被処理排水中のリン除去回収方法
【課題】産業排水又は都市下水等の排水環境中の溶存態リン（ＰＯ43- ）と石膏を接触させる簡略手法により、難溶性リン化合物を生成し、排水中のリンを除去し、かつ系外回収する。
【解決手段】排水処理過程で発生する高濃度リン含有中間処理液を被処理排水として、該被処理排水と石膏を接触させることにより、反応生成した難溶性リン化合物を回収する。リン化合物としては、リン酸水素カルシウム[CaHPO4]、リン酸カルシウム [Ca3(PO4)2]又はヒドロキシアパタイト [Ca5(PO4)3(OH)]が考慮される。著効を期待できる被処理排水（高濃度リン含有中間処理液）は、嫌気処理後の処理排水、汚泥処理後の汚泥脱水分離液（特に消化処理後の汚泥脱水工程で発生する消化脱離液）、及び汚泥脱水分離液を含む返流水である。
【解決手段】排水処理過程で発生する高濃度リン含有中間処理液を被処理排水として、該被処理排水と石膏を接触させることにより、反応生成した難溶性リン化合物を回収する。リン化合物としては、リン酸水素カルシウム[CaHPO4]、リン酸カルシウム [Ca3(PO4)2]又はヒドロキシアパタイト [Ca5(PO4)3(OH)]が考慮される。著効を期待できる被処理排水（高濃度リン含有中間処理液）は、嫌気処理後の処理排水、汚泥処理後の汚泥脱水分離液（特に消化処理後の汚泥脱水工程で発生する消化脱離液）、及び汚泥脱水分離液を含む返流水である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業排水又は都市下水等の排水環境中の溶存態リン（ＰＯ43- ）を除去回収する方法に係り、詳しくは、排水処理過程で発生する高濃度リン含有中間処理液を被処理排水として石膏と接触させることにより、反応生成した難溶性リン化合物を回収するようにした被処理排水中のリン除去回収方法に関する。なお、排水環境とはリンの発生源から排出した種々の排水をいい、産業排水には工場排水及び農畜業の排水を含み、都市下水等には下水道、し尿処理排水及び生活雑排水を含む。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排水からのリン除去技術として、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）や塩化第二鉄による処理が行われているが、凝集汚泥からのリン回収コストが高くなるという難点があり、リン回収方法としては採用されていない。
【０００３】
こうした中で、現状のリン回収法では、晶析脱リン法であるＨＡＰ晶析法（例えば、特許文献１、及び図３を参照）、ＭＡＰ晶析法（例えば、特許文献２、及び図４を参照）や汚泥からのリン回収法（例えば、特許文献３を参照）などが知られている。しかしながら、いずれも反応調整装置と多量の薬剤を必要とし、コスト面での問題を有しているため、普及が進んでいないのが実情である。
【特許文献１】特開昭６０−２２５６９２号公報
【特許文献２】特開平１１−０１０１６８号公報
【特許文献３】特開２０００−３０１１８７号公報
【０００４】
ところで、植物の必須元素であるリンは、今世紀中にも原料となるリン鉱石の枯渇が懸念されており、資源循環の手法として費用対効果の高いリン回収技術の開発が期待されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明が解決しようとする問題点は、産業排水又は都市下水等の排水環境中の溶存態リン（ＰＯ43- ）を除去（回収）する際に、複雑な反応調整や多量の薬剤投入を不要とするとともに、処理能力（回収効率）に遜色がなく、簡略手法による低コストの処理技術を確立する点にある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、上記課題を解消し、排水処理過程で発生する高濃度リン含有中間処理液を被処理排水として、石膏を用いることにより簡易な処理操作で反応生成した難溶性リン化合物を回収する被処理排水中のリン除去回収方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するために本発明は、産業排水又は都市下水等の排水環境中の溶存態リン（ＰＯ43- ）を除去回収する方法において、排水処理過程で発生する高濃度リン含有中間処理液を被処理排水として、該被処理排水と石膏を接触させることにより、反応生成した難溶性リン化合物を回収することを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、リン化合物としては、リン酸水素カルシウム[CaHPO4]、リン酸カルシウム [Ca3(PO4)2]又はヒドロキシアパタイト [Ca5(PO4)3(OH)]が考慮される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、消化脱離液（返流水及び汚泥脱水分離液に包含される）等の高濃度のリンを含む排水（被処理排水に同じ）に対して広く適用可能で、低コストで簡易な処理操作によりリン化合物の形態で効果的に系外回収できる。
