CN107207286A - 水处理系统以及方法 - Google Patents

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Abstract

水处理系统具备：湿式脱硫装置(16)，其去除锅炉废气(12)中的硫氧化物；脱水装置(42)，其从包含石膏料浆的脱硫排水(41)中分离出石膏(32)；反应槽(101)，向反应槽(101)中导入来自脱水装置(42)的分离水(43)且投入螯合剂(102)，从而将分离水(43)中的重金属固定；固液分离部(103)，其对分离水(43)中的重金属淤泥(104)进行固液分离；混合部(110)，其将来自固液分离部(103)的分离水(43)与在工厂设备内产生的排出水(22)混合；脱盐处理装置(30)，其去除由混合部(110)混合后的混合水(111)中的盐分；喷雾干燥装置(23)，其具有对由脱盐处理装置(30)浓缩了盐分后的浓缩水(31)进行喷雾的喷雾机构，且使用锅炉废气(12)的一部分(12a)进行喷雾干燥。

Description

水处理系统以及方法
技术领域
本发明涉及在例如锅炉厂、化工厂设备内产生的排出水的水处理系统以及方法。
背景技术
在例如发电厂、化工厂的工艺成套设备内，从例如锅炉、反应器、复水器的湿式冷却塔、水处理装置等产生排出水。为了对这样的排出水进行处理，提出了各种各样的处理装置，但均存在成本增加的问题。为了解决这样的问题，提出了一种带排水处理装置的锅炉，该带排水处理装置的锅炉的特征在于，将锅炉的冷却塔的冷却水(排放水)以液滴直径为20微米至120微米的雾的形式向烟道中喷雾，由此使碱性的排放水中和(专利文献1)。
另外，提出有通过将排出水向烟道内喷雾来提高可蒸发处理的排水的量的排水处理装置(专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-47693号公报
专利文献2：日本特开2001-29939号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，根据专利文献1的发明，虽然能够容易且低成本地对排水进行处理，但存在如下的问题：排水的量相对于废气的热能(温度、流量)而增加，当为了对排水进行蒸发处理所需的能量变大时，则无法进行处理。
另外，根据专利文献2的发明，虽然能够利用浓缩装置来降低排水量，但在该浓缩装置中，抽出由锅炉产生的蒸汽的一部分，因此，存在产生蒸汽涡轮的输出降低这样的问题。
此外，从锅炉厂排出的废气中，除了包含氮氧化物、硫氧化物之外，有时还包含微量的水银等有害物质，因此，在与其他的工厂设备内的排水混合来进行水处理时，需要应对水银的措施。
因此，迫切期望出现以低成本且不伴随锅炉效率的降低、并考虑了水银排出对策的方式对在例如发电厂、化工厂的工艺成套设备中产生的、来自例如锅炉、反应器、复水器的湿式冷却塔、水处理装置等的排出水进行有效的处理的技术。
本发明鉴于上述问题而完成，其课题在于，提供一种在工厂设备内产生的排出水的水处理系统以及方法。
用于解决课题的方案
用于解决上述课题的本发明的第一方案提供一种水处理系统，其特征在于，所述水处理系统具备：湿式脱硫装置，其去除锅炉废气中的硫氧化物；脱水装置，其从来自所述湿式脱硫装置的包含石膏料浆的脱硫排水中分离出石膏；水银去除部，向该水银去除部导入来自所述脱水装置的分离水且投入螯合剂，从而将分离水中的重金属固定；固液分离部，其对来自所述水银去除部的分离水中的固态成分进行固液分离；混合部，其将来自所述固液分离部的分离水与在工厂设备内产生的排出水混合；脱盐处理装置，其去除由所述混合部混合后的混合水中的盐分；以及喷雾干燥装置，其具有对由所述脱盐处理装置浓缩了盐分后的浓缩水进行喷雾的喷雾机构，且使用所述锅炉废气的一部分进行喷雾干燥。
第二方案提供一种水处理系统，其特征在于，所述水处理系统具备：湿式脱硫装置，其去除锅炉废气中的硫氧化物；脱水装置，其从来自所述湿式脱硫装置的包含石膏料浆的脱硫排水中分离出石膏；混合部，其将来自所述脱水装置的分离水与在工厂设备内产生的排出水混合；反应槽，向该反应槽导入由所述混合部混合后的混合水且投入螯合剂，从而将分离水中的重金属固定；固液分离部，其对来自所述反应槽的混合水中的固态成分进行固液分离；脱盐处理装置，其去除所述固液分离后的混合水中的盐分；以及喷雾干燥装置，其具有对由所述脱盐处理装置浓缩了盐分后的浓缩水进行喷雾的喷雾机构，且使用所述锅炉废气的一部分进行喷雾干燥。
第三方案在第一方案或第二方案的基础上，提供一种水处理系统，其特征在于，所述水处理系统具有膜处理部，该膜处理部利用具有一价选择性的膜对由所述固液分离部分离后的分离水进行处理。
第四方案在第一方案至第三方案中任一方案的基础上，提供一种水处理系统，其特征在于，所述脱盐处理装置去除所述排出水中的二价盐分。
第五方案在第一方案至第三方案中任一方案的基础上，提供一种水处理系统，其特征在于，所述脱盐处理装置具有：水垢防止剂供给部，其对包含Ca离子等二价离子的混合水供给水垢防止剂；第一脱盐装置，其设置于所述水垢防止剂供给部的下游侧，将所述混合水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水；析晶槽，其设置于所述第一脱盐装置的下游侧，使石膏从所述浓缩水中析晶出；分离部，其将该析晶出的石膏与来自所述第一脱盐装置的浓缩水分离；以及第二脱盐装置，其设置于所述分离部的下游侧，将所述浓缩水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水。
第六方案在第五方案的基础上，提供一种水处理系统，其特征在于，所述脱盐处理装置还具有：对来自所述第二脱盐装置的浓缩水进行分离的分离部；以及第三脱盐装置，其设置于所述分离部的下游侧，将所述浓缩水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水。
第七方案在第五方案的基础上，提供一种水处理系统，其特征在于，所述水处理系统具备氧化还原电位计，该氧化还原电位计对向所述第一脱盐装置导入的混合水的氧化还原电位进行计测。
第八方案在第七方案的基础上，提供一种水处理系统，其特征在于，由所述氧化还原电位计计测的所述混合水中的氧化还原电位的值(X)为-0.69V＜X＜1.358V。
第九方案提供一种水处理方法，其特征在于，所述水处理方法包括如下工序：湿式脱硫工序，在该湿式脱硫工序中，去除锅炉废气中的硫氧化物；脱水工序，在该脱水工序中，从来自所述湿式脱硫工序的包含石膏料浆的脱硫排水中分离出石膏；水银去除工序，在该水银去除工序中，导入来自所述脱水工序的分离水且投入螯合剂，从而将分离水中的重金属固定；固液分离工序，在该固液分离工序中，对来自所述水银去除工序的分离水中的固态成分进行固液分离；混合工序，在该混合工序中，将来自所述固液分离部的分离水与在工厂设备内产生的排出水混合；脱盐处理工序，在该脱盐处理工序中，去除通过所述混合工序混合后的混合水中的盐分；以及喷雾干燥工序，在该喷雾干燥工序中，使用所述锅炉废气的一部分，对通过所述脱盐处理工序浓缩了盐分后的浓缩水进行喷雾干燥。
第十方案提供一种水处理方法，其特征在于，所述水处理方法包括如下工序：湿式脱硫工序，在该湿式脱硫工序中，去除锅炉废气中的硫氧化物；脱水工序，在该脱水工序中，从来自所述湿式脱硫工序的包含石膏料浆的脱硫排水中分离出石膏；混合工序，在该混合工序中，将来自所述脱水工序的分离水与在工厂设备内产生的排出水混合；沉淀工序，在该沉淀工序中，导入通过所述混合工序混合后的混合水且投入螯合剂，从而将分离水中的重金属固定；固液分离工序，在该固液分离工序中，对所述沉淀工序的混合水中的固态成分进行固液分离；脱盐处理工序，在该脱盐处理工序中，去除所述固液分离后的混合水中的盐分；以及喷雾干燥工序，在该喷雾干燥工序中，使用所述锅炉废气的一部分，对通过所述脱盐处理工序浓缩了盐分后的浓缩水进行喷雾干燥。
第十一方案在第九方案或第十方案的基础上，提供一种水处理方法，其特征在于，所述水处理方法包括膜处理工序，在该膜处理工序中，利用具有一价选择性的膜，对通过所述固液分离工序分离后的分离水进行处理。
第十二方案在第九方案至第十一方案中任一方案的基础上，提供一种水处理方法，其特征在于，所述脱盐处理工序去除所述排出水中的二价盐分。
