JP7790215B2

JP7790215B2 - 中和処理方法

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Publication number: JP7790215B2
Application number: JP2022036393A
Authority: JP
Inventors: 安英吉森
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2022-03-09
Filing date: 2022-03-09
Publication date: 2025-12-23
Anticipated expiration: 2042-03-09
Also published as: JP2023131559A

Description

本発明は、廃液を中性付近のｐＨとするための中和処理方法に係り、特に廃液に酸又はアルカリの水溶液を添加してｐＨを中性付近とするための中和処理方法に関する。

化学廃液の中和では、対象廃液の中和滴定曲線が未知のため、ｐＨ値が分かっても必要な中和剤（酸又はアルカリ）の投入量の決定は困難である。そこで、実際の化学廃液の中和工程では、ｐＨを見ながら徐々に中和剤を添加して中性ｐＨに近づけていく試行錯誤的な方法が行われている。

そのため、中和を完了させるまでに、撹拌／ｐＨ値測定／中和剤投入の工程を複数回繰り返す必要があり、中和完了までに長時間がかかる。また、中和工程において、過度に多く中和剤を投入した場合には、過剰投入した薬品の中和に無駄な薬品が使用されるという課題があった。

特開平０５－２５３５７９号公報には、予め記憶部に記憶している中和滴定曲線群の理論曲線を用いてｐＨ値に基づく一定量の中和剤を投入し、撹拌後に再びｐＨ値を測定し、次に前記中和剤投入量に対するｐＨ変化やｐＨ変化率を求め、初期ｐＨ値とｐＨ変化率を記憶部の中和滴定曲線群と比較し、最も近い中和滴定曲線（薬注量－反応特性のカーブ）を選定する方法が開示されている。この方法では、最初の中和剤の投入によって廃液性状（廃液の緩衝作用など）の情報を得て、二回目の中和剤投入量を適切な量とすることができる。

特開２０１１－２４０２９８号公報には、制御槽の物理化学モデル情報を保持するモデル情報保持部と、前記被調整液の状態または前記ｐＨ調整剤の注入量の少なくともいずれかを評価する評価関数を保持する評価関数保持部と前記被調整液のｐＨ値と前記物理化学モデル情報と前記評価関数とに基づいて、前記ｐＨ調整剤の最適な注入量を求める演算部を用いることが記載されている。

特開平０５－２５３５７９号公報特開２０１１－２４０２９８号公報

特許文献１，２の方法では、事前に薬注－反応特性のカーブやモデリングを用意する必要がある。

また、特許文献１，２においては、単純に薬注量を演算するとしているが、実際の薬注装置の挙動傾向についてはなんら考慮していない。つまり、一般的な薬注装置においては、作動弁や作動ポンプへの電気信号に基づいてバルブやポンプが所定時間稼働することで中和薬品が注入される。しかし、薬注装置の稼働時間はこの電気信号に基づく時間であり、実際の薬注時間とは完全には一致せず、ズレがある。また、バルブが開き始めたり、ポンプが稼働し始めた初期の薬注量と、安定して一定量が注入されるそれ以降の薬注量とは、厳密には同一ではない。また、重力によってタンク内の薬液を中和処理槽に流出させる方式の薬注装置では、タンク内の液面高さによって単位時間当りの薬液流出量が変化する。また、薬品の粘性やバルブの開閉状態も日々ごく微妙に変化するため、同じ薬注時間であっても薬注量が微妙にずれることがある。このような結果、薬注後のｐＨが目標値にならないことがある。特許文献１，２においても薬注量の計測及びコントロールする機器を使用することで対応することもできるが、非常にコストがかかってしまう。

本発明は、実機に適用した場合に、廃液を的確に中和処理することができる中和処理方法を提供することを課題とする。

本発明は、次によって上記課題を解決する。

[１] 中和処理槽内に廃液を導入し、該中和処理槽内の廃液に酸又はアルカリよりなる中和剤を中和剤添加装置によって添加して廃液を目標ｐＨとなるように中和する中和処理方法において、
該中和処理槽内に廃液を導入してｐＨ（１次ｐＨ）を測定した後、所定量の中和剤を添加し、該廃液を撹拌し、ｐＨ（２次ｐＨ）を測定する第１回目工程と、
該第１回目工程での中和剤添加量及びｐＨ変化値と、前記１次ｐＨ及び２次ｐＨと前記目標ｐＨとに基づいて中和剤添加量を決定し、この決定した量の中和剤を添加する第２回目工程と
を有する中和処理方法であって、
前記第１回目工程での中和剤添加量を、目標ｐＨと、１次ｐＨと、係数と、前記中和剤添加装置による添加時間とによって決定し、
前記第２回目工程での中和剤添加量を、目標ｐＨと、１次ｐＨと、２次ｐＨと、前記係数と、前記添加時間とに基づいて決定する
ことを特徴とする中和処理方法。

