WO2022210467A1 - 逆浸透膜向け脱硫排水の高性能前処理システム - Google Patents
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- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
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- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
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- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/22—Eliminating or preventing deposits, scale removal, scale prevention
Definitions
- the present invention relates to an apparatus and method for treating high hardness water containing calcium and magnesium, such as wet desulfurization effluent. More specifically, the present invention effectively prevents scaling and fouling of reverse osmosis membranes, reduces the frequency of replacement of reverse osmosis membranes, and reduces operating costs. Apparatus and method for treating hard water.
- High-hardness water such as wastewater from flue gas desulfurization equipment (hereinafter referred to as "desulfurization wastewater”) contains various elements and must be treated so that it does not exceed the environmental regulation value.
- As a method of treatment a method of evaporating desulfurization effluent and recovering the solid content is known. This method requires a large amount of heat energy for evaporation. In order to reduce the heat energy for evaporation, it has been proposed to concentrate the desulfurization effluent using a reverse osmosis membrane.
- Patent Document 1 discloses that desulfurization waste water is subjected to precipitation treatment, the resulting treated liquid is passed through a reverse osmosis membrane to concentrate it and obtain clean water, and the concentrated water obtained through the reverse osmosis membrane is evaporated.
- a method for treating desulfurization effluent which is characterized by further concentrating it using a vessel and then drying it to obtain a dry solid.
- Patent Document 2 discloses a waste liquid treatment method characterized in that after sulfur oxides in flue gas are separated as gypsum, the waste liquid is adjusted to at least pH 5.0 or higher and then treated with a reverse osmosis membrane.
- an alkali agent such as alkali carbonate, alkali phosphate, or caustic is added, or a coagulant is used to perform coagulation sedimentation treatment.
- metal ions such as calcium ions and magnesium ions are separated and removed using weakly to strongly acidic ion exchange resins, or metal ions are removed by adding an ion sequestering agent such as CMC Na salt, CMS Na salt, or EDTA salt.
- Patent Document 3 describes a reaction process in which waste water from a wet flue gas desulfurization system is subjected to alkali treatment and softening treatment to deposit heavy metals, fluorine, calcium, magnesium, etc. as solids, and the solids produced in the reaction process are discharged.
- a salt separation process in which salts dissolved in the wastewater treated in the second solid-liquid separation process are separated using a reverse osmosis membrane.
- Disclosed is a method for treating wastewater from a wet flue gas desulfurization apparatus characterized by recycling and reusing.
- Patent Document 4 by adding sodium carbonate to wastewater containing calcium and sulfuric acid to be treated, the calcium contained in the wastewater is precipitated as calcium carbonate crystals, and then the wastewater is added to the calcium carbonate. Concentrating by boiling evaporation by indirect heating while still containing crystals; Solidifying the boiled and evaporated concentrated wastewater by drying in a state containing the calcium carbonate crystals; Calcium to be treated and sulfuric acid is supplied to a reverse osmosis membrane module using a reverse osmosis membrane as a pretreatment before adding sodium carbonate to it, and the permeated water and non-permeated water are separated into the non-permeated water.
- Disclosed is a method of treating wastewater containing calcium and sulfuric acid, characterized by, among other things, supplying water to the point of addition of sodium carbonate.
- An object of the present invention is to effectively prevent scaling and fouling of the reverse osmosis membrane, reduce the replacement frequency of the reverse osmosis membrane, and reduce the operating cost.
- An object of the present invention is to provide an apparatus and method for treating hard water containing calcium and magnesium such as.
- Alkali metal hydroxide is added to the liquid from which flocs have been removed by adding an inorganic acid and an iron-based coagulant so that the pH becomes 6.5 to 7.5, and the resulting flocs
- the treatment method according to [1] further comprising removing the flocs, and subjecting the liquid from which the flocs have been removed to a separation treatment using a reverse osmosis membrane.
- a reaction crystallizer an alkali metal hydroxide or a water-soluble alkaline earth metal hydroxide and an alkali metal carbonate are added to high hardness water containing calcium and magnesium so that the pH becomes 9.5 to 11.5. Equipped with a mechanism for adding a salt and promoting the removal of the resulting precipitate,
- an inorganic acid and an iron-based coagulant are added to the liquid from which the precipitates have been removed so that the pH becomes 2.5 to 4.5, and the flocs obtained thereby are removed.
- the reverse osmosis membrane device is equipped with a reverse osmosis membrane for promoting separation of the liquid from which the flocs have been removed into permeated water and concentrated water
- the evaporation to dryness device has a mechanism for facilitating evaporation of the liquid from the concentrated water to form a dry solid, High hardness water treatment equipment.
- the treatment method and treatment apparatus of the present invention can effectively prevent scaling and fouling of reverse osmosis membranes, reduce the frequency of replacement of reverse osmosis membranes, and reduce operating costs.
- the method for treating hard water of the present invention has a reaction crystallization step, a first coagulation-sedimentation step, a membrane separation step, an evaporation-to-dryness step, and optionally a second coagulation-sedimentation step.
- the high-hardness water treatment apparatus of the present invention has a reaction crystallization device, a first coagulation-sedimentation device, a reverse osmosis membrane device, an evaporation-to-dryness device, and, if necessary, a second coagulation-sedimentation device.
- the high hardness water treatment apparatus of the present invention is configured so that the liquid to be treated flows in the order of the reaction crystallization device, the first coagulation sedimentation device, the second coagulation sedimentation device as necessary, and the reverse osmosis membrane device.
- a flow path is provided between the devices. Further, a flow path is provided for supplying concentrated water from the reverse osmosis membrane device to the evaporation to dryness device.
- High-hardness water containing calcium and magnesium includes desulfurization effluent, seawater, cooling tower blow effluent, landfill seepage, groundwater, mine effluent, and the like. From the viewpoint of the amount of treatment, the present invention is preferably applied to desulfurization effluent.
- the high hardness water applied to the present invention has a hardness of usually 60 mg/l or more, preferably 180 mg/l or more, more preferably 357 mg/l or more, still more preferably 1000 mg/l or more, and even more preferably 3000 mg/l. l or more, most preferably 5000 mg/l or more.
- Flue gas desulfurization is performed by passing flue gas through a wet flue gas desulfurization system.
- Typical wet flue gas desulfurization methods include lime-gypsum method, magnesium hydroxide method, soda method and the like.
- the wet flue gas desulfurization apparatus used in the present invention is a gas absorber 15 capable of contacting flue gas with a water slurry containing limestone (CaCO 3 ), slaked lime (Ca(OH) 2 ), quicklime (CaO), etc. and further includes a device 26 for separating and removing gypsum.
- the gas absorber can be a packed tower, wetted wall tower, spray tower, and the like.
- This gas absorber causes sulfur oxides in the flue gas to react with limestone, slaked lime or quicklime in the water slurry to form calcium sulfite, which is oxidized to form calcium sulfate (gypsum).
- a device for separating and removing gypsum separates and removes gypsum from the gypsum slurry (aqueous slurry containing calcium) discharged from the gas absorbing device.
- a gypsum dewatering filtrate (aqueous solution containing calcium) is discharged by this separation and removal of gypsum.
