[发明专利]水处理方法以及水处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及使包含Ca离子(Ca²⁺)、硫酸离子(SO₄^2-)以及碳酸离子的被处理水再生的水处理方法以及水处理系统。

背景技术

已知在工厂废水、坑水、下水中包含丰富的离子。另外，在冷却塔中，在从锅炉等排出的高温的废气与冷却水之间进行热交换。通过该热交换，冷却水的一部分成为蒸气，因此冷却水中的离子被浓缩。因此，从冷却塔排出的冷却水(排污水)成为离子浓度较高的状态。

包含大量离子的水在被实施了脱盐处理之后排放到环境中。作为实施脱盐处理的装置，已知有反浸透膜装置、纳滤膜装置、离子交换装置等。

在上述的水中所包含的离子内，Na⁺、K⁺、NH₄⁺等1价阳离子、Cl^-、NO₃^-等阴离子是向水中的溶解度较高的离子。另一方面，Ca²⁺等2价金属离子、SO₄^2-、CO₃^2-等阴离子是构成水垢(scale)的成分。构成水垢的成分的盐相对于水的溶解度较低，因此容易作为水垢而析出。尤其是在上述的坑水、工业废水、冷却塔的排污水中包含丰富的Ca²⁺、SO₄^2-、碳酸离子(CO₃^2-、HCO₃^-)。作为性状的一例，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。在这些中，Ca离子、Mg离子、SO₄离子、HCO₃离子浓度高，通过它们进行反应而生成水垢(CaSO₄、CaCO₃等)。当在实施上述的脱盐处理的装置内产生水垢时，会导致处理能力降低。因此，谋求不产生水垢地实施脱盐处理。

在此，作为使用水冷式冷却塔的成套设备的例子，例如存在发电设备(存在售电用途的商业用、厂内电力利用的工业用发电设备。发电为火力、地热等)以及具有发电设备、冷却设备的成套设备等。另外，作为成套设备，存在通常的化学成套设备、钢铁成套设备、采矿成套设备、油田成套设备、气田成套设备以及机械成套设备等。

作为去除Ca离子的方法，已知有石灰纯碱(lime soda)法。在石灰纯碱法中，通过向被处理水中添加碳酸钠，使被处理水中的Ca离子作为碳酸钙析出、沉淀，由此从水中去除Ca离子。

专利文献1公开了一种将使用石灰纯碱法的化学软化装置、离子交换装置、反浸透膜装置等组合而得到的废水处理装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第7815804号说明书

发明内容

发明要解决的技术问题

石灰纯碱法为了进行处理而需要添加碳酸钠，因而处理成本高。若是石灰纯碱法，当使1mol的Ca离子沉淀为碳酸钙时，会产生2mol的Na⁺。另一方面，在被处理水中包含SO₄^2-的情况下，若是石灰纯碱法，无法被去除。即，若是石灰纯碱法，处理后的水中所包含的离子的摩尔数增加。

在使用离子交换装置去除Ca离子的情况下，也是为了处理1mol的Ca离子而会产生2mol的Na⁺，处理后的水中所包含的离子的摩尔数增加。

专利文献1的系统进行这样的处理：通过反浸透膜装置对利用石灰纯碱法以及离子交换装置处理后的水进一步去除离子成分。因此，在专利文献1的系统中，由于离子的摩尔数增加，因此存在反浸透膜装置中的浸透压力增高、处理负荷增大这样的问题。另外，在专利文献1的装置中，SO₄^2-并未被去除，在处理水中残留有SO₄^2-，难以得到较高的水回收率。

另外，在专利文献1的废水处理装置中，在使离子交换装置再生时，需要大量的药品，从而处理成本较高也成为问题。