WO2015001678A1 - 水処理システム及び方法 - Google Patents

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鵜飼　展行
進 沖野
昌之 江田
晴治 香川
英夫 鈴木
裕 中小路
哲 牛久
茂 吉岡
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a water treatment system and method for discharged water generated in, for example, boiler plant and chemical plant equipment.
  • discharged water is generated from, for example, a boiler, a reactor, a wet cooling tower of a condenser, a water treatment device, or the like.
  • Various treatment apparatuses have been proposed to treat such discharged water, but all have a problem of increasing costs.
  • it is characterized by neutralizing alkaline blow water by spraying cooling water (blow water) of a boiler cooling tower into a flue as a mist having a droplet diameter of 20 to 120 microns.
  • cooling water cooling water
  • Patent Document 2 proposes a wastewater treatment apparatus that increases the amount of wastewater that can be evaporated by spraying discharged water into the flue.
  • Patent Document 1 wastewater can be treated easily and at low cost, but the amount of wastewater increases with respect to the heat energy (temperature, flow rate) of the exhaust gas, and the evaporation treatment is performed. There is a problem that processing cannot be performed when the required energy increases.
  • the amount of drainage can be reduced by the concentrating device, but in the concentrating device, a part of the steam generated in the boiler is extracted, so that the output of the steam turbine is reduced. There is a problem.
  • waste water from a boiler, a reactor, a wet cooling tower of a condenser, a water treatment device, etc. is low-cost and accompanied by a decrease in boiler efficiency.
  • an object of the present invention is to provide a water treatment system and method for discharged water generated in plant equipment.
  • a first invention of the present invention for solving the above-described problem includes an exhaust gas treatment system for treating boiler exhaust gas, and spray means for spraying discharged water generated in plant equipment, and a part of the boiler exhaust gas. And a spray drying apparatus for spray drying using the water treatment system.
  • the second invention is characterized in that, in the first invention, the apparatus has a desalination treatment device for removing salt from the discharged water, and the concentrated water that has been salt-concentrated by the desalination treatment device is spray-dried by the spray-drying device. It is in the water treatment system.
  • the third invention is the water treatment system according to the second invention, wherein the desalting apparatus has a membrane separation means.
  • the desalting apparatus removes divalent salt in the discharged water.
  • the exhaust gas treatment system has a wet desulfurization apparatus, and a separated liquid obtained by separating gypsum from the wet desulfurization apparatus is introduced into the spray means of the spray drying apparatus.
  • the water treatment system is characterized by spray drying together with the discharged water.
  • 6th invention has the waste gas processing process which processes boiler waste gas, and the spray means which sprays the discharged water which generate
  • a water treatment method characterized by comprising:
  • a seventh invention is characterized in that, in the sixth invention, there is a desalting treatment step for removing the salt content in the discharged water, and the concentrated water salt-concentrated by the desalting treatment device is spray dried by the spray drying device. It is in the water treatment method.
  • An eighth invention is the water treatment method according to the seventh invention, wherein the desalting treatment step includes a membrane separation step.
  • the ninth invention is the water treatment method according to the seventh invention, wherein the desalting step removes divalent salt in the discharged water.
  • a tenth invention is the sixth or seventh invention, wherein the exhaust gas treatment system has a wet desulfurization step, a separation liquid from which the gypsum from the wet desulfurization step is separated is introduced into the spray drying step, and the discharged water And a water treatment method characterized by spray drying.
  • the present invention it is not necessary to treat the waste water discharged in the plant equipment with the industrial waste water treatment equipment, and it is possible to eliminate waste water generated in the plant or reduce the amount of drainage.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in a plant facility according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in another plant facility according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in another plant facility according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the spray dryer according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in a plant facility according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an example of a desalting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of another desalting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in a plant facility according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in another plant facility
  • FIG. 8 is a configuration diagram illustrating an example of another desalting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in a plant facility according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in another plant facility according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in another plant facility according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in another plant facility according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of an example of a separation apparatus using the cold dry method.
  • FIG. 14 is a photomicrograph of gypsum obtained by crystallization.
  • FIG. 14 is a photomicrograph of gypsum obtained by crystallization.
  • FIG. 15 is a photomicrograph of gypsum obtained by crystallization.
  • FIG. 16 is a diagram showing a simulation result of the pH dependence of the amount of gypsum deposited.
  • FIG. 17 is a diagram showing a simulation result of the pH dependence of the calcium carbonate deposition amount.
  • FIG. 18 is a diagram showing a simulation result of the pH dependence of the silica precipitation amount.
  • FIG. 19 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in a plant facility according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in a plant facility according to the first embodiment.
  • 2 and 3 are schematic views of a water treatment system for discharged water generated in another plant facility according to the first embodiment.
  • the water treatment system for discharged water generated in the plant equipment according to this embodiment includes an exhaust gas treatment system 18 for treating boiler exhaust gas (hereinafter referred to as “exhaust gas”) 12 from a boiler 11, a plant
  • exhaust gas for treating boiler exhaust gas (hereinafter referred to as “exhaust gas”) 12 from a boiler 11, a plant
  • a spray-drying device 23 having spray means (not shown in FIG. 1) for spraying discharged water 22 generated in, for example, the cooling tower 21 in the facility, and spray-drying using a part 12a of the boiler exhaust gas 12, It comprises.
  • the exhaust gas treatment system 18 illustrated in FIG. 1 is configured to generate nitrogen oxides (NO x ) and sulfur oxidation from the exhaust gas 12.
  • a dust collector 15 for removing the dust inside a desulfurization device 16 for removing sulfur oxides contained in the exhaust gas 12 after dust removal, and a chimney 17 for discharging the purified gas after desulfurization.
  • Spray-drying apparatus 23 is provided with a gas introducing means part 12a of the exhaust gas 12 is introduced through the branch line L 11 branched from the exhaust gas line L 10, and a spraying means for spraying or atomizing water discharged 22 Yes. And the discharged water 22 spread by the heat of the part 12a of the introduced exhaust gas 12 is evaporated and dried.
  • the temperature of the flue gas 12 is high (350 ⁇ 400 ° C. ), It is possible to efficiently perform the spray drying of the discharged water 22.
  • the exhaust gas 12b contributed to the drying is recycled into the exhaust gas line L 10 between the air preheater 14 and the dust collector 15 via a gas delivery line L 12.
  • the exhaust gas 12b that has contributed to drying may be returned to one or a plurality of locations on the upstream side of the air preheater 14 and the downstream side of the dust collector 15.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the spray drying apparatus according to the first embodiment.
  • the spray drying device 23 of the present embodiment includes a spray nozzle 24 that sprays the discharged water 22 introduced from the cooling tower 21 through the introduction line L 21 into the spray drying device main body 23a, An inlet 23b for introducing a part 12a of the exhaust gas 12 for drying the spray liquid 22a provided in the spray drying apparatus main body 23a, and an outlet 23b provided in the spray drying apparatus main body 23a.
  • a drying region 25 for drying and an exhaust port 23c for discharging the exhaust gas 12b contributing to drying are provided.
  • Reference numeral 26 indicates a solid separated by the spray drying apparatus main body 23a.
  • the gas temperature of the exhaust gas 12 passing through the exhaust gas line L 10 is reduced by 200 ° C. because the air is preheated by the air preheater 14 and supplied to the boiler 11. There will be no temperature difference. That is, when the gas temperature at the inlet side of the air preheater 14 is 350 ° C., the gas temperature that has decreased after passing through the air preheater 14, the branch line L 11, and the gas feed line L 12 is spray dried. The gas temperature of the exhaust gas 12b that has contributed to drying by the apparatus 23 is similarly reduced by 200 ° C., so that it becomes substantially the same temperature.
  • the discharged water 22 discharged from the cooling tower 21 is introduced into the spray drying device 23 via the spray nozzle 24, and the spray liquid 22a is dried by the heat of the part 12a of the exhaust gas 12. Further, it is not necessary to separately treat the discharged water 22 with the industrial waste water treatment facility, and it is possible to realize no drainage of the discharged water 22 generated in the plant.
  • the drainage water 22 generated in the plant equipment has been described by taking blow drainage from the cooling tower 21 as an example, but the present invention is not limited to this, and is from a power plant or chemical plant. It can be applied to discharged water in general.
  • cooling water for example, condensate demineralizer regeneration drainage, condensate demineralizer pre-filtration
  • Exhaust device regeneration wastewater, turbidity filtration device regeneration wastewater, makeup water treatment device regeneration wastewater, laboratory miscellaneous wastewater, desulfurization device wastewater, miscellaneous wastewater, sampling wastewater, domestic wastewater, ash waste water, lifting coal cleaning wastewater, etc. can do.
  • Non-steady-state wastewater other than this regularly generated wastewater includes, for example, air preheater washing wastewater, gas gas heater (GGH) washing wastewater, chimney washing wastewater, chemical washing wastewater, start-up wastewater, coal storage wastewater, coal pier Examples include drainage and drainage such as tank yards.
  • examples of the cooling water include bearing cooling water and condenser cooling water.
  • the denitration device 13 installed in the exhaust gas treatment system 18 of the present embodiment is not essential, and the nitrogen oxide concentration and the mercury concentration in the exhaust gas 12 from the boiler 11 are very small or in the exhaust gas 12.
  • the denitration apparatus 13 shown in FIG. 1 can be omitted as in the system shown in FIG.
  • the desulfurization device 16 installed in the exhaust gas treatment system 18 of the present embodiment is not essential, and the sulfur oxide concentration in the exhaust gas 12 from the boiler 11 is very small or is not included in the exhaust gas 12.
  • the desulfurization device 16 shown in FIG. 1 can be omitted as in the system shown in FIG.
  • the drying back destination of the gas feed line L 12 contribution to exhaust gas 12b to from the spray drying apparatus 23, when the temperature drop is small, may be in the upstream side of the air preheater 14.
  • FIG. 5 is a schematic view of a water treatment system for discharged water generated in plant equipment.
  • the water treatment system for discharged water generated in the plant equipment according to the present embodiment is configured to remove salt present in the discharged water 22 from the cooling tower 21, in order to remove salt. have. Then, it is introduced through a supply line L 21 and concentrated water 31 after being desalted with desalting apparatus 30A to the spray drying apparatus 23.
  • a mode in which a denitration apparatus or a desulfurization apparatus is not installed is included as in the exhaust gas treatment system 18 shown in FIGS. 2 and 3.
  • reference numeral L 24 is the introduction line for introducing the effluent 22 to desalting treatment device 30A.
  • FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an example of a desalting apparatus according to the present embodiment.
  • the desalting apparatus 30 ⁇ / b> A includes a scale inhibitor supply unit that supplies a scale inhibitor 74 to the discharged water 22 containing divalent ions such as Ca ions,
  • a first desalting device 55A which is installed downstream of the scale inhibitor supply unit and separates the discharged water 22 into reclaimed water 33a and concentrated water 31 in which the Ca ions and the like are concentrated;
  • a crystal provided on the downstream side of the device 55A, for supplying seed crystal gypsum 32a to the concentrated water 31 of the first desalting device 55A, and crystallizing the gypsum from the concentrated water 31a from the first desalting device 55A.
  • a liquid cyclone 62 that is a separation unit for separating the precipitation tank 61, the crystallized gypsum 32, and the concentrated water 31a from the first desalting apparatus 55A, and a downstream side of the separation unit 62, and the concentrated water 31a Reclaimed water 33b and the Ca Io Etc. is one having a second demineralizer 55B is separated into concentrated water 31b enriched.
