JPH01119392A - 廃水処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） °　本発明は、アンモニウムイオンを含有する生活廃水
、産業廃水等の廃水からリンを効率よく除去することが
でき、しかも廃水処理によって得られた二次生成物を再
利用すること力場きる廃水処理方法およびその装置に関
するものである。

（従来の技術） 従来、廃水からリンを除去する方法としては。

アルミニウム塩、鉄塩等の金属塩を添加することにより
難溶性塩を形成させる凝集沈澱法、カルシウムイオンと
水酸化イオンにより生成するヒドロキシアパルタイトを
利用する晶析法、微生物の過剰摂取作用を利用した好気
・嫌気法、曝気槽に金属塩を添加する凝集剤添加活性汚
泥法等各種の技術が知られている。これらの技術のうち
、金属塩を利用した凝集沈澱法が技術的に最も確立され
。

実用化された例も多い。

（発明が解決しようとする問題点） 上記凝集沈澱法においては９通常アルミニウム塩、鉄塩
等が用いられている。この方法は運転上維持管理がし易
く、処理効果も比較的高いという利点があるが、その反
面難脱水性であってしがも再利用性の乏しい汚泥が多量
に発生し、その最終処分がしにくいという問題点がある
。

そこで本発明者らは、先にアルミニウム塩や鉄塩に代え
てマグネシウム塩を用いた方法に着目し。

アンモニア性窒素を含有するリン化合物含有廃水にマグ
ネシウム化合物を添加し、リンを沈澱除去する凝集沈澱
法を提案した（特願昭６１−１０５６６３号）。

この方法においては、下記反応式（１）により、リン酸
マグネシウムアンモニウムを沈澱させ、廃水中のリンを
沈澱除去するものである。

Ｍ　ｇ　”＋　Ｎ　Ｈ４”＋　Ｐ　０４”−→Ｍ　ｇ　
Ｎ　Ｈ４Ｆ　０４　　（１）この方法によると、従来の
上記他の金属塩を用いた凝集沈澱法に比べ、必要な薬剤
費も少なく、二次生成物の量も少ないという利点がある
が、リン酸マグネシウムアンモニウム以外に、廃水に含
まれている他の無機及び有機物質もともに沈澱するため
、これらの比率が高ければ高い程、二次生成物中の含有
率は低くなり、二次生成物の再利用化の可能性が限られ
るという問題があることが判明した。そこで本発明者ら
は、かかる問題点を解決するために、さらにアンモニウ
ムイオンを含有するリン酸塩廃水にマグネシウムイオン
を添加し。

しかる後にリン酸マグネシウムアンモニウムの粒状物の
充填層に上記廃水を通液して、廃水中のリンを上記粒状
物の表面層に形成させるリン除去方法を提案した（特願
昭６２−３２８３７号）。この方法によると、リンをリ
ン酸マグネシウムアンモニウムの粒状物として回収でき
、しかも無機及び有機物質の含有量が少ない粒状物を得
ることができる。

しかし、予め廃水処理装置内にリン酸マグネシウムアン
モニウムを充填しておく必要があるので。

操作が煩雑になることが問題点として残されていた。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
あって、その目的は、極めて簡単な操作で廃水中のリン
をリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として除
去することができる廃水処理方法およびかかる方法を容
易に実施することができる廃水処理装置を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記問題点を解決するために。

鋭意研究の結果２本発明に到達したものである。

すなわち１本発明の廃水処理方法は、アンモニウムイオ
ン及びリン酸イオンを含む廃水に、マグネシウム化合物
を添加するとともにｐＨを８以上に調整し９通気によっ
て廃水を撹拌し、リン酸マグネシウムアンモニウムの微
細結晶を生成させ。

廃水中の浮遊物質と上記リン酸マグネシウムアンモニウ
ムの微細結晶とを分離して浮遊物質を系外に排出し、さ
らに上記リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶を
含む廃水を通気によって攪拌しながら連続的に廃水を供
給し、上記リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶
を核としてリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子
を形成することを特徴とするものである。

また１本発明の廃水処理装置は、装置本体の底部に廃水
注入管、マグネシウム化合物の注入管及び攪拌用気体吹
込管を連結するとともに固体粒子払出管を設け、装置本
体の上部に排水管に連通ずる外筒を形成し、その内側に
装置本体と連通ずる内筒を形成し、内筒の内側に補助内
筒を設け、補助内筒の上部と内筒の下部とによって外筒
に通じる狭い通路を形成し、かつ補助内筒の下部が上記
外筒との間に間隙を形成してなるものである。

