特開 2023-40695 リン分離システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023040695

(43)【公開日】2023-03-23

(54)【発明の名称】リン分離システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/58 20230101AFI20230315BHJP

【ＦＩ】

C02F1/58 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021147820

(22)【出願日】2021-09-10

(71)【出願人】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】國谷 正

【テーマコード（参考）】

4D038

【Ｆターム（参考）】

4D038AA01

4D038AA08

4D038AB45

4D038BA04

4D038BA06

4D038BB13

4D038BB18

(57)【要約】

【課題】被処理水中のリンを効率的に分離、回収することができるリン分離システムを提供する。
【解決手段】本発明のリン分離システム１００は、水槽３００内の被処理水にリン分離剤を添加する添加装置３０５と、リン分離剤が添加された被処理水を撹拌する撹拌装置３０６と、添加装置３０５及び撹拌装置３０６を制御する制御装置３１０を備えている。制御装置３１０は、添加装置３０５によりリン分離剤を添加する工程と、撹拌装置３０６によりリン分離剤が添加された被処理水を撹拌する工程と、撹拌の工程の終了後に被処理水を静置する工程を繰り返し行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

添加装置と、撹拌装置と、前記添加装置及び前記撹拌装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記添加装置により、リンを含有する被処理水にリン分離剤を添加する添加工程と、
前記撹拌装置により、リン分離剤が添加された前記被処理水を撹拌する撹拌工程と、
前記添加装置及び前記撹拌装置を停止して、前記撹拌工程後の前記被処理水を静置する静置工程と、
を繰り返し行う、リン分離システム。

【請求項2】

繰り返された前記添加工程において添加されたリン添加分離剤の総量は、前記被処理水の水質により定められる添加量である、請求項１に記載のリン分離システム。

【請求項3】

前記被処理水のｐＨ値を検出するｐＨ検出装置をさらに備え、
前記添加工程は、前記ｐＨ検出装置で検出されたｐＨ値が所定値に到達するまで前記被処理水に前記リン分離剤を添加し、ｐＨ値が所定値となったときに前記リン分離剤の添加を終了し、前記撹拌工程又は前記静置工程に移行する、請求項１に記載のリン分離システム。

【請求項4】

前記被処理水のリン濃度を検出するリン濃度測定装置をさらに備え、
前記静置工程は、前記リン濃度測定装置で検出されたリン濃度が所定値になるまで静置し、リン濃度が所定値となったときに静置を終了し、前記添加工程に移行する又は前記繰り返しを終了する、請求項１～３のいずれか１項に記載のリン分離システム。

【請求項5】

前記添加工程と前記撹拌工程とを行う第１水槽と、前記静置工程を行う第２水槽からなるユニットを複数備え、
前記第２水槽で前記静置工程を行った被処理水を他のユニットの前記第１水槽に供給し、当該第１水槽で前記添加工程と前記撹拌工程を行う、請求項１～４のいずれか１項に記載のリン分離システム。

【請求項6】

前記ユニットの少なくとも１つは、１又は複数の前記第１水槽に対応する複数の前記第２水槽で構成される、又は、１又は複数の前記第２水槽に対応する複数の前記第１水槽で構成される、請求項５に記載のリン分離システム。

【請求項7】

前記リン分離剤としてコンクリート由来の分離剤を用いる、請求項１～６のいずれか１項に記載のリン分離システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リンを含有する被処理水に対して、リンの分離、回収を行うリン分離システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下水処理場における汚泥の濃縮工程、脱水工程から発生し、下水処理の前工程へ返送される脱離水からリンを分離、回収する方法として、カルシウムイオン源を用いたＨＡＰ法が知られている。

