析晶反应装置的制造方法_2

文档序号:9582779阅读:来源:国知局
原水,则在接下来开始通入原水时,由于粒径细小的难溶性钙盐的结晶等保持在析晶 反应部28内,因此,不增加自晶种储仓12补充的晶种的补充量就能够使析晶反应部28内 的难溶性钙盐的结晶等的每单位重量的表面积变大,能够提高难溶性盐结晶的回收率。例 如为了确保生成难溶性钙盐的结晶的时间以及使滞留在固液分离部30内的结晶等自然沉 降的时间,适当设定本实施方式中的原水的通水时间以及通水停止时间,但优选的是,原水 的通水时间以及通水停止时间按照以下的条件设定。
[0044] 首先,开放原水通水线16的阀18,以使向析晶反应部28内通入原水的通水时间为 固液分离部30的滞留时间的1/2倍以上且5倍以下的范围内的方式,向析晶反应部28内通 入原水。然后,关闭原水通水线16的阀18,以使停止向析晶反应部28内通入原水的通水停 止时间为固液分离部30的滞留时间的1/5倍以上且1倍以下的范围内的方式,停止向析晶 反应部28通入原水。由此,能够充分地确保粒径细小的难溶性钙盐的结晶等在析晶反应部 28内沉降的时间,由于粒径细小的难溶性钙盐的结晶等被保持在析晶反应部28内,因此, 能够进一步提高难溶性钙盐的结晶的回收率。由于在析晶反应部28内更多地保持粒径主 要在50 μ m以下的细小的结晶,因此,能够进一步提高难溶性钙盐的结晶的回收率。假设装 置内的粒子全部为相同的大小,则每一个粒子的表面积与粒径的平方成正比增加,但每单 位重量的粒子个数与粒径的立方成反比增加。因此,每单位重量的表面积与(粒径)V(粒 径)2 =粒径成反比地增加,因此,通过在本实施方式的条件下进行原水的通水以及停止、使 粒径较小的难溶性钙盐的结晶等更多地存在于析晶反应部28内,从而能够使析晶反应部 28内的结晶的每单位重量的表面积飞跃性地上升,能够大幅提高难溶性盐结晶的回收率。 在此,固液分离部30的滞留时间是指流入到析晶反应槽10内的原水的滞留时间,由将固液 分离部30的容积除以流入到析晶反应槽10内的原水的流入量而得到的值表示。另外,本 实施方式的阀18的开闭既可以是手动也可以是自动。
[0045] 若向析晶反应部28内通入原水的通水时间未到固液分离部30的滞留时间的1/2 倍,则通水时间较短,能够由装置处理的水量变少,而存在回收难溶性钙盐的结晶的效率恶 化的情况。另外,若原水向析晶反应部28内通入的通水时间超过固液分离部30的滞留时 间的5倍,则粒径细小的难溶性钙盐的结晶等被大量地排出到系统外部,而存在无法在析 晶反应部28内充分地保持粒径细小的结晶的情况,难以提高难溶性钙盐的结晶的回收率。 若向析晶反应部28内通入原水的通水停止时间小于固液分离部30的滞留时间的1/5倍, 则滞留在固液分离部30内的粒径细小的结晶无法完全返回到析晶反应部28内,而存在无 法在析晶反应部28内充分地保持粒径细小的结晶的情况,难以提高难溶性钙盐的结晶的 回收率。另外,若向析晶反应部28内通入原水的通水停止时间超过固液分离部30的滞留 时间的1倍,则停止时间较长,能够由装置处理的水量变少,而存在回收难溶性钙盐的结晶 的效率恶化的情况。
[0046] 接着,考虑在固液分离部30不与处理法分离而与处理水一起通过的微细的难溶 性钙盐的结晶等。
[0047] 例如,所补充的晶种中粒径过于微细的晶种、在晶种表面无法析出的难溶性钙盐 的结晶等微细粒子不会在固液分离部30完全分离,而因上升流与处理水一起流出,并被排 出到系统外部。一般而言,该被排出的微细粒子不进行回收而作为污泥处理,但若能够使该 微细粒子成长到能够固液分离的粒径,则能够削减污泥生成量,且也能够削减晶种的补充 量。以往以来,为了使与处理水一起流出的微细粒子成长到能够固液分离的粒径,提案有一 种使处理水中的微细粒子返回到析晶反应部的方法(例如,日本特开2002-292202、日本特 开 2009-226232、日本特开 2010-207755)。
[0048] 在本实施方式中,如图1所示的析晶反应装置1,将固液分离部30与析晶反应部 28分隔的内周壁26的上端设定在与处理水排出口 21相同高度的位置,或在处理水的一部 分能够自处理水排出口 21排出的范围内的低于处理水排出口 21的位置。
[0049] 一般而言,由于析晶反应部28的水位与处理水排出口 21的高度相同,因此,若内 周壁26的上端与处理水排出口 21高度相同或低于处理水排出口 21的高度,则导致析晶反 应部28内的难溶性钙盐的结晶等越过内周壁26而溢流到固液分离部30侧。但是,在本实 施方式的析晶反应装置1中,由于为了维持析晶反应部28内的结晶的表面积较高,而以结 晶浓度较高的状态进行运转,因此,析晶反应部28内的流体的每单位体积的比重容易变得 高于固液分离部30内的流体的比重。像这样,若析晶反应部28与固液分离部30之间产生 比重差,则在析晶反应部28与固液分离部30之间产生水位差。该水位差存在因装置的大 小等而成为数m的水位差的情况。因而,如本实施方式所示,即使如上所述地降低内周壁26 的上端的位置,析晶反应部28内的原水也不会向固液分离部30溢流,而是使固液分离部30 内的处理水的一部分向析晶反应部28返回。由此,不使用任何的动力设备就能够将处理水 中所含的微细粒子(难溶性钙盐的结晶、晶种等)向析晶反应部28送回,因此,能够进一步 维持析晶反应部28内的难溶性钙盐的结晶、晶种的粒径分布细小。其结果,能够进一步提 高难溶性钙盐的结晶的回收率。
