JPS6034788A - 脱硫装置用排水処理装置 - 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】 本発明は脱硫装置用排水処理装置に係り、特に排水中に
含まれる電解質の脱塩および濃縮処理のクローズド化に
好適な脱硫装置用排水処理装置に関するものである。

第１図は、従来のダスト分離方式による湿式排煙脱硫装
置のフローシートである。硫黄酸化物を含む排ガス１０
１は、ガス加熱器１０３を通って冷却塔１０５に導入さ
れ、ここで排ガス中のダストおよび酸性ガスが除かれる
とともに冷却され、さらに吸収塔１０７で吸収剤スラリ
タンク１０９から供給される吸収剤（石灰石）と接触し
、排ガス中の硫黄酸化物は亜硫酸カルシウムとして反応
除去される。亜硫酸カルシウムを含む吸収液１１３は酸
化、濃縮工程（図示せず）へ送られる。一方−１清浄化
されたガス１１１はガス加熱器１０３を通り大気中に排
出される。ここで冷却塔１０５には水を主成分とする循
環水１１７が循環され、排ガス中のダストや酸性ガスが
除去されるが、ダストや酸性ガスの濃縮による材料の腐
食や摩耗を防くため、循環水の一定量が排水処理装置１
０４を通して、系外に排出され、同量の補給水１１９が
循環水タンク１１５に供給される。

第２図は、上述の排水処理装置１０４のフローシートを
示すものであるが、排水処理装置に入った脱硫装置排水
１３０はＳＳ＜浮遊固形分）除去シノクナ１３１　（以
上、ＳＳ除去工程）、ｐＨ調整タンク１３７、ＣＯＤ成
分吸着槽１３９　（以上、ＣＯＤ除去工程）、ｐＨ調整
タンク１４１を通って、ＳＳ、重金属、ＣＯＤ成分が順
次除去され、ＮａＣｌ２を主成分とした塩水１４３とな
って排出される。

しかし、この脱硫装置が内陸部にある場合には、河川へ
の排水に対する規制の面から、塩水１４３（排水）中の
ＣＸ−の処理が問題になる。

本発明の目的は、排煙脱硫装置からの排水中のナトリウ
ムイオン、塩素イオン等の電解質を省エネルギ下に固形
の塩化ナトリウム等として回収することができる排水処
理装置を提供することにある。

本発明は、前記第１図の排水処理装置において、ＣＯＤ
吸着塔１３９とｐＨ調整タンク１４１の間に電気透析装
置を設け、該電気透析装置で排水の脱塩および濃縮を図
るものである。すなわち、本発明は、排煙脱硫装置から
排出される含塩素排水を電気透析装置を用いて処理する
排水処理装置であって、該電気透析装置は、陽イオン交
換膜により隔てられた陽極および電極液を有する陽極室
と、陽イオン交換膜により隔てられた陰極および電極液
を有する陰極室と、該陽極室と陰極室の間に陽イオン交
換膜と陰イオン交換膜を交互に配列して形成された濃縮
室と希釈室とを有する電気透析槽と、前記陽極室と陰極
室とを連結する電極液循環流路とを備えたことを特徴と
する。

塩水の脱塩および濃縮手段としては、電気透析性以外に
、蒸発法、逆浸透性基が考えられるが、逆浸透法では原
水中のＳＳ除去を厳密に行なう必要がありコスト高とな
るほか、逆浸透膜の耐熱性（Ｍａｘ３０℃程度）の点か
ら通ｉπの脱硫装置排水（４０〜６０℃）の処理には適
さない。また蒸発法はこのような脱硫装置用の排水処理
装置程度の規模（数千ｄ７日）ではエネルギ消費量が大
きく、また范発法単独で濃縮から蒸発乾固まで行なうこ
とは、材質、運転操作上、困難でかつエネルギ消費量も
大きい。これに対して、電気透析法は、脱塩においては
エネルギ消費量の面から蒸発法より有利であり、逆浸透
法のように厳密な前処理を必要とせず、ＣＯＤ吸着塔１
３９出口液がそのまま使え、かつ耐熱性もあり、また濃
縮においてはすでに国内では製塩用として広く用いられ
ていることから技術的信頼性は実証済である。以上より
排水の脱塩、濃縮工程にはともに電気透析法を用い、電
気透析法により最大限に濃縮された液を例えば蒸発缶等
で蒸発乾固する方式が最適である。

