(57)【要約】【課題】微粉炭を含む石炭排水を効率よく浄化し得る石炭排水の処理方法および装置を提供する。【解決手段】石炭を扱う機器（コンベヤ）からの排水が導入される膜処理槽１２０と、該膜処理槽１２０の内部に配置されて排水を濾過する多孔質膜１３０とを備える。膜処理槽１２０の前段には、排水に含まれる物質を沈降させて排水の上澄みを膜処理槽１２０へ導く沈降槽１１０を備える。沈降槽１１０では、排水に含まれる物質を自然沈降により沈降させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を扱う機器からの排水を回収する回収工程と、
該回収工程で回収した排水を多孔質膜で濾過する膜濾過工程と
を含む石炭排水の処理方法。
【請求項２】
前記回収工程で回収された排水に含まれる物質を沈降させる沈降工程の後、排水の上澄みを前記膜濾過工程へ導く請求項１に記載の石炭排水の処理方法。
【請求項３】
前記沈降工程においては、排水に含まれる物質を自然沈降により沈降させる、請求項２に記載の石炭排水の処理方法。
【請求項４】
前記多孔質膜は精密濾過膜である請求項１〜３に記載の石炭排水の処理方法。
【請求項５】
前記機器は揚運炭設備のコンベヤである請求項１〜４のいずれか一項に記載の石炭排水の処理方法。
【請求項６】
石炭を扱う機器からの排水が導入される膜処理槽と、
該膜処理槽の内部に配置されて排水を濾過する多孔質膜と
を備えた石炭排水の処理装置。
【請求項７】
前記膜処理槽の前段に、排水に含まれる物質を沈降させて排水の上澄みを前記膜処理槽へ導く沈降槽を備えた請求項６に記載の石炭排水の処理装置。
【請求項８】
前記沈降槽においては、排水に含まれる物質を自然沈降により沈降させる、請求項７に記載の石炭排水の処理装置。
【請求項９】
前記多孔質膜は精密濾過膜である請求項６〜８に記載の石炭排水の処理装置。
【請求項１０】
前記機器は揚運炭設備のコンベヤである請求項６〜９のいずれか一項に記載の石炭排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭排水の処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石炭を扱う設備では、機器に対して散水が行われる場合がある。例えば、石炭火力発電所の揚運炭設備において、燃料である石炭は貯炭場からコンベヤを用いて搬送されてミルで粉砕され、微粉炭としてボイラのバーナへ供給され、燃焼される。こうした揚運炭設備では、機器の一つであるコンベヤに対し、石炭の温度上昇や微粉炭の拡散を抑制し、また機器の機能を維持する目的で散水が行われる。
【０００３】
図４は従来の揚運炭設備におけるコンベヤの洗浄設備の一例を示しており、複数基の機器（コンベヤ）Ｃの所要箇所に対し散水ポンプ１０で昇圧された洗浄水が散水ノズル（図示せず）から散水されて洗浄が行われるようになっている。散水された後の微粉炭を含む洗浄水は、排水として排水回収槽２０に集められ、回収ポンプ３０により回収水集合槽４０に送られてから、さらに凝集処理ユニット５０に送られる。凝集処理ユニット５０では、排水に含まれる微粉炭等の物質が凝集処理され、上澄みが処理水槽６０を経て散水ポンプ１０へ導かれ、洗浄水としてコンベヤＣの洗浄に再利用される。
【０００４】
凝集処理ユニット５０は、例えば図５に示す如く、ｐＨ調整槽５１、凝集反応槽５２、凝集沈降槽５３を備えて構成される。
【０００５】
図５に示した例では、ｐＨ調整槽５１において排水にポリ塩化アルミニウム（PAC: Poly Aluminium Chloride）等の無機系の凝集剤が添加されて撹拌機７０により撹拌され、ｐＨが中性域に調整されると共に、微粉炭等が凝集剤によって凝集した懸濁物質の集合体（フロック）が形成される。さらに、凝集反応槽５２において高分子系の凝集剤が添加されて撹拌機７１により撹拌され、フロックが肥大する。肥大したフロックを含む排水は、凝集沈降槽５３において撹拌機７２で撹拌されながら凝集沈降処理され、上澄みが処理水槽６０から散水ポンプ１０へ洗浄水として導かれる。凝集沈降槽５３において濃縮された微粉炭を含むフロックは、凝集沈降槽５３の底部から凝集スラッジポンプ８０により抜き出され、回収処理される。
