JP2015123396A

JP2015123396A - スケール付着防止方法

Info

Publication number: JP2015123396A
Application number: JP2013268602A
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

Abstract

【課題】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。【解決手段】スケールの付着を誘引する成分を含む液体Ｌ１を処理する際に、該スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加割合が所定の値以下となった後に該液体を処理するスケール付着防止方法。前記スケールの付着を誘引する成分を含む液体を滞留させることにより、前記スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加割合を所定の値以下とすることができる。スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加は、該液体に含まれるカルシウムに起因するものであってもよく、石膏の析出によるものであってもよい。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。【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、本発明のスケール付着防止方法は、スケールの付着を誘引する成分を含む液体を処理する際に、該スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加割合が所定の値以下となった後に該液体を処理することを特徴とする。

本発明によれば、スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加割合が所定の値以下となった後に液体を処理することで装置等へのスケールの付着を抑えることができ、低コストでスケールの付着を防止することができる。

上記スケール付着防止方法において、前記スケールの付着を誘引する成分を含む液体を滞留させることにより、前記スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加割合を所定の値以下とすることができ、簡単な方法でスケールの付着を防止することができる。

また、前記スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加は、該液体に含まれるカルシウムに起因するものであってもよく、スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加は、石膏の析出によるものであってもよい。

前記液体は、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ってもよく、これらの液体をスケールの付着を防止しながら処理することができる。

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における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。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た場合の析出物の量の変化を示すグラフである。

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３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４と、母ろ液ピット４からのろ液Ｌ２を滞留させてスケールを抑制するためのタンク５と、タンク５からのろ液Ｌ３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Ｌ４の脱気を行う脱気槽７と、脱気されたろ液Ｌ５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Ｌ６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Ｌ６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Ｌ７を貯留する第２上澄水槽１４と、上澄水Ｌ７に残留する浮遊物質等を捕集する砂ろ過器１５と、上澄水Ｌ７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３で母ろ液ピット４に搬送して貯留し、さらにろ液Ｌ２をタンク５へ搬送して滞留させる。ろ液Ｌ２を滞留させることで、後述するように、後段の装置等におけるスケールの付着を抑制することができる。

タンク５からろ液Ｌ３をｐＨ調整塔６に供給し、ろ液Ｌ３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Ｌ３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Ｌ３のｐＨを５．５〜１０．５に調整し、ろ液Ｌ３中の重金属類を沈殿させる。

ｐＨ調整塔６からのろ液Ｌ４を脱気槽７で脱気した後、脱気されたろ液Ｌ５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Ｌ６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Ｌ６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Ｌ７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Ｌ７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Ｌ８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、上記母ろ液ピット４からのろ液Ｌ２をタンク５で滞留させ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（懸濁物質）が生ずる。この析出物の量の変化を図２に示す。同図から判るように、析出物の量は、当初増加割合が大きく、徐々に増加割合が低下していく。この析出物は、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄）等のカルシウムスケールの付着を誘引する成分であると考えられる。

次に、実機試験として、図１に示す飛灰水洗設備１において母ろ液Ｌ１を母ろ液ピット４及びタンク５に通過させた場合（実施例）と、そのままｐＨ調整塔６に供給した場合（比較例）とで飛灰水洗設備１におけるスケールの付着状況を比較した。母ろ液ピット４及びタンク５の容量は合計で１６ｍ³であり、母ろ液Ｌ１の滞留時間は１．５時間となる。その結果を以下に示す。

１．実施例と比較例で共通するスケール付着状況等
(1)母ろ液ポンプ３は数週間に一度解体してスケール除去整備を必要とする。
(2)装置等への付着量は上流ほど多く、下流ほど少ない。
(3)スケールの成分は石膏である。
(4)飛灰水洗設備１全体を液が通過する時間は、約１日〜３日である。

２．実施例と比較例で異なるスケール付着状況等
(1)実施例では、飛灰水洗設備１の全体にわたってスケールの付着が少ない。
(2)比較例では、全体にわたって付着量が多く砂ろ過器１５の閉塞まで発生する。
(3)比較例では、各ポンプの流量低下や配管閉塞が発生する懸念があるため運転に不安があるが、実施例では、それらの頻度が少ないため一定の安定運転が確保できる。

以上のように、本実施の形態では、タンク５（試験例ではタンク５及び母ろ液ピット４）でろ液Ｌ２を滞留させることで、スケールの付着を抑制することができた。これは、図２に示したように、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄）等のカルシウムスケールの付着を誘引する析出物の量は、当初増加割合が大きく、徐々に増加割合が低下していくため、ろ液Ｌ２を滞留させることで、析出物の量の増加割合が低下し、スケールの付着抑制に繋がったと考えられる。また、スケールの付着量を数値化することで、適切な滞留時間のタンク５を設置することができる。

尚、上記実施の形態においては、母ろ液ピット４の後段にタンク５を設置してろ液Ｌ２の滞留時間を延ばしたが、滞留時間をそれ程長くする必要がなければ、母ろ液ピット４の容量を大きくして対応することができる。また、沈降槽１３の容量を大きくすることで、後段の装置等における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も、浸出水の滞留時間を延ばし、上記と同様の作用効果を得ることができる。

１飛灰水洗設備
２ベルトフィルター
３母ろ液ポンプ
４母ろ液ピット
５タンク
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

スケールの付着を誘引する成分を含む液体を処理する際に、該スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加割合が所定の値以下となった後に該液体を処理することを特徴とするスケール付着防止方法。
前記スケールの付着を誘引する成分を含む液体を滞留させることにより、前記スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加割合を所定の値以下とする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。
前記スケールの付着を誘引する成分の析出量の増加は、該液体に含まれるカルシウムに起因す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誘引する成分の析出量の増加は、石膏の析出によ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乃至４のいずれかに記載のスケール付着防止方法。