特開 2021-184993 カルシウム含有排水のカルシウム除去方法及びカルシウム除去設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-184993(P2021-184993A)

(43)【公開日】2021年12月9日

(54)【発明の名称】カルシウム含有排水のカルシウム除去方法及びカルシウム除去設備

(51)【国際特許分類】

   C02F 5/00 20060101AFI20211112BHJP

   C02F 5/08 20060101ALI20211112BHJP

   C02F 5/10 20060101ALI20211112BHJP

   C02F 1/58 20060101ALI20211112BHJP

【ＦＩ】

   C02F5/00 620B

   C02F5/08 E

   C02F5/10 620A

   C02F5/10 620C

   C02F5/10 620B

   C02F5/10 620D

   C02F5/10 620F

   C02F1/58 J

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2021-145951(P2021-145951)

(22)【出願日】2021年9月8日

(62)【分割の表示】特願2018-36287(P2018-36287)の分割

【原出願日】2018年3月1日

(71)【出願人】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100354

【弁理士】

【氏名又は名称】江藤 聡明

(72)【発明者】

【氏名】槙田 則夫

(72)【発明者】

【氏名】塩澤 靖

(72)【発明者】

【氏名】西村 隆司

(72)【発明者】

【氏名】安永 利幸

【テーマコード（参考）】

4D038

【Ｆターム（参考）】

4D038AA08

4D038AB59

4D038BA02

4D038BB18

4D038BB20

(57)【要約】

【課題】特に、カルシウム濃度が高いカルシウム含有排水を処理する場合において、カルシウム除去設備の反応槽の部材に固着したスケールの除去作業を容易することができるとともに、作業頻度を減少させることにより、カルシウム除去設備のメンテナンス性を向上させることができる、カルシウム含有排水のカルシウム除去方法及びカルシウム除去設備を提供すること。
【解決手段】本発明のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法は、被処理水としてのカルシウム含有排水を、配管又は所定の槽１１の少なくともいずれかを介して導入し、前記導入されたカルシウム含有排水を、炭酸塩と反応させて炭酸カルシウムを生成させる反応槽１２へ導入し、前記反応槽１２、前記所定の槽１１、及び前記配管の少なくともいずれかにスケール軟質化剤を添加する。これにより、スケールを軟質化してその除去作業を容易化する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水としてのカルシウム含有排水を、配管又は所定の槽の少なくともいずれかを介して導入し、
前記導入されたカルシウム含有排水を、炭酸塩と反応させて炭酸カルシウムを生成させる反応槽へ導入し、
前記反応槽、前記所定の槽、及び前記配管の少なくともいずれかにスケール軟質化剤を添加することを特徴とするカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【請求項2】

前記スケール軟質化剤が、（メタ）アクリル系ポリマーを含む、請求項１に記載のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【請求項3】

前記（メタ）アクリル系ポリマーが、ポリ（メタ）アクリル酸塩、アクリル酸−メタクリル酸共重合体塩、アクリル酸−マレイン酸共重合体塩、及びアクリル酸−スルホン酸系モノマー共重合体塩からなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項２に記載のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【請求項4】

前記スケール軟質化剤が、鉄塩及びアルミニウム塩から選択される少なくとも１種の無機塩を更に含む、請求項２又は３に記載のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【請求項5】

前記スケール軟質化剤の添加量が、前記カルシウム含有排水１Ｌ当たり１０〜２００ｍｇである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【請求項6】

前記無機塩の添加量が、前記（メタ）アクリル系ポリマー１００質量部に対して１００〜２００質量部である、請求項４に記載のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【請求項7】

被処理水としてのカルシウム含有排水が導入される配管又は所定の槽と、
前記配管又は前記所定の槽を介して導入された前記被処理水を、炭酸塩と反応させて炭酸カルシウムを生成させる反応槽と、
前記反応槽、前記配管、及び前記所定の槽のうち少なくともいずれかに前記炭酸カルシウムから形成されるスケールを軟質化するためのスケール軟質化剤を添加する添加手段と、
前記反応槽及び前記所定の槽のうちの少なくともいずれかの槽内に添加されたスケール軟質化剤を撹拌する攪拌手段と、
を備えたことを特徴とするカルシウム除去設備。