本発明の電気透析装置においては、陽極室と陰極室の間
を連結する循環流路に脱気手段を設けたことにより、陽
極室で発生するハロゲンガスおよび酸素を該循環流路を
介して脱気し、塩素ガスによる機器の腐食を防止すると
ともに、陽極で生成した硫酸を陰極室に循環させ、ここ
で生成した水酸化ナトリウムを中和し、スケール生成を
防止することができる。なお、上記循環流路を設けない
場合には、電極室に流す液中にアルカリ金属イオンおよ
びハロゲンイオンなどが含まれていると、陽極で発生ず
るハロゲンガス、特に塩素ガスまたは塩素から二次的に
生成される塩素酸によって陽極室と接するイオン交換膜
の劣化をまねきゃすく、また陰極において生成するアル
カリ類のために陰極液がアルカリ性となり、例えば炭酸
カルシウム、水酸化マグネシウム等の化合物の沈殿スケ
ールを生しる。本発明では陽極室と陰極室の間に脱気手
段イ１きの電極液循環流路を設けることにこれらの障害
を一挙に解決することができる。

以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

第３図は、本発明に用いる電気透析装置の構成を示す図
である。電気透析槽１は、陽極２と陰極３をそれぞれ有
する陽極室６と陰極室７の間に陽イオン交換膜４と陰イ
オン交換膜５とがスペーサ１４を介して交互に配列され
、これらの間に濃縮室３６と希釈室（脱塩室）３８が交
互に形成される。陽極室６と陰極室７は、それぞれ陽イ
オン交換膜４によって隣室と隔てられ、電極液が充填さ
れるとともに、これらの間には途中に脱気手段として気
液分離器８および９を設けた連絡管１０および１１が連
結され、循環流路が構成されている。

濃縮室３６と希釈室３８には、それぞれ被処理排水の供
給ライン３０と、その反対側には濃縮水の排出ライン３
２と希釈水の排出ライン３４が設けられている。気液分
離器８および９では、それぞれ陽極２および陰極３にお
いて電極反応により生成したガスが排気管１２および１
３から排出されようになっている。この気液分離器８．
９は、例えば貯液槽であればよく、脱気とともに、必要
に応じて電極液（硫酸ナトリウムなどの溶液、但しハロ
ゲン濃度の小さいもの）や水の補給、極液の一部のブロ
ーダウン、ｐＨ調整を行なうことができるものが望まし
い。なお、図中、１５は室枠である。

上記電気透析装置において、電極室に硫酸ナトリウム水
溶液を充填し、塩化ナトリウムを主成分とする脱硫装置
排液をライン３ｏがら供給して電気透析操作を行なうと
、排液中の各イオンがイオン交換１！１ｉ４５を選択的
に透過し、濃縮室３６および希釈室３８にそれぞれ濃縮
水および希釈水が生成し、それぞれライン３２．３４が
ら排出される。

この際陽極室６ではハロゲンイオンは含まれておらず、
しかも陽イオン交換膜で隣室と隔てられているため、陰
イオンであるハロゲンイオンの透過もないからハロゲン
ガスが生成することはなく、ナトリウムイオン（Ｎａ”
）がＪ３過してゆくことによって減少するとともに硫酸
および酸素ガスを生成する反応が進行する。生成した硫
酸および酸素ガスを含む液は連絡管ＩＯを通って陰極室
７に供給される。酸素ガスは途中の気液分離器である貯
液槽８で除去され、排気管１２を通って排気される。

一方、陰極室７においては水素イオンが還元されて水素
ガスとなるとともに、Ｎａ＋が隣室より透過してきて水
酸化すトリウムを生ずるが、陽極室６から供給される硫
酸により中和され硫酸ナトリウムとなる。そのため陰極
室の溶液もアルカリ性となることはなく、マグネシウム
やカルシウムのスケールの発生はない。生成した硫酸ナ
トリウムおよび水素ガスを含む液は連絡管１１の途中の
気液分離器である貯液槽９で水素ガスが排気管１３を通
って除去された後、陽極室６に再循環される。

上記の実施例によれば、塩水を含む脱硫装置からの排水
を電気透析処理する際の陽極がらの塩素ガスの発生や陰
極でのスケールの発生を防止することができる。また電
極液においても、原理的に硫酸ナトリウムが消費される
ことはないので、電気分解により失われる少量の水を補
充するだけでよい。

本発明に用いる電気透析装置の電極液としては、被処理
液に含まれる陽イオンと同一の陽イオンと、陽極酸化反
応で気体となることのない陰イオンとからなる可溶性塩
の溶液であればよく、本発明においては硫酸ナトリウム
の他に、リン酸ナトリウムなども使用することができる
。

本発明の電気透析装置の循環流路に設ける脱気手段とし
ては、上記第３図に示したような貯液槽８．９以外に、
通品の脱気槽でもよ（、また電極室または連絡管に脱気
孔を設けるだけでもよい。