【0003】

ＨＡＰ法は、液中のＰＯ_４ ^３－、Ｃａ^２＋及びＯＨ^－の反応によって生成するヒドロキシアパタイトの晶析現象を利用した方法であり、リンを含有する被処理水にＣａ^２＋及びＯＨ^－を添加し、過飽和状態(準安定域)で種晶と接触させることで種晶表面にヒドロキシアパタイトを晶析させ、被処理水中のリンを分離、回収する。被処理水のリン濃度が低い場合には炭酸カルシウムと競合反応するため、脱炭酸等の処理が必要となることがある。なお、種晶には、リン鉱石、骨炭、珪酸カルシウム水和物等の物質が利用される（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－０７７９３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の脱リン装置に示されるように、リンを含有する被処理水とリン分離剤（脱リン液）とを単純に混合してリン酸カルシウムを晶析させる方法では、リンの回収効率を高めようとすると、多量のリン分離剤が必要になるという問題があった。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、被処理水中のリンを効率的に分離、回収することができるリン分離システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明のリン分離システムは、添加装置と、撹拌装置と、前記添加装置及び前記撹拌装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記添加装置により、リンを含有する被処理水にリン分離剤を添加する工程と、前記撹拌装置により、リン分離剤が添加された前記被処理水を撹拌する工程と、前記添加装置及び前記撹拌装置を停止して、前記撹拌の工程終了後の前記被処理水を静置する工程と、繰り返しを行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明のリン分離システムによれば、被処理水中のリンを効率的に分離、回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係るリン分離システムの概略図である。

【図2】第１実施形態のリン分離システムの処理フローを示す図である。

【図3A】本発明の実験結果を示す図である。

【図3B】本発明の比較例の実験結果を示す図である。

【図4】第１実施形態のリン分離システムのタイミングチャートを示す図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係るリン分離システムの概略図である。

【図6】第２実施形態のリン分離システムの処理フローを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本件の発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、リンを含有する被処理水に対してリン分離剤を添加する方法を工夫し、撹拌を行い、さらにその被処理水を所定時間静置することで、効率的にリンを分離、回収することができることを見出し、本発明を完成するに至った。以下では、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

【0011】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るリン分離システム１００の概略図である。ここで、本発明の対象となる被処理水は、リン成分を含有していることを前提とする。

【0012】

リン分離システム１００は、下水処理場の最終沈殿池２００から得られる廃水を被処理水として処理することにより、当該被処理水に含まれるリンを回収するためのシステムである。被処理水は、例えば、返流水、工場排水、ゴミ浸出水、屎尿、農業廃水、畜産排水、養殖排水等を処理した排水や、水道原水等であってもよい。

【0013】

リン分離システム１００では、被処理水を最終沈殿池２００から水槽３００に注水する。そして、水槽３００において、リン分離剤を添加することで被処理水中のリンを分離、回収し、再生水（分離水）を取り出し、リン分離水槽６００に移送する。以下では、水槽３００が備える各構成について説明する。

【0014】

水槽３００は、被処理水の供給装置３０１と排出装置３０２を備えている。供給装置３０１は、被処理水を最終沈殿池２００から水槽３００に供給するための装置である。供給装置３０１はバルブ３０３を有し、最終沈殿池２００の配管２０１と接続されている。水槽３００の水位は、後述する水位検出装置３０９で検出することができるため、リン分離の処理時の水位レベルまで被処理水を注水する。

【0015】

排出装置３０２は、被処理水を水槽３００から排出し、リン分離水槽６００に移送するための装置である。排出装置３０２はバルブ３０４を有し、リン分離水槽６００の配管６０１と接続されている。バルブ３０３、バルブ３０４の開閉は、制御装置３１０によって制御される。制御装置３１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等により構成され、コンピュータとしての機能を有する。また、水槽３００は、その底部に沈殿した沈殿物（リン含有物）を回収するための排出口３１１を備えている。

【0016】

配管２０１には、被処理水のリン濃度を検出するセンサであるリン濃度検出装置２０２が設けられている。リン濃度検出装置２０２により、水槽３００に供給される被処理水のリン濃度を検出することができるため、当該リン濃度の値に応じて、添加するリン分離剤の総量を見積ることができる。

【0017】

また、水槽３００は、添加装置３０５と撹拌装置３０６を備えている。添加装置３０５は、制御装置３１０の制御により、水槽３００に所定量のリン分離剤を添加する機能を有している。また、撹拌装置３０６は水槽３００内の被処理水を撹拌する機能を有しており、制御装置３１０の制御により、撹拌の開始、停止が制御される。

