(57)【要約】【課題】水量を確保することが困難な地域等でも、最終処分場の浸出水の処理等に両性イオン交換樹脂を用いることを可能とする。【解決手段】Ｃａ2+とＳＯ42-とを含む溶液を両性イオン交換樹脂に通過させてＣａ2+濃度が低く、ＳＯ42-濃度が高い第１の溶液と、Ｃａ2+濃度が高く、ＳＯ42-濃度が低い第２の溶液とに分離し、該第１の溶液又は第２の溶液を逆浸透膜に通過させて純水を生成し、該純水を該両性イオン交換樹脂の再生に用いる。Ｃａ2+とＳＯ42-とを含む溶液は、最終処分場の浸出水とすることができ、両性イオン交換樹脂は、最終処分場において、浸出水から重金属を除去するために薬剤を添加する薬液反応槽の上流側に配置され、該両性イオン交換樹脂で発生した第２の溶液を前記逆浸透膜に通過させて生成した純水を該両性イオン交換樹脂の再生に用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃａ2+とＳＯ42-とを含む溶液を両性イオン交換樹脂に通過させてＣａ2+濃度が低く、ＳＯ42-濃度が高い第１の溶液と、Ｃａ2+濃度が高く、ＳＯ42-濃度が低い第２の溶液とに分離し、該第１の溶液又は第２の溶液を逆浸透膜に通過させて純水を生成し、該純水を該両性イオン交換樹脂の再生に用いることを特徴とする両性イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項２】
前記Ｃａ2+とＳＯ42-とを含む溶液は、最終処分場の浸出水であることを特徴とする請求項１に記載の両性イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項３】
該両性イオン交換樹脂は、最終処分場において、浸出水から重金属を除去するために薬剤を添加する薬液反応槽の上流側に配置され、該両性イオン交換樹脂で発生した第２の溶液を前記逆浸透膜に通過させて生成した純水を該両性イオン交換樹脂の再生に用いることを特徴とする請求項２に記載の両性イオン交換樹脂の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両性イオン交換樹脂の再生方法に関し、特に、最終処分場においてカルシウムに起因するスケールの発生を防止するためなどに用いられる両性イオン交換樹脂の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ごみ処分場等の最終処分場は、リサイクルが困難な廃棄物等を処分するための施設であるが、枯渇化の虞に鑑み、これまで最終処分場で処理されていた廃棄物等の有効利用が推進されている。
【０００３】
都市ごみなどを焼却した際に発生する焼却灰は、最終処分場の枯渇の虞に鑑み、近年、セメント原料としてリサイクルしている。都市ごみ焼却灰のうち、気体とともに運ばれ、集塵装置で回収される飛灰は、１０〜２０％の塩素分を含むため、水洗脱塩設備を用い、飛灰に含まれる水溶性塩素化合物を水洗除去した後、セメント原料として利用している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、最終処分場では、その浸出水に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ2+）と、硫酸イオン（ＳＯ42-）から硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）が生じ、ろ過装置や後段の排水処理工程においてスケールとして装置に付着し、安定運転が阻害されるという問題があった。
【０００５】
そこで、例えば、図３に示すように、最終処分場３０では、調整槽３１に貯留された浸出水Ｗからスケール発生の原因となるカルシウムや、有害な重金属を除去するために薬液反応槽３２で炭酸ナトリウム等の薬剤を添加し、ろ過装置３３でこれらを沈殿除去し、その後、ＣＯＤ処理装置３４、懸濁物質除去装置３５を経て、電気透析装置３６で脱塩を行う。これにより、浸出水Ｗの水量１Ｑに対して０．９Ｑの水量の脱塩水Ｄを放流すると共に、水量０．１Ｑの濃縮水Ｃを蒸発させて塩を回収する。
【０００６】
しかし、上記の方法では、多量の炭酸ナトリウムを添加する必要があるため、薬剤コストが嵩み、運転コストが高騰するという問題があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、特許文献２において、図４に示すように、懸濁物質除去装置３５の下流側に両性イオン交換樹脂４１を設け、最終処分場３０の浸出水Ｗを、Ｃａ2+濃度が低く、Ｃｌ-濃度が高い第１の溶液Ｌ１と、Ｃａ2+濃度が高く、Ｃｌ-濃度が低い第２の溶液Ｌ２とに分離し、第１の溶液Ｌ１を電気透析装置３６に供給して脱塩を行うことで、多量の炭酸ナトリウムを添加する必要のない最終処分場の浸出水の処理方法を提案した。尚、電気透析装置３６では、浸出水Ｗの水量１Ｑに対して１．１〜１．４Ｑの水量の脱塩水Ｄ、及び水量０．１Ｑの濃縮水Ｃが得られ、脱塩水Ｄを放流し、濃縮水Ｃを蒸発させて塩を回収する。また、両性イオン交換樹脂４１の再生に、浸出水Ｗの水量１Ｑに対して３Ｑの工業用水ＩＷを用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１００２４３号公報