  • the first desalting device 55A and the second desalting device 55B use reverse osmosis membrane devices (RO) having reverse osmosis membranes 55a and 55b.
  • RO reverse osmosis membrane devices
  • NF nanofiltration membrane
  • ED electrodialyzer
  • EDR polarity switching electrodialyzer
  • EDI electroregenerative pure water device
  • IEx ion exchange resin device
  • CDl electrostatic desalting apparatus
  • evaporator evaporator
  • the crystallization tank 61 includes a liquid cyclone 62 as a separation unit, and the separated gypsum 32 is dehydrated by a dehydrator 63.
  • the liquid cyclone 62 that is a separation unit can be omitted. In this case, the bottom of the crystallization tank 61 and the dehydrator 63 are directly connected.
  • the scale inhibitor 74 suppresses the formation of crystal nuclei in the discharged water 22 and is adsorbed on the surface of crystal nuclei (seed crystals, small-diameter scales deposited exceeding the saturation concentration) contained in the discharged water 22. Thus, it has a function of suppressing crystal growth.
  • the scale inhibitor 74 also has a function of dispersing particles in water such as precipitated crystals (preventing aggregation).
  • the scale inhibitor 74 is, for example, a phosphonic acid scale inhibitor, a polycarboxylic acid scale inhibitor, and a mixture thereof. Examples of the scale inhibitor 74 include “FLOCON 260 (trade name, manufactured by BWA)”, but the present invention is not limited thereto.
  • a first pH adjuster for introducing an acid as the pH adjuster 75 is connected.
  • a second pH adjusting unit for introducing an acid as the pH adjusting agent 75 is connected to the crystallization tank 61.
  • the introduction of the acid that is the pH adjusting agent 75 of the second pH adjusting unit may be connected to the upstream line of the crystallization tank 61.
  • the precipitation tank 53 and the filtration device 54 may be installed upstream of the supply portion of the scale inhibitor 74.
  • an oxidation unit 51 that supplies air and oxidizes upstream of the precipitation tank 53 may be installed.
  • a settling tank 53 and a filtration device 54 are installed between the hydrocyclone 62 and the second desalinator 55B.
  • a third pH adjusting unit for introducing an acid as the pH adjusting agent 75 is installed in the flow path between the filtration device 54 and the second desalting device 55B.
  • a method for treating discharged water, which is to-be-treated water, using the water treatment system of the first embodiment will be described below.
  • the pH is 8
  • the Na ion is 20 mg / L
  • the K ion is 5 mg / L
  • the Ca ion is 50 mg / L
  • the Mg ion Is 15 mg / L
  • HCO 3 ion is 200 mg / L
  • Cl ion is 200 mg / L
  • SO 4 ion is 120 mg / L
  • PO 4 ion is 5 mg / L
  • SiO 2 ion is 35 mg / L.
  • Ca ions, Mg ions, SO 4 ions, and HCO 3 ions are high in concentration, and a scale (CaSO 4 , CaCO 3, etc.) is generated by the reaction of their presence.
  • the solubility of calcium carbonate and metal hydroxide is low, and when calcium carbonate and metal hydroxide become supersaturated, calcium carbonate and metal hydroxide precipitate and precipitate at the bottom of the precipitation tank 53.
  • the solubility of the metal hydroxide depends on the pH. The solubility of metal ions in water increases with acidity. Since the solubility of many metal hydroxides is low in the above pH range, the metal contained in the discharged water 22 is precipitated as a metal hydroxide at the bottom of the precipitation tank 53. Here, the deposit 53a is separately discharged from the bottom.
  • the discharged water 22 that is the supernatant liquid in the settling tank 53 is discharged from the settling tank 53.
  • An iron-based flocculant (for example, FeCl 3 ) 73 is added to the discharged discharged water 22, and solid contents such as calcium carbonate and metal hydroxide in the discharged water 22 are aggregated as Fe (OH) 3 .
  • the discharged water 22 is fed to the filtration device 54.
  • the solid content obtained by agglomerating Fe (OH) 3 is removed by the filtration device 54.
  • Fe is acidic and tends to precipitate as a hydroxide among metals.
  • a scale containing Fe is generated in the first demineralizer 55A, and iron hydroxide is generated in the crystallization tank 61. Etc. precipitate.
  • the discharged water 22 after the alkali pretreatment and before flowing into the first desalter 55A Fe ion concentration in the manner equal to or less than 0.05 ppm, processing conditions and FeCl 3 added amount of the precipitation tank 53 is suitably set. Depending on the water quality of the discharged water 22, the pretreatment can be omitted.
  • ⁇ Scale inhibitor supply process> In the supply unit for supplying the scale inhibitor 74, a predetermined amount of the scale inhibitor 74 is supplied to the discharged water 22 from a tank (not shown). A control unit (not shown) adjusts so that the concentration of the scale inhibitor 74 becomes a predetermined value set according to the properties of the discharged water 22.
  • ⁇ Second pH adjustment step> The supply part of the pH adjusting agent 75 for the second pH adjustment adjusts the pH of the discharged water 22 on the inlet side of the first desalting apparatus 55A to the scale (gypsum, calcium carbonate) containing Ca by the scale inhibitor 74. It manages to the value (for example, about pH 5.5) by which precipitation is suppressed. The management measures the pH of the discharged water 22 on the inlet side of the first desalinator 55A. Note that the second pH adjusting step is omitted in a modification in which the second pH adjusting unit is not provided.
  • the discharged water 22 with adjusted pH is treated.
  • the permeated water that has passed through the reverse osmosis membrane 55a of the first desalting apparatus 55A is recovered as reclaimed water 33a from which the salt content has been removed.
  • the ions contained in the discharged water 22 and the scale inhibitor 74 cannot permeate the reverse osmosis membrane 55a. Therefore, the non-permeate side of the reverse osmosis membrane 55a becomes the concentrated water 31a having a high ion concentration.
  • the concentrated water 31a of the first demineralizer 55A is fed toward the crystallization tank 61.
  • the discharged water 22 is separated into treated water and concentrated water having a high ion concentration.
  • the pH of the concentrated water 31a from the first desalinator 55A in the crystallization tank 61 is a value at which gypsum in the concentrated water 31a can be precipitated by reducing the function of the scale inhibitor 74. (For example, pH 4 or less).
  • the concentrated water 31 a whose pH has been adjusted by the first pH adjusting step is stored in the crystallization tank 61.
  • the seed crystal supply unit adds the seed crystal seed gypsum 32 a to the concentrated water 31 a in the crystallization tank 61.
  • the function of the scale inhibitor 74 is reduced in the crystallization tank 61 by the first pH adjustment step. For this reason, the gypsum supersaturated in the crystallization tank 61 is crystallized.
  • seed crystal gypsum 32a is added separately as a seed crystal in the crystallization step, the gypsum 32 grows using the seed crystal gypsum 32a as a nucleus.
  • a part of the gypsum 32 separated by the dehydrator 63 is used as the seed crystal gypsum 32a.
  • the pH passing through the first desalting apparatus 55A may be set to the alkali side without adjusting the pH by adding the pH adjusting agent 75.
  • the purity of gypsum 32 in this case is somewhat lower than when adjusting the pH by adding acid 75. This is because calcium carbonate (CaCO 3 ) crystals are produced when the pH is on the alkali side. Therefore, the purity for gypsum (CaSO 4) to calcium carbonate (CaCO 3) are mixed is here reduced.
  • the water content is low by adjusting the pH to a predetermined value and adding the seed crystal gypsum 32a in the crystallization step.
  • High purity gypsum 32 can be deposited.
  • FIGS. 14 and 15 are photomicrographs of gypsum obtained by crystallization.
  • FIG. 14 shows an observation result when seed crystal gypsum 32a, which is a seed crystal, is added as a condition.
  • FIG. 15 shows an observation result when seed crystal gypsum 32a which is a seed crystal is not added as a condition.
  • the seed crystal gypsum 32a when the seed crystal gypsum 32a was added, large gypsum was deposited. In general, the larger the precipitated gypsum, the lower the water content.
  • the average particle size is 10 ⁇ m or more, preferably 20 ⁇ m or more, gypsum having a sufficiently reduced water content can be obtained.
  • the “average particle diameter” in the present invention is a particle diameter measured by a method (laser diffraction method) defined by JlSZ8825.
  • high-purity gypsum with a low water content can be precipitated by adjusting the pH to a predetermined value in the first pH adjustment step and adding a seed crystal in the crystallization step.
  • the larger the amount of seed crystal added (the higher the seed crystal concentration in the crystallization tank 61), the higher the precipitation rate of gypsum 32.
  • the amount of seed crystal gypsum 32a, which is a seed crystal, is appropriately set based on the residence time in the crystallization tank 61, the concentration of the scale inhibitor, and the pH.
  • the gypsum 32 having an average particle diameter of 10 ⁇ m or more, preferably 20 ⁇ m or more is separated from the concentrated water 31a by the liquid cyclone 62 which is a separation part.
  • a part of the gypsum 32 collected by the dehydrator 63 adjacent to the hydrocyclone 62 serving as a separation unit is stored in the seed crystal tank 65 via a seed crystal circulation unit (not shown). Part of the collected gypsum 32 is supplied from the seed crystal tank 65 to the crystallization tank 61.
  • acid treatment is performed on the stored gypsum 32 in the seed crystal tank 65.
  • the scale inhibitor 74 adheres to the gypsum 32 separated by the dehydrator 6314, the function of the adhesion scale inhibitor is reduced by acid treatment.
  • the kind of acid used here is not particularly limited, sulfuric acid is optimal in consideration of power reduction in the second desalting apparatus 55B.
  • the gypsum crystallized in the crystallization tank 61 has a wide particle size distribution, but since the gypsum 32 having a size of 10 ⁇ m or more is separated and recovered from the concentrated water 31a by the liquid cyclone 62, a large gypsum can be used as a seed crystal. If a large seed crystal is added, a large amount of large gypsum can be crystallized. That is, it is possible to obtain high-quality gypsum with a high recovery rate.
  • the large gypsum can be easily separated by the hydrocyclone 62, and the hydrocyclone 62 can be reduced in size and the power can be reduced. Large gypsum can be easily dehydrated by the dehydrating device 63, so that the dehydrating device 63 can be reduced in size and power can be reduced.
  • the discharged water 22 and the concentrated water 31a come into contact with air, and carbonate ions are dissolved in the water.
  • the discharged water 22 and the concentrated water 31a are adjusted in the pH range where the solubility of calcium carbonate is high in the first pH adjusting step and the second pH adjusting step.
  • the carbonate ions in the concentrated water are reduced in the previous stage of the crystallization tank 61 or in the crystallization tank 61, and the calcium carbonate is below the saturation solubility.
  • the pH is lowered by adding an acid as the pH adjusting agent 75, the carbonate ion concentration is low from the equilibrium formula (1) below.
  • the crystallization tank 61 calcium carbonate is maintained at a concentration sufficiently lower than the saturation concentration, and calcium carbonate does not crystallize. For this reason, the recovered gypsum 32 contains almost no calcium carbonate. Thereby, the purity of the gypsum 32 becomes high.
