JP2006021119A

JP2006021119A - 流体処理方法及び流体処理システム

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Publication number: JP2006021119A
Application number: JP2004201301A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Bonshihara; 温盆子原; Masashi Shimooka; 政司下岡; Shinya Maki; 慎也牧; Takashi Yamaguchi; 隆司山口
Original assignee: Chuden Kankyo Technos Co Ltd
Current assignee: Chuden Kankyo Technos Co Ltd
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】処理対象流体中の微生物に起因する汚泥や悪臭などの問題、更にはその汚泥に因る分離膜の目詰まりを解消することができる流体処理方法及び流体処理システムを提供する。
【解決手段】石炭火力発電所の吸収塔（１）から出る脱硫排水にこれより汚染の度合の小さい高塩系排水を加えることにより、脱硫排水の汚染の度合を表す指標値が微生物の生育を抑制する値になるように希釈する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体を再利用又は放流等するために処理する流体処理方法及び流体処理システムに関する。

火力発電所において燃料として用いられる石炭や石油には、硫黄分や窒素分が含まれているため、これらの含有量が多ければ、燃焼時に出る排煙には硫黄酸化物や窒素酸化物が多量に含まれることになる。従って、火力発電所では、機器の腐食や環境保全を十分考慮した設備設計が要求される。例えば、石炭燃焼時に出る排煙は、排煙脱硝装置、電気式集塵装置及び排煙脱硫装置によって、窒素酸化物、煤塵及び硫黄酸化物をそれぞれ取り除いた後、煙突から排出されている。

硫黄酸化物を取り除く脱硫方法としては、湿式石灰石膏法と呼ばれる方法が広く用いられており、これは、排煙から煤塵を取り除いた後、排煙中の硫黄酸化物と石灰石混合液とを反応させる吸収塔にて硫黄酸化物を石膏として取り出すスーツ分離型と、除塵・脱硫を吸収塔にて同時に行うスーツ混合型の２つの方式に分類される。いずれの脱硫方法においても、吸収塔にて排煙中の硫黄酸化物と石灰石混合液とを反応させた後は、石灰石混合液の廃液である脱硫排水を放流可能な状態に処理する必要がある。脱硫排水の処理対象成分は、懸濁物質、重金属、フッ素、シリカ、カルシウム、マグネシウム、酸化性物質、及び化学的酸素要求量（ＣＯＤ）と呼ばれる水質指標値の対象となる還元性物質（例えば、亜硫酸イオンやマンガンイオン）などである。ＣＯＤは、脱硫排水中の有機物を酸化剤によって酸化するときに消費される酸素量で表される。

従来の脱硫排水処理では、凝集沈殿、ろ過、及びＣＯＤ対象物質の吸着という流れで処理を行っているが、凝集沈殿及びろ過の過程では、脱硫排水中に分散している固体粒子を凝集剤によって集め、より大きい集合体（フロック）を形成させた後、これを静置状態にして自然沈降させ、底面に敷き詰めた砂などによってろ過するため、非常に大きな設備スペースを要するという問題点があった。

そこで近年、省スペース化、省設備化、処理水の水質向上、及び薬品使用量の大幅な削減を可能とする固液分離膜を用いた処理システムの普及が進んでいる。この分離膜としては、数ミクロン以上の粒子及び懸濁物質等を捕捉可能な精密ろ過膜（ＭＦ膜）が広く用いられている。また、分離膜を用いた処理システムでは、脱硫排水に凝集剤や中和剤を加えて十分反応させた後、これを分離膜にて直接ろ過することができるため、固液分離に要する処理時間の短縮及び設備スペースの大幅な削減を可能にするとともに、凝集剤や中和剤等の薬品使用量を従来の約３０％にまで削減することができる。

しかしながら、分離膜を用いた処理システムには、運転時間の経過に伴って分離膜の膜目が目詰まりを起こすという問題がある。分離膜の目詰まりは、脱硫排水の処理能力を低下させるため、処理し切れなくなった脱硫排水を多目的タンク等に一時的に貯留せざるを得ない事態に至らしめることもあり、発電所にとっては重大な問題である。

