JPS60225691A - 排煙脱硫廃水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の技術分野〕 本発明は焼焼排ガスの排煙脱硫装置から排出される廃水
中のフッ素を消石灰などによって一次処理を行なったの
ち、さらにフッ素濃度を低下させるための排煙脱硫廃水
処理装置に関する。

〔背景技術〕

従来排煙脱硫廃水中のフッ素濃度ヲ１５Ｔｎ９／形以下
（全国−律基準）にする方法として、排煙脱硫廃水に消
石灰を加えてｐＨ７〜１１に調整し、難溶性物質を析出
させた後高分子凝集剤を添加してフロックを粗大化し沈
降分離させる凝集沈殿法がある。この方法によって得ら
れた処理水はなお石膏の過飽和が解消されておらず、次
工程において石膏スケーリング障害を起こすため、脱カ
ルシウム操作音おこなうか、調整水全添加して過飽和を
解消させなげればならない。

上記の方法には次のような欠点があった。

（１）排煙脱硫廃水はＦ以外に０ａＦ２の析出・熟成・
分離に影響を与える重金属等の不純物全多種類含んでお
り、かつその水質は燃料条件および排ガス処理システム
の構成並びにその操作条件等により大巾に変動するため
従来の方法では処理水フッ素濃度を安定して１５■／−
ｅ以下にすることは困難であり、さらに規制の厳しい一
部都道府県条例にみられる基準値８ｍ９７４３以下とす
ることは不可能であった。

（２）　凝集沈殿法の上澄水は石膏過飽和が高く調整水
を添加して過飽和を解消させなければならず、そのため
の調整水量が排水量とほに同量も必要なケースがあり、
排水量が大巾に上積みされる問題があった。

上記の問題を解決するため本発明者らは凝集沈殿処理水
にフッ化カルシウム（ＯａＦ２）および石膏（Ｏａ　Ｓ
　Ｏ４・２Ｈ２０）　からなる種晶を添加・混合したの
ち該種晶を分離すれば処理水フッ素濃度８〜／１以下が
安定して得られると同時に次工程以降のスケーリング障
害がほぼ解消することを提案した（特願昭５８−２５４
７５）。この方法では本来難沈降性のフッ化カルシウム
を沈降性の良い石膏と共沈させることＫよシ、処理性に
支障（浮遊性フッ化カルシウムが高（、処理水フッ素濃
度が高くなる）を来たすことなく、核種晶會効果的に利
用するものであったが、フッ化カルシウム全一定の比率
以上に増すと石膏の共沈作用は失われ処理性に支障を来
たす傾向にあった。そこで上記提案の長所を損うことな
く、その欠点を解消するためＫ　’０ａＦ２　および石
膏の混合種晶の代わシに、石膏、高炉スラグ、ドロマイ
ト、炭酸カルシウムから選ばれた１種以上の難溶性カル
シウム化合物を含む物質を溶解性フッ化物と接触させ当
該難溶性カルシウム化合物とフッ化カルシウム粒子全混
在させた活性化種晶、又はケイ酸マグネシウム化合物を
含む粘土鉱物を溶解性カルシウム塩および溶解性フッ化
物と接触させ、該ケイ酸マグネシウム化合物およびフッ
化カルシウム粒子全混在させた活性化種晶を使用するこ
とが効果的であることも本発明者らは提案した。

このような処理方法を具体的に笑施する例として第５図
に示すようなスラリー循環型晶析装置が適用できる。こ
れは、−次処理水１１を活性化種晶２１と共に反応槽３
′に導入し、次いで、沈澱槽５Ｉに導入する。沈澱槽５
１から処理水７／ｉ放出し、一方、スラリーはスラリー
循環ポンプ８Ｉを経て循環スラリー９／とじて反応槽５
′に供給するよ５Ｋしたものである。なお、第５図にお
′いて、４Ｉは攪拌機であシ、６／は汚泥掻寄機である
。

