(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０を含まない５vol％（体積％）以下の二酸化炭素を含む混合ガスを、アルカリ添加により液中のｐＨを８以上、９以下の範囲に調整しながら気液接触させて、前記液中のカルシウムイオンを炭酸カルシウムとして除去し、スケールの発生しない濃度にまで前記カルシウムイオンを低減し、
アルカリ添加に合わせて測定した前記液中のｐＨの時間推移における前記ｐＨの変動幅が、１５分間以上０．０１以上、０．１４以下に収まっていること、または前記ｐＨの標準偏差が１５分間以上０．０１以上、０．０４以下に収まっていることを指標として、前記気液接触の継続を判断することを特徴とするカルシウム除去方法。
【請求項２】
請求項１記載のカルシウム除去方法において、
アルカリ添加に合わせて測定した前記液中のｐＨの時間推移における前記ｐＨの変動幅が、１５分間以上０．０１以上、０．１４以下に収まっていること、または前記ｐＨの標準偏差が１５分間以上０．０１以上、０．０４以下に収まっていることを指標として、前記アルカリ添加の継続を判断することを特徴とするカルシウム除去方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のカルシウム除去方法において、
前記混合ガスは、燃焼装置から排出される排ガスであることを特徴とするカルシウム除去方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のカルシウム除去方法において、
前記液中のカルシウムイオンとは、排水中のカルシウムイオンであることを特徴とするカルシウム除去方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のカルシウム除去方法において、
前記混合ガスの気液接触を、前記混合ガスの熱を用いて６０℃以上で行うことを特徴とするカルシウム除去方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のカルシウム除去方法において、
前記混合ガスの気液接触に際して、前記混合ガスの熱を用いて濃縮を行うことを特徴とするカルシウム除去方法。
【請求項７】
請求項６記載のカルシウム除去方法において、
前記濃縮に際して生じた蒸発成分から凝縮させて得られた凝縮水を再利用することを特徴とするカルシウム除去方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のカルシウム除去方法において、
前記液中のカルシウムイオンを炭酸カルシウムとして除去し、スケールの発生しない濃度にまで低減した液を再利用することを特徴とするカルシウム除去方法。
【請求項９】
０を含まない５vol％（体積％）以下の二酸化炭素を含む混合ガスを供給するガス供給手段と、
前記混合ガスを、カルシウムイオンの除去が必要なカルシウムイオン要除去液と気液接触させる処理槽と、
前記処理槽に、前記カルシウムイオン要除去液を供給する液供給手段と、
気液接触済みの前記カルシウムイオン要除去液から炭酸カルシウムを沈殿させる沈殿槽と、
前記気液接触している前記カルシウムイオン要除去液の液性をｐＨ８〜９の範囲に調整する液性管理手段とを有し、
前記処理槽は、アルカリ添加に合わせて測定した前記液中のｐＨの時間推移における、前記ｐＨの変動幅が１５分間以上０．０１以上、０．１４以下に収まっていること、または前記ｐＨの標準偏差が１５分間以上０．０１以上、０．０４以下に収まっていることを指標として、前記気液接触を中止することを特徴とするカルシウム除去システム。
【請求項１０】
請求項９記載のカルシウム除去システムにおいて、
前記液性管理手段は、
前記カルシウムイオン要除去液の液性検知手段と、
前記液性検知手段に基づく液性を、ｐＨ８〜９の範囲に合わせるようにアルカリを添加するアルカリ添加手段とを有することを特徴とするカルシウム除去システム。
【請求項１１】
請求項９または１０記載のカルシウム除去システムにおいて、
前記アルカリ添加手段は、アルカリ添加に合わせて測定した前記液中のｐＨの時間推移における、前記ｐＨの変動幅が１５分間以上０．０１以上、０．１４以下に収まっていること、または前記ｐＨの標準偏差が１５分間以上０．０１以上、０．０４以下に収まっていることを指標として、前記アルカリ添加を中止することを特徴とするカルシウム除去システム。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１項に記載のカルシウム除去システムにおいて、
前記ガス供給手段は、排ガスを排出する燃焼装置等の排ガス排出手段に接続されていることを特徴とするカルシウム除去システム。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１項に記載のカルシウム除去システムにおいて、
前記液供給手段は、処分場の浸出水等カルシウムイオンの除去が必要なカルシウムイオン要除去液を排出する排液排出手段に接続されていることを特徴とするカルシウム除去システム。
【請求項１４】
請求項９〜１３のいずれか１項に記載のカルシウム除去システムにおいて、
前記処理槽で前記カルシウムイオン要除去液に前記混合ガスを気液接触させるに際して、前記混合ガスの熱により前記カルシウムイオン要除去液を濃縮し、濃縮に際して蒸発させた蒸発成分から再利用可能な凝縮水を製造するコンデンサを有することを特徴とするカルシウム除去システム。
【請求項１５】
請求項１４記載のカルシウム除去システムにおいて、
前記処理槽で前記カルシウムイオン要除去液に前記混合ガスを気液接触させるに際して、前記混合ガスの熱により前記カルシウムイオン要除去液を濃縮して蒸発させた蒸発成分から再利用可能な凝縮水を製造するコンデンサは、閉鎖型処分場の散水手段に接続され、
前記液供給手段は、前記閉鎖型処分場の浸出水を排水する排液排出手段に接続され、
前記閉鎖型処分場の散水手段で使用される水が、前記カルシウム除去システムを介して循環再利用されていることを特徴とするカルシウム除去システム。
【請求項１６】
請求項９〜１５のいずれか１項に記載のカルシウム除去システムにおいて、
前記沈殿槽で前記液中のカルシウムイオンが除去されたカルシウムイオン要除去液の処理に際して蒸発した蒸発成分から再利用可能な凝縮水を製造するコンデンサを有することを特徴とするカルシウム除去システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のカルシウム除去システムにおいて、