以下１本発明の詳細な説明する。

まず１本発明の廃水処理方法においては、アンモニウム
イオン及びリン酸イオンを含む廃水に。

マグネシウム化合物を添加するものである。ここで、ア
ンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む廃水としては
、廃水中において、すでにアンモニウムイオン及びリン
酸イオンを形成している廃水の他、これらのイオンを解
離する化合物も含まれる。

マグネシウム化合物としては、塩化マグネシウム、酢酸
マグネシウム、水酸化マグネシウム等の水中でイオン化
するマグネシウム塩が用いられる。

さらに、廃水のｐＨは８以上とすることが必要である。

ｐＨが８未満の酸性側あるいは中性付近においては、リ
ン酸イオンの反応率が低くリンの除去率が低くなるので
好ましくない。しかし、ｐＨがあまり高くなると、廃水
の処理後の放流や再利用に当たって中和処理が必要とな
るので、ｐＨは８〜９．５の範囲が好ましい。処理すべ
き廃水のｐＨが上記の範囲にある場合は、ｐＨの調整は
必要はないが、この範囲よりｐ　Ｈが低い場合はｐＨ調
整剤を添加して調整する。ｐＨ調整剤としては。

例えば水酸化ナトリウム等が用いられる。

また、上記廃水はアンモニウムイオンの濃度がアンモニ
ア性窒素として１００■／１以上含むものが好適である
。アンモニア性窒素（ＮＨ，’　−Ｎ）が１００ｍｇ　
／　１より低い場合は、系内にアンモニア性窒素が少な
（、リンの除去率が低下する傾向がある。多量のアンモ
ニア性窒素が存在すると、リン酸マグネシウムアンモニ
ウムＭｇ（ＮＨ４）ＰＯ４の生成量が多くなり、塩基と
しての強さがカセイソーダ、水酸化カルシウム等に比べ
て低いため。

ｐＨの比較的低いアルカリ領域で十分に反応が進行する
。

さらに、添加するマグネシウム化合物の量は、廃水中の
リンとマグネシウムのモル比がＭ　ｇ　／　Ｐ　＝０．
８以上になるような量とすることが好ましい。

コストの点を加味すると、Ｍｇ／Ｐが０．８以上で２．
５以下にすることが好ましい。

次に２本発明においては、マグネシウム化合物を添加し
たｐＨ８以上の廃水を通気、好ましくは上向通気によっ
て廃水を攪拌し、廃水中に存在するアンモニウムイオン
とリン酸イオンとマグネシウムイオンとを反応させ、リ
ン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶を生成させる
。通気に用いる気体としては空気等が挙げられる。

さらに、廃水中には浮遊物質（Ｓ　Ｓ）が存在し。

かかるＳＳが存在すると、上記リン酸マグネシウムアン
モニウムの微細結晶の生成の障害になるので、廃水中の
ＳＳと上記リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶
とを分離してＳＳを系外に排出する。かかるＳＳの系外
への排出は例えば処理済みの廃水とともに排出する。

次いで、さらに上記リン酸マグネシウムアンモニウムの
微細結晶を含む廃水を通気、好ましくは上向通気によっ
て攪拌しながら連続的に廃水を供給し、上記リン酸マグ
ネシウムアンモニウムの微細結晶を核としてリン酸マグ
ネシウムアンモニウムの固体粒子を形成する。

かくして形成されたリン酸マグネシウムアンモニウムの
固体粒子は適宜系外へ払出される。

次に１本発明を図示例に基づいて説明する。第１図は本
発明の廃水処理装置の一例を示す概略断面図を示すもの
であり、断面円形の装置本体１の底部は下向の円錐形を
なしており、底部には導入管２が連結されている。この
導入管２にはアンモニウムイオン及びリン酸イオンを含
有する廃水を装置本体１に供給するための廃水注入管４
が接続され、廃水注入管４にはマグネシウム化合物注入
管７が連結されている。さらに、導入管２にはｐＨ！ｊ
Ｉ整剤注入膏剤注入管３気体吹込管５が連結されている
。さらに、上記導入管２の下方には生成したリン酸マグ
ネシウムアンモニウムの固体粒子を取り出すための固体
粒子払出弁６が設けられている。すなわち、導入管２が
固体粒子払出管を兼ねている。

一方、装置本体１の上部には、ロート状部が形成され、
このロート状部を外筒８とし、その内側に内筒１０が形
成されている。上記外筒８はその周囲に設けられたトラ
フ９を介して排水管１１に連通している。上記内筒１０
の頂部は開放されていて。

