JP5952132B2 - Phosphorus removal and collection apparatus and phosphorus removal and collection method - Google Patents
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Description
本発明は、リン酸イオンおよびアンモニウムイオン廃水や汚泥などの被処理物とマグネシウム化合物とを反応させて、被処理物のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）の固体粒子として回収するリン除去回収装置およびリン除去回収方法に関するものである。 The present invention relates to a phosphorus removal / recovery device for reacting an object to be processed such as phosphate ion and ammonium ion waste water or sludge with a magnesium compound and recovering phosphorus of the object to be processed as magnesium ammonium phosphate (MAP) solid particles. And a phosphorus removal and recovery method.
近年、閉鎖性水域での富栄養化の一因子であるリン酸イオンの排出が問題になっている。特に、下水処理場の消化汚泥や消化汚泥脱水ろ液から排出された廃水などのような高濃度のリン酸イオンおよびアンモニウムイオンを含む廃水は、返流水として水処理系に返送されるため、例えばエアレーションタンクでの生物学的に除去されるリン量の限界より下水放流水中にリンが流出することになり、水域の富栄養化の原因となる。 In recent years, the discharge of phosphate ions, which is a factor of eutrophication in closed waters, has become a problem. In particular, wastewater containing high concentrations of phosphate ions and ammonium ions, such as wastewater discharged from digested sludge at the sewage treatment plant and digested sludge dehydrated filtrate, is returned to the water treatment system as return water. Phosphorus will flow out into the sewage effluent from the limit of the amount of phosphorus biologically removed in the aeration tank, causing eutrophication of the water area.
また、このような廃水は、リン酸イオンおよびアンモニウムイオンがマグネシウムイオンと反応してＭＡＰスケールを生成するため、配管などの設備の閉塞などの問題も生じている。 In addition, such waste water also has problems such as blockage of equipment such as piping because phosphate ions and ammonium ions react with magnesium ions to generate MAP scale.
一方、枯渇資源の１つであるリンは大部分がリン鉱石から精製されるが、良質なリン鉱石の減少やリン鉱石輸出国の囲い込み政策などにより、近年では、リン鉱石の価格が上昇する傾向にあり、下水や生活排水などに含まれるリンを高効率に回収する技術が検討されている。 On the other hand, phosphorus, one of the depleted resources, is mostly refined from phosphorus ore, but in recent years the price of phosphorus ore has been rising due to the decrease in high-quality phosphorus ore and the inclusion policy of phosphorus ore exporting countries. Therefore, techniques for recovering phosphorus contained in sewage and domestic wastewater with high efficiency are being studied.
ここで、従来、高濃度のリン酸イオンおよびアンモニウムイオンを含む廃水のリン除去方法としては、アルミニウム塩や鉄塩などの金属塩とリンとを反応させる凝集分離法、リン鉱石や骨炭などの種晶にヒドロキシアパタイトの形でリンを析出させる晶析法（接触脱リン法）、微生物のリン過剰摂取作用を利用した生物学的脱リン法、および、活性アルミナなどのリン吸着剤を用いてリンを吸着除去する方法などがある。 Here, conventionally, as a method for removing phosphorus from wastewater containing high concentrations of phosphate ions and ammonium ions, a coagulation separation method in which a metal salt such as an aluminum salt or an iron salt is reacted with phosphorus, a species such as phosphate ore or bone charcoal Crystallization method (catalytic dephosphorization method) in which phosphorus is precipitated in the form of hydroxyapatite on crystals, biological dephosphorization method utilizing the excessive intake of microorganisms by phosphorus, and phosphorus using a phosphorus adsorbent such as activated alumina For example, there is a method of adsorbing and removing.
しかしながら、これらのリンの除去方法は、除去したリンを有効に利用できない。そこで、除去したリンを有効に利用できる方法として、対象とする廃水や汚泥にマグネシウム分を添加し、リン酸マグネシウムアンモニウムとしてリンを析出させる造粒脱リン法（ＭＡＰ法）が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。 However, these phosphorus removal methods cannot effectively use the removed phosphorus. Therefore, as a method for effectively using the removed phosphorus, there is known a granulation dephosphorization method (MAP method) in which magnesium is added to target waste water or sludge, and phosphorus is precipitated as magnesium ammonium phosphate (MAP method). For example, see Patent Document 1 and Patent Document 2.)
また、造粒脱リン法にてリン酸マグネシウムアンモニウムを造粒するための造粒脱リン装置としては、造粒塔の底部に撹拌用気体吹き込み管、および、固体粒子と廃水とを造粒塔の外に引き抜くための固体粒子払い出し管が設けられ、造粒塔内部にエアリフト用の円筒体が設けられたものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。 Moreover, as a granulation dephosphorization apparatus for granulating magnesium ammonium phosphate by the granulation dephosphorization method, a gas blowing tube for stirring is used at the bottom of the granulation tower, and the solid particles and waste water are granulated to the granulation tower. There is known a structure in which a solid particle discharge pipe for extraction is provided outside and a cylinder for airlift is provided inside the granulation tower (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、上述の造粒脱リン法や造粒脱リン装置は、撹拌用気体吹き込み管が反応塔の最底部に接続されているため、撹拌用気体吹き込み管から供給された気体の一部が、造粒塔内部のエアリフト用の円筒体の外側を上昇し、気体による撹拌効果が低下してしまう可能性が考えられる。 However, in the granulation dephosphorization method and the granulation dephosphorization apparatus described above, since the stirring gas blowing tube is connected to the bottom of the reaction tower, a part of the gas supplied from the stirring gas blowing tube is There is a possibility that the outside of the air lift cylinder inside the granulation tower is raised and the stirring effect by the gas is lowered.
そして、撹拌効果が低下すると、リン酸マグネシウムアンモニウムの固形粒子が成長しにくく、固形粒子の回収率が低下してしまう。 And if the stirring effect falls, the solid particle of magnesium ammonium phosphate will be hard to grow, and the recovery rate of a solid particle will fall.
また、このように円筒体の外側を上昇する気体によって、反応塔上部でのリン酸マグネシウムアンモニウム固形粒子の重力沈殿が撹乱されてしまうため、沈殿分離が進行しにくく、固形粒子の回収率が低下する可能性が考えられる。 In addition, the gas rising above the outside of the cylindrical body disturbs the gravity precipitation of the magnesium ammonium phosphate solid particles at the top of the reaction tower, so that the precipitation separation is difficult to proceed and the solid particle recovery rate is reduced. There is a possibility of doing.
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固形粒子を効率的に回収できるリン除去回収装置およびリン除去回収方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the phosphorus removal collection | recovery apparatus and phosphorus removal collection | recovery method which can collect | recover the solid particles of a magnesium ammonium phosphate crystal efficiently.
