(57)【要約】【課題】難分解性の物質が付着した酸化触媒をクリーニングすることが可能な廃水処理装置、及び廃水処理装置における触媒クリーニング方法を提供する。【解決手段】廃水処理装置１０は、処理槽２１に貯留された難分解性の物質を含む廃水を加熱することにより水分を蒸発させて前記廃水を濃縮させる。廃水処理装置１０は、処理槽２１に貯留された液体を加熱する第１加熱器２２と、処理槽２１から外部へ蒸気を案内する連結ダクト１４及び排気ダクト４４と、酸化触媒４３と、処理槽２１に水を供給する給水部２８と、濃縮水が処理槽２１から排出された状態で処理槽２１に一定量の水を貯留させるように給水部２８を制御し、処理槽２１内の前記水を加熱して酸化触媒４３をクリーニングするための水蒸気を生じさせるように第１加熱器２２を制御する制御部１００と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留槽に貯留された難分解性の物質を含む廃水を加熱することにより水分を蒸発させて前記廃水を濃縮させる廃水処理装置であって、
前記貯留槽に貯留された液体を加熱する第１加熱部と、
前記貯留槽から外部へ気体を案内するダクト部と、
前記ダクト部における前記気体の案内経路に設けられた酸化触媒と、
前記貯留槽に水を供給する給水部と、
濃縮された濃縮水が前記貯留槽から排出された状態で前記貯留槽に一定量の水を貯留させるように前記給水部を制御し、前記貯留槽内の前記水を加熱して前記酸化触媒をクリーニングするための水蒸気を生じさせるように前記第１加熱部を制御するクリーニング制御部と、を備えることを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
前記貯留槽から前記酸化触媒までの前記ダクト部内に設けられ、前記ダクト部内の前記蒸気を加熱する第２加熱部を更に備え、
前記クリーニング制御部は、前記水蒸気が前記酸化触媒のクリーニングに必要な予め定められた温度まで上昇するように前記第２加熱部を制御する請求項１に記載の廃水処理装置。
【請求項３】
前記貯留槽で生じた前記水蒸気を前記ダクト部を通じて外部へ送出する送風機を更に備え、
前記クリーニング制御部は、前記酸化触媒のクリーニング時に前記送風機を駆動するように制御する請求項１又は２に記載の廃水処理装置。
【請求項４】
前記貯留槽に前記廃水を供給する廃水供給部と、
前記貯留槽における前記水の水位が予め定められた基準水位まで減少した場合に、前記水の減少量と同量又は前記減少量よりも少ない量の前記廃水を前記貯留槽に供給するように前記廃水供給部を制御し、前記貯留槽内における前記水と前記廃水との混合液を加熱して当該混合液を濃縮させるように前記第１加熱部を制御する濃縮加熱制御部と、を更に備える請求項１から３のいずれかに記載の廃水処理装置。
【請求項５】
貯留槽に貯留された難分解性の物質を含む廃水を加熱することにより水分を蒸発させて前記廃水を濃縮させる廃水処理装置に適用され、前記廃水処理装置のダクト部に設けられた酸化触媒をクリーニングする触媒クリーニング方法であって、
濃縮された濃縮水が前記貯留槽から排出された状態で前記貯留槽に一定量の水を貯留させる給水工程と、
前記給水工程によって前記貯留槽に貯留された前記水を加熱して前記酸化触媒をクリーニングするための水蒸気を生じさせる第１加熱工程と、を含むことを特徴とする触媒クリーニング方法。
【請求項６】
前記第１加熱工程によって生じた前記水蒸気が前記酸化触媒のクリーニングに必要な予め定められた温度まで上昇するように前記ダクト部内で前記水蒸気を加熱する第２加熱工程と、を更に含む請求項５に記載の触媒クリーニング方法。
【請求項７】
前記第１加熱工程によって生じた前記水蒸気を前記酸化触媒へ向けて送風する送風工程と、を更に含む請求項５又は６に記載の触媒クリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場などから排出される廃水を処理する廃水処理装置に関し、特に、難分解性の物質を含む廃水から水分を蒸発させて濃縮する廃水処理装置、及び廃水処理装置の触媒をクリーニングする触媒クリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水溶性切削油などを含む難分解性の物質を含む廃水を処理する装置として、貯留槽に貯留されている前記廃水を加熱して水分を蒸発させることにより、前記廃水に含まれる前記難分解性の物質を固体として分離する装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
前記廃水を加熱して蒸発させる場合、蒸発時に、水だけでなく、水以外の物質も蒸発する場合がある。水よりも沸点の低い物質或いは水の沸点と同等の物質が前記廃水に含まれている場合は、これらの物質も水と一緒に蒸発することになる。水と共に蒸発する物質の一例として、沸点が１０１．１℃の１，４−ジオキサン（１，４−ｄｉｏｘａｎｅ：Ｃ４Ｈ８Ｏ２）が挙げられる。１，４−ジオキサンは、常温において水や溶媒に溶解するため、従来から有機溶剤に添加される反応剤や安定剤として用いられている。なお、１，４−ジオキサンは、健康に対する影響として、人に対して発がん性のリスクがあると考えられている。少なくとも、動物実験では発がん性を有することが判明しており、国際がん研究機関（ＩＡＲＣ）においても、人に対する発がん性の可能性がある、と認定している。
【０００４】
