JPH07115037B2 - 排煙脱硫廃水処理汚泥の脱水方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば石灰石膏法湿式排煙脱硫プロセスなど
の如く、プロセスの一部に石膏スラリーを副生する工程
を含んでなる湿式排煙脱硫プロセスから排出される排煙
脱硫廃水を凝集処理した際に生成する凝集汚泥を、前記
脱硫プロセスにて副生する石膏スラリーと混合した後に
脱水する際の、脱水方法の改良に関するものである。

〈従来の技術〉 湿式排煙脱硫プロセスには、石灰石膏法などの如く、排
煙を吸収液（炭酸カルシウムや消石灰を含むスラリー）
と接触させて排煙中の亜硫酸ガスを除去する方法があ
る。このようなプロセスにおいては、当該吸収液に由来
して石膏スラリーが副生するので、これを脱水して回収
する一方、プロセスから排出される廃水（以下、排煙脱
硫廃水という）は、通常凝集処理を行った後に放流して
いる。

当該プロセスにて副生する石膏スラリーは、石膏分が大
部分（一般に約98％以上）でその他の不純物は少ないた
めに脱水性が非常によく、そのため、通常は、遠心濾過
方式の脱水機（以下、遠心濾過脱水機という）を用いて
脱水している。

一方、排煙脱硫廃水中には、フッ素、アルミニウム、重
金属類、COD等の不純物が含まれており、これらは通
常、消石灰による中和凝集沈殿処理によって除去されて
いる。この場合に生成する凝集汚泥は、中和剤である消
石灰と排煙脱硫廃水中の硫酸イオンとの反応によって生
成する石膏を含むことは勿論であるが、その他に前記不
純物に由来するフッ化カルシウム、水酸化アルミニウ
ム、重金属類の水酸化物等を相当量含んでおり、難脱水
性の汚泥である。従って、当該汚泥の脱水を、脱水性の
よいものに適する、前記石膏スラリー脱水用の脱水機と
同タイプのものを使用して行ったのではSS回収率が低く
なって脱水が困難であり、従来は、これとは別のタイプ
の脱水機、例えばスクリューデカンターなどの遠心沈降
機、あるいはフィルタープレスなどを凝集汚泥専用に設
けていた。従って、タイプの異なる２種類の脱水機を設
けるので運転管理や保守などが煩雑となるなどの欠点が
あった。

そこで、石膏スラリーの脱水に使用するのと同じ遠心濾
過脱水機を用いて排煙脱硫廃水の凝集汚泥をも脱水しよ
うとする方法で提案されている。

この方法は、排煙脱硫廃水の凝集処理で発生する難脱水
性汚泥に、脱水性の良い副生石膏スラリーを混合するこ
とによって汚泥の脱水性を改善し、それによって、遠心
濾過脱水機による脱水を可能にしようとするものであ
る。

前記石膏スラリーの脱水あるいは石膏スラリーと凝集汚
泥との混合汚泥の脱水に使用されている遠心濾過脱水機
の一例の概略を、第１図の縦断面説明図に示す。当該脱
水機は第１図に示した如く、内周面に金網、濾布等の濾
材２を張った円筒状の有孔バスケット１を有し、当該バ
スケット１を高速回転させながら処理すべきスラリーあ
るいは汚泥（以下、これをまとめて汚泥という）を供給
管３を介してバスケット１内に供給し、遠心力によって
水分は濾材２を通過させてバスケット１外に排出させ、
固形分はバスケット１内に残留させて脱水ケーキとする
ものであって、通称、バスケット型と呼ばれる遠心濾過
脱水機である。なお、第１図は遠心濾過脱水機の概略構
造を説明するためのものであって、バスケット１の駆動
装置等は省略してある。

当該遠心濾過脱水機は、脱水操作を回分式で行うもので
あって、例えば（イ）汚泥の供給工程（５〜20分）、
（ロ）脱水工程（10〜30分）、（ハ）脱水ケーキの掻き
取り工程（２〜３分）、（ニ）濾材洗浄工程（２〜３
分）の４工程を１サイクルとして脱水を行うものであ
る。

すなわち、汚泥の供給工程においては、高速で回転する
バスケット１内に供給管３を介して汚泥を連続して供給
し、供給汚泥中の水分の一部を濾材２を介してバスケッ
ト１外に排出させながら汚泥の供給を続行する。この
際、バスケット１の内周面には、濾材２を通過しない汚
泥中の固形分の層が徐々に形成される。汚泥の供給を続
行するうちに、バスケット１内に形成される当該固形分
の層が徐々に厚くなり、当該層における濾過抵抗が次第
に大きくなる。従って、当該層を通過して濾材２からバ
スケット１外へ排出される水分量も徐々に少なくなる。
一方、汚泥の供給は一定速度で連続的に行われているの
で、バスケット１外への水分の排出速度があまり遅くな
ると、遂には供給された汚泥が遠心力によって、バスケ
ット１の上部開口部４からオーバーフローするようにな
る。供給汚泥がオーバーフローした時点で汚泥の供給を
停止する。次の脱水工程においてはバスケット１の高速
回転を続行させながら、バスケット１内に存在する残余
の水分を遠心力によってバスケット１外に排出させる。
この際、バスケット１内の固形分の層は徐々に厚くなっ
てゆき、また水分の排出は当該層を介して濾材２より徐
々に行われ、最終的にはバスケット１内にドーナツ状の
脱水ケーキが形成される。

