JP2000024639A - 硫酸含有排水の蒸発濃縮方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硫酸含有排水中の種晶を利用してスケーリン
グの抑制する蒸発濃縮操作を行うにあたり、種晶の体積
増加によるスケーリング抑制効率の低下を防止するため
の方法を提供する。 【解決手段】 硫酸含有排水中の種晶を利用してスケー
リングを抑制する蒸発濃縮する硫酸含有排水の蒸発濃縮
方法において、蒸発濃縮器の循環濃縮液中の種晶を粉砕
し、粉砕された種晶を循環使用することを特徴とする硫
酸含有排水の蒸発濃縮方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸発濃縮装置での
スケーリング抑制のために利用される種晶の粒径を調整
してスケール抑制効率の低下を防ぐ蒸発濃縮装置におけ
るスケーリング抑制方法およびその装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、排煙脱硫プロセスから排出された
硫黄分を含む硫酸含有排水の処理方法としては、硫酸含
有排水に凝集剤を添加して硫黄分を沈殿させる凝集沈殿
濾過法が一般的である。しかしながら、凝集沈殿濾過法
は、凝集沈殿装置を設置するための広い面積が必要であ
り、さらに多量の廃スラッジが発生するため運転管理が
煩雑となる欠点を有している。特に火力火力発電所にお
ける排煙脱硫排水を処理するためには、２段の凝集沈殿
によるフッ素除去や、ＣＯＤ吸着設備を必要とするなど
複雑な工程や設備を必要とし、その運転経費、添加薬品
費さらには保守費用の面で不経済であった。

【０００３】一方、凝集沈殿濾過法に代わる処理法とし
て、火力発電所から排出される排煙脱硫排水を蒸発濃縮
する蒸発濃縮法が提案されている。蒸発濃縮法は、凝集
沈殿濾過法と比して、システムが簡素で設置面積も少な
いという利点を有している。しかしながら、火力発電所
から排出される排水、特に排煙脱硫排水中には、石膏
（ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）等の多量のスケール成分が含ま
れているため、蒸発濃縮法で排水を処理しようとする
と、蒸発濃縮工程においてスケールが生成し、蒸発濃縮
器の伝熱管にスケールが付着して伝熱効率が低下した
り、配管が閉塞する等の障害により連続的に処理するこ
とは困難である。

【０００４】火力発電所等から排出される排煙脱硫排水
等を蒸発濃縮する際に、蒸発濃縮装置内のスケーリング
を抑制する目的で、種晶（懸濁物質）を循環濃縮液に添
加することが一般的に行われている。種晶を添加するこ
とにより、濃縮液中の種晶にスケール成分が析出するた
め、スケール成分が配管、タンク類、濃縮装置に析出す
ることが抑制される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように種晶を添
加する目的は、循環濃縮液中のスケール成分を蒸発濃縮
装置ではなく、循環濃縮液中の種晶に析出させることで
あるから、種晶粒子は運転時間の増加につれて表面にス
ケール成分が析出し、液流動による粉砕等を除けば粒子
体積は増加してゆく。また、種晶の粒子体積が増加して
いくと循環濃縮液単位体積当たりの種晶の表面積が小さ
くなるので、スケーリング抑制効果は低下してゆく。従
って、種晶によるスケーリング抑制効果を維持するため
には、体積が大きくなった種晶粒子を系外へ抜き出し、
小さな粒径の種晶を外部から補充していく必要がある。
この操作は、種晶粒径の成長が速い場合は系外への抜き
出し量が増えたり、外部からの添加量が増えそれに伴い
種晶添加設備が大型化する。本発明が解決しようとする
課題は、硫酸含有排水中の種晶を利用してスケーリング
の抑制する蒸発濃縮操作を行うにあたり、種晶の体積増
加によるスケーリング抑制効率の低下を防止するための
方法およびその装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１に記載された本発明は、硫酸含有排水中の種
晶を利用してスケーリングを抑制する蒸発濃縮する硫酸
含有排水の蒸発濃縮方法において、蒸発濃縮器の循環濃
縮液中の種晶を粉砕し、粉砕された種晶を循環使用する
ことを特徴とする硫酸含有排水の蒸発濃縮方法に関する
ものである。

