網を利用したMAP結晶化法による豚舎汚水中リンの除去回収技術

網を利用したMAP結晶化法による豚舎汚水中リンの除去回収技術

タイトル網を利用したMAP結晶化法による豚舎汚水中リンの除去回収技術
要約豚舎汚水中にリン酸マグネシムアンモニム(MAP)の結晶が付着する網を入れて曝気することで、汚水中の水質汚濁物質であるリンを除去回収することができる。この方法により、1m3の豚舎汚水から32~171gのMAPを回収することができる。
キーワード豚舎汚水、リン、MAP、結晶化反応、除去、回収
担当機関(独)農業・食品産業技術総合研究機構 畜産草地研究所 浄化システム研究チーム
連絡先029-838-8677
区分(部会名)畜産草地
分類技術、普及
背景・ねらい養豚経営で発生する豚舎汚水の中には水質汚濁物質であるリンが高濃度に含まれており、汚水を放流する前にリンを除去する必要がある。一方、リンは枯渇有限資源であるため、汚水中のリンを回収し再利用することも重要である。そこで、これらの問題を一挙に解決する方法として、豚舎汚水中のリンを結晶化して除去回収する技術を開発する。
成果の内容・特徴
  1. 豚舎汚水はリンを結晶化するリン酸マグネシムアンモニム(MAP)反応に有利な成分組成となっているため、曝気(汚水に通気する操作)により汚水中の炭酸ガスを追い出し、汚水のpHを8.0~8.5に上昇させることで、MAP反応を誘導することができる。この技術はMAPリアクター(図1)により実施することができ、水溶性リン酸濃度および全リン濃度を低減化できる。さらに、マグネシウム(Mg)液の添加により低減化効率を向上させることができる(表1)。
  2. MAPリアクターの曝気筒中にステンレス金網製のMAP付着回収用部材(図2A、高さ80cm、直径63cm、3層のステンレスワイヤーメッシュ構造)を浸漬すると、その表面にMAPが付着・成長する(図2B)。MAPは回収用部材から容易に剥落でき(図2C)、天日にて数日で乾燥できる(図2D)(MAP付着回収法)。畜草研の豚舎汚水(水溶性リン酸濃度は70±16mg/L)を用いた実証試験の結果、1m3の豚舎汚水から32~171gのMAPを回収できた(表2)。回収量は日々大きく変動する豚舎汚水の各種成分濃度に影響されたと思われる。回収にかかる作業時間は約3時間/回であった。
  3. 母豚100頭規模の一貫経営を想定した場合、MAPリアクターを新設すると設置コストは約250万円であるが、既設の最初沈殿槽などの一部を区切り、曝気用の設備を付設し簡易MAPリアクターを構築することで低廉化をはかることも可能で、この方法でもMAPリアクターとほぼ同等の機能を発揮できる。また、運転コストは年間約20万円(電気代)であるが、Mg液を添加する場合はさらに年間約20万円(薬剤代)必要である。
成果の活用面・留意点
  1. ふん尿混合汚水など水溶性リン酸濃度の高い汚水ではリンの除去及び回収を主要な目的として当該技術を利用することができる。また、ふん尿分離汚水など水溶性リン酸濃度の低い汚水ではリン除去を主要な目的として当該技術を利用することができるが、その際はMAP付着回収にかかる設備は不要である。
  2. MAPリアクター曝気部での発泡が激しい場合は、消泡剤の添加が有効である。
  3. 回収したMAPの肥料としての効能は確認されている。
  4. 畜産草地研究成果情報No.3, 59-60 (2004)に記載があるように、MAP付着回収用部材を構成する網の材質については表面が粗面であればなんでもよい。
具体的データ
図1 MAPリアクター
図2 MAP付着回収法実証試験
表1 各運転条件下におけるMAPリアクターの処理性能
表2 MAP付着回収法実証試験の結果
予算区分基盤、委託プロ(バイオリサイクル)、実用技術
研究期間2002~2010
研究担当者 鈴木一好、安田知子、花島大、黒田和孝、田中康男、福本泰之、和木美代子
発表論文1) Suzuki K. et al. (2005) Bioresource Technology 96(14): 1544-1550
2) Suzuki K. et al. (2007) Bioresource Technology 98(8): 1573-1578
特許出願(公開)3) 鈴木ら 「豚舎汚水からの燐回収装置」 特許登録第4129953号
発行年度2008
収録データベース研究成果情報

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