JP5224905B2

JP5224905B2 - アルカリ排水中和装置

Info

Publication number: JP5224905B2
Application number: JP2008130893A
Authority: JP
Inventors: 明史梅田
Original assignee: Toyobo Engineering Co Ltd
Current assignee: Toyobo Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-05-19
Also published as: JP2009279465A

Description

本発明は、ボイラーのブロー排水など、各種工場から排出されるアルカリ排水を燃焼排ガスによって中和処理するアルカリ排水中和装置に関する。

火力発電所を始めとする多くの工業分野で多種多様なボイラーが使用されている。そのボイラーは高温に加熱されるため激しい腐食環境にあり、このためボイラーを構成する材料に高耐食性金属材料が使用されると共に、ボイラー水としてｐＨが１１〜１２というような高アルカリ水が使用される。その結果、ボイラーへの給水に伴ってボイラーから排出されるいわゆるブロー排水も高アルカリ水となり、その中和処理が必要となる。

ボイラーブロー排水の中和処理の一つとして、そのボイラーで生じる燃焼排ガスを用いる方法が、特許文献１により提示されている。また、燃焼排ガスを用いる効率的な中和装置として、複数の中和槽をタンデムに連結して使用するものが、特許文献２により提示されている。

特開昭５９−０８０３９０号公報特開２００３−００１２７３号公報

燃焼排ガスを用いる中和処理は、薬剤を使用しないために後処理の必要がなく、薬剤コストも節減できる。特に、特許文献２に記載された中和装置は、タンデムに連結された複数の中和槽を使用し、２槽型の場合、原水であるアルカリ排水は第１の中和槽へ導入され、その中和槽から第２の中和槽へ送られる。燃焼排ガスは、第１の中和槽及び第２の中和槽へそれぞれ供給され、各槽で燃焼排ガスによる中和処理が行われる。

この結果、例えばｐＨが１２〜１１のアルカリ排水が第１の中和槽でｐＨ９〜８まで中和され、第２の中和槽でｐＨ８以下まで中和される。このタンデム処理により、燃焼排ガス中のＣＯ₂濃度が数〜１０容量％であっても、処理効率が高いために、必要な燃焼排ガス量を低減できるとされている。

しかしながら、この中和装置は１槽式に比べると能力が高いが、個々の中和槽での処理能力が高くないため、装置全体としての効率はさほど高くなく、処理水量に対する燃焼排ガス必要量は依然として多い。また、槽数に比例して装置規模が増大するため、設備コストが高いという問題もある。このため、従来より更に小型で高性能な中和装置が求められている。

本発明の目的は、中和剤であるＣＯ２含有ガスとして燃焼排ガスを使用するにもかかわらず、小型で高性能なアルカリ排水中和装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のアルカリ排水中和装置は、中和処理すべき原水であるアルカリ排水が上部から導入される気液接触筒が、貯水槽の上方に連設された一つの処理装置と、前記一つの処理装置の貯水槽に付設され、中和剤であるＣＯ２含有ガスとして燃焼排ガスを貯水槽内の被処理水に注入する散気装置とを具備した１槽式のアルカリ排水中和装置であって、前記散気装置は、前記ＣＯ２含有ガスを自ら吸引して貯水槽内の被処理水に注入する自吸式散気装置であり、前記貯水槽内の被処理水に前記散気装置により注入されたＣＯ２含有ガスが前記気液接触筒の上部から筒外へ排出されると共に、前記貯水槽から槽外へ処理水が導出され、更に前記貯水槽内の被処理水を槽外へ抜き出して前記気液接触筒の上部から筒内へ再導入する循環系が付設された構成を採用する。

本発明のアルカリ排水中和装置においては、原水であるアルカリ排水は、一つの処理装置における気液接触筒の上部から筒内へ導入され、気液接触筒内を流下して下方の貯水槽に滞留する。一方、燃焼排ガスからなるＣＯ２含有ガスは、その一つの処理装置の貯水槽に付設された散気装置により槽内の被処理水中へ注入され、気液接触筒内を経てその上部から筒外へ排出される。

