JP5468945B2 - How to remove selenium - Google Patents
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Description
本発明は、セレンの除去方法に関し、特に、セメント製造設備に付設された塩素バイパスシステムにて回収した塩素バイパスダストを水洗して得られたろ液等に含まれるセレンを除去する方法に関する。 The present invention relates to a method for removing selenium, and more particularly, to a method for removing selenium contained in a filtrate or the like obtained by washing chlorine bypass dust collected by a chlorine bypass system attached to a cement manufacturing facility.
従来、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素を除去する塩素バイパスシステムが用いられている。近年、廃棄物のセメント原料化又は燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルンに持ち込まれる塩素等の揮発成分の量も増加し、塩素バイパスダストの発生量も増加している。そのため、塩素バイパスダストの有効利用方法の開発が求められていた。 Conventionally, a chlorine bypass system for removing chlorine that causes problems such as blockage of a preheater in a cement manufacturing facility has been used. In recent years, recycling of waste by converting to cement raw material or fuel has been promoted, and as the amount of waste processed increases, the amount of volatile components such as chlorine brought into the cement kiln also increases, and the amount of chlorine bypass dust generated also increases. It has increased. Therefore, development of an effective utilization method of chlorine bypass dust has been demanded.
かかる見地から、特許文献1に記載のセメント原料化処理方法では、塩素を含む廃棄物に水を添加して廃棄物中の塩素を溶出させてろ過し、得られた脱塩ケーキをセメント原料として利用するとともに、排水を浄化処理し、そのまま放流したり、塩分を回収することで、環境汚染を引き起こすことなく、塩素バイパスダストの有効利用を図っている。
From this viewpoint, in the cement raw material processing method described in
しかし、この方法では、塩素バイパスダストを脱塩処理するにあたって、排水中のセレン濃度を安全とされる基準、例えば、下水放流の場合の0.1mg−Se/lまで除去するには、還元剤としての塩化第一鉄(FeCl2)が8000mg−Fe2+/l以上必要となり、セレン除去にあたって還元剤を大量に消費し、運転コストが高騰するという問題があった。 However, in this method, when desalinating chlorine bypass dust, the selenium concentration in the waste water is removed to a safe standard, for example, 0.1 mg-Se / l in the case of sewage discharge. As a result, ferrous chloride (FeCl 2 ) of 8000 mg-Fe 2+ / l or more is required, and a large amount of reducing agent is consumed in removing selenium, resulting in a problem of increased operating costs.
そこで、上記問題を解決するため、本出願人は、特許文献2において、図5に示すようなセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理方法を提案した。 In order to solve the above problem, the present applicant has proposed a method for treating cement kiln combustion gas bleed dust as shown in FIG.
この処理方法は、大別して、塩素バイパスダストを水洗して塩素分を除去する水洗工程と、ろ液からセレン等の重金属類等を除去する排水処理工程と、濃縮塩水から塩を回収して工業原料を得る塩回収工程とに分けられる。 This treatment method is roughly divided into a water washing process for removing chlorine by washing chlorine bypass dust, a waste water treatment process for removing heavy metals such as selenium from the filtrate, and industrial recovery by collecting salt from concentrated salt water. It is divided into a salt recovery process for obtaining raw materials.
