(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）火力発電所において発生する定常排水が供給される凝集反応槽、（Ｂ）凝集反応槽で生成した固形分を分離して処理水を得る膜分離装置、（Ｃ）膜分離装置の濃縮水が供給されて分離水と濃縮汚泥とに分けられる固液分離装置、（Ｄ）該濃縮汚泥を脱水する脱水機、及び（Ｅ）該分離水を前記凝集反応槽に返送する返送管を有する火力発電所排水の処理装置において、（Ｆ）火力発電所において発生する非定常排水が供給され、ｐＨを８〜１１に調整するｐＨ調整槽、及び（Ｇ）該ｐＨ調整された水を前記固液分離装置に供給する連絡配管を設けたことを特徴とする火力発電所排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電所排水の処理装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、膜分離装置を有する火力発電所排水の処理装置において、非定常排水を処理しても膜フラックスの安定を維持し、膜の洗浄頻度を少なくし、洗浄に要する時間、工数及び薬品使用量を低減することができる火力発電所排水の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所排水には、常時排出される排煙脱硫排水、純水装置再生排水、復水脱塩再生排水、灰処理ブロー排水、分析室排水などの定常排水と、発電所装置の補修などで数ケ月ないし数十カ月に一度、一時的に排出されるエアヒータ水洗排水、ガス−ガスヒータ水洗排水、電気集塵機水洗排水などの非定常排水とがある。火力発電所では、日常発生する定常排水を処理するための排水処理装置を利用して、非定常排水をも処理している。
定常排水は、凝集反応槽において、排水中のＳＳ、フッ素、重金属類、ＣＯＤなどの除去のために、アルミニウム化合物、鉄化合物、カルシウム化合物などの凝集剤を添加するとともに、ｐＨを５〜８に調整して溶解金属を不溶化し、凝集処理を行う。凝集反応槽で生成した固形分の分離に、設置面積の削減と処理効率の改善のために、膜分離装置が実用化されつつある。凝集反応槽から流出する水を循環槽に導き、ポンプにより膜分離装置へ圧送し、膜を透過した処理水を得るとともに、膜を透過しない固形分を含む濃縮水を循環槽に返送する。この膜分離操作を継続すると、循環槽内の濃縮水のＳＳ濃度は次第に上昇し、ＳＳが高濃度になると膜分離装置の膜面ケーキの付着厚みが増し、その抵抗のために透過水量（膜フラックス）が減少する。そのため、循環槽内の濃縮水を適時に排出し、ＳＳ濃度として、０．５〜１０重量％程度に保持している。排出された濃縮水は、シックナーで沈降分離し、上澄水は凝集反応槽へ返送し、濃縮汚泥は脱水機により処理して脱水ケーキとする。
このような定常排水処理に対して、非定常排水を処理する場合は、非定常排水中に含まれる２価の鉄イオンやニッケルイオンを不溶化するために、ｐＨを８〜１１まで上げて膜分離を行うが、ｐＨが８を超えると膜面汚染が促進され、膜フラックスの低下が早く、薬品洗浄を頻繁に行うことが必要となる。また、高ｐＨに調整した非定常排水が混入すると、あるいは、非定常排水処理後に定常排水に切り換えてｐＨ中性処理を行うと、汚泥中の鉄、ニッケル、アルミニウムなどの一部が溶解し、処理水の水質を悪化させるので、排水処理装置内の循環水の全量を脱水処分したのち、非定常排水又は定常排水を受け入れる必要があるなどの煩雑さがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、膜分離装置を使用する火力発電所排水の処理において、膜フラックスを低下させることなく、定常排水処理用の装置を利用して、鉄、ニッケルなどを含む非定常排水をも安定して処理することができる火力発電所排水の処理装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、非定常排水をｐＨ調整槽においてｐＨ８〜１１に調整し、固液分離装置において濃縮汚泥を分離し、分離水を定常排水の凝集反応槽に供給することにより、定常排水から非定常排水に切り換えるとき、膜フラックスの安定を維持し、処理水の水質を良好に保ったまま、定常排水処理用の装置を利用して非定常排水を処理し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、（Ａ）火力発電所において発生する定常排水が供給される凝集反応槽、（Ｂ）凝集反応槽で生成した固形分を分離して処理水を得る膜分離装置、（Ｃ）膜分離装置の濃縮水が供給されて分離水と濃縮汚泥とに分けられる固液分離装置、（Ｄ）該濃縮汚泥を脱水する脱水機、及び（Ｅ）該分離水を前記の凝集反応槽に返送する返送管を有する火力発電所排水の処理装置において、（Ｆ）火力発電所において発生する非定常排水が供給され、ｐＨを８〜１１に調整するｐＨ調整槽、及び（Ｇ）該ｐＨ調整された水を前記固液分離装置に供給する連絡配管を設けたことを特徴とする火力発電所排水の処理装置を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明装置は、火力発電所において発生する定常排水及び非定常排水の処理に適用することができる。図１は、本発明装置の一態様の工程系統図である。
