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補助事業名	環境研究総合推進費補助金次世代事業（平成23年度～平成24年度）
所管	環境省
総事業費	平成23年度 55,639,160円
平成24年度 49,033,800円
合計 104,672,960円
国庫補助金	平成23年度 27,819,000円
平成24年度 18,535,239円
合計 46,354,239円
研究課題名	し尿、浄化槽汚泥からの高効率リン回收（HAP）技術の開発
研究事業期間	平成23年6月1日～平成25年3月31日
研究代表者名	奥野 芳男（アタカ大機株式会社）
# 環境研究総合推進費補助金 研究事業 総合研究報告書概要

・研究課題名 し尿、浄化槽污泥からの高効率リン回収（HAP）技術の開発

· 研究番号 J112008

· 総事業費（円） 平成 23 年度 55,639,160 円

平成 24 年度 49,033,800 円

合計 104,672,960 円

· 国庫補助額（円） 平成 23 年度 27,819,000 円

平成 24 年度 18,535,239 円

合計 46,354,239 円

· 研究事業期間（西暦） 2011 年度～2012 年度

· 研究代表者名 奥野 芳男（アタカ大機株式会社）

## ・事業の目的

汚泥再生処理センター（し尿処理施設）において、処理対象のし尿、浄化槽汚泥等の液状廃棄物中からリンを資源として効率よく回収することを目的として、リン溶出技術と高度リン回収技術の複合化、高度化による高効率リン回収技術を実証する。

リン溶出技術では、生物処理汚泥を可溶化し、汚泥からリンおよび有機物を溶出させ、有機物を窒素除去のために必要な工業用メタノールの代わりに利用するとともに、溶出したリンを資源回収の対象とする。

また高度リン回収技術では、晶析工程を二段階に設けた二段晶析法により、従来のHAP法（HAP：ヒドロキシアパタイト）よりもリン回収率を高くすることで、後段の凝集沈殿・砂ろ過工程を省略できる。

以上の効果により、従来よりも汚泥発生量を削減し、リン回収量を倍増させる技術の実証を行う。
## ・開発した技術の詳細

この開発では、汚泥からリンを溶出するアルカリ可溶化法を用いたリン溶出技術と、リン回収率の高い二段晶析法を用いた高度リン回収技術の2つを組み合わせることで、リン回収量を向上させ、汚泥発生量を削減できる。概略フローを図1に示す。このうち実証範囲は、リン溶出設備と高度リン回収設備の部分。

図１ 本技術の概略フロー

リン溶出技術では、特殊な機械設備を使用せず、電力消費量の少ないアルカリ剤による汚泥の可溶化技術を利用した。余剰汚泥にアルカリ剤を添加して高いpH条件で処理すると、汚泥に含まれる窒素リン、有機物を主とする汚泥成分を溶出させることができる。この液を適切な時間貯留すると、溶出した汚泥成分は低分子化し、酢酸などの有機物や窒素、リンが得られる。この処理液を硝化脱窒素処理工程に投入し、溶出した有機物は脱窒の炭素源として利用され、工業用メタノールの使用量を削減することができる。窒素は生物学的硝化脱窒素反応によって除去される。

汚泥を可溶化することで余剰汚泥発生量を20%削減でき、汚泥削減量に相当するリンが生物処理水に残留するため、リン回収設備へのリン供給量を高める効果がある。

図 2 リン溶出技術イメージ図
高度リン回収技術では、リン酸カルシウム化合物の中でも最も溶解度が小さいヒドロキシアパタイト（HAP: C₁₀(PO₄)₆(OH)₂）を析出させて、これを回収する従来のHAP法を改良したものである。従来のHAP法よりも回収率を向上させ、凝集処理の不要な処理水全リン濃度1mg/L以下とするために、高いpH条件とカルシウム添加率でHAPを生成する晶析反応を促進させる必要がある。

しかし生物処理水には有機物の生物分解などによって生成した炭酸イオンが含まれ、pHが高くカルシウムイオンの存在する条件では炭酸カルシウムが生成し、晶析反応を阻害する恐れがあった。

このため晶析工程の前に、生物処理水に酸を添加して低いpH条件で曝気し、生物処理水中に含まれる炭酸イオンを除去する脱炭酸処理を行った。

晶析工程は二段階とし、一段目は浮遊法晶析槽で、従来HAP法と同程度のpHおよびカルシウム濃度の条件で、攪拌機によりHAP結晶を高濃度で浮遊させ、粒子径が大きく回収後の水抜けが良好なHAP結晶を生成させる。二段目はより高いpH条件として、HAP結晶を充填したろ床に上向流で通水する固定床晶析槽で、微細結晶の捕捉と結晶の成長によりリンを1mg/L以下の低濃度にまで処理できる。

固定床晶析槽は捕捉した微細結晶を一日一回の逆洗によって栄え、取り除き、洗浄排水は浮遊法処理水槽に返送したのち、沈殿物のみを浮遊法晶析槽に返送することで、浮遊法晶析槽における種晶を供給する効果を持たせた。

図 3 高度リン回収技術のイメージ図
## ・開発した技術がもたらす効果

## (1) リン回収量の向上

生物処理汚泥にアルカリ剤を添加して可溶化することにより汚泥中のリンを溶出させて、生物処理水のリン濃度を高めるとともに、二段晶析法を採用してリン回収率を高めることにより、施設全体のリン回収量を大幅に向上させることができた。

図4 投入リンに対するリン回收量の比較

実証試験を行った仙北市汚泥再生処理センターにおいて、従来のHAP法では投入リンの27.2%をHAPとして回収できていた。ここに本開発技術を適用すると、22.3ポイント増の49.5%を回収することができる。

回収された HAP は従来 HAP 法で得られた回収物と同様に、リンの含有率が高く、有害物の含有率は低い高品質のリン資源として利用できる。また回収 HAP を用いた植害試験および肥効試験を実施して、リン酸肥料としての有効性が確認されている。
## (2) 処理水の高度化

高度リン回収により、処理水のリン濃度を1 mg/L以下とすることができるため、後段の凝集沈殿、砂ろ過工程を削減しプロセスを簡素化した。

図 5 高効率リン回収のフロー比較

実証試験ではリン回収原水の全リン濃度が37～98mg/Lの範囲で、水温は25℃以上の条件において安定した処理が可能であることを確認できた。
## (3) 生物脱窒素のメタノール削減

生物処理汚泥をアルカリ可溶化することにより、リンと同時に有機物を溶出させることができる。この有機物を生物脱窒素処理の炭素源として利用し、脱窒用メタノール使用量の削減を図ることができる。

