JP2002066572A

JP2002066572A - 排水処理システム

Info

Publication number: JP2002066572A
Application number: JP2000258506A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Yoshida; 重人吉田
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】酸を主成分とする排水について、実質的にク
ローズシステムとし、処理水をほとんど出さずに効率的
に処理を行う。【解決手段】酸を使用する工程１０から排出される酸
を主成分とする排水から電気透析装置１２により酸を分
離し、分離された酸を、酸を使用する工程１０に回収利
用する。電気透析装置１２で得られた酸が一部除去され
た透析処理水を凝集沈殿装置１４、ろ過装置１６でＳＳ
分を除去した後、逆浸透膜装置１８で濃縮する。そし
て、得られた濃縮液を蒸発濃縮装置２０で濃縮し、さら
に乾燥して残渣とする。逆浸透膜装置１８，蒸発濃縮装
置２０において得られる水はきれいな水であり、各種用
途に再利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸を主成分とする
排水を、実質的にクローズドシステムで処理する排水処
理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種の化学処理工程において
酸が利用され、それに従って酸含有排水が排出される。
例えば、プリンタ用トナー製造工程においては、重合反
応後に残留するリン酸カルシウム等の無機の固形物を溶
解除去するために塩酸が利用され、その結果塩酸を高濃
度で含む排水が生じる。このような酸を主成分とした排
水は、通常中和処理した後適切な処理に付す。

【０００３】ここで、工場によっては、工場外に排出す
る排水量を最小限に抑えたいという要求がある。条件に
よって、排水量を０に抑えなければならない場合もあ
る。

【０００４】このような場合には、排水処理で得られた
排水を水使用工程で回収利用する必要がある。しかし、
酸を中和して得た排水は、塩濃度が高く、これをそのま
ま再利用することはできず、蒸発濃縮装置等で濃縮し
て、得られた濃縮物を処分すると共に、得られた凝縮水
を再利用するなどのシステムが必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
システムで、蒸発濃縮装置における処理量がかなり大き
くなる。蒸発濃縮装置は、ランニングコストがかなり高
くこの処理量を減少したいという要求が強い。蒸発濃縮
装置の前段に逆浸透膜装置などを配置することにより、
蒸発濃縮装置の処理量を減少することはできるが、さら
に処理量を減少したいという要求がある。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、酸を主成分とする排水について、処理水をほとん
ど出さずに効率的に処理を行うことができる排水処理シ
ステムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、酸を主成分と
する排水を、実質的にクローズドシステムで処理する排
水処理システムであって、酸を使用する工程から排出さ
れる酸を主成分とする排水を電気透析処理し、酸濃縮液
を得る電気透析装置と、得られた酸濃縮液を前記酸を使
用する工程に回収利用する酸回収利用手段と、電気透析
装置で得られた酸が減少された透析処理水について蒸発
濃縮する蒸発濃縮装置と、蒸発濃縮装置により得られる
濃縮物を乾燥する乾燥装置と、を有し、乾燥装置で得ら
れる残渣を廃棄処理することを特徴とする。なお、電気
透析装置で得られた酸が減少された透析処理水を蒸発濃
縮するにあたっては、、蒸発濃縮装置の腐食防止の観点
から、該透析処理水にアルカリ剤を添加して予め中和処
理してから蒸発濃縮を行うことが望ましい。

【０００８】このように、本発明のシステムによれば、
電気透析装置を設け、ここにおいて得られた酸濃縮液
を、酸を使用する工程に再利用する。このため、酸使用
量を減少することができる。また、電気透析装置で得ら
れた酸が減少された透析処理水中の酸濃度が少なくな
る。このため、該透析処理水を中和するときに、そのた
めのアルカリ剤の使用量も減少する。さらに、これらの
使用量が減少する結果、最終的に発生する残渣の量もそ
れだけ少なくなる。これによって、薬剤についての費用
が減少され、残渣処分のための費用も減少することがで
きる。