前掲した従来の装置では、前記難分解性の物質を含む前記廃水に含まれる１，４−ジオキサンなどの有害物質が蒸気とともに排出されるため、排気ガスを触媒によって酸化分解させてから排出する必要がある。１，４−ジオキサンは、大気中に気体として存在する状態においては、酸化触媒によって比較的速やかに分解されることが分かっている。従来、排気ダクトに酸化触媒を設け、前記廃水を１００℃以上に加熱して水とともに１，４−ジオキサン（沸点１０１．１℃）を蒸発させ、その蒸気を前記酸化触媒に通過させることにより、１，４−ジオキサンを分解する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２００４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記難分解性の物質を含む前記廃水の加熱中に、貯留槽内に前記廃水のミストや気泡（以下、ミスト等という。）が生じる場合がある。前記ミスト等が蒸気と共に前記排気ダクトに流入して前記酸化触媒に到達すると、前記ミスト等が前記酸化触媒に付着する。この場合、付着した前記ミスト等の水分が蒸発すると、前記難分解性の物質が前記酸化触媒に固着することになる。その結果、前記酸化触媒において、酸化反応が鈍化して、１，４−ジオキサンなどの有害物質の分解性能が低下するという問題が生じる。また、付着した前記ミスト等が前記酸化触媒に直接付着すると、蒸気が前記酸化触媒に流入する場合に比べて酸化反応する物質量が増大し、酸化反応に伴い発生する熱量も増大する。その結果、蒸気が前記酸化触媒の耐熱温度を超えるおそれがある。この場合、前記酸化触媒が劣化したり、前記酸化触媒が損傷するという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、難分解性の物質などが付着した酸化触媒を水蒸気でクリーニングすることが可能な廃水処理装置、及び廃水処理装置における触媒クリーニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る廃水処理装置は、貯留槽に貯留された難分解性の物質を含む廃水を加熱することにより水分を蒸発させて前記廃水を濃縮させる装置である。前記廃水処理装置は、前記貯留槽に貯留された液体を加熱する第１加熱部と、前記貯留槽から外部へ気体を案内するダクト部と、前記ダクト部における前記気体の案内経路に設けられた酸化触媒と、前記貯留槽に水を供給する給水部と、濃縮された濃縮水が前記貯留槽から排出された状態で前記貯留槽に一定量の水を貯留させるように前記給水部を制御し、前記貯留槽内の前記水を加熱して前記酸化触媒をクリーニングするための水蒸気を生じさせるように前記第１加熱部を制御するクリーニング制御部と、を備える。
【０００９】
前記廃水処理装置は、前記貯留槽から前記酸化触媒までの前記ダクト部内に設けられ、前記ダクト部内の前記蒸気を加熱する第２加熱部を更に備える。この場合、前記クリーニング制御部は、前記水蒸気が前記酸化触媒のクリーニングに必要な予め定められた温度まで上昇するように前記第２加熱部を制御する。
【００１０】
前記廃水処理装置は、前記貯留槽で生じた前記水蒸気を前記ダクト部を通じて外部へ送出する送風機を更に備える。この場合、前記クリーニング制御部は、前記酸化触媒のクリーニング時に前記送風機を駆動するように制御する。
【００１１】
前記廃水処理装置は、前記貯留槽に前記廃水を供給する廃水供給部と、濃縮加熱制御部と、を更に備える。前記濃縮加熱制御得は、前記貯留槽における前記水の水位が予め定められた基準水位まで減少した場合に、前記水の減少量と同量又は前記減少量よりも少ない量の前記廃水を前記貯留槽に供給するように前記廃水供給部を制御し、前記貯留槽内における前記水と前記廃水との混合液を加熱して当該混合液を濃縮させるように前記第１加熱部を制御する。
【００１２】
本発明の他の実施形態に係る触媒クリーニング方法は、貯留槽に貯留された難分解性の物質を含む廃水を加熱することにより水分を蒸発させて前記廃水を濃縮させる廃水処理装置に適用されるものであり、前記廃水処理装置のダクト部に設けられた酸化触媒をクリーニングする方法である。前記触媒クリーニング方法は、濃縮された濃縮水が前記貯留槽から排出された状態で前記貯留槽に一定量の水を貯留させる給水工程と、前記給水工程によって前記貯留槽に貯留された前記水を加熱して前記酸化触媒をクリーニングするための水蒸気を生じさせる第１加熱工程と、を含む。
【００１３】
前記触媒クリーニング方法は、前記第１加熱工程によって生じた前記水蒸気が前記酸化触媒のクリーニングに必要な予め定められた温度まで上昇するように前記ダクト部内で前記水蒸気を加熱する第２加熱工程と、を更に含む。
【００１４】
前記触媒クリーニング方法は、前記第１加熱工程によって生じた前記水蒸気を前記酸化触媒へ向けて送風する送風工程と、を更に含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、難分解性の物質が付着した酸化触媒を水蒸気でクリーニングすることが可能である。その結果、前記難分解性の物質が前記酸化触媒に付着したことに起因する酸化反応の鈍化が防止され、１，４−ジオキサンなどの有害物質の分解性能を回復させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る廃水処理装置１０を示す正面図である。
【図２】図２は、廃水処理装置１０を示す右側面図である。
【図３】図３は、廃水処理装置１０を示す上面図である。