## (4) 污泥発生量の削減

生物汚泥の可溶化により余剰汚泥量を20%以上削減し、凝集汚泥の発生量もゼロにできるため、施設全体の汚泥発生量を32.8%減と、大幅に削減できる。

図6 リン回収無しと高効率HAPの污泥発生量の比較
## ・環境政策への貢献

本技術はし尿処理施設のリン資源回収機能を強化し、維持管理費を削減しながらリン回収量を大幅に増加させることができる。

し尿・浄化槽污泥中のリン賦存量は年間5,072tと試算されており、本開発技術によるリン回収を全国のし尿処理施設に適用することで、約2,290t/年を回収することができる。これは2010年のリン資源輸入量157千tの1.46%に相当する。国内使用量の全てを輸入に依存し、需要の増加や生産設備のトラブルによって過去に輸入価格が急騰したリン資源の安定供給策の一つとして提案できる。

また平成22年度のし尿処理施設の発生污泥量は全国で1,154万tであり、本技術を全国のし尿処理施設に適用することで、従来焼却処分されていた718万tの約半分に相当する367万tを削減することができる。污泥処理や焼却処分の費用・エネルギー節減効果は大きい。

更に、今後も浄化槽污泥比率の増加やし尿の希薄化は継続すると予測される。これにより生物処理水中のリン濃度も低下し、従来のリン回収技術の適用が難しくなる状況においても、本開発技術を適用することで生物処理水中のリン濃度を増加させることができるため、リン回収技術を適用しやすくなる効果が期待できる。

## ・開発した技術の事業化の可能性

本技術は従来のリン回収技術と比較してリン回収量が大幅に増加し、資源回収機能を強化することができる。またリン回収後の凝集処理や、污泥処理用の薬品使用量を削減できるため、従来の処理技術と比較して維持管理費用を抑制でき、今後の污泥再生処理センターの新設および基幹改良事業に適した技術と言える。

凝集沈殿・砂ろ過工程を不要とできるため、脱炭酸塔などの付帯設備を含めても高度リン回収技術の施設面積は変わらず、設備費用も同等以下に抑えられる。

リン溶出技術と従来のHAP法との組合せについては、汚泥発生量の削減やリン回収量の増加効果があるため、既に2つの汚泥再生処理センターで採用されており、平成26年4月竣工に向けて建設が進められている。
### 1. 技術開発の目的

## (1) 目的

汚泥再生処理センター（し尿処理施設）において、処理対象のし尿、浄化槽汚泥等の液状廃棄物中からリンを資源として回収することを目的として、汚泥中のリンを溶出させ、さらにリン回収技術の高度化により従来法より高効率のリン回収技術を実証した。

全体の概略フローは図1-1に示すように、リン溶出と高度リン回収の2つの技術から構成されているため、実証試験も2つに別に分けて実施した。

図 1-1 本開発技術の概略フロー

平成23年度に実証試験を行ったリン溶出技術では、生物処理汚泥を可溶化しリンおよび溶解性BOD成分を溶出させ、これを生物学的脱窒素のために必要な炭素源として利用するとともに、溶出したリンを回収対象とする割合についての実績を得た。

また平成24年度には、二段HAP法による高度リン回収技術を実証し、従来のHAP法（HAP：ヒドロキシアパタイト）よりも回収率を高くすることで、低コストで大量のリンを回収できる技術の実証を行った。

## （２）達成すべき目標

## 【全体】

処理対象物であるし尿、浄化槽汚泥からのリン回収量の割合を従来法より2割以上向上させ、リン回収処理水のリン濃度を1mg/L以下とする。

## 【平成 23 年度】

リン溶出技術により、生物汚泥からのリン溶出を図り、処理対象物からリン含有量の2割以上を溶解性リンとして溶出させる。また、生物汚泥の可溶化により、脱窒素のための炭素源として溶解性BOD成分を溶出させ、メタノール使用量をゼロとする。

## 【平成24年度】

高度リン回収技術により、リン回収処理水のリン濃度を1mg/L以下とし、後段の凝集沈殿工程を省略し、凝集汚泥は発生しない。リン溶出技術との複合効果により、処理対象物からのリン回収率を6割に向上させる。
## 2 ．リン溶出技術実証（平成23年度）の詳細

## （１）実証施設の概要

リン溶出技術の実証試験フロー図を図2-1に示す。既設処理施設の膜分離槽污泥を污泥移送ポンプでアルカリ剤処理槽に移送し、アルカリ剤を添加したのち滞留槽で滞留した処理液を污泥返送ポンプで硝化脱窒素槽に投入させる。

図 2-1 リン溶出技術実証試験フロー図

## ① 実証設備を設置する場所

施設名：大津市志賀衛生プラント内（滋賀県大津市）

計画处理能力：23kL/日（し尿2kL、浄化槽污泥21kL/日）

主 処 理 方 式：浄化槽污泥比率が高い膜分離高負荷脱窒素処理方式（図1-3）

## ② 実証試験設備

実証設備処理量：1～3m $ ^{3} $ 日

実証設備容量：アルカリ剤処理槽 0.1m^{3}

滞留槽 4.0m^{3}

滞留槽(2) 2.0m^{3}

水質モニリングシステム：硝化脱窒素槽のアモニ性窒素・硝酸性窒素センサ-による連続計測

大津市志賀衛生プラントのフローシートを図2-2に、試験設備フローシートを図2-3に、配置図を図2-4に、装置外観を図2-5に示した。
図 2-2 大津市志賀衛生プラントのフローシート
図 2-3 リン溶出実証試験設備フローシート
図 2-4 リン溶出実証試験設備配置図
図 2-5 リン溶出実証試験装置外観

## （2） 試験条件

アルカリ可溶化実証試験の実証試験期間は平成23年7月～平成24年3月の約8ヶ月間で、この期間中にアルカリ可溶化処理の条件を変え、各RUN毎に集計した。各処理条件を表2-1に示す。

表2-1 アルカリ可溶化装置の処理条件

RUN No.	実施期間	供給 污泥量	アルリ剤 添加率	滞留時間	処理 污泥 量	余剩 污泥比
アルリ剤 処理槽	滞留槽
m³/日	kg/m³	時間	時間	kg/日	%
設計条件	2.0	7.2	1.2	46.8	30	-
RUN1-1	H23/ 7/27～ 9/13	1.1	7.1	2.2	42.2	16.5	32.8
RUN1-2	H23/ 9/14～11/21	2.0	7.5	1.2	47.3	30.3	51.3
RUN1-3	H23/11/22～H24/ 1/29	3.0	7.2	0.8	31.7	41.2	174
RUN1-4	H24/ 1/30～ 3/21	3.0	7.0	0.8	47.5	45.6	78.7

設計条件は供給汚泥量 $ 2 \, m^{3}/日 $ 、滞留時間は合計で 48 時間であり、RUN1-1 は 50% 負荷とし、RUN1-2 で 100% 負荷とした。また RUN1-3 は供給汚泥量 $ 3 \, m^{3}/日 $ としたが、滞留槽は $ 4 \, m^{3} $ であって滞留時間が 33 時間しかなく処理効果が不十分であったため、RUN1-4 では滞留槽 (2) を追加設置して供給汚泥量 $ 3 \, m^{3}/日 $ 、滞留時間 48 時間の設計条件にあわせた。

