钙垢的防止方法
【专利摘要】本发明提供一种可减低药剂费并可压低运转成本的钙垢的防止方法。该方法使用两性离子交换树脂（4），将导致钙垢产生的排水分离为钙离子浓度低而有害物质浓度高的第1溶液（L4），与钙离子浓度高而有害物质浓度低的第2溶液（L3），分别处理第1及第2溶液。从两性离子交换树脂排出的第1溶液与第2溶液的切换时机，可基于选自从两性离子交换树脂排出的溶液的COD浓度、钙离子浓度、氯离子浓度及电导率的一种以上进行控制。导致钙垢产生的排水可为最终处置场的浸出水、水洗焚烧灰所得到的滤液或水洗氯旁路灰所得到的滤液。
【专利说明】钙垢的防止方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钙垢的防止方法，特别地涉及在最终处置场或水泥制造工序等中防止起因于钙的积垢(scale)发生的方法。
【背景技术】
[0002]垃圾处置场等最终处置场是用于处置难以回收的废弃物等的设施，但鉴于枯竭化的担忧，迄今正在推进在最终处置场所处理的废弃物等的有效利用。
[0003]鉴于最终处置场的枯竭的担忧，焚烧都市垃圾等时所产生的焚烧灰近年作为水泥原料而进行回收。在都市垃圾焚烧灰中，与气体一起被运送的、通过集尘装置回收的飞灰，因为含有10至20%的氯，所以使用水洗脱氯设备，将包含于飞灰内的水溶性氯化合物经水洗去除后，作为水泥原料而利用(例如，参照专利文献I)。
[0004]另一方面,在水泥制造设备中，使用去除氯的氯旁路(chloride bypass)设备,该设备去除成为引起预热器堵塞等问题的原因的氯。近年来，正推进利用含有上述焚烧灰的废弃物的水泥原料化或燃料化的回收，随着废弃物的处理量增加，被带进水泥窑中的氯等挥发成分的量也在增加，氯旁路灰的产生量也在增加。因此，氯旁路灰无法完全在水泥粉碎步骤中利用，氯旁路灰也经水洗处理(例如，参照专利文献2)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开平11-100243号公报
[0008]专利文献2:日本特开2001-129513号公报
【发明内容】
[0009]本发明要解决的课题
[0010]但是，在最终处置场，由包含于该浸出水中的钙离子(Ca2+)与S042_产生硫酸钙(CaSO4),在过滤装置或后段的排水处理工序中作为积垢附着于装置上，存在阻碍稳定运转的问题。另外，在水泥制造工序中，关于焚烧灰或氯旁路灰的水洗滤液，也存在与上述最终处置场的浸出水相同的问题。
[0011]因此，例如如图 12所示，在最终处置场50中，为了从贮存于沉砂/调整池51的浸出水W去除成为积垢产生原因的钙、有害的重金属，在药液反应槽52中添加药剂，通过过滤装置53将其沉淀去除，之后，经COD处理及悬浊物质(SS)的去除，在消毒后排放。
[0012]但是，在上述钙的去除中，需要添加大量的碳酸钠或碳酸钾，因此有药剂成本增加、运转成本飆升等问题。
[0013]因此，本发明是鉴于上述以往的技术中的问题点而完成的，目的在于提供一种钙垢的防止方法，其能够将最终处置场中的积垢附着导致的对运转所造成的不利影响限制到最小，并可压低包含药剂成本在内的运转成本。
[0014]用以解决课题的手段[0015]为了实现上述目的，本发明为一种钙垢的防止方法，其特征在于:使用两性离子交换树脂将导致钙垢产生的排水分离为钙离子浓度低而有害物质浓度高的第I溶液，与钙离子浓度高而有害物质浓度低的第2溶液，并分别处理该第I及第2溶液。
[0016]在此，有害物质是指铅、硒、镉、锌、铜等重金属；与C0D、B0D有关的被氧化物质；氨性氮等的氮；磷酸等的磷等电离度低、通过两性离子交换树脂的速度比钙快的物质。
[0017]因此，依据本发明，因为利用两性离子交换树脂，将钙离子浓度低的溶液与钙离子浓度高的溶液分离，并分别处理各溶液，所以即使不像以往那样为了去除钙而添加碳酸钠等，也能将CaSO4等导致的积垢的产生抑制为最小限度，可大幅地降低运转成本。
[0018]另外，钙离子浓度高的第2溶液因为有害物质的浓度低，所以可保持原样而排放
坐寸ο
