(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火力発電所排水を凝集処理し、凝集処理液を膜分離装置に通水して透過水を処理水とする火力発電所排水の処理方法であって、
火力発電所排水として、第１鉄イオンの含有量が比較的少ない定常排水を処理する時期と、第１鉄イオンの含有量が比較的多い非定常排水を処理する時期とを含む火力発電所排水の処理方法において、
該定常排水の処理から非定常排水の処理への切り替え時に、前記凝集処理ｐＨを８〜９に調整するとともに、膜分離装置に供給される水のｐＨが８〜９になったときに、該水の第１鉄イオン濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上となるように調整することを特徴とする火力発電所排水の処理方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、該切り替え時に、膜分離装置に供給される水のｐＨが８〜９になるまで膜分離装置からの処理水の採水を停止することを特徴とする火力発電所排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は火力発電所排水の処理方法に係り、特に、火力発電所の定常排水を凝集処理した後膜分離処理している処理系において、被処理液を定常排水から非定常排水に切り替えて処理を行う際の膜のフラックス低下を防止して安定かつ効率的な処理を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所排水の処理方法は一般にＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）等のアルミニウム塩やＦｅＣｌ3 （塩化第２鉄）等の第２鉄塩を凝集剤として添加すると共にｐＨ調整して凝集処理し、得られた凝集処理液を固液分離することにより処理されている。この固液分離手段としては、沈殿法が採用されてきたが、沈殿槽を省略できるなどの利点を有することから、最近では膜分離法が採用されるようになってきている。
【０００３】
このような火力発電所排水の処理では、大部分の期間は定常排水（例えば、排煙脱硫排水、発電所洗浄排水、生活排水など。フッ素、金属、ＳＳ等を含有するが、第１鉄イオン含有量は少ない。）を処理しており、年間１〜３回程度発生する非定常排水（例えば、電気集塵機洗浄排水、エアヒーター洗浄排水など。ＳＳの他、比較的多くの第１鉄イオンを含む。）は、その発生の毎に、水処理装置への定常排水の供給を一時停止して、代わりに非定常排水を供給することで、当該水処理装置において処理されている。
【０００４】
非定常排水を水処理装置に供給するときは、通常の場合、定常排水を処理している水処理系内に定常排水に代わって非定常排水が導入されることになり、この水処理系内が非定常排水に殆ど置き換わる、即ち、定常排水を処理しているときの系内の汚泥が、非定常排水の処理時に発生する汚泥に置き換わるには、定常排水から非定常排水への切り替えから数時間を要する。
【０００５】
ところで、定常排水の処理に当り、凝集処理汚泥を安定して膜分離処理するための調整ｐＨ値は、６〜７．５、好ましくは６〜７である。しかし、処理対象排水を定常排水から非定常排水に置き換えたとき、定常排水の凝集処理条件、即ちｐＨ６〜７．５のまま、第１鉄イオンを多く（通常の場合、数百〜千数百ｍｇ／Ｌ程度）含む非定常排水を処理すると、この条件では第１鉄イオンの凝集にはｐＨが若干低いため、処理水中に第１鉄イオンの一部がリークしたり、生成するフロックが膜分離に好適なフロック径より小さなフロックとなるため膜フラックスを低下させたりするという問題が生じる。
【０００６】
このような問題点を回避するためには、非定常排水を処理するときに凝集処理ｐＨを８〜９程度に高める必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定常排水から非定常排水への切り替え時に単に凝集処理ｐＨのみを高めただけでは、短時間で膜の目詰りが生じるようになる。これは、切り替え時には定常排水の汚泥が水処理系内に残留しているため、単にｐＨのみを調整したのでは、この汚泥がｐＨが高くなることにより微細化し、この微細化して濾過性の低下した汚泥が膜面を汚染し、膜フラックスの低下をもたらすことによる。
【０００８】