【請求項8】

前記添加手段が、前記反応槽の被処理水流入部及び前記反応槽に備えられた撹拌機シャフト接液表面部のうちのいずれか一方又は両方に添加する、請求項７に記載のカルシウム除去設備。

【請求項9】

前記スケール軟質化剤を添加、攪拌した後の被処理水に、更に高分子凝集剤が添加され、凝集フロックを形成するフロック形成槽と、
前記高分子凝集剤添加後の凝集フロックが形成された被処理水を、凝集沈殿して沈殿上澄水を得る沈殿槽と、
を更に備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載のカルシウム除去設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管理型最終処分場などで発生する浸出水などのカルシウム含有排水のカルシウム除去方法及びカルシウム除去設備に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、産業や一般生活で発生する廃棄物のうち、再利用や再資源化ができない廃棄物は、管理型最終処分場などの最終処分場で埋め立て処理される。管理型最終処分場では、かつては生ゴミなどの有機性廃棄物が直接埋め立てられることが多かったが、ハエ、ネズミ、カラスの繁殖など環境衛生面の問題や、有機物分解に伴う可燃性ガス発生など安全面の問題、また、埋立地延命のための搬入廃棄物の減量化の問題から、近年では焼却処理を経た焼却灰や焼却飛灰が埋め立てられることが主体となっている。

【0003】

ところで、焼却施設から排出される排ガス中に含まれ得るＳＯ_Ｘ、ＮＯ_Ｘ、ＨＣｌなどの酸性成分は酸性雨の要因となることから、焼却施設では煙道にアルカリ性の消石灰粉末を噴霧して中和除去している。そのため、焼却飛灰には多量のカルシウム塩と未反応の消石灰が含まれることから、管理型最終処分場で発生する浸出水もカルシウム濃度が高く、かつ高ｐＨなものとなり、このことが浸出水処理施設の配管、ポンプ、生物処理槽などでスケール付着障害を発生させる原因となっている。

【0004】

管理型最終処分場に設置されるカルシウム除去設備の標準的な処理フローを図１０に示す。これは、カルシウム含有排水である被処理水を調整槽１１で均一化した後、反応槽１２で炭酸ナトリウムを添加し炭酸カルシウムを生成させる。その後、凝集槽１３で無機凝集剤を添加し、フロック形成槽１４で高分子凝集剤を添加して凝集沈殿処理による炭酸カルシウム粒子の除去を行い、沈殿槽上澄水のカルシウム濃度を低減することよって、後続の生物処理槽などへのスケール付着障害を防止するものである。

【0005】

しかしながら、この従来のフローの場合、カルシウム除去設備の処理水である沈殿上澄水のカルシウム濃度は減少するものの、炭酸カルシウムが注入される反応槽１２の内壁や撹拌機シャフトへの炭酸カルシウムスケールの付着を防止することができず、特に近年のようなカルシウム濃度７００ｍｇ／Ｌ以上、さらにはカルシウム濃度１０００〜５０００ｍｇ／Ｌといったカルシウム濃度の高い排水が対象となる場合には、容易には除去できない硬いスケールの付着による前述のような種々のスケール障害が発生しており、大きな問題となっている。

【0006】

このスケール障害を防ぐ手段としては、浸出水からカルシウムを除去することが有効であることから、以前より様々な手段が提案されている。例えば特許文献１には、実施例として、カルシウム濃度５２０ｐｐｍの浸出水を調整槽で均一化した後、反応槽の炭酸ナトリウム１５００ｐｐｍを添加しｐＨ７で１０分間撹拌後、凝集槽で塩化第二鉄３００ｐｐｍ、フロック形成槽で高分子凝集剤１ｐｐｍを添加して凝集沈殿処理を行い、沈殿槽上澄水のカルシウム濃度を４０ｐｐｍとし、後段の生物処理施設に送水することによって、生物処理以降の処理工程においてポンプ、配管、処理装置類にスケールが付着は生じなかったとする技術が開示されている。