装置内に導入された攪拌用気体をここから矢印入方向に
向けて大気中に放出されるようになっている。したがっ
て、内筒１０は気液分離機能を果たすものである。一方
、内筒工０の下部は外側に折り曲げられて、その下端部
は上記外筒８のロート状部の傾斜との間に間隙を形成し
ている。上記内筒１０の内側には補助内筒１４が形成さ
れており、補助内筒１４の上端部は内筒１０との間で間
隙を形成し、内筒ｌＯの下部と補助内筒１４の上部の間
が二重構造になっていて、外筒８に通じる狭い通路１５
が形成されている。補助内筒１４の下端部は外側に折り
曲げられて、上記外筒８のロート状部の傾斜との間に間
隙を形成している。

上記の狭い通路１５はその外側における固液分離作用を
容易にする作用を有する。すなわち、かかる狭い通路１
５から外筒８に排出されることによりＳＳを含む処理水
と生成されたリン酸マグネシウムアンモニウムの微細結
晶とが分離されるものである。

しかして、アンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む
処理すべき廃水は、廃水注入管４によって送られ、マグ
ネシウム化合物注入管７から所定のマグネシウム化合物
の水溶液を廃水に注入し。

導入管２に至る。導入管２においては、マグネシウム化
合物を含む廃水に攪拌用気体吹込管５から気体が供給さ
れ１次いで導入管２から装置本体１へ導入される。なお
、必要に応じてｐＨ１！整剤注人管３からｐＨ調整剤を
供給する。

装置本体１に導入された廃水に含まれるリン酸イオン、
アンモニウムイオン及びマグネシウム化合物がイオン化
したマグネシウムイオンは上向に移動する気体によって
廃水とともに十分攪拌混合され、前記の反応式（１１に
基づいて反応し、リン酸マグネシウムアンモニウムの微
細結晶を生成する。

さらに、連続して廃水を供給すると、生成した上記微細
結晶を核として、その表面にリン酸マグネシウムアンモ
ニウムの結晶が固着、成長し９次第に粒径が大きくなっ
て固体粒子が形成される。

装置本体１の上部においては　１細結晶及び粒径の小さ
い粒子が存在し、これらが離れた状態で速い速度で移動
する完全流動帯１３が形成されている。かかる完全流動
帯１３で粒径が大きく成長した粒子は順に下方へ移動し
、装置本体１の下方部の不完全流動帯１２に至る。不完
全流動帯１２においては粒径の大きな粒子が常に相互に
接しながら、流動帯内を循環移動し、流動帯の下方程大
きな粒子が存在する垂直方向の粒度分布を有する。

ここで、不完全流動帯１３と完全流動帯１２は供給され
る廃水の流速と攪拌用気体の量によってその容積比が決
定される。生成される固体粒子の粒径は上記容積比によ
って制御することができる。

上記のようにして処理された廃水は、装置本体１の上方
に移動し、補助内筒１４．内筒１０に至り。

矢印Ｂのように前記の狭い通路１５を下降し、外筒８の
下部に至る。ここで、処理された廃水及び廃水中に含ま
れるＳＳは上方に向かい、外筒８から溢流してトラフ９
を経て、排水管１１へ排出される。

一方、リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶は外
筒８と補助内筒１４の間の間隙を矢印Ｃで示すように、
装置本体１の完全流動帯１３へ下降する。

かくして、リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶
はその固体粒子の生成に効果的に作用する。

上記のようにして、生成された固体粒子は、断続的又は
連続的に導入管２から払い出される。

このように、廃水中のＳＳを分離してこれを除去するの
で、リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶の生成
が促進されて、短時間で増加するので、予めリン酸マグ
ネシウムアンモニウムの粒子を充填しておく必要はない
が、予めリン酸マグネシウムアンモニウムの粒子を少量
存在させておくと、固体粒子の生成は促進される。

上記の図示例においては、断面円形の装置を示したが、
これに限らず例えば角形等の他の断面形状であうでもよ
い。

上記外筒８．内筒１０．補助内筒１４によって形成され
る固液分離部の水面積負荷は廃水中のＳＳ濃度によって
も異なるが２通常２０〜９０ｒｒ？／ｎ（／日程度が好
ましい。また、装置本体１における廃水の滞留時間は通
常１０〜３０分間程度が好ましい。さらに、攪拌用気体
の通気量は装置本体１（図示例にあっては直胴部）の断
面積を基準にして、１５〜５０ｒｒ？／ｒｄ・Ｈｒ程度
が好ましい。かかる通気量と廃水の供給量を制御するこ
とにより、定常流に近い状態で微細結晶ないし個体粒子
を流動させ、リン酸マグネシウムアンモニウムを結晶を
粒子として生成することができる。

（作用） 本発明においては、アンモニウムイオン及びリン酸イオ
ンを含有する廃水に、マグネシウム化合物を添加して廃
水処理するに際し、生成したリン酸マグネシウムアンモ
ニウムを微細結晶と廃水中に含まれるＳＳとを分離する
ので、上記微細結晶が効果的に生成される。したがって
、予めリン酸マグネシウムアンモニウムの粒子を充填す
ることなく５廃水中のリ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ことができる。