これにより、原水であるアルカリ排水は、第１段階として、一つの処理装置の気液接触筒内でＣＯ２含有ガスと向流接触して中和処理される。その後、第２段階として、その一つの処理装置の貯水槽内で、散気装置から注入されるＣＯ２含有ガスと接触し中和処理される。このような２段階処理により、本発明のアルカリ排水中和装置においては、１槽式という小型の設備でありながら高効率な中和処理が行われる。

本発明のアルカリ排水中和装置においては、更に、貯水槽内の被処理水を槽外へ抜き出して気液接触筒の上部から筒内へ再導入する循環系が装備される。このため、貯水槽内の被処理水の一部は、循環系により気液接触筒の上部から筒内へ再導入され、処理装置を循環することにより、２段階処理を繰り返し受け、アルカリ排水が一つの処理装置内においてＣＯ２含有ガスと何回も接触するので、処理効率が更に向上する。

加えて、散気装置としては、ＣＯ２含有ガスを自ら吸引して貯水槽内の被処理水に注入する自吸式散気装置が使用されるため、より高効率である。

本発明のアルカリ排水中和装置は、ボイラーのブロー水の中和処理に特に好適である。なぜなら、ボイラーのブロー水の中和処理に本発明を適用した場合、そのボイラーで生じる燃焼排ガスをＣＯ₂含有ガスとして利用でき、自己完結型のシステムを構成することができるからである。

気液接触筒へアルカリ排水を供給する原水供給系に流量制御弁を設け、貯水槽から導出される処理水のｐＨ値が目標範囲内に管理されるように、開閉制御または流量制御を行うならば、処理水のより厳密なｐＨ管理が可能となる。

吸気式散気装置へＣＯ₂含有ガスを供給するガス供給系に対して、バックアップ用のＣＯ₂ガスボンベを接続可能とすることにより、必要量のＣＯ₂含有ガスを確保できない場合でも、アルカリ排水の処理量を減らすことなく中和処理を続けることができ、ボイラーの燃焼排ガスを使用する場合は、ボイラーの負荷変動の影響を受けることなく安定的に中和処理を行うことができる。

本発明のアルカリ排水中和装置は、貯水槽の上に気液接触筒を連結した一つの処理装置において、アルカリ排水をＣＯ２含有ガスとしての燃焼排ガスと何回も繰り返し接触させるので、ガス中のＣＯ２を有効利用でき、処理効率に著しく優れる。このため、１槽式という小型で安価な設備でありながら多量のアルカリ排水を処理でき、設備コスト低減、及び処理コスト低減の両方に大きな効果を発揮する。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すアルカリ排水中和装置の構成図である。

本実施形態のアルカリ排水中和装置は、ボイラー１０から排出される高アルカリのブロー水を、当該ボイラー１０で生じる燃焼排ガスを利用して中和処理するものであり、その中和処理のために、ブロー水を燃焼排ガスと接触させて中和処理する縦型の処理装置２０を具備している。

縦型の処理装置２０は、被処理水を貯留する貯水槽２１と、その上に連結された垂直な気液接触筒２２と、貯水槽２１の側壁に取付けられた自吸式散気装置２３と、貯水槽２１内の被処理水をポンプにより槽底部から汲み上げて気液接触筒２２の最上部内へ戻す循環系２４とを有している。

処理装置２０の気液接触筒２２内には、ブロー水と燃焼排ガスの接触面積、接触時間を増大させるために、ラッシヒリング材などからなる静止型の接触促進部材が充填されている。自吸式散気装置２３は、水平軸により支持された槽内の回転羽根と槽外の羽根駆動モータとからなり、槽内の被処理水中で回転羽根が回転駆動されることによりガスを吸引して槽内の被処理水中に拡散注入する。