[0019]而且，若使用一般的离子交换树脂，例如强酸性阳性离子交换树脂，则需要使用强酸等使树脂再生，与此相对，两性离子交换树脂可仅通过水来使树脂再生，因此不需要繁杂的再生处理。
[0020]在上述钙垢的防止方法中，前述导致钙垢产生的排水可含有选自于碳酸根离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子、磷酸根离子及硅酸根离子的一种以上，可去除由于这些离子与钙离子生成的钙垢的原因物质。
[0021]在上述钙垢的防止方法中，可基于选自从该两性离子交换树脂所排出的溶液的COD浓度、钙离子浓度、氯离子浓度及电导率的一种以上对从前述两性离子交换树脂排出的前述第I溶液与前述第2溶液的切换时机进行控制。由此，可精度良好地防止钙垢的产生，且能控制从钙离子浓度低的第I溶液回收的有害物质的量。
[0022]在上述钙垢的防止方法中，可在从该两性离子交换树脂排出的溶液的COD浓度变为50mg/l以下的任意值以下时进行从前述两性离子交换树脂排出的前述第I溶液与前述第2溶液的切换。
[0023]另外，可在从该两性离子交换树脂排出的溶液的钙离子浓度变为供给至该两性离子交换树脂的溶液的钙离子浓度的1/300以上时进行从前述两性离子交换树脂排出的前述第I溶液与前述第2溶液的切换。
[0024]而且，可在从该两性离子交换树脂排出的溶液的氯离子浓度变为供给至该两性离子交换树脂的溶液的氯离子浓度的2/3以下时进行从前述两性离子交换树脂排出的前述第I溶液与前述第2溶液的切换。
[0025]在上述钙垢的防止方法中，向前述两性离子交换树脂供给的前述排水供给量与向该两性离子交换树脂供给的再生水供给量的比可设为1:1至1:5。通过使该比例变化，可使排水处理设备的规模和两性离子交换树脂的分离性能变化。
[0026]在上述钙垢的防止方法中，可去除包含于前述第2溶液中的有害物质，在去除有害物质之后，可进行排放等。
[0027]在上述钙垢的防止方法中，前述有害物质可为重金属、N03_、被氧化物质，而在第2溶液中含有NO3-的情况下，可添加硫代硫酸钠使其变化成氮气体而去除。
[0028]可使前述第I溶液与前述第2溶液合流而排放，由此，第I溶液与第2溶液的排放可使用一个设备来进行。另外，使前述第I溶液、前述第2溶液与稀释水一起合流之后，通过砂滤器，由此也可抑制因合流产生的积垢生成的可能性。[0029]在上述钙垢的防止方法中，通过使前述导致钙垢产生的排水为最终处置场的浸出水、水洗焚烧灰而得到的滤液、水洗氯旁路灰而得到的滤液、从海水回收盐的盐回收设备的排水、垃圾焚烧场的排水、排烟脱硫设备的排水，可消除涉及这些排水处理中的钙垢的问题。
[0030]发明效果
[0031]如上所述，依据本发明，可将最终处置场等中的积垢的附着导致的对运转的不利影响限制在最小限度，且可压低包含药剂成本的运转成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是显示使用涉及本发明的钙垢的防止方法的最终处置场的浸出水处理系统的一个实例的流程图。
[0033]图2是用来说明在图1所示的处理系统中使用的离子交换树脂的操作的概略图。
[0034]图3是显示在图1中所示的处理系统的第I实施例中的离子交换树脂的运转例的图。
[0035]图4是显示在图1中所示的处理系统的第I实施例的流程图。
[0036]图5是显示在图1中所示的处理系统的第2实施例中的离子交换树脂的运转例的图。
[0037]图6是显示在图1中所示的处理系统的第2实施例的流程图。
[0038]图7是显示在图1中所示的处理系统的第3实施例的流程图。
[0039]图8是显示在图1中所示的处理系统的第4实施例的流程图。
[0040]图9是显示在图1中所示的处理系统的第5实施例的流程图。
[0041]图10是显示在图1中所示的处理系统的第6实施例的流程图。
[0042]图11是显示在图1中所示的处理系统的第7实施例的流程图。
[0043]图12是显示以往的最终处置场的处理系统的一个实例的流程图。
【具体实施方式】
[0044]以下，就用于实施本发明的实施方案，在参照附图的同时进行详细说明。另外，在以下的说明中，是用将本发明用于最终处置场中的钙垢的防止的情况作为实例来进行说明。
