水处理系统和方法

摘要

本发明的在工厂设备内发生的废水的水处理系统，具备如下：处理来自锅炉(11)的锅炉废气(12)的废气处理系统(18)；具有对于在工厂设备内的例如冷却塔(21)中发生废水(22)进行喷雾的喷雾机构，使用所述锅炉废气(12)的一部分(12a)进行喷雾干燥的喷雾干燥装置(23)，将排出的废水(22)导入喷雾干燥装置(23)的内部，以废气(12)的一部分(12a)的热干燥喷雾液，因此不需要用工业废水处理设备另行处理废水(22)，能够实现在工厂内发生的废水(22)的零排放化。

权利要求

1.一种水处理系统，其特征在于，具备如下：处理锅炉废气的废气处理系统；

对于废水供给防水垢剂的防水垢剂供给部；

设置在所述防水垢剂供给部的下游侧，将所述废水分离成再生水和所述废水中的离子被浓缩的浓缩水的第一脱盐处理装置；

从来自所述第一脱盐处理装置的浓缩水中使石膏晶化的晶化槽；

分离晶化了的所述石膏和来自所述第一脱盐处理装置的浓缩水的分离部；

设置在所述分离部的下游侧，将分离所述石膏后的浓缩水分离成再生水和该浓缩水中的离子被浓缩的浓缩水的第二脱盐处理装置；

具有对来自所述第二脱盐处理装置的浓缩水进行喷雾的喷雾机构，使用所述锅炉废气的一部分进行喷雾干燥的喷雾干燥装置。

2.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述第一和第二脱盐处理装置具有膜分离机构。

3.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述第一和第二脱盐处理装置除去所述废水中的二价的盐分。

4.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其特征在于，所述废气处理系统具有湿式脱硫装置，将来自该湿式脱硫装置的分离出石膏的分离液导入所述喷雾干燥装置的所述喷雾机构，与所述废水一起进行喷雾干燥。

5.一种水处理方法，其特征在于，具备如下工序：处理锅炉废气的废气处理工序；

对于废水供给防水垢剂的防水垢剂供给工序；

在防水垢剂供给工序后，将所述废水分离成再生水和所述废水中的离子被浓缩的浓缩水的第一脱盐处理工序；

从来自所述第一脱盐处理工序的浓缩水中使石膏晶化的晶化工序；

分离晶化了的所述石膏和来自所述第一脱盐处理工序的浓缩水的分离工序；

在分离工序后，将分离所述石膏后的浓缩水分离成再生水和所述浓缩水中的离子被浓缩的浓缩水的第二脱盐处理工序；

将来自所述第二脱盐处理工序的所述浓缩水使用所述锅炉废气的一部分进行喷雾干燥的工序。

6.根据权利要求5所述的水处理方法，其特征在于，所述第一和第二脱盐处理工序具有膜分离工序。

7.根据权利要求5所述的水处理方法，其特征在于，所述第一和第二脱盐处理工序除去所述废水中的二价的盐分。

8.根据权利要求5所述的水处理方法，其特征在于，所述水处理方法具有湿式脱硫工序，将来自该湿式脱硫工序的分离出石膏的分离液导入所述喷雾干燥工序，与所述废水一起进行喷雾干燥。

说明书

水处理系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及例如在锅炉厂和化工厂设备内发生的废水的水处理系统和方法。

背景技术

[0002] 例如在发电厂和化工厂的加工厂内，例如从锅炉、反应器、冷凝器的湿式冷却塔、水处理装置等中产生废水。为了处理这样的废水而提出有各种处理装置，但均存在成本高的问题。为了解决这样的问题，提出有一种带废水处理装置的锅炉，其特征在于，使锅炉的冷却塔的冷却水(排放水)从液滴直径20微米成为120微米的雾而喷入烟道中，从而使碱性的排放水中和(专利文献1)。

[0003] 另外，提出有一种通过使废水喷雾到烟道内，从而提高可进行蒸发处理的废水的量的废水处理装置(专利文献2)。

[0004] 【现有技术文献】

[0005] 【专利文献】

[0006] 专利文献1：日本特开平8－47693号公报

[0007] 专利文献2：日本特开2001－29939号公报

[0008] 但是，根据专利文献1的发明，可以容易且低成本地对废水进行处理，但相对于废气的热能(温度、流量)，若废水的量增加，且用于对其进行蒸发处理所需要的能量变大，则存在不能进行处理这样的问题。

[0009] 另外，根据专利文献2的发明，虽然通过浓缩装置，可以减少废水量，但是在浓缩装置中，因为会抽取由锅炉发生的蒸气的一部分，所以存在蒸汽轮机的输出功率发生降低这样的问题。

[0010] 因此，盼望出现一种技术，其能够低成本地处理例如在发电厂和化工厂的加工厂设备中发生的，例如来自锅炉、反应器、冷凝器的湿式冷却塔、水处理装置等中的废水，而且不会伴随锅炉效率的降低，而能够有效率地进行处理。

发明内容

[0011] 本发明鉴于所述问题，其课题在于，提供一种在工厂设备内发生的废水的水处理系统和方法。

[0012] 用于解决上述课题的本发明的第一发明，是一种水处理系统，其特征在于，具备如下：对锅炉废气进行处理的废气处理系统；具有对工厂设备内发生的废水进行喷雾的喷雾机构，并使用所述锅炉废气的一部分进行喷雾干燥的喷雾干燥装置。

[0013] 第二发明是根据第一发明的水处理系统，其特征在于，具有除去所述废水中的盐分的脱盐处理装置，以所述喷雾干燥装置对由脱盐处理装置进行了盐分浓缩的浓缩水进行喷雾干燥。

[0014] 第三发明是根据第二发明的水处理系统，其特征在于，所述脱盐处理装置具有膜分离机构。

[0015] 第四发明是根据第二发明的水处理系统，其特征在于，所述脱盐处理装置除去所述废水中的二价的盐分。

[0016] 第五发明是根据第一或第二发明的水处理系统，其特征在于，所述废气处理系统具有湿式脱硫装置，将来自该湿式脱硫装置的分离出石膏的分离液导入所述喷雾干燥装置的所述喷雾机构，与所述废水一起进行喷雾干燥。