【0018】

リン分離剤は、被処理水に含まれるリンを被処理水から取り除くための薬剤である。リン分離剤としては、公知の薬剤の中から任意に用いることができ、例えば、水酸化ナトリウム性のアルカリ性薬品を用いてもよく、本実施形態では、コンクリート由来の分離剤を用いる。コンクリート由来の分離剤とは、コンクリートを主成分とし、被処理水に添加できる態様に加工したものである。例えば、コンクリート廃材を粉砕して粉末状にしたもの、これを水に溶かした液体、市販の製品（コンクリートスラッジの再資源化物）等が挙げられる。コンクリートは、ｐＨ値が１２以上の強アルカリ剤であり、それ自体がｐＨ値を高める機能を有している。また、コンクリートは石灰系の廃材に含まれているため、これらの廃材を再利用することができ、リン分離剤のコストを抑えることができる。

【0019】

水槽３００は、さらにｐＨ検出装置３０７、リン濃度検出装置３０８及び水位検出装置３０９を備えている。ｐＨ検出装置３０７は、被処理水のｐＨ値を検出するセンサである。被処理水に対してリン分離剤を添加すると、ｐＨ値が上昇する。特に、被処理水のｐＨ値が９～１０のとき最もリンの分離が促進されるため、初回のリン分離剤の添加は、ｐＨ値を当該数値に到達させる目的で行われる。

【0020】

リン濃度検出装置３０８は、被処理水のリン濃度を検出するセンサである。被処理水に対してリン分離剤を添加混合すると、被処理水中のリン成分が析出するため、被処理水のリン濃度が低下する。被処理水中のリン濃度が予め定めた所定値に到達したとき、制御装置３１０は各工程の繰り返しを停止する。なお、各工程の繰り返しを停止する際のリン濃度は適宜設定することができ、例えば、０．１～１．０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。

【0021】

水位検出装置３０９は、水槽３００内の被処理水の水位を検出するセンサである。例えば、排出装置３０２から被処理水の一部又は分離水を排出したとき、水位レベル情報が制御装置３１０に送信される。制御装置３１０は、最終沈殿池２００から被処理水を水槽３００に注ぎ足す場合、供給装置３０１のバルブ３０３を制御する。

【0022】

図２は、水槽３００で行われるリン分離処理の概略フローである。なお、適宜、図３Ａ、図３Ｂを参照して説明を補足する。本発明のリン分離処理では、添加工程、撹拌工程、静置工程を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返す。本概略フローでは、このサイクルをそれぞれ２回行うものとして説明するが、３回以上行ってもよい。

【0023】

まず、最終沈殿池２００から水槽３００に、リンを含有する被処理水が供給される（ステップＳ０１）。これにより、水槽３００に所定量の被処理水が貯留される。その後、添加装置３０５が水槽３００にリン分離剤を添加する（ステップＳ０２）。ここでは、被処理水の水質（リン含有率、濁り度合い等）により定まるリン分離剤の総量（すなわち、１回のリン分離処理で使用される総量）の一部が添加される。換言すると、本発明のリン分離処理では、複数回のサイクルの中で、被処理水の水質等により定まるリン分離剤が分割して添加される。

【0024】

その後、撹拌装置３０６が被処理水を撹拌し（ステップＳ０３）、さらに、被処理水を一定時間静置する（ステップＳ０４）。この手順（第１サイクル）により、リンの分離が促進される。その後、添加装置３０５が水槽３００に、前記総量の残りのリン分離剤を添加し（ステップＳ０５）、さらに、撹拌装置３０６が被処理水を撹拌した後（ステップＳ０６）、静置を行う（ステップＳ０７）。この手順（第２サイクル）により、リンの分離が完了する。

【0025】

図３Ａは、リン分離剤として、重量比０．２％のＰＡｄｅＣＳ（登録商標、日本コンクリート工業株式会社製のコンクリートスラッジの再資源化物）の粉体を、重量比０．１％ずつ２回に分けて分割投入したときのリン（リン酸イオン：ＰＯ_４ ^３－）濃度の変化を示している。また、図３Ｂは、重量比０．２％のＰＡｄｅＣＳ（登録商標）の粉体を１回投入したときのリン濃度の変化を示している。すなわち、図３Ａと図３Ｂでは、リン分離剤の添加量（総量）はともに重量比０．２％で同じだが、添加回数が異なっている。

【0026】

図３Ａの（１）では、余剰汚泥上澄液にＰＡｄｅＣＳの粉体を重量比０．１％添加し、１０分間撹拌した。そして、３０分間静置した後、上澄液を取り出した。このときのリン（ＰＯ_４ ^３－）濃度は、５０［ｍｇ／Ｌ］であった。

