(57)【要約】【課題】被処理水からの水の蒸発を効率的に行ないながら発生した熱エネルギーを有効活用することが可能な蒸気再圧縮型の濃縮設備を提供する。【解決手段】被処理水を加熱手段１２で加熱しその一部を蒸発させて濃縮する第１の蒸発濃縮手段１３と、第１の蒸発濃縮手段１３内を減圧状態に保持しながら第１の蒸発濃縮手段１３内で発生した水蒸気を吸引し圧縮して高温の水蒸気混じりの温熱水を生成する吸引圧縮手段１４と、高温の水蒸気混じりの温熱水を加熱手段１２に加熱源として供給する温熱水供給配管１５とを備え、吸引圧縮手段１４に接続され吸引圧縮手段１４により減圧状態に保持されて、被処理水の一部を蒸発させる第２の蒸発濃縮手段１７を有し、第２の蒸発濃縮手段１７に導入された被処理水のうち第２の蒸発濃縮手段１７で蒸発せずに残った被処理水を第１の蒸発濃縮手段１３に供給する流入路が設けられている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口から流入させた被処理水を加熱手段で加熱しその一部を蒸発させて濃縮する第１の蒸発濃縮手段と、前記第１の蒸発濃縮手段内を減圧状態に保持しながら該第１の蒸発濃縮手段内で発生した水蒸気を吸引し圧縮して高温の水蒸気混じりの温熱水を生成する吸引圧縮手段と、前記高温の水蒸気混じりの温熱水を前記加熱手段に加熱源として供給する温熱水供給配管とを備えた蒸気再圧縮型の濃縮設備において、
前記吸引圧縮手段に接続され該吸引圧縮手段により減圧状態に保持されて、前記被処理水の一部を蒸発させる第２の蒸発濃縮手段を有し、該第２の蒸発濃縮手段に導入された前記被処理水のうち前記第２の蒸発濃縮手段で蒸発せずに残った被処理水を前記第１の蒸発濃縮手段に供給する流入路が設けられていることを特徴とする蒸気再圧縮型の濃縮設備。
【請求項２】
請求項１記載の蒸気再圧縮型の濃縮設備において、前記第２の蒸発濃縮手段には上部にノズルが設けられ、該第２の蒸発濃縮手段に導入された被処理水は前記ノズルによって噴霧され該第２の蒸発濃縮手段の中間部に設けられた多孔部材を経由して落下することを特徴とする蒸気再圧縮型の濃縮設備。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の蒸気再圧縮型の濃縮設備において、前記第２の蒸発濃縮手段は、蒸発せずに該第２の蒸発濃縮手段内に貯留された被処理水を加熱する第２の加熱手段を有し、該第２の加熱手段には前記加熱手段から排出された水蒸気混じりの温熱水を加熱源として供給することを特徴とする蒸気再圧縮型の濃縮設備。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸気再圧縮型の濃縮設備において、前記吸引圧縮手段は水冷式の吸引圧縮ポンプを有し、該吸引圧縮ポンプの冷却器出口から排出された水は前記流入口から流入した被処理水との間で熱交換され、次いで前記第２の蒸発濃縮手段内に蒸発せずに貯留された被処理水との間で熱交換されて、前記吸引圧縮ポンプの冷却器入口に流入することを特徴とする蒸気再圧縮型の濃縮設備。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸気再圧縮型の濃縮設備において、前記第２の蒸発濃縮手段の下部には空気を吹き込む空気吹き込み口が設けられていることを特徴とする蒸気再圧縮型の濃縮設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理水を減圧状態下で加熱して水分を蒸発させることによって濃縮する蒸気再圧縮型の濃縮設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水分を多量に含む廃棄物として、例えば、食品加工時に発生する有機性廃棄物やメッキ排水が挙げられる。このなかで、食品加工時に発生する有機性廃棄物に対しては、焼却や海洋投棄等による処分が従来から行われている。しかし、可燃性の廃棄物であっても水分を多く含むため、焼却が困難で多大の熱エネルギーを要している。また、海洋投棄は環境に与える負荷が大きいことが指摘され、禁止の方向にある。
一方、メッキ排水は、高濃度の重金属イオンを含むため、多量の水の中から重金属イオンを回収して廃棄しなければならない。このためには、メッキ排水を重金属イオンを回収する処理施設まで輸送する必要がある。しかし、含まれる重金属量が同一であれば、処理するメッキ排水の体積が多くなると（すなわち、多量の水を含んでいると）輸送コスト及び処理コストが上昇し、ひいては製品の製造コストが上昇するという問題が生じる。
