リン抽出液の回収方法及びリン抽出液の回収装置
【課題】低コストで、効率よく、リン抽出液を回収するリン抽出液の回収方法及びリン抽出液の回収装置を提供する。
【解決手段】ろ布４２の一次側表面に混合液中の不溶性成分による層４４を形成させた状態でろ過処理を行うように構成されたろ過板４０と、ろ過処理中に混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部１０ａ，１０ｂと、汚泥堆積部１０ａ，１０ｂに堆積した不溶性成分を排出する排出手段とを有する固液分離槽１０，２０を２槽備え、各固液分離槽中の混合液を、他の固液分離槽に相互に導入する手段を有し、２槽の固液分離槽にて、混合液のろ過処理と、不溶性成分の排出処理とを交互に行うと共に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入して、前記処理を切り替えるように構成されているリン抽出液の回収装置を用いる。
【解決手段】ろ布４２の一次側表面に混合液中の不溶性成分による層４４を形成させた状態でろ過処理を行うように構成されたろ過板４０と、ろ過処理中に混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部１０ａ，１０ｂと、汚泥堆積部１０ａ，１０ｂに堆積した不溶性成分を排出する排出手段とを有する固液分離槽１０，２０を２槽備え、各固液分離槽中の混合液を、他の固液分離槽に相互に導入する手段を有し、２槽の固液分離槽にて、混合液のろ過処理と、不溶性成分の排出処理とを交互に行うと共に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入して、前記処理を切り替えるように構成されているリン抽出液の回収装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リンが溶解した溶液から不溶性成分を除去してリン抽出液を回収するリン抽出液の回収方法及びリン抽出液の回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リン資源の枯渇が懸念されリン回収技術が注目されている。下水や下水汚泥はリンを含むため、各種のリン回収技術が開発、実用化されている。なかでも、下水汚泥等のようなリン含有汚泥の焼却灰からリンを回収する技術は、リン資源の回収と焼却灰の有効利用の観点から有望視されている。
【０００３】
焼却灰からリンを回収するには、焼却灰中のリンを薬剤で抽出する必要があり、抽出方法としては、硫酸、塩酸、硝酸等の強酸性溶液を用いて抽出する方法（例えば、下記特許文献１〜５）や、苛性ソーダ水溶液等のような強アルカリ性溶液を用いて抽出する方法（例えば、下記特許文献６〜８）が知られている。強酸性溶液や強アルカリ性溶液を用いることで、リンを含有する汚泥の焼却灰から、効率よくリンを抽出することができる。
【０００４】
そして、焼却灰中のリンを薬剤中に抽出した後、焼却灰と薬剤とを含む混合液を固液分離して焼却灰などの不溶性分を除去し、回収したリン抽出液に、消石灰（水酸化カルシウム）などを加えてリン化合物として析出させるようにして、焼却灰からリンを回収している。
【特許文献１】特開平７−２５１１４１号公報
【特許文献２】特開平９−７７５０６号公報
【特許文献３】特開平１０−１０１３３２号公報
【特許文献４】特開平１１−９２１２２号公報
【特許文献５】特開平２００１−１３０９０３号公報
【特許文献６】特開２００７−２４６３６０号公報
【特許文献７】特開２００７−２４６３６１号公報
【特許文献８】特開２００７−２６１８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リンを含有する汚泥の焼却灰から、リンを高純度でかつ効率よく回収するには、焼却灰中のリンを溶出させたリン抽出液と、焼却灰などの不溶性成分とを含む混合液を固液分離して、不溶性成分の混入の少ない清澄なリン抽出液を効率的に回収する必要がある。固液分離する方法としては、例えば、遠心分離、ろ過による方法がある。
しかしながら、遠心分離による方法では、遠心分離機は設備コストが高いという問題があった。また、遠心分離機の作動には、回転エネルギーを要するので、運転コストがかかるという問題があった。さらには、遠心分離では、固形分回収率が低く、回収された抽出液中に数百ｍｇ／Ｌ程度の焼却灰が混入するため、最終製品として得られるリン化合物の商品価値が損なわれる問題があった。
【０００６】
また、ろ過による固液分離方法では、固液分離を効率的に行うことが困難で、工業的なリン回収工程には適用しにくかった。
【０００７】
また、上記特許文献８には、フィルタープレスによるろ布を用いたろ過が開示されている。しかしながら、フィルタープレスは、バッチ操作の運転となるため、目的とするリン抽出液を得るために長時間を要する結果、設備が大きくなり設備コストが高くなるという問題があった。また、ろ布が目詰まりし易く、高圧水での頻繁な洗浄を必要とし維持管理が面倒で運転コストも高くなる問題があった。すなわち、フィルタープレスは固形分の汚泥を得ることを目的とした固液分離装置であることから、液体であるリン抽出液を得ることを目的とした操作には不適であり、リン抽出液を得るには効率が悪く、処理に時間を要し、高コストとなる問題があった。
【０００８】
また、強酸性溶液や強アルカリ性溶液を用いて、焼却灰からリンの抽出を行った場合、化学的な腐食や材料劣化がきわめて生じ易い条件であるため、リン抽出液と、リン抽出後の焼却灰を含む不溶性成分とを分離する技術の開発はこれまで充分になされていないのが現状であった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、リンを含有する汚泥の焼却灰から、低コストで、効率よく、清澄なリン抽出液を回収するリン抽出液の回収方法及びリン抽出液の回収装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のリン抽出液の回収方法は、リンを含有する汚泥の焼却灰に、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させるリン溶解工程と、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液から不溶性成分を除去してリン抽出液を回収する固液分離工程と、を含むリン抽出液の回収方法であって、前記固液分離工程において、前記混合液をろ過するためのろ布を備えたろ過板と、前記混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部と、この汚泥堆積部に堆積した不溶性成分を排出する排出手段を有する固液分離槽を２槽用い、一方の固液分離槽では、前記ろ過板の前記ろ布で仕切られた一次側に前記混合液を供給して、前記ろ布の一次側表面に前記混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行い、前記ろ布で仕切られた二次側からリン抽出液を回収するろ過処理を行うと共に、他方の固液分離槽では、前記汚泥堆積部に堆積した不溶性成分を前記排出手段によって排出する排出処理を行い、次いで、所定時間経過後に、ろ過処理を行っていた一方の固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた他方の固液分離槽に導入し、前記他方の固液分離槽で前記ろ過処理を行うと共に、前記一方の固液分離槽で前記排出処理を行う、という操作を繰り返すことを特徴とする。
【００１１】
本発明のリン抽出液の回収方法によれば、固液分離槽を２槽用い、一方の固液分離槽では、リン抽出液とリン抽出後の焼却灰とを含む混合液のろ過処理を行い、他方の固液分離槽では、汚泥堆積部に堆積した不溶性成分を排出する排出処理行い、次いで、所定時間経過後に、ろ過処理を行っていた一方の固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた他方の固液分離槽に導入し、前記他方の固液分離槽で前記ろ過処理を行うと共に、前記一方の固液分離槽で前記排出処理を行う、という操作を繰り返すようにしたので、混合液をほぼ連続してろ過処理することができ、連続的にリン抽出液を回収できる。また、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入してろ過処理を行うようにしたので、リン抽出液を含む未ろ過の混合液を汚泥と共に排出することなく、ろ過処理することができ、リン抽出液の回収率が高い。そして、ろ過処理では、リン抽出液とリン抽出後の焼却灰とを含む混合液を、ろ布を備えたろ過板の一次側に通水させて、該ろ布の一次側表面に混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行うので、ろ布の一次側表面に形成させた不溶性成分による層がフィルターとして機能し、ろ過板の二次側から、焼却灰などの不溶性成分の混入が少ない、極めて清澄なリン抽出液を効率よく回収することができる。