水分の排出がほぼ終了した時点でバスケット１の回転数
を下げ、ゆっくりと回転させながら移動式のケーキ掻き
取りブレード５を操作してバスケット１内に形成された
ドーナツ状をなした脱水ケーキの掻き取りを行う。掻き
取った脱水ケーキは、バスケット１の下部開口部６から
落下させ、脱水機本体７下部から取り出す。以上が脱水
ケーキの掻き取り工程である。

次いで、濾材洗浄工程に移行し、洗浄ノズル（図示せ
ず）によって、濾材２の洗浄を行う。なお、当該洗浄工
程は、場合によっては数サイクル毎に行えばよい。

濾材洗浄工程終了後は、再びバスケット１を高速で回転
させて次の脱水サイクルに移行する。なお、以上の脱水
操作において、バスケット１外に排出された水分、汚泥
の供給工程の後半にバスケット１からオーバーフローし
た汚泥、及び濾材２の洗浄廃水等は脱水機本体７に設け
た流出管８を介して脱水機本体７外に取り出し、これら
は前記排煙脱硫廃水処理系に循環して処理される。

また、上記各工程の最適所要時間については、初期数サ
イクルの脱水操作によってこれを求めておき、以後はタ
イマー設定によって脱水操作を自動的に行わせるように
する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上述のような遠心濾過脱水機は、いわゆる遠心分離機の
一種であるから、バスケット１内において濾材２による
濾過が行われるとともに、遠心分離作用による水分と固
形分の分離及び固形分の中でも比重の重いものと軽いも
のとの分離が行われる。すなわち、当該脱水機において
は、固形分のうちの比重の重いものはバスケット１内外
側、つまり濾材２側に集中し、比重の軽いものは水分と
共にバスケット１の中心側に集中する傾向にある。従っ
て、このような特性を有する遠心濾過脱水機を用いて、
従来の如く、排煙脱硫廃水の凝集汚泥と石膏スラリーと
の混合汚泥を脱水する場合には、以下のような問題点が
ある。

すなわち、当該混合汚泥を遠心濾過脱水機で処理した場
合には、混合汚泥中の比重の重い石膏分はバスケット１
内外側、すなわち濾材２側に集中し、一方、凝集汚泥中
に含まれていた、比重の軽いアルミニウム、重金属等の
水酸化物やその他の不純物など、難脱水性の固形分は水
分と共にバスケット１の中心部に集中する傾向となる。
従って、前記脱水操作の汚泥供給工程において、その後
半に供給汚泥のオーバーフローが行われる際に、バスケ
ット１の中心部に集中している前記水酸化物など、凝集
汚泥のかなりの部分はその比重が軽いために供給汚泥の
オーバーフローに伴ってバスケット１外に溢流してしま
い、流出管８を介して脱水機本体７外に流出するので、
凝集汚泥に関してはSS回収率が非常に低下するという問
題点がある。すなわち、当該脱水方法は、本来、凝集汚
泥を効率よく脱水することが目的であるから、肝心な凝
集汚泥の回収率が悪いのではどうしようもない。

また、この時のオーバーフロー流は、前述の如く、排煙
脱硫廃水処理系に循環して処理されるので、SS濃度、特
に前記水酸化物等の濃度が高いオーバーフロー流を循環
すると廃水処理系の負荷が高くなって、廃水処理自体に
も悪影響を及ぼす。

また、前記オーバーフローの際に溢流せず、バスケット
１内に残留した前記水酸化物などの難脱水性の固形分
は、バスケット１内外側に形成された、主として石膏分
からなる層の内側に重ね合わされて層を形成するが、当
該層はその濾過抵抗が石膏分層に比べて著しく大きい。
汚泥供給工程の次に行う脱水工程においては、バスケッ
ト１の中心部に存在する水分を、当該濾過抵抗の大きな
層を通過させてバスケット１外に排出させなければなら
ないが、限られた時間内に当該水分をほぼ完全に排出さ
せることは困難であり、よって得られる脱水ケーキの含
水率が高くなるという問題点がある。