従来、分離膜の目詰まりを解消するためには、定期的に脱硫排水又は工業用水を逆流させ、目詰まりの原因である分離膜に付着した汚泥を洗浄する、いわゆる逆洗が行われている。逆洗によっても目詰まりが解消しない場合には、化学薬品を用いた逆洗（以下「薬洗」という。）が行われる。一般的な薬洗では、薬品としてアルカリ液や酸液が用いられたり、これらの液を併用することもある。具体的には、ポリ塩化アルミ（ＰＡＣ）、硫酸礬土（ばんど）、水酸化マグネシウム、塩化第二鉄、又は消石灰等を凝集剤又は中和剤として用いた場合、脱硫排水の濃縮時に発生する懸濁物質は、アルカリ又は酸によって溶解することができるため、水酸化ナトリウム等のアルカリや、塩酸等の酸を用いて薬洗を行うことが多い。また、水酸化ナトリウムは、シリカを溶解するのに必要な温度（例えば、４０〜６０℃）にまで温め、酸は、その他の金属類を溶解するために常温で又は適度に加温して用いられる。薬洗実施後に生ずる洗浄廃液は、別途処理された後に放流されるが、放流水に薬品が混入するおそれもあるため、環境保全を考慮すると、できるだけ薬洗頻度を低く抑える必要がある。

また、発電所における分離膜の薬洗には、大きなコストが掛かるため、コスト削減の面からも薬洗頻度の低減が望まれている。１つの発電プラントにおいて、薬洗に要するコストは、洗浄作業代、薬品代及び薬品を流すの用いる工業用水代などである。更に、薬洗後の洗浄廃液を処理するための設備費や薬剤費にも別途大きなコストが掛かっている。

上記のように、分離膜の薬洗には種々の問題があるが、従来、分離膜の目詰まりを解消することができる薬洗以外の方法がなかったため、分離膜が目詰まりを起こし、逆洗によっても解消されない場合には、薬洗を実施せざるを得ないという状況である。

下記非特許文献１には、定期的な逆洗と月一回程度の薬洗によって、分離膜の長寿命化を図ることができる技術が記載されている。図５は、この技術において分離膜として用いられているチューブ状の精密ろ過膜（ＭＦ膜）の断面図であり、（ａ）は脱硫排水をろ過するときの状態、（ｂ）は逆洗時の状態を示す。

この技術では、脱硫排水は、図５（ａ）に示すように、チューブ状のＭＦ膜５１内を一定流速で流れており、ＭＦ膜５１内を流れる脱硫排水の一部がろ過されて膜外部へ放出されることにより、ＭＦ膜の内面には汚泥５２が捕捉され、残りの排水は系統内を循環して再びＭＦ膜５１内に流れ込むようになっている。このチューブ状のＭＦ膜５１は、時間の経過とともに膜内面に蓄積した汚泥５２を脱硫排水によって押し流すことにより、汚泥蓄積の進行を抑制できるという利点を有している。

この技術では、ＭＦ膜５１の逆洗は、１５〜６０分間隔で行われ、具体的には、図５（ｂ）に示すように、膜の外側から内側に向って脱硫排水又は工業用水を送り込み、膜内面に蓄積した汚泥５２を剥離させる。一方、逆洗によって目詰まりが解消しない場合には、原則として月一回の頻度で薬洗を行っている。

また、この文献は、ＭＦ膜５１の目詰まりの進行を遅らせるには、脱硫排水に消石灰を添加することで生成される石膏の粒径の適正化と汚泥生成防止のための懸濁物質濃度の管理が重要であると述べるとともに、定期的な逆洗及び薬洗を繰り返すことによって、ＭＦ膜５１の長寿命化を図っている。

社団法人火力原子力発電技術協会発行，会誌「火力原子力発電，１９９８年１２月号」，排水処理設備における膜の長寿命化（藤田裕之、佐々木湧、近沢清仁、広田守之、高土居忠、佐藤武）

しかしながら、上記の技術によれば、ＭＦ膜の長寿命化を図るためには、月一回程度の頻度で薬洗を繰り返すことが必須であり、環境保全の面及びコストの面を考慮すると、好ましい方法とはいえない。

一方、分離膜の目詰まりの原因を解明するために各種の実験や分析を行った結果、分離膜の目詰まりは、硫黄分の少ない低硫黄炭を燃焼したときに生ずる脱硫排水を処理した場合に急速に進行することがわかった。この結果を受けて更に分析を進めた結果、硫黄分の多い高硫黄炭を燃焼したときに生ずる脱硫排水の汚染の度合を表す全有機性炭素量（ＴＯＣ）、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全炭素量（ＴＣ）、全窒素量（ＴＮ）、及びアンモニア性窒素などの指標値は、微生物の生育を抑制する値（例えば、ＴＯＣでは１０ｐｐｍ、ＢＯＤでは２０ｐｐｍ、ＣＯＤでは２１ｐｐｍ、ＴＮでは３８ｍｇＮ／Ｌ、アンモニア性窒素では３８ｍｇＮ／Ｌ）であるのに対し、低硫黄炭燃焼時の脱硫排水におけるこれらの値は、微生物が増殖するのに十分な値（例えば、ＴＯＣ＝２０ｐｐｍ）を示していることがわかった。

