JP2002233880A

JP2002233880A - 炭酸ガス反応・凝集・沈降槽

Info

Publication number: JP2002233880A
Application number: JP2001034993A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Saito; 紳一郎齋藤
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2002-08-20

Abstract

(57)【要約】【課題】炭酸ガス反応槽におけるコーチング等のトラ
ブル及びｐＨ制御の困難性を解消し、反応により発生し
た固層微粒子の除去を不要とし、コンパクトで、設置面
積が小さくて済む炭酸ガス反応・凝集・沈降槽を提供す
る。【解決手段】液中に存在する金属イオンを炭酸ガスに
よって炭酸化して不溶化させる炭酸ガス反応槽２と、不
溶化によって発生した金属炭酸塩を凝集させる凝集槽３
と、凝集した金属炭酸塩を沈降させる沈降槽４とを備
え、炭酸ガス反応槽２内で炭酸ガスを含むガスと金属イ
オンを含む液とを向流に接触させ、炭酸ガス反応槽２
と、凝集槽３と、沈降槽４とを上下方向に直列に配置し
た。炭酸ガス反応槽２と凝集槽３とを一体化して単一の
液塔３２中に上下に配置し、液塔３２の下方に沈降槽３
４を配置することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガス反応・凝
集・沈降槽に関し、特に、焼却飛灰水洗脱塩プラントの
排液中に存在する金属イオン等を不溶化して凝集・沈降
させる際に使用される炭酸ガス反応・凝集・沈降槽に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、都市ゴミ焼却飛灰等の焼却飛灰を
セメント原料として再利用するにあたって、焼却飛灰中
の塩素化合物によって生ずるセメント焼成工程における
トラブルを回避する必要があるため、焼却飛灰を水洗し
て塩素化合物を除去することが行われている。

【０００３】上記焼却飛灰水洗脱塩プラントにおいて焼
却飛灰を水洗した際に発生する排水中には、Ｃａ²⁺、Ｓ
Ｏ₄ ^2-、Ｍｇ²⁺等のイオンが含まれており、これら排水
中のイオンを中和してＣａＣＯ₃、ＣａＳＯ₄、ＭｇＣＯ
₃等とした後、これらの金属炭酸塩等を凝集、沈降させ
て除去することを目的として、従来、図４に示すような
気泡塔が使用されている。

【０００４】この気泡塔６１は、炭酸ガスと排水とを反
応させるため、反応筒下部の給水口６２より排水Ｗを、
反応筒下部のガス供給口６３より炭酸ガスを含むガスＧ
を塔内に供給し、これらを並流で接触させることによ
り、上記排水Ｗ中のイオンを中和して金属炭酸塩を発生
させるものであって、反応筒上部の排水口６４から金属
炭酸塩を含む排水Ｗが排出され、筒上部の排気口６５か
ら反応後のガスＧが排出される。

【０００５】尚、炭酸ガスと排水と向流で接触させる場
合には、筒上部から排水を、筒下部より炭酸ガスを含む
ガスを塔内に供給し、排水中のイオンを中和して金属炭
酸塩を発生させた後、筒下部から金属炭酸塩を含む排水
を排出し、筒上部から反応後のガスを排出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の気
泡塔においては、気泡が大きいため有効容積が小さく、
塔の上下方向の寸法が大きくなってしまうという問題が
あった。また、気泡の動きが大きいため、塔の内面と接
触して乾燥を引き起こし、コーチングができやすい。ガ
ス量を増加させると、気泡の浮上力が増加し、滞留時間
と反応効率が低下して塔内のｐＨを一定に制御するのが
困難であるという問題があった。

【０００７】また、ガスと液とを並流で接触させた場合
には、反応により発生した固層微粒子が塔内に滞留する
ため、この固層微粒子をブローして除去する必要がある
という問題があった。

