(57)【要約】【課題】廃液を蒸発させる廃液処理装置において、廃液の蒸発速度を向上させること。【解決手段】廃液処理装置は、供給された廃液を蒸発させるための蒸発槽４と、バーナ６で加熱されることによって蒸発槽４を加熱する加熱室９と、排ガス流通管７と、気体供給管８とを備える。排ガス流通管７は、蒸発槽４の廃液内を経由し、加熱室９から排出される排ガスが流通する。気体供給管８は、加熱気体を噴出する気体噴出部８ａを一端側に有する。蒸発槽４の廃液内で、気体噴出部８ａは排ガス流通管７より廃液の液面側に配設される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された廃液を蒸発させるための蒸発槽と、バーナで加熱されることによって前記蒸発槽を加熱する加熱室と、前記蒸発槽の廃液内を経由し、前記加熱室から排出される排ガスが流通する排ガス流通管と、前記蒸発槽の廃液中に加熱気体を噴出する気体噴出部を一端側に有する気体供給管とを備え、
前記蒸発槽の廃液内で、前記気体噴出部が前記排ガス流通管より廃液の液面側に配設されたことを特徴とする廃液処理装置。
【請求項２】
前記気体供給管が前記加熱室内を経由している請求項１に記載の廃液処理装置。
【請求項３】
前記バーナに使用される燃料の少なくとも一部が、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスである請求項１又は２に記載の廃液処理装置。
【請求項４】
前記蒸発槽の下部が、外壁が相互に離隔した複数の小室に区画された請求項１〜３の何れか１項に記載の廃液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工場等から排出される廃水を処理する廃液処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば工場等から排出される廃水は、各種の薬剤処理や微生物処理によって、含有される成分が法律で規定された量以下にされた後に、河川や海等に放流される。
【０００３】
しかし、このような廃水に対する薬剤処理や微生物処理には、多大な設備と費用がかかる。この問題に対して、例えば特許文献１では、廃水をボイラーによって蒸発させ、発生する蒸気を大気中に放出することで、廃水を海等に放流させないことが可能な廃水処理設備が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２６８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、大量の廃水を通常のボイラーによって蒸発させるには多大な時間が必要であり、特許文献１の廃水処理設備において、大量の廃水を処理することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、廃液を蒸発させる廃液処理装置において、廃液の蒸発速度を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の廃液処理装置は、供給された廃液を蒸発させるための蒸発槽と、バーナで加熱されることによって前記蒸発槽を加熱する加熱室と、前記蒸発槽の廃液内を経由し、前記加熱室から排出される排ガスが流通する排ガス流通管と、前記蒸発槽の廃液中に加熱気体を噴出する気体噴出部を一端側に有する気体供給管とを備え、前記蒸発槽の廃液内で、前記気体噴出部が前記排ガス流通管より廃液の液面側に配設されたことを特徴とする。
【０００８】
この構造であれば、バーナによって加熱室内が加熱される。蒸発槽は、加熱室によって加熱される。また、加熱室からの排ガスによって、蒸発槽内の排ガス流通管が加熱される。また、蒸発槽内の気体供給管が、加熱気体によって加熱される。これらの加熱された蒸発槽、蒸発槽内の排ガス流通管や気体供給管によって、蒸発槽内の廃液が加熱されて気化する。また、気体噴出部から蒸発槽内の廃液中に噴出された加熱気体によっても、廃液が加熱されて気化する。
【０００９】
また、気体噴出部から噴出された加熱気体が廃液の液面を通過することにより、廃液の液面が荒れた状態となる。そして、気体噴出部が排ガス流通管より廃液の液面側に配置されているので、その反対の配置に比較して、気体噴出部にかかる水圧が小さく、気体噴出部からの加熱気体の噴出速度が衰え難いため、この液面の荒れの程度は大きい。この大きな液面の荒れにより、廃液中で加熱により気化して生じた気体が、廃液の液面から空気中に放出され易くなる。
【００１０】