ＴＯＣは、試料に含まれる有機物中の炭素量、
ＢＯＤは、試料を２０℃に維持して密閉状態で５日間放置した場合における微生物による酸素消費量、
ＴＣは、試料に含まれる全有機性炭素量（ＴＯＣ）と無機性炭素量（ＩＣ）の和、
ＴＮは、試料に含まれる有機及び無機（例えば、アンモニア態、亜硝酸態、及び硝酸態）の窒素化合物の総量、
及び、アンモニア性窒素は、上記アンモニア態の無機性窒素化合物の量
で表される。

また、低硫黄炭と高硫黄炭は、発電所毎に定義は異なるが、例えば、燃焼時に出る排煙のＳＯ_２濃度が３００ｐｐｍとなる石炭に含まれる硫黄分の０．４％に相当する量を基準にして分類することができる。

上記のような結果が得られたことから、高硫黄炭燃焼時及び低硫黄炭燃焼時の脱硫排水をそれぞれ化学分析したところ、高硫黄炭燃焼時の脱硫排水には、微生物の存在は殆ど認められなかった（例えば、硫黄酸化細菌が約５０Ｃｅｌｌｓ／ｍｍ^３）が、低硫黄炭燃焼時の脱硫排水では、微生物の爆発的な増殖（例えば、硫黄酸化細菌が３０，０００Ｃｅｌｌｓ／ｍｍ^３）が認められた。尚、“Ｃｅｌｌｓ”は、細胞数を表している。脱硫排水に含まれる微生物の種類は、硫黄酸化細菌のほか、亜硝酸酸化細菌その他一般細菌であった。更に、低硫黄炭燃焼時の脱硫排水を顕微鏡で観察したところ、上記硫黄酸化細菌（死骸含む）などが多糖類を作り出し、分離膜の膜目に蓄積される汚泥と同様のヘドロ状の物質を形成していることがわかった。

以上より、分離膜の目詰まりは、脱硫排水中で増殖する微生物に起因している可能性が高いという見地が得られたため、脱硫排水中での微生物の増殖を抑制する、即ち脱硫排水のＴＯＣその他の指標値を微生物の生育を抑制する値に維持できれば、分離膜の目詰まりを防止することができると考えられる。更に、これにより、逆洗による処理業務の停止、薬洗に関わるコストや環境保全の問題も解消することができる。

更に、上記のような固液分離膜は、化学、医療、食品などの各種分野にて排水処理等に用いられており、上記脱硫排水処理システムにおける分離膜と同様に目詰まりの問題が生じている。

これらのほかにも、処理対象流体中で微生物が増殖すると、悪臭の原因になるといった問題もある。

本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、処理対象流体中の微生物に起因する汚泥や悪臭などの問題、更にはその汚泥に因る分離膜の目詰まりを解消することができる流体処理方法及び流体処理システムを提供することを目的とする。

本発明の流体処理方法は、微生物を生育させる成分を含む処理対象流体に該流体より汚染度の小さい別の流体を加えて、該処理対象流体の汚染の度合を表す指標値が微生物の生育を抑制する値になるように希釈することを特徴とする。

本発明の具体的態様では、前記処理対象流体を希釈した後、固液分離膜でろ過する。

前記指標値の具体例は、全有機性炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全酸素要求量（ＴＯＤ）、全炭素量（ＴＣ）、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全窒素量（ＴＮ）、又はアンモニア性窒素である。

また、前記処理対象流体の具体例は、脱硫排水である。

更に、前記別の流体の具体例は、火力発電所等のプラントから出る排水である。

本発明の流体処理システムは、微生物を生育させる成分を含む処理対象流体の汚染の度合を表す指標値を測定する水質指標値測定手段と、該水質指標値測定手段が測定した指標値及び前記処理対象流体の流量に基づいて、該指標値が微生物の生育を抑制する値になるように、該処理対象流体に別の流体を供給する流量制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の具体的態様では、前記別の流体で希釈された処理対象流体をろ過する固液分離膜を備えている。

また、前記処理対象流体の具体例は、脱硫排水である。

本発明の流体処理方法によれば、処理対象流体を希釈することにより、汚染の度合が小さくなり、処理対象流体中での微生物の生育・増殖を抑制することができる。これにより、微生物に起因する汚泥や悪臭の発生を防ぐことができる。