- Calcium, magnesium, silica, etc. contained in high-hardness water such as desulfurization wastewater solidify and produce scale.
- high-hardness water often has high COD and high BOD, which tends to cause fouling in reverse osmosis membranes.
- the reactive crystallizer I for promoting the progress of the reactive crystallization step includes a reaction tank 1, a solid-liquid separator (for example, a sedimentation tank 2), an alkali metal hydroxide or a water-soluble alkaline earth metal hydroxide.
- a supply channel for substance A to reaction tank 1, a supply channel for alkali metal carbonate B to reaction tank 1, a supply channel for high hardness water to reaction tank 1, and solid-liquid separation from reaction tank 1 It includes a channel for transporting liquid to the device and a channel for draining liquid from the solid-liquid separation device.
- alkali metal hydroxides include sodium hydroxide and potassium hydroxide. Of these, sodium hydroxide is preferred.
- water-soluble alkaline earth metal hydroxides include calcium hydroxide and strontium hydroxide. Among these, calcium hydroxide is preferred.
- alkali metal carbonates include sodium carbonate and potassium carbonate. Of these, sodium carbonate is preferred.
- the alkali metal hydroxide or water-soluble alkaline earth metal hydroxide A and alkali metal carbonate B can be added in the form of powder, granules, flakes, or an aqueous solution.
- the addition of the alkali metal hydroxide or the water-soluble alkaline earth metal hydroxide and the alkali metal carbonate is carried out in such an amount that the hard water will have a pH of 9.5 to 11.5.
- Alkali metal hydroxide or water-soluble alkaline earth metal hydroxide A and alkali metal carbonate B may be added simultaneously or in order.
- the order of addition of the alkali metal hydroxide or water-soluble alkaline earth metal hydroxide A and the alkali metal carbonate B is not particularly limited, and either one may be added first. Addition of an alkali metal hydroxide or a water-soluble alkaline earth metal hydroxide mainly precipitates magnesium contained in hard water as magnesium hydroxide.
- Solid-liquid separation equipment includes decantation (overflow type, skimming type, etc.), filter cloth bag, screw press, roller press, rotary drum screen, belt screen, vibrating screen, multi-plate wave filter, vacuum dehydrator, and pressurized dehydrator. machine, belt press, cyclone-type solid-liquid separator (liquid cyclone), centrifugal concentration dehydrator, multi-disk dehydrator, and the like.
- a part of the removed precipitate may be returned to the reaction vessel 1 as seed crystals.
- the addition of seed crystals increases the size of precipitates and can promote solid-liquid separation.
- a precipitate slurry obtained by solid-liquid separation can be evaporated to dryness together with concentrated water.
- fine particles that could not be removed in the reaction crystallization process often float.
- it may contain compounds that are highly soluble at high pH. Therefore, the first coagulation sedimentation step is performed.
- the first coagulation-sedimentation device II for promoting the progress of the first coagulation-sedimentation step includes a reaction tank 3, a solid-liquid separation device (for example, a sedimentation tank 4), and a supply channel for the inorganic acid to the reaction tank 3.
- a supply channel for the iron-based coagulant to the reaction tank 3 a supply channel for the liquid from which the precipitate has been removed to the reaction tank 3, and a flow path for transferring the liquid from the reaction tank 3 to the solid-liquid separation device and a channel for discharging liquid from the solid-liquid separator.
- a channel for transferring the liquid from the reaction vessel 3 to the solid-liquid separation device can be omitted.
- the solid-liquid separator for example, sedimentation tank 4
- inorganic acids examples include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid. Of these, hydrochloric acid is preferred.
- iron-based coagulants examples include ferric chloride, polyferric sulfate, and polysilica iron. Of these, ferric chloride is preferred.
- Inorganic acid H and iron-based flocculant F can be added in the form of powder, granules, flakes, dispersion or aqueous solution.
- Inorganic acids and iron-based coagulants are added in amounts that bring the pH of the liquid to 2.5 to 4.5.
- the inorganic acid and the iron-based flocculant may be added simultaneously or sequentially.
- the order of addition of the inorganic acid and the iron-based flocculant is not particularly limited, and either may be added first, but it is preferable to add the inorganic acid first from the viewpoint of flocculating substances that precipitate under acidic conditions. . This causes the fine particles to agglomerate and form the first flocs.
- the first flocs are removed by a solid-liquid separator. As the solid-liquid separation device, the same device as described above can be used. A portion of the removed first flocs may be returned to the reaction vessel 3 as seed crystals.
- the liquid from which the first flocs have been removed can be sent to the membrane separation process as raw water.
- a polymer flocculant G may be added to the liquid from which precipitates have been removed.
- polymer flocculants include anionic polymer flocculants, nonionic polymer flocculants, cationic polymer flocculants, and amphoteric polymer flocculants.
- the polymer flocculant G can be added in the form of powder, granules, flakes, dispersion or aqueous solution. Addition of a polymer flocculant may promote coarsening of the first flocs.
- the liquid from which the first floc was removed may contain compounds that are highly soluble at low pH.
- fine particles that could not be removed in the first coagulation-sedimentation step may be floating. In such cases, a second coagulation-sedimentation step (IV) may be performed.
- the second coagulation-sedimentation step alkali metal hydroxide N is added to the liquid from which the first flocs have been removed, and the resulting second flocs S′′ are removed.
- the second coagulation-sedimentation device III includes a reaction vessel 5 and a solid-liquid separation device (for example, sedimentation vessel 6).
- a supply channel of alkali metal hydroxide to the reaction vessel 5 and a first floc It includes a supply channel for the liquid from which the reaction has been removed to the reaction vessel 5, a channel for transferring the liquid from the reaction vessel 5 to the solid-liquid separator, and a channel for discharging the liquid from the solid-liquid separator.
- a channel for transferring the liquid from the reaction tank to the solid-liquid separation device can be omitted.
- alkali metal hydroxide N used in the second coagulation-sedimentation step
- examples of the alkali metal hydroxide N used in the second coagulation-sedimentation step include sodium hydroxide and potassium hydroxide. Of these, sodium hydroxide is preferred.
- Alkali metal hydroxide N can be added in the form of powder, granules, flakes, or an aqueous solution. Addition of the alkali metal hydroxide is carried out in such an amount that the pH of the liquid becomes 6.5 to 7.5. This causes the fine particles to agglomerate and form second flocs. A second floc is removed by a solid-liquid separator. As the solid-liquid separation device, the same device as described above can be used. A portion of the removed second flocs may be returned to the reaction vessel 5 as seed crystals.
- a multi-layer filtration membrane, an ultrafiltration membrane, a filtration Solid-liquid separation may be performed by filtration using sand 7 or the like. This may suppress fouling of the reverse osmosis membrane. It can be backwashed when the filtration process becomes inefficient.
- the backwash waste water is solid-liquid separated in a sedimentation tank as necessary, and the supernatant water can be sent to the first coagulation sedimentation step.
- the slurry of solids obtained by backwashing can be evaporated to dryness together with the concentrated water.
- the liquid from which the second flocs have been removed can be sent to the membrane separation process as raw water.