本発明においては、初期に生成したリン酸マグネシウム
アンモニウムの微細結晶を核として、その表面に過飽和
状態で未結晶のリン酸マグネシウムアンモニウムが付着
して結晶化し、また５通気攪拌中に流動している微細結
晶が２個以上相互に接触したところへ、未結晶のリン酸
マグネシウムアンモニウムが付着、結晶化し、その架橋
作用により２個以上の微細結晶が結合すること等によっ
て大きさを増し、これを繰り返すことによって粒子が成
長する。また２通気攪拌によって成長途上の粒子が相互
に衝突を繰り返して、その粒子表面凹凸がとれ２球体に
近い固体粒子が形成される。

（実施例） 次に８本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１ 直胴部の直径０．３ｍ、有効水深２．５ｍ、固液分離部
の有効水面０．４ｍの第１図に示す円筒型の装置に、ｐ
Ｔ（８−１＋　アンモニア性窒素（ＮＨ４”−Ｎ）濃度
３６０■／ｌ、　　リン酸性リン（ＰＯ，’−−Ｐ）濃
度１５０■／ｉの食品産業廃水を原水とし、これにマグ
ネシウムとリンとのモル比が１．２．ｐＨが９．０とな
るように、マグネシウムイオンとして塩化マグネシウム
及びｐｔ−１１ｍ整剤己巳て水酸化ナトリウムを添加し
た。原水の通液速度は線速度で１２ｍ／Ｈｒとなるよう
に供給し、ＰＡ拌用空気を流量１８１／　ｍ１ｎ（１５
，３ｒｒｒ／　ｒｄ　・Ｈｒ）にて供給した１通水後約
３日で直径ｌ龍以下のリン酸マグネシウムアンモニウム
の粒子が層高１ｍ（静止時測定）形成された。通水後５
日後に層高が１．５ｍを超えたので。

層高１．５ｍを超えた分は装置外に払い出した。このよ
うにして通水を続け９通水１５日目には粒径３〜６龍の
白色固体粒子を回収した。処理水の水質分析結果を第１
表に、また１回収された固体粒子の組成分析結果を第２
表に示す。

第１表 上記第１表から明らかなように、原水中の高濃度のリン
が１０■／ｌ以下になり、リン除去率は９４％と高い除
去率であった。また、第２表から明らかなように、得ら
れた固体粒子の組成は理論値に近いものであって、純度
の高い固体粒子である。

さらに、原水に相当高い有機物とＳＳが含まれているに
もかかわらず回収された固体粒子のＣ０Ｄ（化学的酸素
要求量）、ＴＯＣ：（トータル有機性炭素）及びＳＳの
含有量はそれぞれ０．３重量％、０．２重量％１０．３
重量％であった。

（発明の効果） 本発明は上記のような構成を有するので、極めて簡単な
操作で廃水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム
の固体粒子として効率よく除去することができ、しかも
、二次生成物である固体粒子は水切れがよいので、二次
生成物のための脱水設備等は不要である。しかも、固体
粒子は化学肥料として有効に利用することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示す概略
断面図である。 １・・−装置本体　２−・・導入管 ３−・ｐ）（調整剤注入管　４−・廃水注入管５−・攪
拌用気体吹込管　６−・固体粒子払出弁７・・−マグネ
シウム化合物注入管　８−外筒９・・・トラフ　１〇−
内筒　１１−排水管１４−補助内筒　１５−・・狭い通
路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アンモニウムイオン及びリン酸イオンを含む廃水
   に、マグネシウム化合物を添加するとともにｐＨを８以
   上に調整し、通気によって廃水を撹拌し、リン酸マグネ
   シウムアンモニウムの微細結晶を生成させ、廃水中の浮
   遊物質と上記リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結
   晶とを分離して浮遊物質を系外に排出し、さらに上記リ
   ン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶を含む廃水を
   通気によって攪拌しながら連続的に廃水を供給し、上記
   リン酸マグネシウムアンモニウムの微細結晶を核として
   リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子を形成する
   ことを特徴とする廃水処理方法。
2. （２）装置本体の底部に廃水注入管、マグネシウム化合
   物の注入管及び攪拌用気体吹込管を連結するとともに固
   体粒子払出管を設け、装置本体の上部に排水管に連通す
   る外筒を形成し、その内側に装置本体と連通する内筒を
   形成し、内筒の内側に補助内筒を設け、補助内筒の上部
   と内筒の下部とによって外筒に通じる狭い通路を形成し
   、かつ補助内筒の下部が上記外筒との間に間隙を形成し
   てなる廃水処理装置。