JPH01207102A - 石炭灰を主原料とする液状凝集沈降剤の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、石炭火力発電所から燃焼の際に副産物として
生成する石炭灰を薬品処理をすることによって１石炭灰
含有酸分を変質させ、凝集沈降効果をもたせることによ
り低廉に火力発電所の排煙脱硫排水。

工場排水など並びに一般汚水中に含まれる汚濁成分の除
去処理を可能とする４Ｊ１゛水処理川凝集沈降剤のｍ遣
方Ｙムに関するものである。

（従来の技術） 近年我国においては１石油依存度を小さくするため数々
の石油代替エネルギーの開発が国家的施策のもと行われ
て来ており、そのなかでも石炭エネルギーが有望視され
、今後石炭火力の拡充により、昭和７０年度には６２０
訃ン程度の石炭灰発生が予想され、その有効利用と処理
処分問題が大きな課題となっている。

微粉炭を燃焼させることにより通常投炭量の１０重量％
〜２５重量％の石炭灰が発生するが、現在我国において
は石炭灰の有効利用は、一部セメント混和剤（１７１７
）ン／３３９Ｎ）ン）、セメント原料、肥料などに利用
されているが、有効利用率は約５０％程度であり、その
残りの大部分が捨灰として埋立地などに処理、処分され
ているのが現状である。

埋立地確保の難しい現状からみて１石炭灰の有効活用と
未利用分野での技術開発が急務であり１石炭灰の有効利
用技術開発が早期に望まれているところである。

石炭灰中には、有用成分が数多く含まれており、これら
の有用成分（表−１参照）の活用を図り、従来と異なる
水処理剤の開発を行ったものである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の諸点に鑑み１石炭灰の有効利用を図る
べく、数々の諸試験を重ね、石炭灰が含有するアルミナ
、シリカ、鉄等の有用成分の変質化により１石炭火力発
電所の排煙脱硫排水、工場排水並びに汚水中に含まれる
汚濁成分を凝集、沈降させる特性を見い出し、それを排
水処理用凝集沈降剤として活用すべく１石炭灰を原料と
して排水処理用凝集沈降剤を製造することを目的として
行ったものである。

−船釣な排水処理には、無機凝集剤あるいは有機凝集剤
を用いて各種の排水処理が行われている６例に挙げると
、ｐｉ機凝集剤には、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アル
ミニウム、アルミン酸ナトリウム、硫酸鉄、塩化鉄、塩
化コツバラスなどがあり、また、有４１Ｍ集剤としては
。

アニオン系、カチオン系、ノニオン系などの高分子凝集
剤が数多く用いられている。

しかし、！ｉ機凝集剤あるいは有機ｉ集刑などの排水処
理剤は、それぞれ有効的な特徴を持つが、フロック形成
時にフロックが軽いため水中あるいは水面に浮遊し処理
時間を要すること、さらには、複雑な処理工程によるコ
スト高等の問題が挙げられる。

本発明は１石炭灰の含有成分を変質し、活用することに
より前述の諸１８１Ｍを解決あるいは回避しつる排水処
理用凝集沈降剤のｍ遣方法を提供しようとするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、石炭灰中に含まれる有用成分（表−１参照）
を化学処理し、変質させ、凝集効果を持つ液状の石炭灰
とするものである。すなわち、石炭灰を水酸化ナトリウ
ム水溶液５〜５０重量％のものに加え石炭灰中のガラス
質相が溶解あるいは膨潤化状態になるまで加熱処理し。

シリカのケイ酸ナトリウム化、アルミナの水酸化アルミ
ニウム化、酸化鉄の水酸化鉄化、アルミン酸ナトリウム
の生成、などと同時に凝集沈降効果を持つ水酸化合物を
得ることができる。さらに、この生成した水酸化合物に
、硫酸ｌＯ〜９８重量％濃度のものを酸性域（ＰＨ＝１
〜２）になるまで注入攪拌することによって、ケイ酸ナ
トリウムのゾルあるいはゲル化、また、それに伴って、
水酸化アルミニウムの硫酸アルミニウム化、水酸化鉄の
硫酸化鉄化などを起こさせ、同時に凝集沈降効果を持つ
硫酸化合物を得ることができる。

