(57)【要約】【課題】プラント設備内で発生する排出水の水処理システム及び方法を提供する。【解決手段】ボイラ排ガス１２中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫装置１６と、石膏スラリーを含む脱硫排水４１から石膏３２を分離する脱水装置４２と、脱水装置４２からの分離水４３を導入し、キレート剤１０２を投入して分離水４３中の重金属を固定化する反応槽１０１と、分離水４３中の重金属スラッジ１０４を固液分離する固液分離部１０３と、固液分離部１０３からの分離水４３を、プラント設備内で発生する排出水２２と混合する混合部１１０と、混合部１１０で混合された混合水１１１中の塩分を除去する脱塩処理装置３０と、脱塩処理装置３０で塩分濃縮した濃縮水３１を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガス１２の一部１２ａを用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置２３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫装置と、
前記湿式脱硫装置からの石膏スラリーを含む脱硫排水から石膏を分離する脱水装置と、
前記脱水装置からの分離水を導入し、キレート剤を投入して分離水中の重金属を固定化する水銀除去部と、
前記水銀除去部からの分離水中の固形分を固液分離する固液分離部と、
前記固液分離部からの分離水を、プラント設備内で発生する排出水と混合する混合部と、
前記混合部で混合された混合水中の塩分を除去する脱塩処理装置と、
前記脱塩処理装置で塩分濃縮した濃縮水を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置と、を備えることを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
ボイラ排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫装置と、
前記湿式脱硫装置からの石膏スラリーを含む脱硫排水から石膏を分離する脱水装置と、
前記脱水装置からの分離水を、プラント設備内で発生する排出水と混合する混合部と、
前記混合部で混合された混合水を導入し、キレート剤を投入して分離水中の重金属を固定化する反応槽と、
前記反応槽からの混合水中の固形分を固液分離する固液分離部と、
前記固液分離後の混合水中の塩分を除去する脱塩処理装置と、
前記脱塩処理装置で塩分濃縮した濃縮水を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置と、を備えることを特徴とする水処理システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記固液分離部で分離後の分離水に対し、１価選択性を有する膜で処理する膜処理部を有することを特徴とする水処理システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記脱塩処理装置が、前記排出水中の２価の塩分を除去することを特徴とする水処理システム。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記脱塩処理装置が、
Ｃａイオン等の２価のイオンを含む混合水に対して、スケール防止剤を供給するスケール防止剤供給部と、
前記スケール防止剤供給部の下流側に設置され、前記混合水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第１の脱塩装置と、
前記第１の脱塩装置の下流側に設けられ、前記濃縮水から石膏を晶析させる晶析槽と、
この晶析した石膏と、前記第１の脱塩装置からの濃縮水とを分離する分離部と、
前記分離部の下流側に設置され、前記濃縮水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第２の脱塩装置と、を有することを特徴とする水処理システム。
【請求項６】
請求項５において、
前記脱塩処理装置が、さらに前記第２の脱塩装置からの濃縮水を分離する分離部と、
前記分離部の下流側に設置され、前記濃縮水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第３の脱塩装置を有することを特徴とする水処理システム。
【請求項７】
請求項５において、
前記第１の脱塩装置に導入する混合水の酸化還元電位を計測する酸化還元電位計を備えることを特徴とする水処理システム。
【請求項８】
請求項７において、
前記酸化還元電位計で計測する前記混合水中の酸化還元電位の値（Ｘ）が、
−０．６９Ｖ＜Ｘ＜１．３５８Ｖであることを特徴とする水処理システム。
【請求項９】
ボイラ排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫工程と、
前記湿式脱硫工程からの石膏スラリーを含む脱硫排水から石膏を分離する脱水工程と、
前記脱水工程からの分離水を導入し、キレート剤を投入して分離水中の重金属を固定化する水銀除去工程と、
前記水銀除去工程からの分離水中の固形分を固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離部からの分離水を、プラント設備内で発生する排出水と混合する混合工程と、
前記混合工程で混合された混合水中の塩分を除去する脱塩処理工程と、
前記脱塩処理工程で塩分濃縮した濃縮水を、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項１０】
ボイラ排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫工程と、
前記湿式脱硫工程からの石膏スラリーを含む脱硫排水から石膏を分離する脱水工程と、
前記脱水工程からの分離水を、プラント設備内で発生する排出水と混合する混合工程と、
前記混合工程で混合された混合水を導入し、キレート剤を投入して分離水中の重金属を固定化する沈殿工程と、
前記沈殿工程の混合水中の固形分を固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離後の混合水中の塩分を除去する脱塩処理工程と、
前記脱塩処理工程で塩分濃縮した濃縮水を、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、を備えることを特徴とする水処理方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０において、
前記固液分離工程で分離後の分離水に対し、１価選択性を有する膜で処理する膜処理工程を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか一つにおいて、
前記脱塩処理工程が、前記排出水中の２価の塩分を除去することを特徴とする水処理方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれか一つにおいて、
前記脱塩処理工程が、
Ｃａイオン等の２価のイオンを含む混合水に対して、スケール防止剤を供給するスケール防止剤供給工程と、
前記スケール防止剤供給工程の下流側に設置され、前記混合水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第１の脱塩工程と、
前記第１の脱塩工程の下流側に設けられ、前記濃縮水から石膏を晶析させる晶析工程と、
この晶析した石膏と、前記第１の脱塩工程からの濃縮水とを分離する分離部と、
前記分離部の下流側に設置され、前記濃縮水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第２の脱塩工程と、を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記脱塩処理工程が、さらに前記第２の脱塩工程からの濃縮水を分離する分離工程と、
前記分離工程の下流側に設置され、前記濃縮水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第３の脱塩工程を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項１５】
請求項９において、
前記第１の脱塩工程に導入する混合水の酸化還元電位を計測する酸化還元電位計測工程を備えることを特徴とする水処理方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記酸化還元電位計測工程で計測する前記混合水中の酸化還元電位の値（Ｘ）が、
−０．６９Ｖ＜Ｘ＜１．３５８Ｖであることを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばボイラプラントや化学プラント設備内で発生する排出水の水処理システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば発電プラントや化学プラントのプロセスプラント内においては、例えばボイラ、反応器、復水器の湿式冷却塔、水処理装置等から排出水が発生する。こうした排出水を処理するために種々の処理装置が提案されているが、何れもコストが高くなる問題がある。こうした問題を解決するために、ボイラの冷却塔の冷却水（ブロー水）を液滴直径２０ミクロンから１２０ミクロンの霧として煙道中に噴霧することによってアルカリ性のブロー水を中和させることを特徴とする排水処理装置付ボイラの提案がある（特許文献１）。  
【０００３】
また、排出水を煙道内に噴霧することにより蒸発処理可能な排水の量を高めた排水処理装置の提案がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−４７６９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２９９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の発明によれば容易かつ低コストで排水を処理可能であるが、排ガスの熱エネルギ（温度、流量）に対して、排水の量が増加し、それを蒸発処理するために必要なエネルギが大きくなると処理できなくなる、という問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の発明によれば、濃縮装置により、排水量の低減可能であるが、濃縮装置では、ボイラで発生した蒸気の一部を抽気するので、蒸気タービンの出力の低下が発生する、という問題がある。