一般に、膜分離装置では、透過水を採水する通水処理と、透過水側から透過水等の洗浄水を逆流させる逆洗とを交互に繰り返し行うことで膜の目詰りを防止しているが、逆洗による膜フラックスの回復が悪い場合には、装置の運転を停止して薬品による洗浄を行うこととなる。このような薬品洗浄頻度が高くなると、薬剤コストが高騰するだけでなく、装置の稼動率が低下するため、膜の目詰りを防止して薬品洗浄頻度を低く抑えることが重要となる。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決し、火力発電所排水の処理において、定常排水から非定常排水に切り替えて処理する際の膜フラックスの低下を防止して薬品洗浄頻度を低減する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の火力発電所排水の処理方法は、火力発電所排水を凝集処理し、凝集処理液を膜分離装置に通水して透過水を処理水とする火力発電所排水の処理方法であって、火力発電所排水として、第１鉄イオンの含有量が比較的少ない定常排水を処理する時期と、第１鉄イオンの含有量が比較的多い非定常排水を処理する時期とを含む火力発電所排水の処理方法において、該定常排水の処理から非定常排水の処理への切り替え時に、前記凝集処理ｐＨを８〜９に調整するとともに、膜分離装置に供給される水のｐＨが８〜９になったときに、該水の第１鉄イオン濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上となるように調整することを特徴とする。
【００１１】
前述の如く、定常排水から非定常排水への切り替え時に、凝集処理ｐＨを８〜９に上げると、定常排水由来の汚泥は凝集不良となって微細化するが、第１鉄イオンが１００ｍｇ／Ｌ以上となるように調整すると、凝集性が高まり、この第１鉄イオンと共に濾過性の良い凝集フロックを形成するため、膜フラックスの低下は抑制される。
【００１２】
なお、この切り替え時のｐＨ調整により系内のｐＨが８〜９になるまでは多少の時間を要し、その間、膜フラックスが若干低下する。従って、このｐＨ調整時の膜フラックスの低下を防止するために、膜分離装置に供給される水のｐＨが８〜９に安定するまで膜分離装置からの処理水の採水を停止するのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の火力発電所排水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【００１５】
火力発電所の定常排水の処理時においては、定常排水を凝集反応槽１に導入して、必要に応じてＮａＯＨ等のアルカリ又はＨ2 ＳＯ4 等の酸のｐＨ調整剤を添加してｐＨ６〜７．５、好ましくは６〜７に調整すると共に、凝集剤としてＰＡＣ等のアルミニウム塩やＦｅＣｌ3 等の第２鉄塩等を添加して凝集処理し、凝集処理液を循環槽２を経てポンプＰにより膜分離装置３に供給する。膜分離装置３の透過水は処理水として系外へ取り出し、濃縮水の一部は凝集反応槽１に返送し、残部は循環槽２に循環する。濃縮水を凝集反応槽１に返送することにより、濃縮水中のフロックが凝集反応の種晶となって、凝集反応の促進効果を示すが、この濃縮水の返送は必ずしも必要とされず、濃縮水は全量を循環槽２に循環しても良い。
【００１６】
凝集反応槽１で排水に添加する凝集剤は、凝集剤の種類や排水の水質によっても異なるが、通常の場合数十〜数百（例えば４０〜６００）ｍｇ／Ｌ程度が好適である。
【００１７】
また、膜分離装置３の膜としてはＭＦ（精密濾過）膜又はＵＦ（限外濾過）膜が用いられ、好ましくは、透過水流量０．１〜１０ｍ3 ／ｍ2 ・ｄａｙで膜分離処理が行われる。
【００１８】
なお、循環槽２には通常の場合、凝集反応槽１と同様のｐＨ調整手段が設けられている。循環槽２にｐＨ調整手段を設けない場合には、循環槽２内の液を凝集反応槽１に返送することにより循環槽２のｐＨが凝集反応槽１のｐＨとほぼ同等となるようにする。
【００１９】
この循環槽２又は膜分離装置３の循環系内からは、通常の場合、槽内のＳＳ濃度が１０００〜３００００ｍｇ／Ｌ程度となるように、連続的又は間欠的に汚泥を引き抜く。
【００２０】
非定常排水が発生し、被処理対象排水を定常排水から非定常排水に切り替える際には、定常排水の供給を停止して非定常排水を凝集反応槽１に導入すると共に、凝集反応槽１の設定ｐＨを８〜９に上げる。この凝集処理ｐＨが８未満であると、第１鉄イオンを多く含む非定常排水から不溶物を十分に生成させることができない。しかし、この凝集処理ｐＨが９を超えると汚泥中のアルミニウムや第２鉄塩が溶出するため好ましくない。従って、非定常排水の凝集反応の設定ｐＨは８〜９とする。
【００２１】
本発明では、このように定常排水から非定常排水の切り替え時に凝集処理ｐＨを８〜９に上げると共に、膜分離装置３に供給される水のｐＨが８〜９になったときに、該水の第１鉄イオン濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上となるように調整する。
【００２２】