また、アルカリ可溶化実証試験を行なっていない比較対照期間として、平成22年9月～12月の4ヶ月間の運転実績および各工程の分析データを使用した。
## （3） 運転状況

① 実証期間中の本施設運転状況

実証期間中は平成21年度以降ほぼ同じ傾向として、設計搬入量の50％近い運転となっている。

表2-2 分離液性状（平均）

項目	対照期間	RUN1-1	RUN1-2	RUN1-3	RUN1-4
p H	-	7.8	7.93	7.63	7.33	7.26
SS	mg/L	1,790	2,136	2,926	1,360	2,394
BOD	mg/L	636	883	987	1,114	1,200
COD	mg/L	757	1,088	1,313	813	1,024
T-N	mg/L	467	473	443	451	450
T-P	mg/L	59	67	78	40	72
C/N比	-	1.4	1.9	2.2	2.5	2.7

分離液の SS 濃度は 1,360～2,926mg/L、C/N 比（BOD/T-N 比）は 1.4～2.5 で推移している。

実証期間中の搬入および投入負荷量は表2-3のとおりである。

表2-3 搬入量および投入負荷量（平均）

集計期間	搬入量	分離液投入量	BOD/SS負荷
し尿	浄化槽污泥	SS量	水量	SS量	BOD量
kL/日	kL/日	kg/日	m³/日	kg/日	kg/日	kg/kg/日
対照	5.4	6.6	101.5	21.0	35.9	13.5	0.015
RUN1-1	4.9	6.4	48.7	22.4	48.5	20.4	0.018
RUN1-2	4.9	7.9	72.4	23.9	58.4	23.8	0.018
RUN1-3	4.6	5.2	28.1	21.2	29.0	23.4	0.021
RUN1-4	4.8	7.9	80.8	24.1	56.3	28.4	0.021

搬入量および分離液投入量のうち、水量については各集計期間ともほぼ同程度。しかし SS や BOD 濃度が大きく異なっており、BOD/SS 負荷は対照期間に対して 20～40%ほど高くなった。

## ② アルカリ可溶化前後の汚泥性状

実証期間中のアルカリ可溶化処理対象である膜分離原水槽液（余剰污泥）と、処理途中のアルカリ剤処理槽、滞留槽の分析結果は表2-4のとおりである。またアルカリ可溶化処理工程におけるSSの減少量を処理前のSS量に対する割合でSS可溶化率として算出し、同様に算出した無機SS可溶化率を図2-6に、同様に算出したVSS可溶化率を図2-7に示す。
表2-4 アルカリ可溶化前後の汚泥性状（その1）

項目	RUN1-1	RUN1-2
膜分離原水槽(余剩污泥)	アルカリ剤処理槽	滞留槽	膜分離原水槽(余剩污泥)	アルカリ剤処理槽	滞留槽
液温[℃]	32.6	31.9	31.1	31.6	30.8	27.7
pH[-]	7.13	10.93	9.78	7.00	11.58	10.01
SS[mg/L]	14,465	12,785	12,699	16,399	14,786	14,609
VSS[mg/L]	8,099	6,674	6,626	9,786	8,522	8,240
BOD[mg/L]	-	1,975	1,625	-	1,113	1,164
S-BOD[mg/L]	2.1	1,325	1,400	2.0	710	852
S-COD[mg/L]	28	1,550	1,298	26	1,007	879
T-N[mg/L]	593	670	645	784	747	640
NH4-N[mg/L]	0.04	58.8	86.5	0.20	14.2	103.2
T-P[mg/L]	440	453	495	514	476	499
PO4-P[mg/L]	0.18	268	143	0.14	98.7	113
酢酸[mg/L]	<10	154	520	<10	74	449
色度[度]	62	2,775	1,575	56	1,074	673
SS可溶化率	-	11.6%	12.2%	-	9.8%	10.9%
無機SS可溶化率	-	4.0%	4.6%	-	5.3%	3.7%
VSS可溶化率	-	17.6%	18.2%	-	12.9%	15.8%
PO4-P/T-P	-	59.1%	28.8%	-	20.7%	22.6%
S-BOD溶出率	-	92.8%	94.9%	-	56.0%	56.0%
酢酸溶出率	-	10.1%	34.6%	-	5.0%	28.4%

## 算出方法

S-BOD : 遠心上澄液の BOD

S-COD : 遠心上澄液の COD

SS 可溶化率 (%) = （膜分離原水槽 SS 濃度 − アカリ剤処理槽または滞留槽 SS 濃度） ÷ 膜分離原水槽 SS 濃度 × 100

VSS 可溶化率 (\%) = $ \left(\right. $ 膜分離原水槽 VSS 濃度 - アカリ剤処理槽または滞留槽 VSS 濃度 $ \left.\right) $ ÷ 膜分離原水槽 VSS 濃度 × 100

S-BOD 溶出率 (%) = (アルリ剤処理槽または滞留槽 S-BOD 濃度 − 膜分離原水槽 S-BOD 濃度) ÷ (膜分離原水槽 VSS 濃度 − アルリ剤処理槽または滞留槽 VSS 濃度) × 100

酢酸溶出率(%)＝（アルカリ剤処理槽または滞留槽酢酸濃度－膜分離原水槽酢酸濃度）÷（膜分離原水槽 VSS 濃度－アルカリ剤処理槽または滞留槽 VSS 濃度）×100
表2-4 アルカリ可溶化前後の汚泥性状（その2）

項目	RUN1-3	RUN1-4
膜分離原水槽(余剩污泥)	アルカリ剤処理槽	滞留槽	膜分離原水槽(余剩污泥)	アルカリ剤処理槽	滞留槽
液温[℃]	24.3	24.7	20.2	22.7	22.8	17.6
pH[-]	7.03	11.81	10.60	7.06	9.82	8.80
SS[mg/L]	14,144	12,668	12,370	15,723	13,876	13,008
VSS[mg/L]	8,291	7,189	6,890	9,464	8,006	7,309
BOD[mg/L]	-	1,129	1,159	-	1,511	1,508
S-BOD[mg/L]	5	561	709	3	856	1,162
S-COD[mg/L]	35	992	895	31	1,168	1,102
T-N[mg/L]	780	671	689	824	758	752
NH4-N[mg/L]	0.20	13.7	101	0.37	14.0	149
T-P[mg/L]	441	443	431	468	448	448
PO4-P[mg/L]	0.22	115	122	0.13	116	117
酢酸[mg/L]	<10	30.1	350	<10	49	394
色度[度]	75	1,253	860	63	1,278	1,342
SS可溶化率	-	10.4%	12.5%	-	11.7%	17.3%
無機SS可溶化率	-	6.4%	6.4%	-	6.2%	8.9%
VSS可溶化率	-	13.3%	16.9%	-	15.4%	22.8%
PO4-P/T-P	-	25.9%	28.4%	-	25.9%	26.0%
S-BOD溶出率	-	50.5%	50.3%	-	58.5%	53.8%
酢酸溶出率	-	1.8%	24.3%	-	2.7%	17.8%