しかしこの晶析装置ではスラリーの循Ｒをポンプで行な
うため、上記の活性化種晶のうち、ケイ酸マグネシウム
化合物を使用した場合はインペラの剪断力によって破壊
され、徐々に処理性が悪化する（微細０ａＦ２　粒子が
処理水に含まれ、処理水フッ素濃度が増える）。またス
ラリー循環量はポンプの吐出量により調節するが、沈澱
槽槽底部に沈降したスラリー濃度に影響され、スラリー
が処理水圧同伴されないよう注意深く運転を行う必要が
ある。即ちスラリーのブランケットゾーンを乱さないよ
う流量の変動がないように努めなければならず、上記の
いずれの活性化種晶についてもスラリー循環量の適正範
囲が大巾に狭くなり、運転が困難となる。さらに微細な
Ｇ　ａ　Ｆ　２　が発生した場合、それが処理水に混入
しないようにするため沈澱槽の有効水面積を大きくとら
ねばならず、大規模な沈澱槽が必要である。

〔本発明の目的〕

本発明は、上記難溶性カルシウム化合物とフッ化カルシ
ウム粒子を混在させた活性化種晶およびケイ酸マグネシ
ウム化合物を含む粘土鉱物とフッ化カルシウム粒子を混
在させた活性化種晶を使用し、上記スラリー循環型晶析
装置の欠点全解消し、槽内に可動部分がなく、流量の制
御範囲が広く、運転が容易で処理性の良い晶析槽を有す
る排煙脱硫廃水処理装置を提供することを目的とする。

〔本発明の構成〕

そして、本発明は、上記目的を達成する手段として、装
置本体内部に筒状の仕切９部材を配設し、該部材の内側
を反応部とし、同外側を沈降分離部とし、上記反応部に
は、下方にエジェクタを、上下には旋回ノズルを配設し
、また、上記沈降分離部には、種晶全充填したｒ過層を
配設した点にある。すなわち、本発明は排煙脱硫装置か
ら排出される排煙脱硫廃水中のフッ素をフッ化カルシウ
ムとして固定除去する廃水処理装置において、該装置本
体の内部に、筒状の仕切り部材を上端は水面よりも上方
に、下端は該装置本体の底面よシ間隔を保つように上下
方向に配設し、該部材内側を反応部、該部材外側と前記
装置本体の装置壁との間を沈降分離部となし、 前記反応部には、 （ａ）　廃水中に消石灰を添加して−７〜１１として析
出するフッ化カルシウムを分離した一次処理水を上昇方
向に噴射させ、循環流を生起させるエジェクタを配設し
、 （ｂ）　上記エジェクタの上方に、該エジェクタの延長
管路と連結し、上記循環流に対して旋回流を付加しなが
ら下降させるだめの旋回ノズルを設け、 （Ｃ）　石膏、高炉スラグ、ドロマイト、炭酸カルシウ
ムから選ばれ九一種以上の難溶性カルシウム化合物金倉
む物質を溶解性フッ化物と接触させ、当該難溶性カルシ
ウム化物とフッ化カルシウム粒子を混在せしめた種晶を
前記反応部に注入する注入装置を取付け、 前記沈降分離部には。

（ａｌ　処理水溢流部近傍に、ケイ酸マグネシウム化合
物を含む粘土鉱物を溶解性カルシウム塩および溶解性フ
ッ化物と接触させ、該ケイ酸マグネシウム化合物および
フッ化カルシウム粒子を混在せしめた種晶を充填したｒ
過層を配設した、 ことを特徴とする排煙脱硫廃水処理装置である。