これらの理由によって、蒸発槽内の廃液全体の蒸発速度が向上する。従って、廃液処理装置では、ボイラーを使用した装置に比較して、廃液の蒸発速度を向上させることができる。
【００１１】
そして、この構造の廃液処理装置では、廃液の蒸発速度が向上するので、廃液を全て蒸発させることが容易となり、廃液を河川や海等に放流させないことが可能となる。
【００１２】
上記の構造において、前記気体供給管が前記加熱室内を経由していてもよい。
【００１３】
この構造であれば、気体供給管内の気体が、加熱室内で加熱される。従って、バーナによる燃焼熱が、廃液の蒸発に有効に使用されることになり、この構造の廃液処理装置では、エネルギーの浪費を削減することが可能となる。また、気体供給管内の気体を加熱するための加熱手段を別途用意する必要が無くなる。従って、この構造の廃液処理装置では、廃液の蒸発に必要なコストを削減することが可能となる。
【００１４】
上記の何れかの構造において、前記バーナに使用される燃料の少なくとも一部が、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスであってもよい。
【００１５】
水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスの燃焼時の温度は、化石燃料より高い。従って、加熱室内を高温にすることができるので、その排ガスが流通する排ガス流通管や、加熱室によって加熱される蒸発槽を高温にすることが可能である。これによって、この廃液処理装置では、更に、廃液の蒸発速度を向上させることができる。
【００１６】
また、バーナに使用される燃料の少なくとも一部が、酸素水素混合ガスなので、バーナに使用される化石燃料が削減される。従って、この廃液処理装置では、バーナの燃料のコストを削減することができ、廃液の蒸発に必要なコストを削減することが可能となる。
【００１７】
また、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスは、燃焼しても水蒸気となり、ＣＯ2を発生することは無い。従って、この廃液処理装置では、ＣＯ2の発生が抑制される。
【００１８】
上記の何れかの構造において、前記蒸発槽の下部が、外壁が相互に離隔した複数の小室に区画されてもよい。
【００１９】
この構成であれば、蒸発槽の下部における外壁の表面積が増加され、加熱室の熱が蒸発槽に伝達され易くなる。従って、バーナによる燃焼熱が、廃液の蒸発に有効に使用されることになり、この構造の廃液処理装置では、エネルギーの浪費を削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、廃液を蒸発させる廃液処理装置において、廃液の蒸発速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る廃液処理装置の全体の概略図である。
【図２】廃液処理装置における蒸発部の拡大概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係る廃液処理装置の全体の概略図である。
【００２４】
廃液処理装置Ｓは、工場等から排出された廃液としての廃水を処理する廃水処理系Ｓ１と、廃水処理系Ｓ１に燃料を供給する燃料供給系Ｓ２とに大別される。
【００２５】
廃水処理系Ｓ１は、廃水の含有成分を沈殿させて分離する前処理を行なう前処理部１と、前処理部１で前処理された廃水を蒸発させる蒸発部２と、蒸発部２から排出される気体を加熱処理する排気加熱部３を主要な構成要素とする。
【００２６】
前処理部１は、本実施形態では、廃水を貯留する廃水貯留槽１ａと、廃水貯留槽１ａからの廃水の成分を薬剤によって凝集させるための凝集設備１ｂと、凝集設備１ｂからの廃水から凝集物を汚泥として沈殿させる沈殿槽１ｃと、沈殿槽１ｃからの廃水を蒸発部２へと中継する中継槽１ｄとを主要な構成要素とする。沈殿槽１ｃで分離された汚泥は、汚泥貯留槽１ｅに貯留された後、不図示の汚泥処理系に運搬され処理される。
【００２７】
蒸発部２は、本実施形態では、一対設置されている。各蒸発部２は、図２に拡大して示すように、供給された廃水を蒸発させるための蒸発槽４と、蒸発槽４を支持する支持体５と、支持体５に配設された複数のバーナ６と、排ガス流通管７と、気体供給管８とを備える。
【００２８】
詳述すれば、蒸発槽４は、中心軸が上下方向に沿った有底筒状の筒部４ａと、筒部４ａの上端を閉塞する蓋部４ｂと、筒部４ａの底部から下方に突出する複数の釜部４ｃとから構成される。釜部４ｃは、中心軸が上下方向に沿った有底筒状で、その底部は下側に凸の部分球面状である。各釜部４ｃの外壁は、相互に離隔しており、各釜部４ｃの内部は、蒸発槽４の下部の内部空間が区画されて形成された小室である。なお、本実施形態では、釜部４ｃは５つであるが、図２は概略図なので、図２には２つの釜部４ｃのみ示す。