【００１２】
本発明のリン抽出液の回収方法は、前記ろ過処理を行う固液分離槽内の混合液を、ろ過処理を開始する前に攪拌することが好ましい。混合液中の不溶性成分は沈降し易いので、固液分離槽に供給した混合液の不溶性成分の濃度が低い場合、ろ布の一次側表面に溶液中の不溶性成分による層を形成する際に時間を要することがあるが、ろ過処理を開始する前に、混合液を攪拌することで、不溶性成分の沈降を防止できる。このため、ろ布の一次側表面に溶液中の不溶性成分による層を短時間で形成でき、効率よくリン抽出液を回収できる。
【００１３】
一方、本発明のリン抽出液の回収装置は、リンを含有する汚泥の焼却灰に、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させることにより形成された、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液から、不溶性成分を除去してリン抽出液を回収するためのリン抽出液の回収装置であって、ろ布によって、前記混合液を供給する一次側と、該混合液のろ液を受ける二次側とに仕切られ、ろ布の一次側表面に前記混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行うように構成されたろ過板と、ろ過処理中に前記混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部と、前記汚泥堆積部に堆積した前記不溶性成分を排出する排出手段とを有する固液分離槽を２槽備え、各固液分離槽中の混合液を、他の固液分離槽に相互に導入する手段を有し、２槽の固液分離槽にて、前記混合液のろ過処理と、前記不溶性成分の排出処理とを交互に行うと共に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入して、前記処理を切り替えるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のリン抽出液の回収装置によれば、２槽の固液分離槽にて、混合液のろ過処理と、不溶性成分の排出処理とを交互に行うと共に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入して、前記処理を切り替えるように構成されているので、リン抽出液を含む未ろ過の混合液を汚泥と共に排出せずに済み、混合液からのリン抽出液を効率よく回収できる。そして、ろ過処理では、リン抽出液とリン抽出後の焼却灰とを含む混合液を、ろ布を備えたろ過板の一次側に通水させて、該ろ布の一次側表面に混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行うので、ろ布の一次側表面に形成させた不溶性成分による層がフィルターとして機能し、ろ過板の二次側から、焼却灰などの不溶性成分の混入が少ない、極めて清澄なリン抽出液を効率よく回収することができる。
【００１５】
本発明のリン抽出液の回収装置は、前記２槽の固液分離槽を、前記汚泥堆積部よりも上方で互いに連通させる連通管が配置されており、この連通管の途中に弁が設けられていて、前記処理を切り替える際に、該弁を開いて、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入するように構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明のリン抽出液の回収装置は、各固液分離槽中の混合液を個別に抜き出して所定の貯槽に貯留させる手段と、該貯槽に貯留された混合液を各固液分離槽に個別に供給する手段とを有し、前記処理を切り替える際に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を前記貯槽に導入し、前記貯槽に貯留された混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入するように構成されていることが好ましい。
【００１７】
本発明のリン抽出液の回収装置の前記ろ過板は、支持材の両面をろ布で囲み、該ろ布の全周を閉じて袋状となし、少なくとも一端にリン抽出液回収管を接続したもので構成されていることが好ましい。
【００１８】
本発明のリン抽出液の回収装置の前記ろ布は、ポリプロピレン、塩化ビニリデン、ビニロンから選ばれた一種以上の材質で構成されていることが好ましい。これらの材質からなるろ布は、耐薬品性に優れるので、ろ過処理時にろ布が劣化し難く、ろ布の交換頻度を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、リン抽出液とリン抽出後の焼却灰とを含む混合液から、焼却灰などの不溶性成分の混入が少ない、極めて清澄なリン抽出液を効率よく回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を用いて、本発明のリン抽出液の回収装置について説明する。図１は、本発明のリン抽出液の回収装置の第１の実施形態である。
【００２１】
このリン抽出の液回収装置は、第１固液分離槽１０と、第２固液分離槽２０と、第１固液分離槽１０及び第２固液分離槽２０を連通する連通管３０と、で主に構成されている。第１固液分離槽１０、第２固液分離槽２０は、基本的に同一の装置構成をなしているので、以下、固液分離槽と記載して説明する。
【００２２】
固液分離槽１０，２０の底部は、槽内に供給された混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部１０ａ（２０ａ）をなしている。固液分離槽の汚泥堆積部１０ａ（２０ａ）よりも上方の側壁には、仕切り弁Ｖ５が介装された連通管３０が伸びており、この連通管３０によって、第１固液分離槽１０と第２固液分離槽２０とが連結されている。
【００２３】
固液分離槽１０，２０の上部には、開閉弁Ｖ１ａ（Ｖ１ｂ）が介装された配管Ｌ１ａ（Ｌ１ｂ）が設けられており、それぞれの固液分離層から伸びた配管Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、混合液貯留槽５０から伸びた配管Ｌ２と接続している。配管Ｌ２には、送液ポンプＰ１が介装されている。
【００２４】
固液分離槽１０，２０の底部には、汚泥給排口（図示しない）がそれぞれ設けられており、この汚泥給排口から、汚泥排出弁Ｖ２ａ（Ｖ２ｂ）が介装された配管Ｌ３ａ（Ｌ３ｂ）が伸びている。
【００２５】
固液分離槽１０，２０の内部には、ろ過板４０が複数（この実施形態では２個）配置されている。図２を併せて参照すると、ろ過板４０は、支持材４１の両面をろ布４２で囲み、該ろ布４２の全周を閉じて袋状の形状をなしている。そして、上下方向に沿って、かつ、幅方向に所定間隔で縫い込んだ複数の縫い目４３によって、上下に伸びる通路を幅方向に複数並んで形成した構造をなしている。また、上端には、リン抽出液回収管Ｌ４ａ（Ｌ４ｂ）が伸びて、配管Ｌ５ａ（Ｌ５ｂ）に接続している。
【００２６】
ろ布４２の材質は、耐薬品性に優れたものであれば特に限定はなく、ポリプロピレン、塩化ビニリデン、ビニロン等が好ましく用いられる。また、ろ布４２の厚さは、０．３〜０．５ｍｍが好ましい。また、ろ布４２の通気速度は、１０〜２０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃ ａｔ １２５Ｐａが好ましい。
【００２７】
配管Ｌ５ａ（Ｌ５ｂ）の下流側端部は、上下に分岐している。上方に伸びた配管Ｌ６ａ（Ｌ６ｂ）には、通気弁Ｖ３ａ（Ｖ３ｂ）、吸引ポンプＰ２ａ（Ｐ２ｂ）が介装されている。下方に伸びた配管Ｌ７ａ（Ｌ７ｂ）には、排水弁Ｖ４ａ（Ｖ４ｂ）が介装されおり、この配管Ｌ７ａ（Ｌ７ｂ）は、固液分離槽内の水位よりも下方に伸びている。
【００２８】
次に、上記リン抽出液の回収装置を用いた、本発明のリン抽出液の回収方法を説明する。
【００２９】
