JP5218180B2

JP5218180B2 - 排煙処理排水からのスラッジの回収方法

Info

Publication number: JP5218180B2
Application number: JP2009062297A
Authority: JP
Inventors: 祐基丹羽; 忠道村田
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: JP2010214268A

Description

本発明は、産業活動等により発生する排煙を処理した排水である排煙処理排水、特に排煙から煤塵、ＮＯ_Ｘ、ＳＯ_Ｘ等を除去する際に発生する排煙処理排水から微細粒子を分離し、その際のスラッジを減量化すると共に安定した回収が可能となるスラッジの回収方法に関するものである。

従来、産業活動等により発生する排煙、特に焼却場、ボイラ等で発生する排煙は電気集塵器（ＥＰ）で排煙中の粒子・煤塵を除去し、一般的にアルカリ液等と接触させてＮＯ_Ｘ、ＳＯ_Ｘ等のガス成分を捕捉するため、その排煙処理排水は懸濁物質濃度が低く、また懸濁している粒子は微細であるという特徴を有している。

このような微細な粒子を微量含有した排煙処理排水から微細粒子を分離除去する方法としては、フィルターでの膜分離等による方法が一般的である。しかし、このような方法では、排煙処理排水中の微細粒子は粒子径が小さいことから膜の目詰まり等による濾過効率の低下や微細粒子の高濃度化が困難という課題があった。

また、膜への目詰まり等を防止する目的で、珪藻土等の濾過助剤の添加が行われてきたが、珪藻土等の添加は結果としてスラッジの増量を招き、該スラッジを処理する際のコストが増加するという課題があった。

そして、排水中の微小粒子を巨大なフロックとして分離除去する凝集沈降法として凝集剤を添加する方法が知られており、排煙処理排水に高分子凝集剤を用い、スラッジを減量化する方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。

特開２００１−２２４９０６号公報（特許請求の範囲）

しかし、特許文献１に提案の方法においては、排煙処理排水に高分子凝集剤を添加することにより、珪藻土等を用いる場合と比較してスラッジを減量化することについては可能ではあるものの、工業的な効率的運転等という点に関してはまだまだ課題を有するものであった。

そこで、本発明は、排煙処理排水からスラッジを回収する際に、スラッジを減量化すると共に安定した回収が可能となるスラッジの回収方法を提供するものである。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の工程を経たスラッジの回収方法とすることにより、排煙処理排水からスラッジを回収する際にスラッジの減量化が可能となると共に、安定したスラッジの回収が可能となるとなることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、少なくとも下記（Ｉ）〜（ＩＶ）工程を経ることを特徴とする排煙処理排水からのスラッジの回収方法に関するものである。
（Ｉ）工程；排煙処理排水にアニオン性高分子凝集剤を添加する工程。
（ＩＩ）工程；（Ｉ）工程の後の排煙処理排水を濃縮沈降装置に移送し、沈降相を分離し、凝集混和槽へ移送する工程。
（ＩＩＩ）工程；（ＩＩ）工程の後の凝集混和槽にカチオン性高分子凝集剤及び排煙処理排水に対し０．５〜５倍容量の水を添加した後、撹拌を行い巨大フロックの形成を行う工程。
（ＩＶ）工程；（ＩＩＩ）工程の後の巨大フロックを形成した排煙処理排水を脱水機に移送し、脱水を行った後スラッジを回収する工程。

以下、本発明に関し詳細に説明する。

本発明のスラッジの回収方法は、少なくとも上記（Ｉ）〜（ＩＶ）工程を経る排煙処理排水からスラッジを回収する方法である。該回収方法を実施する際の好ましい一態様を図１に示す。ここで、ａ）はボイラ、ｂ）はタービン、ｃ）は発電機、ｄ）は排煙脱硝装置、ｅ）は電気集塵器、ｆ）は排煙脱硫装置、ｇ）は濃縮沈降装置、ｈ）は凝集混和槽、ｉ）は脱水機のそれぞれを示す。