【０００８】一方、上記気泡塔の他に、液中に存在する
金属イオンを炭酸ガスによって炭酸化して不溶化させる
炭酸ガス反応槽と、不溶化によって発生した金属炭酸塩
を凝集させる凝集槽と、凝集した金属炭酸塩を沈降させ
る沈降槽を水平方向に直列に配置した炭酸ガス反応・凝
集・沈降槽では、設置面積が大きくなるという問題があ
った。

【０００９】そこで、本発明は上記従来の炭酸ガス反応
・凝集・沈降槽における問題点に鑑みてなされたもので
あって、有効容積を大きくすることができて炭酸ガス反
応槽をコンパクトに構成することができ、コーチングが
発生する等のトラブルがなく、ｐＨ制御が容易で、反応
により発生した固層微粒子を従来のようにブローして除
去する必要がなく、設置面積も小さく押さえることので
きる炭酸ガス反応・凝集・沈降槽を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、本発明は、液中に存在する金属イオンを炭酸ガスに
よって炭酸化して不溶化させる炭酸ガス反応槽と、該不
溶化によって発生した金属炭酸塩を凝集させる凝集槽
と、凝集した金属炭酸塩を沈降させる沈降槽とを備えた
炭酸ガス反応・凝集・沈降槽であって、前記炭酸ガス反
応槽において、炭酸ガスを含むガスと金属イオンを含む
液とを向流に接触させるとともに、該炭酸ガス反応槽
と、前記凝集槽と、前記沈降槽とを上下方向に直列に配
置したことを特徴とする。

【００１１】そして、本発明によれば、炭酸ガス反応槽
内で炭酸ガスを含むガスと金属イオンを含む液とが向流
に接触するため、反応により発生した固層微粒子が滞留
することがなく、従来実施していたブローが不要にな
る。また、炭酸ガス反応槽と、前記凝集槽と、沈降槽と
を上下方向に直列に配置したため、設置面積を小さく押
さえることができる。

【００１２】前記炭酸ガス反応槽と前記凝集槽とを一体
化して単一の液塔中に上下に配置することができ、これ
によって、上下方向の高さをさらに低く押さえ、装置全
体の建設コストを低減することができる。

【００１３】また、上記炭酸ガス反応・凝集・沈降槽に
よって焼却飛灰溶出成分を含む液を処理することがで
き、焼却飛灰中の塩素化合物を除去することにより、セ
メント焼成工程におけるトラブルを回避することができ
る。これによって、都市ゴミ焼却飛灰等の焼却飛灰をセ
メント原料として再利用することができる。

【００１４】さらに、炭酸ガス反応槽において、液中に
存在する金属イオンを炭酸化して不溶化させるための炭
酸ガスを含むガスを、燃焼排ガス、特に、セメント焼成
用キルンからの排ガスとすることにより、セメント焼成
用キルン等の排ガスを有効利用することもできる。

【００１５】また、前記炭酸ガス反応槽内に散気板また
は多孔板を設けて炭酸ガスを含むガスの気泡径を０．５
乃至３ｍｍに微細化することにより、炭酸ガス反応槽の
内面へのスケールの付着が大幅に減少するとともに、反
応効率が向上してガス量の変動に伴う反応効率の変化が
小さくなり、ガス量の変動に伴うｐＨ制御が容易とな
る。さらに、排水中の微粒子や生成した固相の排出が容
易となり、従来実施していた缶底ブローが不要となる。

【００１６】上記炭酸ガス反応槽にレベル計を設置し、
レベル計の計測値に基づいて、炭酸ガス反応槽の下方ま
たは凝集槽の下方に設置した液位制御用弁の開度を調整
することにより、炭酸ガス反応槽の液位レベルを制御す
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の具体
例として、以下、本発明にかかる炭酸ガス反応・凝集・
沈降槽を、都市ゴミ焼却飛灰等の焼却飛灰水洗脱塩プラ
ントの排水に含まれる金属イオンを炭酸化して、凝集・
沈降させる場合を例にとって説明する。

