JP5318141B2 - 排水処理脱窒装置における予熱器の逆洗方法 - Google Patents

Description

本発明は、火力発電所等の発電プラントにおける排水処理脱窒装置の洗浄技術に係り、特に予熱器を洗浄する排水処理脱窒装置における予熱器の逆洗方法に関する。

排水処理脱窒装置は、発電所から排水される原水中に含まれる窒素成分を除去するために運転している。この脱窒を行う過程で装置内に、主成分がＣａ又はＭｇ等のスケールが発生し、スケーリングと称される機器内部に付着する現象があらわれる。特に予熱器においては、単位面積あたりの処理水流量が多いため、スケーリングしやすい環境にある。そこで、排水処理脱窒装置を定期的に洗浄する必要がある。

排水処理脱窒装置は、図６の系統図に示すように、主に排水（原水）を脱窒するｐＨ調整槽（脱窒反応槽）１、沈殿槽（脱窒沈殿槽）２、アンモニアストリッパ３及び予熱器４とから構成される。更に、脱窒処理した排水（原水）を予熱器４で加熱した後、アンモニアストリッパ３へ供給する排水供給系統１２と、アンモニアストリッパ３で処理された処理水を予熱器４で熱交換して貯水槽１１に戻す処理水回収系統１４が備えられている。

なお、アンモニアストリッパ３で処理されたアンモニアガスは、詳細に図示していないが、その後の処理工程で、酸化分解塔、脱硝塔で酸化分解して、窒素ガスと処理水に分離処理し、大気に開放又は公共水域に放流する。

次に、排水処理脱窒装置による通常運転状態を図７の系統図に示す。図示例で「太い実線」が送液されている状態を示す。例えば発電プラントにおける排水（原水）は、一旦Ｅ−貯水槽６に貯留される。このＥ−貯水槽６の排水は、原水ポンプ７によりｐＨ調整槽（脱窒反応槽）１、沈殿槽（脱窒沈殿槽）２に送られて脱窒処理される。

次に、送液ポンプ１３で脱窒処理された排水は、予熱器４に送液され、この予熱器４で加熱され、排水供給系統１２を経てアンモニアストリッパ３に供給される。このアンモニアストリッパ３には蒸気を吹き込み、排水中に含まれる高濃度のアンモニアを気相に放散することにより、アンモニアガスと処理水に分離する。この処理水は、処理水ポンプ１０により処理水回収系統１４に送液され、予熱器４で熱交換して冷却され、Ａ／Ｂ貯水槽１１に貯留される。

このような排水処理脱窒装置、特に予熱器を洗浄する技術について、例えば特許文献１の特開２００８−３６４９７号公報「排水処理方法」に、石炭火力発電所の復水脱塩装置排水と脱硫排水にはアンモニアが比較的多く含まれており、排水を発電所外に放流するためにはこのアンモニアを分解する排水処理方法が提案されている。

特開２００８−３６４９７号公報

しかし、アンモニアストリッパ３内は、多孔板が数段に配置された構造になる。また、予熱器４は熱交換効率を高めるために、処理水が流れる系統が細く、少量のスケーリングで閉塞に至りやすい。そのために、処理量が低下するため、装置を停止し、清掃工事を必要とした。このようなスケーリングが発生すると、予熱器４の分解清掃を必要とし、脱窒装置を２日間停止する必要がある。例えば、設置面積の都合でプレート式予熱器を使用しており、清掃の都度パッキンを全数取替える必要がある。パッキンは高価であり納期に時間を要するという問題を有していた。

また、図８の従来の工業用水（工水）による予熱器４を洗浄する状態を示す概略系統図に示すように、予熱器４を閉塞して工水により逆洗して、スケーリングを除去する方法がある。この予熱器４を逆洗するときは、図８の系統図に示すように、先ず逆洗排水遮断弁１９を閉じ、次に逆洗水遮断弁１５、工水用弁１６を開放して、逆洗水即ち工水を予熱器４に送液して、予熱器４内に発生したスケーリングを除去する。

図９は従来の工業用水による予熱器を洗浄する運転時間と通水流量の関係を示すグラフである。この逆洗するときの運転時間と通水流量との関係は、図９のグラフに示すように１日に１回の逆洗が必要であった。原水由来のマグネシウムスケールによる予熱器４の閉塞で、処理水量が定格水量の半分になった。予熱器４のスケールを分析した結果、約９０％が水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）であった。このように予熱器４の清掃回数が多いと、清掃費用が高騰し、多くの工水を消費するという問題を有していた。また、そのための労務費も高騰するという問題を有していた。