このことは１石炭灰の未利用分野での有効利用が図られ
るほか、従来の無機ｇ集剤あるいは有機凝集剤に比べ、
短時間かつ低床で排水処理が可能となるものである。

一般汚水については、従来の活性汚泥処理方法とは異な
る凝集沈降効果をもつもので新分野での利用にも期待が
持たれる。

（作用） すなわち１石炭灰を水酸化ナトリウム水溶液を用いて加
熱処理することにより１石炭灰のガラス質相を形成して
いたアルミノシリケートは溶解あるいは膨潤状態となっ
て分解する。

そのことにより、いままで石炭灰のガラス質相に閉じ込
められていたシリカがケイ酸ナトリウム化し、さらに、
その他の高含有物質であるアルミナ、酸化鉄等も水酸化
合物となり、吸着、凝集、沈降効果を持つ水酸化合物に
変質する。

またこれに、硫酸を加えることによって、ケイ酸ナトリ
ウムのシリカ遊離による硫酸ナトリウムの生成、水酸化
アルミニウムの硫酸アルミニウムの生成、水酸化鉄の硫
酸鉄の生成等のほか、その他含有物質も硫酸化合物とな
り吸着、凝集、沈降効果を持つ硫酸化合物に変質する。

この硫酸化合物を処理対象排水に適量加え処理水によく
溶解させ。

水酸化カルシウム水溶液を加えて任意のＰＨ値に調整処
理することにより、一般にマイナスに帯電している汚濁
成分の電荷中和による凝集沈降による除去、水酸化カル
シウム添加による水酸化アルミニウム重合体への汚濁成
分の吸着が行われ、フロックが大きく成長し沈降除去さ
れる。また、水酸化カルシウム添加により中和反応が起
き石こうを生成する。その際の中和による石こう生成時
に、固相吸着、共沈現象によって、汚濁成分が吸着ある
いは沈降除去される。また石こうは。

水に対する溶解度が低いため沈降分離される０以上の反
応により、生成したシリカ、石こう等が水酸化アルミニ
ウムの重合体に汚濁成分と共にフロック中に取り込めら
れ、フロック自重を大きクシ凝集沈殿速度の向上、さら
に分離汚泥の濃縮化に寄与する。

また、処理対象排水が酸性の場合は、前述の水酸化合物
を適量加え。

処理水によく溶解させ、任意のＰＭ値に調整処理するこ
とにより、水酸化アルミニウムおよびアルミン酸ナトリ
ウム重合体への汚濁成分の吸着が行われ、フロックが大
きく成長し沈降除去される。

すなわち本発明は、以上のような化学処理を石炭灰に施
すことにより、工場排水ならびに一般汚水中に含まれる
汚濁成分を凝集、沈降する特徴を持ち、さらに、石炭灰
を主原料とすることからも低床に製造することができる
。また既存の無Ｖ＆凝集剤と比較した場合、フロック沈
降効果が優れていることなどのほか凝集剤添加による処
理排水への着色等の問題もないこと、また、液状注入に
よる利便もあり排水処理分野に大きく寄与するものであ
る。

１、石炭灰のアルカリ処理 水酸化ナトリウム水溶液に石炭灰を加え加熱処理を行う
と、−部溶解し、またゲル状物質が沈殿する。これは１
石炭灰の化学成分が水酸化ナトリウムと反応し、吸着、
凝集、沈降能力を有する、主として以下の化学物質を含
む組成物に変化する。

