含磷水的磷回收裝置制造方法
【專利摘要】本發明的目的在于，提供一種消除凝聚性磷的析出，不會降低磷回收率的含磷水的磷回收裝置，其目的通過如下結構的磷回收裝置來解決。在具備回收磷的晶析反應塔(2)的磷回收裝置中，在晶析反應塔(2)的下部設有原水導入口(17)，在上部設有處理水的排出口(20)，外部設有調節pH的pH調節槽(3)，上部循環配管(30)的一端與排出口(20)連接，另一端與pH調節槽(3)連接，pH調節槽(3)和晶析反應塔(2)的下部通過下部循環配管(31)相連接，從原水導入口(17)導入的原水在晶析反應塔(2)的內部上升的過程中，磷被回收，從排出口(20)作為循環水經由上部循環配管(30)送至pH調節槽(3)，pH調節后的處理水在經由下部循環配管(31)的晶析反應塔(2)下部作為循環水進行返送循環。
【專利說明】含磷水的磷回收裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及提高了磷回收率的含磷水的磷回收裝置。
【背景技術】
[0002] 磷作為肥料、工業藥品等的原料、食品、飼料被大量地輸入使用，但糞便、雜排水、 來自工廠的工業排水、畜產廢棄物、來自耕種地的排出等對水域的富營養化成為問題。
[0003] 另一方面，磷是有可能枯竭的資源，為了形成循環型社會，從"進行去除"到"進行 回收"的轉換是很重要的。
[0004] 現有磷去除方法公知的是生物學的磷去除方法、同時凝聚法、晶析脫磷方法。生物 學的磷去除方法原理如下，即，通過使曝氣罐的一部分的曝氣不進行而將其設定為嫌氣狀 態，可以使作為剩余污泥而抽出的磷量比通常的處理法多。同時凝聚法是在原有的曝氣罐 中添加凝聚劑的方法。晶析脫磷法是利用液中的磷酸離子通過鈣離子及氫氧化物離子的反 應而生成的羥磷灰石（HAP)的晶析現象的方法。
[0005] 今后，從對磷進行回收的觀點出發，考慮有效地使用晶析脫磷法。
[0006] 晶析脫磷方法在專利文獻1中記載有使用以硅酸鈣水合物為主構成物，具有50? 90%的空隙率的多孔質處理材料作為脫磷材料進行晶析脫磷的方法。在該方法中，不需要 水溫等詳細的前后調節，處理穩定。另外，也沒有在生物學的磷去除方法中成為問題的含磷 水從污泥處理向水處理系的流入及在同時凝聚法中成為問題的污泥增加。
[0007] 但是，在專利文獻1中，由于沒有進行脫碳酸、鈣添加，因此在磷濃度低的情況下， 就會與碳酸鈣進行競爭反應等，鈣不足造成的處理速度的降低明顯，經不住長期使用。
[0008] 于是，在專利文獻2和專利文獻3中公開了一種技術，S卩，對原水實施脫碳酸處理， 向原水或反應槽中供給鈣離子（氯化鈣），填充以硅酸鈣水合物為主體的脫磷材料，或使含 磷的原水在使其流動的反應槽中流通而進行脫磷。該技術是在晶析反應槽中，將滯留的原 水的pH值從8調節到10,通過補充鈣離子，從原水中高速地進行脫磷。
[0009] 現有技術文獻
[0010] 專利文獻
[0011] 專利文獻1:日本特開昭62 - 183898號公報
[0012] 專利文獻2:日本專利第3569086號
[0013] 專利文獻3:日本專利第3763551號
[0014] 發明概述
[0015] 發明要解決的課題
[0016] 如果補充鈣離子進行pH調節，與現有技術相比，磷去除率提高，處理時間也可以 縮短，但在原水的磷濃度高的情況下，如果將pH調節到8以上，則在籽晶與磷進行反應前， 產生凝聚性磷（磷酸鈣），在各處理槽中引起水銹的問題。當然，在籽晶中作為羥磷灰石析 出的量減少，磷回收率下降。
[0017] 另外，在從原水中通過晶析反應進行脫磷時，如果使磷回收裝置的運轉持續一定 時間，則因 SS等閉塞（堵塞），存在磷回收率下降的問題。另外，因為SS在磷晶析時一部分 被吸收，所以，使羥磷灰石的純度也降低。