【図４】図４は、廃水処理装置１０の構成を示すシステム系統図である。
【図５】図５は、廃水処理装置１０の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、廃水処理装置１０における触媒クリーニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１８】
［廃水処理装置１０］
図１乃至図３は、廃水処理装置１０の外観を示す図である。図４は、廃水処理装置１０の構成を示すシステム系統図である。図４は、廃水処理装置１０の制御システムの構成を示すブロック図である。本実施形態に係る廃水処理装置１０は、難分解性の物質を含む廃水を加熱することにより水分を蒸発させて前記廃水を濃縮させる装置である。前記難分解性の物質としては、例えば、所謂パラフィンと称される炭素元素の数が２０以上の鎖式飽和炭化水素である。また、本実施形態の廃水処理装置１０による処理対象は、金属の切削加工の際に潤滑及び冷却に用いられる水溶性切削油を含む廃水である。したがって、廃水には、前記水溶性切削油だけでなく、切削加工によって生じた金属粉も含まれる。この金属粉も前記難分解性の物質の一例である。
【００１９】
図１乃至図４に示されるように、廃水処理装置１０は、大別すると、廃水濃縮装置１１と、分解処理装置１２と、制御盤３０と、を有しており、廃水濃縮装置１１から分解処理装置１２へ蒸気を含む気体を送り込むことができるように、廃水濃縮装置１１と分解処理装置１２とが連結ダクト１４によって連結されている。
【００２０】
［廃水濃縮装置１１］
廃水濃縮装置１１は、処理槽２１（本発明の貯留槽の一例）と、第１加熱器２２（本発明の第１加熱部の一例）と、第２加熱器２３（本発明の第２加熱部の一例）と、送気ブロアー２４（本発明の送風機の一例）と、消泡剤供給部２７と、給水部２８（本発明の給水部の一例）と、排出ポンプ２９と、を備えている。
【００２１】
処理槽２１は、処理対象である廃水を貯留するためのものであり、略直方体形状に形成されている。処理槽２１の内部に所定量の液体（廃水又は水）が貯留される。本実施形態では、処理槽２１に貯留されて濃縮処理される廃水は、前記パラフィン、前記水溶性切削油、前記金属粉、１，４−ジオキサン、及び水を含むものである。これらのうち、前記パラフィン、前記水溶性切削油、及び金属粉が、後述の酸化触媒４３による分解が困難な難分解性の物質である。前記廃水における水の含有率は、概ね９０％〜９５％程度であり、そのため、前記廃水の粘性は比較的低い。なお、前記廃水には、前記パラフィン、前記１，４−ジオキサンなどの物質以外の物質として、防錆油添加剤や、精製鉱物油、界面活性剤、潤滑性向上用の添加剤などが含まれている場合がある。この場合、これらの物質も、前記難分解性の物質の一例である。
【００２２】
本実施形態では、処理対象である廃水は、別途設置された廃水タンク８１に貯留されている。この廃水タンク８１は、配管８１Ａによって処理槽２１の底部に接続されている。配管８１Ａには、電気駆動によって開閉される電動弁８１Ｂと、供給ポンプ８１Ｃとが設けられている。供給ポンプ８１Ｃは、廃水タンク８１と電動弁８１Ｂとの間に設けられている。供給ポンプ８１Ｃは、必要に応じて廃水タンク８１から処理槽２１に廃水を供給するためのポンプである。電動弁８１Ｂ及び供給ポンプ８１Ｃは、制御盤３０の制御部１００（図５参照）によって駆動制御される。電動弁８１Ｂが制御部１００によって制御されて開けられ、そして、供給ポンプ８１Ｃが制御部１００によって駆動されることにより、廃水タンク８１から処理槽２１に廃水が供給される。また、電動弁８１Ｂが閉じられて、供給ポンプ８１Ｃの駆動が停止されると、廃水の供給が停止される。なお、電動弁８１Ｂ及び供給ポンプ８１Ｃによって、本発明の廃水供給部が実現されている。
【００２３】
処理槽２１は、架台１５によって支持されている。架台１５は、ベースフレーム１５Ａと、ベースフレーム１５Ａから上方へ延びる複数のフレーム脚１５Ｂと、フレーム脚１５Ｂによって支えられた上部フレーム１５Ｃとによって構成されている。処理槽２１は、上部フレーム１５Ｃによって、ベースフレーム１５Ａから上方へ所定高さを隔てた位置に設けられている。
【００２４】
処理槽２１に貯留される廃水は、例えば、工場などにおいて工業生産に水が使用され、その使用後に廃棄される汚水（所謂工業廃水）である。このような廃水は、そのままの状態で河川や海に排出されると自然環境を汚染することになるため、自然環境に排出可能な程度まで浄化してから河川や海に排出されなければならない。特に、金属加工を行う工場からの工業廃水には、前記パラフィン、前記水溶性切削油、前記金属粉、１，４−ジオキサン、及び水が含まれていることがある。このような廃水は、水質汚濁防止法で定められた排水基準（０．５ｍｇ／Ｌ）をクリアしたものでなければ、河川や海を含む水域（公共用水域）に排出することは禁止されている。
【００２５】
第１加熱器２２は、処理槽２１内に貯留された液体（廃水又は水）を加熱するものであり、処理槽２１に設けられている。第１加熱器２２は、例えばハロゲンヒーターなどの電気ヒーター２２Ａと、電気ヒーター２２Ａを駆動させるドライバー回路を含む第１加熱制御部２２Ｂとが一体に構成されたユニットタイプのものである。電気ヒーター２２Ａは、処理槽２１の内部に設けられており、第１加熱制御部２２Ｂは、処理槽２１の外部に配置されている。電気ヒーター２２Ａは、処理槽２１の内部において高さ方向の中間位置よりも下方に設けられており、処理槽２１に液体（廃水又は水）が貯留された状態でその全部が液体中に配置される。第１加熱器２２は、制御部１００によって駆動されることによって前記液体を加熱する。具体的には、制御部１００から駆動信号が第１加熱制御部２２Ｂに送られると、第１加熱制御部２２Ｂは、前記駆動信号に基づいて電気ヒーター２２Ａを駆動させて加熱制御する。なお、第１加熱器２２は、処理槽２１内の液体を加熱するものであれば、抵抗加熱方式、赤外線加熱方式、誘電加熱方式、誘導加熱方式のいずれの加熱方式のものであってもよい。