[0017] 第六发明是一种水处理方法，其特征在于，具备如下工序：处理锅炉废气的废气处理工序；以具有将工厂设备内发生的废水进行喷雾的喷雾机构，使用所述锅炉废气的一部分以喷雾干燥装置进行喷雾干燥的工序。

[0018] 第七发明是根据第六发明的水处理方法，其特征在于，具有除去所述废水中的盐分的脱盐处理工序，对由脱盐处理装置进行了盐分浓缩的浓缩水以所述喷雾干燥装置进行喷雾干燥。

[0019] 第八发明是根据第七发明的水处理方法，其特征在于，所述脱盐处理工序具有膜分离工序。

[0020] 第九发明是根据第七发明的水处理方法，其特征在于，所述脱盐处理工序除去所述废水中的二价的盐分。

[0021] 第十发明根据第六或第七发明的水处理方法，其特征在于，所述废气处理系统具有湿式脱硫工序，将来自该湿式脱硫工序的分离出石膏的分离液导入所述喷雾干燥工序，与所述废水一起进行喷雾干燥。

[0022] 根据本发明，不需要用工业废水处理设备对于工厂设备内排出的废水进行处理，而实现在工厂内发生的废水的零排放化或废水量的减少。

附图说明

[0023] 图1是在实施例1的工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。

[0024] 图2是实施例1的在其他工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。

[0025] 图3是实施例1的在其他工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。

[0026] 图4是实施例1的喷雾干燥机的概略图。

[0027] 图5是实施例2的在其他工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。

[0028] 图6是表示本实施例的脱盐处理装置的一例的结构图。

[0029] 图7是表示本实施例的其他脱盐处理装置的一例的结构图。

[0030] 图8是表示本实施例的其他脱盐处理装置的一例的结构图。

[0031] 图9是实施例3的在工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。

[0032] 图10是表示实施例3的在其他工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。

[0033] 图11是实施例3的在其他工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。

[0034] 图12是实施例3的在其他工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。

[0035] 图13是基于冷石灰法的分离装置的一例的概略图。

[0036] 图14是由晶化得到的石膏的显微镜照片。

[0037] 图15是由晶化得到石膏的显微镜照片。

[0038] 图16是表示石膏析出量的pH依存性的模拟结果的图。

[0039] 图17是表示碳酸钙析出量的pH依存性的模拟结果的图。

[0040] 图18是表示二氧化硅析出量的pH依存性的模拟结果的图。

[0041] 图19是实施例4的在工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。

具体实施方式

[0042] 以下参照附图，详细地说明本发明优选的实施例。还有，本发明不受该实施例限定，另外，有许多实施例时，也包括各实施例组合而构成的。

[0043] 【实施例1】

[0044] 图1是实施例1的在工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。图2和3是实施例1的在其他工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。

[0045] 如图1所示，本实施例的在工厂设备内发生的废水的水处理系统，具备如下：对于来自锅炉11的锅炉废气(以下称为“废气”)12进行处理的废气处理系统18；具有使工厂设备内的例如在冷却塔21中发生的废水22进行喷雾的喷雾机构(图1中未图示)，使用所述锅炉废气12的一部分12a进行喷雾干燥的喷雾干燥装置23。

[0046] 图1所例示的废气处理系统18，例如在使用煤作为燃料的燃煤锅炉和使用重油作为燃料的燃重油锅炉等的情况下，是从废气12中，除去氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、汞(Hg)等的有害物质的装置，具备如下：除去氮氧化物的脱氮装置13；回收废气12的热的空气预热器14；除去热回收后的废气12中的烟尘的集尘器15；除去除尘后的废气12中所含的硫氧化物的脱硫装置16；排出脱硫后的被净化的净化气体的烟囱17。

[0047] 喷雾干燥装置23具备如下：经由从废气管线L10分支出的支线L11导入废气12的一部分12a的气体导入机构；将废水22进行散布或喷雾的喷雾机构。然后，利用被导入的废气12的一部分12a的热使散布的废水22蒸发干燥。

[0048] 另外，在本实施例中，使流入到空气预热器14的废气12的一部分12a从废气管线L10经由支线L11分支，因此废气12的温度高(350～400℃)，能够高效率地进行废水22的喷雾干燥。还有，有助于干燥的废气12b，经由送气管线L12被送回到空气预热器14和集尘器15之间的废气管线L10中。还有，有助于干燥的废气12b，也可以将之送回至空气预热器14的前流侧、集尘器15的后流侧的一处或多处。

[0049] 图4是实施例1的喷雾干燥装置的概略图。如图4所示，本实施例的喷雾干燥装置23在喷雾干燥装置主体23a内具备如下：对经由导入线L21从冷却塔21导入的废水22进行喷雾的喷雾嘴24；设于喷雾干燥装置主体23a内，导入对喷雾液22a进行干燥的废气12的一部分12a的导入口23b；设于喷雾干燥装置主体23a内，利用废气12的一部分12a对废水22进行干燥的干燥区域25；排出有助于干燥的废气12b的排出口23c。还有，符号26图示的是由喷雾干燥装置主体23a分离出的固体物质。

[0050] 在此，展示向喷雾干燥装置23导入的废气12的一部分12a的气体量、废水22的液喷雾量的平衡的一例。

[0051] 若使导入的废气12的一部分12a的气体量为1000m3/H左右，从喷雾机构24喷雾废水22的液量为100kg/H，则气体温度降低200℃。

[0052] 另外，气体中的水分浓度增加10％。例如喷雾前导入的废气的一部分12a的气体中的水分浓度为9％时，有助于喷雾后的干燥的废气12b的气体中的水分浓度成为19％，约上升10％。

[0053] 该200℃的气体温度的降低与通过空气预热器14后的废气12的温度大致等同。

[0054] 但是，到喷雾干燥装置23的废气12的一部分12a的旁流量约为5％左右，因此旁流的有助于干燥的气体12b返回废气管线L10时，水分增加为10％/20＝0.5％左右。