- the reverse osmosis membrane device IV for promoting the progress of the membrane separation process includes a reverse osmosis membrane, a raw water pressurization device or a permeate suction device, a flow path for supplying raw water to the reverse osmosis membrane, and a concentrated water for reverse osmosis. It includes a channel for discharging from the membrane and a channel for discharging permeate from the reverse osmosis membrane.
- the temperature of the liquid is preferably adjusted to 0° C. or higher and 85° C. or lower, more preferably 0° C. or higher and 45° C. or lower, and still more preferably 5° C. or higher and 35° C. or lower when the separation treatment by the reverse osmosis membrane is performed.
- a temperature control device such as a cooler, a cooling tower 8, a heater, etc. is installed in any place, but for example, between the second coagulation sedimentation device and the reverse osmosis membrane device. , can be provided.
- reverse osmosis membranes examples include membranes made of cellulose acetate, membranes made of aromatic polyamide, membranes made of polyvinyl alcohol, and membranes made of polysulfone.
- the reverse osmosis membrane is not limited by its structure, and examples thereof include hollow fiber membranes, spiral membranes, tubular membranes, and the like.
- the reverse osmosis membrane is preferably built into the membrane module.
- a module of the casing housing type is formed by housing a membrane element, which is a combination of a reverse osmosis membrane, its support, and a channel member, in a casing.
- Casing type modules include pleat type modules, spiral type modules, monolith type modules, tube type modules, hollow fiber type modules, and the like.
- Reverse osmosis membranes contain cations such as calcium ions (Ca 2+ ), sodium ions (Na + ), potassium ions (K + ), iron ions (Fe 3+ ), sulfate ions (SO 4 2- ), and chloride ions.
- Anions such as (Cl - ), lead (Pb), mercury (Hg), cadmium (Cd), arsenic (As), etc. do not permeate.
- the water that permeates the reverse osmosis membrane is one from which almost all contaminants contained in hard water have been removed.
- the permeated water can be subjected to sterilization treatment, final filtering, ion exchange treatment, or the like, as necessary, to make the water conform to desired water quality standards. Permeated water can be reused in wet flue gas desulfurization or the like.
- the concentrated water is evaporated to dryness to turn it into a dry solid D.
- a known evaporation to dryness apparatus V such as the evaporation/dryer 10 can be used.
- the evaporated water can be condensed and reused in wet flue gas desulfurization or the like. Valuable components can be separated and recovered from the dry solids as necessary, and the residue can be disposed of.
- the high-hardness water treatment apparatus of the present invention can be changed in structure, shape, arrangement, etc., without departing from the spirit of the present invention, and can add members, mechanisms, etc. used in the prior art. It can be understood that such modified or added aspects belong to the technical scope of the present invention.
- the pH was brought to 10.5.
- Precipitates were removed by the decantation method.
- hydrochloric acid was added to the liquid from which the precipitate was removed to adjust the pH to 7.
- an iron-based coagulant (having ferric chloride as a main component) was added to adjust the pH to 3.
- the generated flocs were removed by the decantation method (first floc removal).
