(57)【要約】  【課題】  水中に溶解した無機塩類を簡単な操作によって固形物として回収できる排水処理装置を提供する。  【解決手段】  無機塩類を含有する排水２の濃縮槽６と、前記濃縮槽６に排水２を導入する排水導入ライン４と、前記濃縮槽６で処理された処理液を濃縮槽６から取出し冷却固化機５０に送る処理液送りライン４２と、前記処理液送りライン４２から分岐され処理液の一部を濃縮槽６に戻すラインとして接続された処理液循環ライン４４と、濃縮槽６から送られた処理液を冷却して固化するための冷却固化機５０と、前記冷却固化機５０で固形化され回収された固形物５２の搬出用のコンベア５４とが設けられてなる排水処理装置であって、前記濃縮槽６に加熱用のジャケット８及び加熱用のコイル１０が設けられ、前記処理液循環ライン４４に比重計４６が設けられてなる排水処理装置。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機塩類が溶解した排水を処理して固形物の塩類を回収する排水処理方法であって、排水の水分を蒸発して比重が１．３以上の濃縮液とする濃縮工程と、得られる濃縮液を冷却して固形物とする固化工程とからなることを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
濃縮工程が、加熱用のジャケットを備えた濃縮槽を用いて行われる請求項１に記載の排水処理方法。
【請求項３】
濃縮工程が、加熱用のコイルを備えた濃縮槽を用いて行われる請求項１又は２に記載の排水処理方法。
【請求項４】
濃縮工程が、実質的に大気圧で行われる請求項１乃至３の何れかに記載の排水処理方法。
【請求項５】
固化工程が、ドラムフレーカーを用いて行われる請求項１乃至４の何れかに記載の排水処理方法。
【請求項６】
無機塩類を含有する排水を加熱濃縮する濃縮槽と、前記濃縮槽に排水を導入する排水導入ラインと、前記濃縮槽と冷却固化機とを連結する処理液送りラインであって濃縮槽で処理された処理液を濃縮槽から取出し冷却固化機に送る処理液送りラインと、前記処理液送りラインと濃縮槽とを連結する処理液循環ラインであって処理液送りライン中の処理液の一部を濃縮槽に戻す処理液循環ラインと、濃縮槽から送られた処理液を冷却して固化するための冷却固化機と、前記冷却固化機で固形化され回収された固形物の搬出用のコンベアとが設けられてなる排水処理装置であって、前記濃縮槽に加熱用のジャケット及び／又は加熱用のコイルが設けられ、前記処理液循環ラインに比重計が設けられてなる排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機塩類が溶解した排水を処理して固形物の塩類を回収する排水処理方法及びその装置に関し、特に、排水中の水分を蒸発して分離する排水処理方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排煙脱硫装置等から排出される排水には、溶解した無機塩類を多量に含有している排水が少なくない。このような排水は、そのまま河川等に放流できる場合もあるが、窒素成分や重金属類等の有害成分を含む場合には、これら有害成分を除去する処理が必要である。また、有害成分と共に無機塩類も除去することが好ましい。
【０００３】
このような溶解性の無機塩類を含有する排水の処理方法としては、その無機塩類の濃度が低い場合には逆浸透膜等を用いて濃度を高めた後、水分を蒸発して除去し、固形化した無機塩類を廃棄物又は有価物とする方法が一般的である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、排煙脱硫装置から排出される排水の処理において、逆浸透膜を通して得られる濃縮水を、蒸発器を用いて更に濃縮した後、乾燥させて固形物とする方法が記載されている。
【０００５】
また、この特許文献１には、蒸発器としては水蒸気加熱蒸発器、液膜式蒸発器、多重効用式蒸発器が例示され、乾燥機としてはドラムドライヤー、スプレードライヤー、薄膜式乾燥機、流動層乾燥機、ベルト式乾燥機、真空式乾燥機が例示されている。
【０００６】
しかし、上記のように排水を濃縮し、溶解成分を蒸発固化して回収する方法では、一般的に、排水中の水分が少なくなるに従って熱伝達が悪くなるために、大きな設備を用いて高温で長時間加熱することが必要となる。
【０００７】
従って、上記の蒸発器及び乾燥機については、設備費用及び運転費用が共に高くなり、経済的ではない。また、排水中にアンモニウム塩を含む場合において、１００℃を超える高温で水分を蒸発させる場合にはアンモニアが蒸散するために、再度アンモニアを捕集して処理する設備が必要となる等の問題がある。
【特許文献１】特開平１０−８５７４２号公報  （特許請求の範囲、段落番号［００１３］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者等は、上記問題を解決するために種々検討しているうちに、結晶水を伴って析出する無機塩類の性質を利用することにより、水中に溶解した無機塩類を簡単な操作によって固形物として回収できることを発見し、本発明を完成するに到った。