（ＭｆｔＮａ、ＣａｅＭｇ　　　ｎ１ｔＨの原子価）■
その他の含有物質の水酸化合物 ■未燃カーボン・不溶性残渣 ２）酸処理 前項１のアルカリ処理した溶液に酸性（ＰＨ＝１〜２）
になるまで硫酸を加えると、吸着、凝集、沈降能力を有
する。主として以下の化学物質を含む組成物に変化する
。

３、中和処理 前項２の酸処理した溶液に中性（ｒ’Ｈ＝６〜８）にな
るまで水酸化カルシウム溶液を加えると、共沈能力を有
する次の化学物質が生成される。

った、サンプル水については、＃煙脱硫装置石こう分離
上澄水を用いて行った。その結果を（表−２）に示す。

（表−２） （実験例２） 実排水を用いて硫酸処理した凝集沈降剤の凝集沈降試験
を行った。

サンプル水については、徘埋脱硫装誼冷却除塵塔液を用
いて行い。

処理水のｐＨｉｍ！Ｋには水酸化カルシウム５重量％水
溶液を用いて調整した、その結果を（表−３）に示す。

（表−３） （実験例３） 既存無機凝集剤との凝集時間の比較を行うため、硫酸ア
ルミニウム、アニオン高分子とを用いて実験を行った。

サンプル水については、排煙脱硫装置石こう分離上澄水
を用いて行い１判定茫乎についてはフロックがおおよそ
沈降したと認められる時間で判定した。その結果を（表
−４）に示す。

（表−４） 石こう分離上澄液　（Ｃａ＝６３０ｍｇ／ｌ　　ＰＩＩ
＝７．５　　号ンブＡ＋５００１１１）（発明の効果） 以上説明したように、この発明は石炭灰中に含まれる有
用成分を薬品処理し変質化させることにより、汚水中に
含まれる汚濁成分と清浄水とに分離させることができ、
また、無機物から構成されることから２次公害の心配も
回避され、また１石炭灰の有効利用の拡大、処理設備の
省力化、処理コストの低減等にも大きく寄与するもので
あり、処理された水は、水質基準に適合した清水として
の排水が可能となり。

有用な水資源の再利用面でも効果は大きい。

特許出願人　東北発電工業株式会社　代表者　遠藤市彌
手Ｕと宇甫正書（自発） 昭和７３年６月８８ ２　発明の名称 セキタシバイ　シュゲンリョウ　　　　エキシ３ウギヨ
ウシユクチンコウザイ　セイゾウ本つ本つ石炭灰を主原
料とする液状凝集沈降剤の製造方法３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 ミャギケンセンダイシ　オオマテニチミウメ住所　宮城
県仙台市大町二丁目１５番２９号明の掴」 ５　補正の内容 １、発明の名称 石炭灰を主原料とする液状凝集沈降剤の製造方法２）特
許請求の範囲 （＋）石炭火力発電所から発生する微粉炭燃焼灰（石炭
灰）を水酸化ナトリウム水溶液５〜５０重量％濃度のも
のに浸漬撹拌し、石炭灰が含有するアルミナ成分、シリ
カ成分などの化学物質が溶解あるいは膨潤状態となるま
で加熱処理して液状水酸化化合物を生成６０、吸着、凝
集沈降効果を持たせることを特徴とする凝集沈降剤の製
造方法。

（２）特許請求の範囲第１項より　　した″化化含物に
１０〜９８重量％濃度の硫酸を注入撹拌して液状の硫酸
化合物を生成６０、吸着、凝集沈降効果を持たせること
を特徴とする凝集沈降剤の製造方法。

（３）特許請求の範囲第２項より生　したパ硫化倉物に
適量の水を加え、濃度調整したものを処理対象とする工
場排水あるいは汚水に対し適量加え、撹拌溶解させた後
、水酸化カルシウム水溶液１〜３０重世％濃度のものを
適量加え、ＰＨ調整１至二監且よ旦、硫酸根の中和反応
を図り、工場排水あるいは汚水中に含まれる汚濁成分な
吸着。