本発明のリン抽出液の回収方法は、リンを含有する汚泥の焼却灰に強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させるリン溶解工程と、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液から不溶性成分を除去してリン抽出液を回収する固液分離工程と、を含む工程からなる。
【００３０】
（リン溶解工程）
リンを含有する汚泥の焼却灰に、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させる。
【００３１】
強酸性溶液としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等が挙げられる。強アルカリ性溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
【００３２】
強酸性溶液を用いてリンを溶解させる場合においては、焼却灰に強酸性溶液を加えて、ｐＨ２以下にして処理することが好ましい。また、５０〜７５℃の温度条件下で処理すると、焼却灰からのリン溶出に要する時間を短縮できるので好ましい。
【００３３】
強アルカリ性溶液を用いてリンを溶解させる場合においては、焼却灰に強アルカリ性溶液を加えて、ｐＨ１４程度にして処理することが好ましい。５０〜７５℃の温度条件下で処理すると、焼却灰からのリン溶出に要する時間を短縮できるので好ましい。
【００３４】
（固液分離工程）
次に、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液（以下、「混合液」と記す）を、図１に示すリン抽出液回収装置を用いて固液分離し、混合液から不溶性成分を除去してリン抽出液を回収する。本装置では、第１固液分離槽２０と、第２固液分離槽２０とで、混合液のろ過処理と、槽内に蓄積した不溶性成分を汚泥として排出する排出処理と、を交互に行い、混合液を固液分離してリン抽出液を回収する。以下、第１固液分離槽１０でろ過処理を行い、第２固液分離槽２０で排出処理を行う場合の処理を例に挙げて、図３〜８を用いて説明する。なお、図中の実線で記した配管は、配管内を液等が流通している状態を示し、点線で記した配管は、配管内を液等が流通していない状態を示している。また、黒塗りした弁は閉じている状態を示し、白抜きした弁は開いている状態を示している。
【００３５】
まず、開閉弁Ｖ１ｂ、汚泥排出弁Ｖ２ａ及び仕切り弁Ｖ５を閉じ、開閉弁Ｖ１ａ及び汚泥排出弁Ｖ２ｂを開き、送液ポンプＰ１を作動する。このようにすると、図３に示すように、第１固液分離槽１０には、混合液貯留槽５０内の混合液が、配管Ｌ１ａを通って供給され、第２固液分離槽２０では、汚泥堆積部２０ａに堆積した汚泥が、配管Ｌ３ｂから系外に引き抜かれる。
【００３６】
次に、図４に示すように、第１固液分離槽１０に混合液がろ過板４０の上方に至るまで供給されたら、送液ポンプＰ１を停止し、開閉弁Ｖ１ａを閉じる。そして、排水弁Ｖ４ａを閉じた状態で、通気弁Ｖ３ａを開いて吸引ポンプＰ２ａを作動させ、ろ液（リン抽出液）を配管Ｌ５ａ，Ｌ７ａ内に充満させる。そして、配管Ｌ５ａ，Ｌ７ａ内にリン抽出液を充満し、吸引ポンプＰ２ａを停止して、通気弁Ｖ３ａを閉じ排水弁Ｖ４ａを開く。このようにすると、サイフォン効果により、配管Ｌ７ａの長さに応じた負圧がろ過板４０の内部に作用し、無動力でろ過が行われ、リン抽出液は、配管Ｌ７ａを通って系外に排水される。
【００３７】
こうしてろ過作業を開始すると、ろ過板４０のろ布の一次側表面には、混合液中の不溶性成分による層（以下、「プレコート層」と記す）４４が形成される。プレコート層４４の厚さは、運転条件により異なるので特に限定はしないが、十〜数十ｍｍの厚さになるように形成することが好ましい。このように、ろ過板４０のろ布４２の一次側表面にプレコート層４４が形成されていることにより、プレコート層４４がフィルターとして機能し、配管Ｌ７ａからは、極めて清澄なリン抽出液が得られる。そして、ろ過により固液分離槽１０内の水位が一定レベルまで低下すると、開閉弁Ｖ１ａを開き、送液ポンプＰ１を作動して、配管Ｌ１ａから第１固液分離槽１０内に混合液が供給され、ろ過が連続的に行われる。なお、焼却灰は、有機物を含まないので、混合液中に含まれる不溶性成分は無機性の粒子からなるものであり、ろ布４２は目詰まりが生じにくく、ろ過処理中にろ布に付着した不溶性成分は、自重で自然剥離し、剥離した部分には、再度不溶性成分が付着するのでプレコート層が形成される。一方、第２固液分離槽２０では、汚泥堆積部２０ａに堆積した汚泥の排出処理が行われている。
【００３８】
第１固液分離槽１０、第２固液分離槽２０にて、上記処理を継続すると、第１固液分離槽１０の汚泥堆積部１０ａには、混合液中の不溶性成分がろ過処理中に重力沈降し、更には、ろ布４２の表面からプレコート層４４の一部が自然剥離するので、汚泥が蓄積する。一方、第２固液分離槽２０では、汚泥が排出されて槽内は空になる。
【００３９】
図５に示すように、第１固液分離槽１０の汚泥堆積部１０ａに、所定量の汚泥が堆積した時点で、送液ポンプＰ１を停止し、開閉弁Ｖ１ａを閉じ、汚泥排出弁Ｖ２ｂを閉じる。そして、この状態で仕切り弁Ｖ５を開くと、図６に示すように、第１固液分離槽１０に残っていた未ろ過の混合液が、連通管３０を通って第２固液分離槽２０に移送される。そして、未ろ過の混合液の移送が終わると、図７に示すように、第１固液分離槽１０及び第２固液分離槽２０の水位はほぼ同じとなり、第１固液分離槽１０には汚泥が残り、第２固液分離槽２０には未ろ過の混合液が残る。
【００４０】
次に、未ろ過の混合液の移送が終了したら、図８に示すように、仕切り弁Ｖ５を閉じ、開閉弁Ｖ１ｂ及び汚泥排出弁Ｖ２ａを開き、送液ポンプＰ１を作動する。
【００４１】
第１固液分離槽１０では、汚泥堆積部１０ａに堆積した汚泥の引き抜きを行うと共に、ろ布４２の一次側表面に付着した不溶性成分の剥離が行われる。剥離操作は、例えば、ろ布４２の２次側から加圧空気を送風して剥離する方法などが挙げられる。なお、前述したように、焼却灰は、有機物を含まないので、ろ布４２に付着した不溶性成分は、無機性の粒子からなるものであるので、ろ布４２からは不溶性成分は自然剥離しやすい。
【００４２】
一方、第２固液分離槽２０では、第２固液分離槽２０に、混合液貯留槽５０内の混合液がろ過板４０の上部に至るまで供給され、第１固液分離槽１０と同様にして、ろ過処理が行われる。なお、第２固液分離槽２０には、切り替え時に第１固液分離槽１０から流入した未ろ過の混合液が存在するので、混合液の充填に要する時間を短縮できる。
【００４３】
このようにして、第１固液分離槽１０、第２固液分離槽２０では、ろ過処理と、汚泥排出処理とが交互に繰り返され、全体としてほぼ連続的に混合液をろ過処理できるので、リン抽出液を連続的に回収できる。
【００４４】
従来の方法では、槽内に蓄積した汚泥を排出する際に、リン抽出液を含んだ未ろ過の混合液をも排出していたので、リン抽出液の回収率が不十分であったが、本実施形態によれば、リン抽出液を含んだ未ろ過の混合液を排出することなく、ろ過処理するので、リン抽出液の回収効率が高い。また、ろ過処理では、ろ布４２の一次側表面に混合液中の不溶性成分による層（プレコート層４４）を形成させた状態でろ過処理を行うので、プレコート層４４がフィルターとして機能し、ろ過板４０の二次側から回収できるリン抽出液は、焼却灰などの不溶性成分の混入が少なく、極めて清澄である。
【００４５】
図９に、本発明のリン抽出液の回収装置の第２の実施形態を示す。上記第１の実施形態のリン抽出液の回収装置と同一箇所については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
この実施形態では、固液分離槽内に攪拌装置６０が配置されている点で、上記第１の実施形態と相違する。攪拌装置６０は、混合液のろ過処理や、配管Ｌ３ａ、Ｌ３ｂからの汚泥の引き抜きを行う際に支障をきたさないようなものであれは特に限定はなく、例えば、曝気式攪拌装置などが好ましく挙げられる。
【００４７】
次に、図９に示すリン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液を回収する方法について説明する。
【００４８】
この実施形態では、混合液を固液分離槽１０、２０内に供給し、ろ過板４０の上方に至るまで供給してろ過板４０によるろ過処理を開始するまでの間に、攪拌装置６０を作動して、固液分離槽１０，２０内の混合液を攪拌する点で上記第１の実施形態と相違する。