具体的には、循環槽２内のｐＨが８〜９になったのを確認した後、この循環槽２に第１鉄イオン、例えば硫酸第１鉄、塩化第１鉄等を添加して、循環槽２内の第１鉄イオン濃度を１００ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは３００〜１０００ｍｇ／Ｌに調整する。この第１鉄イオン濃度が１００ｍｇ／Ｌ未満では、ｐＨが８〜９とアルカリ性であるにもかかわらず、第１鉄イオン濃度が低いために、系内に残留する定常排水由来の汚泥の凝集性が低下して、これが微細化し、膜分離装置３の膜フラックス低下の原因となる。第１鉄イオン濃度は特に３００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましいが、第１鉄イオン濃度を過度に高くしても凝集性の改善効果に差異はなく、汚泥生成量が徒に増加して好ましくない。従って、第１鉄イオン濃度は１０００ｍｇ／Ｌ以下とする。
【００２３】
このように、本発明に従って、ｐＨを高めると共に、第１鉄イオン濃度を高めることにより、定常排水から非定常排水への切り替え時に系内に残留する定常排水由来の汚泥を濾過性の良い凝集フロックとして膜分離装置３に送ることができ、これにより膜フラックスの低下を抑えることができるが、定常排水から非定常排水への切り替え時の設定ｐＨ値の切り替えには若干の時間を要し、その間に、好適凝集条件を満たさない凝集処理液が膜分離装置３に流入することで、膜フラックスを低下させることとなる。
【００２４】
従って、本発明においては、定常排水から非定常排水への切り替え時には、上述の如く、凝集処理ｐＨを８〜９に上げ、第１鉄イオン濃度の調整を行うと共に、バルブＶを閉として膜分離装置３に導入する水のｐＨが８〜９に安定するまでは、膜分離装置３からの透過水の採用を一時停止するのが好ましい。この場合、循環槽２内の液は、単に膜分離装置３の原水室内を通って再び循環槽２に戻される。
【００２５】
このように採水を停止することにより、好適凝集条件を満たさず、濾過性の悪い凝集フロックを含む凝集処理液は、単に循環系内を循環するのみで、膜分離装置３の膜を透過しないため、膜フラックスの低下を引き起こすことはなく、膜分離性能を高く維持することができる。
【００２６】
図示の方法では、第１鉄イオン濃度の調整のために、循環槽２に試薬の第１鉄塩を添加しているが、第１鉄塩の添加は、循環槽２に限らず、循環槽２から膜分離装置３へ水を供給する配管や膜分離装置３から循環槽２に濃縮水を循環する配管に添加しても良い。このように、膜分離装置の循環系内に第１鉄塩を添加することにより、膜分離に不都合な微細汚泥が膜と接触することが軽減されるため、膜フラックスの低下防止に有効であるが、第１鉄塩は凝集反応槽１や膜分離装置３から濃縮水を凝集反応槽１に返送する配管に添加しても良い。特に、凝集性及び濾過性の改善のためには、凝集反応槽１と循環槽２の両方に第１鉄塩を添加するのが好ましい。
【００２７】
また、第１鉄イオン濃度の調整は、このように、系外から別途第１鉄塩を添加する他、循環槽２内の水を排出することにより濃縮水槽などに移し、液位を適当なレベルにまで下げ、その分、非定常排水を凝集反応槽１を経て循環槽２に導入し、循環槽２内の第１鉄イオン濃度を１００ｍｇ／Ｌ以上に上げることもできる。
【００２８】
この非定常排水による第１鉄イオン濃度の調整は、前述の試薬の第１鉄塩添加による第１鉄イオン濃度の調整と併用して行っても良い。
【００２９】
なお、本発明において、定常排水とは、前述の如く、排煙脱硫排水、発電所洗浄排水、生活排水等の火力発電所から常時排出される排水であり、通常、その第１鉄イオン濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下とくに０．１〜１ｍｇ／Ｌである。
【００３０】
一方、非定常排水とは、電気集塵機洗浄排水、エアヒーター洗浄排水等の火力発電所から非定常的に排出される排水であり、通常、その第１鉄イオン濃度は１００ｍｇ／Ｌ以上とくに２００〜２０００ｍｇ／Ｌである。
【００３１】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３２】
説明の便宜上まず比較例を挙げる。
【００３３】
比較例１
図１に示す装置により火力発電所の定常排水（脱硫排水）を処理し、その後非定常排水に切り替えて処理を行った。なお、定常排水及び非定常排水の水質は次の通りである。
【００３４】
定常排水水質
ｐＨ：６．８
ＳＳ：３０ｍｇ／Ｌ
Ｆｅ：１．３ｍｇ／Ｌ（Ｆｅ2+：０．１ｍｇ／Ｌ以下）
Ｆ  ：１９ｍｇ／Ｌ
非定常排水水質
ｐＨ：２．６
ＳＳ：７２０ｍｇ／Ｌ
Ｆｅ：１３４０ｍｇ／Ｌ（Ｆｅ2+：１２８０ｍｇ／Ｌ）
