JP5201455B2 - リン回収資材とその製造方法およびリン回収方法 - Google Patents
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Description
〔1〕消化汚泥脱離液に含まれるリンの回収に用いられる凝集沈殿用のリン回収資材であって、平均粒子径(メジアン径)10μm以上〜150μm以下、BET比表面積80m2/g以上、細孔容積0.5cm3/g以上、遊離石灰含有量10%未満、Ca/Siモル比0.8以上〜1.8以下の多孔質および非晶質の珪酸カルシウム水和物からなり、リン回収物のク溶性リン酸が15%以上であることを特徴とするリン回収資材。
〔2〕珪酸原料と石灰原料とを水性スラリーとし、その水熱反応によって珪酸カルシウム水和物を生成させ、これを濾別し乾燥して珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を製造する方法において、上記水性スラリーに水酸化アルカリを添加して水熱反応させることによって多孔質および非晶質の珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を製造することを特徴とするリン回収資材の製造方法。
〔3〕リン含有排水にリン回収資材を添加してリン含有沈殿物を生成させ、これを濾別してリンを回収する方法において、リン含有排水が消化汚泥脱離液であり、リン回収資材として平均粒子径(メジアン径)10μm以上〜150μm以下、BET比表面積80m 2 /g以上、細孔容積0.5cm 3 /g以上、遊離石灰含有量10%未満、Ca/Siモル比0.8以上〜1.8以下の多孔質および非晶質の珪酸カルシウム水和物からる請求項1に記載するリン回収資材を用いることを特徴とするリン回収方法。
〔4〕消化汚泥脱離液にリン回収資材を添加すると共に酸を添加して該液のpHを酸性側にし、珪酸カルシウム水和物の逐次的な分解でカルシウムを溶出させ、該液中のリンと反応させて珪酸カルシウム水和物粒子表面にヒドロキシアパタイトを生成せしめ、この沈殿物を分離してリンを回収する上記[3]のリン回収方法。
〔5〕上記[3]または上記[4]のリン回収方法において、反応終了時のpHが8.0以上〜9.0未満になるように酸を添加するリン回収方法。
〔6〕リン回収資材の使用量が、排水中のリン含有量に対して、Ca/Pモル比が1.5以上〜2.5以下である上記[3]〜上記[5]の何れかに記載するリン回収方法。
〔7〕処理温度が10℃以上〜100℃未満である上記[3]〜上記[6]の何れかに記載するリン回収方法。
本発明のリン回収資材は、消化汚泥脱離液に含まれるリンの回収に用いられる凝集沈殿用のリン回収資材であって、平均粒子径(メジアン径)10μm以上〜150μm以下、BET比表面積80m2/g以上、細孔容積0.5cm3/g以上、遊離石灰含有量10%未満、Ca/Siモル比0.8以上〜1.8以下の多孔質および非晶質の珪酸カルシウム水和物からなり、リン回収物のク溶性リン酸が15%以上であることを特徴とするリン回収資材である。
のような明瞭な回折像を示さず、29.4°において不明瞭なメインピークを有する回折像を与える珪酸カルシウム水和物である。結晶質の珪酸カルシウム水和物に比べて、非晶質の珪酸カルシウム水和物はリンとの反応速度が高い。
本発明のリン回収資材として用いる珪酸カルシウム水和物は、珪酸原料と石灰原料とを水性スラリーとし、その水熱反応によって珪酸カルシウム水和物を生成させ、これを濾別し乾燥して珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を製造する方法において、上記水性スラリーに水酸化アルカリを添加して水熱反応させ、多孔質および非晶質の珪酸カルシウム水和物を生成させることによって製造することができる。珪酸原料が非晶質の形態であれば、100℃未満の温度で合成することも可能である。
リン含有排水に、本発明の珪酸カルシウム水和物を添加してヒドロキシアパタイトを生成させ、この沈殿を分離することによって、リンを回収する凝集沈殿法において、処理液のpHがアルカリ性であると、珪酸カルシウム水和物との効率的な反応が進行しない。本発明のリン回収資材は、他からカルシウムを添加することなく、排水(消化汚泥脱離液)に含まれるリン酸による珪酸カルシウム水和物の逐次的な分解によってカルシウムを溶出させ、排水中のリンと反応させて珪酸カルシウム水和物の表面にヒドロキシアパタイトを生成させる。ここで液のpHが中性以上であると珪酸カルシウムの逐次的な分解が十分に進行しない。そこで、他の酸、例えば塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸、酢酸などの有機酸を添加してpHを酸性側にすることによって、珪酸カルシウム水和物の分解を促すとよい。