- the liquid subjected to the second de-flocculation had a ratio of T 1 /T 0 of 1.04 and a ratio of T 2 /T 1 of 1.03. It can be assumed that the liquid (raw water) that has undergone the second floc removal is less prone to fouling and scaling when subjected to separation treatment using a reverse osmosis membrane.
- the pH was brought to 10.5.
- Precipitates were removed by the decantation method.
- an iron-based coagulant (containing ferric chloride as a main component) was added to the liquid from which the precipitate had been removed to adjust the pH to 9.
- the generated flocs were removed by the decantation method (first floc removal).
- hydrochloric acid was added to the liquid from which the flocs were removed to adjust the pH to 7.
- the generated flocs were removed by the decantation method (second floc removal).
- the liquid subjected to the second floc removal had a ratio of T 1 /T 0 of 3.28 and a ratio of T 2 /T 1 of 1.19. It can be assumed that the liquid (raw water) that has undergone the second floc removal is prone to fouling and scaling when subjected to separation treatment using a reverse osmosis membrane.
- Example 2 A dry solid was obtained in the same manner as in Example 1, except that the polymer flocculant was added at the same time as the addition of the iron-based flocculant. There was no change in pH due to the addition of the polymer flocculant.
- the ratio T 1 /T 0 was 1.03.
- the ratio T2 / T1 was 1.03.
- the present invention can effectively prevent scaling and fouling of reverse osmosis membranes.
- the replacement frequency of the reverse osmosis membrane can be reduced and the operating cost can be reduced.
- Reaction tank for reactive crystallization 2 Settling tank for reactive crystallization 3: First coagulation sedimentation reactor 4: Settling tank for first coagulation sedimentation 5: Second coagulation sedimentation reactor 6: Sedimentation tank for second coagulation sedimentation 7: filter 8: cooling tower 9: Reverse osmosis membrane 10: Evaporator/Dryer 11: Hard water treatment equipment I: Reaction crystallizer II: First coagulation sedimentation equipment III: Second coagulation sedimentation equipment IV: Reverse osmosis membrane equipment V: Evaporation to dryness equipment W: Hard water A: Alkali metal hydroxide or water-soluble alkaline earth metal hydroxide B: Alkali metal carbonate H: Inorganic acid F: Iron-based coagulant G: Polymer coagulant N: Alkali metal hydroxide Substance P: Permeated water C: Concentrated water D: Dry solid S: Precipitate S': First floc S'': Second floc 15: Wet flue gas desulfurization equipment (gas
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Abstract
カルシウムおよびマグネシウムを含有する高硬度水に、ｐＨが９．５～１１．５になるように、アルカリ金属水酸化物および炭酸ナトリウムを添加し、それによって得られる析出物を除去し、析出物の除去を行った液に、ｐＨが２．５～４．５になるように、無機酸および鉄系凝集剤を添加し、それによって得られるフロックを除去し、フロックの除去を行った液に、逆浸透膜による分離処理を施して、透過水と濃縮水とに分離し、濃縮水に、蒸発乾固処理を施して、乾燥固形物を得ることを含む、高硬度水の処理方法。
Description
本発明は、湿式脱硫排水のようなカルシウムおよびマグネシウムを含有する高硬度水の処理に係る、装置および方法に関する。より詳細に、本発明は、逆浸透膜のスケーリングやファウリングを効果的に防止し、逆浸透膜の交換頻度を下げ、且つ運転コストの削減を図ることができる、逆浸透膜を用いた高硬度水の処理に係る、装置および方法に関する。
排煙脱硫装置からの排水（以下「脱硫排水」という。）などの高硬度水は、様々な元素を含んでおり、環境規制値以下になるように処理を施さなければならない。処理の仕方として、脱硫排水を蒸発させて固形分を回収する方法が知られている。この方法は蒸発のために多量の熱エネルギを必要とする。蒸発のための熱エネルギを削減するために、脱硫排水を逆浸透膜を用いて濃縮することが提案されている。
例えば、特許文献１は、脱硫排水に沈殿処理を施し、得られた処理液を逆浸透膜に通して濃縮するとともに清浄水を得ること、逆浸透膜に通して得られた濃縮水を、蒸発器を用いてさらに濃縮した後、乾燥させて乾燥固形物とすることなどを特徴とする脱硫排水の処理方法を開示している。
特許文献２は、排煙中の硫黄酸化物を石膏として分離したのちの廃液を、少なくともｐＨ５．０以上に調整したのち逆浸透膜にて処理することを特徴とする廃液処理方法を開示している。特許文献２は、硫酸カルシウムスケールを防止するために、ｐＨ調整に先立って、炭酸アルカリ、リン酸アルカリ、苛性アルカリなどのアルカリ剤を添加したり、凝集剤を使用して凝集沈殿処理したり、あるいは弱酸乃至強酸性のイオン交換樹脂によって、カルシウムイオン、マグネシウムイオンなどの金属イオンを分離除去するか、あるいはＣＭＣのＮａ塩、ＣＭＳのＮａ塩、ＥＤＴＡ塩などのイオン封鎖剤を添加して金属イオンの晶析を抑制するとよいと述べている。また、炭酸カルシウムスケールを防止するために、金属イオンの分離あるいは晶析抑制処理後、ｐＨ３．５～５．０に調整して曝気塔によって炭酸塩を分離して二酸化炭素を放散するとよいと述べている。