[0045]图1示出了使用涉及本发明的钙垢的防止方法的最终处置场的浸出水处理系统(以下简称为“处理系统”)，该处理系统I具备:调整槽3，其贮存来自最终处置场2的浸出水Wl ;两性离子交换树脂4，其将来自调整槽3的浸出水W2分离为钙离子浓度高的溶液(以下称为“含钙水”)L3与钙离子浓度低而SO/—浓度高的溶液(以下称为“含SO4水” )L4 ;再生水箱5，其贮存供给至两性离子交换树脂4的再生水L5 ;含钙水箱6及含SO4水箱7，其分别贮存从两性离子交换树脂4排出的含钙水L3及含SO4水L4 ;重金属去除装置8 ;及COD处理设备9。
[0046]调整槽3设置用来收集浸透了最终处置场2的垃圾层的雨水等浸出水W1，用于谋求抑制浸出水Wl的水质、水量变化而使其均匀化，在其前段设置有将砂土沉降分离的沉砂槽等。[0047]两性离子交换树脂4设置用来去除从调整槽3排出的浸出水W2中含有的钙。两性离子交换树脂是指以交联聚苯乙烯等作为母体、使在同一官能团链中具备季铵基与羧酸基等，具有使与阳离子阴离子两者进行离子交换的功能的树脂。例如，可使用三菱化学股份公司制的两性离子交换树脂夕'' ^ ^ > (注册商标)AMP03。该两性离子交换树脂4可进行水溶液中的电解质与非电解质的分离，同时也可进行电解质的相互分离。
[0048]重金属去除装置8设置用来去除含SO4水L4中含有的铅等重金属，可利用药液反应槽、压滤机等一般使用的装置。
[0049]COD处理装置9设置用来降低在重金属去除装置8中去除了重金属的含SO4水L4的C0D，可利用一般的净化槽等。
[0050]以下，就具有上述结构的处理系统I的操作，在参照图1的同时进行说明。
[0051]将最终处置场2的浸出水Wl收集至调整槽3中，抑制水质、水量的变化后，供给至两性离子交换树脂4，将浸出水W2分离成含钙水L3和含SO4水L4。如图2所示，该两性离子交换树脂4连续地进行批次处理，预先填充水(图2(a))，其后，通过调整槽3将浸出水W2导入两性离子交换树脂4中，然后导入用于进行两性离子交换树脂的再生的再生水L5(图2(b))。于是，如图2(c)所示，首先排出含SO4A L4，其后，随着时间经过而按照该顺序排出含钙水L3。
[0052]在此，该含SO4水L4和含钙水L3的切换时机是可依据选自于下述的一种以上来进行控制:从两性离子交换树脂4排出的溶液的COD浓度、钙离子浓度、氯离子浓度及电导率。从两性离子交换树脂4所排出的含SO4水L4和含钙水L3分别暂时贮存在含SO4水箱7及含钙水箱6中。
[0053]接着，将贮存于含钙水箱6中的含钙水L3排放。另一方面，贮存于含SO4水箱7中的含SO4水L4使用重金属去除装置8去除重金属，进一步，通过COD处理装置9减少C0D，根据需要将氮或磷等有机物质去除后，进行排放。
[0054]如上所述，根据本实施形态，将浸出水W2通过两性离子交换树脂4分离成含钙水L3和含SO4水L4后，因为分别各自进行处理，所以可在不像以往那样为了去除钙而添加碳酸钠等的情况下，将因CaSO4导致的积垢的产生抑制在最小限度，而可大幅地减少运转成本。
[0055]接着就上述处理系统I中使用的钙垢防止方法的第I实施例进行说明。
[0056]作为两性离子交换树脂4，使用上述的三菱化学股份公司制的两性离子交换树脂夕M Y 4才> AMP03 ;作为原水是使具有表1中所示化学成分的最终处置场2的浸出水W2向两性树脂4进 行通水；作为再生水L5是使浸出水W2三倍量的新水进行通水。通水量与通过两性离子交换树脂4的处理液中所包含的各成分的浓度的关系及当时处理系统I中的水平衡各自示于表2、图3及图4中。在图4中，椭圆中的数字表示各水的重量比。另外，表1、表2及图3的Ca2+与Cl—浓度是通过化学分析测定的值。COD是表示通过紫外线吸光法测定的值。
[0057]表1
[0058]
【权利要求】
1.一种钙垢的防止方法，其特征在于，使用两性离子交换树脂将导致钙垢产生的排水分离成钙离子浓度低而有害物质浓度高的第I溶液与钙离子浓度高而有害物质浓度低的第2溶液，并分别处理该第I及第2溶液。
