JP2002292201A

JP2002292201A - 処理水の蒸発濃縮手段を備えた晶析反応装置

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Publication number: JP2002292201A
Application number: JP2001100154A
Authority: JP
Inventors: Takumi Nanaumi; 匠七海
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-08
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP4669624B2

Abstract

(57)【要約】【課題】晶析反応糟の厳密な管理が必要でない、処理
水の蒸発濃縮手段を備えた晶析反応装置。【解決手段】内部に種晶２が充填され、原水から晶析
対象成分を除去する晶析反応を行う晶析反応糟１と、該
原水を晶析反応糟１に供給する原水供給手段と、晶析用
薬液を晶析反応糟１に供給する晶析用薬液供給手段と、
晶析反応糟１から排出される処理水の少なくとも一部を
晶析反応糟１に返送する処理水循環手段とを具備する晶
析反応装置において、循環水として利用される残りの処
理水を加熱濃縮し、生じた水蒸気を系外に排出し、生じ
た濃縮液の少なくとも一部を晶析反応糟１に返送する蒸
発濃縮手段をさらに具備する前記晶析反応装置を提供す
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、原水中のフッ素、
リンおよび重金属をはじめとする晶析対象成分を晶析除
去する晶析反応装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場などからの排水の水質については厳
しい制限がなされているが、その規制は年々厳しくなる
傾向にある。電子産業（特に半導体関連）、発電所、ア
ルミニウム工業などから排出される原水中には、フッ
素、リンまたは重金属類という、近年厳しい排水基準が
設けられている元素が含まれている場合が多い。このた
め、これらを排水から効率良く除去することが求められ
ており、フッ素、リン、重金属等を除去する従来の技術
としては、凝集沈殿法、晶析法等が知られている。

【０００３】フッ素の除去技術としては、フッ素を含む
原水に、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、塩化カ
ルシウム（ＣａＣｌ_２）、炭酸カルシウム（ＣａＣ
Ｏ_３）をはじめとするカルシウム化合物を添加し、式
（Ｉ）に示されるように、難溶性のフッ化カルシウムを
生じさせることを基本とする。Ｃａ^２＋＋２Ｆ⁻→ ＣａＦ_２↓ （Ｉ）最も多く用いられているフッ化カルシウム沈殿法では、
硫酸バン土、ポリ塩化アルミニウム、高分子凝集剤等を
添加することにより、式（Ｉ）の反応により生成された
フッ化カルシウムをフロック化し、沈殿槽で固液分離を
することにより、原水からのフッ素除去を行っている。
この沈殿法は、沈殿槽の設置面積が大きいこと、生成さ
れた沈殿汚泥の量が多いこと、汚泥の脱水性が良くない
こと等が問題となっている。

【０００４】フッ化カルシウムの生成を利用した他のフ
ッ素除去技術としては、特願昭５９−６３８８４号（特
開昭６０−２０６４８５号）に示されるように、フッ素
とカルシウムを含有する種晶を充填した反応糟にフッ素
含有原水をカルシウム剤と共に導入して、種晶上にフッ
化カルシウムを析出させる、いわゆるフッ化カルシウム
晶析法がある。この晶析法においては、一般的に、反応
糟の底部から原水を導入し、種晶を流動化させながら上
向流で通水して処理を行い、必要に応じて反応糟からの
流出水を循環している。この方法の長所としては装置設
置面積を低減できること、汚泥発生量が少ないこと等が
挙げられる。なお、反応糟内に充填される種晶として
は、フッ素とカルシウムを含有する粒子が一般的である
が、必ずしもこれに限定されるものではなく、砂や活性
炭などの微細粒子が用いられる場合もある。

【０００５】また、原水からのリンの除去方法として
は、物理化学的な方法や生物学的な方法があるが、生物
学的なリン除去法は下水処理での利用が主であり、上述
のような産業排水の処理においては、カルシウム化合物
やアルミニウム化合物を用いた物理化学的なリン除去法
が採用されることが多い。カルシウム化合物によるリン
除去技術としては、リンを含む原水に、水酸化カルシウ
ム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）
をはじめとするカルシウム化合物を添加し、式（ＩＩ）
および（ＩＩＩ）に示されるように、難溶性のリン酸カ
ルシウムおよびリン酸ヒドロキシアパタイト（以下、リ
ン酸カルシウム等という）を生じさせることを基本とす
る。３Ｃａ^２＋＋２ＰＯ_４ ^３−→Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２↓ （ＩＩ）５Ｃａ^２＋＋ＯＨ⁻＋３ＰＯ_４ ^３−→Ｃａ_５ＯＨ（ＰＯ_４）_３↓ （ＩＩＩ）最も多く用いられている凝集沈殿法では、硫酸バン土、
ポリ塩化アルミニウム、高分子凝集剤等を添加すること
により、式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）の反応により生成され
たリン酸カルシウム等をフロック化し、これを沈殿槽で
固液分離することによって、原水からリンが除去され
る。この方法は沈殿槽の設置面積が大きいこと、生成さ
れた沈殿汚泥の量が多いこと、汚泥の脱水性が良くない
こと等が問題となっている。