火力発電所の定常排水は、凝集反応槽１に導入し、ｐＨ調整剤及び凝集剤を添加して凝集処理を行う。ｐＨ調整剤としては、酸又はアルカリを用い、凝集に適したｐＨ、通常は５〜８に調整する。火力発電所の定常排水は、通常は酸性であるので、ｐＨ調整には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、消石灰などのアルカリを使用する。凝集剤としては、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、消石灰、塩化カルシウム、マグネシウム化合物などの無機凝集剤を好適に使用することができる。必要に応じて、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリルアミドの部分加水分解物の塩などのアニオン性高分子凝集剤、ポリエチレンイミン、ポリチオ尿素、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライドなどのカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリルアミドなどのノニオン性高分子凝集剤などを用いて、分離性を改善することができる。これらの凝集剤は、１種を単独で使用することができ、２種以上を組み合わせて使用することができる。
図１において、凝集反応槽は１基として示されているが、凝集反応槽を２基設けてｐＨ調整を２段階に行い、第１段でｐＨ４．５〜６に調整し、第２段でｐＨ６〜８に調整することができる。ｐＨ調整を２段階に行うことにより、生成するフロックが細かくなり、膜分離装置の膜面を傷つけるおそれがなく、膜フラックスが安定する。
凝集反応槽には、濃縮水の一部を返送し、添加することができる。濃縮水を添加することにより、濃縮水中に含まれる固形物が凝集反応槽における反応の核となり、生成するフロックが密度の高いフロックとなって、膜による分離性が向上し、膜フラックスが安定する。濃縮水中の固形物濃度は０．５〜１０重量％程度であることが好ましく、固形物濃度が０．５重量％未満であると、反応の核としての効果が小さく、固形物濃度が１０重量％を超えると、膜面におけるケーキ生成量が増大して、膜フラックス低下が早くなる。
【０００６】
ｐＨ調整と凝集処理を行った水は、循環槽２へ移し入れ、循環ポンプ３により膜分離装置４に圧送する。使用する分離膜には特に制限はなく、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、逆浸透膜（ＲＯ膜）、ナノフィルター膜（ＮＦ膜）などを、凝集フロックの性状に応じて適宜選択して使用することができるが、多くの場合、精密ろ過膜又は限外ろ過膜を好適に使用することができる。膜エレメントの形式には特に制限はなく、例えば、平面膜締め付け型、平面膜スパイラル巻型、管状膜、中空糸膜などを使用することができる。膜分離装置の形式にも特に制限はなく、例えば、外圧式、内圧式あるいは加圧式、減圧式などを適宜選択して使用することができる。膜分離装置は、処理水又は加圧空気などにより適宜逆洗を行い、逆洗と透過を繰り返し行う。また、ある一定期間を経過して、膜フラックスが低下した場合には、酸やアルカリなどを用いて薬品洗浄を行う。膜分離装置から得られる透過水は、処理水として放流することができ、あるいは必要に応じて、高度処理や水回収に供することができる。
濃縮水は、固形分濃度を０．５〜１０重量％程度に保持するために、一部を固液分離装置５に排出し、分離水と濃縮汚泥に分離する。使用する固液分離装置は、濃縮水をさらに濃縮することができるものであれば特に制限はなく、例えば、沈殿濃縮槽、傾斜板付き沈殿器、遠心分離型濃縮器などを使用することができる。固液分離装置で得られる濃縮汚泥は、脱水機６により脱水し、脱水ケーキとして処分する。使用する脱水機には特に制限はなく、例えば、真空ろ過機、フィルタープレス、ベルトプレス、遠心ろ過機、スクリュープレスなどを使用することができる。固液分離装置で得られる分離水は、返送管７を通じて凝集反応槽に返送する。
【０００７】