【０００６】
尚、このような石炭排水の処理に関連する先行技術文献としては、例えば、下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−８５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の如き凝集沈降を利用した排水処理においては、排水に含まれる微粉炭に対し、適切な量の凝集剤を添加することは困難である。通常、コンベヤＣにより搬送される石炭の量は、ボイラにおける石炭の要求量等に応じて変化するので、それに合わせて洗浄水や凝集剤の量を即時的に変更することは非常に難しいのである。そして、排水中の微粉炭に対し、凝集剤の添加量が不足すれば再利用される洗浄水に微粉炭が残留することになり、散水ノズル（図示せず）の詰まりや、各所の配管の摩耗を生じる虞がある。一方、微粉炭の残留を避けるべく、排水中に含まれると想定される微粉炭に対して凝集剤を多めに添加するようにすると、フロックを形成しない凝集剤が排水中に残留することになる。排水中に残留した凝集剤は、それ自体が排水中のＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand: 化学的酸素要求量）成分となってしまい、排水にもともと含まれるＣＯＤ成分と共に散水ノズル（図示せず）や各所の配管に汚れとして蓄積し、閉塞等の不具合を生じる可能性がある。
【０００９】
また、微粉炭を十分に凝集させるには、微粉炭に対して大量の凝集剤を投入する必要がある。このため、凝集剤自体に費用がかかるほか、凝集剤が微粉炭と共に凝集して生じるスラッジの体積が大きくなり、その処理にかかるコストが増大する。また、凝集剤と微粉炭を含むスラッジは燃料として利用される場合があるが、その際、含まれる凝集剤が燃料としての品質に影響してしまう虞もある。
【００１０】
本発明は、斯かる実情に鑑み、微粉炭を含む石炭排水を効率よく浄化し得る石炭排水の処理方法および装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、石炭を扱う機器からの排水を回収する回収工程と、該回収工程で回収した排水を多孔質膜で濾過する膜濾過工程とを含む石炭排水の処理方法にかかるものである。
【００１２】
本発明の石炭排水の処理方法においては、前記回収工程で回収された排水に含まれる物質を沈降させる沈降工程の後、排水の上澄みを前記膜濾過工程へ導くことが好ましい。
【００１３】
本発明の石炭排水の処理方法において、前記沈降工程では排水に含まれる物質を自然沈降により沈降させることが好ましい。
【００１４】
本発明の石炭排水の処理方法において、前記多孔質膜は精密濾過膜とすることができる。
【００１５】
本発明の石炭排水の処理方法において、前記機器は揚運炭設備のコンベヤとすることができる。
【００１６】
また、本発明は、石炭を扱う機器からの排水が導入される膜処理槽と、該膜処理槽の内部に配置されて排水を濾過する多孔質膜とを備えた石炭排水の処理装置にかかるものである。
【００１７】
本発明の石炭排水の処理装置においては、前記膜処理槽の前段に、排水に含まれる物質を沈降させて排水の上澄みを前記膜処理槽へ導く沈降槽を備えることが好ましい。
【００１８】
本発明の石炭排水の処理装置においては、前記沈降槽で排水に含まれる物質を自然沈降により沈降させることが好ましい。
【００１９】
本発明の石炭排水の処理装置においては、前記多孔質膜は精密濾過膜とすることができる。
【００２０】
