JP5908413B2 - Crystallization system and operation method thereof - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、晶析システム及びその運転方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a crystallization system and an operation method thereof.
フッ素やリン等、廃水中に含まれる対象物を除去/回収する方法として、凝集沈殿法、吸着剤充填塔による吸着法、晶析法が用いられている。しかしながら、凝集沈殿法では広大な設置面積が必要である上に、大量の汚泥が発生し環境負荷の増大や処分費の発生が問題となる。また、吸着法では吸着剤の再生や回収物の分離に大量の薬液を使用するためコストがかかる。これに対し、晶析法は回収した対象物の純度が高く脱水性能も良いため回収物を有価値物として再利用すること容易であると共に、大きな沈殿槽が不要なため省スペース化が可能である。 As a method for removing / recovering objects contained in wastewater such as fluorine and phosphorus, a coagulation precipitation method, an adsorption method using an adsorbent packed tower, and a crystallization method are used. However, the coagulation sedimentation method requires a large installation area, and a large amount of sludge is generated, which causes an increase in environmental load and generation of disposal costs. In addition, the adsorption method is costly because a large amount of chemical solution is used for regeneration of the adsorbent and separation of the recovered material. On the other hand, the crystallization method has high purity of the collected object and good dehydration performance, so it is easy to reuse the collected material as a valuable material and it can save space because a large sedimentation tank is not required. is there.
晶析は液相から固相への相変化を利用した操作であり、廃水中に溶解している対象物を固相にして分離回収する技術である。結晶の析出が起こらない溶解度以下の濃度の未飽和状態の領域(安定域)と、瞬時に結晶核の析出が次々と開始する領域(不安定域)との中間領域(準安定域)では、結晶の成長は起こるが新たな核の発生は起こらず、微細結晶(種晶)を投入することにより、当該種晶の表面に結晶が成長する。 Crystallization is an operation that utilizes a phase change from a liquid phase to a solid phase, and is a technique that separates and recovers an object dissolved in wastewater as a solid phase. In an intermediate region (metastable region) between an unsaturated region (stable region) at a concentration below the solubility at which crystal precipitation does not occur, and a region (unstable region) where the precipitation of crystal nuclei starts instantaneously one after another, Crystal growth occurs, but no new nuclei are generated. By introducing a fine crystal (seed crystal), the crystal grows on the surface of the seed crystal.
晶析法を用いたリンの除去/回収方法としてMAP法(特許文献1)がある。MAP法とはリン酸イオン、アンモニウムイオンが高濃度に含まれている廃水に対し、マグネシウムを添加しpHをアルカリ性に調整することで準安定領域に移行させ、リン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)の6水塩の結晶を生成・成長させリンを分離回収する方法である。 There is a MAP method (Patent Document 1) as a phosphorus removal / recovery method using a crystallization method. With the MAP method, magnesium is added to the wastewater containing phosphate ions and ammonium ions at a high concentration, and the pH is made alkaline to shift to the metastable region, and magnesium ammonium phosphate (MAP) 6 This is a method of separating and recovering phosphorus by generating and growing hydrate crystals.
また、半導体製造工程で発生するフッ素含有廃水を対象としたフッ素の晶析処理においては、晶析反応元素としてカルシウム塩を使用し、フッ化カルシウムの結晶を生成させるフッ化カルシウム晶析法がある(特許文献2)。添加するカルシウム塩の濃度を調整することによりフッ化カルシウムの結晶成長が起こる準安定域を形成する。 In addition, there is a calcium fluoride crystallization method that uses calcium salt as a crystallization reaction element to generate calcium fluoride crystals in fluorine crystallization treatment for fluorine-containing wastewater generated in the semiconductor manufacturing process. (Patent Document 2). A metastable region where crystal growth of calcium fluoride occurs is formed by adjusting the concentration of the calcium salt to be added.