第十三方案在第九方案至第十二方案中任一方案的基础上，提供一种水处理方法，其特征在于，所述脱盐处理工序包括如下工序：水垢防止剂供给工序，在该水垢防止剂供给工序中，向包含Ca离子等二价离子的混合水供给水垢防止剂；第一脱盐工序，该第一脱盐工序设置于所述水垢防止剂供给工序的下游侧，将所述混合水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水；析晶工序，该析晶工序设置于所述第一脱盐工序的下游侧，使石膏从所述浓缩水中析晶出；分离部，在该分离部中，将该析晶出的石膏与来自所述第一脱盐工序的浓缩水分离；第二脱盐工序，该第二脱盐工序设置于所述分离部的下游侧，将所述浓缩水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水。
第十四方案在第十三方案的基础上，提供一种水处理方法，其特征在于，所述脱盐处理工序还包括：对来自所述第二脱盐工序的浓缩水进行分离的分离工序；以及第三脱盐工序，该第三脱盐工序设置于所述分离工序的下游侧，将所述浓缩水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水。
第十五方案在第九方案的基础上，提供一种水处理方法，其特征在于，所述水处理方法包括氧化还原电位计测工序，在该氧化还原电位计测工序中，对向所述第一脱盐工序导入的混合水的氧化还原电位进行计测。
第十六方案在第十五方案的基础上，提供一种水处理方法，其特征在于，通过所述氧化还原电位计测工序计测的所述混合水中的氧化还原电位的值(X)为-0.69V＜X＜1.358V。
发明效果
根据本发明，无需利用工业排水处理设备对在工厂设备内排出的排出水进行处理，能够实现在工厂设备内产生的排出水的无排水化或排水量的降低，并且能够应对水银排出。
附图说明
图1是实施例1的在工厂设备内产生的排出水的水处理系统的概要图。
图2是实施例1的喷雾干燥机的概要图。
图3是示出本实施例的脱盐处理装置的一例的构成图。
图4是示出本实施例的另一脱盐处理装置的一例的构成图。
图5是示出本实施例的另一脱盐处理装置的一例的构成图。
图6是示出本实施例的另一脱盐处理装置的一例的构成图。
图7是示出实施例2的另一脱盐处理装置的一例的构成图。
图8是实施例3的在工厂设备内产生的排出水的水处理系统的概要图。
图9是实施例4的在工厂设备内产生的排出水的水处理系统的概要图。
图10是通过析晶而得到的石膏的显微镜照片。
图11是通过析晶而得到的石膏的显微镜照片。
图12是基于冷石灰法的分离装置的一例的概要图。
图13是实施例5的在工厂设备内产生的排出水的水处理系统的概要图。
图14是示出石膏析出量的pH依赖性的模拟结果的图。
图15是示出碳酸钙析出量的pH依赖性的模拟结果的图。
图16是示出二氧化硅析出量的pH依赖性的模拟结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施例详细进行说明。需要说明的是，并不通过该实施例来限定本发明，另外，在存在多个实施例的情况下，也包括组合各实施例而构成的结构。
实施例1
图1是实施例1的在工厂设备内产生的排出水的水处理系统的概要图。
如图1所示，本实施例的在工厂设备内产生的排出水的水处理系统具备：废气处理系统18，其对来自锅炉11的锅炉废气(以下称作“废气”)12进行处理；脱盐处理装置30，在利用水银去除部将脱硫排水41中的水银固定之后，在混合部110中与排出水22混合，该脱盐处理装置30将该混合水中的盐分去除；以及喷雾干燥装置23，其使用所述锅炉废气12的一部分12a来对由脱盐处理装置30处理后的浓缩水31进行喷雾干燥。
图1所例示的废气处理系统18是在例如将煤用作燃料的燃煤炉11或将重油用作燃料的重油燃烧炉11等的情况下，从废气12中去除氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、水银(Hg)等有害物质的装置，废气处理系统18具备：去除氮氧化物的脱硝装置13；回收废气12的热的空气预热器14；将热回收后的废气12中的煤尘去除的集尘器15；将除尘后的废气12中包含的硫氧化物去除的湿式脱硫装置16；以及将脱硫后的被净化了的净化气体排出的烟囱17。
在本实施例中，作为湿式脱硫装置16，使用基于石灰/石膏法的脱硫方法来实现废气12中含有的硫氧化物的去除。在去除该硫氧化物时，供给石灰料浆(未图示)，利用脱水装置42从自湿式脱硫装置16经由排出管线L31排出的脱硫排水41、即石膏料浆中分离出石膏32。然后，由脱水装置42分离出的分离水43经由返回管线L32作为补给水而返回到湿式脱硫装置16。需要说明的是，附图标记L33图示出使脱硫的石膏料浆循环的料浆循环管线。
在本实施例中，具备：脱水装置42，其从包含来自湿式脱硫装置16的石膏料浆的脱硫排水41中分离出石膏32；反应槽101，其是通过分离水管线L34向该反应槽101中导入来自所述脱水装置42的分离水43并投入螯合剂102，从而将分离水43中的水银去除的水银去除部；以及固液分离部103，其对来自反应槽101的分离水43中的固态成分(重金属淤泥)104进行固液分离，通过螯合剂102的添加来实现分离水43中的水银(Hg)的固定。
利用未图示的添加装置向反应槽101添加螯合剂102，利用螯合剂102对分离水43中的水银(Hg)进行吸附处理。
在该反应槽101中，也可以与螯合剂102一起添加例如调整pH的pH调整剂(碱剂)、凝结剂(例如硫酸铝、PAC、盐铁等)、高分子凝聚剂等的凝聚剂。
分离水43中的水银在作为重金属捕获剂的螯合剂102的作用下形成不溶性高分子络合物，并利用例如硫酸铝等使高分子彼此凝聚。
然后，利用固液分离部103分离出重金属(Hg等)淤泥104，来自固液分离部103的分离水经由分离水排出管线L35排出，在混合部110与来自冷却塔21的排出水22混合而成为混合水111。
固液分离部103例如能够使用凝聚沉淀槽、凝聚膜分离槽、膜分离槽、砂滤槽等。在水质要求较高的情况下，也可以进一步使螯合树脂通过该固液分离后的分离水43，由此实现水质改善。
pH调整剂用于使分离水43成为偏碱性，例如能够使用熟石灰Ca(OH)2、氢氧化钠(NaOH)等，从而调整为例如硫酸铝能够凝聚的pH区域(例如pH7附近)。
在图1的实施例中，使用反应槽101作为水银去除部进行了说明，但本发明不局限于此，例如也可以使用石膏析晶装置、固化槽、离子交换装置等来去除分离水43中的水银。
石膏析晶装置在生成石膏(CaSO4)时，将水银作为硫酸汞(HgSO4)引入并使其共沉淀，而去除分离水43中的水银。
在沉淀装置中，向分离水43添加例如硫化铁、硫化钠等，通过下述反应而固定为硫化汞(HgS)。
Hg2++S2--→HgS↓
需要说明的是，被固定了的硫化汞通过凝聚沉淀槽、凝聚膜分离槽、膜分离槽、砂滤槽、活性炭吸附槽等来去除。
离子交换装置使分离水43分别通过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，由阳离子交换树脂吸附Hg2+，并且由阴离子交换树脂吸附水银络合物(HgCl3-、HgCl4 2-、HgS2 2-等)，从而去除水银。
需要说明的是，在使用沉淀装置的情况下，由于已经在沉淀装置进行分离，因此不需要固液分离部103。另外，在使用螯合树脂塔的情况下，不产生淤泥。同样不需要固液分离部103。
在本实施例中，作为该水银去除部，添加螯合剂102而在反应槽101中进行沉淀，并将包含该沉淀物的分离水43在固液分离部103以重金属淤泥104的形式去除水银等。然后，使来自固液分离部103的分离水43与在工厂设备内产生的排出水22在混合部110中混合，并利用脱盐处理装置30去除该混合后的混合水111中的盐分。
然后，在脱盐处理装置30中浓缩了盐分后的浓缩水31被导入到喷雾干燥装置23，在此，使用来自锅炉11的废气12的一部分12a来进行喷雾干燥处理。
其结果是，就被导入喷雾干燥装置23的浓缩水31而言，由于从由湿式脱硫装置16排出的脱硫排水41分离出石膏32后的分离水43中的水银被去除，因此，在对从脱盐处理装置30排出的浓缩水31进行喷雾干燥时，能够防止喷雾干燥物的水银溶出。另外，能够实现脱盐处理装置30中的石膏32中的水银的含有量的降低。