前記沈殿槽で前記液中のカルシウムイオンが除去されたカルシウムイオン要除去液の処理に際して蒸発した蒸発成分から再利用可能な凝縮水を製造するコンデンサは、閉鎖型処分場の散水手段に接続され、
前記液供給手段は、前記閉鎖型処分場の浸出水を排水する排液排出手段に接続され、
前記閉鎖型処分場の散水手段で使用される水が、前記カルシウム除去システムを介して循環再利用されていることを特徴とするカルシウム除去システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を含む低濃度ガスで液中のカルシウムを除去する技術に関し、特に、工場等からの排ガスを用いて処分場の浸出水等の排水処理におけるカルシウム除去に有効に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水中のカルシウム（カルシウムイオン）の除去は、炭酸ナトリウムを添加することで、炭酸カルシウムとして沈殿し除去している。
【０００３】
一方、建設現場で排出されるコンクリート作業中等に発生するアルカリ性排水に関しては、ガスボンベから１００％の二酸化炭素を通じ、カルシウムを炭酸水素カルシウムにしてスケール発生を防止した状態で廃棄している。かかる方法では、殆どの場合、カルシウムを炭酸カルシウムとして沈殿分離させることは行っていない。
【０００４】
一方、排水処理技術ではないが、炭酸カルシウムを製造する方法として、プラントや発電に際して発生した排ガスを二酸化炭素供給源として利用する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。水酸化カルシウム含有水性懸濁液に５〜１００％の二酸化炭素濃度である排ガスを通すことにより、質の高い軽質炭酸カルシウムを製造する技術が提案されている。５〜１００％の高濃度に二酸化炭素を含む排ガスを積極的に利用することで、不要な二酸化炭素を大気中に放出することなく、炭酸カルシウムとして固定する技術である。
【特許文献１】特開平１１−１１９４１号公報
【特許文献２】特開２０００−１７８０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように排水処理におけるカルシウム除去技術としては、炭酸ナトリウムの添加による処理技術が一般的である。しかし、かかる処理方法では、カルシウム濃度に対して過剰量の炭酸ナトリウムを添加する必要があり、処理後の排水に際しての塩濃度の増加という新たな問題が発生する。
【０００６】
そこで、本発明者は、二酸化炭素を直接的にカルシウム除去対象とする排水中に通じることにより、炭酸カルシウムとして沈殿させることで、上記塩濃度の増加という問題を回避しながら、容易にカルシウムの除去が行えるのではないかと考えた。
【０００７】
特に、地球温暖化の原因ともなっている焼却場、発電所等で大量に発生する排ガス中の二酸化炭素を利用すれば、排ガス中の二酸化炭素対策としても有効な筈である。このように排ガスを利用することで、二酸化炭素ガスの供給に際して、供給目的のための新たなプラントやエネルギー投入を避けることもでき、排ガス中の二酸化炭素除去、排水中のカルシウム除去の双方を、環境負荷を低減しつつ低コストで併せて行うことができ、極めて優れた技術の提案が行えると考えた。
【０００８】
本発明者は、実験により、排ガスと同程度の二酸化炭素濃度を有する混合ガスを調製し、このガスを用いて排水処理中のカルシウム濃度と略匹敵する程度に濃度設定した溶液中に曝気し、その有効性の確認を行った。
【０００９】
しかし、本発明者の当初の期待とは異なり、二酸化炭素が低濃度の場合には、高濃度の二酸化炭素を用いる場合とは異なり、単に二酸化炭素を通じる程度ではスケールの発生の虞がない程度までカルシウム濃度を低下させることができないことが分かった。かかる様子を図１に示した。
【００１０】
図１（ａ）では、高濃度の二酸化炭素を用いて、溶液中のカルシウムを炭酸カルシウムとして沈殿除去する場合を示している。二酸化炭素は、炭酸ガスボンベから二酸化炭素１００vol％（以下本明細書では、体積％をvol％と表示する）のものを供給して使用した。溶液のカルシウム濃度は、１０００ｍｇ／ｌである。
【００１１】
図１（ａ）には、カルシウムイオン濃度と、溶液のｐＨの情況を示した。１００vol％の二酸化炭素を、上記溶液１リットル中に曝気量（１００ｍｌ/ｍｉｎ）で通じると、カルシウムイオン濃度は約８００ｍｇ程度まで一気に下がる。その後、カルシウムイオン濃度は、逆に上昇に転じ、多少の変動は示すものの９００〜１０００ｍｇ／ｌで略一定に推移してしまう。
【００１２】
一方、溶液のｐＨは、二酸化炭素の曝気開始に伴い下降し、約０．３時間程度で約５．５〜６の範囲にまで下がり、その後安定してしまう。
【００１３】
上記カルシウムイオン濃度の推移と溶液ｐＨの推移とを勘案すると、二酸化炭素を通じることで次第に溶液内のｐＨは減少するが、アルカリ性が高い約ｐＨ１２〜１１の範囲では炭酸カルシウムの沈殿が生成する。溶液内ｐＨはその後さらに下がり続け、一旦生成した炭酸カルシウムの沈殿が、過剰の炭酸イオンと反応し炭酸水素カルシウムとなって溶解し始め、溶液内のカルシウムイオン濃度が上昇する。一旦生成した炭酸カルシウムは、ほぼ完全に溶解してカルシウムイオン濃度としては元の濃度に戻る。
【００１４】
そこで、図１（ａ）に示すように、カルシウムイオン濃度がこれ以上変化しないことを確認した上で、処理時間０．６時間目に、水酸化ナトリウム水溶液を加えて中和し、さらに溶液内ｐＨを１１まで上げた。溶液の液性をアルカリ性に戻すと、図１（ａ）に示すように、炭酸カルシウムが次第に再沈殿し始め、それに併せて溶液内のカルシウムイオン濃度が減少した。かかる中和処理を施すことで、溶液内のカルシウムはｐＨ８前後で９０％以上の除去が可能であった。
【００１５】
当初、発明者は、低濃度の二酸化炭素を用いた場合にも、高濃度の二酸化炭素を用いた場合と同様の推移で、溶液内のカルシウムイオンの除去が行えるのではないかと考えていた。しかし、図１（ｂ）に示すように、二酸化炭素濃度５vol％の混合ガスを、図１（ａ）と同様に、１０００ｍｇ／ｌのカルシウム溶液に通じると、溶液の液性は約１時間経過するまでは徐々に、経過後は一気にｐＨ約６．５程度まで下がった。しかしその後ｐＨはそれ以下にならずその状態が継続された。
【００１６】
高濃度二酸化炭素を用いた場合と同様に、水酸化ナトリウム水溶液を用いて中和し、さらにｐＨを１２まで戻した。その結果、溶液内のカルシウムイオンは、炭酸カルシウムとして沈殿除去された。しかし、図１（ｂ）に示すように、ｐＨ１２でも、溶液内カルシウムイオン濃度は約６００ｍｇ／ｌもあり、４０％程度の除去しか行えないことが分かった。
【００１７】
