JP2004002072A - Manufacturing method and manufacturing apparatus of fertilizer raw material - Google Patents

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Itaru Sakai
坂井 至
Keisuke Nakahara
中原 啓介
Masami Ono
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of fertilizer raw material which enables the reutilizing as a fertilizer raw material with high purity and low pathogenicity by recovering phosphate ions included in sewage and waste water as crystal grains of ammonium magnesium phosphate and to provide manufacturing apparatus therefor. <P>SOLUTION: The manufacturing apparatus of fertilizer raw material has a preparation/disinfection process 18 of preparing the crystal grains of ammonium magnesium phosphate by adding a magnesium compound to phosphorus and ammonia-containing waste water and, at the same time, disinfecting the crystal grains and a recovery process 14 of recovering the crystal grains. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、肥料原料の製造方法および製造装置、特に、下水、排水に含まれるリン酸イオンをリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子として回収して、高純度で且つ病原性の低い肥料原料を得ることができる、肥料原料の製造方法および製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の肥料原料の製造方法を示す工程図を図5に示す。
【0003】
図5に示されるように、流入下水1は、最初沈殿池2、生物反応工程3および最終沈殿池4からなる標準活性汚泥処理工程によって処理される。標準活性汚泥処理工程によって発生する初沈汚泥5および余剰汚泥6は、混合され、混合汚泥7として濃縮工程8および脱水工程9を経て減容化される。脱水工程9からの脱水ケーキ10は、焼却処理もしくは埋立処分される。濃縮工程8および脱水工程9において分離された返流水(汚水)11は、固液分離工程12に送られ、ここで重力沈降によって濁質分が除かれる。濁質分が除かれた返流水11中には、下水由来のアンモニウムイオンの他に、濃縮工程8や脱水工程9での汚泥貯留時に汚泥から放出されたリン酸(オルトリン酸イオン)が多量に含まれている。
【0004】
返流水11は、この中のリン酸イオンを除去するために導入手段16を介して生成工程(生成設備)13に送られる。生成工程13においては、マグネシウム化合物添加手段17から返流水11中にマグネシウム塩が添加され、これにより、返流水11中のリン酸イオンを、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子として析出させる。
【0005】
生成工程13によって生成されたリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子を含む濁質液は、排出手段22を介して回収工程(回収設備)14に送られ、ここで、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子が濁質分から分離される。
【0006】
一方、生成工程13において、リン酸イオンが除かれた後の返流水11は、上記活性汚泥処理工程へ戻され、再処理される。
【0007】
そして、回収工程14において回収されたリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子15は、肥料原料として利用される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子15は、例えば、緩効性肥料としてそのまま使用することが考えられ、さらにカリウム塩を混合して造粒等の加工を施すことにより、植物の三大栄養素を含む窒素、燐酸、カリ肥料として有効に利用することが可能である。
【0009】
しかしながら、回収工程14により回収されるリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子中には、有機物を主体とする濁質分が混在しているので、大腸菌等、病原性細菌の繁殖の原因となるといった問題があった。
【0010】
従って、この発明の目的は、下水、排水に含まれるリン酸イオンをリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子として回収して、高純度で且つ病原性の低い肥料原料を得ることができる、肥料原料の製造方法および製造装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、リンおよびアンモニア含有返流水にマグネシウム化合物を添加して、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子を生成させると同時に前記結晶粒子を消毒する生成・消毒工程と、前記結晶粒子を回収する回収工程とを備えたことに特徴を有するものである。
【0012】
請求項2記載の発明は、リンおよびアンモニア含有返流水にマグネシウム化合物を添加して、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子を生成させる生成工程と、生成した前記結晶粒子を回収する回収工程と、回収した前記結晶粒子を消毒する消毒工程とを備えたことに特徴を有するものである。
【0013】
請求項3記載の発明は、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子を生成する生成設備と、生成した前記結晶粒子を回収する回収設備と、回収した前記結晶粒子を消毒する消毒手段とを備え、前記生成設備は、リンおよびアンモニア含有返流水の導入手段、マグネシウム化合物の添加手段、および、前記結晶粒子の排出手段を有することに特徴を有するものである。
【0014】
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、生成設備と、回収設備と、消毒手段とがこの順序で配されていることに特徴を有するものである。
【0015】
請求項5記載の発明は、請求項3または4記載の発明において、消毒手段は、ハロゲン系化合物添加、紫外線照射、オゾン添加および加熱の内の少なくとも一つを使用する手段であることに特徴を有するものである。
【0016】