【０００９】
従って、本発明の目的とするところは、上記問題を解決した、無機塩類が溶解した排水の処理方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。
【００１１】
〔１〕  無機塩類が溶解した排水を処理して固形物の塩類を回収する排水処理方法であって、排水の水分を蒸発して比重が１．３以上の濃縮液とする濃縮工程と、得られる濃縮液を冷却して固形物とする固化工程とからなることを特徴とする排水処理方法。
【００１２】
〔２〕  濃縮工程が、加熱用のジャケットを備えた濃縮槽を用いて行われる〔１〕に記載の排水処理方法。
【００１３】
〔３〕  濃縮工程が、加熱用のコイルを備えた濃縮槽を用いて行われる〔１〕又は〔２〕に記載の排水処理方法。
【００１４】
〔４〕  濃縮工程が、実質的に大気圧で行われる〔１〕乃至〔３〕の何れかに記載の排水処理方法。
【００１５】
〔５〕  固化工程が、ドラムフレーカーを用いて行われる〔１〕乃至〔４〕の何れかに記載の排水処理方法。
【００１６】
〔６〕  無機塩類を含有する排水を加熱濃縮する濃縮槽と、前記濃縮槽に排水を導入する排水導入ラインと、前記濃縮槽と冷却固化機とを連結する処理液送りラインであって濃縮槽で処理された処理液を濃縮槽から取出し冷却固化機に送る処理液送りラインと、前記処理液送りラインと濃縮槽とを連結する処理液循環ラインであって処理液送りライン中の処理液の一部を濃縮槽に戻す処理液循環ラインと、濃縮槽から送られた処理液を冷却して固化するための冷却固化機と、前記冷却固化機で固形化され回収された固形物の搬出用のコンベアとが設けられてなる排水処理装置であって、前記濃縮槽に加熱用のジャケット及び／又は加熱用のコイルが設けられ、前記処理液循環ラインに比重計が設けられてなる排水処理装置。
【００１７】
［作用］
水中に溶解した無機塩類、例えば硫酸マグネシウムは、６０℃以下の温度では６水塩となり、４８℃以下の温度では７水塩となる。この水溶液を１００℃において濃縮した場合には、処理液中の塩と水分のモル比が塩／水＝１／７〜１／６となるまで濃縮しても、固形分を含まない低粘度の液状を保持している。
【００１８】
そして、このような濃度の処理液を冷却すると、６水塩、７水塩、又はこれらの混合物からなる固形物として無機塩類を簡単に回収できる。
【００１９】
水分を蒸発させる濃縮操作では、塩濃度が高濃度でも低粘度が保持されるため、通常の水を蒸発する場合と同様に良好な熱伝達が得られ、簡単な濃縮槽を用いて大気圧、１００℃で濃縮操作を行うことができる。また、１００℃程度での温度では固形物の析出もなく、処理液中にアンモニウム塩を含む場合でもアンモニアの発生は見られない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、無機塩類が溶解した排水を処理して固形物の塩類を回収するに当たって、排水の水分を蒸発して比重が所定値以上の濃縮液とし、この濃縮液を冷却しているので、無機塩類を含有する排水の処理について、高温で長時間加熱処理する大きな設備を用いなくても、比較的低温で短時間に処理する簡単な装置で上記排水を処理することができる。
【００２１】
また、本発明の装置を用いた処理では、排水中の無機塩類がアンモニウム塩を含む場合であっても、アンモニアを発生させることなく、固形物として無機塩類を回収できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の排水処理装置の一例を示すフロー図である。図１において、無機塩類を含有する排水２を、排水導入ライン４を通して濃縮工程装置部Ａにおける濃縮槽６に導入し、水分の蒸発処理を行う。
【００２４】
濃縮槽６は、加熱用のジャケット８及び内部コイル１０を備えると共に、処理液１２を攪拌するための攪拌機１４を備えている。ジャケット８及びコイル１０に加熱媒体としての蒸気１６を蒸気導入ライン１８を通して導入することにより、処理液１２の水分を蒸発させることができる。加熱に供した蒸気１６は、ドレン２０としてジャケット８及びコイル１０からドレン排出ライン２２を通して系外へ排出される。
【００２５】
処理液１２の加熱により濃縮槽６から発生する蒸気は、蒸気送りライン２４を通して凝縮器２６に導入され、冷却されて凝縮水２８となる。前記凝縮水２８は凝縮水槽３０に貯められた後、ポンプ３２によって外部に排出される。凝縮器２６には、冷却媒体である冷却水３４が導入され、使用後の冷却水３６は冷却塔(不図示)へ送られて冷却された後、凝縮器２６に送られて循環使用される。
【００２６】
凝縮水槽３０内は凝縮水槽３０の上部に取付けたベント管３８によって大気に開放されているので、凝縮水槽３０内と連通する濃縮槽６の内部も実質的に大気圧であり、１００℃で蒸発が行われる。このような条件下では、排水２にアンモニウム塩が含まれる場合でも、発生する蒸気にアンモニアが同伴することはない。従って、凝縮水２８はアンモニア等の不純物を含まないので適宜処理することができる。
【００２７】