【0007】

また、特許文献２には、その実施例１として、カルシウム濃度４００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．８の浸出水を、平均粒径０．５ｍｍのＣａＣＯ_３ペレットを充填した流動床式晶析反応槽に流入させ、晶析反応槽ではアルカリ剤としてＮａ_２ＣＯ_３を０．１ｍｏｌ／Ｌ添加するとともに、流入水量の４倍量を循環処理することにより槽内流速１００ｍ^３／ｍ^２／ｈｒで処理を行い、後段で生物処理、酸性凝集処理、ろ過処理、活性炭処理、滅菌処理を行ったところ、最終処理水のカルシウム濃度は２０ｍｇ／Ｌとなり、凝集沈潜槽の汚泥引き抜き配管の閉塞や、汚泥移送配管及びポンプ類の閉塞問題も解消されたとする技術が開示されている。

【0008】

さらに、特許文献３には、炭酸カルシウムなどの無機懸濁物質を含有する水系においてホスホン酸及び／又はホスホン酸塩と低分子水溶性ポリマーとを含有させるスケール防止技術が開示されており、その実施例及び比較例の設定水質としてはカルシウム硬度３００ｍｇ−ＣａＣＯ_３／Ｌ、懸濁状炭酸カルシウム濃度最大５００ｍｇ−ＣａＣＯ_３／Ｌが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開昭６３−２５８６９２号公報

【特許文献2】特開２００１−４７０６２号公報

【特許文献3】特開２００３−５３３８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、焼却灰由来のスケール付着問題が認識され始めたころの、スケール問題の言わばハシリの技術とも言え、その問題としている浸出水のカルシウム濃度は４００〜５２０ｍｇ／Ｌといった低濃度レベルであり、最近の高濃度のカルシウムを含有する浸出水の処理とは状況を異にしている。

【0011】

また、特許文献３にしても、設定水質としてはカルシウム硬度３００ｍｇ−ＣａＣＯ_３／Ｌ、懸濁状炭酸カルシウム濃度最大５００ｍｇ−ＣａＣＯ_３／Ｌであり、これらをカルシウム濃度で表すと、それぞれ１２０ｍｇ−Ｃａ／Ｌ、２００ｍｇ−Ｃａ／Ｌに過ぎない。

【0012】

最近の管理型最終処分場に搬入される廃棄物の中で焼却灰が占める比率は増加する一方であり、ほぼ全てが焼却灰という最終処分場も現れている。この傾向に比例するように浸出水のカルシウム濃度も７００ｍｇ−Ｃａ／Ｌ以上、さらには１０００〜５０００ｍｇ−Ｃａ／Ｌといった高濃度にまで増加している。最近の浸出水処理施設には、上述の特許文献１のような、反応槽→凝集槽→フロック形成槽→沈殿槽のフローからなるカルシウム除去設備を有する施設も増えており、後続の生物処理設備以降の配管、ポンプ類でのスケール問題は解決しているが、これに代わり、炭酸ナトリウムを添加してカルシウム除去を行うための反応槽自体でのスケール障害が問題となっている。

【0013】

図１１は、従来のカルシウム除去設備の反応槽の撹拌機のスケール付着状況を示す写真である。この撹拌機はシャフト中段及び下段に２つのインペラを有するものであるが、厚さ３０ｍｍ以上のスケールがシャフトもインペラも覆い尽くしており、シャフト径やインペラ径が外観からは判断できないような状況になっている。

【0014】

スケールは硬く石化しており、ハンマーで叩き割らないと除去できないほどである。スケール除去後、再び図１１のような状態になるまでおよそ２〜３週間であり、スケールが付き過ぎるとモーターが過負荷となり電源トリップが発生するため、２〜３週間ごとにスケール除去作業が必要となっている。

【0015】

また、スケールは撹拌機だけでなく反応槽内壁や底部にも同様に付着するため、こちらもスクレーパー等で削り落とし、さらには酸洗浄を行うなどの除去作業も必要となる。したがって、特許文献１に開示されているカルシウム除去技術では、最近の浸出水のようなカルシウム濃度７００〜５０００ｍｇ／Ｌといった高濃度レベルには対応できないと言える。

