利用结晶法除去液体中的离子的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术要解决的课题是，提供可以获得高效、稳定地除去液体中的离子的性能的、利用结晶法除去液体中的离子的方法和装置。为了解决这种课题，本发明专利技术提供一种液体中的离子的除去方法，是利用结晶法除去被处理液中的被处理离子的方法，其特征在于，将被处理液以及与被除去离子反应析出难溶性盐的离子供给有两个槽以上的结晶反应槽构成的多级结晶反应槽的每一个，在使被除去离子的难溶性盐的结晶粒子成长的同时，将在前级的结晶反应槽中成长了的结晶粒子鎓按顺序移送到后级的结晶反应槽，在更靠后级的槽内，使平均粒径更大的结晶粒子流动。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从液体中除去或回收特定的离子的方法及装置，特别是，涉及通过使包含在各种液体中的磷酸离子、钙离子、氟离子、碳酸离子、硫酸离子发生化学反应，将粒度相同的难溶性盐的结晶析出，稳定而高效地将这些离子除去，并且获得性质稳定的制品结晶的方法及装置。
技术介绍
在现有技术中，作为从液体中除去特定的离子的方法之一，是采用结晶法。结晶法，是一种作为试剂添加与包含在被处理液中的特定的离子反应形成难溶性盐的离子，或者通过使pH变化令被处理液内成为离子的过饱和状态，使含有特定离子的结晶析出分离的方法。作为结晶法的例子，在将污水的二次处理水及从污泥处理系统来的回流水等作为被处理水，除去其中的磷酸离子的情况时，可以添加钙，使之析出磷酸钙(Ca3(PO4)2)以及羟基磷灰石的结晶。此外，半导体工场的废水，在大多数情况下大量含有氟离子，在处理废水的情况时，同样添加钙源，通过使氟化钙(CaF2)的结晶析出，可以除去废水中的氟。进而，在从以地下水作为原水的用水、排水、垃圾浸出水中除去钙离子的情况时，通过使pH上升，或者通过添加碳酸源，可以析出碳酸钙的结晶。或者，在含碳酸离子多的硬水中，通过添加钙离子，同样地使之析出碳酸钙(CaCO3)的结晶，可以降低硬度。此外，通过添加碳酸离子可以将自来水中的杂质Mn作为碳酸锰(MnCO3)除去。进而，在厌氧消化污泥的滤液及肥料工场废水等，液体中含有磷酸离子及铵离子的废水中，添加镁，可以使之析出磷酸铵镁(MgNH4PO4MAP)的结晶。例如，以MAP的结晶为例进行说明，可以说，MAP是由液体中的镁、铵、磷、羟基以下面的形式反应生成的。对于生成MAP的条件，以将磷、铵、镁、羟基各体积摩尔浓度相乘的浓度(称之为离子积；；[]内的单位为mol/升)，成为MAP的溶解度积以上的方式进行操作。此外，当被处理水中的铵、镁，与磷比较以等摩尔或超过的方式存在的情况下，可以进一步降低磷的浓度。镁的添加量，相对于流入的磷的摩尔比为1.2左右时，效率很高。添加的镁，是以氯化镁、氢氧化镁、氧化镁、硫酸镁、白云石为主的物质。反应方式，采用完全混合方式或流动层方式，当考虑到固液分离性能，在大多数情况下采用后一种方式。流动层方式，通过将被处理液向上流动通过，使生成物在流动层内流动的结晶核(生成物的结晶粒子、砂等介质)的表面析出，借助重力使结晶沉降，另一方面，通过从上部回收被处理液，可以同时进行结晶生成反应和固液分离。在这种情况下，由于在流动层内流动的粒子，粒径大的粒子的沉降速度快，所以可以加快原水的向上的流速，可以加大被处理液的处理量。结晶现象包括引起结晶核(微细结晶)的发生的成核现象，以及引起结晶核的成长的晶粒成长现象。一般在难溶性盐的情况下，反应速度快，与晶粒成长现象相比，成核现象占支配地位，难以获得粗大的晶粒。为了生长成大结晶核，使不生成新的结晶核，有必要通过抑制过饱和度进行运转，优先地使之进行在结晶核的表面上的结晶。在流动层方式中，在反应槽内上升的液体的流速，由反应槽内的结晶核粒径决定。结晶核的沉降速度由斯托克斯(Stokes)公式、艾伦(Allen)公式等求出，但通常，适合于流动化的LV，是结晶核沉降速度的1/10左右。粒径小的结晶核粒子或在槽内生成的微细结晶，由于沉降速度慢，所以难以提高反应槽的LV。因此，有装置的容积变得极大的倾向。此外，当含有很多如此小的核粒子或微细结晶时，存在着单位装置容积的有效反应表面面积极大，结晶成长迟缓等的问题。另一方面，粒径比较大的结晶，能够提高槽内的LV，单位装置的处理量增多。但是，单位装置的有效反应表面积小，结晶粒子容易成长过大。