JPH0125675Y2

JPH0125675Y2 -

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Publication number: JPH0125675Y2
Application number: JP16667083U
Authority: JP
Priority date: 1983-10-27
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1989-08-01
Also published as: JPS6074790U

Description

【考案の詳細な説明】〔考案の利用分野〕本考案は、石膏法等の湿式排ガス脱硫装置から
排出される排水の軟化処理、即ち排水中に溶存す
るカルシウム等のアルカリ土類金属を除去する排
水処理装置に関する。

〔考案の背景〕

石灰石等のアルカリ土類金属化合物を吸収剤と
して排ガス中の硫黄酸化物（SOx）を吸収し、副
生品として石膏等を回収する湿式排ガス脱硫装置
においては、排ガスおよび吸収剤より持込まれる
塩素あるいはマグネシウム等の不純物が、脱硫装
置循環水系内で異常に濃縮されることを防ぐた
め、系内過水の一部を排水として排出してい
る。また、吸収塔出口に設けられるミストエリミ
ネータなどをはじめ、装置の各部に、析出された
固形物が付着するのを防止するため多量の洗浄水
をそれらの個所に散水する必要があり、システム
水バランスの点からみると、これらの洗浄水の一
部を余剰水として排出せざるを得ない。これらの
排水が出ることは湿式排ガス脱硫装置の欠点の一
つであり、この排水量低減のために系内過水を
再利用すべく、第１図に示すような排水処理装置
２００が設けられている。

第１図に示した排ガス脱硫装置１００におい
て、吸収搭２内で吸収除去されたボイラ排ガス１
中のSO₂と吸収剤である石灰石との反応生成物ス
ラリ（吸収液）は、吸収塔２から所定量抜き出さ
れて酸化塔供給タンク３に導かれる。ここにおい
て硫酸４が添加され、吸収液のPH調整をした後、
酸化塔５に送られる。酸化塔５において、反応生
成物中に含有された亜硫酸カルシウム（CaSO₃・
１／2H₂O）は、すべて石膏（CaSO₄・2H₂O）
となり、シツクナ６に送られて沈降濃縮される。
このシツクナ６の上澄水は過水タンク９に流入
され、沈降されたスラリ分は脱水機７に送られて
固液分離され、粉状の石膏として取出される。脱
水機７からの排液は固形物を含んでいるためシツ
クナ６に戻される。

過水タンク９に流入された過水は、通常PH
＝２〜５、液晶＝45℃〜70℃であり、CaSO₄を約
2000ppm含有する飽和液となつている。過水の
一部は、吸収塔２への吸収剤供給源である石灰石
スラリタンク１０の補給水などに再利用され、残
りの過水は排水処理装置２００に送出されるよ
うになつている。

排水処理装置２００は、過水に炭酸ソーダ
（Na₂CO₃）１２を添加し、過水中に溶解され
ているカルシウム塩を炭酸カルシウム（炭酸塩）
に変え、これを凝集沈殿除去することにより軟化
処理するものである。第１図に示すように、過
水は過水タンク９のレベル変動に応じてレベル
調節計２０から出力される信号により制御される
調節弁２１を介して、反応槽１１に供給されるよ
うになつている。この反応槽１１には流量計２２
によつて検出された過水量と、PH計によつて検
出された反応槽１１内のPHに応じて制御される調
節弁２５を介して炭酸ソーダ１２が添加されるよ
うになつている。また、反応槽１１には、前記PH
に応じて苛性ソーダ（NaOH）１３が添加され
るようになつている。反応槽１１から抜き出され
た反応液は、撹拌槽１４において凝集剤１５が添
加され、凝集沈殿槽１６に流入されるようになつ
ている。凝集沈殿槽１６において、反応液中に析
出された炭酸カルシウムが沈降分離され、上澄液
は処理水として処理水タンク１７に流下され、炭
酸カルシウムを含む下層液は排水ライン１９に送
出されるようになつている。処理水タンク１７に
流入された処理水は、補給水２４と合わせ、処理
水供給管１８を介して、吸収塔２等に供給され、
洗浄水として再利用されるようになつている。