本発明の石炭排水の処理装置においは、前記機器は揚運炭設備のコンベヤとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の石炭排水の処理方法および装置によれば、微粉炭を含む石炭排水を効率よく浄化し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施による石炭排水の処理装置の一例を示す全体概要構成図である。
【図２】本発明の実施による石炭排水の処理装置における沈降・膜処理ユニットの構成の一例を示す概要構成図である。
【図３】本発明の実施による石炭排水の処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】従来の揚運炭設備におけるコンベヤの洗浄設備の一例を示す全体概要構成図である。
【図５】従来の石炭排水の凝集処理ユニットの一例を示す概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１、図２は本発明の実施による石炭排水の処理装置の一例を示している。図１に示す如く、揚運炭設備の機器であるコンベヤＣの所要箇所に対し、散水ポンプ２２０で昇圧された洗浄水が散水ノズル（図示せず）から散水される。コンベヤＣに対して散水された後の微粉炭を含む洗浄水は回収され、排水として沈降・膜処理ユニット１００に送られる。
【００２５】
本実施例の沈降・膜処理ユニット１００は、図２に示す如く、排水に対して沈降処理を行う沈降槽１１０と、膜濾過処理を行う膜処理槽１２０とを備えている。
【００２６】
沈降槽１１０では、コンベヤＣ（図１参照）から回収した排水を貯留し、排水中に含まれる微粉炭を始めとする物質を沈降させる。沈降槽１１０の内部にはバッフルプレート１１１が設けられて槽内の流路をジグザグ状に区切っており、排水にバッフルプレート１１１を迂回させることで、微粉炭が沈降する前の排水がショートカットして下流へ導出されることを防止するようになっている。沈降した物質は、沈降槽１１０の底部から沈降スラッジポンプ２１０で抜き出され、回収処理される。尚、ここでは沈降槽１１０として、排水が上下方向に迂回するようバッフルプレート１１１を備えた迂流式の槽を例示したが、沈降槽１１０の構成はこれに限定されず、液体中の物質を自然沈降させるために用いられる種々の槽を沈降槽１１０として採用し得る。例えば、排水を左右方向に迂回させる方式の槽としても良い。また、排水を旋回させることで排水中の物質を回収する旋回流式の槽としても良い。
【００２７】
沈降槽１１０で微粉炭を沈降処理された排水の上澄みは、下流の膜処理槽１２０へ導入される。膜処理槽１２０では、内部に備えた多孔質膜１３０に排水が通されて濾過され、沈降処理で除去しきれなかった物質が多孔質膜１３０により除去される。
【００２８】
多孔質膜１３０は、例えば酢酸セルロース（CA: Cellulose Acetate）、ポリエチレン（PE: Polyethylene）、ポリアクリロニトリル（PAN: Polyacrylonitrile）、ポリスルフォン（PS: Polysulfone）、ポリエーテルスルホン（PES: Polyethersulfone）、ポリアミド（PA: Polyamide）、ポリビニルアルコール（PVA: Polyvinyl Alcohol）、ポリビニリデンフロライド（PVDF: Polyvinylidene Difluoride）といった樹脂、またはその他の種類の樹脂から選択される一以上の樹脂を素材として多孔質状に形成された膜である。多孔質膜１３０は、例えば中空糸膜として成形され、管状の形状をなす多孔質膜１３０の外側から内側へ排水を導き、排水が多孔質膜１３０の素材を通過する際に微粉炭等の物質を捕捉する。一般に、濾過に用いられる多孔質膜には、捕捉可能な粒子の大きさに応じて逆浸透膜（ＲＯ膜: Reverse Osmosis Membrane、ＮＦ膜：Nanofiltration Membrane）、限外濾過膜（ＵＦ膜：Ultrafiltration Membrane）、精密濾過膜（ＭＦ膜：Microfiltration Membrane）といった種類があるが、本実施例において使用される多孔質膜１３０としては、精密濾過膜で足りる。尤も、より細かい粒子を捕捉できる逆浸透膜や限外濾過膜を用いても構わない。