しかしながら、晶析法は種晶の流出を防止するために、比較的大粒径(数mmオーダー)の種晶を使用しているため、種晶単位重量あたりの表面積が小さく、廃水中の除去対象物を結晶化するのに長時間を要する恐れがある。また、種晶表面での結晶成長を促進させるべく、リアクタ内部で緩やかな上昇速度を実現しなければならないため、攪拌機による強攪拌が出来ず、種晶と廃水の接触効率が下がり、廃水中の除去対象物を結晶化するのに長時間を要する恐れがある。 However, since the crystallization method uses seed crystals with a relatively large particle size (on the order of several millimeters) to prevent seed crystals from flowing out, the surface area per unit weight of the seed crystals is small, and removal from wastewater It may take a long time to crystallize the object. In addition, in order to promote crystal growth on the surface of the seed crystal, a gentle ascent rate must be realized inside the reactor, so that strong agitation with a stirrer is not possible, the contact efficiency between the seed crystal and the waste water decreases, It may take a long time to crystallize the object to be removed.
さらに、強攪拌等による種晶の流出及び消失を防止するために、リアクタを二重円筒にしたり仕切り板を入れたりする等の工夫が必要となり、構造が複雑になる恐れがある。 Furthermore, in order to prevent the seed crystal from flowing out and disappearing due to strong stirring or the like, it is necessary to devise such as making the reactor a double cylinder or inserting a partition plate, which may complicate the structure.
本発明は、種晶の粒径を小さくして単位重量当たりの表面積を増大させるとともに、種晶の損失を回避した状態で強撹拌を可能とし、リンやフッ素等の水質成分を含有する被処理水から、当該水質成分を短時間で高効率に除去し、回収することを目的とする。 The present invention reduces the seed crystal particle size to increase the surface area per unit weight, enables strong stirring while avoiding loss of seed crystals, and contains a water quality component such as phosphorus or fluorine. An object is to remove and recover the water quality component from water with high efficiency in a short time.
実施形態の晶析システムは、被処理水と種晶とを接触させ、当該種晶上に前記被処理水中の除去対象物を晶析させる晶析反応槽と、前記晶析反応槽の下流側に位置し、前記晶析反応槽を越流した前記被処理水の一部を一時的に貯留する貯留槽とを具える。また、前記貯留槽の下流側に位置し、前記被処理水及び前記晶析反応槽で得た処理水と、これら被処理水及び処理水中に残留している前記種晶とを遠心力を利用して分離する遠心分離装置と、前記遠心分離装置の下流側に位置し、前記遠心分離装置で分離した前記種晶を前記被処理水及び前記処理水の残留分とともに回収し、当該残留分中における前記種晶の比重差を利用して前記種晶を前記残留分中で沈降及び浮遊させ、前記残留分中に浮遊している種晶を前記種晶より選択的に抽出する沈降分離装置と、を具える。 The crystallization system of the embodiment comprises a crystallization reaction tank for bringing water to be treated into contact with a seed crystal and crystallizing an object to be removed in the water to be treated on the seed crystal, and a downstream side of the crystallization reaction tank. And a storage tank for temporarily storing a part of the water to be treated that has overflowed the crystallization reaction tank. Further, centrifugal force is used for the treated water and the treated water obtained in the crystallization reaction tank, and the seed crystals remaining in the treated water and the treated water, which are located on the downstream side of the storage tank. And separating the seed crystal separated by the centrifugal separator together with the treated water and the residual amount of the treated water, in the residual part. A sedimentation separation device for precipitating and floating the seed crystal in the residue using the difference in specific gravity of the seed crystal, and selectively extracting the seed crystal floating in the residue from the seed crystal; , With.
図1は、本実施形態の晶析システムの概略構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the crystallization system of the present embodiment.
