JP2015123395A

JP2015123395A - スケール付着防止方法

Info

Publication number: JP2015123395A
Application number: JP2013268555A
Authority: JP
Inventors: 典敏田村; Noritoshi Tamura
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-06
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: JP6230413B2

Abstract

【課題】低コストでセメント製造工程や最終処分場等でスケールの付着を防止する。
【解決手段】スケールが付着すると予想される部位（飛灰水洗設備１の母ろ液ポンプ４等）に水Ｗを添加することでスケールの付着を防止する。水の添加をスケールの付着を防止する対象となる工程の複数箇所に行うことで、対象となる工程全体のスケール付着を防止することができる。水の添加量は、スケールが付着すると予想される部位を流れる液体の量の２％以上とし、焼却灰の水洗ろ液、最終処分場の浸出水、又はセメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液等に起因するスケール対策を施すことができ、焼却灰の水洗ろ液又は／及びセメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液を搬送するためのポンプや、最終処分場の浸出水にスケール防止剤を添加する位置の上流側に存在する配管のスケール付着防止を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スケール付着防止方法に関し、特に、セメント製造工程や最終処分場等においてカルシウム等に起因するスケールの付着を防止する方法に関する。

焼却灰の水洗ろ液、最終処分場の浸出水、セメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液等には、カルシウムイオン（Ｃａ²⁺）と硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）とが含まれ、これらから硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄）が生じる。そのため、水洗ろ液の搬送ポンプや、浸出水の排水処理設備等においてスケールとして装置に付着し、安定運転が阻害されるという問題があった。

上記スケールの付着を防止するための抜本的な対策として、カルシウムを除去するために炭酸ナトリウム等の薬剤を添加する方法があるが、大量に添加する必要があるため、薬剤コストが嵩み、運転コストが高騰するという問題があった。

また、マイレン酸等のスケール分散剤も使用されるが、効果が思わしくない場合もあり、抜本的な対策とはならなかった。

さらに、上記カルシウムを除去するための薬剤や分散剤を添加する部位の上流側では、薬剤等が機能しないため、付着防止について何ら対策が採られていなかった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、低コストでセメント製造工程や最終処分場等におけるスケールの付着を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るスケール付着防止方法は、スケールが付着すると予想される部位に水を添加することでスケールの付着を防止することを特徴とする。

本発明によれば、スケールの付着が予想される部位に水を添加するだけでスケールの付着を防止することができるため、低コストで確実にスケール対策を施すことができる。

上記スケール付着防止方法において、前記水の添加を、スケールの付着を防止する対象となる工程の複数箇所に行うことができ、対象となる工程全体のスケール対策を施すことができる。

また、前記水の添加量を前記スケールが付着すると予想される部位を流れる液体の量の２％以上とすることができる。

前記スケールの付着を生じさせる液体は、焼却灰の水洗ろ液、最終処分場の浸出水、又はセメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液とすることができる。

前記スケールの付着を防止する部位は、焼却灰の水洗ろ液又は／及びセメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液を搬送するためのポンプとすることができる。

また、前記スケールの付着を防止する部位は、焼却灰の水洗ろ液又は／及びセメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液をろ過するろ布のろ液側の面とすることができる。

さらに、前記スケールの付着を防止する部位は、最終処分場の浸出水にスケール防止剤を添加する位置の上流側に存在する配管とすることができる。

以上のように、本発明によれば、低コストでセメント製造工程や最終処分場等でのスケールの付着を防止することができる。

本発明に係るスケール付着防止方法を適用した飛灰水洗設備を示す全体構成図である。

次に、本発明に係るスケール付着防止方法の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明を飛灰の水洗設備に適用した場合を例にとって説明する。