請求項１に記載されたリン除去回収装置は、リン酸イオンおよびアンモニウムイオンを含有した被処理物とマグネシウム化合物と反応させて、被処理物のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子として回収するリン除去回収装置であって、反応塔と、この反応塔の内部に設けられた筒状の反応筒体と、この反応筒体内へ被処理物を供給する被処理物供給手段と、前記反応筒体内へマグネシウム化合物を供給するマグネシウム化合物供給手段と、前記反応筒体内へ上方に向かって曝気用気体を供給する曝気用気体供給手段と、前記反応塔内へ圧密防止用気体を供給するための圧密防止用気体供給手段と、前記反応塔の底部に接続され、前記反応塔内で生成されたリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子を回収するための固体粒子回収手段と、前記反応塔の上部に位置し、リンが除去された処理物を流出するための流出手段とを具備し、前記反応塔は、円筒状の反応塔直胴部と、この反応塔直胴部の下部に配置され、下方に向かって縮径し底部が設けられた筒状の反応塔円錐部と、前記反応塔直胴部の上部に配置され、この反応塔直胴部へ向かって縮径した筒状の反応塔沈殿円錐部と、この反応塔沈殿円錐部の上部に配置され、前記処理物とリン酸マグネシウムアンモニウム結晶とを沈殿分離する円筒状の反応塔沈殿直胴部とを有し、この反応塔沈殿直胴部には、内部に少なくとも１つの傾斜板が設けられ、前記反応塔沈殿円錐部内には筒状の第１の筒体が設けられ、この第１の筒体の上方には筒状の第２の筒体が設けられ、これら第１の筒体および第２の筒体は、筒本体と、この筒本体の下端に接続され下方へ向かって拡径したテーパ部とを有し、前記第１の筒体のテーパ部と前記反応塔沈殿円錐部の側面との間で下段スリットが構成され、前記第２の筒体のテーパ部と前記第１の筒体の筒本体との間で上段スリットが構成され、この上段スリットは、前記反応塔沈殿直胴部より下方に位置し、前記反応筒体は、前記反応塔円錐部内から前記第２の筒体内に亘って配置されており、上端部が前記上段スリットより上方に位置し、下端部が前記反応塔直胴部より下方に位置し、前記曝気用気体供給手段は、先端部が前記反応塔内において前記反応筒体の下方に配置された曝気用気体供給管を有し、前記圧密防止用気体供給手段は、前記反応塔の底部に接続された圧密防止用気体供給管を有するものである。 The phosphorus removal / recovery device according to claim 1 is made to react with an object to be processed containing phosphate ions and ammonium ions and a magnesium compound to recover the phosphorus of the object to be processed as solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals. A phosphorus removal and recovery apparatus, a reaction tower, a cylindrical reaction cylinder provided inside the reaction tower, a workpiece supply means for supplying a workpiece into the reaction cylinder, and the reaction cylinder Magnesium compound supply means for supplying a magnesium compound into the body, aeration gas supply means for supplying an aeration gas upward into the reaction cylinder, and consolidation for supplying an anti-consolidation gas into the reaction tower A gas supply means for prevention and connected to the bottom of the reaction tower for recovering solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals produced in the reaction tower Body particle recovery means, and an outflow means for flowing out the processed product from which phosphorus has been removed, located above the reaction tower, the reaction tower comprising a cylindrical reaction tower straight body section, A cylindrical reaction tower conical part disposed at the lower part of the reaction tower straight body and having a bottom diameter reduced toward the bottom, and an upper part of the reaction tower straight body part. A cylindrical reaction tower precipitation cone reduced in diameter toward the cylinder, and a cylindrical reaction tower precipitation cylinder arranged at the top of the reaction tower precipitation cone to separate the treated product and magnesium ammonium phosphate crystals by precipitation And at least one inclined plate is provided inside the reaction tower precipitation straight body, and a cylindrical first cylinder is provided in the reaction tower precipitation cone. A cylindrical second cylindrical body is provided above the cylindrical body, and the first cylindrical body and the second cylindrical body are provided. A cylindrical main body and a tapered portion connected to the lower end of the cylindrical main body and having a diameter increasing downward, between the tapered portion of the first cylindrical body and the side surface of the reaction tower precipitation conical portion. A slit is formed, and an upper slit is formed between the tapered portion of the second cylinder and the cylinder main body of the first cylinder, and the upper slit is positioned below the reaction column precipitation straight body. The reaction cylinder is arranged from the inside of the reaction tower cone to the second cylinder, the upper end is located above the upper slit, and the lower end is from the reaction tower straight body. The aeration gas supply means is located at a lower end, and has an aeration gas supply pipe whose tip is disposed below the reaction cylinder in the reaction tower, and the anti-consolidation gas supply means includes the It has an anti-consolidation gas supply pipe connected to the bottom of the reaction tower .
請求項２に記載されたリン除去回収方法は、リン酸イオンおよびアンモニウムイオンを含有した被処理物とマグネシウム化合物と反応させて、被処理物のリン酸イオンをリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として回収するリン除去回収方法であって、請求項１記載のリン除去回収装置を用いるものである。 The phosphorus removal and recovery method according to claim 2 is a process in which phosphate ions and ammonium ions are treated with a magnesium compound and the phosphate ions of the workpiece are recovered as magnesium ammonium phosphate solid particles. A method for removing and collecting phosphorus, wherein the phosphorus removing and collecting apparatus according to claim 1 is used.
本発明によれば、反応塔沈殿直胴部内に傾斜板が設けられているため、反応塔沈殿直胴部での沈殿分離効果を向上できる。また、第１の筒体および第２の筒体がテーパ部を有するため、曝気用気体供給手段から供給された気体が反応筒体の外側を上昇したとしても、この気体をテーパ部にて第１の筒体内および第２の筒体内へ案内でき、反応塔沈殿直胴部での沈殿分離の阻害を防止できる。そのため、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固形粒子を効率的に回収できる。 According to the present invention, since the inclined plate is provided in the reaction tower precipitation straight body part, it is possible to improve the precipitation separation effect in the reaction tower precipitation straight body part. In addition, since the first cylinder and the second cylinder have the tapered portion, even if the gas supplied from the aeration gas supply means rises outside the reaction cylinder, the gas is caused to flow at the tapered portion. It can guide to the 1st cylinder and the 2nd cylinder, and can prevent the inhibition of the precipitation separation in the reaction tower precipitation straight body part. Therefore, solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals can be efficiently recovered.
以下、本発明の一実施の形態の構成について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１において、１はリン除去回収装置であり、このリン除去回収装置１は、リン酸イオンおよびアンモニウムイオンを含有した廃水または汚泥などの被処理物からリンを分離回収するものである。具体的には、リン除去回収装置１は、被処理物とマグネシウム化合物とを反応させることにより、被処理物のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子として回収する。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a phosphorus removal / recovery device. The phosphorus removal / recovery device 1 separates and recovers phosphorus from an object to be treated such as waste water or sludge containing phosphate ions and ammonium ions. Specifically, the phosphorus removal / recovery device 1 recovers phosphorus of the object to be processed as solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals by reacting the object to be processed with the magnesium compound.
リン除去回収装置１は、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子を生成する反応塔２を備えている。 The phosphorus removal and recovery apparatus 1 includes a reaction tower 2 that generates solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals.
この反応塔２の内部には、例えば円筒などの筒状で、内部で被処理物とマグネシウム化合物とを反応させるための反応筒体３が反応塔２の軸方向に沿って設けられている。 Inside the reaction tower 2, for example, a cylinder such as a cylinder, and a reaction cylinder 3 for reacting an object to be processed and a magnesium compound are provided along the axial direction of the reaction tower 2.
また、反応塔２には、反応筒体３の軸方向の一側である下側から反応筒体３内へ被処理物を供給する被処理物供給手段４が設けられている。 Further, the reaction column 2 is provided with an object supply means 4 for supplying an object to be processed into the reaction cylinder 3 from the lower side which is one side in the axial direction of the reaction cylinder 3.
さらに、反応塔２には、反応筒体３の軸方向の他側である上側から反応筒体３内へマグシム化合物を供給するマグネシウム化合物供給手段５が設けられている。 Further, the reaction tower 2 is provided with a magnesium compound supply means 5 for supplying a magnesium compound into the reaction cylinder 3 from the upper side which is the other side in the axial direction of the reaction cylinder 3.
また、反応塔２には、反応筒体３の上側から反応筒体３内へアルカリ剤を供給するアルカリ剤供給手段６が設けられている。 The reaction tower 2 is provided with an alkaline agent supply means 6 for supplying an alkaline agent into the reaction cylinder 3 from the upper side of the reaction cylinder 3.
さらに、反応塔２には、反応筒体３の下側から反応筒体３内に上方へ向かって曝気用の気体を供給する曝気用気体供給手段７が設けられている。 Further, the reaction tower 2 is provided with an aeration gas supply means 7 for supplying an aeration gas upward from the lower side of the reaction cylinder 3 into the reaction cylinder 3.