本発明は、排煙脱硫廃水の凝集汚泥を、湿式排煙脱硫プ
ロセスから副生する石膏スラリーと混合して脱水する際
の、上述のような問題点を解決し、当該混合汚泥を石膏
スラリー脱水用の遠心濾過脱水機を用いて効率よく脱水
する方法を提供することを目的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、前記脱水操作のうちの汚泥の供給工程におけ
る、遠心濾過脱水機への汚泥の供給方法を工夫すること
によって、上記問題点を解決するものであって、石膏ス
ラリーを副生する工程を含んでなる湿式排煙脱硫プロセ
スから排出される排煙脱硫廃水を凝集処理した際に生成
する汚泥（以下、凝集汚泥という）を、前記脱硫プロセ
スから副生する石膏スラリーと混合した後に、バスケッ
トを有する遠心濾過方式の脱水機を用いて回分式で脱水
するにあたり、回転するバスケット内に混合汚泥を間歇
的に供給することを特徴とする脱水方法である。

以下に、本発明を詳細に説明する。

従来の脱水操作における各工程の所要時間は、例えば以
下の如くである。

（イ）汚泥の供給工程（10分）、（ロ）脱水工程（20
分）、（ハ）脱水ケーキの掻き取り工程（２分）、
（ニ）濾材洗浄工程（２分） 本発明の方法は、上記操作のうち、（イ）汚泥の供給工
程において、従来連続的に行っていた前記混合汚泥の供
給を、間歇的に行うことを特徴とするもので、その一例
としては以下の如くである。

すなわち、混合汚泥の供給を20秒間行った後に、当該汚
泥の供給を停止して20秒間の待機時間を設け、以後この
ような汚泥の短時間供給と、短時間待機とを一定時間
（この場合は20秒間）毎に交互に30回繰り返し（この場
合、実際の汚泥供給時間の合計は、従来と同じく10分間
となる）、以上を（イ）汚泥の供給工程とするものであ
る。なお、当該汚泥の供給工程においては、バスケット
１内の高速回転を連続して行う。従って、本発明におい
ては前記待機時間中に、その直前に供給された汚泥のい
わば予備脱水を行わせるものであり、当該待機時間は換
言すれば脱水時間とも言える。このような供給、待機の
時間は処理すべき混合汚泥の性状、混合比等によって適
宜決定すればよいが、１回当たりの汚泥供給時間はなる
べく短時間、例えば10〜30秒とするとよく、当該供給時
間をあまり長くすると遠心濾過脱水機が異常振動を起こ
すので好ましくない。

以上のような汚泥の供給工程を行った後は、従来と全く
同じ脱水操作を行う。

なお、本発明における凝集汚泥と石膏スラリーとの混合
比は、処理すべき凝集汚泥及び石膏スラリーの性状等に
よって適宜決定すればよい。

〈作用及び効果〉 本発明においては、上述の如く、遠心濾過脱水機への混
合汚泥の供給を間歇的に行い、当該汚泥の供給を停止し
ている間（待機時間）に、その直前に供給した汚泥の予
備脱水を行わせ、このような操作を繰り返すことによっ
て１サイクル分の汚泥供給を行う。このような供給方法
とすることにより、バスケット１内に供給した１回分の
混合汚泥（上述の例では20秒間に供給される汚泥）を、
次の待機時間においてほぼ脱水することが出来、バスケ
ット１内に薄いケーキ層を形成させることが出来る。当
該ケーキ層は、前述のような遠心分離作用の結果、外側
すなわち第１図において濾材側が比重の重い石膏分から
なる薄いケーキ層（以下、石膏層という）、その内側が
比重の軽い、凝集汚泥中のアルミニウム、重金属等の水
酸化物を主成分とする薄いケーキ層（以下、水酸化物層
という）からなる２層状態を呈する。更に、次の供給−
待機操作においても全く同様にして、前回の汚泥供給で
形成させた前記水酸化物層の内側に薄い石膏層を、更に
その内側に薄い水酸化物層を形成させることが出来る。
以後このような供給方法を繰り返すことによって、最終
的には、バスケット１内に、石膏層と水酸化物層とが交
互に層状に重なり合った、第２図に示すような真空が空
洞のバウムクーヘン状脱水ケーキを得る。なお、第２図
は本発明の脱水方法によってバスケット１内に形成され
る、脱水ケーキの外観を模式的に表したもので、９は脱
水ケーキを、10は石膏層を、また、11は水酸化物層を表
している。

本発明の脱水方法によれば、上述の如く、１回の汚泥供
給−待機操作毎に、薄い石膏層10と、薄い水酸化物層11
とが重なり合ったケーキ層を形成させることが出来るの
で、従来のように、バスケット１内に供給された比重の
軽い固形分（凝集汚泥中のアルミニウム、重金属等の水
酸化物）のほとんどすべてがバスケット１内の中心部に
集中するということがなくなる。従って、汚泥の供給工
程の後半におけるオーバーフロー時に、当該比重の軽い
固形分がバスケット１外へ大量に溢流することがなく、
凝集汚泥の回収率を低下させることなく効率よく混合汚
泥を脱水することが出来る。