【0016】

特許文献１及び特許文献２では、それぞれの反応槽自体でのスケール付着は問題としてはいないことからも明らかなように、これらの従来技術では対象とするカルシウム濃度が４００〜５２０ｍｇ／Ｌといった低濃度レベルにのみ適用できる技術に過ぎないと考えられる。

【0017】

本発明の目的は、特に、カルシウム濃度が高いカルシウム含有排水を処理する場合において、カルシウム除去設備の反応槽の部材に固着したスケールの除去作業を容易にすることができ、カルシウム除去設備のメンテナンス性を向上させることができる、カルシウム含有排水のカルシウム除去方法及びカルシウム除去設備を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0018】

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成とすることができる。

【0019】

（１）被処理水としてのカルシウム含有排水を、配管又は所定の槽の少なくともいずれかを介して導入し、
前記導入されたカルシウム含有排水を、炭酸塩と反応させて炭酸カルシウムを生成させる反応槽へ導入し、
前記反応槽、前記所定の槽、及び前記配管の少なくともいずれかにスケール軟質化剤を添加することを特徴とするカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【0020】

（２）前記スケール軟質化剤が、（メタ）アクリル系ポリマーを含む、（１）に記載のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【0021】

（３）前記（メタ）アクリル系ポリマーが、ポリ（メタ）アクリル酸塩、アクリル酸−メタクリル酸共重合体塩、アクリル酸−マレイン酸共重合体塩、及びアクリル酸−スルホン酸系モノマー共重合体塩からなる群から選択される少なくとも１種を含む、（２）に記載のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【0022】

（４）前記スケール軟質化剤が、鉄塩及びアルミニウム塩から選択される少なくとも１種の無機塩を更に含む、（２）又は（３）に記載のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【0023】

（５）前記スケール軟質化剤の添加量が、前記カルシウム含有排水１Ｌ当たり１０〜２００ｍｇである、（１）〜（４）のいずれか１つに記載のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【0024】

（６）前記無機塩の添加量が、前記（メタ）アクリル系ポリマー１００質量部に対して１００〜２００質量部である、（４）に記載のカルシウム含有排水のカルシウム除去方法。

【0025】

（７）被処理水としてのカルシウム含有排水が導入される配管又は所定の槽と、
前記配管又は前記所定の槽を介して導入された前記被処理水を、炭酸塩と反応させて炭酸カルシウムを生成させる反応槽と、
前記反応槽、前記配管、及び前記所定の槽のうち少なくともいずれかに前記炭酸カルシウムから形成されるスケールを軟質化するためのスケール軟質化剤を添加する添加手段と、
前記反応槽及び前記所定の槽のうちの少なくともいずれかの槽内に添加されたスケール軟質化剤を撹拌する攪拌手段と、
を備えたことを特徴とするカルシウム除去設備。

【0026】

（８）前記添加手段が、前記反応槽の被処理水流入部及び前記反応槽に備えられた撹拌機シャフト接液表面部のうちのいずれか一方又は両方に添加する、（７）に記載のカルシウム除去設備。

【0027】

（９）前記スケール軟質化剤を添加、攪拌した後の被処理水に、更に高分子凝集剤が添加され、凝集フロックを形成するフロック形成槽と、
前記高分子凝集剤添加後の凝集フロックが形成された被処理水を、凝集沈殿して沈殿上澄水を得る沈殿槽と、
を更に備えたことを特徴とする（７）又は（８）に記載のカルシウム除去設備。

【発明の効果】

【0028】

本発明のカルシウム除去方法及びカルシウム除去設備によれば、カルシウム除去設備の反応槽の部材に固着したスケールの除去作業を容易することができるとともに、作業頻度を減少させることにより、カルシウム除去設備のメンテナンス性を向上させることができる。本発明は、特に、カルシウム濃度が高いカルシウム含有排水を処理する場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明のカルシウム除去方法の第１の実施形態を示すフロー図である。