本発明でいう排煙処理排水とは、排煙を処理した排水、更には排煙処理排水から生じる汚泥も含むものである。このような排煙処理排水とは、例えば焼却場、ボイラ等で発生する排煙から煤塵、ＮＯ_Ｘ，ＳＯ_Ｘ等のガス成分を除去する際に発生する排水および汚泥を挙げることができる。本発明の方法は、特に火力発電用大型ボイラ等で発生する排煙からｄ）で示す排煙脱硝装置にてＮＯ_Ｘを除去し、ｅ）で示す電気集塵器（ＥＰ）で煤塵を除去した後、ｆ）で示す排煙脱硫装置により水酸化マグネシウム水溶液に代表されるアルカリ液と接触させＳＯ_Ｘを除去する際に発生する排煙脱硫排水からのスラッジ回収に有効なものである。そして、特に微細粒子の凝集効率を高め、スラッジの回収効率、減量化に効率的であることから、該排煙処理排水における微細粒子濃度は、懸濁物質濃度として１００〜１００００ｍｇ／ｌ、特に１５００〜４０００ｍｇ／ｌの範囲であることが好ましい。なお、この際の微細粒子濃度は、ＪＩＳＫ０１０２（工場排水試験方法）により測定すればよい。

本発明における（Ｉ）工程は、該排煙処理排水をｇ）で示す濃縮沈降装置に移送する前に、排煙処理排水に対し、アニオン性高分子凝集剤を添加する工程であり、該添加方法としては、例えば別途混合槽を設け添加する方法、移送途中の配管より直接添加する方法等を挙げることが出来る。

該アニオン性高分子凝集剤としては、一般的にアニオン性高分子凝集剤として知られているものを用いることが可能であり、例えばアクリル酸またはその塩の重合物、アクリル酸またはその塩とアクリルアミドとの共重合物、アクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩の共重合物、アクリル酸またはその塩とアクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩の３元共重合物、ポリアクリルアミドの部分加水分解物等が挙げられ、特に優れた凝集効果を示すことからアクリルアミドとアクリル酸ナトリウム塩との共重合物、アクリル酸ナトリウム塩単独重合物であることが好ましく、該アニオン性高分子凝集剤は２種以上を併用してもよい。該アニオン性高分子凝集剤の分子量としては特に制限はなく、その中でも優れた凝集効果が得られることから分子量５００００００〜２０００００００のアニオン性高分子凝集剤であることが好ましい。また、（Ｉ）工程における高分子凝集剤の添加量としては、凝集効果が発現される限りにおいて如何なる制限を受けるものではなく、特に優れた凝集効果と経済性が発現されることからアニオン性高分子凝集剤濃度が０．１〜１０００ｍｇ／ｌとなるように添加することが好ましい。

本発明における（ＩＩ）工程は、（Ｉ）工程においてアニオン性高分子凝集剤を添加した排煙処理排水をｇ）で示す濃縮沈降装置に移送し、該濃縮沈降装置内で排煙処理排水を上澄み相と微細粒子が凝集沈降した沈降相の２相に相分離させた後に、微細粒子が濃縮された沈降相をｈ）で示す凝集混和槽へ移送する工程である。

ここで、濃縮沈降装置としては、アニオン性高分子凝集剤を添加した排煙処理排水を上澄み相と微細粒子が凝集沈降した沈降相とに相分離することが可能な装置であれば如何なる装置を用いることも可能であり、工業的には例えばシックナーと称されることもある。また、該濃縮沈降装置により上澄み相と沈降相の分離を行う際には、特にスラッジの回収効率に優れ、安定運転が可能となることから沈降相の体積率が１０〜２０体積％となった時点で分離を行うことが好ましい。

該沈降相は、凝集し濃縮された微細粒子をさらに巨大フロックとするために撹拌機を有するｈ）に示す凝集混和槽へ移送するものである。この移送の際には、特により巨大なフロックが形成されることからスラッジの回収効率に優れ、安定運転が可能な回収方法となることから、上記したアニオン性高分子凝集剤をさらに添加することも可能である。

本発明における（ＩＩＩ）工程は、（ＩＩ）工程の後の凝集混和槽にカチオン性高分子凝集剤を添加し、撹拌を行うことにより巨大フロックを形成する工程である。

ここで、ｈ）で示す凝集混和槽としては、撹拌を行うことが可能であれば如何なる装置をも用いることが可能である。撹拌を伴わない場合、微細粒子を巨大フロックとすることが困難となる。この際の巨大フロックは後の（ＩＶ）工程による脱水が容易となり、スラッジの回収効率に優れることから直径２ｍｍ以上とすることが好ましい。