また、上述の如く、本来難脱水性の水酸化物等で形成さ
れた前記水酸化物層11の、一層あたりの厚さを非常に薄
くすることが出来、かつ、当該水酸化物層11と、脱水性
（濾過性）の良い石膏分で形成された石膏層10とを交互
に配した構造のケーキ層を形成することが出来るので、
バスケット１内外側に集中して石膏層が形成され、その
内側に水酸化物が集中して層をなした構造の、従来法に
よって形成されるケーキ層に比べて、ケーキ層全体とし
ての濾過抵抗を小さくすることが出来る。従って、水分
の排出を従来より効果的に行うことが出来、得られる脱
水ケーキ９の含水率を従来よりも低下させることが出来
る。また、難脱水性の水酸化物層11が、その両側に位置
する比重の重い石膏層10に挟まれて圧搾され、当該水酸
化層11の含水率がより低下するという副次的効果もあ
る。

なお、本発明の脱水方法においては、前述の如く、汚泥
の供給工程の所要時間のみ従来法よりも多少長くなる
が、この程度の時間延長は実用上何ら差し支えないもの
であって、むしろ、従来法では達成出来ない上述のよう
な優れた効果を有する点において、その有用性は極めて
大なるものである。

〈実施例〉 本発明の効果をより明確とするために、以下に実施例を
説明する。

バスケットの内径1,520mm、深さ650mm、容量590lの、第
１図に示したような構造の遠心濾過脱水機を用いて、排
煙脱硫廃水の凝集処理によって生成した凝集汚泥（固形
分濃度10.2％、固形分の内訳は石膏分約71％、水酸化物
等約29％）と、湿式排煙脱硫プロセスから副生した石膏
スラリー（固形分濃度19.7％）との混合汚泥（固形分濃
度16.2％、内訳は石膏分約89％、水酸化物等約11％。な
お、混合比は凝集汚泥１容量部に対して石膏スラリー１
容量部の割合）の脱水を行った。脱水条件は以下の如く
である。

（イ）汚泥の供給工程 （１）バスケットの回転速度:770r.p.m（遠心効果500
G） （２）汚泥の供給方法及び１サイクル当たりの給泥量 供給（20秒）−待機（20秒）を30回繰り返し、合計6.0m
³の混合汚泥を供給。

（汚泥供給時間合計10分、待機時間合計10分） （ロ）脱水工程 バスケットの回転速度:700r.p.m 脱水時間 :20分間 その結果、含水率14.3％の第２図に示したような中空バ
ウムクーヘン状の脱水ケーキが得られた。この時のSS回
収率は85.5％であり、その内訳は石膏分の回収率が約87
％、それ以外の水酸化物等の固形分の回収率が約80％で
あった。

比較のため、同一の混合汚泥を用いて、従来法による脱
水を行った。この場合、汚泥供給は連続して10分間行い
（給泥量6.0m³）、その後30分間の脱水工程を行った。
バスケットの回転数は前述の場合と同じである。なお、
従来法において脱水工程の時間を30分間と前述の実施例
の場合より10分間長くしたのは、実施例における待機時
間（10分間）に相当する分を脱水時間として考慮したた
めである。

その結果、この場合にはSS回収率が68.8％と前述の実施
例に比べて低く、かつ、その内訳は石膏分の回収率が実
施例とほぼ同じ約86％であったのに対し、それ以外の水
酸化物等の成分の回収率は約20％と実施例に比べて著し
く低いものであった。

以上の結果より、汚泥の供給を本発明の如く間歇的に行
うことによってSS回収率、特に水酸化物等脱水性の悪い
固形分の回収率を従来法よりも高めることが出来、か
つ、得られる脱水ケーキの含水率も低下することが明ら
かである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する遠心濾過脱水機の概略構造を
示す縦断面説明図、第２図は、本発明方法によってバス
ケット内に形成される脱水ケーキの外観を模式的に表し
た説明図である。 １……バスケット、２濾材 ３……供給管、４……上部開口部 ５……脱水ケーキ掻き取りブレード ６……下部開口部、７……脱水機本体 ８……流出管、９……脱水ケーキ 10……石膏層、11……水酸化物層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石膏スラリーを副生する工程を含んでなる
   湿式排煙脱硫プロセスから排出される排煙脱硫廃水を凝
   集処理した際に生成する汚泥を、前記脱硫プロセスから
   副生する石膏スラリーと混合した後に、バスケットを有
   する遠心濾過方式の脱水機を用いて回分式で脱水するに
   あたり、回転するバスケット内に混合汚泥を間歇的に供
   給することを特徴とする排煙脱硫廃水処理汚泥の脱水方
   法。