【００２９】
多孔質膜１３０には、下流側に濾過ライン１６０を介して濾過ポンプ１６１が接続されている。濾過ポンプ１６１は、中空糸膜である多孔質膜１３０の内側から、膜処理槽１２０内の排水を濾過ライン１６０を介して吸引する。つまり、管状の中空糸膜である多孔質膜１３０にとっては、管の外側にあたる膜処理槽１２０内の空間が上流、管の内側が下流にあたる。膜処理槽１２０内の排水は、濾過ポンプ１６１の吸引力により多孔質膜１３０の内側へ導かれ、多孔質膜１３０の素材を通過する際に濾過されて微粉炭等の物質を除去され、除去された物質は多孔質膜１３０の表面に捕捉される。濾過された排水は、洗浄水として散水ポンプ２２０（図１参照）へ送られ、コンベヤＣの洗浄に再利用される。
【００３０】
膜処理槽１２０の内部における多孔質膜１３０の下方には、濾過用曝気ノズル１５１が配置されており、濾過用曝気ブロワ１５０から濾過用曝気ノズル１５１へ空気が送られ、上方の多孔質膜１３０に噴射されるようになっている。そして、多孔質膜１３０の表面に捕捉された微粉炭等の物質が、濾過用曝気ノズル１５１から噴射される空気によりこそぎ落とされるようになっている。こそぎ落とされた物質は膜処理槽１２０の底部に蓄積され、分離スラッジポンプ１７０で抜き出されて回収処理される。
【００３１】
また、濾過ライン１６０には、多孔質膜１３０に対して逆洗浄を行うための逆洗ユニット１９０が接続される。逆洗ユニット１９０は、濾過ライン１６０の途中から分岐する逆洗ライン１９１と、該逆洗ライン１９１の途中に設けられた逆洗ポンプ１９２を備えており、逆洗ポンプ１９２の駆動により、逆洗浄用の水（逆洗水）を逆洗ライン１９１から濾過ライン１６０を通して多孔質膜１３０へ送り込むことができるようになっている。逆洗ライン１９１における濾過ライン１６０からの分岐点と逆洗ポンプ１９２の間には、逆洗ライン１９１を開閉する逆洗バルブ１９３が備えられており、該逆洗バルブ１９３には制御器１９５から定期的に操作信号１９３ａが送られて開動作が行われるようになっている。また、濾過ライン１６０における逆洗ライン１９１との分岐点と濾過ポンプ１６１の間には開閉バルブ１９４が備えられており、逆洗バルブ１９３が開動作される際には、制御器１９５から開閉バルブ１９４に操作信号１９４ａが送られて閉動作が行われるようになっている。こうして、多孔質膜１３０に対して下流側から定期的に逆洗水を送り込み、中空糸膜である多孔質膜１３０の内側（下流側）から外側（上流側）へ逆洗水を通過させる。逆洗水の通過に伴い、多孔質膜１３０の表面に蓄積した微粉炭等の物質は除去され、多孔質膜１３０の外側の膜処理槽１２０内に落ちる。尚、逆洗ユニット１９０は、逆洗ポンプ１９２をブロワに代え、水の代わりに空気で逆洗浄を行うようにしても良い。
【００３２】
膜処理槽１２０には、さらに多孔質膜１３０の表面を洗浄する表面洗浄ユニット２００が配置される。表面洗浄ユニット２００は、例えば多孔質膜１３０の表面を掻くブラシであり、逆洗ユニット１９０により多孔質膜１３０の逆洗浄が行われる際に動作する。こうして、多孔質膜１３０の表面に蓄積した物質が逆洗水または空気の通過により除去されるのを表面洗浄ユニット２００により補助するようになっている。
【００３３】