従って、焼却を容易としたり、輸送コスト及び処理コストを低減させるために、水分を蒸発させて廃棄物の含水率を下げることが行なわれているが、水分を蒸発させるには、水の大きな蒸発潜熱（１００℃で２２５７ｋＪ／ｋｇ）に相当する熱量を外部から供給する必要がある。このため、廃棄物の焼却コスト、廃棄物の輸送コスト及び処理コストを低減させても、廃棄物の含水率を下げるという前処理コストが上昇して、廃棄物の総処理費を低減させることはできない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
水分の蒸発に要する熱エネルギーを減らす技術として、例えば、蒸気再圧縮技術が知られている。蒸気再圧縮技術を利用した廃棄物中の水分の減水化では、廃棄物から蒸発した水蒸気を圧縮し高温化して熱交換器で凝縮（蒸発水生成）させ、その際得られた凝縮潜熱で廃棄物中の水を蒸発させている。しかしながら、廃棄物中の水分を効率的に蒸発させるには、多量の水蒸気を発生させて高温化させねばならず、大型の圧縮機、大型の水蒸気吸引用吸引圧縮ポンプ、及び水蒸気加熱装置等が必要となる。このため、設備の製造コストが高価になるという問題が生じ、利用できる廃棄物の対象も限られていた。また、廃棄物の濃縮過程で発生する蒸発水は外部に排出されるが、排出される蒸発水の温度は高く、発生させた熱エネルギーが廃棄物の濃縮に有効活用されていないという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、被処理水からの水の蒸発を効率的に行ないながら発生した熱エネルギーを有効活用することが可能な蒸気再圧縮型の濃縮設備を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る蒸気再圧縮型の濃縮設備は、流入口から流入させた被処理水を加熱手段で加熱しその一部を蒸発させて濃縮する第１の蒸発濃縮手段と、前記第１の蒸発濃縮手段内を減圧状態に保持しながら該第１の蒸発濃縮手段内で発生した水蒸気を吸引し圧縮して高温の水蒸気混じりの温熱水を生成する吸引圧縮手段と、前記高温の水蒸気混じりの温熱水を前記加熱手段に加熱源として供給する温熱水供給配管とを備えた蒸気再圧縮型の濃縮設備において、前記吸引圧縮手段に接続され該吸引圧縮手段により減圧状態に保持されて、前記被処理水の一部を蒸発させる第２の蒸発濃縮手段を有し、該第２の蒸発濃縮手段に導入された前記被処理水のうち前記第２の蒸発濃縮手段で蒸発せずに残った被処理水を前記第１の蒸発濃縮手段に供給する流入路が設けられている。
第１及び第２の蒸発濃縮手段を設けることにより、被処理水の蒸発を２段階で行なうことができ、水分の総蒸発量を増加させることができる。このため、吸引圧縮手段で圧縮する水蒸気の量が多くなって、高温の水蒸気混じりの温熱水を多量に生成させることができる。その結果、加熱手段に供給できる熱エネルギーが増加して、第１の蒸発濃縮手段における被処理水の蒸発を促進させることができる。ここで、被処理水とは、例えば、メッキ排水等の工場廃液を指す。
【０００５】
本発明に係る蒸気再圧縮型の濃縮設備において、前記第２の蒸発濃縮手段には上部にノズルが設けられ、該第２の蒸発濃縮手段に導入された被処理水は前記ノズルによって噴霧され該第２の蒸発濃縮手段の中間部に設けられた多孔部材を経由して落下させることが好ましい。
被処理水を第２の蒸発濃縮手段内の上部から噴霧供給するので、被処理水をサイズの小さな液滴として第２の蒸発濃縮手段内に一様に分散させて、落下させることができる。このため、被処理水の蒸発を促進することができる。また、落下してきた液滴は第２の蒸発濃縮手段内の中間部に設けられた多孔部材と接触し、多孔部材の表面に広がって徐々に落下するようになる。このため、被処理水が第２の蒸発濃縮手段の下部に集積されて貯留されるまでの時間が長くなって、被処理水の蒸発量を多くすることができる。ここで、多孔部材は、例えば、網を上下方向に多段に積層させて構成することができる。
【０００６】
本発明に係る蒸気再圧縮型の濃縮設備において、前記第２の蒸発濃縮手段は、蒸発せずに該第２の蒸発濃縮手段内に貯留された被処理水を加熱する第２の加熱手段を有し、該第２の加熱手段には前記加熱手段から排出された水蒸気混じりの温熱水を加熱源として供給することが好ましい。