  • the solubility of the salt containing a metal is high in an acidic region. Even if the metal remains in the discharged water 22 even after the pretreatment (precipitation tank 53), the pH of the concentrated water 31a of the first demineralizer 55A is reduced as described above in the first pH adjustment step. If it is, the hydroxide containing a metal will not precipitate in the crystallization process. In addition, when the discharged water 22 has a property containing a large amount of Fe ions, since the Fe concentration is reduced through the above-described pretreatment, the hydroxide containing Fe (OH) 3 in the crystallization tank 61 is reduced. Almost no precipitation occurs.
  • high-purity gypsum 32 that hardly contains impurities such as calcium carbonate and metal hydroxide in the discharged water 22 discharged from the cooling tower 21. Can be separated and recovered as a valuable resource.
  • the crystallization speed generally decreases, so the residence time in the crystallization tank 61 becomes longer.
  • the pH is adjusted so as to reduce the function of the scale inhibitor 74, and the seed crystal concentration is increased to ensure an appropriate crystallization rate.
  • Concentrated water 31a containing gypsum 32 is discharged from the crystallization tank 61 and fed to the liquid cyclone 62 as a separation unit, and the gypsum 32 is separated from the discharged concentrated water 31a.
  • the gypsum 32 having an average particle size of 10 ⁇ m or more settles at the bottom of the hydrocyclone 62, and the gypsum having a small particle size remains in the supernatant.
  • the gypsum 32 settled on the bottom of the hydrocyclone 62 is transferred to the dehydrator 63 and further dehydrated and collected.
  • the recovery step the high-purity gypsum 32 having a low moisture content and no impurities can be separated and recovered at a high recovery rate.
  • the separated liquid 64 separated by the dehydrating device 63 may be supplied to the spray drying device 23 and spray dried.
  • the separation liquid 46 is introduced into the concentrated water 31a discharged from the hydrocyclone 62, and is processed together with the concentrated water 31a by the second desalting device 55B.
  • the liquid cyclone 62 that is a separation unit When the liquid cyclone 62 that is a separation unit is omitted as a modification of the present embodiment, concentrated water on the sedimentation side is discharged from the bottom of the crystallization tank 61. In the concentrated water at the bottom of the crystallization tank 61, a large crystallized gypsum 32 has settled. If the concentrated water mainly containing the large gypsum 32 is dehydrated by the dehydrator 63, the high-purity gypsum 32 can be recovered. Further, since the moisture content of the gypsum 32 is low, it is not necessary to increase the volume of the dehydrator 63.
  • the supernatant-side concentrated water 31 a discharged from the hydrocyclone 62 is fed to the settling tank 53 and the filtration device 54.
  • the gypsum 32 and calcium carbonate remaining in the concentrated water after the separation step and the metal hydroxide remaining in the concentrated water are removed in the same steps as the precipitation tank 53 and the filtration device 54 described above.
  • the concentrated water 31a from the first desalting device 55A discharged from the filtration device 54 is supplied to the second desalting device 55B.
  • the scale inhibitor 74 may be additionally added to the concentrated water 31a of the first desalter 55A.
  • the acid 75 may be supplied to the concentrated water 31a from the first desalinator 55A.
  • the concentrated water 31a from the first desalting apparatus 55A is processed.
  • the water that has passed through the reverse osmosis membrane 55b of the second desalting apparatus 55B is recovered as recycled water 33b as permeated water.
  • the concentrated water 31b of the second demineralizer 55B is discharged out of the system.
  • the recycled water 33b can be further recovered from the concentrated water 31a on the supernatant liquid side after the gypsum 32 is crystallized, so that the water recovery rate is further improved.
  • the concentrated water 31a from the first desalting apparatus 55A has a low ion concentration because the gypsum 32 has been removed by the treatment in the crystallization tank 61. For this reason, since the 2nd desalination apparatus 55B can make an osmotic pressure low compared with the case where the gypsum 32 is not removed, a required dynamic force is reduced.
  • An evaporator (not shown in FIG. 6) may be installed. In the evaporator, water is evaporated from the concentrated water, and ions contained in the concentrated water are precipitated as a solid and recovered as a solid. Since water is recovered upstream of the evaporator and the amount of concentrated water is significantly reduced, the evaporator can be made compact, and the energy required for evaporation can be reduced.
  • the first desalting apparatus 55A for desalting after introducing the scale inhibitor 74 into the discharged water 22 and the gypsum 32 after the first desalting apparatus 55A are crystallized.
  • a “demineralization / crystallization apparatus” having a crystallization tank 61 for crystallization and a liquid cyclone 62 for separating the crystallized gypsum 32 is used, the present invention is not limited to this.
  • FIG. 13 shows an outline of an example of a separation apparatus by the cold dry method.
  • Ca (OH) 2 calcium hydroxide
  • CaCO 3 calcium carbonate
  • sodium carbonate (NaCO 3 ) 96 is added in the addition tank 95, and calcium carbonate (CaCO 3 ) 94 is precipitated in the sedimentation tank 97 and removed.
  • an iron-based flocculant (for example, FeCl 3 ) 73 is added to agglomerate suspended solids (for example, floating solids such as gypsum, silica, calcium carbonate, magnesium hydroxide).
  • the scale inhibitor 74 and the pH adjuster 75 are introduced to perform the membrane separation treatment.
  • OPUS Optimized Pretreatment and Unique Separation
  • Method Veolia
  • water to be treated is removed by chemical softening means or ion exchange resin, for example, Ca and Mg, then acid is added to adjust pHwo, CO 2 gas is separated, and then pH is adjusted.
  • HERO High Efficiency Reverse Osmosis
  • GE High Efficiency Reverse Osmosis
  • the “RO membrane” is used as the membrane separation means, but the “NF membrane” may be used as the separation membrane.
  • this NF membrane is used, divalent ions can be removed as in the RO membrane, but monovalent ions cannot be completely removed.
  • desulfurization makeup water for a desulfurization unit can be supplied.
  • the water treatment system of this embodiment can efficiently separate divalent metals (for example, calcium salt, magnesium salt, etc.), sulfate ions, and carbonate ions contained in the discharged water 22.
  • divalent metals for example, calcium salt, magnesium salt, etc.
  • sulfate ions for example, calcium salt, magnesium salt, etc.
  • carbonate ions contained in the discharged water 22.
  • the RO membrane when used, it is possible to remove barium salt and strontium salt in addition to calcium salt and magnesium salt.
  • the amount of waste water that can be spray-dried (before concentration) can be remarkably increased by concentrating the discharged water 22 using a desalting apparatus 30 as shown in FIG.
  • any of a wet desulfurization apparatus, a dry desulfurization apparatus, and a semi-dry desulfurization apparatus may be used. It is preferable to apply a desulfurization apparatus.
  • FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of another desalting apparatus according to the present embodiment.
  • the oxidation part 51, the sedimentation tank 53, and the filtration apparatus 54 are installed on the upstream side of the first desalination apparatus 55A, and the metal content in the discharged water 22 is used as a metal hydroxide.
  • the calcium content is precipitated and removed as calcium carbonate, the present invention may not be provided with this pretreatment.
  • a first desalting apparatus 55A, a crystallization tank 61, a liquid cyclone 62, and a second desalting apparatus 55B are installed.
  • a scale inhibitor 74 is added on the upstream side of the desalting apparatuses 55A and 55B, respectively, to prevent the scale from adhering to the films 55a and 55b of the first and second desalting apparatuses 55A and 55B.
  • As the pH adjuster 75 an acid (for example, sulfuric acid) or an alkali agent (for example, sodium hydroxide) is added.
  • an acid for example, sulfuric acid
  • an alkali agent for example, sodium hydroxide
  • the pH adjusting agent 75 includes an acid and an alkali agent.
  • the acid used for lowering the pH include general pH adjusters such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and citric acid.
  • common pH adjusters such as sodium hydroxide, can be illustrated, for example.
  • FIG. 8 is a configuration diagram illustrating an example of another desalting apparatus according to the present embodiment.
  • a third desalination apparatus 55C is further installed downstream of the second desalination apparatus 55B on the concentrated water side so as to perform a three-stage desalination treatment. It may be. If the 3rd desalination apparatus 55C provided with the reverse osmosis membrane 55c is installed, since the reclaimed water 33c can further be collect
  • the second desalinator 55B and the third desalter 55C the settling tank 53, the pretreatment means of the filter 54, the scale inhibitor 74 and the acid 75 shown in FIG. 6 are added. However, this is omitted in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in plant equipment.
  • the water treatment system for discharged water generated in the plant equipment according to the present embodiment is provided with a wet desulfurization device as a desulfurization device of the exhaust gas treatment system 18, and the wet desulfurization device 16 some 43a of the separated liquid 43 after separating the gypsum 32 from the desulfurization effluent 41, is introduced through a supply line L 34 in the spray-drying apparatus 23.
  • a part 43 a of the separation liquid 43 obtained by separating the gypsum 32 from the desulfurization waste water 41 from the wet desulfurization device 16 by the lime / gypsum method is also used by the spray drying device 23. It is spray-dried to ensure complete drainage of the discharged water in the plant.
  • sulfur oxide is removed from the exhaust gas 12 by a desulfurization method using a lime / gypsum method.
  • lime slurry is supplied, and the gypsum 32 is separated from the gypsum slurry, which is the desulfurization waste water 41 discharged from the desulfurization device 16 via the discharge line L 31 , by the dehydrating device 42. is returned as makeup water in line L 32 returned to the desulfurization apparatus 16.
  • Reference numeral L 33 shows a slurry circulation line for circulating the desulfurized gypsum slurry.
  • the reclaimed water 33 obtained by the treatment of the discharged water 22 in the desalination treatment device 30 is joined to the return line L 32 for returning the separation liquid 43 to the desulfurization device 16 via the reclaimed water supply line L 23. It is used as makeup water for gypsum slurry used in
  • the desulfurization waste water 41 from the wet desulfurization device 16 is eliminated, and the desalination processing device 30 is used to regenerate water that is recovered in the desalination devices 55A and 55B.
  • the desalination processing device 30 is used to regenerate water that is recovered in the desalination devices 55A and 55B.
  • examples of the reuse destination of the reclaimed water 33 in the plant include cooling water replenishment water, desulfurization device replenishment water, and boiler replenishment water, but are not limited thereto.
  • a part 43 a of the separated water 43 from the dehydrator 42 is supplied to the crystallization tank 61, the gypsum 32 is settled in the crystallization tank 61, and the concentrated water containing the gypsum 32 is supplied.
  • the gypsum 32 may be separated by the hydrocyclone 62 and the dehydrator 63 shown in FIG. Thereby, the separation liquid 43a of the desulfurization waste water 41 can be positively separated as the gypsum 32 in the desalting apparatus 30. As a result, the load of spray drying with the spray drying device 23 can be reduced.
  • a part 43 a of the separated water 43 from the dehydrator 42 is introduced into an introduction line L 24 for introducing the discharged water 22 into the demineralizer 30, and the separation from the desulfurizer 16 is performed.
  • a part 43 a of the separation liquid 43 containing the gypsum 32 that is water may be desalted by the desalting apparatus 30.
  • the separation liquid 43a of the desulfurization waste water 41 can be positively separated as the gypsum 32 in the desalting apparatus 30.
  • the load of spray drying with the spray drying device 23 can be reduced.
  • the separation liquid 43 a of the desulfurization waste water 41 can be positively separated as the gypsum 32 by the desalination treatment apparatus 30.
  • the load of spray drying with the spray drying device 23 can be reduced.
  • this recovered recycled water 33 is to be applied to the make-up water of the wet desulfurization device 16 of the exhaust gas treatment system 18 of a 110 MW thermal power plant, a liquid amount of about 1000 m 3 / d is required.