特許文献３は、湿式排煙脱硫装置からの排水をアルカリ処理及び軟化処理することにより、重金属、フッ素、カルシウム及びマグネシウム等を固形物として析出させる反応工程と、反応工程で生成した固形物を排水から分離する第一固液分離工程と、第一固液分離工程で処理された排水をｐＨ調整すると共に、排水中に含まれる微細な固形物を精密濾過膜で分離する第二固液分離工程と、第二固液分離工程で処理された排水の中に溶解している塩類を逆浸透膜を用いて分離する塩類分離工程とからなり、塩類分離工程で回収した水を排煙脱硫装置に循環して再使用することを特徴とする湿式排煙脱硫装置からの排水の処理方法を開示している。
特許文献４は、処理すべきカルシウム及び硫酸を含む廃水に炭酸ソーダを添加することによって，当該廃水に含まれるカルシウムを炭酸カルシウムの結晶として析出し，次いで，前記廃水を，これに前記炭酸カルシウムの結晶を含む状態のままで間接加熱による沸騰蒸発にて濃縮すること； 前記沸騰蒸発した濃縮廃水を，これに前記炭酸カルシウムの結晶を含む状態で，乾燥にて固形化すること； 処理すべきカルシウム及び硫酸を含む廃水を，これに炭酸ソーダを添加する以前の前処理として，逆浸透膜を使用した逆浸透膜モジュールに供給し，その透過水と非透過水とに膜分離し，その非透過水を，炭酸ソーダの添加箇所に供給すること、などを特徴とするカルシウム及び硫酸を含む廃水の処理方法を開示している。
本発明の課題は、逆浸透膜のスケーリングやファウリングを効果的に防止し、逆浸透膜の交換頻度を下げ、且つ運転コストの削減を図ることができる、逆浸透膜を用いた湿式脱硫排水のようなカルシウムおよびマグネシウムを含有する高硬度水の処理に係る、装置および方法を提供することである。
上記課題を解決するために以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。
〔１〕 カルシウムおよびマグネシウムを含有する高硬度水に、ｐＨが９．５～１１．５になるように、アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物とアルカリ金属炭酸塩とを添加し、それによって得られる析出物を除去し、
析出物の除去を行った液に、ｐＨが２．５～４．５になるように、無機酸および鉄系凝集剤を添加し、それによって得られるフロックを除去し、
フロックの除去を行った液に、逆浸透膜による分離処理を施して、透過水と濃縮水とに分離し、
濃縮水に、蒸発乾固処理を施して、乾燥固形物を得ることを含む、
高硬度水の処理方法。
析出物の除去を行った液に、ｐＨが２．５～４．５になるように、無機酸および鉄系凝集剤を添加し、それによって得られるフロックを除去し、
フロックの除去を行った液に、逆浸透膜による分離処理を施して、透過水と濃縮水とに分離し、
濃縮水に、蒸発乾固処理を施して、乾燥固形物を得ることを含む、
高硬度水の処理方法。
〔２〕 無機酸および鉄系凝集剤の添加でフロックの除去を行った液に、ｐＨが６．５～７．５になるように、アルカリ金属水酸化物を添加し、それによって得られるフロックを除去することをさらに含み、そのフロックの除去を行った液に、逆浸透膜による分離処理を施す、〔１〕に記載の処理方法。
〔３〕 反応晶析装置、第一凝集沈殿装置、逆浸透膜装置、および蒸発乾固装置を有し、
反応晶析装置は、カルシウムおよびマグネシウムを含有する高硬度水に、ｐＨが９．５～１１．５になるように、アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物とアルカリ金属炭酸塩とを添加し、それによって得られる析出物の除去を促すための機構を具備し、
第一凝集沈殿装置は、析出物の除去を行った液に、ｐＨが２．５～４．５になるように、無機酸および鉄系凝集剤を添加し、それによって得られるフロックの除去を促すための機構を具備し、
逆浸透膜装置は、フロックの除去を行った液を、透過水と濃縮水とに分離することを促すための逆浸透膜を具備し、
蒸発乾固装置は、濃縮水から液体分を蒸発させて、乾燥固形物にすることを促すための機構を具備する、
高硬度水の処理装置。
反応晶析装置は、カルシウムおよびマグネシウムを含有する高硬度水に、ｐＨが９．５～１１．５になるように、アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物とアルカリ金属炭酸塩とを添加し、それによって得られる析出物の除去を促すための機構を具備し、
第一凝集沈殿装置は、析出物の除去を行った液に、ｐＨが２．５～４．５になるように、無機酸および鉄系凝集剤を添加し、それによって得られるフロックの除去を促すための機構を具備し、
逆浸透膜装置は、フロックの除去を行った液を、透過水と濃縮水とに分離することを促すための逆浸透膜を具備し、
蒸発乾固装置は、濃縮水から液体分を蒸発させて、乾燥固形物にすることを促すための機構を具備する、
高硬度水の処理装置。
〔４〕 第二凝集沈殿装置をさらに有し、
第二凝集沈殿装置は、無機酸および鉄系凝集剤の添加でフロックの除去を行った液に、ｐＨが６．５～７．５になるように、アルカリ金属水酸化物を添加し、それによって得られるフロックの除去を促すための機構を具備する、〔３〕に記載の処理装置。
第二凝集沈殿装置は、無機酸および鉄系凝集剤の添加でフロックの除去を行った液に、ｐＨが６．５～７．５になるように、アルカリ金属水酸化物を添加し、それによって得られるフロックの除去を促すための機構を具備する、〔３〕に記載の処理装置。
本発明の処理方法および処理装置は、逆浸透膜のスケーリングやファウリングを効果的に防止し、逆浸透膜の交換頻度を下げ、且つ運転コストの削減を図ることができる。
本発明の高硬度水の処理方法は、反応晶析工程、第一凝集沈殿工程、膜分離工程、および蒸発乾固工程、ならびに必要に応じて第二凝集沈殿工程を有する。本発明の高硬度水の処理装置は、反応晶析装置、第一凝集沈殿装置、逆浸透膜装置、および蒸発乾固装置、ならびに必要に応じて第二凝集沈殿装置を有する。本発明の高硬度水の処理装置は、被処理液が、反応晶析装置、第一凝集沈殿装置、必要に応じての第二凝集沈殿装置、および逆浸透膜装置の順に流れるように、各装置間に流路が設けられている。また、濃縮水を逆浸透膜装置から蒸発乾固装置に供給するための流路が設けられている。
カルシウムおよびマグネシウムを含有する高硬度水としては、脱硫排水、海水、クーリングタワーブロー排水、埋立地浸出水、地下水、鉱山排水などを挙げることができる。処理量の多さの観点から、本発明は脱硫排水に適用することが好ましい。本発明に適用される高硬度水は、硬度が、通常、６０ｍｇ／ｌ以上、好ましくは１８０ｍｇ／ｌ以上、より好ましくは３５７ｍｇ／ｌ以上、さらに好ましくは１０００ｍｇ／ｌ以上、よりさらに好ましくは３０００ｍｇ／ｌ以上、最も好ましくは５０００ｍｇ／ｌ以上のものである。なお、硬度はカルシウムとマグネシウムの量を炭酸カルシウム量（CaCO3）に換算したものであり、下記の式にて算出できる。
硬度[mg/l]＝(カルシウム量[mg/l]×2.5)＋(マグネシウム量[mg/l]×4.1)
硬度[mg/l]＝(カルシウム量[mg/l]×2.5)＋(マグネシウム量[mg/l]×4.1)
排煙脱硫は、燃焼排ガスを湿式排煙脱硫装置に通すことによって行う。湿式排煙脱硫の代表的な方法としては、石灰－石膏法、水酸化マグネシウム法、ソーダ法などを挙げることができる。本発明に用いられる、湿式排煙脱硫装置は、石灰石（ＣａＣＯ3）、消石灰（Ｃａ(ＯＨ)2）、生石灰（ＣａＯ）などを含む水スラリに燃焼排ガスを接触させることができるガス吸収装置15を含み、石膏を分離除去する装置26をさらに含む。このガス吸収装置は、充填塔、濡れ壁塔、スプレー塔などであることができる。このガス吸収装置によって燃焼排ガス中の硫黄酸化物が、水スラリ中の石灰石、消石灰または生石灰と反応して亜硫酸カルシウムに、それが酸化されて硫酸カルシウム（石膏）に成る。石膏を分離除去する装置にて、ガス吸収装置から排出される石膏スラリー（カルシウムを含む水スラリ）から石膏を分離除去する。この石膏の分離除去によって石膏脱水ろ液（カルシウムを含む水溶液）が排出される。
脱硫排水のような高硬度水に含まれる、カルシウム、マグネシウム、シリカなどが固化して、スケールを生じさせる。また、脱硫装置などにおいては、水を循環使用しているなどのために、高硬度水は高ＣＯＤや高ＢＯＤであることが多く、そのために逆浸透膜においてファウリングを生じさせやすい。