図1に示す晶析システム10は、晶析反応槽11と、この晶析反応槽11の下流側において、晶析反応槽11と隣接するように、具体的には晶析反応槽11の右側壁を左側壁として共用するように配設された貯留槽12と、この貯留槽12の下流側において配設された遠心分離装置13と、この遠心分離装置13の下流側において配設された沈降分離装置14とを有している。
The
なお、遠心分離装置13は汎用のものから適宜選択して用いることができる。また、貯留槽12は、晶析反応槽11と遠心分離装置13との間に配設され、その機能を十分に奏するものであれば、晶析反応槽11と側壁面を共有するようにして隣接している必要はない。例えば、晶析反応槽11と貯留槽12とを連通配管で接続することもできる。
The
晶析反応槽11内には、強攪拌を行うための攪拌機111が配設されており、また、晶析反応槽11内における種晶の濃度(含有量)を間接的に計測するための、濁度計測器あるいは粒度分布計測器などの計測手段112が配設されている。同様に、貯留槽12内には、強攪拌を行うための攪拌機121が配設されており、また、貯留槽12内における種晶の濃度(含有量)を間接的に計測するための、濁度計測器あるいは粒度分布計測器などの計測手段122が配設されている。
In the
なお、上述した攪拌機111等は本実施形態において必須の構成要素ではなく、適宜省略することもできるが、これらを設けることによって、以下に説明する晶析システム10の運転方法において特有の作用効果を奏するようになる。
The stirrer 111 and the like described above are not essential components in the present embodiment, and may be omitted as appropriate. However, by providing these, a specific effect in the operation method of the
貯留槽12と遠心分離装置13とは、ポンプ43を介して配管25によって接続されており、遠心分離装置13と沈降分離装置14とは、配管27によって接続されている。
The
また、晶析反応槽11の上方には、種晶供給槽16が配設されており、必要に応じてポンプ44を駆動させ、配管35を介して晶析反応槽11内に種晶を供給できるようにしている。さらに、晶析反応槽11の上方には、薬液槽17が配設されており、必要に応じてポンプ45を駆動させ、配管36を介して薬液槽17から薬剤(例えばアルカリ)を晶析反応槽11内に供給し、当該晶析反応槽11内の状態を、準安定領域、すなわち、結晶の成長は起こるが新たな核の発生は起こらず、種晶の表面に被処理水W1中の除去対象物が成長できるような条件に設定できるようにしている。
A seed
なお、上述した種晶供給槽16等も本実施形態において必須の構成要素ではなく、適宜省略することもできるが、これらを設けることによって、以下に説明する晶析システム10の運転方法において特有の作用効果を奏するようになる。
The seed
同様に、貯留槽12の上方には、薬液槽18が配設されており、必要に応じてポンプ46を駆動させ、配管37を介して薬液槽18中の薬剤(例えばアルカリ)貯留槽12内の状態を上記準安定領域に設定できるようにしている。これは以下に説明するように、貯留槽12内にも晶析反応槽11から種晶が混入し、晶析反応によって当該種晶の表面にも除去対象物が析出して堆積するようになるためである。但し、薬液槽18等も本実施形態において必須の構成要素ではなく、適宜省略することもできるが、これらを設けることによって、以下に説明する晶析システム10の運転において特有の作用効果を奏するようになる。
Similarly, the
また、晶析反応槽11の上流側には、ポンプ42を介した配管22によって接続された前処理槽15が配設されている。前処理槽15は、以下に説明するような晶析反応槽11内の晶析反応を促進させるために配設されているものである。例えば、凝集剤の添加や、スクリーンの配設等により、被処理水W1中の汚泥を予め除去したり、前処理槽15の上方に配設された薬液槽19より、必要に応じてポンプ47を駆動させ、配管38を介して薬液槽19中の薬剤(例えばアルカリ、マグネシウム、リン酸イオン)を前処理槽15内に供給し、前処理槽15内の状態を上記準安定領域に設定したりするための予備的な処理(前処理)を行うためのものである。
A
但し、前処理槽15も本実施形態では必須の構成要件ではなく、例えば晶析反応槽11に薬剤槽17から適宜薬剤を供給し、晶析反応槽11内を上述した準安定領域に保持することができれば省略してもよい。
However, the
なお、本実施形態では、前処理槽15内において、例えば上述した凝集剤の添加による汚泥の除去を想定して、凝集剤を前処理槽15内で均一分布させるべく攪拌機151が配置され、薬剤槽19から薬剤を供給することを想定してpHメータ152が配置されているが、これらの図示はあくまで例示であって、前処理槽15内で行う処理の種類に応じて適宜適切な手段、装置を配設することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、沈降分離槽14と晶析反応槽11及び種晶供給槽16とを、三方バルブ32を介して配管31、33及び34を介して接続している。これら三方バルブ32、配管31,33、及び34は還流ラインを形成し、以下に説明する晶析システム10の運転方法において、沈降分離槽14中で回収した浮遊種晶を晶析反応槽11及び種晶供給槽16に還流させるようにしているが、還流ラインは適宜削除することができ、これに伴って回収した浮遊種晶の還流操作を省略することもできる。
