(57)【要約】【課題】両性イオン交換樹脂の設置コスト及び運転コストを低く抑えることができ、その取り扱いも容易となる両性イオン交換樹脂の運転方法を提供する。【解決手段】カルシウムイオンを含む溶液を両性イオン交換樹脂４に通過させ、カルシウムイオン濃度の低い溶液と、カルシウムイオン濃度の高い溶液とに分離するにあたり、両性イオン交換樹脂の樹脂量に対するカルシウムイオンを含む溶液の通水量Ｒを０．５以上２．５以下に制御する。カルシウムイオンを含む溶液は、塩水であってもよく、この塩水は、最終処分場の浸出水、焼却灰又は／及び塩素バイパスダストを水洗して得られたろ液、海水から塩を回収する塩回収設備の塩水等とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムイオンを含む溶液を両性イオン交換樹脂に通過させ、カルシウムイオン濃度の低い溶液と、カルシウムイオン濃度の高い溶液とに分離するにあたり、該両性イオン交換樹脂の樹脂量に対する前記カルシウムイオンを含む溶液の通水量を０．５以上２．５以下に制御することを特徴とする両性イオン交換樹脂の運転方法。
【請求項２】
前記カルシウムイオンを含む溶液は、塩水であることを特徴とする請求項１に記載の両性イオン交換樹脂の運転方法。
【請求項３】
前記塩水は、最終処分場の浸出水であることを特徴とする請求項１又は２に記載の両性イオン交換樹脂の運転方法。
【請求項４】
前記塩水は、焼却灰又は／及び塩素バイパスダストを水洗して得られたろ液であることを特徴とする請求項１又は２に記載の両性イオン交換樹脂の運転方法。
【請求項５】
前記塩水は、海水から塩を回収する塩回収設備の塩水であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカルシウムスケールの防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両性イオン交換樹脂の運転方法に関し、特に、最終処分場やセメント製造工程等においてカルシウムに起因するスケールの発生を防止するために用いられる両性イオン交換樹脂の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、塩水等において硫酸根（ＳＯ42-）と塩化ナトリウムとを分離する目的で両性イオン交換樹脂が用いられている。この両性イオン交換樹脂は、母体を架橋ポリスチレン等とし、同一官能基鎖中に四級アンモニウム基とカルボン酸基等を持たせて、陽イオン陰イオンの両方とイオン交換をさせる機能を持たせた樹脂であり、「イオン遅滞樹脂」や「スネークケージ樹脂」とも呼ばれ、異なる種類のイオンの樹脂内での通過速度の違いを利用したクロマト分離を行うものである。例えば、三菱化学株式会社製の両性イオン交換樹脂、ダイヤイオン（登録商標）、ＡＭＰ０３を用いることができる。この両性イオン交換樹脂は、水溶液中の電解質と非電解質の分離を行うことができると共に、電解質の相互分離を行うこともできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記塩水における硫酸根と塩化ナトリウムとの分離等の際には、通常、両性イオン交換樹脂の樹脂量に対する処理液（塩水）の投入量Ｒを０．１〜０．３に調整して両性イオン交換樹脂の分離性能を良好に維持しているため、大量の塩水を処理するには、高価な樹脂を多く必要とし、設置コスト及び運転コストの面で改善の余地があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、両性イオン交換樹脂の設置コスト及び運転コストを低く抑えることなどが可能な両性イオン交換樹脂の運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、両性イオン交換樹脂の運転方法であって、カルシウムイオンを含む溶液を両性イオン交換樹脂に通過させ、カルシウムイオン濃度の低い溶液と、カルシウムイオン濃度の高い溶液とに分離するにあたり、該両性イオン交換樹脂の樹脂量に対する前記カルシウムイオンを含む溶液の通水量を０．５以上２．５以下に制御することを特徴とする。
【０００６】
そして、本発明によれば、両性イオン交換樹脂の樹脂量に対するカルシウムイオンを含む溶液の通水量を０．５以上２．５以下にしたため、カルシウムイオンの分離にあたり、高価な樹脂の必要量を低減することで、両性イオン交換樹脂の設置コスト及び運転コストを低く抑えることができる。また、両性イオン交換樹脂のカラムを小型化できるため、両性イオン交換樹脂の取り扱いが容易となる。尚、両性イオン交換樹脂の樹脂量に対するカルシウムイオンを含む溶液の通水量が２．５を超えると、カルシウムの交換能力が不足して分離性能が低下するため好ましくない。
【０００７】
上記両性イオン交換樹脂の運転方法において、前記カルシウムイオンを含む溶液を塩水とすることができる。
【０００８】