水洗工程では、ボイラ61で発生した温水を、温水槽62を経て溶解槽63に供給し、塩素バイパスダストと混合する。これにより、塩素バイパスダストに含まれる水溶性塩素分が温水に溶解する。溶解槽63から排出されたスラリーを、ベルトフィルタ64において固液分離し、塩素分が除去された1次ケーキをセメントキルン等に戻してセメント原料として利用する。一方、塩素分及びセレン等の重金属類を含む1次ろ液を貯槽65に一時的に蓄える。
In the water washing step, warm water generated in the
排水処理工程では、貯槽65に蓄えられた、塩素分、セレン等の重金属類、及びカルシウムを含む1次ろ液を、薬液反応槽66に供給し、pH調整剤としての塩酸を加え、薬液反応槽66内のpHを4以下に調整する。硫酸第一鉄によって排水に含まれる重金属としてのセレンを還元して析出させた後、水酸化カルシウムを加え、pHを8〜11に上昇させ、硫酸第一鉄の添加により生成した水酸化第一鉄を凝縮、析出させる。
In the waste water treatment process, the primary filtrate containing chlorine, heavy metals such as selenium, and calcium stored in the
そして、薬液反応槽66から排出されたスラリーをフィルタプレス67によって固液分離し、2次ケーキをセメントキルン等に戻してセメント原料として利用し、2次ろ液は、薬液反応槽68において炭酸カリウムと混合し、2次ろ液中のカルシウムを除去する。
And the slurry discharged | emitted from the chemical | medical
次に、薬液反応槽68から排出されたスラリーをフィルタプレス69によって固液分離し、3次ケーキをセメントキルン等に戻してセメント原料として利用し、3次ろ液は、貯槽70において塩酸を加えてpH調整した後、除鉄塔71、キレート樹脂塔72、ろ過装置73によって、鉄、残留重金属、縣濁物質(SS)を除去する。
Next, the slurry discharged from the
ろ過装置73からの排水を電気透析装置74に供給し、電気透析装置74において、排水中のセレン酸(SeO4 2-)は脱塩水に、塩素分は濃縮塩水に含められる。電気透析装置74からの脱塩水は、図示しない循環ルートを介して水洗工程の温水槽62に戻す(符号A参照)。
The waste water from the
また、塩回収工程では、ボイラ75からの蒸気によって加熱器76において濃縮塩水を加熱し、結晶装置77によって結晶化を行う。結晶装置77において、濃縮塩水中の溶質は結晶として析出し、遠心分離機80を経て塩化カリウム(KCl)を主成分とする工業塩が回収され、工業原料として利用することができる。一方、結晶装置77で蒸発した水分を、コンデンサ78において冷却してドレンを回収し、このドレンを水洗工程に戻す。遠心分離機80によって分離されたろ液は、ろ液タンク79を経て結晶装置77に戻す。尚、濃縮塩水から塩を回収せずに、放流することもできる。
In the salt recovery step, the concentrated salt water is heated in the
しかし、上記従来のセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理方法においては、セレンを除去するために電気透析装置を設置しているため、設備コストに加え、エネルギコストがかかるとともに、鉛等の重金属類を除去した後、カルシウムを除去しているため、処理薬剤費が嵩み、運転コストが高騰するという問題があった。 However, in the conventional cement kiln combustion gas bleed dust treatment method, an electrodialyzer is installed to remove selenium. Therefore, in addition to equipment costs, energy costs are incurred, and heavy metals such as lead are used. Since the calcium is removed after the removal, there is a problem that the cost of the treatment chemical increases and the operation cost increases.
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、電気透析等を必要とせず、また、薬剤の使用量を低減することにより、設備コストや運転コストを低減することのできるセレンの除去方法等を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the problems in the above-described conventional technology, and does not require electrodialysis or the like, and also reduces facility costs and operation costs by reducing the amount of medicine used. An object of the present invention is to provide a selenium removal method that can be used.
上記目的を達成するため、本発明は、セレンの除去方法であって、SO4とセレンとを含む溶液と、イオン交換樹脂を再生させる再生水とをイオン交換樹脂に交互に供給し、前記イオン交換樹脂から時間の経過と共に徐々に連続的に排出される排出液のうち、SO 4 の濃度及びセレンの濃度の両方が高い溶液を選択的に回収することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a method for removing selenium, wherein a solution containing SO 4 and selenium and regenerated water for regenerating the ion exchange resin are alternately supplied to the ion exchange resin, and the ion exchange is performed. Of the effluent discharged gradually and continuously from the resin, a solution having a high concentration of both SO 4 and selenium is selectively recovered .
