申请日2009.10.23
公开(公告)日2012.11.21
IPC分类号C02F1/28; C02F1/58; C02F1/52
摘要
本发明提供一种无需添加不需要的离子或成分、且可快速地去除粪尿废水中的磷等的方法及使用该方法的去除回收装置。向粪尿或粪尿废水中供给粉状的活性碳与铁粉末，并进行搅拌而使其流动。另外，本发明提供一种使所述搅拌、流动进行的装置。
翻译权利要求书
1.一种粪尿或粪尿废水中的磷、COD、氮、颜色及臭气的快速去除 方法，其特征在于：向粪尿或粪尿废水中供给粉状的活性碳与铁粉末，并 进行搅拌而使其流动。
2.根据权利要求1所述的粪尿或粪尿废水中的磷、COD、氮、颜色 及臭气的快速去除方法，其特征在于：所述粉状的活性碳为粉末状、粒状 或线状中的任一种形状，比表面积为300m2/g以上，直径或长边中的一个 为2mm以下。
3.根据权利要求1或2所述的粪尿或粪尿废水中的磷、COD、氮、 颜色及臭气的快速去除方法，其特征在于：所述铁粉末为还原铁粉，其圆 当量直径为1mm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的粪尿或粪尿废水中的磷、COD、 氮、颜色及臭气的快速去除方法，其特征在于：所述铁粉末相对于所述粉 状的活性碳的质量的比为1/2～1/15。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的粪尿或粪尿废水中的磷、COD、 氮、颜色及臭气的快速去除方法，其特征在于：所述粪尿或粪尿废水中的 所述粉状的活性碳与所述铁粉末的比例为1质量%～20质量%。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的粪尿或粪尿废水中的磷、COD、 氮、颜色及臭气的快速去除方法，其特征在于：将所述粉状的活性碳与所 述铁粉末收纳在具有透水性的容器内来供给。
7.一种去除装置，其是将粪尿及粪尿废水中的磷、COD、氮、颜色 及臭气去除的装置，其特征在于，包括：反应槽、粉状的活性碳的供给单 元、铁粉末的供给单元、该粪尿及粪尿废水的搅拌单元。
8.根据权利要求7所述的去除装置，其特征在于，包括：下沉至所 述装置的底部的磷酸铁的回收口。
9.根据权利要求7或8所述的去除装置，其特征在于：所述粉状的 活性碳与所述铁粉末的供给单元将所述粉状的活性碳与所述铁粉末收纳 在具有透水性的容器内来供给。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的去除装置，其特征在于：所 述搅拌单元为搅拌叶片，且将所述搅拌叶片的转速设为0.5rpm以上。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的去除装置，其特征在于：所 述搅拌单元为所述反应槽的旋转，且将所述反应槽的圆周速度设为0.5rpm 以上。
12.根据权利要求10所述的去除装置，其特征在于：将所述具有通 水性的容器从所述反应槽上部吊下至粪尿或粪尿废水中。
13.根据权利要求10或11所述的去除装置，其特征在于：将所述具 有通水性的容器固定在所述反应槽中。
说明书
粪尿或粪尿废水中的磷、COD、氮、颜色及臭气的快速去除方法以及使用该方法的去除装置
技术领域
本发明涉及一种用以有效率地且快速地去除粪尿或粪尿废水(以下， 记作粪尿)中的磷、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)、氮、 颜色及臭气的去除方法以及使用该方法的磷的去除装置。
背景技术
环境水的污染污浊正在全球范围内蔓延，而需要紧急的对策。该环境 水的污染源之一有来自畜牧业的废水。畜牧废水在产生源的畜舍或农场中 被净化至基准值为止后排出，但因各种理由，实际情况是污染并未减少。
另外，由家畜粪尿所产生的污染源之一为磷。磷由于无法通过微生物 来分解，因此目前仍难以降低环境水中的磷浓度。
进而，基于水质污浊防止法的与畜牧废水相关的磷的排放基准目前正 应用暂定基准(总磷为24mg/L)，但预计今后将进行暂定基准的重新研究， 并强化至一般基准水平(总磷为8mg/L)为止。
对于畜产农家而言，粪尿的COD的降低也是大课题。迄今为止，利 用活性污泥法或氧化塘(lagoon)方式等各种方法进行处理，但就经济方 面而言效果有限，若在不充分的处理状态下排放至环境水中，则会导致河 川的污染、水环境污染。
另外，渗入至地下的污水会提高地下水的亚硝酸浓度或硝酸浓度。日 本环境省将亚硝态氮、硝态氮的地下水的基准值设为10mg/L。一般而言， 若这些氮化合物的浓度变高，则有可能会引起乳幼儿的高铁血红蛋白血症 症等。由于此种社会背景，因此对于环境水的氮污染正成为严重的问题。
另外，一般而言，对于畜牧业的最多的抱怨是恶臭。若也可以解决该 问题，则对于畜牧业者而言是福音。