スケール発生を防止し得るカルシウムイオン濃度は、約１００ｍｇ／ｌ程度と云われており、５vol％の低濃度二酸化炭素を用いた方法では、明らかに高濃度（例えば、１００vol％）の二酸化炭素を用いた場合とは異なり、中和法を適用したとしても十分に溶液内のカルシウム除去を行うことができないという結果が確認された。
【００１８】
一方、近年、焼却場などから排出される排ガスは、二酸化炭素の排出規制に適合するように種々の排出規制対策技術が適用され、その結果、これまでのように十数vol％という高濃度に二酸化炭素を含む排ガスは殆ど得られないのが現状である。
【００１９】
そこで、排ガスを二酸化炭素供給源として活用するためには、是非とも、５vol％以下の低濃度二酸化炭素でも十分に溶液内カルシウムの除去が行える技術の開発が必要である。
【００２０】
本発明の目的は、５vol％以下の低濃度の二酸化炭素を含む排ガスでも、溶液内のカルシウムをスケールの発生しない程度にまで除去できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のカルシウム除去方法は、０を含まない５vol％以下の二酸化炭素を含む混合ガスを気液接触させて、液中のカルシウムイオンを炭酸カルシウムとして除去し、スケールの発生しない濃度にまで前記カルシウムイオンを低減することを特徴とする。本発明により、５vol％以下の低濃度二酸化炭素含有ガスを、溶液中のカルシウムイオン除去に利用することができる。
【００２２】
アルカリ添加により前記液中の液性をアルカリ範囲に調整しながら、前記液中のカルシウムイオン濃度の変化を指標として前記気液接触を行うことを特徴とする。前記液中のカルシウムイオン濃度の変化を指標とするとは、アルカリ添加に合わせて測定した前記液中のｐＨの時間推移における前記ｐＨの変動幅が、所定時間、所定範囲に収まっていることを指標として、前記気液接触の継続を判断することを特徴とする。
【００２３】
かかる指標を設けることで、溶液中のカルシウムイオン濃度が十分に低下して、実質的に二酸化炭素の供給が不要と判断できる状態でも、二酸化炭素を液中に供給する過剰な気液接触を防止することができる。二酸化炭素の気液接触を続ければ、その分、液性は酸性になるため、液性を所定範囲に調整しようとすれば、液中のカルシウムイオンの有無に関わらずアルカリ添加が行われる心配があるが、かかる過剰のアルカリ添加を防止することができる。
【００２４】
前記アルカリ添加に際して前記液中のカルシウムイオン濃度の変化を指標とするとは、アルカリ添加に合わせて測定した前記液中のｐＨの時間推移における前記ｐＨの変動幅が、所定時間、所定範囲に収まっていることを前記アルカリ添加の継続を判断する指標とすることであることを特徴とする。かかる指標を設けることで、液中のカルシウムイオンが既に十分に沈殿しているにもかかわらず、アルカリ添加を続けるというアルカリの過剰添加が防止できる。
【００２５】
前記混合ガスの気液接触は、前記液中のｐＨを８以上、９以下の範囲で行うことを特徴とする。炭酸カルシウムの沈殿は、基本的には、ｐＨ１０以上のアルカリ性の範囲で行うことが好ましいと云われており、より酸性に近づく程、炭酸カルシウムの再溶解が始まる。一方、排水の処理基準では、そのまま放流することができるｐＨ基準は８．６と規定されている。
【００２６】
そこで、炭酸カルシウムの再溶解が著しく促進されない範囲としてｐＨの下限を８とし、カルシウムイオンの除去後、再度の液性調整を行わずに放流することができる状態が確保される気液接触時のｐＨとして９を上限とした。
【００２７】
前記混合ガスは、燃焼装置から排出される排ガスであることを特徴とする。前記液中のカルシウムイオンとは、排水中のカルシウムイオンであることを特徴とする。このように、本発明のカルシウム除去方法を用いることにより、近年の二酸化炭素濃度が低濃度に抑えられた排ガスを処分場等の浸出水のカルシウム除去に適用することができる。
【００２８】
前記混合ガスの気液接触を、前記混合ガスの熱を用いて６０℃以上で行うことを特徴とする。一般的には、温度が高くなる程、気体の溶解度は減少するため、二酸化炭素を用いた液中のカルシウムイオンの除去には、液温を高くすることはは不利と考えられる。しかし、本発明では、前記構成に記載の如く、ｐＨを８〜９等のアルカリ性に液性を調整しながら炭酸カルシウムとして沈殿を連続的に行わせているため、二酸化炭素の液中の溶解度の大きな減少を発生させることなく、６０℃以上の高温でも効果的にカルシウムイオンの除去に二酸化炭素を使用することができる。
【００２９】
また、高温で二酸化炭素を用いて液中のカルシウムイオンを炭酸カルシウムとして沈殿させるため、炭酸カルシウムのフロックが低温の場合よりも沈降性に優れた形状となり、より効果的に炭酸カルシウムの沈殿生成ができる。
【００３０】
前記混合ガスの気液接触に際して、前記混合ガスの熱を用いて濃縮を行うことを特徴とする。前記濃縮に際して生じた蒸発成分から凝縮させて得られた凝縮水を再利用することを特徴とする。気液接触に際して、混合ガスの熱を用いて濃縮を行うことで、処理体積を
低減することができ、処理負荷の軽くすることができる。併せて、混合ガスとして排ガスを用いる場合には、コジェネレーションで熱等の再利用が十分に図られた最終段階の熱を、上記濃縮に使用すれば、本来ならそのまま排出される熱を有効利用することで、環境温度の上昇抑止に貢献する。さらに、濃縮に際して得られた蒸発成分から凝縮水を獲得することで、水の再利用を図ることもできる。
【００３１】
前記液中のカルシウムイオンを炭酸カルシウムとして除去し、スケールの発生しない濃度にまで低減した液を再利用することを特徴とする。濃縮蒸発成分からの凝縮水の他に、排水のカルシウムイオン除去後の水をも再利用することで、より水の再利用率の向上を図ることができる。
【００３２】
以上の構成のカルシウム除去方法を実施するために、本発明は、以下の構成のカルシウム除去システムを提案する。すなわち、本発明のカルシウム除去システムは、０を含まない５vol％以下の二酸化炭素を含む混合ガスを供給するガス供給手段と、前記混合ガスを、カルシウムイオンの除去が必要なカルシウムイオン要除去液と気液接触させる処理槽と、前記処理槽に、前記カルシウムイオン要除去液を供給する液供給手段と、気液接触済みの前記カルシウムイオン要除去液から炭酸カルシウムを沈殿させる沈殿槽と、前記気液接触している前記カルシウムイオン要除去液の液性を管理する液性管理手段とを有することを特徴とする。
【００３３】