[２] 前記廃液が酸性であり、
１次ｐＨをａ、２次ｐＨをｂ、目標ｐＨをｍとした場合、前記第１回目工程での中和剤添加量を
（１０^－ａ－１０^－ｍ）×（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）
にて決定し、
第２回目工程での中和剤添加量を
（１０^－ｂ－１０^－ｍ）×（１０^－ａ－１０^－ｍ）／（１０^－ａ－１０^－ｂ）／［（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）］
にて決定する[１]の中和処理方法。

ここで、換算係数は薬注量を弁の開閉時間に変換する単位換算係数であり、薬注係数は廃液中和時のｐＨ変化状況に応じて設定する値である。薬注係数は例えば、廃液のｐＨが１０未満のときにｐＨが１．５～３程度、廃液のｐＨが１０～１２未満のときにｐＨが０．５～１．５程度、廃液のｐＨが１２以上のときにｐＨが０．３～０．５程度変化するように調整される値であり、所定の薬注時間（例えば、１０～１５秒）でｐＨが上記範囲で変化するように薬注係数を調整する。

[３] 前記廃液がｐＨ１０以上のアルカリ性であり、
１次ｐＨをａ、２次ｐＨをｂ、目標ｐＨをｍとした場合、前記第１回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｍ）}）／［（換算係数）×（薬注係数）×（注入時間）］
にて決定し、
第２回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ｂ）}－１０^{－（１４－ｍ）}）×（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｍ）}）／（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｂ）}）／［（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）］
にて決定する[１]の中和処理方法。

[４] 前記廃液がｐＨ１０未満のアルカリ性であり、
１次ｐＨをａ、２次ｐＨをｂ、第１回目工程の目標ｐＨをｍ１、第２回目工程の目標ｐＨをｍ２とした場合、第１回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－７）}＋１０^－ｍ１）×（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）
にて決定し、
第２回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ｂ）}－１０^{－（１４－７）}＋１０^－ｍ２）×（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－７）}＋１０^－ｍ１）／［（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｂ）}）×（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）］
にて決定する請求項１の中和処理方法。

ただし、
ｍ１＝ｌｏｇ（－（１０^{－（１４－ａ）}－ｃ）
ｍ２＝ｌｏｇ（－（１０^{－（１４－ｂ）}－ｃ）
であり、ｃはｐＨ１０未満の計算のためにｐＨ１０のイオン量からｐＨ７のイオン量を引いた値であり、０．００００９９９（１０^－４－１０^－７）となる。

[５] 廃液を前記中和処理槽に導入して撹拌した後に前記1次ｐＨを測定し、廃液のｐＨが中性でないときに前記第１回目工程を行う[１]～[４]のいずれかの中和処理方法。

本発明は、ｐＨの理論計算式において、１回目の薬注で有効なｐＨ変化が得られる薬注係数を決定することで実機に適応した中和制御方法を提供するものである。本発明では、１回目の薬注でｐＨが２回目の薬注量計算が可能となる係数又は薬注時間を設定するだけで良く、厳密なｐＨ変化幅は要求しない。そのため、反応特性のカーブやモデリングを決定する特許文献１，２の方法より短時間で薬注を完了させることができる。

また、実機の薬注－ｐＨ変化状況が変動した場合でも、１回目の薬注による薬注で２回目の薬注量計算が可能な係数又は薬注時間を設定するだけでよく、再度反応特性のカーブやモデリングを実施する必要はない。また、１回目の薬注によるｐＨ変化から、２回目の薬注量を演算により求めるため、特許文献１，２の反応特性のカーブやモデリングを用いる方法に比して、ｐＨ変化に対して連続的に対応可能となりｐＨ調整の精度が向上する。