請求項6記載の発明は、請求項3から5の内の何れか1つに記載の発明において、回収設備の後段に、結晶粒子を分級する分級手段が設けられ、分級手段により分級された結晶粒子の内、小径のものを生成設備に循環する循環手段を備えたことに特徴を有するものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の、肥料原料の製造方法の一実施様態を、図面を参照しながら説明する。
【0018】
図1は、この発明の、肥料原料の製造方法を示す工程図である。
【0019】
図1に示すように、流入下水1は、最初沈殿池2、生物反応工程3および最終沈殿池4からなる標準活性汚泥工程によって処理される。標準活性汚泥工程によって発生する初沈汚泥5および余剰汚泥6は、混合され、混合汚泥7として濃縮工程8および脱水工程9を経て減容化される。脱水工程9からの脱水ケーキ10は、焼却処理もしくは埋立処分される。一方、濃縮工程8および脱水工程9において分離された返流水11は、固液分離工程12において重力沈降により濁質分が除かれる。
【0020】
このようにして、濁質分が除かれた返流水11は、導入手段16を介して、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子の生成・消毒工程(生成・消毒設備)18に送られ、ここで、マグネシウム化合物添加手段17からマグネシウム塩が添加される。これによって、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶が析出し、成長して、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子が生成され、これと同時に消毒手段19によってリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子が消毒される。結晶粒子の生成と消毒を同時に行うことによって、消毒効率の向上および設備の小型化が図れる。次いで、このようにして消毒されたリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子は、排出手段22を介して回収工程(回収設備)14に送られ、ここで、水切りされ、液分が除去される。
【0021】
このようにして回収されたリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子15は、消毒されているために、大腸菌などの病原性細菌が繁殖する恐れがなく、高純度なリン酸マグネシウムアンモニウムとして肥料原料に再利用される。
【0022】
消毒手段としては、塩素、臭素などのハロゲン系化合物を利用する手段、紫外線照射を利用する手段、オゾンを利用する手段、加熱処理を施す手段等が有効である。消毒手段としては、通常、これらの内の1つの手段を用いるが、これらの手段を組み合わせても良い。
【0023】
以上の例は、結晶粒子の生成と消毒とを同時に行う方法であるが、図2に示すように、消毒工程(消毒手段)20を個別に設け、生成工程(生成設備)13により返流水11にマグネシウム化合物添加手段17からマグネシウム塩を添加して、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子を生成し、次いで、この結晶粒子を、排出手段22を介して回収工程(設備)14に送って回収し、そして、消毒工程(消毒手段)20によって消毒しても良い。
【0024】
図2に示す方法において、生成工程(生成設備)13によって結晶粒子を生成した後、排出手段22を介して消毒工程(消毒手段)20に送って消毒し、そして、回収工程(回収設備)14によって回収しても良い。
【0025】
図3に示すように、図1に示す方法において、回収工程(設備)14によって回収した結晶粒子の粒度をそろえるために分級工程(分級手段)21を回収工程(回収設備)14の後段に設け、分級した結晶粒子の内、小径のものを生成・消毒工程(生成・消毒設備)18に循環手段23によって循環して、リン酸マグネシウムアンモニウム析出の種結晶として再利用しても良い。分級手段は、特に限定されないが、篩や振動を利用する分級手段が特に有効である。
【0026】
図4に示すように、生成工程(生成設備)13、回収工程(設備)14、分級工程(分級手段)21、消毒工程(消毒手段)20をこの順序で配し、分級工程(分級手段)21によって分級した結晶粒子の内、小径のものを生成工程(生成設備)13に循環手段23によって循環しても良い。このように分級工程(分級手段)21の後段に消毒工程20を配することによって、粒径の大きいもののみを消毒することができるので、結晶粒子全体を消毒する場合に比べて消毒時間および費用を削減することができる。
【0027】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、下水、排水に含まれるリン酸イオンを、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子として回収する回収工程の前段または後段に消毒工程を設けることによって、高純度で且つ病原性の低いリン酸マグネシウムアンモニウムを製造することが可能である。従って、窒素、リンを含む緩効性肥料の原料として有効に再利用が可能である。また、分級工程を設けることによって、粒度のそろったリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子を製造することが可能である等、種々の有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の肥料原料の製造方法の一実施態様を示す工程図である。
【図2】この発明の肥料原料の製造方法の他の実施態様を示す工程図である。
【図3】この発明の肥料原料の製造方法のさらに別の実施態様を示す工程図である。
【図4】この発明の肥料原料の製造方法のさらに別の実施態様を示す工程図である。
【図5】従来の肥料原料の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
1:流入下水
2:最初沈殿池
3:生物反応工程
4:最終沈殿池
5:初沈汚泥
6:余剰汚泥
7:混合汚泥
8:濃縮工程
9:脱水工程
10:脱水ケーキ
11:返流水
12:固液分離工程
13:生成工程
14:回収工程
15:リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子
16:返流水の導入手段
17:マグネシウム化合物の添加手段
18:生成・消毒工程
19:消毒手段
20:消毒工程
21:分級工程
22:排出手段
23:循環手段
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a method and an apparatus for producing a fertilizer raw material, in particular, recovering phosphate ions contained in sewage and wastewater as crystal particles of magnesium ammonium phosphate to obtain a high-purity and low-pathogenic fertilizer raw material. And a method and apparatus for producing a fertilizer raw material.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a process chart showing a conventional method for producing a fertilizer raw material.
