(57)【要約】      （修正有）【課題】処理装置の腐食が無く耐久性の極めて高く、且つ低コストで行える高負荷廃水の処理システムを提供する。【解決手段】処理対象廃水を収容するための貯留槽１と、原水を処理するための処理槽２と、前記処理槽２内において処理対象廃水を加熱気化処理するための加熱手段５と、前記処理槽２内において加熱気化されて廃水から分離された蒸気を前記処理槽２内から取り出すための蒸気取出手段７と、この蒸気取出手段７によって取り出された蒸気を捕集しつつ凝縮するための分離水生成手段と、前記処理槽２から取り出す濃縮廃水の量を調整するための前記流出路９上に設けられる流出量調整手段10と、濃縮廃水を一時的に貯留しておくための濃縮廃水貯留槽11と、を備えて構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に温熱流体を通過させ、処理対象廃水の沸点若しくは蒸発温度以上の温度に高温化させたフッ素樹脂製チューブを、前記廃水に接触させることによって前記廃水を加熱気化して水分を除去し、前記廃水に含まれる水分量を減量して濃縮することを特徴とする高負荷廃水の処理方法。
【請求項２】
温熱流体が、蒸気であることを特徴とする請求項１に記載の高負荷廃水の処理方法。
【請求項３】
処理対象廃水を処理するための廃水処理槽と、該槽内にフッ素樹脂製のチューブを配置して、該チューブの外表面に該槽内に収容された前記処理対象廃水が接触するようにし且つ任意の高温熱源から得られる温熱流体を前記チューブ内に通過させ、この温熱流体の熱を該チューブを介して前記槽内に収容された前記廃水に伝達して該廃水を加熱気化させるための加熱手段と、該加熱手段によって前記廃水が気化してなる蒸気を捕集しつつ凝縮させて分離水を得るための分離水生成手段と、を備えて構成されることを特徴とする高負荷廃水の処理装置。
【請求項４】
加熱手段が、複数のフッ素樹脂製のチューブを結束して、それぞれの内部に温熱流体を通過させて処理対象廃水を加熱するように構成されることを特徴とする請求項３に記載の高負荷廃水の処理装置。
【請求項５】
廃水処理槽と、
この槽内に未処理の処理対象廃水を投入するための流入路と流入量調整機能とを備えた投入手段と、
少なくともその一部が前記槽内に収容された前記廃水に接触するように配置され任意の高温熱源から得られた蒸気をその内部に通過させるようにしたフッ素樹脂製チューブを結束してなる処理対象廃水を加熱処理するための加熱手段と、
該槽内において処理され所定の濃度に濃縮された処理済み廃水を該槽内から取り出すための流出路と流出量調整機能を備えた取出手段と、
処理対象廃水を加熱したことによって気化分離された蒸気を捕集し且つ凝縮して分離水を生成するための、降下勾配を以て配置され外面に吸水体を被覆してなる冷却管の内部に前記蒸気を通過させ、下部に適当な間隔で内外に貫通した孔を設けてなる水パイプを前記冷却管の上部に、該冷却管に沿って配置して、該水パイプ内に水を通して前記孔から水が冷却管に滴下されるように構成してなる分離水生成手段と、
を備え、
廃水処理槽内において、該槽内に収容された処理対象廃水を前記加熱手段によって加熱気化させ、該槽内に収容された前記廃水の水分量を減量して濃縮し、
前記廃水を気化して分離した蒸気を前記分離水生成手段によって捕集し且つ凝縮させて分離水を抽出し、
前記廃水が所定の濃度になるように前記投入手段と取出手段の調整を行って、投入速度と取出速度を所定の量に調整し、連続的に処理することができるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４に記載の高負荷廃水の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
有害物質を含み環境負荷の高い所謂高負荷廃水を濃縮処理するための処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の塗装工程には塗装後に水洗工程が含まれ大量の水が使用される。この工程において使用された水は、ＢＯＤやＣＯＤの値が高く、未処理のままでは廃棄することができない。このため現在のところ廃水のトン当りの単価と処理量から算出される処理料金を処理業者に支払い、廃水をそのまま引き取ってもらうということがなされている。しかし、処理単価が高額であることと廃水量が多量であることから処理料金が非常に高額化してしまうという問題があり大きな負担となっていた。