  • the precipitation of silica in the discharged water is not taken into consideration, but when the precipitation of silica is taken into consideration, it is preferable to perform the following pH adjustment step.
  • FIG. 16 is a simulation result of the pH dependence of the amount of gypsum deposited.
  • FIG. 17 is a simulation result of the pH dependency of the precipitated amount of calcium carbonate.
  • FIG. 18 is a simulation result of the pH dependence of the silica precipitation amount.
  • the horizontal axis represents pH
  • the vertical axis represents the amount of precipitation (mol) of gypsum, calcium carbonate, and silica, respectively.
  • the simulation was performed using simulation software manufactured by OLI under the condition that 0.1 mol / L of each solid component was mixed in water and H 2 SO 4 as an acid and Ca (OH) 2 as an alkali were added.
  • First pH adjustment (pH 10 or more)
  • the pH of the waste water 22 is measured with a pH meter (not shown) on the upstream side of the first desalting apparatus 55A, and the pH value is controlled to be 10 or more. This is because, as shown in FIG. 18, silica is dissolved when the pH is 10 or more.
  • a scale inhibitor (calcium scale inhibitor) 74 is supplied as a substance that adheres to the film 55a in an amount that suppresses adhesion between gypsum and calcium carbonate.
  • Second pH adjustment (pH 10 or less)
  • the pH of the waste water 22 is measured with a pH meter (not shown) on the upstream side of the first desalting apparatus 55A, and is controlled so that the pH value becomes 10 or less. This is because, as shown in FIG. 18, silica is precipitated when the pH is 10 or less.
  • the substances adhering to the film 55a are gypsum, calcium carbonate, and silica, and an amount of the scale inhibitor 74 that suppresses all these adhesions is supplied.
  • silica scale inhibitor 74 for silica there are two types of inhibitors: a calcium scale inhibitor and one that prevents silica from depositing as scale in the water to be treated (referred to as “silica scale inhibitor”). Is used.
  • silica scale inhibitors include polycarboxylic acid scale inhibitors and mixtures thereof.
  • FLOCON260 trade name, manufactured by BWA.
  • Third pH adjustment (pH 6.5 or less)
  • the pH of the waste water 22 is measured with a pH meter (not shown) on the upstream side of the first desalinator 55A, and the pH value is controlled to be 6.5 or less. This is because, as shown in FIG. 17, calcium carbonate is dissolved when the pH is 6.5 or lower.
  • a scale inhibitor (calcium scale inhibitor, silica scale inhibitor) 74 in an amount that suppresses adhesion of gypsum and silica is supplied as a substance that adheres to the film 55a.
  • Table 1 summarizes the first to third pH adjustments.
  • a scale inhibitor (calcium scale inhibitor) 74 is supplied to suppress the scale of gypsum and calcium carbonate ( ⁇ in the table), and the silica is dissolved. Therefore, it is not necessary to supply a scale inhibitor ( ⁇ in the table).
  • a scale inhibitor (calcium scale inhibitor, silica scale inhibitor) 74 is supplied to suppress all scales of gypsum, calcium carbonate, and silica ( ⁇ in the table).
  • scale inhibitor (calcium scale inhibitor, silica scale inhibitor) 74 is supplied to suppress the scale of gypsum and silica (O in the table), Since it is dissolved, the supply of the calcium scale inhibitor only needs to prevent the scale of only gypsum, so the supply amount is smaller than in the case of the second pH adjustment ( ⁇ in the table).
  • the silica concentration in the first concentrated water 31a after being concentrated by the first desalting device 55A is equal to or higher than a predetermined concentration, the ability of the silica scale inhibitor is limited. Therefore, when the silica concentration is a predetermined concentration (for example, 200 mg / L) or less, the second and third pH adjustment steps are performed. When the silica concentration is a predetermined concentration (for example, 200 mg / L) or more, The first pH adjustment step (silica dissolution) is preferably performed. As a result, desalting can be performed while preventing precipitation on the membrane when the silica in the discharged water 22 is large.
  • FIG. 19 is a schematic diagram of a water treatment system for discharged water generated in plant equipment.
  • the water treatment system for waste water generated in the plant equipment according to the present embodiment is the same as the water treatment system for waste water generated in the plant equipment according to the second embodiment shown in FIG.
  • the air preheater 14 and the dust collector 15 interposed in the exhaust gas line L 10 that discharges the exhaust gas 12 from the boiler 11. between, it is supplied by inlet line L 21.
  • the concentrated water 31 introduced into the exhaust gas line L 10 is spray-dried using the entire amount of the exhaust gas 12.
  • any one of the desalting apparatuses 30A to 30C shown in FIGS. 6 to 8 is used, and the description thereof is omitted.
  • the spray drying device 23 In the water treatment system for discharged water generated in the plant equipment of the second embodiment, it is necessary to separately install the spray drying device 23. However, in this embodiment, it is not necessary to install the spray drying device 23. In the case where a space for installing the spray drying device 23 cannot be secured, it becomes possible to eliminate drainage by spray drying the concentrated water 31 using the entire amount of the exhaust gas 12. Further, the installation cost of the spray drying device 23 is omitted.
  • Boiler 11 Boiler 12
  • Boiler exhaust gas (exhaust gas) 18
  • Exhaust gas treatment system 21 Cooling tower 22
  • Discharged water 23
  • Spray drying device 30 Desalination treatment device 31 (31a to 31c) Concentrated water 33 (33a to 33c) Reclaimed water 55A to 55C First to third desalination devices 61 Crystallization tank 62 Hydrocyclone 74 Scale inhibitor 75 pH adjuster