【０００６】リン酸カルシウムの生成を利用した他のリ
ン除去技術としては、リンとカルシウムを含有する種
晶、または砂や活性炭などの微細粒子を充填した反応糟
に、リン含有原水をカルシウム剤と共に導入して、種晶
上にリン酸カルシウムを析出させる、いわゆるリン酸カ
ルシウム晶析法が提案されている。この方法の長所とし
ては、装置設置面積を低減できること、汚泥発生量が少
ないこと等が挙げられる。しかし、いわゆる下水処理の
場合には、原水中のリンの濃度がそれほど高くない場合
が多いことや、きわめて多量の原水の処理が要求される
場合が多いことから、現時点ではあまり実用化されてい
ない。

【０００７】さらに、銅、鉄、鉛などの重金属を原水か
ら除去する技術としては、水酸化ナトリウムなどの添加
によりｐＨを上昇させ、金属水酸化物の不溶体を生じさ
せることにより、凝集沈殿あるいは晶析除去する技術が
代表的なものとして知られている。

【０００８】上述の様に、フッ素、リンおよび／または
重金属を含む原水からこれらを除去するために晶析処理
を利用することができ、該晶析処理に使用される従来の
晶析反応装置の概略図を図３に示す。図３の態様におい
ては、晶析反応装置は、内部に種晶２が充填され、原水
中の晶析対象成分を晶析反応により除去する晶析反応糟
１と、原水を該晶析反応糟１に供給する原水供給手段
と、晶析用薬液を該晶析反応糟１に供給する晶析用薬液
供給手段と、該晶析反応糟１から排出される処理水の少
なくとも一部を該晶析反応糟１に返送する処理水循環手
段とを具備している。また、原水供給手段は、原水を貯
留する原水タンク３、該原水タンク３と晶析反応糟１と
を連結する原水供給ライン４を具備する。晶析用薬液供
給手段は、晶析用薬液を貯留する晶析用薬液タンク６、
該晶析用薬液タンク６と晶析反応糟１とを連結する晶析
用薬液供給ライン７を具備する。晶析反応糟１で得られ
る処理水は該晶析反応糟１の上部から処理水排出ライン
８を通って排出され、該処理水排出ライン８には砂ろ過
装置９、軟化装置１０、精密ろ過膜装置１１および逆浸
透膜装置１２が順次介装されている。また、図３の態様
においては、処理水循環手段として、砂ろ過装置９の後
段で処理水排出ライン８から処理水循環ライン１３が分
岐し、該処理水循環ライン１３は晶析反応糟１と接続さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】晶析処理によって、原
水からフッ素等の晶析対象成分を除去する場合には、晶
析反応糟内で、晶析用薬液中の晶析反応成分（例えば、
フッ化カルシウムの生成における「Ｃａ」等）と、晶析
対象成分との存在割合が、晶析対象成分の溶解度に対す
る過飽和条件の、液中に核が存在しなければ晶析反応を
生じない準安定域に制御されることが要求される。この
準安定域をはずれる場合、例えば、より過飽和度が大き
い不安定域に達する場合には、晶析対象成分の反応物が
種晶上に晶析するのではなく、微細な結晶を形成して処
理水が白濁するという問題がある。また、晶析反応成分
が少ない場合には、晶析が起こらず晶析対象成分を除去
できない。この過飽和条件を適正な範囲に維持するため
には、晶析反応糟における原水および晶析用薬液の供給
部分で、晶析対象成分および晶析反応成分の濃度が一定
以下になるように制御されている。このため、原水中の
晶析対象成分の濃度が上昇するような場合には、原水の
晶析反応糟への流入量を減らすことにより対応してい
る。しかし、上述の晶析対象成分の反応物による微細結
晶の形成は単に晶析対象成分と晶析反応成分の濃度に依
存するものではなく、水温の変動、共存する他のイオン
や界面活性剤の混入などにより溶解度が変化した場合に
も起こるものである。このため、原水および晶析用薬液
の供給制御だけでは、晶析処理中に微細結晶の形成を完
全に防止するように系を制御するのは困難である。