図2-6 アルカリ可溶化の無機SS可溶化率 ■ アルカリ剤処理槽 ■ 滞留槽

図2-7 アルカリ可溶化のVSS可溶化率 ■ アルカリ剤処理槽 ■ 滞留槽
図2-8 アルカリ可溶化のS-BOD溶出率 ■ アルカリ剤処理槽 ■ 滞留槽

図2-9 アルカリ可溶化の酢酸溶出率 ■ アルカリ剤処理槽 ■ 滞留槽

### a. SS 可溶化率

アルカリ可溶化処理後のSS可溶化率は、10.9～17.3%。無機SS可溶化率は3.7～8.9%と低く、VSS可溶化率は15.8～22.8%であった。アルカリ可溶化工程においてはVSSの可溶化が主な処理効果であること、各RUNともVSS可溶化率は15%以上であることが確認できる。

## b．S-BOD 溶出量

VSS 減少量あたりの S-BOD 溶出量を S-BOD 溶出率としてアルカリ可溶化工程を図 2-8 に比較した。S-BOD 溶出率はアルカリ剤処理槽で 50.5～92.8%、滞留槽で 50.3～94.9%であり、RUN1-1 のみ高いが、アルカリ剤処理槽と滞留槽では大きな差は無かった。

## c．酯酸溶出率

アルカリ剤処理による溶解性 BOD 成分の低分子化の指標として酢酸溶出率を図 2−9 に比較した。酢酸溶出率はアルカリ剤処理槽で 1.8～10.1% であったのに対し、滞留槽では 17.8～34.6% であり、アルカリ剤処理槽よりも数倍は高いことから、滞留槽においてより溶解性 BOD 成分の低分子化・酢酸生成効果が確認できた。

また RUN1-1 から RUN1-4 に移行するに従い、酢酸溶出率は低下していく傾向にあった。これはアルカリ可溶化工程での液温低下が、溶解性有機物の低分子化速度を抑制したものと考えられる。
## （4） 運転結果

## ① 污泥発生量

余剰污泥として返送污泥槽から引き抜かれる余剰污泥発生量を、引抜量（ $ m^{3}/日 $ ）×膜分離原水槽MLSS濃度（mg/L）から算出し、硝化脱室素槽に投入される分離液のSS量あたりの発生量（余剰污泥発生率）を求め、図2-10と表2-5に示した。

図2-10 アルカリ可溶化処理による余剩污泥発生率

表2-5 余剩污泥発生率

集計期間	分離液投入SS量	余剩污泥引拔量	余剩污泥発生率	対照期間との比較
kg-SS/日	kg-SS/日	kg-SS/SS	%
対照	35.9	42.8	1.19	-
RUN1-1	48.9	46.3	0.95	79.8%
RUN1-2	58.9	57.1	0.97	81.5%
RUN1-3	28.8	22.7	0.79	66.4%
RUN1-4	56.3	58.0	1.03	86.6%
実証期間	69.1	65.5	0.948	20.5%

余剰汚泥発生率は対照期間の66.4～86.6％となっている。

対照期間に対する余剰汚泥削減率はRUN毎で13.4～33.6%、実証期間167日間の平均で20.5%であった。

アルカリ可溶化の処理量をRUN1-1からRUN1-4にかけて増加させた試験を行っているが、
RUN1-3を除き余剰汚泥発生率に傾向は見られなかった。これは、各RUNの実施期間が2～3ヶ月と短く、個別には汚泥発生量の傾向を確認しにくいためであり、長期的な余剰汚泥削減率は全期間平均の20.5%を目安に想定できる。

RUN1-3は滞留槽の滞留時間を短縮しているが、余剰汚泥発生率は減少しており、汚泥発生量の削減を目的とする場合は、アルカリ可溶化処理設備の滞留時間削減も検討可能と考えられる。

## ② メタノール使用量

メタノール使用実績を図2-11、2-12と表2-6に示す。

図2-11 メタノール使用量

図2-12 アルカリ可溶化液のBOD量とメタノール削減量

■ アルカリ処理液のS-BOD量 ■ メタノール削減量
表2-6 メタノール使用実績

分離液	硝化脱窒素槽硝酸性窒素濃度	メタノール使用量	アルカリ可溶化液
C/N比	投入量	日量	分離液量当り	S-BOD濃度	供給流量	S-BOD負荷量
使用量	削減率
-	m³/日	mg/L	kg/日	kg/m³	%	mg/L	m³/日	kg-BOD/m³
対照	1.4	21.0	12.3	11.7	0.56	-	-	-	-
RUN1-1	1.9	22.5	11.8	11.9	0.53	5.4%	1,400	1.1	0.07
RUN1-2	2.2	24.0	11.6	10.8	0.45	19.6%	852	2.0	0.07
RUN1-3	2.5	21.2	17.9	12.9	0.61	▲9%	709	3.0	0.10
RUN1-4	2.7	24.1	10.5	10.3	0.43	23.2%	1,162	3.0	0.14

メタノールは主に硝化脱窒素槽の硝酸性窒素濃度から膜分離原水槽への注入量を定めている。各 RUN の硝化脱窒素槽の硝酸性窒素濃度は、10.5～17.9mg/L となっている。

分離液量あたりのメタノール使用量は対照期間と比較してRUN1-1で5.4%、RUN1-2で19.6%、RUN1-4で23.2%削減できた。また滞留時間が設計条件よりも短いRUN1-3では9%増加しており、可溶化効果が見られなかった。RUN1-3のC/N比は対照期間に比べ高くなっているが、表2-4に示すように、アルカリ可溶化処理液の酢酸濃度が低く、溶解性有機物の低分子化が不十分であったことにより、メタノール使用量を削減することができなかったものと推測される。

アルカリ可溶化液の BOD 量は分離液量あたり 0.07～0.14kg-BOD/m³であり、RUN1-3を除けばメタノール使用量の減少量とアルカリ可溶化液の BOD 負荷量が近似する傾向を想定していたが、今回の試験結果では明確な関連性は確認できなかった。
## ③ リン溶出量

アルカリ可溶化処理前後における各 RUN の膜原水槽、アルカリ剤処理槽、滞留槽の形態別リン濃度を図 2-13 に示す。また、滞留槽の形態別リンの分析結果は表 2-7 のとおりである。

図2-13 アルカリ可溶化処理前後のリン形態 ■ PO4-P ■ SS性P

表2-7 アルカリ可溶化によるリン溶出効果

項目	RUN1-1	RUN1-2	RUN1-3	RUN1-4
T-P	mg/L	495	499	431	448
PO4-P	mg/L	143	113	122	117
PO4-P/T-P比	%	28.8	22.6	28.4	26.0
リン溶出量	kg/日	0.15	0.22	0.36	0.35
対分離液比	%	10.2	11.9	43.0	20.1