また、前記塩水は、最終処分場の浸出水、焼却灰又は／及び塩素バイパスダストを水洗して得られたろ液、海水から塩を回収する塩回収設備の塩水とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、両性イオン交換樹脂の設置コスト及び運転コストを低く抑えることができ、その取り扱いも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明にかかる両性イオン交換樹脂の運転方法を適用した最終処分場の浸出水処理システムを示すフローチャートである。
【図２】両性イオン交換樹脂の動作を説明するための概略図である。
【図３】図２に示す両性イオン交換樹脂の運転例を示すグラフである。
【図４】図２に示す両性イオン交換樹脂の運転例を示すグラフである。
【図５】図２に示す両性イオン交換樹脂の運転例を示すグラフである。
【図６】図２に示す両性イオン交換樹脂の運転例を示すグラフである。
【図７】図２に示す両性イオン交換樹脂の運転例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる運転方法の対象となる両性イオン交換樹脂を最終処分場におけるカルシウムスケールの防止に用いた場合を例にとって説明する。
【００１２】
図１は、本発明を適用した最終処分場の浸出水処理システム（以下、「処理システム」と略称する）を示し、この処理システム１は、最終処分場２からの浸出水Ｗ１を貯留する調整槽３と、調整槽３からの浸出水Ｗ２をカルシウムイオン濃度の高い溶液（以下「カルシウム含有水」という）Ｌ３と、カルシウムイオン濃度が低くＳＯ42-濃度の高い溶液（以下「ＳＯ4含有水」という）Ｌ４とに分離する両性イオン交換樹脂４と、両性イオン交換樹脂４に供給する再生水Ｌ５を貯留する再生水タンク５と、両性イオン交換樹脂４から排出されたカルシウム含有水Ｌ３及びＳＯ4含有水Ｌ４を各々貯留するカルシウム含有水タンク６、ＳＯ4含有水タンク７と、重金属除去装置８と、ＣＯＤ処理装置９とを備える。
【００１３】
調整槽３は、最終処分場２のごみ層を浸透した雨水等の浸出水Ｗ１を集め、浸出水Ｗ１の水質、水量の変化を抑えて均一化を図るために備えられ、その前段には、土砂を沈降分離する沈砂槽等が備えられる。
【００１４】
両性イオン交換樹脂４は、上記背景技術の欄に記載したものと同様の構成を有し、調整槽３から排出された浸出水Ｗ２に含まれるカルシウムを除去するために備えられる。
【００１５】
重金属除去装置８は、ＳＯ4含有水Ｌ４に含まれる鉛等の重金属を除去するために備えられ、薬液反応槽、フィルタープレス等一般的に用いられる装置を利用することができる。
【００１６】
ＣＯＤ処理装置９は、重金属除去装置８において重金属が除去されたＳＯ4含有水Ｌ４のＣＯＤを低下させるために備えられ、一般的な浄化槽等を利用することができる。
【００１７】
次に、上記構成を有する処理システム１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００１８】
最終処分場２の浸出水Ｗ１を調整槽３に集めて水質、水量の変化を抑え、調整槽３から浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４に供給し、カルシウム含有水Ｌ３とＳＯ4含有水Ｌ４とに分離する。図２に示すように、この両性イオン交換樹脂４は、バッチ処理を連続的に行うものであって、予め水を充填し（図２（ａ））、その後、調整槽３より両性イオン交換樹脂４に浸出水Ｗ２を導入し、次に両性イオン交換樹脂４の再生を行うための再生水Ｌ５を導入する（図２（ｂ））。すると、図２（ｃ）に示すように、まずＳＯ4含有水Ｌ４が排出され、その後、カルシウム含有水Ｌ３が時間経過とともにこの順序で排出される。
【００１９】
ここで、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の通水量Ｒを０．５〜２．５に制御すると共に、ＳＯ4含有水Ｌ４、カルシウム含有水Ｌ３の切換タイミングを、両性イオン交換樹脂４から排出される処理液のＣａ2+、ＳＯ42-、塩化物及びＰｂ2+の濃度の測定結果等に基づいて制御することができる。この両性イオン交換樹脂４の運転例については後述する。両性イオン交換樹脂４から排出されたＳＯ4含有水Ｌ４及びカルシウム含有水Ｌ３は、各々ＳＯ4含有水タンク７及びカルシウム含有水タンク６に一旦貯留する。
【００２０】
次に、カルシウム含有水タンク６に貯留したカルシウム含有水Ｌ３を放流する。一方、ＳＯ4含有水タンク７に貯留したＳＯ4含有水Ｌ４は、重金属除去装置８を用いて重金属を除去し、さらにＣＯＤ処理装置９でＣＯＤを低減した後、放流する。
【００２１】