【００１０】晶析処理においては、晶析対象成分と晶析
反応成分の反応物である難溶性物質を析出させることに
より晶析対象成分を除去する。しかし、該反応物は難溶
性であるが、溶解度の範囲内で処理水中に溶解するの
で、処理水は常に一定量の晶析対象成分を含むこととな
る。例えば、晶析対象成分としてフッ素、晶析反応成分
としてカルシウムが使用され、フッ化カルシウムを析出
させる場合には、フッ化カルシウムの溶解度以下（Ｆと
して８ｍｇ／Ｌ以下）の処理水を得るのは困難である。
フッ素においては、排水基準が８ｍｇ／Ｌであるため、
該処理水をそのまま環境中に放流するのは難しく、晶析
反応だけでなく別の方法を組み合わせて晶析対象成分を
除去する方法が必要とされている。また、晶析反応にお
いては、晶析対象成分を除去するために、過剰量の晶析
反応成分が添加され、多量の晶析反応成分が処理水中に
残存することとなる。例えば、上記フッ化カルシウムの
場合においては、フッ化カルシウムを生成させるために
添加されたカルシウムが処理水中に数百ｍｇ／Ｌ程度も
残存する場合がある。このため、晶析反応により得られ
た処理水から、逆浸透膜装置、イオン交換装置等で含有
されるイオンを除去する場合には、上記カルシウムによ
るスケーリングを防止するために軟化装置を用い、さら
に微細結晶を除去するために精密ろ過膜装置等の除濁装
置が必要となる。このように、従来の晶析反応装置にお
いては、晶析処理後に種々の装置を設ける必要が生じ、
これに伴った装置の逆洗排水処理など、フローが複雑に
なるという問題がある。

【００１１】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、フッ素、リンおよび／または重金属を
はじめとする晶析対象成分を含む原水を晶析処理する晶
析反応装置において、系内で生じた微細結晶を種晶とし
て利用することにより、種晶の消費量を低減でき、晶析
反応糟における過飽和度の維持が不完全であっても運転
できる晶析反応装置を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、蒸発濃縮処理によって純度の高い水を回
収できる晶析反応装置を提供することを目的とする。さ
らに、本発明は、従来のように砂ろ過装置、精密ろ過膜
装置などの除濁装置、軟化装置などが不要な、簡易な晶
析反応装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は請求項１とし
て、内部に種晶が充填され、原水中の晶析対象成分が低
減された処理水を排出する晶析反応糟と、該原水を該晶
析反応糟に供給する原水供給手段と、晶析用薬液を該晶
析反応糟に供給する晶析用薬液供給手段と、該晶析反応
糟から排出される処理水の少なくとも一部を循環水とし
て該晶析反応糟に返送する処理水循環手段とを具備する
晶析反応装置において、循環水として利用される残りの
処理水を加熱濃縮し、生じる水蒸気を系外に排出し、生
じる濃縮液の少なくとも一部を晶析反応糟に返送する蒸
発濃縮手段をさらに具備する前記晶析反応装置を提供す
る。本発明は請求項２として、蒸発濃縮手段が、処理水
供給ラインから供給される処理水を加熱濃縮し、生じる
水蒸気を系外に排出する蒸発濃縮装置と、該蒸発濃縮装
置から排出される濃縮液の少なくとも一部を該晶析反応
糟に返送する濃縮液返送ラインと、該濃縮液の残部を該
蒸発濃縮装置に循環させる濃縮液循環ラインとを具備す
ることを特徴とする請求項１記載の晶析反応装置。本発
明は請求項３として、蒸発濃縮装置で生じる濃縮液中の
粒子を分級する粒子分級器をさらに具備し、該粒子分級
器が、粗粒部を濃縮液返送ラインを通じて晶析反応糟に
返送し、微粒部を濃縮液循環ラインを通じて蒸発濃縮装
置に循環するように、濃縮液返送ラインに接続されるこ
とを特徴とする請求項２記載の晶析反応装置を提供す
る。本発明は請求項４として、処理水または濃縮液を該
晶析反応装置の系外に排出する系外排出ラインをさらに
具備し、該系外排出ラインが処理水供給ラインおよび／
または濃縮液循環ラインに接続されていることを特徴と
する請求項２または３記載の晶析反応装置を提供する。
本発明は請求項５として、系外排出ラインに介装された
晶析対象成分を吸着除去する吸着手段と、該吸着手段の
再生排水を原水供給手段に返送する再生排水返送ライン
とを具備することを特徴とする請求項４記載の晶析反応
装置を提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に本発明の晶析反応装置の一
態様を示し、以下、詳述する。本発明の晶析反応装置
は、内部に種晶２が充填され、原水中の晶析対象成分が
低減された処理水を排出する晶析反応糟１と、該原水を
晶析反応糟１に供給する原水供給手段と、晶析用薬液を
晶析反応糟１に供給する晶析用薬液供給手段と、該晶析
反応糟から排出される処理水の少なくとも一部を晶析反
応糟１に返送する処理水循環手段とを具備する晶析反応
装置において、循環水として利用される残りの処理水を
加熱濃縮し、生じる水蒸気を系外に排出し、生じる濃縮
液の少なくとも一部を晶析反応糟１に返送する蒸発濃縮
手段をさらに具備することを特徴とする。蒸発濃縮手段
は本発明の目的を達成するものであれば任意の態様が可
能であり、特に限定されるものではない。好ましくは、
蒸発濃縮手段は、処理水供給ライン１４から供給される
処理水を加熱濃縮して濃縮液を生成し、同時に生じる水
蒸気を系外に排出する蒸発濃縮装置１５と、該蒸発濃縮
装置１５から排出される濃縮液の少なくとも一部を晶析
反応糟１に返送する濃縮液返送ライン１６と、該濃縮液
の残部を蒸発濃縮装置１５に循環させる濃縮液循環ライ
ン１７とを具備する態様であり、この態様は図１に示さ
れる。

