JP2017189724A - 水処理方法及び水処理システム - Google Patents
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具体的には、本実施形態の水処理方法は、フッ化物イオン及びマグネシウムイオンの他、硫酸イオンを含有する被処理水に対する処理として、より好適である。このような被処理水としては、例えば、石炭火力発電所又はコークス工場で実施されている排煙脱硫法による排煙脱硫装置から排出された廃水を挙げることができる。石炭火力発電所やコークス工場からの排煙脱硫後の廃水は大量に排出されるため、本実施形態の水処理方法によって、脱水処理などが必要になる最終的なスラッジの減量化、さらにはその最終的なスラッジ中に、従来技術では達成できなかった高濃度でフッ素分を含有させることは、実用上、極めて大きな効果をもたらす。
[1]フッ化物イオン及びマグネシウムイオンを含有する被処理水にアルカリ剤を添加して、前記被処理水中に懸濁物質を生成させるアルカリ添加工程と、前記フッ化物イオンが取り込まれた前記懸濁物質を固液分離する固液分離工程と、固液分離された前記懸濁物質由来のスラッジに酸を添加する酸添加工程と、前記酸を添加した後に、前記スラッジを所定時間撹拌する熟成工程と、を含む、水処理方法。
[2]前記アルカリ添加工程において、前記被処理水に前記アルカリ剤を添加することで、前記被処理水のpHを8.5〜10.5の範囲内に調整する前記[1]に記載の水処理方法。
[3]前記酸添加工程において、前記スラッジに前記酸を添加することで、前記スラッジのpHを3.0〜8.5の範囲内に調整する前記[1]又は[2]に記載の水処理方法。
[4]前記酸添加工程を酸添加槽にて行い、前記酸を添加した後の前記スラッジを前記酸添加槽から熟成槽に移送して、前記熟成工程を行う前記[1]〜[3]のいずれかに記載の水処理方法。
[5]前記熟成槽を複数用い、熟成槽ごとに連続して前記熟成工程を行う前記[4]に記載の水処理方法。
[6]前記熟成工程の後、前記酸が添加された後のスラッジを固液分離する工程をさらに含む前記[1]〜[5]のいずれかに記載の水処理方法。
[7]前記酸が添加された後のスラッジを固液分離する工程で、そのスラッジとは分離した上澄液を、前記アルカリ添加工程を行うために戻し、前記被処理水と共に再度の処理を行う前記[6]に記載の水処理方法。
[8]前記酸が添加された後のスラッジを固液分離する工程で得られる最終的なスラッジの一部を、前記熟成工程を行うために返送する前記[6]又は[7]に記載の水処理方法。
[9]前記懸濁物質の前記固液分離工程で前記フッ化物イオンが取り込まれた懸濁物質由来のスラッジとは分離された上澄水にアルカリ剤を添加して、前記上澄水中に懸濁物質を生成させる2段目のアルカリ添加工程と、該2段目のアルカリ添加工程により、前記上澄水中のフッ化物イオンが取り込まれた前記懸濁物質を固液分離する2段目の固液分離工程と、をさらに含む前記[1]〜[8]のいずれかに記載の水処理方法。
[10]前記被処理水が、排煙脱硫装置から排出された廃水である前記[1]〜[9]のいずれかに記載の水処理方法。
[11]フッ化物イオン及びマグネシウムイオンを含有する被処理水にアルカリ剤を添加して、前記被処理水中に懸濁物質を生成させる反応槽と、前記反応槽で前記フッ化物イオンが取り込まれた前記懸濁物質を固液分離する固液分離槽と、前記固液分離槽で分離された前記懸濁物質由来のスラッジに酸を添加する酸添加槽と、前記酸を添加した後に、前記スラッジを所定時間撹拌する熟成槽と、を備える、水処理システム。
本試験例では、処理対象である被処理水として、人工廃水を用意した。具体的には、水酸化マグネシウムを用いて排ガス中の硫黄を除去処理する方式の排煙脱硫装置からの廃水を想定し、フッ素濃度が150mg/L、硫酸マグネシウムが40000mg/L、pHが8.2である人工廃水を用意した。
調製した上記人工廃水を反応槽に移送し、反応槽にて、人工廃水に水酸化カルシウム(Ca(OH)2)を添加して、人工廃水のpHを9.7に上昇させ、人工廃水中に懸濁物質を生成させた。懸濁物質を生成させた人工廃水を凝集・沈殿処理を行う沈殿槽に移送し、沈殿槽にて懸濁物質を沈殿させて固液分離を行い、上澄水とスラッジとに分離し、それぞれについて分析を行ってその性状を調べた。その結果、分離した上澄水(処理水)中のフッ素濃度は7mg/Lであった。また、分離したスラッジのスラッジ濃度は50000mg/Lであった。固液分離したスラッジ中の全フッ素濃度は1430mg/Lであり、スラッジのpHは9.7であった。なお、フッ素についての河川への排出基準は、フッ素濃度で8mg/Lである。
試験例2では、試験例1と同様の方法で生成し、分離したスラッジに対して、通水を伴わない水槽を用いた回分式試験にて、硫酸(75質量%の硫酸水溶液)を添加してスラッジのpHを7.0に調整した。この酸添加工程を60分(滞留時間:60分)かけて行った。この際、硫酸水溶液の添加量は、34g/Lであった。その後、熟成工程を実行せず、酸が添加された後のスラッジを沈殿槽にて固液分離し、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。
