JPH0117440B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、褐炭、亜炭、亜瀝青炭など石炭化度
が低く、水分と揮発分を多く含有する低品位炭の
脱水廃水の処理方法に関するものである。 低品位炭、たとえば褐炭は世界的に莫大な埋蔵
量を有しているにもかかわらず、高水分、高揮発
分で強い活性があるため、一部が山元で利用され
ているに過ぎない。一例として豪州産の褐炭は60
％以上の水分を含有し、これをそのまま燃料とし
て用いると、輸送効率、熱効率が著しく低くな
る。これらの褐炭を利用するには山元にて予め脱
水処理し、水分を20％以下程度に低減させる必要
がある。 従来、このための脱水方法としては、気流乾燥
法などの熱ガスなどを用いて含有水分を蒸発させ
る方法があつた。しかしながら、この蒸発脱水法
では、乾燥の際、蒸発潜熱として多大な熱量を供
給しなければならず、コスト的にきわめて不利で
あり、また脱水製品が微粉である場合は、発塵、
自然発火、炭塵爆発などの問題があるので、褐炭
などの脱水・乾燥には適さないものである。 これに対してフライスナー法などで知られる非
熱発加熱脱水方法は、原料褐炭をオートクレーブ
に充填し、飽和水蒸気または熱水を導入して直接
加熱加圧し、非蒸発雰囲気下で褐炭中の水分を表
面張力の低下、官能基の分解などの機構により脱
水するものであり、蒸発潜熱による熱量損失がな
く効率よく脱水することができる。しかしこの方
法においては、原料褐炭よりの脱水水分および加
熱用の熱水、水蒸気の凝縮水分が廃水として排出
される。この廃水は褐炭微粒の混入、褐炭からの
種々の成分の溶込みにより10000ppm程度のSS
（懸濁固体量）、COD（化学的酸素要求量）、
7000ppm程度のBOD（生物学的酸素要求量）を含
み、PHは３〜５である。このような高SS、高
COD、高BOD値を示す廃水を自然水系に放流す
るには、放流前に何等かの浄化処理を施して排水
規制値を満足するようにしなければならない。 汚染濃度の比較的高い廃水の処理に一般的に適
用される技術としては、重力沈降、過などの物
理的処理、凝集沈殿などの化学的処理、活性汚泥
法、回転円板法、散水床法、充填床法および嫌
気的処理法などを利用する生物学的処理がある。
しかし前記の褐炭非蒸発加熱脱水の廃水に対して
物理的処理により廃水中に含まれる多量のSSを
除去するには、SSが微細なため工業的には遠心
分離によらねばならないが、処理後の清澄水の
COD、BODは依然として高い値を示し、二次処
理が不可欠である。また凝集沈殿処理によつて処
理すれば、廃水中のSSの殆どすべて、COD、
BODの50％以上を捕集できる反面、添加しなけ
ればならない凝集剤量が非常に多くなり、このた
め費用が嵩み、また発生するスラツジ量も多く処
分負担がかかるという問題があつた。さらに吸着
処理は、従来高度処理として微量成分の除去に高
価な粒状および粉状活性炭を使用して行なわれて
いるが、高濃度廃水には吸着容量と所要量の関係
や、再生の必要から高価な活性炭を使用すること
は不適と判断される。 このように、褐炭非蒸発脱水廃水は重金属やシ
アンなどの有毒物質がきわめて少ない反面、廃水
絶対量が多く、SS、COD、BODの濃度が高いた
め、通常の処理方法およびその組合せでは、運転
コストとりわけ添加する薬剤コストが高くなり、
廃水処理コストの負担増から、非蒸発脱水方法の
優位性が失なわれ、安価なエネルギー源としての
製品炭を供給できないという問題がある。 本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、褐
炭、亜炭、亜瀝青炭などの粉末低品位炭または乾
留チヤーと、有機成分を高濃度に含む低品位炭脱
水廃水とを接触させ、廃水中の溶解有機成分を吸
着させた後、粉末低品位炭または乾留チヤーを自
然沈降により大部分沈降分離し、ついで処理液に
凝集剤を添加し混合した後、処理液中の微粉炭ま
たは少量の乾留チヤーを沈降分離し、上澄液を生
物処理工程へ送つて処理し、一方、前記自然沈降
工程により分離されたスラツジの一部、凝集剤添
加後の沈降工程により分離されたスラツジおよび
生物処理工程により分離された余剰汚泥を混合
し、機械的に脱水した後、燃焼させて熱回収する
ことにより、低品位炭脱水廃水の処理を経済的に
行なうことのできる方法の提供を目的とするもの
である。 すなわち褐炭などの低品位炭（以下、単に褐炭
という）の非蒸発脱水プロセスでは、多量の廃水
を発生する一方において、原料褐炭の破砕分級時
またはハンドリングの過程に粉末炭が派生する。