かかる構成のカルシウム除去システムにおいて、前記液性管理手段は、前記カルシウムイオン要除去液の液性検知手段と、前記液性検知手段に基づく液性を、設定した設定液性に合わせるようにアルカリを添加するアルカリ添加手段とを有することを特徴とする。前記ガス供給手段は、排ガスを排出する燃焼装置等の排ガス排出手段に接続されていることを特徴とする。前記液供給手段は、処分場の浸出水等カルシウムイオンの除去が必要なカルシウムイオン要除去液を排出する排液排出手段に接続されていることを特徴とする。
【００３４】
前記処理槽で前記カルシウムイオン要除去液に前記混合ガスを気液接触させるに際して、前記混合ガスの熱により前記カルシウムイオン要除去液を濃縮し、濃縮に際して蒸発させた蒸発成分から再利用可能な凝縮水を製造するコンデンサを有することを特徴とする。前記処理槽で前記カルシウムイオン要除去液に前記混合ガスを気液接触させるに際して、前記混合ガスの熱により前記カルシウムイオン要除去液を濃縮して蒸発させた蒸発成分から再利用可能な凝縮水を製造するコンデンサは、閉鎖型処分場の散水手段に接続され、前記液供給手段は、前記閉鎖型処分場の浸出水を排水する排液排出手段に接続され、前記閉鎖型処分場の散水手段で使用される水が、前記カルシウム除去システムを介して循環再利用されていることを特徴とする。
【００３５】
前記沈殿槽で前記液中のカルシウムイオンが除去されたカルシウムイオン要除去液の処理に際して蒸発した蒸発成分から再利用可能な凝縮水を製造するコンデンサを有することを特徴とする。前記沈殿槽で前記液中のカルシウムイオンが除去されたカルシウムイオン要除去液の処理に際して蒸発した蒸発成分から再利用可能な凝縮水を製造するコンデンサは、閉鎖型処分場の散水手段に接続され、前記液供給手段は、前記閉鎖型処分場の浸出水を排水する排液排出手段に接続され、前記閉鎖型処分場の散水手段で使用される水が、前記カルシウム除去システムを介して循環再利用されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
５vol％以下の二酸化炭素を低濃度で含む排ガス等の混合ガスを、排水等の液中の溶存カルシウムイオンの除去に使用することができる。
【００３７】
炭酸ナトリウム等の薬品の添加法に比べて、過剰添加に基づく塩濃度の増大、過剰添加による無駄等の問題を回避することができる。
【００３８】
アルカリ添加、気液接触を、カルシウムイオン濃度の変化をｐＨの変動幅として捉える等の液中のカルシウムイオン濃度を指標として行うことにより、単に液性を指標とする場合とは異なり、不必要なアルカリ添加、気液接触を防止することができる。
【００３９】
燃焼装置等から排出される５vol％以下の低濃度二酸化炭素の混合ガスを、カルシウムイオンの炭酸カルシウムとしの除去に際しての供給源として使用するため、二酸化炭素の周囲環境への放出に基づく温暖化防止に有効に寄与する。
【００４０】
混合ガスとしての排ガスの熱を濃縮に使用することで、濃縮、乾燥処理のために必要とするエネルギーを大きく削減することができる。
【００４１】
排ガスの熱を排水の処理水の加温に使用することで、生成する軽質炭酸カルシウムの沈降性を向上させ、固液分離において凝集剤使用量の低減を図ることができる。
【００４２】
排ガスを直接、処理対象の液中に通じて使用することができるため、イニシャルコスト、ランニングコストを安く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の実施の形態を、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
本実施の形態１では、本発明に係るカルシウム除去方法について説明する。本発明のカルシウム除去方法は、５vol％以下の低濃度の二酸化炭素を含む排ガス等の混合ガスを用いて、排水等の液中の溶存カルシウムイオンを、炭酸カルシウムとして沈殿させて除去する方法である。
【００４５】
本発明は、炭酸ナトリウム等の薬品をカルシウムイオンを除去する必要のある排水等に添加するこれまでの方法とは異なり、排ガスを直接、炭酸源として使用することで、排ガス中の二酸化炭素の環境への放出を抑制し、且つ、排水中の不要な溶存カルシウムイオンの除去をも行える。
【００４６】
本発明のカルシウム除去方法では、５vol％以下の低濃度の二酸化炭素を含む混合ガスをカルシウムイオンを炭酸カルシウムとして除去するに際しての二酸化炭素源として使用するが、かかる混合ガスとしては、排ガスを使用することができる。例えば、ガスタービンエンジン、ガスエンジン、ゴミ焼却炉の焼却装置、火力発電所の燃焼装置等から排出される排ガスを使用することができる。
【００４７】
近年かかる燃焼装置から排出される排ガスは、二酸化炭素濃度が低く抑えられて、５vol％以下の二酸化炭素濃度に規制されている各種ガス成分を含んだ混合ガスである。かかる混合ガスを、本発明では使用することができる。勿論、かかる排ガス以外にも、５vol％以下の低濃度の二酸化炭素を含む混合ガスであれば、例えば、空気に二酸化炭素を５vol％濃度で混合したものを用いても一向に構わない。高濃度の二酸化炭素ガスを、空気と適宜混合させて本発明で使用し得る低濃度二酸化炭素勧誘ガスとしても構わない。
【００４８】
本発明では、かかる混合ガスを、液中に溶存しているカルシウムイオンの除去に使用するが、かかるカルシウムイオンの除去を必要とするカルシウムイオン要除去液としては、排水を考えることができる。例えば、埋立処分場の浸出水、建設工事現場におけるコンクリート関連作業等から発生するアルカリ性排水等が考えられる。しかし、不要なカルシウムイオンを除去するための液であれば、かかる排水以外のカルシウムイオン溶存液を本発明のカルシウム除去方法の適用対象としても勿論構わない。
【００４９】
本発明では、上記排水等のカルシウムイオン要除去液に、前記排ガス等の混合ガスを気液接触させるが、かかる気液接触としては、処理槽内に上記カルシウムイオン除去液を入れ、その状態で処理槽底面側から散気孔を多数有する散気管等の曝気手段を介して排ガスを液中に噴出するようにする。勿論、液中に、効果的に二酸化炭素を溶解させることができれば、曝気手段以外の例えば、スプレー方式等の気液接触手段を採用しても構わない。
【００５０】
本発明では、低濃度二酸化炭素を気液接触させるに際して、当初から、溶存カルシウムイオンを有する排水等の液性を所定のアルカリ性範囲に調整しながら行う。図１に示した如く、液性の調整を行うことなく気液接触を行わせ、ある程度液性が一定に推移した時点で、アルカリを加えて中和によりアルカリ側に液性を制御する所謂従来の中和法とは異なる手法を採用している。
【００５１】
