(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火力発電所において発生する塩類低濃度系排水を凝集、固液分離処理し、得られた処理水を排煙脱硫装置の洗浄水として回収し、発生する排煙脱硫排水を蒸発濃縮し、得られた凝縮水を火力発電所における用水として回収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関する。さらに詳しくは、本発明は、火力発電所において、塩類低濃度排水を固液分離処理して得られる処理水を、排煙脱硫装置の洗浄水として利用し、排煙脱硫排水を蒸発濃縮し、その凝縮水を発電所用水として循環再利用し、工業用水や河川水の使用量を大幅に低減することができる火力発電所排水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所では、多量の用水を使用する。用水としては、通常工業用水を使用するが、使用目的により工業用水をそのまま使用する系統と、工業用水を処理して、例えば、凝集、ろ過、純水装置によって処理して使用する系統とがある。工業用水を処理した上質水は、蒸気生成用水として、あるいは純水装置や復水脱塩装置の再生用水として使用される。
本来の目的である発電用の蒸気生成のために使用されるときは、使用済みの蒸気は復水として回収され循環使用される。しかし、ボイラ運転で発生する炉排ガスの脱硫処理用など多くの他の目的でも用水が使用されるが、これらは排水として排出されることになる。
火力発電所排水は、一般に定時排出される定常時排水と設備の定期補修などで不定期に排出される非定常排水に大別される。非定常排水には、エアヒータ水洗水やガスガスヒータ水洗水などがあるが、排水量としては全体の３〜１０％程度と少ない。一方、定常排水は排水量の９０〜９７％を占め、中でも排煙脱硫排水は全体の４０〜６０％程度と多く、その他に灰処理装置のブロー排水や純水装置の再生排水などがある。
これらの排水は、排水中に含まれる処理対象成分が異なるので、非定常を含めた排煙脱硫排水系と、排煙脱硫排水を除く汚染の少ない定常排水を一般系として、それぞれ分別して処理している。
排煙脱硫排水系は、pH、懸濁物質、フッ素、重金属、ＣＯＤなどを対象とする処理プロセスで処理し、一般系排水は、pH、懸濁物質を主体とした処理を行って無害にして放流している。
火力発電所における工業用水や河川水などの用水使用量は、概ね発電量１００万kW規模の発電所で日間１０,０００m3程度であり、発生した排水の約４,０００ｍ3は無害化処理を行って放流されている。近年、用水の使用量の多い排煙脱硫装置では節水型の開発が進み、排水として高塩類含有系に変わりつつあるが、それでも使用水量が多く、降雨量の少ない水不足のシーズンではさらなる節水化が要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、火力発電所における排水を循環再利用し、工業用水や河川水の使用量を大幅に低減することができる火力発電所排水の処理方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、火力発電所の一般排水を固液分離処理して得られる処理水を、排煙脱硫装置の用水に供給し、排煙脱硫排水を蒸発濃縮し、その凝縮水を発電所用水に利用することにより、用水使用量を大幅に低減し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、火力発電所において発生する塩類低濃度系排水を凝集、固液分離処理し、得られた処理水を排煙脱硫装置の洗浄水として回収し、発生する排煙脱硫排水を蒸発濃縮し、得られた凝縮水を火力発電所における用水として回収することを特徴とする火力発電所排水の処理方法を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明方法は、火力発電所排水に適用することができる。火力発電所において発生する排水は、塩類を高濃度に含有するいわゆる塩類高濃度系排水と、塩類を低濃度に含有するいわゆる塩類低濃度系排水とに区分することができる。塩類低濃度系排水としては、例えば、ボイラーブロー水、灰処理装置ブロー水、分析室排水、床洗浄排水、冷却塔ブロー水、生活排水などが発生する。本館などから排出される生活排水は、通常有機物濃度が高いので、あらかじめ生物処理などによって有機物を除去することが好ましい。床洗浄排水は油分を含む場合が多いので、あらかじめ油分を分離除去することが好ましい。また、復水脱塩装置や純水装置からは、イオン交換樹脂を再生するときに再生廃液が発生し、再生に続いて行う洗浄によって洗浄排水が発生する。再生廃液は塩類を高濃度に含むので塩類高濃度系排水として処理し、洗浄排水は塩濃度が低いので、塩類低濃度系排水として処理することができ、あるいは、再生廃液と洗浄排水とを連続して貯留し、両者を併せて塩類低濃度系排水として処理することができる。これらの塩類低濃度系排水の混合物は、通常、汚濁成分は懸濁物質が主であり、pHが酸性からアルカリ性にわたって変動する排水である。