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Abstract

　本発明に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムは、ボイラ１１からのボイラ排ガス１２を処理する排ガス処理システム１８と、プラント設備内の例えば冷却塔２１で発生する排出水２２を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガス１２の一部１２ａを用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置２３と、を具備し、排出される排出水２２を噴霧乾燥装置２３の内部に導入し、噴霧液を排ガス１２の一部１２ａの熱で乾燥するので、排出水２２を工業排水処理設備で別途処理する必要がなくなり、プラント内で発生する排出水２２の無排水化を実現することができる。

Description

水処理システム及び方法
　本発明は、例えばボイラプラントや化学プラント設備内で発生する排出水の水処理システム及び方法に関するものである。
　例えば発電プラントや化学プラントのプロセスプラント内においては、例えばボイラ、反応器、復水器の湿式冷却塔、水処理装置等から排出水が発生する。こうした排出水を処理するために種々の処理装置が提案されているが、何れもコストが高くなる問題がある。こうした問題を解決するために、ボイラの冷却塔の冷却水（ブロー水）を液滴直径２０ミクロンから１２０ミクロンの霧として煙道中に噴霧することによってアルカリ性のブロー水を中和させることを特徴とする排水処理装置付ボイラの提案がある（特許文献１）。
　また、排出水を煙道内に噴霧することにより蒸発処理可能な排水の量を高めた排水処理装置の提案がある（特許文献２）。
特開平８－４７６９３号公報 特開２００１－２９９３９号公報
　しかしながら、特許文献１の発明によれば容易かつ低コストで排水を処理可能であるが、排ガスの熱エネルギ（温度、流量）に対して、排水の量が増加し、それを蒸発処理するために必要なエネルギが大きくなると処理できなくなる、という問題がある。
　また、特許文献２の発明によれば、濃縮装置により、排水量の低減可能であるが、濃縮装置では、ボイラで発生した蒸気の一部を抽気するので、蒸気タービンの出力の低下が発生する、という問題がある。
　よって、例えば発電プラントや化学プラントのプロセスプラント設備において発生する、例えばボイラ、反応器、復水器の湿式冷却塔、水処理装置等からの排出水を低コストでしかもボイラ効率の低下を伴うことなく、効率的に処理することができる技術の出現が切望されている。
　本発明は、前記問題に鑑み、プラント設備内で発生する排出水の水処理システム及び方法を提供することを課題とする。
　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ボイラ排ガスを処理する排ガス処理システムと、プラント設備内で発生する排出水を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置と、を具備することを特徴とする水処理システムにある。
　第２の発明は、第１の発明において、前記排出水中の塩分を除去する脱塩処理装置を有し、脱塩処理装置で塩分濃縮した濃縮水を前記噴霧乾燥装置で噴霧乾燥することを特徴とする水処理システムにある。
　第３の発明は、第２の発明において、前記脱塩処理装置が、膜分離手段を有することを特徴とする水処理システムにある。
　第４の発明は、第２の発明において、前記脱塩処理装置が、前記排出水中の２価の塩分を除去することを特徴とする水処理システムにある。
　第５の発明は、第１又は２の発明において、前記排ガス処理システムが湿式脱硫装置を有し、該湿式脱硫装置からの石膏を分離した分離液を前記噴霧乾燥装置の前記噴霧手段に導入し、前記排出水と共に、噴霧乾燥することを特徴とする水処理システムにある。
　第６の発明は、ボイラ排ガスを処理する排ガス処理工程と、プラント設備内で発生する排出水を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥装置で噴霧乾燥する工程と、を具備することを特徴とする水処理方法にある。
　第７の発明は、第６の発明において、前記排出水中の塩分を除去する脱塩処理工程を有し、脱塩処理装置で塩分濃縮した濃縮水を前記噴霧乾燥装置で噴霧乾燥することを特徴とする水処理方法にある。
　第８の発明は、第７の発明において、前記脱塩処理工程が、膜分離工程を有することを特徴とする水処理方法にある。
　第９の発明は、第７の発明において、前記脱塩処理工程が、前記排出水中の２価の塩分を除去することを特徴とする水処理方法にある。
　第１０の発明は、第６又は７の発明において、前記排ガス処理システムが湿式脱硫工程を有し、該湿式脱硫工程からの石膏を分離した分離液を前記噴霧乾燥工程に導入し、前記排出水と共に、噴霧乾燥することを特徴とする水処理方法にある。
　本発明によれば、プラント設備内で排出する排出水を工業排水処理設備で処理する必要がなくなり、プラント内で発生する排出水の無排水化若しくは排水量の低減を図ることができる。
図１は、実施例１に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。 図２は、実施例１に係る他のプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。 図３は、実施例１に係る他のプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。 図４は、実施例１に係る噴霧乾燥機の概略図である。 図５は、実施例２に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。 図６は、本実施例に係る脱塩処理装置の一例を示す構成図である。 図７は、本実施例に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。 図８は、本実施例に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。 図９は、実施例３に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。 図１０は、実施例３に係る他のプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。 図１１は、実施例３に係る他のプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。 図１２は、実施例３に係る他のプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。 図１３は、コールドライム法による分離装置の一例の概略図である。 図１４は、晶析で得られた石膏の顕微鏡写真である。 図１５は、晶析で得られた石膏の顕微鏡写真である。 図１６は、石膏析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果を示す図である。 図１７は、炭酸カルシウム析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果を示す図である。 図１８は、シリカ析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果を示す図である。 図１９は、実施例４に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。
　以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
　図１は、実施例１に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。図２及び３は、実施例１に係る他のプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。
　図１に示すように、本実施例に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムは、ボイラ１１からのボイラ排ガス（以下「排ガス」という）１２を処理する排ガス処理システム１８と、プラント設備内の例えば冷却塔２１で発生する排出水２２を噴霧する噴霧手段（図１では図示せず）を有し、前記ボイラ排ガス１２の一部１２ａを用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置２３と、を具備するものである。
　図１に例示される排ガス処理システム１８は、例えば石炭を燃料として使用する石炭焚きボイラや重油を燃料として使用する重油焚きボイラ等の場合、排ガス１２から、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水銀（Ｈｇ）等の有害物質を除去する装置であり、窒素酸化物を除去する脱硝装置１３、排ガス１２の熱を回収する空気予熱器１４と、熱回収後の排ガス１２中の煤塵を除去する集塵機１５と、除塵後の排ガス１２中に含まれる硫黄酸化物を除去する脱硫装置１６と、脱硫後の浄化された浄化ガスを排出する煙突１７とを備えている。
　噴霧乾燥装置２３は、排ガスラインＬ10から分岐した分岐ラインＬ11を介して排ガス１２の一部１２ａが導入されるガス導入手段と、排出水２２を散布又は噴霧する噴霧手段とを具備している。そして、導入される排ガス１２の一部１２ａの熱により散布された排出水２２を蒸発乾燥させている。
　また、本実施例では、空気予熱器１４へ流入する排ガス１２の一部１２ａを排ガスラインＬ10から分岐ラインＬ11を介して分岐しているので、排ガス１２の温度が高く（３５０～４００℃）、排出水２２の噴霧乾燥を効率よく行うことができる。なお、乾燥に寄与した排ガス１２ｂは、ガス送給ラインＬ12を介して空気予熱器１４と集塵器１５との間の排ガスラインＬ10中に返送されている。なお、乾燥に寄与した排ガス１２ｂは、空気予熱器１４の前流側、集塵器１５の後流側の一箇所又は複数個所に返送するようにしてもよい。
　図４は、実施例１に係る噴霧乾燥装置の概略図である。図４に示すように、本実施例の噴霧乾燥装置２３は、噴霧乾燥装置本体２３ａ内に、導入ラインＬ21を介して冷却塔２１から導入される排出水２２を噴霧する噴霧ノズル２４と、噴霧乾燥装置本体２３ａに設けられ、噴霧液２２ａを乾燥する排ガス１２の一部１２ａを導入する導入口２３ｂと、噴霧乾燥装置本体２３ａ内に設けられ、排ガス１２の一部１２ａにより排出水２２を乾燥する乾燥領域２５と、乾燥に寄与した排ガス１２ｂを排出する排出口２３ｃとを具備するものである。なお、符号２６は噴霧乾燥装置本体２３ａで分離された固形物を図示する。
　ここで、噴霧乾燥装置２３への導入する排ガス１２の一部１２ａのガス量、排出水２２の液噴霧量のバランスの一例を示す。
　導入する排ガス１２の一部１２ａのガス量を１０００ｍ3／Ｈあたり、排出水２２の液量１００ｋｇ／Ｈを噴霧手段２４から噴霧すると、ガス温度は２００℃低下する。
　また、ガス中の水分濃度が１０％増加する。例えば噴霧前の導入する排ガスの一部１２ａのガス中の水分濃度が９％の場合、噴霧後の乾燥に寄与した排ガス１２ｂのガス中の水分濃度が１９％となり、約１０％上昇する。
　この２００℃のガス温度の低下は、空気予熱器１４通過後の排ガス１２の温度と略同等となる。
　ただし、噴霧乾燥装置２３への排ガス１２の一部１２ａのバイパス量は、約５％程度であるため、バイパスした乾燥に寄与したガス１２ｂが排ガスラインＬ10に戻った場合に、水分増加は１０％／２０＝０．５％程度となる。
　また、排ガスラインＬ10を通過する排ガス１２のガス温度は、空気予熱器１４で空気を余熱してボイラ１１に供給するので、同様に２００℃下げることとなるので、バイパスして戻ったときの温度差はないものとなる。すなわち、空気予熱器１４の入り口側のガス温度が３５０℃の場合、空気予熱器１４を通過して低下したガス温度と、分岐ラインＬ11と、ガス送給ラインＬ12を経由して噴霧乾燥装置２３で乾燥に寄与した排ガス１２ｂのガス温度は、同じく２００℃低下するので、略同等の温度となる。
　本実施例によれば、冷却塔２１から排出される排出水２２を噴霧乾燥装置２３の内部に噴霧ノズル２４を介して導入し、噴霧液２２ａを排ガス１２の一部１２ａの熱で乾燥するので、排出水２２を工業排水処理設備で別途処理する必要がなくなり、プラント内で発生する排出水２２の無排水化を実現することができる。
　本実施例では、プラント設備内で発生する排出水２２として、冷却塔２１からのブロー排水を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発電プラント又は化学プラントからの排出水全般に適用することができる。
　ここで、石炭火力発電所、油火力発電所の排水事例としては、定常的に発生する排出水として、冷却水以外としては、例えば復水脱塩装置再生排水、復水脱塩装置前置ろ過器再生排水、除濁ろ過装置再生排水、補給水処理装置再生排水、分析室雑排水、脱硫装置排水、雑排水、サンプリング排水、生活排水、灰捨余水、揚運炭設備洗浄排水等を例示することができる。この定常的に発生する排水以外の非定常時の排水としては、例えば空気予熱器洗浄排水、ガスガスヒータ（ＧＧＨ）洗浄排水、煙突洗浄排水、化洗排水、起動排水、貯炭場排水、揚炭桟橋排水、タンク類ヤード等排水等を例示することができる。また、冷却水としては、冷却塔冷却水以外に、例えば軸受冷却水、復水器冷却水等を例示することができる。