【特許文献２】特許第４７６６７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に記載の最終処分場の浸出水の処理方法は、炭酸ナトリウムを添加する必要がないため、薬剤コストを低減することができて好ましいが、上述のように、両性イオン交換樹脂４１を再生するにあたって、浸出水Ｗの３倍の工業用水ＩＷが必要となるため、水量を確保することが困難な地域等では採用することができないという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、水量を確保することが困難な地域等でも、最終処分場の浸出水の処理等に両性イオン交換樹脂を用いることを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、両性イオン交換樹脂の再生方法であって、Ｃａ2+とＳＯ42-とを含む溶液を両性イオン交換樹脂に通過させてＣａ2+濃度が低く、ＳＯ42-濃度が高い第１の溶液と、Ｃａ2+濃度が高く、ＳＯ42-濃度が低い第２の溶液とに分離し、該第１の溶液又は第２の溶液を逆浸透膜に通過させて純水を生成し、該純水を該両性イオン交換樹脂の再生に用いることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、Ｃａ2+とＳＯ42-とを含む溶液を、Ｃａ2+とＳＯ42-とが共存しない第１の溶液と第２の溶液とに分離して逆浸透膜に通過させるため、逆浸透膜で石膏スケールが発生することがない。そのため、逆浸透膜を継続して使用することができ、両性イオン交換樹脂で発生した溶液から純水を生成して両性イオン交換樹脂の再生に用いることで、両性イオン交換樹脂の再生に用いる工業用水等の量を低減することができる。
【００１３】
上記両性イオン交換樹脂の再生方法において、Ｃａ2+とＳＯ42-とを含む溶液を、最終処分場の浸出水とすることができ、水量を確保することが困難な地域等でも、最終処分場の浸出水の処理に両性イオン交換樹脂を用いることが可能となる。
【００１４】
また、該両性イオン交換樹脂を、最終処分場において、浸出水から重金属を除去するために薬剤を添加する薬液反応槽の上流側に配置し、該両性イオン交換樹脂で発生した第２の溶液を前記逆浸透膜に通過させて生成した純水を該両性イオン交換樹脂の再生に用いることができる。これによって、カルシウム含有率の高い最終処分場の浸出水であっても、両性イオン交換樹脂を通過した第１の溶液に残留するカルシウムを炭酸ナトリウム等で処理するだけで最終処分場の浸出水を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る両性イオン交換樹脂の再生方法を適用した最終処分場の浸出水の処理方法の一例を説明するための概略図である。
【図２】図１に示す両性イオン交換樹脂の運転例を示すグラフである。
【図３】従来の最終処分場の浸出水の処理方法の一例を説明するための概略図である。
【図４】従来の最終処分場の浸出水の処理方法の他の例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、最終処分場の浸出水の処理に両性イオン交換樹脂を用い、この処理の過程で両性イオン交換樹脂の再生を行う場合を例にとって説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る両性イオン交換樹脂の再生方法を適用した最終処分場の浸出水処理システム（以下「処理システム」と略称する。）の一例を示し、この処理システム１は、最終処分場２からの浸出水Ｗを貯留する調整槽３と、調整槽３からの浸出水ＷをＣａ2+濃度が低くＳＯ42-濃度の高い第１の溶液Ｌ１と、Ｃａ2+濃度が高くＳＯ42-濃度の低い第２の溶液Ｌ２とに分離する両性イオン交換樹脂４と、両性イオン交換樹脂４からの第２の溶液Ｌ２から純水Ｐを生成する逆浸透膜５と、両性イオン交換樹脂４からの第１の溶液Ｌ１に残存するカルシウムイオン及び重金属イオンを除去するカルシウム・重金属除去装置６と、カルシウム及び重金属を沈殿除去するシックナー７と、ＣＯＤ処理装置８と、懸濁物質除去装置９とで構成される。