【００２９】
蒸発槽４の筒部４ａの側壁には、給水口４ｄが設けられており、前処理部１の中継槽１ｄからの廃水がこの給水口４ｄを介して蒸発槽４内に供給される。蒸発槽４の蓋部４ｂには、排気口４ｅが形成されており、この排気口４ｅには、排気加熱部３に接続する排気管１０が取り付けられている。
【００３０】
蒸発槽４を支持する支持体５は、中心軸が上下方向に沿った有底筒状であり、その底壁の上側には、蒸発部２の釜部４ｃの位置に対応して、上方に突出する突出部５ａが設けられている。支持体５は、その側壁の上端５ｂで蒸発槽４における筒部４ａの底部の周縁を支持し、突出部５ａの上端で蒸発部２の釜部４ｃの底部を支持する。
【００３１】
本実施形態では、蒸発槽４の筒部４ａの底部と釜部４ｃの外面と、支持体５の内面とに囲まれた空間で、蒸発槽４を加熱するための加熱室９が構成される。この加熱室９は、蒸発槽４の釜部４ｃを収容している。なお、本実施形態では、５つの釜部４ｃの相互間に形成される空間と、各釜部４ｃと支持体５の側壁との間に形成される空間とは連通しており、加熱室９は単一である。
【００３２】
バーナ６は、支持体５の側壁に取り付けられており、このバーナ６の火炎で、加熱室９の内部が加熱される。バーナ６で加熱されて昇温した加熱室９により、蒸発槽４の釜部４ｃが加熱され、蒸発槽４の釜部４ｃ内の廃水が加熱される。なお、図示例では、バーナ６の火炎が蒸発槽４に接触しているが、バーナ６の火炎は、蒸発槽４に直接接触しないことが好ましい。これは、蒸発槽４には、廃水の重量がかかるので、バーナ６の火炎で直接加熱すると、蒸発槽４に変形が生じる可能性があるからである。
【００３３】
蒸発槽４内での廃水の蒸発によって生じた水蒸気は、排気管１０内を通って、排気加熱部３に移動する。
【００３４】
排ガス流通管７は、その内部を加熱室９内からの排ガスが流通する。排ガス流通管７は、その一端が支持体５の側壁に取り付けられ、内部が加熱空間９に連通する。そして、排ガス流通管７は、その中央寄り部分で蒸発槽４の筒部４ａ内を横方向に貫通し、他端が排気管１０に接続している。排ガス流通管７は、蒸発槽４内では、廃水内を経由するように配設されている。排ガス流通管７は、蒸発槽４内で、例えば、廃水の液面から３０ｃｍの深さのところを通る。加熱室９から排出される排ガスは、例えば８００℃で、排ガス流通管７内を流通し、これによって排ガス流通管７が加熱され、蒸発槽４内の廃水が加熱される。そして、廃水を加熱した排ガスは、排気管１０内に流入し、排気管１０内を通って、排気加熱部３に移動する。
【００３５】
気体供給管８は、蒸発槽４内の廃水中に気体として空気を供給する。気体供給管８は、一端側の部位が、蒸発槽４内の廃水中に配設されている。廃水中に配設された部位は、排ガス流通管７より廃水の液面側に配設され、また、排ガス流通管７に沿って配設されている。また、本実施形態では、この部位の全域が、廃水中に管内の空気を噴出する噴出口が複数形成された気体噴出部８ａとなっている。蒸発槽４内で、気体噴出部８ａは、廃水の液面近傍に配設されており、例えば、廃水の液面から５ｃｍの深さのところに配設される。気体供給管８の他端は、気体供給源としてのターボファン８ｂに接続されている。そして、気体供給管８は、加熱室９内を経由している。図示例では、気体供給管８は、加熱室９内で、支持体５の突出部５ａを貫通しているが、突出部５ａを貫通しなくてもよい。
【００３６】
ターボファン８ｂによって、常温の空気が気体供給管８に押し込まれ、この押し込まれた空気が加熱室９内の気体供給管８で、例えば５００℃に加熱される。そして、この加熱された空気が、蒸発槽４の廃水内で気体供給管８を加熱すると共に、気体噴出部８ａの穴から噴出される。これによって、蒸発槽４内の廃水が加熱されると共に、廃水の液面が噴出された空気で形成される泡によって荒らされる。気体噴出部８ａから噴出した空気は、水蒸気と共に、排気管１０内を通って、排気加熱部３に移動する。
【００３７】
図１に示すように、排気加熱部３は、本実施形態では、中心軸が上下方向に沿った有底筒状で、その側壁の下側に排気管１０に接続された流入口が形成され、上端部に流出口が形成されている。排気加熱部３は、その内部空間を加熱する複数のバーナを備える。排気加熱部３に蒸発部２の蒸発槽４と加熱室９から排気された気体が、排気管１０を通って、流入口から排気加熱部３の内部空間に流入する。そして、この流入した気体は排気加熱部３の内部空間を通りながら加熱処理され、その後、流出口から流出し、不図示の煙突から大気中に排気される。