【００４９】
混合液中の不溶性成分は沈降し易いので、混合液の不溶性成分の濃度が低い場合、ろ布の一次側表面に溶液中の不溶性成分によるプレコート層４４を形成する際に時間を要することがあるが、この実施形態では、ろ過処理を開始する前に混合液を攪拌するので、不溶性成分の沈降を防止でき、ろ布の一次側表面にプレコート層４４を短時間で形成でき、ろ過処理開始までに要する時間を短縮でき、リン抽出液の回収効率が向上する。
【００５０】
図１０に、本発明のリン抽出液の回収装置の第３の実施形態を示す。上記第１の実施形態のリン抽出液の回収装置と同一箇所については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
この実施形態では、１）第１固液分離槽１０と第２固液分離槽２０との間に連通管３０が配置されていない点、２）第１固液分離槽１０の汚泥堆積部１０ａよりも上方の側壁に、開閉弁Ｖ６ａが介装された配管Ｌ８ａが接続して、混合液貯留槽５０にまで伸びている点、３）第２固液分離槽２０の汚泥堆積部２０ａよりも上方の側壁に、開閉弁Ｖ６ｂが介装された配管Ｌ８ｂが接続して、混合液貯留槽５０にまで伸びている点、で上記第１の実施形態と相違する。
【００５２】
次に、図１０に示すリン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液を回収する方法について説明する。
【００５３】
この実施形態では、第１固液分離槽１０で行っていた処理と、第２固液分離槽２０で行っていた処理とを切り替える際に、開閉弁Ｖ６ａ（Ｖ６ｂ）を開き、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の未ろ過の混合液を、混合液貯留槽５０に導入する点で上記第１の実施形態と相違する。
【００５４】
この実施形態によれば、装置設置などの制約で２槽間に連通管３０を設けることができない場合や、各固液分離槽の汚泥堆積部１０ａ，１０ｂの容積が小さく、未ろ過の混合液を充分に受け入れることができない場合等に特に好適である。なお、新たにろ過処理を行う固液分離槽には、槽内が空の状態から混合液を供給することになるので、上記第１の実施形態に比べ、混合液の充填に時間を要し、ろ過処理時間が短くなる傾向がある。
【００５５】
なお、堆積した汚泥の排出手段を汚泥排出弁により説明したが、例えばスクリューフィーダーなどを用いることもある。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のリン抽出液の回収方法の固液分離工程で用いるリン抽出液の回収装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図２】（ａ）はろ過板の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図４】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図５】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図６】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図７】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図８】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図９】本発明のリン抽出液の回収方法の固液分離工程で用いるリン抽出液の回収装置の第２の実施形態を示す概略図である。
【図１０】本発明のリン抽出液の回収方法の固液分離工程で用いるリン抽出液の回収装置の第３の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０：第１固液分離槽
２０：第２固液分離槽
１０ａ、２０ａ：汚泥堆積部
３０：連通管
４０：ろ過板
４１：支持材
４２：ろ布
４３：縫い目
４４：プレコート層
５０：混合液貯留槽
６０：攪拌装置
Ｐ１：送液ポンプ
Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ：吸引ポンプ
Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ：開閉弁
Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ：汚泥排出弁
Ｖ３ａ，Ｖ３ｂ：通気弁
Ｖ４ａ，Ｖ４ｂ：排水弁
Ｖ５：仕切り弁
Ｖ６ａ，Ｖ６ｂ：開閉弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リンが溶解した溶液から不溶性成分を除去してリン抽出液を回収するリン抽出液の回収方法及びリン抽出液の回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リン資源の枯渇が懸念されリン回収技術が注目されている。下水や下水汚泥はリンを含むため、各種のリン回収技術が開発、実用化されている。なかでも、下水汚泥等のようなリン含有汚泥の焼却灰からリンを回収する技術は、リン資源の回収と焼却灰の有効利用の観点から有望視されている。
【０００３】
焼却灰からリンを回収するには、焼却灰中のリンを薬剤で抽出する必要があり、抽出方法としては、硫酸、塩酸、硝酸等の強酸性溶液を用いて抽出する方法（例えば、下記特許文献１〜５）や、苛性ソーダ水溶液等のような強アルカリ性溶液を用いて抽出する方法（例えば、下記特許文献６〜８）が知られている。強酸性溶液や強アルカリ性溶液を用いることで、リンを含有する汚泥の焼却灰から、効率よくリンを抽出することができる。
【０００４】
そして、焼却灰中のリンを薬剤中に抽出した後、焼却灰と薬剤とを含む混合液を固液分離して焼却灰などの不溶性分を除去し、回収したリン抽出液に、消石灰（水酸化カルシウム）などを加えてリン化合物として析出させるようにして、焼却灰からリンを回収している。
【特許文献１】特開平７−２５１１４１号公報
【特許文献２】特開平９−７７５０６号公報
【特許文献３】特開平１０−１０１３３２号公報
【特許文献４】特開平１１−９２１２２号公報
【特許文献５】特開平２００１−１３０９０３号公報
【特許文献６】特開２００７−２４６３６０号公報
【特許文献７】特開２００７−２４６３６１号公報
【特許文献８】特開２００７−２６１８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リンを含有する汚泥の焼却灰から、リンを高純度でかつ効率よく回収するには、焼却灰中のリンを溶出させたリン抽出液と、焼却灰などの不溶性成分とを含む混合液を固液分離して、不溶性成分の混入の少ない清澄なリン抽出液を効率的に回収する必要がある。固液分離する方法としては、例えば、遠心分離、ろ過による方法がある。
しかしながら、遠心分離による方法では、遠心分離機は設備コストが高いという問題があった。また、遠心分離機の作動には、回転エネルギーを要するので、運転コストがかかるという問題があった。さらには、遠心分離では、固形分回収率が低く、回収された抽出液中に数百ｍｇ／Ｌ程度の焼却灰が混入するため、最終製品として得られるリン化合物の商品価値が損なわれる問題があった。
【０００６】
また、ろ過による固液分離方法では、固液分離を効率的に行うことが困難で、工業的なリン回収工程には適用しにくかった。
【０００７】
また、上記特許文献８には、フィルタープレスによるろ布を用いたろ過が開示されている。しかしながら、フィルタープレスは、バッチ操作の運転となるため、目的とするリン抽出液を得るために長時間を要する結果、設備が大きくなり設備コストが高くなるという問題があった。また、ろ布が目詰まりし易く、高圧水での頻繁な洗浄を必要とし維持管理が面倒で運転コストも高くなる問題があった。すなわち、フィルタープレスは固形分の汚泥を得ることを目的とした固液分離装置であることから、液体であるリン抽出液を得ることを目的とした操作には不適であり、リン抽出液を得るには効率が悪く、処理に時間を要し、高コストとなる問題があった。
【０００８】