[0003]
As shown in FIG. 5, the incoming sewage 1 is treated by a standard activated sludge treatment step including a first settling tank 2, a biological reaction step 3, and a final settling tank 4. Initial sludge 5 and excess sludge 6 generated in the standard activated sludge treatment step are mixed and reduced in volume as mixed sludge 7 through concentration step 8 and dehydration step 9. The dewatered cake 10 from the dewatering step 9 is incinerated or landfilled. The return water (sewage) 11 separated in the concentration step 8 and the dehydration step 9 is sent to a solid-liquid separation step 12, where turbid components are removed by gravity sedimentation. In the return water 11 from which the turbid matter has been removed, in addition to ammonium ions derived from sewage, a large amount of phosphoric acid (orthophosphate ion) released from sludge during sludge storage in the concentration step 8 and the dehydration step 9 is contained. include.
[0004]
The return water 11 is sent to a production step (production facility) 13 via an introduction means 16 to remove phosphate ions therein. In the generation step 13, a magnesium salt is added to the return water 11 from the magnesium compound adding means 17, whereby the phosphate ions in the return water 11 are precipitated as magnesium ammonium phosphate crystal particles.
[0005]
The turbid liquid containing crystal particles of magnesium ammonium phosphate generated in the generation step 13 is sent to the recovery step (recovery equipment) 14 via the discharge means 22, where the crystal particles of magnesium ammonium phosphate are turbid. Separated from the mass.
[0006]
On the other hand, the return water 11 from which the phosphate ions have been removed in the generation step 13 is returned to the activated sludge treatment step and re-treated.
[0007]
The magnesium ammonium phosphate crystal particles 15 recovered in the recovery step 14 are used as a fertilizer raw material.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The magnesium ammonium phosphate crystal particles 15 may be used, for example, as a slow-release fertilizer as they are, and may be further mixed with a potassium salt and subjected to processing such as granulation to produce nitrogen containing three major nutrients of a plant. , Phosphoric acid and potassium fertilizer can be effectively used.
[0009]
However, the crystal particles of magnesium ammonium phosphate recovered in the recovery step 14 contain a turbid component mainly composed of organic matter, which causes a problem of causing propagation of pathogenic bacteria such as Escherichia coli. there were.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to produce a fertilizer raw material capable of recovering phosphate ions contained in sewage and wastewater as crystal particles of magnesium ammonium phosphate to obtain a high-purity and low-pathogenic fertilizer raw material. It is to provide a method and a manufacturing device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a production / disinfection step of adding a magnesium compound to phosphorus and ammonia-containing return water to generate crystal particles of magnesium ammonium phosphate and disinfecting the crystal particles at the same time; And a collecting step for collecting.
[0012]
In the invention according to claim 2, a magnesium compound is added to the return water containing phosphorus and ammonia to form crystal particles of magnesium ammonium phosphate, a collection step of collecting the generated crystal particles, and And a disinfection step of disinfecting the crystal particles.
[0013]
The invention according to claim 3 includes a production facility for producing crystal particles of magnesium ammonium phosphate, a recovery facility for recovering the generated crystal particles, and a disinfecting means for disinfecting the recovered crystal particles. The equipment is characterized in that it has a means for introducing return water containing phosphorus and ammonia, a means for adding a magnesium compound, and a means for discharging the crystal particles.
[0014]
The invention according to claim 4 is characterized in that, in the invention according to claim 3, the production equipment, the recovery equipment, and the disinfecting means are arranged in this order.