【０００７】上記課題を解決するための請求項２に記載
された本発明は、蒸発濃縮器の循環濃縮液中の種晶を大
粒径部分と小粒径部分に分級し、該大粒径部分の種晶を
粉砕し、粉砕された種晶を循環使用することを特徴とす
る請求項１に記載の硫酸含有排水の蒸発濃縮方法に関す
るものである。

【０００８】上記課題を解決するための請求項３に記載
された本発明は、種晶を含む硫酸含有排水中の水分を蒸
発させて前記排水を濃縮する蒸発濃縮装置において、前
記排水のｐＨを調整するｐＨ調整手段と、前処理された
排水を蒸発濃縮する蒸発濃縮手段と、濃縮された排水を
蒸発濃縮手段へ循環する濃縮液循環手段と、循環濃縮液
中の種晶を粉砕する種晶粉砕手段と、粉砕された種晶を
蒸発濃縮手段へ返送する種晶返送手段を有することを特
徴とする硫酸含有排水の蒸発濃縮装置に関するものであ
る。

【０００９】上記課題を解決するための請求項４に記載
された本発明は、種晶を含む硫酸含有排水中の水分を蒸
発させて前記排水を濃縮する蒸発濃縮装置において、前
記排水のｐＨを調整するｐＨ調整手段と、前処理された
排水を蒸発濃縮する蒸発濃縮手段と、濃縮された排水を
蒸発濃縮手段へ循環する濃縮液循環手段と、循環濃縮液
中の種晶を大粒径部分と小粒径部分に分級する種晶分級
手段と、分級された大粒径部分の種晶を粉砕する種晶粉
砕手段と、粉砕された種晶を蒸発濃縮手段へ返送する種
晶返送手段を有することを特徴とする硫酸含有排水の蒸
発濃縮装置に関するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明方法は、硫酸含有排水中の
種晶を利用してスケーリングを抑制する硫酸含有排水を
蒸発濃縮する方法において、循環濃縮液中の種晶にスケ
ール成分が析出して、体積が増加し循環濃縮液単位体積
当たりの表面積が小さくなった種晶を、粉砕機を用いて
粉砕することにより、循環濃縮液単位体積当たりの種晶
の表面積を大きくし、スケーリング抑制効果の低下を防
ぐことを特徴とするものである。

【００１１】本発明における処理対象となる硫酸含有排
水とは、硫酸成分を含む排水であり、例えば火力発電所
等で使用される湿式石灰石−石膏法スート混合式排煙脱
硫装置から排出される硫酸カルシウムを含む排煙脱硫排
水を挙げることができる。

【００１２】本発明における種晶とは、例えば排煙脱硫
排水に含まれる硫酸カルシウムが付着し得うる母核とな
るものであれば特に限定されないが、溶存していたカル
シウムイオンと硫酸イオンが反応しスケールの要因とな
る石膏が析出してくるため、蒸発濃縮装置へのスケール
を抑制するには種晶と同成分である石膏が好ましい。処
理しようとする硫酸含有排水中に含まれる種晶濃度が少
ない場合は、外部から種晶を添加し、また硫酸含有排水
中に含まれる種晶が十分ある場合は、外部から種晶を加
えずに回収再利用すればよい。

【００１３】本発明における蒸発濃縮手段としての蒸発
濃縮器は、どのような型式のものでもよく、水平伝熱管
方式でも縦型薄膜方式でもよい。蒸発濃縮するための加
熱方式も、外部加熱方式でも自己蒸気圧縮型でもよい。
また、蒸発濃縮器は１段のものでも、２段のものでもよ
い。