[0055] 另外，通过废气管线L10的废气12的气体温度，因为经空气预热器14给空气以剩余热而供给到锅炉11，所以同样会降低200℃，因此作为旁流返回时没有温差。即，空气预热器14的入口侧的气体温度为350℃时，通过空气预热器14而降低的气体温度，与经过支线L11和送气管线L12而在喷雾干燥装置23中有助于干燥的废气12b的气体温度同样地降低200℃，因此成为大致同等的温度。

[0056] 根据本实施例，从冷却塔21排出的废水22，经由喷雾嘴24导入到喷雾干燥装置23的内部，以废气12的一部分12a的热量干燥喷雾液22a，因此不需要用工业废水处理设备另行处理废水22，能够实现在工厂内发生的废水22的零排放化。

[0057] 在本实施例中，作为在工厂设备内发生的废水22，以来自冷却塔21的冷凝废水为例进行了说明，但是本发明不限定于此，而是能够全面适用于来自发电厂或化工厂的废水。

[0058] 在此，作为燃煤火力发电厂、燃油火力发电厂的废水事例，作为正常发生的废水，除冷却水以外，例如还能够例示凝结水脱盐装置再生废水、凝结水脱盐装置前置过滤器再生废水、澄清过滤装置再生废水、补给水处理装置再生废水、分析室杂废水、脱硫装置废水、杂废水、取样废水、生活废水、脱灰余水、卸煤运煤设备清洗废水等。作为该正常发生的废水以外的非正常时的废水，例如能够例示空气预热器清洗废水、气体煤气加热器(GGH)清洗废水、烟囱清洗废水、化学清洗(化洗)废水、起动废水、储煤场废水、卸煤栈桥废水、储罐类堆放场等废水等。另外，作为冷却水，除冷却塔冷却水以外，还能够例示例如轴承冷却水、冷凝器冷却水等。

[0059] 在此，本实施例的废气处理系统18中设置的脱氮装置13并非必须，来自锅炉11的废气12中的氮氧化物浓度和汞浓度为微量、或废气12中不含这些物质时，例如像图2所示的系统那样，也可以省略图1中所示的脱氮装置13。

[0060] 另外，本实施例的废气处理系统18中设置的脱硫装置16并非必须，来自锅炉11的废气12中的硫氧化物浓度为微量或废气12中不包含时，例如像图3所示的系统那样，也可以省略图1所示的脱硫装置16。

[0061] 另外，来自喷雾干燥装置23的有助于干燥的废气12b从送气管线L12返回之前，温度降低少时，也可以使之位于空气预热器14的前流侧。

[0062] 根据本实施例，能够低成本，且不会伴随锅炉效率的降低而有效率地处理例如在发电厂和化工厂的加工厂设备中发生的各种的废水。

[0063] 【实施例2】

[0064] 其次，对于实施例2的在工厂设备内发生的废水的水处理系统进行说明。图5是在工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。如图5所示，本实施例的在工厂设备内发生的废水的水处理系统，为了除去存在于来自冷却塔21的废水22中的盐分，而具有脱盐处理装置30。而后，将由脱盐处理装置30A进行了脱盐之后的浓缩水31，经由供给线L21导入喷雾干燥装置23。还有，在本实施例中，如图2和图3所示的废气处理系统18，也包括未设置脱氮装置或脱硫装置的形态。图5中，符号L24是将废水22导入脱盐处理装置30A的导入线。

[0065] 图6是表示本实施例的脱盐处理装置的一例的结构图。如图6所示，本实施例的脱盐处理装置30A，具有如下：对于含有Ca离子等二价离子的废水22，供给防水垢剂74的防水垢剂供给部；设置在所述防水垢剂供给部的下游侧，将所述废水22分离成再生水33a和所述Ca离子等被浓缩的浓缩水31的第一脱盐装置55A；设于所述第一脱盐装置55A的下游侧，向所述第一脱盐装置55A的浓缩水31供给籽晶石膏32a，从来自所述第一脱盐装置55A的浓缩水31a中使所述石膏晶化的晶化槽61；分离所述晶化了的石膏32和来自第一脱盐装置55A的浓缩水31a的作为分离部的旋液分离器62；设于分离部62的下游侧，将所述浓缩水31a分离成再生水33b和所述Ca离子等被浓缩的浓缩水31b的第二脱盐装置55B。

[0066] 在图6所示的实施例中，第一脱盐装置55A和第二脱盐装置55B，使用具备反渗透膜55a、55b的反渗透膜装置(RO)。也可以适宜应用例如纳米滤膜(NF)、电渗析装置(ED)、极性转换式电渗析装置(EDR)、电再生式纯水装置(EDI)、离子交换树脂装置(IEx)、静电脱盐装置(CDl)、蒸发器等，来代替该反渗透膜装置。

[0067] 晶化槽61具备作为分离部的旋液分离器62，分离出的石膏32被脱水装置63脱水。还有，作为本实施例的变形例，作为分离部的旋液分离器62可以省略。这种情况下，为晶化槽61的底部和脱水装置63直接连接的结构。

[0068] 所谓防水垢剂74具有的功能是，在废水22中抑制结晶核的生成，并且吸附于废水22中所包含的结晶核(籽晶和高于饱和浓度而析出的小直径的水垢等)的表面，抑制结晶生长。

[0069] 另外，防水垢剂74还具有使析出的结晶等在水中的粒子分散(防止凝集)功能。防水垢剂74例如有膦酸系防水垢剂、多羧酸系防水垢剂及其混合物等。作为防水垢剂74的示例，例如可列举“FLOCON260(商品名，BWA社制)”，但本发明不限定于此。

[0070] 在本实施例中，向第一脱盐装置55A的上游侧的流路供给防水垢剂74后，连接有导入作为pH调节剂75的酸的第一pH调节部。另外，在晶化槽61上连接有导入作为pH调节剂75的酸的第二pH调节部。第二pH调节部的作为pH调节剂75的酸的导入也可以构成为与晶化槽61的前流的管线连接。