−次処理中のＦ−は大部分がＣａＦ２として存在し、こ
れを晶析させるために有効な種晶は、既に記載のとおり
カルシウム系種晶（石膏、高炉スラグ、ドロマイト、炭
酸カルシウム）およびケイ酸マグネシウム系種晶（ケイ
酸マグネシウム化合物を含む粘土鉱物：セビオライト）
である。晶析反応を効率良く行なわせるためＫは、種晶
の比表面積（単位重量あたりの表面積二ｍ２／、９　）
　’に多（とらねばならない。その為前者カルシウム系
種晶はその粒子径をできるだけ小さくする（即ち粉末状
に近づける）ことが必要なのに対し、後者ケイ酸マグネ
シウム系種晶は、充填材として使用できる程度の粒子径
（１〜２■ンで、前者種晶よりもはるかに大きな比表面
積を有するようにする。したがってＣａＦ２　晶析反応
に対し両者とも均等に有効ではあるが、前者は混合方式
によってしか利用できず、後者は混合又はｆ過方式のい
ずれでも利用できるＣ濾過方式の方が取扱いが容易）と
の相違点がある。

本発明はこの点に着目してなされたものである。

以下、本発明を第１図〜第４図に基づいて詳細に説明す
る。第１図は、本発明の実施例（実施例１）である廃水
処理装置を示し、第２図及び第３図は第１図Ｘ−Ｘ線断
面図を示す。第４図は本発明の他の実施例（実施例２）
である廃水処理装置である。

〔実施例１〕 第１図〜第５図において、晶析槽１１の底部には吐出ノ
ズル１５およびディフューザ１４からなるエジェクタ部
、ディフューザ１４の上部延長管と連結された旋回流ノ
ズル１５ａおよび１５ｂ、それらを包みこむ内筒１０が
槽１１内に配備されている。内筒１０に囲まれた部分が
反応部５であって、晶析槽１１の本体槽壁と内筒１０に
はさまれた空間が沈降分離部５である。

反応部３の全域と沈降分離部５の下方域にはカルシウム
系種晶２が懸濁してお９、沈降分離部５の上方であって
処理水通・流部１２の近傍にはケイ酸マグネシウム系種
晶が層状に充填されたケイ酸マグネシウム系種晶のｒ渦
層１６が設けられている。カルシウム系種晶２としては
粒径１１ＩＩ以下の石膏、高炉スラグ、ドロマイトおよ
び炭酸カルシウムから選ばれた１種以上の難溶性カルシ
ウム化合物を含む物質を溶解性フッ化物と接触させ、当
該難溶性カルシウム化合物とフッ化カルシウム粒子を混
在させた活性化種晶を使用する。ケイ酸マグネシウム系
種晶としてはケイ酸マグネシウム化合物を含む粘土鉱物
を溶解性カルシウム塩および溶解性フッ化物を接触させ
、当該ケイ酸マグネシウム化合物およびカルシウム粒子
全混在させた活性化種晶を使用する。粒径は１ｓｍ以上
、好ましくは１〜２鵬である。

一次処理水１は吐出ノズル１３から晶析槽１１に入り、
処理水７は処理水浴流部１２を経て流出する。カルシウ
ム系種晶２はディフューザ１４の上部延長管の最上端か
ら間歇的又は連続的に投入される。また槽１１内で発生
したスラリーの循環及び劣化種晶２２の排出のため、ス
ラリー抜出し弁１９、スラリー返送弁２０、スラリー排
出弁２１が設けられている。

旋回流ノズル１５ａ、１５ｂの構造例を第２図および第
３図に示したが、該ノズルは円筒１０の接線方向に液を
吐出することが肝要で。

その形状、ノズル個数は図示の例に限定されない。また
槽本体１１は円筒以外に角形であってもよい。なお、第
１図において、１７はケイ酸マグネシウム系種晶の１過
層１６を支持する支持材であシ、１８はスラリーゾーン
を示す。

この第１図〜第５図に示す装置の作用全説明すると、−
次処理水１は吐出ノズル１３によって絞られ高速流（〜
１０ｍ／５ｅａ）となってディフューザ１４へ噴出する
。このとき、吐出ノズル近傍の圧力は運動量の法則圧よ
り低下し矢印Ａのようにディフューザ外部のカルシウム
系種晶２を含んだスラリー全多量に（−次処理水１の約
５倍量）吸引同伴する。このように、１次処理水１とス
ラリーにょシ約６倍量に増量した液は矢印Ｂのようにデ
ィフューザ１４の上部延長管を上昇し、その最上端開口
部から連続的または間歇的に投入されたカルシウム系種
晶２と混合・接触しながら旋回流ノズル１５ａ、１５ｂ
より反応部５を矢印Ｃのように旋回流金描きながら下降
する。