本施設は前凝集を行う浄化槽対応方式のため、アルカリ可溶化処理前の膜分離原水槽では$\mathrm{PO}_{4}-\mathrm{P}$ 濃度はほとんど無く、ほぼ全てSSに含まれていた。滞留槽ではT-Pのうちの22.6～28.8％前後が$\mathrm{PO}_{4}-\mathrm{P}$ として溶出し、$\mathrm{PO}_{4}-\mathrm{P}$ 濃度は113～143mg/Lとなった。
## ④処理水質に及ぼす影響

本実証試験による処理水質に及ぼす影響について評価するため、各工程の水質を表2-8に示す。

表2-8 工程别处理水

工程	項目	設計条件	実績平均値	実績値
RUN1-1	RUN1-2	RUN1-3	RUN1-4
分離液	pH	6.0～8.0	7.51	7.93	7.63	7.33	7.26
BOD	mg/L	1,907	1,054	883	987	1,114
COD	mg/L	1,246	1,059	1,088	1,313	813
SS	mg/L	2,908	2,232	2,136	2,926	1,360
NH4-N	mg/L	554	317	343	289	339
T-P	mg/L	108	63.0	67.0	78.1	39.6
硝化脱藿素槽液	pH	-	6.83	6.83	6.70	6.66	6.82
S-COD	mg/L	-	54.2	58.2	47.1	56.8
MLSS	mg/L	12,000	13,043	12,795	13,847	12,100
S-T-N	mg/L	-	14.6	12.0	12.0	20.0
PO4-P	mg/L	-	0.20	0.22	0.19	0.22
膜透過液	pH	6.0～8.0	7.34	7.38	7.36	7.34	7.28
BOD	mg/L	10以下	2.98	2.28	2.10	4.54
COD	mg/L	75以下	30.2	28.2	26.1	34.5
SS	mg/L	10以下	-	-	-	-
S-T-N	mg/L	15以下	0.58	0.19	0.30	0.47
T-P	mg/L	1以下	0.26	0.22	0.22	0.31
色度	度	340以下	64.3	61.5	56.1	75.0
活性炭处理水	pH	6.0～8.0	7.66	7.73	7.59	7.77	7.56
BOD	mg/L	10以下	-	-	-	-
COD	mg/L	10以下	6.00	3.25	6.73	4.94
SS	mg/L	10以下	-	-	-	-
T-N	mg/L	10以下	0.22	0.34	0.19	0.23
T-P	mg/L	1以下	0.20	0.31	0.14	0.25
色度	度	30以下	12.4	7.50	12.3	10.6

RUN1-1 から RUN1-4 に移行してアルカリ可溶化処理量が増加するに伴い処理液による負荷が増加するため、膜透過液の水質が若干上昇する傾向にあるが、膜透過液および放流水の水質は全て設計条件を満足しており、水処理の機能は安定して発揮されている。
## ⑤ 膜分離性能に及ぼす影響

実証試験実施期間中の膜分離装置の運転状況と、膜分離原水槽液の粘度およびろ紙ろ過量を表2-9に示す。

表2-9 膜分離装置の運転状況

項目	単位	実績平均値	RUN1-1	RUN1-2	RUN1-3	RUN1-4
フラックス	m/日	0.26	0.27	0.27	0.25	0.27
膜差压	kPa	-16.3	-16.8	-16.5	-16.0	-16.0
液温	℃	27.9	32.6	31.6	24.3	22.7
MLSS	mg/L	15,200	14,500	16,400	14,100	15,700
粘度	mPa·s	56.3	16.2	44.3	63.0	76.0
ろ紙ろ過量	ml/5分	14.3	15.9	16.3	13.1	10.7

RUN1-1 から RUN1-4 に移行するに従い、膜分離原水槽液の粘度は上昇し、ろ紙ろ過量は減少する傾向にあったが、実際のフラックスおよび膜差圧には影響が見られなかった。

この間液温は低下する傾向にあったが、MLSS濃度はほぼ同程度であり、アルカリ可溶化処理液の影響は実際の膜分離装置の運転には支障がない程度にあったものと思われる。

## ⑥ 汚泥の脱水性に及ぼす影響

実証試験期間中の汚泥脱水機の運転状況と脱水汚泥の含水率を表2-10に示す。

表2-10 污泥脱水機の運転状況

項目	実績平均値	RUN1-1	RUN1-2	RUN1-3	RUN1-4
供給污泥量	m³/h	2.9	2.9	2.9	2.9	2.9
供給污泥濃度	mg/L	10,700	9,500	10,400	9,600	13,300
ポリ鉄注入率	%Fe対SS	20.2%	16.3%	15.1%	32.5%	13.0%
調質剤注入率	%対SS	1.1%	1.2%	1.0%	1.2%	1.1%
脱水污泥含水率	%	84.0%	82.9%	83.4%	84.4%	85.0%

RUN1-1 から RUN1-4 に移行するに従い、脱水污泥含水率は上昇する傾向にある。しかし、調質剤注入率は設計値よりも低く、脱水污泥含水率は調査期間前の変動範囲内（82.1～85.5%）に収まっているため、アルカリ可溶化処理による影響とまでは言えない。
## ⑦ 臭気対策

滞留槽液は高 pH でアンモニア性窒素を含むため、アンモニア等の臭気濃度が高い。実施設では密閉構造とし、脱臭ダクトを接続して脱臭ファンにより臭気捕集及び高濃度臭気として脱臭装置による脱臭処理を行う必要がある。

表2-11 アルカリ可溶化装置の捕集臭気濃度と本施設への負荷

採取場所測定ガス名	アカリ剤処理槽出口	滞留槽出口	本施設高濃度臭気設計値比
アンモニアvolppm	0.9	36	1.0%
メチルメルカプタンvolppm	<0.002	0.011	0.02%
硫化水素volppm	<0.002	0.08	0.00%
硫化メチルvolppm	<0.01	0.01	0.04%
二硫化メチルvolppm	<0.009	<0.009	0.37%
トリメチルアミンvolppm	<0.005	0.12	-
アセトアルデヒドvolppm	0.005	0.006	-
プロピオン酸volppm	<0.03	<0.03	-
ノルマル酪酸volppm	<0.001	<0.001	-
イソ吉草酸volppm	<0.001	<0.001	-
ノルマル吉草酸volppm	<0.0009	<0.0009	-
臭気濃度-	55	2,300	-
脱臭空気量m³/分	0.13	0.17	1.5%
## 3 ．高度リン回収技術実証（平成24年度）の詳細

## （１）実証施設の概要

高度リン回収技術の実証試験フロー図を図3-1に示す。

既設処理施設の膜分離硝化脱窒素処理設備の処理水を貯留しているリン回収原水槽からリン回収原水を移送し、脱炭酸塔で炭酸イオンを除いた後、従来法よりも晶析物の流動性と固液分離性を改善した浮遊法晶析槽と、より低濃度のリン濃度を晶析できる固定床晶析槽でHAPとして回収し、固定床晶析槽処理水のT-P濃度1mg/L以下となる処理条件を確立する。また活性炭吸着塔への負荷増加量を確認するために、活性炭吸着塔によるCODおよび色度除去性能を検証する。

