(57)【要約】【課題】ＮＨ４＋イオンを含むプロセス水を処理して、プロセス水中のＮＨ４＋イオン濃度及び電気伝導度を低減させた再利用水を製造する方法の提供。【解決手段】ガス化処理若しくは焼却処理した際又は廃棄物の焼却灰を溶融処理した際にガス処理系で発生する、ＮＨ４＋イオンを５〜５，０００ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ含むプロセス水に逆浸透膜処理および／または電気透析処理を単段又は多段で施してプロセス水中のＮＨ４＋イオン濃度を１ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下に低減すると共に、電気伝導度を２０ｍＳ／ｍ以下として、クーリングタワーの補給水等として再利用可能な再利用水を製造する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＨ４＋イオンを５〜５，０００ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ含むプロセス水からの再利用水の製造方法であって、該プロセス水に逆浸透膜処理および／または電気透析処理を単段又は多段で施してプロセス水中のＮＨ４＋イオン濃度を１ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下に低減すると共に、電気伝導度を２０ｍＳ／ｍ以下とすることを特徴とする再利用水の製造方法。
【請求項２】
前記プロセス水が、廃棄物をガス化処理若しくは焼却処理した際又は廃棄物の焼却灰を溶融処理した際にガス処理系で発生するプロセス水であることを特徴とする請求項１記載の再利用水の製造方法。
【請求項３】
前記プロセス水が、Ｎａ＋、ＮＨ４＋、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、Ｃａ＋、Ｓ２−、Ｆｅ＋、Ｓｉ２＋のいずれかのイオンを含むプロセス水であることを特徴とする請求項１又は２記載の再利用水の製造方法。
【請求項４】
前記プロセス水中の全塩濃度が４％以下であり、前記ＮＨ４＋イオン及び／または電気伝導度の低減を逆浸透膜の単段又は多段処理によって行うことを特徴とする、請求項３記載の再利用水の製造方法。
【請求項５】
前記プロセス水中の全塩濃度が３〜１０％であり、前記ＮＨ４＋イオン及び／または電気伝導度の低減を電気透析処理による単段処理又は電気透析処理と逆浸透膜処理とを併用する多段処理によって行うことを特徴とする請求項３記載の再利用水の製造方法。
【請求項６】
前記多段処理の遅くとも最後の処理の前に前記プロセス水としてクーリングタワーのブロー水および／または前記塩水の脱ＮＨ３工程の凝縮水が付加されることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の再利用水の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の再利用水の製造方法によって製造された再利用水を、クーリングタワーの補給水として用いることを特徴とする再利用水の利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＨ４＋イオンを含むプロセス水を他の場所で再利用水として用いるための再利用水の製造方法に関し、より詳細には、廃棄物をガス化処理若しくは焼却処理した際又は廃棄物の焼却灰を溶融処理した際に排ガス処理系で発生する、ＮＨ４＋イオンを含有するプロセス水中のＮＨ４＋イオンを低減して再利用水を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を処理するプロセス、例えば、廃棄物をガス化する処理、焼却する処理又は焼却灰を溶融する処理等のプロセスにおいては排ガス処理系においてＮＨ４＋イオンを含むプロセス水が発生する。
【０００３】
このようなプロセス水は、放流基準に合致した水質のものであっても、立地条件によっては放流することができない場合がある。そのような場合には、蒸発処理して固体廃棄物として処理するか、再利用を図ることが考えられる。プロセス水を蒸発処理するのは無駄であるから、再利用水として再利用することが好ましく、その用途としては、クーリングタワーの補給水としての使用が考えられる。
しかしながら、ＮＨ４＋イオンを含むプロセス水をクーリングタワーの補給水のような用途に再利用するためには、再利用水が次の条件をクリアする必要がある。
【０００４】
（１）ＮＨ４＋イオン濃度が１ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下であること
非特許文献１の第９０頁に記載されているように、ＮＨ４＋イオン濃度の高い水はスライム障害を発生しやすく、また、Ｃｕ系材質を使用している場合はＣｕとアンモニウムイオンの錯塩を形成するため腐食の原因となる。
このため、クーリングタワーのＣｕ配管等部分の腐食を避けるために、再利用水中のＮＨ４＋イオン濃度は、再利用水を単独で使用する場合には、０．２ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下であることが好ましく、再利用水と補給水とを合わせて使用する場合には、１ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下であることが好ましい。
