JP2578112B2 - 排煙脱硫排水中のフツ素の処理方法 - Google Patents

排煙脱硫排水中のフツ素の処理方法

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JP2578112B2 JP62104450A JP10445087A JP2578112B2 JP 2578112 B2 JP2578112 B2 JP 2578112B2 JP 62104450 A JP62104450 A JP 62104450A JP 10445087 A JP10445087 A JP 10445087A JP 2578112 B2 JP2578112 B2 JP 2578112B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石炭焚ボイラにおける排煙脱硫排水中のフツ
素の処理方法に関する。
〔従来の技術〕
石炭を燃料とする燃焼排ガスは電気集塵器および石炭
−石膏法による脱硫装置で処理される。これを第2図に
より説明すると、電気集塵器1で集塵され、次いで冷却
工程2において冷却、加湿、除塵され、さらに吸収工程
3に導かれ吸収液により硫黄酸化物が吸収除去されたの
ち清浄ガスとして放出される。
その際、冷却工程2からは燃料に起因する塩素、フツ
素、ホウ素、重金属等を含む冷却工程排水21が、フライ
アツシユを固液分離した後もしくはそのまま排出され
る。
また、吸収工程3の吸収液は直接または酸化工程4を
経て石膏分離工程5に送られ副生石膏23が回収されると
ともに、排煙処理システムに起因する難分解性のニチオ
ン酸塩等のCOD成分を含む上澄水22が排出される。この
石膏分離工程5からの上澄水22はCOD酸分解工程6に導
き、硫酸32を添加し、水蒸気33により加熱して排水中の
ニチオン酸塩を分解したのち、冷却工程2に回収し冷却
工程用補給水として再利用する。
前記冷却工程2から排出され、塩素、フツ素、ホウ
素、重金属等を含む冷却工程排水21は第1pH調整工程7
に導き、消石灰34を加えてpH7〜11に調整し、排水中の
フツ素および重金属をそれぞれ難溶性のフツ化カルシウ
ムおよび水酸化物として析出させ、ついで固液分離工程
8に導き高分子凝集剤35を添加して該フツ化カルシウム
および水酸化物等を粗大フロツク化したのち沈澱分離す
る。沈澱分離した固液分離工程8からの分離スラリー24
は脱水工程10に導き脱水したのち汚泥25として抜出し処
分する。
フツ素、重金属類等を除去した固液分離工程8からの
排水は第2pH調整工程9に導き、必要に応じて鉱酸32、
好ましくは塩酸を添加してpHを放流の規制範囲内に調整
し処理水26として放流する。
ここに、石炭焚ボイラからの排煙脱硫排水において特
に冷却工程排水中にはフツ素、重金属以外にフツ素の処
理性能に悪影響を与えるホウ素がホウフツ化物等として
存在するものであり、かつその水質は燃料条件(炭種、
石炭混焼率)および排ガス処理システムの構成、操作条
件等により大幅に変動するため、従来の方法では処理水
のF濃度を全国一律基準である15mg/以下に安定して
処理することは困難であつた。
そこで本発明者は、前記の問題点に対処するものとし
て既に特開昭59−39385号において、排煙の冷却工程に
ポリ塩化アルミニウム(PAC)等アルミニウム化合物を
注入することにより、冷却工程排水中に含まれる難分解
性のホウフツ化物を分解してフツ素−アルミニウム錯体
を生成させ、次いでカルシウム化合物を添加することに
よつて排水中のフツ素をフツ化カルシウムとして分離で
きることを見出し提案している。
すなわち、第2図に示すとおりアルミニウム調整工程
11からアルミニウム化合物41としてアルミニウムの水酸
化物、塩(硫酸塩、塩酸塩等)、アルミン酸化合物例え
ば水酸化アルミニウム、、硫酸アルミニウム、ポリ塩化
アルミニウム、アルミン酸ソーダのなかから1種類また
は2種類以上を直接もしくはCOD酸分解工程6からの排
水中に介入させて冷却工程2に流入させる方法であり、
以下後続の処理方法は前記したとおりである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この方法では、従来、処理が困難とされていた排水中
のフツ素に対し、アルミニウム化合物を作用させるのみ
で工程上の変更を加えることなくフツ素の処理性能を安
定化させることができ、しかもアルミニウム化合物がフ
ツ素をマスキングすることによつて冷却工程の装置材料
に対する腐食抑制効果が得られるなど独特の効果を有す