図 3-1 高度リン回収技術実証試験のフロー図

① 実証設備を設置する場所

設置場所：仙北市汚泥再生処理センター（秋田県仙北市）

計画処理能力：60kL/日（し尿35kL/日、浄化槽污泥17kL/日、農林集排污泥8kL/日）

主 処 理 方 式：膜分離高負荷脫窒素処理

② 実証試験設備

実証設備処理量： $ 2m^{3}/日 $

実証設備容量：脱炭酸塔 0.17m^{3}

浮遊法晶析槽 0.28m^{3}

浮遊法晶析槽処理水槽 0.17m^{3}
固定床晶析槽 0.2m^{3}

固定床处理水槽 1.0m^{3}

中和槽 0.054m^{3}

活性炭原水槽 0.6m^{3}

活性炭吸着塔 0.18m^{3}

活性炭处理水槽 0.2m^{3}

洗净排水槽 1.0m^{3}

試験設備フローシートを図3-2に、配置図を図3-3に、装置外観を図3-4に示した。
図 3-2 高度リン回収実証試験フローシート（その1）
図 3-2 高度リン回収実証試験フローシート（その2）
図 3-3 高度リン回収実証装置 配置図
図 3-4 高度リン回収実証試験装置外観

## （2） 試験条件

高度リン回収技術実証試験の処理条件を表3-1に示す。

表 3-1 高度リン回収実証の処理条件

項目	RUN2-1	RUN2-2	RUN2-3
実施期間	H24/11/09～12/19	H25/01/07～02/13	H25/02/27～03/26
リン回收原水	流量	m³/日	2.0	2.0	2.0
全リン濃度	mg/L	50(無調整)	100(調整)	50(無調整)
脱炭酸塔	pH	-	4.8	4.8	4.8
空気量	L/分	6.0	6.0	6.0
浮遊法晶析槽	pH	-	8.1	8.1	8.1
カルシウム濃度	mg/L	150	150	150
水温	℃	30	30	25
固定床晶析槽	pH	-	8.5	8.5	8.5
カルシウム濃度	mg/L	-	-	-
水温	℃	30	30	25

リン回収原水の全リン濃度は、未調整で比較的低濃度のリン回収原水を用いたRUN2-1およびRUN2-3と、脱炭酸塔にリン酸塩溶液を注入して高濃度条件としたRUN2-2を実施した。また浮遊法晶析槽および固定床晶析槽の水温はRUN2-1、RUN2-2では30℃としたが、RUN2-3では低水温条件として25℃で実施した。
## （3） 運転状況

## ① 実証期間中の運転状況

実証期間中の本施設への搬入量および硝化脱窒素槽へのリン投入量は表3-2の通り。

表3-2 搬入量および投入物のリン含有量（平均）

集計期間	搬入量	投入液量	全リン濃度	投入物のリン含有量
し尿	浄化槽污泥	農・林集排污泥	除さ後し尿	除さ後浄化槽污泥等	除さ後し尿	除さ後浄化槽污泥等	除さ後し尿	除さ後浄化槽污泥等	合計
kL/日	kL/日	kL/日	m³/日	m³/日	mg/L	mg/L	kg/日	g/日	kg/日
RUN2-1	34.8	18.5	1.6	35.6	17.1	280	100	10	1.7	12
RUN2-2	17.7	14.3	1.8	19.7	19.5	270	140	5.3	2.7	8.0
RUN2-3	30.2	13.5	3.7	22.2	17.6	200	130	4.4	2.3	6.7

本施設の搬入量は時期によって差があり、投入量もその影響を受けて RUN2-1 が 52.7m³/日と RUN2-2、RUN2-3 と比較して 30% 程度多かった。除さ後し尿および浄化槽汚泥の全リン濃度にあまり変動はないが、投入量の変動の影響を受け、硝化脱窒素槽への投入物のリン含有量は RUN2-1 が 12kg/日と RUN2-2 の 8.0kg/日、RUN2-3 の 6.7kg/日よりも 60% 程度多い結果となった。次に高度リン回收実証試験装置の運転条件を表 3-3 に示す。

表 3-3 高度リン回収実証の運転条件（平均）

集計期間	設計
条件	RUN2-1	RUN2-2	RUN2-3
平均	最小	最大	平均	最小	最大	平均	最小	最大
リン回收原水量	m³/日	2.0	1.9	1.8	2.0	1.9	1.8	2.0	2.0	1.7	2.1
脱炭酸塔	滞留時間	時	2.0	2.2	2.0	2.3	2.2	2.0	2.3	2.1	2.0	2.3
pH	-	4.8	4.9	4.9	4.9	4.9	4.9	4.9	4.9	4.8	4.9
空気量	L/分	6.0	5.9	5.0	6.0	6.0	6.0	6.0	6.0	6.0	6.0
水温	℃	-	25.5	24.0	27.7	18.6	17.7	20.3	19.5	17.3	20.7
浮遊法晶析槽	滞留時間	時	2.6	2.7	2.5	3.2	2.6	2.5	3.2	2.6	2.5	3.0
pH	-	8.1	8.1	8.1	8.2	8.1	8.1	8.1	8.1	7.9	8.1
カルウム濃度	mg/L	150	175	140	260	165	110	280	200	180	230
SS濃度	g/L	40	52	36	95	45	21	130	28	24	35
水温	℃	30.0	30.0	30.0	30.0	29.5	24.2	29.9	24.7	21.8	25.0
固定床晶析槽	原水量	m³/日	2.6	2.6	2.1	2.7	2.8	2.5	2.9	2.6	2.2	2.7
空間速度	m³/m³/日	1.0	0.92	0.89	0.93	0.95	0.92	0.99	0.90	0.88	0.93
pH	-	8.5	8.6	8.4	8.7	8.5	8.2	8.6	8.4	8.1	8.5
カルウム濃度	mg/L	-	140	94.0	180	110	81.0	130	164	140	190
充填量	L	126	-	-	122	-	-	126	-	-
水温	℃	30.0	29.9	29.4	30.9	28.5	23.9	29.9	24.9	21.2	25.5
逆洗流量	m³/日	0.60	0.58	0.57	0.59	0.60	0.60	0.60	0.59	0.58	0.60
リン回収原水流量は RUN2-1 及び RUN2-2 の平均値は $ 1.9 \, m^{3}/日 $ 、RUN2-3 は $ 2.0 \, m^{3}/日 $ であり、設計条件の $ 2.0 \, m^{3}/日 $ と同程度の流量を処理している。

脱炭酸塔は各 RUN とも pH 範囲が 4.8～4.9、空気量 5.0～6.0L/分で設計条件に近い範囲での曝気処理を行っている。脱炭酸塔の水温はリン回収原水槽から移送される間に低下するため、RUN2-1 の平均値が 25.5℃ に対し RUN2-2 は 18.6℃、RUN2-3 は 19.5℃ となっている。