【0027】

図３Ａの（２）では、上記（１）で取り出した上澄液に対して、さらにＰＡｄｅＣＳの粉体を重量比０．１％添加し、３０分間撹拌した。そして、３０分間静置した後、上澄液を取り出した。その結果、リン濃度は２０［ｍｇ／Ｌ］まで低下した。図３Ａの（３）では、上記（２）で取り出した上澄液を一晩静置した。その結果、リン濃度はさらに低下し、１０［ｍｇ／Ｌ］となった。

【0028】

一方、図３Ｂは、本発明の実験（図３Ａ）の比較例であり、従来行われていた方式である。図３Ｂでは、余剰汚泥上澄液にＰＡｄｅＣＳの粉体を重量比０．２％添加し、６０分間撹拌した。ここで添加したＰＡｄｅＣＳは、図３Ａの実験の２回の添加量に相当する。そして、３０分間静置した後、上澄液を取り出した。このときのリン（ＰＯ_４ ^３－）濃度は、５０［ｍｇ／Ｌ］であった。

【0029】

図３Ｂは、図３Ａの（３）（一晩静置後）に相当するリン濃度のデータはないものの、図３Ａと図３Ｂの各結果を比較すると、ＰＡｄｅＣＳの粉体を２回に分割して少量ずつ加えた方がリン濃度の回収効率が高まっていることが分かる。これは、図３Ａの１回目に添加したＰＡｄｅＣＳ（ｐＨ値１２の強酸性）が、主に被処理水のｐＨ値上昇に消費されたためと考えられる。被処理水は、ｐＨ値９～１０の範囲で最も反応効率が高まるため、１回目の添加でｐＨ値を上記範囲に到達させると、その後のリンの分離が迅速に進む。

【0030】

図２に戻り、２回目（第２サイクル）の静置工程（ステップＳ０７）において、被処理水のリン濃度が所定値に到達したとき、添加工程、撹拌工程及び静置工程（１サイクル）の繰り返しを終了する。その後、固液分離を行う（ステップＳ０８）。被処理水の液体部分（上澄液）は、リンが分離された「分離水」として水槽３００から取り出され、リン分離水槽６００に移送される。また、水槽３００の底部に沈殿した沈殿物は、「リン含有物」として取り出され、回収される。

【0031】

次に、図４を参照して、第１実施形態の被処理水のリン分離に関するタイミングチャートを説明する。なお、以下で説明するリン分離剤の添加や撹拌のタイミングは、一例に過ぎない。

【0032】

まず、水槽３００に被処理水を注入することで、水位（液面）が徐々に上昇していく。水槽３００の水位は水位検出装置３０９で検出し、処理時の水位レベルとなるまで被処理水を注水する。また、本実施形態では、注水中である時間Ｔ＝ｔ_０から撹拌装置３０６による１回目の撹拌工程（図中の「撹拌１」）が開始する。

【0033】

水槽３００の水位が処理時の所定の水位レベルに到達したとき、添加装置３０５によるリン分離剤の添加工程が開始する。撹拌を継続しながらリン分離剤を少量ずつ添加すると、水槽３００の被処理水のｐＨ値が徐々に上昇していく。その後、ｐＨ値はｐＨ検出装置３０７で検出するが、ｐＨ値が予め定めた設定値に到達したとき（時間Ｔ＝ｔ₂）、リン分離剤の添加工程を終了する。なお、この添加工程では、予め必要なリン分離剤総量を見積もったうえでリン分離剤を少量ずつ添加しており、時間Ｔ＝ｔ_１～ｔ_２の期間に添加されたリン分離剤の合計は、被処理水の水質等により定まるリン分離剤総量の一部となっている。

【0034】

本タイミングチャートでは、注水中（時間Ｔ＝ｔ_０）から、撹拌装置３０６による第１サイクルの撹拌工程を開始し、水位が所定レベルとなったとき（時間Ｔ＝ｔ_１）に添加工程を開始しているが、撹拌工程と添加工程の開始タイミングと終了タイミングは、これに限らない。例えば、撹拌工程の開始タイミングは、注水中の任意の時点でもよいし、所定の水位レベルに到達したとき（すなわち、注水が終了したとき）でもよい。また、リン分離剤の添加工程の開始前でもよいし、添加工程の後（開始後又は終了後）でもよい。また、リン分離剤の添加工程の開始と同時でもよい。すなわち、撹拌を行いながらリン分離剤を添加してもよいし、リン分離剤の添加後に撹拌を行ってもよい。