【０００７】
さらに、ボイラプラントから排出される排ガスには、窒素酸化物や硫黄酸化物の他に水銀等の有害物質が微量に含まれることがあるので、他のプラント設備内の排水と混合して水処理するには、水銀対策が必要となる。
【０００８】
よって、例えば発電プラントや化学プラントのプロセスプラント設備において発生する、例えばボイラ、反応器、復水器の湿式冷却塔、水処理装置等からの排出水を低コストでしかもボイラ効率の低下を伴うことなく、水銀排出対策を考慮した効率的な処理技術の出現が切望されている。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑み、プラント設備内で発生する排出水の水処理システム及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ボイラ排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫装置と、前記湿式脱硫装置からの石膏スラリーを含む脱硫排水から石膏を分離する脱水装置と、前記脱水装置からの分離水を導入し、キレート剤を投入して分離水中の重金属を固定化する水銀除去部と、前記水銀除去部からの分離水中の固形分を固液分離する固液分離部と、前記固液分離部からの分離水を、プラント設備内で発生する排出水と混合する混合部と、前記混合部で混合された混合水中の塩分を除去する脱塩処理装置と、前記脱塩処理装置で塩分濃縮した濃縮水を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置と、を備えることを特徴とする水処理システムにある。
【００１１】
第２の発明は、ボイラ排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫装置と、前記湿式脱硫装置からの石膏スラリーを含む脱硫排水から石膏を分離する脱水装置と、前記脱水装置からの分離水を、プラント設備内で発生する排出水と混合する混合部と、前記混合部で混合された混合水を導入し、キレート剤を投入して分離水中の重金属を固定化する反応槽と、前記反応槽からの混合水中の固形分を固液分離する固液分離部と、前記固液分離後の混合水中の塩分を除去する脱塩処理装置と、前記脱塩処理装置で塩分濃縮した濃縮水を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置と、を備えることを特徴とする水処理システムにある。
【００１２】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記固液分離部で分離後の分離水に対し、１価選択性を有する膜で処理する膜処理部を有することを特徴とする水処理システムにある。
【００１３】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記脱塩処理装置が、前記排出水中の２価の塩分を除去することを特徴とする水処理システムにある。
【００１４】
第５の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記脱塩処理装置が、Ｃａイオン等の２価のイオンを含む混合水に対して、スケール防止剤を供給するスケール防止剤供給部と、前記スケール防止剤供給部の下流側に設置され、前記混合水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第１の脱塩装置と、前記第１の脱塩装置の下流側に設けられ、前記濃縮水から石膏を晶析させる晶析槽と、この晶析した石膏と、前記第１の脱塩装置からの濃縮水とを分離する分離部と、前記分離部の下流側に設置され、前記濃縮水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第２の脱塩装置と、を有することを特徴とする水処理システムにある。
【００１５】
第６の発明は、第５の発明において、前記脱塩処理装置が、さらに前記第２の脱塩装置からの濃縮水を分離する分離部と、前記分離部の下流側に設置され、前記濃縮水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第３の脱塩装置を有することを特徴とする水処理システムにある。
【００１６】
第７の発明は、第５の発明において、前記第１の脱塩装置に導入する混合水の酸化還元電位を計測する酸化還元電位計を備えることを特徴とする水処理システムにある。
【００１７】
第８の発明は、第７の発明において、前記酸化還元電位計で計測する前記混合水中の酸化還元電位の値（Ｘ）が、−０．６９Ｖ＜Ｘ＜１．３５８Ｖであることを特徴とする水処理システムにある。
【００１８】
第９の発明は、ボイラ排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫工程と、前記湿式脱硫工程からの石膏スラリーを含む脱硫排水から石膏を分離する脱水工程と、前記脱水工程からの分離水を導入し、キレート剤を投入して分離水中の重金属を固定化する水銀除去工程と、前記水銀除去工程からの分離水中の固形分を固液分離する固液分離工程と、前記固液分離部からの分離水を、プラント設備内で発生する排出水と混合する混合工程と、前記混合工程で混合された混合水中の塩分を除去する脱塩処理工程と、前記脱塩処理工程で塩分濃縮した濃縮水を、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、を有することを特徴とする水処理方法にある。
【００１９】
第１０の発明は、ボイラ排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫工程と、前記湿式脱硫工程からの石膏スラリーを含む脱硫排水から石膏を分離する脱水工程と、前記脱水工程からの分離水を、プラント設備内で発生する排出水と混合する混合工程と、前記混合工程で混合された混合水を導入し、キレート剤を投入して分離水中の重金属を固定化する沈殿工程と、前記沈殿工程の混合水中の固形分を固液分離する固液分離工程と、前記固液分離後の混合水中の塩分を除去する脱塩処理工程と、前記脱塩処理工程で塩分濃縮した濃縮水を、前記ボイラ排ガスの一部を用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、を備えることを特徴とする水処理方法にある。
【００２０】
第１１の発明は、第９又は１０の発明において、前記固液分離工程で分離後の分離水に対し、１価選択性を有する膜で処理する膜処理工程を有することを特徴とする水処理方法にある。
【００２１】
第１２の発明は、第９乃至１１のいずれか一つの発明において、前記脱塩処理工程が、前記排出水中の２価の塩分を除去することを特徴とする水処理方法にある。
【００２２】
第１３の発明は、第９乃至１２のいずれか一つの発明において、前記脱塩処理工程が、Ｃａイオン等の２価のイオンを含む混合水に対して、スケール防止剤を供給するスケール防止剤供給工程と、前記スケール防止剤供給工程の下流側に設置され、前記混合水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第１の脱塩工程と、前記第１の脱塩工程の下流側に設けられ、前記濃縮水から石膏を晶析させる晶析工程と、この晶析した石膏と、前記第１の脱塩工程からの濃縮水とを分離する分離部と、前記分離部の下流側に設置され、前記濃縮水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第２の脱塩工程と、を有することを特徴とする水処理方法にある。
【００２３】
第１４の発明は、第１３の発明において、前記脱塩処理工程が、さらに前記第２の脱塩工程からの濃縮水を分離する分離工程と、前記分離工程の下流側に設置され、前記濃縮水を再生水と前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水とに分離する第３の脱塩工程を有することを特徴とする水処理方法にある。
【００２４】
第１５の発明は、第９の発明において、前記第１の脱塩工程に導入する混合水の酸化還元電位を計測する酸化還元電位計測工程を備えることを特徴とする水処理方法にある。
【００２５】
第１６の発明は、第１５の発明において、前記酸化還元電位計測工程で計測する前記混合水中の酸化還元電位の値（Ｘ）が、−０．６９Ｖ＜Ｘ＜１．３５８Ｖであることを特徴とする水処理方法にある。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、プラント設備内で排出する排出水を工業排水処理設備で処理する必要がなくなり、プラント内で発生する排出水の無排水化若しくは排水量の低減を図ると共に、水銀排出対策が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、実施例１に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。
【図２】図２は、実施例１に係る噴霧乾燥機の概略図である。
【図３】図３は、本実施例に係る脱塩処理装置の一例を示す構成図である。
【図４】図４は、本実施例に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。
【図５】図５は、本実施例に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。
【図６】図６は、本実施例に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。
【図７】図７は、実施例２に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。
【図８】図８は、実施例３に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。
【図９】図９は、実施例４に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。