本発明方法において、塩類低濃度系排水は、pH調整を行い、懸濁物質、重金属及び残存する微量の油分除去のために、凝集剤を添加して固液分離を行う。pH調整剤としては、酸又はアルカリを用い、凝集に適したpH、通常は６〜１０に調整する。凝集剤としては、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、消石灰、カルシウム塩、マグネシウム塩などの無機凝集剤を好適に使用することができる。必要に応じて、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリルアミドの部分加水分解物の塩などのアニオン性高分子凝集剤、ポリエチレンイミン、ポリチオ尿素、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライドなどのカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリルアミドなどのノニオン性高分子凝集剤などを用いて、分離性を改善することができる。これらの凝集剤は、１種を単独で使用することができ、２種以上を組み合わせて使用することができる。固液分離に用いる装置には特に制限はなく、例えば、ろ過装置、沈殿装置、加圧浮上装置、膜分離装置などを用いることができる。得られる処理水は、塩類濃液としてはやや増加するものの、懸濁物質や重金属類は含まない。
【０００６】
本発明方法においては、塩類低濃度系排水を固液分離して得られる処理水を、排煙脱硫装置の洗浄水として使用する。炉の排煙ガスは、電気集塵機、エアヒーター、ガスガスヒーターなどを経由して脱硫装置に導かれ、脱硫装置において排ガスは水と接触させられ、ＳＯXの吸収及び除塵が行われる。このガス浄化用の洗浄水として、塩類低濃度系排水を固液分離して得られる処理水を使用する。排煙脱硫装置の型式には特に制限はなく、例えば、石灰−石こう法のスーツ分離型やスーツ混合型の排煙脱硫装置などの洗浄水として使用することができる。
本発明方法においては、塩類高濃度系排水を蒸発濃縮する。火力発電所においては、塩類高濃度系排水の代表的なものが排煙脱硫排水であり、塩類高濃度系排水の大部分の量を占める。火力発電所において発生する他の塩類高濃度系排水としては、先に述べた復水脱塩装置、純水装置の再生廃液のほか、分析室雑排水、ＥＰ床洗浄排水などがあり、これらの塩類高濃度系排水は、排煙脱硫排水と混合して処理することができる。さらに、日常は発生しないが、年に１〜２回の定期補修時に発生する非定常排水、例えば、エアヒーター洗浄排水、ガスガスヒーター洗浄排水などがある。非定常的に発生する塩類高濃度系排水は、発生時に、あるいは分割して排煙脱硫排水に混合して処理することができる。
本発明方法において、排煙脱硫排水は直接蒸発濃縮することができ、あるいは蒸発濃縮に先立って固液分離などの前処理工程を設けることができる。排煙脱硫排水は、一般にフライアッシュや石こうの微細粒子を含み、かつ、フッ酸、硫酸、ケイ酸などの溶解性物質も多く含んでいる。排煙脱硫排水の性状は、排煙脱硫方式によっても異なる。例えば、スーツ分離方式では、排ガスを順次、除塵塔、吸収塔に通して処理し、排水を除塵塔から排出するため、排水はpHが低く、フッ化物イオンを多く含む。スーツ混合方式では、排ガスを吸収塔のみで処理するため、排水のpHは中性であり、フッ化物イオンの含有量は少ない。スーツ混合方式の場合のように、中性でフッ化物イオンが少ない排水は、そのまま蒸発濃縮することができるが、スーツ分離方式のようにpHが低くフッ化物イオンが多い排水では、フッ化物イオンが、蒸発濃縮工程において用いる蒸発装置の腐食の原因となるため、蒸発濃縮の前に中和、凝集などの前処理工程を設けることが好ましい。
【０００７】