図１０のスケール成分のｐＨによる溶解性特性を示すグラフに示すように、マグネシウム，カルシウムのスケール成分について低ｐＨ値は溶解領域で，高ｐＨ値は析出領域である。そこで、本発明の発明者は、マグネシウム、カルシウムのスケール成分については、酸性の原水を用いて溶解除去が可能であることに着目した。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、酸性の原水を用いて予熱器内に発生したスケーリングを溶解除去することで、排水処理脱窒装置における予熱器の清掃回数を低減し、この清掃回数減による労務費・パッキン購入費等の清掃費用を低減することができ、更に脱窒装置を安定運転できる排水処理脱窒装置の予熱器逆洗方法を提供することにある。

本発明は、排水された原水中に含まれる窒素成分を除去する、ｐＨ調整槽（１）と、沈殿槽（２）と、アンモニアストリッパ（３）と予熱器（４）とから構成された排水処理脱窒装置における予熱器の逆洗方法であって、前記予熱器（４）からアンモニアストリッパ（３）へ原水を送液する排水供給系統（１２）の逆洗排水遮断弁（１９）を閉じ、原水を前記逆洗用原水供給系統（５）から、前記アンモニアストリッパ（３）と前記予熱器（４）の間の排水供給系統（１２）に送液する際に、先ず、工水を該予熱器（４）内に通水し、次に、原水を該予熱器（４）内に通水し、最後に、再度工水を該予熱器（４）内に通水することにより、該予熱器（４）に付着したスケールを逆洗することを特徴とする。

前記予熱器（４）内に通水する原水は、ｐＨ値２〜４の酸性の原水を利用することが好ましい。

例えば、前記予熱器（４）を逆洗する際に、前記工水の通水時間を５分とし、次の原水の通水時間を４０分とし、最後の工水の通水時間を５分とする。

上記構成の発明では、排水処理脱窒装置に予熱器（４）内に原水を供給する逆洗用原水供給系統（５）により、原水でスケールを酸溶解することができ、予熱器（４）内に付着したスケールを容易に逆洗することができる。大掛かりな装置を必要としないで、逆洗による効果を高めることができる。

酸性の原水を用いることにより、スケールを溶解除去することができるので、予熱器（４）の清掃回数を低減することができる。通水流量の低減を回避できるため排水処理脱窒装置の安定運転が可能になる。

また、この原水による逆洗は、工水のみの逆洗に比べて原水のスケール溶解作用により効率良く逆洗でき、予熱器（４）の著しい流量低下を抑えることができる。
更に、予熱器（４）の清掃回数を減らすことにより、清掃費用を低減することができる。即ち、労務費・パッキン購入費を低減することができる。

本発明の予熱器の逆洗方法を実施する排水処理脱窒装置を示す概略系統図である。 本発明の予熱器の逆洗方法を実施する排水処理脱窒装置による脱窒処理する状態を示す概略系統図である。 予熱器を逆洗する状態を示す概略系統図であり、（ａ）は工水を通水する状態、（ｂ）は原水で逆洗する状態、（ｃ）は工水を通水する状態である。 本発明の予熱器の逆洗方法を用いて原水によるスケールの溶解試験結果を示すグラフである。 本発明の予熱器の逆洗方法を用いた原水によるスケールの溶解と従来の工業用水による逆洗の効果の比較を示すグラフである。 従来の排水処理脱窒装置を示す概略系統図である。 従来の排水処理脱窒装置による脱窒処理する状態を示す概略系統図である。 従来の工業用水による予熱器を洗浄する状態を示す概略系統図である。 従来の工業用水による予熱器を洗浄する運転時間と通水流量の関係を示すグラフである。 スケール成分のｐＨによる溶解性特性を示すグラフである。

本発明の逆洗方法は、排水された原水を排水供給系統から予熱器内に通水することにより、予熱器に付着したスケールを逆洗する洗浄方法である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の予熱器の逆洗方法を実施する排水処理脱窒装置を示す概略系統図である。図２は本発明の予熱器の逆洗方法を実施する排水処理脱窒装置による脱窒処理する状態を示す概略系統図である。図示例で「太い実線」が送液されている状態を示す。
本発明の予熱器の逆洗方法を実施する排水処理脱窒装置は、排水された原水中に含まれる窒素成分を除去（脱窒）するｐＨ調整槽（脱窒反応槽）１、沈殿槽（脱窒沈殿槽）２と、アンモニアを酸化分解するアンモニアストリッパ３と予熱器４とから構成された装置であり、これに予熱器４を逆洗する逆洗用原水供給系統５を備えたものである。