本発明においては、電気透析装置の被処理液が極液側に
リークして極液中のハロゲンイオン濃度が上昇し、陽極
２でハロゲンガスが発生ずることを防止するために、（
１）極液中のハロゲンイオン濃度が上昇しないように極
液を一部外部にブローし、ハロゲンイオンを含まない液
、例えば硫酸や硫酸ナトリウムなどを補充したり、（２
）陽極室６および陰極室７に隣接する陽イオン交換膜を
耐塩素性の陽イオン交換膜としたり、（３）陽極室６内
に空気を吹込み、陽極液からのハロゲンガスの脱気を行
って陰極室へのハロゲンガス熔解物の流入・２防ぐよう
に構成することができる。

第４図は、上記（１）〜（３）の対策を施した電気透析
槽２１の概略を示した図である。構造は第３図とほぼ同
じであるが、（１）ｔｉＬ＃液管２ｏの途中に液排出管
１６および液補充管１７を設けられていること、（２）
陽極室６および陰極室７が、それぞれ耐塩素性陽イオン
交換膜１８によって隣室と隔てられていること、（３）
陽極室６内に空気等の気体を供給するための気体吹込管
１９を設けられていることの点で第３図の装置とは異な
る。

第４図の装置においては、陽極室６に被処理液が流入し
た場合、陽極２で被処理液中に含まれるハロゲンイオン
が酸化されてハロゲンガスとなるが、陽極室は耐塩素性
陽イオン交換膜１８を用いているため、該膜の劣化はな
い。しかしハロゲンガスの溶解物は拡散現象によって膜
を通って隣室へ透過し、通禽の陽イオン交換膜４や陰イ
オン交換膜５の劣化をまねくため、陽極室内のハロゲン
ガス溶解物濃度は低い方が望ましい。このため、気体吹
込管１９がら空気を吹込み、陽極液中に溶存するハロゲ
ンガスの脱気を行なうことが有効である。このようにし
て脱気されたハロゲンガスや空気は貯液槽８で分離され
、排気管１２を通って′　排気される。ここでの空気の
吹込量は、陽極液供給量の０．５〜１０倍の範囲が好ま
しい。しかし、このような脱気操作によってもまだ極液
中のハロゲンガス熔解物の濃度が高いときや、このよう
な脱気操作を行わなかったときなどは、輸液管２０を流
れる液の一部を液排出管１６から排出し、ハロゲンイオ
ンを含まない液を液補充管１７から供給して極液中のハ
ロゲンガス溶解物濃度やハロゲンイオン濃度を低下させ
ることができる。また陰極室７では極液中に残留したハ
ロゲンガス熔解物によるイオン交換膜の劣化を防止する
ため、耐塩素性陽イオン交換膜１８を用いて隣室と隔て
ることが望ましい。

第４図の実施例においては、陽極出口の連絡管２０に液
排出管１６および液補充管１７を設けているが、これは
陰極室７の側の連絡管１１に設けてもよく、また製作上
の都合により貯液槽８または９に設けてもよい。また陽
極室２に吹込む機会は空気のみならず、陽極液に対し実
質的に不溶性である他の気体でもよい。また第４図に設
置した液排出管１６、液補充管１７、耐塩素性陽イオン
交換膜１８、および気体吹込管１９は、それぞれ単独に
設置してもよく、また適宜組合せて設けてもよい。また
液補充管１７から供給する液は、電極充填液と同じ液が
望ましいが、陽イオンとして水素イオンを含んでいても
よく、また陰イオンとして若干のハロゲンイオンを含ん
でいてもそれが液排出管１７から排出される液中の濃度
よりも低ければ利用可能である。

次に第５図は、本発明にかかる、電気透析装置を用いた
脱硫装置用排水処理装置のフローシートである。ＣＯＤ
吸着槽１３９までの工程は前出の第２図と同じであるが
、このなとに脱塩用および濃縮用の２基の電気透析装置
１５１．１５３を配置し、２段階で脱塩および濃縮を行
い、脱塩水１５５はｐＨｇｌｉｌ整タンク１５９におよ
び濃縮水１５７は濃縮水タンクを経て上記蒸発乾固工程
（図示せず）に送られ、ここで塩化ナトリウム等の固体
として回収される。なお、図示していないが、上記電気
透析装置の電極液循環ラインは、第３図に示すものと同
様であり、この場合、極液のフロー水１６は、濃縮水と
同じく蒸発乾固工程に送られる。

この実施例によれば、電気透析装置を２基設けて２段階
で濃縮するようにしたので、より高濃度の濃縮水が得ら
れ、次工程の蒸発乾固に要するエネルギをより低減する
ことができる。

本発明にかかる電気透析装置により、ＮａＣｊ！濃度３
５０００ｐｐｍ、５０　ｔ／ｈの脱硫装置からの捕水の
脱塩、濃縮処理を行い、蒸発乾固処理を造水倍率２倍の
蒸発法装置で行った場合のエネルギ消費量は６９ｋｗｈ
／１−ＮａＣ１であり、同様の排水を遣水倍率５倍の蒸
発法装置のみで行った場合のエネルギ消費量は１２７ｋ
ｗｈ、／Ｌ−ＮａＣＩｌとなって、本発明によるエネル
ギ消費量は蒸発法のみの場合の５４％であった。