其结果是，通过从来自湿式脱硫装置16的脱硫排水41去除水银，能够降低喷雾干燥后的干燥盐的水银含有量。
在本实施例的水处理系统中，具备：湿式脱硫装置16，其去除来自锅炉11的锅炉废气12中的硫氧化物；脱水装置42，其从包含来自湿式脱硫装置16的石膏料浆的脱硫排水41分离出石膏32；水银去除部(例如反应槽101)，向该水银去除部导入来自脱水装置42的分离水43并投入螯合剂102，从而将分离水43中的重金属固定；固液分离部103，其对来自水银去除部的分离水43中的固态成分(重金属淤泥)104进行固液分离；混合部110，其使来自固液分离部103的分离水43与在工厂设备内产生的排出水22混合；脱盐处理装置30，其去除在混合部110混合后的混合水111中的盐分；以及喷雾干燥装置23，其具有对在脱盐处理装置30中浓缩了盐分后的浓缩水31进行喷雾的喷雾机构，且使用锅炉废气12的一部分12a进行喷雾干燥。
其结果是，通过从脱硫排水41中去除水银，能够降低在后级的脱盐处理装置30的石膏析晶工序中生成的石膏、在喷雾干燥装置23的喷雾干燥工序中的喷雾干燥盐中的水银含有量。与之相伴，也能够降低喷雾干燥盐的水银的溶出量。
如图1所示，喷雾干燥装置23具备：气体导入机构，其被经由从废气管线L10分支出的分支管线L11而导入废气12的一部分12a；以及喷雾机构，其对浓缩水31进行散布或喷雾。而且，利用被导入的废气12的一部分12a的热而使散布后的浓缩水31蒸发干燥。
另外，在本实施例中，将向空气预热器14流入的废气12的一部分12a从废气管线L10经由分支管线L11而分支，因此，废气12的温度高(350～400℃)，能够有效地进行浓缩水31的喷雾干燥。需要说明的是，对干燥作出了贡献的废气12b经由气体输送管线L12而返回空气预热器14与集尘器15之间的废气管线L10中。需要说明的是，对干燥作出了贡献的废气12b也可以返回空气预热器14的下游侧、集尘器15的上游侧的一处位置或多处位置。
图2是实施例1的喷雾干燥装置的概要图。如图2所示，本实施例的喷雾干燥装置23具备：喷雾喷嘴24，其在喷雾干燥装置主体23a内对经由导入管线L21从冷却塔21导入的排出水22进行喷雾；导入口23b，其设置于喷雾干燥装置主体23a，将用于对喷雾液22a进行干燥的废气12的一部分12a导入；干燥区域25，其设置于喷雾干燥装置主体23a内，利用废气12的一部分12a对排出水22进行干燥；排出口23c，其将对干燥作出了贡献的废气12b排出。需要说明的是，附图标记26图示出由喷雾干燥装置主体23a分离出的固态物，V1以及V2图示出流路开闭阀。
在此，示出向喷雾干燥装置23导入的废气12的一部分12a的气体量、浓缩水31的液喷雾量的平衡的一例。
当所导入的废气12的一部分12a的气体量为1000m3/H时，若从喷雾喷嘴24喷出液量为100kg/H的浓缩水31，则气体温度降低200℃。
另外，气体中的水分浓度增加10％。例如，在喷雾前所导入的废气的一部分12a的气体中的水分浓度为9％的情况下，喷雾后的对干燥作出了贡献的废气12b的气体中的水分浓度成为19％，约上升10％。
该降低200℃后的气体温度与通过空气预热器14后的废气12的温度大致相同。
但是，向喷雾干燥装置23导入的废气12的一部分12a的迂回量约为5％左右，因此，在对干燥作出了贡献的迂回的废气12b返回到废气管线L10的情况下，水分增加成为10％/20＝0.5％左右。
另外，通过废气管线L10的废气12的气体温度由于在空气预热器14中对空气进行预热而被供给至锅炉11，因此同样下降200℃，因此，在迂回后返回了时不存在温度差。即，在空气预热器14的入口侧的气体温度为350℃的情况下，通过空气预热器14而降低了的气体温度与经由分支管线L11和气体输送管线L12而在喷雾干燥装置23中对干燥作出了贡献的废气12b的气体温度同样降低200℃，因此，成为大致相同的温度。
根据本实施例，将从冷却塔21排出并从脱盐处理装置30排出的浓缩水31经由喷雾喷嘴24而导入到喷雾干燥装置23的内部，利用废气12的一部分12a的热对喷雾液22a进行干燥，因此，无需在工业排水处理设备中对排出水22另外进行处理，能够实现在工厂设备内产生的排出水22的无排水化。
在本实施例中，作为在工厂设备内产生的排出水22而以来自冷却塔21的排放水为例进行了说明，但本发明不局限于此，能够应用于来自发电厂或化工厂的所有的排出水。
在此，作为煤火力发电所、油火力发电所的排水事例，作为正常产生的排出水，除了冷却水以外，还能够例示出例如复水脱盐装置再生排水、复水脱盐装置前置过滤器再生排水、除濁过滤装置再生排水、补给水处理装置再生排水、分析室杂项排水、脱硫装置排水、杂项排水、取样排水、生活排水、灰堆余水，卸煤运煤设备清洗排水等。作为该正常产生的排水以外的非正常时的排水，能够例示出例如空气预热器清洗排水、烟气换热器(GGH)清洗排水、烟囱清洗排水、化学清洗排水、起动排水、储煤厂排水，卸煤码头排水、储罐类场所等排水等。另外，作为冷却水，除了冷却塔冷却水以外，能够例示出例如轴承冷却水、复水器冷却水等。
需要说明的是，在本实施例的废气处理系统18中设置的脱硝装置13并非是必须的，在来自锅炉11的废气12中的氮氧化物浓度或水银浓度是微量或者在废气12中不包含这些物质的情况下，也可以省略图1所示的脱硝装置13。
另外，在温度下降较少的情况下，也可以将来自喷雾干燥装置23的对干燥作出了贡献的废气12b的气体输送管线L12的返回目的地设在空气预热器14的上游侧。
根据本实施例，能够以低成本且不伴随锅炉效率的降低的方式对例如在发电厂或化工厂的工艺成套设备中产生的各种排出水有效地进行处理。
如图1所示，在本实施例的工厂设备内产生的排出水22与分离水43混合后的混合水111的水处理系统具有脱盐处理装置30，以去除来自冷却塔21的排出水22中存在的盐分。而且，将由脱盐处理装置30脱盐后的浓缩水31经由供给管线L21导入到喷雾干燥装置23。需要说明的是，在图1中，附图标记L24是将排出水22向脱盐处理装置30导入的导入管线。
接着，使用图1以及图3对混合水111的水处理系统进行说明。
图3是示出本实施例的脱盐处理装置的一例的构成图。
如图3所示，本实施例的脱盐处理装置30A具备：水垢防止剂供给部，其向包括Ca离子等二价离子的排出水22与分离水43的混合水111供给水垢防止剂74；第一脱盐装置55A，其设置于所述水垢防止剂供给部的下游侧，将所述排出水22分离为再生水33a和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水31a；析晶槽61，其设置于所述第一脱盐装置55A的下游侧，向所述第一脱盐装置55A的浓缩水31a供给晶种石膏32a，使所述石膏32从来自所述第一脱盐装置55A的浓缩水31a中析晶；旋液分离器62，其是对所述析晶出的石膏32与来自第一脱盐装置55A的浓缩水31a进行分离的分离部；以及第二脱盐装置55B，其设置于该旋液分离器62的下游侧，将浓缩水31a分离为再生水33b和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水31b，本实施例的脱盐处理装置30A以两级脱盐处理装置进行脱盐。
在图3所示的实施例中，第一脱盐装置55A以及第二脱盐装置55B使用具备反渗透膜55a、55b的反渗透膜装置(RO)。代替该反渗透膜装置，也可以适当应用例如纳米过滤膜(NF)、电透析装置(ED)、极性转换式电透析装置(EDR)、电再生式纯水装置(EDI)、离子交换树脂装置(IEx)、静电脱盐装置(CDl)、蒸发器等。
析晶槽61具备作为分离部的旋液分离器62，分离出的石膏32由脱水装置63进行脱水。需要说明的是，作为本实施例的变形例，能够省略作为分离部的旋液分离器62。在该情况下，成为析晶槽61的底部与脱水装置63直接连接的构成。
水垢防止剂74具有如下功能：抑制在混合水111中生成结晶核，并且吸附于排出水22中所含的结晶核(晶种或超过饱和浓度而析出的小径水垢等)的表面来抑制结晶生长。
另外，水垢防止剂74还具有使析出的结晶等水中的颗粒分散(防止凝聚)的功能。水垢防止剂74例如是膦酸系水垢防止剂、聚羧酸系水垢防止剂以及它们的混合物等。作为水垢防止剂74的例子，例如举出“FLOCON260(商品名，BWA公司制)”，但本发明不局限于此。