そして、本発明によれば、イオン交換樹脂を用いてSO4 の濃度及びセレンの濃度の両方が高い溶液を選択的に回収することができるため、従来のようにセレンを除去するために電気透析装置を設置する必要がなく、設備コスト及びエネルギコストを大幅に低減することができる。 Then, according to the present invention, it is possible to both concentrations of concentration and selenium SO 4 is selectively recovering high solution using an ion exchange resin, electrical to remove selenium as traditional There is no need to install a dialysis machine, and the equipment cost and energy cost can be greatly reduced.
上記セレンの除去方法において、前記溶液は、NaCl、KCl、CaCl2の少なくともいずれか一つを含むことができ、塩水からSO4とセレンとを同時に分離することができる。 In the selenium removal method, the solution may contain at least one of NaCl, KCl, and CaCl 2 , and SO 4 and selenium can be simultaneously separated from salt water.
また、上記セレンの除去方法において、前記イオン交換樹脂から排出される排出液のCl、SO4、K、Na又はCaの測定結果、電気伝導度及びpHからなる群から選択される一つ以上に基づいて、前記SO 4 の濃度及びセレンの濃度の両方が高い溶液を選択的に回収することができる。 Further, in the selenium removal method, the effluent discharged from the ion exchange resin may be selected from the group consisting of measurement results of Cl, SO 4 , K, Na or Ca, electrical conductivity and pH. Based on this , it is possible to selectively recover a solution having a high concentration of both SO 4 and selenium .
さらに、前記溶液を、セメント焼成工程で発生した塩素バイパスダストを水洗して得られたろ液とすることができ、塩素バイパスダストを低コストで処理することができる。 Furthermore, the said solution can be made into the filtrate obtained by washing with water the chlorine bypass dust which generate | occur | produced at the cement baking process, and can process a chlorine bypass dust at low cost.
また、前記溶液を、最終処分場の浸出水とすることができ、最終処分場における有害な浸出水の処理及び最終処分場の安定化促進を低コストで行うことができる。 Moreover, the said solution can be used as the leachate of a final disposal site, and the process of harmful leachate in a final disposal site and the stabilization promotion of a final disposal site can be performed at low cost.
以上のように、本発明によれば、電気透析等を必要とせず、また、薬剤の使用量を低減することで、設備コストや運転コストの低いセレンの除去方法等を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for removing selenium and the like having low equipment costs and low operating costs by not requiring electrodialysis or the like and reducing the amount of drug used.
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。 Next, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明にかかるセレンの除去方法の第1の実施形態として、セメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理システムに適用した場合を示し、この処理システム1は、セメントキルンの窯尻等から抽気した燃焼排ガスに含まれる塩素バイパスダストを水洗した後、有効利用するため、水洗装置2と、重金属及びSO4等を除去する重金属等除去装置3と、乾燥装置4とで構成される。