脱硫排水のような高硬度水に含まれる、カルシウム、マグネシウム、シリカなどが固化して、スケールを生じさせる。また、脱硫装置などにおいては、水を循環使用しているなどのために、高硬度水は高ＣＯＤや高ＢＯＤであることが多く、そのために逆浸透膜においてファウリングを生じさせやすい。
反応晶析工程は、高硬度水に、アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物Aとアルカリ金属炭酸塩Bとを添加し、それによって得られる析出物Sを除去する。反応晶析工程の進行を促すための、反応晶析装置Iは、反応槽1と、固液分離装置（例えば、沈降槽2）と、アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物Aの反応槽1への供給流路と、アルカリ金属炭酸塩Bの反応槽1への供給流路と、高硬度水の反応槽1への供給流路と、反応槽1から固液分離装置に液を移送する流路と、固液分離装置から液を排出する流路とを含む。
アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを挙げることができる。これらのうち水酸化ナトリウムが好ましい。
水溶性アルカリ土類金属水酸化物としては、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウムなどを挙げることができる。これらのうち水酸化カルシウムが好ましい。
アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどを挙げることができる。これらのうち炭酸ナトリウムが好ましい。
アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物Aおよびアルカリ金属炭酸塩Bは、粉末、顆粒、フレーク、または水溶液の形態で、添加することができる。
アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを挙げることができる。これらのうち水酸化ナトリウムが好ましい。
水溶性アルカリ土類金属水酸化物としては、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウムなどを挙げることができる。これらのうち水酸化カルシウムが好ましい。
アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどを挙げることができる。これらのうち炭酸ナトリウムが好ましい。
アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物Aおよびアルカリ金属炭酸塩Bは、粉末、顆粒、フレーク、または水溶液の形態で、添加することができる。
アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物とアルカリ金属炭酸塩との添加は、高硬度水のｐＨが９．５～１１．５になる量にて、行う。
アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物Aおよびアルカリ金属炭酸塩Bは、同時に添加してもよいし、順に添加してもよい。アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物Aおよびアルカリ金属炭酸塩Bの添加順序は、特に限定されず、どちらを先に添加してもよい。
アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物の添加は、主に、高硬度水に含まれるマグネシウムを、水酸化マグネシウムとして析出させる。さらに、高硬度水に含まれる重金属類、Ｓｉ、Ａｌなどの析出を促す。一方、アルカリ金属炭酸塩の添加は、主に、高硬度水に含まれるカルシウムを、炭酸カルシウムとして析出させる。炭酸カルシウムや水酸化マグネシウムの溶解度は、液の温度が高いほど低く、析出させやすい。一方で、液の温度が高くなると周辺環境の影響で対流が生じやすくなり、重力式固液分離の効率が低くなる恐れがある。
アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物Aおよびアルカリ金属炭酸塩Bは、同時に添加してもよいし、順に添加してもよい。アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物Aおよびアルカリ金属炭酸塩Bの添加順序は、特に限定されず、どちらを先に添加してもよい。
アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物の添加は、主に、高硬度水に含まれるマグネシウムを、水酸化マグネシウムとして析出させる。さらに、高硬度水に含まれる重金属類、Ｓｉ、Ａｌなどの析出を促す。一方、アルカリ金属炭酸塩の添加は、主に、高硬度水に含まれるカルシウムを、炭酸カルシウムとして析出させる。炭酸カルシウムや水酸化マグネシウムの溶解度は、液の温度が高いほど低く、析出させやすい。一方で、液の温度が高くなると周辺環境の影響で対流が生じやすくなり、重力式固液分離の効率が低くなる恐れがある。
析出物は、固液分離装置によって、除去する。固液分離装置としては、デカンテーション（オーバーフロー式、スキミング式など）、ろ布バッグ、スクリュープレス、ローラープレス、ロータリードラムスクリーン、ベルトスクリーン、振動スクリーン、多重板波動フィルタ、真空脱水機、加圧脱水機、ベルトプレス、サイクロン型固液分離器（液体サイクロン）、遠心濃縮脱水機、多重円板脱水機などを挙げることができる。除去された析出物の一部を種晶として反応槽1に戻してもよい。種晶の添加によって析出物のサイズが大きくなり、固液分離を促進させることができる。固液分離によって得られる析出物のスラリは濃縮水と一緒に蒸発乾固することができる。
析出物の除去を行った液には、反応晶析工程において取り除けなかった、微粒子（煤塵、石膏、前記析出物など）が浮遊していることが多い。また、高ｐＨ下において溶解度の高い化合物が含まれていることがある。そこで、第一凝集沈殿工程を行う。
第一凝集沈殿工程は、析出物の除去を行った液に、無機酸Hおよび鉄系凝集剤Fを添加し、それによって得られる第一フロックS'を除去する。第一凝集沈殿工程の進行を促すための、第一凝集沈殿装置IIは、反応槽3と、固液分離装置（例えば、沈降槽4）と、無機酸の反応槽3への供給流路と、鉄系凝集剤の反応槽3への供給流路と、析出物の除去を行った液の反応槽3への供給流路と、反応槽3から固液分離装置に液を移送する流路と、固液分離装置から液を排出する流路とを含む。反応槽3と固液分離装置とが一体となった装置においては反応槽3から固液分離装置に液を移送する流路は省略できる。また、第一凝集沈殿工程において形成させた第一フロックは、次の第二凝集沈殿工程における固液分離装置によって、第二フロックと一緒に除去することができるので、第一凝集沈殿装置に設ける、固液分離装置（例えば、沈降槽4）を省略してもよい。
無機酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸などを挙げることができる。これらのうち塩酸が好ましい。鉄系凝集剤としては、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、ポリシリカ鉄などを挙げることができる。これらのうち塩化第二鉄が好ましい。無機酸Hおよび鉄系凝集剤Fは、粉末、顆粒、フレーク、分散液または水溶液の形態で、添加することができる。
無機酸および鉄系凝集剤の添加は、液のｐＨが２．５～４．５になる量にて、行う。無機酸および鉄系凝集剤は、同時に添加してもよいし、順に添加してもよい。無機酸および鉄系凝集剤の添加順序は、特に限定されず、どちらを先に添加してもよいが、酸性下で析出する物質を凝集させるという観点から無機酸を先に添加する方が好ましい。これによって、微粒子を凝集させ、第一フロックを形成させる。第一フロックは、固液分離装置によって、除去する。固液分離装置としては、前述したものと同じものを挙げることができる。除去された第一フロックの一部を種晶として反応槽3に戻してもよい。第一フロックの除去を行った液は、原水として、膜分離工程に送ることができる。
第一凝集沈殿工程においては、必要に応じて、析出物の除去を行った液に、高分子凝集剤Gを添加してもよい。高分子凝集剤としては、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤を挙げることができる。高分子凝集剤Gは、粉末、顆粒、フレーク、分散液または水溶液の形態で、添加することができる。高分子凝集剤の添加によって第一フロックの粗大化を促すことがある。