In the present embodiment, the
但し、以下に説明するように、還流ラインを設けることにより、使用済み種晶を直接再利用することができるので、新たな種晶の供給割合を低減することができ、晶析システム10及びその運転方法のコスト低減を図ることができる。
However, as described below, by providing a reflux line, the used seed crystals can be directly reused, so that the supply ratio of new seed crystals can be reduced, and the
なお、晶析システム10の晶析反応槽11等、その構成要素は耐食性及び強度に優れたステンレス鋼などから構成することができ、内壁部分等、その一部にテトラフルオロエチレン等を使用することもできる。
The
次に、図1に示す晶析システム10の運転方法について説明する。
最初に、ポンプ41を駆動させることにより、配管21より被処理水W1を前処理槽15内に導入する。前処理槽15内では、被処理水W1に対して凝集剤添加、スクリーン配設等により、被処理水W1中の汚泥を除去したり、薬剤槽19より例えばアルカリ、マグネシウム、リン酸イオン窒素等の薬剤を添加して、被処理水W1の状態を予め晶析反応における準安定領域に設定したりする。なお、前処理槽15を省略した際は、上記操作を行わず、被処理水W1は直接晶析反応槽11内に導入する。
Next, an operation method of the
First, the
なお、薬剤の種類及び濃度は、被処理水W1の成分濃度、及び除去対象物の種類、濃度等に依存する。 In addition, the kind and density | concentration of a chemical | medical agent depend on the component density | concentration of the to-be-processed water W1, and the kind, density | concentration, etc. of a removal target object.
晶析反応槽11内には、被処理水W1の成分濃度等に応じた種晶11Aが予め投入されているので、晶析反応槽11内に導入された被処理水W1は種晶11Aと接触することになる。このとき、被処理水W1が晶析反応における準安定領域、すなわち結晶の成長は起こるが新たな核の発生は起こらず、種晶11Aの表面に被処理水W1中の除去対象物が成長できるような条件となっていれば、上記種晶11Aの表面に被処理水W1中の除去対象物が晶析し、堆積するようになる。
Since the
本実施形態において、種晶11Aは、晶析反応により所定の結晶をその表面に成長及び堆積させるための核となる結晶を意味し、例えばMAP(MgNH4PO4)やヒドロキシルアパタイトなどを挙げることができる。
In this embodiment, the
本実施形態では、晶析反応槽11の上流側に前処理槽15を設けているので、上述のように、当該前処理槽15内で予め被処理水W1を準安定領域とすることもできるし、晶析反応槽11の上方に設けた薬剤槽17よりアルカリ、マグネシウム、リン酸イオン等の薬剤を添加して、被処理水W1を準安定領域とすることもできる。
In the present embodiment, since the
薬剤の種類及び濃度は、被処理水W1の成分濃度、及び除去対象物の種類、濃度等に依存する。 The type and concentration of the chemical depend on the component concentration of the water to be treated W1 and the type and concentration of the removal target.
なお、晶析反応槽11内で被処理水W1と種晶11Aとを接触させる際において、攪拌機111を駆動させて強攪拌を行うことが好ましい。この場合、種晶11Aは、晶析反応槽11内全域に均一に分散するようになるため、被処理水W1と種晶11Aとの接触効率を高めることができる。したがって、被処理水W1中における除去対象物の、種晶11A上に晶析し、堆積する速度が増大するので、被処理水W1からの除去対象物の晶析を短時間で行うことができ、晶析システム10の運転効率を増大させることができる。
In addition, when making the to-be-processed water W1 and
種晶11Aの表面に除去対象物が晶析することによって生成する晶析物11Bは、重量が増大し、晶析反応槽11の底部に溜まるようになるので、晶析物11Bはバルブ24を開状態とすることにより、配管23を介して晶析反応槽11の外に取り出され、回収されるようになる。本実施形態では、晶析反応槽11の下方に配設した回収槽115によって晶析物11Bを回収している。