　ここで、本実施例の排ガス処理システム１８で設置している脱硝装置１３は必須のものではなく、ボイラ１１からの排ガス１２中の窒素酸化物濃度や水銀濃度が微量、あるいは、排ガス１２中にこれらの物質が含まれない場合には、例えば図２に示すシステムのように、図１で示す脱硝装置１３を省略することも可能である。
　また、本実施例の排ガス処理システム１８で設置している脱硫装置１６は必須のものではなく、ボイラ１１からの排ガス１２中の硫黄酸化物濃度が微量、あるいは、排ガス１２中に含まれない場合には、例えば図３に示すシステムのように、図１で示す脱硫装置１６を省略することも可能である。
　また、噴霧乾燥装置２３からの乾燥に寄与した排ガス１２ｂのガス送給ラインＬ12の戻し先を、温度低下が少ない場合には、空気予熱器１４の前流側にするようにしてもよい。
　本実施例によれば、例えば発電プラントや化学プラントのプロセスプラント設備において発生する各種の排出水を低コストでしかもボイラ効率の低下を伴うことなく、効率的に処理することができるものとなる。
　次に、実施例２に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムについて説明する。図５は、プラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。図５に示すように、本実施例に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムは、冷却塔２１からの排出水２２中に存在する塩分を除去するために、脱塩処理装置３０を有している。そして、脱塩処理装置３０Ａで脱塩された後の濃縮水３１を噴霧乾燥装置２３に供給ラインＬ21を介して導入している。なお、本実施例では、図２及び図３で示した排ガス処理システム１８のように、脱硝装置又は脱硫装置を設置しない態様も含まれる。図５中、符号Ｌ24は排出水２２を脱塩処理装置３０Ａに導入する導入ラインである。
　図６は、本実施例に係る脱塩処理装置の一例を示す構成図である。図６に示すように、本実施例に係る脱塩処理装置３０Ａは、Ｃａイオン等の２価のイオンを含む排出水２２に対して、スケール防止剤７４を供給するスケール防止剤供給部と、前記スケール防止剤供給部の下流側に設置され、前記排出水２２を再生水３３ａと前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水３１とに分離する第１の脱塩装置５５Ａと、前記第１脱塩装置５５Ａの下流側に設けられ、前記第１脱塩装置５５Ａの濃縮水３１に種晶石膏３２ａを供給して、前記第１脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａから前記石膏を晶析させる晶析槽６１と、前記晶析した石膏３２と第１脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａとを分離する分離部である液体サイクロン６２と、分離部６２の下流側に設置され、前記濃縮水３１ａを再生水３３ｂと前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水３１ｂとに分離する第２の脱塩装置５５Ｂと、を有するものである。
　図６に示す実施例においては、第１の脱塩装置５５Ａ及び第２の脱塩装置５５Ｂは逆浸透膜５５ａ、５５ｂを備えた逆浸透膜装置（ＲＯ）を用いている。この逆浸透膜装置の代わりに、例えばナノ濾過膜（ＮＦ）、電気透析装置（ＥＤ）、極性転換式電気透析装置（ＥＤＲ）、電気再生式純水装置（ＥＤＩ）、イオン交換樹脂装置（ＩＥｘ）、静電脱塩装置（ＣＤｌ）、蒸発器等も適宜適用可能である。
　晶析槽６１は、分離部である液体サイクロン６２を備えており、分離された石膏３２は、脱水装置６３により脱水される。なお、本実施例の変形例として、分離部である液体サイクロン６２は省略可能である。この場合、晶析槽６１の底部と脱水装置６３とが直接接続される構成とされる。
　スケール防止剤７４とは、排出水２２中で結晶核の生成を抑制するとともに、排出水２２中に含まれる結晶核(種結晶や飽和濃度を超えて析出した小径のスケール等)の表面に吸着して、結晶成長を抑制する機能を有するものである。
　また、スケール防止剤７４は、析出した結晶等の水中の粒子を分散させる(凝集を防止する)機能も有する。スケール防止剤７４は、例えばホスホン酸系スケール防止剤、ポリカルボン酸系スケール防止剤、及びこれらの混合物等である。スケール防止剤７４の例として、例えば「ＦＬＯＣＯＮ２６０(商品名、ＢＷＡ社製)」が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
　本実施例では、第１の脱塩装置５５Ａの上流側の流路にスケール防止剤７４を供給した後に、ｐＨ調整剤７５である酸を導入する第１のｐＨ調整部が接続されている。また、晶析槽６１にｐＨ調整剤７５である酸を導入する第２のｐＨ調整部が接続されている。第２ｐＨ調整部のｐＨ調整剤７５である酸の導入は、晶析槽６１の前流のラインに接続される構成としても良い。
　本実施例の水処理システムにおいて、スケール防止剤７４の供給部の上流において、沈殿槽５３及びろ過装置５４が設置されても良い。また、沈殿槽５３の上流に空気を供給して酸化する酸化部５１が設置されていても良い。
　また、液体サイクロン６２と第２の脱塩装置５５Ｂとの間に、同様に、沈殿槽５３及びろ過装置５４が設置される。ろ過装置５４と第２の脱塩装置５５Ｂとの間の流路に、ｐＨ調整剤７５である酸を導入する第３のｐＨ調整部が設置される。
　第１の実施例の水処理システムを用いて、被処理水である排出水を処理する方法を以下で説明する。
　ここで、本発明で処理する冷却塔２１からの排出水２２の性状の一例としては、ｐＨが８、Ｎａイオンが２０ｍｇ／Ｌ、Ｋイオンが５ｍｇ／Ｌ、Ｃａイオンが５０ｍｇ／Ｌ、Ｍｇイオンが１５ｍｇ／Ｌ、ＨＣＯ3イオンが２００ｍｇ／Ｌ、Ｃｌイオンが２００ｍｇ／Ｌ、ＳＯ4イオンが１２０ｍｇ／Ｌ、ＰＯ4イオンが５ｍｇ／Ｌ、ＳｉＯ2イオンが３５ｍｇ／Ｌであり、これらの内でも、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、ＳＯ4イオン、ＨＣＯ3イオン濃度が高く、これらの存在の反応によりスケール（ＣａＳＯ4、ＣａＣＯ3等）が生成することとなる。
〈前処理工程〉
　先ず、沈殿槽５３及びろ過装置５４において、排出水２２中の金属イオンが金属水酸化物として粗除去される。
　排出水２２が、強い酸性を示す場合、沈殿槽５３の上流側に隣接する添加槽５２で排出水２２にアルカリ剤（例えばＣａ（ＯＨ）2）７１及びポリマー（例えばアニオン系ポリマー(三菱重メカトロシステムズ(株)製、商品名:ヒシフロックＨ3Ｏ5)）７２が投入され、沈殿槽５３内のｐＨはアルカリ性(例えばｐＨ：８．５～１１)のｐＨ領域に管理される。
　このｐＨ領域では炭酸カルシウム及び金属水酸化物の溶解度は低く、炭酸カルシウム及び金属水酸化物が過飽和となると、炭酸カルシウム及び金属水酸化物が析出して沈殿槽５３の底部に沈殿する。
　また、金属水酸化物の溶解度はｐＨに依存する。金属イオンの水への溶解度は酸性になるほど高くなる。上記のｐＨ領域では多くの金属水酸化物の溶解度が低いため、排出水２２に含有される金属は沈殿槽５３の底部に金属水酸化物として沈殿する。ここで、沈殿物５３ａは別途底部から排出処理される。
　沈殿槽５３内の上澄み液である排出水２２が沈殿槽５３から排出される。排出された排出水２２に対し、鉄系凝集剤（例えばＦｅＣｌ3）７３が添加され、排出水２２中の炭酸カルシウムや金属水酸化物等の固形分がＦｅ（ＯＨ）3として凝集する。
　排出水２２はろ過装置５４に送給される。ろ過装置５４によりＦｅ（ＯＨ）3を凝集した固形分が除去される。
　Ｆｅは金属類の中で、酸性で水酸化物として析出しやすい。多量のＦｅイオンを含む排出水２２を第１の脱塩装置５５Ａに流入させると、第１の脱塩装置５５Ａ内でＦｅを含むスケールが発生し、また、晶析槽６１で鉄水酸化物等が沈殿する。このため、本実施例では、第１の脱塩装置５５Ａ内でのスケール発生防止を考慮して、アルカリの前処理後であって第１の脱塩装置５５Ａに流入する前において、排出水２２中のＦｅイオン濃度が０．０５ｐｐｍ以下になるように、沈殿槽５３での処理条件及びＦｅＣｌ3添加量等が適宜設定される。なお、排出水２２の水質によっては、上記前処理を省略することができる。
〈スケール防止剤供給工程〉
　スケール防止剤７４を供給する供給部においては、図示しないタンクから所定量のスケール防止剤７４を排出水２２に供給する。図示しない制御部は、スケール防止剤７４の濃度が排出水２２の性状に応じて設定された所定値となるように調整する。
〈第２のｐＨ調整工程〉
　第２のｐＨ調整のｐＨ調整剤７５の供給部は、第１の脱塩装置５５Ａの入り口側での排出水２２のｐＨを、スケール防止剤７４によりＣａを含むスケール(石膏、炭酸カルシウム)の析出が抑制される値（例えばｐＨ５．５程度）に管理する。管理は、第１の脱塩装置５５Ａの入り口側での排出水２２のｐＨを計測する。
　なお、第２のｐＨ調整部を設けない変形例では、第２のｐＨ調整工程は省略される。
　〈上流側分離工程〉
　第１の脱塩装置５５Ａにおいて、ｐＨが調整された排出水２２が処理される。第１の脱塩装置５５Ａの逆浸透膜５５ａを通過した透過水は、塩分が除去された再生水３３ａとして回収される。
　この上流側分離工程においては、排出水２２に含まれるイオン及びスケール防止剤７４は逆浸透膜５５ａを透過することができない。従って、逆浸透膜５５ａの非透過側はイオン濃度が高い濃縮水３１ａとなる。第１の脱塩装置５５Ａの濃縮水３１ａは、晶析槽６１に向かって送給される。例えば静電脱塩装置等他の脱塩装置を用いた場合も、排出水２２は処理水と、イオン濃度が高い濃縮水とに分離される。
〈第１のｐＨ調整工程〉
　図示しない制御部において、晶析槽６１内の第１の脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａのｐＨを、スケール防止剤７４の機能が低減されて、濃縮水３１ａ中の石膏が析出可能な値（例えばｐＨ４以下）に管理する。
〈晶析工程〉
　第１のｐＨ調整工程によりｐＨが調整された濃縮水３１ａが、晶析槽６１に貯留される。種結晶供給部を設置する場合は、種結晶供給部は晶析槽６１内の濃縮水３１ａに種結晶の種晶石膏３２ａを添加する。
　第１のｐＨ調整工程により、晶析槽６１内においてスケール防止剤７４の機能が低減される。このため、晶析槽６１内で過飽和になっている石膏が晶析する。晶析工程で種結晶として種晶石膏３２ａを別途投入する場合は、投入された種晶石膏３２ａを核として石膏３２が結晶成長する。
　ここで、種晶石膏３２ａは、脱水装置６３で分離された石膏３２の一部を用いる。
　この種晶石膏３２ａを供給する場合には、ｐＨ調整剤７５の添加によるｐＨの調整を行わずに、第１の脱塩装置５５Ａを通過するｐＨはアルカリ側としてもよい。この場合の石膏３２の純度は酸７５を添加してｐＨを調整する場合よりも幾分低下する。これは、ｐＨをアルカリ側とすると、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）の結晶が生成する。このため、石膏（ＣａＳＯ4）に炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）が混入するため純度が低下するこことなる。
　本実施例のように、ｐＨ調整剤７５として酸を添加する第１のｐＨ調整工程において、ｐＨを所定値に調整して晶析工程で種晶石膏３２ａを添加することにより、含水率が低い高純度の石膏３２を析出させることができる。
　ここで、図１４、１５は、晶析で得られた石膏の顕微鏡写真である。図１４は、条件として種結晶である種晶石膏３２ａを添加した場合の観察結果である。図１５は、条件として種結晶である種晶石膏３２ａを添加しない場合の観察結果である。
　図１４に示すように、種晶石膏３２ａを添加した場合では、大きい石膏が析出した。一般に、析出した石膏が大きい程含水率が低くなる。平均粒径が１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上であれば、十分に含水率が低下した石膏が得られる。ここで、本発明における「平均粒径」とは、ＪｌＳＺ８８２５で規定される方法(レーザ回折法)により計測される粒径である。
　図１４、１５の結果から、第１ｐＨ調整工程でｐＨを所定値に調整して晶析工程で種結晶を添加することにより、含水率が低い高純度の石膏を析出させることができる。種結晶の添加量が多い(晶析槽６１内での種結晶濃度が高い)ほど、石膏３２の析出速度が増大する。種結晶である種晶石膏３２ａの添加量は、晶析槽６１内での滞留時間及びスケール防止剤の濃度、ｐＨに基づいて適宜設定される。
　また、分離部である液体サイクロン６２により、平均粒径１０μｍ以上好ましくは２０μｍ以上の石膏３２が濃縮水３１ａから分離される。分離部である液体サイクロン６２に隣接される脱水装置６３で回収された石膏３２の一部が、図示しない種結晶循環部を経由して、種結晶タンク６５に貯留される。回収された石膏３２は、その一部が種結晶タンク６５から晶析槽６１に供給される。
　ここで、種結晶タンク６５において、貯留された石膏３２に酸処理が施される。脱水装置６３14で分離された石膏３２にはスケール防止剤７４が付着している場合には、酸処理により付着スケール防止剤の機能が低減される。ここで用いられる酸の種類は特に限定されないが、第２脱塩装置５５Ｂでの動力低減を考慮すると硫酸が最適である。