【0035】

また、本タイミングチャートでは、リン分離剤の添加工程終了のタイミングに合わせて撹拌工程を終了しているが、しばらく撹拌を継続した後、静置工程に移行してもよい。制御装置３１０により添加装置３０５及び撹拌装置３０６を停止することで、時間Ｔ＝ｔ₂から被処理水の１回目の静置工程（図中の「静置１」）が開始する。静置工程によって、リン分離剤を添加した被処理水からリンが分離され、被処理水のリン濃度は僅かに低下する。その後、所定時間が経過したとき（時間Ｔ＝ｔ_４）１回目の静置工程を終了する。これにより、１回目のサイクル（第１サイクル）が終了する。

【0036】

時間Ｔ＝ｔ_４から、撹拌装置３０６による撹拌工程（図中の「撹拌２」）が開始し、２回目のサイクル（第２サイクル）が開始する。その後、時間Ｔ＝ｔ_５から、添加装置３０５によるリン分離剤の添加工程が開始する。この添加工程は時間Ｔ＝ｔ₅～ｔ_６の期間行われ、その間、撹拌が継続して行われる。その後、リン分離剤の添加工程を終了する。なお、時間Ｔ＝ｔ₅～ｔ₆の添加工程は、１回目の添加工程よりも短時間で行われる。今回のリン分離剤の添加量は、見積もったリン分離剤総量から１回目の添加量を差し引いた残りの量である。

【0037】

次に、制御装置３１０により添加装置３０５及び撹拌装置３０６を停止することで、時間Ｔ＝ｔ₆から被処理水の静置工程（図中の「静置２」）が開始する。今回の静置工程では、ｐＨ値がある程度高い状態から開始しているため、リン濃度の低下速度が速い。そして、リン濃度が所定値に到達したとき（時間Ｔ＝ｔ_７）、２回目の静置工程を終了する。これにより、２回目のサイクル（第２サイクル）が終了する。

【0038】

以上のとおり、制御装置３１０は、添加工程、撹拌工程及び静置工程からなるサイクルを繰り返し行う。これにより、リンの分離水を自動制御により抽出するとともに、リンを回収していくことができる。なお、第２サイクルの終了後に、水槽３００から被処理水を排出することなく、さらにもう１回以上のサイクル（第３サイクル）を行ってもよい。

【0039】

基本的に１回のリン分離処理において水槽３００の水量（水位）は一定（すなわち、第１サイクルと第２サイクルで水槽３００の水量は同じ）であり、１回の処理が終了すると被処理水を全て排出する。また、次回のリン分離処理（２回目の処理における第１サイクル）を開始するときは、水槽３００に新たな被処理水を供給する。１サイクルの途中で被処理水が減少して水位が低下した場合には、次のサイクルを開始するとき（例えば、撹拌工程又は添加工程）に、減少分の被処理水を補充することも可能である。なお、被処理水の全量を排出せず、一部の被処理水を水槽３００に残しておき、被処理水を継ぎ足してもよい。この場合には、２回目の処理に用いられる被処理水に、１回目の被処理水の一部が用いられるため、被処理水のｐＨ値を上昇させることができ、２回目の処理において被処理水中のリンをより効率的に分離、回収することができる。

【0040】

このように、リン分離システム１００による処理では、リン分離剤を少量ずつ分割投入し、撹拌と静置を繰り返すことで、被処理水中のリンを効率的に分離、回収することができる。本実施形態のように、被処理水の水質等により定まる必要な総量を分割して添加する場合（すなわち、従来と同量のリン分離剤を用いる場合）には、従来と比べてリン濃度の目標値を低く設定することができ、リンの回収量を向上させることができる。一方、一定量のリンを回収する観点からみると、従来と比べて使用するリン分離剤の総量を抑えることができる。

【0041】

また、本タイミングチャートでは、所定の時間（時間Ｔ＝ｔ_１～ｔ_２の期間、時間Ｔ＝ｔ_５～ｔ_６の期間）をかけて、ｐＨ値の変化に応じてリン分離剤を添加するものとして説明したが、添加方法（添加量及び添加時間）は、これに限られない。添加量については、被処理水の水質等により定まる必要なリン分離剤の総量を予め見積もったうえで、添加回数（サイクル数）に応じて、各サイクルでの添加量を定めてもよい。各サイクルでの添加量が予め定まる場合には、所定の時間をかけて添加してもよく、一度に添加してもよい。