また、沈降・膜処理ユニット１００には、この他に薬剤洗浄槽１４０が設けられる。薬剤洗浄槽１４０は、多孔質膜１３０の透過水量が設定値以下になった場合に、膜処理槽１２０から多孔質膜１３０を取り出して薬剤により洗浄するための槽である。多孔質膜１３０の表面に蓄積する物質は、上述の如く濾過用曝気ノズル１５１により空気を送られてこそぎ落とされるほか、逆洗ユニット１９０による逆洗浄、表面洗浄ユニット２００による表面洗浄で定期的に除去されるが、そうしていても沈降・膜処理ユニット１００の運転を続けていれば多孔質膜１３０に徐々に目詰まりが生じてくる。目詰まりが生じれば、濾過ポンプ１６１から排水を引き込んだ際の透過水量が少なくなり、排水の処理能力が低下するので、透過水量が設定値以下になった場合には多孔質膜１３０を薬剤洗浄槽１４０に移して洗浄を行い、多孔質膜１３０を回生する。
【００３４】
薬剤洗浄槽１４０の底部には回生用曝気ノズル１８１が配置され、回生用曝気ブロワ１８０から空気が送られて回生用曝気ノズル１８１から噴射されるようになっている。薬剤洗浄槽１４０による多孔質膜１３０の回生を行う場合には、薬剤洗浄槽１４０に薬剤を満たして多孔質膜１３０を沈め、回生用曝気ノズル１８１から多孔質膜１３０へ空気を噴射して洗浄する。薬剤洗浄槽１４０において回生に用いる薬剤としては、例えば多孔質膜１３０がポリテトラフルオロエチレンを素材としている場合、苛性ソーダの水溶液を用いることができる。その場合、苛性ソーダの適当な濃度は、例えば１％〜１０％程度である。
【００３５】
上述の本実施例による石炭排水の処理方法を、図３のフローチャートを参照して説明する。本実施例の石炭排水の処理方法は、主要な工程として回収工程（ステップＳ１０）、沈降工程（ステップＳ２０）、膜濾過工程（ステップＳ３０）、再利用工程（ステップＳ９０）を含んでいる。
【００３６】
回収工程（ステップＳ１０）は、石炭を扱う機器（コンベヤ）Ｃから排水を回収する工程である（図１参照）。回収された排水は、沈降・膜処理ユニット１００の沈降槽１１０（図２参照）に移され、沈降工程（ステップＳ２０）が実行される。沈降工程においては、排水が沈降槽１１０に貯留され、排水がバッフルプレート１１１を迂回して下流へ向かう間に微粉炭等が沈降槽１１０の底部に沈降する。こうして、排水内に含まれる微粉炭等の物質が、自然沈降により除去される。
【００３７】
沈降工程の後、排水の上澄みは膜処理槽１２０に移され、膜濾過工程（ステップＳ３０）が実行される。膜処理槽１２０内に導入された排水は、下流の濾過ライン１６０に設置された濾過ポンプ１６１の作動により多孔質膜１３０を通して吸引され、沈降工程（ステップＳ２０）を経て残留していた微粉炭等の物質が濾過により除去される。
【００３８】
沈降工程（ステップＳ２０）、膜濾過工程（ステップＳ３０）を経て浄化された排水は、濾過ライン１６０から再度散水ポンプ２２０（図１参照）に送られ、機器（コンベヤ）Ｃに対し洗浄水として利用される（ステップＳ９０、再利用工程）。
【００３９】
また、上述の一連の工程中、一定の条件により逆洗工程（ステップＳ５０）や回生工程（ステップＳ８０）が実行される。回収工程から沈降工程、膜濾過工程、再利用工程が順次実行される間、時間がカウントされ、ステップＳ４０にて時間経過の判断が行われる。このステップＳ４０を実行するタイミングはいつでも良い（ここでは図示の都合上、ステップＳ３０の直後に表示しているが、実際にはステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ９０の各工程は同時並行で連続的に実行されるので、ステップＳ４０は適当な周期で適当な時点に実行すれば良い）。
【００４０】
ステップＳ４０では、沈降・膜処理ユニット１００の運転を開始してから、または前回の逆洗工程（ステップＳ５０）が行われてから所定の時間が経過したか否かが判定される。所定の時間が経過していた場合には、逆洗工程（ステップＳ５０）に移り、逆洗バルブ１９３（図２参照）を開弁すると共に開閉バルブ１９４を閉弁して逆洗ポンプ１９２を作動させ、逆洗ライン１９１から多孔質膜１３０へ逆洗水を送り込み、多孔質膜１３０の逆洗浄を行う。また、逆洗浄を行うと同時に表面洗浄ユニット２００を作動させ、多孔質膜１３０の表面に蓄積した物質を掻き落とす（ステップＳ６０、表面洗浄工程）。