図１は、本発明に係るスケール付着防止方法を適用した飛灰水洗設備を示し、この水洗設備１は、飛灰を水に溶解させる溶解槽(不図示）から供給されたスラリーＳを水洗しながら固液分離するベルトフィルター２と、母ろ液ポンプ４の上流側の配管に水を添加する水添加装置３と、母ろ液ポンプ４で搬送されたベルトフィルター２の母ろ液Ｌ１を貯留する母ろ液ピット５と、母ろ液ピット５からのろ液Ｌ２にセメントキルン排ガスＧを供給して炭酸カルシウムを析出させると共に、ｐＨ調整を行うｐＨ調整塔６と、ｐＨ調整塔６からのろ液Ｌ３の脱気を行う脱気槽７と、脱気されたろ液Ｌ４が供給され、重金属類を沈殿物Ｐ１として除去する沈降槽９と、沈降槽９の上澄水Ｌ５を貯留する第１上澄水槽１０と、上澄水ポンプ１１によって第１上澄水槽１０から供給された上澄水Ｌ５に含まれる重金属類を薬剤を用いて沈降除去するための薬剤反応槽１２と、薬剤反応槽１２によって沈殿した重金属類を沈殿物Ｐ２として除去する沈降槽１３と、沈降槽１３の上澄水Ｌ６を貯留する第２上澄水槽１４と、上澄水Ｌ６に残留する浮遊物質等を捕集する砂ろ過器１５と、上澄水Ｌ６中の水銀を吸着する水銀吸着塔１６と、処理水を貯留する処理水槽１７と、沈降槽９、１３からの沈殿物Ｐ１、Ｐ２を貯留するスラッジピット１８と、スラッジピット１８からの沈殿物Ｐ３を固液分離するフィルタープレス（不図示）等で構成される。

次に、上記構成を有する水洗設備１の動作について図１を参照しながら説明する。

受け入れた飛灰を溶解槽において水に溶解させてスラリー化した後、ベルトフィルター２によってスラリーＳを水洗しながら固液分離する。これによって、飛灰に含まれる水溶性塩素分がろ液Ｌ１に溶出する。

水洗により生じた母ろ液Ｌ１を母ろ液ポンプ４で母ろ液ピット５に搬送して貯留し、さらにｐＨ調整塔６へ搬送する。この際、母ろ液ポンプ４の上流側の配管に水添加装置３から水Ｗを添加する。添加する水Ｗの量は、配管を流れる母ろ液Ｌ１の２％以上とする。これによって、後述するように、母ろ液ポンプ４へのスケールの付着を防止することができる。

ｐＨ調整塔６においてろ液Ｌ２にセメントキルン排ガスＧを添加し、セメントキルン排ガスＧに含まれる二酸化炭素と、ろ液Ｌ２中のカルシウムとを反応させて炭酸カルシウムを析出させる。また、ろ液Ｌ２のｐＨを５．５〜１０．５に調整し、ろ液Ｌ２中の重金属類を沈殿させる。

ｐＨ調整塔６からのろ液Ｌ３を脱気槽７で脱気した後、脱気されたろ液Ｌ４を沈降槽９に供給し、重金属類を沈殿物Ｐ１として除去してスラッジピット１８に送る。

沈降槽９の上澄水Ｌ５を第１上澄水槽１０に一旦貯留した後、上澄水ポンプ１１によって薬剤反応槽１２に供給し、上澄水Ｌ５に含まれる重金属類を薬剤を用いて沈降除去する。具体的には、１段目の反応槽１２Ａにはキレート剤や硫化剤としての水硫化ソーダ（ＮａＨＳ）を、２段目の反応槽１２Ｂには凝集剤としての塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃）を、３段目の反応槽１２Ｃには高分子凝集剤を添加し、沈降槽１３で沈降分離する。沈降槽１３で得られた沈殿物Ｐ２は、沈降槽９からの沈殿物Ｐ１と共にスラッジピット１８に貯留した後、フィルタープレス（不図示）で固液分離する。

沈降槽１３からの上澄水Ｌ６を第２上澄水槽１４に貯留した後、残留する浮遊物質等を砂ろ過器１５で捕集し、上澄水Ｌ６中の水銀を水銀吸着塔１６で吸着して排水を浄化する。処理水Ｌ７は、処理水槽１７に貯留した後、希釈水を添加して下水道に放流する。

次に、上記水添加装置３から水Ｗを母ろ液ポンプ４の上流側の配管に添加したことの効果について説明する。

ビーカーにセメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液を放置しておくと、液中に析出物が生ずることが判った。この析出物が硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄）等のカルシウムスケールになると考え、析出量を少なくするテストを行った。この際、析出を促進させるため、８５℃、５分で析出物をろ過して重量測定する方法を見出し、数十水準のテストを行い、表１のとおり１０％で希釈することが好ましいことが判った。

次に実機試験として、図１に示す飛灰水洗設備１を用い、母ろ液ポンプ４の上流側の配管を流れる母ろ液Ｌ１の量の１０％の水Ｗを水添加装置３から母ろ液Ｌ１に添加し、運転前後の母ろ液ポンプ４と上澄水ポンプ１１のスケールの付着状況を比較した。