本発明では、気液接触させる際しての液性は、例えば、ｐＨ８以上、ｐＨ９以下に設定しておけばよい。かかるｐＨ８〜９範囲が好ましい理由は、気液接触を行わせても、一旦生成した炭酸カルシウムの再溶解がカルシウムイオンの除去に障害となる程には促進されることなく、且つ、カルシウムイオン除去後の排水を別途ｐＨ調整することなくそのまま放流することができるｐＨ基準に合わせることができるためである。
【００５２】
特段、かかる要請に拘る必要が無い場合には、気液接触の当初から、液性をｐＨ９を越えるアルカリ範囲に設定するようにしても構わない。
【００５３】
気液接触に際しての液性調整には、水酸化ナトリウムを用いればよい。水酸化ナトリウムの水溶液を、液量調節可能な状態で処理槽内に供給すればよい。勿論、カルシウムイオンの除去に際しての障害が発生しない範囲で、水酸化カリウム等の他のアルカリを液性調整に採用しても一向に構わない。
【００５４】
液性は、処理槽内のｐＨをリアルタイムにモニターすることで、液性が設定のアルカリ範囲に収まっていることを確認しながら行う。ｐＨのモニターは、例えば、簡単には、処理槽内の液中に電極を付けてｐＨを測定する市販のｐＨメーターを用いればよい。処理槽内では、攪拌することにより、水酸化ナトリウム等のアルカリによる液性調整が不均一にならないように行う。
【００５５】
以上説明したように、本発明のカルシウム除去方法は、５vol％以下の低濃度の二酸化炭素を含む混合ガスを、液性をアルカリ性に調整した状態で、カルシウムイオンを含む液に気液接触させることで、溶存カルシウムイオンを炭酸カルシウムとして沈殿させて、カルシウムイオンを効率的に除去する技術であるが、図２には、本発明のかかる技術の有効性を示す実験結果を示した。
【００５６】
図２は、１vol％の低濃度二酸化炭素を含む混合ガスを、カルシウムイオン濃度１０００ｍｇ／ｌの溶液１リットルに、曝気量１０００ｍｌ／ｍｉｎ．で曝気した場合の様子を示している。
【００５７】
実験に使用した１vol％の二酸化炭素を含む混合ガスは、窒素に対して二酸化炭素を１vol％となるように混合して調製した。カルシウムイオンの溶液は、塩化カルシウムを純水に溶解した水溶液を用いた。水溶液は水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ１２に調整した。
【００５８】
曝気に際しては、液性を水酸化ナトリウム水溶液を用いて、ｐＨ９に調整しながら行った。曝気開始当初は、処理槽に入れた水溶液はｐＨ１２であるため、水酸化ナトリウム水溶液を添加せず、曝気処理後多少時間が経過した後、ｐＨメーターで液性がｐＨ９を下回り始めてから水酸化ナトリウム水溶液を添加しながら調整した。
【００５９】
図２に示すように、液中のカルシウムイオンは、図１（ｂ）に示す場合とは異なり、低濃度二酸化炭素の曝気と共に、速やかに低減し、曝気開始から約２時間程度でカルシウムイオン濃度が約１００ｍｇ近くにまで下がった。曝気開始から、約３〜４時間でスケール発生が防止できるという１００ｍｇ／ｌ以下の低濃度にカルシウムイオンを低減することができた。
【００６０】
図２の結果から、液性をアルカリ性に維持しながら曝気を行うことで、二酸化炭素を１vol％の低濃度で含む混合ガスでも、炭酸カルシウムの再溶解を抑止しつつ、カルシウムイオンを炭酸カルシウムとして沈殿させ、曝気開始後３〜４時間程度で、スケール発生を防止することができる１００ｍｇ／ｌ以下の濃度までカルシウムイオンを除去することができることが確認できた。
【００６１】
尚、カルシウムイオンの濃度は、ＪＩＳ  Ｋ０１２２のイオン電極方法通則に従い、カルシウムイオン電極を用いて測定した。以下のカルシウムイオン濃度の測定も、同様である。
【００６２】
実験では、約４時間で曝気処理を停止させたが、図２のグラフのカルシウムイオン濃度を示すグラフを外挿すれば、ＨＲＴを４〜５時間と設定することで、十分にスケール発生の防止が図れるカルシウムイオン濃度にまでカルシウムイオンの除去が行えることが分かる。
【００６３】
図２に示す実験では、曝気量を１０００ｍｌ／ｍｉｎとして行ったが、曝気量により、カルシウムイオンの除去効率は異なるため、曝気量を変化させてその影響を調べた。図３（ａ）では、曝気量を溶液１リットルあたり１００ｍｌ／ｍｉｎとして、その他の条件は、図２に示す場合と同様に設定して行った。
【００６４】
図３（ａ）からは、カルシウムイオン濃度が曝気開始から略一様に下降することが分かる。確かに、１００ｍｌ／ｍｉｎの曝気量でもカルシウムイオンは、炭酸カルシウムとして沈殿し、溶存カルシウムが除去されている様子は確認されるが、図２に示す場合とは異なり、カルシウムイオン濃度の下降傾向が緩慢である。曝気開始後、９時間経過した時点で、カルシウムイオン濃度が１００ｍｇ／ｌ以下になっている。曝気量を１０００ｍｌ／ｍｉｎとした場合には、図２に示す如く、約３〜４時間で、１００ｍｇ／ｌのカルシウムイオン濃度に達している。
【００６５】
図３（ｂ）では、曝気量を６００ｍｌ／ｍｉｎに設定した場合を示している。その他の条件は、図２と同様である。かかる場合には、カルシウムイオン濃度が１００ｍｇ／ｌ以下に低下するまで、約５．５時間程度で済み、図２に示す場合よりは遅いが、図３（ａ）に示す１００ｍｌ／ｍｉｎの場合よりも遥かに速い。
【００６６】
図３（ａ）に示す如く、曝気量が少なくとも確かに処理は可能であるが、しかし、実際に現場に適用して処理を行う立場からは、処理時間が長過ぎては効率が悪い。そこで、実効性という観点からは、６００ｍｌ／ｌ以上の曝気量で行えばよいと判断した。
【００６７】
次に曝気処理において、溶液を加温することの是非について検討した。上記実験からは、５vol％以下の低濃度の二酸化炭素を含む混合ガスをカルシウムイオンの除去に使用し得ることが確認され、例えば排ガスの使用に適用できるものと考えられる。しかし、排ガスは、燃焼装置から発生させられるもので、その排ガスは焼却場に付設された市民用の温水プールや施設暖房等に有効利用されるものの、それでも通常は６０℃以上の温度を有している。
【００６８】
一般に、気体の液体に対する溶解度は、温度が上昇する程小さくなるため、本発明者は、低濃度二酸化炭素として排ガスを用いた場合には、排ガス本来が有する熱で、気液接触させるに際して液温が上昇し、二酸化炭素の溶解度が低下して、カルシウムイオンの除去に不利になるのではないかと考えた。そこで、上記図２に示す場合と同様の条件で、液温のみを８０℃に設定して、上記説明の本発明のカルシウム除去方法が有効に適用できるか否かを検討した。図４は、液温を８０℃に設定した場合の様子を示す。
【００６９】
図４に示すように、液温を８０℃にして曝気させても、当初懸念していた温度上昇に基づく二酸化炭素の溶解度の減少に基づく影響は殆ど観察されず、十分にカルシウムイオンを低濃度二酸化炭素の混合ガスで炭酸カルシウムとして沈殿除去し得ることが確認された。