Since the
なお、本実施形態における“強攪拌”とは、晶析反応槽11内の被処理水W1が当該焼成反応槽11より溢れ出て、隣接する貯留槽12内に溜まるような状態での撹拌を意味するものである。一方、本実施形態では、このような強攪拌を行っても、晶析反応槽11と貯留槽12とは、側壁面を共有するようにして隣接しているので、晶析反応槽11内に被処理水W1及び種晶11Aは貯留槽12内に溜まり、晶析システム10外に漏れ出ることがない。
In the present embodiment, “strong stirring” refers to stirring in such a state that the water to be treated W1 in the
また、晶析システム10の安定かつ長時間の運転を可能とするためには、晶析反応槽11における晶析反応は安定的かつ継続的に行われることが好ましい。このためには、晶析反応槽11内における種晶の濃度を一定とする必要がある。したがって、本実施形態では、晶析反応槽11内の種晶11Aの濃度(含有量)を間接的に計測するための、濁度計測器あるいは粒度分布計測器などの計測手段112が配設されており、当該計測手段112において晶析反応槽11内の種晶11Aの濃度(含有量)を適宜にモニタリングしている。
In order to enable the
この結果、例えば上記強攪拌によって晶析反応槽11から貯留槽12に対して被処理水W1が溢れると同時に種晶11Aも貯留槽12に漏洩し、これによって晶析反応槽11内の種晶11Aの濃度(含有量)が減少したような場合は、種晶供給槽16よりポンプ44を駆動させて配管35より晶析反応槽11内に種晶11Aを供給し、晶析反応槽11内の種晶11Aの濃度(含有量)が常に一定となるようにする。これにより、晶析反応槽11における晶析反応は安定的かつ継続的に行われるようになるので、晶析システム10の安定かつ長時間の運転を可能とすることができる。
As a result, for example, the to-be-treated water W1 overflows from the
次に、本実施形態では、晶析反応槽11内に被処理水W1を導入すると同時に、晶析反応槽11を越流するようにして貯留槽12内にも被処理水W1を導入する。これは、以下に説明するように、貯留槽12に対して、晶析反応槽11内で種晶11Aに対して晶析反応を行って生成した晶析物11Bを除去した後の処理水W2を、遠心分離装置13に送る際のバッファとしての機能を持たせるためである。
Next, in the present embodiment, the water to be treated W1 is introduced into the
すなわち、遠心分離装置13では、以下に説明するように、処理水W2中に含有した種晶11Aと、当該処理水W2とを分離するが、当該分離の効果を向上させるに際しては、遠心分離装置13内に十分な水、すなわち十分な処理水W2を流す必要がある。したがって、もし、貯留槽12がない場合には、配管22を介して多量の被処理水W1を晶析反応槽11内に導入し、当該晶析反応槽11内で十分に晶析反応を生ぜしめることなく、処理水W2と多量の被処理水W1との混合した状態の水(混合水)を素早く遠心分離装置13に供給する必要がある。
That is, as described below, the
この結果、遠心分離装置13はその機能を発揮することができたとしても、晶析反応槽11内では、種晶11Aに対して十分な晶析反応を行うことができないので、被処理水W1中の除去対象物を晶析物11Bとして十分に除去することができない。
As a result, even if the
しかしながら、本実施形態では、上述のように、晶析反応槽11と遠心分離装置13との間に貯留槽12を配設し、この貯留槽12内に被処理水W1を比較的多量に貯留しているので、この貯留した被処理水W1が、遠心分離装置13に供給する水(処理水)のバッファとして働く。したがって、晶析反応槽11内に多量の被処理水W1を導入し、当該晶析反応槽11内で十分に晶析反応を生ぜしめることなく、処理水W2と多量の被処理水W1との混合した状態の水(混合水)を素早く遠心分離装置13に供給する必要がなくなるので、晶析反応槽11内での晶析反応を十分に行って被処理水W1中の除去対象物を十分に除去することができると同時に、遠心分離装置13の機能を十分に発揮させることができるようになる。
However, in the present embodiment, as described above, the
なお、貯留槽12の容量等は、被処理水W1の除去対象物の濃度及び単位時間当たりの被処理水W1の処理量、並びに遠心分離装置13の容量や種晶11Aの濃度(含有量)等に依存する。
In addition, the capacity | capacitance etc. of the
一方、貯留槽12内には、被処理水W1が貯留され、さらには晶析反応槽11内で強攪拌を行ったことにより溢れ出た種晶11Aが貯留されている。したがって、貯留槽12においてもある程度の割合で種晶11Aの表面に被処理水W1中の除去対象物が晶析するようになる。