以上、本発明よれば、塩化ナトリウム等を含む脱硫装置
排水の処理装置として特定の電気透析装置を用いたこと
により、（１）高濃度の濃縮水が得られ、次の塩化ナト
リウム回収のための蒸発乾固に要するエネルギを低減す
ることができる。また電気透析装置においては、（２）
ハロゲンガスのような有毒ガスの発生がないので、安全
である。

（３）イオン交換膜の寿命も長くなる、（４）スケール
の発生がない、（５）電極液に要する薬剤の消費が従来
の例えば１／４以下となり、運転操作が容易となる、な
どの効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ダスト分離方式による脱硫装置きガス中の硫
黄酸化物の除去工程を示す流れ図、第２図は第１図にお
ける冷却塔からの排水処理を行なうための、脱硫装置用
排水処理装置のフローシートを示す図、第３図は、本発
明に用いる電気透析装置の一実施例を示す概略構成図、
第４図は、液のリークにより陽極でハロゲンガスが発生
する可能性がある場合の本発明における電気透析装置の
他の実施例を示す概略構成図、第５図は本発明にかかる
電気透析装置を用いた脱硫装置用排水装置のフローシー
トを示す図である。 １．２１・・・電気透析槽、２・・・陽極、３・・・陰
極、４・・・陽イオン交換膜、５・・・陰イオン交換膜
、６・・・陽極室、７・・・陰極室、８．９・・・貯液
槽、１ｏ、１１・・・連絡室、１２．１３・・・排気管
、１４・・・スペーサ、１６・・・液排出管、１７・・
・液補充管、１９・・・気体吹込管、１５１・・・脱塩
用電気透析装置、１５３・・・濃縮用電気透析装置、１
５５・・・脱塩水、１５７・・・濃縮水、１５９・・・
ｐＨ調整タンク。 代理人　弁理士　川　北　武　長 第１図 １１１ 第４図 第３図 第４図 手続補正書く方式） 昭和５８年１２月　１日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年　特　許　願　第１４３６６８号２、発明の
名称　脱硫装置用排水処理装置３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ツク　グ　イフ　マナ 代表者　福　１）幾　昌 ４、代理人〒１０３ 住　所　東京都中央区日本橋茅場町−丁目１１番８号（
紅萌ビルディング）電話０３　（６３９）　５５９２番
氏　名（７６５８）弁理士　川　北　武　長５、補正命
令の日付　昭和５８年１１月８日（１）図面の番号を添
付図面写の朱書きのように訂正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）排煙脱硫装置から排出される含塩素排水を電気透
   析装置を用いて処理する排水処理装置であって、該電気
   透析装置は、陽イオン交換膜により隔てられた陽極およ
   び電極液を有する陽極室と、陽イオン交換膜により隔て
   られた陰極および電極液を有する陰極室と、該陽極室と
   陰極室の間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に
   配列して形成された濃縮室と希釈室とを有する電気透析
   槽と、前記陽極室と陰極室とを連結する電極液の循環流
   路とを備えたことを特徴とする脱硫装置用排水処理装置
   。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記循環流路に
   脱気手段を設けたことを特徴とする脱硫装置用排水処理
   装置。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記循環流路に電極液の排出および供給手段を設けたこと
   を特徴とする脱硫装置用排水処理装置。 （４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   おいて、前記陽極室に塩素を排出するための気体吹込み
   手段を設けたことを特徴とする脱硫装置用排水処理装置
   。 （５）特許請求の範囲第１項において、電気透析槽を少
   なくとも２台設置し、１合口の濃縮液を２金目以降の電
   気透析槽に供給する流路を設け、高塩素濃度の濃縮水を
   得るようにしたことを特徴とする脱硫装置用排水処理装
   置。 （６）特許請求の範囲第１項において、電気透析装置か
   ら排出された濃縮水をボイラ等の燃焼装置からの排ガス
   を熱源として蒸発固化処理する装置を設けたことを特徴
   とする脱硫装置用排水処理装置。 （７）特許請求の範囲第１項において、電気透析装置か
   ら得られる濃縮水をボイラ等の燃焼装置の排ガスが流れ
   るダクト内に噴霧し、蒸発固化処理を行なうように構成
   したことを特徴とする特許置用排水処理装置。 （８）特許請求の範囲第１項において、電気透析装置か
   ら排出された希釈水（脱塩水）を脱硫装置に循環する配
   管系統を設＆−またことを特徴とする脱硫装置用排水処
   理装置。