【００２６】
送気ブロアー２４は、電気駆動される送風機である。送気ブロアー２４は、第１加熱器２２による加熱によって処理槽２１内の液体から生じた蒸気を処理槽２１から外部へ向けて送出する。図１に示されるように、送気ブロアー２４は、処理槽２１の下方においてベースフレーム１５Ａの上面に固定されており、送気ブロアー２４から延出された配管２４Ａが連結ダクト１４の一部である中間ダクト１４Ａに連結されている。中間ダクト１４Ａは、処理槽２１の上面から上方へ延出するダクト部材である。送気ブロアー２４から中間ダクト１４Ａに配管（不図示）が接続されており、この配管を通じて送気ブロアー２４から空気が中間ダクト１４Ａの内部に送り込まれる。本実施形態では、送気ブロアー２４は、中間ダクト１４Ａの内部に上向きの気流を生じさせる方向へ空気を送り込む。中間ダクト１４Ａに送り込まれた空気は、中間ダクト１４Ａに存在する蒸気とともに連結ダクト１４に入り込み、処理槽２１の外部に排出される。なお、連結ダクト１４に入り込んだ蒸気は、連結ダクト１４を通って分解処理装置１２に送り込まれる。
【００２７】
なお、本実施形態では、送気ブロアー２４によって本発明の送風機を実現する構成を例示するが、本発明の送風機はこの構成に限られない。例えば、送気ブロアー２４と同じブロアーが排気ダクト４４に設けられていてもよい。また、本発明の送風機は、送気ブロアー２４のような構成にものに限られない。例えば、送気ブロアー２４に代えて、中間ダクト１４Ａの内部に設けられた軸流ファンを送風機として適用してもよい。この場合、外部から空気が送り込まれないため、中間ダクト１４Ａ内の蒸気が希薄になることが防止される。
【００２８】
第２加熱器２３は、処理槽２１から分解処理装置１２の酸化触媒４３までのダクト、具体的には連結ダクト１４に設けられている。第２加熱器２３は、連結ダクト１４内の気体（蒸気及び空気）を加熱する。第２加熱器２３は、例えばハロゲンヒーターなどの電気ヒーター２３Ａと、電気ヒーター２３Ａを駆動させるドライバー回路を含む第２加熱制御部２３Ｂとが一体に構成されたユニットタイプのものである。電気ヒーター２３Ａは、連結ダクト１４の内部に設けられており、第２加熱制御部２３Ｂは、連結ダクト１４の外部に配置されている。第２加熱器２３は、制御部１００によって駆動されることによって連結ダクト１４内の気体を加熱する。具体的には、制御部１００から駆動信号が第２加熱制御部２３Ｂに送られると、第２加熱制御部２３Ｂは、前記駆動信号に基づいて電気ヒーター２３Ａを駆動させて加熱制御する。なお、第２加熱器２３は、連結ダクト１４内の気体を加熱するものであれば、抵抗加熱方式、赤外線加熱方式、マイクロ波加熱方式、 誘電加熱方式、誘導加熱方式のいずれの加熱方式のものであってもよい。
【００２９】
消泡剤供給部２７は、消泡剤を収容する収容ボックス２７Ａと、収容ボックス２７Ａと処理槽２１とを連結する配管２７Ｂと、配管２７Ｂに設けられた電動弁２７Ｃとを備える。後述の泡検出センサー３３によって処理槽２１内に泡が発生したと判定されると、電動弁２７Ｃが開けられて、収容ボックス２７Ａから配管２７Ｂを通じて前記消泡剤が処理槽２１内に投入される。消泡剤としては、例えば、シリコーン系消泡剤や有機系消泡剤などが適用可能である。
【００３０】
給水部２８は、処理槽２１に水を供給するものであり、処理槽２１の近傍に設けられている。処理槽２１の側壁には、処理槽２１の内部に連通している給水口２１Ｃが設けられている。給水部２８は、水道源又は水タンクなどの水供給源２８Ｄから延びる給水管２８Ａを有しており、この給水管２８Ａが処理槽２１の給水口２１Ｃに接続されている。給水部２８は、工業用水道から給水管２８Ａを通じて給水口２１Ｃに水を供給している。給水口２１Ｃに供給された水は、処理槽２１内に貯留される。給水管２８Ａには、水の供給又は停止をするための電動弁２８Ｂが設けられている。電動弁２８Ｂは、例えば電動ボールバルブである。電動弁２８Ｂは、制御盤３０の制御部１００によって開閉が制御されて、水の供給又は停止が行われる。また、電動弁２８Ｂは、制御部１００によって開閉角が制御されて、給水管２８Ａを流れる水量が調整される。
【００３１】
排出ポンプ２９は、処理槽２１の下側に設けられている。具体的には、排出ポンプ２９は、処理槽２１の下方においてベースフレーム１５Ａの上面に固定されている。排出ポンプ２９は、必要に応じて処理槽２１に貯留されている廃水を外部へ排出するためのポンプである。そのため、排出ポンプ２９の吸込口には、処理槽２１の底部から延びる排水管８４が接続されている。本実施形態では、排出ポンプ２９は、別に設置されている外部タンク８２（図４参照）に廃水を排出する。したがって、排出ポンプ２９の吐出口には、外部タンク８２に至る排水管８５が連結されている。また、排水管８４には、電気駆動によって開閉される電動弁８４Ａが設けられている。電動弁８４Ａ及び排出ポンプ２９は、制御盤３０の制御部１００（図５参照）によって駆動制御される。電動弁８４Ａが制御部１００によって制御されて開けられ、そして、排出ポンプ２９が制御部１００によって駆動されることにより、処理槽２１内の液体（廃水又は水）が外部タンク８２に排出される。また、電動弁８４Ａが閉じられて、排出ポンプ２９の駆動が停止されると、前記液体の排出が停止される。