凝集沈降させる。また、その排水あるいは汚水が酸性の
場合は、特許請求の範囲第１項よユ生１友液択丞敢化化
金物に適量の水を加え濃度調整したものを、処皿水が中
性となるまで、遠比見久がら　えよ〈゛　させることに
より、工場排水あるいは一般汚水中に含まれる汚濁成分
な吸猾、凝集３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、石炭火力発電所から燃焼の際に副産物として
生成する石炭灰を薬品処理することによって、石炭灰含
有成分を変質させ、吸着、凝集沈降効果を持たせること
により、低床に火力発電所の排煙脱Ｉｉｉ？を排水、工
場排水並びに一般の汚水中に含まれる汚濁成分の除去処
理を可能とする排水処理用凝集沈降剤の製造方法に関す
るものである。

（従来の技術） 近年我国においては、石油依存度を小さくするため数々
の石油代替エネルギーの開発が国家的施策のもと行われ
てきており、その中でも石炭エネルギーが有望視され、
今後石炭火力の拡充等により、昭和７０年度には、６２
０万トン程度の石炭灰発生が予想され、その有効利用と
処理処分問題が大きな課題となっている。

微粉炭を燃焼させることにより、通常投炭量の１０重量
％〜２５重量％の石炭灰が発生するが、現在我国におい
ての石炭灰有効利用は、一部セメント混和剤（１７１万
トン／３３９万トン）、セメント原料、肥料などに利用
されているが、有効利用率は約５０％程度であり、その
残りの大部分が捨灰として埋立地などに処理処分されて
いるのが現状である。埋立地確保の難しい現状から見て
石炭灰の有効利用技術開発が早期に望まれていることか
ら、石炭灰中の有効成分を活用し、従来と異なる水処理
剤の開発を行なったものである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、前述の諸問題に鑑み、石炭灰の有効利用を図
るべく、数々の諸試験を重ね、石炭灰が含有するアルミ
ナ、シリカ、鉄等の有用成分の変質化により、石炭火力
発電所の排煙脱＠排水、工場排水並びに汚水中に含まれ
る汚濁成分を吸着。

凝集沈降させる特性を見出し、それを排水処理用凝集沈
降剤として活用すべく、石炭灰を原料として排水処理用
凝集沈降剤を製造することを目的として行なったもので
ある。

一般的な排水処理には、無機凝集剤あるいは有機凝集剤
を用いて各種の排水処理が行なわれてきている６例に挙
げると、無機凝集剤には、硫酸アルミニウム、ポリ塩化
アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、ｆ＆酸鉄、塩化
鉄、塩化コツバラスなどがあり、有機凝集剤としては、
アニオン系、カチオン系、ノニオン系などの高分子凝集
剤が数多く用いられている。しかし、無機凝集剤あるい
は有機凝集剤などの排水処理剤は、それぞれ有効的な特
徴を持つが、フロックの浮遊問題、多種の処理薬品の問
題、処理膜Ｖｍ工程の複雑化に伴う問題などにより、処
理本当たりのコスト高等の問題が挙げられる。

そこで本発明は、石炭灰の含有成分を変質し、活用する
ことにより、前述の諸問題を解決あるいは回避しつる排
水処理用凝集沈降剤の製造方法を提供しようとするもの
である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、石炭灰中に含まれる有用成分（表−１参照）
を化学処理し、変質させることにより、吸着、凝集、沈
降効果を持つ液状の石炭灰とするものである。

すなわち、石炭灰を水酸化ナトリウム水溶液５〜５０重
世％濃度のものに加え、石炭灰中のガラス質相が溶解あ
るいは膨潤化状態になるまで加熱処理（常温下で８０℃
〜９５℃）し、ケイ酸化合物類、アルミニウム化合物類
、水酸化化合物類を生成させることにより、吸着、凝集
沈降効果を持つ物質を得ることができる。さらに、この
生成したものに、硫酸１０〜９８重量％濃度のものな酸
性域（ＰＨ＝１〜２）になるまで注入撹拌することによ
って、ケイ酸化合物類、アルミニウム化合物類、硫酸化
合物類を生成させることにより、吸着、凝集沈降効果を
持つ物質を得ることができる。