また、該カチオン性高分子凝集剤としては、一般的にカチオン性高分子凝集剤として知られているものを用いることが可能であり、例えばジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級及び／又は４級塩（例えば塩化メチル４級塩）の重合物、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩及び／又は４級塩（例えば塩化メチル４級塩）とアクリルアミドの共重合物、Ｎ−ビニルアクリルアミジン塩単位含有高分子凝集剤（例えば特開平０５−１９２５１３号公報、特開平０８−１５５５００号公報、特開平０８−２４３６００号公報、特開平０９−０８７３２３号公報に記載の高分子凝集剤）等のカチオン性高分子凝集剤などが挙げられ、その中でも特に優れた凝集効果を示すことからアクリルアミドとジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級塩との共重合物であることが好ましく、該カチオン性高分子凝集剤は２種以上を併用してもよい。また、（ＩＩＩ）工程における高分子凝集剤の添加量としては、凝集効果が発現される限りにおいて如何なる制限を受けるものではなく、特に優れた凝集効果と経済性が発現されることからカチオン性高分子凝集剤濃度が０．１〜１０００ｍｇ／ｌとなるように添加することが好ましい。

更に該（ＩＩＩ）工程においては、濃縮後の排煙処理排水の濃度を調整することにより、凝集混和槽における巨大フロックの形成がより容易に行えることから、凝集混和槽における撹拌の際に水を添加することが好ましい。この際の水としては特に制限はなく、例えば工業用水、水道水、天然水、イオン交換水、蒸留水等を挙げることができる。また、その際の水の添加量としては、濃縮された排煙処理排水に対し０．５〜５倍容量、特に１．５〜３倍容量であることが好ましい。そして、該凝集混和槽においては、より巨大なフロックが効率よく形成されることから、５分間以上撹拌を行うことが好ましい。

本発明における（ＩＶ）工程は、（ＩＩＩ）工程により巨大フロックを形成した排煙処理排水をｉ）で示す脱水機に移送し、脱水を行うことにより排煙処理排水中に含まれる微細粒子をスラッジとして回収する工程である。

この際の脱水機としては、巨大フロックを形成した排煙処理排水の脱水を行うことが可能であれば如何なる装置を用いることも可能であり、例えばベルトプレス型脱水機、スクリュープレス型脱水機、多重円盤型脱水機、遠心脱水機等を挙げることができ、その中でも脱水効率に優れ、スラッジに含有される水分量の低減化が可能でありスラッジの減量化に効果的であることからスクリュープレス型脱水機であることが好ましい。

なお、本発明の排煙処理排水からのスラッジの回収方法においては、該脱水機からの脱水液に少量のスラッジが混入する場合、該脱水液を（Ｉ）〜（ＩＩＩ）工程の少なくとも１つの工程に供給、例えばｇ）で示す濃縮沈降装置に供給、することにより、再度凝集させることが可能となり、より効率的にスラッジの回収を行うことが可能となる。

本発明の排煙処理排水からのスラッジの回収方法は、上記した少なくとも（Ｉ）〜（ＩＶ）工程を経るものであり、本発明の目的を逸脱しない限りにおいてさらに付加的工程を追加することも可能である。

本発明の回収方法により得られたスラッジは、通常の産業廃棄物と同様に処理することが可能であり、その際の含水率が低いことから産業廃棄物の排出量減量化の効果は大きいものである。また、基本的にはポリ塩化アルミニウム等に代表される無機凝集剤を用いる必要が無いことから、薬液に関するコストの低減化が可能となる。さらに、珪藻土をも用いる必要性もないことからスラッジの減量化も可能となり、産業廃棄物の排出量抑制化効果も大きいものである。

本発明は、産業活動等により発生する排煙を処理した排煙処理排水から微細粒子を分離したスラッジを減量化すると共に安定した回収を可能とするものであり、その工業的価値は高いものである。

；本発明の排煙処理排水からのスラッジの回収方法を行う際の一態様のフロー図。

排煙処理排水からのスラッジの回収は、図１に示すスラッジ回収フロー図に基づき実施した。

実施例１
火力発電所（ボイラ（ａ））から排出される排煙を脱硝（ＮＯ_Ｘ）処理（ｄ））・電気集塵器（ｅ））にて微細粒子・煤塵を除去した後に、ｆ）で示される排煙脱硫装置にて排煙と水酸化マグネシウム水溶液とを接触して微細粒子・ＳＯ_Ｘを捕捉した排煙処理排水（微細粒子の懸濁物濃度２５００ｍｇ／ｌ）とした。該排煙処理排水にアクリルアミド−アクリル酸ナトリウム塩共重合物であるアニオン性高分子凝集剤を濃度１ｍｇ／ｌとなるように添加し、ｇ）で示す濃縮沈降装置に移送し、上澄み相と沈降相とに２相分離を行い、沈降相の比率が１５体積％となった時点で沈降相である濃縮排煙処理排水をｈ）で示す凝集混和槽に移送した。