On the other hand, the water to be treated W1 is stored in the
したがって、晶析反応槽11の場合と同様に、貯留槽12内に配設した攪拌機121によって強攪拌を行い、被処理水W1と種晶11Aとの接触効率を向上させることもできる。
Therefore, as in the case of the
また、濁度計測器あるいは粒度分布計測器などの計測手段122によって、貯留槽12内における種晶の濃度(含有量)を間接的に計測し、種晶供給槽16より図示しない配管を介して種晶11Aを適宜供給し、貯留槽12内における種晶11Aの濃度(含有量)を一定とし、貯留槽12における晶析反応をも安定的かつ継続的に行われるようにすることができる。この結果、晶析システム10の安定かつ長時間の運転を可能とすることができる。
Further, the concentration (content) of the seed crystal in the
さらに、薬剤槽18よりポンプ46を駆動させ、配管37を介して、アルカリ、マグネシウム、リン酸イオン等の薬剤を添加して、貯留槽12内の被処理水W1を準安定領域に保持することもできる。薬剤の種類及び濃度は、被処理水W1の成分濃度、及び除去対象物の種類、濃度等に依存する。
Furthermore, the
次いで、晶析反応槽11内で得た処理水W2を、貯留槽12内の処理水W2及び被処理水W1の混合水とともに遠心分離装置13に移送する。
Next, the treated water W2 obtained in the
遠心分離装置13では、上述したように、晶析反応槽11からの処理水W2に加えて、貯留槽12に貯留された被処理水W1が供給されるとともに、これら被処理水W1及び処理水W2に残存している種晶11Aも供給されるようになる。したがって、遠心分離装置13では、被処理水W1+処理水W2と種晶11Aとを遠心力を利用して分離する。
In the
遠心分離装置13では、一般に固体である種晶11Aに対して大きな遠心力が作用するようになるので、種晶11Aは全体として遠心力によって遠心分離装置13の内壁面に押圧され、当該内壁面に沿って遠心分離装置13の底部に移動する。一方、被処理水W1+処理水W2は、種晶11Aとは逆に遠心分離装置13の中央部に集められるようになる。このため、被処理水W1+処理水W2の大部分は(被処理水W1+処理水W2)mとして、遠心分離装置13の上部から配管26によって外部に排出される。
In the
一方、遠心分離装置13の底部に集められた種晶11Aは、被処理水W1+処理水W2の残留分(被処理水W1+処理水W2)rとともに、配管27を介して沈降分離槽14に移送される。
On the other hand, the
なお、遠心分離装置13においては、当該装置内に投入した物質の捕捉率(遠心分離装置での物質回収量/遠心分離装置への物質投入量)が重要な特性の一つとなっており、本実施形態では、上記物質が種晶11Aに相当する。この捕捉率を向上させるには、遠心分離装置13に供給する水の量を増大させて、種晶11Aに対して十分な遠心力が作用するようにする必要がある。本実施形態では、上述のように貯留槽12を設け、遠心分離装置13内に供給する水として、晶析反応槽11で生成した処理水W2のみでなく被処理水W1をも供給するようにしているので、遠心分離装置13には十分な量の水が供給されることになる。したがって、遠心分離装置13の捕捉率を十分に高くする必要がある。
In the
沈降分離槽14に移送された種晶11Aは、被処理水W1+処理水W2の残留分(被処理水W1+処理水W2)r中で種晶11Aに含まれる種々の種晶の粒径に依存した比重差を利用して、種晶11Aを残留分(被処理水W1+処理水W2)r中で個々に沈降及び浮遊させる。そして残留分(被処理水W1+処理水W2)r中に浮遊している種晶を種晶11Aより選択的に抽出する。これは、残留分(被処理水W1+処理水W2)r中に浮遊している種晶には除去対象物が晶析しておらず、また、種晶自体も十分に小さく、場合によっては多孔質となっていることによる。したがって、このような種晶は十分に再利用に供することができるので、上述のように沈降分離槽14より抽出するものである。
The
なお、沈降分離槽14より抽出すべき種晶の粒径は以下のようにして決定することができる。
The particle size of the seed crystal to be extracted from the
図2は、遠心分離装置13における捕捉率の、模擬固形物の粒径に対する関係を示すグラフである。図2から明らかなように、模擬固形物の粒径が大きくなるにつれ捕捉率は上昇するが、例えば模擬固形物の密度に依存してその傾向は異なる。図2では、固形物A,固形物B及び固形物Cの順に密度が大きくなっており(固形物Aの密度>固形物Bの密度>固形物Cの密度)、固形物の密度が大きくなるに連れて同じ粒子径であっても捕捉率が増大していることが分かる。また、模擬固形物の種類が違えば粒径範囲毎の捕捉率も異なる。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the capture rate in the