第２の蒸発濃縮手段内に残留する被処理水を加熱することにより、第２の蒸発濃縮手段内に貯留された被処理水の蒸発を促進することができる。ここで、被処理水を加熱する第２の加熱手段の加熱源には加熱手段から排出された水蒸気混じりの温熱水を使用することができる。加熱手段で使用されて排出された水蒸気混じりの温熱水を第２の加熱手段の加熱源に使用することで、吸引圧縮手段で発生させた熱エネルギーの有効活用を図ることができる。その結果、第２の加熱手段に供給された水蒸気混じりの温熱水は、常温程度の排水とすることができ、直接外部に排出することができる。
【０００７】
本発明に係る蒸気再圧縮型の濃縮設備において、前記吸引圧縮手段は水冷式の吸引圧縮ポンプを有し、該吸引圧縮ポンプの冷却器出口から排出された水は前記流入口から流入した被処理水との間で熱交換され、次いで前記第２の蒸発濃縮手段内に蒸発せずに貯留された被処理水との間で熱交換されて、前記吸引圧縮ポンプの冷却器入口に流入することができる。
吸引圧縮ポンプでは吸引された水蒸気を圧縮して高温の水蒸気混じりの温熱水を生成しているので、吸引圧縮ポンプの冷却器出口から排出された水の温度は、例えば、４０〜６０℃となっている。この水と流入口から流入させた被処理水とを熱交換させることにより、被処理水の温度を上げて、冷却器出口から排出された水の温度を下げることができる。このため、第１及び第２の蒸発濃縮手段に供給する被処理水の温度を上げることができる。次いで、第２の蒸発濃縮手段内に蒸発せずに貯留される被処理水との間で熱交換させることにより、冷却器出口から排出された水の温度を更に下げることができ、第２の蒸発濃縮手段内に貯留している被処理水の温度を上げることができる。その結果、吸引圧縮ポンプの冷却器出口から排出された水の温度を、例えば３０〜５０℃まで下げることができ、引圧縮ポンプの冷却器入口に流入させて循環使用することができる。
【０００８】
本発明に係る蒸気再圧縮型の濃縮設備において、前記第２の蒸発濃縮手段の下部には空気を吹き込む空気吹き込み口が設けられていることが好ましい。
第２の蒸発濃縮手段の下部に空気を吹き込む空気吹き込み口を設けて、第２の蒸発濃縮手段内に貯留されている被処理水に空気を吹き込むことにより、貯留されている被処理水を撹拌して貯留された被処理水の蒸発を促進することができる。更に、吹き込まれた空気は吸引圧縮手段に吸引されるため第２の蒸発濃縮手段内に空気の流れが発生して、第２の蒸発濃縮手段内で発生した水蒸気をこの空気の流れにのせて効率的に吸引圧縮手段に導入することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る蒸気再圧縮型の濃縮設備の説明図である。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る蒸気再圧縮型の濃縮設備１０は、供給された被処理水の一例であるメッキ排水を加熱手段１２で加熱しその一部を蒸発させて濃縮する第１の蒸発濃縮手段１３と、第１の蒸発濃縮手段１３内を減圧状態に保持しながら第１の蒸発濃縮手段１３内で発生した水蒸気を吸引し圧縮して高温の水蒸気混じりの温熱水を生成する吸引圧縮手段１４と、高温の水蒸気混じりの温熱水を加熱手段１２に加熱源として供給する温熱水供給配管１５と、吸引圧縮手段１４と連通管１６で接続された第２の蒸発濃縮手段１７とを有している。以下、これらについて詳細に説明する。
【００１０】
第２の蒸発濃縮手段１７の底部に溜まってやや濃縮されたメッキ排水を第１の蒸発濃縮手段１３に供給する流入路の一部となり、しかも全部が前記流入路を構成するものではないメッキ排水流入路１１は、一端側が流入口１９に接続し他端側に開閉弁２０が設けられた上流側管２１と、上流側管２１の他端側が吸引側に接続された吸引ポンプ２２と、一端側が吸引ポンプ２２の排出側に接続し他端側に開閉弁２３が設けられた被処理水移送管２４を有している。更に、メッキ排水流入路１１は、被処理水移送管２４の他端側が吸引側に接続された吐出ポンプ２５と、一端側が吐出ポンプ２５の排出側に接続している被処理水導入管２６を有している。
また、被処理水移送管２４の他端側には、一端側に開閉弁２７を備えた分岐管２８が接続されている。
【００１１】
第１の蒸発濃縮手段１３は、被処理水導入管２６の他端側が接続される受入口２９が上側位置に、分岐管２８の他端側が接続される注入口３０が下側位置にそれぞれ設けられてメッキ排水を蒸発させて濃縮する第１の蒸発濃縮手段本体３１を有している。
第１の蒸発濃縮手段本体３１は、例えば、有底蓋付きの円筒形状の鉄製容器で、内部を減圧状態（例えば、絶対圧力で０．０５ｋｇ／ｃｍ２　以上１ｋｇ／ｃｍ２　未満）に保持した際の大気圧に耐えられる強度を備えている。第１の蒸発濃縮手段本体３１の上側位置に設けられた受入口２９の内側には、メッキ排水を噴霧供給する複数の噴出口３２を備えた被処理水供給ノズル３３が接続されている。