るが、下記の問題があつた。
(1) 冷却工程排水中に溶解したフライアツシユに起
因するアルミニウムの含有量は、燃料である石炭の銘
柄、燃焼条件および排ガス処理システムの構成、操作条
件によつて大幅に変動し、特に煙突出口のばい塵濃度が
厳しく制限される場合は一定且つ充分な濃度のアルミニ
ウムを確保することが困難であつた。
(2) 従つて、安定したフツ素処理性能を得るために
必要な溶解性アルミニウムのフツ素に対するモル比(Al
/F)を0.4以上、好ましくは0.5以上となるようにするた
めには、高価なポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウ
ム等のアルミニウム化合物を外部から添加する必要があ
つた。
本発明は、これらの問題を解消し、高価なポリ塩化ア
ルミニウム等のアルミニウム化合物の代りに、同一プラ
ント内の電気集塵器で捕集されたばい塵からアルミニウ
ムを回収し、排煙脱硫排水に添加してフツソの処理を行
なう方法を提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、石炭焚ボイラ排ガスの石灰−石膏法による
脱硫装置の排水中のフッ素を処理する方法において、電
気集塵器で捕集した排ガス中のばい塵を、後段の脱硫装
置における排ガスの冷却工程に添加し、該冷却工程内で
発生する冷却工程排水中のアルミニウム濃度をモル比で
フッ素の0.4倍以上となるように調整して排水中に含ま
れるホウフッ化物を分解した後、前記冷却工程より排出
される冷却工程排水を消石灰で中和し、排水中のフッ素
をフッ化カルシウムとして沈殿分離することを特徴とす
る排煙脱硫排水中のフッ素の処理方法である。
なお、冷却工程排水のアルミニウム濃度をモル比でフ
ツ素の0.4以上好ましくは0.5以上となるようにばい塵か
らアルミニウムを溶出させることが好ましい。またばい
塵の添加方法は空気輸送、又は、冷却工程排水、鉱酸或
いは工業用水によるスラリー輸送、の何れかより選択す
ることができる。
〔作用〕
次に、本発明の作用を第1図について説明する。
前記したとおり、冷却工程2からは燃料に起因する塩
素、フツ素、ホウ素、重金属類等を含む冷却工程排水21
が排出される。
このとき、排ガス処理過程にあつて本冷却工程2より
前段の電気集塵器1で捕集されたばい塵31(フライアツ
シユ)を粉体のまま或いは排水等液体に分散するなどし
て予め冷却工程2中に供給する。このばい塵31中には燃
料である石炭の銘柄によつても異るがアルミニウム化合
物をAl2O3に換算して15〜30%含有し、冷却工程2内の
循環液の酸性の雰囲気で一部が溶けて溶解アルミニウム
を生成する。冷却工程2においてはフツ素とともに排水
中に含有し且つ難処理性であるホウフツ化物が前記溶解
アルミニウムによつて第1式に示すように反応してフツ
素−アルミニウム錯体を生成する。
この反応は、冷却工程2の条件(温度50〜60℃、pH0.
5〜2.0、滞留時間10〜20Hr)で可能であるため、特にこ
の反応のための工程を必要としない。またばい塵31の添
加量は、ばい塵31を添加したのちの冷却工程排水21中の
溶解性アルミニウムのフツ素に対するモル比が0.4以
上、好ましくは0.5以上となるようにする。ばい塵31か
らのアルミニウム溶出率は石炭の銘柄によつても異るが
ばい塵31の組成からおよそ推定できる。
すなわち、冷却工程2でのばい塵31からのアルミニウ
ムの溶出は、ばい塵の組成、特にAl2O3,Na2O,K2O,CaOお
よびMgOの含有率に支配される。ばい塵のNa2O,K2O,CaO
およびMgOの当量の総和をAl2O3の当量で除した値Xとア
ルミニウムの溶出率Yとの間にはXが大きくなればYが
大きくなるという強い相関性があり、Yは当然炭種によ
つて異るが5〜50%の範囲にある。従つてばい塵の添加
量はばい塵或いは使用石炭の灰分の分析値から、該相関
性を基準に容易に設定することができる。
なお、冷却工程2へのばい塵31の添加については前に
述べたとおりであるが、排ガス処理にあたつて電気集塵
器1出口のばい塵濃度を適切に調整し、排ガスラインを
通つて冷却工程2に直接ばい塵31を到着させることも考
えられるものの、かかるばい塵31の供給方法において
は、電気集塵器1より冷却工程に到る中間のガス−ガス
ヒーターの過程で熱交換用の処理ずみ排ガス中にばい塵
が混入し、放出排ガスのばい塵の規制濃度を満足できな
くなる場合がある。これに対し電気集塵器1で一度捕集
されたばい塵を供給させる本発明によれば、このような
放出排ガスへの悪影響は全くない。