Ｆ  ：３．８ｍｇ／Ｌ
まず、定常排水を１２００Ｌ／ｄａｙの流量で凝集反応槽（容量５００Ｌ）１に導入し、凝集剤としてＰＡＣを２００ｍｇ／Ｌ添加すると共に、ｐＨ６〜７となるように必要に応じてＮａＯＨ又はＨ2 ＳＯ4 を添加してｐＨ調整して十分に凝集反応させた後、循環槽（容量１０００Ｌ）２を経てポンプＰにより、チューブラーＭＦ膜（内径５．５ｍｍ，孔径０．２μｍ）を装着した膜分離装置３に導入し、透過水量５ｍ3 ／ｍ2 ・ｄａｙ一定で膜分離処理した。
【００３５】
膜分離装置３の透過水は処理水として取り出し、濃縮水は一部（１２００Ｌ／ｄａｙ）を凝集反応槽１に返送し、残部は循環槽２に循環した。この循環槽２からは循環槽内ＳＳ濃度が２００００ｍｇ／Ｌとなるように汚泥を引き抜いた。
【００３６】
なお、本実施例の装置では、循環槽２にｐＨ調整手段が設けられていないため、循環槽２内の液を１２００Ｌ／ｄａｙの割合で凝集反応槽１に返送することにより、循環槽２内の液ｐＨを凝集反応槽１内の液ｐＨに一致させるようにした。
【００３７】
膜分離装置３は、１５分間に１回の割合で処理水による逆洗を５秒間行って連続処理した。
【００３８】
なお、薬品洗浄は、透過水量が５ｍ3 ／ｍ2 ・ｄａｙ以下となったときに行うものとした。
【００３９】
このときの膜の濾過性能として、循環水側圧力の平均と透過水側圧力との差を有効圧力とし、これを０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 ，２５℃で換算した膜フラックスを求め、この膜フラックスの１日当りの低下量をフラックス低下速度として算出したところ、０．１９ｍ3 ／ｍ2 ・ｄａｙ／ｄａｙであった。
【００４０】
ある時点で非定常排水が発生したため、定常排水の導入を停止して非定常排水に切り替え、非定常排水を１２００Ｌ／ｄａｙの流量で凝集反応槽１に導入した。そして、非定常排水のＦｅ2+を十分に凝集処理するために、凝集反応槽１の設定ｐＨを８に上げたこと以外は、上記定常排水の処理時と同様にして、同一凝集剤添加量、同一透過水流量及び逆洗頻度で連続処理を行った。なお、循環槽２内のＦｅ2+濃度は、定常排水から非定常排水に切り替え直後は０．２ｍｇ／Ｌであり、その後徐々に高くなって約０．５日後には１００ｍｇ／Ｌになった。
【００４１】
この非定常排水処理を７日継続したときのフラックス低下速度及び薬品洗浄頻度は表１に示す通りであった。
【００４２】
実施例１
比較例１において、定常排水から非定常排水に切り替えたときに、凝集処理ｐＨを８に上げると共に、循環槽２内のｐＨが８になったときに、Ｆｅ2+濃度が１００ｍｇ／Ｌとなるように循環槽２に試薬の硫酸第１鉄を添加したこと以外は同様に処理を行ったところ、非定常排水処理時のフラックス低下速度及び薬品洗浄頻度は表１に示す通りとなった。
【００４３】
実施例２
実施例１において、循環槽２内のＦｅ2+濃度が３００ｍｇ／Ｌとなるように硫酸第１鉄を添加したこと以外は同様に処理を行ったところ、非定常排水処理時のフラックス低下速度及び薬品洗浄頻度は表１に示す通りとなった。
【００４４】
実施例３，４
実施例１，２において、循環槽２内のｐＨが上昇し始めてからｐＨ８になるまで、バルブＶを閉として一時的に透過水の採水を停止し、循環槽２内のｐＨが８になったところで透過水の採水を再開したこと以外はそれぞれ同様に処理を行ったところ、非定常排水処理時のフラックス低下速度及び薬品洗浄頻度は表１に示す通りとなった。
【００４５】
【表１】
0004061671.tif 000002
【００４６】
表１より、本発明の方法に従ってＦｅ2+濃度を調整することにより、膜フラックスの低下を防止して、薬品洗浄頻度を著しく低減でき、更にこの場合において、ｐＨが安定するまでの間、透過水の採水を停止することにより、より一層膜フラックスの低下を防止できることが明らかである。
【００４７】
なお、上記比較例１及び実施例１〜３において、非定常排水処理時の処理水のＦｅ及びＡｌ3+濃度はいずれの場合も各々１．０ｍｇ／Ｌ以下と良好であった。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の火力発電所排水の処理方法によれば、定常排水から非定常排水への切り替え時の膜フラックスの低下を防止することができる。このため、膜の薬品洗浄頻度は大幅に低減され、薬品コストの低減、装置稼動率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の火力発電所排水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  凝集反応槽
２  循環槽
３  膜分離装置
【図１】
0004061671.tif 000003