【００３２】
［分解処理装置１２］
分解処理装置１２は、処理槽２１から連結ダクト１４、排気ダクト４４に至る排気ガスの案内経路に設けられており、筒状の筐体４１と、酸化触媒４３と、排気ダクト４４と、排気ブロアー４５と、温度センサー４６と、温度センサー４７と、を備えている。
【００３３】
筐体４１は、鉛直方向に延びる断面円形の筒形状に形成されている。筐体４１の一方側（入口側）は連結ダクト１４の出口側に連結しており、連結ダクト１４から案内された気体を内部に流入させる。筐体４１の他方側（出口側）には排気ダクト４４が連結されている。連結ダクト１４から送られてきた気体（蒸気）は、筐体４１の内部を通って上方へ案内されて、排気ダクト４４に流入する。つまり、筐体４１の内部では、下部から上方へ向かう気流が生じる。
【００３４】
酸化触媒４３は、筐体４１の内部に設けられている。酸化触媒４３は、白金を主成分とする金属触媒であり、ハニカム構造を有する所謂メタルハニカム触媒である。ハニカム構造の内部を連結ダクト１４から送り込まれた蒸気を含む気体が通ることによって、その気体に含まれている１，４−ジオキサンと酸化触媒４３とが酸化反応して、１，４−ジオキサンが完全に分解される。具体的には、１，４−ジオキサンが分解されて、水蒸気（水）と二酸化炭素が生成される。また、前記気体に１，４−ジオキサンの蒸気以外に、ＶＯＣガスが含まれている場合は、ＶＯＣガスと酸化触媒４３とが酸化反応して、ＶＯＣガスが完全に分解される。
【００３５】
温度センサー４６は、筐体４１の内部における酸化触媒４３の下側の温度（触媒入口温度）を検出するものである。また、温度センサー４７は、筐体４１の内部における酸化触媒４３の上側の温度（触媒出口温度）を検出するものである。温度センサー４６，４７は、検出対象の温度に応じたセンサー信号を制御部１００に送る。制御部１００は、そのセンサー信号に基づいて検出対象の温度を算出し、その温度情報を液晶モニター１０６に表示する。
【００３６】
［制御盤３０］
制御盤３０は、第１加熱器２２による処理槽２１内の液体（廃水又は水）の加熱の制御、給水部２８による処理槽２１への給水の制御、第２加熱器２３による気体（蒸気又は空気）の加熱の制御、供給ポンプ８１Ｃ等による処理槽２１への廃水供給の制御、などを行う。図１に示されるように、制御盤３０は、架台１５の上部フレーム１５Ｃに設置された自立型のボックス形状のキャビネット３０Ａを有しており、更に、その内部に、シーケンサーなどの制御部１００などが設けられている。また、キャビネット３０Ａの正面には開閉可能な扉３０Ｂが設けられており、この扉３０Ｂに、液晶モニター１０６や、その他の操作部などが設けられている。
【００３７】
制御部１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＥＥＰＲＯＭ１０４（登録商標）等を有するコンピューターであり、廃水処理装置１０を統括的に制御する。ＲＯＭ１０２に制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵ１０１が前記制御プログラムを読み出した実行することによって、後述の濃縮加熱処理やクリーニング加熱処理が実行される。なお、濃縮加熱処理及びクリーニング加熱処理については後述する。
【００３８】
制御部１００に、液晶モニター１０６、第１加熱制御部２２Ｂ、及び第２加熱制御部２３Ｂが接続されており、互いに信号やデータの相互通信が可能に構成されている。
【００３９】
処理槽２１には、温度センサー３２、泡検出センサー３３、液面レベルセンサー３４、温度センサー３５が設けられている。
【００４０】
温度センサー３２は、処理槽２１に貯留されている液体（廃水又は水）の温度を検出するものであり、例えば、測温抵抗体、熱電対、或いはサーミスタなどで構成されている。温度センサー３２は、検出対象の温度に応じたセンサー信号を制御盤３０の制御部１００に送る。制御部１００は、そのセンサー信号に基づいて検出対象の温度を算出し、その温度情報を液晶モニター１０６に表示する。
【００４１】
また、第１加熱制御部２２Ｂは、第１加熱器２２の電気ヒーター２２Ａを駆動させて加熱制御する。第１加熱制御部２２Ｂは、温度センサー３２によって検出された温度が予め定められた設定温度となるように、電気ヒーター２２Ａを加熱制御する。前記設定温度の情報は、ＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶されている。本実施形態では、前記設定温度は液体が蒸発可能な温度に設定されている。例えば、前記液体が水の場合は１００℃に、前記液体が廃水の場合は１０５℃に設定されている。第１加熱制御部２２Ｂは、検出された液体の温度に基づいて電気ヒーター２２ＡをＰＩＤ制御する。具体的には、第１加熱制御部２２Ｂは、検出温度が前記設定温度未満の場合に、電気ヒーター２２Ａによる加熱を強め、検出温度が前記設定温度を超えている場合に、電気ヒーター２２Ａによる加熱を弱めるか一時停止させる。
【００４２】