また、強酸性溶液や強アルカリ性溶液を用いて、焼却灰からリンの抽出を行った場合、化学的な腐食や材料劣化がきわめて生じ易い条件であるため、リン抽出液と、リン抽出後の焼却灰を含む不溶性成分とを分離する技術の開発はこれまで充分になされていないのが現状であった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、リンを含有する汚泥の焼却灰から、低コストで、効率よく、清澄なリン抽出液を回収するリン抽出液の回収方法及びリン抽出液の回収装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のリン抽出液の回収方法は、リンを含有する汚泥の焼却灰に、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させるリン溶解工程と、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液から不溶性成分を除去してリン抽出液を回収する固液分離工程と、を含むリン抽出液の回収方法であって、前記固液分離工程において、前記混合液をろ過するためのろ布を備えたろ過板と、前記混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部と、この汚泥堆積部に堆積した不溶性成分を排出する排出手段を有する固液分離槽を２槽用い、一方の固液分離槽では、前記ろ過板の前記ろ布で仕切られた一次側に前記混合液を供給して、前記ろ布の一次側表面に前記混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行い、前記ろ布で仕切られた二次側からリン抽出液を回収するろ過処理を行うと共に、他方の固液分離槽では、前記汚泥堆積部に堆積した不溶性成分を前記排出手段によって排出する排出処理を行い、次いで、所定時間経過後に、ろ過処理を行っていた一方の固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた他方の固液分離槽に導入し、前記他方の固液分離槽で前記ろ過処理を行うと共に、前記一方の固液分離槽で前記排出処理を行う、という操作を繰り返すことを特徴とする。
【００１１】
本発明のリン抽出液の回収方法によれば、固液分離槽を２槽用い、一方の固液分離槽では、リン抽出液とリン抽出後の焼却灰とを含む混合液のろ過処理を行い、他方の固液分離槽では、汚泥堆積部に堆積した不溶性成分を排出する排出処理行い、次いで、所定時間経過後に、ろ過処理を行っていた一方の固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた他方の固液分離槽に導入し、前記他方の固液分離槽で前記ろ過処理を行うと共に、前記一方の固液分離槽で前記排出処理を行う、という操作を繰り返すようにしたので、混合液をほぼ連続してろ過処理することができ、連続的にリン抽出液を回収できる。また、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入してろ過処理を行うようにしたので、リン抽出液を含む未ろ過の混合液を汚泥と共に排出することなく、ろ過処理することができ、リン抽出液の回収率が高い。そして、ろ過処理では、リン抽出液とリン抽出後の焼却灰とを含む混合液を、ろ布を備えたろ過板の一次側に通水させて、該ろ布の一次側表面に混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行うので、ろ布の一次側表面に形成させた不溶性成分による層がフィルターとして機能し、ろ過板の二次側から、焼却灰などの不溶性成分の混入が少ない、極めて清澄なリン抽出液を効率よく回収することができる。
【００１２】
本発明のリン抽出液の回収方法は、前記ろ過処理を行う固液分離槽内の混合液を、ろ過処理を開始する前に攪拌することが好ましい。混合液中の不溶性成分は沈降し易いので、固液分離槽に供給した混合液の不溶性成分の濃度が低い場合、ろ布の一次側表面に溶液中の不溶性成分による層を形成する際に時間を要することがあるが、ろ過処理を開始する前に、混合液を攪拌することで、不溶性成分の沈降を防止できる。このため、ろ布の一次側表面に溶液中の不溶性成分による層を短時間で形成でき、効率よくリン抽出液を回収できる。
【００１３】
一方、本発明のリン抽出液の回収装置は、リンを含有する汚泥の焼却灰に、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させることにより形成された、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液から、不溶性成分を除去してリン抽出液を回収するためのリン抽出液の回収装置であって、ろ布によって、前記混合液を供給する一次側と、該混合液のろ液を受ける二次側とに仕切られ、ろ布の一次側表面に前記混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行うように構成されたろ過板と、ろ過処理中に前記混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部と、前記汚泥堆積部に堆積した前記不溶性成分を排出する排出手段とを有する固液分離槽を２槽備え、各固液分離槽中の混合液を、他の固液分離槽に相互に導入する手段を有し、２槽の固液分離槽にて、前記混合液のろ過処理と、前記不溶性成分の排出処理とを交互に行うと共に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入して、前記処理を切り替えるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のリン抽出液の回収装置によれば、２槽の固液分離槽にて、混合液のろ過処理と、不溶性成分の排出処理とを交互に行うと共に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入して、前記処理を切り替えるように構成されているので、リン抽出液を含む未ろ過の混合液を汚泥と共に排出せずに済み、混合液からのリン抽出液を効率よく回収できる。そして、ろ過処理では、リン抽出液とリン抽出後の焼却灰とを含む混合液を、ろ布を備えたろ過板の一次側に通水させて、該ろ布の一次側表面に混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行うので、ろ布の一次側表面に形成させた不溶性成分による層がフィルターとして機能し、ろ過板の二次側から、焼却灰などの不溶性成分の混入が少ない、極めて清澄なリン抽出液を効率よく回収することができる。
【００１５】
本発明のリン抽出液の回収装置は、前記２槽の固液分離槽を、前記汚泥堆積部よりも上方で互いに連通させる連通管が配置されており、この連通管の途中に弁が設けられていて、前記処理を切り替える際に、該弁を開いて、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入するように構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明のリン抽出液の回収装置は、各固液分離槽中の混合液を個別に抜き出して所定の貯槽に貯留させる手段と、該貯槽に貯留された混合液を各固液分離槽に個別に供給する手段とを有し、前記処理を切り替える際に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を前記貯槽に導入し、前記貯槽に貯留された混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入するように構成されていることが好ましい。
【００１７】
本発明のリン抽出液の回収装置の前記ろ過板は、支持材の両面をろ布で囲み、該ろ布の全周を閉じて袋状となし、少なくとも一端にリン抽出液回収管を接続したもので構成されていることが好ましい。
【００１８】
本発明のリン抽出液の回収装置の前記ろ布は、ポリプロピレン、塩化ビニリデン、ビニロンから選ばれた一種以上の材質で構成されていることが好ましい。これらの材質からなるろ布は、耐薬品性に優れるので、ろ過処理時にろ布が劣化し難く、ろ布の交換頻度を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、リン抽出液とリン抽出後の焼却灰とを含む混合液から、焼却灰などの不溶性成分の混入が少ない、極めて清澄なリン抽出液を効率よく回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を用いて、本発明のリン抽出液の回収装置について説明する。図１は、本発明のリン抽出液の回収装置の第１の実施形態である。