或いは、処理対象流体を希釈した後にろ過することにより、微生物に起因する汚泥が分離膜の膜目に蓄積するのを防止することができるため、分離膜の目詰まりを簡単且つ低コストで解消することができる。更に、従来の固液分離膜を用いた流体処理方法（例えば、脱硫排水処理方法）においては、逆洗中は処理を一時停止しなければないことから、処理水量はできる限り少ない方が望ましい点、及び分離膜の目詰まりは処理対象流体中の微生物に因ることが解明されていなかった点から、上記のように、処理対象流体に別の流体を加えて希釈するという方法には到底想像し得なかったが、本方法を適用することにより逆洗を行う必要がなくなったため、処理対象流体に別の流体を加えるという簡単な工程を行うだけで、分離膜の目詰まりを防止することが可能になる。

また、処理対象流体の汚染の度合を表す指標値としては、全有機性炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全酸素要求量（ＴＯＤ）、全炭素量（ＴＣ）、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全窒素量（ＴＮ）、又はアンモニア性窒素を用いることができ、このような微生物の育成に関わる指標値を管理することにより、処理対象流体中での微生物の育成・増殖を確実に抑制することができる。

また、排煙脱硫装置等から出る脱硫排水を処理対象流体とすることができるため、これにより、脱硫装置を備えた火力発電所等のプラントでは、逆洗等のメンテナンスを行わずに長期間安定して分離膜を使用することが可能になる。

更に、処理対象流体に加える別の流体として、火力発電所等のプラントから出る排水を採用することにより、上記プラントにおける日々の多量の排水処理に必要な設備スペースやコストを大幅に低減できるとともに、別の流体として工業用水等を別途購入する必要がないため、一層低コストで流体処理を行うことができる。

本発明の流体処理システムによれば、処理対象流体を希釈することにより、汚染の度合が小さくなり、処理対象流体中での微生物の生育・増殖を抑制することができる。これにより、微生物に起因する汚泥や悪臭の発生を防ぐことができる。

また、別の流体で希釈された処理対象流体をろ過する固液分離膜を備えたことにより、微生物に起因する汚泥が分離膜の膜目に蓄積するのを防止し、分離膜の目詰まりを簡単且つ低コストで解消することができる。

更に、処理対象流体の汚染の度合を表す指標値としては、全有機性炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全酸素要求量（ＴＯＤ）、全炭素量（ＴＣ）、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全窒素量（ＴＮ）、又はアンモニア性窒素を用いることができ、このような微生物の育成に関わる指標値を管理することにより、処理対象流体中での微生物の育成・増殖を確実に抑制することができる。

また、排煙脱硫装置等から出る脱硫排水を処理対象流体とすることができる。

更に、処理対象流体に加える別の流体として、排煙脱硫装置を備えた火力発電所等のプラントから出る排水を採用することにより、上記プラントにおける日々の多量の排水処理に必要な設備スペースやコストを大幅に低減できるとともに、別の流体として工業用水等を別途購入する必要がないため、一層低コストで流体処理を行うことができる。

図１は、実施例の脱硫排水処理方法を実施するための脱硫排水処理システムを示す。

この脱硫排水処理システムは、石炭を燃料とする火力発電所に設けられたシステムの一例であり、脱硫排水を放流可能な状態に処理するため、次のように構成されている。

本システムは、
排煙から煤塵を取り除いた後、排煙中の硫黄酸化物と石灰石混合液とを反応させる吸収塔１と、
吸収塔１から出る廃液である脱硫排水を脱水し、硫黄酸化物を石膏として取り出す脱水機２と、
脱硫排水に含まれているマンガンイオンを酸化して不溶性の二酸化マンガンを形成させる酸化槽３と、
上記酸化工程を終えた脱硫排水を貯留する貯槽４と、
貯槽から送られる脱硫排水に凝集剤やｐＨ調整剤等を添加し、脱硫排水中の懸濁物質、重金属、フッ素、シリカ、カルシウム、マグネシウム、酸化性物質、及びＣＯＤの対象となる還元性物質などの一部を凝集させる反応槽５と、
反応槽５で凝集した物質の一部を引き抜いて、汚泥を取り出す濃縮槽（図示せず）に送るとともに、後述の固液分離膜でろ過された脱硫排水を受け入れて、再び固液分離膜側へ送る循環槽６と、
脱硫排水をろ過する固液分離膜としてのチューブ状のＭＦ膜を内蔵した複数（例えば、４本）の分離膜ユニット８と、
ＣＯＤの対象となる還元性物質を活性炭吸着処理する吸着塔９と、
活性炭吸着処理後の脱硫排水を放流可能なｐＨに調整するｐＨ調整槽１０と、
脱硫排水の放流の制御等を行う監視槽１１と
を備えている。このシステムでは、吸収塔１から出た脱硫排水は、図の矢印の方向に処理工程を順次進み、放流可能な状態に処理された後、河川や海などに放流される。