[0018] 即使通過使原水流通而防止SS造成的閉塞，由于供給水不與籽晶充分接觸而發 生溢流等，籽晶和原水的反應時間短，沒有花費用于磷析出的充分的反應時間，因此磷回收 率降低。
[0019] 于是，本發明的課題在于，提供一種消除凝聚性磷的析出，不使磷回收率降低的含 磷水的磷回收裝置。
[0020] 本發明的其它課題通過以下的記載可以明白。
[0021] 解決課題的手段
[0022] 上述課題通過以下的各發明來解決。
[0023] 1、一種磷回收裝置，其具備晶析反應塔，該晶析反應塔內部填充或流動有磷回收 材料，使用硅酸鈣水合物作為籽晶，通過晶析反應從含有磷的原水中回收該磷，其特征在 于，所述磷回收裝置的構成是，
[0024] 在所述晶析反應塔的下部設有將所述含有磷的原水不進行pH調節而直接導入的 原水導入口，在上部設有處理水的排出口，
[0025] 在所述晶析反應塔的外部設有pH調節槽，
[0026] 上部循環配管的一端與所述處理水的排出口連接，該上部循環配管的另一端與所 述pH調節槽連接，該pH調節槽和所述晶析反應塔的下部通過下部循環配管相連接，
[0027] 從所述晶析反應塔的下部的所述原水導入口導入的原水在該晶析反應塔的內部 上升的過程中，磷被回收，從該晶析反應塔的上部的所述處理水的排出口，作為循環水經由 該上部循環配管被送至該pH調節槽，在該pH調節槽中，pH被調節為8. 0?8. 7的范圍，pH 調節后的處理水經由下部循環配管在所述晶析反應塔的下部作為循環水進行返送循環，
[0028] 調節所述循環水的水量，以使其成為從所述晶析反應塔的下部導入的所述含有磷 的原水的水量的3倍至30倍的范圍。
[0029] 2、如上述1所述的磷回收裝置，其特征在于，
[0030] 在所述晶析反應塔的下部具有散氣噴嘴，或從所述晶析反應塔的下部導入混入了 氣泡的原水。
[0031] 3、如上述1或2所述的磷回收裝置，其特征在于，
[0032] 處理水排出管與所述pH調節槽連接。
[0033] 4、如上述1?3中任一項所述的磷回收裝置，其特征在于，
[0034] 在所述晶析反應塔的前段具有具備氯化鈣添加設備的混合槽，設置于該氯化鈣混 合槽的供給原水的原水供給管具有用于測定原水的磷濃度的磷濃度測定儀，在該磷濃度 測定儀中測定磷濃度，根據所述原水的磷濃度，以鈣（Ca)相對于磷（P)重量比為2?3倍 的方式在所述混合槽中添加氯化鈣。
[0035] 5、如上述1?4中任一項所述的磷回收裝置，其特征在于，
[0036] 在所述晶析反應塔內，在通過循環水稀釋的狀態下，晶析反應塔內的所述原水的 磷濃度為30mg/l以下。
[0037] 發明效果
[0038] 根據本發明，具有如下效果，S卩：在晶析反應塔和pH調節槽之間形成循環線，通 過使含磷原水或者處理水經由循環線進行循環，將晶析反應塔的磷濃度總是保持在優選的 30mg/l左右,在該循環線內，通過調節pH,可以解除凝聚性磷析出的問題。
[0039] 另外，由于處理水是循環的，因此，為了磷析出，確保原水和籽晶的充分的接觸時 間或者反應時間，不會使排水中的磷的回收效率降低。
[0040] 另外，具有調節循環水的水量的調節裝置，其調節循環水的水量，以使其達到從晶 析反應塔的下部導入的含磷的原水的水量的3倍?30倍、優選5倍?25倍的范圍，由此， 原水和籽晶的接觸次數也增加，防止籽晶的固結，反應效率上升，能夠增加原水中的磷的回 收效率。
[0041] 另外，如果從晶析反應塔下部散氣，或進入氣泡，則SS利用氣泡從塔的上方跑掉， 所以也防止了 SS造成的閉塞，可以防止該閉塞造成的磷回收率的降低。需要說明的是，因 此，還具有在本發明的磷回收裝置的前段不需要用于去除SS的膜處理的效果。
[0042] 在一般的排水處理中，磷回收后的處理水被移送到凝聚沉淀槽等，進行排水處理。 由于在該凝聚沉淀槽中可以利用本發明，因此，不必除去SS，且在磷回收處理中防止了 SS 造成的閉塞，因此認為，如果考慮到一系列的一般的排水處理，則得到非常理想的方式。