【００２１】
このリン抽出の液回収装置は、第１固液分離槽１０と、第２固液分離槽２０と、第１固液分離槽１０及び第２固液分離槽２０を連通する連通管３０と、で主に構成されている。第１固液分離槽１０、第２固液分離槽２０は、基本的に同一の装置構成をなしているので、以下、固液分離槽と記載して説明する。
【００２２】
固液分離槽１０，２０の底部は、槽内に供給された混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部１０ａ（２０ａ）をなしている。固液分離槽の汚泥堆積部１０ａ（２０ａ）よりも上方の側壁には、仕切り弁Ｖ５が介装された連通管３０が伸びており、この連通管３０によって、第１固液分離槽１０と第２固液分離槽２０とが連結されている。
【００２３】
固液分離槽１０，２０の上部には、開閉弁Ｖ１ａ（Ｖ１ｂ）が介装された配管Ｌ１ａ（Ｌ１ｂ）が設けられており、それぞれの固液分離層から伸びた配管Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、混合液貯留槽５０から伸びた配管Ｌ２と接続している。配管Ｌ２には、送液ポンプＰ１が介装されている。
【００２４】
固液分離槽１０，２０の底部には、汚泥給排口（図示しない）がそれぞれ設けられており、この汚泥給排口から、汚泥排出弁Ｖ２ａ（Ｖ２ｂ）が介装された配管Ｌ３ａ（Ｌ３ｂ）が伸びている。
【００２５】
固液分離槽１０，２０の内部には、ろ過板４０が複数（この実施形態では２個）配置されている。図２を併せて参照すると、ろ過板４０は、支持材４１の両面をろ布４２で囲み、該ろ布４２の全周を閉じて袋状の形状をなしている。そして、上下方向に沿って、かつ、幅方向に所定間隔で縫い込んだ複数の縫い目４３によって、上下に伸びる通路を幅方向に複数並んで形成した構造をなしている。また、上端には、リン抽出液回収管Ｌ４ａ（Ｌ４ｂ）が伸びて、配管Ｌ５ａ（Ｌ５ｂ）に接続している。
【００２６】
ろ布４２の材質は、耐薬品性に優れたものであれば特に限定はなく、ポリプロピレン、塩化ビニリデン、ビニロン等が好ましく用いられる。また、ろ布４２の厚さは、０．３〜０．５ｍｍが好ましい。また、ろ布４２の通気速度は、１０〜２０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃ ａｔ １２５Ｐａが好ましい。
【００２７】
配管Ｌ５ａ（Ｌ５ｂ）の下流側端部は、上下に分岐している。上方に伸びた配管Ｌ６ａ（Ｌ６ｂ）には、通気弁Ｖ３ａ（Ｖ３ｂ）、吸引ポンプＰ２ａ（Ｐ２ｂ）が介装されている。下方に伸びた配管Ｌ７ａ（Ｌ７ｂ）には、排水弁Ｖ４ａ（Ｖ４ｂ）が介装されおり、この配管Ｌ７ａ（Ｌ７ｂ）は、固液分離槽内の水位よりも下方に伸びている。
【００２８】
次に、上記リン抽出液の回収装置を用いた、本発明のリン抽出液の回収方法を説明する。
【００２９】
本発明のリン抽出液の回収方法は、リンを含有する汚泥の焼却灰に強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させるリン溶解工程と、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液から不溶性成分を除去してリン抽出液を回収する固液分離工程と、を含む工程からなる。
【００３０】
（リン溶解工程）
リンを含有する汚泥の焼却灰に、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させる。
【００３１】
強酸性溶液としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等が挙げられる。強アルカリ性溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
【００３２】
強酸性溶液を用いてリンを溶解させる場合においては、焼却灰に強酸性溶液を加えて、ｐＨ２以下にして処理することが好ましい。また、５０〜７５℃の温度条件下で処理すると、焼却灰からのリン溶出に要する時間を短縮できるので好ましい。
【００３３】
強アルカリ性溶液を用いてリンを溶解させる場合においては、焼却灰に強アルカリ性溶液を加えて、ｐＨ１４程度にして処理することが好ましい。５０〜７５℃の温度条件下で処理すると、焼却灰からのリン溶出に要する時間を短縮できるので好ましい。
【００３４】
（固液分離工程）
次に、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液（以下、「混合液」と記す）を、図１に示すリン抽出液回収装置を用いて固液分離し、混合液から不溶性成分を除去してリン抽出液を回収する。本装置では、第１固液分離槽２０と、第２固液分離槽２０とで、混合液のろ過処理と、槽内に蓄積した不溶性成分を汚泥として排出する排出処理と、を交互に行い、混合液を固液分離してリン抽出液を回収する。以下、第１固液分離槽１０でろ過処理を行い、第２固液分離槽２０で排出処理を行う場合の処理を例に挙げて、図３〜８を用いて説明する。なお、図中の実線で記した配管は、配管内を液等が流通している状態を示し、点線で記した配管は、配管内を液等が流通していない状態を示している。また、黒塗りした弁は閉じている状態を示し、白抜きした弁は開いている状態を示している。
【００３５】
まず、開閉弁Ｖ１ｂ、汚泥排出弁Ｖ２ａ及び仕切り弁Ｖ５を閉じ、開閉弁Ｖ１ａ及び汚泥排出弁Ｖ２ｂを開き、送液ポンプＰ１を作動する。このようにすると、図３に示すように、第１固液分離槽１０には、混合液貯留槽５０内の混合液が、配管Ｌ１ａを通って供給され、第２固液分離槽２０では、汚泥堆積部２０ａに堆積した汚泥が、配管Ｌ３ｂから系外に引き抜かれる。
【００３６】
次に、図４に示すように、第１固液分離槽１０に混合液がろ過板４０の上方に至るまで供給されたら、送液ポンプＰ１を停止し、開閉弁Ｖ１ａを閉じる。そして、排水弁Ｖ４ａを閉じた状態で、通気弁Ｖ３ａを開いて吸引ポンプＰ２ａを作動させ、ろ液（リン抽出液）を配管Ｌ５ａ，Ｌ７ａ内に充満させる。そして、配管Ｌ５ａ，Ｌ７ａ内にリン抽出液を充満し、吸引ポンプＰ２ａを停止して、通気弁Ｖ３ａを閉じ排水弁Ｖ４ａを開く。このようにすると、サイフォン効果により、配管Ｌ７ａの長さに応じた負圧がろ過板４０の内部に作用し、無動力でろ過が行われ、リン抽出液は、配管Ｌ７ａを通って系外に排水される。
【００３７】
こうしてろ過作業を開始すると、ろ過板４０のろ布の一次側表面には、混合液中の不溶性成分による層（以下、「プレコート層」と記す）４４が形成される。プレコート層４４の厚さは、運転条件により異なるので特に限定はしないが、十〜数十ｍｍの厚さになるように形成することが好ましい。このように、ろ過板４０のろ布４２の一次側表面にプレコート層４４が形成されていることにより、プレコート層４４がフィルターとして機能し、配管Ｌ７ａからは、極めて清澄なリン抽出液が得られる。そして、ろ過により固液分離槽１０内の水位が一定レベルまで低下すると、開閉弁Ｖ１ａを開き、送液ポンプＰ１を作動して、配管Ｌ１ａから第１固液分離槽１０内に混合液が供給され、ろ過が連続的に行われる。なお、焼却灰は、有機物を含まないので、混合液中に含まれる不溶性成分は無機性の粒子からなるものであり、ろ布４２は目詰まりが生じにくく、ろ過処理中にろ布に付着した不溶性成分は、自重で自然剥離し、剥離した部分には、再度不溶性成分が付着するのでプレコート層が形成される。一方、第２固液分離槽２０では、汚泥堆積部２０ａに堆積した汚泥の排出処理が行われている。
【００３８】
第１固液分離槽１０、第２固液分離槽２０にて、上記処理を継続すると、第１固液分離槽１０の汚泥堆積部１０ａには、混合液中の不溶性成分がろ過処理中に重力沈降し、更には、ろ布４２の表面からプレコート層４４の一部が自然剥離するので、汚泥が蓄積する。一方、第２固液分離槽２０では、汚泥が排出されて槽内は空になる。
【００３９】
図５に示すように、第１固液分離槽１０の汚泥堆積部１０ａに、所定量の汚泥が堆積した時点で、送液ポンプＰ１を停止し、開閉弁Ｖ１ａを閉じ、汚泥排出弁Ｖ２ｂを閉じる。そして、この状態で仕切り弁Ｖ５を開くと、図６に示すように、第１固液分離槽１０に残っていた未ろ過の混合液が、連通管３０を通って第２固液分離槽２０に移送される。そして、未ろ過の混合液の移送が終わると、図７に示すように、第１固液分離槽１０及び第２固液分離槽２０の水位はほぼ同じとなり、第１固液分離槽１０には汚泥が残り、第２固液分離槽２０には未ろ過の混合液が残る。