本発明装置において、火力発電所の非定常排水は、定常排水と同時に処理することができ、あるいは定常排水の処理を停止して、非定常排水のみを処理することができる。定常排水と非定常排水を同時に処理する場合は、定常排水及び非定常排水それぞれの流入量を適宜調節することが好ましい。非定常排水は、ｐＨ調整槽８に導入し、ｐＨを８〜１１に調整する。火力発電所における非定常排水は通常は酸性であるので、ｐＨ調整剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、消石灰などを使用することができる。非定常排水が２価の鉄を含む場合はｐＨ８〜９程度に調整することが好ましく、ニッケルを含む場合はｐＨ９．５〜１１程度に調整することが好ましい。ｐＨ調整槽においては、必要に応じて、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリルアミドの部分加水分解物の塩などのアニオン性高分子凝集剤、ポリエチレンイミン、ポリチオ尿素、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライドなどのカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリルアミドなどのノニオン性高分子凝集剤などを添加することができる。
ｐＨ調整を終えた非定常排水は、連絡配管９を通じて固液分離装置５に供給する。非定常排水を定常排水と同時に処理する場合は、固液分離装置には膜分離装置の濃縮水の一部が排出されるので、ｐＨ調整を終えた非定常排水と濃縮水の混合物について固液分離処理し、上澄水を返送管７を通じて凝集反応槽１に送る。定常排水の処理を停止して、非定常排水のみを処理する場合は、ｐＨ調整を終えた非定常排水を固液分離装置に供給し、固液分離処理した上澄水を凝集反応槽１に送る。凝集反応槽に送られた固液分離装置の上澄水は、定常排水と同様にｐＨ調整剤及び凝集剤を添加し、非定常排水にも含まれるフッ素、重金属などを不溶化する。本発明装置は、従来の火力発電所の定常排水の処理装置に、ｐＨ調整槽及び固液分離装置への連絡配管を付設したものであり、大規模な設備を増設することなく、定常排水と非定常排水の同一設備による処理を可能とする。
本発明装置によれば、火力発電所の定常排水と非定常排水を、同一の処理装置を用いて、同時に又は別々に処理して、良好な水質を有する処理水を安定して得ることができる。また、膜分離装置の膜フラックスが安定するので、薬品洗浄頻度が少なくなり、洗浄に要する時間、工数及び薬品使用量を低減することができる。
【０００８】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
容量１０リットルの凝集反応槽、容量２０リットルの循環槽、膜面積０．０３６ｍ２、内径５．５ｍｍ、孔径０．２μｍのポリプロピレン製チューブラ膜を備えた膜分離装置を連結した排水処理装置を用い、循環膜面流速２ｍ／秒で膜分離しつつ、排水の処理を行った。
濃縮水側平均圧力（Ａ）、処理水側圧力（Ｂ）、透過水量及び水温を測定し、２５℃、有効圧力（Ａ−Ｂ）０．５ｋｇ／ｃｍ２換算のフラックス（ｍ３／ｍ２・日）を算出した。また、膜を透過した処理水について、鉄及びアルミニウムの濃度を測定した。
まず、定常排水である排煙脱硫排水（水質：ｐＨ５．６、ＳＳ４３ｍｇ／リットル、ＣＯＤＭｎ３５ｍｇ／リットル、鉄３．６ｍｇ／リットル、ニッケル１ｍｇ／リットル以下）を凝集反応槽に連続供給し、ポリ塩化アルミニウムを１，０００ｍｇ／リットルになるよう添加し、水酸化ナトリウムによりｐＨを６．５に調整し、通水速度２００リットル／日で、７２時間の連続通水を行った。
次いで、通水時間７２時間目から１２０時間目まで、定常排水の通水速度を１８０リットル／日として処理を継続する一方、非定常排水であるエアヒータ排水（水質：ｐＨ３．５、鉄３１０ｍｇ／リットル、ニッケル１ｍｇ／リットル以下）のｐＨを水酸化ナトリウムにより８．８に調整し、沈殿槽で静置した上澄水（水質：ｐＨ８．８、鉄１ｍｇ／リットル以下、ニッケル１ｍｇ／リットル以下）を、通水速度２０リットル／日で凝集反応槽に供給した。
換算フラックスは、通水開始時２０．０ｍ３／ｍ２・日、通水２４時間目１９．９ｍ３／ｍ２・日、通水４８時間目１９．７ｍ３／ｍ２・日、通水７２時間目１９．５ｍ３／ｍ２・日、通水７４時間目１９．５ｍ３／ｍ２・日、通水１２０時間目１９．１ｍ３／ｍ２・日であった。また、処理水中の鉄及びアルミニウム濃度は、すべて１ｍｇ／リットル以下であった。
比較例１
通水時間７２時間目から１２０時間目まで、非定常排水であるエアヒータ排水のｐＨを８．８に調整し、沈澱槽で静置することなくそのまま通水した以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