濃縮槽６で濃縮された処理液１２は、ポンプ４０によって処理液送りライン４２を通して固化工程装置部Ｂに送られる。固化工程装置部Ｂに送られる処理液の一部は、処理液循環ライン４４により濃縮槽６に戻されるようになっている。この処理液循環ライン４４には比重計４６が設けられている。処理液１２の比重と塩濃度との関係を予め調べておくことにより、この比重計４６で観測した比重の値によって処理液１２の塩濃度を知ることができる。
【００２８】
即ち、比重計４６で検出した比重の値に基づいて、蒸気１６の供給量を調節し、処理液１２の比重を一定の値に保持することが可能である。従って、処理液１２の塩濃度を一定の値に保持することができる。比重の設定値は、処理液１２の溶解成分により異なるが、少なくとも１．３以上であり、通常は１．４〜１．８の範囲に設定する場合が多い。
【００２９】
濃縮槽６で濃縮された処理液であって処理液循環ライン４４を通して濃縮槽６に戻される以外の処理液は、処理液送りライン４２を通して固化工程装置部Ｂに送られて冷却固化される。固化工程装置部Ｂは、濃縮槽６から送られた処理液４８を冷却して固化するための冷却固化機５０、及び回収した固形物５２を搬出するためのコンベア５４等で構成されている。冷却固化機５０としては、樹脂溶液等の固化に使用される冷却固化機を使用することが可能であり、ドラムフレーカー、ベルトドラムフレーカー、ベルトフレーカー等のフレーカーが特に好ましい。
【００３０】
図１に示す例では、冷却固化機５０としてドラムフレーカーを使用している。このドラムフレーカーは、処理液を貯留する液溜と、液溜に導かれた処理液に一部が接触して回転するドラムと、固化した固形物を掻き取るスクレーパー等で構成されている。
【００３１】
従って、冷却水５６をドラム５８内に供給することにより、ドラム５８の表面に冷却固化された固形物の膜が形成され、スクレーパー６０で掻き取られた固形物５２は、コンベア５４で所定の場所へ排出される。使用後の冷却水６２は、冷却塔へ送られて循環使用される。
【００３２】
本発明の排水処理装置は、以上の詳述した構成とすることにより、排水中の無機塩類を簡単な連続操作によって、固形化して回収することができる。上記の処理が可能な無機塩類としては、硫酸マグネシウム以外に、硫酸ナトリウム(１０水塩)、硫酸マンガン(５水塩)等が可能である。
【００３３】
また、これらの塩類の固形化に伴って、排水中に含まれる他の溶解物も同時に固形化することが可能であり、アンモニウム塩やクロル塩等もそのまま固形物として回収することができる。更に、結晶水を伴って析出する塩類が少なく、そのままでは上記の装置に適用し難い排水の場合も、排水中に適量の硫酸マグネシウム等を添加することにより、上記の装置で処理することができる。この場合、硫酸マグネシウム等の添加割合は、排水１ｍ3当たり１００〜１０００ｇが好ましい。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例により、具体的に説明するが、本発明は実施例により限定されるものではない。
【００３５】
実施例１
図１に示す排水処理装置を用いて排煙脱硫装置から排出された排水を毎時１０００ｋｇ処理する試験を行った。排水に含まれる成分は表１に示す通りであった。
【００３６】
【表１】
2005081157.tif 000003
容量０．５ｍ3の濃縮槽を用いて、上記の排水を温度１００℃で蒸発処理し、処理液(濃縮液)の比重が１．６となるように設定して排水を濃縮した。加熱媒体には低圧蒸気を用い、５００ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃以上の総括伝熱係数が得られ、良好な濃縮操作を行うことができた。また、発生する蒸気はアンモニア臭を伴わず、アンモニウム塩が分解しないことが確認された。
【００３７】
得られた濃縮液を、冷却面積０．６ｍ2のドラムフレーカーを用いて、４５℃以に冷却し、毎時１５８ｋｇの固形物を回収した。固形物の成分は表２に示す通りであった。
【００３８】
【表２】
2005081157.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の排水処理装置の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４０】
２  無機塩類を含有する排水
４  排水導入ライン
Ａ  濃縮工程装置部
６  濃縮槽
８  加熱用のジャケット
１０  加熱用のコイル
１２  処理液
１４  攪拌機
１６  蒸気
１８  蒸気導入ライン
２０  ドレン
２２  ドレン排出ライン
２４  蒸気送りライン
２６  凝縮器
２８  凝縮水
３０  凝縮水槽
３２  ポンプ
３４  使用前の冷却水
３６  使用後の冷却水
３８  ベント管
４０  ポンプ
４２  処理液送りライン
Ｂ  固化工程装置部
４４  処理液循環ライン
４６  比重計
４８  処理液
５０  冷却固化機
５２  固形物
５４  コンベア
５６  使用前の冷却水
５８  ドラム
６０  スクレーパー
６２  使用後の冷却水
【図１】
2005081157.tif 000005