【0042】

また、各サイクルでの添加量は、被処理水の水質等により定まるリン分離剤の総量を、各サイクルで均等に分割してもよく、サイクル内で増減してもよい。例えば、始めにｐＨ値を上げる目的で、最初のサイクルでの添加量を増やしてもよい。この場合、２回目以降を均等としてもよく、回数を重ねるごとに添加量を減らしてもよい。あるいは、リン分離効率を向上させる目的で、最後のサイクルでの添加量を増やしてもよい。例えば、回数を重ねるごとに添加量を増やしてもよく、一定回数ごとに添加量を増やしてもよい。また、これらを組み合わせて、最初と最後の添加量を増やし、中盤の添加量を減らしてもよい。

【0043】

また、各サイクルでの静置工程では、繰り返し回数に応じて、当該工程におけるリン濃度の目標値を定めてもよい。被処理水のリン濃度が所定値になったときに、静置工程を終了する。予め定めた回数のサイクルが行われていれば、繰り返しを終了して固液分離工程に移行し、予め定めた回数のサイクルが行われていなければ、次のサイクルを開始する。

【0044】

なお、本実施形態では、サイクルを２回繰り返すものとして説明したが、繰り返し回数は３回以上であってもよい。繰り返し回数は、例えば、被処理水の水質、目標とする被処理水のリン濃度（リン回収量）等に基づいて、適宜設定することができる。

【0045】

［第２実施形態］
次に、図５、図６を参照して、本発明のリン分離システムの第２実施形態を説明する。第２実施形態のリン分離システム１５０は、水槽が、リン分離剤の添加及び被処理水の撹拌を行う撹拌水槽と、被処理水の静置を行う静置水槽とに分離されている。

【0046】

図５は、本発明の第２実施形態に係るリン分離システム１５０の概略図である。リン分離システム１５０は、２つの撹拌水槽４００，４５０と、２つの静置水槽５００，５５０とから構成されている。本実施形態では、撹拌水槽１つと静置水槽１つで１つのユニットが構成されており、２つのユニットが構成されている。

【0047】

第１実施形態のリン分離システム１００と同様に、１サイクルは添加工程、撹拌工程及び静置工程からなり、静置工程は１サイクルの最後となる。本実施形態では、１サイクルが１つのユニットで行われ、次のサイクルが異なるユニットで行われる。そのため、被処理水は、撹拌水槽４００、静置水槽５００、撹拌水槽４５０、静置水槽５５０の順に移送され、撹拌水槽４００と静置水槽５００とからなる第１ユニットで第１サイクルが行われ、撹拌水槽４５０と静置水槽５５０とからなる第２ユニットで第２サイクルが行われる。

【0048】

撹拌水槽４００（本発明の「第１水槽」に相当）は、供給装置４０１（バルブ４０３）、移送装置４０２（バルブ４０４）、添加装置４０５、撹拌装置４０６、ｐＨ検出装置４０７及び水位検出装置４０９を備えている。撹拌水槽４００、静置水槽５００、撹拌水槽４５０及び静置水槽５５０は連動した処理を行うため、制御装置７００により制御される。なお、各水槽に制御装置が設けられ、各制御装置を全体制御装置で統括して制御する態様であってもよい。

【0049】

供給装置４０１は、最終沈殿池２００の配管２０１と接続され、撹拌水槽４００に被処理水を供給する。撹拌水槽４００の水位は、水位検出装置４０９で検出することができるため、リン分離の処理時の水位レベルまで被処理水を注水する。添加装置４０５は、制御装置４１０の制御により、撹拌水槽４００に所定量のリン分離剤を添加する機能を有している。また、撹拌装置４０６は、制御装置４１０の制御により、撹拌水槽４００内の被処理水を撹拌する機能を有している。

【0050】

移送装置４０２は、被処理水を撹拌水槽４００から静置水槽５００に移送するための装置である。移送装置４０２は、必要量のリン分離剤の添加が完了し、ｐＨ検出装置４０７で検出された被処理水のｐＨ値が予め定めた設定値に到達したとき、被処理水を移送する機能を有している。なお、撹拌水槽４００から静置水槽５００に移送される被処理水は、処理開始時の被処理水の一部であるため、撹拌水槽４００に残された被処理水は、その後再度、各工程が行われる。