【００１４】循環濃縮液中の種晶を粉砕する手段は、特
に限定されないが、例えば、インラインミキサー、カッ
ターポンプ、ミル、ホモジナイザー等の手段を挙げるこ
とができる。これらの粉砕手段は、配管組込式でも外部
取付式のいずれでもよい。

【００１５】種晶は、平均粒子径で７０μｍ以下に粉砕
すればよく、５〜５０μｍが好ましい。更なる小粒径化
は粉砕効率や経済性の観点からは現実的でなく、７０μ
ｍを超える場合は、種晶効果や種晶沈降による系内への
堆積の点で好ましくない。

【００１６】なお、種晶粉砕装置の小型化や経済性の観
点から循環濃縮液中の種晶を大粒径部分と小粒径部分に
分級し、大粒径部分の石膏を粉砕してもよい。分級の手
段としては、供給から排出まで連続してできること、運
転時に閉塞や流路阻害がこと、逆洗や洗浄操作を行なわ
ないで処理できること、インラインでも大気開放（ライ
ンを縁切りするなど）でも使用可能なことなどの理由か
らサイクロンセパレータ用いて分級するのが好ましい。

【００１７】種晶を粉砕するには、循環濃縮液中の種晶
を常時粉砕してもよく、あるいは種晶にスケール成分が
付着して粒径が大きくなった時点で粉砕してもよい。

【００１８】分級手段は、特に限定されないが、例えば
サイクロンセパレーター、膜分離、自然沈降分離等を挙
げることができる。

【００１９】本発明における大粒径部分の種晶とは、例
えば７０μｍ以上の粒径で７０〜１５０μｍ程度の粒度
分布を有する種晶をいう。なお、分級された小粒径部分
の種晶は、蒸発濃縮器へ返送して、再利用することがで
きる。

【００２０】本発明における蒸発濃縮手段としての蒸発
濃縮器は、どのような型式のものでもよく、水平伝熱管
方式でも縦型薄膜方式でもよい。蒸発濃縮するための加
熱方式も、外部加熱方式でも自己蒸気圧縮型でもよい。
また、蒸発濃縮器は１段のものでも、２段のものでもよ
い。

【００２１】以下図面により、本発明の蒸発濃縮装置の
一実施形態を説明する。図１は、請求項３に記載した蒸
発濃縮装置のフロー図である。

【００２２】脱硫排水は排水供給ラインａａよりｐＨ調
整槽１に貯留し、酸あるいはアルカリを貯蔵しているｐ
Ｈ調整薬品槽５からｐＨ調整薬品注入ポンプ８を介して
ｐＨ調整薬品を注入し、脱硫排水のｐＨが弱酸性から中
性になるように調整する。

【００２３】ｐＨ調整した排水を排水供給ポンプ９を介
して蒸発濃縮器２に供給する。蒸発濃縮器２はコンデン
サ３を介して真空ポンプ１２により約−５００ｍｍＨｇ
の減圧状態とし、加熱供給ラインｂｂより供給される蒸
気を熱源とし、運転温度は７０℃とする。

【００２４】蒸発濃縮器２で蒸発濃縮した蒸気は温度計
１７で温度を計測し、コンデンサ３で凝縮し、凝縮水ポ
ンプ１３により系外に排出する。ラインｃｃ、ｄｄは、
コンデンサ３を冷却する冷却水のラインである。また、
蒸発濃縮器２を加熱した蒸気のドレンは蒸気ドレンポン
プ１４により排出される。

【００２５】蒸発濃縮器２で濃縮された濃縮液は、濃縮
液循環ポンプ１０を介して常時循環して濃縮される。濃
縮液は移出ポンプ１１により種晶粉砕機１６に供給し、
循環濃縮液中の種晶を粉砕する。粉砕した種晶を含む濃
縮液は、循環液調整タンク７へ移送する。粉砕された種
晶を含む循環濃縮液を循環液調整タンク７で攪拌混合
し、循環調整液移送ポンプ１５を介して蒸発濃縮器２へ
返送する。種晶を粉砕することにより、循環濃縮液単位
体積当たりの表面積が増加するので、種晶の輔ーリング
抑制効果が持続する。なお、所定の濃度まで濃縮された
排水は、濃縮液タンク４へ送る。