Ｅ−貯水槽６に貯留された排水（原水）は、原水ポンプ７によりｐＨ調整槽（脱窒反応槽）１で中和又は所定のｐＨ値に調整し、脱窒反応させて窒素化合物として析出させる。次に、この窒素化合物は汚濁物質として沈殿槽（脱窒沈殿槽）２で沈殿させ水と分離する。

アンモニアストリッパ３には、蒸気８を吹き込み、原水中に含まれる高濃度のアンモニアを気相に放散することにより、アンモニアガスと処理水に分離する。この処理水は、処理ポンプ入口ストレーナＡ／Ｂ９を経由して、処理水ポンプ１０により処理水回収系統１４に送液して、予熱器４で原水と熱交換して冷却され、Ａ／Ｂ貯水槽１１に回収させ、貯留される。

排水処理中における排水供給系統１２は、原水を脱窒処理するために、ｐＨ調整槽（脱窒反応槽）１、沈殿槽（脱窒沈殿槽）２に送液する系統である。次にこの処理された原水を予熱器４に送液し、予熱器４からアンモニアストリッパ３に送液する系統である。これらの脱窒処理を施した原水は、送液ポンプ１３により予熱器４に送液される。

予熱器４は、このアンモニアストリッパ３で処理された処理水で、原水を加熱する装置である。この処理水は蒸気処理されたもので高温なっている。一方、原水は常温であるため、この予熱器４の熱交換により加熱することで、アンモニアストリッパ３での処理を円滑に行うことができる。上述したように、予熱器４は、単位面積あたりの処理水流量が多いため、スケーリングしやすい環境にある。

処理水回収系統１４は、上述したように、アンモニアストリッパ３で処理された処理水を、処理水ポンプ１０により予熱器４に送液し、予熱器４で熱交換に利用した後、その処理水をＡ／Ｂ貯水槽１１に回収する系統である。

この排水処理脱窒装置に、逆洗用原水供給系統５を更に設けた。この逆洗用原水供給系統５は、図１に示すように、アンモニアストリッパ３と予熱器４の間の排水供給系統１２と、原水を供給し、又は貯留するＥ−貯水槽６と予熱器４の間の排水供給系統１２とに接続した系統である。

逆洗用原水供給系統５の下流は、アンモニアストリッパ３と予熱器４の間の排水供給系統１２の途中に逆洗水遮断弁１５を設けて接続する。逆洗水遮断弁１５の上流には工水を供給するために逆洗用原水供給系統５を分岐して逆洗水としての工水用弁１６を設けている。

逆洗用原水供給系統５の上流は、原水ポンプ７とｐＨ調整槽（脱窒反応槽）１の間に接続した。これは、本発明は原水が酸性にあるときに、予熱器４内に析出したスケールを溶解することが目的だからである。そこで、ｐＨ調整槽（脱窒反応槽）１に送液する前の原水を使用する。

予熱器４の逆洗に使用された原水は、排水供給系統１２に逆方向に送液し、送液ポンプ１３の直前で分岐された、逆洗排水系統１７、逆洗排水口弁１８を経由して、Ａ／Ｂ貯水槽１１に回収され、貯留される。

図３は予熱器を逆洗する状態を示す概略系統図であり、（ａ）は工水を通水する状態、（ｂ）は原水で逆洗する状態、（ｃ）は工水を通水する状態である。
上記のように構成された排水処理脱窒装置では、先ず、図３（ａ）に示すように、予熱器４からアンモニアストリッパ３へ原水を送液する排水供給系統１２の逆洗排水遮断弁１９を閉じる。この状態で、逆洗水として工水を供給する。この工水は、排水供給系統１２から予熱器４内に通水され、この予熱器４を逆洗する。その後工水は、排水供給系統１２を逆方向に送液され、逆洗排水系統１７、逆洗排水口弁１８を経由して、Ａ／Ｂ貯水槽１１に回収され、貯留される。

次に、図３（ｂ）に示すように、排水供給系統１２の逆洗排水遮断弁１９を閉じたまま、Ｅ−貯水槽６から原水ポンプ７を用いて、原水を逆洗用原水供給系統５から逆洗水遮断弁１５を開け、原水を排水供給系統１２から予熱器４内に通水し、この予熱器４を逆洗する。予熱器４内に発生したスケーリングをこの酸性の原水を用いて溶解除去する。その後原水は、排水供給系統１２を逆方向に送液され、逆洗排水系統１７、逆洗排水口弁１８を経由して、Ａ／Ｂ貯水槽１１に回収され、貯留される。

