌ、全リンは８．５ｍｇ／Ｌと殆ど変化しないことが認められた。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の脱リン装置によれば、原水のリンをＭＡＰ粒子として除去、回収する脱リン装置において、原水中のリン濃度や原水流量が変動しても安定してリンを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る脱リン装置を示す断面図である。
【図２】本発明の別の実施の形態に係る脱リン装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１  反応塔
７，９  循環用配管
８  貯槽
１０  散気管
１１  分析計
１２  制御器
１３  溢流堰
１５  ｐＨ計
【図１】
0004186251.tif 000002
【図２】
0004186251.tif 000003