JP6159053B2 - Operation method of amphoteric ion exchange resin - Google Patents
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Description
本発明は、両性イオン交換樹脂の運転方法に関し、特に、最終処分場においてカルシウムに起因するスケールの発生を防止するために用いられる両性イオン交換樹脂の運転方法に関する。 The present invention relates to a method of operating an amphoteric ion exchange resin, in particular, to a method of operating an amphoteric ion-exchange resin used in order to prevent the occurrence of scale caused by Oite calcium final disposal site.
従来、塩水等において硫酸根（ＳＯ4 2-）と塩化ナトリウムとを分離する目的で両性イオン交換樹脂が用いられている。この両性イオン交換樹脂は、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であり、「イオン遅滞樹脂」や「スネークケージ樹脂」とも呼ばれ、異なる種類のイオンの樹脂内での通過速度の違いを利用したクロマト分離を行うものである。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。この両性イオン交換樹脂は、水溶液中の電解質と非電解質の分離を行うことができると共に、電解質の相互分離を行うこともできる。 Conventionally, amphoteric ion exchange resins have been used for the purpose of separating sulfate radicals (SO 4 2− ) and sodium chloride in salt water or the like. This amphoteric ion exchange resin has a function of allowing ion exchange with both cationic anions by using a crosslinked polystyrene or the like as a base and having a quaternary ammonium group and a carboxylic acid group in the same functional group chain. It is a resin, also called an “ion-retarding resin” or a “snake cage resin”, and performs chromatographic separation utilizing the difference in the passing speed of different types of ions in the resin. For example, amphoteric ion exchange resin, Diaion (registered trademark), AMP03 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation can be used. This amphoteric ion exchange resin can separate electrolytes and non-electrolytes in an aqueous solution, and can also perform mutual separation of electrolytes.
しかし、上記塩水における硫酸根と塩化ナトリウムとの分離等の際には、通常、両性イオン交換樹脂の樹脂量に対する処理液（塩水）の通水量Ｒを０．１〜０．３に調整して両性イオン交換樹脂の分離性能を良好に維持しているため、大量の塩水を処理するには、高価な樹脂を多く必要とし、設置コスト及び運転コストの面で改善の余地があった。 However, during the separation or the like of the sulfate group and the sodium chloride in the brine is usually adjusted liquid to the resin amount of the amphoteric ion-exchange resin water flow amount R of (salt water) to 0.1 to 0.3 Since the separation performance of the amphoteric ion exchange resin is maintained well, a large amount of expensive resin is required to treat a large amount of salt water, and there is room for improvement in terms of installation cost and operation cost.
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、両性イオン交換樹脂の設置コスト及び運転コストを低く抑えることなどが可能な両性イオン交換樹脂の運転方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems in the conventional technology, and provides an operation method of an amphoteric ion exchange resin capable of keeping the installation cost and operation cost of the amphoteric ion exchange resin low. The purpose is to do.
上記目的を達成するため、本発明は、両性イオン交換樹脂の運転方法であって、最終処分場の浸出水と、両性イオン交換樹脂を再生させる再生水とをダイヤイオン（登録商標）ＡＭＰ０３に交互に供給し、該ダイヤイオンＡＭＰ０３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であって、カルシウムイオン濃度の低い溶液とカルシウムイオン濃度の高い溶液とが交互に排出される排出液を、カルシウムイオン濃度の低い溶液とカルシウムイオン濃度の高い溶液とに分離するにあたり、前記ダイヤイオンＡＭＰ０３の樹脂量に対する前記最終処分場の浸出水の通水量を容積比で０．５以上２．５以下に制御することを特徴とする。尚、両性イオン交換樹脂の樹脂量は、樹脂を充填するカラム等の容器の容積から求める。 To achieve the above object, the present invention is an operating method of an amphoteric ion exchange resin, alternating with leachate final disposal site, and a recycled water to regenerate the amphoteric ion exchange resin Diaion (registered trademark) AMP03 An exhaust liquid that is gradually and continuously discharged from the diamond ion AMP03 over time, and in which a solution having a low calcium ion concentration and a solution having a high calcium ion concentration are alternately discharged. , per to separate the high low solution and mosquitoes Rushiumuion concentrations of calcium ion concentration solution, the passed water amount of leaching water in the final disposal site for the resin amount of the Diaion AMP03 by volume 0.5 to 2.5 Control is as follows . The resin amount of the amphoteric ion exchange resin is determined from the volume of a container such as a column filled with the resin.