また、上記分離膜ユニット８は、例えば、１ユニット当たり１７８本のチューブ状のＭＦ膜（例えば、内径５〜９ｍｍのもの）を備えた管状体であり、処理対象流体の流入口と流出口は中央部よりも小径（例えば、中央部の内径が約２００ｍｍに対して９０ｍｍ）になっている。そして、ＭＦ膜を通過した流体は、各分離膜ユニット８の周面に設けられた排出口（図示せず）から排出され、吸着塔９側へ送られる。

また、このシステムは、系統内を流れる脱硫排水に別の流体を加えて希釈するための具体的手段として、
脱硫排水の汚染の度合を表す指標値としてＴＯＣを測定するＴＯＣ測定装置１３と、
脱硫排水に加える別の流体として当該発電所の任意の工程から出る高塩系排水を貯留する排水タンク１４と、
排水タンク１４内の排水の汚染の度合を表す指標値としてＴＯＣを測定するＴＯＣ測定装置１５と、
各ＴＯＣ測定装置１３，１５による測定値及び貯槽４に流入する脱硫排水の流量に基づいて、脱硫排水のＴＯＣが微生物の生育を抑制する値（例えば、ＴＯＣ＝１０ｐｐｍ）になるように、排水タンク１４内の高塩系排水を脱硫排水に加える流量制御装置１７と
を備えている。

具体的には、脱硫排水のＴＯＣを測定するＴＯＣ測定装置１３は、循環槽６と分離膜ユニット８との間に設けることができ、流量制御装置１７は、排水タンク１４内の高塩系排水を貯槽４へ送るように構成することができる。また、高塩系排水としては、純水装置排水（高塩のもの）、復水脱塩装置排水（高塩）、及び分析室排水などの定常排水や、各種機器（例えば、空気予熱器、クリンカホッパ、ガスガスヒータ、及び煙突など）の洗浄排水、及びボイラの化学洗浄排水などの非定常排水を用いることができる。

図２は、自動測定式のＴＯＣ測定装置１３，１５の構成を示す。

まず、ＴＯＣの測定原理について説明する。ＴＯＣは、試料（ここでは、脱硫排水又は高塩系排水）を一定酸素濃度のキャリアガスとともに、高温、触媒存在下で燃焼させ、燃焼ガス中の炭酸ガス（ＣＯ_２）濃度を非分散型赤外線分析計（ＮＤＩＲ）で測定し、試料中の有機体炭素濃度を求めることによって得ることができる。有機物の燃焼は、次式で表される。

また、試料中の溶存炭酸ガス、炭酸塩、及び炭酸水素塩などが有する無機炭素（ＩＣ）は、次式のように熱分解して炭酸ガスを発生し、ＴＯＣ測定の妨げになるため、ＴＯＣ測定装置１３，１５は、その影響を考慮した構成にするのがよい。炭酸塩の熱分解は、次式で表される。

また、重炭酸水素塩の熱分解は、次式で表される。

次に、ＴＯＣ測定装置１３の具体的構成について説明する。ＴＯＣ測定装置１３は、試料としての脱硫排水のＴＯＣを自動的にモニタリングするための具体的手段として、
キャリアガス中の不純物を取り除くキャリアガス精製部２１と、
パージガス中の不純物を取り除くパージガス精製部２２と、
キャリアガスを所定の圧力及び流量に設定する流量制御部２３と、
パージガスを所定の圧力及び流量に設定する流量制御部２４と、
脱硫排水に塩酸又は硝酸などの酸溶液を添加してｐＨ２〜３に調整し、パージガスを通気して無機炭素（ＩＣ）を除去するＩＣ除去部２５と、
無機炭素（ＩＣ）除去のために用いる塩酸又は硝酸などの酸溶液を貯留する酸溶液貯留部２６と、
脱硫排水処理システム（図１）の系統内に設けられ、該系統内を流れる脱硫排水をＩＣ除去部２５に適量（例えば、３０ｍｌ／ｍｉｎ）送り込む電磁弁２７と、
ＩＣ除去部２５で無機炭素（ＩＣ）を除去した脱硫排水を一定量採取し、後述の燃焼部２９へ滴下する試料注入部２８と、
滴下された脱硫排水を燃焼させ、有機体炭素を酸化してＣＯ_２を生成させる燃焼部２９と、
燃焼ガス中の水分及び粉塵の除去等を行う除湿除塵部３０と、
燃焼ガス中のＣＯ_２濃度を測定するＣＯ_２検出部（ＮＤＩＲ）３１と、
ＣＯ_２検出部３１で測定したＣＯ_２濃度に基づいて、脱硫排水中の有機体炭素濃度を求めるＴＯＣ算出部３２と、
ＴＯＣ算出部３２で求めたＴＯＣを表す信号を流量制御装置１７（図１）へ送る通信部３３と
を具備する。