また、反応塔２の底部には、反応塔２内にて生成されて沈殿したリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子を回収するための固体粒子回収手段８が設けられている。 Further, a solid particle recovery means 8 for recovering solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals generated and precipitated in the reaction tower 2 is provided at the bottom of the reaction tower 2.
さらに、反応塔２の底部には、蓄積したリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子が圧密することを防止するための圧密防止用気体供給手段９が設けられている。 Further, a gas supply means 9 for preventing consolidation is provided at the bottom of the reaction tower 2 to prevent the accumulated solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals from being consolidated.
また、反応塔２の上部には、リンが除去された後の処理液や処理汚泥などの処理物を反応塔２外へ流出するための流出手段10が設けられている。 In addition, on the upper part of the reaction tower 2, there is provided an outflow means 10 for outflowing a treatment product such as a treatment liquid and treated sludge from which phosphorus has been removed to the outside of the reaction tower 2.
被処理物供給手段４は、先端部が反応塔２内における反応筒体３の下方に位置する被処理物供給管11を有している。なお、被処理物としては、特に高濃度のリン酸イオンが含まれた廃水または汚泥などを好適に処理できる。また、このような廃水または汚泥としては、例えば、下水処理場における消化汚泥、この消化汚泥の脱離液や脱水ろ液、メタン発酵脱離液、し尿や浄化槽汚泥の固液分離液、および、畜舎から排出される廃水である畜舎汚水などが想定される。 The workpiece supply means 4 has a workpiece supply pipe 11 whose tip is positioned below the reaction cylinder 3 in the reaction tower 2. In addition, especially as a to-be-processed object, the waste water or sludge etc. which contained the phosphate ion of high concentration can be processed suitably. In addition, as such wastewater or sludge, for example, digested sludge in a sewage treatment plant, desorbed liquid or dehydrated filtrate of this digested sludge, methane fermentation desorbed liquid, solid-liquid separation liquid of human waste or septic tank sludge, and Livestock sewage, which is waste water discharged from livestock houses, is assumed.
マグネシウム化合物供給手段５は、先端部が反応塔２内における反応筒体３の上方に位置するマグネシウム化合物供給管12を有している。なお、マグネシウム化合物は、例えば塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび炭酸マグネシウムなどのマグネシウム薬剤が好ましく、特にコストを考慮すると水酸化マグネシウムが好ましいが、例えば海水などのようにマグネシウムイオンを含有するものであればよい。
The magnesium compound supply means 5 has a magnesium
アルカリ剤供給手段６は、先端部が反応塔２内における反応筒体３の上方に位置するアルカリ剤供給管13を有し、被処理物とマグネシウム化合物とを反応させる際に必要に応じてアルカリ剤を供給するものである。なお、アルカリ剤としては、例えば苛性ソーダなどが用いられる。
The alkaline agent supply means 6 has an alkaline
曝気用気体供給手段７は、先端部が反応塔２における反応筒体３の下方に位置した曝気用気体供給管14を有している。この曝気用気体供給管14の先端部は、反応筒体３の下方において被処理物供給管11の先端部より下方に位置しており、曝気用気体供給手段７から供給された曝気用の気体が反応筒体３内を上昇するのに伴って、エアリフト作用により被処理物が反応筒体３内を上昇する。なお、曝気用の気体は、特に限定されるものではないが、例えば空気などの炭酸ガスの含有量が少ない気体が好ましい。 The aeration gas supply means 7 has an aeration gas supply pipe 14 whose tip is located below the reaction cylinder 3 in the reaction tower 2. The tip of the aeration gas supply pipe 14 is positioned below the tip of the workpiece supply pipe 11 below the reaction cylinder 3, and the aeration gas supplied from the aeration gas supply means 7. As the inside of the reaction cylinder 3 rises, the object to be processed rises inside the reaction cylinder 3 by the air lift action. The gas for aeration is not particularly limited, but for example, a gas having a low carbon dioxide content such as air is preferable.
固体粒子回収手段８は、回収管15と、この回収管15の開閉を操作するバルブや弁体などの開閉手段16とを有し、この開閉手段16にて回収管15を開放状態にすることにより、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子が回収される。 The solid particle recovery means 8 has a recovery pipe 15 and an opening / closing means 16 such as a valve or a valve body for operating the opening / closing of the recovery pipe 15, and the recovery pipe 15 is opened by the opening / closing means 16. Thus, solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals are recovered.
圧密防止用気体供給手段９は、曝気用気体供給管14から分岐し、回収管15の開閉手段16より反応塔２側に接続された圧密防止用気体供給管17を有している。そして、圧密防止用気体供給手段９は、回収管15が開閉手段16にて閉塞された状態にて、圧密防止用気体供給管17からの気体を回収管15を介して反応塔２内へ供給する。また、圧密防止用気体供給手段９から気体が供給されることによって、反応塔２の底部に蓄積されたリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子間を気体が流動し、固体粒子の圧密が防止される。 The consolidation prevention gas supply means 9 has a consolidation prevention gas supply pipe 17 branched from the aeration gas supply pipe 14 and connected to the reaction tower 2 side from the opening / closing means 16 of the recovery pipe 15. The consolidation prevention gas supply means 9 supplies the gas from the consolidation prevention gas supply pipe 17 into the reaction tower 2 through the collection pipe 15 in a state where the collection pipe 15 is closed by the opening / closing means 16. To do. Further, by supplying the gas from the gas supply means 9 for preventing consolidation, the gas flows between the solid particles of magnesium ammonium phosphate accumulated at the bottom of the reaction tower 2, thereby preventing the solid particles from being consolidated.
流出手段10は、反応塔２の側面に設置された流出トラフ18と、この流出トラフ18および流出管路19に接続された流出部20とを有している。そして、反応塔２からの処理物は、流出トラフ18に設けられた図示しない越流堰を越流し、流出部20を介して流出管路19から反応塔２外へ流出される。
The outflow means 10 has an
反応塔２は、円筒状の反応塔直胴部21を有し、この反応塔直胴部21の下部には、下方に向かって縮径した筒状の反応塔円錐部22が一体に接続されている。また、反応塔直胴部21の上部には、下方すなわち反応塔直胴部21へ向かって縮径した筒状の反応塔沈殿円錐部23が一体に接続されている。さらに、この反応塔沈殿円錐部23の上部には、上部が開口された円筒状の反応塔沈殿直胴部24が一体に接続されている。 The reaction tower 2 has a cylindrical reaction tower straight body section 21, and a cylindrical reaction tower cone section 22 whose diameter is reduced downward is integrally connected to a lower portion of the reaction tower straight body section 21. ing. In addition, a cylindrical reaction tower precipitation cone portion 23 whose diameter is reduced toward the reaction tower straight body portion 21 is integrally connected to the upper portion of the reaction tower straight body portion 21. Further, a cylindrical reaction tower precipitation straight body portion 24 having an open top is integrally connected to the upper portion of the reaction tower precipitation cone portion 23.
このような反応塔２は、反応塔２の高さ（反応塔直胴部21、反応塔沈殿円錐部23および反応塔沈殿直胴部24の高さの合計）と反応塔直胴部21の直径との比率（反応塔２の高さ／反応塔直胴部21の直径）が、２以上７以下の範囲となるように設計することが好ましく、より好ましくは２．５以上６以下の範囲であり、さらに好ましくは３以上５以下の範囲である。 Such a reaction tower 2 includes the height of the reaction tower 2 (the total height of the reaction tower straight body 21, the reaction tower precipitation cone 23 and the reaction tower precipitation straight body 24) and the reaction tower straight body 21. It is preferable that the ratio to the diameter (height of the reaction tower 2 / diameter of the reaction tower straight body portion 21) is designed to be in the range of 2 to 7, more preferably in the range of 2.5 to 6. More preferably, it is in the range of 3 to 5.