そして、本発明によれば、両性イオン交換樹脂の樹脂量に対する最終処分場の浸出水の通水量を０．５以上２．５以下にしたため、カルシウムイオンの分離にあたり、高価な樹脂の必要量を低減することで、両性イオン交換樹脂の設置コスト及び運転コストを低く抑えることができる。また、両性イオン交換樹脂のカラムを小型化できるため、両性イオン交換樹脂の取り扱いが容易となる。尚、両性イオン交換樹脂の樹脂量に対する最終処分場の浸出水の通水量が２．５を超えると、カルシウムの交換能力が不足して分離性能が低下するため好ましくない。 And according to the present invention, the amount of leachate in the final disposal site with respect to the resin amount of the amphoteric ion exchange resin is set to 0.5 or more and 2.5 or less, so that the necessary amount of expensive resin is separated in separating calcium ions. By reducing, the installation cost and operation cost of amphoteric ion exchange resin can be kept low. In addition, since the amphoteric ion exchange resin column can be downsized, the amphoteric ion exchange resin can be handled easily. If the amount of leachate in the final disposal site with respect to the resin amount of the amphoteric ion exchange resin exceeds 2.5, it is not preferable because the calcium exchange ability is insufficient and the separation performance is lowered.
以上のように、本発明によれば、両性イオン交換樹脂の設置コスト及び運転コストを低く抑えることができ、その取り扱いも容易となる。 As described above, according to the present invention, the installation cost and operation cost of the amphoteric ion exchange resin can be kept low, and the handling thereof is facilitated.
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、本発明を適用した最終処分場の浸出水処理システム（以下、「処理システム」と略称する）を示し、この処理システム１は、最終処分場２からの浸出水Ｗ１を貯留する調整槽３と、調整槽３からの浸出水Ｗ２をカルシウムイオン濃度の高い溶液（以下「カルシウム含有水」という）Ｌ３と、カルシウムイオン濃度が低くＳＯ4 2-濃度の高い溶液（以下「ＳＯ4含有水」という）Ｌ４とに分離する両性イオン交換樹脂４と、両性イオン交換樹脂４に供給する再生水Ｌ５を貯留する再生水タンク５と、両性イオン交換樹脂４から排出されたカルシウム含有水Ｌ３及びＳＯ4含有水Ｌ４を各々貯留するカルシウム含有水タンク６、ＳＯ4含有水タンク７と、重金属除去装置８と、ＣＯＤ処理装置９とを備える。
FIG. 1 shows a leachate treatment system (hereinafter abbreviated as “treatment system”) of a final disposal site to which the present invention is applied, and this
調整槽３は、最終処分場２のごみ層を浸透した雨水等の浸出水Ｗ１を集め、浸出水Ｗ１の水質、水量の変化を抑えて均一化を図るために備えられ、その前段には、土砂を沈降分離する沈砂槽等が備えられる。
The
両性イオン交換樹脂４は、上記背景技術の欄に記載したものと同様の構成を有し、調整槽３から排出された浸出水Ｗ２に含まれるカルシウムを除去するために備えられる。
The amphoteric
重金属除去装置８は、ＳＯ4含有水Ｌ４に含まれる鉛等の重金属を除去するために備えられ、薬液反応槽、フィルタープレス等一般的に用いられる装置を利用することができる。
The heavy
ＣＯＤ処理装置９は、重金属除去装置８において重金属が除去されたＳＯ4含有水Ｌ４のＣＯＤを低下させるために備えられ、一般的な浄化槽等を利用することができる。
The COD treatment device 9 is provided to reduce the COD of the SO 4 -containing water L4 from which heavy metals have been removed by the heavy
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
最終処分場２の浸出水Ｗ１を調整槽３に集めて水質、水量の変化を抑え、調整槽３から浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４に供給し、カルシウム含有水Ｌ３とＳＯ4含有水Ｌ４とに分離する。図２に示すように、この両性イオン交換樹脂４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、調整槽３より両性イオン交換樹脂４に浸出水Ｗ２を導入し、次に両性イオン交換樹脂４の再生を行うための再生水Ｌ５を導入する（図２（ｂ））。すると、図２（ｃ）に示すように、まずＳＯ4含有水Ｌ４が排出され、その後、カルシウム含有水Ｌ３が時間経過とともにこの順序で排出される。