[0071] 在本实施例的水处理系统中，在防水垢剂74的供给部的上游，也可以设置沉淀槽5和过滤装置54。另外，在沉淀槽53的上游也可以设置供给空气而进行氧化的氧化部51。

[0072] 另外，在旋液分离器62和第二脱盐装置55B之间，同样设置沉淀槽53和过滤装置54。在过滤装置54和第二脱盐装置55B之间的流路，设置导入作为pH调节剂75的酸的第三pH调节部。

[0073] 以下，使用第一实施例的水处理系统，说明作为被处理水的废水的处理方法。

[0074] 在此，作为本发明中进行处理的来自冷却塔21的废水22的性状的一例中，pH为8、Na离子为20mg/L、K离子为5mg/L、Ca离子为50mg/L、Mg离子为15mg/L、HCO3离子为200mg/L、Cl离子为200mg/L、SO4离子为120mg/L、PO4离子为5mg/L、SiO2离子为35mg/L，其中，Ca离子、Mg离子、SO4离子、HCO3离子浓度高，由于其存在的反应而生成水垢(CaSO4、CaCO3等)。

[0075] 〈前处理工序〉

[0076] 首先，在沉淀槽53和过滤装置54中，废水22中的金属离子作为金属氢氧化物被粗略除去。

[0077] 废水22显示出强酸性时，在与沉淀槽53的上游侧邻接的添加槽52向废水22中投入碱剂(例如Ca(OH)2)71和聚合物(例如阴离子系聚合物(三菱重メカトロシステムズ(株)制，商品名：ヒシフロックH3O5))72，沉淀槽53内的pH受碱性(例如pH：8.5～11)的pH区域控制。

[0078] 在该pH区域，若碳酸钙和金属氢氧化物的溶解度低，碳酸钙和金属氢氧化物过饱和，则碳酸钙和金属氢氧化物析出而沉淀到沉淀槽53的底部。

[0079] 另外，金属氢氧化物的溶解度依存于pH。金属离子对水的溶解度越为酸性越高。在上述的pH区域，因为大量的金属氢氧化物的溶解度低，所以废水22中所含有的金属以金属氢氧化物形式沉淀到沉淀槽53的底部。在此，沉淀物53a另行从底部进行排出处理。

[0080] 沉淀槽53内的作为上清液的废水22从沉淀槽53排出。对于排出的废水22，添加铁系凝集剂(例如FeCl3)73，废水22中的碳酸钙和金属氢氧化物等的固体成分以Fe(OH)3形式凝集。

[0081] 废水22被输送到过滤装置54。经由过滤装置54除去凝集有Fe(OH)3的固体成分。

[0082] Fe在金属类之中，容易因酸性而作为氢氧化物析出。若使含有大量的Fe离子的废水22流入第一脱盐装置55A，则在第一脱盐装置55A内发生含有Fe的水垢，另外，在晶化槽61中有氢氧化铁等沉淀。因此，在本实施例中，考虑到防止在第一脱盐装置55A内发生水垢，在碱的前处理后而流入第一脱盐装置55A之前，使废水22中的Fe离子浓度达到0.05ppm以下，如此适宜设定沉淀槽53中的处理条件及FeCl3添加量等。还有，根据废水22的水质，能够省略上述前处理。

[0083] 〈防水垢剂供给工序〉

[0084] 在供给防水垢剂74的供给部，从未图示的容器中将规定量的防水垢剂74供给到废水22中。未图示的控制部调节防水垢剂74的浓度，以使其达到根据废水22的性状所设定的规定值。

[0085] 〈第二pH调节工序〉

[0086] 第二pH调节的pH调节剂75的供给部，是将第一脱盐装置55A的入口侧的废水22的pH，控制为利用防水垢剂74抑制含Ca的水垢(石膏、碳酸钙)的析出的值(例如pH5.5左右)。控制是测量第一脱盐装置55A的入口侧的废水22的pH。

[0087] 还有，在未设第二pH调节部的变形例中，第二pH调节工序被省略。

[0088] 〈上游侧分离工序〉

[0089] 在第一脱盐装置55A中，是处理pH经过调节的废水22。通过了第一脱盐装置55A的反渗透膜55a的渗透水，作为除去了盐分的再生水33a被回收。

[0090] 在该上游侧分离工序中，废水22中包含的离子和防水垢剂74不能透过反渗透膜55a。因此，反渗透膜55a的非透过侧成为离子浓度高的浓缩水31a。第一脱盐装置55A的浓缩水31a，向晶化槽61输送。例如使用静电脱盐装置等其他的脱盐装置时，废水22也被分离成处理水和离子浓度高的浓缩水。

[0091] 〈第一pH调节工序〉

[0092] 在未图示的控制部，将来自晶化槽61内的第一脱盐装置55A的浓缩水31a的pH，控制为防水垢剂74的功能降低而浓缩水31a中的石膏可以析出的值(例如pH4以下)。

[0093] 〈晶化工序〉

[0094] 通过第一pH调节工序而调节了pH的浓缩水31a，存积在晶化槽61中。设置籽晶供给部时，籽晶供给部向晶化槽61内的浓缩水31a中添加籽晶的籽晶石膏32a。

[0095] 通过第一pH调节工序，在晶化槽61内防水垢剂74的功能降低。因此，晶化槽61内达到过饱和的石膏晶化。在晶化工序中作为籽晶而另行投入籽晶石膏32a时，石膏32以投入的籽晶石膏32a为核而进行结晶生长。

[0096] 在此，籽晶石膏32a，使用由脱水装置63分离的石膏32的一部分。

[0097] 供给该籽晶石膏32a时，也可以不进行通过pH调节剂75的添加而实施的pH调节，而使通过第一脱盐装置55A的pH处于碱侧。这时的石膏32的纯度与添加酸75而调整pH的情况相比有一些降低。这是由于，若使pH为碱侧，则碳酸钙(CaCO3)的结晶生成。因此，由于石膏(CaSO4)中混入碳酸钙(CaCO3)，所以纯度降低。