【００１０】
また、系外回収したリン化合物は、肥料、工業原料等に再利用できるので、資源循環の手法として有益である。石膏（反応に関与するカルシウム源）には、産業廃棄物である廃石膏を用いることができるという利点がある。廃石膏は殆どが埋立処分され、埋立後の硫化水素被害の発生が問題視されており、その解消の方途を指向できるからである。
【００１１】
当然のことながら、リン含有排水等に起因する水質汚濁負荷の軽減、及び廃棄物の埋立処分量の低減、並びにリン資源の再生（循環）に寄与するものであることから、循環型社会を標榜する行政ニーズに即応できる処理技術として普及が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態は、上記リン除去回収方法において、必要な石膏の量は、石膏中のカルシウムと被処理排水中の溶存態リンのモル比が同量以上となるように添加すると効率的である。
【００１３】
さらに、石膏には、産業廃棄物である廃石膏を用いることができる。なお、被処理排水を反応槽に導入して石膏と接触させるのが便宜である。
【００１４】
著効を期待できる被処理排水（高濃度リン含有中間処理液）は、嫌気処理後の処理排水であり、汚泥処理後の汚泥脱水分離液（特に消化処理後の汚泥脱水工程で発生する消化脱離液）であり、汚泥処理後のリン除去を行っていない返流水である。
【００１５】
なお、この種の被処理排水についてさらに至適な条件を望むとすれば、前処理として懸濁物質（ＳＳ分）をある程度除去することである。
【実施例】
【００１６】
本発明の一実施例（以下、実施例方法）について添付図面を参照して以下説明する。
【００１７】
図１は実施例方法の処理フロー説明図である。
【００１８】
図示するように、汚泥の消化設備を有する処理施設において、消化処理後の汚泥脱水工程で発生する消化脱離液を本発明方法を実施するための反応槽に導入する。反応槽で消化脱離液と石膏を接触させ、反応生成したリン化合物を回収する。なお、処理後の流出水は常法どおり返流水として処理前段に返送する。
【００１９】
リン回収能力を実験的事実により検証したので以下に説明する。
【００２０】
＜実験方法及び結果＞
直径15mmのカラムに粉砕した石膏10g(粒径2-5mm)を充填し、カラム内へ公共下水処理場の消化脱離液を導入（流入）し、滞留時間を変化させてリン除去量からリン回収率を算出した。消化脱離液の性状はpH7.8、130mg-P/l であった。
【００２１】
図２にリン回収率（％）vs滞留時間（日）のデータプロットを示す。実験結果から理解されるように、リン回収率は最大97％であることが認められた。しかも、１時間程度で90％を超えるものであり短時間処理が期待できるものである。
【００２２】
参考までに、化学的プロセスを利用した従来技術である晶析脱リン法におけるＨＡＰ晶析法及びＭＡＰ晶析法について、それらのプロセス概要図をそれぞれ図３及び図４に示す。
【００２３】
ＨＡＰ晶析法（図３を参照）は、被処理排水に酸を加えて。低pH条件下で脱炭酸後、晶析槽でカルシウムと水酸化ナトリウムを加えた高pH条件下でリンを結晶化し回収するものである。
【００２４】
ＭＡＰ晶析法（図４を参照）は、高濃度のアンモニアを含む被処理排水に、晶析槽でマグネシウムと水酸化ナトリウムを加えた高pH条件下でリンを結晶化し回収するものである。
【００２５】
いずれも回収リンの純度は良いといえるが、上述したとおりpH調整を含む反応調整に要する管理コストや設備コストが無視できないし、本発明手法の有用性が肯認されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、簡略手法ながら高いリン回収率を実現可能であり、既設の設備系にも容易に組み込むことができる等、斯界への貢献が期待でき、産業上極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例方法の処理フロー説明図である。
【図２】実験的事実に基づくリン回収率（％）vs滞留時間（日）のデータプロットである。
【図３】従来技術であるＨＡＰ晶析法のプロセス概要図である。
【図４】従来技術であるＭＡＰ晶析法のプロセス概要図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業排水又は都市下水等の排水環境中の溶存態リン（ＰＯ43- ）を除去回収する方法に係り、詳しくは、排水処理過程で発生する高濃度リン含有中間処理液を被処理排水として石膏と接触させることにより、反応生成した難溶性リン化合物を回収するようにした被処理排水中のリン除去回収方法に関する。なお、排水環境とはリンの発生源から排出した種々の排水をいい、産業排水には工場排水及び農畜業の排水を含み、都市下水等には下水道、し尿処理排水及び生活雑排水を含む。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排水からのリン除去技術として、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）や塩化第二鉄による処理が行われているが、凝集汚泥からのリン回収コストが高くなるという難点があり、リン回収方法としては採用されていない。