【０００５】
（２）電気伝導度が２０ｍＳ／ｍ以下であること
再利用水の塩濃度が高いと冷却環水系での腐食を起こしやすくなる。そして、電気伝導度は再利用水中の塩濃度の指標となる。そこで、電気伝導度を２０ｍＳ／ｍ以下にして塩濃度が低い状態とし腐食を防止することが必要である。
【０００６】
ところで、廃棄物処理系で発生した液体を再利用する方法を提案している文献としては特許文献１〜３を挙げることができる。
特許文献１には、ごみ焼却炉において、発生する燃焼廃ガス中の浮遊物質を捕集した水や、灰に含まれる浮遊物質、無機質等を含んだ水を凝集沈殿させて生ずる汚泥を焼却炉から排出される焼却灰を冷却した後貯留するための灰バンカに導いて、灰の濾過性を利用して汚泥中の水分を浄化し、ごみ焼却汚泥中の水分を焼却炉用水として使用できる状態で取り出して再利用することが記載されている。
【０００７】
特許文献２には、汚泥又はゴミの焼却灰を電気炉等の溶融炉により溶融し、溶融炉から排出される溶滓を水砕して水滓を製造するに際し、水滓と多量の水とが混合している水滓流体から水を分離してこれを溶滓に対する噴射用循環水として再使用することが記載されている。
しかしながら、特許文献１、２にはＮＨ４＋イオン濃度や電気伝導度に関する記載はない。
【０００８】
特許文献３には、廃棄物をガス化後１０００℃以上でガス改質し、ついで急冷し酸洗浄後アルカリ洗浄し、さらに精製して精製合成ガスとなすガス化改質方法において、廃棄物に含まれていた窒素分が塩化アンモニウムとなって洗浄廃液から回収される混合塩の品位を低下させたり、窒素ガスとして精製合成ガス中に含まれたりすることを防ぐために、酸洗浄廃水とアルカリ洗浄廃水とを合わせて回収し、金属分，シリカ分を除去した塩水とし、この塩水に水酸化ナトリウムを添加してアンモニアガスをストリッピングして回収することが記載されている。
しかしながら、特許文献３には、アンモニアをストリッピングして除去することは記載されているが、再利用水中のアンモニア濃度に関しての記載はない。
【０００９】
非特許文献１には、クーリングタワー用循環水におけるＮＨ４＋イオン濃度及び電気伝導率についての水質基準値が示されているが、プロセス水をそのような基準値とするために具体的にどのような処理を行うかについては記載がない。
【００１０】
【特許文献１】特開昭５３−６７９５５号公報
【特許文献２】特開昭５４−１５５６６２号公報
【特許文献３】特開２００３−３１７７号公報
【非特許文献１】高田秋一他１名著「省エネルギー技術実践シリーズ                        改訂／クーリングタワー」財団法人省エネルギーセンター                      （1993年6月12日）第90〜92頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ＮＨ４＋イオンを含むプロセス水を処理して、ＮＨ４＋イオン濃度及び電気伝導度を低減させた再利用水を製造することを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、プロセス水からＮＨ４＋イオンを低減するための方法としては、プロセス水に逆浸透膜処理および電気透析処理を施すことが好適であることを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は次に記載するとおりの構成を有する。
【００１３】
（１）ＮＨ４＋イオンを５〜５，０００ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ含むプロセス水からの再利用水の製造方法であって、該プロセス水に逆浸透膜処理および／または電気透析処理を単段又は多段で施してプロセス水中のＮＨ４＋イオン濃度を１ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下に低減すると共に、電気伝導度を２０ｍＳ／ｍ以下とすることを特徴とする再利用水の製造方法。
（２）前記プロセス水が、廃棄物をガス化処理若しくは焼却処理した際又は廃棄物の焼却灰を溶融処理した際にガス処理系で発生するプロセス水であることを特徴とする上記（１）の再利用水の製造方法。
（３）前記プロセス水が、Ｎａ＋、ＮＨ４＋、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、Ｃａ＋、Ｓ２−、Ｆｅ＋、Ｓｉ２＋のいずれかのイオンを含むプロセス水であることを特徴とする上記（１）。（２）の再利用水の製造方法。
【００１４】
（４）前記プロセス水中の全塩濃度が４％以下であり、前記ＮＨ４＋イオン及び／または電気伝導度の低減を逆浸透膜の単段又は多段処理によって行うことを特徴とする、上記（３）の再利用水の製造方法。
（５）前記プロセス水中の全塩濃度が３〜１０％であり、前記ＮＨ４＋イオン及び／または電気伝導度の低減を電気透析処理による単段処理又は電気透析処理と逆浸透膜処理とを併用する多段処理によって行うことを特徴とする上記（３）の再利用水の製造方法。