另外，在排出水22中包含Mg2+的情况下，能够使用防止在排出水22中析出包含镁的水垢(例如氢氧化镁、碳酸镁、硫酸镁)的水垢防止剂。以下称为“镁水垢防止剂”。
作为镁水垢防止剂，具有聚羧酸系水垢防止剂等。作为具体例，举出BWA公司制“FLOCON295N(商品名)”。
在本实施例中，连接有第一pH调整部，在向第一脱盐装置55A的上游侧的流路供给水垢防止剂74之后，该第一pH调整部导入作为第一pH调整剂75A的例如酸等。
作为第一pH调整剂75A，供给酸剂(例如硫酸)或碱剂(例如氢氧化钙、氢氧化钠)。
在此，参照图14～图16来说明排出水22中的石膏、二氧化硅以及碳酸钙的析出行为。
图14是石膏析出量的pH依赖性的模拟结果。图15是碳酸钙析出量的pH依赖性的模拟结果。图16是二氧化硅析出量的pH依赖性的模拟结果。在这些图中，横轴为pH，纵轴分别为石膏、碳酸钙以及二氧化硅的析出量(mol)。模拟使用OLI公司制的模拟软件在如下的条件下进行：按照0.1mol/L的量分别向水中混合各固体成分，作为酸而添加H2SO4，作为碱而添加Ca(OH)2。
根据图14可知，石膏析出不存在pH依赖性，在整个pH区域中都析出。但是，当添加钙水垢防止剂后，在高pH区域，石膏以溶解到水中的状态存在。根据图15可知，碳酸钙在超过pH5时析出。根据图16可知，二氧化硅具有在成为pH10以上时溶解到水中的趋势。
因此，考虑到混合水111中的石膏(硫酸钙)、二氧化硅以及碳酸钙的析出行为，进行如下那样的第一pH调整～第三pH调整。
1)第一pH调整方案(pH10以上)
在第一pH调整方案中，利用pH计76在第一脱盐装置55A的上游侧对混合水111中的pH进行计测，将pH的值控制为10以上的规定的pH。
这是因为，如图16所示，当二氧化硅在成为pH10以上时溶解。
在该第一pH调整的情况下，作为在反渗透膜55a结垢的物质，为石膏和碳酸钙，供给用于抑制石膏和碳酸钙的附着的量的水垢防止剂(钙水垢防止剂)74。
2)第二pH调整方案(pH10以下)
在第二pH调整方案中，利用pH计76在第一脱盐装置55A的上游侧对混合水111中的pH进行计测，将pH的值控制为10以下的规定的pH。
这是因为，如图16所示，二氧化硅在成为pH10以下时析出。
在该第二pH调整的情况下，作为在反渗透膜55a结垢的物质，成为石膏、碳酸钙以及二氧化硅，供给对石膏、碳酸钙以及二氧化硅这些物质的附着都进行抑制的量的水垢防止剂74。
在此，作为二氧化硅的水垢防止剂74，使用钙水垢防止剂、以及防止二氧化硅在被处理水中作为水垢析出的防止剂(称为“二氧化硅水垢防止剂”)这两种防止剂。作为二氧化硅水垢防止剂，具有聚羧酸系水垢防止剂以及它们的混合物等。作为具体例，举出FLOCON260(商品名，BWA公司制)。
3)第三pH调整方案(pH6.5以下)
在第三pH调整方案中，利用pH计76在第一脱盐装置55A的上游侧对混合水111中的pH进行计测，将pH的值控制为6.5以下的规定的pH。
这是因为，如图15所示，碳酸钙在成为pH6.5以下时溶解。
在该第三pH调整的情况下，作为附着于反渗透膜55a的物质，为石膏和二氧化硅，供给用于抑制石膏和二氧化硅的附着的量的水垢防止剂(钙水垢防止剂、二氧化硅水垢防止剂)74。
表1汇总了第一pH调整方案～第三pH调整方案。
[表1]
×：溶解(无水垢防止)
○：析出(有水垢防止)
如表1所示，在pH为10以上的情况下，为了抑制石膏、碳酸钙的水垢而供给水垢防止剂(钙水垢防止剂)74(表中○)，由于二氧化硅溶解，因此，不需要供给水垢防止剂(表中×)。
另外，在pH为10以下且6.5以上的情况下，为了对石膏、碳酸钙、二氧化硅的水垢都进行抑制而供给水垢防止剂(钙水垢防止剂、二氧化硅水垢防止剂)74(表中○)。
另外，在pH为6.5以下的情况下，为了抑制石膏、二氧化硅的水垢而供给水垢防止剂(钙水垢防止剂、二氧化硅水垢防止剂)74(表中○)，由于碳酸钙溶解，因此，钙水垢防止剂的供给仅用来防止石膏的水垢即可，因此，供给量比第二pH调整的情况下的供给量少(表中×)。
当由第一脱盐装置55A浓缩后的浓缩水31a中的二氧化硅浓度成为规定浓度以上时，二氧化硅水垢防止剂的能力存在界限。因此，优选的是，在二氧化硅浓度为规定浓度(例如200mg/L)以下的情况下，实施第一pH调整工序或第二pH调整工序或第三pH调整工序，在二氧化硅浓度为规定浓度(例如200mg/L)以上的情况下，实施第一pH调整工序(二氧化硅溶解)。
另外，连接有向析晶槽61导入作为第二pH调整剂75B的酸的第二pH调整部。作为第二pH调整剂75B的酸的导入也可以采用与析晶槽61的上游的管线连接的构成。
这样，第一pH调整剂75A不局限于酸。例如通过维持在偏碱性，能够防止氧化硅(SiO2)的凝胶化。另一方面，当处于偏碱性时，有时碳酸钙(CaCO3)、氢氧化镁(Mg(OH)2)析出。为此，通过添加水垢防止剂74来抑制水垢的生成。
因此，优选在第一脱盐装置55A以及第二脱盐装置55B的上游侧供给的第一pH调整剂75A为酸或碱。
另外，向析晶槽61供给的第二pH调整剂75B优选为酸。在此，将向析晶槽61供给的第二pH调整剂75B限定为酸的原因是，将例如钙系的水垢防止剂74无效化，使钙作为石膏(CaSO4)而析出。
需要说明的是，若水垢防止剂74为羧酸系，则如-COO-…Ca2+…-OOC-那样，羧基的前端的H+解离，-COO-与Ca2+结合。当使pH降低而成为酸的状态时，如-COOH Ca2+HOOC-那样，羧基的前端的H+不解离，同时羧基与钙离子Ca2+的结合脱离。由此，离子状的钙浓度增加而成为过饱和，石膏等钙盐析出。
在本实施例的水处理系统中，也可以在水垢防止剂74的供给部的上游设置沉淀槽53以及过滤装置54。另外，也可以在沉淀槽53的上游设置供给空气等氧化剂而进行氧化的氧化部(未图示)。
另外，在旋液分离器62与第二脱盐装置55B之间，同样设置有沉淀槽53以及过滤装置54。向过滤装置54与第二脱盐装置55B之间的流路导入作为第三pH调整剂75C的酸等。
在采用该第三pH调整剂75C的情况下，与第一pH调整剂75A同样地能够使用酸或碱。
以下，使用图3所示的水处理系统来说明对混合水111进行处理的方法。
在此，作为在本发明中处理的来自冷却塔21的排出水22的性状的一例，pH为8，Na离子为20mg/L，K离子为5mg/L，Ca离子为50mg/L，Mg离子为15mg/L，HCO3离子为200mg/L，Cl离子为200mg/L，SO4离子为120mg/L，PO4离子为5mg/L，SiO2离子为35mg/L，其中，Ca离子、Mg离子、SO4离子、HCO3离子的浓度高，通过它们的存在的反应而生成水垢(CaSO4、CaCO3等)。
<前处理工序>
首先，在沉淀槽53以及过滤装置54中，排出水22中的金属离子被作为金属氢氧化物粗去除。
在排出水22显示强酸性的情况下，在与沉淀槽53的上游侧相邻的添加槽52中向排出水22投入碱剂(例如Ca(OH)2)71以及聚合物(例如阴离子系聚合物(三菱重工机电一体化系统(有限公司)制，商品名：ヒシフ口ックH3O5)72，将沉淀槽53内的pH管理为碱性(例如pH：8.5～11)的pH区域。
在该pH区域，碳酸钙以及金属氢氧化物的溶解度低，当碳酸钙以及金属氢氧化物成为过饱和时，碳酸钙以及金属氢氧化物析出而沉淀到沉淀槽53的底部。
另外，金属氢氧化物的溶解度依赖于pH。越为酸性，则金属离子向水中的溶解度越高。在上述的pH区域，大多金属氢氧化物的溶解度低，因此，排出水22所含有的金属作为金属氢氧化物而沉淀到沉淀槽53的底部。在此，沉淀物53a从底部另外进行排出处理。
沉淀槽53内的上清液即排出水22从沉淀槽53排出。向排出后的排出水22添加铁系凝聚剂(例如FeCl3)73，排出水22中的碳酸钙、金属氢氧化物等固态成分与Fe(OH)3一起凝聚。
混合水111被送至过滤装置54。通过过滤装置54来去除与Fe(OH)3一起凝聚了的固态成分。