上記燃焼部２９は、電気炉、温度調節器、及び電気炉内に設置された触媒充填管で構成されている。

また、電磁弁２７は、制御部（図示せず）によって制御され、操作員からの要求に応じて又は所定の時間間隔（例えば、１時間間隔）で開閉して脱硫排水をＩＣ除去部２５へ送るように構成することができる。これにより、脱硫排水のＴＯＣを自動的に測定することができる。排水タンク１４内の高塩系排水のＴＯＣを測定するＴＯＣ測定装置１５の構成も上記と同様である。

図３は、脱硫排水のＴＯＣが微生物の生育を抑制する値（例えば、ＴＯＣ＝１０ｐｐｍ）になるように、脱硫排水に加える高塩系排水の流量を制御する流量制御装置１７の構成を示す。

この流量制御装置１７は、上記の機能を実現するための具体的手段として、
脱硫排水処理システム（図１）に備えられた２つのＴＯＣ測定装置１３，１５からの信号を受信する通信部４１と、
貯槽４に流入する脱硫排水の流量（例えば、ポンプ容量）など、高塩系排水の供給量を求めるのに必要な各種データを入力する入力部（例えば、キーボードやタッチパネルなど）４２と、
各ＴＯＣ測定装置１３，１５からの信号及び入力部より入力されたデータを格納する格納部としてのメモリ４３と、
各ＴＯＣ測定装置１３，１５からの信号及び貯槽４に流入する脱硫排水の流量に基づいて、脱硫排水のＴＯＣを微生物の生育を抑制する値（例えば、ＴＯＣ＝１０ｐｐｍ）にするために該脱硫排水に加えるべき高塩系排水の流量を求める制御部４４と、
排水タンク１４内の高塩系排水を貯槽４へ供給するモータ駆動式のポンプ４５と、
制御部４４で求めた流量に基づいて、当該流量の高塩系排水を貯槽４へ供給するため、ポンプ４５を駆動するモータの回転数を制御するモータドライバ４６と
を備えている。

また、微生物の生育に必要なＴＯＣの値は、入力部４２によって予め入力しておくことができるし、制御部４４又はメモリ４３にモニタを接続すれば、制御部４４による演算結果、即ち貯槽４へ供給中の高塩系排水の流量を監視することもできる。

図４は、流量制御装置１７による高塩系排水の供給制御フローを示す。

まず、排水タンク１４内の高塩系排水のＴＯＣを、ＴＯＣ測定装置１５で測定する（ステップ［以下、ＳＴと表記する］１）。

次に、循環槽６から送られる脱硫排水のＴＯＣを、ＴＯＣ測定装置１３で測定する（ＳＴ２）。ＴＯＣ測定装置１３によるＴＯＣの測定は、操作員による所定の操作（例えば、制御開始ボタンの押下など）又は予め定めておいた時間間隔で行うようにすることができる。

この後、各ＴＯＣ測定装置１３，１５は、測定したＴＯＣの値を表す信号を流量制御装置１７へ送信する。これを受けた流量制御装置１７（図３）では、制御部４４が、脱硫排水のＴＯＣは１０以下である否かを判別する（ＳＴ３）。

ＳＴ３の判別が“ＹＥＳ”、即ち脱硫排水のＴＯＣは既に１０以下の場合には、脱硫排水を希釈する必要がないので、ＳＴ１へ移り、上記工程を繰り返す。

一方、ＳＴ３の判別が“ＮＯ”、即ち脱硫排水のＴＯＣが１０より大きい値を示している場合には、高塩系排水を脱硫排水に加えることにより、脱硫排水のＴＯＣを１０以下の所定の値に調整する（ＳＴ４）。具体的には、操作員等によって、脱硫排水のＴＯＣの目標値（ＴＯＣ≦１０の値）を定めておき、これに基づいて、流量制御装置１７が、当該目標値を達成してこれを維持するのに必要な流量の高塩系排水を加えるように制御を行う。脱硫排水に加えるべき高塩系排水の流量は、例えば、次式により求めることができる。

この式（１）において、ｋは、高塩系排水のＴＯＣの値（ｐｐｍ）
ｍは、脱硫排水のＴＯＣの値（ｐｐｍ）
Ｗ_１は、加えるべき高塩系排水の流量（ｍ^３／ｈ）
Ｑは、貯槽４へ流入する脱硫排水の流量（ｍ^３／ｈ）
ＴＯＣ_ｓｅｔは、高塩系排水混合後における脱硫排水のＴＯＣの目標値（ｐｐｍ，１０以下とする）
であり、上記式（１）から、脱硫排水に加えるべき高塩系排水の流量Ｗ_１は、次式で表される。