曝気開始後、約３時間半経過後に、カルシウムイオン濃度は１００ｍｇ／ｌ未満にまで下がっている。
【００７０】
また、かかる実験では、曝気処理終了後には、液温加熱をしないで用いた場合とは異なり、炭酸カルシウムのフロック形状が大きく、速やかに沈降することが確認された。フロック形状と沈降性については、その詳細については鋭意研究中である。
【００７１】
また、曝気処理に際して液温を加熱することにより、加熱しない場合に比べて、液量が蒸発により約４割少なくなり、混合ガスの熱を利用して濃縮効果をも獲得することができることに気がついた。
【００７２】
尚、図２〜４に示す実験では、処理槽内に予め所定濃度にカルシウムイオン濃度を調製した水溶液を入れ、その水溶液に１０％の水酸化ナトリウム水溶液を加えながら液性を調整を行いつつ、低濃度二酸化炭素の混合ガスを曝気するバッチ処理とした。
【００７３】
一方、上記実験に示されるように、液性を所定のアルカリ範囲に調整しながら、曝気（気液接触）することで、低濃度の二酸化炭素含有混合ガスをカルシウムイオンの除去に有効に使用することができることが確認されたが、実際の処理現場では、バッチ式で行う場合よりも、連続式の処理方法の方が処理効率がよい。
【００７４】
そこで、本発明者は、図５に示すような連続処理可能な実験装置を構成して、本発明のカルシウム除去方法が連続式で行えるか否か検討した。
【００７５】
図５は、カルシウム除去を連続式で行えるように構成した連続式カルシウム除去装置１０を示す。連続式カルシウム除去装置１０は、図５に示すように、調整槽１１、曝気槽１２、沈殿槽１３、ｐＨコントローラー１４、散気管１５を有している。調整槽１１には、カルシウムイオンを除去する試料溶液を入れておく。
【００７６】
調整槽１１内の試料溶液は、ポンプ１６により、模式的に示した送液パイプ１７を通して、曝気槽１２内に連続的に供給されるようになっている。曝気槽１２内では、所定量試料溶液を溜め、それ以上は自然にオーバーフローして沈殿槽１３内に溢流されるように構成されている。
【００７７】
曝気槽１２内の試料溶液は、常に、例えば、ｐＨメーター等に構成したｐＨコントローラー１４のセンサ１４ａにより、液性がリアルタイムにモニターできるようになっている。
液性は、ｐＨ９に設定して実験を行った。液性調整には、ｐＨコントローラー１４のアルカリ供給手段１４ｂから、必要量のアルカリを曝気槽１３内の試料溶液内に供給できるようになっている。試料溶液に供給するアルカリ量は、図示はしないマイクロコンピュータ等の演算装置を利用して計算し、計算結果に基づく指令に合わせてアルカリ供給手段１４ｂの送液ポンプから所定濃度のアルカリを自動供給するように構成されている。使用したアルカリは１０％の水酸化ナトリウム水溶液である。
【００７８】
かかる図５に示す連続式カルシウム除去装置を用いて、次の要領で実験を行った。すなわち、調整槽１１内には、カルシウムイオン濃度１０００ｍｇ／ｌの試料溶液を入れた。かかる試料溶液は、図２に示す実験で使用したと同様に塩化カルシウムを純水に溶解して調製した。２．５リットルの調製槽１１から曝気槽１２には、送液ポンプ１６を用いて、毎分５．４ｍｌで連続的に試料溶液を供給した。
【００７９】
曝気槽１２では、１．５リットルを越える分は、沈殿槽１２側にオーバーフローするように設定して、散気管１５により、曝気槽１２内の試料溶液の底側から１vol％の二酸化炭素含有混合ガスを曝気させた。図には記載しないが、曝気槽１２内には攪拌装置を設け、液性が均一になるように配慮した。曝気量は、図２に示す場合と同様に設定した。
【００８０】
かかる装置構成では、曝気槽１２内では、低濃度二酸化炭素が試料溶液に攪拌混合される気液接触が常時行われ、炭酸カルシウムの沈殿は行われない。気液接触が曝気槽１２で行われた試料溶液は、オーバーフローして沈殿槽１３に入り、沈殿槽１３内で静沈させられることとなる。
【００８１】
かかる実験の結果を、図６に示した。図６には、曝気槽１２内のｐＨの推移と、カルシウムイオン濃度の推移、及び、沈殿槽１３内でのカルシウムイオンの濃度推移を併せて示した。
【００８２】
曝気槽１２内では、図２に示すと同様に液性がｐＨ９に調整されていることが分かる。ｐＨが９に調整された状態で曝気された試料溶液は、沈殿槽１３内で、図６に示すように沈殿させられる。尚、図６の沈殿層１３内のカルシウムイオン濃度については、曝気槽１２からオーバーフローした試料溶液が、約１時間半経過後に沈殿槽１３内に満水になった時点からの値を示している。
【００８３】
沈殿槽１３内では、最早、二酸化炭素による曝気は勿論、液性のアルカリ調整はないが、図６に示すように、速やかにカルシウムイオンが低減して、沈殿槽１３内に移して約２時間経過後には、スケールの発生が十分に抑制される１００ｍｇ／ｌ以下にカルシウムイオン濃度が下がることが確認された。
【００８４】
因みに、かかる沈殿槽１３内でのカルシウムイオンの低減情況は、曝気槽１２内におけるカルシウムイオンの低減情況と酷似しており、曝気処理と、沈殿処理とを別の槽内で行っても本発明の効果は維持されることが確認された。すなわち、図２に示したバッチ処理は勿論のこと、図５に示す構成を用いた連続処理方式でも本発明のカルシウム除去方法は十分に行えることが確認された。
【００８５】
本発明の有効性を、図７に示すように、実際の処分場から採取した浸出水に適用して検証した。図７に示す場合は、本発明をバッチ処理方式で実施したものである。浸出水のｐＨ６．６、カルシウムイオンの濃度は１８９０ｍｇ／ｌであった。二酸化炭素を１vol％含む混合ガスを図２と同様に調製し、曝気量１０００ｍｌ／ｍｉｎで曝気手段により気液接触させた。液性は、ｐＨ８以上９以下の範囲で調整した。調整に際しては、１０％の水酸化ナトリウム水溶液をアルカリとして使用した。
【００８６】
図７に示すように、曝気処理開始から、４時間経過後には、スケールの発生が防止できる１００ｍｇ／ｌ以下の濃度にまてカルシウムイオンの除去を行うことができ、本発明の有効性が、実際の浸出液を用いて確認することができた。
【００８７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、アルカリ添加、曝気処理の各々について、過剰添加、過剰処理を行わないようにする方法について説明する。
【００８８】
上記実施の形態１で説明した方法では、液性を水酸化ナトリウム等のアルカリで、ｐＨをモニターしながら、二酸化炭素の気液接触で低下した液性を所定のアルカリ範囲に、例えばｐＨ８〜９等に維持させながら行っているが、液性は、カルシウムイオン濃度が十分に低くなった状態で曝気をし続けることでもｐＨが低下する。
