JPH09117772A - 排煙脱硫排水の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排煙脱硫排水を効率良く低コストで処理す
る。 【解決手段】 排煙脱硫排水の電気伝導度を測定して硫
酸イオン濃度を推定し、生成する石膏濃度が大幅に過飽
和濃度となることのないように消石灰を添加する。中和
に不足する分だけ水酸化ナトリウムを添加する。 【効果】 中和処理後の固液分離用膜モジュールの石膏
付着によるフラックス低下がない。水酸化ナトリウム添
加量が必要最小限である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排煙脱硫排水の処理
装置に係り、詳しくは、排煙脱硫装置から排出される排
水に消石灰などのカルシウム化合物を添加してフッ素イ
オン、重金属イオン等を不溶化し、この不溶化物を固液
分離して分離水を得る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭などを燃料とする燃焼排ガスは、石
灰石膏法による排煙脱硫装置により、塵埃及び硫黄酸化
物が除去された後放出される。この排煙脱硫装置におけ
る燃焼排ガスの処理に当っては、燃料由来のフッ素、硫
酸イオン、塩化物イオン、重金属イオン等を含む排煙脱
硫排水が排出される。この排煙脱硫排水は、含有される
フッ素イオンや重金属イオンを除去した後、放流又は更
に高度処理を施して再利用される。

【０００３】従来、排煙脱硫排水中のフッ素イオン、重
金属イオン等を除去する方法としては、排水に石灰乳又
は消石灰粉などのカルシウム系中和剤（アルカリ剤）を
過剰量加えてｐＨを７以上とし、フッ素イオンを難溶性
のフッ化カルシウムとして、また、重金属イオンを難溶
性の水酸化物としてそれぞれ不溶化し、このように不溶
化処理した不溶化処理水中から不溶化物を固液分離する
方法が一般的である。この不溶化物の固液分離手段とし
ては、沈降分離及び膜分離法が採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】排煙脱硫排水の処理に
当り、不溶化物の固液分離手段として膜分離法を採用す
る場合、排水中の硫酸イオンに対して、過剰量のカルシ
ウム系アルカリ剤で反応させると、粒径が１００μｍ以
上の大粒径の石膏が膜面で析出し、膜透過流束（フラッ
クス）が早期に低下するという欠点があった。

【０００５】膜分離法で問題となる石膏の析出を防ぐた
めには、排水に添加するカルシウム系アルカリ剤の添加
量を低減することが有効であると考えられる。即ち、消
石灰等のカルシウム系アルカリ剤に代えて、水酸化ナト
リウム、水酸化マグネシウム等の非カルシウム系アルカ
リ剤を用いることにより、石膏の析出量を減少させるこ
とができることが推測される。

【０００６】しかし、水酸化ナトリウム、水酸化マグネ
シウム等の非カルシウム系アルカリ剤は、消石灰に比べ
て３倍以上も価格が高いため、その使用量は最小限に抑
えることが望まれる。

【０００７】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであり、排煙脱硫排水にカルシウム系アルカリ剤と
非カルシウム系アルカリ剤とを添加して不溶化物を生成
させ、不溶化物を膜分離処理するに当り、カルシウム系
アルカリ剤による石膏の生成量を減少させることにより
膜透過流束の低下を防止すると共に、高価な非カルシウ
ム系アルカリ剤の添加量を必要最小限に抑えることがで
きる排煙脱硫排水の処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の排煙脱硫排水の
処理装置は、排煙脱硫排水の電気伝導度を測定する電気
伝導度測定手段と、該電気伝導度測定手段の測定結果に
基いて排煙脱硫排水にカルシウム系アルカリ剤を添加す
る手段と、該カルシウム系アルカリ剤添加後の液のｐＨ
が所定範囲となるように非カルシウム系アルカリ剤を添
加する手段と、を備えてなることを特徴とする。

【０００９】本発明者らは、排煙脱硫排水を不溶化処理
して不溶化物を膜分離する際の膜透過流束の低下につい
て検討した結果、不溶化物中に粒径１００μｍ以上とい
った大粒径の石膏粒子が多く存在すると膜透過流束が早
期に低下することを見出した。また、不溶化処理水（膜
分離の原水）中の石膏の全濃度が低ければ、不溶化物中
の石膏粒子の粒径も小さく、逆に、不溶化処理水中の石
膏濃度が石膏の過飽和領域を越えると、大粒径の石膏が
析出することを見出した。