【図１０】図１０は、晶析で得られた石膏の顕微鏡写真である。
【図１１】図１１は、晶析で得られた石膏の顕微鏡写真である。
【図１２】図１２は、コールドライム法による分離装置の一例の概略図である。
【図１３】図１３は、実施例５に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。
【図１４】図１４は、石膏析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】図１５は、炭酸カルシウム析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】図１６は、シリカ析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００２９】
図１は、実施例１に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムの概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るプラント設備内で発生する排出水の水処理システムは、ボイラ１１からのボイラ排ガス（以下「排ガス」という）１２を処理する排ガス処理システム１８と、脱硫排水４１中の水銀を水銀除去部で固定化した後、排出水２２と混合部１１０で混合し、この混合水中の塩分を除去する脱塩処理装置３０と、脱塩処理装置３０で処理した後の濃縮水３１を、前記ボイラ排ガス１２の一部１２ａを用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置２３と、を具備するものである。
【００３０】
図１に例示される排ガス処理システム１８は、例えば石炭を燃料として使用する石炭焚きボイラ１１や重油を燃料として使用する重油焚きボイラ１１等の場合、排ガス１２から、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水銀（Ｈｇ）等の有害物質を除去する装置であり、窒素酸化物を除去する脱硝装置１３、排ガス１２の熱を回収する空気予熱器１４と、熱回収後の排ガス１２中の煤塵を除去する集塵機１５と、除塵後の排ガス１２中に含まれる硫黄酸化物を除去する湿式脱硫装置１６と、脱硫後の浄化された浄化ガスを排出する煙突１７とを備えている。
【００３１】
本実施例では、湿式脱硫装置１６として、石灰・石膏法による脱硫方法により、排ガス１２中に含有する硫黄酸化物の除去を図っている。この硫黄酸化物の除去の際、石灰スラリー（図示せず）を供給し、湿式脱硫装置１６から排出ラインＬ31を介して排出される脱硫排水４１である石膏スラリーから脱水装置４２により石膏３２を分離している。そして、脱水装置４２で分離された分離液４３は、湿式脱硫装置１６に戻しラインＬ32を介して補給水として戻している。なお、符号Ｌ33は脱硫の石膏スラリーを循環させるスラリー循環ラインを図示する。
【００３２】
本実施例では、湿式脱硫装置１６からの石膏スラリーを含む脱硫排水４１から石膏３２を分離する脱水装置４２と、前記脱水装置４２からの分離水４３を分離水ラインＬ34により導入し、キレート剤１０２を投入して分離水４３中の水銀を除去する水銀除去部である反応槽１０１と、反応槽１０１からの分離水４３中の固形分（重金属スラッジ）１０４を固液分離する固液分離部１０３と、を備えており、キレート剤１０２の添加により分離水４３中の水銀（Ｈｇ）の固定化を図っている。
【００３３】
反応槽１０１には、キレート剤１０２が図示しない添加装置により添加され、キレート剤１０２に分離水４３中の水銀（Ｈｇ）吸着処理している。
この反応槽１０１には、キレート剤１０２とともに、例えばｐＨを調整するｐＨ調整剤アルカリ剤)や、凝結剤(例えば硫酸バンド、ＰＡＣ、塩鉄等)や、高分子凝集剤等の凝集剤を添加するようにしてもよい。
分離水４３中の水銀は、重金属捕集剤であるキレート剤１０２により不溶性高分子錯体を形成し、例えば硫酸バンド等で高分子同士を凝集させている。
【００３４】
その後、固液分離部１０３で重金属（Ｈｇ等）スラッジ１０４を分離し、固液分離部１０３からの分離水は、分離水排出ラインＬ35により排出され、冷却塔２１からの排出水２２と混合部１１０で混合し、混合水１１１としている。
【００３５】
固液分離部１０３は、例えば凝集沈殿槽、凝集膜分離槽、膜分離槽、砂ろ過槽等を用いることができる。この固液分離後の分離水４３をさらに、水質要求が高い場合には、キレート樹脂を通過させることにより、水質改善を図るようにしてもよい。
【００３６】
ｐＨ調整剤は、分離水４３をアルカリ側とするものであり、例えば消石灰Ｃａ（ＯＨ）2、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等を用いることができ、例えば硫酸バンドが凝集可能なｐＨ域（例えばｐＨ７付近）となるように調整するようにしている。
【００３７】
図１の実施例では、水銀除去部として、反応槽１０１を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば石膏晶析装置、固形化槽、イオン交換装置等を用いて分離水４３中の水銀を除去するようにしてもよい。
【００３８】
石膏晶析装置は、石膏（ＣａＳＯ4）生成時に水銀を硫酸水銀（ＨｇＳＯ4）として取り込み共沈させ、分離水４３中の水銀を除去するものである。
【００３９】
沈殿装置は、分離水４３に例えば硫化鉄、硫化ナトリウム等を添加し、下記反応により硫化水銀（ＨｇＳ）として固定化するものである。
Ｈｇ2+  ＋Ｓ2-→ＨｇＳ↓
なお、固定化された硫化水銀は、凝集沈殿槽や凝集膜分離槽、膜分離槽、砂ろ過槽、活性炭吸着槽等で除去する。
【００４０】
イオン交換装置は、分離水４３を陽イオン交換樹脂と、陰イオン交換樹脂とに各々通過させ、陽イオン交換樹脂にＨｇ2+を吸着させると共に、陰イオン交換樹脂に水銀錯体(ＨｇＣｌ3-、ＨｇＣｌ42-、ＨｇＳ22-等)を吸着させて、除去するようにしている。
【００４１】
なお、沈殿装置を用いる場合には、既に沈殿装置で分離されるため固液分離装置１０３は不要となる。また、キレート樹脂塔を用いる場合には、スラッジは発生しない、同様に固液分離装置１０３は不要となる。
【００４２】
本実施例では、この水銀除去部として、キレート剤１０２を添加して反応槽１０１で沈殿し、この沈殿物を含む分離水４３を固液分離部１０３において、重金属スラッジ１０４として水銀等を除去している。その後、固液分離部１０３からの分離水４３を、プラント設備内で発生する排出水２２と混合部１１０で混合させ、この混合された混合水１１１中の塩分を脱塩処理装置３０で除去するようにしている。
【００４３】
そして、脱塩処理装置３０で塩分濃縮した濃縮水３１は、噴霧乾燥装置２３に導入され、ここで、ボイラ１１からの排ガス１２の一部１２ａを用いて噴霧乾燥処理される。
【００４４】
この結果、噴霧乾燥装置２３に導入される濃縮水３１は、湿式脱硫装置１６より排出される脱硫排水４１から石膏３２を分離した分離水４３中の水銀が除去されているので、脱塩処理装置３０から排出する濃縮水３１を噴霧乾燥する際に、噴霧乾燥物の水銀溶出防止がなされる。また、脱塩処理装置３０における石膏３２中への水銀の含有量の低減を図ることができる。
【００４５】
この結果、湿式脱硫装置１６からの脱硫排水４１から水銀を除去することで、噴霧乾燥された乾燥塩の水銀含有量を低減できる。
【００４６】
本実施例に係る水処理システムでは、ボイラ１１からのボイラ排ガス１２中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫装置１６と、湿式脱硫装置１６からの石膏スラリーを含む脱硫排水４１から石膏３２を分離する脱水装置４２と、脱水装置４２からの分離水４３を導入し、キレート剤１０２を投入して分離水４３中の重金属を固定化する水銀除去部（例えば反応槽１０１）と、水銀除去部からの分離水４３中の固形分（重金属スラッジ）１０４を固液分離する固液分離部１０３と、固液分離部１０３からの分離水４３を、プラント設備内で発生する排出水２２と混合する混合部１１０と、混合部１１０で混合された混合水１１１中の塩分を除去する脱塩処理装置３０と、脱塩処理装置３０で塩分濃縮した濃縮水３１を噴霧する噴霧手段を有し、ボイラ排ガス１２の一部１２ａを用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置２３と、を備えるようにしている。
【００４７】
この結果、脱硫排水４１中から水銀を除去することで、後段の脱塩処理装置３０の石膏晶析工程で生成する石膏、噴霧乾燥装置２３での噴霧乾燥工程での噴霧乾燥塩中の水銀含有量を低減できる。これに伴い、噴霧乾燥塩の水銀の溶出量も低減できる。
【００４８】
噴霧乾燥装置２３は、図１に示すように、排ガスラインＬ10から分岐した分岐ラインＬ11を介して排ガス１２の一部１２ａが導入されるガス導入手段と、濃縮水３１を散布又は噴霧する噴霧手段とを具備している。そして、導入される排ガス１２の一部１２ａの熱により散布された濃縮水３１を蒸発乾燥させている。
【００４９】
また、本実施例では、空気予熱器１４へ流入する排ガス１２の一部１２ａを排ガスラインＬ10から分岐ラインＬ11を介して分岐しているので、排ガス１２の温度が高く（３５０〜４００℃）、濃縮水３１の噴霧乾燥を効率よく行うことができる。なお、乾燥に寄与した排ガス１２ｂは、ガス送給ラインＬ12を介して空気予熱器１４と集塵器１５との間の排ガスラインＬ10中に返送されている。なお、乾燥に寄与した排ガス１２ｂは、空気予熱器１４の後流側、集塵器１５の前流側の一箇所又は複数個所に返送するようにしてもよい。
【００５０】
図２は、実施例１に係る噴霧乾燥装置の概略図である。図２に示すように、本実施例の噴霧乾燥装置２３は、噴霧乾燥装置本体２３ａ内に、導入ラインＬ21を介して冷却塔２１から導入される排出水２２を噴霧する噴霧ノズル２４と、噴霧乾燥装置本体２３ａに設けられ、噴霧液２２ａを乾燥する排ガス１２の一部１２ａを導入する導入口２３ｂと、噴霧乾燥装置本体２３ａ内に設けられ、排ガス１２の一部１２ａにより排出水２２を乾燥する乾燥領域２５と、乾燥に寄与した排ガス１２ｂを排出する排出口２３ｃとを具備するものである。なお、符号２６は噴霧乾燥装置本体２３ａで分離された固形物、Ｖ1及びＶ2は流路開閉バルブを図示する。
