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  • 特開-中和処理方法 図1
  • 特開-中和処理方法 図2
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(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】P2023131559
(43)【公開日】2023-09-22
(54)【発明の名称】中和処理方法
(51)【国際特許分類】
   C02F 1/66 20230101AFI20230914BHJP
【FI】
C02F1/66 510L
C02F1/66 521B
C02F1/66 522A
C02F1/66 530B
C02F1/66 530L
C02F1/66 510R
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022036393
(22)【出願日】2022-03-09
(71)【出願人】
【識別番号】000001063
【氏名又は名称】栗田工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100086911
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100144967
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 隆之
(72)【発明者】
【氏名】吉森 安英
(57)【要約】
【課題】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。
【解決手段】中和処理槽1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。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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)]
にて決定する請求項1の中和処理方法。
【請求項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)]
にて決定する請求項1の中和処理方法。
【請求項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0.0000999である。
【請求項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回目工程を行う請求項1~4のいずれかの中和処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平05-253579号公報
【特許文献2】特開2011-240298号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、次によって上記課題を解決する。
【0011】
[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。
【0012】
[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。
【0013】
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。
【0014】
[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。
【0015】
[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。
【0016】
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。
【0017】
[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。
【発明の効果】
【0018】
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。
【0019】
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。
【図面の簡単な説明】
【0020】
図1】中和処理槽の概略的な縦断面図である。
図2】本発明方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【符号の説明】
【0042】
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
図1
図2