図3は、被処理水W1に異なる粒径の種晶を接触させた後の、被処理水W1中の残存する除去対象物の残留率(=1−除去率)を示すグラフである。種晶の粒径が小さい方が短時間で除去対象物を廃水から除去可能であることがわかる。但し、種晶の粒径以外の条件(廃水性状、種晶投入量)は同一とした。これは、同一重量では種晶の粒径が小さいほど表面積が大きいため、廃水中の対象物との接触効率が高くなり、除去率が上がるためと推測される。 FIG. 3 is a graph showing the residual rate (= 1−removal rate) of the removal target object remaining in the water to be treated W1 after contacting seed crystals with different particle diameters with the water to be treated W1. It can be seen that the smaller the seed crystal particle size, the shorter the removal target can be removed from the wastewater. However, the conditions (waste water state, seed crystal input amount) other than the seed crystal particle size were the same. This is presumed to be because for the same weight, the smaller the seed crystal particle size, the larger the surface area, so that the contact efficiency with the object in the wastewater increases and the removal rate increases.
したがって、図2及び図3の結果より、本実施形態に係る晶析システム10において、沈降分離槽13で回収すべき種晶は、遠心分離装置13で必要な捕捉率を達成できる粒径以上である必要があり、できる限り小粒径であることが望ましい。
Therefore, from the results of FIG. 2 and FIG. 3, in the
すなわち、晶析反応槽11(+貯留槽12)内における晶析反応では、被処理水W1中の除去対象物、及び当該除去対象物の除去率より、種晶11Aの種類及び粒径の範囲が決まる。種晶11Aの種類は、除去対象物の種類によって決定され、種晶11Aの粒径の範囲は、図3に示すようなグラフを予め作成しておくことにより、当該グラフより所望する除去率に応じて任意に決定することができる、
That is, in the crystallization reaction in the crystallization reaction tank 11 (+ storage tank 12), the type of the
したがって、上述のようにして決定された種晶11Aを種々の粒径毎に遠心分離装置13で処理し、予め図2のような粒径範囲毎の捕捉率を求めておけば、所望する除去率及び捕捉率に応じた種晶11Aの粒径の範囲が必然的に決定される。結果として、沈降分離槽14では、上記のようにして決定された粒径の範囲の種晶を抽出するようにすればよい。
Therefore, if the
このように、本実施形態の晶析システム10では、晶析反応槽11において強攪拌し、晶析反応槽11から種晶11Aが被処理水W1とともに流出したとしても、種晶11Aは後段の遠心分離装置13で捕捉され、さらには沈降分離槽14において抽出されるようになる。
Thus, in the
特に種晶11Aの粒径を小さくして単位重量当たりの表面積を増大させ、被処理水W1中の除去対象物の除去率を増大させる場合において、晶析反応槽11内で強攪拌による被処理水W1と種晶11Aとの接触効率を増大させ、晶析反応槽11から種晶11Aが被処理水W1とともに比較的多量に流出したとしても、種晶11Aは後段の遠心分離装置13で捕捉され、さらには沈降分離槽14において抽出されるようになる。したがって、種晶11Aの粒径が小さい場合においても、晶析反応槽11内で強攪拌を可能とすることができる。
In particular, in the case where the
結果として、種晶の流失及び損失を回避し、種晶を無駄にすることなく、リンやフッ素等の水質成分(除去対象物)を含有する被処理水W1から、当該水質成分を短時間で高効率に除去することができる。 As a result, the water quality component is removed from the treated water W1 containing the water quality component (removal target) such as phosphorus and fluorine in a short time without losing the seed crystal and losing the seed crystal. It can be removed with high efficiency.