【００５１】
ここで、噴霧乾燥装置２３への導入する排ガス１２の一部１２ａのガス量、濃縮水３１の液噴霧量のバランスの一例を示す。
導入する排ガス１２の一部１２ａのガス量を１０００ｍ3／Ｈあたり、濃縮水３１の液量１００ｋｇ／Ｈを噴霧ノズル２４から噴霧すると、ガス温度は２００℃低下する。
また、ガス中の水分濃度が１０％増加する。例えば噴霧前の導入する排ガスの一部１２ａのガス中の水分濃度が９％の場合、噴霧後の乾燥に寄与した排ガス１２ｂのガス中の水分濃度が１９％となり、約１０％上昇する。
この２００℃のガス温度の低下は、空気予熱器１４通過後の排ガス１２の温度と略同等となる。
【００５２】
ただし、噴霧乾燥装置２３への排ガス１２の一部１２ａのバイパス量は、約５％程度であるため、バイパスした乾燥に寄与したガス１２ｂが排ガスラインＬ10に戻った場合に、水分増加は１０％／２０＝０．５％程度となる。
【００５３】
また、排ガスラインＬ10を通過する排ガス１２のガス温度は、空気予熱器１４で空気を余熱してボイラ１１に供給するので、同様に２００℃下げることとなるので、バイパスして戻ったときの温度差はないものとなる。すなわち、空気予熱器１４の入り口側のガス温度が３５０℃の場合、空気予熱器１４を通過して低下したガス温度と、分岐ラインＬ11と、ガス送給ラインＬ12を経由して噴霧乾燥装置２３で乾燥に寄与した排ガス１２ｂのガス温度は、同じく２００℃低下するので、略同等の温度となる。
【００５４】
本実施例によれば、冷却塔２１から排出され、脱塩処理装置３０から排出される濃縮水３１を噴霧乾燥装置２３の内部に噴霧ノズル２４を介して導入し、噴霧液２２ａを排ガス１２の一部１２ａの熱で乾燥するので、排出水２２を工業排水処理設備で別途処理する必要がなくなり、プラント内で発生する排出水２２の無排水化を実現することができる。
【００５５】
本実施例では、プラント設備内で発生する排出水２２として、冷却塔２１からのブロー排水を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、発電プラント又は化学プラントからの排出水全般に適用することができる。
【００５６】
ここで、石炭火力発電所、油火力発電所の排水事例としては、定常的に発生する排出水として、冷却水以外としては、例えば復水脱塩装置再生排水、復水脱塩装置前置ろ過器再生排水、除濁ろ過装置再生排水、補給水処理装置再生排水、分析室雑排水、脱硫装置排水、雑排水、サンプリング排水、生活排水、灰捨余水、揚運炭設備洗浄排水等を例示することができる。この定常的に発生する排水以外の非定常時の排水としては、例えば空気予熱器洗浄排水、ガスガスヒータ（ＧＧＨ）洗浄排水、煙突洗浄排水、化洗排水、起動排水、貯炭場排水、揚炭桟橋排水、タンク類ヤード等排水等を例示することができる。また、冷却水としては、冷却塔冷却水以外に、例えば軸受冷却水、復水器冷却水等を例示することができる。
【００５７】
なお、本実施例の排ガス処理システム１８で設置している脱硝装置１３は必須のものではなく、ボイラ１１からの排ガス１２中の窒素酸化物濃度や水銀濃度が微量、あるいは、排ガス１２中にこれらの物質が含まれない場合には、図１で示す脱硝装置１３を省略することも可能である。
【００５８】
また、噴霧乾燥装置２３からの乾燥に寄与した排ガス１２ｂのガス送給ラインＬ12の戻し先を、温度低下が少ない場合には、空気予熱器１４の前流側にするようにしてもよい。
【００５９】
本実施例によれば、例えば発電プラントや化学プラントのプロセスプラント設備において発生する各種の排出水を低コストでしかもボイラ効率の低下を伴うことなく、効率的に処理することができるものとなる。  
【００６０】
本実施例に係るプラント設備内で発生する排出水２２と分離水４３とが混合した混合水１１１の水処理システムは、図１に示すように、冷却塔２１からの排出水２２中に存在する塩分を除去するために、脱塩処理装置３０を有している。そして、脱塩処理装置３０で脱塩された後の濃縮水３１を噴霧乾燥装置２３に供給ラインＬ21を介して導入している。なお、図１中、符号Ｌ24は排出水２２を脱塩処理装置３０に導入する導入ラインである。
【００６１】
次に、混合水１１１の水処理システムについて図１及び図３を用いて説明する。
図３は、本実施例に係る脱塩処理装置の一例を示す構成図である。
図３に示すように、本実施例に係る脱塩処理装置３０Ａは、Ｃａイオン等の２価のイオンを含む排出水２２と分離水４３との混合水１１１に対して、スケール防止剤７４を供給するスケール防止剤供給部と、前記スケール防止剤供給部の下流側に設置され、前記排出水２２を再生水３３ａと前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水３１ａとに分離する第１の脱塩装置５５Ａと、前記第１の脱塩装置５５Ａの下流側に設けられ、前記第１脱塩装置５５Ａの濃縮水３１ａに種晶石膏３２ａを供給して、前記第１の脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａから前記石膏を晶析させる晶析槽６１と、前記晶析した石膏３２と第１の脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａとを分離する分離部である液体サイクロン６２と、この液体サイクロン６２の下流側に設置され、濃縮水３１ａを再生水３３ｂと前記Ｃａイオン等が濃縮された濃縮水３１ｂとに分離する第２の脱塩装置５５Ｂと、を有し、２段の脱塩処理装置で脱塩を行っている。
【００６２】
図３に示す実施例においては、第１の脱塩装置５５Ａ及び第２の脱塩装置５５Ｂは逆浸透膜５５ａ、５５ｂを備えた逆浸透膜装置（ＲＯ）を用いている。この逆浸透膜装置の代わりに、例えばナノ濾過膜（ＮＦ）、電気透析装置（ＥＤ）、極性転換式電気透析装置（ＥＤＲ）、電気再生式純水装置（ＥＤＩ）、イオン交換樹脂装置（ＩＥｘ）、静電脱塩装置（ＣＤｌ）、蒸発器等も適宜適用可能である。
【００６３】
晶析槽６１は、分離部である液体サイクロン６２を備えており、分離された石膏３２は、脱水装置６３により脱水される。なお、本実施例の変形例として、分離部である液体サイクロン６２は省略可能である。この場合、晶析槽６１の底部と脱水装置６３とが直接接続される構成とされる。
【００６４】
スケール防止剤７４とは、混合水１１１中で結晶核の生成を抑制するとともに、排出水２２中に含まれる結晶核(種結晶や飽和濃度を超えて析出した小径のスケール等)の表面に吸着して、結晶成長を抑制する機能を有するものである。
また、スケール防止剤７４は、析出した結晶等の水中の粒子を分散させる(凝集を防止する)機能も有する。スケール防止剤７４は、例えばホスホン酸系スケール防止剤、ポリカルボン酸系スケール防止剤、及びこれらの混合物等である。スケール防止剤７４の例として、例えば「ＦＬＯＣＯＮ２６０(商品名、ＢＷＡ社製)」が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６５】
また、排出水２２中にＭｇ２＋が含まれる場合、排出水２２中でマグネシウムを含むスケール（例えば、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム）が析出することを防止するスケール防止剤を用いることができる。以下では、「マグネシウムスケール防止剤」と称する。
マグネシウムスケール防止剤としては、ポリカルボン酸系スケール防止剤等がある。具体例としては、ＢＷＡ社製「ＦＬＯＣＯＮ２９５Ｎ（商品名）」が挙げられる。
【００６６】
本実施例では、第１の脱塩装置５５Ａの上流側の流路にスケール防止剤７４を供給した後に、第１のｐＨ調整剤７５Ａである例えば酸等を導入する第１のｐＨ調整部が接続されている。
【００６７】
第１ｐＨ調整剤７５Ａとして、酸（例えば硫酸）又はアルカリ剤（例えば水酸化カルシウムや水酸化ナトリウム）が供給される。
【００６８】
ここで、図１４〜図１６を参照して、排出水２２中での石膏、シリカ、及び炭酸カルシウムの析出挙動を説明する。
図１４は、石膏析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果である。図１５は、炭酸カルシウム析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果である。図１６は、シリカ析出量のｐＨ依存性のシミュレーション結果である。これらの図において、横軸はｐＨ、縦軸はそれぞれ、石膏、炭酸カルシウム及びシリカの析出量（ｍｏｌ）である。シミュレーションはＯＬＩ社製シミュレーションソフトを用い、水中に各固体成分が０．１ｍｏｌ／Ｌずつ混合され、酸としてＨ２ＳＯ４、アルカリとしてＣａ（ＯＨ）２が添加される条件で行った。
【００６９】
図１４より、石膏析出のｐＨ依存性はなく、全ｐＨ領域で析出することが理解できる。しかし、カルシウムスケール防止剤が添加されると、高ｐＨ領域では石膏は水中に溶解した状態で存在する。図１５より、炭酸カルシウムはｐＨ５を超えると析出する。図１６より、シリカはｐＨ１０以上となると水中に溶解する傾向がある。
【００７０】
よって、混合水１１１中の石膏（硫酸カルシウム）、シリカ、及び炭酸カルシウムの析出挙動を考慮して、以下のような第１ｐＨ調整〜第３ｐＨ調整を行うようにしている。
【００７１】
１）第１ｐＨ調整態様（ｐＨ１０以上）
第１ｐＨ調整態様は、混合水１１１中のｐＨを第１の脱塩装置５５Ａの前流側で、ｐＨ計７６で計測し、ｐＨの値が１０以上の所定のｐＨとなるように制御する。
これは、図１６に示すように、シリカはｐＨ１０以上となると溶解することとなるからである。
この第１ｐＨ調整の場合には、逆浸透膜５５ａにスケーリングする物質としては石膏と炭酸カルシウムの付着を抑制する量のスケール防止剤（カルシウムスケール防止剤）７４を供給する。
【００７２】
２）第２ｐＨ調整態様（ｐＨ１０以下）
第２ｐＨ調整態様は、混合水１１１中のｐＨを第１の脱塩装置５５Ａの前流側で、ｐＨ計７６で計測し、ｐＨの値が１０以下の所定のｐＨとなるように制御する。
これは、図１６に示すように、シリカはｐＨ１０以下となると析出することとなるからである。
この第２ｐＨ調整の場合には、逆浸透膜５５ａにスケーリングする物質としては石膏と炭酸カルシウムとシリカとなり、これら全ての付着を抑制する量のスケール防止剤７４を供給する。
【００７３】