上述した反応槽１１においては、主に次式(1)の
反応が行なわれる。

CaSO₄＋Na₂CO₃ →CaCO₃↓＋Na₂SO₄ …(1) この反応の操作条件の一例を示すと、苛性ソー
ダを添加しない場合、従来、次のようになつてい
る。

(a) Na₂CO₃／Ca²⁺ モル比≒２ (b) PH＝9.0〜9.5 (c) 反応時間（於反応槽１１）＝0.5〜１時間 (d) 流入される過水温度＝40〜60℃ ところが、このような条件で、流入されるカル
シウムイオン（Ca²⁺）濃度500ppmの過水を処
理したところ、凝集沈殿槽１６から流下される処
理水中のCa²⁺濃度は、第２図に示すように、約
50ppmであつたが、排水処理装置２００および下
流側の処理水供給系にスケールが発生し、これに
より安定した運転ができなくなるという障害が生
じていた。

このスケールが発生される原因は、第２図に点
線で示したPHとCaCO₃の溶解度特性曲線からみ
て明らかな如く、反応液中に過飽和Caイオンが
残存していることにある。即ち、この残存Caイ
オンと余剰NaCO₃とが反応してスケールになる
のである。また、石灰石等に含まれるマグネシウ
ムMgイオンも、上記Caイオンと同様にスケール
発生に関係している。

このようなスケール発生は、排水処理装置２０
０の系についてはある程度本質的なものであるこ
とから避け難く、予備系列を設けるなどの設備的
な面で対処するしかない。しかし、下流側の処理
水供給系については、予備系列を設けることは本
質的な解決ではなく、しかも、技術的および経済
性の点から考えて困難なことが多い。

したがつて、処理水中のCaイオンおよびMgイ
オン濃度を大幅に低減させることにより、処理水
供給系におけるスケール発生を抑制することが望
まれるのである。

そこで従来、第２図から明らかなように、PHを
高くすれば残存CaイオンおよびMgイオン濃度を
低減することができることから、第１図に示した
ように、反応槽１１に苛性ソーダ１３を添加し、
PHの操作条件を11〜12にすることにより、処理水
中のCaイオンおよびMgイオンの濃度を数ppmに
まで低減させることが行なわれている。なお、PH
が９〜12にまで高められると、過水中のMgイ
オンは水酸化マグネシウム（Mg（OH）₂）として
沈殿分離される。しかし、苛性ソーダを添加して
PHを高める方法によると、運転費が増大してしま
うという欠点がある。

また、第１図図示従来例のものによれば、シツ
クナ６から過水タンク９に流入される上澄水量
は、排ガス脱硫装置１００の負荷変化あるいは脱
水機７からの間歇的な排液に伴なつて変化したも
のとなつている。したがつて、過水タンク９の
レベル調節計２０による調節弁２１の制御による
と、レベル変動分の信号に応じて反応槽１１への
過水供給量が変動したものとなつてしまう。も
ちろん、この過水供給量の変動に応じて反応槽
１１に添加する炭酸ソーダNa₂CO₃溶液の流量が
制御されるようになつているが、PH調整系におい
ては、PH値が反応槽１１の滞留時間に相当する時
間遅れを伴うことから、上述した過水供給量の
変動は外乱となる。

したがつてPHを所定値に安定して保持すること
ができず、処理水中の残存CaイオンおよびMgイ
オン濃度が増大して、スケール発生を引き起す原
因になるという欠点がある。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、苛性ソーダを添加してPHを高
めることなく、処理水中のアルカリ土類金属イオ
ン等の濃度を低減でき、且つ安定した軟化処理を
行なわせることができる排ガス脱硫装置の排水処
理装置を提供することにある。

〔考案の概要〕

本考案は、反応槽内の液温度を所定温度に保持
する加熱手段を設けることにより、反応槽におけ
る反応を促進させ、苛性ソーダを添加してPHを高
めることなく、処理水中のアルカリ土類金属イオ
ン等の濃度を低減させ、且つ反応槽に流入される
過水量を排ガス脱硫装置の負荷量に対応させて
定められた流量に制御することにより、安定な軟
化処理を行なわせようとするものである。