Suppressed water, a change in the amount of water collected leachate W1 of the
ここで、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の通水量Ｒを０．５〜２．５に制御すると共に、ＳＯ4含有水Ｌ４、カルシウム含有水Ｌ３の切換タイミングを、両性イオン交換樹脂４から排出される処理液のＣａ2+、ＳＯ4 2-、塩化物及びＰｂ2+の濃度の測定結果等に基づいて制御することができる。この両性イオン交換樹脂４の運転例については後述する。両性イオン交換樹脂４から排出されたＳＯ4含有水Ｌ４及びカルシウム含有水Ｌ３は、各々ＳＯ4含有水タンク７及びカルシウム含有水タンク６に一旦貯留する。
Here, the flow rate R of the leachate W2 with respect to the resin amount of the amphoteric
次に、カルシウム含有水タンク６に貯留したカルシウム含有水Ｌ３を放流する。一方、ＳＯ4含有水タンク７に貯留したＳＯ4含有水Ｌ４は、重金属除去装置８を用いて重金属を除去し、さらにＣＯＤ処理装置９でＣＯＤを低減した後、放流する。
Next, the calcium-containing water L3 stored in the calcium-containing water tank 6 is discharged. On the other hand, the SO 4 -containing water L 4 stored in the SO 4 -containing water tank 7 removes heavy metals using the heavy
以上のように、上記処理システム１によれば、浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４を介してカルシウム含有水Ｌ３と、ＳＯ4含有水Ｌ４とに分離した後、各々を別々に処理するため、従来のようにカルシウムを除去するための炭酸ナトリウム等を添加せずにＣａＳＯ4によるスケールの発生を最小限に抑えることができ、運転コストを大幅に低減することができる。
As described above, according to the
次に、上記処理システム１に適用した両性イオン交換樹脂４の運転例について説明する。
Next, an operation example of the amphoteric
両性イオン交換樹脂４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（カラム径２５ｍｍ、カラム長さ８００ｍｍ）を用い、原水として、表１に示す化学成分を有する最終処分場２の浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４に通水し、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の通水量Ｒを変化させ、両性イオン交換樹脂４を通過した処理液に含まれる各成分の濃度を測定した。その結果を図３〜図７に示す。
As the amphoteric
図３は、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の通水量Ｒを０．５に設定した場合の各成分の濃度測定結果を示す。縦軸に各成分の濃度測定結果、横軸に通液量／樹脂量を示し、左側から右側に向かって破線で仕切られた領域が、脱イオン水、ＳＯ4含有水Ｌ４、カルシウム含有水Ｌ３を示している。
Figure 3 shows the result of measurement of the concentration of each component in the case of setting the water flow amount R of leachate W2 with respect to the resin amount of the amphoteric ion-
同図より、ＳＯ4含有水Ｌ４には、Ｃａ2+がほとんど含まれていないのに対し、カルシウム含有水Ｌ３には、僅かながらＣａ2+が含まれ、浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４に通過させることで、カルシウムイオン濃度の低い溶液と、カルシウムイオン濃度の高い溶液とに分離できていることが判る。
From the figure, the SO 4 -containing water L4 contains almost no Ca 2+ , whereas the calcium-containing water L3 contains a little Ca 2+ , and the leachate W2 is used as the amphoteric
図４は、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の通水量Ｒを０．７５に設定した場合の各成分の濃度測定結果を示す。この場合でも、ＳＯ4含有水Ｌ４には、Ｃａ2+がほとんど含まれていないのに対し、カルシウム含有水Ｌ３にはＣａ2+が多く含まれ、浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４に通過させることで、カルシウムイオン濃度の低い溶液と、カルシウムイオン濃度の高い溶液とに分離できていることが判る。