母ろ液ポンプ４を３２日間、上澄水ポンプ１１を２２日間運転し、各々のポンプ４、１１の入口と出口で運転前後の内径を比較した。内径の差はスケールの付着によるものである。その結果を表２、表３に示す。

表２、３に示すように、母ろ液ポンプ４の場合には内径がほとんど変化せず、スケールの付着量が少ないことが判る。一方、上澄水ポンプ１１の場合には、２２日間しか運転していないにも拘わらず、運転後の内径が運転前の半分以下となり、大量のスケールが付着していることが判る。尚、母ろ液ポンプ４におけるスケール付着防止効果は、水Ｗを添加した直後に発生した。

上述のように、水添加装置３からの水Ｗの添加の効果は、添加した部位の近傍に限られるため、スケールの付着を防ぎたい部位の各々に直接添加する必要がある。従って、排水処理設備等の全体のスケール対策を図るには、水Ｗを数段に分けて添加する必要がある。また、長期間にわたってスケールの付着を防ぐ場合には、連続的に水Ｗを添加する。

また、上記ビーカー試験により、８５℃、５分で析出物をろ過して重量測定することでスケール付着の現象を定量化することができ、スケール付着対策を検討する上での指針とすることができる。

尚、上記実施の形態においては、本発明を飛灰水洗設備１の母ろ液ポンプ４のスケール付着防止に適用した場合について説明したが、その他の部位として例えば、飛灰スラリーＳを水洗ろ過するベルトフィルター２のろ布のろ液側の面又はその上流側に水Ｗを添加し、スケールの付着防止を図ることもできる。

また、飛灰等の焼却灰の水洗設備だけでなく、カルシウムスケールが生ずるセメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗設備にも本発明を適用することができ、ダストの水洗ろ液を搬送するためのポンプや、セメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液をろ過するろ布のろ液側の面に水Ｗを添加し、スケール付着の問題を解決することができる。

さらに、最終処分場では、その浸出水に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）と、硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）から硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄）が生じ、ろ過装置や後段の排水処理工程においてスケールとして装置に付着し、安定運転が阻害されるという問題があった。このスケール対策として、浸出水にスケール防止剤として炭酸ナトリウムを添加しているが、炭酸ナトリウムを添加する位置の上流側では、依然としてスケール付着の問題が残る。そこで、炭酸ナトリウムを添加する位置の上流側の配管等に上記水添加装置３からの水Ｗを添加し、スケール付着の問題を解決することができる。

以上のように、本発明によれば、スケールの付着を防ぎたい部位に直接水を添加することでスケールの付着を防止することができるため、低コストで確実なスケール対策が可能となった。特に、これまでスケール防止対策が不可能と思われていた部位のスケール付着を防止することができ、大きな効果が得られる。

１飛灰水洗設備
２ベルトフィルター
３水添加装置
４母ろ液ポンプ
５母ろ液ピット
６ｐＨ調整塔
７脱気槽
９沈降槽
１０第１上澄水槽
１１上澄水ポンプ
１２（１２Ａ〜１２Ｃ）薬剤反応槽
１３沈降槽
１４第２上澄水槽
１５砂ろ過器
１６水銀吸着塔
１７処理水槽
１８スラッジピット

Claims

スケールが付着すると予想される部位に水を添加することでスケールの付着を防止することを特徴とするスケール付着防止方法。
前記水の添加を、スケールの付着を防止する対象となる工程の複数箇所に行うことを特徴とする請求項１に記載のスケール付着防止方法。
前記水の添加量は、前記スケールが付着すると予想される部位を流れる液体の量の２％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスケール付着防止方法。
前記スケールの付着を生じさせる液体は、焼却灰の水洗ろ液、最終処分場の浸出水、又はセメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のスケール付着防止方法。
前記スケールの付着を防止する部位は、焼却灰の水洗ろ液又は／及びセメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液を搬送するためのポンプ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スケール付着防止方法。
前記スケールの付着を防止する部位は、焼却灰の水洗ろ液又は／及びセメントキルンの排ガスに含まれるダストの水洗ろ液をろ過するろ布のろ液側の面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スケール付着防止方法。
前記スケールの付着を防止する部位は、最終処分場の浸出水にスケール防止剤を添加する位置の上流側に存在する配管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スケール付着防止方法。