第２加熱制御部２３Ｂは、第２加熱器２３の電気ヒーター２３Ａを駆動させて加熱制御する。本実施形態では、第２加熱制御部２３Ｂは、電気ヒーター２３Ａを駆動させて、分解処理装置１２の酸化触媒４３の入口温度が３５０℃となるように電気ヒーター２３ＡをＰＩＤ制御する。第２加熱制御部２３Ｂは、温度センサー４６で検出された温度が予め定められた目標温度（例えば３５０℃）となるように、電気ヒーター２３Ａを加熱制御する。前記目標温度の情報は、ＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶されている。
【００４３】
泡検出センサー３３は、処理槽２１に貯留されている廃水の液面に泡が生じているかどうかを検出するものであり、例えば、処理槽２１の上部の空間に所定距離を隔てて離間された発光素子及び受光素子により構成されている。処理槽２１には、貯留される液体の上限水位が定められており、本実施形態では、処理槽２１に１００リットルの液体が貯留されたときの水位に定められている。前記発光素子及び前記受光素子は、前記上限水位よりも少し上方の位置、具体的には、前記上限水位よりも１５０ｍｍ高い位置に設けられている。
【００４４】
前記発光素子は、例えば発光ダイオードである。前記受光素子は、例えばフォトトランジスタである。発光素子から受光素子に光が照射されており、その照射光に応じた電圧信号が制御部１００に送られる。廃水の液面に泡が生じると、前記光が遮られ、前記電圧信号の電圧レベルが低下する。制御部１００は、前記電圧レベルが閾値未満になった場合に、液面に泡が生じていると判定する。本実施形態では、発生した泡が液面から離れて連結ダクト１４を通って分解処理装置１２に送られると、分解処理装置１２が停止したり故障したりするおそれがある。そのため、制御部１００は、泡が生じていると判定した場合に、電動弁２７Ｃを制御して、消泡剤供給部２７から処理槽２１に消泡剤を供給する。
【００４５】
液面レベルセンサー３４は、処理槽２１に貯留されている液体（廃水又は水）の液面の位置を検出するものであり、例えば、フロートスイッチタイプのものや静電容量を用いたものなどが考えられる。液面レベルセンサー３４は、廃水の液面が処理槽２１に定められた前記上限水位、中間水位、或いは、基準水位に達したか否かを検出する。本実施形態では、前記上限水位は、処理槽２１に１００リットルの液体が貯留されたときの水位に定められている。前記基準水位は、処理槽２１に９０リットルの液体が貯留されたときの水位に定められている。この基準水位は、後述するクリーニング加熱処理が完了したかどうかの判断に用いられる水位である。また、前記中間水位は、前記上限水位と前記基準水位との間に定められており、例えば、処理槽２１に９５リットルの液体が貯留されたときの水位に定められている。この中間水位は、後述する濃縮加熱処理を行うときに供給される廃水の量の判断に用いられる水位である。液面レベルセンサー３４は、廃水の液面の水位に対応するセンサー信号を制御部１００に送り、制御部１００は、そのセンサー信号のレベルが前記上限水位や前記中間水位、前記基準水位に対応するレベル値であるか否かによって、液面が前記上限水位、前記中間水位、或いは前記基準水位に達したか否かを判定する。
【００４６】
連結ダクト１４には、温度センサー３５が設けられている。温度センサー３５は、処理槽２１の側面の上部に設けられている。温度センサー３５は、処理槽２１の上部の空間内の気体の温度を検出するものであり、例えば、測温抵抗体などで構成されている。温度センサー３５は、検出対象の温度に応じたセンサー信号を制御部１００に送る。制御部１００は、そのセンサー信号に基づいて検出対象の温度を算出し、その温度情報を液晶モニター１０６に表示する。
【００４７】
ところで、パラフィンなどの難分解性の物質を含む廃水を蒸発して濃縮する場合、廃水の加熱中に、処理槽２１内に廃水のミストや気泡（以下、ミスト等という。）が生じる場合がある。前記ミスト等が蒸気と共に連結ダクト１４に流入して酸化触媒４３に到達すると、前記ミスト等が酸化触媒４３に付着する。この場合、付着した前記ミスト等の水分が蒸発して前記難分解性の物質が酸化触媒４３に固着すると、酸化反応が鈍化して、１，４−ジオキサンなどの有害物質の分解性能が低下するという問題が生じる。また、付着した前記ミスト等が酸化触媒４３に直接付着すると、蒸気が酸化触媒４３に流入する場合に比べて酸化反応する物質量が増大し、酸化反応に伴い発生する熱量も増大する。その結果、蒸気が酸化触媒４３の耐熱温度を超えるおそれがある。この場合、酸化触媒４３が劣化したり、酸化触媒４３が損傷するという問題が生じる。これに対して、本実施形態では、後述するクリーニング加熱処理が行われるため、前記難分解性の物質などが付着した酸化触媒４３を水蒸気によってクリーニングすることにより、前記難分解性の物質を酸化触媒４３から除去することが可能である。
【００４８】
［クリーニング加熱処理、濃縮加熱処理］