貯水槽２１内の自吸式散水装置２３に対向する側は、処理水の取り出し側である。貯水槽２１の取り出し側には、その側の側壁に沿って仕切り壁２５が設けられている。仕切り壁２５は、貯水槽２１の槽底から若干離れた位置に支持されおり、取り出し側の側壁との間に処理水滞留部２６を形成し、その反対側（散水装置側）の側壁との間に気液接触部２７を形成している。処理水滞留部２６には、処理水のｐＨを測定するためにｐＨ計２８が設置されている。

処理装置２０には、ボイラー１０からブロー水及び燃焼排ガスが導入される。ボイラー１０から排出された高アルカリのブロー水は、原水槽１１に冷却水と共に導入される。原水槽１１内のブロー水は、ｐＨが例えば１１．０〜１１．８であり、ポンプをもつ原水導入系１２により、処理装置２０の気液接触筒２２内に最上部から導入される。原水導入系１２には流量制御弁１３が設けられている。流量制御弁１３は、前記ｐＨ計２８にて測定された処理水のｐＨが目標範囲内に管理されるように、図示されない制御部により開閉制御される。

一方、ボイラー１０から排出される燃焼排ガスは、処理装置２０の貯水槽２１に設けられた自吸式散気装置２３の作動に伴い、排ガス供給系１４を経由して当該散気装置２３に吸引され、当該散気装置２３から貯水槽２１の処理水滞留部２６内のブロー水中に細かな気泡として注入される。排ガス供給系１４には、バックアップ用のＣＯ₂ガスボンベ１５が接続されている。

次に、本実施形態のアルカリ排水中和装置の機能について説明する。

本実施形態のアルカリ排水中和装置の稼働中は、原水導入系１２内のポンプ、循環系２４内のポンプ、及び自吸式散水装置２３のモータが作動する。原水導入系１２内のポンプが作動することにより、原水槽１１内の高アルカリのブロー水が、原水導入系１２を経由して処理装置２０の気液接触筒２２内に最上部から導入される。気液接触筒２２内に導入されたブロー水は、気液接触筒２２内の接触促進部材を経て貯水槽２１内の気液接触部２７に流入し、ここに滞留する。

また、循環系２４内のポンプが作動することにより、貯水槽２１内の気液接触部２７に滞留するブロー水が、循環系２４を経由して気液接触筒２２の最上部内に再導入される。再導入されたブロー水は、気液接触筒２２内を経て貯水槽２１内の気液接触部２７に流入する。すなわち、原水槽１１内のブロー水は、処理装置２０に導入されつつ、処理装置２０を循環する。

そして、自吸式散気装置２３の駆動モータが作動することにより、ボイラー１０から燃焼排ガスの一部が排ガス供給系１４を経て自吸式散気装置２３に吸引され、貯水槽２１内の気液接触部２７に存在するブロー水中に拡散して注入される。これにより、貯水槽２１内の気液接触部２７に存在するブロー水を中和処理する。貯水槽２１内の気液接触部２７にあるブロー水中に注入された燃焼排ガスは、気液接触部２７から気液接触筒２２内に下方より流入し、気液接触筒２２内を上昇して、その最上部から筒外へ排出される。燃焼排ガスが気液接触筒２２内を上昇する過程で、その燃焼排ガスは気液接触筒２２内を流下するブロー水と向流接触し、そのブロー水を中和処理する。

すなわち、ボイラー１０から原水槽１１を経て処理装置２０に導入されたブロー水は、気液接触筒２２から貯水槽２１の気液接触部２７に至る過程で、燃焼排ガスにより２段階の中和処理を受ける。しかも、気液接触部２７に存在するブロー水の一部が循環系２４を経て気液接触筒２２及び貯水槽２１の気液接触部２７に循環し、２段階の中和処理を繰り返し受ける。そして、処理装置２０へのブロー水の新たな供給に伴って、気液接触部２７に存在するブロー水の一部が、貯水槽２１の処理水滞留部２６を経て槽外へ処理水として流出する。

かくして、本実施形態のアルカリ排水中和装置においては、ボイラー１０から排出されるｐＨ１１以上の高アルカリのブロー水が、ＣＯ₂濃度が３容量％程度の低濃度であっても、単一の処理装置２０においてｐＨ８未満まで高い効率で中和処理される。