[0050] 接着,说明本实施方式的析晶反应装置1的其他的条件等。
[0051] 在本实施方式中,优选的是,钙剂以及原水的向析晶反应部28的添加(注入点) 在搅拌翼38的附近进行。通过在搅拌翼38的附近添加钙剂以及原水,从而使钙剂以及原 水在通入到析晶反应部28后立刻扩散,而迅速降低钙剂浓度、氟、磷等析晶对象物质浓度。 因此,所形成的难溶性盐在液体中直接析出的情况较少,作为析晶反应部28内的晶种上的 难溶盐结晶能够可靠地吸收液体中的析晶对象物质(氟、磷等)。
[0052] 在本实施方式中,优选的是,以搅拌装置34的搅拌翼38位于筒内的方式设置导流 管36。此时,优选的是,搅拌翼38形成下降流。若这样地设置导流管36,则朝向管下部产生 下降流,形成扩散流速相对较快的区域。因此,能够更迅速地使原水、钙剂等扩散,使原水、 钙剂的浓度局部较浓的区域彼此之间不接触,而抑制直接生成难溶性钙盐粒子。
[0053] 另外,若如上所述地设置导流管36和搅拌翼38,则在管外周部形成流动较缓慢的 上升流区域。在该区域,粒子被分级,小粒径的粒子沿着管外侧面上升,并且,自管上端再次 侵入到管内部并在管内部下降,该小粒径的粒子向原水、钙剂等的注入点附近、其下部的搅 拌区域再循环。由于这些小粒径的结晶成核而促进析晶反应,因此,能够提高难溶性盐结晶 的回收率。
[0054] 而且,随着析晶反应进行而粒径变大的结晶不因管外周部的上升流上升,而向下 下沉,且不再次进入导流管36内,因此,能够防止成长后的结晶因与搅拌翼38碰撞而被破 坏,因此,能够有助于提尚难溶性盐结晶的回收率。
[0055] 在本实施方式中,优选的是,向析晶反应部28添加酸或碱而使析晶反应部28的析 晶反应液的pH在0. 8~3的范围内,更优选在1~1. 5的范围内。通过添加酸或碱以析晶 反应部28的pH在0. 8~3的范围内进行运转,由此,例如能够降低处理水的氟、磷等析晶 对象物质浓度。
[0056] 本实施方式中的含氟、磷等析晶对象物质的原水,只要是含有会被析晶处理去除 的氟、磷等,就可以是任何由来的原水,例如,列举有自以半导体相关产业为首的电子产业、 发电厂、铝工业等排出的原水,但并不限定于此。
[0057] 只要成为析晶对象物质的氟、磷等因析晶反应而析晶,就能够以任意的状态存在 于原水中。从溶解于原水中的观点来看,优选的是,析晶对象物质呈离子化的状态。
[0058] 作为本实施方式中所使用的钙剂,例如可使用氯化钙、氢氧化钙等。作为添加钙剂 的形态,既可以是粉末状态,也可以是浆料状态。
[0059] 作为钙剂的注入量,钙的化学当量既可以是氟、磷的0.8倍~2倍,也可以是1 倍~2倍,但更优选为1倍~1. 2倍。若钙的化学当量多于原水的氟、磷的化学当量的2倍, 则氟化钙、磷酸钙不会在晶种上析出而容易作为微粒生成,而存在处理水中混入氟化钙、磷 酸钙的情况,若少于〇. 8倍,则原水中的氟、磷中无法成为氟化钙、磷酸钙的氟、磷的比例增 加,而存在处理水中混入氟、磷的情况。
[0060] 在本实施方式中,在向析晶反应部28添加原水和钙剂之前,可以是在析晶反应部 28内预先存在晶种,也可以是在析晶反应郃28内预先不存在晶种。为了进行稳定的处理, 优选的是,在析晶反应郃28内预先存在晶种。
[0061] 晶种只要能够使在其表面生成的难溶性钙盐的结晶析出即可,能够选择任意的 材质,例如,可列举含有滤过砂、活性炭以及以锆砂、石榴石砂、Sakurandam(商品名、日本 Carlit株式会社制)等为首的金属元素的氧化物而成的粒子、以及含有析晶反应的析出物 即难溶性钙盐而成的粒子等,但并不限定于此。从能够将更纯粹的难溶性盐作为颗粒等获 得的观点来看,优选含有析晶反应的析出物即难溶性盐而成的粒子。作为含有析晶反应的 析出物即难溶性钙盐而成的粒子,例如,在析出氟化钙的情况下,可列举萤石等,在析出磷 酸钙的情况下,可列举磷矿石等。
[0062] 从良好地进行析晶反应的观点来看,向析晶反应部28通入的原水的流量的滞留 时间优选在1小时~4小时的范围内,更优选在2小时~4小时。
[0063] 从良好地进行析晶反应的观点来看,在固液分离部30中流动的处理水的流速 (LV)优选在0· lm/h~2. Om/h的范围内,更优选在0· 2m/h~1. Om/h的范围内。
[0064] 图2是表示参考例的析晶反应装置的结构的一例的示意图。图2所示的析晶反应 装置100包括析晶反应槽110、晶种储仓112、作为用于向析晶反应槽110添加钙剂的添加 部件的一例的钙剂添加线114、作为用于使原水向析晶反应槽110流入的流入部件的一例 的原水通水线116、晶种
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