【００１８】図１は、本発明にかかる炭酸ガス反応・凝
集・沈降槽の一実施例の全体構成を示し、この炭酸ガス
反応・凝集・沈降槽１は、大別して、液中に存在する金
属イオンを炭酸ガスによって炭酸化して不溶化させる炭
酸ガス反応槽（以下「反応槽」と略称する）２と、発生
した各種金属炭酸塩を凝集させる凝集槽３と、凝集した
各種金属炭酸塩を沈降させる沈降槽４（４Ａ、４Ｂ）と
で構成される。

【００１９】反応槽２は、図２に示すように、箱形の胴
部２ｆと、胴部２ｆに連続する上部２ｇ及び下部２ｈと
で構成される。

【００２０】反応槽２の下部２ｈには、図示しないセメ
ント焼成用キルンからボルテックスブロア５（図１）を
介して炭酸ガスを含む燃焼排ガス（以下「ガス」と略称
する）Ｇを吹き込むためのガス供給口２ａが設けられ
る。

【００２１】反応槽２内のガス供給口２ａの上方には、
ガス供給口２ａから供給されたガスＧの気泡径を０．５
乃至３ｍｍに微細化するためのゴム製の散気板２ｂが配
置される。尚、散気板２ｂの代わりに多孔板を設けるこ
ともできる。

【００２２】一方、反応槽２の上部２ｇには、焼却飛灰
水洗脱塩プラントに付設された排水槽１３から排水ポン
プ１４を介し、Ｃａ²⁺、ＳＯ₄ ^2-、Ｍｇ²⁺等のイオンを
含む排水Ｗを供給するための排水供給口２ｅと、反応槽
２からガスＧを排出するための排気口２ｄが設けられ
る。

【００２３】図１に示すように、ボルテックスブロア５
と反応槽２との間の管路６には、反応槽２へのガス供給
量を計測するための流量計８が配置される。一方、反応
槽２の出口側には、反応槽２からガスＧを排出するため
排気ファン９が設けられる。また、反応槽２から排気フ
ァン９までの管路１０の他に、ボルテックスブロア５の
出口から排気ファン９へも管路１１が設けられ、流量計
８によって測定された流量を一定に制御するため、逃が
し弁１２が配置される。また、反応槽２内の排水のレベ
ルを制御するため、レベル計１５及び反応槽２の下方に
液位制御用弁としての電動式ピンチバルブ１６が配置さ
れる。

【００２４】凝集槽３は、反応槽２の下方に配置され、
反応槽２から反応液を供給するための管路１８と、この
管路１８に反応槽２の液位を制御するための電動式ピン
チバルブ１６とを備える。また、凝集槽３には、凝集剤
Ｃを添加するための図示しない添加装置と、凝集槽３内
を撹拌するための攪拌器１９と、凝集槽３内の排水Ｗの
ｐＨ値を測定するためのｐＨ計２０と、凝集槽３の液位
レベルを計測するためのレベル計２５が配置される。

【００２５】沈降槽４（４Ａ、４Ｂ）は、凝集槽３の下
方に配置され、この沈降槽４において、凝集槽３から供
給された凝集液中の各種金属炭酸塩が沈降する。凝集槽
３と沈降槽４との間には、凝集槽３から凝集液を供給す
るため、管路２３、２４が設けられ、これらの管路２
３、２４の各々には、凝集槽３の液位を制御するための
電動式ピンチバルブ２１、２２が配置される。

【００２６】次に、上記構成を有する炭酸ガス反応・凝
集・沈降槽１の動作について、図１及び図２を参照しな
がら詳細に説明する。

【００２７】焼却飛灰水洗脱塩プラントにおいて焼却飛
灰を水洗した後の排水Ｗは、排水槽１３に一時的に貯蔵
された後、排水ポンプ１４を介して反応槽２の上部２ｇ
の排水供給口２ｅから反応槽２に供給される。この排水
Ｗは、Ｃａ²⁺、ＳＯ₄ ^2-、Ｍｇ²⁺等の金属イオンを含
む。反応槽２内の排水Ｗの液位レベルは、レベル計１５
の計測値に基づいて、電動式ピンチバルブ１６の開度を
調整して制御する。