[0043] 附圖的簡要說明
[0044] 圖1是表示本發明的一個實例的磷回收裝置的示意圖；
[0045] 圖2是表示在本發明的一個實例的磷回收裝置中進行處理時的、pH、磷濃度、晶析 反應處理中的循環水量相關的磷回收率的曲線圖。
[0046] 發明的【具體實施方式】
[0047] 下面，說明本發明的實施方式。
[0048] 在本發明中，作為磷回收的排水（原水）沒有特別限制，只要是可以回收磷的排水 即可，例如，只要可以從糞便、雜排水、來自工廠的工業排水、畜產廢棄物、來自耕種地的排 出等對水域的富營養化成為問題的排水中回收磷，則可以解決富營養化的問題，并且可以 回收磷，具有雙重效果。
[0049] 圖1是表示本發明的磷回收裝置的一個例子的圖。
[0050] 該圖中，1為鈣混合槽，在該混合槽1中設置有攪拌器10。11為含有磷的原水的供 給管，12為氯化鈣供給設備。
[0051] 雖然未圖示但氯化鈣供給設備12具備氯化鈣罐，在罐內根據需要具備攪拌器。在 氯化鈣供給設備12中具備氯化鈣泵13,通過來自設于原水供給管11處的磷濃度計14的例 如電信號，控制氯化鈣的供給。
[0052] 含有磷的原水的供給管11還可以與混合槽1的任何部位連接，只要以可以從混合 槽1的上部供給含有磷的原水的方式連接即可。
[0053] 在混合槽1中，相對于該原水，從氯化鈣供給設備12供給鈣離子。本實施例中，之 所以使用氯化鈣是因為優選易溶出的鈣鹽作為鈣離子。
[0054] 添加氯化鈣的目的是為了根據原水的磷濃度調節向配置于混合槽1的后段的晶 析反應塔2供給的原水中的鈣濃度，補充羥磷灰石的析出需要的鈣離子。
[0055] 鈣相對于該混合槽1內的原水的注入量優選根據原水中的磷濃度，在鈣（Ca)相對 于磷（P)重量比為2?3倍的范圍進行調節。
[0056] 在本發明中，混合槽1內的pH為6. 5以上且不足7. 0,不必進行將pH調節為7以 上的處理。因為不會產生凝聚性磷析出的問題。
[0057] 配設于混合槽1的后段的晶析反應塔2的構造為，形成塔狀，在塔狀的晶析反應塔 2的下部，連接有與上述混合槽1的下部連接的原水排出管15,在原水排出管15中設有原 水泵16,從晶析反應塔2的下部經由原水導入口 17導入原水。
[0058] 20為排出塔狀的晶析反應塔2的內部的處理水的處理水排出口。處理水排出口 20設于晶析反應塔2上部，在處理水從處理水排出口 20被排出時，集積于晶析反應塔2上 部的SS也一同排出，因此成為在晶析反應塔2內不會蓄積SS的構造。
[0059] 3為與塔狀的晶析反應塔2鄰接設置的pH調節槽3。塔狀的晶析反應塔2的內部 的處理水，從設于晶析反應塔2的上部的處理水的排出口 20經由上部循環配管30,流入pH 調節槽3。另外，在pH調節槽3中進行了 pH調節的循環水經由下部循環配管31返回塔狀 的晶析反應塔2的下部。32為循環泵。另外，在下部循環配管31中設有閥33,可以調節返 回晶析反應塔2的下部的循環水的水量。本實施例中，上部循環配管30和下部循環配管31 構成循環線。
[0060] 在晶析反應塔2的內部，可流動地填充有以硅酸鈣水合物為主體的脫磷材料。籽 晶的累積高度優選1000mm?3000mm的范圍。
[0061] 作為該硅酸鈣水合物，例如可以舉出雪硅鈣石、硬硅鈣石、針硅鈣、硅灰石的微小 的板狀晶、柱狀晶及針狀晶中的一種或二種以上的組合。
[0062] 在本實施方式中，從利用原水排出管15的空氣送氣促進原水中的氯化鈣混合，還 可以直接作為來自晶析反應塔2下部的槽內攪拌用空氣使用的觀點考慮，優選采用可以從 晶析反應塔2的下方散氣的構造。另外，在原水排出管15附設靜態混合器22等，也可以采 用促進氯化鈣的混合的裝置。
[0063] 可以散氣的構造沒有特別的限定，但優選例如設置壓縮機那樣的空氣供給機21， 從該空氣供給機21向原水排出管15送入壓縮空氣，在使空氣混入原水中的狀態下自晶析 反應塔2的下部供給。
