JP6105500B2 - 硫酸イオンおよびホウ素を含有する排水の処理方法、および処理設備 - Google Patents
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Description
ここで、ホウ素は水に溶解したホウ素イオンをいい、例えばホウ酸イオンの形態や水酸化物イオンの形態などで存在する。
図1に示すように、第1実施形態の排水処理設備100は、その処理工程の上流側から順に、逆浸透膜装置1、およびLDH吸着塔2を備えている。なお、原水(排水)中の硫酸イオンの濃度は、例えば、2000mg/Lであり、ホウ素の濃度は、例えば、200〜500mg/Lである。また、石炭火力発電所などで発生する排ガス中にはSOxが含まれており、この排ガスを水洗すると、SOxは、水中に硫酸イオンとして溶け込む。
逆浸透膜装置1は、RO膜(逆浸透膜)が組み込まれた逆浸透膜モジュール、当該逆浸透膜モジュールへ原水(排水)を供給するポンプなどを具備してなる装置である。
逆浸透膜装置1の下流側に配置されたLDH吸着塔2は、層状複水酸化物(LDH)が内部に充填されてなる吸着塔である。なお、層状複水酸化物(Layered Double Hydroxides 略称 LDH)は、陰イオン交換能を有する、無機の骨格(金属水酸化物層)を持った層状化合物であり、次の一般式で表される。
[M2+ 1−xM3+ x(OH)2][An− x/n・mH2O]
本実施形態の排水処理設備100によると、層状無機水酸化物にホウ素よりも優先的に吸着される硫酸イオンを除去した排水を層状複水酸化物と接触させることで、層状複水酸化物にホウ素を吸着させて除去するので、層状複水酸化物へのホウ素の吸着率を高めることができる。そのため、特許文献1に記載の処理方法よりも、ホウ素の吸着量を高めることができる。
また、本願でいうLDHは、ナノ層状復水酸化物も含むものである。
図2を参照しつつ、第2実施形態の排水処理設備101について説明する。なお、図2に示す排水処理設備101において、図1に示した排水処理設備100を構成する機器・配管と同様の機器・配管については、同じ符号を付している。
硫酸イオン除去槽3は、槽本体と、槽本体にPAC(ポリ塩化アルミニウム)などの凝集剤(薬剤)を注入する装置などを具備してなる凝集沈殿槽である。
硫酸イオン除去槽3の下流側に配置された第2LDH吸着塔4は、透過水側のLDH吸着塔2と同じく、層状複水酸化物(LDH)が内部に充填されてなる吸着塔である。
本実施形態では、逆浸透膜装置1(第1工程)において除去された硫酸イオンの濃縮水にPAC(凝集剤)を注入することで、当該濃縮水中の硫酸イオンを硫酸塩として凝集させて除去し、その後、層状複水酸化物と接触させて、硫酸イオンが除去された濃縮水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去する。この構成によると、RO膜などの膜を透過せずに濃縮水側に流れ出たホウ素も、その吸着率を高めて、層状複水酸化物で吸着除去することができる。
図3を参照しつつ、第3実施形態の排水処理設備102について説明する。なお、図3に示す排水処理設備102において、図2に示した排水処理設備101を構成する機器・配管と同様の機器・配管については、同じ符号を付している。
第2実施形態と第3実施形態との主な相違点は、硫酸イオン除去槽にある。第2実施形態の硫酸イオン除去槽3は、PAC(ポリ塩化アルミニウム)などの凝集剤(薬剤)を注入する装置を具備しているが、本実施形態の硫酸イオン除去槽5は、薬剤の注入装置を特に有さない。本実施形態の硫酸イオン濃縮水処理工程は、晶析法による工程であり、薬剤を特に必要としない工程である。また、硫酸イオン除去槽5は、硫酸イオンの濃縮水中の硫酸イオンを、晶析法により除去する槽である。
逆浸透膜装置1(第1工程)において除去された硫酸イオンの濃縮水の一部を、逆浸透膜装置1(第1工程)の上流側に戻すための配管19を、本実施形態の排水処理設備102は有する。配管19は、逆浸透膜装置1と硫酸イオン除去槽3とを接続する配管15から分岐し、原水を逆浸透膜装置1に供給する配管11に下流端が接続されている。
本実施形態では、逆浸透膜装置1(第1工程)において除去された硫酸イオンの濃縮水中の硫酸イオンを、晶析法により除去し、その後、層状複水酸化物と接触させて、硫酸イオンが除去された濃縮水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去する。この構成によると、凝集剤などの薬剤を特に用いないので、処理コストを低減することができる。また、凝集剤を添加しない分、発生する沈殿物(固形廃棄物)の量も少ない。この観点からも処理コストを低減することができる。
2:ベルト式濃縮機
3、5:硫酸イオン除去槽
4:第2LDH吸着塔
11〜19:配管
100、101、102:排水処理設備
Claims (8)
- 硫酸イオンおよび濃度が100mg/L以上のホウ素を含有する排水の処理方法であって、
硫酸イオンの濃度が1000mg/L以下となるように逆浸透膜により前記排水から硫酸イオンを除去する第1工程と、