ここで、シリカのスケール防止剤７４としては、カルシウムスケール防止剤、及び、被処理水中でシリカがスケールとして析出することを防止するもの（「シリカスケール防止剤」と称する）の二種類の防止剤を用いる。シリカスケール防止剤としては、ポリカルボン酸系スケール防止剤及びこれらの混合物等がある。具体例としては、ＦＬＯＣＯＮ２６０（商品名、ＢＷＡ社製）が挙げられる。
【００７４】
３）第３ｐＨ調整態様（ｐＨ６．５以下）
第３ｐＨ調整態様は、混合水１１１中のｐＨを第１の脱塩装置５５Ａの前流側で、ｐＨ計７６で計測し、ｐＨの値が６．５以下の所定のｐＨとなるように制御する。
これは、図１５に示すように、炭酸カルシウムはｐＨ６．５以下となると溶解することとなるからである。
この第３ｐＨ調整の場合には、逆浸透膜５５ａに付着する物質としては石膏とシリカの付着を抑制する量のスケール防止剤（カルシウムスケール防止剤、シリカスケール防止剤）７４を供給する。
【００７５】
表１は、第１ｐＨ調整態様〜第３ｐＨ調整態様をまとめたものである。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
表１に示すように、ｐＨ１０以上の場合には、石膏、炭酸カルシウムのスケールを抑制するために、スケール防止剤（カルシウムスケール防止剤）７４が供給され（表中○）、シリカは溶解しているので、スケール防止剤の供給は不要となる（表中×）。
【００７８】
また、ｐＨ１０以下で６．５以上の場合には、石膏、炭酸カルシウム、シリカの全てのスケールを抑制するために、スケール防止剤（カルシウムスケール防止剤、シリカスケール防止剤）７４が供給される（表中○）。
【００７９】
また、ｐＨ６．５以下の場合には、石膏、シリカのスケールを抑制するために、スケール防止剤（カルシウムスケール防止剤、シリカスケール防止剤）７４が供給される（表中○）、炭酸カルシウムは溶解しているので、カルシウムスケール防止剤の供給は、石膏のみのスケールを防止するだけでよいので、第２ｐＨ調整の場合よりも少ない供給量となる（表中×）。
【００８０】
第１の脱塩装置５５Ａで濃縮された後の濃縮水３１ａ中のシリカ濃度が所定濃度以上となると、シリカスケール防止剤の能力に限界がある。そこで、シリカ濃度が所定濃度（例えば２００ｍｇ／Ｌ）以下の場合には、第１または第２または第３ｐＨ調整工程を実施するようにし、シリカ濃度が所定濃度（例えば２００ｍｇ／Ｌ）以上の場合には、第１ｐＨ調整工程（シリカ溶解）を実施するのが好ましい。
【００８１】
また、晶析槽６１に第２のｐＨ調整剤７５Ｂである酸を導入する第２のｐＨ調整部が接続されている。第２のｐＨ調整剤７５Ｂである酸の導入は、晶析槽６１の前流のラインに接続される構成としても良い。
【００８２】
このように、第１のｐＨ調整剤７５Ａは酸に限定されるものではない。例えばアルカリ側に維持することで、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）のゲル化を防止することができる。一方で、アルカリ側とすると、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）や水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）が析出する場合がある。このために、スケール防止剤７４を添加して、スケールの生成抑止を行うものとする。
【００８３】
よって、第１及び第２の脱塩装置５５Ａ、５５Ｂの上流側で供給する第１のｐＨ調整剤７５Ａは酸又はアルカリとするのが好ましい。
【００８４】
また、晶析槽６１に供給する第２のｐＨ調整剤７５Ｂは酸とするのが好ましい。ここで、晶析槽６１へ供給する第２のｐＨ調整剤７５Ｂを酸に限定する理由は、例えばカルシウム系のスケール防止剤７４を無効化し、カルシウムを石膏（ＣａＳＯ4）として析出せしめるためである。
【００８５】
なお、スケール防止剤７４は、カルボン酸系であれば、−ＣＯＯ-・・・Ｃａ2+・・・-ＯＯＣ−のように、カルボキシル基の先端のＨ+が解離し、−ＣＯＯ−がＣａ2+に結合している。ｐＨを低下させ酸の状態とすると、−ＣＯＯＨ  Ｃａ2+  ＨＯＯＣ−のように、カルボキシル基の先端のＨ+が解離せず、同時にカルボキシル基とカルシウムイオンＣａ2+との結合が外れる。これにより、イオン状のカルシウム濃度が増加、過飽和となり、石膏等のカルシウム塩が析出することとなる。
【００８６】
本実施例の水処理システムにおいて、スケール防止剤７４の供給部の上流において、沈殿槽５３及びろ過装置５４が設置されても良い。また、沈殿槽５３の上流に空気などの酸化剤を供給して酸化する酸化部（図示せず）が設置されていても良い。
【００８７】
また、液体サイクロン６２と第２の脱塩装置５５Ｂとの間に、同様に、沈殿槽５３及びろ過装置５４が設置される。ろ過装置５４と第２の脱塩装置５５Ｂとの間の流路に、第３のｐＨ調整剤７５Ｃである酸等を導入する。
この第３のｐＨ調整剤７５Ｃの場合も、第１のｐＨ調整剤７５Ａと同様に、酸又はアルカリを用いることができる。
【００８８】
図３に示す水処理システムを用いて、混合水１１１を処理する方法を以下で説明する。
【００８９】
ここで、本発明で処理する冷却塔２１からの排出水２２の性状の一例としては、ｐＨが８、Ｎａイオンが２０ｍｇ／Ｌ、Ｋイオンが５ｍｇ／Ｌ、Ｃａイオンが５０ｍｇ／Ｌ、Ｍｇイオンが１５ｍｇ／Ｌ、ＨＣＯ3イオンが２００ｍｇ／Ｌ、Ｃｌイオンが２００ｍｇ／Ｌ、ＳＯ4イオンが１２０ｍｇ／Ｌ、ＰＯ4イオンが５ｍｇ／Ｌ、ＳｉＯ2イオンが３５ｍｇ／Ｌであり、これらの内でも、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、ＳＯ4イオン、ＨＣＯ3イオン濃度が高く、これらの存在の反応によりスケール（ＣａＳＯ4、ＣａＣＯ3等）が生成することとなる。
【００９０】
〈前処理工程〉
先ず、沈殿槽５３及びろ過装置５４において、排出水２２中の金属イオンが金属水酸化物として粗除去される。
排出水２２が、強い酸性を示す場合、沈殿槽５３の上流側に隣接する添加槽５２で排出水２２にアルカリ剤（例えばＣａ（ＯＨ）2）７１及びポリマー（例えばアニオン系ポリマー(三菱重メカトロシステムズ(株)製、商品名:ヒシフロックＨ3Ｏ5)）７２が投入され、沈殿槽５３内のｐＨはアルカリ性(例えばｐＨ：８．５〜１１)のｐＨ領域に管理される。
【００９１】
このｐＨ領域では炭酸カルシウム及び金属水酸化物の溶解度は低く、炭酸カルシウム及び金属水酸化物が過飽和となると、炭酸カルシウム及び金属水酸化物が析出して沈殿槽５３の底部に沈殿する。
また、金属水酸化物の溶解度はｐＨに依存する。金属イオンの水への溶解度は酸性になるほど高くなる。上記のｐＨ領域では多くの金属水酸化物の溶解度が低いため、排出水２２に含有される金属は沈殿槽５３の底部に金属水酸化物として沈殿する。ここで、沈殿物５３ａは別途底部から排出処理される。
【００９２】
沈殿槽５３内の上澄み液である排出水２２が沈殿槽５３から排出される。排出された排出水２２に対し、鉄系凝集剤（例えばＦｅＣｌ3）７３が添加され、排出水２２中の炭酸カルシウムや金属水酸化物等の固形分がＦｅ（ＯＨ）3とともに凝集する。
混合水１１１はろ過装置５４に送給される。ろ過装置５４によりＦｅ（ＯＨ）3とともに凝集した固形分が除去される。
【００９３】
Ｆｅは金属類の中で、酸性で水酸化物として析出しやすい。多量のＦｅイオンを含む混合水１１１を第１の脱塩装置５５Ａに流入させると、第１の脱塩装置５５Ａ内でＦｅを含むスケールが発生し、また、晶析槽６１で鉄水酸化物等が沈殿する。このため、本実施例では、第１の脱塩装置５５Ａ内でのスケール発生防止を考慮して、アルカリの前処理後であって第１の脱塩装置５５Ａに流入する前において、混合水１１１中のＦｅイオン濃度が０．０５ｐｐｍ以下になるように、沈殿槽５３での処理条件及びＦｅＣｌ3添加量等が適宜設定される。なお、混合水１１１の水質によっては、上記前処理を省略することができる。
【００９４】
〈スケール防止剤供給工程〉
スケール防止剤７４を供給する供給部においては、図示しないタンクから所定量のスケール防止剤７４を混合水１１１に供給する。図示しない制御部は、スケール防止剤７４の濃度が混合水１１１の性状に応じて設定された所定値となるように調整する。
【００９５】
〈第１のｐＨ調整工程〉
第１のｐＨ調整工程のｐＨ調整剤７５の供給部は、第１の脱塩装置５５Ａの入り口側での混合水１１１のｐＨを、スケール防止剤７４によりＣａを含むスケール(石膏、炭酸カルシウム)の析出が抑制される値（例えばｐＨ５．５程度）に管理する。管理は、第１の脱塩装置５５Ａの入り口側での混合水１１１のｐＨを計測する。
なお、第１のｐＨ調整部を設けない変形例では、この第１のｐＨ調整工程は省略される。
【００９６】
〈上流側分離工程〉
第１の脱塩装置５５Ａにおいて、ｐＨが調整された混合水１１１が処理される。第１の脱塩装置５５Ａの逆浸透膜５５ａを通過した透過水は、塩分が除去された再生水３３ａとして回収される。
【００９７】
この上流側分離工程においては、混合水１１１に含まれるイオン及びスケール防止剤７４は逆浸透膜５５ａを透過することができない。従って、逆浸透膜５５ａの非透過側はイオン濃度が高い濃縮水３１ａとなる。第１の脱塩装置５５Ａの濃縮水３１ａは、晶析槽６１に向かって送給される。例えば静電脱塩装置等他の脱塩装置を用いた場合も、混合水１１１は処理水と、イオン濃度が高い濃縮水とに分離される。
【００９８】
ここで、第１の脱塩装置５５Ａにおいて、高ｐＨの場合には、逆浸透膜５５ａの表面では、シリカは、イオン状シリカで存在することとなる。
具体的には、例えば２００ｍｇＳｉＯ2／Ｌ以上の場合では、高ｐＨであればイオン状シリカとして存在できる。
これに対し、第１の脱塩装置５５Ａにおいて、低ｐＨの場合には、ゲル状シリカとして析出することとなる。
具体的には、例えば２００ｍｇＳｉＯ2／Ｌ以下では、高ｐＨであればイオン状シリカとして存在できる。
低ｐＨであれば、２００ｍｇＳｉＯ2／Ｌ以下ではスケール防止剤７４を使用すればゲル化を抑制（またはゲル化する時間の延長）することが可能となる。
【００９９】
また、第１の脱塩装置５５Ａにおいて、高ｐＨの場合には、逆浸透膜５５ａの表面では、カルシウムイオン（Ｃａ2+）は、ＣａＣＯ3結晶として析出しうるが、Ｃａ用スケール防止剤７４を供給することで析出を防止する。
【０１００】