[0098] 如本实施例这样，在作为pH调节剂75而添加酸的第一pH调节工序中，通过将pH调节至规定值，在晶化工序中添加籽晶石膏32a，由此能够使含水率低的高纯度的石膏32析出。

[0099] 在此，图14、15是由晶化得到的石膏的显微镜照片。图14是作为条件而添加籽晶即籽晶石膏32a时的观察结果。图15是作为条件而不添加籽晶即籽晶石膏32a时的观察结果。

[0100] 如图14所示，添加籽晶石膏32a时，大的石膏析出。一般来说，析出的石膏越大，含水率越低。如果平均粒径为10μm以上，优选为20μm以上，则能够得到含水率充分降低的石膏。在此，本发明中的所谓“平均粒径”，是根据JlS Z 8825所规定的方法(激光衍射法)计测的粒径。

[0101] 根据图14、15的结果，通过在第一pH调节工序将pH调节至规定值而在晶化工序中添加籽晶，能够使含水率低的高纯度的石膏析出。籽晶的添加量越多(晶化槽61内的籽晶浓度越高)，石膏32的析出速度越增大。作为籽晶的籽晶石膏32a的添加量，基于晶化槽61内的停留时间、防水垢剂的浓度及pH适宜设定。

[0102] 另外，通过作为分离部的旋液分离器62，从浓缩水31a中分离出平均粒径10μm以上、优选为20μm以上的石膏32。与作为分离部的旋液分离器62邻接的脱水装置63所回收的石膏32的一部分，经由未图示的籽晶循环部，存积在籽晶容器65中。所回收的石膏32，其一部分从籽晶容器65被供给到晶化槽61。

[0103] 在此，在籽晶容器65中，存积的石膏32被实施酸处理。在脱水装置63所分离的石膏32上附着有防水垢剂74时，通过酸处理，附着防水垢剂的功能得以降低。在此所用的酸的种类没有特别限定，但若考虑第二脱盐装置55B的动力减少，则硫酸最佳。

[0104] 在晶化槽61晶化的石膏具有宽泛的粒径分布，但是，由旋液分离器62从浓缩水31a中分离回收10μm以上的石膏32，因此大的石膏能够作为籽晶加以利用。如果放入大的籽晶，则能够使大的石膏大量晶化。就是说，可以高回收率地得到高品质的石膏。另外，大的石膏容易由旋液分离器62分离，能够使旋液分离器62小型化，并且也关系到使动力减少。大的石膏容易由脱水装置63脱水，能够使脱水装置63小型化，并且还关系到使动力减少。

[0105] 在此，图6的水处理系统中，因为除反渗透膜装置以外均是开放系统，所以废水22的浓缩水31a与空气接触，碳酸根离子溶解于水中。但是，如上述，在第一pH调节工序和第二pH调节工序中，废水22和浓缩水31a被调节至碳酸钙的溶解度高的pH区域。在晶化槽61的前阶段或在晶化槽61中，浓缩水中的碳酸根离子被减少，碳酸钙成为饱和溶解度以下。此外，通过作为pH调节剂75而添加酸，从而成为pH低的区域，因此根据下述(1)的平衡式，成为碳酸根离子浓度低的环境。因此在晶化槽61内，碳酸钙相比饱和浓度而维持在充分低的浓度，碳酸钙无法晶化。因此，回收的石膏32中几乎不含碳酸钙。由此石膏32的纯度高。

[0106]

[0107] 另外，在酸性区域含金属的盐的溶解度高。即使经过前处理(沉淀槽53)，仍在废水22中残留有金属时，如果在第一pH调节工序中第一脱盐装置55A的浓缩水31a的pH如上述这样被降低，在晶化工序中含金属的氢氧化物也不会析出。另外，废水22为含有大量的Fe离子的性状时，经过上述的前处理，Fe浓度被降低，因此晶化槽61中的含Fe(OH)3的氢氧化物几乎没有沉淀。

[0108] 如此，如果使用本实施例的水处理方法和水处理系统，则能够在从冷却塔21排出的废水22中，作为有价物分离回收几乎不含碳酸钙和金属氢氧化物等的杂质的高纯度的石膏32。

[0109] 在此，在使平均粒径大到10μm以上、优选为20μm以上的石膏32晶化这样的情况下，一般来说晶化速度降低，因此在晶化槽61内的停留时间变长。在本实施例中，以降低防水垢剂74的功能的方式调节pH，并且提高籽晶浓度，确保适当的晶化速度。

[0110] 〈回收工序〉

[0111] 含有石膏32的浓缩水31a从晶化槽61中被排出，输送到作为分离部的旋液分离器62，从排出的浓缩水31a中分离石膏32。平均粒径10μm以上的石膏32沉降到旋液分离器62底部，小粒径的石膏残留在上清液中。沉降到旋液分离器62底部的石膏32，被移至脱水装置
63，再经脱水而被回收。通过回收工序，能够以高回收率分离回收含水率低、不含杂质的高纯度的石膏32。在本实施例中，因为添加籽晶而使之晶化，所以主要析出平均粒径10μm以上的石膏32，小直径的石膏的比例变少。在此，由脱水装置63分离的分离液64，也可以供给到喷雾干燥装置23进行喷雾干燥。

[0112] 另外，除供给到喷雾干燥装置23而进行喷雾干燥以外，也可以将该分离液64导入旋液分离器62排出的浓缩水31a中，与浓缩水31a一起由第二脱盐装置55B进行处理。

[0113] 作为本实施例的变形例，在省略作为分离部的旋液分离器62时，从晶化槽61的底部排出沉降侧的浓缩水。在晶化槽61底部的浓缩水中，晶化的大的石膏32沉降。如果以脱水装置63对于主要含有大的石膏32的浓缩水进行脱水，则能够回收高纯度的石膏32。另外，因为石膏32的含水率低，所以不需要增大脱水装置63的容积。

[0114] 〈下游侧分离工序〉

[0115] 从旋液分离器62排出的上清液侧的浓缩水31a，被输送到沉淀槽53和过滤装置54。经过与前述的沉淀槽53和过滤装置54同样的工序，分离工序后的浓缩水中残留的石膏32和碳酸钙，以及残留在浓缩水中的金属氢氧化物被除去。