反応塔直胴部21は、反応筒体３より大径であり、反応筒体３および反応塔直胴部21は、反応筒体３の直径と反応塔直胴部21の直径との比率（反応筒体３の直径／反応塔直胴部21の直径）が、０．２以上０．８以下の範囲となるように設計することが好ましく、より好ましくは０．３以上０．７以下の範囲であり、さらに好ましくは０．４以上０．６以下の範囲である。 The reaction column body 21 has a larger diameter than the reaction tube 3, and the reaction tube 3 and the reaction column body 21 have a ratio between the diameter of the reaction tube 3 and the diameter of the reaction column body 21 ( The diameter of the reaction cylinder 3 / the diameter of the reaction tower straight body portion 21) is preferably designed to be in the range of 0.2 to 0.8, more preferably 0.3 to 0.7. It is a range, More preferably, it is the range of 0.4-0.6.
反応塔円錐部22は、側面が下方に向かって縮径し先端部である下端部が閉塞するように底部が形成されている。そして、反応塔円錐部22内では、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子が側面に沿って降下して底部に集合するように蓄積される。 The bottom of the reaction tower cone 22 is formed so that the side surface is reduced in diameter downward and the lower end, which is the tip, is closed. In the reaction tower cone 22, the solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals are accumulated so as to descend along the side surface and gather at the bottom.
反応塔沈殿円錐部23は、反応塔沈殿直胴部24から沈殿分離されて降下してきたリン酸マグネシウムアンモニウム結晶を側面に沿って整流するように降下させる。 The reaction tower precipitation cone 23 lowers the magnesium ammonium phosphate crystal that has been precipitated and separated from the reaction tower precipitation straight body 24 so as to rectify along the side surface.
これら反応塔円錐部22および反応塔沈殿円錐部23の側面の傾斜角度は、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶が側面に沿って降下しやすい角度であればよいが、例えば４５度以上が好ましく、６０度以上であればより好ましい。 The inclination angle of the side surfaces of the reaction tower cone portion 22 and the reaction tower precipitation cone portion 23 may be any angle as long as the magnesium ammonium phosphate crystal is likely to descend along the side surface, and is preferably 45 degrees or more, for example, 60 degrees or more. Is more preferable.
ここで、反応塔沈殿円錐部23内には、例えば円筒などの筒状の第１の筒体31が設けられている。 Here, a cylindrical first cylinder 31 such as a cylinder is provided in the reaction tower precipitation cone 23.
この第１の筒体31は、反応筒体３より大径で反応塔直胴部21と略同径の円筒状の筒本体32を有する。また、この筒本体32の下端には、下方へ向かって拡径したテーパ部33が一体に接続されている。 The first cylinder 31 has a cylindrical cylinder body 32 having a diameter larger than that of the reaction cylinder 3 and substantially the same diameter as the reaction tower straight body portion 21. Further, a tapered portion 33 whose diameter is increased downward is integrally connected to the lower end of the cylindrical main body 32.
また、第１の筒体31は、下端部すなわちテーパ部33の先端部が反応塔沈殿円錐部23と離間して対向して配置されている。そして、第１の筒体31のテーパ部33と反応塔沈殿円錐部23との間で、被処理物およびリン酸マグネシウムアンモニウム結晶が通過可能な下段スリット34が構成されている。 The first cylindrical body 31 is arranged such that the lower end, that is, the tip of the tapered portion 33, is spaced apart from the reaction tower precipitation cone portion 23. A lower slit 34 is formed between the tapered portion 33 of the first cylindrical body 31 and the reaction tower precipitation cone portion 23 through which the workpiece and the magnesium ammonium phosphate crystal can pass.
第１の筒体31の上方には、例えば円筒などの筒状の第２の筒体35が第１の筒体31から離間して設けられている。 Above the first cylinder 31, a cylindrical second cylinder 35 such as a cylinder is provided apart from the first cylinder 31.
この第２の筒体35は、反応筒体３より大径で筒本体32と略同径の筒本体36と、この筒本体36の下端に接続され下方に向かって拡径し先端が筒本体32より大径のテーパ部37と、筒本体36の上端に設けられた上面部38とを有している。
The second cylinder 35 has a diameter larger than that of the reaction cylinder 3 and substantially the same diameter as the cylinder main body 32. The second cylinder 35 is connected to the lower end of the cylinder main body 36 and expands in diameter downward. A tapered portion 37 having a diameter larger than 32 and an
そして、第２の筒体35のテーパ部37と、第１の筒体31の筒本体32との間で、被処理物およびリン酸マグネシウムアンモニウム結晶が通過可能な上段スリット39が構成されている。この上段スリット39は、反応塔沈殿直胴部24より下方に位置している。 An upper slit 39 through which the workpiece and the magnesium ammonium phosphate crystal can pass is formed between the tapered portion 37 of the second cylinder 35 and the cylinder body 32 of the first cylinder 31. . The upper slit 39 is located below the reaction tower precipitation straight body portion 24.
テーパ部33およびテーパ部37の傾斜角度は、沈殿分離されたリン酸マグネシウムアンモニウム結晶がテーパ部33およびテーパ部37に沿って降下しやすいように、筒本体32および筒本体36との安息角が４５度以下となることが好ましく、３０度以下であるとより好ましい。 The angle of inclination of the tapered portion 33 and the tapered portion 37 is such that the angle of repose between the cylindrical main body 32 and the cylindrical main body 36 is such that the precipitated magnesium ammonium phosphate crystals are likely to fall along the tapered portion 33 and the tapered portion 37. It is preferably 45 degrees or less, and more preferably 30 degrees or less.
反応塔沈殿直胴部24は、反応塔沈殿直胴部24の内側と第２の筒体35の外側との間で構成された重力沈殿部分41を有している。この重力沈殿部分41は、リンが除去された後の処理物とリン酸マグネシウムアンモニウムとを比重の違いにより沈殿分離する部分であり、沈殿分離効果を促進する少なくとも１つ（例えば４つ）の傾斜板42が上段スリット39より上方に位置するように設けられている。
The reaction tower precipitation straight body portion 24 has a
傾斜板42は、下側が外側に位置するように傾斜しており、その傾斜角度は、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の流動しやすさと沈殿分離促進効果とを考慮すると、４５度以上７０度以下が好ましく、より好ましくは５５度以上６５度以下である。また、傾斜板42の設置間隔は、被処理物としての汚泥などにより閉塞されにくいように、３０ｍｍ以上が好ましい。さらに、傾斜板42は、反応塔沈殿直胴部24の軸方向の高さが、互い隣接する傾斜板42同士で構成される高さ（傾斜板42の設置間隔をＢとし、傾斜角度をθとした場合、Ｂ×ｔａｎθ）の２倍以上となることが好ましい。 The inclined plate 42 is inclined so that the lower side is located on the outer side, and the inclination angle is preferably 45 degrees or more and 70 degrees or less considering the ease of flow of the magnesium ammonium phosphate crystals and the effect of promoting precipitation separation. More preferably, it is 55 degrees or more and 65 degrees or less. Further, the installation interval of the inclined plates 42 is preferably 30 mm or more so as not to be blocked by sludge or the like as an object to be processed. Further, the inclined plate 42 is a height in which the axial height of the reaction tower precipitation straight body portion 24 is constituted by the adjacent inclined plates 42 (the installation interval of the inclined plates 42 is B, and the inclination angle is θ In this case, it is preferable to be at least twice B × tan θ).
反応筒体３は、反応塔２内において、反応塔円錐部22内から第１の筒体31内を通って第２の筒体35内に亘って配置され、上端部が上段スリット39より上方に位置し、下端部が反応塔直胴部21より下方に位置している。 In the reaction tower 2, the reaction cylinder 3 is disposed from the reaction tower cone 22 through the first cylinder 31 to the second cylinder 35, and the upper end is located above the upper slit 39. The lower end portion is located below the reaction tower straight body portion 21.