硫酸イオンが除去された硫酸イオンの濃度が1000mg/L以下の前記排水を層状複水酸化物と接触させて、当該排水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去する第2工程と、
を備え、
前記第1工程において除去された硫酸イオンの濃縮水に薬剤を注入することで、当該濃縮水中の硫酸イオンを硫酸塩として析出または凝集させて除去し、その後、層状複水酸化物と接触させて、硫酸イオンが除去された濃縮水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去する硫酸イオン濃縮水処理工程をさらに備えることを特徴とする、排水処理方法。 - 硫酸イオンおよび濃度が100mg/L以上のホウ素を含有する排水の処理方法であって、
硫酸イオンの濃度が1000mg/L以下となるように逆浸透膜により前記排水から硫酸イオンを除去する第1工程と、
硫酸イオンが除去された硫酸イオンの濃度が1000mg/L以下の前記排水を層状複水酸化物と接触させて、当該排水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去する第2工程と、
を備え、
前記第1工程において除去された硫酸イオンの濃縮水中の硫酸イオンを、晶析法により除去し、その後、層状複水酸化物と接触させて、硫酸イオンが除去された濃縮水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去する硫酸イオン濃縮水処理工程をさらに備えることを特徴とする、排水処理方法。 - 請求項2に記載の排水処理方法において、
前記第1工程において除去された硫酸イオンの濃縮水の一部を、前記硫酸イオン濃縮水処理工程に送るとともに、残りを、前記第1工程の上流側に戻すことを特徴とする、排水処理方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の排水処理方法において、
前記第1工程時、前記排水のpHを5〜7程度に調整して、前記逆浸透膜により前記排水から硫酸イオンを除去し、
前記第2工程時、前記排水のpHを7〜11に調整して、前記排水を層状複水酸化物と接触させて、当該排水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去する、
ことを特徴とする、排水処理方法。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の排水処理方法において、
前記硫酸イオン濃縮水処理工程において、硫酸イオンが除去された前記濃縮水を、前記第2工程で得られた処理水で希釈した後、層状複水酸化物と接触させて、当該濃縮水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去することを特徴とする、排水処理方法。 - 硫酸イオンおよび濃度が100mg/L以上のホウ素を含有する排水の処理設備であって、
硫酸イオンの濃度が1000mg/L以下となるように前記排水から硫酸イオンを除去する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置の下流側に配置され、硫酸イオンが除去された硫酸イオンの濃度が1000mg/L以下の前記排水を層状複水酸化物と接触させて、当該排水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去するLDH吸着塔と、
前記逆浸透膜装置において除去された硫酸イオンの濃縮水に薬剤を注入することで、当該濃縮水中の硫酸イオンを硫酸塩として析出または凝集させて除去する硫酸イオン除去槽と、
前記硫酸イオン除去槽の下流側に配置され、硫酸イオンが除去された濃縮水を層状複水酸化物と接触させて、当該濃縮水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去する第2LDH吸着塔と、
を備えることを特徴とする、排水処理設備。 - 硫酸イオンおよび濃度が100mg/L以上のホウ素を含有する排水の処理設備であって、
硫酸イオンの濃度が1000mg/L以下となるように前記排水から硫酸イオンを除去する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置の下流側に配置され、硫酸イオンが除去された硫酸イオンの濃度が1000mg/L以下の前記排水を層状複水酸化物と接触させて、当該排水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去するLDH吸着塔と、
前記逆浸透膜装置において除去された硫酸イオンの濃縮水中の硫酸イオンを、晶析法により除去する硫酸イオン除去槽と、
前記硫酸イオン除去槽の下流側に配置され、硫酸イオンが除去された濃縮水を層状複水酸化物と接触させて、当該濃縮水中のホウ素を層状複水酸化物に吸着させることで除去する第2LDH吸着塔と、
を備えることを特徴とする、排水処理設備。 - 請求項6または7に記載の排水処理設備において、
前記逆浸透膜装置による処理時の前記排水のpHが5〜7程度であり、
前記層状複水酸化物による処理時の前記排水のpHが7〜11である、
ことを特徴とする、排水処理設備。
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