第一フロックの除去を行った液には、低ｐＨ下において溶解度の高い化合物が含まれていることがある。また、第一凝集沈殿工程おいて取り除けなかった、微粒子が浮遊していることがある。そのような場合は、第二凝集沈殿工程(IV)を、行ってもよい。
第二凝集沈殿工程は、第一フロックの除去を行った液に、アルカリ金属水酸化物Nを添加し、それによって得られる第二フロックS"を除去する。第二凝集沈殿工程の進行を促すための、第二凝集沈殿装置IIIは、反応槽5と、固液分離装置（例えば、沈降槽6）とを含む。アルカリ金属水酸化物の反応槽5への供給流路と、第一フロックの除去を行った液の反応槽5への供給流路と、反応槽5から固液分離装置に液を移送する流路と、固液分離装置から液を排出する流路とを含む。反応槽5と固液分離装置とが一体となった装置においては反応槽から固液分離装置に液を移送する流路は省略できる。
第二凝集沈殿工程において用いられる、アルカリ金属水酸化物Nとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを挙げることができる。これらのうち水酸化ナトリウムが好ましい。アルカリ金属水酸化物Nは、粉末、顆粒、フレーク、または水溶液の形態で、添加することができる。アルカリ金属水酸化物の添加は、液のｐＨが６．５～７．５になる量にて、行う。これによって、微粒子を凝集させ、第二フロックを形成させる。第二フロックは、固液分離装置によって、除去する。固液分離装置としては、前述したものと同じものを挙げることができる。除去された第二フロックの一部を種晶として反応槽5に戻してもよい。
本発明においては、第二フロックを取り除くために、第二凝集沈殿工程における固液分離装置（例えば、沈降槽6）に代えて若しくはそれに併せて、複層式ろ過膜、限外ろ過膜、ろ過砂7などを用いた、ろ過処理による固液分離を行ってもよい。これによって、逆浸透膜のファウリングを抑制できることがある。ろ過処理の能率が低下したときに、逆洗することができる。逆洗排水は、必要に応じて沈降槽にて固液分離し、上澄み水は第一凝集沈殿工程に送ることができる。逆洗によって得られる固形物のスラリは濃縮水と一緒に蒸発乾固することができる。第二フロックの除去を行った液は、原水として、膜分離工程に送ることができる。
次に、膜分離工程を行う。膜分離工程は、原水（第一フロックの除去を行った液若しくは第二フロックの除去を行った液）に、逆浸透膜9による分離処理を施して、透過水Pと濃縮水Cとに分離する。膜分離工程の進行を促すための、逆浸透膜装置IVは、逆浸透膜と、原水加圧装置若しくは透過水吸引装置と、原水を逆浸透膜に供給する流路と、濃縮水を逆浸透膜から排出する流路と、透過水を逆浸透膜から排出する流路とを含む。
逆浸透膜の透過水量は、水温が下がるほど減り、同じ水量を得るのに必要な差圧が高まる。逆に、水温が上がると透過水量は増えるが、塩類の阻止率が低下する。そこで、逆浸透膜による分離処理を施す際の、液の温度を、好ましくは０℃以上８５℃以下、より好ましくは０℃以上４５℃以下、さらに好ましくは５℃以上３５℃以下に調整する。液の温度の調整のために、冷却器、冷却塔8、加温器などの温度調節装置を、設置場所は特に限定されないが、例えば、第二凝集沈殿装置と逆浸透膜装置との間に、設けることができる。
逆浸透膜の透過水量は、水温が下がるほど減り、同じ水量を得るのに必要な差圧が高まる。逆に、水温が上がると透過水量は増えるが、塩類の阻止率が低下する。そこで、逆浸透膜による分離処理を施す際の、液の温度を、好ましくは０℃以上８５℃以下、より好ましくは０℃以上４５℃以下、さらに好ましくは５℃以上３５℃以下に調整する。液の温度の調整のために、冷却器、冷却塔8、加温器などの温度調節装置を、設置場所は特に限定されないが、例えば、第二凝集沈殿装置と逆浸透膜装置との間に、設けることができる。
逆浸透膜としては、例えば、酢酸セルロースからなる膜、芳香族ポリアミドからなる膜、ポリビニルアルコールからなる膜、ポリスルホンからなる膜などを挙げることができる。逆浸透膜は、その構造によって制限されず、例えば、中空糸膜、スパイラル膜、チューブラー膜などを挙げることができる。
逆浸透膜は、膜モジュールに組み込まれていることが好ましい。ケーシング収納方式のモジュールは、逆浸透膜と、それの支持体と、流路材とを一体にして成る膜エレメントをケーシングに収納してなるものである。ケーシング収納方式のモジュールとしては、プリーツ型モジュール、スパイラル型モジュール、モノリス型モジュール、チューブ型モジュール、中空糸型モジュールなどを挙げることができる。
逆浸透膜は、カルシウムイオン（Ca2+)、ナトリウムイオン(Na+)、カリウムイオン(K+)、鉄イオン(Fe3+)などのカチオン、硫酸イオン（SO4
2-)、塩化物イオン（Cl-)などのアニオン、鉛（Pb）、水銀(Hg)、カドミウム(Cd)、ヒ素（As)などを透過させない。逆浸透膜を透過する水（透過水）は、高硬度水に含まれるほぼすべての混入物が取り除かれたものである。透過水は、必要に応じて、殺菌処理、ファイナルフィルタリング、イオン交換処理などを施して、所望の水質基準に適合した水にすることができる。透過水は、湿式排煙脱硫などにおいて再利用することができる。
濃縮水は、蒸発乾固処理を施して、乾燥固形物Dにする。蒸発乾固処理には、公知の蒸発乾固装置V、例えば、蒸発・乾燥器10などを用いることができる。蒸発した水は、凝縮させて、湿式排煙脱硫などにおいて再利用することができる。乾燥固形物は、必要に応じて有価成分を分離回収し、残渣を廃棄処分することができる。
本発明の高硬度水の処理装置は、本発明の主旨に反しない範囲で、構造、形状、配置などを変更することができ、また、従来技術において使用されていた部材、機構などを追加することもでき、このような変更もしくは追加をした態様は本発明の技術的範囲に属するものであることが理解できる。
本発明の効果を実施例および比較例によって示す。
（評価方法）
ＡＳＴＭ Ｄ４１８９、ＪＩＳ Ｋ ３８０２または特開２０１２－２１３６７６号公報に記載の測定法を参考にして以下のような計測を行った。
・孔径０．４５μｍのメンブランフィルタ（新品）で－６７ｋＰａ吸引濾過を清澄水（例えば、逆浸透膜透過水）５００ｍｌに対して行った。該吸引濾過に要した時間Ｔ0を計測した。
・時間Ｔ0の計測で使用したメンブランフィルタで－６７ｋＰａ吸引濾過を試験対象液（原水）５００ｍｌに対して行った。該吸引濾過に要した時間Ｔ1を計測した。
・時間Ｔ1の計測で使用したメンブランフィルタで－６７ｋＰａ吸引濾過を試験対象液（原水）５００ｍｌに対して行った。該吸引濾過に要した時間Ｔ2を計測した。
・比Ｔ1／Ｔ0は、水溶性高分子による試験対象液（原水）の汚染度の指標である。 ・比Ｔ2／Ｔ1は、微粒子による試験対象液（原水）の汚染度の指標である。
これらの値が低いほど、逆浸透膜においてファウリングやスケーリングが生じ難い原水であることを表す。
ＡＳＴＭ Ｄ４１８９、ＪＩＳ Ｋ ３８０２または特開２０１２－２１３６７６号公報に記載の測定法を参考にして以下のような計測を行った。
・孔径０．４５μｍのメンブランフィルタ（新品）で－６７ｋＰａ吸引濾過を清澄水（例えば、逆浸透膜透過水）５００ｍｌに対して行った。該吸引濾過に要した時間Ｔ0を計測した。
・時間Ｔ0の計測で使用したメンブランフィルタで－６７ｋＰａ吸引濾過を試験対象液（原水）５００ｍｌに対して行った。該吸引濾過に要した時間Ｔ1を計測した。
・時間Ｔ1の計測で使用したメンブランフィルタで－６７ｋＰａ吸引濾過を試験対象液（原水）５００ｍｌに対して行った。該吸引濾過に要した時間Ｔ2を計測した。
・比Ｔ1／Ｔ0は、水溶性高分子による試験対象液（原水）の汚染度の指標である。 ・比Ｔ2／Ｔ1は、微粒子による試験対象液（原水）の汚染度の指標である。
これらの値が低いほど、逆浸透膜においてファウリングやスケーリングが生じ難い原水であることを表す。
実施例１
高硬度水（Ｃａ2+＝約５４００ｍｇ／ｌ、Ｍｇ2+＝約４００ｍｇ／ｌ、ＳＯ4-＝約９００ｍｇ／ｌ、常温[JIS Z 8703]）に、水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムを添加してｐＨを１０．５にした。析出物をデカンテーション法によって除去した。