また、反応塔２および反応筒体３は、反応筒体３の下端部から反応塔直胴部21と反応塔円錐部22との境界部43までの長さと、境界部43から反応塔円錐部22の底部までの長さとの比率（反応筒体３の下端部から境界部43までの長さ／境界部43から反応塔円錐部22の底部までの長さ）が、０より大きく０．４以下の範囲となるように設計することが好ましく、より好ましくは０．０５以上０．３以下の範囲であり、さらに好ましくは０．０７以上０．２５以下の範囲である。
The reaction tower 2 and the reaction cylinder 3 have a length from the lower end portion of the reaction cylinder 3 to the
反応塔２は、重力沈殿部分41の水面積負荷が、被処理物の供給量に対して５ｍ３／ｍ２／日以上６０ｍ３／ｍ２／日以下の範囲となることが好ましく、より好ましくは６ｍ３／ｍ２／日以上５０ｍ３／ｍ２／日以下の範囲であり、さらに好ましくは８ｍ３／ｍ２／日以上４０ｍ３／ｍ２／日以下の範囲である。
In the reaction tower 2, the water area load of the
次に、リン除去回収装置１による被処理物からのリン除去回収方法について説明する。 Next, a method for removing and collecting phosphorus from the object to be processed by the phosphorus removing and collecting apparatus 1 will be described.
リン除去回収装置１にて被処理物からリンを除去回収する際には、まず、被処理物供給手段４から被処理物を反応筒体３内へ供給するとともに、曝気用気体供給手段７および圧密防止用気体供給手段９から気体を反応筒体３内へ向かって供給する。 When removing and recovering phosphorus from the object to be processed by the phosphorus removal and collection apparatus 1, first, the object to be processed is supplied from the object supply means 4 into the reaction cylinder 3, and the aeration gas supply means 7 and Gas is supplied from the gas supply means 9 for preventing consolidation into the reaction cylinder 3.
また、このように被処理物および気体を供給しながら、マグネシウム化合物供給手段５からマグネシウム化合物を反応筒体３内へ供給する。 Further, the magnesium compound is supplied from the magnesium compound supply means 5 into the reaction cylinder 3 while supplying the workpiece and the gas in this way.
被処理物の供給量は、反応塔直胴部21にて形成される部分と、第１の筒体31にて形成される部分と、第２の筒体35にて形成される部分とにおける水滞留時間が５分以上９０分以下の範囲となるように調整することが好ましく、より好ましくは１０分以上６０分以下であり、さらに好ましくは１５分以上４０分以下である。 The supply amount of the object to be processed is a portion formed in the reaction tower straight body portion 21, a portion formed in the first cylindrical body 31, and a portion formed in the second cylindrical body 35. It is preferable to adjust the water retention time to be in the range of 5 minutes to 90 minutes, more preferably 10 minutes to 60 minutes, and still more preferably 15 minutes to 40 minutes.
曝気用気体供給手段７および圧密防止用気体供給手段９からの気体の供給量は、反応塔直胴部21の水平方向の断面積に対して、５ｍ３／ｍ２／時間以上１００ｍ３／ｍ２／時間以下の範囲となるように調整することが好ましく、より好ましくは８ｍ３／ｍ２／時間以上７０ｍ３／ｍ２／時間以下の範囲であり、さらに好ましくは１０ｍ３／ｍ２／時間以上５０ｍ３／ｍ２／時間以下の範囲である。なお、曝気用気体供給手段７と圧密防止用気体供給手段９との風量比率（曝気用の気体／圧密防止用の気体）は、３以上２０以下の範囲となるように調整することが好ましい。 The supply amount of the gas from the aeration gas supply means 7 and consolidation preventing gas supplying means 9, the horizontal direction of the cross-sectional area of the reaction tower straight barrel section 21, 5m 3 / m 2 / Time least 100 m 3 / m It is preferably adjusted to be in the range of 2 / hr or less, more preferably in the range of less 8m 3 / m 2 / hour or more 70m 3 / m 2 / hour, more preferably 10 m 3 / m 2 / hr It is the range of 50 m 3 / m 2 / hour or less. Note that the air volume ratio (aeration gas / anti-condensation gas) of the aeration gas supply means 7 and the anti-consolidation gas supply means 9 is preferably adjusted to be in the range of 3 to 20.
添加するマグネシウム化合物は、被処理物に含まれるリン酸イオンのモル比に対するマグネシウムのモル比（［Ｍｇ］／［ＰＯ４−Ｐ］）が０．５以上２．０以下の範囲となるように調整することが好ましく、より好ましくは０．７以上１．５以下の範囲である。 The magnesium compound to be added has a molar ratio ([Mg] / [PO 4 -P]) of magnesium to a molar ratio of phosphate ions contained in the object to be processed in a range of 0.5 to 2.0. It is preferable to adjust, More preferably, it is the range of 0.7-1.5.
このように被処理物が供給された反応筒体３内にマグネシウム化合物が供給されると、ｐＨが上昇してアルカリ性となり、被処理物とマグネシウム化合物とが反応しやすい雰囲気になる。なお、被処理物のアルカリ度が低く、マグネシウム化合物を添加しても十分にｐＨが上昇しない場合などには、アルカリ剤供給手段６からアルカリ剤を適宜供給して、反応しやすいようにｐＨを調整してもよい。 When the magnesium compound is supplied into the reaction cylinder 3 to which the object to be processed is supplied in this way, the pH rises and becomes alkaline, resulting in an atmosphere in which the object to be processed and the magnesium compound easily react. In addition, when the alkalinity of the object to be processed is low and the pH does not increase sufficiently even when a magnesium compound is added, an alkaline agent is appropriately supplied from the alkaline agent supply means 6 to adjust the pH so that the reaction is easy. You may adjust.
また、反応筒体３内に曝気用の気体が供給されることにより、反応筒体３内に上昇気流が発生して被処理物とマグネシウム化合物とが曝気撹拌され、反応が促進される。 Further, by supplying the aeration gas into the reaction cylinder 3, an ascending airflow is generated in the reaction cylinder 3 and the object to be processed and the magnesium compound are aerated and agitated to promote the reaction.
ここで、曝気用気体供給手段７から供給された気体が、例えば反応筒体３の外側へ漏れて上昇したとしても、テーパ部33またはテーパ部37に捕集され、第１の筒体31または第２の筒体35内へ案内される。 Here, even if the gas supplied from the aeration gas supply means 7 leaks to the outside of the reaction cylinder 3 and rises, for example, it is collected in the taper part 33 or the taper part 37, and the first cylinder 31 or Guided into the second cylinder 35.
そして、反応筒体３内では、被処理物とマグネシウム化合物とが曝気用の気体で撹拌されながら反応してリン酸マグネシウムアンモニウム結晶が生成される。 And in the reaction cylinder 3, a to-be-processed object and a magnesium compound react, stirring with the gas for aeration, and a magnesium ammonium phosphate crystal | crystallization is produced | generated.
このように反応筒体３で生成されたリン酸マグネシウムアンモニウム結晶、および、反応筒体３内の被処理物は、曝気用の気体による上昇気流にて反応筒体３の下端から第２の筒体35まで移動する。 As described above, the magnesium ammonium phosphate crystal generated in the reaction cylinder 3 and the object to be processed in the reaction cylinder 3 are supplied from the lower end of the reaction cylinder 3 to the second cylinder by the ascending airflow due to the gas for aeration. Move to body 35.