このような構成とすることにより、メッキ排水を吸引ポンプ２２により流入口１９から吸引し、上流側管２１及び被処理水移送管２４を介して吐出ポンプ２５に供給して、第１の蒸発濃縮手段本体３１内に被処理水供給ノズル３３を介してメッキ排水を噴霧供給することができる。また、分岐管２８を介して第１の蒸発濃縮手段本体３１内にメッキ排水を噴霧せずに直接注入して貯留させることができる。
【００１２】
加熱手段１２は、第１の蒸発濃縮手段本体３１内に貯留されたメッキ排水３４中に浸漬する加熱部３５を有している。
吸引圧縮手段１４は、第１の蒸発濃縮手段本体３１の上部の蓋３６に一端側が接続され第１の蒸発濃縮手段本体３１内で発生した水蒸気を流出させる連通管３７と、連通管３７の他端側が接続したヘッダー３８と、ヘッダー３８に一端側が接続した流出管３９と、流出管３９の他端側が吸引側に接続された水冷式の吸引圧縮ポンプ４０を有している。なお、ヘッダー３８には、ヘッダー３８内で凝縮して生じた蒸発水を排出する排出管４１が開閉弁４２を介して設けられている。そして、吸引圧縮ポンプ４０の排出口４３と加熱手段１２の加熱部３５の入口４４とは温熱水供給配管１５で接続されている。
また、第１の蒸発濃縮手段本体３１の下部には、電気ヒータ４５が設けられ電気ヒータ４５の発熱部４６は貯留されているメッキ排水３４に浸漬している。更に、第１の蒸発濃縮手段本体３１の下部には空気を吹き込む空気吹き込み口４７が設けられている。
【００１３】
このような構成とすることにより、吸引圧縮ポンプ４０で第１の蒸発濃縮手段本体３１内を減圧状態に保持して、第１の蒸発濃縮手段本体３１内で発生した水蒸気を連通管３７を介してヘッダー３８に流入し、ヘッダー３８に接続した流出管３９を介して吸引圧縮ポンプ４０に供給することができる。その結果、水蒸気は圧縮されて高温の水蒸気混じりの温熱水に変化し、吸引圧縮ポンプ４０の排出口４３に接続された温熱水供給配管１５を介して加熱手段１２の加熱部３５に供給することができ、第１の蒸発濃縮手段本体３１内のメッキ排水３４を加熱し、水分を蒸発させることができる。このとき、空気吹き込み口４７から空気を吹き込むことにより、メッキ排水３４が撹拌されて水分の蒸発を促進させることができる。また、連通管３７を介してヘッダー３８に向かう空気の流れが生じるため、発生した水蒸気をこの空気の流れに乗せて効率的にヘッダー３８内に流入させることができる。このため、メッキ排水３４の濃縮を行ないながら、メッキ排水３４を加熱する熱源となる高温の水蒸気混じりの温熱水の供給を増加させることができる。
なお、運転開始時では第１の蒸発濃縮手段本体３１内での水蒸気の発生は顕著でないため、第１の蒸発濃縮手段本体３１中に貯留されているメッキ排水３４を電気ヒータ４５で加熱して水蒸気を発生させ、この水蒸気を吸引圧縮ポンプ４０に導入して高温の水蒸気混じりの温熱水を生成させる。これにより、運転開始後に加熱部３５に供給する高温の水蒸気混じりの温熱水を確保することができる。
【００１４】
第２の蒸発濃縮手段１７には、第２の蒸発濃縮手段本体４８と、第２の蒸発濃縮手段１７で蒸発せずに貯留されたメッキ排水を第１の蒸発濃縮手段本体３１に戻す前記した流入路を備えて、この流入路の一部に戻し流路４９の導入管５４が使用されている。戻し流路４９は、機械的には一端側が被処理水移送配管２４に接続し他端側が第２の蒸発濃縮手段本体４８の上側に設けられた受入口５０に流量調整弁５０ａを介して接続した導出管５１と、開閉弁５２を備え一端側が第２の蒸発濃縮手段本体４８の下側に設けられた流出口５３に接続し他端側が吸引ポンプ２２の吸引側に接続した導入管５４を有している。
【００１５】
第２の蒸発濃縮手段本体４８は、例えば、有底蓋付きの円筒形状の鉄製容器で、内部を減圧状態（例えば、絶対圧力で０．０５ｋｇ／ｃｍ２　以上１ｋｇ／ｃｍ２　未満）に保持した際の大気圧に耐えられる強度を備えている。蓋５５には連通管１６の一端側が接続され、連通管１６の他端側はヘッダー３８に接続されている。第２の蒸発濃縮手段本体４８の上側に設けられた受入口５０の内側には、導出管５１を通過したメッキ排水を噴霧供給する複数の噴出口５６を備えた被処理水供給ノズル（ノズルの一例）５７が接続されている。第２の蒸発濃縮手段本体４８の中間部には複数の網５８が上下方向に多段に積層して構成された多孔部材５９が設けられている。また、第２の蒸発濃縮手段本体４８の下部には空気を吹き込む空気吹き込み口６０が設けられている。
【００１６】