また、図３（ｃ）に示すように、排水供給系統１２の逆洗排水遮断弁１９を閉じた状態で、逆洗水として同じく工水を供給する。この工水は、排水供給系統１２から予熱器４内に通水され、この予熱器４を逆洗する。その後工水は、排水供給系統１２を逆方向に送液され、逆洗排水系統１７、逆洗排水口弁１８を経由して、Ａ／Ｂ貯水槽１１に回収され、貯留される。

本発明で用いる原水は、例えばｐＨ値２〜４が好ましい、これより中性に近いとスケールを溶解する時間が長くなり、一方これより酸性に近い強酸性になると予熱器４内に損傷を与えるおそれがあるからである。

予熱器４を逆洗する際に、例えば、表１に示すように、工水の通水時間を５分とし、次の原水の通水時間を４０分とし、最後の工水の通水時間を５分とする。これらの時間は、一例であって、予熱器４のスケールの付着率が高いときは、その通水時間を長くする。逆に予熱器４のスケールの付着率が低いときは、その通水時間を短くする。また、原水のｐＨ値が低いときは、その通水時間を短くし、逆に原水のｐＨ値が高いときは、その通水時間を長くする。

図４は本発明の予熱器の逆洗方法を用いて原水によるスケールの溶解試験結果を示すグラフである。
このスケールの溶解試験結果を示すグラフに示すように、原水はスケールを約４０ｍｇ／Ｌ・ｍｉｎ溶解でき、これを実機に当てはめると、約１０分間の原水逆洗を行えば、予熱器内のスケールは除去できるという結果が得られた。

図５は本発明の予熱器の逆洗方法を用いた原水によるスケールの溶解と従来の工業用水による逆洗の効果の比較を示すグラフである。
この逆洗の効果の比較を示すグラフに示すように、従来の工水逆洗と比較して、本発明の原水による逆洗では原水のスケール溶解作用により効率良く逆洗できた。これまでの著しい流量低下は確認されなくなった。このように、予熱器４の原水による逆洗によって、流量が回復することが可能になった。

なお、本発明は、酸性の原水を用いて予熱器内に発生したスケーリングを溶解除去することで、排水処理脱窒装置における予熱器４の清掃回数を低減し、この清掃回数減による労務費・パッキン購入費等の清掃費用を低減することができ、更に排水処理脱窒装置を安定運転できれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の排水処理脱窒装置における予熱器の逆洗方法は、火力発電プラントや原子力発電プラントの排水処理脱窒装置などに利用することができる。

１ ｐＨ調整槽（脱窒反応槽）
２ 沈殿槽（脱窒沈殿槽）
３ アンモニアストリッパ
４ 予熱器
５ 逆洗用原水供給系統
６ Ｅ−貯水槽
７ 原水ポンプ
１２ 排水供給系統
１４ 処理水回収系統
１９ 逆洗排水遮断弁

Claims (3)

1. 排水された原水中に含まれる窒素成分を除去する、ｐＨ調整槽（１）と、沈殿槽（２）と、アンモニアストリッパ（３）と予熱器（４）とから構成された排水処理脱窒装置における予熱器の逆洗方法であって、
   前記予熱器（４）からアンモニアストリッパ（３）へ原水を送液する排水供給系統（１２）の逆洗排水遮断弁（１９）を閉じ、
   原水を前記逆洗用原水供給系統（５）から、前記アンモニアストリッパ（３）と前記予熱器（４）の間の排水供給系統（１２）に送液する際に、先ず、工水を該予熱器（４）内に通水し、次に、原水を該予熱器（４）内に通水し、最後に、再度工水を該予熱器（４）内に通水することにより、該予熱器（４）に付着したスケールを逆洗することを特徴とする排水処理脱窒装置における予熱器の逆洗方法。
2. 前記予熱器（４）内に通水する原水は、ｐＨ値２〜４の酸性の原水を利用する、ことを特徴とする請求項１の排水処理脱窒装置における予熱器の逆洗方法。
3. 前記予熱器（４）を逆洗する際に、
   前記工水の通水時間を５分とし、次の原水の通水時間を４０分とし、最後の工水の通水時間を５分とする、ことを特徴とする請求項１の排水処理脱窒装置における予熱器の逆洗方法。