　晶析槽６１で晶析する石膏は幅広い粒径分布を有するが、液体サイクロン６２で１０μｍ以上の石膏３２を濃縮水３１ａから分離回収するので、大きい石膏を種結晶として利用できる。大きい種結晶を入れれば、大きい石膏を多く晶析させることができる。つまり、高品質の石膏を高い回収率で得ることが可能となる。また、大きい石膏は液体サイクロン６２での分離が容易となり、液体サイクロン６２を小型化できるとともに、動力を低減させることにも繋がる。大きい石膏は脱水装置６３での脱水が容易となり脱水装置６３を小型化できるとともに、動力を低減させることにも繋がる。
　ここで、図６の水処理システムでは逆浸透膜装置以外は開放系であるため、排出水２２や濃縮水３１ａが空気と接触して水中に炭酸イオンが溶解する。しかし、上述のように、第１のｐＨ調整工程や第２のｐＨ調整工程で炭酸カルシウムの溶解度が高いｐＨ領域に排出水２２や濃縮水３１ａが調整されている。晶析槽６１の前段階、もしくは晶析槽６１で濃縮水中の炭酸イオンは低減されており、炭酸カルシウムは飽和溶解度以下となっている。更に、ｐＨ調整剤７５として酸を添加することによりｐＨが低い領域となるので、下記（１）の平衡式から炭酸イオン濃度が低い環境となっている。このため晶析槽６１内では炭酸カルシウムは飽和濃度よりも十分に低い濃度で維持され、炭酸カルシウムは晶析しない。このため、回収される石膏３２には炭酸カルシウムがほとんど含有されない。これにより石膏３２の純度が高いものとなる。
　ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ⇔Ｈ2ＣＯ3⇔ＨＣＯ3 -＋Ｈ+⇔ＣＯ3 2-＋２Ｈ+…（１）
　また、酸性領域では金属を含む塩の溶解度が高い。前処理(沈殿槽５３)を経ても排出水２２に金属が残留した場合であっても、第１のｐＨ調整工程で第１の脱塩装置５５Ａの濃縮水３１ａのｐＨが上記のように低減されていれば、晶析工程で金属を含む水酸化物は析出することはない。また、排出水２２が多量のＦｅイオンを含む性状である場合は、上述の前処理を経てＦｅ濃度が低減されているため、晶析槽６１でのＦｅ（ＯＨ）3を含む水酸化物がほとんど沈殿しないものとなる。
　このように、本実施例の水処理方法及び水処理システムを用いれば、冷却塔２１から排出される排出水２２中の炭酸カルシウムや金属水酸化物等の不純物をほとんど含まない高純度の石膏３２を有価物として分離回収することができる。
　ここで、平均粒径が１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上と大きい石膏３２を晶析させるような場合、一般的には晶析速度が低下するので晶析槽６１内での滞留時間が長くなる。本実施例では、スケール防止剤７４の機能を低減させるようにｐＨを調整するとともに、種結晶濃度を上げて、適切な晶析速度が確保される。
〈回収工程〉
　石膏３２を含む濃縮水３１ａが晶析槽６１から排出され、分離部である液体サイクロン６２に送給され、排出された濃縮水３１ａから石膏３２を分離する。平均粒径１０μｍ以上の石膏３２は液体サイクロン６２底部に沈降し、小さい粒径の石膏は上澄液に残留する。液体サイクロン６２底部に沈降した石膏３２は、脱水装置６３に移されて、更に脱水されて回収される。回収工程により、含水率が低く不純物を含まず高純度である石膏３２を高い回収率で分離回収することができる。本実施例では種結晶を添加して晶析させているため、平均粒径１０μｍ以上の石膏３２が主として析出し、小径の石膏の割合は少なくなる。ここで、脱水装置６３で分離した分離液６４は、噴霧乾燥装置２３に供給して噴霧乾燥するようにしてもよい。
　また、噴霧乾燥装置２３に供給して噴霧乾燥する以外に、この分離液４６を液体サイクロン６２の排出された濃縮水３１ａに導入させ、濃縮水３１ａと共に第２の脱塩装置５５Ｂで処理するようにしても良い。
　本実施例の変形例として分離部である液体サイクロン６２を省略する場合、晶析槽６１の底部から沈降側の濃縮水が排出される。晶析槽６１底部の濃縮水中には、晶析した大きい石膏３２が沈降している。主として大きい石膏３２を含む濃縮水を脱水装置６３で脱水すれば、高純度の石膏３２が回収できる。また、石膏３２の含水率が低いために脱水装置６３の容積を大きくする必要はない。
〈下流側分離工程〉
　液体サイクロン６２から排出された上澄み側の濃縮水３１ａは、沈殿槽５３及びろ過装置５４に送給される。前述した沈殿槽５３及びろ過装置５４と同様の工程で、分離工程後の濃縮水中に残留する石膏３２及び炭酸カルシウム、及び、濃縮水に残留していた金属水酸化物が除去される。
　ろ過装置５４から排出された第１の脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａは、第２の脱塩装置５５Ｂに送給される。第２の脱塩装置５５Ｂに流入する前に、第１の脱塩装置５５Ａの濃縮水３１ａにスケール防止剤７４が追加添加されても良い。
　また、スケール防止剤７４を添加した後に、第１脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａに酸７５を供給してもよい。
　第２の脱塩装置５５Ｂにおいて、第１の脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａが処理される。第２の脱塩装置５５Ｂの逆浸透膜５５ｂを通過した水は、透過水として再生水３３ｂとして回収される。第２の脱塩装置５５Ｂの濃縮水３１ｂは系外に排出される。
　第２の脱塩装置５５Ｂが設置されると、石膏３２を晶析させた後の上澄み液側の濃縮水３１ａから更に再生水３３ｂを回収することができるので、水回収率がさらに向上する。
　第１の脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａは、晶析槽６１での処理により石膏３２が除去されているのでイオン濃度が低くなっている。このため、第２の脱塩装置５５Ｂは石膏３２を除去しない場合に比べて浸透圧を低くすることができるため、必要な動カが低減される。
　また、蒸発器(図６では不図示)が設置されても良い。蒸発器において濃縮水から水が蒸発され、濃縮水に含まれていたイオンが固体として析出し、固体として回収される。蒸発器の上流側で水が回収され濃縮水量が著しく減量されるため、コンパクト化を図る蒸発器とすることが出来、蒸発に必要なエネルギを小さくすることができる。
　本実施例では、脱塩処理装置としては、排出水２２中にスケール防止剤７４を導入した後脱塩する第１の脱塩装置５５Ａと、第１の脱塩装置５５Ａの後に石膏３２を晶析させる晶析槽６１と、晶析した石膏３２を分離する液体サイクロン６２とを有する「脱塩・晶析装置」を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
　図６に示すような「脱塩・晶析装置」以外の脱塩処理装置として、他の実施例として、図１３に示すコールドライム法を用いた分離装置としてもよい。
　図１３に、コールドライム法による分離装置の一例の概略を示す。
　図１３に示すように、コールドライム法による脱塩処理装置は、排出水２２を添加槽９１において水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）９２を添加し、沈降槽９３で炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）９４を沈降させて、除去する。
　次いで、添加槽９５において炭酸ナトリウム（ＮａＣＯ3）９６を添加し、沈降槽９７で炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）９４を沈降させ、除去する。
　その後、鉄系凝集剤（例えばＦｅＣｌ3）７３を添加して懸濁性固形分（例えば石膏、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム等の浮遊性固形物）を凝集させる。その後、図６に示す操作と同様に、第１の脱塩装置５５Ａで処理する際に、スケール防止剤７４及びｐＨ調整剤７５を導入して膜分離処理する。
　その他、処理対象水の脱ガス・遊離油分除去後、化学的軟化手段(ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ)を行い、金属等の浮遊固体粒子をろ過した後、逆浸透膜で処理するＯＰＵＳ(Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　Ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｕｎｉｑｕｅ　Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ)法（Ｖｅｏｌｉａ社）や、処理対象水を化学的軟化手段やイオン交換樹脂により、例えばＣａ、Ｍｇを除去し、ついで酸を添加してｐＨｗｏ調整し、ＣＯ2ガスを分離し、その後、ｐＨをアルカリに調整してイオン化し析出防止を図り、逆浸透膜で処理するＨＥＲＯ（Ｈｉｇｈ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｏｓｍｏｓｉｓ）法(ＧＥ社)等を例示することができる。
　また、本実施例の第１及び第２の脱塩装置５５Ａ、５５Ｂでは、膜分離手段として、「ＲＯ膜」を用いているが、「ＮＦ膜」を分離膜として用いてもよい。
　このＮＦ膜を用いる場合には、ＲＯ膜と同様に、２価のイオンは除去できるものの、１価のイオンは完全に除去できるものではないので、例えば脱硫装置の脱硫補給水の供給することができず、再生水の供給先を例えば冷却塔の給水として利用するのが好ましいものとなる。これはＮＦ膜では、スケール防止剤７４も除去できないからである。
　本実施例の水処理システムにより、排出水２２中に含まれる２価の金属（例えばカルシウム塩、マグネシウム塩等）や、硫酸イオン、炭酸イオンを効率よく分離できる。また、ＲＯ膜を用いる場合には、カルシウム塩、マグネシウム塩以外に、バリウム塩、ストロンチウム塩も除去することが可能となる。
　本実施例によれば、図６に示すような脱塩処理装置３０を用いて、排出水２２を濃縮することで噴霧乾燥できる排水量（濃縮前）を著しく増加できることとなる。例えば、脱塩晶析装置を用いることで、その再生水の回収率が９５％であれば、１００／（１００－９５）＝２０倍の排水を無排水化できることとなる。
　ここで、本実施例の排ガス処理システム１８において用いる脱硫装置１６は、湿式脱硫装置、乾式脱硫装置、半乾式脱硫装置のいずれを用いてもよいが、排水の無水化を図る場合には、乾式脱硫装置を適用するのが好ましい。
　図７は、本実施例に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。図６に示す脱塩処理装置３０Ａでは、第１脱塩装置５５Ａの前流側に酸化部５１、沈殿槽５３、ろ過装置５４を設置して排出水２２中の金属分を金属水酸化物として、カルシウム分を炭酸カルシウムとして沈殿除去しているが、本発明はこの前処理を設けないようにしてもよい。
　図７に示すように、本実施例の脱塩処理装置３０Ｂでは、第１脱塩装置５５Ａ、晶析槽６１、液体サイクロン６２及び第２の脱塩装置５５Ｂを設置し、第１及び２の脱塩装置５５Ａ、５５Ｂの前流側でスケール防止剤７４を各々添加して、第１及び第２の脱塩装置５５Ａ、５５Ｂの膜５５ａ、５５ｂへのスケールの付着の防止を図っている。なお、ｐＨ調整剤７５としては、酸（例えば硫酸等）、アルカリ剤（水酸化ナトリウム等）を添加するようにしている。
　排出水２２の種類によっては、前処理を不要とし、脱塩処理装置の構成の簡略化を図るようにしている。
　このような、簡略化された脱塩処理装置３０Ｂで処理する排出水２２としては、例えば炭酸イオン濃度が低い排出水を例示することができる。また、Ｃａ2+やＭｇ2+などのスケール成分の濃度が低い排出水にも適用することができる。
　ここで、ｐＨ調整剤７５としては、酸、アルカリ剤がある。ｐＨを下げる場合に用いる酸としては、例えば塩酸、硫酸、クエン酸等の一般的なｐＨ調整剤を例示することができる。また、ｐＨを上げる場合に用いるアルカリ剤としては、例えば水酸化ナトリウム等の一般的なｐＨ調整剤を例示することができる。
　図８は、本実施例に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。
　また、図８に示す脱塩処理装置３０Ｃように、第２の脱塩装置５５Ｂの濃縮水側の下流に、さらに第３の脱塩装置５５Ｃを設置し、三段階の脱塩処理をするようにしてもよい。
　逆浸透膜５５ｃを備えた第３の脱塩装置５５Ｃが設置されると、濃縮水３１ｂから更に再生水３３ｃを回収することができるので、更に水回収率が９７％に向上するものとなる。なお、第２の脱塩装置５５Ｂと、第３の脱塩装置５５Ｃとの間には、図６に示す沈降槽５３、ろ過装置５４の前処理手段、スケール防止剤７４及び酸７５を添加するものであるが、図８においては、これを省略して図示している。
　次に、実施例３に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムについて説明する。図９は、プラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。図９に示すように、本実施例に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムは、排ガス処理システム１８の脱硫装置として湿式の脱硫装置を設置し、この湿式の脱硫装置１６からの脱硫排水４１から石膏３２を分離した後の分離液４３の一部４３ａを、噴霧乾燥装置２３に供給ラインＬ34を介して導入している。
　本実施例では、冷却塔２１からの排出水２２以外に、石灰・石膏法による湿式の脱硫装置１６からの脱硫排水４１から石膏３２を分離した分離液４３の一部４３ａも噴霧乾燥装置２３で噴霧乾燥し、プラント内での排出水の完全無水化を図るようにしている。