次に、図６のフローチャートを参照して、制御部１００によって実行されるクリーニング加熱処理、濃縮加熱処理の手順の一例について説明する。ここで、前記クリーニング加熱処理は、図６のステップＳ１１〜Ｓ１６の各処理を行うことによって、処理槽２１に貯留された水を蒸発させて水蒸気を生じさせ、その水蒸気によって酸化触媒４３をクリーニングする処理である。前記クリーニング加熱処理を行う制御部１００が、本発明のクリーニング制御部である。また、前記クリーニング加熱処理が行われることによって、本発明の触媒クリーニング方法が実現される。また、前記濃縮加熱処理は、図６のステップＳ１７〜Ｓ２２の各処理を行うことによって処理槽２１に貯留された廃水を蒸発させて濃縮しつつ、蒸発した蒸気に含まれる１，４−ジオキサンやＶＯＣガスを分解する処理である。前記濃縮加熱処理を行う制御部１００が、本発明の濃縮加熱制御部である。図中のＳ１１、Ｓ１２、・・・は処理手順（ステップ）の番号を表している。各ステップにおける処理は、制御部１００によって、より詳細にはＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２内の制御プログラムを実行することによって行われる。なお、以下においては、説明の便宜上、前記濃縮加熱処理が行われて濃縮水が外部タンク８２に排出された状態で、ステップＳ１１の処理が開始される例について説明する。
【００４９】
まず、ステップＳ１１では、制御部１００は、処理槽２１に液体が貯留されているかどうかを判定する。この判定処理は、液面レベルセンサー３４からのセンサー信号に基づいて行われる。
【００５０】
次に、ステップＳ１２では、制御部１００は、電動弁２８Ｂを駆動制御して、電動弁２８Ｂを閉位置から開位置に作動する。これにより、工業用水などの水が給水管２８Ａを通じて処理槽２１に供給（給水）される。
【００５１】
ステップＳ１３では、制御部１００は、水が処理槽２１に一定量供給されたかどうかを判定する。具体的には、制御部１００は、処理槽２１における前記上限水位まで水が供給されたかどうかを判定する。この判定処理は、液面レベルセンサー３４からのセンサー信号に基づいて行われる。制御部１００は、水の液面が前記上限水位に到達したと判定すると（Ｓ１３のＹＥＳ）、電動弁２８Ｂを開位置から閉位置に戻して、水の供給を停止する（Ｓ１４）。なお、ステップＳ１３において、水の液面が前記上限水位に到達したと判定されるまで、水の供給は継続される。ステップＳ１２、Ｓ１３の処理を行う工程が本発明の給水工程である。
【００５２】
水の供給が停止されると、次のステップＳ１５では、一次加熱蒸発処理が実行される。前記一次加熱蒸気処理は、処理槽２１に貯留された水を加熱して前記水から水蒸気を生じさせ、その水蒸気を連結ダクト１４から酸化触媒４３に供給し、排気ダクト４４から外部に排出する処理である。前記一次加熱蒸発処理を行う工程が、本発明の第１加熱工程である。ステップＳ１５における一次加熱蒸発処理は、送気ブロアー２４を駆動させて処理槽２１で発生した水蒸気を酸化触媒４３側へ送り込む送気処理（Ｓ１５２）、第１加熱器２２及び第２加熱器２３を駆動させて処理槽２１内の水及び連結ダクト１４内の気体を加熱する加熱処理（Ｓ１５２）を含む。
【００５３】
ステップＳ１５１（送気処理）では、制御部１００は、送気ブロアー２４を駆動して、連結ダクト１４内に空気を送り込む。これにより、処理槽２１で生じた水蒸気が連結ダクト１４に吸い込まれて、更に、連結ダクト１４を通って筐体４１に送風される。なお、ステップＳ１５１の送気処理が行われることによって、本発明の送風工程が実現される。
【００５４】
ここで、送気ブロアー２４による送風量は、酸化触媒４３におけるクリーニングに必要な風量となるように制御部１００によって制御される。例えば、処理対象の廃水における前記難分解性の物質の含有率が高ければ高い程、酸化触媒４３に付着する前記難分解性の物質の付着量も多くなることから、前記難分解性の物質の含有率に比例して、送気ブロアー２４による送風量を大きくすることが考えられる。
【００５５】
ステップＳ１５２（加熱処理）では、制御部１００は、第１加熱制御部２２Ｂに駆動信号を送って、第１加熱器２２の電気ヒーター２２Ａを駆動させる。このとき、第１加熱制御部２２Ｂは、ＰＩＤ制御によって、水が沸騰して蒸発するように加熱制御する。また、制御部１００は、第２加熱制御部２３Ｂに駆動信号を送って、第２加熱器２３の電気ヒーター２３Ａを駆動させる。このとき、第２加熱制御部２３Ｂは、ＰＩＤ制御によって、酸化触媒４３の入口温度が、酸化触媒４３のクリーニングに必要な目標温度（例えば、２５０℃〜３５０℃の範囲内の温度）となるように電気ヒーター２３Ａを加熱制御する。この加熱処理によって、筐体４１に入り込んだ水蒸気は、前記目標温度まで加熱されて酸化触媒４３を通り、これにより、酸化触媒４３に付着した前記難分解性の物質などの付着物が水蒸気の蒸気流によって剥がし落とされるようにして洗浄される。
【００５６】
前記一次加熱蒸発処理が行われることにより、処理槽２１内の水の貯留量は徐々に減少する。次のステップＳ１６では、制御部１００は、処理槽２１の水が前記基準水位まで減少したかどうかを判定する。この判定処理は、液面レベルセンサー３４からのセンサー信号に基づいて行われる。制御部１００は、水の液面が前記基準水位まで減少したと判定すると（Ｓ１６のＹＥＳ）、次のステップＳ１７に進む。
【００５７】
次のステップＳ１７では、制御部１００は、電動弁８１Ｂを制御して、電動弁８１Ｂを閉位置から開位置に作動し、また、供給ポンプ８１Ｃを駆動させる。これにより、廃水タンク８１から廃水が処理槽２１に供給される。このとき、前記基準水位まで貯留されている水と廃水とが混合される。処理槽２１に供給される廃水の量は、水と廃水との混合液の液面が前記基準水位から前記中間水位に達する程度の量（本実施形態では５リットル）である。制御部１００は、液面レベルセンサー３４からのセンサー信号に基づいて、前記混合液の液面が前記中間水位に到達したと判定すると、電動弁８１Ｂを閉位置に戻し、供給ポンプ８１Ｃを停止して、廃水の供給を停止する。
【００５８】