【００３８】
蒸発部２の蒸発槽４と加熱室９から排気された気体には、通常、臭い成分が含まれるが、排気加熱部３での加熱処理によって、この臭い成分を燃焼させてこの気体を無臭化することができる。また、この気体には、蒸発槽４内の廃水の蒸発で生じる水蒸気が大量に含まれるが、排気加熱部３での加熱処理によって、この大量の水蒸気が煙突から排出された直後に凝縮して雨となることが抑制される。
【００３９】
燃料供給系Ｓ２は、酸素水素混合ガス発生装置１１と、重油タンク１２と、エアコンプレッサ１３を主要な構成要素とする。
【００４０】
酸素水素混合ガス発生装置１１は、水を電気分解することによって酸素水素混合ガスを生成する。酸素水素混合ガス発生装置１１には、水の電気分解の際に発熱する電極を冷却するためのクーリングタワー１１ａが併設されている。酸素水素混合ガスは、供給経路Ｒ１を経由して、蒸発部２のバーナ６と排気加熱部３のバーナに供給される。
【００４１】
重油タンク１２には、本実施形態ではＡ重油が貯留される。Ａ重油は、ポンプ１２ａによって、重油タンク１２から供給経路Ｒ２を経由して、蒸発部２のバーナ６と排気加熱部３のバーナに供給される。エアコンプレッサ１３によって、空気が、エアータンク１３ａを通過後、供給経路Ｒ３を経由して、蒸発部２のバーナ６と排気加熱部３のバーナに供給される。
【００４２】
以上のように構成された廃液処理装置Ｓでは、以下のような効果を享受できる。
【００４３】
蒸発部２において、加熱室９が、バーナ６によって加熱される。そして、蒸発槽４の釜部４ｃが加熱室９によって加熱される。また、蒸発槽４内の排ガス流通管７が排ガスによって加熱される。また、気体噴出部８ａが、加熱室９内の気体供給管８内で加熱された空気によって加熱される。これらの加熱された蒸発槽４の釜部４ｃ、蒸発槽４内の排ガス流通管７、気体噴出部８ａによって、蒸発槽４内の廃水が加熱されて水蒸気化する。また、気体噴出部８ａから噴出された加熱空気によっても、蒸発槽４内の廃水が加熱されて水蒸気化する。
【００４４】
更に、気体供給管８の気体噴出部８ａから噴出された加熱空気が廃水の液面（気液界面）を通過することにより、気液界面が波打って荒れた状態となる。気体噴出部８ａは、気液界面近傍に配設されているので、気体噴出部８ａにかかる水圧が小さく、気体噴出部８ａからの加熱空気の噴出速度が衰え難いため、この気液界面の荒れの程度は大きい。この大きな気液界面の荒れにより、廃水中に加熱で生じた水蒸気が、気液界面から空気中に放出され易くなる。本実施形態では、蒸発槽４の廃水内で、気体噴出部８ａが排ガス流通管７に沿って配設されているので、排ガス流通管７の上側における気液界面で荒れが大きくなるので、特に、排ガス流通管７の加熱で生じた水蒸気に対して、この放出され易くなる効果が顕著に得られる。
【００４５】
これらの理由によって、蒸発槽４内の廃水全体の蒸発速度が向上する。従って、廃液処理装置Ｓでは、ボイラーを使用した装置に比較して、廃水の蒸発速度を向上させることができる。
【００４６】
そして、廃液処理装置Ｓでは、廃水を全て蒸発させるので、廃水を河川や海等に放流させない。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、気体噴出部８ａから噴出される気体は空気であったが、ボイラー等で生成した高温（例えば３００℃）の水蒸気等の別の気体であってもよい。また、この場合のように、別の熱源で高温となった気体を使用する場合は、気体供給管８は加熱室９を経由しなくてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態において、酸素水素混合ガスと混合される燃料は、Ａ重油としたが、これに限定されること無く、その他の重油、あるいはＬＰＧ、タール等の他の化石燃料、更には人工燃料であってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
４      蒸発槽
６      バーナ
７      排ガス流通管
８      気体供給管
８ａ    気体噴出部
９      加熱室
１１    酸素水素混合ガス発生装置
Ｓ      廃液処理装置
【図１】
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【図２】
2014069168.tif 000004