JP5235945B2 - Ｃｏｄ吸着塔内の樹脂交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、排水処理設備における排水中のＣＯＤ成分を除去するためのＣＯＤ吸着塔内の樹脂を交換する方法に関する。

発電所や工場等では、設備の稼動に伴い多量の排水が発生する。排水中には、重金属やＣＯＤ成分等の環境汚染物質が含まれており、海等の外部に放流するにはこれらの量を所定の排出基準値以下に処理する必要がある。そのため、発電所や工場等において発生した排水は、構内に備えられた排水処理設備によって処理されている。かかる排水処理設備では、窒素化合物や硫黄化合物を処理するためのＮ−Ｓ分解槽、重金属等を沈殿除去するための沈殿槽、ＣＯＤ成分を除去するためのＣＯＤ吸着塔等の装置が設置されている（特許文献１参照）。

特開２００９−１６５９１１号公報

ところで、排水中のＣＯＤ成分を除去するためのＣＯＤ吸着塔では、塔内に充填された樹脂のＣＯＤ成分吸着能が、長期間の使用に伴って低下することから、吸着能を維持するために樹脂の交換作業が定期的に行われている。従来、樹脂の交換は、図３に示す方法により行われていた。まず、ＣＯＤ吸着塔１００の下部に設置された樹脂抜出弁１１０を開けて、ＣＯＤ吸着塔１００内の使用済みの樹脂を抜き取り、樹脂貯留容器１２０に貯留する（図３（Ａ））。そして、樹脂抜出弁１１０を閉じた後、ＣＯＤ吸着塔１００の上部に設置された蓋部を有する開口部１３０から、クレーン等の重機を用いて未使用の樹脂を充填する（図３（Ｂ））。しかしながら、樹脂の交換作業には、手間とコストとがかかるため、交換周期の延長が所望されていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ＣＯＤ吸着塔内の樹脂の交換周期を延長することができる、効率的な樹脂交換方法を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するために検討を進めていたところ、ＣＯＤ吸着塔内の樹脂は、再生の際に周囲が削り取られるという物理的な破損を受けて、その大きさが小さくなり、重量が軽くなることに気付いた。そして、更に検討を進めたところ、ＣＯＤ吸着塔内では、破損による劣化度が低く重量の重い樹脂は塔下部に、劣化度が高く重量の軽い樹脂は塔上部に堆積するという現象が生じることを見出し、本発明を完成するに至った。

具体的には、本発明では以下のようなものを提供する。

（１）排水処理設備における排水中のＣＯＤ成分を除去するためのＣＯＤ吸着塔内の樹脂を交換する方法であって、前記ＣＯＤ吸着塔の上部に設置された開口部から、水で満たした樹脂抜取管を挿入する工程と、前記樹脂抜取管の一端部を前記ＣＯＤ吸着塔内に充填された上層の樹脂を含む水中に配置させる工程と、前記樹脂抜取管の他端部の高さ位置を、前記ＣＯＤ吸着塔内に充填された樹脂を含む水の液面よりも低くなるように調整する工程と、前記樹脂抜取管の他端部に取り付けられた弁を開き、サイフォン現象を利用して、前記ＣＯＤ吸着塔内に充填された樹脂のうち、上層の所定量の樹脂を抜き取る工程と、上層の所定量の樹脂を抜き取った後、未使用の樹脂を前記ＣＯＤ吸着塔内に充填する工程と、を備えることを特徴とするＣＯＤ吸着塔内の樹脂交換方法。

本発明の樹脂交換方法によれば、劣化度の高い樹脂を効率的に抜き取り、新しい樹脂と交換することができる。その結果、樹脂の吸着能の改善効果が高まり、従来に比して、樹脂の交換周期の延長が可能となる。また、本発明の樹脂交換方法は、既存のＣＯＤ吸着塔を使用して行うことができるので、新たな設備投資の必要がない。

本発明の方法が適用される火力発電所の排水処理設備の概要を示す全体図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂交換方法を示す図である。 従来の樹脂交換方法を示す図である。