このようにカルシウム系種晶２と１次処理水１の混合液
は反応部５で旋回流をともなって循環する。

１次処理水１の流入量にみあうだけの１次処理水１とカ
ルシウム系種晶２の混合液は矢印りのように沈降分離部
５へと導かれ、ゆるやかに上昇する。沈降分離部５では
カルシウム系種晶２がスラリーゾーン１８會形成しなが
ら上澄水と沈降分離し、スラリーゾーン１８の上部スラ
リーは、連続的又は間歇的にスラッジ抜出し弁１９、ス
ラリー返送弁２０を通して再びディフューザ１４に導か
れ、スラリーゾーン１８の下部スラリーは矢印Ａのよう
にディフューザ１４へと吸込まれてゆく。槽１１内のス
ラリー濃度全一定に保つために一部のスラリーはスラリ
ー排出弁２１より連続又は間歇的に劣化種晶２２として
排出される。

上記作用に加えて反応部５およびケイ酸マグネシウム系
種晶の濾過層１６のいずれにおいても各種晶と１次処理
水１が接触することにより次式で示される石膏とフッ化
カルシウムの晶析反応が進む Ｏａ　＋Ｓｏ４＋　２　Ｈ２Ｏ’Ｉ　ＣａＳＯ４”２Ｈ
２０”””　（１）Ｃａ　＋　２Ｆ−’；！　０ａＦ２
＋＋＋−４４４１２１なお、ケイ酸マグネシウムを含む
粘土鉱物は種晶として上記ＣａＦ、、、の晶析反応を効
果的に促進させる作用がある。

ケイ酸マグネシウム系種晶の濾過層１６ではスラリーゾ
ーン１８で分離された上澄水中に若干量混入しているカ
ルシウム系種晶２の微細なＧ　ａ　Ｆ　２フロックｗ濾
過する作用がある。

この実施例装置では、次の（１）〜（７）の顕著な効果
が生ずるものである。

（１）　槽内に可動部分がないためメンテナンスが容易
である。

（２）　槽内に可動部分がないにもかかわらず上記のよ
うに反応部５では循環および旋回流のため完全混合域を
形成し、機械攪拌と同等以上の攪拌効果が得られる。

（３）　剪断力で破壊されやすいケイ酸マグネシウム系
種晶全固定した濾過層１６で使用することにより、微細
なＯａ　Ｆ　２の発生を防止することができる。また槽
内で微細なＣａＦ２　粒子の発生があっても、１過層１
６における一過作用により捕捉でき、処理性の悪化を防
止でき、沈降分離部５も小さくできる。

（４）１次処理水１の流量を変化させてもエジェクタに
よる循環比はほぼ一定であると〜・う水力学上の利点が
ある。そのため１次処理水１の流量変動に対して巾広い
（最大最小比で約５）流量の制御が可能である。

（５）反応部５におい【不純物濃度が低い１次処理水１
に種晶２および循環種晶を接触させるので種晶表面の汚
染は少な（長期に渡ってその活性が維持されると同時に
自己増殖的にカルシウム系種晶２の濃度が高まる。これ
により次式で表わされる反応部３０晶析速度でも明らか
なように短時間のうちにフッ素を除去でき、装置をコン
パクト化できる。

−−＝　ｋａ（Ｃ−Ｃ”）２−−　（３１ｔ ここにｋａ：晶析速度（１／ｈ） ｋａは種晶の表面積（ａｍ／ｍ） 即ち種晶濃度（ｃａ■／、８）に 比例する　ｋ３　＝　ｋａｃｄ　（ｋ：定数）ｔ　：経
過時間　（ｈ） ａ　：ｔ−ｔのときのフッ素濃度 （ｍｇ／−＃） Ｃ＊：ｔ−φのときのフッ素濃度 （即／−ｅ） この反応は種晶中にフッ化カルシウムとカルシウム化合
物又はケイ酸マグネシウム化合物が混在していることに
より容易に進むもので、個別に１次処理水１と接触させ
ても効果はない。