【００１４】蒸発濃縮装置１５は、処理水を加熱するこ
とにより濃縮し、濃縮液を製造できるものであれば任意
の装置を使用できる。例えば、図１に例示されるような
伝熱管が水平に配置され、上方から液を噴霧することに
より濃縮を行う態様であっても良いし、伝熱管が鉛直に
配置される態様も可能であり、特に限定されるものでは
ない。図１の蒸発濃縮装置１５においては、処理水供給
ライン１４から蒸発濃縮装置１５の底部に処理水が供給
される。蒸発濃縮装置１５で製造された濃縮液は濃縮液
返送ライン１６を通って該蒸発濃縮装置１５から排出さ
れる。排出された濃縮液の少なくとも一部はそのまま濃
縮液返送ライン１６を通って晶析反応糟１に返送され
る。また、蒸発濃縮装置１５から排出される濃縮液の残
部は、濃縮液返送ライン１６から分岐した、濃縮液循環
ライン１７を通って蒸発濃縮装置１５に循環される。図
１の態様においては、蒸発濃縮装置１５の底部から濃縮
液が排出され、上部から該濃縮液が返送されているが、
この態様に特に限定されるものではなく、任意の態様が
可能である。

【００１５】本発明においては、処理水を蒸発濃縮装置
１５で濃縮することにより、処理水を過飽和状態にする
ことができ、該過飽和状態の濃縮液を晶析反応糟１に返
送することにより晶析反応糟１内での晶析を有利に進め
ることができる。また、蒸発濃縮装置１５においては濃
縮を行うことにより微細結晶が生じ、該微細結晶を含む
濃縮液を濃縮液循環ライン１７を用いて循環させること
により、種晶２として使用可能な大きさにまで微細結晶
を成長させることが可能となる。種晶２として使用可能
な結晶は、濃縮液返送ライン１６から晶析反応糟１に返
送されて、種晶２として機能する。これにより、種晶２
の補給量を減らすことができ経済的である。なお、種晶
２として晶析反応糟１に維持されないような大きさの微
細結晶は、晶析反応糟１から排出され蒸発濃縮装置１５
に戻される。また、晶析反応糟１から排出される処理水
が微細結晶を有する場合には、通常の晶析反応装置であ
れば、この微細結晶が装置の運転に悪影響を及ぼすこと
となる。しかし、本発明の晶析反応装置においては、処
理水中の微細結晶は蒸発濃縮装置１５で濃縮され、微細
結晶が成長し種晶２として使用される。つまり、本発明
の晶析反応装置においては、処理水中に微細結晶が形成
されても運転できるので、従来の晶析反応装置で要求さ
れていた厳格な制御が不要になるという利点がある。

【００１６】本発明の晶析反応装置においては、蒸発濃
縮装置１５において、処理水を加熱することにより水蒸
気が得られ、この水蒸気を凝縮することにより高純度の
凝縮水を得ることができる。この凝縮水の導電率は濃縮
液の１／１万程度（１０μＳ／ｃｍ以下）であり、純水
装置の原水として再利用することができるという利点が
ある。