ここで、反応筒体３の下端部近傍では、被処理物および曝気用の気体が吹き上げられているため負圧が生じ、反応筒体３と反応塔直胴部21との間で、下降流が生じるとともに、曝気用の気体による上昇気流で吹き上がるという循環流が生じる。 Here, in the vicinity of the lower end portion of the reaction cylinder 3, a negative pressure is generated because the object to be processed and the gas for aeration are blown up, and a downward flow is generated between the reaction cylinder 3 and the reaction tower cylinder 21. As a result, a circulating flow is generated in which the air is blown up by an ascending air flow due to the aeration gas.
そして、反応筒体３からの曝気用の気体は、第２の筒体35に捕集されてそのまま外部へ排出され、反応筒体３からの被処理物およびリン酸マグネシウムアンモニウム結晶は、循環流によって反応筒体３の下端部へ返送される。 The gas for aeration from the reaction cylinder 3 is collected in the second cylinder 35 and discharged to the outside as it is, and the object to be treated and the magnesium ammonium phosphate crystals from the reaction cylinder 3 are circulated. Is returned to the lower end of the reaction cylinder 3.
また、被処理物は、被処理物供給手段４から連続的に供給されるため、流出先が必要となり、反応塔２における流出先は、反応塔沈殿直胴部24の上部に設置された流出手段10のみである。したがって、循環流にのって移動している被処理物およびリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の一部が、水深の浅い開口部である上段スリット39から流出して流出手段10へ向かって上昇する。 In addition, since the object to be processed is continuously supplied from the object supply means 4, an outflow destination is required, and the outflow destination in the reaction tower 2 is an outflow installed in the upper part of the reaction tower precipitation straight body portion 24. Mean 10 only. Therefore, a part of the workpiece and the magnesium ammonium phosphate crystal moving along the circulating flow flows out from the upper slit 39 which is an opening having a shallow water depth and rises toward the outflow means 10.
上段スリット39を通過して反応塔沈殿円錐部23に流入したリン酸マグネシウムアンモニウム結晶および被処理物は、供給された被処理物の流量に相当する分が流出手段10へ向かって流出しようとする上昇流により重力沈殿部分41へ流動する。
The magnesium ammonium phosphate crystal and the material to be processed that have passed through the upper slit 39 and flowed into the reaction tower precipitation cone portion 23 are about to flow out toward the outflow means 10 corresponding to the flow rate of the supplied material to be processed. It flows to the
リン酸マグネシウムアンモニウムは真比重が１．７２であり、重力沈殿部分41では、比重の大きいリン酸マグネシウムアンモニウム結晶と被処理物とが傾斜板42を通過する。そして、通過する際に、比重の違いにより傾斜板42を通ってリン酸マグネシウムアンモニウム結晶が沈殿分離される。
Magnesium ammonium phosphate has a true specific gravity of 1.72, and in the
なお、重力沈殿部分41における被処理物の供給量に対する水滞留時間は、５分以上１２０分以下の範囲となることが好ましく、より好ましくは１０分以上９０分以下の範囲であり、さらに好ましくは１５分以上６０分以下である。
The water retention time with respect to the supply amount of the object to be processed in the
そして、沈殿分離されたリン酸マグネシウムアンモニウム結晶は、反応塔沈殿円錐部23の側面に沿って降下し、下段スリット34を通過して整流されながら、反応塔直胴部21へ流出される。 The precipitated and separated magnesium ammonium phosphate crystal descends along the side surface of the reaction tower precipitation cone 23 and flows out to the reaction tower straight body 21 while being rectified through the lower slit 34.
また、このように反応塔直胴部21に流入したリン酸マグネシウムアンモニウム結晶は、反応筒体３の下端部へ向かう循環流にのって、再度、反応筒体３内を吹き上がり、供給されたマグネシウム化合物と反応して、結晶表面にさらにリン酸マグネシウムアンモニウムが析出して造粒される。 In addition, the magnesium ammonium phosphate crystal that has flowed into the reaction tower straight body 21 in this way is blown up again through the reaction cylinder 3 along the circulating flow toward the lower end of the reaction cylinder 3 and supplied. Reacting with the magnesium compound, magnesium ammonium phosphate is further precipitated on the crystal surface and granulated.
このように造粒されて反応塔直胴部21に流入したリン酸マグネシウムアンモニウム結晶は、反応塔直胴部21から反応塔円錐部22へ流動し、反応塔円錐部22の側面に沿って降下して、反応塔円錐部22の底部に蓄積する。 The magnesium ammonium phosphate crystals that have been granulated in this way and flowed into the reaction tower cylinder 21 flow from the reaction tower cylinder 21 to the reaction tower cone 22, and descend along the side surface of the reaction tower cone 22. Then, it accumulates at the bottom of the reaction tower cone 22.
また、反応筒体３から第２の筒体35に流入したリン酸マグネシウムアンモニウム結晶のうち、上段スリット39を通過しなかったものは、そのまま反応筒体３と第１の筒体31との間を降下し、反応塔直胴部21を降下して、反応塔円錐部22の底部に蓄積する。 Further, among the magnesium ammonium phosphate crystals that have flowed into the second cylinder 35 from the reaction cylinder 3, the crystals that have not passed through the upper slit 39 are directly between the reaction cylinder 3 and the first cylinder 31. And the reaction tower straight body part 21 is lowered and accumulated at the bottom of the reaction tower cone part 22.
このようにリン酸マグネシウムアンモニウム結晶は、曝気によって反応塔２内を流動することにより、固体粒子に成長し、最終的に反応塔円錐部22の底部に蓄積される。 As described above, the magnesium ammonium phosphate crystal flows into the reaction tower 2 by aeration to grow into solid particles, and is finally accumulated at the bottom of the reaction tower cone portion 22.
そして、例えば２日以上２週間以下などの所定の周期にて、開閉手段16により回収管15を開放状態にしてリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子を反応塔２外に払い出し回収する。 Then, in a predetermined cycle such as 2 days or more and 2 weeks or less, the collection tube 15 is opened by the opening / closing means 16, and the solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals are discharged out of the reaction tower 2 and collected.
このように回収されたリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子は、肥料原料、培養土および土壌改良材の副資材などのリン酸化合物として有効利用可能である。 The solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals collected in this way can be effectively used as phosphate compounds such as fertilizer raw materials, culture soil, and auxiliary materials for soil improvement materials.
一方、反応塔沈殿直胴部24にてリン酸マグネシウムアンモニウム結晶が分離され、リンが除去された後の処理物は、反応塔沈殿直胴部24から流出トラフ18を介して流出部20へ流出し、流出管路19から反応塔２外へ排出される。
On the other hand, the magnesium ammonium phosphate crystals are separated in the reaction tower precipitation straight body section 24, and the treated product after the phosphorus is removed flows out from the reaction tower precipitation straight body section 24 to the
また、反応塔２から排出された処理物は、さらにリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子の回収率を向上するために、液体サイクロンや重力沈殿槽に送り、微粒子を回収した後に反応塔２へ返送する構成にしてもよい。 Further, the processed product discharged from the reaction tower 2 is sent to a liquid cyclone or a gravity sedimentation tank to further improve the recovery rate of the solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals, and then returned to the reaction tower 2 after collecting the fine particles. You may make it the structure to carry out.
次に、上記一実施の形態の作用および効果を説明する。 Next, the operation and effect of the one embodiment will be described.