当结晶粒子成长得过大时，就变得难以流动。当结晶粒子变得不能流动时，由于原水的偏流等，会降低反应效率，造成处理水质变差等的问题。在这种情况下，通过增加反应槽的原水供应量提高LV，可以再次引起槽内的流动，但是，与此同时，存在着有必要增加进行结晶用的试剂的添加量，并且使供应量增加的时机控制变得复杂等的问题。为了解决这种问题，提出了一种从反应槽中将成长了的结晶粒子鎓提取出来的同时，将粒径比较小的的结晶核粒子添加到槽中的方法。作为这时添加的结晶核粒子，可以考虑采用生成物的小的结晶粒子，或者与生成物不同的物质的粒子。但是，在这种情况下，也存在着需要另外的结晶核添加设备，需要进行结晶核粒子的选定、分离(分选)、添加等操作的缺点。也考虑到将过分成长的结晶粉碎加以利用，但存在着增加工序的麻烦。此外，在使粒径小的结晶核粒子和大的结晶粒子在同一个反应槽内共存的情况下，必须与粒径小的结晶核相一致地抑制LV，存在着装置容积变得极大的问题。还有，抑制LV的结果，存在着粒径大的结晶粒子的流动变差，处理水质变差的问题。在这种情况下，通过缩小粒径大的结晶粒子占支配地位的反应槽底部的截面面积来使LV提高，但粒径小的结晶核粒子占支配地位的装置的上部的截面面积，必须与粒径小的结晶核粒子相一致，结果是不能将装置小型化。另一方面，也有人考虑通过使添加到反应槽内的结晶核粒子的粒径接近于在反应槽内成长的结晶核的粒径，抑制小的结晶核粒子的流出或膨胀率，但在结晶量多的情况下，存在着添加的结晶核的量增多的问题。进而，在作为添加的结晶核，使用生成物之外的物质的情况下，也存在着回收的生成物的纯度差的问题。本专利技术鉴于这种现有技术中的问题，其目的是提供一种可以获得高效、稳定地除去液体中的离子的性能、并且可以获得稳定的制品结晶的、利用结晶法除去液体中的离子的方法及装置。
技术实现思路
本专利技术者等人，为了解决上述课题，经过深入研究，结果发现，在利用结晶法除去被处理液中的被除去离子的方法中，将结晶反应槽配置成两个槽以上的多级，使结晶粒子在多级内成长，即，将在反应槽内成长了的结晶粒子鎓按顺序供给后级的反应槽，使之进一步成长，使得在各个反应槽内流动的结晶粒子的大小发生变化，通过在越靠后级的反应槽内使更大的结晶粒子流动，可以使结晶粒子的成长效率极高地进行，从而完成本专利技术。即，本专利技术涉及一种液体中的离子的除去方法，是利用结晶法除去被处理液中的被除去离子的方法，其特征在于，将被处理液以及与被除去离子反应析出难溶性盐的离子供给由两个槽以上的结晶反应槽构成的各个多级结晶反应槽，在使被除去离子的难溶性盐的结晶粒子成长的同时，将在前级结晶反应槽中成长了的结晶粒子鎓按顺序移送到后级的结晶反应槽，在更靠后级的槽内，使平均粒径更大的结晶粒子流动。在本专利技术的方法中，如上所述，将在前级成长了的结晶粒子鎓供给后级的反应槽使进一步成长，但应当在第一级反应槽中成长的结晶，可以使之在该反应槽内产生，或者也可以从外部供给该反应槽。下面，参照附图说明本专利技术的各种形式。附图的简单说明图1、是表示为实施本专利技术的一种方式的方法的结晶反应装置简况的概念图。图2、是有关本专利技术的另外一种方式的结晶反应装置的概念图。图2a是该装置的平面图，图2b是其纵剖面图。图3、是有关本专利技术的另外一种方式的结晶反应装置的概念图。图3a是该装置的纵剖面图，图3b是其平面图。图4、是在比较例1中使用的现有技术的结晶反应装置的概念图。图5、是有关本专利技术的另外一种方式的结晶反应装置的概念图。图6、是有关本专利技术的另外一种方式的结晶反应装置的概念图。图6a是该装置的平面图，图6b是其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体中离子的除去方法，是利用结晶法除去被处理液中的被除去离子的方法，其特征在于，将被处理液以及与被除去离子反应析出难溶性盐的离子供给有两个槽以上的结晶反应槽构成的多级结晶反应槽的每一个，在使被除去离子的难溶性盐的结晶粒子成长的同时，将在前级的结晶反应槽中成长了的结晶粒子按顺序移送到后级的结晶反应槽，在更后级的槽内，使平均粒径更大的结晶粒子流动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：岛村和彰，田中俊博，三浦友纪子，片冈克之，石川英之，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]