【0051】

静置水槽５００（本発明の「第２水槽」に相当）は、供給装置５０１（バルブ５０３）、排出装置５０２（バルブ５０４）、リン濃度検出装置５０８、水位検出装置５０９及び排出口５１０を備えている。

【0052】

供給装置５０１は撹拌水槽４００の配管４１１と接続され、静置水槽５００に被処理水を供給する。静置水槽５００の水位は、水位検出装置５０９で検出することができるため、所定の水位レベルまで被処理水を注水する。その後、静置水槽５００において、前記被処理水が所定時間静置される。すなわち、第１ユニットを構成する撹拌水槽４００と静置水槽５００とにより、第１実施形態でいう第１サイクルの各工程が行われる。

【0053】

静置水槽５００の被処理水はある程度リンの分離が進んだ液体であるが、静置工程を経て、さらにリン濃度が低下する。排出装置５０２は、被処理水のリン濃度が予め定めた第１所定値α_１に到達したとき、被処理水を静置水槽５００から排出する機能を有している。静置水槽５００から排出された被処理水は、配管５１１を介して撹拌水槽４５０に移送される。また、前記移送のタイミングで、排出口５１０から沈殿したリン含有物を取り出し、回収する。

【0054】

撹拌水槽４５０（本発明の「第１水槽」に相当）は、供給装置４５１（バルブ４５３）、移送装置４５２（バルブ４５４）、添加装置４５５、撹拌装置４５６、ｐＨ検出装置４５７及び水位検出装置４５９を備えている。撹拌水槽４５０では、静置水槽５００から移送された被処理水（上澄液）に対して、リン分離剤の添加、撹拌が行われる。

【0055】

移送装置４５２は、被処理水を撹拌水槽４５０から静置水槽５５０に移送するための装置である。移送装置４５２は、必要量のリン分離剤（残り分）の添加が完了したとき、リンの分離が進んだ被処理水を移送する機能を有している。撹拌水槽４５０から排出された被処理水は、配管４６１を介して静置水槽５５０に移送される。

【0056】

静置水槽５５０（本発明の「第２水槽」に相当）は、供給装置５５１（バルブ５５３）、排出装置５５２（バルブ５５４）、リン濃度検出装置５５８、水位検出装置５５９及び排出口５６０を備えている。静置水槽５５０において、前記被処理水が所定時間静置される。すなわち、第２ユニットを構成する撹拌水槽４５０と静置水槽５５０とにより、第１実施形態でいう第２サイクルの各工程が行われる。

【0057】

静置水槽５５０の被処理水は、リンの分離がかなり進んだ液体であるが、静置工程を経て、さらにリン濃度が低下する。排出装置５５２は、被処理水のリン濃度が予め定めた第２所定値α_２（＜α_１）に到達したとき、被処理水を静置水槽５５０から排出する機能を有している。静置水槽５５０から抽出された上澄液（分離水）は、配管６０１を介してリン分離水槽６００に移送される。また、前記移送のタイミングで、排出口５６０から沈殿したリン含有物を取り出し、回収する。

【0058】

図６は、撹拌水槽４００，４５０と静置水槽５００，５５０とで行われるリン分離処理の概略フローである。

【0059】

まず、最終沈殿池２００から撹拌水槽４００に、リンを含有する被処理水が供給される（ステップＳ１１）。これにより、撹拌水槽４００に所定量の被処理水が貯留される。

【0060】

その後、添加装置４０５が撹拌水槽４００にリン分離剤を添加する（ステップＳ１２）。ここでは、リン分離剤の総量の一部を添加する。その後、撹拌装置４０６が被処理水を撹拌し（ステップＳ１３）、移送装置４０２が被処理水を静置水槽５００に移送する。次に、静置水槽５００において、前記被処理水を一定時間静置するので（ステップＳ１４）、リンの分離が促進される。また、静置工程の後、静置水槽５００の底部に沈殿した沈殿物は、「リン含有物」として排出口５１０から取り出され、回収される。