【００２８】一方、反応槽２には、セメント焼成用キル
ンからボルテックスブロア５を介してガスＧが吹き込ま
れる。ガスＧは、反応槽２の下部のガス供給口２ａから
散気板２ｂを経て、その気泡径が０．５乃至３ｍｍに微
細化されて反応槽２内に吹き込まれ、反応槽２の排水Ｗ
と向流に接触し、排水Ｗ中のＣａ²⁺、ＳＯ₄ ^2-、Ｍｇ² ⁺
等のイオンが中和されてＣａＣＯ₃、ＣａＳＯ₄、ＭｇＣ
Ｏ₃等となる。

【００２９】ここで、散気板２ｂによって、ガスＧの気
泡径が微細化されているため、反応槽２の内面へのスケ
ールの付着が大幅に減少するとともに、反応効率が向上
し、ガス量の変動に伴う反応効率の変化が小さくなり、
ガス量の変動に伴うｐＨ制御が容易となる。さらに、排
水中の微粒子や生成した固相の排出が容易となり、従来
実施していた缶底ブローが不要となる。

【００３０】反応槽２における反応が終了した後のガス
Ｇは、管路１０を介して排気ファン９を介して大気に排
出されるとともに、流量計８の測定値が一定になるよう
に、すなわち、反応槽２へのガスＧの供給量が一定にな
るように、反応槽２に供給されないガスＧがボルテック
スブロア５の出口から管路１１の逃がし弁１２及び排気
ファン９を介して大気に排出される。

【００３１】ガスＧとの反応が完了した排水Ｗは、反応
槽２の排水口２ｃから排出され、管路１８を介して下方
に位置する凝集槽３に供給される。凝集槽３内の排水Ｗ
に凝集剤Ｃが添加され、不溶化によって発生した前記金
属炭酸塩が凝集する。反応を促進するため、凝集槽３の
排水Ｗは、攪拌器１９によって撹拌されるとともに、ｐ
Ｈ計２０によって凝集槽３内の排水ＷのｐＨ値が測定さ
れる。そして、ｐＨ値を一定に維持するため、ｐＨ計２
０の出力によって逃がし弁１２の開度を調節し、反応槽
２へのガスＧの供給量を変化させる。

【００３２】凝集槽３の液位レベルは、レベル計２５に
よって測定され、この液位レベルが一定となるように、
電動式ピンチバルブ２１、２２の開度を調節する。尚、
凝集・沈降をさせる装置において弁を用いる場合、従来
のボールバルブやバタフライバルブは固結によって動作
しなくなるため、ピンチ式バルブのように、動作によっ
てスケールの剥離が可能なバルブの採用が必要である。

【００３３】凝集槽３において金属炭酸塩が凝集した排
水Ｗは、管路２３、２４を介して沈降槽４に供給され
る。そして、沈降槽４において沈降した金属炭酸塩は、
系外に除去される。

【００３４】次に、本発明にかかる炭酸ガス反応・凝集
・沈降槽の第２実施例について、図３を参照しながら説
明する。

【００３５】この炭酸ガス反応・凝集・沈降槽３１は、
上記実施例において説明した炭酸ガス反応槽２と凝集槽
３とを一体化して単一の液塔３２中に上下に配置したこ
とを特徴とし、液塔３２の下方に沈降槽３４（３４Ａ、
３４Ｂ）が配置される。

【００３６】液塔３２は、箱形の胴部３２ｇと、胴部３
２ｇに連続する下部３２ｈとで構成される。

【００３７】液塔３２の胴部３２ｇの中央部には、ガス
供給口３２ａが設けられ、ガス供給口２ａの上方には、
ガス供給口２ａから供給されたガスの気泡径を０．５乃
至３ｍｍに微細化するためのゴム製の散気板（または多
孔板）３２ｂが配置される。