Fe在金属类之中为酸性且容易作为氢氧化物析出。当使包含大量的Fe离子的混合水111流入到第一脱盐装置55A时，在第一脱盐装置55A内产生包含Fe的水垢，另外，铁氢氧化物等在析晶槽61内沉淀。因此，在本实施例中，考虑到防止在第一脱盐装置55A内产生水垢，对沉淀槽53中的处理条件以及FeCl3添加量等进行适当设定，以使得在碱的前处理之后且流入第一脱盐装置55A之前，混合水111中的Fe离子浓度成为0.05ppm以下。需要说明的是，根据混合水111的水质，能够省略上述前处理。
<水垢防止剂供给工序>
在供给水垢防止剂74的供给部中，从未图示的容器向混合水111供给规定量的水垢防止剂74。未图示的控制部将水垢防止剂74的浓度调整为根据混合水111的性状而设定的规定值。
<第一pH调整工序>
第一pH调整工序的pH调整剂75的供给部将第一脱盐装置55A的入口侧的混合水111的pH管理为，能够利用水垢防止剂74抑制包含Ca的水垢(石膏、碳酸钙)的析出的值(例如pH5.5左右)。在管理中，对第一脱盐装置55A的入口侧的混合水111的pH进行计测。
需要说明的是，在未设置第一pH调整部的变形例中，该第一pH调整工序被省略。
<上游侧分离工序>
在第一脱盐装置55A中，对调整了pH的混合水111进行处理。通过了第一脱盐装置55A的反渗透膜55a的透过水作为被去除了盐分后的再生水33a而被回收。
在该上游侧分离工序中，混合水111所包含的离子以及水垢防止剂74无法透过反渗透膜55a。因此，反渗透膜55a的非透过侧成为离子浓度高的浓缩水31a。第一脱盐装置55A的浓缩水31a被朝向析晶槽61输送。例如在使用静电脱盐装置等其他的脱盐装置的情况下，混合水111也被分离为处理水和离子浓度高的浓缩水。
在此，在第一脱盐装置55A中，在为高pH的情况下，在反渗透膜55a的表面，二氧化硅以离子状二氧化硅存在。
具体而言，例如在为200mgSiO2/L以上的情况下，若为高pH，则二氧化硅能够作为离子状二氧化硅存在。
与此相对，在第一脱盐装置55A中，在为低pH的情况下，二氧化硅作为凝胶状二氧化硅析出。
具体而言，例如在200mgSiO2/L以下的情况下，若为高pH，则二氧化硅能够作为离子状二氧化硅存在。
若为低pH，则在200mgSiO2/L以下的情况下，只要使用水垢防止剂74，就能够抑制凝胶化(或者延长凝胶化的时间)。
另外，在第一脱盐装置55A中，在为高pH的情况下，在反渗透膜55a的表面，钙离子(Ca2+)可能作为CaCO3结晶而析出，但通过供给Ca用水垢防止剂74来防止析出。
另外，在第一脱盐装置55A中，在为高pH的情况下，在反渗透膜55a的表面，镁离子(Mg2+)为高pH且可能作为Mg(OH)2、MgSiO3结晶而析出，但通过供给Mg用水垢防止剂74来防止析出。
<第二pH调整工序>
在未图示的控制部中，将析晶槽61内的来自第一脱盐装置55A的浓缩水31a的pH管理为，水垢防止剂74的功能降低而浓缩水31a中的石膏能够析出的值(例如pH4以下)。
<析晶工序>
利用第二pH调整剂75B调整了pH的浓缩水31a贮存在析晶槽61中。在设置晶种供给部的情况下，晶种供给部向析晶槽61内的浓缩水31a添加晶种的晶种石膏32a。
通过第二pH调整剂75B的添加，在析晶槽61内使水垢防止剂74的功能无效化。因此，在析晶槽61内成为过饱和的石膏32发生析晶。在该析晶工序中作为晶种而另外投入晶种石膏32a的情况下，石膏32以所投入的晶种石膏32a为核而进行结晶生长。
在此，晶种石膏32a使用由脱水装置63分离出的石膏32的一部分。
在供给该晶种石膏32a的情况下，也可以不进行基于第一pH调整剂75A的添加实现的第一pH调整，而使通过第一脱盐装置55A的pH成为偏碱性。该情况下的石膏32的纯度与通过添加作为第一pH调整剂75A的酸来调整pH的情况相比降低一些。这是因为，在将pH设为偏碱性时，生成碳酸钙(CaCO3)的结晶。因此，在石膏(CaSO4)中混入有碳酸钙(CaCO3)，因此纯度降低。
如本实施例那样，在作为第二pH调整剂75B而添加酸的第二pH调整工序中，通过将pH调整为规定值并在析晶工序中添加晶种石膏32a，从而能够析出含水率低的高纯度的石膏32。
需要说明的是，浓缩水31a中的二氧化硅为低pH且发生凝胶化，与浓缩水31a中的Ca2+、Mg2+发生反应而形成例如CaSiO3、MgSiO3的反应物并析出。
在此，图10、11是通过析晶得到的石膏的显微镜照片。图10是以添加了作为晶种的晶种石膏32a为条件的情况下的观察结果。图11是以未添加作为晶种的晶种石膏32a为条件的情况下的观察结果。
如图10所示，在添加了晶种石膏32a的情况下，析出大的石膏。通常，析出的石膏越大则含水率越低。若平均粒径为10μm以上，优选为20μm以上，则能够得到含水率充分降低了的石膏。在此，本发明中的“平均粒径”是指，通过在J1SZ8825中规定的方法(激光衍射法)计测的粒径。
根据图10、11的结果可知，通过在第二pH调整工序中将pH调整为规定值并在析晶工序中添加晶种，能够析出含水率低的高纯度的石膏。晶种的添加量越多(析晶槽61内的晶种浓度越高)，则石膏32的析出速度越快。作为晶种的晶种石膏32a的添加量基于析晶槽61内的滞留时间以及水垢防止剂74的浓度、pH而适当设定。
另外，利用作为分离部的旋液分离器62，将平均粒径为10μm以上、优选为20μm以上的石膏32从浓缩水31a分离。由与作为分离部的旋液分离器62相邻的脱水装置63回收的石膏32的一部分经由未图示的晶种循环部而贮存到晶种罐(未图示)。回收到的石膏32的一部分作为晶种石膏32a供给至析晶槽61。
在此，在晶种罐中也可以对贮存的石膏32实施酸处理。在由脱水装置63分离出的石膏32中附着有水垢防止剂74的情况下，通过酸处理来降低附着水垢防止剂的功能。在此使用的酸的种类未特别限定，但若考虑到第二脱盐装置55B中的动力降低，则硫酸最为合适。
在析晶槽61中析晶的石膏32具有宽幅的粒径分布，但在旋液分离器62中将10μm以上的石膏32从浓缩水31a分离回收，因此，能够将较大的石膏利用为晶种。若放入较大的晶种，则能够析晶较多较大的石膏。即，能够以较高的回收率得到高品质的石膏。另外，较大的石膏容易实现旋液分离器62中的分离，能够使旋液分离器62小型化，并且也有助于降低动力。较大的石膏容易实现脱水装置63中的脱水，能够使脱水装置63小型化，并且也有助于降低动力。
在此，在图3的水处理系统中，除了反渗透膜装置以外是开放系统，因此，混合水111、浓缩水31a与空气接触，从而碳酸离子在水中溶解。但是，如上所述，通过第一pH调整工序、第二pH调整工序，将混合水111、浓缩水31a调整为碳酸钙的溶解度高的pH区域。在析晶槽61的前阶段或者在析晶槽61中，浓缩水中的碳酸离子降低，碳酸钙成为饱和溶解度以下。此外，通过添加酸作为pH调整剂75，从而形成pH低的区域，因此，根据下述(1)的平衡式而形成碳酸离子浓度低的环境。因此，在析晶槽61内，碳酸钙被维持在与饱和浓度相比足够低的浓度，碳酸钙不发生析晶。因此，在被回收的石膏32中几乎不含有碳酸钙。由此，石膏32的纯度较高。
另外，在酸性区域，包含金属的盐的溶解度较高。即便在经由前处理(沉淀槽53)在混合水111中也残留有金属的情况下，只要在第一pH调整工序中如上述那样降低第一脱盐装置55A的浓缩水31a的pH，则在析晶工序中不会析出包含金属的氢氧化物。另外，在混合水111为包含大量的Fe离子的性状的情况下，由于经由上述的前处理而降低了Fe浓度，因此，析晶槽61中的包含Fe(OH)3的氢氧化物几乎不沉淀。
这样，若使用本实施例的水处理方法以及水处理系统，则能够将几乎不含有包含从冷却塔21排出的排出水22在内的混合水111中的碳酸钙、金属氢氧化物等杂质的高纯度的石膏32作为有价值的物质来进行分离回收。
在此，在使平均粒径大至10μm以上、优选20μm以上的石膏32析晶这样的情况下，通常，析晶速度降低，因此析晶槽61内的滞留时间变长。在本实施例中，将pH调整为使水垢防止剂74的功能降低，并且提高晶种浓度，从而确保适当的析晶速度。
<回收工序>
包含石膏32的浓缩水31a从析晶槽61排出，被输送到作为分离部的旋液分离器62，并从排出来的浓缩水31a中分离出石膏32。平均粒径为10μm以上的石膏32沉淀到旋液分离器62底部，小粒径的石膏残留在上清液中。沉淀到旋液分离器62底部的石膏32转移至脱水装置63，被进一步脱水并回收。通过回收工序，能够以较高的回收率对含水率低且不包含杂质的高纯度的石膏32进行分离回收。在本实施例中，由于添加晶种而进行析晶，因此，主要析出平均粒径为10μm以上的石膏32，小径石膏的比例变少。在此，也可以将由脱水装置63分离出的分离液64供给至喷雾干燥装置23而进行喷雾干燥。