【０００３】
こうした中で、現状のリン回収法では、晶析脱リン法であるＨＡＰ晶析法（例えば、特許文献１、及び図３を参照）、ＭＡＰ晶析法（例えば、特許文献２、及び図４を参照）や汚泥からのリン回収法（例えば、特許文献３を参照）などが知られている。しかしながら、いずれも反応調整装置と多量の薬剤を必要とし、コスト面での問題を有しているため、普及が進んでいないのが実情である。
【特許文献１】特開昭６０−２２５６９２号公報
【特許文献２】特開平１１−０１０１６８号公報
【特許文献３】特開２０００−３０１１８７号公報
【０００４】
ところで、植物の必須元素であるリンは、今世紀中にも原料となるリン鉱石の枯渇が懸念されており、資源循環の手法として費用対効果の高いリン回収技術の開発が期待されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明が解決しようとする問題点は、産業排水又は都市下水等の排水環境中の溶存態リン（ＰＯ43- ）を除去（回収）する際に、複雑な反応調整や多量の薬剤投入を不要とするとともに、処理能力（回収効率）に遜色がなく、簡略手法による低コストの処理技術を確立する点にある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、上記課題を解消し、排水処理過程で発生する高濃度リン含有中間処理液を被処理排水として、石膏を用いることにより簡易な処理操作で反応生成した難溶性リン化合物を回収する被処理排水中のリン除去回収方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するために本発明は、産業排水又は都市下水等の排水環境中の溶存態リン（ＰＯ43- ）を除去回収する方法において、排水処理過程で発生する高濃度リン含有中間処理液を被処理排水として、該被処理排水と石膏を接触させることにより、反応生成した難溶性リン化合物を回収することを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、リン化合物としては、リン酸水素カルシウム[CaHPO4]、リン酸カルシウム [Ca3(PO4)2]又はヒドロキシアパタイト [Ca5(PO4)3(OH)]が考慮される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、消化脱離液（返流水及び汚泥脱水分離液に包含される）等の高濃度のリンを含む排水（被処理排水に同じ）に対して広く適用可能で、低コストで簡易な処理操作によりリン化合物の形態で効果的に系外回収できる。
【００１０】
また、系外回収したリン化合物は、肥料、工業原料等に再利用できるので、資源循環の手法として有益である。石膏（反応に関与するカルシウム源）には、産業廃棄物である廃石膏を用いることができるという利点がある。廃石膏は殆どが埋立処分され、埋立後の硫化水素被害の発生が問題視されており、その解消の方途を指向できるからである。
【００１１】
当然のことながら、リン含有排水等に起因する水質汚濁負荷の軽減、及び廃棄物の埋立処分量の低減、並びにリン資源の再生（循環）に寄与するものであることから、循環型社会を標榜する行政ニーズに即応できる処理技術として普及が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態は、上記リン除去回収方法において、必要な石膏の量は、石膏中のカルシウムと被処理排水中の溶存態リンのモル比が同量以上となるように添加すると効率的である。
【００１３】
さらに、石膏には、産業廃棄物である廃石膏を用いることができる。なお、被処理排水を反応槽に導入して石膏と接触させるのが便宜である。
【００１４】
著効を期待できる被処理排水（高濃度リン含有中間処理液）は、嫌気処理後の処理排水であり、汚泥処理後の汚泥脱水分離液（特に消化処理後の汚泥脱水工程で発生する消化脱離液）であり、汚泥処理後のリン除去を行っていない返流水である。
【００１５】
なお、この種の被処理排水についてさらに至適な条件を望むとすれば、前処理として懸濁物質（ＳＳ分）をある程度除去することである。
【実施例】
【００１６】
本発明の一実施例（以下、実施例方法）について添付図面を参照して以下説明する。
【００１７】
図１は実施例方法の処理フロー説明図である。
【００１８】
図示するように、汚泥の消化設備を有する処理施設において、消化処理後の汚泥脱水工程で発生する消化脱離液を本発明方法を実施するための反応槽に導入する。反応槽で消化脱離液と石膏を接触させ、反応生成したリン化合物を回収する。なお、処理後の流出水は常法どおり返流水として処理前段に返送する。