また、第１の脱塩装置５５Ａにおいて、高ｐＨの場合には、逆浸透膜５５ａの表面では、マグネシウムウムイオン（Ｍｇ2+）は、高ｐＨでＭｇ（ＯＨ）2、ＭｇＳｉＯ3結晶として析出しうるが、Ｍｇ用スケール防止剤７４を供給することで析出を防止する。
【０１０１】
〈第２のｐＨ調整工程〉
図示しない制御部において、晶析槽６１内の第１の脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａのｐＨを、スケール防止剤７４の機能が低減されて、濃縮水３１ａ中の石膏が析出可能な値（例えばｐＨ４以下）に管理する。
【０１０２】
〈晶析工程〉
第２のｐＨ調整剤７５ＢによりｐＨが調整された濃縮水３１ａが、晶析槽６１に貯留される。種結晶供給部を設置する場合は、種結晶供給部は晶析槽６１内の濃縮水３１ａに種結晶の種晶石膏３２ａを添加する。
第２のｐＨ調整剤７５Ｂの添加により、晶析槽６１内においてスケール防止剤７４の機能を無効化する。このため、晶析槽６１内で過飽和になっている石膏３２が晶析する。この晶析工程で種結晶として種晶石膏３２ａを別途投入する場合は、投入された種晶石膏３２ａを核として石膏３２が結晶成長する。
ここで、種晶石膏３２ａは、脱水装置６３で分離された石膏３２の一部を用いる。
【０１０３】
この種晶石膏３２ａを供給する場合には、第１のｐＨ調整剤７５Ａの添加による第１のｐＨ調整を行わずに、第１の脱塩装置５５Ａを通過するｐＨはアルカリ側としてもよい。この場合の石膏３２の純度は第１のｐＨ調整剤７５Ａである酸を添加してｐＨを調整する場合よりも幾分低下する。これは、ｐＨをアルカリ側とすると、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）の結晶が生成する。このため、石膏（ＣａＳＯ4）に炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）が混入するため純度が低下することとなる。
【０１０４】
本実施例のように、第２のｐＨ調整剤７５Ｂとして酸を添加する第２ｐＨ調整工程において、ｐＨを所定値に調整して晶析工程で種晶石膏３２ａを添加することにより、含水率が低い高純度の石膏３２を析出させることができる。
【０１０５】
なお、濃縮水３１ａ中のシリカは、低ｐＨでゲル化し、濃縮水３１ａ中のＣａ2+、Ｍｇ2+と反応して例えばＣａＳｉＯ3、ＭｇＳｉＯ3の反応物を形成し析出する。
【０１０６】
ここで、図１０、１１は、晶析で得られた石膏の顕微鏡写真である。図１０は、条件として種結晶である種晶石膏３２ａを添加した場合の観察結果である。図１１は、条件として種結晶である種晶石膏３２ａを添加しない場合の観察結果である。
【０１０７】
図１０に示すように、種晶石膏３２ａを添加した場合では、大きい石膏が析出した。一般に、析出した石膏が大きい程含水率が低くなる。平均粒径が１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上であれば、十分に含水率が低下した石膏が得られる。ここで、本発明における「平均粒径」とは、ＪｌＳＺ８８２５で規定される方法(レーザ回折法)により計測される粒径である。
【０１０８】
図１０、１１の結果から、第２ｐＨ調整工程でｐＨを所定値に調整して晶析工程で種結晶を添加することにより、含水率が低い高純度の石膏を析出させることができる。種結晶の添加量が多い(晶析槽６１内での種結晶濃度が高い)ほど、石膏３２の析出速度が増大する。種結晶である種晶石膏３２ａの添加量は、晶析槽６１内での滞留時間及びスケール防止剤７４の濃度、ｐＨに基づいて適宜設定される。
【０１０９】
また、分離部である液体サイクロン６２により、平均粒径１０μｍ以上好ましくは２０μｍ以上の石膏３２が濃縮水３１ａから分離される。分離部である液体サイクロン６２に隣接される脱水装置６３で回収された石膏３２の一部が、図示しない種結晶循環部を経由して、種結晶タンク（図示せず）に貯留される。回収された石膏３２は、その一部が種晶石膏３２ａとして晶析槽６１に供給される。
【０１１０】
ここで、種結晶タンクにおいて、貯留された石膏３２に酸処理が施されるようにしてもよい。脱水装置６３で分離された石膏３２にはスケール防止剤７４が付着している場合には、酸処理により付着スケール防止剤の機能が低減される。ここで用いられる酸の種類は特に限定されないが、第２の脱塩装置５５Ｂでの動力低減を考慮すると硫酸が最適である。
【０１１１】
晶析槽６１で晶析する石膏３２は幅広い粒径分布を有するが、液体サイクロン６２で１０μｍ以上の石膏３２を濃縮水３１ａから分離回収するので、大きい石膏を種結晶として利用できる。大きい種結晶を入れれば、大きい石膏を多く晶析させることができる。つまり、高品質の石膏を高い回収率で得ることが可能となる。また、大きい石膏は液体サイクロン６２での分離が容易となり、液体サイクロン６２を小型化できるとともに、動力を低減させることにも繋がる。大きい石膏は脱水装置６３での脱水が容易となり脱水装置６３を小型化できるとともに、動力を低減させることにも繋がる。
【０１１２】
ここで、図３の水処理システムでは逆浸透膜装置以外は開放系であるため、混合水１１１や濃縮水３１ａが空気と接触して水中に炭酸イオンが溶解する。しかし、上述のように、第１のｐＨ調整工程や第２のｐＨ調整工程で炭酸カルシウムの溶解度が高いｐＨ領域に混合水１１１や濃縮水３１ａが調整されている。晶析槽６１の前段階、もしくは晶析槽６１で濃縮水中の炭酸イオンは低減されており、炭酸カルシウムは飽和溶解度以下となっている。更に、ｐＨ調整剤７５として酸を添加することによりｐＨが低い領域となるので、下記（１）の平衡式から炭酸イオン濃度が低い環境となっている。このため晶析槽６１内では炭酸カルシウムは飽和濃度よりも十分に低い濃度で維持され、炭酸カルシウムは晶析しない。このため、回収される石膏３２には炭酸カルシウムがほとんど含有されない。これにより石膏３２の純度が高いものとなる。
【０１１３】
ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ⇔Ｈ2ＣＯ3⇔ＨＣＯ3-＋Ｈ+⇔ＣＯ32-＋２Ｈ+…（１）
【０１１４】
また、酸性領域では金属を含む塩の溶解度が高い。前処理(沈殿槽５３)を経ても混合水１１１に金属が残留した場合であっても、第１のｐＨ調整工程で第１の脱塩装置５５Ａの濃縮水３１ａのｐＨが上記のように低減されていれば、晶析工程で金属を含む水酸化物は析出することはない。また、混合水１１１が多量のＦｅイオンを含む性状である場合は、上述の前処理を経てＦｅ濃度が低減されているため、晶析槽６１でのＦｅ（ＯＨ）3を含む水酸化物がほとんど沈殿しないものとなる。
【０１１５】
このように、本実施例の水処理方法及び水処理システムを用いれば、冷却塔２１から排出される排出水２２を含む混合水１１１中の炭酸カルシウムや金属水酸化物等の不純物をほとんど含まない高純度の石膏３２を有価物として分離回収することができる。
【０１１６】
ここで、平均粒径が１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上と大きい石膏３２を晶析させるような場合、一般的には晶析速度が低下するので晶析槽６１内での滞留時間が長くなる。本実施例では、スケール防止剤７４の機能を低減させるようにｐＨを調整するとともに、種結晶濃度を上げて、適切な晶析速度が確保される。
【０１１７】
〈回収工程〉
石膏３２を含む濃縮水３１ａが晶析槽６１から排出され、分離部である液体サイクロン６２に送給され、排出された濃縮水３１ａから石膏３２を分離する。平均粒径１０μｍ以上の石膏３２は液体サイクロン６２底部に沈降し、小さい粒径の石膏は上澄液に残留する。液体サイクロン６２底部に沈降した石膏３２は、脱水装置６３に移されて、更に脱水されて回収される。回収工程により、含水率が低く不純物を含まず高純度である石膏３２を高い回収率で分離回収することができる。本実施例では種結晶を添加して晶析させているため、平均粒径１０μｍ以上の石膏３２が主として析出し、小径の石膏の割合は少なくなる。ここで、脱水装置６３で分離した分離液６４は、噴霧乾燥装置２３に供給して噴霧乾燥するようにしてもよい。
【０１１８】
また、噴霧乾燥装置２３に供給して噴霧乾燥する以外に、この分離液６４を液体サイクロン６２の排出された濃縮水３１ａに導入させ、濃縮水３１ａと共に第２の脱塩装置５５Ｂで処理するようにしても良い。
【０１１９】
本実施例の変形例として分離部である液体サイクロン６２を省略する場合、晶析槽６１の底部から沈降側の濃縮水が排出される。晶析槽６１底部の濃縮水中には、晶析した大きい石膏３２が沈降している。主として大きい石膏３２を含む濃縮水を脱水装置６３で脱水すれば、高純度の石膏３２が回収できる。また、石膏３２の含水率が低いために脱水装置６３の容積を大きくする必要はない。
【０１２０】
〈下流側分離工程〉
液体サイクロン６２から排出された上澄み側の濃縮水３１ａは、沈殿槽５３及びろ過装置５４に送給される。前述した沈殿槽５３及びろ過装置５４と同様の工程で、分離工程後の濃縮水中に残留する石膏３２及び炭酸カルシウム、及び、濃縮水に残留していた金属水酸化物が除去される。
【０１２１】
ろ過装置５４から排出された濃縮水３１ａは、第２の脱塩装置５５Ｂに送給される。第２の脱塩装置５５Ｂに流入する前に、濃縮水３１ａにスケール防止剤７４が追加添加されても良い。
【０１２２】
また、スケール防止剤７４を添加した後に、濃縮水３１ａにｐＨ調整剤７５である酸またはアルカリ７５を供給してもよい。
【０１２３】
第２の脱塩装置５５Ｂにおいて、第１の脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａが処理される。第２の脱塩装置５５Ｂの逆浸透膜５５ｂを通過した水は、透過水として再生水３３ｂとして回収される。第２の脱塩装置５５Ｂの濃縮水３１ｂは、噴霧乾燥装置２３に導入され、ここで噴霧乾燥される。
【０１２４】
第２の脱塩装置５５Ｂが設置されると、石膏３２を晶析させた後の上澄み液側の濃縮水３１ａから更に再生水３３ｂを回収することができるので、水回収率がさらに向上する。
【０１２５】
第１の脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａは、晶析槽６１での処理により石膏３２が除去されているのでイオン濃度が低くなっている。このため、第２の脱塩装置５５Ｂは石膏３２を除去しない場合に比べて浸透圧を低くすることができるため、必要な動力が低減される。