即ち、本考案の１つの特徴は、第３図に示すよ
うに、反応槽の液温が高くなるにつれて、反応が
短時間に完結することに着目してなされたもので
ある。第３図は軟化処理における反応液温度の影
響を示す実験結果であり、過水Caイオン濃度
500ppm、Na₂CO₃／Ca²⁺モル比２の条件下で処
理したときの処理水中のCaイオン濃度を示した
ものである。同図からも判るように、液温を高め
るにつれて、短時間でCaイオン濃度が低下して
おり、液温が大きく影響することを示している。
しかし、ある温度以上の範囲では、液温を上げて
も反応速度はそれ程上昇しない傾向になつてお
り、また液温を必要以上に高めることは、供給熱
量が多くなるので経済的でない。これらのことか
ら、液温は50〜80℃の範囲に選定するのが適当で
ある。

また、本考案の他の特徴は反応槽に流入させる
過水量を過水タンクのレベルに応じて制御す
る方式に代えて、排ガス脱硫装置の負荷量（例え
ば排ガス量、ボイラ等の燃料量又は石灰石スラリ
供給量等）に応じ、且つその変化量に対して緩慢
に応答させる流量制御方式とし、反応槽における
PH制御系の外乱を除去して、安定なPH調整を行な
わせるようにしたのである。

〔考案の実施例〕

以下、本考案を実施例に基づいて説明する。

第４図は本考案の一実施例の系統構成図を示
す。図中、第１図図示従来例と同一機能構成を有
するものには、同一符号を付して説明を省略す
る。

第４図に示すように、反応槽１１には、槽内液
温を検出して設定温度との偏差信号を出力する温
度調節計２７と、この偏差信号により反応槽１１
への蒸気２９の供給量を制御する調節弁２８とを
有してなる加熱手段が設けられている。また、流
量計２２により検出された反応槽１１に流入され
る過水量と、排ガス脱硫装置１００の負荷量３
０に対応させて予め設定された過水量との偏差
を求め、この偏差を零にすべく調節弁２１を制御
する流量コントローラ３１を有してなる流量制御
手段が設けられている。流量コントローラ３１の
負荷量３０の信号入力段又は検出過水量との偏
差信号出力段には、積分演算要素が設けられてお
り、過水量の変動を、反応槽１１のPH調節およ
び炭酸ソーダNa₂CO₃の添加量制御の応答特性に
協調させるべく、緩慢に制御するようになつてい
る。

このように構成される実施例の動作について以
下に説明する。

反応槽１１に流入される過水の液温は、通
常、吸収塔２から酸化塔５に供給される反応生成
物スラリ中に含まれるCaSO₃・１／2H₂Oの量に
関係する。つまり、この量が多い場合は、酸化塔
５における酸化反応時に発生する熱量が多くな
り、液温が高くなる。一方、脱硫装置が低負荷で
運転された場合は、CaSO₃・１／2H₂O量が少な
くなり、液温は低くなるのである。そこで、温度
調節計２７によつて反応槽１１の液温が検出さ
れ、この液温を設定温度（例えば、50〜80℃の範
囲に設定された温度）に一致させるように調節弁
２８の開度が制御される。これによつて蒸気２９
の流量が加減制御され反応槽１１内の液温は反応
に適した50〜80℃の範囲に保持されることにな
る。

また、反応槽１１に流入される過水量は、流
量コントローラ３１から出力される信号、即ち、
排ガス脱硫装置１００の負荷量に応じ、且つその
変動に対して一定時定数（例えば数分）を有する
積分要素により処理された信号によつて制御され
る。そして、その制御された過水量と反応槽１
１内のPHに基づいて、炭酸ソーダNa₂CO₃の添加
量が制御される。

本実施例を用いて行つた実験結果の一例を第５
図に示す。第５図の横軸は第４図図中符号，
，で示した測定個所を、縦軸はCa²⁺イオン
とMg²⁺のイオン濃度をそれぞれ示し、図中一点
鎖線は加熱しない場合（液温37℃〕、実線は加熱
制御した場合（液温54℃）を示している。なお、
他の操作条件としては、Na₂CO₃添加モル比２、
PH9.4、流入Ca²⁺イオン濃度500ppm、流入Mg²⁺
イオン濃度500ppmである。