【０００９】また、蒸発濃縮装置の濃縮後の塩濃度に限
界があるため、蒸発濃縮装置に供給する被処理液の塩濃
度が少ないほど濃縮倍率を上げることができる。そこ
で、電気透析装置を設けて、その後の蒸発濃縮装置の被
処理液の塩濃度を低減しておくことで、蒸発濃縮装置の
処理容量を小さくして、効率的な処理が可能になる。こ
のような処理によって、排水処理システム全体を実質的
にクローズドシステムにでき、かつその場合の処理を効
率的なものにできる。

【００１０】また、前記蒸発濃縮装置において得られる
凝縮水を適宜用途に再利用することで処理水排出量を減
少することが好適である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１２】図１は、本実施形態に係る排水処理システ
ムの全体構成を示す図である。酸を使用する工程１０に
は、塩酸が供給される。そこで、酸を主成分とする排水
がこの酸を使用する工程１０から排出される。なお、酸
を使用する工程において使用する酸は、硫酸など他の酸
でもよい。

【００１３】この酸を主成分とする排水は、電気透析装
置１２に導入される。この電気透析装置は、イオン交換
膜で仕切られた濃縮室、脱塩室に直流電流を印加し、酸
や各種塩類を濃縮室へ移動させ、脱塩室に酸や塩分が低
減された透析処理水を得るものである。

【００１４】ここで、この電気透析装置１２は、酸（塩
酸）回収を目的としている。そこで、脱塩室側に前記工
程１０から排出される酸を主成分とする排水を流入さ
せ、濃縮室側には濃縮液として純水や水道水等の塩類を
ほとんど含まないかあるいは塩類含有量の比較的低い水
を流入させる。脱塩室内に流入した排水中に含まれる酸
は、濃縮室内を流れる濃縮液中に移動して濃縮される。
なお、濃縮室から排出される濃縮液は、その一部ないし
全部を濃縮室入口側に循環させると良く、このような濃
縮液循環により、濃縮液中の酸の濃度をより高めること
ができる。また、排水中に含まれる塩化ナトリウム等の
塩類も、その一部が酸と同様に濃縮液中に移動して分離
される。

【００１５】そして、濃縮液として得られた塩酸を酸を
使用する工程１０に回収利用する。これによって、酸を
使用する工程１０に供給する新規の塩酸の量が、回収利
用した塩酸の量に応じて減少できる。

【００１６】次に、電気透析装置１２の脱塩室から流出
する、塩酸が部分的に除去された電気透析装置１２の透
析処理水は、凝集沈殿装置１４に供給される。この凝集
沈殿装置１４は、アルミ系（例えば、ポリ塩化アルミニ
ウム）や鉄系（例えば塩化第２鉄）などの無機系凝集剤
やポリアクリル酸アミド等の有機高分子凝集剤を添加す
る。また、水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤を添加し
て中和し、凝集フロックが形成される状態にする。アル
カリ剤としては、水酸化カルシウム、水酸化カリウムな
ども使用可能である。

【００１７】この凝集処理によって、排水中に含まれる
浮遊性固形物（ＳＳ）が除去され、凝集処理水は基本的
に塩類のみが含まれたほぼ中性の液体になる。また、排
水中にリン酸カルシウムが含まれている場合、これがＳ
Ｓとして除去される。なお、排水中に塩類と共に有機物
が多量に含まれている場合には、凝集処理の前段又は後
段で生物処理を行い有機物を除去することが好適であ
る。これらの処理によって発生した汚泥は、別途処分す
る。なお、排水中にＳＳ分がほとんど含まれていない場
合は、上記の凝集沈殿工程を省略することができ、その
場合は単に透析処理水の中和処理のみを行って次の処理
に供すればよい。

【００１８】さらに、この例では、凝集処理水をろ過装
置１６に供給し、ＳＳ分をさらに除去し、ろ過処理水を
逆浸透膜装置１８に供給する。この逆浸透膜装置１８
は、膜で仕切られた濃縮室と、処理水室を有し、濃縮室
側にろ過処理水を加圧供給して逆浸透処理することによ
り、処理水室側から大部分の塩類が除去された透過水を
得ると共に濃縮室側から塩類濃度が高められた濃縮水を
得る。本実施形態の場合、流入量に対し、３／４程度の
透過水を処理水室側に得、これを各種工程での用水、ト
イレなどの雑用水、クーリングタワーなどの循環水など
に回収再利用する。この逆浸透膜装置１８において、４
倍程度に塩類濃度が濃縮された濃縮水が得られる。