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a cement kiln combustion gas extraction dust processing system as a first embodiment of a selenium removal method according to the present invention. This
水洗装置2は、タンク21に貯留した塩素バイパスダストD中の塩素分を溶解させる溶解槽22と、溶解槽22から排出されたスラリーS1をケーキC1とろ液L1とに固液分離するろ過機23と、溶解槽22に温水Hを供給する温水槽24と、ろ液L1を貯留する貯槽25とで構成される。
The
温水槽24は、後述する重金属等除去装置3の脱塩水タンク37に貯留された脱塩水L3を乾燥装置4のバグフィルタ42から排出された熱ガスG3にて加熱された、工業用として利用される温水Hを貯留し、溶解槽22にて循環使用するために備えられる。
The
重金属等除去装置3は、貯槽25から供給されたろ液L1中のセレン(Se)以外の重金属を除去する薬液反応槽32(32A、32B)と、薬液反応槽32から排出されたスラリーS2をケークC2とろ液L2とに固液分離するフィルタープレス33と、フィルタープレス33から排出されたろ液L2をろ過する砂ろ過機34と、砂ろ過機34から供給されたろ液L2に含まれるSO4及びセレンを除去するイオン交換樹脂35と、イオン交換樹脂35から排出された再生水L5、脱塩水L3、脱硫水L4を各々貯留する再生水タンク36、脱塩水タンク37、脱硫水タンク38とで構成される。
The heavy metal etc. removing
薬液反応槽32Aは、ろ液L1に水硫酸ソーダ(NaHS)を添加して硫化鉛(PbS)、硫化タリウム(Tl2S)等を生成するために備えられる。薬液反応槽32Bは、薬液反応槽32Aから供給されたろ液L1に塩化第二鉄(FeCl3)を添加し、生成した硫化鉛や硫化タリウム等を凝縮させて固液分離を容易に行うために備えられる。
The
フィルタープレス33は、薬液反応槽32Bから排出されたろ液L1を固液分離し、硫化タリウム及び硫化鉛を含むケークC2と、ろ液L2とに分離するために備えられる。
The
イオン交換樹脂35は、砂ろ過機34から排出されたろ液L2に含まれるSO4及びセレンを除去するために備えられ、両性イオン交換樹脂等を用いることができる。両性イオン交換樹脂とは、母体を架橋ポリスチレン等とし、同一官能基鎖中に四級アンモニウム基とカルボン酸基等を持たせて、陽イオン陰イオンの両方とイオン交換をさせる機能を持たせた樹脂のことである。例えば、三菱化学株式会社製の両性イオン交換樹脂、ダイヤイオン(登録商標)、AMP03を用いることができる。このイオン交換樹脂35は、水溶液中の電解質と非電解質の分離を行うことができ、電解質の相互分離を行うこともできる。
The
乾燥装置4は、上記セメントキルンに付設されたクリンカクーラ(不図示)から排出された熱ガス(以下「クーラ排ガス」という)G1を用いて脱硫水タンク38に貯留する脱硫水L4を乾燥させて工業塩SLを得るスプレードライヤー41と、スプレードライヤー41から排出される排ガスG2中の工業塩SLを集塵するバグフィルタ42と、スプレードライヤー41及びバグフィルタ42で回収された工業塩SLを造粒する造粒機43とで構成される。
The
スプレードライヤー41は、以下図示を省略するが、微粒化装置、熱風導入装置、乾燥チャンバー、乾燥粉分離捕集装置、排気処理装置及び製品冷却装置を備え、乾燥チャンバーに熱風導入装置を介して導入したクーラ排ガスG1に、微粒化装置より脱硫水L4を噴霧して乾燥させる。
The
次に、上記構成を有する処理システム1の動作について、図1を参照しながら説明する。
Next, the operation of the
タンク21に貯留した塩素バイパスダストDを溶解槽22に供給し、塩素バイパスダストDに含まれる水溶性塩素分を、温水槽24から供給された温水Hに溶解させる。溶解槽22から排出したスラリーS1をろ過機23でろ液L1とケーキC1とに固液分離し、塩素分が除去されたケーキC1をセメント原料として利用する。
The chlorine bypass dust D stored in the
一方、塩素分を含むろ液L1を薬液反応槽32Aに供給し、薬液反応槽32A中のろ液L1に硫化剤として水硫化ソーダを添加し、ろ液L1中の鉛及びタリウムを硫化して硫化鉛及び硫化タリウムを生成する。
On the other hand, the filtrate L1 containing chlorine is supplied to the
次に、薬液反応槽32Aからろ液L1を薬液反応槽32Bに供給し、ろ液L1に塩化第二鉄を添加し、生成した硫化物を凝集させる。
Next, the filtrate L1 is supplied from the
次いで、薬液反応槽32Bから排出されたスラリーS2を、フィルタープレス33でケークC2とろ液L2とに固液分離し、硫化鉛及び硫化タリウム等の重金属を含有するケークC2をセメント原料等として再利用する。一方、フィルタープレス33から排出されたろ液L2を砂ろ過機34を用いてろ過する。
Next, the slurry S2 discharged from the