浮遊法晶析槽の pH は各 RUN の平均値はどれも 8.1 であった。カルシウム濃度はカルシウム濃度計でカルシウム注入ポンプを制御したが指示値の変動があり、各 RUN の分析結果の平均値は RUN2-1 が 175mg/L、RUN2-2 が 165mg/L、RUN2-3 が 200mg/L であった。SS 濃度は引抜量で調整したが、分析結果の平均値は RUN2-1 が 52g/L、RUN2-2 が 45g/L、RUN2-3 が 28g/L であった。RUN2-1 及び RUN2-2 の水温の平均値は 30.0、29.5℃ であり、RUN2-3 平均値は 24.7℃ で晶析反応を行っている。

固定床晶析槽の pH は平均値として RUN2-1 は 8.6、RUN2-2 は 8.5、RUN2-3 は 8.4 であり、カルシウム濃度の分析結果の平均は RUN2-1 が 140mg/L、RUN2-2 が 110mg/L、RUN2-3 が 164mg/L であった。HAP充填量はあまり増減がなく 122～126L、水温の平均値は RUN2-1 及び RUN2-2 は 29.9、28.5℃であり、RUN2-3 は 24.9℃で通水している。

## ② 脱炭酸效果

脱炭酸塔における炭酸除去効果について、各工程の無機炭素濃度とともに表3-4に示す。

表 3-4 各工程の無機炭素濃度 （単位：mg/L）

集計期間 採水場所	RUN2-1	RUN2-2	RUN2-3
平均	最小	最大	平均	最小	最大	平均	最小	最大
リン回収原水	44.4	37.0	51.0	30.6	22.0	41.0	31.3	25.0	39.0
脱炭酸塔出口	2.7	2.2	3.1	2.6	2.3	3.2	3.5	2.9	4.4
浮遊法晶析槽処理水	7.9	6.2	9.8	12.5	6.7	24	10.5	7.9	14
固定床晶析槽処理水	7.9	5.2	11.0	12.8	9.1	16.0	11.2	7.8	15.0
活性炭処理水	8.7	6.4	12.0	13.4	10.0	16.0	10.9	8.3	13.0
脱炭酸塔除去率(%)	94.1	93.1	94.9	90.5	89.5	92.1	89.0	87.6	91.5

リン回収原水の無機炭素濃度は30.6～44.4mg/Lであったが、脱炭酸処理により90%以上が除去されていた。また浮遊法晶析槽以降ではpHが高い条件で攪拌などの操作を行なっており、浮遊法晶析槽処理水における無機炭素濃度の平均値はRUN2-1が7.9mg/L、RUN2-2が12.5mg/L、RUN2-3が10.5mg/Lであり、脱炭酸塔よりもそれぞれ5.2、9.9、7.0mg/L上昇していた。固定床晶析槽処理水および活性炭処理水は、無機炭素濃度はほとんど上昇しなかった。
## （4） 運転結果

## ① 高度リン回収の処理水質

RUN2-1～2-3 の各工程の全リン濃度を図 3-5 に、各種水質及びリン回収率を表 3-5～7 に示す。

図3-5 高度リン回収実証試験各工程の全リン濃度

$$ \begin{aligned}&\blacksquare RUN2-1\quad\blacksquare RUN2-2\quad\blacksquare RUN2-3\end{aligned} $$

表 3-5 高効率リン回収実証試験の原水および処理水水質（RUN2-1・その1）

リン回収原水	脱炭酸塔出口	浮遊法晶析槽処理水
平均	最小	最大	平均	最小	最大	平均	最小	最大
流量	m³/日	1.9	1.9	2.0	-	-	-	2.2	2.1	2.3
SS	mg/L	-	-	-	-	-	-	24.3	8.00	44.0
全リン	mg/L	49.7	37.0	66.0	51.0	41.0	67.0	10.0	6.50	15.0
リン酸態リン	mg/L	47.8	36.0	59.0	49.2	40.0	61.0	6.30	3.70	9.10
カルシウム	mg/L	51.7	40.0	66.0	52.0	43.0	64.0	167	140	210
リン酸態リン/全リン比	%	96.4	89.4	100	96.8	91.0	100	63.3	39.8	82.7
全リン回收率(槽前後)	%	-	-	-	-	-	-	78.7	74.9	83.9
全リン回收率(系全体)	%	-	-	-	-	-	-	-	-	-
表 3-5 高効率リン回収実証試験の原水および処理水水質（RUN2-1・その2）

浮遊法処理水槽晶析物返送	浮遊法処理水槽出口	固定床晶析槽処理水
平均	最小	最大	平均	最小	最大	平均	最小	最大
流量	m³/日	0.24	0.17	0.32	2.6	2.4	2.7	-	-	-
SS	mg/L	98.4	36.0	140	33.8	6	140	1未満	1未満	1未満
全リン	mg/L	17.2	9.80	25.0	10.0	4.3	22	0.43	0.34	0.54
リン酸態リン	mg/L	4.82	2.80	6.90	4.7	2.5	7.5	0.30	0.16	0.45
カルシウム	mg/L	196	170	230	178	140	220	140	94.0	180
リン酸態リン/全リン比	%	31.3	17.5	57.5	60.9	11.4	90.4	69.0	42.1	83.3
全リン回收率(槽前後)	%	-	-	-	-	-	-	94.0	87.9	98.3
全リン回收率(系全体)	%	-	-	-	-	-	-	99.1	98.5	99.4

表 3-6 高効率リン回収実証試験の原水および処理水水質（RUN2-2・その1）

リン回収原水	脱炭酸塔出口	浮遊法晶析槽処理水
平均	最小	最大	平均	最小	最大	平均	最小	最大
流量	m³/日	1.9	1.8	2.0	-	-	-	2.2	2.1	2.3
SS	mg/L	-	-	-	-	-	-	55.9	6.00	220
全リン	mg/L	42.5	39.0	55.0	95.2	88.0	98.0	17.5	9.80	42.0
リン酸態リン	mg/L	40.0	38.0	45.0	94.2	88.0	98.0	7.79	4.70	11.0
カルシウム	mg/L	66.6	59.0	74.0	65.4	55.0	72.0	152	110	230
リン酸態リン/全リン比	%	95.1	69.1	100	95.1	69.1	100	53.2	13.6
全リン回收率(槽前後)	%	-	-	-	-	-	79.7	57.8	88.2
全リン回收率(系全体)	%	-	-	-	-	-	-	-	-