このような構成とすることにより、吸引圧縮手段１４によって第２の蒸発濃縮手段本体４８内を減圧状態に保持しながら、流入口１９から供給され上流側管２１を流れるメッキ排水の一部を導出管５１を介して被処理水供給ノズル５７に供給し、第２の蒸発濃縮手段本体４８内に噴霧供給することができる。噴霧供給されたメッキ排水の一部は蒸発して水蒸気となって連通管１６を介してヘッダー３８内に流入する。更に、蒸発しないで落下したメッキ排水は、多孔部材５９を構成する複数の網５８に接触しながら時間をかけて徐々に落下する。このため、落下中に蒸発が生じ、発生した水蒸気は連通管１６を介してヘッダー３８内に流入する。そして、蒸発しなかったメッキ排水６１が第２の蒸発濃縮手段本体４８の下部に貯留する。また、開閉弁５２を開けることで第２の蒸発濃縮手段本体４８の下部に貯留されたメッキ排水６１を吸引ポンプ２２で吸引して上流側管２１を流通してきたメッキ排水に混合することができる。その結果、吸引したメッキ排水６１を被処理水移送配管２４を介して第１の蒸発濃縮手段本体３１内に供給することができる。
【００１７】
第２の蒸発濃縮手段本体４８の下側位置には、第２の蒸発濃縮手段本体４８内に貯留されたメッキ排水６１中に二次側が浸漬している第２の加熱手段の一例である熱交換器の加熱部６２が設けられている。加熱部６２の一次側の入口６３は、加熱手段１２の出口６４と温熱水移送配管６５を介して接続されている。また、温熱水移送配管６５の途中には一次側を温熱水移送配管６５に接続し二次側を被処理水移送管２４に接続されたメッキ排水加熱用の熱交換器６６が設けられている。更に、熱交換器６６の下流側の温熱水移送配管６５には開閉弁６７が設けられ、開閉弁６７の上流側には開閉弁６８を介して排出管６９が接続されている。加熱部６２の出口７０には排出配管７１が接続されている。
【００１８】
このような構成とすることにより、加熱手段１２から排出された水蒸気混じりの温熱水を加熱部６２に供給して、第２の蒸発濃縮手段本体４８に貯留されたメッキ排水６１を加熱し、水分を蒸発させることができる。このとき、空気吹き込み口６０から空気を吹き込むことにより、メッキ排水６１を撹拌して蒸発を促進することができる。また、連通管１６を介してヘッダー３８に向かう空気の流れが生じて、発生した水蒸気をこの空気の流れに乗せて効率的にヘッダー３８内に流入させることができる。このため、メッキ排水６１の濃縮を行ないながら吸引圧縮ポンプ４０で生成させる高温の水蒸気混じりの温熱水の生成量を増加させることができ、その結果、メッキ排水６１を加熱する熱源となる水蒸気混じりの温熱水の生成量を促進することができる。なお、加熱部６２から排出されるのは温度の低い温熱水なので、排出配管７１から外部に直接廃棄できる。
【００１９】
ここで、吸引圧縮ポンプ４０には冷却に使用する水の循環手段７２が設けられている。循環手段７２には、水を循環させる循環ポンプ７３と、循環ポンプ７３の出口７４と吸引圧縮ポンプ４０の冷却器入口７５とを接続する往き配管７６と、吸引圧縮ポンプ４０の冷却器出口７７と循環ポンプ７３の入口７８を接続する復り配管７９が設けられている。そして、往き配管７６の途中には一次側が往き配管７６に接続し二次側がヘッダー３８に接続する熱交換器８０が設けられている。また、復り配管７９の上流側には一次側が復り配管７９に接続し二次側が上流側配管２１に接続する熱交換器８１が設けられ、復り配管７９の下流側には、一次側が復り配管７９に接続し二次側が第２の蒸発濃縮手段本体４８内に貯留されたメッキ排水６１に浸漬した熱交換器８２が設けられている。更に、熱交換機８２の出口８３と循環ポンプ７３の入口７８の間には、上部が開放した水槽８４が設けられている。
【００２０】
このような構成とすることにより、吸引圧縮ポンプ４０の冷却器出口７７から排出された水を熱交換器８１に流入させてメッキ排水との間で熱交換させて温度を下げることができる。また、温度を下げた水を熱交換器８２に流入させて第２の蒸発濃縮手段本体４８内に貯留されたメッキ排水６１との間で熱交換させて更に温度を下げて、水槽８４内に流入させることができる。そして、水槽８４に貯留された低温水を循環ポンプ７３で吸引して熱交換器８０に流入させて、ヘッダー３８内を流通する水蒸気との間で熱交換させて更に温度を下げることができる。上部が開放された水槽８４内に水を一度貯留してから循環ポンプ７３で吸引するので、水を安定して循環ポンプ７３で吸引することができる。なお、熱交換器８０で凝縮し生成した蒸発水は開閉弁８５を備えた排出管８６を介して外部に排出することができる。
【００２１】