【００１７】本発明の晶析反応装置は、図２の態様のよ
うに、濃縮液中に含まれる微細結晶を、大粒子を多く含
む群である粗粒部と小粒子を多く含む群である微粒部の
２つに分級することができる粒子分級器１８を具備する
ことができる。本発明において使用可能な粒子分級器１
８としては、流水中での沈降速度の差を利用して粗粒部
と微粒部に分ける沈降分級器、粒子の沈降方向と逆向き
に二次的な水流を加えて分級を行う水力分級器、粗粒の
排出、洗浄に機械的な機構を用いる機械的分級器、遠心
力場での沈降速度の差を利用するサイクロンセパレータ
ーをはじめとする遠心分級器等が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。好ましくは、分離能に優れ
るという観点から、粒子分級器１８は遠心分級器であ
り、より好ましくはサイクロンセパレーターである。

【００１８】粒子分級器１８は、蒸発濃縮装置１５から
排出された濃縮液中に含まれる粒子を分級処理できるよ
うに、濃縮液返送ライン１６に介装される。濃縮液に含
まれる粒子を種晶２として利用する場合にはある程度の
大きさを有することが好ましいので、粒子分級器１８に
よって分級された粗粒部が濃縮液返送ライン１６を通じ
て晶析反応糟１に返送され、微粒部は濃縮液循環ライン
１７を通じて蒸発濃縮装置１５に戻され、さらに粒子の
成長が行われる。このように、粒子分級器１８を用いる
と、適切な大きさの粒子だけを種晶２として利用するこ
とが可能となる。

【００１９】本発明の晶析反応装置は、処理水または濃
縮液を該晶析反応装置の系外に排出する系外排出ライン
１９を具備することができる。本発明の晶析反応装置の
運転を継続すると、晶析対象成分は晶析反応成分と反応
して種晶２の上に析出するが、原水中に含まれる晶析対
象成分以外の成分で、晶析反応成分と反応せず析出しな
い塩などが系内で濃縮される。このため、系内に循環す
るこれらの成分の排出が必要となる。本発明の晶析反応
装置においては、微細結晶は種晶２として再利用される
ので、微細結晶をなるべく系外に排出しないのが好まし
い。この観点から、該系外排出ライン１９は処理水供給
ライン１４および／または濃縮液循環ライン１７に接続
されるのが好ましく、より好ましくは、図２の態様のよ
うに処理水供給ライン１４に接続されるものである。

【００２０】系外排出ライン１９には、晶析対象成分を
吸着除去する吸着手段２０が介装されるのが好ましい。
系外排出ライン１９から排出される処理水または濃縮液
には、晶析対象成分が含まれているので、吸着手段２０
を介装することにより、該晶析対象成分が除去された処
理水または濃縮水が系外に排出されることとなる。吸着
手段２０は、吸着すべき晶析対象成分に応じて適宜選択
され、例えば、フッ素の場合には、フッ素吸着剤が使用
される。系外排出ライン１９には、該吸着手段２０の再
生排水を原水供給手段に返送する再生排水返送ライン２
１を設けることがより好ましい。吸着手段２０を用いて
晶析対象成分の吸着処理を行う場合には、吸着手段２０
の吸着能を回復させるために、定期的に再生処理を行う
ことが必要である。この再生処理においては晶析対象成
分を高濃度で含む再生排水が排出されるので、該再生排
水を再生排水返送ライン２１によって原水タンク３など
の原水供給手段に返送し、再度晶析処理を行うことによ
り、系外への晶析対象成分の排出が抑制できる。

【００２１】本発明における晶析反応糟１は、内部に種
晶２が充填されており、該種晶２の表面上に、原水に含
まれる晶析対象成分と、該晶析用薬液に含まれる晶析反
応成分との反応物が析出することにより、原水中の晶析
対象成分を低減させ、晶析対象成分の濃度が低下した処
理水を排出するものである。晶析反応糟１は前記機能を
有するものであれば、長さ、内径、形状などについて
は、任意の態様が可能であり、特に限定されるものでは
ない。

【００２２】晶析反応糟１に充填される種晶２の充填量
も、晶析対象成分を晶析反応により除去できるのであれ
ば特に限定されるものではなく、晶析対象成分の濃度、
種類、使用される晶析用薬液の種類、濃度、また、晶析
反応装置の運転条件等に応じて適宜設定される。本発明
の晶析反応装置においては、晶析反応糟１内に上向流を
形成し、該上向流によって種晶２が流動するような流動
床の晶析反応糟１が好ましいので、種晶２は流動可能な
量で晶析反応糟１に充填されるのが好ましい。種晶２
は、本発明の目的に反しない限りは、任意の材質が可能
であり、例えば、ろ過砂、活性炭、金属酸化物の１以上
からなる粒子、または、晶析対象成分と晶析反応成分が
反応して生じる化合物からなる粒子等が挙げられるが、
これらに限定されるものではない。種晶２の上で晶析反
応が起こりやすいという観点、また、種晶２の上に晶析
対象成分と晶析反応成分の反応物が析出して成長した粒
子から、より純粋な反応物を回収できるという観点か
ら、晶析反応により生じる化合物と同じ化合物、例え
ば、原水中の晶析対象成分がフッ素であり、晶析用薬液
がカルシウム化合物を含む薬液の場合には、フッ化カル
シウム（蛍石）が種晶２として使用されるのが好まし
い。