[0116] 从过滤装置54中排出的来自第一脱盐装置55A的浓缩水31a，被输送到第二脱盐装置55B。在流入第二脱盐装置55B之前，也可以在第一脱盐装置55A的浓缩水31a中追补添加防水垢剂74。

[0117] 另外，在添加防水垢剂74之后，也可以向来自第一脱盐装置55A的浓缩水31a中供给酸75。

[0118] 在第二脱盐装置55B中，来自第一脱盐装置55A的浓缩水31a被处理。通过第二脱盐装置55B的反渗透膜55b的水，作为渗透水被回收而成为再生水33b。第二脱盐装置55B的浓缩水31b被排出到系统外。

[0119] 若设置第二脱盐装置55B，则能够从石膏32晶化后的上清液侧的浓缩水31a中再回收再生水33b，水回收率进一步提高。

[0120] 来自第一脱盐装置55A的浓缩水31a，因为通过晶化槽61的处理而除去石膏32，所以离子浓度变低。因此，与没有除去石膏32的情况相比，第二脱盐装置55B能够降低渗透压，因此需要的动力被减少。

[0121] 另外，也可以设置蒸发器(图6中未图示)。在蒸发器中，水从浓缩水中被蒸发，浓缩水所含的离子作为固体析出，并作为固体被回收。水在蒸发器的上游侧被回收，浓缩水量显著减量，因此能够成为实现了小型化的蒸发器，能够减小蒸发所需要的能量。

[0122] 在本实施例中，作为脱盐处理装置，使用具有如下的“脱盐·晶化装置”：向废水22中导入防水垢剂74之后进行脱盐的第一脱盐装置55A；在第一脱盐装置55A之后使石膏32晶化的晶化槽61；分离晶化的石膏32的旋液分离器62，但本发明不限定于此。

[0123] 作为图6所示这样的“脱盐·晶化装置”以外的脱盐处理装置，作为其他的实施例，也可以为图13所示的使用了冷石灰法的分离装置。

[0124] 图13中显示基于冷石灰法的分离装置的一例的概略。

[0125] 如图13所示，基于冷石灰法的脱盐处理装置，在添加槽91中向废水22添加氢氧化钙(Ca(OH)2)92，在沉降槽93中使碳酸钙(CaCO3)94沉降，并进行除去。

[0126] 接着，在添加槽95中添加碳酸钠(NaCO3)96，在沉降槽97使碳酸钙(CaCO3)94沉降，并进行除去。

[0127] 之后，添加铁系凝集剂(例如FeCl3)73而使悬浊性固体成分(例如石膏、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化镁等的浮游性固体物质)凝集。其后，与图6所示的操作同样，在以第一脱盐装置55A处理时，导入防水垢剂74和pH调节剂75而进行膜分离处理。

[0128] 另外，处理对象水的脱气·游离油分除去后，进行化学软化手段(chemical softening)，过滤金属等的浮游固体粒子后，可以例示以反渗透膜进行处理的OPUS(Optimized Pretreatment and Unique Separation)法(Veolia社)、和以反渗透膜进行处理的HERO(High Efficiency Reverse Osmosis)法(GE社)等，所述HERO法为：对于处理对象水通过化学的软化手段、离子交换树脂除去例如Ca、Mg，接着添加酸而进行pH调节，分离CO2气体，其后，将pH调节为碱性，实现离子化防止析出。

[0129] 另外，在本实施例的第一和第二脱盐装置55A、55B中，作为膜分离机构，使用“RO膜”，但也可以使用“NF膜”作为分离膜。

[0130] 使用该NF膜时，与RO膜同样，虽然能够除去二价的离子，但是不能完全除去一价的离子，因此，例如不能进行脱硫装置的脱硫补给水的供给，优选在再生水的供给前例如作为冷却塔的供水利用。这是由于用NF膜也不能除去防水垢剂74。

[0131] 通过本实施例的水处理系统，能够高效率地分离废水22中所含的二价的金属(例如钙盐、镁盐等)，和硫酸离子、碳酸离子。另外，使用RO膜时，除钙盐、镁盐以外，也可以除去钡盐、锶盐。

[0132] 根据本实施例，使用图6所示这样的脱盐处理装置30，通过浓缩废水22，能够显著增加可进行喷雾干燥的废水量(浓缩前)。例如，使用脱盐晶化装置，如果此再生水的回收率为95％，则能够使100/(100－95)＝20倍的废水零排放化。

[0133] 在此，本实施例的废气处理系统18中使用的脱硫装置16，使用湿式脱硫装置、干式脱硫装置、半干式脱硫装置的哪一种都可以，但实现废水的无水化时，优选应用干式脱硫装置。

[0134] 图7是表示本实施例的其他脱盐处理装置的一例的结构图。在图6所示的脱盐处理装置30A中，在第一脱盐装置55A的前流侧设置氧化部51、沉淀槽53、过滤装置54，使废水22中的金属成分作为金属氢氧化物，使钙成分作为碳酸钙而沉淀除去，但本发明也可以不设此前处理。

[0135] 如图7所示，在本实施例的脱盐处理装置30B中，设置第一脱盐装置55A、晶化槽61、旋液分离器62和第二脱盐装置55B，在第一脱盐装置55A和第二脱盐装置55B的前流侧分别添加防水垢剂74，实现防止水垢向第一脱盐装置55A和第二脱盐装置55B的膜55a、55b的附着。还有，作为pH调节剂75，添加酸(例如硫酸等)，碱剂(氢氧化钠等)。

[0136] 根据废水22的种类，不需要进行前处理，以实现脱盐处理装置的构成的简化。

[0137] 作为由这样的被简化的脱盐处理装置30B进行处理的废水22，例如能够例示碳酸2+ 2+
根离子浓度低的废水。另外，也能够适用于Ca 和Mg 等的水垢成分的浓度低的废水。