　本実施例では、湿式の脱硫装置１６として、石灰・石膏法による脱硫方法により、排ガス１２中に硫黄酸化物の除去を図っている。この硫黄酸化物の除去の際、石灰スラリーを供給し、脱硫装置１６から排出ラインＬ31を介して排出される脱硫排水４１である石膏スラリーから脱水装置４２により石膏３２を分離し、分離液４３を脱硫装置１６に戻しラインＬ32で補給水として戻している。なお、符号Ｌ33は脱硫の石膏スラリーを循環させるスラリー循環ラインを図示する。
　本実施例では、この分離液４３の一部４３ａを供給ラインＬ34により噴霧乾燥装置２３に導入し、排出水２２と共に噴霧乾燥処理をして、無排水化を図っている。
　また、脱塩処理装置３０で排出水２２の処理により得られた再生水３３は、再生水供給ラインＬ23を介して、分離液４３を脱硫装置１６に戻す戻しラインＬ32へ合流し、脱硫装置１６で用いる石膏スラリーの補給水として利用するようにしている。
　このように、本実施例によれば、湿式脱硫装置１６からの脱硫排水４１の無排水化を図ると共に、脱塩処理装置３０を用いることで、脱塩装置５５Ａ、５５Ｂで回収水である再生水３３（３３ａ、３３ｂ）を得ることで、プラント内での再利用を行うと共に、同時に脱硫装置１６への補給水量の低減を実現できる。
　ここで、再生水３３のプラント内での再利用先としては、例えば冷却水補給水、脱硫装置補給水、ボイラ補給水等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
　また、図１０に示すように、脱塩処理装置３０の晶析槽６１からの沈降した石膏３２を含む沈降水を供給ラインＬ22により、脱硫装置１６の脱硫排水４１から石膏３２を分離する脱水装置４２に導入し、ここで石膏３２の分離を併せて行うようにしてもよい。
　これにより、図６に示した脱塩処理装置３０での液体サイクロン６２からの沈降液を分離する脱水装置６３の設置を省略することができる。
　また、図１１に示すように、脱水装置４２からの分離水４３の一部４３ａを、晶析槽６１に供給して、晶析槽６１で石膏３２を沈降させ、石膏３２を含む濃縮水を、図６で示した液体サイクロン６２及び脱水装置６３により石膏３２の分離を行うようにしてもよい。
　これにより、脱硫排水４１の分離液４３ａを脱塩処理装置３０において、積極的に石膏３２として分離することができる。この結果、噴霧乾燥装置２３で噴霧乾燥する負荷が低減することができる。
　また、図１２に示すように、脱水装置４２からの分離水４３の一部４３ａを、排出水２２を脱塩処理装置３０へ導入する導入ラインＬ24へ導入し、この脱硫装置１６からの分離水である石膏３２を含む分離液４３の一部４３ａを脱塩処理装置３０で脱塩処理するようにしてもよい。
　これにより、脱硫排水４１の分離液４３ａを脱塩処理装置３０において、積極的に石膏３２として分離することができる。この結果、噴霧乾燥装置２３で噴霧乾燥する負荷が低減することができる。
　これにより、脱硫排水４１の分離液４３ａを脱塩処理装置３０で積極的に石膏３２として分離することができる。この結果、噴霧乾燥装置２３で噴霧乾燥する負荷が低減することができる。
　図１１及び図１２に示すような変形例では、回収石膏の増加を図ることができる。また、噴霧乾燥装置２３で処理する量が低減するので、処理負荷の低減を図ると共に、集塵器１５への負荷増加の抑制になる。このため、集塵器１５の処理能力を著しく超えることがなくなる。
　ここで、例えば１１０ＭＷの火力発電プラントにおいて、冷却塔２１に供給する供給水の水量を７９００ｍ3／ｄとした場合、冷却塔２１からの排出水２２の水量を１２００ｍ3／ｄとした場合、図８に示す三段処理の脱塩処理装置３０での再生水３３（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ）の回収率が９７％とすると、１１６４ｍ3／ｄの液が回収される。この回収された再生水３３を１１０ＭＷの火力発電プラントの排ガス処理システム１８の湿式の脱硫装置１６の補給水に適用しようとする場合、約１０００ｍ3／ｄの液量が必要となるので、全て脱塩処理装置３０で再生された再生水３３で賄うことができる。
　また、噴霧乾燥装置２３で乾燥するための濃縮水３１と分離水４３の一部４３ａの液量はそれぞれ、３６ｍ3／ｄ、３８ｍ3／ｄとなるので、噴霧乾燥装置２３への負荷も無いものとなる。
　また、本実施例では、排出水中のシリカの析出を考慮していないが、シリカの析出を考慮する場合には、以下のようなｐＨ調整工程を実施するのが好ましい。
　ここで、図１６～１８を参照して、排出水２２中での石膏、シリカ、及び炭酸カルシウムの析出挙動を説明する。
　図１６は、石膏析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果である。図１７は、炭酸カルシウム析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果である。図１８は、シリカ析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果である。これらの図において、横軸はｐＨ、縦軸はそれぞれ、石膏、炭酸カルシウム及びシリカの析出量（ｍｏｌ）である。シミュレーションはＯＬＩ社製シミュレーションソフトを用い、水中に各固体成分が０．１ｍｏｌ／Ｌずつ混合され、酸としてＨ２ＳＯ４、アルカリとしてＣａ（ＯＨ）２が添加される条件で行った。
　図１６より、石膏析出のｐＨ依存性はなく、全ｐＨ領域で析出することが理解できる。しかし、カルシウムスケール防止剤が添加されると、高ｐＨ領域では石膏は水中に溶解した状態で存在する。図１７より、炭酸カルシウムはｐＨ５を超えると析出する。図１８より、シリカはｐＨ１０以上となると水中に溶解する傾向がある。
　よって、排出水２２中の石膏（硫酸カルシウム）、シリカ、及び炭酸カルシウムの析出挙動を考慮して、以下のような第１～第３のｐＨ調整を行うようにしている。
１）第１ｐＨ調整（ｐＨ１０以上）
　第１ｐＨ調整は、排水中２２のｐＨを第１脱塩装置５５Ａの前流側で、図示しないｐＨ計で計測し、ｐＨの値が１０以上となるように制御する。
　これは、図１８に示すように、シリカはｐＨ１０以上となると溶解することとなるからである。
　この第１ｐＨ調整の場合には、膜５５ａに付着する物質としては石膏と炭酸カルシウムの付着を抑制する量のスケール防止剤（カルシウムスケール防止剤）７４を供給する。
２）第２のｐＨ調整（ｐＨ１０以下）
　第２のｐＨ調整は、排水中２２のｐＨを第１脱塩装置５５Ａの前流側で、図示しないｐＨ計で計測し、ｐＨの値が１０以下となるように制御する。
　これは、図１８に示すように、シリカはｐＨ１０以下となると析出こととなるからである。
　この第２のｐＨ調整の場合には、膜５５ａに付着する物質としては石膏と炭酸カルシウムとシリカとなり、これら全ての付着を抑制する量のスケール防止剤７４を供給する。
　ここで、シリカのスケール防止剤７４としては、カルシウムスケール防止剤、及び、被処理水中でシリカがスケールとして析出することを防止するもの（「シリカスケール防止剤」と称する）の二種類の防止剤を用いる。シリカスケール防止剤としては、ポリカルボン酸系スケール防止剤及びこれらの混合物等がある。具体例としては、ＦＬＯＣＯＮ２６０（商品名、ＢＷＡ社製）が挙げられる。
３）第３のｐＨ調整（ｐＨ６．５以下）
　第３のｐＨ調整は、排水中２２のｐＨを第１脱塩装置５５Ａの前流側で、図示しないｐＨ計で計測し、ｐＨの値が６．５以下となるように制御する。
　これは、図１７に示すように、炭酸カルシウムはｐＨ６．５以下となると溶解することとなるからである。
　この第３のｐＨ調整の場合には、膜５５ａに付着する物質としては石膏とシリカの付着を抑制する量のスケール防止剤（カルシウムスケール防止剤、シリカスケール防止剤）７４を供給する。
　表１は、第１～第３のｐＨ調整をまとめたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、ｐＨ１０以上の場合には、石膏、炭酸カルシウムのスケールを抑制するために、スケール防止剤（カルシウムスケール防止剤）７４が供給され（表中○）、シリカは溶解しているので、スケール防止剤の供給は不要となる（表中×）。
　また、ｐＨ１０以下で６．５以上の場合には、石膏、炭酸カルシウム、シリカの全てのスケールを抑制するために、スケール防止剤（カルシウムスケール防止剤、シリカスケール防止剤）７４が供給される（表中○）。
　また、ｐＨ６．５以下の場合には、石膏、シリカのスケールを抑制するために、スケール防止剤（カルシウムスケール防止剤、シリカスケール防止剤）７４が供給される（表中○）、炭酸カルシウムは溶解しているので、カルシウムスケール防止剤の供給は、石膏のみのスケールを防止するだけでよいので、第２のｐＨ調整の場合よりも少ない供給量となる（表中×）。
　第１脱塩装置５５Ａで濃縮された後の第１濃縮水３１ａ中のシリカ濃度が所定濃度以上となると、シリカスケール防止剤の能力に限界がある。そこで、シリカ濃度が所定濃度（例えば２００ｍｇ／Ｌ）以下の場合には、第２及び第３のｐＨ調整工程を実施するようにし、シリカ濃度が所定濃度（例えば２００ｍｇ／Ｌ）以上の場合には、第１のｐＨ調整工程（シリカ溶解）を実施するのが好ましい。
　これにより、排出水２２中のシリカ分が多い場合における膜への析出を防止しつつ脱塩処理することが可能となる。
　次に、実施例４に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムについて説明する。図１９は、プラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。図１９に示すように、本実施例に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムは、図５に示す実施例２に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムにおいて、脱塩処理装置３０において濃縮された濃縮水３１を噴霧乾燥装置２３で噴霧乾燥する代わりに、ボイラ１１からの排ガス１２を排出する排ガスラインＬ10に介装された空気予熱器１４と集塵記１５との間に、導入ラインＬ21により供給している。そして、排ガスラインＬ10に導入された濃縮水３１を、排ガス１２の全量を用いて噴霧乾燥するようにしている。なお、脱塩処理装置としては、図６～図８に示す脱塩処理装置３０Ａ～３０Ｃのいずれかを用いるようにしているので、説明は省略する。
　実施例２のプラント設備内で発生する排出水の水処理システムでは、噴霧乾燥装置２３を別途設置する必要があるが、本実施例では噴霧乾燥装置２３を設置する必要がなくなるので、プラント内において噴霧乾燥装置２３を設置するスペースを確保することができない場合等に、排ガス１２の全量を用いての濃縮水３１の噴霧乾燥による無排水化が可能となる。また、噴霧乾燥装置２３の設置コストが省略される。
　１１　ボイラ
　１２　ボイラ排ガス（排ガス）
　１８　排ガス処理システム
　２１　冷却塔
　２２　排出水
　２３　噴霧乾燥装置
　３０　脱塩処理装置
　３１（３１ａ～３１ｃ）　濃縮水
　３３（３３ａ～３３ｃ）　再生水
　５５Ａ～５５Ｃ　第１～３の脱塩装置
　６１　晶析槽
　６２　液体サイクロン
　７４　スケール防止剤
　７５　ｐＨ調整剤

Claims (10)

  1. 　ボイラ排ガスを処理する排ガス処理システムと、
    　プラント設備内で発生する排出水を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置と、
    　を具備することを特徴とする水処理システム。
  2. 　請求項１において、
    　前記排出水中の塩分を除去する脱塩処理装置を有し、脱塩処理装置で塩分濃縮した濃縮水を前記噴霧乾燥装置で噴霧乾燥することを特徴とする水処理システム。
  3. 　請求項２において、
    　前記脱塩処理装置が、膜分離手段を有することを特徴とする水処理システム。
  4. 　請求項２において、
    　前記脱塩処理装置が、前記排出水中の２価の塩分を除去することを特徴とする水処理システム。
  5. 　請求項１又は２において、
    　前記排ガス処理システムが湿式脱硫装置を有し、該湿式脱硫装置からの石膏を分離した分離液を前記噴霧乾燥装置の前記噴霧手段に導入し、前記排出水と共に、噴霧乾燥することを特徴とする水処理システム。
  6. 　ボイラ排ガスを処理する排ガス処理工程と、
    　プラント設備内で発生する排出水を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥装置で噴霧乾燥する工程と、
    　を具備することを特徴とする水処理方法。
  7. 　請求項６において、
    　前記排出水中の塩分を除去する脱塩処理工程を有し、脱塩処理装置で塩分濃縮した濃縮水を前記噴霧乾燥装置で噴霧乾燥することを特徴とする水処理方法。
  8. 　請求項７において、
    　前記脱塩処理工程が、膜分離工程を有することを特徴とする水処理方法。
  9. 　請求項７において、
    　前記脱塩処理工程が、前記排出水中の２価の塩分を除去することを特徴とする水処理方法。
  10. 　請求項６又は７において、
    　前記排ガス処理システムが湿式脱硫工程を有し、該湿式脱硫工程からの石膏を分離した分離液を前記噴霧乾燥工程に導入し、前記排出水と共に、噴霧乾燥することを特徴とする水処理方法。
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