【００２３】また、晶析反応糟１内に上向流が形成され
る場合に、この上向流の流速が大きくなると、種晶２が
晶析反応糟１の外に流出してしまうことがある。よっ
て、晶析反応糟１内の上向流の流速を上げることができ
るという観点から、種晶２は比重が大きい粒子が好まし
い。さらに、本発明の晶析反応装置において処理される
原水はフッ酸をはじめとする、腐食性、酸性物質を含む
場合が多いので、種晶２は金属などの様に、酸によって
溶解される材質は好ましくない。腐食性でないとの観点
からは、種晶２はケイ素、チタン、アルミニウム、マグ
ネシウム、鉄、ジルコニウムなどをはじめとする金属元
素の酸化物からなる粒子が好ましい。比重も考慮する
と、ジルコンサンド、ガーネットサンド、サクランダム
（商品名、日本カートリット株式会社製）がより好まし
い。種晶２の形状、粒径は、晶析反応糟１内での流速、
晶析対象成分の濃度等に応じて適宜設定され、本発明の
目的に反しない限りは特に限定されるものではない。

【００２４】本発明の原水供給手段は、原水を晶析反応
糟１に供給できるものであれば任意の態様が可能であ
る。図１の態様においては、原水供給手段は、原水を貯
留する原水タンク３、該原水タンク３と晶析反応糟１と
を連結する原水供給ライン４を具備している。原水を一
旦貯留し、晶析対象成分を一定濃度にできるので、原水
供給手段は、図１のように原水タンク３を有する態様が
好ましい。晶析用薬液供給手段は、晶析用薬液を晶析反
応糟１に供給できるものであれば任意の態様が可能であ
る。図１の態様においては、晶析用薬液供給手段は、晶
析用薬液を貯留する晶析用薬液タンク６、該晶析用薬液
タンク６と晶析反応糟１とを連結する晶析用薬液供給ラ
イン７を具備する。

【００２５】原水供給ライン４および晶析用薬液供給ラ
イン７は晶析反応糟１の任意の部分に接続することがで
きる。本発明の晶析反応装置においては、晶析反応糟１
内に上向流を形成して晶析処理を行う場合には、効率的
に反応を行うという観点から、原水供給ライン４および
晶析用薬液供給ライン７は晶析反応糟１の底部に接続さ
れるのが好ましい。また、図１の態様においては、原水
タンク３、原水供給ライン４、晶析用薬液タンク６、お
よび晶析用薬液供給ライン７はそれぞれ１つであるが、
これに限定されるものではなく、本発明の晶析反応装置
においてはこれらが複数設けられても良い。

【００２６】晶析反応糟１は、晶析反応により生じた晶
析対象成分が低減された処理水を該晶析反応糟１の外部
に排出する。処理水は、晶析反応糟１における液体の流
れに従って任意の部分から排出される。晶析反応糟１内
で上向流が形成される場合には、晶析反応糟１の上部か
ら処理水が排出される。図１の態様では、該晶析反応糟
１の上部から排出される処理水は、処理水供給ライン１
４を通って蒸発濃縮装置１５に供給される。本発明の晶
析反応装置は、晶析反応糟１から排出される処理水の少
なくとも一部を該晶析反応糟１に返送する処理水循環手
段を有する。処理水循環手段としては、処理水の少なく
とも一部を晶析反応糟１に返送できるものであれば任意
の態様が可能であり、特に限定されるものではない。図
１の態様においては、処理水循環手段として、処理水循
環ライン１３が設けられている。処理水循環手段は、処
理水を晶析反応糟１に循環させることにより、晶析反応
糟１内に供給された原水を希釈すると共に、晶析用薬液
と原水を混合し、さらに、晶析反応糟１内で所定の流
れ、特に上向流を形成させるものである。よって、晶析
反応糟１内で上向流が形成される場合には、図１のよう
に、処理水循環ライン１１は晶析反応糟１の底部に接続
されるような態様が好ましい。