【００８９】
もし、除去すべきカルシウムイオンがない状態でも、曝気を続ける場合には、ｐＨモニターだけを指標として液性調整を行う場合には、アルカリを添加しながら無駄な液性調整を行うことにも繋がる。
【００９０】
スケールを発生する虞がある程のカルシウムイオン濃度の溶液が存在していることを確認した状態で、上記液性の調整を行うことが必要となる。そのためには、カルシウムイオン濃度のチェックを行う必要がある。チェックに際しては、勿論、イオン電極により測定する方法も考えられるが、リアルタイムに簡便に使用できる手段が必要と本発明者は考えた。
【００９１】
本発明者は、前記の如く、低濃度二酸化炭素を用いたカルシウム除去実験を繰り返す中、液性のｐＨ推移を示すグラフと、溶存カルシウムイオンの濃度を示すグラフとが、良好な相関関係を示すという事象に初めて気がついた。
【００９２】
すなわち、図２に示すように、ｐＨの推移を示すグラフには、アルカリを添加してｐＨ調整を行うに際して、アルカリ添加前に下がっていたｐＨが、添加後に上がり、また添加を止めた時点で再度下がり、添加して再度上がるという、所謂上下の変動が起きている情況が観察される。
【００９３】
かかるｐＨの変動幅は、図２に示すように、液中の溶存カルシウムイオン濃度が小さくなる程、小さくなっていくことが分かる。次第に変動幅の振幅が減衰している。そこで、本発明者は、かかるｐＨの変動幅を指標とすることで、液中のカルシウムイオン濃度の情況をある程度把握することができると考えた。すなわち、液性調整が不要と考えられる程度のカルシウムイオン濃度に対応したｐＨの変動幅を実験等から求めておけば、かかるｐＨの変動幅を指標として、アルカリ添加を中止したり、あるいは二酸化炭素の曝気を中止したり等、アルカリ添加の継続、曝気継続の要否判断の指標として使用し得ることに初めて気がついた。
【００９４】
但し、かかるｐＨの変動幅は、使用する排ガスのＣＯ2濃度、温度、曝気量、使用するアルカリの濃度等にも影響を受けるものと考えられるが、かかる条件を指定した状態であれば、十分に液性調整におけるアルカリ添加、曝気処理の継続の要否判断の指標として使用することができる。
【００９５】
本発明者は鋭意検討の結果、カルシウムイオンの除去目標をカルシウムイオン濃度が１００ｍｇ／ｌとなった場合と設定すれば、１０％の水酸化ナトリウム水溶液をアルカリとして使用することで、例えば、直近の１５分間におけるｐＨの変動幅が０．１以上０．１４以下に収まっている場合を、アルカリ添加、曝気処理の継続要否の判断指標とすればよい。尚、変動幅とは、ｐＨ推移を示すグラフの最上端部分と最下端部分との間の距離とする。
【００９６】
また、ここで指定した１５分、０．１、０.１４という数字は実験データの解析から得られた数値であり、バッチ試験、連続試験、実浸出水試験の結果とも当てはまることが確認されている。尚、上記１５分という値は判断する時間として最小と思われるもので、１５分以上の判断時間を設定しても勿論構わない。
【００９７】
またｐＨの変動幅からカルシウムイオン濃度を判断する方法として、上記の最大最小法の他に標準偏差を用いても構わない。標準偏差法の場合、値は０.０１以上０.０４以下に収まる場合を判断指標にする。勿論、処理目標等が異なる場合には、かかるこれらの数値範囲を外れた場合であっても構わない。
【００９８】
尚、上記例示の、カルシウムイオンの除去目標をカルシウムイオン濃度が１００ｍｇ／ｌとなった場合と設定すれば、１０％濃度の水酸化ナトリウム水溶液をアルカリとして使用することで、例えば、直近の１５分間におけるｐＨの変動幅が０．１以上０．１４以下に収まっている場合とは、一見これとは異なる数値設定であっても、カルシウムイオン濃度を上記範囲に換算した場合には、上記ｐＨの変動幅に換算できる場合は、上記説明の条件設定の範疇である。
【００９９】
図８には、カルシウムイオン要除去液として処分場の浸出水を用いた場合に、ｐＨの変動幅を指標として曝気処理の継続を判断する手順をフロー図として示した。図８に示すように、ステップＳ１０で、先ず浸出水が曝気槽内に入っている状態で、曝気がｐＨが８〜９の範囲内に入っているように水酸化ナトリウムで液性調整を行う。
【０１００】
ステップＳ２０で、直近の過去１５分の最大ｐＨ変動幅が０．１以上、０．１４以下であるか否かチェックする。この条件を満たしていない場合（ＮＯの場合）には、再度、ステップＳ１０でアルカリ添加よる液性調整を継続する。
【０１０１】
条件を満たしている場合（ＹＥＳの場合）には、溶存カルシウムイオン濃度は処理目標に達しているため、最早曝気処理、アルカリ添加を止めた方が効率的である。そこで、ステップＳ３０で、曝気停止を行う。バッチ処理の場合には、液を入れ替えるまでは曝気を停止すればよいが、連続処理の場合には、再度別濃度の処理液が投入される場合も考えられる。そこで、ステップＳ４０で曝気停止を３０分間継続させた後、ステップＳ１０に戻り、液性のチエックを行う。新たな浸出液が投入されている場合には、液性が設定値から外れており、曝気と液性調整を再開すればよい。
【０１０２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明のカルシウム除去方法を実施するに際してのシステム構成について詳細に説明する。
【０１０３】
図９は、本発明に係るカルシウム除去システムの一実施例の構成を模式的に示す概念図である。本発明のカルシウム除去システムでは、図９に示すように、５vol％以下の低濃度の二酸化炭素を含む混合ガスとして、排ガスを使用する場合を例に挙げて説明する。しかし、本発明のカルシウム除去システムでは、例示する排ガス以外の５vol％以下の低濃度に二酸化炭素を含有する混合ガスを使用することができる。
【０１０４】
また、図９に示す場合には、カルシウムイオン要除去液として、閉鎖型処分場における浸出水である排水を対象とする場合を例示する。しかし、カルシウムイオン要除去液としては、かかる浸出水以外の排水でも、その他のカルシウム含有水でも使用することができる。
【０１０５】
本発明のカルシウム除去システムでは、図９に示すように、ガスタービン等の燃焼装置、焼却場等の排ガス排出源Ａからの排ガスを排出する排ガス排出手段と接続されたガス供給手段１００が、曝気槽２００ａに構成した処理槽２００に接続されている。ガス供給手段１００は、図示しないが、ポンプ、バルブ、配管等で構成されている。
【０１０６】
曝気槽２００ａには、散気管１１０ａ等に形成された曝気手段１１０が設けられている。また、曝気槽２００ａには、攪拌装置２０１が設けられ、曝気槽２００ａに送られた浸出水を曝気しながら攪拌することができるようになっている。曝気槽２００ａは、調整槽２１０及び沈殿槽２３０と、配管接続されている。