[0015]
The invention according to claim 5 is characterized in that, in the invention according to claim 3 or 4, the disinfecting means is means for using at least one of halogen-based compound addition, ultraviolet irradiation, ozone addition and heating. Have
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the third to fifth aspects, a classification means for classifying crystal particles is provided at a stage subsequent to the recovery facility, and the crystal classified by the classification means is provided. It is characterized by having a circulating means for circulating particles having a small diameter among the particles to the production equipment.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the method for producing a fertilizer raw material according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a process chart showing a method for producing a fertilizer raw material according to the present invention.
[0019]
As shown in FIG. 1, incoming sewage 1 is treated in a standard activated sludge process consisting of a first settling basin 2, a biological reaction step 3 and a final settling basin 4. Initial sludge 5 and surplus sludge 6 generated in the standard activated sludge process are mixed and reduced in volume as mixed sludge 7 through a concentration process 8 and a dehydration process 9. The dewatered cake 10 from the dewatering step 9 is incinerated or landfilled. On the other hand, the return water 11 separated in the concentration step 8 and the dehydration step 9 is subjected to gravity sedimentation in the solid-liquid separation step 12 to remove turbid components.
[0020]
The return water 11 from which the turbid matter has been removed in this way is sent to the production / disinfection step (production / disinfection equipment) 18 of the magnesium ammonium phosphate crystal particles via the introduction means 16, where: A magnesium salt is added from the magnesium compound adding means 17. As a result, magnesium ammonium phosphate crystals precipitate and grow, and crystal particles of magnesium ammonium phosphate are generated. At the same time, the crystal particles of magnesium ammonium phosphate are disinfected by the disinfecting means 19. By simultaneously generating and disinfecting the crystal particles, the disinfection efficiency can be improved and the equipment can be downsized. Next, the magnesium ammonium phosphate crystal particles thus disinfected are sent to the recovery step (recovery equipment) 14 via the discharge means 22, where they are drained and the liquid components are removed.
[0021]
Since the crystal particles 15 of magnesium ammonium phosphate collected in this manner are sterilized, there is no risk of pathogenic bacteria such as Escherichia coli breeding, and they are reused as a high-purity magnesium ammonium phosphate as a raw material for fertilizer. Is done.
[0022]
As the disinfecting means, means using a halogen-based compound such as chlorine or bromine, means using ultraviolet irradiation, means using ozone, means for performing a heat treatment, and the like are effective. Usually, one of these means is used as the disinfecting means, but these means may be combined.
[0023]
The above example is a method in which the generation and disinfection of crystal particles are performed simultaneously. However, as shown in FIG. 2, a disinfection step (disinfection means) 20 is separately provided, and the return water 11 is generated by the generation step (generation equipment) 13. The magnesium salt is added from the magnesium compound adding means 17 to generate magnesium ammonium phosphate crystal particles, and then the crystal particles are sent to the collection step (equipment) 14 through the discharge means 22 to be collected. Then, disinfection may be performed in a disinfection step (disinfection means) 20.
[0024]
In the method shown in FIG. 2, after the crystal particles are generated by the generation step (generation equipment) 13, they are sent to the disinfection step (disinfection means) 20 via the discharge means 22 for disinfection, and then are collected (recovery equipment) 14. May be collected.
[0025]
As shown in FIG. 3, in the method shown in FIG. 1, a classification step (classification means) 21 is provided after the collection step (recovery equipment) 14 in order to make the particle size of the crystal particles recovered in the recovery step (facility) 14 uniform. Alternatively, of the classified crystal particles, those having a small diameter may be circulated to the generation / disinfection step (generation / disinfection equipment) 18 by the circulation means 23 to be reused as seed crystals for precipitation of magnesium ammonium phosphate. The classification means is not particularly limited, but a classification means using a sieve or vibration is particularly effective.
[0026]
As shown in FIG. 4, a generation step (generation equipment) 13, a recovery step (equipment) 14, a classification step (classification means) 21, and a disinfection step (disinfection means) 20 are arranged in this order, and the classification step (classification means). Of the crystal particles classified by 21, those having a small diameter may be circulated to the generation step (generation equipment) 13 by the circulation means 23. By disposing the disinfecting step 20 after the classifying step (classifying means) 21 in this way, only those having a large particle size can be disinfected. Can be reduced.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, high purity can be achieved by providing a disinfection step before or after a recovery step of recovering phosphate ions contained in sewage and wastewater as crystal particles of magnesium ammonium phosphate. It is possible to produce magnesium ammonium phosphate with low pathogenicity. Therefore, it can be effectively reused as a raw material of a slow-release fertilizer containing nitrogen and phosphorus. Further, by providing the classification step, various useful effects such as the production of magnesium ammonium phosphate crystal particles having a uniform particle size can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process chart showing one embodiment of a method for producing a fertilizer raw material of the present invention.