【００３８】液塔３２の胴部３２ｇの上部には、焼却飛
灰水洗脱塩プラントからの排水Ｗを供給するための排水
供給口３２ｅと、ガスＧを排出するための排気口３２ｄ
が設けられる。

【００３９】液塔３２内の排水のレベルを制御するた
め、レベル計３８及び液塔３２の下方に液位制御用弁３
９が配置される。尚、ガス供給口３２ａから液塔３２へ
供給するガスＧの量の制御方法は第１実施例と同様であ
る。

【００４０】液塔３２の胴部３２ｇの中央部には、凝集
剤Ｃを供給するための凝集剤供給口３２ｆが設けられ、
凝集沈降部３６を撹拌するための攪拌器４０が配置さ
れ、液位制御用弁３９の下方にはｐＨ測定部４１が配置
される。

【００４１】上記のように液塔３２を構成することによ
り、液塔３２内の排水供給口３２ｅから散気板３２ｂま
でのゾーンが炭酸ガス反応部３５、ガス供給口３２ａか
ら排水口３２ｃまでのゾーンが凝集沈降部３６となる。

【００４２】沈降槽３４（３４Ａ、３４Ｂ）は、液塔３
２の下方に配置され、この沈降槽３４において、凝集沈
降部３６から供給された凝集液中の各種金属炭酸塩が沈
降する。ｐＨ測定部４１と沈降槽３４Ａ、３４Ｂとを接
続する配管４２、４３には、液塔３２からの流路を切り
換えるため、各々切替弁４４、４５が設けられる。

【００４３】上記構成を有する炭酸ガス反応・凝集・沈
降槽３１の動作については、第１実施例の場合と略々同
様であるが、本実施例では、炭酸ガス反応部３５と凝集
沈降部３６とが単一の液塔３２中に設けられるため、１
本のレベル計３８のみで液塔３２内の排水Ｗのレベルを
制御することができる。すなわち、レベル計３８の計測
値によって液位制御用弁３９の開度を調節して液塔３２
の液位を制御することができる。

【００４４】そして、炭酸ガス反応部３５において、ガ
スＧが排水Ｗと向流に接触し、排水Ｗ中のＣａ²⁺、ＳＯ
₄ ^2-、Ｍｇ²⁺等のイオンが中和されてＣａＣＯ₃、ＣａＳ
Ｏ₄、ＭｇＣＯ₃等となる。

【００４５】次に、凝集沈降部３６において、ガスＧと
の反応が完了した排水Ｗに凝集剤Ｃが添加され、不溶化
によって発生した前記金属炭酸塩が凝集する。反応を促
進するため、凝集槽３の排水Ｗは攪拌器１９によって撹
拌されるとともに、ｐＨ測定部４１において液塔３２か
ら排出された排水ＷのｐＨ値が測定される。そして、ｐ
Ｈ値を一定に維持するため、ｐＨ測定部４１の出力によ
ってガス供給口３２ａからのガスＧの供給量を調節す
る。

【００４６】凝集沈降部３６において金属炭酸塩が凝集
した排水Ｗは、管路４２、４３を介して沈降槽３４に供
給され、沈降槽３４において沈降した金属炭酸塩が系外
に除去される。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
炭酸ガス反応槽がコンパクトで、コーチング等のトラブ
ルを回避でき、ｐＨ制御が容易で、反応により発生した
固層微粒子の除去が不要で、設置面積が小さくて済む炭
酸ガス反応・凝集・沈降槽を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる炭酸ガス反応・凝集・沈降槽の
第１実施例を示すフローチャートである。

【図２】図１の炭酸ガス反応・凝集・沈降槽の反応槽を
示す概略図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明にかかる炭酸ガス反応・凝集・沈降槽の
第２実施例を示す概略構成図である。