試験例3では、試験例1と同様の方法で生成し、分離したスラッジを酸添加槽に移送し、その酸添加槽で連続式試験にて、スラッジに対して硫酸(75質量%の硫酸水溶液)を添加してスラッジのpHを7.0に調整した。この際、硫酸水溶液の添加量は、34g/Lであった。また、この酸添加工程を60分(滞留時間:60分)かけて行った。そして、酸を添加した後のpH7.0のスラッジを沈殿槽にて固液分離した。このように試験例3では、スラッジを連続して通水する上で酸を添加した後、熟成工程を実行せずに、連続してスラッジの固液分離を行い、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。
試験例4では、試験例3において酸添加工程を60分(滞留時間:60分)かけて行ったところを、酸添加工程を120分(滞留時間:120分)かけて行ったことに変更した以外は、試験例3と同様の方法で試験を行い、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。酸添加工程における硫酸水溶液の添加量は、39g/Lであった。
試験例5では、試験例3において酸添加工程を60分(滞留時間:60分)かけて行ったところを、酸添加工程を180分(滞留時間:180分)かけて行ったことに変更した以外は、試験例3と同様の方法で試験を行い、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。酸添加工程における硫酸水溶液の添加量は、42g/Lであった。
試験例6では、連続式試験(連続式の通水試験)にて、スラッジに対して酸添加工程を実行し、その後、熟成工程を経てから、固液分離を行って、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。具体的には、試験例1と同様の方法で生成し、分離したスラッジを滞留時間60分とした酸添加槽に通水し、その酸添加槽にて、スラッジに対して硫酸(75質量%の硫酸水溶液)を添加してスラッジのpHを7.0に調整した。そして、pH7.0のスラッジを、滞留時間120分とした熟成槽に通水して撹拌した後、スラッジを沈殿槽に移送して固液分離を行い、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。試験例6では、スラッジを酸添加槽に移送してから最終的なスラッジを得るための沈殿槽に移送するまでの合計の滞留時間を180分とした。
試験例7では、熟成槽の数を4つに増やし(1つ当たりの熟成槽の滞留時間:30分)、試験例6と同様の試験を行い、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。試験例7では、スラッジを酸添加槽に移送してから最終的なスラッジを得るための4つめの熟成槽に移送するまでの合計の滞留時間を180分とした。
試験例8では、試験例6において、最終的なスラッジを得るための沈殿槽で生じた汚泥を熟成槽に返送する工程(図2中の短破線参照)を行った以外は、試験例6と同様に試験を行い、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。
試験例9では、試験例6で1つの熟成槽を用いて、その熟成槽での滞留時間を120分とした条件で行った熟成工程を、2つの熟成槽を用いてそれぞれの滞留時間を20分とした条件に変更した以外は、試験例6と同様の方法で試験を行った。具体的には、試験例1と同様の方法で生成し、分離したスラッジを滞留時間60分とした酸添加槽に通水し、その酸添加槽にて、スラッジに対して硫酸(75質量%の硫酸水溶液)を添加してスラッジのpHを7.0に調整した。そして、pH7.0のスラッジを、滞留時間20分とした1段目の熟成槽に通水して撹拌した後、2段目の熟成槽に移送してその熟成槽にて滞留時間20分で通水して撹拌した。その後、スラッジを沈殿槽に移送して固液分離を行い、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。試験例9では、スラッジを酸添加槽に移送してから最終的なスラッジを得るための沈殿槽に移送するまでの合計の滞留時間を100分とした。
試験例10では、試験例1において、アルカリ剤として使用した水酸化カルシウムを、水酸化ナトリウムに変更した以外は、試験例1と同様の試験を行った。具体的には、調製した上記人工廃水を反応槽に移送し、反応槽にて、人工廃水に水酸化ナトリウム(NaOH)を添加して、人工廃水のpHを9.7に上昇させ、人工廃水中に懸濁物質を生成させた。懸濁物質を生成させた人工廃水を凝集・沈殿処理を行う沈殿槽に移送し、沈殿槽にて懸濁物質を沈殿させて固液分離を行い、上澄水とスラッジとに分離し、それぞれについて分析を行ってその性状を調べた。その結果、分離した上澄水(処理水)中のフッ素濃度は6mg/Lであった。また、分離したスラッジのスラッジ濃度は40000mg/Lであった。固液分離したスラッジ中の全フッ素濃度は1440mg/Lであり、スラッジのpHは9.7であった。