【００２７】本発明の晶析反応装置で処理される原水
は、晶析処理により除去される晶析対象成分を含むもの
であれば、如何なる由来の原水であっても良く、例え
ば、半導体関連産業をはじめとする電子産業、発電所、
アルミニウム工業などから排出される原水が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。本発明における
原水中の晶析対象成分としては、晶析反応により晶析
し、原水中から除去可能であれば任意の元素が挙げら
れ、特に限定されるものではない。また、晶析対象成分
となる元素の種類は１種類であっても良いし、２種類以
上であっても良い。特に、原水中における存在が問題と
なるという観点から、本発明の晶析対象成分としては、
フッ素、リンおよび重金属元素、並びにこれらの混合物
が挙げられる。また、重金属元素としては、Ｖ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃ
ｄ、Ｈｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｅが挙げられるが、これに限
定されるものではない。晶析対象成分となる元素は、晶
析反応により晶析するのであれば、任意の状態で原水中
に存在することが可能である。原水中に溶解していると
いう観点から、晶析対象成分はイオン化した状態である
のが好ましい。晶析対象成分がイオン化した状態として
は、例えば、Ｆ⁻、Ｃｕ^２＋等をはじめとする原子がイ
オン化したもの、メタリン酸、ピロリン酸、オルトリン
酸、三リン酸、四リン酸、亜リン酸等をはじめとする晶
析対象成分を含む化合物がイオン化したもの、また、重
金属等の錯イオンなどが挙げられるがこれらに限定され
るものではない。

【００２８】晶析用薬液としては、晶析対象成分と反応
して難溶性化合物を形成することにより、原水から晶析
対象成分を除去できる晶析反応成分を含むものであれ
ば、任意の化合物を含む薬液を使用することができ、除
去されるべき晶析対象成分に応じて適宜設定される。な
お、晶析反応成分とは、上述のように晶析対象成分と反
応して難溶性化合物を形成するものであり、例えば、カ
ルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム等
の元素またはイオンが挙げられるが、これらに限定され
るものではない。また、晶析用薬液に含まれる、晶析反
応成分は１種類であっても良いし、複数種類であっても
良い。また、薬液を構成する液体媒体としては、本発明
の目的に反しない限りは任意の物質が可能であり、好ま
しくは水である。例えば、晶析対象成分がフッ素の場合
には、晶析用薬液としては、水酸化カルシウム、塩化カ
ルシウム、炭酸カルシウムをはじめとするカルシウム化
合物、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウムをはじめと
するマグネシウム化合物、水酸化ストロンチウム、塩化
ストロンチウムをはじめとするストロンチウム化合物を
含む薬液、またはこれらの混合物を含む薬液が挙げられ
るがこれらに限定されるものではない。また、フッ素と
反応して形成されるフッ化物の溶解度が低いという観点
から、晶析用薬液としては、マグネシウム化合物および
／またはカルシウム化合物を含む薬液が好ましく、より
好ましくは、カルシウム化合物を含む薬液である。

【００２９】晶析対象成分がリン元素であり、原水中に
リン酸等のリン化合物として存在している場合には、晶
析用薬液としては、水酸化カルシウム、塩化カルシウム
をはじめとするカルシウム化合物、塩化バリウムをはじ
めとするバリウム化合物、塩化マグネシウムをはじめと
するマグネシウム化合物が挙げられるがこれらに限定さ
れるものではない。リン酸等の形態のリンと反応して形
成される化合物の溶解度が低いという観点から、晶析用
薬液としては、カルシウム化合物および／またはバリウ
ム化合物を含む薬液が好ましい。晶析対象成分が上述の
重金属である場合には、晶析用薬液としては、水酸化カ
ルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナ
トリウムをはじめとする、水に溶解された場合にアルカ
リ性を示すアルカリ化合物が好ましいが、これらに限定
されるものではない。