【図４】従来の気泡塔の一例を示す図であって、（ａ）
は正面図、（ｂ）は上面図である。

【符号の説明】

１炭酸ガス反応・凝集・沈降槽２反応槽２ａガス供給部２ｂ散気板２ｃ排水口２ｄ排気口２ｅ排水供給口２ｆ胴部２ｇ上部２ｈ下部３凝集槽４（４Ａ、４Ｂ）沈降槽５ボルテックスブロア６管路８流量計９排気ファン１０管路１１管路１２逃がし弁１３排水槽１４排水ポンプ１５レベル計１６電動式ピンチバルブ１８管路１９攪拌器２０ｐＨ計２１電動式ピンチバルブ２２電動式ピンチバルブ２３管路２４管路２５レベル計３１炭酸ガス反応・凝集・沈降槽３２液塔３２ａガス供給口３２ｂ散気板３２ｃ排水口３２ｄ排気口３２ｅ排水供給口３２ｆ凝集剤供給口３２ｇ胴部３２ｈ下部３４（３４Ａ、３４Ｂ）沈降槽３５炭酸ガス反応部３６凝集沈降部３８レベル計３９液位制御用弁４０攪拌器４１ｐＨ測定部４２配管４３配管４４切替弁４５切替弁

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０２Ｆ 1/52 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４ＧＦターム(参考） 4D002 AA09 AC05 BA05 BA06 BA20 CA06 DA04 EA02 EA13 GA01 GA03 GB20 HA01 4D004 AA36 AB03 CA34 CA41 CA45 CC01 CC06 DA02 DA03 DA20 4D015 BA03 BA19 CA20 DA36 DA39 DC02 EA06 EA23 EA32 FA15 4D038 AA08 AB58 AB81 BA02 BB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液中に存在する金属イオンを炭酸ガスに
よって炭酸化して不溶化させる炭酸ガス反応槽と、該不
溶化によって発生した金属炭酸塩を凝集させる凝集槽
と、凝集した金属炭酸塩を沈降させる沈降槽とを備えた
炭酸ガス反応・凝集・沈降槽であって、前記炭酸ガス反応槽において、炭酸ガスを含むガスと金
属イオンを含む液とが向流に接触するとともに、該炭酸
ガス反応槽と、前記凝集槽と、前記沈降槽とが上下方向
に直列に配置されたことを特徴とする炭酸ガス反応・凝
集・沈降槽。
【請求項２】前記炭酸ガス反応槽と前記凝集槽とを一
体化して単一の液塔中に上下に配置し、該液塔の下方に
前記沈降槽を配置したことを特徴とする請求項１に記載
の炭酸ガス反応・凝集・沈降槽。
【請求項３】前記金属イオンが存在する液が、焼却飛
灰溶出成分を含む液であることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の炭酸ガス反応・凝集・沈降槽。
【請求項４】前記焼却飛灰が都市ゴミ焼却飛灰である
ことを特徴とする請求項３に記載の炭酸ガス反応・凝集
・沈降槽。
【請求項５】前記炭酸ガスを含むガスが、燃焼排ガス
であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
載の炭酸ガス反応・凝集・沈降槽。
【請求項６】前記燃焼排ガスが、セメント焼成用キル
ンからの排ガスであることを特徴とする請求項５に記載
の炭酸ガス反応・凝集・沈降槽。
【請求項７】前記炭酸ガス反応槽内に散気板または多
孔板を設け、前記炭酸ガスを含むガスの気泡径を０．５
乃至３ｍｍに微細化したことを特徴とする請求項１乃至
６のいずれかに記載の炭酸ガス反応・凝集・沈降槽。
【請求項８】前記炭酸ガス反応槽の液位レベルをレベ
ル計で計測し、該計測値に基づいて、該炭酸ガス反応槽
の下方または前記凝集槽の下方に設置した液位制御用弁
の開度を調整し、前記液位レベルを制御することを特徴
とする請求項１乃至７のいずれかに記載の炭酸ガス反応
・凝集・沈降槽。