次に、砂ろ過機34でろ過したろ液L2をイオン交換樹脂35に供給し、ろ液L2に含まれるSO4及びセレンを除去する。図2に示すように、このイオン交換樹脂35は、バッチ処理を連続的に行うものであって、予め水を充填し(図2(a))、その後、砂ろ過機34よりイオン交換樹脂35にろ液(原液)L2を導入し、次にイオン交換樹脂の再生を行うための再生水を導入する(図2(b))。すると、図2(c)に示すように、まず脱塩水L3が排出され、その後、脱硫水L4、再生水L5が時間経過とともにこの順序で排出される。ここで、この脱塩水L3、脱硫水L4、再生水L5の切換タイミングを、Cl、SO4、K、Na又はCaの測定結果、電気伝導度、pHのいずれか一つ以上に基づいて制御することができる。
Next, the filtrate L2 filtered by the
図1に示すように、上述のようにしてイオン交換樹脂35から排出された再生水L5をイオン交換樹脂35に戻し、脱塩水L3を温水槽24に戻し、脱硫水L4を後段の乾燥装置4で乾燥させる。以後、ろ液L2の導入後には、再生水L5がイオン交換樹脂35に充填されることとなる。
As shown in FIG. 1, the reclaimed water L5 discharged from the
次に、スプレードライヤー41に、クーラ排ガスG1を導入し、脱硫水タンク38に貯留した脱硫水L4をスプレードライヤー41に供給し、所定のノズル圧にてろ液を噴霧し、クーラ排ガスG1にて乾燥させる。工業塩SLの乾燥に用いた熱ガスG2は、バグフィルタ42で集塵され、捕集された工業塩SLは、スプレードライヤー41にて気流中で乾燥された工業塩SLとともに造粒機43で造粒する。このようにして得られた工業塩SLは、KCl、NaCl及びCaCl2に加え、微量のK2SO4、Na2SO4及びCaSO4を含む。一方、バグフィルタ42から排出された熱ガスG3によって工水を昇温させ、得られた温水Hを温水槽24に貯留する。
Next, the cooler exhaust gas G1 is introduced into the
以上のように、本実施の形態によれば、従来のような電析装置や晶析装置を用いないため、電析に用いる電力や晶析に用いる重油が不要となり、また、カルシウム分を除去するための薬剤が不要となるため、製造コストを大幅に削減することができる。また、晶析を行わないため、工業塩の製造に熟練を必要とせず、短時間での処理が可能となる。さらに、クーラ排ガスG1を利用して乾燥し、乾燥に利用した排ガスG4を用いて水洗処理用の温水Hを加熱するため、運転コストをより一層低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, since no conventional electrodeposition apparatus or crystallization apparatus is used, electric power used for electrodeposition or heavy oil used for crystallization is unnecessary, and calcium content is removed. Since the chemical | medical agent for doing becomes unnecessary, manufacturing cost can be reduced significantly. Moreover, since no crystallization is performed, no skill is required for the production of industrial salts, and processing in a short time is possible. Furthermore, since it cools using the cooler exhaust gas G1 and heats the hot water H for washing treatment using the exhaust gas G4 used for drying, the operating cost can be further reduced.
次に、上記処理システム1に用いたイオン交換樹脂35の実施例について説明する。このイオン交換樹脂35として、上述の三菱化学株式会社製の両性イオン交換樹脂、ダイヤイオンAMP03を用い、原液として、表1に示す成分を有する塩素バイパスダストを水洗して得られたろ液をイオン交換樹脂35に樹脂量に対して0.5倍の量通液し、再生水として新水を通液し、通液量と、イオン交換樹脂35を通過した処理液に含まれる塩化物、SO4及びセレンの濃度の関係を図3に示す。尚、同グラフにおいて、通液量/樹脂量0〜0.6までが脱塩水、通液量/樹脂量0.6〜1.1まで脱硫水、通液量/樹脂量1.1〜1.4までが再生水となる。
Next, an example of the
同グラフより明らかなように、脱塩水にSO4とセレンを回収することができ、また、脱硫水に塩化物を回収することができる。 As is apparent from the graph, SO 4 and selenium can be recovered in the demineralized water, and chloride can be recovered in the desulfurized water.