また、蒸発器(図示せず)が設置されても良い。蒸発器において濃縮水から水が蒸発され、濃縮水に含まれていたイオンが固体として析出し、固体として回収される。蒸発器の上流側で水が回収され濃縮水量が著しく減量されるため、コンパクトな蒸発器とすることが出来、蒸発に必要なエネルギを小さくすることができる。
【０１２６】
本実施例では、脱塩処理装置としては、冷却塔２１の排出水２２と分離水４３との混合水１１１中に、スケール防止剤７４を導入した後脱塩する第１の脱塩装置５５Ａと、第１の脱塩装置５５Ａの後に石膏３２を晶析させる晶析槽６１と、晶析した石膏３２を分離する液体サイクロン６２とを有する「脱塩・晶析装置」を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１２７】
ここで、脱塩処理装置３０の晶析槽６１で晶析処理された石膏３２は、図１に示すように、石膏排出ラインＬ22を介して排出され、再生水３３（３３ａ、３３ｂ）は、再生水供給ラインＬ23を介して、分離液４３を脱硫装置１６に戻す戻しラインＬ32へ合流し、湿式脱硫装置１６で用いる石膏スラリーの補給水として利用するようにしている。
【０１２８】
図３に示すような「脱塩・晶析装置」以外の脱塩処理装置として、他の実施例として、図１２に示すコールドライム法を用いた分離装置としてもよい。
図１２に、コールドライム法による分離装置の一例の概略を示す。
図１２に示すように、コールドライム法による脱塩処理装置は、混合水１１１を添加槽９１において水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）９２を添加し、沈降槽９３で炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）９４を沈降させて、除去する。
次いで、添加槽９５において炭酸ナトリウム（ＮａＣＯ3）９６を添加し、沈降槽９７で炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）９４を沈降させ、除去する。
その後、鉄系凝集剤（例えばＦｅＣｌ3）７３を添加して懸濁性固形分（例えば石膏、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム等の浮遊性固形物）を凝集させる。その後、図３に示す操作と同様に、第１の脱塩装置５５Ａで処理する際に、スケール防止剤７４及びｐＨ調整剤７５を導入して膜分離処理する。
【０１２９】
その他、処理対象水の脱ガス・遊離油分除去後、化学的軟化手段(Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ)を行い、金属等の浮遊固体粒子をろ過した後、逆浸透膜で処理するＯＰＵＳ(Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｕｎｉｑｕｅ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ)法（Ｖｅｏｌｉａ社）や、処理対象水を化学的軟化手段やイオン交換樹脂により、例えばＣａ、Ｍｇを除去し、ついで酸を添加してｐＨを酸側に調整し、ＣＯ2ガスを分離し、その後、ｐＨをアルカリ側に調整してイオン化し析出防止を図り、逆浸透膜で処理するＨＥＲＯ（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ）法(ＧＥ社)等を例示することができる。
【０１３０】
また、本実施例の第１及び第２の脱塩装置５５Ａ、５５Ｂでは、膜分離手段として、「ＲＯ膜」を用いているが、「ＮＦ膜」を分離膜として用いてもよい。
このＮＦ膜を用いる場合には、ＲＯ膜と同様に、２価のイオンは除去できるものの、１価のイオンは完全に除去できるものではないので、例えば脱硫装置の脱硫補給水の供給することができず、再生水の供給先を例えば冷却塔の給水として利用するのが好ましいものとなる。これはＮＦ膜では、スケール防止剤７４も除去できないからである。  
【０１３１】
本実施例の水処理システムにより、混合水１１１中に含まれる２価の金属（例えばカルシウム塩、マグネシウム塩等）や、硫酸イオン、炭酸イオンを効率よく分離できる。また、ＲＯ膜を用いる場合には、カルシウム塩、マグネシウム塩以外に、バリウム塩、ストロンチウム塩も除去することが可能となる。
【０１３２】
本実施例によれば、図３に示すような脱塩処理装置３０Ａを用いて、混合水１１１を濃縮することで噴霧乾燥できる排水量（濃縮前）を著しく増加できることとなる。例えば、脱塩晶析装置を用いることで、その再生水の回収率が９５％であれば、１００／（１００−９５）＝２０倍の排水を無排水化できることとなる。
【０１３３】
図４は、本実施例に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。図３に示す脱塩処理装置３０Ａでは、第１の脱塩装置５５Ａの前流側に沈殿槽５３、ろ過装置５４を設置して混合水１１１中の金属分を金属水酸化物として、カルシウム分を炭酸カルシウムとして沈殿除去しているが、本発明はこの前処理を設けないようにしてもよい。
図４に示すように、本実施例の脱塩処理装置３０Ｂでは、第１の脱塩装置５５Ａ、晶析槽６１、液体サイクロン６２及び第２の脱塩装置５５Ｂを設置し、第１及び２の脱塩装置５５Ａ、５５Ｂの前流側でスケール防止剤７４を各々添加して、第１及び第２の脱塩装置５５Ａ、５５Ｂの逆浸透膜５５ａ、５５ｂへのスケールの付着の防止を図っている。なお、ｐＨ調整剤７５としては、酸（例えば硫酸等）、アルカリ剤（水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等）を添加するようにしている。
混合水１１１の種類によっては、前処理を不要とし、脱塩処理装置の構成の簡略化を図るようにしている。
【０１３４】
このような、簡略化された脱塩処理装置３０Ｂで処理する混合水１１１としては、例えば炭酸イオン濃度が低い排出水を例示することができる。また、Ｃａ2+やＭｇ2+などのスケール成分の濃度が低い排出水にも適用することができる。
ここで、ｐＨ調整剤７５としては、酸、アルカリ剤がある。ｐＨを下げる場合に用いる酸としては、例えば塩酸、硫酸、クエン酸等の一般的なｐＨ調整剤を例示することができる。また、ｐＨを上げる場合に用いるアルカリ剤としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等の一般的なｐＨ調整剤を例示することができる。
【０１３５】
図５は、本実施例に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。
また、図５に示す脱塩処理装置３０Ｃのように、第２の脱塩装置５５Ｂの濃縮水側の下流に、さらに第３の脱塩装置５５Ｃを設置し、三段階の脱塩処理をするようにしてもよい。
逆浸透膜５５ｃを備えた第３の脱塩装置５５Ｃが設置されると、濃縮水３１ｂから更に再生水３３ｃを回収することができるので、更に水回収率が９７％に向上するものとなる。なお、第２の脱塩装置５５Ｂと、第３の脱塩装置５５Ｃとの間には、図３に示す沈殿槽５３、ろ過装置５４の前処理手段、スケール防止剤７４及びｐＨ調整剤７５を添加するものであるが、図５においては、これを省略して図示している。
【０１３６】
図６は、本実施例に係る他の脱塩処理装置の一例を示す構成図である。
また、図６に示す脱塩処理装置３０Ｄのように、添加槽５２の前流側において、炭酸ガスを分離する炭酸ガス分離部である脱気部５０が設けられている。この脱気部５０は具体的に、二酸化炭素を気散する充填剤を備える脱気塔、または、分離膜である。
【０１３７】
図６の脱塩処理装置３０Ｄでは、脱気部５０に流入する前の混合水１１１が、低ｐＨに調整される。混合水１１１中の炭酸は、そのｐＨに応じて平衡状態となっている。ｐＨが６．５以下と低い場合には、混合水１１１中では主としてＨＣＯ３−及びＣＯ２の状態で存在する。ＣＯ２を含んだ混合水１１１が脱気部５０に流入する。ＣＯ２は、脱気部５０において混合水１１１から除去される。
【０１３８】
本実施例では、図５と同様に、第２の脱塩装置５５Ｂの濃縮水側の下流に、さらに第３の脱塩装置５５Ｃを設置し、三段階の脱塩処理をしている。
【実施例２】
【０１３９】
次に、実施例２に係る水処理システムについて説明する。図７は、本実施例に係る水処理システムの概略図である。実施例１の水処理システムと重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
図７に示すように、本実施例に係る水処理システムは、第１の脱塩装置５５Ａに導入する混合水１１１中の酸化還元電位を計測する酸化還元電位（ＯＲＰ）計１３０を設置している。
そして、第１の脱塩装置５５Ａに導入される混合水１１１の酸化還元電位の値が所定値の範囲外である場合には、酸化剤供給部１３１から酸化剤１３２を供給するようにしている。
混合部１１０で混合される前段階において、脱硫排水から分離した分離水４３から水銀を除去しているが、分離水４３は水銀が残留する場合がある。
【０１４０】
この残留した水銀は、様々な形態をとるので、イオン状態の場合にはＲＯ膜での除去が可能となり、透過水側へ透過しないものの、金属水銀の場合には無極性でかつ液状であり、ＲＯ膜を透過する。
よって、混合水１１１中の酸化還元電位の値を所定範囲内に制御することで、水銀の形態を転換させてイオン状態として、ＲＯ膜で除去するようにしている。
【０１４１】
ここで、酸化還元電位計１３０で計測する混合水１１１中の酸化還元電位の値（Ｘ）が、−０．６９Ｖ＜ＯＲＰ値（Ｘ）＜１．３５８Ｖの範囲となるよう制御するのが好ましい。
【０１４２】
これは、ＯＲＰ値（Ｘ）が「１．３５８Ｖ」を超える場合には、塩化物Ｃｌ-が塩素ガス（Ｃｌ2）となり、好ましくないからである。
また、ＯＲＰ値（Ｘ）の下限値は、共存物質により異なり、ＯＲＰの下限値を−０．６９Ｖ以上、望ましくは０．２６８０Ｖ以上、さらに望ましくは０．６１２５Ｖ以上、更に望ましくは０．７９６Ｖである。排水中の塩類は、Ｃｌ-、ＳＯ42-が大部分である。
Ｈｇ（ｌ）は＋０．２６８０Ｖ以上でＨｇ2Ｃｌ2（固体）に、＋０．６１２５Ｖ以上でＨｇ2ＳＯ7（固体）に酸化される。なお、排水中には、Ｓ2-、Ｉ-、Ｂｒ-も含まれるが、Ｃｌ-、ＳＯ42-に比較して少量である。