【００１８】
両性イオン交換樹脂４は、調整槽３から排出される浸出水Ｗからカルシウムを分離するために備えられる。両性イオン交換樹脂４は、母体を架橋ポリスチレン等とし、同一官能基鎖中に四級アンモニウム基とカルボン酸基等を持たせて、陽イオン陰イオンの両方とイオン交換をさせる機能を持たせた樹脂である。例えば、三菱化学株式会社製の両性イオン交換樹脂、ダイヤイオン（登録商標）、ＡＭＰ０３を用いることができる。この両性イオン交換樹脂４は、水溶液中の電解質と非電解質の分離を行うことができると共に、電解質の相互分離を行うこともできる。
【００１９】
逆浸透膜（ＲＯ膜）５は、水を通過させるがイオンや塩類等、水以外の不純物を通過させない性質を有する膜であって、海水の淡水化等に実用されている。この逆浸透膜５で第２の溶液Ｌ２を純水Ｐと濃縮水Ｃに分離する。
【００２０】
次に、上記構成を有する処理システム１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２１】
最終処分場２からの浸出水Ｗを調整槽３に貯留した後、両性イオン交換樹脂４に導入してカルシウム分離操作を行う。すなわち、浸出水Ｗを第１の溶液Ｌ１と、第２の溶液Ｌ２とに分離する。
【００２２】
図２は、図１に示す両性イオン交換樹脂４の運転例を示すグラフである。同図は、両性イオン交換樹脂４として、上述の三菱化学株式会社製のダイヤイオンＡＭＰ０３を用い、最終処分場２の浸出水Ｗ、及び再生水として逆浸透膜５からの純水Ｐ及び工業用水ＩＷを交互に両性イオン交換樹脂４に導入した場合の処理水の各成分の濃度を示している。このグラフにより、両性イオン交換樹脂４によって、浸出水ＷがＣａ2+濃度が低くＳＯ42-濃度の高い第１の溶液Ｌ１と、Ｃａ2+濃度が高くＳＯ42-濃度の低い第２の溶液Ｌ２とに分離していることが判る。
【００２３】
次に、第２の溶液Ｌ２を逆浸透膜５で純水Ｐと濃縮水Ｃに分離し、純水Ｐを両性イオン交換樹脂４の再生に用い、濃縮水Ｃを放流する。逆浸透膜５は、石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）のスケールが付着すると運転ができなかったが、上述のように、両性イオン交換樹脂４によって、第１の溶液Ｌ１と、第２の溶液Ｌ２とに分離するため、第１の溶液Ｌ１、第２の溶液Ｌ２の各々にＳＯ42-とＣａ2+とが共存することがなく、逆浸透膜５に石膏スケールが付着する虞がないため、逆浸透膜５の安定運転を継続することができる。
【００２４】
また、石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）の他に、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）もカルシウムスケールとなりうるが、炭酸カルシウムは酸に溶けやすいため酸洗浄が可能である。
【００２５】
一方、両性イオン交換樹脂４から排出された第１の溶液Ｌ１をカルシウム・重金属除去装置６、カルシウム及重金属を沈殿除去するシックナー７、ＣＯＤ処理装置８、及び懸濁物質除去装置９を通過させた後放流する。第１の溶液Ｌ１にカルシウムが少し残留した場合は、このカルシウムを炭酸ナトリウム等で処理するだけでよく、シックナー７でカルシウム及び重金属が除去されたカルシウム・重金属除去水Ｌ３は、ＣＯＤ処理装置８で有機物及び還元性の無機物が酸化され、懸濁物質除去装置９で懸濁物質が除去される。
【００２６】
以上のように、本実施の形態では、逆浸透膜５を用いることで、少量の工業用水ＩＷで両性イオン交換樹脂４の再生を行うことができる。
【００２７】
尚、上記実施形態においては、逆浸透膜５によって第２溶液Ｌ２から純水Ｐを生成したが、第１の溶液Ｌ１から純水Ｐを生成することもでき、これらを別々に逆浸透膜５に供給することで、両方から純水Ｐを生成して両性イオン交換樹脂４の再生に用いることもできる。
【００２８】
また、最終処分場２の浸出水Ｗの処理に両性イオン交換樹脂４を用いる場合について説明したが、最終処分場２の浸出水Ｗ以外の排水等にも本発明を適用することができる。
【００２９】
１  処理システム
２  最終処分場
３  調整槽
４  両性イオン交換樹脂
５  逆浸透膜
６  カルシウム・重金属除去装置
７  シックナー
８  ＣＯＤ処理装置
９  懸濁物質除去装置
Ｃ  濃縮水
ＩＷ  工業用水
Ｌ１  第１の溶液
Ｌ２  第２の溶液
Ｌ３  カルシウム・重金属除去水
Ｐ  純水
Ｗ  浸出水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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