上記一実施の形態によれば、反応塔沈殿直胴部24内に傾斜板42が設けられているため、重力沈殿部分41での比重の違いによる沈殿分離効果を向上でき、例えば、比較的に粒径の小さいリン酸マグネシウムアンモニウム結晶であっても沈殿分離できる。そのため、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固形粒子を効率的に回収できる。
According to the one embodiment, since the inclined plate 42 is provided in the reaction tower precipitation straight body portion 24, the precipitation separation effect due to the difference in specific gravity in the
特に、傾斜板42の傾斜角度を４５度以上７０度以下にすることにより、重力沈殿部分41での沈殿分離効果を向上できる。
In particular, by setting the inclination angle of the inclined plate 42 to 45 degrees or more and 70 degrees or less, the precipitation separation effect in the
また、第１の筒体31がテーパ部33を有し、第２の筒体35がテーパ部37を有するため、曝気用気体供給手段から供給された気体が反応筒体３から漏れて反応筒体３の外側を上昇したとしても、この気体をテーパ部33またはテーパ部37にて捕集して第１の筒体31内および第２の筒体35内へ案内でき、テーパ部37より上方への気体の上昇を防止できる。そのため、気体による反応塔沈殿直胴部24での沈殿分離の阻害を防止でき、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子を効率的に回収できる。 Further, since the first cylinder 31 has the taper portion 33 and the second cylinder 35 has the taper portion 37, the gas supplied from the aeration gas supply means leaks from the reaction cylinder 3 and the reaction cylinder. Even if the outside of the body 3 is raised, the gas can be collected by the taper portion 33 or the taper portion 37 and guided into the first cylinder body 31 and the second cylinder body 35, and above the taper section 37. The rise of gas to the can be prevented. Therefore, inhibition of precipitation separation in the reaction tower precipitation straight body portion 24 due to gas can be prevented, and solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals can be efficiently recovered.
また、反応筒体３の上端部が上段スリット39より上方に位置するため、反応筒体３内を上昇する気体が上段スリット39から流出せず、反応塔沈殿直胴部24にて適切に沈殿分離できる。 In addition, since the upper end portion of the reaction cylinder 3 is located above the upper slit 39, the gas rising in the reaction cylinder 3 does not flow out of the upper slit 39, and is appropriately precipitated in the reaction tower precipitation straight body 24. Can be separated.
さらに、圧密防止用気体供給手段９が設けられ、曝気用気体供給管14と圧密防止用気体供給管17とを別個に設置することにより、曝気用気体供給管14の先端部を所望の位置に設置できるため、曝気用の気体が反応筒体３内に供給されやすく、エアリフト作用が得られやすいように曝気用気体供給管14を適切な位置に設置できる。したがって、曝気用の気体によるエアリフト作用を向上できるとともに、曝気用の気体が反応筒体３の外側に漏れにくく、漏れた気体により沈殿分離が阻害されることを防止できる。 Further, a gas supply means 9 for preventing consolidation is provided, and the aeration gas supply pipe 14 and the gas supply pipe 17 for consolidation prevention are separately provided, so that the tip of the gas supply pipe 14 for aeration is brought to a desired position. Since it can be installed, the aeration gas supply pipe 14 can be installed at an appropriate position so that the aeration gas can be easily supplied into the reaction cylinder 3 and the air lift action can be easily obtained. Therefore, the air lift action by the aeration gas can be improved, and the aeration gas is unlikely to leak to the outside of the reaction cylinder 3, and the precipitation separation can be prevented from being inhibited by the leaked gas.
反応塔直胴部21と、第１の筒体31の筒本体32および第２の筒体35の筒本体36とを略同径にすることにより、曝気用の気体が反応筒体３から漏れて上昇したとしても、この気体の拡散の範囲を反応塔直胴部21の延長線上に制御でき、テーパ部33およびテーパ部37でより確実に捕集できる。 The aeration gas leaks from the reaction cylinder 3 by making the reaction tower straight body 21 and the cylinder body 32 of the first cylinder 31 and the cylinder body 36 of the second cylinder 35 substantially the same diameter. Even if it rises, the range of this gas diffusion can be controlled on the extension line of the reaction tower straight body part 21, and the taper part 33 and the taper part 37 can collect more reliably.
なお、被処理物の汚泥濃度が１０００ｍｇ／Ｌ程度や１０００ｍｇ／Ｌより低い場合は、従来の反応塔における沈殿分離方法であっても、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子を回収できるが、消化汚泥のように汚泥濃度が１００００ｍｇ／Ｌ程度や１００００ｍｇ／Ｌを超える場合には、粘性が上昇するため、従来の反応塔における沈殿分離方法であると、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子の重力低下効果が低下する。一方、消化汚泥自体は沈降速度が遅いため、反応塔２内での沈降による蓄積のおそれがない。そこで、沈殿分離部である反応塔沈殿直胴部24における沈殿効果を上昇するために曝気用気体の漏洩を防止し、整流効果を向上させ、傾斜板42により沈殿効果を向上させることがリン酸マグネシウムアンモニウム回収率の向上に有効である。 In addition, when the sludge density | concentration of a to-be-processed object is about 1000 mg / L or lower than 1000 mg / L, even if it is the precipitation separation method in the conventional reaction tower, solid particles of a magnesium ammonium phosphate crystal | crystallization can be collect | recovered, but digested sludge When the sludge concentration exceeds about 10000 mg / L or 10000 mg / L, the viscosity increases, so that the gravity separation effect of solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals is obtained by the precipitation separation method in the conventional reaction tower. Decreases. On the other hand, the digested sludge itself has a slow sedimentation rate, so there is no risk of accumulation due to sedimentation in the reaction tower 2. Therefore, in order to increase the precipitation effect in the reaction tower precipitation straight body part 24 which is the precipitation separation part, it is possible to prevent leakage of aeration gas, improve the rectification effect, and improve the precipitation effect by the inclined plate 42. This is effective in improving the recovery rate of magnesium ammonium.
上記一実施の形態では、反応塔２にアルカリ剤供給手段６が設けられた構成としたが、アルカリ剤は必要に応じて添加するものであり、アルカリ剤供給手段６が設けられていない構成にしてもよい。 In the above embodiment, the reaction column 2 is provided with the alkali agent supply means 6. However, the alkali agent is added as necessary, and the alkali agent supply means 6 is not provided. May be.
また、傾斜板42が４つ設けられた構成には限定されず、傾斜板42の数は適宜選択できる。 Further, the configuration is not limited to the configuration in which the four inclined plates 42 are provided, and the number of the inclined plates 42 can be appropriately selected.
以下、本実施例について説明する。 Hereinafter, this embodiment will be described.
反応塔直胴部21の直径が３００ｍｍで、反応塔沈殿直胴部24の直径が６００ｍｍであり、反応塔直胴部21、反応塔円錐部22、反応塔沈殿円錐部23および反応塔沈殿直胴部24を合わせた全高が１５００ｍｍで、全容積が１５６リットル（Ｌ）である反応塔２を用い、反応塔２内に直径１５０ｍｍの反応筒体３を設置してリン除去回収装置１を構成した。 The diameter of the reaction tower straight body 21 is 300 mm, the diameter of the reaction tower precipitation straight body 24 is 600 mm, the reaction tower straight body 21, the reaction tower cone 22, the reaction tower precipitation cone 23, and the reaction tower precipitation straight The reaction tower 2 having a total height of 1500 mm including the body 24 and a total volume of 156 liters (L) is used, and a reaction cylinder 3 having a diameter of 150 mm is installed in the reaction tower 2 to constitute a phosphorus removal and recovery apparatus 1 did.
このようなリン除去回収装置１に、リン酸態リン２９０ｍｇ／Ｌおよびアンモニア性窒素８２０ｍｇ／Ｌを含有し、ｐＨ７．４の被処理物としての嫌気性消化汚泥を５０００Ｌ／日の流量で連続的に供給した。また、嫌気性消化汚泥におけるリン酸態リンのモル数に対してマグネシウム添加モル比が０．９となるようにマグネシウム化合物としての水酸化マグネシウムを連続的に供給した。さらに、曝気用の気体としての空気を５０Ｌ／分で連続的に供給して曝気した。 In such a phosphorus removal and recovery apparatus 1, anaerobic digested sludge containing 290 mg / L of phosphorous phosphorus and 820 mg / L of ammonia nitrogen and having a pH of 7.4 to be treated is continuously supplied at a flow rate of 5000 L / day. Supplied to. Moreover, magnesium hydroxide as a magnesium compound was continuously supplied so that the magnesium addition molar ratio was 0.9 with respect to the number of moles of phosphate phosphorus in the anaerobic digested sludge. Further, air as aeration gas was continuously supplied at 50 L / min for aeration.