また、一方で、不純物がまったく含まれない場合は、Ｈｇ（ｌ）をＨｇ22+に酸化するには、＋０．７９８Ｖが必要となる。
【０１４３】
上限値の１．３５８Ｖの根拠はＣｌ-からＣｌ2への酸化の標準電極電位が＋１．３５８３Ｖであるからである。一方で、Ｃｌ-からＣｌＯ-になる反応は＋０．８９Ｖであるので、上限値は、少なくとも＋１．３５８３Ｖ以下、望ましくは＋０．８９Ｖ位下とするのがよい。
【０１４４】
よって、水銀が還元しないような状況となるように、ＯＲＰ制御によって、酸化剤１３２を投入するようにしている。
この結果、水銀は金属水銀ではなく、酸化水銀に維持され、ＲＯ膜の忌避物質である塩素ガスは塩化物イオンの形態に維持される。よって、水銀を除去しつつＲＯ膜を損傷することがない運転が可能となる。
【０１４５】
ここで、酸化剤１３２としては、空気を用いることが好ましい。酸化剤１３２として空気を用いることで、ＲＯ膜への損傷をおさえつつマイルドな条件での酸化が可能となる。
【０１４６】
また、酸化剤１３２を供給した後、第１の脱塩装置５５Ａの前流側で、固液分離装置１３３を設置し、混合水１１１中の固形化した水銀（例えば塩化水銀（ＨｇＣｌ2）等）を分離するようにしてもよい。これにより、固形化した水銀（例えば塩化水銀（ＨｇＣｌ2）等）がＲＯ膜表面に付着することが防止され、脱塩処理能力の低下を抑制することができる。
【実施例３】
【０１４７】
次に、実施例３に係る水処理システムについて説明する。図８は、本実施例に係る水処理システムの概略図である。実施例１の水処理システムと重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
図８に示すように、本実施例に係る水処理システムは、重金属スラッジ１０４を分離した固液分離部１０３の後流側で、混合部１１０の前流側において、ＵＦ（Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ）膜１２２と、ＮＦ膜（ナノ濾過膜）１２１ａを有するＮＦ膜装置１２１とを備える。
【０１４８】
本実施例では、キレート剤１０２の添加によって、固液分離部１０３で水銀を除去・分離したのち、膜による脱塩を行うようにしている。この膜処理の膜はＮＦ膜とするのが好ましい。
ＮＦ膜１２１の透過液１２３の一部を返送水１２３ａとして湿式脱硫装置１６に返送ラインＬ36にて返送するとともに、ＮＦ膜１２１の濃縮液１２４を後段の冷却塔２１からの排出水２２と混合部１１０で混合し、混合水１１１とする。
【０１４９】
ＮＦ膜１２１で脱塩処理することで、濃縮液１２４側に多価イオン(例えばＣａ2+、Ｍｇ2+、ＳＯ42-)を濃縮し、透過液１２３側に一価イオン(例えばＮａ+、Ｃｌ-)を濃縮することができる。
ここで、湿式脱硫装置１６からの排水に含まれる塩は塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）が主である。よって、一価選択性を有するＮＦ膜１２１による膜分離により、濃縮液１２４は後段の石膏晶析で石膏の原料(例えばＣａ2+、ＳＯ42-)を濃縮する一方で、後段の第１の脱塩装置５５ＡのＲＯ膜の負荷となるＣｌ-を低減することができる。
【０１５０】
これにともない、後段の第１の脱塩装置５５Ａに供給する溶解性蒸発残留物（Ｔｏｔａｌ  ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  ｓｏｌｉｄ（ｓ）；ＴＤＳ）濃度を低減し、濃縮率を高くとることができる。
これにより、第１の脱塩装置５５Ａからの濃縮水３１ａを低減させることができる。この結果、濃縮水を噴霧乾燥するための噴霧乾燥装置２３を小型化にすることができる。
【０１５１】
なお、ＮＦ膜１２１による脱塩装置の目詰まりを防止するため、スケールインヒビターを添加するようにしてもよい。
【０１５２】
本実施例によれば、分離水４３をキレート剤１０２で処理した水銀処理後、さらにＮＦ膜１２１により脱塩処理することで、多価イオンを選択的に濃縮することができ、これにより、第１の脱塩装置５５ＡでのＲＯ膜での濃縮率を高め、噴霧乾燥装置２３の小型化に繋がる。
【０１５３】
潮解性のある物質は主に、ＣａＣｌ2、ＭｇＣｌ2であるが、ＮＦ膜によりこの２価カチオン(Ｃａ2+、Ｍｇ2+)と塩化物イオンＣｌ-を分離することができるので、噴霧乾燥装置２３での乾燥塩の潮解性の問題は低減される。
【０１５４】
ＮＦ膜の濃縮水１２４は多価イオンがリッチ状態となり、晶析装置で石膏を回収、晶析後にＲＯで濃縮し、そのＲＯ濃縮水を噴霧乾燥装置２３で噴霧乾燥することができる。
【実施例４】
【０１５５】
次に、実施例４に係る水処理システムについて説明する。図９は、本実施例に係る水処理システムの概略図である。実施例１の水処理システムと重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
図９に示すように、本実施例に係る水処理システムは、ボイラ１１からのボイラ排ガス１２中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫装置１６と、前記湿式脱硫装置１６からの石膏スラリーを含む脱硫排水４１から石膏３２を分離する脱水装置４２と、前記脱水装置４２からの分離水４３を、プラント設備内で発生する排出水２２と混合する混合部１１０と、前記混合部１１０で混合された混合水１１１を導入し、キレート剤１０２を投入して分離水４３中の重金属を固定化する反応槽１０１と、前記反応槽１０１からの混合水１１１中の固形分（重金属スラッジ）１０４を固液分離する固液分離部１０３と、前記固液分離後の混合水１１１中の塩分を除去する脱塩処理装置３０と、前記脱塩処理装置３０で塩分濃縮した濃縮水３１を噴霧する噴霧手段を有し、前記ボイラ排ガス１２の一部１２ａを用いて噴霧乾燥する噴霧乾燥装置２３と、を備えるものである。
冷却塔２１からの排出水２２を分離水４３と混合することで、冷却塔２１の排出水２２中に含まれる不純物に対し、キレート剤１０２を用いて除去することができる。
【０１５６】
実施例１の処理システムと異なり、第１の脱塩装置５５Ａに導入される導入水量が増大するので、塩濃度が下がり、ＲＯ膜への負荷の軽減を図ることができる。
【実施例５】
【０１５７】
次に、実施例５に係る水処理システムについて説明する。図１３は、本実施例に係る水処理システムの概略図である。実施例１の水処理システムと重複する部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
図１３に示すように、本実施例に係る水処理システムは、噴霧乾燥装置２３に供給する濃縮水３１中に、キレート剤１０２を添加するものである。
本実施例では、脱塩処理装置３０からの濃縮水３０を噴霧乾燥装置２３へ供給するラインＬ21に、濃縮水３１中に残留する重金属を固定化するキレート剤１０２を、図示しないキレート剤添加部から添加するものである。
【０１５８】
本実施例では、噴霧乾燥装置２３へ供給する前に、濃縮水３０中へキレート剤１０２を混合することで、噴霧乾燥装置２３で生成する排出ガス１２ｂ中の乾燥塩はキレート剤１０２が十分に混合される。
【０１５９】
この固形分分離機１４０で分離された固形分１４１は、その後そのまま埋立処理される。
【０１６０】
ここで、キレート剤１０２を添加する場合には、その耐熱温度以下で扱う必要がある。このため、噴霧乾燥装置２３の乾燥終了時の排出ガス１２ｂの温度（Ｔ1）を２００℃以下、好ましくは１５０℃以下に維持する。
【０１６１】
なお、噴霧乾燥装置２３での乾燥中の噴霧液滴の温度は８０℃程度となりそれ以上温度上昇しない。このため、乾燥開始時の温度は限定されるものではない。なお、噴霧乾燥装置５０への分岐排ガス１８ａの入口温度（Ｔ2）は例えば３５０℃程度である。よって、脱水濾液の液滴の蒸発量又は分岐排ガス１２ａの導入流量のいずれか一方又は両方を変化させ、排出ガス１２ｂの温度（Ｔ1）を２００℃以下、好ましくは１５０℃以下に維持することで、キレート剤１０２の劣化が無く、固形分１４１を埋立処理する際の、重金属の溶出が解消される。
【０１６２】
本実施例によれば、濃縮水３０中の重金属を固定化するキレート剤１０２を添加した後、噴霧乾燥装置２３で乾燥することで、固形分１４１からの例えば水銀等の重金属の溶出を防止することができる。
【０１６３】
また、キレート剤７４と共に、さらに凝集剤を添加するようにしてもよい。
この凝集剤としては、固形物の核を形成する凝結剤及び、固形物のフロックを増大させる高分子凝集剤を用いることができる。
【０１６４】
ここで、凝結剤としては、例えば硫酸バンド、塩化鉄、ＰＡＣ等を挙げることができる。また、高分子凝集剤としては、例えば「タキフロック（商品名；多木化学社製）アニオン系、ノニオン系、カチオン系、両性系）」、「エポフロックＬ−１（商品名）；ジコー社製」等を挙げることができる。
【符号の説明】
【０１６５】
１１  ボイラ
１２  ボイラ排ガス（排ガス）
１８  排ガス処理システム
２１  冷却塔
２２  排出水
２３  噴霧乾燥装置
３０  脱塩処理装置
３１（３１ａ〜３１ｃ）  濃縮水
３３（３３ａ〜３３ｃ）  再生水
５５Ａ〜５５Ｃ  第１〜３の脱塩装置
６１  晶析槽
６２  液体サイクロン
７４  スケール防止剤
７５  ｐＨ調整剤
１０１  反応槽
１０２  キレート剤
１０３  固液分離部
１０４  重金属スラッジ
１１０  混合部
１１１  混合水
【図１】
2015128754.tif 000004
【図２】
2015128754.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015128754.tif 000010
【図８】
2015128754.tif 000011
【図９】
2015128754.tif 000012
【図１０】
2015128754.tif 000013
【図１１】
2015128754.tif 000014
【図１２】
2015128754.tif 000015
【図１３】
2015128754.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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