【００４０】
次に、未ろ過の混合液の移送が終了したら、図８に示すように、仕切り弁Ｖ５を閉じ、開閉弁Ｖ１ｂ及び汚泥排出弁Ｖ２ａを開き、送液ポンプＰ１を作動する。
【００４１】
第１固液分離槽１０では、汚泥堆積部１０ａに堆積した汚泥の引き抜きを行うと共に、ろ布４２の一次側表面に付着した不溶性成分の剥離が行われる。剥離操作は、例えば、ろ布４２の２次側から加圧空気を送風して剥離する方法などが挙げられる。なお、前述したように、焼却灰は、有機物を含まないので、ろ布４２に付着した不溶性成分は、無機性の粒子からなるものであるので、ろ布４２からは不溶性成分は自然剥離しやすい。
【００４２】
一方、第２固液分離槽２０では、第２固液分離槽２０に、混合液貯留槽５０内の混合液がろ過板４０の上部に至るまで供給され、第１固液分離槽１０と同様にして、ろ過処理が行われる。なお、第２固液分離槽２０には、切り替え時に第１固液分離槽１０から流入した未ろ過の混合液が存在するので、混合液の充填に要する時間を短縮できる。
【００４３】
このようにして、第１固液分離槽１０、第２固液分離槽２０では、ろ過処理と、汚泥排出処理とが交互に繰り返され、全体としてほぼ連続的に混合液をろ過処理できるので、リン抽出液を連続的に回収できる。
【００４４】
従来の方法では、槽内に蓄積した汚泥を排出する際に、リン抽出液を含んだ未ろ過の混合液をも排出していたので、リン抽出液の回収率が不十分であったが、本実施形態によれば、リン抽出液を含んだ未ろ過の混合液を排出することなく、ろ過処理するので、リン抽出液の回収効率が高い。また、ろ過処理では、ろ布４２の一次側表面に混合液中の不溶性成分による層（プレコート層４４）を形成させた状態でろ過処理を行うので、プレコート層４４がフィルターとして機能し、ろ過板４０の二次側から回収できるリン抽出液は、焼却灰などの不溶性成分の混入が少なく、極めて清澄である。
【００４５】
図９に、本発明のリン抽出液の回収装置の第２の実施形態を示す。上記第１の実施形態のリン抽出液の回収装置と同一箇所については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
この実施形態では、固液分離槽内に攪拌装置６０が配置されている点で、上記第１の実施形態と相違する。攪拌装置６０は、混合液のろ過処理や、配管Ｌ３ａ、Ｌ３ｂからの汚泥の引き抜きを行う際に支障をきたさないようなものであれは特に限定はなく、例えば、曝気式攪拌装置などが好ましく挙げられる。
【００４７】
次に、図９に示すリン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液を回収する方法について説明する。
【００４８】
この実施形態では、混合液を固液分離槽１０、２０内に供給し、ろ過板４０の上方に至るまで供給してろ過板４０によるろ過処理を開始するまでの間に、攪拌装置６０を作動して、固液分離槽１０，２０内の混合液を攪拌する点で上記第１の実施形態と相違する。
【００４９】
混合液中の不溶性成分は沈降し易いので、混合液の不溶性成分の濃度が低い場合、ろ布の一次側表面に溶液中の不溶性成分によるプレコート層４４を形成する際に時間を要することがあるが、この実施形態では、ろ過処理を開始する前に混合液を攪拌するので、不溶性成分の沈降を防止でき、ろ布の一次側表面にプレコート層４４を短時間で形成でき、ろ過処理開始までに要する時間を短縮でき、リン抽出液の回収効率が向上する。
【００５０】
図１０に、本発明のリン抽出液の回収装置の第３の実施形態を示す。上記第１の実施形態のリン抽出液の回収装置と同一箇所については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
この実施形態では、１）第１固液分離槽１０と第２固液分離槽２０との間に連通管３０が配置されていない点、２）第１固液分離槽１０の汚泥堆積部１０ａよりも上方の側壁に、開閉弁Ｖ６ａが介装された配管Ｌ８ａが接続して、混合液貯留槽５０にまで伸びている点、３）第２固液分離槽２０の汚泥堆積部２０ａよりも上方の側壁に、開閉弁Ｖ６ｂが介装された配管Ｌ８ｂが接続して、混合液貯留槽５０にまで伸びている点、で上記第１の実施形態と相違する。
【００５２】
次に、図１０に示すリン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液を回収する方法について説明する。
【００５３】
この実施形態では、第１固液分離槽１０で行っていた処理と、第２固液分離槽２０で行っていた処理とを切り替える際に、開閉弁Ｖ６ａ（Ｖ６ｂ）を開き、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の未ろ過の混合液を、混合液貯留槽５０に導入する点で上記第１の実施形態と相違する。
【００５４】
この実施形態によれば、装置設置などの制約で２槽間に連通管３０を設けることができない場合や、各固液分離槽の汚泥堆積部１０ａ，１０ｂの容積が小さく、未ろ過の混合液を充分に受け入れることができない場合等に特に好適である。なお、新たにろ過処理を行う固液分離槽には、槽内が空の状態から混合液を供給することになるので、上記第１の実施形態に比べ、混合液の充填に時間を要し、ろ過処理時間が短くなる傾向がある。
【００５５】
なお、堆積した汚泥の排出手段を汚泥排出弁により説明したが、例えばスクリューフィーダーなどを用いることもある。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のリン抽出液の回収方法の固液分離工程で用いるリン抽出液の回収装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図２】（ａ）はろ過板の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図４】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図５】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図６】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図７】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図８】上記リン抽出液の回収装置を用いてリン抽出液の回収を行う動作図である。
【図９】本発明のリン抽出液の回収方法の固液分離工程で用いるリン抽出液の回収装置の第２の実施形態を示す概略図である。
【図１０】本発明のリン抽出液の回収方法の固液分離工程で用いるリン抽出液の回収装置の第３の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０：第１固液分離槽
２０：第２固液分離槽
１０ａ、２０ａ：汚泥堆積部
３０：連通管
４０：ろ過板
４１：支持材
４２：ろ布
４３：縫い目
４４：プレコート層
５０：混合液貯留槽
６０：攪拌装置
Ｐ１：送液ポンプ
Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ：吸引ポンプ
Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ：開閉弁
Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ：汚泥排出弁
Ｖ３ａ，Ｖ３ｂ：通気弁
Ｖ４ａ，Ｖ４ｂ：排水弁
Ｖ５：仕切り弁
Ｖ６ａ，Ｖ６ｂ：開閉弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンを含有する汚泥の焼却灰に、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させるリン溶解工程と、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液から不溶性成分を除去してリン抽出液を回収する固液分離工程と、を含むリン抽出液の回収方法であって、
前記固液分離工程において、前記混合液をろ過するためのろ布を備えたろ過板と、前記混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部と、この汚泥堆積部に堆積した不溶性成分を排出する排出手段を有する固液分離槽を２槽用い、