また、反応塔２の流出手段10から流出した処理物としての処理汚泥を液体サイクロンに通し、回収側を反応塔２へ返送した。 Further, the treated sludge as the treated product flowing out from the outflow means 10 of the reaction tower 2 was passed through a liquid cyclone, and the recovery side was returned to the reaction tower 2.
流出手段10から流出した処理汚泥についてリン酸態リン濃度を測定した結果、３２ｍｇ／Ｌまで低下していた。 As a result of measuring the phosphate phosphorus concentration of the treated sludge flowing out from the outflow means 10, it was reduced to 32 mg / L.
また、反応塔円錐部22に蓄積したリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子を２〜４日に１回の頻度で回収した。 Further, the solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals accumulated in the reaction tower cone 22 were collected once every 2 to 4 days.
そして、回収したリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子について、質量を測定するとともに回収されたリン量を算出し、回収間隔におけるリン酸態リン除去量に対する回収率を算出した結果、回収率は９０％であった。 And about the collect | recovered solid particle of magnesium ammonium phosphate crystal, mass was measured, and the amount of phosphorus recovered was calculated, and the recovery rate with respect to the phosphate phosphorus removal amount in the recovery interval was calculated. As a result, the recovery rate was 90% Met.
１ リン除去回収装置
２ 反応塔
３ 反応筒体
４ 被処理物供給手段
５ マグネシウム化合物供給手段
７ 曝気用気体供給手段
８ 固体粒子回収手段
９ 圧密防止用気体供給手段
10 流出手段
14 曝気用気体供給管
17 圧密防止用気体供給管
21 反応塔直胴部
22 反応塔円錐部
23 反応塔沈殿円錐部
24 反応塔沈殿直胴部
31 第１の筒体
32 筒本体
33 テーパ部
34 下段スリット
35 第２の筒体
36 筒本体
37 テーパ部
39 上段スリット
42 傾斜板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Phosphorus removal collection apparatus 2 Reaction tower 3 Reaction cylinder 4 To-be-processed object supply means 5 Magnesium compound supply means 7 Aeration gas supply means 8 Solid particle collection means 9 Consolidation prevention gas supply means
10 Outflow means
14 Gas supply pipe for aeration
17 Gas supply pipe for preventing consolidation
21 Reaction tower straight body
22 Reaction tower cone
23 Reaction tower precipitation cone
24 Reactor column precipitation straight body
31 First cylinder
32 Tube body
33 Taper
34 Lower slit
35 Second cylinder
36 Tube body
37 Taper
39 Upper slit
42 Inclined plate
Claims (2)
反応塔と、
この反応塔の内部に設けられた筒状の反応筒体と、
この反応筒体内へ被処理物を供給する被処理物供給手段と、
前記反応筒体内へマグネシウム化合物を供給するマグネシウム化合物供給手段と、
前記反応筒体内へ上方に向かって曝気用気体を供給する曝気用気体供給手段と、
前記反応塔内へ圧密防止用気体を供給するための圧密防止用気体供給手段と、
前記反応塔の底部に接続され、前記反応塔内で生成されたリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の固体粒子を回収するための固体粒子回収手段と、
前記反応塔の上部に位置し、リンが除去された処理物を流出するための流出手段とを具備し、
前記反応塔は、
円筒状の反応塔直胴部と、
この反応塔直胴部の下部に配置され、下方に向かって縮径し底部が設けられた筒状の反応塔円錐部と、
前記反応塔直胴部の上部に配置され、この反応塔直胴部へ向かって縮径した筒状の反応塔沈殿円錐部と、
この反応塔沈殿円錐部の上部に配置され、前記処理物とリン酸マグネシウムアンモニウム結晶とを沈殿分離する円筒状の反応塔沈殿直胴部とを有し、
この反応塔沈殿直胴部には、内部に少なくとも１つの傾斜板が設けられ、
前記反応塔沈殿円錐部内には筒状の第１の筒体が設けられ、この第１の筒体の上方には筒状の第２の筒体が設けられ、
これら第１の筒体および第２の筒体は、筒本体と、この筒本体の下端に接続され下方へ向かって拡径したテーパ部とを有し、
前記第１の筒体のテーパ部と前記反応塔沈殿円錐部の側面との間で下段スリットが構成され、前記第２の筒体のテーパ部と前記第１の筒体の筒本体との間で上段スリットが構成され、
この上段スリットは、前記反応塔沈殿直胴部より下方に位置し、
前記反応筒体は、前記反応塔円錐部内から前記第２の筒体内に亘って配置されており、上端部が前記上段スリットより上方に位置し、下端部が前記反応塔直胴部より下方に位置し、
前記曝気用気体供給手段は、先端部が前記反応塔内において前記反応筒体の下方に配置された曝気用気体供給管を有し、
前記圧密防止用気体供給手段は、前記反応塔の底部に接続された圧密防止用気体供給管を有する
ことを特徴とするリン除去回収装置。 A phosphorus removal and recovery device that reacts a processing object containing phosphate ions and ammonium ions with a magnesium compound and recovers phosphorus of the processing object as solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals,
A reaction tower;
A cylindrical reaction cylinder provided inside the reaction tower;
An object supply means for supplying an object to be processed into the reaction cylinder;
A magnesium compound supply means for supplying a magnesium compound into the reaction cylinder;
Aeration gas supply means for supplying the aeration gas upward into the reaction cylinder;
An anti-consolidation gas supply means for supplying the anti-consolidation gas into the reaction tower;
Solid particle recovery means connected to the bottom of the reaction tower for recovering solid particles of magnesium ammonium phosphate crystals produced in the reaction tower;
An outflow means located at the upper part of the reaction tower and for outflowing the treated product from which phosphorus has been removed;
The reaction tower is
A cylindrical reaction tower straight body,
A cylindrical reaction tower conical section disposed at the bottom of the reaction tower straight body and having a bottom diameter reduced toward the bottom;
A cylindrical reaction tower precipitation cone disposed at an upper part of the reaction tower straight body and having a diameter reduced toward the reaction tower straight body;
A cylindrical reaction tower precipitation straight body part that is disposed at the upper part of the reaction tower precipitation cone part and precipitates and separates the treated product and the magnesium ammonium phosphate crystal,
This reaction tower sediment straight body is provided with at least one inclined plate inside,
A cylindrical first cylinder is provided in the reaction tower precipitation cone, and a cylindrical second cylinder is provided above the first cylinder.
The first cylinder and the second cylinder have a cylinder main body and a tapered portion that is connected to the lower end of the cylinder main body and has a diameter that increases downward.
A lower slit is formed between the tapered portion of the first cylindrical body and the side surface of the reaction tower precipitation cone portion, and between the tapered portion of the second cylindrical body and the cylindrical main body of the first cylindrical body. The upper slit is configured with
The upper slit is located below the reaction tower sediment straight body,
The reaction cylinder is arranged from the inside of the reaction tower cone to the second cylinder, the upper end portion is located above the upper slit, and the lower end portion is below the reaction tower straight body portion. Position to,
The aeration gas supply means has an aeration gas supply pipe whose tip is disposed below the reaction cylinder in the reaction tower,
The phosphorus removal and recovery apparatus, wherein the consolidation prevention gas supply means has a consolidation prevention gas supply pipe connected to the bottom of the reaction tower.
請求項１記載のリン除去回収装置を用いる
ことを特徴とするリン除去回収方法。 A phosphorus removal and recovery method for reacting a treatment object containing phosphate ions and ammonium ions with a magnesium compound and recovering the phosphate ions of the treatment object as solid particles of magnesium ammonium phosphate,
The phosphorus removal and recovery apparatus according to claim 1 is used.
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