另外，除了供给至喷雾干燥装置23进行喷雾干燥以外，也可以将该分离液64导入到旋液分离器62所排出的浓缩水31a中，与浓缩水31a一起在第二脱盐装置55B中进行处理。
在作为本实施例的变形例而省略了分离部即旋液分离器62的情况下，从析晶槽61的底部排出沉淀侧的浓缩水。在析晶槽61底部的浓缩水中沉淀有析晶出的较大的石膏32。若在脱水装置63中主要对包含大的石膏32的浓缩水进行脱水，则能够回收高纯度的石膏32。另外，由于石膏32的含水率较低，因此无需增大脱水装置63的容积。
<下游侧分离工序>
从旋液分离器62排出的上清侧的浓缩水31a被输送至沉淀槽53以及过滤装置54。通过与上述的沉淀槽53以及过滤装置54同样的工序，分离工序后的残留在浓缩水中的石膏32、碳酸钙以及残留在浓缩水中的金属氢氧化物被去除。
从过滤装置54排出的浓缩水31a被输送至第二脱盐装置55B。在流入第二脱盐装置55B之前，也可以向浓缩水31a添加水垢防止剂74。
另外，在添加水垢防止剂74之后，也可以向浓缩水31a供给作为pH调整剂75的酸或碱。
在第二脱盐装置55B中，对来自第一脱盐装置55A的浓缩水31a进行处理。通过了第二脱盐装置55B的反渗透膜55b的水作为透过水而被作为再生水33b回收。第二脱盐装置55B的浓缩水31b被导入到喷雾干燥装置23，在此进行喷雾干燥。
若设置第二脱盐装置55B，则能够从使石膏32析晶后的上清液侧的浓缩水31a进一步回收再生水33b，因此，水回收率进一步提高。
来自第一脱盐装置55A的浓缩水31a通过析晶槽61中的处理而被去除石膏32，因此离子浓度变低。因此，与不去除石膏32的情况相比，能够降低第二脱盐装置55B的浸透压，因此，能够降低所需的动力。
另外，也可以设置蒸发器(未图示)。在蒸发器中，水从浓缩水中蒸发，浓缩水所包含的离子作为固体而析出，并作为固体被回收。由于水在蒸发器的上游侧被回收且浓缩水量显著减少，因此，能够实现紧凑的蒸发器，能够减小蒸发所需的能量。
在本实施例中，作为脱盐处理装置而使用“脱盐/析晶装置”，该“脱盐/析晶装置”具有：第一脱盐装置55A，其在向冷却塔21的排出水22与分离水43的混合水111中导入水垢防止剂74之后进行脱盐；析晶槽61，其在第一脱盐装置55A之后使石膏32析晶；以及旋液分离器62，其将析晶出的石膏32分离，但本发明不局限于此。
在此，如图1所示，由脱盐处理装置30的析晶槽61进行了析晶处理的石膏32经由石膏排出管线L22而排出，再生水33(33a、33b)经由再生水供给管线L23而与使分离水43返回湿式脱硫装置16的返回管线L32合流，从而利用为在湿式脱硫装置16中使用的石膏料浆的补给水。
作为图3所示那样的“脱盐/析晶装置”以外的脱盐处理装置，作为其他的实施例，也可以采用图12所示的基于冷石灰法的分离装置。
图12示出基于冷石灰法的分离装置的一例的概要结构。
如图12所示，在基于冷石灰法的脱盐处理装置中，在添加槽91中向混合水111添加氢氧化钙(Ca(OH)2)92，在沉淀槽93中使碳酸钙(CaCO3)94沉淀并去除。
接着，在添加槽95中添加碳酸钠(NaCO3)96，在沉淀槽97中使碳酸钙(CaCO3)94沉淀并去除。
然后，添加铁系凝聚剂(例如FeCl3)73而使悬浊性固态成分(例如石膏、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化镁等浮游性固态物)凝聚。然后，与图3所示的操作同样地，在由第一脱盐装置55A进行处理时，导入水垢防止剂74以及pH调整剂75而进行膜分离处理。
此外，能够例示出OPUS(Optimized Pretreatment and Unique Separation)法(Veolia公司)、HERO(High Efficiency Reverse Osmosis)法(GE公司)等，在OPUS法中，在进行处理对象水的脱气、游离油分去除之后，进行化学软化方法(Chemical Softening)，过滤出金属等浮游固体粒子，然后利用反渗透膜进行处理，在HERO法中，通过化学软化方法、离子交换树脂来去除处理对象水的例如Ca、Mg，接着添加酸而将pH调整为偏酸性，分离出CO2气体，然后，将pH调整为偏碱性而进行离子化来防止析出，利用反渗透膜进行处理。
另外，在本实施例的第一脱盐装置55A以及第二脱盐装置55B中，作为膜分离单元而使用“RO膜”，但也可以将“NF膜”用作分离膜。
在使用该NF膜的情况下，与RO膜同样，虽然能够去除二价离子，但并不能够完全去除一价离子，因此，无法向例如脱硫装置的脱硫补给水供给，优选将再生水的供给目的地利用为例如冷却塔的供水。这是因为，在NF膜中也无法去除水垢防止剂74。
通过本实施例的水处理系统，能够有效地分离混合水111中所包含的二价金属(例如钙盐、镁盐等)、硫酸离子、碳酸离子。另外，在使用RO膜的情况下，除了能够去除钙盐、镁盐以外，还能够去除钡盐、锶盐。
根据本实施例，使用图3所示那样的脱盐处理装置30A，能够显著增加通过使混合水111浓缩而能够进行喷雾干燥的排水量(浓缩前)。例如，通过使用脱盐析晶装置，若该再生水的回收率为95％，则能够使100/(100-95)＝20倍的排水实现无排水化。
图4是示出本实施例的另一脱盐处理装置的一例的构成图。在图3所示的脱盐处理装置30A中，在第一脱盐装置55A的上游侧设置沉淀槽53、过滤装置54，从而将混合水111中的金属成分作为金属氢氧化物、将钙成分作为碳酸钙沉淀去除，但本发明也可以不设置该前处理。
如图4所示，在本实施例的脱盐处理装置30B中设置第一脱盐装置55A、析晶槽61、旋液分离器62以及第二脱盐装置55B，在第一脱盐装置55A以及第二脱盐装置55B的上游侧分别添加水垢防止剂74，从而防止水垢向第一脱盐装置55A以及第二脱盐装置55B的反渗透膜55a、55b附着。需要说明的是，作为pH调整剂75，添加酸(例如硫酸等)、碱剂(氢氧化钠、氢氧化钙等)。
根据混合水111的种类的不同，无需进行前处理，实现脱盐处理装置的构成的简化。
作为由这样的、简化了的脱盐处理装置30B处理的混合水111，能够例示出例如碳酸离子浓度低的排出水。另外，也能够应用于Ca2+、Mg2+等水垢成分的浓度低的排出水。
在此，作为pH调整剂75，具有酸剂、碱剂。作为在降低pH的情况下使用的酸剂，能够例示出例如盐酸、硫酸、柠檬酸等通常的pH调整剂。另外，作为在提高pH的情况下使用的碱剂，能够例示出例如氢氧化钠、氢氧化钙等通常的pH调整剂。
图5是示出本实施例的另一脱盐处理装置的一例的构成图。
另外，也可以如图5所示的脱盐处理装置30C那样，在第二脱盐装置55B的浓缩水侧的下游进一步设置第三脱盐装置55C，进行三个阶段的脱盐处理。
若设置具备反渗透膜55c的第三脱盐装置55C，则能够从浓缩水31b中进一步回收再生水33c，因此，水回收率进一步提高至97％。需要说明的是，在第二脱盐装置55B与第三脱盐装置55C之间添加图3所示的沉淀槽53、过滤装置54的前处理单元、水垢防止剂74以及pH调整剂75，但在图5中省略它们的图示。
图6是示出本实施例的另一脱盐处理装置的一例的构成图。
另外，如图6所示的脱盐处理装置30D那样，在添加槽52的上游侧设置有将碳酸气体分离的碳酸气体分离部即脱气部50。具体而言，该脱气部50是具备使二氧化碳消散的填充剂的脱气塔或分离膜。
在图6的脱盐处理装置30D中，向脱气部50流入前的混合水111被调整为低pH。混合水111中的碳酸根据其pH而成为平衡状态。在pH低至6.5以下的情况下，在混合水111中主要以HCO3 -以及CO2的状态存在。包含CO2的混合水111流入到脱气部50。在脱气部50中，从混合水111中去除CO2。
在本实施例中，与图5同样地，在第二脱盐装置55B的浓缩水侧的下游进一步设置第三脱盐装置55C，进行三个阶段的脱盐处理。
实施例2
接着，对实施例2的水处理系统进行说明。图7是本实施例的水处理系统的概要图。针对与实施例1的水处理系统重复的构件标注相同的附图标记，省略重复的说明。