試験例11では、試験例10と同様の方法で生成し、分離したスラッジに対して、連続式試験(連続式の通水試験)にて、酸添加工程を実行し、その後、熟成工程を経てから、固液分離を行って、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。具体的には、試験例10と同様の方法で生成し、分離したスラッジを滞留時間60分とした酸添加槽に通水し、その酸添加槽にて、スラッジに対して硫酸(75質量%の硫酸水溶液)を添加してスラッジのpHを7.0に調整した。そして、pH7.0のスラッジを、滞留時間120分とした熟成槽に通水して撹拌した後、スラッジを沈殿槽に移送して固液分離を行い、最終的なスラッジと、そのスラッジとは分離された上澄液を得た。試験例11では、スラッジを酸添加槽に移送してから最終的なスラッジを得るための沈殿槽に移送するまでの合計の滞留時間を180分とした。また、試験例11では、最終的なスラッジを得るための沈殿槽で生じた汚泥を熟成槽に返送した。
S21、S22 固液分離工程
S31 酸添加工程
S41 熟成工程
S51 固液分離工程
S61 脱水工程
11、12 反応槽
21、22 固液分離槽
31 酸添加槽
41 熟成槽
51 固液分離槽
61 脱水機
Claims (11)
- フッ化物イオン及びマグネシウムイオンを含有する被処理水にアルカリ剤を添加して、前記被処理水中に懸濁物質を生成させるアルカリ添加工程と、
前記フッ化物イオンが取り込まれた前記懸濁物質を固液分離する固液分離工程と、
固液分離された前記懸濁物質由来のスラッジに酸を添加する酸添加工程と、
前記酸を添加した後に、前記スラッジを所定時間撹拌する熟成工程と、
を含む、水処理方法。 - 前記アルカリ添加工程において、前記被処理水に前記アルカリ剤を添加することで、前記被処理水のpHを8.5〜10.5の範囲内に調整する請求項1に記載の水処理方法。
- 前記酸添加工程において、前記スラッジに前記酸を添加することで、前記スラッジのpHを3.0〜8.5の範囲内に調整する請求項1又は2に記載の水処理方法。
- 前記酸添加工程を酸添加槽にて行い、
前記酸を添加した後の前記スラッジを前記酸添加槽から熟成槽に移送して、前記熟成工程を行う請求項1〜3のいずれか1項に記載の水処理方法。 - 前記熟成槽を複数用い、熟成槽ごとに連続して前記熟成工程を行う請求項4に記載の水処理方法。
- 前記熟成工程の後、前記酸が添加された後のスラッジを固液分離する工程をさらに含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の水処理方法。
- 前記酸が添加された後のスラッジを固液分離する工程で、そのスラッジとは分離した上澄液を、前記アルカリ添加工程を行うために戻し、前記被処理水と共に再度の処理を行う請求項6に記載の水処理方法。
- 前記酸が添加された後のスラッジを固液分離する工程で得られる最終的なスラッジの一部を、前記熟成工程を行うために返送する請求項6又は7に記載の水処理方法。
- 前記懸濁物質の前記固液分離工程で前記フッ化物イオンが取り込まれた懸濁物質由来のスラッジとは分離された上澄水にアルカリ剤を添加して、前記上澄水中に懸濁物質を生成させる2段目のアルカリ添加工程と、
該2段目のアルカリ添加工程により、前記上澄水中のフッ化物イオンが取り込まれた前記懸濁物質を固液分離する2段目の固液分離工程と、
をさらに含む請求項1〜8のいずれか1項に記載の水処理方法。 - 前記被処理水が、排煙脱硫装置から排出された廃水である請求項1〜9のいずれか1項に記載の水処理方法。
- フッ化物イオン及びマグネシウムイオンを含有する被処理水にアルカリ剤を添加して、前記被処理水中に懸濁物質を生成させる反応槽と、
前記反応槽で前記フッ化物イオンが取り込まれた前記懸濁物質を固液分離する固液分離槽と、
前記固液分離槽で分離された前記懸濁物質由来のスラッジに酸を添加する酸添加槽と、
前記酸を添加した後に、前記スラッジを所定時間撹拌する熟成槽と、
を備える、水処理システム。
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JPH034986A (ja) * | 1989-06-02 | 1991-01-10 | Ube Ind Ltd | シリカ含有廃水の処理法 |
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2016
- 2016-04-11 JP JP2016078962A patent/JP6723057B2/ja active Active
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