【０００３】
そこで、そのような工業廃水等の高負荷廃水に含まれる水分をある程度除去し、廃水を濃縮して減容することが考えられ、廃水を加熱し蒸発させて濃縮するという所謂蒸発濃縮装置が提案されている。そのような処理対象廃水を蒸発させて濃縮するようにした装置において、この系内の熱を循環させることで熱効率を高め消費エネルギーを低下させるように工夫されたものが多数提案されており、またその中でも特に高効率にして処理対象廃水の処理を行うことができるものとして特開平５−１１５８５７号公報に開示された技術が挙げられる。この技術は、処理槽において処理対象廃水を減圧加熱し、蒸発させて減容すると共に蒸発させた水分を凝縮させる過程において、処理対象水を加熱するための加熱前の熱媒体との間で熱交換させてこれに予熱を与えて熱効率を向上させつつ、凝縮させた水分を再利用できるように構成されるものである。この装置によれば、処理対象廃水を比較的低温での加熱で蒸発させることができるため、高い熱効率や処理効率にして廃水の濃縮処理ができると共に、蒸発水分を凝縮させた凝縮水を洗浄水等として再利用することができる。しかし、それらのような従来の処理装置の技術には加熱部に関する技術事項が開示されておらず、一般的に知られた熱交換器等の加熱器を採用した上述の如くの装置によって、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ｎヘキサン抽出物質、ｐｈ、ｓｓ等が高い値を示す所謂高負荷性廃水を処理しようとする場合、処理対象廃水の加熱と濃縮によって腐食性が更に強化され、この廃水に接触させて加熱するための熱部分が腐食し易くなり、長期使用に耐えられないという問題があった。又、減圧するためのポンプの腐食対策も必要であった。
【０００４】
また、耐食性に優れた熱交換器としては、特開平１０−８１９３０号公報に開示された技術がある。これは、耐食性に優れた合金によって形成された加熱部を採用することによって、熱伝導性に優れた比較的耐食性のある熱交換器を得ることができるというものである。しかし、このような熱交換器を上述の如くの高負荷廃水の処理を行うための蒸発濃縮装置の加熱機構として採用した場合、処理対象廃水の種類によっては合金でできた加熱部の溶出が避けられず、処理対象廃水中に金属イオン等を生成してしまい二次処理を必要とするという問題や加熱部の劣化や損傷が激しく、度重なるメンテナンスが必要となり、その間の処理の停止やメンテナンス費用がかかってしまう等の問題が生じていた。また、そのような処理方法或いは装置の場合、ランニングコストが高額であり、処理後に更に濃縮した廃水を処理業者に引き取ってもらうと、トータルの処理費用が高額化して見合わないという問題があった。
【特許文献１】特開平５−１１５８５７号公報
【特許文献２】特開平１０−８１９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、上記の如くの従来の問題点に鑑みてなされたものであり、高負荷廃水による処理装置の腐食が無く耐久性の極めて高い、廃水の連続処理が高効率且つ低コストで行える高負荷廃水の処理システムを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１及び２に記載の発明は、内部に温熱流体を通過させ、処理対象廃水の沸点若しくは蒸発温度以上の温度に高温化させたＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）樹脂又はＰＦＡ樹脂又はＦＥＰ（四フッ化エチレン六フッ化プロピレン）樹脂等のフッ素樹脂製チューブを、前記廃水に接触させることによって前記廃水を加熱気化して水分を除去し、前記廃水に含まれる水分量を減量して濃縮することを特徴とし、特には前記温熱流体が上記であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３及び４に記載の発明は、上記の処理方法を現実に行うための装置に関するものであり、処理対象廃水を処理するための廃水処理槽と、該槽内にフッ素樹脂製のチューブを配置して、該チューブの外表面に該槽内に収容された前記処理対象廃水が接触するようにし且つ任意の高温熱源から得られる温熱流体を前記チューブ内に通過させ、この温熱流体の熱を該チューブを介して前記槽内に収容された前記廃水に伝達して該廃水を加熱気化させるための加熱手段と、該