一方の固液分離槽では、前記ろ過板の前記ろ布で仕切られた一次側に前記混合液を供給して、前記ろ布の一次側表面に前記混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行い、前記ろ布で仕切られた二次側からリン抽出液を回収するろ過処理を行うと共に、他方の固液分離槽では、前記汚泥堆積部に堆積した不溶性成分を前記排出手段によって排出する排出処理を行い、
次いで、所定時間経過後に、ろ過処理を行っていた一方の固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた他方の固液分離槽に導入し、前記他方の固液分離槽で前記ろ過処理を行うと共に、前記一方の固液分離槽で前記排出処理を行う、という操作を繰り返すことを特徴とするリン抽出液の回収方法。
【請求項２】
前記ろ過処理を行う固液分離槽内の混合液を、ろ過処理を開始する前に攪拌する、請求項１に記載のリン抽出液の回収方法。
【請求項３】
リンを含有する汚泥の焼却灰に、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させることにより形成された、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液から、不溶性成分を除去してリン抽出液を回収するためのリン抽出液の回収装置であって、
ろ布によって、前記混合液を供給する一次側と、該混合液のろ液を受ける二次側とに仕切られ、ろ布の一次側表面に前記混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行うように構成されたろ過板と、ろ過処理中に前記混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部と、前記汚泥堆積部に堆積した前記不溶性成分を排出する排出手段とを有する固液分離槽を２槽備え、
各固液分離槽中の混合液を、他の固液分離槽に相互に導入する手段を有し、
２槽の固液分離槽にて、前記混合液のろ過処理と、前記不溶性成分の排出処理とを交互に行うと共に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入して、前記処理を切り替えるように構成されていることを特徴とするリン抽出液の回収装置。
【請求項４】
前記２槽の固液分離槽を、前記汚泥堆積部よりも上方で互いに連通させる連通管が配置されており、この連通管の途中に弁が設けられていて、前記処理を切り替える際に、該弁を開いて、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入するように構成されている請求項３記載のリン抽出液の回収装置。
【請求項５】
各固液分離槽中の混合液を個別に抜き出して所定の貯槽に貯留させる手段と、該貯槽に貯留された混合液を各固液分離槽に個別に供給する手段とを有し、前記処理を切り替える際に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を前記貯槽に導入し、前記貯槽に貯留された混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入するように構成されている請求項３記載のリン抽出液の回収装置。
【請求項６】
前記ろ過板は、支持材の両面をろ布で囲み、該ろ布の全周を閉じて袋状となし、少なくとも一端にリン抽出液回収管を接続したもので構成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載のリン抽出液の回収装置。
【請求項７】
前記ろ布は、ポリプロピレン、塩化ビニリデン、ビニロンから選ばれた一種以上の材質で構成されている、請求項３〜６のいずれか１項に記載のリン抽出液の回収装置。
【請求項１】
リンを含有する汚泥の焼却灰に、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させるリン溶解工程と、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液から不溶性成分を除去してリン抽出液を回収する固液分離工程と、を含むリン抽出液の回収方法であって、
前記固液分離工程において、前記混合液をろ過するためのろ布を備えたろ過板と、前記混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部と、この汚泥堆積部に堆積した不溶性成分を排出する排出手段を有する固液分離槽を２槽用い、
一方の固液分離槽では、前記ろ過板の前記ろ布で仕切られた一次側に前記混合液を供給して、前記ろ布の一次側表面に前記混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行い、前記ろ布で仕切られた二次側からリン抽出液を回収するろ過処理を行うと共に、他方の固液分離槽では、前記汚泥堆積部に堆積した不溶性成分を前記排出手段によって排出する排出処理を行い、
次いで、所定時間経過後に、ろ過処理を行っていた一方の固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた他方の固液分離槽に導入し、前記他方の固液分離槽で前記ろ過処理を行うと共に、前記一方の固液分離槽で前記排出処理を行う、という操作を繰り返すことを特徴とするリン抽出液の回収方法。
【請求項２】
前記ろ過処理を行う固液分離槽内の混合液を、ろ過処理を開始する前に攪拌する、請求項１に記載のリン抽出液の回収方法。
【請求項３】
リンを含有する汚泥の焼却灰に、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液を加えてリンを溶解させることにより形成された、リンが溶解した溶液と不溶性成分との混合液から、不溶性成分を除去してリン抽出液を回収するためのリン抽出液の回収装置であって、
ろ布によって、前記混合液を供給する一次側と、該混合液のろ液を受ける二次側とに仕切られ、ろ布の一次側表面に前記混合液中の不溶性成分による層を形成させた状態でろ過処理を行うように構成されたろ過板と、ろ過処理中に前記混合液中の不溶性成分を堆積させる汚泥堆積部と、前記汚泥堆積部に堆積した前記不溶性成分を排出する排出手段とを有する固液分離槽を２槽備え、
各固液分離槽中の混合液を、他の固液分離槽に相互に導入する手段を有し、
２槽の固液分離槽にて、前記混合液のろ過処理と、前記不溶性成分の排出処理とを交互に行うと共に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入して、前記処理を切り替えるように構成されていることを特徴とするリン抽出液の回収装置。
【請求項４】
前記２槽の固液分離槽を、前記汚泥堆積部よりも上方で互いに連通させる連通管が配置されており、この連通管の途中に弁が設けられていて、前記処理を切り替える際に、該弁を開いて、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入するように構成されている請求項３記載のリン抽出液の回収装置。
【請求項５】
各固液分離槽中の混合液を個別に抜き出して所定の貯槽に貯留させる手段と、該貯槽に貯留された混合液を各固液分離槽に個別に供給する手段とを有し、前記処理を切り替える際に、ろ過処理を行っていた固液分離槽中の混合液を前記貯槽に導入し、前記貯槽に貯留された混合液を、排出処理を行っていた固液分離槽に導入するように構成されている請求項３記載のリン抽出液の回収装置。
【請求項６】
前記ろ過板は、支持材の両面をろ布で囲み、該ろ布の全周を閉じて袋状となし、少なくとも一端にリン抽出液回収管を接続したもので構成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載のリン抽出液の回収装置。
【請求項７】
前記ろ布は、ポリプロピレン、塩化ビニリデン、ビニロンから選ばれた一種以上の材質で構成されている、請求項３〜６のいずれか１項に記載のリン抽出液の回収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２０７９８３（Ｐ２００９−２０７９８３Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２８６２（Ｐ２００８−５２８６２）
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
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