次に、本発明の一実施の形態に係る蒸気再圧縮型の濃縮設備１０の使用方法について詳細に説明する。
蒸気再圧縮型の濃縮設備１０の運転を開始する場合、始めに開閉弁２０、２３、２７、６７を開け開閉弁６８を閉めて、吸引ポンプ２２を運転して流入口１９から上流側管２１を介してメッキ排水を吸引し、被処理水移送管２４、分岐管２８を経由して注入口３０から第１の蒸発濃縮手段本体３１内にメッキ排水を注入し、貯留されたメッキ排水３４で加熱部３５が浸漬状態となった時点で注入を停止する。また、導出管５１を介して第２の蒸発濃縮手段本体４８内にメッキ排水を注入し、加熱部６２、熱交換器８２が貯留されたメッキ排水６１で浸漬状態となった時点で注入を停止する。
更に、水槽８４内に冷却水を注入し、循環ポンプ７３を運転して吸引圧縮ポンプ４０の冷却器入口７５から冷却水を流入させ、冷却器出口７７から排出した冷却水を水槽８４に戻して冷却水を循環させる。
【００２２】
次いで、吸引圧縮ポンプ４０を運転して、吸引圧縮ポンプ４０に設けられた図示しない排気口から空気を排出する。これによって、第１及び第２の蒸発濃縮手段本体３１、４８内は減圧状態となる。なお、排気口には圧力調整弁が設けられているので、予め設定した圧力まで減圧することができる。また、電源ケーブル８７から電気ヒータ４５に通電して発熱部４６を加熱し、貯留しているメッキ排水３４を加熱する。
そして、第１の蒸発濃縮手段本体３１に設けられた図示しない圧力計と温度計で、第１の蒸発濃縮手段本体３１内の圧力が、例えば０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ２　となって、第１の蒸発濃縮手段本体３１内のメッキ排水３４の温度が、例えば６０〜８０℃となったことを確認した後、空気吹き込み口４７から空気を吹き込み第１の蒸発濃縮手段本体３１内に貯留されたメッキ排水３４を撹拌する。
【００２３】
第１の蒸発濃縮手段本体３１内のメッキ排水３４から蒸発した水蒸気は、空気の流れに乗って連通管３７、ヘッダー３８、流出管３９を経由して吸引圧縮ポンプ４０に流入し、圧縮されて水蒸気混じりの温熱水となる。そして、生成した水蒸気混じりの温熱水は排出口４３から温熱水供給配管１５を介して加熱部３５に加熱源として流入し、第１の蒸発濃縮手段本体３１内に貯留されているメッキ排水３４を加熱し、温熱水移送配管６５を経由して加熱部６２に流入する。そして、水蒸気混じりの温熱水は、第２の蒸発濃縮手段本体４８内に貯留されているメッキ排水６１を加熱し、加熱部６２の出口７０に接続された排出配管７１を通って外部に排出する。
ここで、電気ヒータ４５によってメッキ排水３４を加熱し、発生した水蒸気を吸引圧縮ポンプ４０に導入し圧縮して水蒸気混じりの温熱水の生成を継続して行なっていくと、吸引圧縮ポンプ４０で生成する水蒸気混じりの温熱水の温度は徐々に上昇し、例えば、温度が７０〜９０℃の高温の水蒸気混じりの温熱水が生成するようになる。従って、この高温の水蒸気混じりの温熱水を加熱部３５に供給することで、メッキ排水３４の加熱を行なうことができる。このため、電気ヒータ４５への通電を停止する。
【００２４】
次に、開閉弁５２を開け、吸引ポンプ２２、吐出ポンプ２５を運転する。
被処理水供給ノズル３３には、流入口１９から流入したメッキ排水と第２の蒸発濃縮手段本体４８内に貯留され流出口５３から導入管５４を介して吸引ポンプ２２で吸引されたメッキ排水６１が混合されて供給される。このとき、熱交換器６６の一次側には加熱部３５の出口６４から排出し、温度が６０〜８０℃の水蒸気混じりの温熱水が流通しているので、熱交換器６６の二次側を通過するメッキ排水は、例えば加熱されて４０〜５０℃となる。また、被処理水供給ノズル３３には、注入口３０から分岐管２８を介して加熱されたメッキ排水３４が供給される。
従って、メッキ排水が被処理水供給ノズル３３の噴出口３２から第１の蒸発濃縮手段本体３１内に噴霧供給される際、液滴の表面では水の蒸発が生じるが、第１の蒸発濃縮手段本体３１内は減圧状態に保持されているため水の沸点は低下している。そこで、噴霧供給されたメッキ排水の温度に応じて第１の蒸発濃縮手段本体３１内の減圧程度を調整することにより、噴霧供給されたメッキ排水の温度を沸点の近傍となるようにして液滴を沸騰させ液滴表面から効率的に水を蒸発させることができる。その結果、噴霧供給することにより、メッキ排水の濃縮を行なうことができる。なお、噴霧供給されたメッキ排水の温度が高くなるほど飽和水蒸気圧は高くなるので、噴霧供給されるメッキ排水の温度が低くなるほど、第１の蒸発濃縮手段本体３１内の絶対圧力を下げる（減圧程度を下げる）必要がある。