FIG. 2 is a process chart showing another embodiment of the method for producing a fertilizer raw material of the present invention.
FIG. 3 is a process chart showing still another embodiment of the method for producing a fertilizer raw material of the present invention.
FIG. 4 is a process chart showing still another embodiment of the method for producing a fertilizer raw material of the present invention.
FIG. 5 is a process chart showing a conventional method for producing a fertilizer raw material.
[Explanation of symbols]
1: Inflow sewage 2: First settling basin 3: Biological reaction step 4: Final settling basin 5: Initial settled sludge 6: Excess sludge 7: Mixed sludge 8: Concentration step 9: Dewatering step 10: Dewatered cake 11: Return water 12: Solid-liquid separation step 13: production step 14: recovery step 15: crystal particles of magnesium ammonium phosphate 16: means for introducing return water 17: means for adding a magnesium compound 18: production / disinfection step 19: disinfection means 20: disinfection step 21 : Classification step 22: discharge means 23: circulation means

Claims (6)

リンおよびアンモニア含有汚水にマグネシウム化合物を添加して、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子を生成させると同時に前記結晶粒子を消毒する生成・消毒工程と、前記結晶粒子を回収する回収工程とを備えたことを特徴とする、肥料原料の製造方法。A magnesium compound is added to the sewage containing phosphorus and ammonia to form crystal particles of magnesium ammonium phosphate, and a production / disinfection step of disinfecting the crystal particles and a collection step of collecting the crystal particles are provided. A method for producing a fertilizer raw material, characterized in that: リンおよびアンモニア含有返流水にマグネシウム化合物を添加して、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子を生成させる生成工程と、生成した前記結晶粒子を回収する回収工程と、回収した前記結晶粒子を消毒する消毒工程とを備えたことを特徴とする、肥料原料の製造方法。A generation step of adding magnesium compounds to the phosphorus and ammonia-containing return water to generate crystal particles of magnesium ammonium phosphate, a collection step of collecting the generated crystal particles, and a disinfection step of disinfecting the collected crystal particles And a method for producing a fertilizer raw material. リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶粒子を生成する生成設備と、生成した前記結晶粒子を回収する回収設備と、回収した前記結晶粒子を消毒する消毒手段とを備え、前記生成設備は、リンおよびアンモニア含有返流水の導入手段、マグネシウム化合物の添加手段、および、前記結晶粒子の排出手段を有することを特徴とする、肥料原料の製造装置。A production facility for producing crystal particles of magnesium ammonium phosphate, a collection facility for collecting the produced crystal particles, and a disinfecting means for disinfecting the collected crystal particles, wherein the production facility comprises a phosphorus and ammonia-containing An apparatus for producing a fertilizer raw material, comprising: means for introducing running water; means for adding a magnesium compound; and means for discharging the crystal particles. 前記生成設備と、前記回収設備と、前記消毒手段とがこの順序で配されていることを特徴とする、請求項3記載の、肥料原料の製造装置。4. The apparatus for producing a fertilizer raw material according to claim 3, wherein the generation facility, the recovery facility, and the disinfection means are arranged in this order. 前記消毒手段は、ハロゲン系化合物添加、紫外線照射、オゾン添加および加熱の内の少なくとも一つを使用する手段であることを特徴とする、請求項3または4記載の、肥料原料の製造装置。5. The apparatus for producing a fertilizer raw material according to claim 3, wherein the disinfecting unit is a unit that uses at least one of halogen-based compound addition, ultraviolet irradiation, ozone addition, and heating. 前記回収設備の後段に、前記結晶粒子を分級する分級手段が設けられ、前記分級手段により分級された前記結晶粒子の内、小径のものを前記生成設備に循環する循環手段を備えたことを特徴とする、請求項3から5の内の何れか1つに記載の、肥料原料の製造装置。A classifying means for classifying the crystal particles is provided at a stage subsequent to the recovery facility, and a circulating means for circulating a small diameter one of the crystal particles classified by the classifying means to the production facility is provided. The apparatus for producing a fertilizer raw material according to any one of claims 3 to 5, wherein:
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