【００２６】図２は、請求項４に記載した蒸発濃縮装置
のフロー図である。図２において、図１に示した蒸発濃
縮装置と同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略
する。

【００２７】蒸発濃縮器２で濃縮された濃縮液は、濃縮
液循環ポンプ１０を介して常時循環され、濃縮液排出ポ
ンプ１１により、分級手段としてのサイクロンセパレー
タ６に送り、種晶を分級する。分級された種晶のうち、
大粒径部分の種晶を種晶粉砕機１６で粉砕し、循環液調
整タンク７へ移送する。ここで種晶粉砕機１６への供給
ラインをサイクロンセパレータ６分離後の液ではなく、
濃縮液排出ポンプ１１の一部を分岐してもよい。一方、
サイクロンセパレータ６で分級した小粒径部分の種晶は
濃度が希薄であり、その一部を濃縮液タンク４に排出
し、残りを循環液調整タンク７へ移送し、攪拌混合して
蒸発濃縮器２へ返送する。なお、所定の濃度まで濃縮さ
れた排水は、濃縮液タンク４へ送る。

【００２８】

【実施例】以下に、実施例により本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例により限定されるもので
はない。

【００２９】実施例で用いた排煙脱硫排水は模擬排水を
使用した。その排水性状を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】なお、蒸発濃縮試験は、表１に示した排煙
脱硫排水を、−５３０ｍｍＨｇおよび約７０℃の濃縮条
件で濃度を上げながら約１２倍まで濃縮運転を実施し
た。

【００３２】比較例１ 図１に示した蒸発濃縮装置において、種晶粉砕機を稼働
させずに連続蒸発濃縮した。

【００３３】初期添加した種晶条件は、循環液懸濁物質
で４％、粒径は４０〜５０μｍであったが、約１００時
間運転後は、循環液懸濁物質で４％、粒径は７０〜１０
０μｍになり、蒸発伝熱面にスケーリングが生じた。

【００３４】実施例１ 図２に示した蒸発濃縮装置を用いて、連続蒸発濃縮し
た。

【００３５】サイクロンセパレータで分級した大粒径部
分の種晶を種晶粉砕機（特殊機化工業株式会社製「Ｔ．
Ｋ．パイプラインホモミクサー２Ｓ型」）で粉砕し、連
続蒸発濃縮を実施した。初期添加した種晶条件は、循環
液懸濁物質で４％、粒径は４０〜５０μｍであったが、
約１００時間運転後循環液懸濁物質で４％、粒径は４０
〜５０μｍであった。蒸発伝熱面にスケーリングは生じ
なかった。

【００３６】実施例２ 図１に示した蒸発濃縮装置を用いて、連続蒸発濃縮し
た。

【００３７】循環濃縮液を種晶粉砕機（特殊機化工業株
式会社製「Ｔ．Ｋ．パイプラインホモミクサー２Ｓ
型」）で粉砕し、連続蒸発濃縮を実施した。初期添加し
た種晶条件は、循環液懸濁物質で４％、粒径は４０〜５
０μｍであったが、約１００時間運転後循環液懸濁物質
で４％、粒径は４０〜５０μｍであった。蒸発伝熱面に
スケーリングは生じなかった。

【００３８】

【発明の効果】請求項１および請求項３に記載の本発明
は、循環濃縮液中の種晶を粉砕し、循環再使用するた
め、循環濃縮液単位体積当たりの表面積を大きくし、ス
ケーリング抑制効果の低下を防ぐことができる。

【００３９】請求項２および請求項４に記載の本発明
は、循環濃縮液中の種晶を分級し、大粒径部分の種晶を
粉砕し、循環再使用するため、粉砕装置の小型化、経済
性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸発濃縮装置の一実施形態を示すフロ
ー図。