【００１９】逆浸透膜装置１８において得られた濃縮水
は、蒸発濃縮装置２０に導入される。この蒸発濃縮装置
２０は、例えばフラッシュエバポレータであり、流入水
を減圧・加熱状態で急速に蒸発させ、水分が除去された
濃縮物を得る。一方、蒸発濃縮装置２０においては、蒸
発水について熱交換を行い凝縮水を得る。得られた凝縮
水は、逆浸透膜処理装置１８の処理水と同様に回収再利
用する。

【００２０】前記濃縮物を乾燥装置２２で乾燥させるこ
とで、固形の塩からなる残渣が得られる。これは、例え
ば、廃棄物として処分する。なお、本実施形態では、得
られる残渣は、塩化ナトリウムが主成分である。

【００２１】このようにして、本実施形態の装置では、
系外に排出されるのは、蒸発残渣だけであり、排水は排
出されない。従って、クローズドシステムの処理が達成
される。

【００２２】以上のように、本実施形態では、電気透析
装置１２を設け、ここにおいて得られた塩酸を酸を使用
する工程１０に再利用する。このため、酸使用量を減少
することができる。また、電気透析装置１２の透析処理
水中の塩酸濃度が少なくなるため、これを中和するため
のアルカリ剤の使用量も減少する。さらに、これら酸、
アルカリの使用量が減少する結果、最終的に発生する残
渣の量もそれだけ少なくなる。これによって、薬剤につ
いての費用が減少され、残渣処分のための費用も減少さ
せることができる。

【００２３】また、本実施形態によれば、電気透析装置
１２の透析処理水およびこの中和後の塩濃度が電気透析
装置１２を用いない従来のシステム（従来の図２参照）
に比べて少なくなる。逆浸透膜装置１８、蒸発濃縮装置
２０などは、濃縮後の塩濃度に限界がある。このため、
これらの装置に供給する被処理液の塩濃度が少ないほど
濃縮倍率を上げることができる。そこで、電気透析装置
１２を設けて、その後の各装置における被処理液の塩濃
度を低減しておくことで、濃縮工程における各装置の処
理容量を小さくして、効率的な処理が可能になる。

【００２４】なお、逆浸透膜装置１８を省略した場合に
おいても、電気透析装置１２を設け酸を再利用すること
で、酸、アルカリ使用量および残渣排出量を低減できる
ため、従来に比べ全体として効率的な処理が行える。

【００２５】

【実施例】次に、上記図１のシステムにおける処理の実
施例を、図２に示す比較例とともに示す。比較例は、電
気透析装置１２がない以外は、図１の実施形態と同一の
構成である。なお、電気透析装置１２の濃縮室に流入さ
せる濃縮液としては純水を使用した。

【００２６】表１に実施例における（ａ）〜（ｉ）の各
段階、表２に比較例における（Ａ）〜（Ｉ）の各段階の
処理量、処理水ｐＨ、処理水中のナトリウムイオン（Ｎ
ａ），カルシウムイオン（Ｃａ），塩素イオン（Ｃ
ｌ），硫酸イオン（ＳＯ_４）濃度、あるいは薬剤の使用
量等を示す。

【表１】

【表２】

【００２７】このように、処理対象である酸（塩酸）を
主成分とする排水は、排水量１００ｍ^３／日、ｐＨ１．
２、塩素イオン濃度６３００ｍｇ／Ｌである。これが電
気透析装置１２により、ｐＨ０．２の塩酸を濃縮液とし
て分離（回収塩酸（ｇ））することによって、ｐＨ２．
２、塩素イオン濃度３２００ｍｇ／Ｌの透析処理水（段
階（ｂ））になる。