【００１０】更に、通常の場合、排煙脱硫排水中の硫酸
イオン濃度は３０００〜６０００ｍｇ／ｌ（リットル）
の範囲で推移するが、この排煙脱硫排水中の硫酸イオン
濃度と排煙脱硫排水の電気伝導度とは相関関係があり、
排煙脱硫排水の電気伝導度から排煙脱硫排水中の硫酸イ
オン濃度を把握することができることを見出した。即
ち、後掲の表１に示されるように、硫酸イオンは、排煙
脱硫排水中に存在する全イオンの８０％以上を占め、従
って排煙脱硫排水の電気伝導度は、ほぼ排煙脱硫排水の
硫酸イオンによる電気伝導度とみなすことができる。こ
のため、得られた電気伝導度から硫酸イオン量を推定
し、溶解度積により、反応に必要なカルシウム量を求め
る。

【００１１】石膏の析出による膜の透過流束の低下を防
止するためには、膜分離の原水、即ち、不溶化処理水の
全石膏濃度が、石膏の溶解度を大きく上回らないように
することが必要である。また、このように、不溶化処理
水の全石膏濃度を抑えるためには、カルシウム系アルカ
リ剤の添加量を低減し、ｐＨ調整に必要なアルカリ剤を
非カルシウム系アルカリ剤で補うことが必要となるが、
この際、不溶化処理水の全石膏濃度が石膏の溶解度を大
きく上回らない範囲で、カルシウム系アルカリ剤をなる
べく多量に添加して、非カルシウム系アルカリ剤の添加
量を最小限に抑えることがコスト面から望まれる。

【００１２】本発明では、排煙脱硫排水の電気伝導度を
測定して排煙脱硫排水中の硫酸イオン濃度を把握し、こ
の結果に基いて、不溶化処理水の全石膏濃度が石膏の溶
解度を大きく上回ることなく、かつ、ｐＨ調整のため
に、補充する非カルシウム系アルカリ剤の添加量を最小
限に抑えることができるような添加量でカルシウム系ア
ルカリ剤を添加する。これにより、１００μｍ以上とい
う大粒径の石膏の析出を防止して膜透過流束の低下を防
止すると共に、非カルシウム系アルカリ剤を併用するこ
とによるコスト上昇を抑制することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の排
煙脱硫排水の処理装置の実施例について詳細に説明す
る。

【００１４】図１は本発明の排煙脱硫排水の処理装置の
一実施例を示す系統図である。

【００１５】本実施例の装置において、フッ素、硫酸イ
オン、重金属イオン等を含有する排煙脱硫排水は、配管
１１よりｐＨ調整槽１に導入され、このｐＨ調整槽１内
で、カルシウム系アルカリ剤として消石灰貯槽２内の消
石灰が配管１２より添加されると共に、必要に応じて非
カルシウム系アルカリ剤として水酸化ナトリウム貯槽３
内の水酸化ナトリウムが配管１３より添加されてｐＨ調
整（中和処理）される。

【００１６】このｐＨ調整に当り、配管１１に設けられ
た電気伝導度計４により、排煙脱硫排水の電気伝導度が
測定され、この電気伝導度計４に連動する消石灰注入ポ
ンプ５により、ｐＨ調整後の処理水（不溶化処理水）中
の全石膏濃度が石膏の溶解度が大きく上回ることがない
ように消石灰の添加量が制御される。

【００１７】このように全石膏濃度を低く保つことによ
り、析出する石膏粒子の粒径を小さく抑えることができ
る。例えば、不溶化処理水中の全石膏濃度が溶解度以下
であれば、析出はほとんど起きないか、生じても析出す
る石膏粒子は３０μｍ以下の小粒径の結晶が主体とな
る。このため、後段の循環槽８を経て膜モジュール９に
流入する析出物粒子は存在しないか、或いは、粒径３０
μｍ以下の小粒径のものが主体となるため、膜透過流束
の低下は防止される。

【００１８】また、ｐＨ調整槽１に設けられたｐＨ計６
に連動する水酸化ナトリウム注入ポンプ７により、不溶
化処理水のｐＨが７以上となるように水酸化ナトリウム
の添加量が制御されるが、この水酸化ナトリウムの添加
は、消石灰によるｐＨ調整の不足分を補うものであるた
め、少量で足り、水酸化ナトリウムの添加によるコスト
上昇を低く抑えることができる。

【００１９】なお、不溶化処理水の全石膏濃度は、石膏
の溶解度（２１００ｍｇ／ｌ）を大きく上回らず、膜透
過流束の低下を防止できるような濃度であれば良く、通
常の場合、２０００〜３０００ｍｇ／ｌの範囲となるよ
うにカルシウム系アルカリ剤の添加量を制御するのが好
ましい。全石膏濃度がこの範囲よりも高いと、膜透過流
束の低下防止効果が十分でなく、逆に、低いとｐＨ調整
のために補充する水酸化ナトリウム等の非カルシウム系
アルカリ剤の添加量が多くなり、コスト面で好ましくな
い。