【００４１】
このように、沈降・膜処理ユニット１００の運転中、定期的に逆洗工程（ステップＳ５０）と表面洗浄工程（ステップＳ６０）が繰り返されるが、これらの工程によっても除去しきれない物質が多孔質膜１３０に徐々に蓄積する。そこで、濾過ライン１６０における透過水量をモニタしておき、透過水量が所定の閾値を下回るか否かを適時に判断する（ステップＳ７０）。このステップＳ７０を実行するタイミングは、ステップＳ４０同様いつでも良い。ステップＳ７０において、透過水量が所定の閾値を下回ったと判断されれば、ステップＳ８０の回生工程に移る。この回生工程では、排水の流れを一旦中断し、膜処理槽１２０から多孔質膜１３０を取り出して薬剤洗浄槽１４０に移す。そして、薬剤中で回生用曝気ノズル１８１から多孔質膜１３０へ空気を送り込んで洗浄し、多孔質膜１３０を回生する。多孔質膜１３０の回生が済んだら、多孔質膜１３０を膜処理槽１２０へ戻し、排水の流れを再開する。
【００４２】
尚、薬剤洗浄槽１４０で回生工程を行っている間、膜処理槽１２０には別の多孔質膜１３０を設置し、ステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ９０を継続しても良い。
【００４３】
以上の如く、沈降と膜濾過により排水を処理する本実施例によれば、石炭排水中の微粉炭等の物質を効率的に浄化することができる。上述の如く、従来、石炭排水をはじめとする機器類の洗浄排水を浄化する場合、凝集剤を用いた凝集沈降により排水中の物質を除去していた（図４、図５参照）。ところが、凝集剤による微粉炭の凝集はさほど効率が良くなく、大量の凝集剤を必要とするうえ、余剰の凝集剤の凝縮による配管の閉塞やスラッジへの影響など、凝集剤自体に起因する不具合が多く生じていた。本実施例では、沈降槽１１０において自然沈降により微粉炭を除去した後の排水を、さらに多孔質膜１３０により濾過することで、凝集剤を加えることなく排水の清浄度を十分に高められるようにしている。
【００４４】
下記表１は、図４、図５に示す如き従来の凝集処理ユニット５０による排水の浄化効果と、図１〜図３に示す本実施例による排水の浄化効果を比較したものである。図５における凝集沈降槽５３の下流を流れる排水と、図２における膜処理槽１２０の下流を流れる排水のそれぞれについて、排水の流通による配管の詰まりと、排水のＣＯＤ値を経時的に測定した。配管の詰まりは、排水の流通する直径２４ｍｍの配管内における流路の径として測定した。つまり、配管内に堆積物が生じていなければ２４ｍｍであるが、フロック等が堆積して排水の流通する流路が狭められている場合、２４ｍｍより小さくなる。
【表１】
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【００４５】
図４、図５に示す如き従来の処理装置では、排水中の物質を十分に除去しきれておらず、ＣＯＤ値は３０ｍｇ／Ｌ前後から６０ｍｇ／Ｌ台を推移した。この値には、原排水中にもともと含まれるＣＯＤ成分だけでなく、微粉炭の凝集のために投入された凝集剤も含まれていると考えられる。また、このように排水中に相当量のＣＯＤ成分が含まれる結果として、排水の流通する配管には微粉炭や凝集剤を成分とする堆積物が生じ、時間と共に堆積物の層の肥大が観察され、排水の流路径は当初の２４ｍｍから、６ヶ月で１２ｍｍにまで狭められた。
【００４６】
一方、本実施例の処理装置および方法により自然沈降と膜処理を経て処理された排水では、ＣＯＤ値は１．０ｍｇ／Ｌから３．０ｍｇ／Ｌと低く、排水の流通する配管には６ヶ月が経過してもほとんど堆積物の層は見られなかった。
【００４７】
また、下記表２は、従来例および本実施例による浄化処理を経た排水について、散水ノズルの詰まりに対して及ぼす影響を検討したものである。ここでは試験的に、開口径が２．３ｍｍ、仕様流量が４Ｌ／ｍｉｎ、仕様圧力が０．３ｋｇ／ｃｍ２以下であるノズルに対して排水を送り込み、１週間おきに圧力と通水量を測定した。