このことは、石炭灰の未利用分野での有効利用が図られ
るほか、従来の無機凝集剤あ−るいは有機凝集剤に比べ
、短時間かつ低順で排水処理が可能となるものである。

一般汚水については、従来の活性汚泥処理方法とは異な
る凝集沈降効果を持つもので新分野での利用にも期待が
持たれる。

（作用） すなわち、石炭灰を水酸化ナトリウム水溶液を用いて加
熱処理することにより、石炭灰のガラス質相を形成して
いたアルミノシリケートは溶解あるいは膨潤状態となっ
て分解する。

そのことにより、いままで石炭灰のガラス質相に閉じ込
められていたシリカが水酸化ナトリウムと反応し、ケイ
酸ナトリウムが生成する。さらにその他の高含有物質で
あるアルミナとの反応により、ケイ酸アルミニウムの生
成、その他物質の水酸化化合物が同時に生成し、吸着、
凝集、沈降効果を持つ物質に変質する。

また、これに硫酸を加えることによって、ケイ酸ナトリ
ウムのゲル化により、シリカ、硫酸ナトリウムの生成、
水酸化アルミニウム、アルミン酸ナトリウムの硫酸アル
ミニウムの生成、水酸化鉄の硫酸鉄生成等のほか、その
他含有物質も硫酸化合物となり、吸着、凝集、沈降効果
を持つ物質に変質する。

この硫酸化合物を処理対象排水に適量加え、処理水によ
く溶解させ、それに水酸化カルシウム水溶液を加えて、
任意のＰＨ値に調整処理することにより、一般にマイナ
スに帯電している汚濁成分の電荷中和による凝集、沈降
による除去、水酸化アルミニウム、水酸化鉄重合体への
汚濁成分の吸着、さらにケイ酸アルミニウムへの重金属
等への吸着が行なわれ、水酸化アルミニウムのフロック
に包み込まれるかたちとなり、フロックが大きく成長し
沈降除去される。また、水酸化カルシウムの添加により
、中和反応が起き石膏を生成する。

その際の中和による石膏生成時に、固相吸着、共沈現象
によっても吸着あるいは凝集沈降効果が助長される。ま
た、石膏は、水に対する溶解度が低いため、それも、フ
ロック中に取り込められ、さらに沈降分離速度１分離汚
泥の濃縮化に寄与する。

また、処理対象排水が酸性の場合においては、前述の水
酸化化合物を適量加え、処理水によく溶解させ、任意の
ＰＨ値に調整処理することによって、水酸化アルミニウ
ム、アルミン酸ナトリウム重合体への汚濁成分除去、ケ
イ酸アルミニウムへの重金属等の吸着がおこなわれ、そ
れら重合体に同時に取り込められ、自重を大きくし、急
速に沈降分離されるとともに５分離汚泥の濃縮化に寄与
する。

る。

■１石炭灰のアルカリ処理 水酸化ナトリウム水溶液に石炭灰を加え、加熱処理を行
なうと、一部溶解し、またゲル状物質が沈殿する。これ
は、石炭灰の化学成分が水酸化ナトリウムと反応し、吸
着、凝集、沈降能力を有する、主として以下の化学物質
を含む組成物に変化する。

（Ｍ辻Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ　　　ｎｄＭの原子ｉ）■その
他の含有物質の水酸化合物 ■未燃カーボン・不溶性残渣 ２）石炭灰の酸処理 前項ｌのアルカリ処理した溶液に酸性（ＰＨ＝１〜２）
になるまで硫酸を加えると、吸着、凝集、沈降能力を有
する、主として以下の化学物質を含む組成物に変化する
。