以上のように、上記処理システム１によれば、浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４を介してカルシウム含有水Ｌ３と、ＳＯ4含有水Ｌ４とに分離した後、各々を別々に処理するため、従来のようにカルシウムを除去するための炭酸ナトリウム等を添加せずにＣａＳＯ4によるスケールの発生を最小限に抑えることができ、運転コストを大幅に低減することができる。
【００２２】
次に、上記処理システム１に適用した両性イオン交換樹脂４の運転例について説明する。
【００２３】
両性イオン交換樹脂４として、上述の三菱化学株式会社製の両性イオン交換樹脂、ダイヤイオンＡＭＰ０３（カラム径２５ｍｍ、カラム長さ８００ｍｍ）を用い、原水として、表１に示す化学成分を有する最終処分場２の浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４に通液し、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の通水量Ｒを変化させ、両性イオン交換樹脂４を通過した処理液に含まれる各成分の濃度を測定した。その結果を図３〜図７に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
図３は、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の投入量Ｒを０．５に設定した場合の各成分の濃度測定結果を示す。縦軸に各成分の濃度測定結果、横軸に通液量／樹脂量を示し、左側から右側に向かって破線で仕切られた領域が、脱イオン水、ＳＯ4含有水Ｌ４、カルシウム含有水Ｌ３を示している。
【００２６】
同図より、ＳＯ4含有水Ｌ４には、Ｃａ2+がほとんど含まれていないのに対し、カルシウム含有水Ｌ３には、僅かながらＣａ2+が含まれ、浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４に通過させることで、カルシウムイオン濃度の低い溶液と、カルシウムイオン濃度の高い溶液とに分離できていることが判る。
【００２７】
図４は、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の投入量Ｒを０．７５に設定した場合の各成分の濃度測定結果を示す。この場合でも、ＳＯ4含有水Ｌ４には、Ｃａ2+がほとんど含まれていないのに対し、カルシウム含有水Ｌ３にはＣａ2+が多く含まれ、浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４に通過させることで、カルシウムイオン濃度の低い溶液と、カルシウムイオン濃度の高い溶液とに分離できていることが判る。
【００２８】
図５は、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の投入量Ｒを１．０に設定した場合の各成分の濃度測定結果を示す。この場合には、ＳＯ4含有水Ｌ４には、Ｃａ2+がほとんど含まれていないのに対し、カルシウム含有水Ｌ３にはＣａ2+が大量に含まれ、浸出水Ｗ２を両性イオン交換樹脂４に通過させることで、カルシウムイオン濃度の低い溶液と、カルシウムイオン濃度の高い溶液とに明確に分離できていることが判る。
【００２９】
図６は、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の投入量Ｒを１．２５に設定した場合の各成分の濃度測定結果を示す。この場合にも、上記投入量Ｒを１．０に設定した場合と同様、ＳＯ4含有水Ｌ４には、Ｃａ2+がほとんど含まれていないのに対し、カルシウム含有水Ｌ３にはＣａ2+が大量に含まれている。
【００３０】
図７は、両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の投入量Ｒを１．５に設定した場合の各成分の濃度測定結果を示す。この場合にも、上記投入量Ｒを１．０又は１．２５に設定した場合と同様、ＳＯ4含有水Ｌ４には、Ｃａ2+がほとんど含まれていないのに対し、カルシウム含有水Ｌ３にはＣａ2+が大量に含まれている。
【００３１】
両性イオン交換樹脂４の樹脂量に対する浸出水Ｗ２の投入量Ｒが２．５を超えると、カルシウムの交換能力が不足して分離性能が低下するため、投入量Ｒは２．５が上限である。
【符号の説明】
【００３２】
１  最終処分場の浸出水処理システム
２  最終処分場
３  調整槽
４  両性イオン交換樹脂
５  再生水タンク
６  カルシウム含有水タンク
７  ＳＯ4含有水タンク
８  重金属除去装置
９  ＣＯＤ処理装置
【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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【図６】
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【図７】
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