【図2】スケール軟質化剤を反応槽に添加する場合の注入点（１）の説明図である。

【図3】スケール軟質化剤を反応槽に添加する場合の注入点（２）の説明図である。

【図4】スケール軟質化剤を反応槽に添加する場合の注入点（３）の説明図である。

【図5】本発明のカルシウム除去方法の第２の実施形態を示すフロー図である。

【図6】本発明のカルシウム除去方法の第３の実施形態を示すフロー図である。

【図7】本発明のカルシウム除去方法の第４の実施形態を示すフロー図である。

【図8】本発明のカルシウム除去方法の第５の実施形態を示すフロー図である。

【図9】本発明のカルシウム除去方法の第６の実施形態を示すフロー図である。

【図10】従来のカルシウム除去方法の一例を示すフロー図である。

【図11】従来のカルシウム除去設備の反応槽撹拌機シャフトに付着したスケール状況を説明するための写真である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明するが、本発明は特定の具体例に限定されるものではない。

【0031】

図１は、本発明のカルシウム除去方法の第１の実施形態を示すフローである。図示されているように、管理型最終処分場等で発生した浸出水などのカルシウム含有排水（被処理水）を、まず、調整槽１１で均一化する。均一化するためには機械撹拌などの攪拌手段が好ましく用いられる。均一化された被処理水１は反応槽１２に送られる。

【0032】

反応槽１２では、炭酸ナトリウムなどの炭酸塩を添加する。添加量は従来から用いられている量でよい。炭酸塩を添加すると、被処理水に含まれるカルシウムイオンと反応して炭酸カルシウムが生成する。

【0033】

そして、本実施形態において特徴的なことは、反応槽１２にスケール軟質化剤を更に添加することである。上述したように、従来では、反応槽１２で生成した炭酸カルシウムは、反応槽１２の内壁や底部、撹拌機、ｐＨ電極や配管等に固着して、除去困難なスケールが形成していた。本実施形態では、スケール軟質化剤を反応槽１２に添加することによりスケールが軟質化するので、スケール除去作業が容易となり、カルシウム除去設備のメンテナンス性を向上させることができる。

【0034】

スケール軟質化剤は、炭酸カルシウムから形成されたスケールを軟質化することができればどのようなものでもよい。スケール軟質化剤の例としては、（メタ）アクリル系ポリマーが挙げられる。具体的には、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、（メタ）アクリル酸−マレイン酸共重合体、（メタ）アクリル酸−スルホン酸系モノマー共重合体、アクリル酸−メタクリル酸共重合体、（メタ）アクリル酸−ヒドロキシアリロキシプロパンスルホン酸共重合体、及びこれらの塩（ナトリウム塩、カリウム塩など）が挙げられる。スルホン酸系モノマー（スルホン酸基含有モノマー）としては、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、ビニルスルホン酸、２−ヒドロキシ−３−アリルオキシ−１−プロパンスルホン酸、２−ヒドロキシ−３−ブテンスルホン酸等が挙げられる。また、他のスケール軟質化剤の例としては、ポリアクリルアミド及びその加水分解物、マレイン酸系重合体、イタコン酸系重合体、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、イソプレンスルホン酸などを含むアクリル酸系の２成分系又は３成分系共重合体が挙げられる。これらの列挙した化合物は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、ポリ（メタ）アクリル酸塩、アクリル酸−メタクリル酸共重合体塩、アクリル酸−マレイン酸共重合体塩、及びアクリル酸−スルホン酸系モノマー共重合体塩が特に好ましい。なお、本発明において、「（メタ）アクリル酸」とは、アクリル酸、メタアクリル酸、又はその両方を意味する。

【0035】

（メタ）アクリル系ポリマーの分子量については特に限定するものではないが、例えば、重量平均分子量が２０００〜１２０００、好ましくは３０００〜９０００などの比較的低分子量のものが好ましい。

【0036】

また、本発明のスケール軟質化剤は、上記の有機高分子に加え、鉄塩やアルミニウム塩などの無機塩を含有することが好ましい。これにより、スケール軟質化効果が更に向上する。具体的には、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄（ポリ鉄）、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）からなる群より選択される少なくとも１種以上を使用することができる。

【0037】

スケール軟質化剤が、上記の有機高分子に加えて無機塩を含有する場合、それらの好ましい組み合わせは、（メタ）アクリル酸−スルホン酸系モノマー共重合体／鉄塩の組み合わせ、ポリアクリル酸ナトリウム塩／鉄塩の組み合わせ、ポリアクリル酸ナトリウム塩／アルミニウム塩の組み合わせが好ましい。