まず、本発明の方法が適用される火力発電所の排水処理設備１の概要を、図１に示す。火力発電所では、石炭や石油の燃焼により発生する排ガス中の硫黄酸化物を除去するために排煙脱硫装置が用いられている。この排煙脱硫装置から排出される脱硫排水中には、重金属、ＣＯＤ成分等の環境汚染物質が含まれているため、そのまま海等の外部に放出することはできない。そのため、脱硫排水中に含まれる重金属、ＣＯＤ成分等の環境汚染物質の量が排水規制値以下となるように、発電所構内の設置された排水処理設備１において処理される。かかる排水処理設備１は、主に、Ｎ−Ｓ分解装置１０、フッ素除去装置２０、窒素除去装置３０、重金属除去装置４０、ＣＯＤ除去装置５０、ｐＨ中和装置６０から構成されている。

Ｎ−Ｓ分解装置１０は、排水中のＮ−Ｓ結合を有する化合物を分解処理するためのものであり、Ｎ−Ｓ分解槽１１、ｐＨ調整槽１２及び分配槽１３を備えている。フッ素除去装置２０は、排水中のフッ素を除去するためのものであり、Ｍｇ汚泥溶解槽２１、ｐＨ調整槽２２、凝集槽２３及び沈殿槽２４を備えている。窒素除去装置３０は、排水中の窒素を除去するためのものであり、中継槽３１、硝化槽３２、脱窒槽３３、再曝気槽３４及び沈殿槽３５を備えている。重金属除去装置４０は、排水中のアルカリ金属や重金属を除去するためのものであり、中継槽４１、ｐＨ調整槽４２、凝集槽４３及び沈殿槽４４を備えている。ＣＯＤ除去装置５０は、排水中のＣＯＤ成分を除去するためのものであり、ｐＨ調整槽５１、滞留槽５２、ろ過器５３及びＣＯＤ吸着塔７０を備えている。そして、ｐＨ中和装置６０は、排水のｐＨを排水規制値に適合するように調整するためのものであり、中和槽６１、処理水槽６２及び放流槽６３を備えている。

排水処理設備１では、まず、石炭や石油の燃焼に伴い発生する排ガスの脱硫装置から排出された脱硫排水が、Ｎ−Ｓ分解装置１０に送られる。Ｎ−Ｓ分解槽１１では、排水中の窒素酸化物や硫黄酸化物が分解処理される。窒素酸化物等が分解処理された排水は、ｐＨ調整槽１２及び分配槽１３を経た後、脱硫排水槽１４を介してフッ素除去装置２０に送られる。Ｍｇ汚泥溶解槽２１では、排水中のフッ素が硫酸バンド等により処理される。フッ素が処理された排水は、ｐＨ調整槽２２及び凝集槽２３を経た後、沈殿槽２４に送られる。沈殿槽２４では、凝集槽２３にて凝集させた排水中のフッ素化合物と水酸化アルミニウムとが沈殿分離され、上澄み液は窒素除去装置３０に送られる。窒素除去装置３０では、中継槽３１、硝化槽３２、脱窒槽３３、再曝気槽３４及び沈殿槽３５を経ることで、上澄み液中の窒素が所定値以下まで除去される。窒素が除去された排水は、重金属除去装置４０に送られる。中継槽４１を経た排水は、ｐＨ調整槽４２にて希硫酸や苛性ソーダ等により重金属等が沈殿しやすいｐＨに調整された後、凝集槽４３を経て、沈殿槽４４に送られる。沈殿槽４４では、凝集槽４３にて凝集させた排水中の重金属やアルカリ金属が沈殿分離され、上澄み液はＣＯＤ除去装置５０に送られる。ＣＯＤ除去装置５０では、ｐＨ調整槽５１、滞留槽５２及びろ過器５３を経ることで、ＣＯＤ吸着塔７０内のＣＯＤ成分吸着樹脂を汚染し得る上澄み液中の窒素酸化物、フッ素化合物等が除去される。窒素酸化物等が除去された排水は、ＣＯＤ吸着塔７０に送られ、塔内に充填されたＣＯＤ成分吸着樹脂に通水され、排水中のＣＯＤ成分が吸着除去される。本発明の方法は、このＣＯＤ吸着塔７０において適用されるものであるが、詳細については後述する。ＣＯＤ成分が除去された排水は、ｐＨ中和装置６０に送られる。中和槽６１にて、ｐＨが排水規制値に適合するように調整された排水は、処理水槽６２を経て、放流槽６３に送られ、窒素やリンが排水規制値を超える場合には、工水により希釈された後、海や河川等に放流される。