なお、本実施形態では、沈降分離槽14と晶析反応槽11及び種晶供給槽16とを、三方バルブ32を介して配管31、33及び34からなる還流ラインで接続するようにしている。したがって、沈降分離槽14中で抽出し、回収した種晶を晶析反応槽11及び種晶供給槽16に直接還流させることができ、使用済み種晶を直接再利用することができるので、新たな種晶を供給する割合を低減することができ、晶析システム10及びその運転方法のコスト低減を図ることができる。
In this embodiment, the sedimentation /
また、本実施形態では、還流ラインを晶析反応槽11及び種晶供給槽16の双方に接続し、抽出回収した種晶を双方の槽に供給するようにしているが、いずれか一方であってもよい。
In this embodiment, the reflux line is connected to both the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment was posted as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10 晶析システム
11 晶析反応槽
111 攪拌機
112 種晶含有量計測手段
12 貯留槽
121 攪拌機
122 種晶含有量計測手段
13 遠心分離装置
14 沈降分離槽
15 前処理槽
151 攪拌機
152 pHメータ
16 種晶供給槽
17〜19 薬剤槽
21〜23,25〜27,31〜38 配管
41〜47 ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記晶析反応槽の下流側に位置し、前記晶析反応槽を越流した前記被処理水の一部及び前記処理水を一時的に貯留する貯留槽と、
前記貯留槽の下流側に位置し、前記被処理水及び前記処理水と、これら被処理水及び処理水中に残留している前記種晶とを遠心力を利用して分離する遠心分離装置と、
前記遠心分離装置の下流側に位置し、前記遠心分離装置で分離した前記種晶を前記被処理水及び前記処理水の残留分とともに回収し、当該残留分中における前記種晶の比重差を利用して前記種晶を前記残留分中で沈降及び浮遊させ、前記残留分中に浮遊している種晶を前記種晶より選択的に抽出する沈降分離装置と、
を具えることを特徴とする、晶析システム。 Contacting the water to be treated and the seed crystal, and RuAkira析reaction vessel wherein the said species Akiraue to crystallize the removal target in the for-treatment water to obtain treated water,
A storage tank that is located downstream of the crystallization reaction tank and temporarily stores the treated water that has overflowed the crystallization reaction tank and the treated water ;
The located downstream of the reservoir, the water to be treated and prior Kisho physical water, centrifuge device and said seed crystals remaining in these treated water and the treated water is separated using a centrifugal force When,
The seed crystal located on the downstream side of the centrifugal separator and separated by the centrifugal separator is recovered together with the residue of the treated water and the treated water, and the difference in specific gravity of the seed crystal in the residual is used. A sedimentation apparatus for precipitating and floating the seed crystals in the residue, and selectively extracting the seed crystals floating in the residue from the seed crystals;
A crystallization system characterized by comprising:
前記晶析反応槽の下流側に位置する貯留槽内において、前記晶析反応槽を越流した前記被処理水の一部及び前記処理水を一時的に貯留するステップと、
前記貯留槽の下流側に位置する遠心分離装置内において、前記被処理水及び前記処理水と、これら被処理水及び処理水中に残留している前記種晶とを遠心力を利用して分離するステップと、
前記遠心分離装置の下流側に位置する沈降分離装置内において、前記遠心分離装置で分離した前記種晶を前記被処理水及び前記処理水の残留分とともに回収し、当該残留分中における前記種晶の比重差を利用して前記種晶を前記残留分中で沈降及び浮遊させ、前記残留分中に浮遊している種晶を前記種晶より選択的に抽出するステップと、
を具えることを特徴とする、晶析システムの運転方法。 In the crystallization reaction tank, a step is brought into contact with the water to be treated and the seed crystal, Ru obtain the species Akiraue said to crystallize the removal target in the for-treatment water in the treated water,
In a storage tank located on the downstream side of the crystallization reaction tank, temporarily storing a part of the treated water that has overflowed the crystallization reaction tank and the treated water ;
In the centrifugal separator positioned downstream of the reservoir, the water to be treated and prior Kisho physical water by the said seed crystals remaining in these treated water and the treated water by utilizing the centrifugal force Separating, and
In the sedimentation separator located on the downstream side of the centrifugal separator, the seed crystal separated by the centrifugal separator is recovered together with the residue of the treated water and the treated water, and the seed crystal in the residual fraction A step of precipitating and floating the seed crystal in the residue using the specific gravity difference, and selectively extracting the seed crystal floating in the residue from the seed crystal;
A method for operating a crystallization system, comprising:
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