[0064] 晶析反應塔2的內部的處理水從晶析反應塔2的上部經由上部循環配管30返回 pH調節槽3,調節其pH。在該pH調節槽3中，根據需要也可以設置攪拌器37。在pH調節 槽3中具備氫氧化鈉供給設備34和pH傳感器35,氫氧化鈉供給設備34雖然未圖示出但 具備氫氧化鈉罐，在罐內根據需要具備攪拌器。在氫氧化鈉供給設備34中具備氫氧化鈉泵 36,根據來自pH傳感器35的例如電信號，控制氫氧化鈉的供給。在pH調節槽3中，通過氫 氧化鈉的投入將其pH調節在8. 0?8. 7的范圍。
[0065] 在本實施例中，之所以使用氫氧化鈉是因為作為氫氧化物離子，優選易溶出的物 質。
[0066] 在pH調節槽3中，確認磷被除去成為磷濃度為30mg/l以下，優選為25mg/l以下、 更優選為20mg/l以下的情況下，一部分處理水從pH調節槽3上部經由處理水排出管38排 出，向下一個排水處理工序轉移。其它的處理水經由下部循環配管31自晶析反應塔2的下 部送入進行循環。該循環水通過設置于下部循環配管31中的閥33調節向晶析反應塔2的 流入量。
[0067] 從晶析反應塔2排出的SS也從處理水排出管38 -同排出。之所以在該磷回收處 理中未將SS除去，是因為預知在磷回收處理的后段進行凝聚沉淀處理等排水處理，且在凝 聚沉淀槽中能夠直接利用SS，是優選的方式。
[0068] 另外，在晶析反應塔2的下部設置有HAP排出管40,用于回收與磷反應后的籽晶 HAP，在籽晶與磷充分反應后，打開閥41回收HAP。 實施例
[0069] 對本發明的實施例進行說明。本發明不受該實施例限定。
[0070] (試驗裝置）
[0071] 使用圖1所示的裝置。
[0072] 塔狀的晶析反應塔2的塔徑為0. 147m，塔截面積為0. 017m2,籽晶高度為1. 8m，原 水供給量為1. lm3/D。
[0073] 本發明的下述試驗數據，使用糞便進行試驗。原水的性狀大致為：pH6. 5?7. 1， P〇4 - P 為 45 ?55mg/l，SS 為 10 ?50mg/l，溫度為 28 ?33°C。
[0074] 在混合槽1中添加鈣離子，原水的鈣離子濃度調節為相對于原水的磷濃度為2? 3倍。pH約為6. 6。另外，在本實施例中，在混合槽1添加磷酸鈣，將磷濃度調節為95? 105mg/l〇
[0075] 從混合槽1流入晶析反應塔2的線中的空氣插入量設定為4?10L/min。根據SS 的量及籽晶的固結的狀態，適當調節空氣插入量。
[0076] 在晶析反應塔2中，填充35kg以硅酸鈣水合物為主體的脫磷材料。晶析反應塔2 的槽內LV設定為0. 3m/min以上。流速視SS及籽晶的狀態可以適當變更。
[0077] 從晶析反應塔2向pH調節槽3的排出量設定為5. 1?24. lm3/D。在pH調節槽3 中，磷回收裝置起動時，由于晶析反應塔2內的磷濃度較高，因此將pH逐漸提高到不會產生 凝聚性磷的程度，最終使其穩定在PH8. 0?8. 7。
[0078] 從pH調節槽3排出的處理水設定為1. lm3/D，向晶析反應循環線的循環設定為4? 23m3/D。
[0079] 在上述的狀態中，在第一方式的條件下進行處理的結果如圖2所示。
[0080] 在晶析反應塔2中進行脫磷時，通過設置晶析反應循環線，使晶析反應塔2內的磷 濃度保持在30mg/L左右，另外，通過在晶析反應循環線內將pH調節為8. 0?8. 7,不會引起 凝聚性磷的析出。
[0081] 另外，根據從晶析反應塔下部的散氣及流速，未發現晶析反應塔內的籽晶的固結 或SS造成的籽晶的閉塞。除此之外，可以考察到通過使處理水在循環線上進行循環，磷和 籽晶的接觸次數也增加，確保了用于HAP析出的充分的接觸反應時間。
[0082] 另外，可以確認，流入本發明的磷回收裝置的原水中的SS和從處理水排出管排出 的SS的濃度保持在同量程度，防止了晶析反應塔的SS的濃縮、堆積。