中和処理槽の概略的な縦断面図である。本発明方法を示すフローチャートである。

図１は実施の形態に係る中和処理方法が適用される中和処理槽の概略的な縦断面図である。この中和処理槽１に廃液が配管２から導入される。中和処理槽１内に中和剤として酸（この実施の形態では塩酸）又はアルカリ（この実施の形態では苛性ソーダ）が添加される。

塩酸（塩化水素水溶液）は、塩酸タンク３に収容されており、バルブ３ａを開くことにより、重力によって塩酸タンク３から中和処理槽１に添加される。

苛性ソーダ水溶液は、苛性ソーダタンク４に収容されており、バルブ４ａを開くことにより、重力によって苛性ソーダタンク４から中和処理槽１に添加される。

中和処理槽１内の液を撹拌するために、ブロワ５からの空気が散気管６に供給される。

中和処理槽１内の液のｐＨを検出するようにｐＨ計７が設置されている。

中和処理後の液を中和処理槽１から移送するようにポンプ８を有した移送配管９が設けられている。

この実施の形態では、廃液はイオン交換樹脂の再生廃液であり、塩酸又は苛性ソーダと塩類、及びその他のイオン交換樹脂からの剥離物質を含んだ酸性又はアルカリ性の廃液であるが、これに限定されない。

この廃液を中和するには、図２の通り、中和処理槽１に導入した後、撹拌し、ｐＨ計７でｐＨ（１次ｐＨ）を測定する。

このｐＨが中性（例えば５～８）であれば、中和処理することなくポンプ８で移送する。ｐＨが酸性又はアルカリ性であるときには、第１回目工程を行う。すなわち、所定量の中和剤を添加した後、撹拌し、ｐＨ（２次ｐＨ）を測定する。なお、第１回目の薬注量は、第２回目の薬注演算が可能なｐＨ変化（廃液のｐＨが１０未満のときにｐＨが１．５～３程度、廃液のｐＨが１０～１２未満のときにｐＨが０．５～１．５程度、廃液のｐＨが１２以上のときにｐＨが０．３～０．５程度変化する添加量。これは、予備試験によって又は経験値として定める。）が発生する薬注量とする。

測定した２次ｐＨが中性（例えば５～８）になっていれば、ポンプ８で移送する。２次ｐＨが中性になっていないときには、第２回目工程を行う。

すなわち、第１回目工程でのｐＨ調整結果を考慮して第２回目の中和剤添加量を決定し、この添加量の中和剤を添加して撹拌し、ｐＨ（３次ｐＨ）を測定する。その結果、ｐＨが中性（例えば５～８）に入っていれば、ポンプ８で移送する。３次ｐＨが中性になっていないときには、第１回目工程に戻る。

次に、第１回目及び第２回目の各工程での中和剤の添加量の決定方法について説明する。

本発明の一態様では、前記廃液が酸性である。この態様にあっては、１次ｐＨをａ、２次ｐＨをｂ、目標ｐＨをｍとした場合、前記第１回目工程での中和剤添加量を
（１０^－ａ－１０^－ｍ）×（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）
にて決定し、
第２回目工程での中和剤添加量を
（１０^－ｂ－１０^－ｍ）×（１０^－ａ－１０^－ｍ）／（１０^－ａ－１０^－ｂ）／［（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）］
にて決定する。

換算係数は、薬注量を弁の開閉時間に変換する単位換算係数であり、薬注係数は廃液中和時のｐＨ変化状況に応じて設定する値である。薬注係数は例えば、廃液のｐＨが１０未満のときにｐＨが１．５～３程度、廃液のｐＨが１０～１２未満のときにｐＨが０．５～１．５程度、廃液のｐＨが１２以上のときにｐＨが０．３～０．５程度変化するように調整される値であり、所定の薬注時間（例えば、１０～１５秒）でｐＨが上記範囲で変化するように薬注係数を調整する。

本発明の別の一態様では、前記廃液がｐＨ１０以上のアルカリ性である。この態様にあっては、１次ｐＨをａ、２次ｐＨをｂ、目標ｐＨをｍとした場合、前記第１回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｍ）}）／［（換算係数）×（薬注係数）×（注入時間）］
にて決定し、
第２回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ｂ）}－１０^{－（１４－ｍ）}）×（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｍ）}）／（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｂ）}）／［（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）］
にて決定する。換算係数及び薬注係数は上記の通りである。