针对这些问题，作为去除溶解在废水中的磷的方法，在专利文献1中， 将氯化铁、聚合硫酸铁等凝聚处理剂用于畜牧粪尿的处理来去除废水中的 磷。
另外，在专利文献2及专利文献3中，揭示有使铁盐或铝盐与磷酸离 子进行反应来去除溶解在废水中的磷的技术。
进而，在专利文献4中，揭示有如下的技术：为了去除脏水或工厂废 水中的磷，而添加聚合硫酸铁或聚合氯化铝等凝聚剂来使废水中的磷化学 变化成磷酸铁，然后进行废水净化。
另外，也存在使用钢铁渣的技术。
在专利文献5中所记载的技术中，为了去除含有磷的废水中的磷，通 过使废水穿过钢铁渣来去除磷。钢铁渣使用高炉渣及除冷渣。对于去除磷 而言，优选钢铁渣为多孔质。
另外，也提出有使用纯铁而非铁盐或矿渣的方法。例如，在专利文献 6中记载有如下的要点：通过向粪尿中加入微粉铁，而可降低磷酸浓度。
专利文献6使用铁基材，其铁基材粉末的粒径为3000μm以下，比表 面积达到0.005m2/g。另外，铁含量为70%以上，铁以外的成分为氧、镁、 锶、磷、硫。
揭示有要点如下的技术：通过相对于动物的粪尿，以数%的比率散布、 或铺满、或混入该铁基材等，水溶性的磷酸离子与铁进行反应而成为不溶 性的磷化合物。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2001-205273号公报
[专利文献2]日本专利特开2006-281177号公报
[专利文献3]日本专利特开2008-68248号公报
[专利文献4]日本专利特开2003-340464号公报
[专利文献5]日本专利特开2008-142613号公报
[专利文献6]日本专利特开2000-140862号公报
但是，在所述专利文献1～专利文献4中所记载的使用铁盐或铝盐来 去除磷的方法中，存在铁离子或铝离子以外的离子或成分也被添加至水中 的问题。
即，存在如下的问题：伴随向处理对象水中添加铁盐或铝盐，与铁离 子或铝离子键结来形成铁盐或铝盐的氯化物离子或硫酸离子等抗衡离子 也被添加至处理对象水中，处理对象水中的氯化物离子浓度或硫酸离子浓 度上升，而对生态系统产生不良影响。
另外，在所述专利文献5中所记载的使用钢铁渣来去除磷的方法、及 专利文献6中所记载的使用铁基材来去除磷的方法中，无法提升铁成分与 磷化合物形成水不溶性成分的速度。即，存在磷的去除速度低的问题。另 外，在专利文献6的实例中所看到的处理后的磷浓度为0.1质量%、1000 mg/L左右。
即，在所述方法中，磷的去除速度极慢，通常需要1日。若处理时间 如所述般变长，则需要许多积存粪尿的处理槽。由于此种现状，因此期望 一种可在短时间内处理粪尿中的磷等的方法。
另外，粪尿带有独特的颜色(参照图1)。
目前的畜牧废水处理中的最大的问题是脱色。迄今为止，通过凝聚剂 的大量添加来进行脱色，但经费上存在问题而并不实用。另外，也可以通 过臭氧处理来进行脱色，但该处理方法也存在臭氧产生器的导入、装置的 维护、操作者的确保等许多实用方面的课题。
因此，实际情况是对于磷的去除以外的问题，即氮化合物的浓度或COD 值、粪尿的颜色或臭气(以下，将称为磷等的情况设为包括它们的情况)的 降低化并无有效的手段。
发明内容
本发明是有利地解决所述问题的发明，其目的在于提供一种无需添加 不需要的离子或成分、且可快速地去除粪尿中的磷等的方法及使用该方法 的去除回收装置。
以下，对使本发明达到成功的实验进行说明。
首先，若将铁粉加入至粪尿中，则略微可看到铁的溶解，因此对是否 仅利用铁便可去除磷进行研究。所使用的铁粉为还原铁粉(N-TECH公司 制造80μm～150μm)及氧化铁粉(石井商事(股份)八潮工厂制造，75 μm～150μm)这两种。
还原铁粉是利用焦炭等将铁鳞(通过在板坯、方坯(铁的角材)的压 延时撒水而在铁的表面产生的氧化铁)还原，继而在氢环境下进行热处理 所制造的铁粉，且粒子内具有空孔。还原铁粉是Fe纯度为90质量%以上 的铁粉，剩余部分为不可避免的杂质。
另一方面，氧化铁粉是利用回转窑煅烧含矿渣的铁来使其氧化而成的 铁粉，且Fe为85质量%～90质量%。杂质为矿渣组成的CaO、SiO2、A12O3、 MgO等。
将粪尿150mL装入至2升的聚乙烯制广口瓶中，然后向其中加入铁 粉3g。铁粉相对于粪尿的添加率变成2质量%。未添加碳材。不将铁粉装 入至袋子中，而直接以分散状态装入至聚乙烯制容器中。将使用还原铁粉 的情况作为实验1，将使用氧化铁粉的情况作为实验2。
将装入有粪尿与铁粉的聚乙烯制容器载置在球磨机的旋转台上并以 10rpm的条件使其旋转。处理前的磷酸离子浓度为75mg/L。将此时的磷 酸离子浓度的时间变化示于表1。经过120分钟后，磷酸离子浓度略微降 低，在还原铁粉的情况下变成20mg/L，在氧化铁粉的情况下变成43mg/L。 即便仅利用铁粉，由于铁溶解，因此磷酸离子浓度也变低，但其降低程度 微小。