表 3-6 高効率リン回収実証試験の原水および処理水水質（RUN2-2・その2）

浮遊法処理水槽晶析物返送	浮遊法処理水槽出口	固定床晶析槽処理水
平均	最小	最大	平均	最小	最大	平均	最小	最大
流量	m³/日	0.29	0.25	0.31	2.7	2.5	2.9	-	-	-
SS	mg/L	149.4	6.0	650	47.0	4	110	1未満	1未満	1未満
全リン	mg/L	30.5	7.40	110.0	14.5	8.40	24.0	0.63	0.56	0.78
リン酸態リン	mg/L	5.82	4.30	8.80	5.84	3.80	9.00	0.55	0.47	0.66
カルシウム	mg/L	180.0	110	350	146	110	190	110	81.0	130
リン酸態リン/全リン比	%	48.0	4.6	73.3	49.1	15.8	81.8	87.0	82.4
全リン回收率(槽前後)	%	-	-	-	-	-	-	95.1	92.0
全リン回收率(系全体)	%	-	-	-	-	-	-	99.3	99.2
表 3-7 高効率リン回収実証試験の原水および処理水水質（RUN2-3・その1）

リン回収原水	脱炭酸塔出口	浮遊法晶析槽処理水
平均	最小	最大	平均	最小	最大	平均	最小	最大
流量	m³/日	2.0	1.9	2.1	-	-	-	2.3	2.2	2.3
SS	mg/L	-	-	-	-	-	-	51.4	13.0	81.0
全リン	mg/L	44.0	38.0	56.0	49.3	42.0	57.0	14.0	9.30	17.0
リン酸態リン	mg/L	44.0	38.0	56.0	49.0	42.0	56.0	5.20	3.60	6.70
カルシウム	mg/L	67.1	59.0	72.0	71.0	61.0	82.0	200	180	230
リン酸態リン/全リン比	%	100	100	100	99.6	98.2	100	38.9	21.2	52.7
全リン回收率(槽前後)	%	-	-	-	-	-	-	67.5	55.6	79.6
全リン回收率(系全体)	%	-	-	-	-	-	-	-	-	-

表 3-7 高効率リン回収実証試験の原水および処理水水質（RUN2-3・その2）

浮遊法処理水槽晶析物返送	浮遊法処理水槽出口	固定床晶析槽処理水
平均	最小	最大	平均	最小	最大	平均	最小	最大
流量	m³/日	0.25	0.25	0.25	2.5	2.4	2.7	-	-	-
SS	mg/L	59.7	30.0	86.0	33.0	30.0	36.0	1未満	1未満	1未満
全リン	mg/L	14.7	11.0	18.0	11.7	11.0	12.0	0.72	0.55	0.96
リン酸態リン	mg/L	5.67	5.50	5.90	5.60	5.40	5.90	0.57	0.36	0.90
カルシウム	mg/L	187	180	190	183	180	190	164	140	190
リン酸態リン/全リン比	%	40.5	31.1	53.6	49.6	49.2	50.0	78.6	52.1	93.8
全リン回收率(槽前後)	%	-	-	-	-	-	-	94.7	91.3	98.9
全リン回收率(系全体)	%	-	-	-	-	-	-	98.3	97.5	98.8

ここで、全リン回収率は以下の計算で算出した。

$$ \begin{aligned} 全リン回收率 ( 浮遊法晶析槽 )&= 浮遊法晶析槽全リン除去量 \div 浮遊法晶析槽全リン投入量 \times100\\ 全リン回收率 ( 固定床晶析槽 )&=( 浮遊法処理水槽全リン濃度一固定床晶析槽処理水全リン濃度 )\\&\div 浮遊法処理水槽全リン濃度 \times100\end{aligned} $$

全リン回収率（全体）

（リン回収原水全リン濃度※—固定床晶析槽処理水全リン濃度）÷リン回収原水全リン濃度×100※RUN2は脱炭酸塔出口全リン濃度から求めた。

$$ \begin{aligned}& 浮遊法晶析槽全リン除去量 = 脱炭酸塔出口全リン濃度 \times リン回收原水流量 \\&\quad+ 浮遊法処理水槽晶析物返送全リン濃度 \times 浮遊法処理水槽晶析物返送流量 \\&\quad- 浮遊法晶析槽処理水全リン濃度 \times 浮遊法晶析槽処理水量 \end{aligned} $$

浮遊法晶析槽全リン投入量＝脱炭酸塔出口全リン濃度×リン回収原水流量

＋浮遊法処理水槽晶析物返送全リン濃度×浮遊法処理水槽晶析物返送流量

浮遊法晶析槽処理水量＝リン回収原水流量＋浮遊法処理水槽晶析物返送流量
RUN2-1（原水全リン濃度 49.7mg/L、液温 30℃）、RUN2-2（原水全リン濃度 95.2mg/L、液温 30℃）、RUN2-3（原水全リン濃度 44.0mg/L、液温 25℃）のいずれにおいても、固定床晶析槽処理水の全リン濃度は 1mg/L 以下で、目標水質を達成した。

RUN2-3 については水温低下によって浮遊法晶析槽の全リン回収率が 67.5%と低かったものの、固定床晶析槽における回収率が高く、固定床晶析槽処理水の全リン濃度は 1mg/L となった。固定床晶析槽には全リン濃度として RUN2-1 で 10.0mg/L、RUN2-2 で 14.5mg/L、RUN2-3 で 11.7mg/L（うちリン酸態リンは全リンの 60.9%、49.1%、49.6%）が流入し、固定床晶析槽内での HAP 結晶の成長および微細 HAP が析出して栄へ捕捉されて除去されていた。

固定床晶析槽処理水のSS濃度も各RUNとも1mg/L以下であるため、凝集沈殿および砂ろ過工程を省略し、活性炭吸着工程にて処理することができる。

## ② 水温の影響

水温がリン回収率へ及ぼす影響として、各RUNの浮遊法晶析槽及び固定床晶析槽の全リン回収率を図3-6に示す。浮遊法晶析槽について、水温30℃のRUN2-1と、25℃のRUN2-3を全リン回収率で比較したところ、RUN2-1の平均が78.7％に対しRUN2-3は67.5％であった。浮遊法晶析槽処理水のリン酸態リン濃度はRUN2-1の期間平均で6.3mg/L、RUN2-3で5.2mg/Lであり、RUN2-3のリン酸態リン濃度は低いことから、SS由来のリン濃度が上昇していた。このことから、晶析槽の液温が25℃と低いRUN2-3では、HAP結晶の成長速度が遅くなり、微細なHAP結晶が処理水に流出してリン回収率が低下していたものと思われる。

図3-6 各晶析槽の全リン回収率

☑ 浮遊法晶析槽 ☑ 固定床晶析槽

固定床晶析槽の全リン回収率については、水温による影響が明確には確認できなかったため、固定床晶析槽処理水の全リン濃度と水温の関係を図3-7に比較した。
図3-7 固定床晶析槽の温度影響

RUN2-1 RUN2-2 RUN2-3

固定床晶析槽の処理水全リン濃度は水温の影響を受け、水温低下によって全リン濃度が高くなった。HAPを生成する晶析反応では、水温が高いほど反応速度が早くなるためと思われる。この傾向から、処理水全リン濃度を1mg/L以下に維持するためには、実証試験で実施した25℃以上に維持されることが好ましいものと思われる。