第５図から判るように、液温を54℃に高めたこ
とによつて、比較的低いPH9.4であつても、Caイ
オンおよびMgイオン濃度をそれぞれ数ppm以下
および約100ppm程度に大幅に低減することがで
きた。

したがつて、従来、軟化処理能力を高めるため
に、Na₂CO₃とNaOHの２種類の薬品を添加しPH
＝11〜12まで高める必要があつたが、本実施例に
よれば、液温を高く（50〜80℃）保持させること
によつて、Na₂CO₃を添加するだけで、比較的低
いPH９〜9.5においても、処理水のCaイオン濃度
を数ppmのレベルにまで低減させることができ
た。これによつて、排水処理装置２００の下流装
置（処理水供給系）におけるスケール発生を防止
することができ、しかも、NaOH添加を省略又
は添加量を著しく低減できることから運転費を大
幅に少なくすることができる。

また、本実施例によれば、処理する過水量の
変動を抑制することができることから、反応槽に
おけるPH調節及びNa₂CO₃の添加制御が安定した
ものとなり、処理水中のCaイオンおよびMgイオ
ンの濃度を安定して低く保持させることができ
る。これによつて、下流装置におけるスケール発
生を防止することができる。

なお、反応槽１１の液温昇温用の熱源として電
気式ヒータなど他の熱源を用いてもよいことは言
うまでもない。また、反応槽１１にて加熱する方
式に代えて、過水タンク９等の上流側において
予め昇温しておいても、上記実施例と同一の効果
が得られる。即ち反応槽１１内でのスケーリング
は本質的に避け得ないものであり、この観点から
すれば反応槽１１内に熱交換器等の加熱装置を設
けるのは望ましくなく、過水タンク９等で予め
昇温させておく方が信頼性の向上に効果的であ
る。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、苛性ソ
ーダ等を添加してPHを高めることなく、処理水中
のアルカリ土類金属イオンの濃度を大幅に低減さ
せるとともに、安定した軟化処理を行なわせるこ
とができ、これによつて下流側装置におけるスケ
ール発生を防止することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の全体系統構成図、第２図は第
１図図示従来例による反応槽PH対処理水Caイオ
ン濃度およびCaCO₃の溶解度の関係を示す線図、
第３図は本考案を説明するための反応槽液温と処
理水Caイオン濃度との関係を示す線図、第４図
は本考案の一実施例の系統構成図、第５図は第４
図図示実施例の効果を説明するための反応槽液温
２態に対する処理水CaイオンおよびMgイオンの
濃度の実測結果を示す線図である。１１……反応槽、１２……炭酸ソーダ、２１…
…調節弁、２２……流量計、２３……PH計、２５
……調節弁、２７……温度調節計、２８……調節
弁、２９……蒸気、３０……負荷量、３１……流
量コントローラ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) アルカリ土類金属化合物からなる吸収剤を含
む吸収液により排ガス中の硫黄酸化物を吸収除
去させる吸収塔と、該吸収塔から抜き出された
吸収液中の反応生成物を沈降分離するシツクナ
とを有してなる排ガス脱硫装置に適用され、前
記シツクナから排出される過水に該過水量
および当該反応槽内のPHに応じた量の炭酸ソー
ダを添加して炭酸塩を析出させる反応槽と、該
反応槽から流出される反応液中の炭酸塩を凝集
沈殿分離する凝集沈殿槽とを備えてなる排水処
理装置において、前記反応槽に流入される過
水量を排ガス脱硫装置の負荷量に対応させて定
められた流量に制御する流量制御手段と、前記
反応槽内の液温を所定温度に保持させる加熱手
段と、を設けて構成したことを特徴とする排ガ
ス脱硫装置の排水処理装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項記載の考案に
おいて、前記吸収剤はカルシウム系吸収剤とし
たことを特徴とする排ガス脱硫装置の排水処理
装置。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項記
載の考案において、前記所定温度は50℃〜80℃
の範囲に設定されたものであることを特徴とす
る排ガス脱硫装置の排水処理装置。