（６）前記多段処理の遅くとも最後の処理の前に前記プロセス水としてクーリングタワーのブロー水および／または前記塩水の脱ＮＨ３工程の凝縮水が付加されることを特徴とする上記（３）〜（５）の再利用水の製造方法。
（７）上記（１）〜（６）の再利用水の製造方法によって製造された再利用水を、クーリングタワーの補給水として用いることを特徴とする再利用水の利用方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プロセス水中のＮＨ４＋イオン濃度を１ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下に低減すると共に、電気伝導度を２０ｍＳ／ｍ以下とすることができ、得られた再利用水をクーリングタワーの補給水として有効に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
急冷・酸洗浄液から固形分を除去した後の液及びガス精製工程で発生する洗浄液には水酸化ナトリウム等のアルカリ剤を添加してｐＨ４〜７として酸化還元電位を調製し、水酸化化鉄、水酸化アルミニウム等を選択的に沈殿させ、これを固液分離する。また、固液分離後の液には水酸化ナトリウムを添加してｐＨ７〜１１に調製することによって水酸化亜鉛を主体とする金属水酸化物を沈殿させ、これを固形分として回収する。得られた亜鉛分を含む固形分は製錬所の亜鉛原料として利用する。
【００１７】
前記の洗浄液（プロセス水）中にはＮＨ４＋イオン及び塩類が含まれており、このプロセス水をクーリングタワーの補給水等として再利用するには、前記したように、ＮＨ４＋イオン濃度はこれを１ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下とし、電気伝導度を２０ｍＳ／ｍ以下とする必要がある。
【００１８】
水中のＮＨ４＋イオンを低減する方法としては、種々の方法が知られている。例えば、次亜塩素酸を加えてＮＨ４＋イオンを酸化して窒素に転換する方法、あるいは電気分解によってＮＨ４＋イオンを窒素に転換する方法等がある。しかしながら、次亜塩素酸を加えて酸化させて窒素に転換する方法においては、添加薬品から塩が発生し、クーリングタワーでのブロー水が増加するため、好ましくない。また、電気分解によりアンモニウムを除去する方法は電気を多量に必要とするため、好ましくない。
【００１９】
これに対して、本発明における逆浸透膜処理及び電気透析処理によってＮＨ４＋イオンを除去する方法においては、塩濃度が増加することがなく、また、電気分解による場合のような多量の電気の消費がないので経済的である。
更に、逆浸透膜（ＲＯ膜）または電気透析膜（ＥＤ膜）を用いることによりＮＨ４＋イオンの高効率の除去が期待でき、除去率はｐＨ条件に依存するがほぼ９０％以上が期待できる。また、これらの処理は熱源を用いないためコスト的にもリーズナブルなものである。
【００２０】
本発明の方法は、ＮＨ４＋イオンを５〜５，０００ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ、好ましくは１０〜２，０００ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ含むプロセス水から再利用水を製造する場合に適用することが好ましい。ＮＨ４＋イオンが５ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ未満というような低濃度である場合や、５，０００ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌを超えるような高濃度である場合は、従来の蒸発・凝縮法や、窒化または電解処理法に較べて経済的なメリットが少ない。
【００２１】
また、プロセス水に、塩（Ｃａ２＋、Ｃｌ−等）が溶解している場合、この全塩濃度が高くなると、塩の除去とＮＨ４＋イオンの除去とを、一段の逆浸透膜処理または電気透析処理によって効率的に行うのは困難である。プロセス水を再利用水として使用するためには、再利用水中のＮＨ４＋イオン濃度を１ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下にまで低減する必要があるが、全塩濃度が３％を超えると、逆浸透膜処理または電気透析処理による一段処理ではＮＨ４＋イオンを上記の濃度にまで低減することは困難である。そこで、全塩濃度が３％を超えるような場合には逆浸透膜処理および／または電気透析処理による多段処理を行うことが好ましい。この様に多段処理することにより、第１段の処理で塩濃度を低下させた後に、後段の処理で最終的なＮＨ４＋イオンの除去を効率良く行うことができる。
【００２２】
また、プロセス水がＮＨ４＋イオンを１０ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以上含む場合には、ＮＨ４＋イオン濃度を１ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下にまで十分に低減するために、逆浸透膜処理および／または電気透析処理による多段処理を行うことが好ましい。
【００２３】
本発明による再利用水はクーリングタワーの補給水として好適に使用することができる。