前処理工程においては、排煙脱硫排水中の懸濁物質や、重金属イオン、フッ化物イオンを除去するために、pH調整を行ったのち凝集剤を添加して固液分離処理を行う。pH調整剤として、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ、又は、硫酸、塩酸などの酸などを用いて、pHを５〜１０に調整することが好ましく、pHを６〜９に調整することがより好ましい。排煙脱硫排水中にアルミニウム塩やカルシウム化合物などが存在するときは、pH調整のみで凝集剤の添加を省略することができる場合もあるが、排煙脱硫排水中の無機化合物の濃度によって、無機凝集剤の添加量を適宜決定することが好ましい。凝集剤としては、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、消石灰、カルシウム塩、マグネシウム塩などの無機凝集剤を好適に使用することができる。必要に応じて、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリルアミドの部分加水分解物の塩などのアニオン性高分子凝集剤、ポリエチレンイミン、ポリチオ尿素、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライドなどのカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリルアミドなどのノニオン性高分子凝集剤などを用いて、分離性を改善することができる。これらの凝集剤は、１種を単独で使用することができ、２種以上を組み合わせて使用することができる。固液分離に用いる装置には特に制限はなく、例えば、ろ過装置、沈殿装置、加圧浮上装置、膜分離装置などを用いることができる。
本発明方法において、排煙脱硫排水の蒸発濃縮工程において使用する蒸発濃縮装置に特に制限はなく、例えば、減圧式蒸発缶、薄膜式蒸発缶、強制循環式蒸発缶など公知の蒸発濃縮装置を用い、常法にしたがって行うことができる。蒸発濃縮工程においては、排水中の水を蒸発させ、凝縮させて回収する。凝縮水は、溶存物質をほとんど含まない清澄な水として回収することができる。蒸発濃縮装置には、供給水のpHを５〜８.５、好ましくはpHを５〜６の微酸性とし、蒸気側に塩酸やフッ酸の移行を防ぐとともに、水酸化マグネシウムや炭酸カルシウムのスケールの析出を防止する条件下で、蒸発濃縮処理を行うことが好ましい。また、スケールの防止のためには、スケール防止剤を添加して中性付近で蒸発濃縮することができ、あるいは、濃縮水を循環して種晶を存在させることによりスケール化を防止し、蒸発濃縮することができる。蒸発濃縮処理において、濃縮倍率には特に制限はないが、数倍〜数十倍程度とすることが好ましい。濃縮倍率を高くすると水回収率は高くなるが、スケール生成の問題が生ずるおそれがある。排煙脱硫排水に前処理を行った水は、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウムなどの溶解成分を多く含むので脱塩処理が必要であり、通常の脱塩処理方法として知られている逆浸透膜、イオン交換膜、イオン交換樹脂などは、スケール発生、汚泥発生量、水回収率などの面から適用は難しく、蒸発濃縮法を有利に適用することができる。
【０００８】
本発明方法において、蒸発濃縮処理により回収される凝縮水は清澄であり、工業用水よりも含有する塩類濃度が低く、かつ懸濁物質を含まない高品質の水である。このため、凝縮水は、必要に応じてpH調整処理を行い、用水ラインに戻して火力発電所の用水として再利用することができる。凝縮水を戻す位置としては、工業用水をさらに上質水に処理する給水ラインが好ましいが、なかでも給水ラインに設けた純水装置の直前が適切である。通常、給水ラインには、工業用水などの補給水を処理するために、凝集、ろ過、純水装置などの水処理装置が組み込まれている。凝縮水には懸濁物がほとんど含まれていないため、凝集、ろ過処理を省略することができ、凝集、ろ過装置への負荷を軽減することができる。凝縮水は、上述のように給水ラインに戻すことが好ましいが、火力発電所に供給された工業用水と混合して、蒸気生成用水のほか、他の目的の用水として使用することもできる。蒸発濃縮処理によって得られる凝縮水は、必要に応じて脱塩処理を行うが、通常は含有塩類が少ないために、例えば、イオン交換を行ってもイオン交換樹脂の再生頻度が極めて長くなるという利点を有する。