本発明のさらに別の一態様では、前記廃液がｐＨ１０未満のアルカリ性である。この態様にあっては、１次ｐＨをａ、２次ｐＨをｂ、第１回目工程での目標ｐＨをｍ１、第２回目工程での目標ｐＨをｍ２とした場合、第１回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－７）}＋１０^－ｍ１）×（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）
にて決定し、
第２回目添加工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ｂ）}－１０^{－（１４－７）}＋１０^－ｍ２）×（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－７）}＋１０^－ｍ１）／［（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｂ）}）×（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）］
にて決定する。ただし、
ｍ１＝ｌｏｇ（－（１０^{－（１４－ａ）}－ｃ）
ｍ２＝ｌｏｇ（－（１０^{－（１４－ｂ）}－ｃ）
であり、ｃはｐＨ１０未満の計算のためにｐＨ１０のイオン量からｐＨ７のイオン量を引いた値であり、０．００００９９９（１０^－４－１０^－７）となる。

本実施形態によると、再生廃液の性状が変化しても、１次ｐＨ及び２次ｐＨに基づいて２回目の薬注を行うことで良好にｐＨ調整が実施される。

また、ｐＨ調整剤貯留タンクのレベル変動があっても、１次ｐＨ及び２次ｐＨに基づいて２回目の薬注を行うことで良好にｐＨ調整が実施される。

また、ｐＨ調整剤の温度変化による粘性の変化があっても、１次ｐＨ及び２次ｐＨに基づいて２回目の薬注を行うことで良好にｐＨ調整が実施される。

再生廃液量の変動があっても、１次ｐＨ及び２次ｐＨに基づいて２回目の薬注を行うことで良好にｐＨ調整が実施される。

このような理由により、薬注後のｐＨが効率よく目標の中性値になる。

１中和処理槽
３塩酸タンク
４苛性ソーダタンク
５ブロワ
６散気管

Claims

中和処理槽内にイオン交換樹脂の再生廃液を導入し、該中和処理槽内の該廃液にタンク内の酸又はアルカリよりなる中和剤を中和剤添加装置によって添加して廃液を目標ｐＨとなるように中和する中和処理方法であって、該中和剤添加装置は、バルブが開とされることにより該タンク内の中和剤を重力によって該中和処理槽内に添加するものである中和処理方法において、
該中和処理槽内に廃液を導入してｐＨ（１次ｐＨ）を測定した後、所定量の中和剤を添加し、該廃液を撹拌し、ｐＨ（２次ｐＨ）を測定する第１回目工程と、
該第１回目工程での中和剤添加量及びｐＨ変化値と、前記１次ｐＨ及び２次ｐＨと前記目標ｐＨとに基づいて中和剤添加量を決定し、この決定した量の中和剤を添加する第２回目工程と
を有する中和処理方法であって、
前記第１回目工程での中和剤添加量を、目標ｐＨと、１次ｐＨと、係数と、前記中和剤添加装置による添加時間とによって決定し、
前記第２回目工程での中和剤添加量を、目標ｐＨと、１次ｐＨと、２次ｐＨと、前記係数と、前記添加時間とに基づいて決定する中和処理方法であって、
前記廃液が酸性であり、
１次ｐＨをａ、２次ｐＨをｂ、目標ｐＨをｍとした場合、前記第１回目工程での中和剤添加量を
（１０^－ａ－１０^－ｍ）×（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）
にて決定し、
第２回目工程での中和剤添加量を
（１０^－ｂ－１０^－ｍ）×（１０^－ａ－１０^－ｍ）／（１０^－ａ－１０^－ｂ）／［（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）］
にて決定する中和処理方法。
ただし、換算係数は、薬注量をバルブの開時間に変換する単位換算係数である。薬注係数は、ｐＨが所定の薬注時間（１０～１５秒）で１．５～３変化するように予備試験または経験値によって定められた値である。
中和処理槽内にイオン交換樹脂の再生廃液を導入し、該中和処理槽内の該廃液にタンク内の酸又はアルカリよりなる中和剤を中和剤添加装置によって添加して廃液を目標ｐＨとなるように中和する中和処理方法であって、該中和剤添加装置は、バルブが開とされることにより該タンク内の中和剤を重力によって該中和処理槽内に添加するものである中和処理方法において、