【００２５】
被処理水供給ノズル５７には、流入口１９から流入したメッキ排水と第２の蒸発濃縮手段本体４８内に貯留され流出口５３から導入管５４を介して吸引ポンプ２２で吸引されたメッキ排水６１が混合されて供給される。そして、混合されたメッキ排水は噴出口５６から第２の蒸発濃縮手段本体４８内に噴霧供給される。このとき、液滴の表面では一部の水の蒸発が生じる。また、蒸発しなかった残部の液滴は落下して網５８に接触し、表面に広がって徐々に落下するようになる。このため、メッキ排水が第２の蒸発濃縮手段本体４８の下部に集積されて貯留されるまでの時間が長くなって、メッキ排水の蒸発が生じる。なお、発生した水蒸気は連通管１６を介してヘッダー３８内に流入する。
【００２６】
第２の蒸発濃縮手段本体４８の下部に集積されて貯留されたメッキ排水６１中に二次側が浸漬している加熱部６２には、熱交換器６６の一次側から排出された温度が５０〜７０℃の水蒸気混じりの温熱水を入口６３より流入させ、出口７０から排出配管７１を介して外部に排出する。このため、第２の蒸発濃縮手段本体４８内のメッキ排水６１は加熱され、流入した水蒸気混じりの温熱水は低温水（例えば、温度が２０〜３０℃）となる。
また、吸引圧縮ポンプ４０の運転を継続していると、冷却器出口７７から排出される水の温度は、例えば、温度が４０〜６０℃となる。このため、熱交換器８１の一次側にこの水を通過させ、二次側に上流側管２１を流通するメッキ排水を流入させることにより、メッキ排水を加熱し、冷却器出口７７から排出される水のの温度を下げる。また、温度の下がった水をメッキ排水６１中に二次側が浸漬している熱交換器８２の一次側に流入させることで、第２の蒸発濃縮手段本体４８内に貯留されたメッキ排水６１で冷却する。更に、この水を熱交換器８０の一次側に流入させ、二次側にヘッダー３８内を流通する水蒸気を流入させることにより、水の温度を最終的に３０〜５０℃にまで下げる。
【００２７】
第２の蒸発濃縮手段本体４８内に貯留されたメッキ排水６１は、加熱部６２、熱交換器８２で加熱されて、例えば２０〜４０℃となる。このため、空気吹き込み口６０から空気を吹き込んでメッキ排水６１を撹拌することにより蒸発を促進することができる。更に、第２の蒸発濃縮手段本体４８内から連通管１６を介してヘッダー３８内に向かう空気の流れが生じるため、発生した水蒸気を空気の流れに乗せてヘッダー内に効率的に流入させることができる。
また、メッキ排水６１は流出口５３から導入管５４を介して吸引ポンプ２２で吸引して上流側管２１のメッキ排水と混合することができる。このため、第１及び第２の蒸発濃縮手段本体３１、４８にそれぞれ供給するメッキ排水の温度を高めることができる。従って、メッキ排水を被処理水供給ノズル５７の噴出口５６から第２の蒸発濃縮手段本体４８内に噴霧供給した際に、噴霧供給されたメッキ排水の温度に応じて第２の蒸発濃縮手段本体４８内の減圧程度を調整することにより、噴霧供給されたメッキ排水の温度を沸点の近傍となるようにして液滴を沸騰させ液滴表面から効率的に水を蒸発させることができる。その結果、噴霧供給することにより、メッキ排水の濃縮を行なうことができる。
【００２８】
吸引圧縮ポンプ４０での高温の水蒸気混じりの温熱水が安定して生成される状態では、第１及び第２の蒸発濃縮手段本体３１、４８内でそれぞれメッキ排水の蒸発が一定の速度で生じていることになる。このため、流入口１９から流入させるメッキ排水の量を蒸発量に応じて設定すると、第１及び第２の蒸発濃縮手段本体３１、４８内に貯留されているメッキ排水３４、６１を常に濃縮された状態で保持することができる。従って、第１及び第２の蒸発濃縮手段本体３１、４８毎に設定した時間間隔で排出弁８８、８９を開けて貯留されているメッキ排水３４、６１を排出することで、濃縮されたメッキ排水を得ることができる。
【００２９】
なお、本発明において開閉弁の用途として流量調整を行う場合も含む。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の蒸気再圧縮型の濃縮設備を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。例えば、第１及び第２の蒸発濃縮手段本体に設けた排出弁を電磁弁を用いて構成し、設定した時間間隔で排出弁を開けて貯留されているメッキ排水を排出するようにしてもよい。また、第１及び第２の蒸発濃縮手段本体毎に減圧状態を調整するために、各連通管に絞り弁を設けてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の蒸気再圧縮型の濃縮設備においては、第１、第２の蒸発濃縮手段には吸引圧縮手段が設けられ、この吸引圧縮手段から発生する高温の水蒸気混じりの温熱水を第１の蒸発濃縮手段の加熱手段に供給し、第２の蒸発濃縮手段によって濃縮された被処理水の一部を第１の蒸発濃縮手段に供給しているので、吸引圧縮手段で生成される高温の水蒸気混じりの温熱水が多くなって、加熱手段に供給できる熱エネルギーが増加して第１の蒸発濃縮手段における被処理水の蒸発を促進させることができ、被処理水の濃縮を効率的に行なうことが可能となる。