[0138] 在此，作为pH调节剂75，有酸、碱剂。作为降低pH时所用的酸，例如能够例示盐酸、硫酸、柠檬酸等一般的pH调节剂。另外，作为提高pH时所用的碱剂，例如能够例示氢氧化钠等一般的pH调节剂。

[0139] 图8是表示本实施例的其他的脱盐处理装置的一例的结构图。

[0140] 另外，如图8所示的脱盐处理装置30C那样，也可以在第二脱盐装置55B的浓缩水侧的下游再设置第三脱盐装置55C，进行三阶段的脱盐处理。

[0141] 若设置具备反渗透膜55c的第三脱盐装置55C，则能够从浓缩水31b中再回收再生水33c，因此水回收率进一步提高到97％。还有，在第二脱盐装置55B与第三脱盐装置55C之间，是图6所示的沉降槽53、过滤装置54的前处理机构、添加防水垢剂74和酸75的装置，在图8中，省略其而进行图示。

[0142] 【实施例3】

[0143] 接下来，对于实施例3的在工厂设备内发生的废水的水处理系统进行说明。图9是在工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。如图9所示，本实施例的在工厂设备内发生的废水的水处理系统，作为废气处理系统18的脱硫装置而设置湿式的脱硫装置，从来自该湿式的脱硫装置16的脱硫废水41中分离出石膏32，将分离之后的分离液43的一部分43a，经由供给线L34导入喷雾干燥装置23。

[0144] 在本实施例中，除来自冷却塔21的废水22以外，从来自基于石灰·石膏法的湿式的脱硫装置16的脱硫废水41中分离出石膏32，将分离之后的分离液43的一部分43a也用喷雾干燥装置23进行喷雾干燥，以实现工厂内的废水的完全无水化。

[0145] 在本实施例中，作为湿式的脱硫装置16，通过基于石灰·石膏法的脱硫方法，实现废气12中的硫氧化物的除去。该硫氧化物的除去时，供给石灰浆，从脱硫装置16经由排出线L31而排出的作为脱硫废水41的石膏浆中利用脱水装置42分离石膏32，使分离液43返回脱硫装置16，经管线L32作为补给水返回。还有，符号L33图示的是使脱硫的石膏浆循环的浆料循环线路。

[0146] 在本实施例中，将该分离液43的一部分43a通过供给线L34导入喷雾干燥装置23，与废水22一起进行喷雾干燥处理，实现零排放化。

[0147] 另外，用脱盐处理装置30通过废水22的处理而得到的再生水33，经由再生水供给线L23，合流到使分离液43返回脱硫装置16的返回线L32，作为脱硫装置16所使用的石膏浆的补给水利用。

[0148] 如此，根据本实施例，能够实现来自湿式脱硫装置16的脱硫废水41的零排放化，并且通过使用脱盐处理装置30，由脱盐装置55A、55B得到作为回收水的再生水33(33a、33b)，从而能够进行工厂内的再利用，同时能够实现面向脱硫装置16的补给水量的减少。

[0149] 在此，作为再生水33在工厂内的再利用前，例如能够例示冷却水补给水、脱硫装置补给水、锅炉补给水等，但并不限定于此。

[0150] 另外，如图10所示，也可以将来自脱盐处理装置30的晶化槽61的含沉降的石膏32的沉降水通过供给线L22，导入从脱硫装置16的脱硫废水41中分离石膏32的脱水装置42，在此一并进行石膏32的分离。

[0151] 由此，能够省略图6所示的脱盐处理装置30中的分离来自旋液分离器62的沉降液的脱水装置63的设置。

[0152] 另外，如图11所示，也可以将来自脱水装置42的分离水43的一部分43a，供给到晶化槽61，在晶化槽61使石膏32沉降，将含有石膏32的浓缩水，通过图6所示的旋液分离器62和脱水装置63进行石膏32的分离。

[0153] 由此，脱硫废水41的分离液43a在脱盐处理装置30中，能够积极地作为石膏32分离。其结果是，能够降低以喷雾干燥装置23进行喷雾干燥的负荷。

[0154] 另外，如图12所示，也可以将来自脱水装置42的分离水43的一部分43a，导入到将废水22导入脱盐处理装置30的导入线L24，对于来自该脱硫装置16的作为分离水的含石膏32的分离液43的一部分43a，以脱盐处理装置30进行脱盐处理。

[0155] 由此，脱硫废水41的分离液43a在脱盐处理装置30中，能够积极地作为石膏32进行分离。其结果是，能够降低由喷雾干燥装置23进行喷雾干燥的负荷。

[0156] 由此，能够将脱硫废水41的分离液43a以脱盐处理装置30积极地作为石膏32分离。其结果是，能够降低以喷雾干燥装置23进行喷雾干燥的负荷。

[0157] 在图11和图12所示这样的变形例中，能够实现回收石膏的增加。另外，因为由喷雾干燥装置23进行处理的量减少，所以将实现处理负荷的降低，并且会抑制集尘器15的负荷增加。因此，不会明显超越集尘器15的处理能力。

[0158] 在此，例如在110MW的火力发电厂中，使供给到冷却塔21的供给水的水量为7900m3/d时，来自冷却塔21的废水22的水量为1200m3/d时，若图8所示的三级处理的脱盐处理装置30的再生水33(33a、33b、33c)的回收率为97％，则可回收1164m3/d的液体。将该回收的再生水33适用于110MW的火力发电工厂的废气处理系统18的湿式的脱硫装置16的补给水时，约需要1000m3/d的液量，因此完全能够由脱盐处理装置30再生的再生水33提供。

[0159] 另外，用于由喷雾干燥装置23干燥的浓缩水31与分离水43的一部分43a的液量分别为36m3/d，38m3/d，因此喷雾干燥装置23也没有负荷。

[0160] 另外，在本实施例中，没有考虑废水中的二氧化硅的析出，但考虑二氧化硅的析出时，优选实施以下这样的pH调节工序。

[0161] 在此，参照图16～18，说明废水22中的石膏、二氧化硅、和碳酸钙的析出形态。

[0162] 图16是石膏析出量的pH依存性的模拟结果。图17是碳酸钙析出量的pH依存性的模拟结果。图18是二氧化硅析出量的pH依存性的模拟结果。在这些图中，横轴为pH，纵轴分别为石膏、碳酸钙和二氧化硅的析出量(mol)。模拟使用OLI社制模拟软件，以如下条件进行：水中各固体成分各混合0.1mol/L，添加H2SO4作为酸，添加Ca(OH)2作为碱。