以上のようにして得られた脱塩水L3、脱硫水L4及び再生水L5のSO4及びセレンの濃度は表2に示す通りである。 The concentrations of SO 4 and selenium in the demineralized water L3, desulfurized water L4 and reclaimed water L5 obtained as described above are as shown in Table 2.
次に、本発明にかかるセレンの除去方法の第2の実施形態として、最終処分場の浸出水の処理に適用した場合について、図4を参照しながら説明する。 Next, as a second embodiment of the method for removing selenium according to the present invention, a case where it is applied to the treatment of leachate in a final disposal site will be described with reference to FIG.
この処理システム51は、最終処分場50の浸出水50aからセレンを含む重金属を除去し、BODを低減した後放流することなどを目的とし、図1に示したものと同様のイオン交換樹脂35〜脱硫水タンク38と、重金属除去装置52と、BOD処理装置53とを備える。
This
重金属除去装置52は、セレン以外の鉛等の重金属を除去するために備えられ、図1に示す薬液反応槽32、フィルタープレス33等を用いることもでき、その他一般的に用いられる装置を利用することもできる。また、BOD処理装置53についても、一般的な除去装置を利用することができる。
The heavy
本実施形態においても、イオン交換樹脂35〜脱硫水タンク38は、図1に示した処理システム1と同様に機能し、最終処分場50に持ち込まれたフライアッシュ、飛灰等に含まれるSO4及びセレンをイオン交換樹脂35によって除去し、イオン交換樹脂35から排出された再生水L5をイオン交換樹脂35に戻し、脱塩水L3を安定化促進のために最終処分場50に戻し、脱硫水L4について、重金属除去装置52を用いて重金属を除去し、さらにBOD処理装置53でBODを低減した後、放流する。
Also in the present embodiment, the
以上のように、本実施の形態においては、イオン交換樹脂35を利用して最終処分場50の浸出水を処理した後の塩水50aからセレン及びSO4を除去し、無害化した上で放流するとともに、SO4を含む脱塩水L3を最終処分場50へ戻し、最終処分場50の安定化を促進することができる。
As described above, in the present embodiment, selenium and SO 4 are removed from the salt water 50a after treating the leachate from the
1 セメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理システム
2 水洗装置
3 重金属等除去装置
4 乾燥装置
21 タンク
22 溶解槽
23 ろ過機
24 温水槽
25 貯槽
32(32A、32B) 薬液反応槽
33 フィルタープレス
34 砂ろ過機
35 イオン交換樹脂
36 再生水タンク
37 脱塩水タンク
38 脱硫水タンク
41 スプレードライヤー
42 バグフィルタ
43 造粒機
50 最終処分場
50a 浸出水
51 処理システム
52 重金属除去装置
53 BOD処理装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記イオン交換樹脂から時間の経過と共に徐々に連続的に排出される排出液のうち、SO4の濃度及びセレンの濃度の両方が高い溶液を選択的に回収することを特徴とするセレンの除去方法。 Alternately supplying a solution containing SO 4 and selenium and regenerated water for regenerating the ion exchange resin to the ion exchange resin;
A method for removing selenium, wherein a solution having a high SO 4 concentration and a high selenium concentration is selectively recovered from the effluent discharged gradually and continuously from the ion exchange resin over time. .
徴とする請求項1に記載のセレンの除去方法。 The method for removing selenium according to claim 1, wherein the solution contains at least one of NaCl, KCl, and CaCl 2 .
であることを特徴とする請求項1、2又は3に記載のセレンの除去方法。 The method for removing selenium according to claim 1, 2 or 3, wherein the solution is a filtrate obtained by washing the chlorine bypass dust generated in the cement firing step with water.
請求項1、2又は3に記載のセレンの除去方法。 The method for removing selenium according to claim 1, 2 or 3, wherein the solution is salt water generated when leachate in a final disposal site is treated.
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