【表２】
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【００４８】
凝集沈降処理により浄化した排水の場合、時間と共にノズルに堆積物が堆積して詰まりが生じる結果、通水可能な量は減り、通水に必要な圧力は増した。一方、本実施例のように自然沈降と膜処理により浄化した排水では、ノズルにほとんど詰まりは発生しなかった。
【００４９】
このように、自然沈降と膜濾過によって高効率で排水を浄化できるのは、石炭排水に特有の性質による。石炭排水の場合、他の種類の排水と異なり、排水中に含まれる物質の種類が極めて限定される。そして、石炭排水中においては、ＣＯＤ成分とＳＳ（Suspended Solid: 浮遊物質）の量がほぼ１：２と一定であり、しかもＣＯＤ成分がＳＳに結合した状態で存在していることが、本願発明者らの研究により明らかになっている。つまり、石炭の洗浄排水の水質を測定すると、ＣＯＤの値とＳＳの値が必ず約１：２となり、また、排水からＳＳを除去する操作（例えば、精密濾過膜による濾過）を行った場合、一緒にＣＯＤ成分も除去され、ＣＯＤ値がほぼゼロとなるのである。汚濁物質として様々な物質を含む他の一般的な排水であれば、こうした組成や挙動は観察されず、ＣＯＤとＳＳの比は様々であり、また、排水からＳＳを除去してもＣＯＤ値がゼロ近くにまで減ることはない。
【００５０】
従来は、石炭排水中の物質に関するこうした性質は知られていなかったため、石炭排水に対しては凝集剤による浄化処理が行われてきたが、これには上述の如く種々の不具合が伴う。本発明では、石炭排水に特有の上述の性質に着目し、凝集剤の添加を必要とすることなく、高い効率で排水を浄化することに成功したのである。上述の如く、石炭排水ではもともとＣＯＤ成分とＳＳの量比が決まっており、且つＣＯＤ成分がＳＳと結合している。このため、凝集剤を添加しない限りＣＯＤ成分とＳＳの比は一定であるし、また原排水中に含まれるＣＯＤ成分がＳＳと結合している以上、新たなＣＯＤ成分となり得る凝集剤を添加することなくＳＳを除去すれば、ＳＳと一緒にＣＯＤ成分も除去されるのである。よって、多孔質膜１３０としてＳＳを除去し得る程度の精密濾過膜を採用すれば、上述の如く石炭排水に関して十分な浄化性能を得ることができ、排水中に含まれる物質を効率良く除去することができる。
【００５１】
尚、沈降槽１１０を経ず、原排水をそのまま膜処理槽１２０に送り込んで膜濾過を行っても排水を十分に浄化することは可能であるが、沈降処理を経ない排水には微粉炭等の物質が多量に含まれるため、多孔質膜１３０における単位水量あたりの物質の捕捉量が非常に大きくなり、多孔質膜１３０の頻繁な洗浄や交換が必要になる。よって、膜処理槽１２０の前段に沈降槽１１０を備えて膜濾過の前に沈降処理を行い、排水中に含まれる物質をある程度除去しておくことがより効率的である。
【００５２】
また、膜処理槽１２０へ導入する前の排水に関し、自然沈降ではなく凝集剤を用いた凝集沈降により微粉炭等の物質を除去することも可能であるが、その場合、排水に凝集剤を添加することに伴う諸問題、すなわち、凝集剤がＣＯＤ成分となることによる配管の閉塞、沈降スラッジポンプ２１０や分離スラッジポンプ１７０から回収される沈降物の体積の増大、燃料として利用されるスラッジへの凝集剤の影響、といった事態が生じる虞がある。そのため、膜処理槽１２０へ導入する前の排水処理としては、本実施例の如き自然沈降がより適している。
【００５３】
ただし、例えば凝集沈降により排水を処理する既設の設備に対して本発明を実施しようとするような場合、凝集剤による処理を前提とした槽（例えば、図５に示す従来例における凝集反応槽５２や凝集沈降槽５３）では自然沈降による処理を行うには排水の容積が不足する可能性がある。そのような場合は、自然沈降ではなく凝集剤を用いた凝集沈降により排水を処理した後、膜処理槽１２０で膜濾過を行うようにしても良い。