【００２８】回収塩酸（ｇ）を酸を使用する工程で再利
用することにより、酸を使用する工程１０における新規
の塩酸使用量が比較例の１１２６ｋｇ−３５％塩酸／日
に対し、２５４ｋｇ−３５％塩酸／日と、ほぼ２３％に
削減され、アルカリ剤（ここでは水酸化ナトリウム）の
使用量が、比較例の１７２８ｋｇ−２５％ＮａＯＨ／日
に対し、ほぼ３７％の６４０ｋｇ−ＮａＯＨ／日にまで
削減された。

【００２９】また、塩濃度が低くなるため、逆浸透膜装
置１８における濃縮倍率を高くすることができる。すな
わち、逆浸透膜装置１８の濃縮液の量は、比較例では５
０ｍ ^３／日（段階（Ｄ））であるのに対し、本実施例で
は２５ｍ^３／日（段階（ｄ））と１／２になる。従っ
て、蒸発濃縮装置２０の処理量は１／２になり、ランニ
ングコストの高い蒸発濃縮装置２０を小さくして、処理
コストを大幅に削減することができる。さらに、塩濃度
が低くなるため、最終的に乾燥装置２２から発生する残
渣の量も、比較例の１２００ｋｇ／日（段階（Ｆ））に
対し、実施例では６００ｋｇ／日（段階（ｆ））と１／
２に削減された。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシステム
によれば、電気透析装置を設け、ここにおいて排水中の
酸を濃縮室側に分離、濃縮し、得られた酸を含む濃縮液
を、酸を使用する工程に再利用する。このため、酸使用
量を減少することができる。また、電気透析装置の脱塩
室側に得られる透析処理水中の酸濃度が少なくなるた
め、その後の処理工程において該透析処理水を中和する
ためのアルカリ剤の使用量も減少する。さらに、これら
の使用量が減少する結果、最終的に発生する残渣の量も
それだけ少なくなる。これによって、薬剤についての費
用が減少され、残渣処分のための費用も減少することが
できる。

【００３１】また、蒸発濃縮装置では濃縮後の塩濃度に
限界があるため、被処理液の塩濃度が少ないほど濃縮倍
率を上げることができる。そこで、電気透析装置を設け
て、その後の蒸発濃縮装置の被処理液の塩濃度を低減し
ておくことで、蒸発濃縮装置の処理容量を小さくして、
効率的な処理が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の排水処理システムの構成を示す図
である。

【図２】比較例の排水処理システムの構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０酸を使用する工程、１２電気透析装置、１４
凝集沈殿装置、１６ろ過装置、１８逆浸透膜装置、２
０蒸発濃縮装置、２２乾燥装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/66 ５３０Ｃ０２Ｆ 1/66 ５３０Ｄ５３０Ｚ 1/46 １０３Ｆターム(参考） 4D034 AA27 BA01 CA13 4D038 AA08 AB24 AB36 AB39 BA04 BA06 BB01 BB02 BB09 BB10 BB13 BB17 BB18 4D061 DA08 DB18 EA09 EB01 EB04 EB13 EB37 FA01 FA02 FA09 FA11 FA13 FA14 GA02 GA06 GA07 GA21 GA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸を主成分とする排水を、実質的にクロ
ーズドシステムで処理する排水処理システムであって、酸を使用する工程から排出される酸を主成分とする排水
を電気透析処理し、酸濃縮液を得る電気透析装置と、得られた酸濃縮液を前記酸を使用する工程に回収利用す
る酸回収利用手段と、電気透析装置で得られた酸が減少された透析処理水につ
いて蒸発濃縮する蒸発濃縮装置と、蒸発濃縮装置により得られる濃縮物を乾燥する乾燥装置
と、を有し、乾燥装置で得られる残渣を廃棄処理する排水処理システ
ム。
【請求項２】請求項１に記載のシステムにおいて、前記電気透析装置で得られた酸が減少された透析処理水
を、中和した後前記蒸発濃縮装置に供給する排水処理シ
ステム。
【請求項３】請求項１または２に記載のシステムにお
いて、前記蒸発濃縮装置において得られる凝縮水を適宜用途に
再利用することで処理水排出量を減少させる排水処理シ
ステム。