次に、本発明が適用されるＣＯＤ吸着塔７０について説明する。ＣＯＤ吸着塔７０では、脱硫排水中に含まれるジチオン酸イオン等のＣＯＤ成分が、塔内に充填された合成吸着剤等の樹脂により吸着除去される。樹脂に吸着されたジチオン酸イオン等のＣＯＤ成分は、樹脂の再生時に脱着され、再生廃液とともに排出される。樹脂のＣＯＤ成分吸着能は、長期間の使用に伴って低下することから、ＣＯＤ吸着塔７０では、一定の吸着能を維持するために定期的に樹脂の交換を行っている。従来、ＣＯＤ吸着塔内の樹脂の交換は、図３を用いて上述したように、ＣＯＤ吸着塔１００の下部に設置された樹脂抜出弁１１０から所定量の使用済みの樹脂を水とともに抜き取り、ＣＯＤ吸着塔１００の上部に設置された開口部１３０から未使用の樹脂を充填していた（図３（Ｂ））。

しかしながら、樹脂の交換作業には手間とコストとがかかる。そこで、本発明者らが、樹脂の交換周期の延長を実現するために鋭意検討を重ねていたところ、（１）ＣＯＤ吸着塔７０内に充填されている樹脂は、再生の際に周囲が削り取られるという物理的な破損を受けて、その大きさが小さくなり、重量が軽くなること、（２）ＣＯＤ吸着塔７０内では、破損による劣化度が低く重量が重い樹脂は塔下部に、劣化度が高く重量が軽い樹脂は塔上部に堆積するという現象が生じることを見出した。本発明の方法は、かかる現象を利用したものであって、ＣＯＤ吸着塔７０内に充填された樹脂のうち、上層の所定量の樹脂を抜き取った後、未使用の樹脂を充填することを特徴とする。

ここで、ＣＯＤ吸着塔７０上部に堆積した樹脂を抜き取る方法としては、上から抜き取ることができれば、特に限定されるものではないが、例えば、サイフォン現象を利用する方法が好ましい。サイフォン現象を利用した本発明の一実施形態に係る樹脂交換方法については、図２を用いて説明する。この方法では、まず、ＣＯＤ吸着塔７０の上部に設置された蓋部を有する開口部７１から、水で満たした樹脂抜取管７２を挿入し、樹脂抜取管７２の一端部をＣＯＤ吸着塔７０内に充填された上層の樹脂を含む水中に配置させる。また、樹脂抜取管７２の他端部をＣＯＤ吸着塔７０の外部に設置した樹脂貯留槽７３に配置させる。そして、樹脂抜取管７２の他端部の高さ位置を、ＣＯＤ吸着塔７０内に充填された樹脂を含む水の液面よりも低くなるように調整した後、樹脂抜取管７２の他端部に取り付けられた弁を開く。樹脂抜取管７２の他端部から樹脂を含む水が出たことを確認したら、その後はサイフォン現象を利用して、ＣＯＤ吸着塔７０内に充填された樹脂のうち、上層の所定量の樹脂を抜き取る（図２（Ａ））。次いで、ＣＯＤ吸着塔７０の上部に設置された蓋部を有する開口部７１から、クレーン等の重機を用いて未使用の樹脂を充填する（図２（Ｂ））。