従って、例えば、
(1)高塩系排水のＴＯＣの値を“ｋ＝１（ｐｐｍ）”、
(2)脱硫排水のＴＯＣの値を“ｍ＝２０（ｐｐｍ）”、
(3)貯槽４へ流入する脱硫排水の流量を“Ｑ＝３００（ｍ^３／ｈ）”、
(4)脱硫排水のＴＯＣの目標値を“ＴＯＣ_ｓｅｔ≦１０（ｐｐｍ）”
とすると、脱硫排水に加えるべき高塩系排水の流量Ｗ_１（ｍ^３／ｈ）は、上記式（２）より、“Ｗ_１≒３３３（ｍ^３／ｈ）以上”になる。この場合、流量制御装置１７が、当該流量以上の流量の高塩系排水を貯槽４へ供給し続けることにより、脱硫排水は希釈され、脱硫排水中における微生物の生育・増殖が抑止される。

或いは、流量制御手段１７（図３）の入力部４２から、実際に供給すべき高塩系排水の流量として、制御部４４の演算結果（上記例の場合にはＷ_１≧３３３ｍ^３／ｈ）に１以上の係数“ｎ”を乗じた流量を指定することもできる。例えば、係数“ｎ＝１．３”とすると、実際に供給する高塩系排水の流量Ｗ_２は、
“Ｗ_２＝３３３×１．３＝４３２．９（ｍ^３／ｈ）”となる。流量制御装置１７は、この流量に基づいて高塩系排水を貯槽４へ供給することにより、脱硫排水のＴＯＣを１０以下の値に確実に低減させることができる。

このように、発電所にある脱硫排水処理システムに用いられている分離膜ユニット８（図１）でろ過する脱硫排水のＴＯＣその他の水質指標値を調整し、微生物の生育を抑制する値に維持することにより、分離膜ユニット８を構成するＭＦ膜の膜目は目詰まりを起こすことなく、当初の性能を維持したまま使用し続けることが可能になる。

再び、供給制御フロー（図４）に戻り、流量制御装置１７の制御部４４が、脱硫排水に加えるべき高塩系排水の流量を求めた後、ＳＴ１へ戻り、上記ＳＴ１〜ＳＴ４を繰り返す。或いは、発電所稼動中における脱硫排水のＴＯＣその他の水質指標値は、一般に、急激に変動することはないので、ＳＴ４で求めた流量の高塩系排水を供給し続けるだけでも、脱硫排水のＴＯＣその他の水質指標値は、微生物の生育を抑制する値の水準を維持できると考えられる。即ち、ＳＴ１〜ＳＴ４の処理は、連続的に行うことも可能であるが、例えば、１日１回だけ上記ＳＴ４による高塩系排水の流量を求め、この供給量を維持し続けることによって、分離膜ユニット８を好適な状態に保つことも可能である。

以上、実施例の脱硫排水処理方法及びこれを実現するための脱硫排水処理システムについて説明したが、上記実施例では、脱硫排水に加える別の流体として高塩系排水を用いたが、溶解塩類濃度が低く、ボイラ等にて再利用可能な低塩系排水又は工業用水など、いわゆる排水処理の対象外の流体を加えることも可能である。このような液体を用いた場合において、該液体が排水処理対象成分を含んでいないことが明らかなときは、実施例における排水タンク１４内の流体のＴＯＣを測定するＴＯＣ測定装置１５を設けず、脱硫排水のＴＯＣ及び流量に基づいて脱硫排水に加えるべき別の流体の流量を制御することができる。

また、実施例では、脱硫排水及びこれに加える高塩系排水の汚泥の度合を表す指標値として各々のＴＯＣを測定し、脱硫排水のＴＯＣを、微生物の生育を抑制する値に維持するように制御を行ったが、制御の基準となる指標値は、ＴＯＣのほかにも、ＣＯＤ、ＴＯＤ、ＴＣ、ＢＯＤ、ＴＮ、又はアンモニア性窒素等の水質指標値を採用することも可能である。この場合、基準となる水質指標値は、できるだけ短時間で測定可能な装置を用いるのが好ましい。また、ＴＯＣ以外の指標値を制御の基準にする場合、実施例の脱硫排水処理システム（図１）にてＴＯＣ測定装置１３を設けた箇所に当該指標値の測定装置を設けることができ、脱硫排水に加えるべき別の流体の流量の制御方法についても実施例と同様の考え方で行うことが可能である。