【００１９】
リン回収能力を実験的事実により検証したので以下に説明する。
【００２０】
＜実験方法及び結果＞
直径15mmのカラムに粉砕した石膏10g(粒径2-5mm)を充填し、カラム内へ公共下水処理場の消化脱離液を導入（流入）し、滞留時間を変化させてリン除去量からリン回収率を算出した。消化脱離液の性状はpH7.8、130mg-P/l であった。
【００２１】
図２にリン回収率（％）vs滞留時間（日）のデータプロットを示す。実験結果から理解されるように、リン回収率は最大97％であることが認められた。しかも、１時間程度で90％を超えるものであり短時間処理が期待できるものである。
【００２２】
参考までに、化学的プロセスを利用した従来技術である晶析脱リン法におけるＨＡＰ晶析法及びＭＡＰ晶析法について、それらのプロセス概要図をそれぞれ図３及び図４に示す。
【００２３】
ＨＡＰ晶析法（図３を参照）は、被処理排水に酸を加えて。低pH条件下で脱炭酸後、晶析槽でカルシウムと水酸化ナトリウムを加えた高pH条件下でリンを結晶化し回収するものである。
【００２４】
ＭＡＰ晶析法（図４を参照）は、高濃度のアンモニアを含む被処理排水に、晶析槽でマグネシウムと水酸化ナトリウムを加えた高pH条件下でリンを結晶化し回収するものである。
【００２５】
いずれも回収リンの純度は良いといえるが、上述したとおりpH調整を含む反応調整に要する管理コストや設備コストが無視できないし、本発明手法の有用性が肯認されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、簡略手法ながら高いリン回収率を実現可能であり、既設の設備系にも容易に組み込むことができる等、斯界への貢献が期待でき、産業上極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例方法の処理フロー説明図である。
【図２】実験的事実に基づくリン回収率（％）vs滞留時間（日）のデータプロットである。
【図３】従来技術であるＨＡＰ晶析法のプロセス概要図である。
【図４】従来技術であるＭＡＰ晶析法のプロセス概要図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業排水又は都市下水等の排水環境中の溶存態リン（ＰＯ43- ）を除去回収する方法において、
排水処理過程で発生する高濃度リン含有中間処理液を被処理排水として、該被処理排水と石膏を接触させることにより、反応生成した難溶性リン化合物を回収することを特徴とする被処理排水中のリン除去回収方法。
【請求項２】
リン化合物が、リン酸水素カルシウム[CaHPO4]、リン酸カルシウム [Ca3(PO4)2]又はヒドロキシアパタイト [Ca5(PO4)3(OH)]である請求項１記載の被処理排水中のリン除去回収方法。
【請求項３】
中間処理液が嫌気処理後の処理排水である請求項１記載の被処理排水中のリン除去回収方法。
【請求項４】
中間処理液が汚泥処理後の汚泥脱水分離液である請求項１記載の被処理排水中のリン除去回収方法。
【請求項５】
中間処理液が汚泥脱水分離液を含む返流水である請求項１又は４記載の被処理排水中のリン除去回収方法。
【請求項１】
産業排水又は都市下水等の排水環境中の溶存態リン（ＰＯ43- ）を除去回収する方法において、
排水処理過程で発生する高濃度リン含有中間処理液を被処理排水として、該被処理排水と石膏を接触させることにより、反応生成した難溶性リン化合物を回収することを特徴とする被処理排水中のリン除去回収方法。
【請求項２】
リン化合物が、リン酸水素カルシウム[CaHPO4]、リン酸カルシウム [Ca3(PO4)2]又はヒドロキシアパタイト [Ca5(PO4)3(OH)]である請求項１記載の被処理排水中のリン除去回収方法。
【請求項３】
中間処理液が嫌気処理後の処理排水である請求項１記載の被処理排水中のリン除去回収方法。
【請求項４】
中間処理液が汚泥処理後の汚泥脱水分離液である請求項１記載の被処理排水中のリン除去回収方法。
【請求項５】
中間処理液が汚泥脱水分離液を含む返流水である請求項１又は４記載の被処理排水中のリン除去回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２４０８８２（Ｐ２００９−２４０８８２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８９００１（Ｐ２００８−８９００１）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（５９１０７９４８７）広島県 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（５９１０７９４８７）広島県 (101)
【Ｆターム（参考）】
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