３、中和処理 前項２の酸処理した溶液に中性（ＰＨ＝６〜８）になる
まで水酸化カルシウム溶液を加えると、共沈能力を有す
る次の化学物質が生成される。

（実験例１） 実排水を用いてアルカリ処理した凝集沈降剤の凝集沈降
試験を行なった。サンプル水については、排煙脱硫装置
石膏分離上澄み水を用いて行なった。その結果を（表−
２）に示す。

（表−２） （実験例２） 実排水を用いて硫酸処理した凝集沈降剤の凝集沈降試験
を行なった。サンプル水については、排煙脱硫装置冷却
除塵塔液を用いて行ない、処理水のＰＨ調整には、水酸
化カルシウム５重量％水溶液を用いて調整した。その結
果を（表−３）に示す。

（表−３） （実験例−３） 既存無機凝集剤との凝集時間の比較を行なうため、硫酸
アルミニウム、アニオン高分子とを用いて実験を行なっ
た。サンプル水については、排煙脱硫装置石膏分離上澄
み水を用いて行ない、判定基準についてはフロックがお
およそ沈降したと認められる時間で判定した。その結果
を（表−４）に示す。

（表−４） 石こう分離上澄液　（Ｃａ＝６３０ｍｇ／ｌ　　ＰＨ＝
７．５　　サンプルｓｏ軸Ｒ）（以下余白） （発明の効果） 本発明は、以上のような化学処理を石炭灰に施すことに
より、工場排水ならびに一般汚水中に含まれる汚濁成分
を吸着、凝集、沈降させる特徴をもち、さらに、石炭灰
を主原料とすることからも低床に製造することができる
。また、他の無機凝集剤と比較した場合、フロックの沈
降効果が優れていること、処理排水の着色等の問題もな
いことや、ケイ酸アルミニウムへの有害な重金属等の吸
着など効率的な排水処理が可能となる。

また、無機物から構成されていることから２次公害の心
配も回避され、石炭灰の有効利用範囲の拡大、処理設備
の省力化、処理コストの低減にも大きく寄与するもので
あり、処理された水は、水質基準に適合した清水として
の排水が可能となり有用な水資源の再利用面でも効果は
大きい。

特許出願人　東北発電工業株式会社 代表者　遠藤市彌

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭火力発電所から発生する微粉炭燃焼灰（石炭
   灰）を水酸化ナトリウム水溶液５〜５０重量％濃度のも
   のに浸漬攪拌し、石炭灰が含有するアルミナ成分、シリ
   カ成分などの化学物質が溶解あるいは膨潤状態となるま
   で加熱処理して液状水酸化合物を生成し、吸着、凝集、
   沈降効果を持たせることを特徴とする凝集沈降剤の製造
   方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項に１０〜９８重量％濃度の
   硫酸を注入撹拌して液状の硫酸化合物を生成し、吸着、
   凝集、沈降効果を持たせることを特徴とする凝集沈降剤
   の製造方法。
3. （３）特許請求範囲第２項の化合物に適量の水を加え、
   濃度調整したものを処理対象とする工場排水あるいは汚
   水に対し適量加え、攪拌溶解させた後、水酸化カルシウ
   ム水溶液１〜３０重量％濃度のものを適量加え、ＰＨ調
   整、硫酸根の中和反応を図り、工場排水あるいは汚水中
   に含まれる汚濁成分を凝集、沈降させる。また、その排
   水あるいは汚水が酸性の場合は、特許請求範囲第１項の
   化合物に適量の水を加え濃度調整したものを用い、中性
   になるまで加え、撹拌溶解し、工場排水あるいは一般汚
   水中に含まれる汚濁成分を凝集、沈降させる。 これらの凝集、沈降効果を特徴とする排水処理用凝集沈
   降剤の製造方法。