【0061】

さらに、排出装置５０２が被処理水を撹拌水槽４５０に移送した後、添加装置４５５が残りのリン分離剤を添加する（ステップＳ１５）。その後、撹拌装置４５６が被処理水を撹拌し（ステップＳ１６）、移送装置４５２が被処理水を静置水槽５５０に移送する。さらに、静置水槽５５０において、前記被処理水を一定時間静置する（ステップＳ１７）。そして、被処理水のリン濃度が所定値に到達したとき、静置を終了する。

【0062】

その後、固液分離が行われる（ステップＳ１８）。ここで、上澄液は、リンが分離された「分離水」として静置水槽５５０から取り出される。また、静置水槽５５０の排出口５６０から「リン含有物」が取り出され、回収される。以上で１回目の「分離水」の抽出処理が終了する。

【0063】

１回目の処理において、撹拌水槽４００の被処理水が静置水槽５００に移送された後、撹拌水槽４００に２回目の処理に用いられる被処理水が供給される（ステップＳ１９）。なお、第１実施形態と同様に、被処理水の全量を静置水槽５００に移送せず、一部の被処理水を撹拌水槽４００に残しておき、被処理水を継ぎ足してもよい。

【0064】

その後、撹拌水槽４００にて添加装置４０５が被処理水にリン分離剤を添加し（ステップＳ２０）、撹拌装置４０６が被処理水を撹拌する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１以降の処理は、１回目の抽出処理と同様である。２回目の抽出処理は１回目の抽出処理を追いかけるように時間差で進行し、例えば、静置水槽５００における静置工程（ステップ１４）と、撹拌水槽４００における２回目の撹拌工程（ステップ２１）は、同時期に実行されてもよい。

【0065】

このようにして、リン分離システム１５０は、時間差で２回目以降の抽出処理を開始する。撹拌水槽４００，４５０における各処理と静置水槽５００，５５０における各処理が並列的に行われるため、迅速にリンの分離処理を行うことができる。リンの分離、回収を効率的に行う観点等から第３ユニット以降を設けたシステムとしてもよい。

【0066】

撹拌水槽と静置水槽の処理のタイミングが合わない場合には、それぞれの処理時間に対応するように、撹拌水槽と静置水槽を複数設けて切り替えてもよい。例えば、撹拌工程の処理時間に対して静置工程の処理時間が短い場合には、１つの撹拌水槽に対応する複数の静置水槽を備えたユニットとし、当該ユニットでの１回目の撹拌工程後の被処理水を第１の静置水槽に供給し、２回目の撹拌工程後の被処理水を第２の静置水槽に供給してもよい。あるいは、静置工程が終了するまで、撹拌水槽で待機させる（撹拌水槽内で一部静置の時間が生じる）ことも可能である。

【0067】

反対に、撹拌工程の処理時間に対して静置工程の処理時間が長い場合には、１つの静置水槽に対応する複数の撹拌水槽を備えたユニットとし、当該ユニット内の複数の撹拌水槽で並行して行われた撹拌工程後の被処理水を、１つの静置水槽に供給して静置工程を行ってもよい。なお、本システムを複数のユニットにより構成する場合には、各ユニットを構成する撹拌水槽と静置水槽を区別せず、例えば、１又は複数の一方の水槽に対して、１又は複数の他方の複数の水槽を対応させておき、空いている水槽を順次用いるようにしてもよい。

【0068】

以上、本発明は上記各実施形態及び変更形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。上記各実施形態において、被処理水の注水、撹拌、リン分離剤の添加のタイミングは任意であり、これらの処理はその順に実行してもよいし、一部を並行して実行してもよい。また、リン分離剤の添加方法（例えば、添加量、添加時間及び添加回数等）及びサイクル数等は、第１実施形態にて説明したとおり、被処理水の水質又はリン回収量等の観点から適宜設定することができる。

【符号の説明】

【0069】

１００，１５０…リン分離システム、２００…最終沈殿池、３００…水槽、３０１，４０１，４５１，５０１，５５１…供給装置、３０２，５０２，５５２…排出装置、３０５，４０５，４５５…添加装置、３０６，４０６，４５６…撹拌装置、３０７，４０７，４５７…ｐＨ検出装置、３０８，５０８，５５８…リン濃度検出装置、３０９，４０９，４５９，５０９，５５９…水位検出装置、３１１，５１０，５６０…排出口、４００，４５０…撹拌水槽、４０２，４５２…移送装置、５００，５５０…静置水槽、６００…リン分離水槽、７００…制御装置。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】