次いで、析出物の除去を行った液に、塩酸を添加してｐＨを７にした。次いで鉄系凝集剤（塩化第二鉄を主成分とするもの）を添加してｐＨを３にした。生成したフロックをデカンテーション法によって除去した（フロック除去１回目）。
次いで、フロック除去を行った液に、水酸化ナトリウムを添加してｐＨを７にした。生成したフロックをデカンテーション法によって除去した（フロック除去２回目）。２回目のフロック除去を行った液は、比Ｔ1／Ｔ0が１．０４、比Ｔ2／Ｔ1が１．０３であった。２回目のフロック除去を行った液（原水）は、逆浸透膜による分離処理を施したときにファウリングやスケーリングが生じ難いと推測できる。
高硬度水（Ｃａ2+＝約５４００ｍｇ／ｌ、Ｍｇ2+＝約４００ｍｇ／ｌ、ＳＯ4-＝約９００ｍｇ／ｌ、常温[JIS Z 8703]）に、水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムを添加してｐＨを１０．５にした。析出物をデカンテーション法によって除去した。
次いで、析出物の除去を行った液に、塩酸を添加してｐＨを７にした。次いで鉄系凝集剤（塩化第二鉄を主成分とするもの）を添加してｐＨを３にした。生成したフロックをデカンテーション法によって除去した（フロック除去１回目）。
次いで、フロック除去を行った液に、水酸化ナトリウムを添加してｐＨを７にした。生成したフロックをデカンテーション法によって除去した（フロック除去２回目）。２回目のフロック除去を行った液は、比Ｔ1／Ｔ0が１．０４、比Ｔ2／Ｔ1が１．０３であった。２回目のフロック除去を行った液（原水）は、逆浸透膜による分離処理を施したときにファウリングやスケーリングが生じ難いと推測できる。
比較例１
高硬度水（Ｃａ2+＝約５４００ｍｇ／ｌ、Ｍｇ2+＝約４００ｍｇ／ｌ、ＳＯ4-＝約９００ｍｇ／ｌ、常温[JIS Z 8703]）に、水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムを添加してｐＨを１０．５にした。析出物をデカンテーション法によって除去した。
次いで、析出物の除去を行った液に、鉄系凝集剤（塩化第二鉄を主成分とするもの）を添加してｐＨを９にした。生成したフロックをデカンテーション法によって除去した（フロック除去１回目）。
次いで、フロック除去を行った液に、塩酸を添加してｐＨを７にした。生成したフロックをデカンテーション法によって除去した（フロック除去２回目）。２回目のフロック除去を行った液は、比Ｔ1／Ｔ0が３．２８、比Ｔ2／Ｔ1が１．１９であった。２回目のフロック除去を行った液（原水）は、逆浸透膜による分離処理を施したときにファウリングやスケーリングが生じ易いと推測できる。
高硬度水（Ｃａ2+＝約５４００ｍｇ／ｌ、Ｍｇ2+＝約４００ｍｇ／ｌ、ＳＯ4-＝約９００ｍｇ／ｌ、常温[JIS Z 8703]）に、水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムを添加してｐＨを１０．５にした。析出物をデカンテーション法によって除去した。
次いで、析出物の除去を行った液に、鉄系凝集剤（塩化第二鉄を主成分とするもの）を添加してｐＨを９にした。生成したフロックをデカンテーション法によって除去した（フロック除去１回目）。
次いで、フロック除去を行った液に、塩酸を添加してｐＨを７にした。生成したフロックをデカンテーション法によって除去した（フロック除去２回目）。２回目のフロック除去を行った液は、比Ｔ1／Ｔ0が３．２８、比Ｔ2／Ｔ1が１．１９であった。２回目のフロック除去を行った液（原水）は、逆浸透膜による分離処理を施したときにファウリングやスケーリングが生じ易いと推測できる。
実施例２
鉄系凝集剤の添加と同時に高分子凝集剤を添加した以外は実施例１と同じ方法で乾燥固形物を得た。高分子凝集剤の添加によるｐＨ変動はなかった。比Ｔ1／Ｔ0が１．０３であった。比Ｔ2／Ｔ1が１．０３であった。
鉄系凝集剤の添加と同時に高分子凝集剤を添加した以外は実施例１と同じ方法で乾燥固形物を得た。高分子凝集剤の添加によるｐＨ変動はなかった。比Ｔ1／Ｔ0が１．０３であった。比Ｔ2／Ｔ1が１．０３であった。
以上の結果から、本発明によると、逆浸透膜のスケーリングやファウリングを効果的に防止できることがわかる。その結果、逆浸透膜の交換頻度を下げ、且つ運転コストの削減を図ることができることがわかる。
1：反応晶析用反応槽
2：反応晶析用沈降槽
3：第一凝集沈殿用反応槽
4：第一凝集沈殿用沈降槽
5：第二凝集沈殿用反応槽
6：第二凝集沈殿用沈降槽
7：ろ過器
8：冷却塔
9：逆浸透膜
10：蒸発・乾燥器
11：高硬度水の処理装置
I： 反応晶析装置
II： 第一凝集沈殿装置
III： 第二凝集沈殿装置
IV： 逆浸透膜装置
V：蒸発乾固装置
Ｗ：高硬度水
Ａ：アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物
Ｂ：アルカリ金属炭酸塩
Ｈ：無機酸
Ｆ：鉄系凝集剤
Ｇ：高分子凝集剤
Ｎ：アルカリ金属水酸化物
Ｐ：透過水
Ｃ：濃縮水
Ｄ：乾燥固形物
Ｓ：析出物
Ｓ’：第一フロック
Ｓ”：第二フロック
15：湿式排煙脱硫装置（ガス吸収装置）
16：煙突
17：煙道
25：石膏
26：石膏分離器（脱水器）
27：石膏脱水ろ液槽
28：脱硫排水槽
29：炭酸カルシウムスラリ調製槽
2：反応晶析用沈降槽
3：第一凝集沈殿用反応槽
4：第一凝集沈殿用沈降槽
5：第二凝集沈殿用反応槽
6：第二凝集沈殿用沈降槽
7：ろ過器
8：冷却塔
9：逆浸透膜
10：蒸発・乾燥器
11：高硬度水の処理装置
I： 反応晶析装置
II： 第一凝集沈殿装置
III： 第二凝集沈殿装置
IV： 逆浸透膜装置
V：蒸発乾固装置
Ｗ：高硬度水
Ａ：アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物
Ｂ：アルカリ金属炭酸塩
Ｈ：無機酸
Ｆ：鉄系凝集剤
Ｇ：高分子凝集剤
Ｎ：アルカリ金属水酸化物
Ｐ：透過水
Ｃ：濃縮水
Ｄ：乾燥固形物
Ｓ：析出物
Ｓ’：第一フロック
Ｓ”：第二フロック
15：湿式排煙脱硫装置（ガス吸収装置）
16：煙突
17：煙道
25：石膏
26：石膏分離器（脱水器）
27：石膏脱水ろ液槽
28：脱硫排水槽
29：炭酸カルシウムスラリ調製槽
Claims (4)
- カルシウムおよびマグネシウムを含有する高硬度水に、ｐＨが９．５～１１．５になるように、アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物とアルカリ金属炭酸塩とを添加し、それによって得られる析出物を除去し、
析出物の除去を行った液に、ｐＨが２．５～４．５になるように、無機酸および鉄系凝集剤を添加し、それによって得られるフロックを除去し、
フロックの除去を行った液に、逆浸透膜による分離処理を施して、透過水と濃縮水とに分離し、
濃縮水に、蒸発乾固処理を施して、乾燥固形物を得ることを含む、
高硬度水の処理方法。 - 無機酸および鉄系凝集剤の添加でフロックの除去を行った液に、ｐＨが６．５～７．５になるように、アルカリ金属水酸化物を添加し、それによって得られるフロックを除去することをさらに含み、そのフロックの除去を行った液に、逆浸透膜による分離処理を施す、請求項１に記載の処理方法。
- 反応晶析装置、第一凝集沈殿装置、逆浸透膜装置、および蒸発乾固装置を有し、
反応晶析装置は、カルシウムおよびマグネシウムを含有する高硬度水に、ｐＨが９．５～１１．５になるように、アルカリ金属水酸化物若しくは水溶性アルカリ土類金属水酸化物とアルカリ金属炭酸塩とを添加し、それによって得られる析出物の除去を促すための機構を具備し、
第一凝集沈殿装置は、析出物の除去を行った液に、ｐＨが２．５～４．５になるように、無機酸および鉄系凝集剤を添加し、それによって得られるフロックの除去を促すための機構を具備し、
逆浸透膜装置は、フロックの除去を行った液を、透過水と濃縮水とに分離することを促すための逆浸透膜を具備し、
蒸発乾固装置は、濃縮水から液体分を蒸発させて、乾燥固形物にすることを促すための機構を具備する、
高硬度水の処理装置。 - 第二凝集沈殿装置をさらに有し、
第二凝集沈殿装置は、無機酸および鉄系凝集剤の添加でフロックの除去を行った液に、ｐＨが６．５～７．５になるように、アルカリ金属水酸化物を添加し、それによって得られるフロックの除去を促すための機構を具備する、請求項３に記載の処理装置。
Priority Applications (1)
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