【0038】

スケール軟質化剤の所要添加量（上記無機塩を含有する場合は無機塩を含めた量）は、被処理水のカルシウム濃度及び塩類濃度に応じて適宜設定されるが、例えば、１０〜２００ｍｇ／Ｌ（カルシウム含有排水１Ｌ当たり１０〜２００ｍｇ）、好ましくは２０〜１８０ｍｇ／Ｌ、より好ましくは３０〜１５０ｍｇ／Ｌ、更に好ましくは４０〜１３０ｍｇ／Ｌ、最も好ましくは５０〜１００ｍｇ／Ｌである。

【0039】

このうち、無機塩を使用する場合、無機塩の添加量は、上記の（メタ）アクリル系ポリマー１００質量部に対して１００〜２００質量部、好ましくは１３０〜１９０質量部、特に好ましくは１５０〜１８０質量部とすることが好ましい。

【0040】

図２〜図４に示すように、反応槽１２には、撹拌機シャフト１２Ａ及びインペラ１２Ｂを有する攪拌手段が設けられている。反応槽１２におけるスケール軟質化剤を添加するための注入位置（すなわち、スケール軟質化剤添加手段の位置）は、図２に示すように、反応槽１２に被処理水が流入する付近（被処理水流入部）ａ−１や、図３に示すように、撹拌機シャフト１２Ａの接液表面部ａ−２が好ましい。また、図４に示すように、これらの両方（ａ−１及びａ−２)を注入点としてもよい。特に、撹拌機シャフト１２Ａ接液表面部ａ−２に注入すると、撹拌機シャフト１２Ａやインペラ１２Ｂに付着するスケールを効果的に軟質化することができる。

【0041】

図１に示すように、本実施の形態では、非処理水は反応槽１２で処理された後、凝集槽１３に送られる。凝集槽１３では、無機凝集剤を非処理水に添加する。無機凝集剤の例としては、鉄塩やアルミニウム塩などが挙げられ、これらは１種を単独で使用しても２種以上を組み合わせて使用してもよい。

【0042】

次に、凝集槽１３で処理された被処理水は、フロック形成槽１４に送られる。フロック形成層１４では、高分子凝集剤を添加する。高分子凝集剤としては、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、両性高分子凝集剤が挙げられ、これらは１種を単独で使用しても２種以上を組み合わせて使用してもよい。

【0043】

次に、フロック形成槽１４で処理された非処理水は、沈殿槽１５に送られて沈殿物と上澄水に分離される。上記の処理によりカルシウムの濃度が低減した上澄水は後続の生物処理設備等に送られる。以上により、本発明のカルシウム除去方法が完了する。

【0044】

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態を示すフロー図である。本実施の形態において特徴的なことは、スケール軟質化剤の添加位置は、反応槽１２ではなく、所定の槽である調整槽１１としていることである。調整槽１１にスケール軟質化剤を添加した場合でも、反応槽１２の壁部や撹拌機等に付着したスケールを軟質化することが可能である。なお、本実施の形態では、調整槽１１にスケール軟質化剤を添加する例を示しているが、スケール軟質化剤の添加位置は、調整槽１１と反応槽１２との間の配管であってもよい。また、調整槽１１と反応槽１２の間に別の槽を設けて、その槽にスケール軟質化剤を添加してもよい。

【0045】

図６は、本発明の第３の実施形態を示すフロー図である。本実施の形態では、スケール軟質化剤を調整槽１１と反応槽１２の両方に添加している。このように構成することにより、スケールの軟質化効果が更に向上する。

【0046】

図７〜図９は、本発明の第４〜第６の実施形態を示すフロー図であり、それぞれ、図１、図５、図６に示した第１〜第３の実施形態における凝集槽１３を省略し、無機凝集剤を反応槽１２に添加する構成としている。これらの場合において、スケール軟質化剤の添加位置は、反応槽１２、調整槽１１、又はこれらの両方（反応槽１２及び調整槽１１）である。このような構成としても本発明の目的を達成可能であり、凝集槽を省略したことで、カルシウム除去方法及び除去設備の簡素化が図られる。