〔平均粒子径〕レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所製品:LA-300)を用いて測定した。
〔X線回折像〕
ミニフレックスX線回折装置(理学社製)を用い、Cu管球、管電圧30kV、管電流15mA、サンプリング幅0.02°、スキャンスピード4°/分の条件で測定した。
〔ク溶性リン酸〕肥料分析法に基づき、1gのサンプルを2%クエン酸で30℃、1時間振盪し、溶解したリン酸をバナドモリブデン酸アンモニウム法で定量した。
〔濾過時間〕沈降濃縮スラリー250mlをφ150mmのヌッチェで濾過したときの所要時間である。
珪酸原料(平均粒径20μmの非晶質シリカ粉)と消石灰をCa/Siモル比0.8になるように調合し、水−固形分比8相当分の0.4%水酸化ナトリウム溶液を加え、オートクレーブ中で攪拌しながら180℃、4時間水熱反応を行なった。生成した珪酸カルシウム水和物スラリーを濾過、乾燥して、珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を得た。この物性値を表1に示す。
一方、下水処理場由来の嫌気性消化汚泥にカチオン性界面活性剤を200mg/Lの割合で添加し、3500rpmで20分間遠心分離して、リンを含有した消化汚泥脱離液を得た。この液の分析値を表2に示す。
次に、この消化汚泥脱離液5000mlに硫酸を添加してpHを6.6に下げた後、液中のリンに対してCa/Pモル比が2.00になる量のリン回収資材を上記脱離液に添加し、室温(25℃)で4時間攪拌してリンの回収を行なった。一定時間毎にスラリーをサンプリングし、濾液のリンをバナドモリブデン酸アンモニウム法で定量し、リンの回収率を求めた。その結果を図1に示す。終了後スラリーを自然沈降濃縮し、沈殿を濾過・乾燥してリン回収物を得た。回収品の物性ならびに分析値を表3に示す。
実施例1と同じ珪酸原料(平均粒径20μmの非晶質シリカ粉)と消石灰を、Ca/Siモル比1.2になるように調合し、水−固形分比8相当分の0.4%水酸化ナトリウム溶液を加え、オートクレーブ中で攪拌しながら180℃、4時間水熱反応を行なった。生成した珪酸カルシウム水和物スラリーを濾過、乾燥して、珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を得た。この物性値を表1に示す。実施例1と同様な条件でリン含有排水の処理を行なった。その結果を図2および表3に示す。
実施例1と同じ珪酸原料(平均粒径20μmの非晶質シリカ粉)と消石灰を、Ca/Siモル比1.5になるように調合し、水−固形分比8相当分の0.4%水酸化ナトリウム溶液を加え、オートクレーブ中で攪拌しながら180℃、4時間水熱反応を行なった。生成した珪酸カルシウム水和物スラリーを濾過、乾燥して、珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を得た。この物性値を表1に示す。実施例1と同様な条件でリン含有排水の処理を行なった。その結果を図2および表3に示す。
珪酸原料(平均粒径20μmの非晶質シリカ粉)と消石灰を、Ca/Siモル比1.0になるように調合し、水−固形分比8相当分の0.4%水酸化ナトリウム溶液を加え、温浴中で攪拌しながら95℃、20時間反応を行なった。生成した珪酸カルシウム水和物スラリーを濾過、乾燥して、珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を得た。この物性値を表1に示す。実施例1と同様な条件でリン含有排水の処理を行なった。その結果を図1および表3に示す。
実施例1と同じ珪酸原料(平均粒径20μmの非晶質シリカ粉)と消石灰を、Ca/Siモル比0.8になるように調合し、水−固形分比8相当分の水を加え、オートクレーブ中で攪拌しながら180℃、4時間水熱反応を行なった。生成した珪酸カルシウム水和物スラリーを濾過、乾燥して、珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を得た。この物性値を表1に示す。実施例1と同様な条件でリン含有排水の処理を行ない、その結果を図1および表3に示す。