[0083] 而且，根據圖2可知，在晶析反應處理的循環量4?23m3/D的范圍內，磷回收率穩 定，均為73%以上。
[0084] 如果考慮磷回收率、或使處理水在晶析反應塔循環的動力成本，優選盡可能低地 設定循環量，根據本試驗，證明通過在含有磷的原水的水量的3?30倍的范圍調節循環水 的水量，穩定地保持磷回收率為73%以上。
[0085] 另外，在含磷水的磷濃度為95mg/L?125mg/L的范圍，通過使用本發明，能夠進行 磷回收，直至處理水的磷濃度為30mg/L以下。
[0086] 符號說明
[0087] 1 :混合槽
[0088] 2:晶析反應塔
[0089] 3:pH 調節槽
[0090] 10 :攪拌器
[0091] 11 :原水供給管
[0092] 12 :氯化鈣供給設備
[0093] 13 :氯化鈣泵
[0094] 14 :磷濃度計
[0095] 15 :原水排出管
[0096] 16 :原水泵
[0097] 17:原水導入口
[0098] 20:處理水的排出口
[0099] 21 :空氣供給機
[0100] 22 :靜態混合器
[0101] 30:上部循環配管
[0102] 31 :下部循環配管
[0103] 32 :循環泵
[0104] 33:閥
[0105] 34 :氫氧化鈉供給設備
[0106] 35:pH 傳感器
[0107] 36 :氫氧化鈉泵
[0108] 37 :攪拌器
[0109] 38 :處理水排出管
[0110] 40:HAP 排出管
[0111] 41 :閥。
【權利要求】
1. 一種磷回收裝置，其具備晶析反應塔，該晶析反應塔內部填充或流動有磷回收材料， 使用硅酸鈣水合物作為籽晶，通過晶析反應從含有磷的原水中回收該磷，其特征在于，所述 磷回收裝置的構成是， 在所述晶析反應塔的下部設有將所述含有磷的原水不進行pH調節而直接導入的原水 導入口，在上部設有處理水的排出口， 在所述晶析反應塔的外部設有pH調節槽，在所述處理水的排出口連接有上部循環配 管的一端，該上部循環配管的另一端與所述pH調節槽連接，該pH調節槽和所述晶析反應塔 的下部通過下部循環配管相連接， 從所述晶析反應塔的下部的所述原水導入口導入的原水在該晶析反應塔的內部上升 的過程中，磷被回收，從該晶析反應塔的上部的所述處理水的排出口，作為循環水經由該上 部循環配管被送至該pH調節槽，在該pH調節槽中，pH被調節為8. 0?8. 7的范圍，pH調節 后的處理水經由下部循環配管在所述晶析反應塔的下部作為循環水進行返送循環， 調節所述循環水的水量，以使其成為從所述晶析反應塔的下部導入的所述含有磷的原 水的水量的3倍至30倍的范圍。
2. 如權利要求1所述的磷回收裝置，其特征在于， 在所述晶析反應塔的下部具有散氣噴嘴，或從所述晶析反應塔的下部導入混入了氣泡 的原水。
3. 如權利要求1或2所述的磷回收裝置，其特征在于， 在所述pH調節槽連接有處理水排出管。
4. 如權利要求1?3中任一項所述的磷回收裝置，其特征在于， 在所述晶析反應塔的前段具有具備氯化鈣添加設備的混合槽，設置于該氯化鈣混合槽 的供給原水的原水供給管具有用于測定原水的磷濃度的磷濃度測定儀，在該磷濃度測定儀 中測定磷濃度，根據所述原水的磷濃度，以鈣（Ca)相對于磷（P)重量比為2?3倍的方式 在所述混合槽中添加氯化鈣。
5. 如權利要求1?4中任一項所述的磷回收裝置，其特征在于， 在所述晶析反應塔內，在通過循環水稀釋的狀態下，晶析反應塔內的所述原水的磷濃 度為30mg/l以下。
【文檔編號】C02F1/58GK104159853SQ201380012732
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年2月13日 優先權日:2012年3月7日
【發明者】滿留憲二, 森一樹, 松島泰生, 佐藤大士, 古原翔太郎 申請人:三井造船環境工程株式會社