【００５４】
尚、膜処理槽１２０へ導入する前の排水に対して凝集沈降処理を行う場合には、排水中においてＣＯＤ成分となった凝集剤がＳＳに結合するとは限らないため、多孔質膜１３０としては精密濾過膜よりも小さい粒子を捕捉できる逆浸透膜や限外濾過膜を採用すると良い。
【００５５】
このように、本実施例では、膜濾過処理により石炭排水に含まれる微粉炭を効率よく除去することができ、石炭排水を非常に高い清浄度まで浄化できる。よって、排水を再利用するにあたり、散水ノズル（図示せず）の詰まりや、各所の配管の摩耗を生じる虞がほとんどない。また、石炭排水に特有の性質により、凝集剤を添加しない自然沈降と、その後の膜濾過で十分に排水を浄化することができるので、凝集剤を添加することに起因する諸問題を回避することができる。すなわち、凝集剤自体が排水中のＣＯＤ成分となり、散水ノズル（図示せず）や各所の配管に汚れとして蓄積し、閉塞等を招くような事態を防止することができる。また、凝集剤にかかる費用を節減し、スラッジの体積を減らして処理にかかるコストを抑え、さらに燃料として利用されるスラッジへの凝集剤の影響を無くすこともできる。
【００５６】
以上のように、上記本実施例の石炭排水の処理方法は、石炭を扱う機器（コンベヤ）Ｃからの排水を回収する回収工程（ステップＳ１０）と、該回収工程で回収した排水を多孔質膜１３０で濾過する膜濾過工程（ステップＳ３０）とを含む。また、本実施例の石炭排水の処理装置は、石炭を扱う機器（コンベヤ）Ｃからの排水が導入される膜処理槽１２０と、該膜処理槽１２０の内部に配置されて排水を濾過する多孔質膜１３０とを備えている。このようにすると、多孔質膜１３０を用いた膜濾過工程により、排水中に含まれる物質を効率良く除去することができる。
【００５７】
また、本実施例の石炭排水の処理方法においては、回収工程（ステップＳ１０）で回収された排水に含まれる物質を沈降させる沈降工程（ステップＳ２０）の後、排水の上澄みを膜濾過工程（ステップＳ３０）へ導くようにしている。また、本実施例の石炭排水の処理装置においては、膜処理槽１２０の前段に、排水に含まれる物質を沈降させて排水の上澄みを膜処理槽１２０へ導く沈降槽１１０を備えている。このようにすると、膜濾過工程の前に沈降処理を行い、排水中に含まれる物質をある程度除去することができるので、多孔質膜１３０における単位水量あたりの物質の捕捉量を少なくし、排水中に含まれる物質を一層効率良く除去することができる。
【００５８】
また、本発明の石炭排水の処理方法および装置において、沈降工程（ステップＳ２０）およびこれを実行する沈降槽１１０では、排水に含まれる物質を自然沈降により沈降させるようにしている。このようにすると、凝集剤を添加しない自然沈降と、その後の膜濾過により十分に排水を浄化することができ、凝集剤を添加することに起因する諸問題を回避することができる。
【００５９】
また、本実施例の石炭排水の処理方法および装置において、多孔質膜１３０は精密濾過膜とすることができ、このようにすれば、ＳＳにＣＯＤ成分が結合している石炭排水を効果的に浄化することができる。
【００６０】
また、本実施例の石炭排水の処理方法および装置において、機器Ｃは揚運炭設備のコンベヤとすることができる。
【００６１】
したがって、上記本実施例によれば、微粉炭を含む石炭排水を効率よく浄化し得る。
【００６２】
尚、本発明の石炭排水の処理方法および装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６３】
１１０    沈降槽
１２０    膜処理槽
１３０    多孔質膜
Ｃ    機器（コンベヤ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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