【０１０７】
調整槽２１０には、排液排出源Ｂである閉鎖型処分場の浸出水を排出する排液排出手段と接続された液供給手段２１０ａが接続されている。液供給手段２１０ａにより、浸出水が調整槽２１０内に供給されるようになっている。調整槽２１０に一旦供給された浸出水は、図示しないポンプ等の送液手段を用いて、曝気槽２００ａ内に送られる。
【０１０８】
曝気槽２００ａ内に送られた浸出水は、液性がｐＨ８〜９の範囲で調整されながら、所定時間曝気される。曝気槽２００ａ内での液性は、液性管理手段３００としてのｐＨコントローラ３００ａにより管理されている。ｐＨコントローラ３００ａは、液性検知手段としてのｐＨメータ３１０に接続され、ｐＨ電極３１０ａを曝気槽２００ａ内に浸漬させてリアルタイムにｐＨを監視している。
【０１０９】
ｐＨコントローラ３００では、リアルタイムに把握されるｐＨにより、必要に応じて、水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ添加を行うポンプ４００ａ等に構成したアルカリ供給手段４００に指令を出し、液性をｐＨ８〜９の範囲に維持できるように、曝気槽２００ａ内の浸出水にアルカリ添加を行う。
【０１１０】
このようにして曝気槽２００ａ内で、ｐＨ８〜９のアルカリ範囲で所定時間曝気された浸出水は、沈殿槽２３０にオーバーフローさせて移される。沈殿槽２３０内に移された浸出水は、既に曝気槽２００ａ内で、ｐＨ８〜９の範囲で二酸化炭素と十分に気液接触させられているため、静かに放置されることで、炭酸カルシウムが沈殿槽２３０の底部側に速やかに沈殿する。
【０１１１】
また、沈殿槽２３０内に移された浸出水は、曝気槽２００ａ内で、曝気に使用された排ガスの温度により既に約８０℃程度に加温されているため、沈殿槽２３０ではかかる加温されていない場合に比べて、膠質炭酸カルシウムの生成が抑制されて、速やかに炭酸カルシウムが沈降する。沈降した炭酸カルシウムは、適宜、必要に応じて、排出バルブ２３０ａを開いて沈殿槽２３０内から除く。
【０１１２】
沈殿槽２３０内にて静沈させることにより炭酸カルシウムとしてカルシウムイオンが所定濃度に除去された浸出水は、後段で必要な水処理を行う。その際、脱塩処理など多くの蒸気を発生する処理が行われる場合、図９に示すように、その蒸気はコンデンサ５００に送り凝縮水とする。
【０１１３】
一方、曝気槽２００ａ内では、曝気に際して、排ガスの熱により浸出水は濃縮されるが、濃縮に際して蒸発した蒸発成分は、コンデンサ５００に送られ、そこで凝縮されて凝縮水となる。かかる凝縮水は、上記の如く、閉鎖型処分場の散水用に再利用される。
【０１１４】
水の流れに着目すると、図９に示すように、本発明のカルシウム除去システムを用いると水が単に再利用されるのではなく、循環再利用される。すなわち、曝気時の濃縮により蒸発した蒸発成分から閉鎖型処分場の散水として循環再利用される凝縮水の他に、曝気によりカルシウムイオンが炭酸カルシウムとして除去された浸出水も蒸発させられ、コンデンサ５００を介して凝縮水にされることで閉鎖型処分場の散水として循環再利用されるのである。
【０１１５】
本実施の形態の説明では、排ガス排出源Ａとしてガスタービン、焼却場を、排液排出源Ｂとして閉鎖型処分場を例示したが、その他の排ガス発生施設、カルシウム排液発生施設であっても勿論構わない。
【０１１６】
また、上記説明では、炭酸カルシウムとしてカルシウムイオン除去を行った水を再循環利用したが、必要に応じて、重金属の除去処理等を行った後そのまま放流しても構わない。
【０１１７】
また、上記説明では、曝気時において浸出水を濃縮したが、かかる処理は、本発明に必須の構成ではなく、必要に応じて、付け加えても構わない任意構成である。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、５vol％以下の低濃度の二酸化炭素を含む排ガス等の混合ガスを用いて、排水等の溶存カルシウムイオンの除去に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】（ａ）は中和法による高濃度二酸化炭素を用いたカルシウムイオンの除去結果を示すグラフであり、（ｂ）は中和法による低濃度二酸化炭素を用いたカルシウムイオンの除去結果を示すグラフである。
【図２】本発明を適用して溶存カルシウムイオンを除去した結果を示すグラフである。
【図３】（ａ）、（ｂ）は曝気量の本発明のカルシウムイオンの除去能力への影響を示すグラフである。
【図４】液温が高い場合における本発明のカルシウムイオンの除去能力への影響を示すグラフである。
【図５】本発明の連続処理方式の実施するための装置構成を示す概念図である。
【図６】本発明を連続処理方式で行う場合の沈殿槽内でのカルシウムイオンの濃度推移を示すグラフである。
【図７】本発明を実際の浸出水に適用してその有効性を検証したグラフである。
【図８】ｐＨ変動幅を曝気継続要否の判断指標とする場合の手順を示すフロー図である。
【図９】本発明のカルシウム除去システムの構成を模式的に示す概念図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０      連続式カルシウム除去装置
１１      調整槽
１２      曝気槽
１３      沈殿槽
１４      ｐＨコントローラ
１４ａ    ｐＨ電極
１４ｂ    アルカリ供給手段
１５      散気管
１６      送液ポンプ
１７      送液パイプ
１００    ガス供給手段
１１０    曝気手段
１１０ａ  散気管
２００    処理槽
２００ａ  曝気槽
２０１    攪拌装置
２１０    調整槽
２１０ａ  液供給手段
２３０    沈殿槽
２３０ａ  排出バルブ
３００    液性管理手段
３００ａ  ｐＨコントローラ
３１０    ｐＨメータ
３１０ａ  ｐＨ電極
４００    アルカリ供給手段
４００ａ  ポンプ
５００    コンデンサ
Ａ        排ガス排出源
Ｂ        排液排出源
Ｓ１０    ステップ
Ｓ２０    ステップ
Ｓ３０    ステップ
Ｓ４０    ステップ
【図５】
0004666905.tif 000002
【図８】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004666905.tif 000008
【図６】
0004666905.tif 000009
【図７】
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