或いは、実施例では、脱硫排水のＴＯＣを測定するＴＯＣ測定装置１３は、循環槽６と分離膜ユニット８の間の経路上に設けたが、この位置には限られず、脱硫排水の経路上で分離膜ユニット８の上流側であれば、任意の箇所に設けることができる。

更に、実施例では脱硫排水及び高塩系排水のＴＯＣを測定して、脱硫排水の希釈を厳密に行ったが、こうした手段を備えていないシステムにおいては、各種の実験結果から、低硫黄炭燃焼時には、脱硫排水を、該脱硫排水の流量の７５％に相当する流量以上の高塩系排水を加えて希釈すれば、ＴＯＣその他の水質指標値を、微生物の生育を抑制する値（例えば、ＴＯＣ≦１０）に維持することも可能である。ここでいう低硫黄炭は、燃焼時に出る排煙のＳＯ_２濃度が３００ｐｐｍとなる石炭に含まれる硫黄分の０．４％に相当する量を基準にして、該０．４％に相当する量より含有硫黄分の少ない石炭のことである。

また、実施例では、脱硫排水処理方法及びシステムについて説明したが、本発明の流体ろ過方法及び流体ろ過システムはこれに限られず、化学、医療、食品などの各種分野における固液分離膜を用いた流体処理に適用することが可能である。

本発明の実施例の脱硫排水処理方法を実施するための脱硫排水処理システムを示す図。自動測定式のＴＯＣ測定装置の構成を示す図。脱硫排水に加える高塩系排水の流量を制御する流量制御装置の構成を示す図。流量制御装置による高塩系排水の供給制御フロー。（ａ）は、チューブ状の精密ろ過膜（ＭＦ膜）で脱硫排水をろ過するときの状態を示す図、及び（ｂ）は逆洗時の状態を示す図。

符号の説明

１…吸収塔、２…脱水機、３…酸化槽、４…貯槽、５…反応槽、６…循環槽、８…分離膜ユニット、９…吸着塔、１０…ｐＨ調整槽、１１…監視槽、１３，１５…ＴＯＣ測定装置、１４…排水タンク、１７…流量制御装置、２１…キャリアガス精製部、２２…パージガス精製部、２３…流量制御部、２４…流量制御部、２５…ＩＣ除去部、２６…酸溶液貯留部、２７…電磁弁、２８…試料注入部、２９…燃焼部、３０…除湿除塵部、３１…ＣＯ_２検出部、３２…ＴＯＣ算出部、３３…通信部、４１…通信部、４２…入力部、４３…メモリ、４４…制御部、４５…ポンプ、４６…モータドライバ、５１…ＭＦ膜、５２…汚泥。

Claims

微生物を生育させる成分を含む処理対象流体に該流体より汚染度の小さい別の流体を加えて、該処理対象流体の汚染の度合を表す指標値が微生物の生育を抑制する値になるように希釈することを特徴とする流体処理方法。
請求項１記載の流体処理方法において、前記処理対象流体を希釈した後、固液分離膜でろ過することを特徴とする流体処理方法。
請求項１又は２記載の流体処理方法において、前記指標値は、全有機性炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全酸素要求量（ＴＯＤ）、全炭素量（ＴＣ）、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全窒素量（ＴＮ）、又はアンモニア性窒素であることを特徴とする流体処理方法。
請求項１乃至３のいずれか記載の流体処理方法において、前記処理対象流体は、脱硫排水であることを特徴とする流体処理方法。
請求項１乃至４のいずれか記載の流体処理方法において、前記別の流体は、火力発電所等のプラントから出る排水であることを特徴とする流体ろ過方法。
微生物を生育させる成分を含む処理対象流体の汚染の度合を表す指標値を測定する水質指標値測定手段と、
該水質指標値測定手段が測定した指標値及び前記処理対象流体の流量に基づいて、該指標値が微生物の生育を抑制する値になるように、該処理対象流体に別の流体を供給する流量制御手段と
を備えたことを特徴とする流体処理システム。
請求項６記載の流体処理システムにおいて、前記別の流体で希釈された処理対象流体をろ過する固液分離膜を備えたことを特徴とする流体処理システム。
請求項６又は７記載の流体処理システムにおいて、前記指標値は、全有機性炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全酸素要求量（ＴＯＤ）、全炭素量（ＴＣ）、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全窒素量（ＴＮ）、又はアンモニア性窒素であることを特徴とする流体処理システム。
請求項６乃至８のいずれか記載の流体処理システムにおいて、前記処理対象流体は、脱硫排水であることを特徴とする流体処理システム。
請求項６乃至９のいずれか記載の流体処理システムにおいて、前記別の流体は、火力発電所等のプラントから出る排水であることを特徴とする流体処理システム。