実施例1と同じ珪酸原料(平均粒径20μmの非晶質シリカ粉)と消石灰を、Ca/Siモル比1.0になるように調合し、水−固形分比8相当分の水を加え、温浴中で攪拌しながら95℃、20時間反応を行なった。生成した珪酸カルシウム水和物スラリーを濾過、乾燥して、珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を得た。この物性値を表1に示す。実施例1と同様な条件でリン含有排水の処理を行なった。その結果を図1および分析値を表3に示す。
珪酸原料(平均粒径10μmの珪石粉末)と消石灰を、Ca/Siモル比0.8になるように調合し、水−固形分比15相当分の水を加え、オートクレーブ中で攪拌しながら180℃、8時間水熱反応を行なった。生成した珪酸カルシウム水和物スラリーを濾過、乾燥して、結晶質の珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を得た。この物性値を表1に示す。実施例1と同様な条件でリン含有排水の処理を行なった。その結果を図1および表3に示す。
実施例1と同じ珪酸原料(平均粒径20μmの非晶質シリカ粉)と消石灰を、Ca/Siモル比2.0になるように調合し、水−固形分比8相当分の0.4%水酸化ナトリウム溶液を加え、オートクレーブ中で攪拌しながら180℃、4時間水熱反応を行なった。生成した珪酸カルシウム水和物スラリーを濾過、乾燥して、珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を得た。この物性値を表1に示す。実施例1と同様な条件でリン含有排水の処理を行なった。その結果を図2および表3に示す。
消石灰粉末を用い、実施例1と同様な条件でリン含有排水の処理を行なった。その結果を図2および表3に示す。
Claims (7)
- 消化汚泥脱離液に含まれるリンの回収に用いられる凝集沈殿用のリン回収資材であって、平均粒子径(メジアン径)10μm以上〜150μm以下、BET比表面積80m2/g以上、細孔容積0.5cm3/g以上、遊離石灰含有量10%未満、Ca/Siモル比0.8以上〜1.8以下の多孔質および非晶質の珪酸カルシウム水和物からなり、リン回収物のク溶性リン酸が15%以上であることを特徴とするリン回収資材。
- 珪酸原料と石灰原料とを水性スラリーとし、その水熱反応によって珪酸カルシウム水和物を生成させ、これを濾別し乾燥して珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を製造する方法において、上記水性スラリーに水酸化アルカリを添加して水熱反応させることによって多孔質および非晶質の珪酸カルシウム水和物からなるリン回収資材を製造することを特徴とするリン回収資材の製造方法。
- リン含有排水にリン回収資材を添加してリン含有沈殿物を生成させ、これを濾別してリンを回収する方法において、リン含有排水が消化汚泥脱離液であり、リン回収資材として平均粒子径(メジアン径)10μm以上〜150μm以下、BET比表面積80m 2 /g以上、細孔容積0.5cm 3 /g以上、遊離石灰含有量10%未満、Ca/Siモル比0.8以上〜1.8以下の多孔質および非晶質の珪酸カルシウム水和物からる請求項1に記載するリン回収資材を用いることを特徴とするリン回収方法。
- 消化汚泥脱離液にリン回収資材を添加すると共に酸を添加して該液のpHを酸性側にし、珪酸カルシウム水和物の逐次的な分解でカルシウムを溶出させ、該液中のリンと反応させて珪酸カルシウム水和物粒子表面にヒドロキシアパタイトを生成せしめ、この沈殿物を分離してリンを回収する請求項3のリン回収方法。
- 請求項3または請求項4のリン回収方法において、反応終了時のpHが8.0以上〜9.0未満になるように酸を添加するリン回収方法。
- リン回収資材の使用量が、排水中のリン含有量に対して、Ca/Pモル比が1.5以上〜2.5以下である請求項3〜請求項5の何れかに記載するリン回収方法。
- 処理温度が10℃以上〜100℃未満である請求項3〜請求項6の何れかに記載するリン回収方法。
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