廃棄物を処理した際には排ガス処理系でプロセス水が多量に発生し、このため再処理水も多量に発生するが、クーリングタワーの補給水は使用量が比較的多いため、再利用水の利用に適している。また、クーリングタワー補給水についてはＮＨ４＋イオン及び導電率の管理基準が明確となっているが、再利用水が基準未達の場合には、再利用水の供給を停止（中断）して代替水を別系統（工水等）から取り入れることが容易に行える。
【００２４】
更に、クーリングタワーでは大気放出（揮散）される水分があるため、放流ではない方法で余剰水分が処理できる。すなわち、プロセスで発生した余剰水をクーリングタワーで用いることで、（１）新水補給量の低減と（２）余剰発生水分の大気放散による処理とが同時にできる。
このため、本発明の再利用水の製造方法をクーリングタワー補給水の製造方法として用いて、『廃棄物をガス化処理若しくは焼却処理した際又は廃棄物の焼却灰を溶融処理した際にガス処理系で発生するプロセス水』を処理することに加えて、他のプロセス水も、クーリングタワー補給水製造工程において処理することもできる。
【００２５】
本発明においては、処理されるプロセス水の塩濃度に応じて電気透析処理及び逆浸透膜処理を適宜使い分けたり組み合わせたりすることが好ましい。
すなわち、塩濃度が４％以下の場合には、逆浸透膜処理を単段又は多段で用いることが好ましい。逆浸透膜処理を用いて塩を濃縮する場合、６％程度までの塩濃度への濃縮が実用的である。従って、実用的には、２倍濃縮程度が好ましいため、逆浸透膜処理は、プロセス水の塩濃度が４％以下、好ましくは３％以下の場合に用いることが好ましい。塩濃度が高いと高圧が必要であり、耐圧性のある逆浸透膜が必要となり経済的ではなくなる。
【００２６】
一方、塩濃度が３〜１０％の場合には、電気透析処理の単段で処理するか、電気透析処理及び逆浸透膜処理を組み合わせて多段で処理することが好ましい。電気透析処理においては、塩をより高濃度にまで濃縮できるため、プロセス水の塩濃度が３％超である場合に経済的に使用することができる。ただ、電気透析処理は塩の濃縮に関しては逆浸透膜処理よりも適しているが、より浄化された水を得ることに関しては、逆浸透膜処理よりも劣るため、一段目は電気透析処理で行い、２段目は逆浸透膜処理で行うようにすることが好ましい。このようにすると、一段目の電気透析処理で水の塩濃度が低下しているため、二段目の逆浸透膜処理における逆浸透圧も低圧で済むという利点がある。
【００２７】
本発明の再利用水の製造方法を、図２に示す廃棄物処理装置から排出されるＮＨ４＋イオン及び塩を含む原水から再利用水を製造する方法に適用した場合を例にとって詳細に説明する。
【００２８】
塩原水は第１逆浸透膜処理装置Ａに送られて塩類が前濃縮され、ＮＨ４＋イオンを除去されたろ過水（ａ１）は第２逆浸透膜膜処理装置Ｆに送られ、濃縮塩溶液（ａ２）は凝集沈澱処理装置Ｂに送られる。凝集沈殿処理装置Ｂには凝集剤（ＦｅＣｌ３、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３等）が供給され、ここでＣａを凝集分離し汚泥（ｂ１）として排出する。これは、Ｃａが次工程の真空蒸発によるアンモニア蒸発工程でスケールを生成する可能性が高いので、ここで予めＣａを除去しておくためである。
【００２９】
凝集沈殿装置Ｂにおいて沈殿物から分離された分離液（ｂ２）は予熱された後、真空蒸発装置Ｃに送られ、ここで、アンモニア（ｃ２）を蒸発除去する。蒸発装置としては、低温度で蒸発操作が可能であり、必要熱量が少なくて済み、材質面でも有利な真空蒸発装置を用いることが好ましく、多重効用缶を用いた真空蒸発装置がより好ましい。
【００３０】
蒸発に際しては処理液をｐＨ１０〜１３．５のアルカリ性とすることが好ましい。アンモニアを除去するにはｐＨ１２．５程度は必要であり、ｐＨ１０未満であるとアンモニアの除去効率が悪い。また、ｐＨ１３．５を超えると蒸発缶の材質に悪影響を及ぼすので好ましくない。蒸発したアンモニアは水蒸気と共にコンデンサーで凝縮され、アンモニア（ｃ２）を溶解した凝縮水（安水）となる。
【００３１】
真空蒸発装置Ｃで濃縮された塩水（ｃ１）は凝集沈殿処理装置Ｄに送られて重金属類が沈殿除去されて汚泥（ｄ１）が排出され、分離水（ｄ２）は晶析装置Ｅに送られて晶析処理を受ける。晶析装置Ｅとしては、加熱蒸発装置、真空加熱蒸発装置等を用いることができる。
【００３２】
晶析装置Ｅから排出される蒸発蒸気（ｅ２）は凝縮後、第２逆浸透膜処理装置に送られ、第１逆浸透膜処理装置から送られてくるろ過水（ａ１）と共に逆浸透膜処理を受け、ＮＨ４＋イオンを１ｍｇ／Ｌ以下に低減されて再利用水となり、系内で再使用される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の方法によれば、廃棄物処理装置から排出されるＮＨ４＋イオンを含むプロセス水中のＮＨ４＋イオン濃度を１ｍｇ−ＮＨ４＋／Ｌ以下とし、かつ、電気伝導度を２０ｍＳ／ｍ以下とすることができ、得られた処理水をクーリングタワーの補給水等として有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の再利用水の製造方法を実施するための各工程を示す図である。
【図１】
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