Figure 4 shows the density measurement results of the respective components in the case of setting the water flow amount R of leachate W2 with respect to the resin amount of the amphoteric ion-
図５は、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の通水量Ｒを１．０に設定した場合の各成分の濃度測定結果を示す。この場合には、ＳＯ4含有水Ｌ４には、Ｃａ2+がほとんど含まれていないのに対し、カルシウム含有水Ｌ３にはＣａ2+が大量に含まれ、浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４に通過させることで、カルシウムイオン濃度の低い溶液と、カルシウムイオン濃度の高い溶液とに明確に分離できていることが判る。
Figure 5 shows the density measurement results of the respective components in the case of setting the water flow amount R of leachate W2 with respect to the resin amount of the amphoteric ion-
図６は、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の通水量Ｒを１．２５に設定した場合の各成分の濃度測定結果を示す。この場合にも、上記通水量Ｒを１．０に設定した場合と同様、ＳＯ4含有水Ｌ４には、Ｃａ2+がほとんど含まれていないのに対し、カルシウム含有水Ｌ３にはＣａ2+が大量に含まれている。
Figure 6 shows the result of measurement of the concentration of each component in the case of setting the water flow amount R of leachate W2 with respect to the resin amount of the amphoteric ion-
図７は、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の通水量Ｒを１．５に設定した場合の各成分の濃度測定結果を示す。この場合にも、上記通水量Ｒを１．０又は１．２５に設定した場合と同様、ＳＯ4含有水Ｌ４には、Ｃａ2+がほとんど含まれていないのに対し、カルシウム含有水Ｌ３にはＣａ2+が大量に含まれている。
Figure 7 shows the density measurement results of the respective components in the case of setting the water flow amount R of leachate W2 with respect to the resin amount of the amphoteric ion-
両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の通水量Ｒが２．５を超えると、カルシウムの交換能力が不足して分離性能が低下するため、通水量Ｒは２．５が上限である。
When water flow amount R of leachate W2 with respect to the resin amount of the amphoteric ion-
１ 最終処分場の浸出水処理システム
２ 最終処分場
３ 調整槽
４ 両性イオン交換樹脂
５ 再生水タンク
６ カルシウム含有水タンク
７ ＳＯ4含有水タンク
８ 重金属除去装置
９ ＣＯＤ処理装置
1 Final
Claims (1)
前記ダイヤイオンＡＭＰ０３の樹脂量に対する前記最終処分場の浸出水の通水量を容積比で０．５以上２．５以下に制御することを特徴とする両性イオン交換樹脂の運転方法。 And leachate final disposal site, and a recycled water to regenerate the amphoteric ion exchange resin is supplied alternately to Diaion (registered trademark) AMP03, it is gradually continuously discharged over time from the Diaion AMP03 discharge a liquid, per the effluent and the high low solution and the calcium ion concentration in calcium ion concentration solution is discharged alternately to separate into a high low solution and mosquitoes Rushiumuion concentrations of calcium ion concentration solution,
A method for operating an amphoteric ion exchange resin, wherein a flow rate of leachate in the final disposal site with respect to a resin amount of Diaion AMP03 is controlled to 0.5 to 2.5 in volume ratio .
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