（６）　沈降分離部５で得られる上澄水中のＦは十分に
低濃度になっているため、ｆ過層１６に直接１次処理水
１を接触させるよりもはるかに長期に渡って活性が維持
される。

（７）　処理水７の石膏スケールによる障害が解消され
、排煙脱硫廃水処理装置などでは長期間安定して運転で
きるだけでなく、調整水の添加が不要となり、廃水処理
装置における大巾な水量増加は生じない。

〔実施例２〕 ここであげる実施例装置は、第４図に示すとおりの装置
であり、これは、実施例１（第１図参照）の晶析槽１１
の本体槽壁外周にそってその全周囲又は一部分に、ケイ
酸マグネシウム系種晶を層状に充填した濾過層１６’、
当該層１６／に隣接し当該層１６１の底部において連通
せしめた処理水トラフ１２′ヲ配備している。その他の
構成及び作用は実施例１と同じである。

この実施例装置では、笑’、ｍ例１で生ずる前記した効
果に加えて、実施例Ｉよシもさらに処理水フッ素濃度を
低くすることができる。この場合濾過層１６は微細な０
ａＦ２　フロックを捕捉することを主目的□とするため
その層高は実施例Ｉよりも小さくてよい。

〔本発明の効果〕

本発明は、以上詳記し友ように、攪拌装量としてエジェ
クタを採用しているので、槽内に可動部分がないにもか
かわらず大きな循環量が得られる効果が生ずるものであ
る。また、本発明では種晶が機械的に破壊されないので
、微細な０ａｋ２　粒子が処理水に混入することが防げ
ることができ、そのため処理性が安定して得られる効果
が生じ、さらには晶析装置がコンパクト化できるなど顕
著な効果が生ずるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である排煙脱硫廃水処理装置金
示し、第２図及び第５図は第１図Ｘ−Ｘ線断面図である
。第４図は本発明の他の実施例である排煙脱硫廃水処理
装置を示す。第５図は従来のスラリー循環型晶析装置で
ある。 復代理人　内　１）　明 復代理人　萩　原　亮　− 第２図 特開昭ＧＯ−２２５６９１（７） 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 排煙脱硫装置から排出される排煙脱硫廃水中のフッ素を
   フッ化カルシウムとして固定除去する廃水処理装置にお
   いて、該装置本体の内部に、筒状の仕切り部材を上端は
   水面よシも上方に１、下端は該装置本体の底面より間隔
   を保つように上下方向に配設し、該部材内側を反応部、
   該部材外側と前記装置本体の装置壁との間全沈降分離部
   となし、 前記反応部には、 （ａ）　廃水中に消石灰を添加してＰＨ７〜１１として
   析出するフッ化カルシウムを分離した一次処理水を上昇
   方向に噴射させ、循環流を生起させるエジェクタを配設
   し、 （ｂ）　上記エジェクタの上方に、該エジェクタの延長
   管路と連結し、上記循環流に対して旋回流を付加しなが
   ら下降させるための旋回ノズルを設け、 （ｅ）　石膏、高炉スラグ、ドロマイト、炭酸カルシウ
   ムから選ばれた一種以上の難溶性カルシウム化合物を含
   む物質を溶解性フッ化物と接触させ、当該難溶性カルシ
   ウム化物とフッ化カルシウム粒子を混在せしめた種晶を
   前記反応部に注入する注入装置全取付け、 前記沈降分離部には、 （ａｌ　処理水温流部近傍にケイ酸マグネシウム化合物
   を含む粘土鉱物を溶解性カルシウム塩および溶解性フッ
   化物と接触させ、該ケイ酸マグネシウム化合物およびフ
   ッ化カルシウム粒子全混在せしめた種晶を充填した濾過
   層を配設した、 ことを特徴とする排煙脱硫廃水処理装置。