[0163] 由图16可知，石膏析出没有pH依存性，在全部pH区域析出。但是，若添加有钙防水垢剂，则在高pH区域，石膏以溶解于水中的状态存在。根据图17，碳酸钙若高于pH5则析出。根据图18，二氧化硅若达到pH10以上，则有溶解于水中的倾向。

[0164] 因此，考虑废水22中的石膏(硫酸钙)、二氧化硅、和碳酸钙的析出形态，进行以下这样第一～第三pH调节。

[0165] 1)第一pH调节(pH10以上)

[0166] 关于第一pH调节，是在第一脱盐装置55A的前流侧，以未图示的pH计进行计测，使pH的值为10以上而控制废水22中的pH。

[0167] 这是由于，如图18所示，若达到pH10以上，则二氧化硅溶解。

[0168] 该第一pH调节时，作为附着在膜55a上的物质，为石膏和碳酸钙，供给抑制其附着的量的防水垢剂(钙防水垢剂)74。

[0169] 2)第二pH调节(pH10以下)

[0170] 关于第二pH调节，是在第一脱盐装置55A的前流侧，以未图示的pH计进行计测，使pH的值为10以下而控制废水22中的pH。

[0171] 这是由于，如图18所示，若达到pH10以下，则二氧化硅析出。

[0172] 在该第二pH调节时，作为附着在膜55a上的物质，为石膏和碳酸钙和二氧化硅，供给抑制全部这些附着的量的防水垢剂74。

[0173] 在此，作为二氧化硅的防水垢剂74，使用防钙水垢剂，和在被处理水中防止二氧化硅作为水垢析出的(称为“防二氧化硅水垢剂”)这两种防止剂。作为防二氧化硅水垢剂，有多羧酸系防水垢剂及其混合物等。作为具体例，可列举FLOCON260(商品名，BWA社制)。

[0174] 3)第三pH调节(pH6.5以下)

[0175] 关于第三pH调节，是在第一脱盐装置55A的前流侧，以未图示的pH计进行计测，使pH的值为6.5以下而控制废水22中的pH。

[0176] 这是由于，如图17所示，若达到pH6.5以下，则碳酸钙溶解。

[0177] 该第三pH调节时，作了附着在膜55a上的物质，为石膏和二氧化硅，供给抑制其附着的量的防水垢剂(防钙水垢剂，防二氧化硅水垢剂)74。

[0178] 表1汇总了第一～第三pH调节。

[0179] 【表1】

[0180]

[0181] ×：溶解(无防水垢剂)

[0182] ○：析出(有防水垢剂)

[0183] 如表1所示，pH10以上时，为了抑制石膏、碳酸钙的水垢而供给防水垢剂(防钙水垢剂)74(表中○)，因为二氧化硅溶解，所以不需要防水垢剂的供给(表中×)。

[0184] 另外，pH10以下并在6.5以上时，为了抑制石膏、碳酸钙、二氧化硅全部的水垢，供给防水垢剂(防钙水垢剂、防二氧化硅水垢剂)74(表中○)。

[0185] 另外，pH6.5以下时，为了抑制石膏、二氧化硅的水垢，供给防水垢剂(防钙水垢剂，防二氧化硅水垢剂)74(表中○)，因为碳酸钙溶解，所以防钙水垢剂的供给，只要防止仅是石膏的水垢即可，因此比第二pH调节时的供给量少(表中×)。

[0186] 若由第一脱盐装置55A浓缩之后的第一浓缩水31a中的二氧化硅浓度为规定浓度以上，则防二氧化硅水垢剂的能力存在极限。因此，二氧化硅浓度为规定浓度(例如200mg/L)以下时，实施第二和第三pH调节工序，二氧化硅浓度在规定浓度(例如200mg/L)以上时，优选实施第一pH调节工序(二氧化硅溶解)。

[0187] 由此，可以一边防止在废水22中的二氧化硅成分多时向膜上的析出，一边进行脱盐处理。

[0188] 【实施例4】

[0189] 接下来，对于实施例4的在工厂设备内发生的废水的水处理系统进行说明。图19是在工厂设备内发生的废水的水处理系统的概略图。如图19所示，本实施例的在工厂设备内发生的废水的水处理系统，是在图5所示的实施例2的在工厂设备内发生的废水的水处理系统中，替换掉以喷雾干燥装置23对于在脱盐处理装置30中浓缩的浓缩水31进行喷雾干燥，而是通过导入线L21，供给到安装在排出来自锅炉11的废气12的废气管线L10上的空气预热器14和集尘器15之间。而后，对于导入到废气管线L10的浓缩水31，使用废气12的总量进行喷雾干燥。还有，作为脱盐处理装置，使用图6～图8所示的脱盐处理装置30A～30C中的任意一个，在此省略说明。

[0190] 实施例2的在工厂设备内发生的废水的水处理系统中，需要另行设置喷雾干燥装置23，但在本实施例中则不需要设置喷雾干燥装置23，因此在工厂内不能确保设置喷雾干燥装置23的空间等情况下，可以通过使用废气12的总量进行浓缩水31的喷雾干燥来实现零排放化。另外，还可节省喷雾干燥装置23的设置成本。

[0191] 【符号说明】

[0192] 11 锅炉

[0193] 12 锅炉废气(废气)

[0194] 18 废气处理系统

[0195] 21 冷却塔

[0196] 22 废水

[0197] 23 喷雾干燥装置

[0198] 30 脱盐处理装置

[0199] 31(31a～31c) 浓缩水

[0200] 33(33a～33c) 再生水

[0201] 55A～55C 第一～第三脱盐装置

[0202] 61 晶化槽

[0203] 62 旋液分离器

[0204] 74 防水垢剂

[0205] 75 pH调节剂