そして、凝集混和槽にて、アクリルアミド−ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル４級塩共重合物であるカチオン性高分子凝集剤を濃度４２．３ｍｇ／ｌとなるように添加すると共に工業用水を濃縮排煙処理排水に対し１倍容量添加し、６分３０秒撹拌を行うことにより直径２〜３ｍｍを有する巨大フロックを形成した排煙処理排水とし、ｉ）で示すスクリュープレス型脱水機に移送し、脱水を行うことにより含水率３８％のスラッジを回収した。また、その際の脱水は効率よく運転することが可能であった。なお、脱水液はｇ）で示す濃縮沈降装置に供給した。

実施例２
ｈ）で示す凝集混和槽に移送する際に、濃縮排煙処理排水にアクリル酸ナトリウム塩重合物であるアニオン性高分子凝集剤を濃度３０ｍｇ／ｌとなるように添加した以外は、実施例１と同様の方法より、スラッジを回収した。その際のスラッジの含水率は３６％であり、また、その際の脱水は効率よく運転することが可能であった。

比較例１
ｈ）で示す凝集混和槽でのアクリルアミド−ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル４級塩共重合物であるカチオン性高分子凝集剤の添加を行わなかった以外は、実施例１と同様の方法により、スラッジの回収を試みたが凝集混和槽での巨大フロックの形成が不足しておりスクリュープレス型脱水機による脱水が非常に難しく、スラッジの含水率は５０％と非常に高いものとなった。

ａ）；ボイラ
ｂ）；タービン
ｃ）；発電機
ｄ）；排煙脱硝装置
ｅ）；電気集塵器
ｆ）；排煙脱硫装置
ｇ）；濃縮沈降装置
ｈ）；凝集混和槽
ｉ）；脱水機

Claims

少なくとも下記（Ｉ）〜（ＩＶ）工程を経ることを特徴とする排煙処理排水からのスラッジの回収方法。
（Ｉ）工程；排煙処理排水にアニオン性高分子凝集剤を添加する工程。
（ＩＩ）工程；（Ｉ）工程の後の排煙処理排水を濃縮沈降装置に移送し、沈降相を分離し、凝集混和槽へ移送する工程。
（ＩＩＩ）工程；（ＩＩ）工程の後の凝集混和槽にカチオン性高分子凝集剤及び排煙処理排水に対し０．５〜５倍容量の水を添加し、撹拌を行い巨大フロックの形成を行う工程。
（ＩＶ）工程；（ＩＩＩ）工程の後の巨大フロックを形成した排煙処理排水を脱水機に移送し、脱水を行った後スラッジを回収する工程。
前記（Ｉ）工程における排煙処理排水が、懸濁物濃度として１００〜１００００ｍｇ／ｌの微細粒子を含む排煙処理排水であることを特徴とする請求項１に記載の排煙処理排水からのスラッジの回収方法。
前記（Ｉ）工程における排煙処理排水が、排煙を脱煤塵処理、脱ＮＯ_Ｘ処理、脱ＳＯ_Ｘ処理のそれぞれを行い発生した排煙処理排水であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排煙処理排水からのスラッジの回収方法。
前記（ＩＩ）工程における濃縮沈降装置による分離は、排煙処理排水を上澄み相と沈降相の２相に相分離させた後、該沈降相の体積率が１０〜２０体積％となった時点で分離を行うものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の排煙処理排水からのスラッジの回収方法。
前記（ＩＩ）工程における沈降相の凝集混和槽への移送時に、さらにアニオン性高分子凝集剤を添加することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の排煙処理排水からのスラッジの回収方法。
前記（ＩＶ）工程で発生する脱水液を前記（Ｉ）工程〜（ＩＩＩ）工程の少なくとも１つの工程に供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の排煙処理排水からのスラッジの回収方法。