本発明方法において、蒸発濃縮工程において蒸発により汚濁成分が濃縮された濃縮水には、懸濁物質、塩類、重金属、ＣＯＤ成分などが数倍ないし数十倍に濃縮されているので、適切な除去処理をして放流などの処分をする。濃縮水の処理方法としては、例えば、濃縮水に鉄塩、アルミニウム塩などを添加し、pHを調整して凝集処理し、濃縮されているフッ化物イオン、重金属などを不溶化し、固液分離する。さらに、分離水中のＣＯＤ成分を除去するために、ＣＯＤ吸着樹脂に通水して処理し、あるいは、有機物その他のＴＯＣ成分を除去するために、活性炭処理工程を付加することができる。また、固形分は、セメントなどによる固化処理して処分することができる。
図１は、本発明方法の実施の一態様を示す工程系統図である。受け入れられた工業用水は、(１)凝集、ろ過工程を経て純水装置で処理され、純水となるもの、(２)排煙脱硫装置の補給水とされるもの、(３)そのまま各種用途に使用されるものに分けられる。純水は、さらに(４)ボイラで使用されるものと、(５)各種用途に使用されるものに分けられる。(３)及び(５)の各種用途から発生する塩類低濃度系排水は、凝集、固液分離処理され、処理水は排煙脱硫装置の洗浄水として回収される。(２)の排煙脱硫排水は、蒸発濃縮され、凝縮水は、(１)の純水装置の前に戻される。(４)のボイラ系から発生する復水は、ボイラ水として使用される。本発明方法を実施することにより、例えば、発電量１００万kWの火力発電所において、工業用水節減率３０〜４０％まで到達することができる。
【０００９】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
発電量１００万kWの火力発電所の受け入れ工業用水の量は約４,０００ｍ3／日であり、その水質は、懸濁物質２.５mg／リットル、電気伝導率７.８mS／ｍであった。
この凝集沈殿ろ過水を発電所用水として使用し、その塩類低濃度排水の水質は、pH３.５、懸濁物質６１mg／リットル、鉄１０mg／リットル、電気伝導率２００mS／ｍであった。この排水に、ポリ塩化アルミニウム２００mg／リットルを添加し、水酸化ナトリウムを加えて凝集沈殿、ろ過した処理水の水質は、pH６.３、懸濁物質１mg／リットル以下、鉄０.１mg／リットル以下、電気伝導率２１０mS／ｍで、外観は無色透明であった。この処理水を、排煙脱硫装置の洗浄水として使用した。
排煙脱硫装置からの排水の水質は、pH１.７、懸濁物質７１０mg／リットル、鉄４８mg／リットル、電気伝導率２,３００mS／ｍで、外観は灰黒色であった。この排水に水酸化カルシウムを添加して、pH６.５となるまで中和した。その沈殿上澄水の水質は、pH６.５、懸濁物質５.０mg／リットル、鉄０.２mg／リットル、電気伝導率５１０mS／ｍであった。
この上澄水をpH５.５とし、蒸発量５リットル／hrの蒸発濃縮装置（１００℃）に５.３リットル／hrで供給し、濃縮水０.３リットル／hrで引き抜く条件で連続蒸発試験を行った。凝縮水を分析した結果、その水質は、pH４.９、懸濁物質１mg／リットル以下、電気伝導率０.７mS／ｍであり、用水として十分使用可能な水質であった。また蒸発濃縮装置の水回収率は、９４％であった。
この火力発電所の排水の内訳は、定常排水であるものが、排煙脱硫５２％、床処理ブロー、純水再生その他４３％であり、非定常排水であるものが、各種洗浄排水など５％であった。したがって、排煙脱硫排水と各種洗浄排水の合計、すなわち全排水の５７％を蒸発処理し、その９４％を回収すれば全排水の５４％を回収することができ、その量は、排煙脱硫以外の定常排水４３％を上回る用水を確保することができる。
これらの結果から、本発明方法をこの火力発電所に適用すると、必要な工業用水の量は、排煙脱硫装置などからの蒸発分、蒸発濃縮処理における濃縮水、汚泥ケーキ中の水分などによる持ち出し分を補給し、従来に比べて３,０００〜４,０００ｍ3／日の水が節減できる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明方法によれば、火力発電所において用水の高度の再利用が可能となり、工業用水の使用量を大幅に低減することができる。さらに、回収される凝縮水は、工業用水よりも高品質である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明方法の実施の一態様を示す工程系統図である。
【図１】
0003861268.tif 000002