如图7所示，本实施例的水处理系统设置有氧化还原电位(ORP)计130，该氧化还原电位(ORP)计130对向第一脱盐装置55A导入的混合水111中的氧化还原电位进行计测。
而且，在向第一脱盐装置55A导入的混合水111的氧化还原电位的值为规定值的范围外的情况下，从氧化剂供给部131供给氧化剂132。
在由混合部110混合的前阶段，从由脱硫排水分离出的分离水43中去除水银，但有时分离水43中残留有水银。
该残留的水银存在各种形态，因此，在离子状态的情况下，能够利用RO膜来去除，虽然未朝透过水侧透过，但在金属汞的情况下为无极性且为液状，从而透过RO膜。
因此，通过将混合水111中的氧化还原电位的值控制在规定范围内，由此使水银的形态转换而成为离子状态，利用RO膜来去除。
在此，优选控制为，利用氧化还原电位计130计测的混合水111中的氧化还原电位的值(X)成为-0.69V＜ORP值(X)＜1.358V的范围。
这是因为，在ORP值(X)超过“1.358V”的情况下，氯化物Cl-成为氯气(Cl2)，是不优选的。
另外，ORP值(X)的下限值根据共存物质而不同，使ORP的下限值为-0.69V以上，优选为0.2680V以上，更优选为0.6125V以上，进一步优选为0.796V。排水中的盐类的大部分为Cl-、SO4 2-。
Hg(1)在+0.2680V以上时被氧化为Hg2Cl2(固体)，在+0.6125V以上时被氧化为Hg2SO7(固体)。需要说明的是，在排水中也包含S2-、I-、Br-，但与Cl-、SO4 2-相比为少量。
另外，另一方面，在完全不包含杂质的情况下，将Hg(l)氧化为Hg2 2+时，需要+0.798V。
上限值的1.358V的根据在于，从Cl-向Cl2氧化的标准电极电位为+1.3583V。另一方面，由于从Cl-成为CIO-的反应为+0.89V，因此，上限值至少为+1.3583V以下，优选为+0.89V以下。
因此，通过ORP控制来投入氧化剂132，以成为水银不还原这样的状况。
其结果是，水银维持为氧化汞而非金属汞，作为RO膜的避讳物质的氯气维持为氯化物离子的形态。因此，能够实现去除水银且不会损伤RO膜的运转。
在此，作为氧化剂132，优选使用空气。通过使用空气作为氧化剂132，能够抑制对RO膜造成损伤且实现温和条件下的氧化。
另外，也可以在供给氧化剂132之后，在第一脱盐装置55A的上游侧设置固液分离装置133，从而分离出混合水111中的固态化后的水银(例如氯化汞(HgCl2)等)。由此，能够防止固态化后的水银(例如氯化汞(HgCl2)等)附着于RO膜表面，能够抑制脱盐处理能力的降低。
实施例3
接着对实施例3的水处理系统进行说明。图8是本实施例的水处理系统的概要图。针对与实施例1的水处理系统重复的构件，标注相同的附图标记并省略重复的说明。
如图8所示，本实施例的水处理系统在分离出重金属淤泥104的固液分离部103的下游侧且混合部110的上游侧，具备UF(Ultrafiltration Membrane)膜122和具有NF膜(纳米过滤膜)121a的NF膜装置121。
在本实施例中，通过螯合剂102的添加而在固液分离部103将水银去除并分离，然后进行基于膜的脱盐。该膜处理的膜优选为NF膜121a。
将NF膜121a的透过液123的一部分作为返回水123a通过返回管线L36回送到湿式脱硫装置16，并且，将NF膜121a的浓缩液124通过浓缩液管线L25向导入管线L24侧输送，与来自冷却塔21的排出水22在混合部110中混合而成为混合水111。
通过利用NF膜121a进行脱盐处理，能够在浓缩液124侧浓缩多价离子(例如Ca2+、Mg2+、SO4 2-)，在透过液123侧浓缩一价离子(例如Na+、Cl-)。
在此，来自湿式脱硫装置16的排水所包含的盐以氯化钙(CaCl2)为主。因此，通过基于具有一价选择性的NF膜121a的膜分离，浓缩液124能够在后级的石膏析晶中浓缩石膏的原料(例如Ca2+、5O4 2-)，另一方面，能够降低成为后级的第一脱盐装置55A的RO膜的负荷的Cl-。
与之相伴，能够降低向后级的第一脱盐装置55A供给的溶解性蒸发残留物(Totaldissolved solid(s)；TDS)的浓度，从而提高浓缩率。
由此，能够降低来自第一脱盐装置55A的浓缩水31a。其结果是，能够将用于对浓缩水进行喷雾干燥的喷雾干燥装置23小型化。
需要说明的是，为了防止基于NF膜121a的脱盐装置的堵塞，也可以添加阻垢剂。
根据本实施例，在利用螯合剂102对分离水43进行了处理的水银处理之后，进一步利用NF膜121a进行脱盐处理，从而能够选择性地浓缩多价离子，由此，提高第一脱盐装置55A中的基于RO膜的浓缩率，有助于喷雾干燥装置23的小型化。
具有潮解性的物质主要为CaCl2、MgCl2，但能够利用NF膜121a来分离该二价阳离子(Ca2+、Mg2+)和氯化物离子Cl-，因此，喷雾干燥装置23中的干燥盐的潮解性的问题得以降低。
就NF膜121a的浓缩水124而言，多价离子为浓的状态，能够在析晶装置中对石膏进行回收，在析晶后利用RO进行浓缩，利用喷雾干燥装置23对该RO浓缩水进行喷雾干燥。
实施例4
接着，对实施例4的水处理系统进行说明。图9是本实施例的水处理系统的概要图。针对与实施例1的水处理系统重复的构件，标注相同的附图标记并省略重复的说明。
如图9所示，本实施例的水处理系统具备：湿式脱硫装置16，其去除来自锅炉11的锅炉废气12中的硫氧化物；脱水装置42，其从来自所述湿式脱硫装置16的包含石膏料浆的脱硫排水41中分离出石膏32；混合部110，其将来自所述脱水装置42的分离水43与在工厂设备内产生的排出水22混合；反应槽101，向该反应槽101导入由所述混合部110混合后的混合水111并投入螯合剂102，从而将分离水43中的重金属固定；固液分离部103，其对来自所述反应槽101的混合水111中的固态成分(重金属淤泥)104进行固液分离；脱盐处理装置30，其将所述固液分离后的混合水111中的盐分去除；以及喷雾干燥装置23，其具有对由所述脱盐处理装置30浓缩了盐分后的浓缩水31进行喷雾的喷雾机构，且使用所述锅炉废气12的一部分12a进行喷雾干燥。
通过将来自冷却塔21的排出水22与分离水43混合，能够使用螯合剂102来去除冷却塔21的排出水22中包含的杂质。
与实施例1的处理系统不同，由于向第一脱盐装置55A导入的导入水量增大，因此盐浓度下降，能够实现对RO膜造成的负荷的减轻。
实施例5
接着，对实施例5的水处理系统进行说明。图13是本实施例的水处理系统的概要图。针对与实施例1的水处理系统重复的构件，标注相同的附图标记并省略重复的说明。
如图13所示，本实施例的水处理系统在向喷雾干燥装置23供给的浓缩水31中添加螯合剂102。
在本实施例中，在将来自脱盐处理装置30的浓缩水30向喷雾干燥装置23供给的管线L21中，从未图示的螯合剂添加部添加用于将残留在浓缩水31中的重金属固定的螯合剂102。
在本实施例中，在向喷雾干燥装置23供给之前向浓缩水30中混合螯合剂102，由此，在由喷雾干燥装置23生成的排出气体12b中的干燥盐中充分混合有螯合剂102。
由该固态成分分离机140分离出的固态成分141之后直接被填埋处理。
在此，在添加螯合剂102的情况下，需要在其耐热温度以下进行处理。因此，将喷雾干燥装置23的干燥结束时的排出气体12b的温度(T1)维持为200℃以下，优选维持为150℃以下。
需要说明的是，喷雾干燥装置23中的干燥中的喷雾液滴的温度成为80℃左右，不会上升到80℃以上温度。因此，干燥开始时的温度不受到限定。需要说明的是，向喷雾干燥装置23分支的分支废气18a的入口温度(T2)例如为350℃左右。因此，通过使脱水滤液的液滴的蒸发量或分支废气12a的导入流量中的任一方或两方发生变化来将排出气体12b的温度(T1)维持为200℃以下，优选为150℃以下，由此螯合剂102不会发生劣化，对固态成分141进行填埋处理时的重金属的溶出被消除。
根据本实施例，在添加了将浓缩水30中的重金属固定的螯合剂102之后，利用喷雾干燥装置23进行干燥，由此能够防止例如水银等重金属从固态成分141溶出。
另外，还可以与螯合剂102一起添加凝聚剂。
作为该凝聚剂，能够使用形成固态物的核的凝结剂以及使固态物的絮状物增大的高分子凝聚剂。