2.如权利要求1所述的钙垢的防止方法，其特征在于，前述导致钙垢的产生的排水含有选自碳酸根离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子、磷酸根离子及硅酸根离子的一种以上。
3.如权利要求1或2所述的钙垢的防止方法，其特征在于，基于选自从该两性离子交换树脂排出的溶液的COD浓度、钙离子浓度、氯离子浓度及电导率的一种以上对从前述两性离子交换树脂排出的前述第I溶液与前述第2溶液的切换时机进行控制。
4.如权利要求1、2或3所述的钙垢的防止方法，其特征在于，在从该两性离子交换树脂排出的溶液的COD浓度为50mg/l以下的任意值以下时进行从前述两性离子交换树脂排出的前述第I溶液与前述第2溶液的切换。
5.如权利要求1、2或3所述的钙垢的防止方法，其特征在于，在从该两性离子交换树脂排出的溶液的钙离子浓度变为供给至该两性离子交换树脂的溶液的钙离子浓度的1/300以上时进行从前述两性离子交换树脂排出的前述第I溶液与前述第2溶液的切换。
6.如权利要求1、2或3所述的钙垢的防止方法，其特征在于，在从该两性离子交换树脂排出的溶液的氯离子浓度变为供给至该两性离子交换树脂的溶液的氯离子浓度的2/3以下时进行从前述两性离子交换树脂排出的前述第I溶液与前述第2溶液的切换。
7.如权利要求1所述的钙垢的防止方法，其特征在于，向前述两性离子交换树脂供给的前述排水的供给量与向该两性离子交换树脂供给的再生水的供给量的比为1:1至1:5。
8.如权利要求1至7中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，去除包含于前述第2溶液中的有害物质。
9.如权利要求1至8中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，前述有害物质为重金属。
10.如权利要求8所述的钙垢的防止方法，其特征在于，前述有害物质为NO3-,通过添加硫代硫酸钠去除前述第2溶液中包含的N03_。
11.如权利要求1至8中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，前述有害物质为被氧化物质。
12.如权利要求1至11中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，使前述第I溶液与前述第2溶液合流再进行排放。
13.如权利要求1至12中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，通过将前述第I溶液和前述第2溶液与稀释水一起合流之后通过砂滤器来抑制钙垢的生成。
14.如权利要求1至13中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，前述导致钙垢产生的排水为最终处置场的浸出水。
15.如权利要求1至13中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，前述导致钙垢产生的排水为水洗焚烧灰而得到的滤液。
16.如权利要求1至13中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，前述导致钙垢产生的排水为水洗氯旁路灰而得到的滤液。
17.如权利要求1至13中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，前述导致钙垢产生的排水为从海水回收盐的盐回收设备的排水。
18.如权利要求1至13中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，前述导致钙垢产生的排水为垃圾焚烧场的排水。
19.如权利要求1至13中任一项所述的钙垢的防止方法，其特征在于，前述导致钙垢产生的排水为排烟 脱硫设备的排水。
【文档编号】C02F5/00GK103702949SQ201180072430
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2011年8月10日 优先权日:2011年8月10日
【发明者】田村典敏, 大谷裕一 申请人:太平洋水泥株式会社