なお、ステップＳ１７における廃水の供給量は、前記混合液の全量が前記上限水位を超えないように、ステップＳ１５の一次加熱蒸発処理によって水が減少した減少量（本実施形態では１０リットル）よりも少ない量に定められている。もちろん、前記混合液の全量が前記上限水位を超えなければ、廃水の供給量は、前記減少量と同量であってもよい。
【００５９】
その後、制御部１００は、ステップＳ１８において、上述のステップＳ１５の一次加熱蒸発処理と同じ内容の二次加熱蒸発処理を実行する。前記二次加熱蒸発処理は、本発明の第２加熱工程である。
【００６０】
ステップＳ１８の二次加熱蒸発処理が行われることにより、前記混合液が加熱されると、混合液に含まれる水が蒸気となって連結ダクト１４に流入する。また、水と沸点がほとんど同じ１，４−ジオキサンも蒸気となって連結ダクト１４に流入する。また、廃水にＶＯＣが含まれている場合も、そのＶＯＣが蒸気（ＶＯＣガス）となって連結ダクト１４に流入する。その後、これらの蒸気は筐体４１に流入する。筐体４１に流入した気体は、第２加熱器２３によって３５０℃まで加熱され、酸化触媒４３を通る際に酸化触媒４３との酸化反応によって水蒸気と二酸化炭素に分解される。このように、ステップＳ１８では、酸化触媒４３に気体を供給させて気体に含まれる１，４−ジオキサンやＶＯＣガスを酸化して分解する処理が行われるとともに、混合液を濃縮する処理が行われる。
【００６１】
酸化触媒４３における酸化反応に伴い発生する熱によって、酸化触媒４３周辺の気体が約４００℃〜４５０℃に昇温される。すなわち、酸化触媒４３を通過した気体の温度は、触媒入口温度（例えば３５０℃）から５０℃〜１００℃だけ温度上昇する。この状態で、排気ダクト４４から気体が外部に排出される。なお、４００℃〜４５０℃という高温の状態で気体が排出されるのではなく、排気ブロアー（不図示）によって排気ダクト４４内に送風された空気によって希釈されつつ冷却されてから大気に排出される。
【００６２】
本実施形態では、後述するように、ステップＳ１７〜Ｓ２１の手順が繰り返し行われることによって、処理槽２１内の前記混合液における１，４−ジオキサンの濃度が予め定められた目標濃度値以下になるまで前記混合液に対する蒸発、分解、濃縮を繰り返し行う。
【００６３】
具体的には、制御部１００は、次のステップＳ１９において、処理槽２１の前記混合液が前記基準水位まで減少したかどうかを判定する。この判定処理は、液面レベルセンサー３４からのセンサー信号に基づいて行われる。制御部１００は、前記混合液の液面が前記基準水位まで減少したと判定すると（Ｓ１９のＹＥＳ）、前記二次加熱蒸発処理を行った処理回数（濃縮回数）をカウントアップして、ＲＡＭ１０３に記憶する（Ｓ２０）。
【００６４】
次のステップＳ２１では、制御部１００は、カウントアップした処理回数が予め定められた設定回数であるか否かを判定する。本実施形態では、前記設定回数が２０００回に設定されている。本実施形態の構成では、前記設定回数は、２０００回〜４０００回の範囲内で定めることが好ましい。なお、この設定回数の設定値は任意であり、廃水における水の含有率や処理槽２１の容積、加熱される廃水の設定温度（本実施形態では、例えば１０５℃）などに応じて定められる。ステップＳ２１において処理回数が前記設定回数未満であると判定されると、制御部１００は、ステップＳ１７に戻り、ステップＳ１７以降の各手順の処理を繰り返す。本実施形態では、上述したように、前記基準水位は液量が９０リットルの水位であり、前記中間水位は液量が９５リットルの水位である。つまり、前記基準水位から前記中間水位までの容量は５リットルである。したがって、ステップＳ１７〜Ｓ２１の各手順の処理は、処理槽２１内の前記混合液に含まれる水及び１，４−ジオキサンが蒸発して、前記混合液が５リットル減少する度に繰り返し行われる。一方、ステップＳ２１において処理回数が前記設定回数であると判定されると、制御部１００は、ステップＳ２５に進む。
【００６５】
ステップＳ２５では、制御部１００は、排出ポンプ２９を駆動させ、また、排水管８４に設けられた電動弁８４Ａを開けて、処理槽２１に貯留されている濃縮後の濃縮水（前記混合液が濃縮されたもの）を外部タンク８２に排出する。これにより、排出ポンプ２９によって、前記濃縮水が処理槽２１から排水管８４及び排水管８５を通って外部タンク８２に流入する。そして、前記濃縮水の排出後に、電動弁８４Ａを閉位置に戻し、排出ポンプ２９を停止させた後に、再びステップＳ１１以降の各手順の処理を実行する。
【００６６】
以上説明したように、上述の実施形態の廃水処理装置１０においては、前記クリーニング加熱処理が行われることによって、濃縮加熱処理中に酸化触媒４３に付着した前記難分解性の物質などの付着物が水蒸気の蒸気流によって剥がし落とされるようにして洗浄される。その結果、前記難分解性の物質が前記酸化触媒に付着したことに起因する酸化反応の鈍化が防止され、１，４−ジオキサンなどの有害物質の分解性能を回復させることが可能になる。
【００６７】
１０：廃水処理装置
１１：廃水濃縮装置
１２：分解処理装置
２１：処理槽
２２：第１加熱部
２３：第２加熱部
２４：送気ブロアー
２７：消泡剤供給部
２８：給水部
２９：排出ポンプ
３０：制御盤
４３：酸化触媒
４４：排気ダクト
４６：温度センサー
４７：温度センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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