本発明の一実施形態に係る樹脂交換方法によれば、ＣＯＤ吸着塔７０内に充填された樹脂のうち、上層の所定量の樹脂を抜き取ることで、劣化度の高い樹脂を選択的に抜き取ることができる。その結果、新しい樹脂との交換に伴う樹脂の吸着能の改善効果が高まり、従来に比して、樹脂の交換周期を長くすることができる。また、この方法によれば、従来、樹脂の充填の際に用いていたＣＯＤ吸着塔７０の上部に設置された開口部７１から樹脂を抜き取るので、新たに設備投資を行う必要がない。更に、樹脂の抜き取りにサイフォン現象を利用するので、動力を必要とせず、樹脂交換に伴うエネルギーコストが安価となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。

例えば、上記実施形態に係る樹脂交換方法では、火力発電所の排水処理設備に適用する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、ＣＯＤ成分を含む排水が排出される鉄鋼、半導体、自動車等の工場において適用してもよい。

また、上記実施形態に係る樹脂交換方法では、ＣＯＤ吸着塔内に充填された樹脂を抜き取る方法がサイフォン現象を利用する方法である場合について説明したが、これに限定されない。例えば、バキュームポンプ等の動力を利用して抜き取ってもよい。

更に、上記実施形態に係る樹脂交換方法では、水で満たした樹脂抜取管を挿入する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、ＣＯＤ吸着塔の上部に設置された蓋部を有する開口部から、樹脂抜取管を挿入し、樹脂抜取管の一端部をＣＯＤ吸着塔内に充填された上層の樹脂を含む水中に配置させる。また、樹脂抜取管の他端部をＣＯＤ吸着塔の外部に設置した樹脂貯留槽に配置させる。そして、樹脂抜取管の他端部の高さ位置を、ＣＯＤ吸着塔内に充填された樹脂を含む水の液面よりも低くなるように調整した後、バキュームポンプ等の動力により、樹脂抜取管の一端部から該樹脂抜取管内に樹脂を含む水を引き込み、樹脂抜取管内を、樹脂を含む水で満たしてもよい。

そして、上記実施形態に係る樹脂交換方法では、ＣＯＤ吸着塔内に充填された樹脂が合成吸着剤である場合について説明したが、これに限定されない。例えば、樹脂は、ジチオン酸イオン交換樹脂等のイオン交換樹脂であってもよい。

１ 排水処理設備
１０ Ｎ−Ｓ分解装置
２０ フッ素除去装置
３０ 窒素除去装置
４０ 重金属除去装置
５０ ＣＯＤ除去装置
６０ ｐＨ中和装置
７０ ＣＯＤ吸着塔
７１ 開口部
７２ 樹脂抜取管
７３ 樹脂貯留槽
１００ ＣＯＤ吸着塔
１１０ 樹脂抜出弁
１２０ 樹脂貯留槽
１３０ 開口部

Claims (1)

1. 排水処理設備における排水中のＣＯＤ成分を除去するためのＣＯＤ吸着塔内の樹脂を交換する方法であって、
   前記ＣＯＤ吸着塔の上部に設置された開口部から、水で満たした樹脂抜取管を挿入する工程と、
   前記樹脂抜取管の一端部を前記ＣＯＤ吸着塔内に充填された上層の樹脂を含む水中に配置させる工程と、
   前記樹脂抜取管の他端部の高さ位置を、前記ＣＯＤ吸着塔内に充填された樹脂を含む水の液面よりも低くなるように調整する工程と、
   前記樹脂抜取管の他端部に取り付けられた弁を開き、サイフォン現象を利用して、前記ＣＯＤ吸着塔内に充填された樹脂のうち、上層の所定量の樹脂を抜き取る工程と、
   上層の所定量の樹脂を抜き取った後、未使用の樹脂を前記ＣＯＤ吸着塔内に充填する工程と、
   を備えることを特徴とするＣＯＤ吸着塔内の樹脂交換方法。

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