【0047】

上述した各実施の形態において、カルシウム含有排水のカルシウム濃度は特に限定されないが、本発明はカルシウム濃度の高いカルシウム含有排水であっても、スケール形成によるメンテナンス性を向上させることができる。特に、カルシウム濃度が７００ｍｇ／Ｌ以上、例えば、１００〜５０００ｍｇ／Ｌのカルシウム含有排水を処理する際にスケールが多量に発生する場合に好適に適用可能である。
本実施例に係る図１〜図９において、被処理水の導入は、配管（図示→部分に相当）から調整槽１１へ導入した例を示したが、これに限らず、所定の槽として、例えば配管から反応槽１２、配管を介さず直接、調整槽１１のみ、反応槽１２のみに導入する様にしても良い。また、所定の槽として、調整槽１１に限らず、撹拌槽、混合槽、貯留槽などでも良い。

【実施例】

【0048】

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。

【0049】

以下の実施例及び比較例では、表１に示す水質の被処理水を処理する際に、表２に示すスケール軟質化剤を使用した。表３は、スケール軟質化剤の注入位置及び注入率を示している。

【0050】

＜比較例１＞
表１に記載の水質の被処理水を対象として、調整槽→反応槽→凝集槽→フロック形成槽→沈殿槽からなる実験装置を用い、図１０の従来のカルシウム除去方法のフローによるカルシウム除去試験を行った。

【0051】

各条件は次の通りである：処理水量１０００Ｌ／日、炭酸ナトリウム注入率５５００ｍｇ／Ｌ、無機凝集剤としてポリ鉄注入率２００ｍｇ／Ｌ、高分子凝集剤として水ｉｎｇ株式会社のエバグロースＡ−１５１注入率１ｍｇ／Ｌ。炭酸ナトリウム、ポリ鉄、高分子凝集剤の注入点は、それぞれ、反応槽、凝集槽、フロック形成槽の流入ドラフトチューブ内とした。

【0052】

処理開始から１８日経過後、反応槽流入ドラフトチューブ内のスケール付着による閉塞が生じ流入水の越流が認められたため、当該ドラフトチューブ内のブラシ洗浄を行い処理を継続したところ、処理開始から２７日経過時に反応槽１２の撹拌機がスケール付着起因する電流トリップが発生し、撹拌機が停止しため、処理を終了した。
水抜き後、反応槽の内面及び撹拌機を観察したところ、反応槽内壁、底面、撹拌機シャフトに硬いスケールが厚さ５ｃｍ以上付着しており、槽内に入って、スケール表面をハンマーで破砕したり金属製スクレーパーで削り落として剥離するなどの除去作業後、最終的には、希塩酸水溶液を水張りして残留スケールを溶解させ清掃作業を終了した。

【0053】

＜実施例１＞
上記と同様の実験装置を用い、反応槽１２の注入点ａ−１（図２参照）に表２に示すスケール軟質化剤１を１００ｍｇ／Ｌ注入して図１のフロー１として処理した以外は、比較例と同じ条件でカルシウム除去試験を行った。
除去試験は５週間実施したが、期間中、反応槽注入部のドラフトチューブがスケール付着による閉塞で流入水の越流が発生することはなく、また、反応槽撹拌機が電流トリップで停止することもなく連続運転のまま試験を終了した。水抜き後、反応槽の内面及び撹拌機を観察したところ、スケールも軟質化が認められ、金属製スクレーパーなどで軽く擦りながら水洗するだけで容易に剥離することができた。
また、撹拌機シャフトの付着スケールについては厚さは比較例とあまり変わらないものの、軟質化は顕著であり、ハンマーによる粉砕は不要で金属製スクレーパーで削ることにより容易に剥離除去することができた。

【0054】

＜実施例２＞
上記と同様の実験装置を用い、反応槽１２の注入点ａ−１及び注入点ａ−２（図４参照）に表２に示すスケール軟質化剤２をそれぞれ５０ｍｇ／Ｌ注入して処理した以外は実施例１と同じ条件でカルシウム除去試験を行った。