【００３０】晶析対象成分が原水中に複数種類存在し、
この中の全部もしくは２以上の成分の晶析除去が望まれ
る場合には、除去が望まれる晶析対象成分のいずれに対
しても難溶性塩を形成する晶析反応成分を含む晶析用薬
液が適宜選択される。例えば、晶析対象成分としてフッ
素とリン酸を含む場合には、晶析用薬液としては、フッ
素およびリン酸のいずれにも適した晶析反応成分である
カルシウムを含む晶析用薬液が使用されても良いし、ま
た、それぞれに適した複数の晶析反応成分を含む晶析用
薬液でも良い。また、晶析用薬液中の晶析反応成分の濃
度は、晶析反応糟の処理能力、循環される処理水量、晶
析対象成分の種類および濃度等に応じて適宜設定され
る。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の晶析反
応装置は、フッ素、リンおよび／または重金属をはじめ
とする晶析対象成分を含む原水を晶析処理する晶析反応
装置において、蒸発濃縮手段を具備することにより、処
理水を過飽和状態にして晶析反応糟で利用することがで
き、晶析反応糟内での晶析を有利に進めることが可能と
なる。また、処理水を濃縮することにより、微細結晶を
成長させ種晶として晶析反応糟で利用できるので、種晶
の補給量を減らすことができ経済的である。また、晶析
反応糟から排出される処理液中に微細結晶が存在しても
該微細結晶による弊害が少ないので、晶析反応糟におけ
る過飽和度の維持が不完全であっても運転することが可
能となる。また、蒸発濃縮装置から排出される水蒸気を
凝縮し、純度の高い凝縮水として有効利用できる。ま
た、本発明の晶析反応装置は、従来のように砂ろ過装
置、精密ろ過膜装置などの除濁装置、軟化装置などが不
要な、簡易な晶析反応装置である。さらに、本発明の晶
析反応装置は、粒子分級器を具備することにより、適切
な大きさの粒子だけを選別して種晶として利用し、小さ
な粒子は蒸発濃縮装置で成長させた後に種晶として使用
するという、種晶の効率的な供給が可能となる。さら
に、系外排出ラインに晶析対象成分の吸着手段を設ける
ことにより、晶析対象成分以外の塩を系外に排出し、本
装置の運転を容易にすると共に、系外への晶析対象成分
の排出も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の晶析反応装置の一態様を示
す概略図である。

【図２】図２は、本発明の晶析反応装置の一態様を示
す概略図である。

【図３】図３は、従来の晶析反応装置を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１晶析反応糟２種晶３原水タンク４原水供給ライン６晶析用薬液タンク７晶析用薬液供給ライン８処理水排出ライン９砂ろ過装置１０軟化装置１１精密ろ過膜装置１２逆浸透膜装置１３処理水循環ライン１４処理水供給ライン１５蒸発濃縮装置１６濃縮液返送ライン１７濃縮液循環ライン１８粒子分級器１９系外排出ライン２０吸着手段２１再生排水返送ライン

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ０１Ｄ 9/02 ６０８Ｂ０１Ｄ 9/02 ６０８Ａ６１０６１０ＺＣ０２Ｆ 1/58 Ｃ０２Ｆ 1/58 ＳＭ 1/62 1/62

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に種晶が充填され、原水中の晶析対
象成分が低減された処理水を排出する晶析反応糟と、該原水を該晶析反応糟に供給する原水供給手段と、晶析用薬液を該晶析反応糟に供給する晶析用薬液供給手
段と、該晶析反応糟から排出される処理水の少なくとも一部を
循環水として該晶析反応糟に返送する処理水循環手段と
を具備する晶析反応装置において、循環水として利用される残りの処理水を加熱濃縮し、生
じる水蒸気を系外に排出し、生じる濃縮液の少なくとも
一部を晶析反応糟に返送する蒸発濃縮手段をさらに具備
する前記晶析反応装置。
【請求項２】蒸発濃縮手段が、処理水供給ラインから
供給される処理水を加熱濃縮し、生じた水蒸気を系外に
排出する蒸発濃縮装置と、該蒸発濃縮装置から排出される濃縮液の少なくとも一部
を該晶析反応糟に返送する濃縮液返送ラインと、該濃縮液の残部を該蒸発濃縮装置に循環させる濃縮液循
環ラインとを具備することを特徴とする請求項１記載の
晶析反応装置。
【請求項３】蒸発濃縮装置で生じる濃縮液中の粒子を
分級する粒子分級器をさらに具備し、該粒子分級器が、
粗粒部を濃縮液返送ラインを通じて晶析反応糟に返送
し、微粒部を濃縮液循環ラインを通じて蒸発濃縮装置に
循環するように、濃縮液返送ラインに接続されることを
特徴とする請求項２記載の晶析反応装置。
【請求項４】処理水または濃縮液を該晶析反応装置の
系外に排出する系外排出ラインをさらに具備し、該系外
排出ラインが処理水供給ラインおよび／または濃縮液循
環ラインに接続されていることを特徴とする請求項２ま
たは３記載の晶析反応装置。
【請求項５】系外排出ラインに介装された晶析対象成
分を吸着除去する吸着手段と、該吸着手段の再生排水を
原水供給手段に返送する再生排水返送ラインとを具備す
ることを特徴とする請求項４記載の晶析反応装置。