本実施形態のアルカリ排水中和装置においては又、貯水槽２１の処理水滞留部２６に存在するブロー水のｐＨがｐＨ計２８により測定される。ブロー水のｐＨ測定値が目標範囲より高い場合、すなわちアルカリ度が目標範囲より高く、中和処理が不足している場合は、原水導入系１２に設けられた流量制御弁１３の開度が小さくなる。これにより、処理装置２０へのブロー水の導入量が減少し、その分、処理装置２０からの処理水の流出量が減少するので、ブロー水の処理装置２０への循環量が相対的に増大し、中和処理の程度が増すことにより、アルカリ度が低下する。

反対に、ブロー水のｐＨ測定値が目標範囲より低い場合、すなわちアルカリ度が目標範囲より低く、中和処理が過剰の場合は、原水導入系１２に設けられた流量制御弁１３の開度が大きくなる。これにより、処理装置２０へのブロー水の導入量が増加し、その分、処理装置２０からの処理水の流出量が増加するので、ブロー水の処理装置２０への循環量が相対的に減少し、中和処理の程度が減ることにより、アルカリ度が上昇する。

これにより、処理水のｐＨが目標範囲内に管理されつつ、最大限の処理量が確保される。原水であるブロー水の処理要求量に対して燃焼排ガス量が不足する場合は、バックアップ用のＣＯ₂ガスボンベ１５から排ガス供給系１４へＣＯ₂ガスが補充される。

特許文献２に記載された２段タンデム式のアルカリ排水中和装置と、本実施形態のアルカリ排水中和装置とを、原水ｐＨ及び処理水ｐＨが同一、処理量が同一で比較した場合、必要排ガス量は概ね、前者が後者の２倍を必要とする。これに伴って、排ガス吸引動力も概ね、前者が後者の２倍を必要とする。設備コストは概ね、前者が後者の１．５倍となる。

ここにおける原水のｐＨは１１．８、水温は４０℃、電気伝導度は３５０ｍＳ／ｍであり、処理水のｐＨは７．５、処理量は１．０ｍ³／Ｈｒである。また、排ガスのＣＯ₂濃度は４．０％であり、必要排ガス量は、特許文献２に記載された２段タンデム式のアルカリ排水中和装置の場合は３０ｍ³／Ｈｒであるのに対し、本実施形態のアルカリ排水中和装置は半分の１５ｍ³／Ｈｒとなる。

本発明の一実施形態を示すアルカリ排水中和装置の構成図である。

符号の説明

１０ボイラー
１１原水タンク
１２原水導入系
１３流量制御弁
１４排ガス供給系
１５ＣＯ₂ガスボンベ
２０処理装置
２１貯水槽
２２気液接触筒
２３自吸式散気装置
２４循環系
２５仕切り壁
２６原水滞留部
２７気液接触部
２８ｐＨ計

Claims

中和処理すべき原水であるアルカリ排水が上部から導入される気液接触筒が、貯水槽の上方に連設された一つの処理装置と、
前記一つの処理装置の貯水槽に付設され、中和剤であるＣＯ２含有ガスとして燃焼排ガスを貯水槽内の被処理水に注入する散気装置とを具備した１槽式のアルカリ排水中和装置であって、
前記散気装置は、前記ＣＯ２含有ガスを自ら吸引して貯水槽内の被処理水に注入する自吸式散気装置であり、
前記貯水槽内の被処理水に前記散気装置により注入されたＣＯ２含有ガスが前記気液接触筒の上部から筒外へ排出されると共に、前記貯水槽から槽外へ処理水が導出され、
更に前記貯水槽内の被処理水を槽外へ抜き出して前記気液接触筒の上部から筒内へ再導入する循環系が付設されたアルカリ排水中和装置。
請求項１に記載のアルカリ排水中和装置において、中和処理すべきアルカリ排水がボイラーのブロー水であり、中和剤であるＣＯ２含有ガスが当該ボイラーにおける燃焼排ガスであるアルカリ排水中和装置。