【0055】

＜実施例３＞
上記と同様の実験装置を用い、反応槽１２にはスケール軟質化剤を注入せず、調整槽１１の注入点ｂ（図５参照）に表２に示すスケール軟質化剤３を１００ｍｇ／Ｌ注入して図５のフロー２として処理した以外は実施例１と同じ条件でカルシウム除去試験を行った。

【0056】

＜実施例４＞
上記と同様の実験装置を用い、調整槽１１の注入点ｂ（図６参照）及び反応槽１２の注入点ａ−２（図３参照）に表２に示すスケール軟質化剤４をそれぞれ５０ｍｇ／Ｌ注入して図６のフロー３として処理した以外は実施例３と同じ条件でカルシウム除去試験を行った。

【0057】

＜実施例５＞
上記と同様の実験装置から凝集槽をバイパスさせてポリ鉄の添加位置を反応槽に変更するとともに、反応槽の注入点ａ−１及び注入点ａ−２（図４参照）に表３に示すスケール軟質化剤３をそれぞれ５０ｍｇ／Ｌ注入して図７のフロー４として処理した以外は実施例２と同じ条件でカルシウム除去試験を行った。

【0058】

＜実施例６＞
実施例５と同様の実験装置を用い、反応槽１２の注入点ａ−１及び注入点ａ−２（図４参照）に表２に示すスケール軟質化剤４をそれぞれ５０ｍｇ／Ｌ注入して処理した以外は実施例５と同じ条件でカルシウム除去試験を行った。

【0059】

＜実施例７＞
反応槽にはスケール軟質化剤を注入せず、調整槽１１の注入点ｂ（図８参照）に表２に示すスケール軟質化剤５を１００ｍｇ／Ｌ注入して図８のフロー５として処理した以外は実施例６と同じ条件でカルシウム除去試験を行った。

【0060】

＜実施例８＞
調整槽１１の注入点ｂ及び反応槽１２の注入点ａ−２に表２に示すスケール軟質化剤６をそれぞれ５０ｍｇ／Ｌ注入して図９のフロー６として処理した以外は実施例７と同じ条件でカルシウム除去処理試験を行った。

【0061】

実施例２〜実施例８の何れにおいても、５週間の連続試験期間中に反応槽１２の流入部ドラフトチューブでの流入水越流、撹拌機の電流トリップは発生せず、処理試験終了後の反応槽１２の内面及び撹拌機を観察したところ、実験例１と同等かそれ以上の軟質化が確認できた。特に、実施例５及び実施例６においては、反応槽１２内面及び底面の付着スケールは厚さ１ｃｍ以下であり、圧力水によりホース水洗のみで付着スケールを除去することが可能であった。

【0062】

【表1】

【0063】

【表2】

【0064】

【表3】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2021年9月8日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水としてのカルシウム含有排水を、配管又は所定の槽の少なくともいずれかを介して、反応槽へ導入し、
前記反応槽に導入されたカルシウム含有排水と炭酸塩とを反応させて炭酸カルシウムを前記反応槽において生成させる
カルシウム含有排水のカルシウム除去方法において、前記反応槽、前記所定の槽、及び前記配管の少なくともいずれかに添加されるスケール軟質化剤であって、
前記スケール軟質化剤が、（メタ）アクリル系ポリマーを含むことを特徴とする、スケール軟質化剤。

【請求項2】

前記（メタ）アクリル系ポリマーが、ポリ（メタ）アクリル酸塩、アクリル酸−メタクリル酸共重合体塩、アクリル酸−マレイン酸共重合体塩、及びアクリル酸−スルホン酸系モノマー共重合体塩からなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載のスケール軟質化剤。

【請求項3】

前記（メタ）アクリル系ポリマーの重量平均分子量が２０００〜１２０００である、請求項１又は２に記載のスケール軟質化剤。

【請求項4】

前記スケール軟質化剤が、鉄塩及びアルミニウム塩から選択される少なくとも１種の無機塩を更に含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスケール軟質化剤。

【請求項5】

前記スケール軟質化剤の添加量が、前記カルシウム含有排水１Ｌ当たり１０〜２００ｍｇである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスケール軟質化剤。

【請求項6】

前記無機塩の添加量が、前記（メタ）アクリル系ポリマー１００質量部に対して１００〜２００質量部である、請求項４に記載のスケール軟質化剤。