この粉末炭は非蒸発脱水に適さない余剰炭である
が、本発明の方法は、この余剰炭を加熱源として
利用する以前に前記廃水に接触させ、褐炭の持つ
吸着能を利用して廃水中のCODなどを吸着させ、
沈降分離した後、沈降分離液中の混入微粉炭を除
くために凝集剤を添加混合し、しかる後沈降分離
し、処理液を後段の生物処理槽へ送つて処理し、
排出する余剰汚泥と凝集沈殿スラツジとを混合
し、さらに沈降スラツジの一部と混合した後脱水
することにより、脱水特性が向上し、脱水のため
の脱水助剤の必要性が減少するか、あるいは必要
がなくなるようにしたことを特徴としている。 飽和水蒸気または熱水による褐炭の非蒸発加熱
脱水技術は、塊状褐炭に適しているものの５〜10
mm以下の粉末褐炭に対しては処理が難しい。逆に
塊状炭があまり粗大になると、加熱に長時間を要
し処理効率が悪くなる。そのため非蒸発加熱脱水
に供する原炭は、通常、前処理として粒度調整さ
れる。このとき余剰粉末炭が派生する。この他に
採炭時やハンドリング時に破壊され粉末炭の発生
は免れない。分級により５〜150mm程度の整粒炭
から分離された余剰粉末炭は、従来は通気乾燥な
どの乾燥技術により別途脱水して製品炭とする
か、または脱水せずにそのまま燃料としてボイラ
に供給し高圧水蒸気または熱水を発生させて非蒸
発加熱脱水用の加熱水蒸気源または熱水源として
いる。 本発明の方法においては、非蒸発加熱脱水プロ
セスに適する粒度の原料褐炭供給のため、従来は
脱水用、熱媒発生用の燃料として利用されるに過
ぎなかつた粉末炭を、先ず脱水廃水に接触させ浄
化用吸着剤として廃水処理に有効に利用し、さら
に凝集剤の添加混合工程、後段の生物処理工程か
ら排出される余剰汚泥の凝集沈殿スラツジへの混
合工程、生物処理工程とを有効に組み合わせて褐
炭脱水廃水を効率よく処理することができる。 以下、本発明を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の方法の一例を示している。原炭はコ
ンベアなどの搬送手段により破砕分級装置１の一
次ふるい２に投入され、粒径150mm程度以上の粗
大粒はクラツシヤ３にて破砕されて中小粒ととも
に二次ふるい４に投入され、ここで非蒸発加熱脱
水に適する５〜150mm程度の粒径の整粒炭と粒径
５mm程度以下の粉末炭とに分離される。整粒炭は
オートクレーブなどからなる非蒸発加熱脱水装置
５に装填され、たとえば250℃の温度で、この温
度に相当する圧力の飽和水蒸気または熱水により
脱水処理され、たとえば水分65％程度の原炭は水
分20％程度まで脱水され、製品脱水炭として取り
出される。この処理の結果として、非蒸発加熱脱
水装置５からは、一例として原炭１Kg当り褐炭か
らの脱水分0.56Kgと加熱源である水蒸気からの凝
縮水など0.28〜0.45Kgとの合計約１Kg弱が廃水と
して排出される。この廃水はBOD7000ppm程度、
COD10000ppm程度、SS10000ppm程度、PH３〜
５程度である。 この廃水と前記粉末炭とを接触槽６において混
合接触させ、廃水中の溶解有機成分を粉末炭に吸
着させた後、沈殿槽７に導入し自然沈降させて粉
末炭の大部分からなるスラツジと上澄液とに分離
する。しかしこの上澄液中には沈降速度のきわめ
て小さい微粉炭が高濃度に混入するので、この混
入微粉炭を除くために混合槽８で凝集剤を添加混
合した後、沈殿槽１０に送つて凝集沈殿スラツジ
と上澄液とに分離し、上澄液を生物処理槽１１へ
送つて処理し、生物処理槽１１から排出される余
剰汚泥を凝集沈殿スラツジに混入させ、これと前
記沈殿槽７から排出される沈降スラツジの一部と
を混合機１２により混合した後、脱水機１３に送
つて脱水し、脱水ケーキおよび沈降スラツジの残
部をボイラなどの燃焼装置１４で燃焼させて熱回
収し、非蒸発加熱脱水装置５の熱源の一部などに
利用する。スラツジに余剰汚泥を混入することに
より、脱水特性が向上し、脱水のための脱水助剤
の必要性が減少あるいは必要なくなる。また凝集
剤添加により、生物処理槽１１への負荷がきわめ
て減少する。沈降スラツジおよび脱水ケーキは、
石炭および生物処理余剰汚泥を多量に含むため、
燃焼することにより多量の熱を回収することがで
きる。生物処理槽１１は、活性汚泥槽、ラグーン
槽、回転円板槽、充填槽、散水床などのいずれ
でも使用可能である。上澄液中に含まれる有機物
を生物処理槽内の生物（とくに微生物）により分
解し、浮遊物をもち生物汚泥に包含させ除去する
ことで液を浄化する。 第２図は本発明の方法の他の例を示している。
本例の方法は、粉末炭を乾留装置１５に導入して
乾留し、乾留ガス、乾留油分、乾留チヤーに分離