【００２０】ｐＨ調整槽１におけるｐＨ調整で、排水中
のフッ素はフッ化カルシウム（ＣａＦ₂ ）として、ま
た、重金属イオンは難溶性の水酸化物としてそれぞれ不
溶化する。同時に、排水中の硫酸イオンが石膏（ＣａＳ
Ｏ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ）として析出する。

【００２１】不溶化処理水は、配管１４、循環槽８及び
配管１５を経て膜モジュール９に導入され、不溶化物が
膜で捕捉され、透過水は配管１６より処理水として系外
へ排出される。一方、濃縮水は配管１７より循環槽８に
循環され、一部は配管１８から系外へ排出される。

【００２２】この膜モジュール９としてはＵＦ（限外濾
過）膜やＭＦ（精密濾過）膜を設けたクロスフロー型膜
モジュールが好適である。

【００２３】図１に示す装置は本発明の一実施例であっ
て、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のもの
に限定されるものではない。

【００２４】例えば、ｐＨ調整槽を２段に設け、消石灰
と水酸化ナトリウムを、各々別々のｐＨ調整槽に添加す
ることもできる。

【００２５】しかしながら、槽数を増やすことは、設置
面積等の面で不利であることから、図１に示す如く、消
石灰と水酸化ナトリウムとを同一のｐＨ調整槽に添加す
るのが有利である。

【００２６】なお、本発明において、カルシウム系アル
カリ剤としては消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂ ）が好適であ
る。非カルシウム系アルカリ剤としては、水酸化ナトリ
ウムの他、水酸化マグネシウム等を用いることができ
る。

【００２７】

【実施例】以下に具体的な実施例及び比較例を挙げて本
発明をより詳細に説明する。

【００２８】実施例１ 図１に示す本発明の処理装置により、表１に示す水質の
排煙脱硫排水の処理を行った。なお、表１に示す水質は
平均的な値であり、硫酸イオンについては、３０００〜
６０００ｍｇ／ｌの範囲で変化していた。

【００２９】

【表１】

【００３０】ｐＨ調整槽における消石灰の添加量は、電
気伝導度計の測定結果から排水中の硫酸イオンと消石灰
との反応で生成する全石膏濃度が４０００ｍｇ／ｌとな
るように制御した。また、水酸化ナトリウムはｐＨ調整
槽内のｐＨが７．０となるように添加した。

【００３１】膜モジュールとしてはポリプロピレン製の
クロスフロー型ＭＦ膜モジュールを用いた。

【００３２】その他の処理条件は下記の通りとした。

【００３３】処理条件 排煙脱硫排水処理水量：１８０リットル／ｄａｙ 膜面積：０．０３６ｍ² 循環水（濃縮水）量：８．４リットル／ｈｒ ｐＨ調整槽，循環槽滞留時間：２．５ｈｒ 処理開始初期及び３０日後の膜透過流束を表２に示す。
また、処理開始から３０日後の循環槽内の析出物の平均
粒径を調べ、結果を表２に示した。

【００３４】比較例１ ｐＨ調整槽に水酸化ナトリウムを添加せず、消石灰のみ
でｐＨ７．０に調整したこと以外は実施例１と同様に行
って、処理開始直後及び３０日後の膜透過流束及び３０
日後の循環槽内の析出物の平均粒径を調べ、結果を表２
に示した。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２より、ｐＨ調整に当り、水酸化ナトリ
ウムを併用することにより、粗大粒子の膜モジュールへ
の流入が防止され、これにより、膜透過流束の低下が防
止されて、膜透過流束が高く維持されることが明らかで
ある。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の排煙脱硫排
水の処理装置によれば、排煙脱硫排水にカルシウム系ア
ルカリ剤を添加して不溶化処理し、不溶化物を膜分離処
理するに当り、非カルシウム系アルカリ剤を併用するこ
とにより、石膏の析出による膜透過流束の低下を防止し
て長期にわたり安定かつ効率的な処理を行える。しか
も、排水の電気伝導度の測定値に基いてカルシウム系ア
ルカリ剤の添加量を制御することにより、非カルシウム
系アルカリ剤の添加量を最小限に抑えることができ、非
カルシウム系アルカリ剤を併用することによるコスト上
昇幅を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排煙脱硫排水の処理装置の一実施例を
示す系統図である。

【符号の説明】

１ ｐＨ調整槽 ２ 消石灰貯槽 ３ 水酸化ナトリウム貯槽 ４ 電気伝導度計 ６ ｐＨ計 ８ 循環槽 ９ 膜モジュール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排煙脱硫排水の電気伝導度を測定する
   電気伝導度測定手段と、 該電気伝導度測定手段の測定結果に基いて排煙脱硫排水
   にカルシウム系アルカリ剤を添加する手段と、 該カルシウム系アルカリ剤添加後の液のｐＨが所定範囲
   となるように非カルシウム系アルカリ剤を添加する手段
   と、を備えてなる排煙脱硫排水の処理装置。