【図２】本発明の蒸発濃縮装置の他の一実施形態を示す
フロー図。

【符号の説明】

ａａ 排水供給ライン ｂｂ 加熱蒸気ライン ｃｃ 冷却水入口ライン ｄｄ 冷却水出口ライン １ ｐＨ調整槽 ２ 蒸発濃縮器 ３ コンデンサ ４ 濃縮液タンク ５ ｐＨ調整薬品槽 ６ サイクロンセパレータ ７ 循環液調整タンク ８ ｐＨ調整薬品注入ポンプ ９ 排水供給ポンプ １０ 濃縮液循環ポンプ １１ 濃縮液排出ポンプ １２ 真空ポンプ １３ 凝縮水ポンプ １４ 蒸気ドレンポンプ １５ 循環調整液移送ポンプ １６ 種晶粉砕機 １７ 温度計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 9/02 ６１０ Ｂ０１Ｄ 9/02 ６１０Ｚ ６１７ ６１７ 53/50 Ｃ０２Ｆ 1/58 Ｑ 53/77 5/00 ６１０Ｚ Ｃ０２Ｆ 1/58 ６２０Ｂ 5/00 ６１０ Ｂ０１Ｄ 53/34 １２５Ｒ ６２０ (72)発明者 細田 浩一 東京都江東区新砂１丁目２番８号 オルガ ノ株式会社内 (72)発明者 高橋 英紀 東京都江東区新砂１丁目２番８号 オルガ ノ株式会社内 (72)発明者 塩見 裕 大阪府大阪市西淀川区竹島４丁目７番32号 株式会社ササクラ内 (72)発明者 田原 一見 大阪府大阪市西淀川区竹島４丁目７番32号 株式会社ササクラ内 Ｆターム(参考） 4D002 AA02 BA02 DA05 EA08 GB09 4D034 AA14 BA01 BA05 CA12 CA21 4D038 AA08 AB34 AB36 BA04 BB02 BB13 BB20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫酸含有排水中の種晶を利用してスケー
   リングを抑制する蒸発濃縮する硫酸含有排水の蒸発濃縮
   方法において、蒸発濃縮器の循環濃縮液中の種晶を粉砕
   し、粉砕された種晶を循環使用することを特徴とする硫
   酸含有排水の蒸発濃縮方法。
2. 【請求項２】 蒸発濃縮器の循環濃縮液中の種晶を大粒
   径部分と小粒径部分に分級し、該大粒径部分の種晶を粉
   砕し、粉砕された種晶を循環使用することを特徴とする
   請求項１に記載の硫酸含有排水の蒸発濃縮方法。
3. 【請求項３】 種晶を含む硫酸含有排水中の水分を蒸発
   させて前記排水を濃縮する蒸発濃縮装置において、 前記排水のｐＨを調整するｐＨ調整手段と、前処理され
   た排水を蒸発濃縮する蒸発濃縮手段と、濃縮された排水
   を蒸発濃縮手段へ循環する濃縮液循環手段と、循環濃縮
   液中の種晶を粉砕する種晶粉砕手段と、粉砕された種晶
   を蒸発濃縮手段へ返送する種晶返送手段を有することを
   特徴とする硫酸含有排水の蒸発濃縮装置。
4. 【請求項４】 種晶を含む硫酸含有排水中の水分を蒸発
   させて前記排水を濃縮する蒸発濃縮装置において、 前記排水のｐＨを調整するｐＨ調整手段と、前処理され
   た排水を蒸発濃縮する蒸発濃縮手段と、濃縮された排水
   を蒸発濃縮手段へ循環する濃縮液循環手段と、循環濃縮
   液中の種晶を大粒径部分と小粒径部分に分級する種晶分
   級手段と、分級された大粒径部分の種晶を粉砕する種晶
   粉砕手段と、粉砕された種晶を蒸発濃縮手段へ返送する
   種晶返送手段を有することを特徴とする硫酸含有排水の
   蒸発濃縮装置。