次いで、フツ素−アルミニウム錯体を含む冷却工程排
水21を第1pH調整工程7に導き、消石灰34等のカルシウ
ム化合物を添加してpHを7〜11、好ましくは7〜9に調
整し、第2式に示すようにフツ素−アルミニウム錯体を
分解して難溶性のフツ化カルシウムとして析出させる。
同時に冷却工程排水21中に存在するフツ素イオンは、
第3式に示すように反応して難溶性のフツ化カルシウム
として析出させる。
2F-+Ca(OH)CaF2+OH- ……第3式 前記反応生成物のフツ化カルシウム以外に水酸化アル
ミニウム、重金属水酸化物等を含む第1pH調整工程7の
排水は、固液分離工程8に導き高分子凝集剤35を添加し
て、フツ化カルシウム等よりなる懸濁物を粗大フロツク
化したのち沈澱分離する。この際、第2式に示す反応に
よつて生成した水酸化アルミニウムは凝集剤としての作
用を有するものであるから、この沈澱分離を促進させる
効果がある。
沈澱分離した固液分離工程分離スラリー24は脱水工程
10に導き、脱水したのち汚泥25として処分する。
フツ素を除去した固液分離工程8からの排水は、第2p
H調整工程9に導き硫酸32を添加してpHを放流規制範囲
内に調整し、フツ素濃度15mg/以下(全国一律基準)
の処理水26となつて放流される。
〔実施例〕
出力150MWの石炭火力発電設備から排出される排ガス
を石灰−石膏法で脱硫した際に発生する冷却工程排水中
のフツ素を第1図に示すフローで処理した。
条件および結果は表1のとおりであつた。表中、比較
例1は第2図に示すフローで処理したもので、ばい塵は
用いず、硫酸アルミニウムを添加する従来法であり、比
較例2はアルミニウム源を積極的に添加しないで排水処
理した例である。
処理水のフツ素濃度を比較すると明らかなように、本
発明の実施例は比較例2の半分に近い濃度まで低下させ
ることができ、硫酸アルミニウムを添加する比較例1と
ほぼ同程度の処理がなされたことが判る。
〔発明の効果〕 本発明は、上記構成を採用することにより、次の効果
を奏する。
(1) 冷却工程において、電気集塵器で捕集されたば
い塵を添加することによつて、高価なポリ塩化アルミニ
ウム等アルミニウム化合物を添加することなくフツ素処
理性能の安定化が可能となつた。
(2) 電気集塵器で捕集し廃棄処分されているばい塵
を有効利用し、系外から新たな汚泥源となるアルミニウ
ム化合物を持込まないため理論上は従来法よりも廃棄物
量の低減化が可能となつた。
(3) 前記フツ素処理性以外に、ばい塵中のアルミニ
ウムによりフツ素がマスキングされるため、冷却工程の
装置材料に対する腐食抑制効果が得られた。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の排煙脱硫排水の処理方法の一実施態様
を示すフローシート、第2図は従来法のフローシートで
ある。 1……電気集塵器 21……冷却工程排水 2……冷却工程 22……石膏分離工程上澄水 3……吸収工程 23……副生石膏 4……酸化工程 24……固液分離工程分離スラリ- 5……石膏分離工程 25……汚泥 6……COD酸分解工程 26……処理水 7……第1pH調整工程 31……ばい塵 8……固液分離工程 32……硫酸 9……第2pH調整工程 33……水蒸気 10……脱水工程 34……消石灰 11……アルミニウム調整工程 35……高分子凝集剤 41……アルミニウム化合物
フロントページの続き (72)発明者 荒尾 信一 兵庫県神戸市兵庫区小松通5丁目1番16 号 株式会社神菱ハイテツク内 (72)発明者 木村 靖夫 兵庫県神戸市兵庫区小松通5丁目1番16 号 株式会社神菱ハイテツク内 (56)参考文献 特開 昭61−187990(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】石炭焚ボイラ排ガスの石灰−石膏法による
    脱硫装置の排水中のフッ素を処理する方法において、電
    気集塵器で捕集した排ガス中のばい塵を、後段の脱硫装
    置における排ガスの冷却工程に添加し、該冷却工程内で
    発生する冷却工程排水中のアルミニウム濃度をモル比で
    フッ素の0.4倍以上となるように調整して排水中に含ま
    れるホウフッ化物を分解した後、前記冷却工程より排出
    される冷却工程排水を消石灰で中和し、排水中のフッ素
    をフッ化カルシウムとして沈殿分離することを特徴とす
    る排煙脱硫排水中のフッ素の処理方法。
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