在此，作为凝结剂，例如能够举出硫酸铝、氯化铁、PAC等。另外，作为高分子凝聚剂，例如能够举出“TAKIFLOC(日文：タキフ口ック)(商品名；多木化学公司制)阴离子系、非离子系、阳离子系，两性系)”、“EPOFLOC L-1(商品名)；JIKCO公司制”等。
附图标记说明
11 锅炉；
12 锅炉废气(废气)；
18 废气处理系统；
21 冷却塔；
22 排出水；
23 喷雾干燥装置；
30 脱盐处理装置；
31(31a～31c) 浓缩水；
33(33a～33c) 再生水；
55A～55C 第一～第三脱盐装置；
61 析晶槽；
62 旋液分离器；
74 水垢防止剂；
75 pH调整剂；
101 反应槽；
102 螯合剂；
103 固液分离部；
104 重金属淤泥；
110 混合部；
111 混合水。

Claims (16)

1.一种水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统具备：
湿式脱硫装置，其去除锅炉废气中的硫氧化物；
脱水装置，其从来自所述湿式脱硫装置的包含石膏料浆的脱硫排水中分离出石膏；
水银去除部，向该水银去除部导入来自所述脱水装置的分离水并投入螯合剂，从而将分离水中的重金属固定；
固液分离部，其对来自所述水银去除部的分离水中的固态成分进行固液分离；
混合部，其将来自所述固液分离部的分离水与在工厂设备内产生的排出水混合；
脱盐处理装置，其去除由所述混合部混合后的混合水中的盐分；以及
喷雾干燥装置，其具有对由所述脱盐处理装置浓缩了盐分后的浓缩水进行喷雾的喷雾机构，且使用所述锅炉废气的一部分进行喷雾干燥。
2.一种水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统具备：
湿式脱硫装置，其去除锅炉废气中的硫氧化物；
脱水装置，其从来自所述湿式脱硫装置的包含石膏料浆的脱硫排水中分离出石膏；
混合部，其将来自所述脱水装置的分离水与在工厂设备内产生的排出水混合；
反应槽，向该反应槽中导入由所述混合部混合后的混合水并投入螯合剂，从而将分离水中的重金属固定；
固液分离部，其对来自所述反应槽的混合水中的固态成分进行固液分离；
脱盐处理装置，其去除所述固液分离后的混合水中的盐分；以及
喷雾干燥装置，其具有对由所述脱盐处理装置浓缩了盐分后的浓缩水进行喷雾的喷雾机构，且使用所述锅炉废气的一部分进行喷雾干燥。
3.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统具有膜处理部，该膜处理部利用具有一价选择性的膜对由所述固液分离部分离后的分离水进行处理。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的水处理系统，其特征在于，
所述脱盐处理装置去除所述排出水中的二价盐分。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的水处理系统，其特征在于，
所述脱盐处理装置具有：
水垢防止剂供给部，其对包含Ca离子等二价离子的混合水供给水垢防止剂；
第一脱盐装置，其设置于所述水垢防止剂供给部的下游侧，将所述混合水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水；
析晶槽，其设置于所述第一脱盐装置的下游侧，使石膏从所述浓缩水中析晶出；
分离部，其将该析晶出的石膏与来自所述第一脱盐装置的浓缩水分离；以及
第二脱盐装置，其设置于所述分离部的下游侧，将所述浓缩水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水。
6.根据权利要求5所述的水处理系统，其特征在于，
所述脱盐处理装置还具有：
对来自所述第二脱盐装置的浓缩水进行分离的分离部；以及
第三脱盐装置，其设置于所述分离部的下游侧，将所述浓缩水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水。
7.根据权利要求5所述的水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统具备氧化还原电位计，该氧化还原电位计对向所述第一脱盐装置导入的混合水的氧化还原电位进行计测。
8.根据权利要求7所述的水处理系统，其特征在于，
由所述氧化还原电位计计测的所述混合水中的氧化还原电位的值(X)为-0.69V＜X＜1.358V。
9.一种水处理方法，其特征在于，
所述水处理方法包括如下工序：
湿式脱硫工序，在该湿式脱硫工序中，去除锅炉废气中的硫氧化物；
脱水工序，在该脱水工序中，从来自所述湿式脱硫工序的包含石膏料浆的脱硫排水中分离出石膏；
水银去除工序，在该水银去除工序中，导入来自所述脱水工序的分离水且投入螯合剂，从而将分离水中的重金属固定；
固液分离工序，在该固液分离工序中，对来自所述水银去除工序的分离水中的固态成分进行固液分离；
混合工序，在该混合工序中，将来自所述固液分离部的分离水与在工厂设备内产生的排出水混合；
脱盐处理工序，在该脱盐处理工序中，去除通过所述混合工序混合后的混合水中的盐分；以及
喷雾干燥工序，在该喷雾干燥工序中，使用所述锅炉废气的一部分，对通过所述脱盐处理工序浓缩了盐分后的浓缩水进行喷雾干燥。
10.一种水处理方法，其特征在于，
所述水处理方法包括如下工序：
湿式脱硫工序，在该湿式脱硫工序中，去除锅炉废气中的硫氧化物；
脱水工序，在该脱水工序中，从来自所述湿式脱硫工序的包含石膏料浆的脱硫排水中分离出石膏；
混合工序，在该混合工序中，将来自所述脱水工序的分离水与在工厂设备内产生的排出水混合；
沉淀工序，在该沉淀工序中，导入通过所述混合工序混合后的混合水且投入螯合剂，从而将分离水中的重金属固定；
固液分离工序，在该固液分离工序中，对所述沉淀工序的混合水中的固态成分进行固液分离；
脱盐处理工序，在该脱盐处理工序中，去除所述固液分离后的混合水中的盐分；以及
喷雾干燥工序，在该喷雾干燥工序中，使用所述锅炉废气的一部分，对通过所述脱盐处理工序浓缩了盐分后的浓缩水进行喷雾干燥。
11.根据权利要求9或10所述的水处理方法，其特征在于，
所述水处理方法包括膜处理工序，在该膜处理工序中，利用具有一价选择性的膜，对通过所述固液分离工序分离后的分离水进行处理。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的水处理方法，其特征在于，
所述脱盐处理工序去除所述排出水中的二价盐分。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的水处理方法，其特征在于，
所述脱盐处理工序包括如下工序：
水垢防止剂供给工序，在该水垢防止剂供给工序中，向包含Ca离子等二价离子的混合水供给水垢防止剂；
第一脱盐工序，该第一脱盐工序设置于所述水垢防止剂供给工序的下游侧，将所述混合水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水；
析晶工序，该析晶工序设置于所述第一脱盐工序的下游侧，使石膏从所述浓缩水中析晶出；
分离部，在该分离部中，将该析晶出的石膏与来自所述第一脱盐工序的浓缩水分离；
第二脱盐工序，该第二脱盐工序设置于所述分离部的下游侧，将所述浓缩水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水。
14.根据权利要求13所述的水处理方法，其特征在于，
所述脱盐处理工序还包括：
对来自所述第二脱盐工序的浓缩水进行分离的分离工序；以及
第三脱盐工序，该第三脱盐工序设置于所述分离工序的下游侧，将所述浓缩水分离为再生水和浓缩有所述Ca离子等的浓缩水。
15.根据权利要求9所述的水处理方法，其特征在于，
所述水处理方法包括氧化还原电位计测工序，在该氧化还原电位计测工序中，对向所述第一脱盐工序导入的混合水的氧化还原电位进行计测。
16.根据权利要求15所述的水处理方法，其特征在于，
通过所述氧化还原电位计测工序计测的所述混合水中的氧化还原电位的值(X)为-0.69V＜X＜1.358V。
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