換算フラックスは、通水開始時２０．０ｍ３／ｍ２・日、通水２４時間目１９．８ｍ３／ｍ２・日、通水４８時間目１９．７ｍ３／ｍ２・日、通水７２時間目１９．５ｍ３／ｍ２・日、通水７４時間目１９．１ｍ３／ｍ２・日、通水１２０時間目１７．２ｍ３／ｍ２・日であった。また、処理水中の鉄濃度は、通水７２時間目まではすべて１ｍｇ／リットル以下であったが、通水７４時間目に２．５ｍｇ／リットルとなり、通水１２０時間目には再び１ｍｇ／リットル以下となった。処理水中のアルミニウム濃度は、通水７２時間目まではすべて１ｍｇ／リットル以下であったが、通水７４時間目に３．７ｍｇ／リットルとなり、通水１２０時間目に４．０ｍｇ／リットルとなった。
実施例２
一般排水（水質：ｐＨ３．１、ＳＳ５０ｍｇ／リットル、ＣＯＤＭｎ１２ｍｇ／リットル、鉄３．５ｍｇ／リットル、ニッケル１ｍｇ／リットル以下）に、塩化第二鉄を５００ｍｇ／リットルになるよう添加し、水酸化ナトリウムによりｐＨ６．５に調整し、実施例１と同じ装置、同じ条件で７２時間の連続通水を行った。
次いで、一般排水の通水を停止し、通水時間７２時間目から１２０時間目までは、非定常排水であるエアヒータ排水（水質：ｐＨ３．０、ＳＳ８００ｍｇ／リットル、鉄２，０００ｍｇ／リットル、ニッケル４０ｍｇ／リットル）のｐＨを水酸化ナトリウムにより１０．５に調整し、沈殿槽で静置した上澄水（水質：ｐＨ１０．５、鉄１ｍｇ／リットル以下、ニッケル１ｍｇ／リットル以下）を、通水速度２００リットル／日で凝集反応槽に供給した。
換算フラックスは、通水開始時２１．５ｍ３／ｍ２・日、通水２４時間目２１．３ｍ３／ｍ２・日、通水４８時間目２１．０ｍ３／ｍ２・日、通水７２時間目２０．７ｍ３／ｍ２・日、通水７４時間目２０．７ｍ３／ｍ２・日、通水１２０時間目２０．５ｍ３／ｍ２・日であった。また、処理水中の鉄及びニッケル濃度は、すべて１ｍｇ／リットル以下であった。
比較例２
通水時間７２時間目から１２０時間目まで、非定常排水であるエアヒータ排水を処理することなくそのまま凝集反応槽に供給し、凝集反応槽内の水のｐＨを水酸化ナトリウムにより１０．５に調整した以外は、実施例２と同じ操作を繰り返した。
換算フラックスは、通水開始時２１．５ｍ３／ｍ２・日、通水２４時間目２１．３ｍ３／ｍ２・日、通水４８時間目２１．０ｍ３／ｍ２・日、通水７２時間目２０．７ｍ３／ｍ２・日、通水７４時間目１７．０ｍ３／ｍ２・日、通水１２０時間目１４．０ｍ３／ｍ２・日であった。また、処理水中の鉄濃度は、通水７２時間目まではすべて１ｍｇ／リットル以下であったが、通水７４時間目に５．５ｍｇ／リットルとなり、通水１２０時間目には再び１ｍｇ／リットル以下となった。処理水中のニッケル濃度は、通水７２時間目まではすべて１ｍｇ／リットル以下であったが、通水７４時間目に２．５ｍｇ／リットルとなり、通水１２０時間目には再び１ｍｇ／リットル以下となった。
実施例１、比較例１、実施例２及び比較例２について、換算フラックスの値を第１表に、処理水水質を第２表に示す。
【０００９】
【表１】
0003546906.tif 000002
【００１０】
【表２】
0003546906.tif 000003
【００１１】
非定常排水のｐＨを８．８又は１０．５に調整し、沈澱槽で静置した上澄水を凝集反応槽に供給する本発明装置によれば、定常排水のみの処理から定常排水と非定常排水の混合処理に切り替えた実施例１においても、また定常排水の処理を停止して非定常排水のみの処理に切り換えた実施例２においても、換算フラックスは安定しており、処理水の水質も良好である。
これに対して、沈澱槽における固液分離を行うことなく、直ちに凝集反応槽に供給した比較例１及び比較例２においては、非定常排水に切り換えると換算フラックスが低下し、また、切り換え直後に、鉄、アルミニウム、ニッケルが溶出している。換算フラックスが低下するのは、非定常排水中の汚染物質を除去するのに好適な高ｐＨにすると、膜面汚染が促進されるｐＨ領域となるためと考えられる。また、非定常排水への切り換え直後に金属分が溶出するのは、ｐＨ調整した非定常排水に排水処理装置内に残留していた定常排水が混合してｐＨが低くなり、金属が溶解したためと考えられる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明装置によれば、火力発電所の定常排水と非定常排水を同一の装置を用いて処理し、良好な水質を有する処理水を安定して得ることができる。また、膜分離装置の膜フラックスが安定するので、薬品洗浄の頻度が少なくなり、洗浄に要する時間、工数及び薬品使用量を低減し、経済的に排水処理装置を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明装置の一態様の工程系統図である。
【符号の説明】
１  凝集反応槽
２  循環槽
３  循環ポンプ
４  膜分離装置
５  固液分離装置
６  脱水機
７  返送管
８  ｐＨ調整槽
９  連絡配管
【図１】
0003546906.tif 000004