し、乾留ガスおよび乾留油分を有効利用し、乾留
チヤーを第１図における粉末炭の代りに接触槽６
に導入するものである。乾留チヤーは粉末炭に比
べて廃水中の有機物を吸着除去する能力が大き
く、このため接触槽での負荷を減少させることが
できるという利点がある。他の構成は第１図の場
合と同様である。 本発明において用いられる凝集剤としては、硫
酸アルミニウム（硫酸ばん土）、硫酸第二鉄、硫
酸第一鉄、アルミン酸ソーダ、アンモニウム明ば
んなどの無機凝集剤や、アルギン酸ナトリウム、
C.M.Cナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、
マイレン酸共重合物塩、ポリアクリルアミド部分
加水分解物塩などのアニオン性高分子凝集剤、水
溶性アニリン樹脂塩酸塩、ポリチオ尿素酢酸塩、
ポリエチレンイミン、ポリビニルベンジルトリメ
チルアンモニウムクロライド、ポリビニルピリジ
ン塩酸塩、ビニルピリジン共重合物塩、メタクリ
ル酸エステルなどのカチオン性高分子凝集剤、で
んぷん、水溶性尿素樹脂、ポリアクリルアミド、
ポリオキシエチレンなどのノニオン性高分子凝集
剤、ゼラチンなどの両性高分子凝集剤を挙げるこ
とができる。 以下、本発明者らが行なつた試験例について説
明する。第３図はヤルーン炭とヤルーン脱水廃水
とを用いた場合に吸着等温線を示している。第３
図から多量のヤルーン炭を接触させることによ
り、COD値を低減させえることがわかる。 また粒径５mm以下、２mm以下、0.5mm以下のヤ
ルーン供試炭について、それぞれ水中における沈
降速度を求めた。結果は第１表の如くであつた。
なおDpは粒子径であり、Vtは沈降速度である。

【表】 さらにヤルーン炭脱水廃水（COD値1170mg／
、SS値420mg／）を種々の粒度のヤルーン供
試粉炭と接触させ、ついで自然沈降させてスラツ
ジを分離した。結果は第２表の如くであつた。

【表】 また供試液として、粒径２mm以下のヤルーン粉
炭の10％水溶液を30分間撹拌した後、30分間静置
したときの上澄液（SS濃度3500mg／）を用い、
この供試液に凝集剤を２種類、添加量を変えて添
加混合し、20rpm、10分間撹拌した後、30分静置
して凝集沈殿させた後、上澄液のSSを測定した。
なお上澄液のPHは3.7で、PH調整は行なわなかつ
た。結果は第４図に示すごとくであつた。第４図
において、Ａ（実線）はポリアクリルアミド系の
カチオン変性物およびメタクリル酸エステルとア
クリルアミド共重合のカチオン性高分子からなる
凝集剤を添加した場合、Ｂ（破線）はポリアクリ
ルアミド系のアニオン性およびノニオン性の粉末
からなる凝集剤を添加した場合である。 以上説明したように、本発明は褐炭などの低品
位炭を非蒸発脱水法により処理するときに発生す
る高濃度、多量の廃水を非蒸発脱水法では脱水す
ることの難しい粉末炭により吸着処理し、さらに
凝集剤の添加混合工程、余剰汚泥の凝集沈殿スラ
ツジへの混合工程、生物処理工程を組み合わせる
ことにより、非常に低コストで廃水処理すること
ができるという効果を有している。

【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
示す系統的説明図、第２図は他の例を示す系統的
説明図、第３図はヤルーン炭とヤルーン炭脱水廃
水とを用いた場合の吸着等温線図、第４図は吸着
処理液の凝集沈殿処理試験における凝集剤添加量
と上澄水のSSとの関係を示すグラフである。 １……破砕分級装置、２……一次ふるい、３…
…クラツシヤ、４……二次ふるい、５……非蒸発
加熱脱水装置、６……接触槽、７……沈殿槽、８
……混合槽、１０……沈殿槽、１１……生物処理
槽、１２……混合機、１３……脱水機、１４……
燃焼装置、１５……乾留装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粉末低品位炭または乾留チヤーと、有機成分
   を高濃度に含む低品位炭脱水廃水とを接触させ、
   廃水中の溶解有機成分を吸着させた後、粉末低品
   位炭または乾留チヤーを自然沈降により大部分沈
   降分離し、ついで処理液に凝集剤を添加し混合し
   た後、処理液中の微粉炭または少量の乾留チヤー
   を沈降分離し、上澄液を生物処理工程へ送つて処
   理し、一方、前記自然沈降工程により分離された
   スラツジの一部、凝集剤添加後の沈降工程により
   分離されたスラツジおよび生物処理工程により分
   離された余剰汚泥を混合し、機械的に脱水した
   後、燃焼させて熱回収することを特徴とする低品
   位炭脱水廃水の処理方法。