【００３１】
特に、請求項２記載の蒸気再圧縮型の濃縮設備においては、第２の蒸発濃縮手段には上部にノズルが設けられ、第２の蒸発濃縮手段に導入された被処理水はノズルによって噴霧され第２の蒸発濃縮手段の中間部に設けられた多孔部材を経由して落下するので、供給された被処理水の蒸発量を多くすることができ、第２の蒸発濃縮手段を経由して第１の蒸発濃縮手段に供給する被処理水の減容化を図ることができる。更に、吸引圧縮手段に供給する水蒸気量を多くして高温の水蒸気混じりの温熱水を多量に生成させることができ、第１の蒸発濃縮手段における蒸発を促進させて、被処理水の濃縮を効率的に行なうことが可能となる。
【００３２】
請求項３記載の蒸気再圧縮型の濃縮設備においては、第２の蒸発濃縮手段は、蒸発せずに第２の蒸発濃縮手段内に貯留された被処理水を加熱する第２の加熱手段を有し、第２の加熱手段には加熱手段から排出された水蒸気混じりの温熱水を加熱源として供給するので、第２の蒸発濃縮手段内に貯留された被処理水の温度を高くして第２の蒸発濃縮手段内での被処理水の蒸発を促進することが可能となる。また、第２の加熱手段の加熱源に加熱手段から排出された水蒸気混じりの温熱水を使用するので、吸引圧縮手段で発生させた熱エネルギーを有効活用して被処理水を濃縮する際の熱エネルギー効率を向上させ、低コストで被処理水の濃縮を行なうことが可能となる。
【００３３】
請求項４記載の蒸気再圧縮型の濃縮設備においては、吸引圧縮手段は水冷式の吸引圧縮ポンプを有し、吸引圧縮ポンプの冷却器出口から排出された水は流入口から流入した被処理水との間で熱交換され、次いで第２の蒸発濃縮手段内に蒸発せずに貯留された被処理水との間で熱交換されて、吸引圧縮ポンプの冷却器入口に流入するので、吸引圧縮ポンプを冷却する水を循環使用することができ、蒸気再圧縮型の濃縮設備の運転コストを低減することが可能となる。
【００３４】
請求項５記載の蒸気再圧縮型の濃縮設備においては、第２の蒸発濃縮手段の下部には空気を吹き込む空気吹き込み口が設けられているので、被処理水を撹拌して貯留された被処理水の蒸発を促進し発生した水蒸気を空気の流れにのせて効率的に吸引圧縮手段に導入することができ、吸引圧縮手段で高温の水蒸気混じりの温熱水を多量に生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る蒸気再圧縮型の濃縮設備の説明図である。
【符号の説明】
１０：蒸気再圧縮型の濃縮設備、１１：メッキ排水流入路、１２：加熱手段、１３：第１の蒸発濃縮手段、１４：吸引圧縮手段、１５：温熱水供給配管、１６：連通管、１７：第２の蒸発濃縮手段、１９：流入口、２０：開閉弁、２１：上流側管、２２：吸引ポンプ、２３：開閉弁、２４：被処理水移送管、２５：吐出ポンプ、２６：被処理水導入管、２７：開閉弁、２８：分岐管、２９：受入口、３０：注入口、３１：第１の蒸発濃縮手段本体、３２：噴出口、３３：被処理水供給ノズル、３４：メッキ排水、３５：加熱部、３６：蓋、３７：連通管、３８：ヘッダー、３９：流出管、４０：吸引圧縮ポンプ、４１：排出管、４２：開閉弁、４３：排出口、４４：入口、４５：電気ヒータ、４６：発熱部、４７：空気吹き込み口、４８：第２の蒸発濃縮手段本体、４９：戻し流路、５０：受入口、５０ａ：流量調整弁、５１：導出管、５２：開閉弁、５３：流出口、５４：導入管、５５：蓋、５６：噴出口、５７：被処理水供給ノズル、５８：網、５９：多孔部材、６０：空気吹き込み口、６１：メッキ排水、６２：加熱部、６３：入口、６４：出口、６５：温熱水移送配管、６６：熱交換器、６７、６８：開閉弁、６９：排出管、７０：出口、７１：排出配管、７２：循環手段、７３：循環ポンプ、７４：出口、７５：冷却器入口、７６：往き配管、７７：冷却器出口、７８：入口、７９：復り配管、８０、８１、８２：熱交換器、８３：出口、８４：水槽、８５：開閉弁、８６：排出管、８７：電源ケーブル、８８、８９：排出弁
【図１】
2004105795.tif 000003