該中和処理槽内に廃液を導入してｐＨ（１次ｐＨ）を測定した後、所定量の中和剤を添加し、該廃液を撹拌し、ｐＨ（２次ｐＨ）を測定する第１回目工程と、
該第１回目工程での中和剤添加量及びｐＨ変化値と、前記１次ｐＨ及び２次ｐＨと前記目標ｐＨとに基づいて中和剤添加量を決定し、この決定した量の中和剤を添加する第２回目工程と
を有する中和処理方法であって、
前記第１回目工程での中和剤添加量を、目標ｐＨと、１次ｐＨと、係数と、前記中和剤添加装置による添加時間とによって決定し、
前記第２回目工程での中和剤添加量を、目標ｐＨと、１次ｐＨと、２次ｐＨと、前記係数と、前記添加時間とに基づいて決定する中和処理方法であって、
前記廃液がｐＨ１０以上のアルカリ性であり、
１次ｐＨをａ、２次ｐＨをｂ、目標ｐＨをｍとした場合、前記第１回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｍ）}）／［（（換算係数）×（薬注係数）×（注入時間）］
にて決定し、
第２回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ｂ）}－１０^{－（１４－ｍ）}）×（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｍ）}）／（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｂ）}）／［（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）］
にて決定する中和処理方法。
ただし、換算係数は、薬注量をバルブの開時間に変換する単位換算係数である。薬注係数は、廃液のｐＨが１０～１２未満のときにはｐＨが所定の薬注時間（１０～１５秒）で０．５～１．５変化するように、廃液のｐＨが１２以上のときにはｐＨが所定の薬注時間（１０～１５秒）で０．３～０．５変化するように、予備試験または経験値によって定められた値である。
中和処理槽内にイオン交換樹脂の再生廃液を導入し、該中和処理槽内の該廃液にタンク内の酸又はアルカリよりなる中和剤を中和剤添加装置によって添加して廃液を目標ｐＨとなるように中和する中和処理方法であって、該中和剤添加装置は、バルブが開とされることにより該タンク内の中和剤を重力によって該中和処理槽内に添加するものである中和処理方法において、
該中和処理槽内に廃液を導入してｐＨ（１次ｐＨ）を測定した後、所定量の中和剤を添加し、該廃液を撹拌し、ｐＨ（２次ｐＨ）を測定する第１回目工程と、
該第１回目工程での中和剤添加量及びｐＨ変化値と、前記１次ｐＨ及び２次ｐＨと前記目標ｐＨとに基づいて中和剤添加量を決定し、この決定した量の中和剤を添加する第２回目工程と
を有する中和処理方法であって、
前記第１回目工程での中和剤添加量を、目標ｐＨと、１次ｐＨと、係数と、前記中和剤添加装置による添加時間とによって決定し、
前記第２回目工程での中和剤添加量を、目標ｐＨと、１次ｐＨと、２次ｐＨと、前記係数と、前記添加時間とに基づいて決定する中和処理方法であって、
前記廃液がｐＨ１０未満のアルカリ性であり、
１次ｐＨをａ、２次ｐＨをｂ、第１回目工程の目標ｐＨをｍ１、第２回目工程の目標ｐＨをｍ２とした場合、第１回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－７）}＋１０^－ｍ１）×（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）
にて決定し、
（ただし、換算係数は、薬注量をバルブの開時間に変換する単位換算係数である。薬注係数は、ｐＨが所定の薬注時間（１０～１５秒）で１．５～３変化するように予備試験または経験値によって定められた値である。）
第２回目工程での中和剤添加量を
（１０^{－（１４－ｂ）}－１０^{－（１４－７）}＋１０^－ｍ２）×（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－７）}＋１０^－ｍ１）／［（１０^{－（１４－ａ）}－１０^{－（１４－ｂ）}）×（換算係数）×（薬注係数）×（添加時間）］
にて決定する中和処理方法。
ただし、
ｍ１＝ｌｏｇ（－（１０^{－（１４－ａ）}－ｃ）
ｍ２＝ｌｏｇ（－（１０^{－（１４－ｂ）}－ｃ）
であり、ｃは０．００００９９９である。
廃液を前記中和処理槽に導入して撹拌した後に前記1次ｐＨを測定し、廃液のｐＨが中性でないときに前記第１回目工程を行う請求項１～３のいずれかの中和処理方法。