加熱手段によって前記廃水が気化してなる蒸気を捕集しつつ凝縮させて分離水を得るための分離水生成手段と、を備えて構成されることを特徴とし、特には、加熱手段が複数のフッ素樹脂製のチューブを結束して、それぞれの内部に温熱流体を通過させて処理対象廃水を加熱するように構成されることを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、上記処理方法と装置によって高負荷廃水を処理するためのシステムに関するものであり、廃水処理槽と、この槽内に未処理の処理対象廃水を投入するための流入路と流入量調整機能とを備えた投入手段と、少なくともその一部が前記槽内に収容された前記廃水に接触するように配置され任意の高温熱源から得られた蒸気をその内部に通過させるようにしたフッ素樹脂製チューブを結束してなる処理対象廃水を加熱処理するための加熱手段と、該槽内において処理され所定の濃度に濃縮された処理済み廃水を該槽内から取り出すための流出路と流出量調整機能を備えた取出手段と、処理対象廃水を加熱したことによって気化分離された蒸気を捕集し且つ凝縮して分離水を生成するための、降下勾配を以て配置され外面に吸水体を被覆してなる冷却管の内部に前記蒸気を通過させ、下部に適当な間隔で内外に貫通した孔を設けてなる水パイプを前記冷却管の上部に、該冷却管に沿って配置して、該水パイプ内に水を通して前記孔から水が冷却管に滴下されるように構成してなる分離水生成手段と、を備え、廃水処理槽内において、該槽内に収容された処理対象廃水を前記加熱手段によって加熱気化させ、該槽内に収容された前記廃水の水分量を減量して濃縮し、前記廃水を気化して分離した蒸気を前記分離水生成手段によって捕集し且つ凝縮させて分離水を抽出し、前記廃水が所定の濃度になるように前記投入手段と取出手段の調整を行って、投入速度と取出速度を所定の量に調整し、連続的に処理することができるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高負荷廃水に接触して加熱するヒータ部分が、フッ素樹脂からなるため前記高負荷廃水に含まれる酸やアルカリによる腐食が殆ど無く、長期使用にも耐え過度なメンテナンスを不要とすることができるという効果がある。又、フッ素樹脂のヒーター部分は、高温でも不純物の付着、焼付を回避出来、熱交換率の低下を防止出来るのに対し、ステンレスの熱交換器では、その表面に不純物が付着し焼付いて熱交換面積が減少するおそれがある。
【００１０】
また、電気抵抗発熱等を用いる方式や、処理装置に備えられたボイラーによって処理槽内に収容された処理対象廃水を直接加熱する方式と異なり、任意の高温熱源から得られる水蒸気等の温熱流体を、加熱手段としてのフッ素樹脂性チューブ内に通すことで該チューブを高温化させて処理対象廃水を加熱するという熱交換方式としたことによって、工場内に発生する廃熱等を利用することができ、廃水処理のためのランニングコストを抑制することができるという効果がある。
【００１１】
また、連続的に処理対象廃水を処理することができるため処理稼動率を高度化することができるという効果がある。
【００１２】
また、処理対象廃水から気化分離して得られた分離水を工業用水として再利用することができ新水の使用量を減量することができるという効果がある。
【００１３】
また、処理対象廃水から水分を分離し、前記廃水を濃縮して減量できるため排出量を削減することができ、処理業者に対して支払う処理費用を低額化することができて上記効果等を含め結果として、処理対象廃水の処理に要するトータルコストを圧縮することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の好ましい実施の形態を、図を参照しながら以下に詳細に説明する。図１は、本発明のシステム全体の概念を示す図、図２は本発明の装置における加熱手段の構成を示す図であり、図３は図２のＡＡ’断面を示す図であり、図４は図２のＢＢ’断面を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態例の高負荷廃水の処理装置は、原水(Ｖ)即ち未処理の処理対象廃水を収容するための貯留槽(１)と、原水(Ｖ)を処理するための処理槽(２)と、前記貯留槽(１)から原水(Ｖ)を取り出して処理槽(２)へ移送するための流入路(３)と、前記処理槽(２)に投入する原水(Ｖ)の量を調整するための前記流入路(３)上に設けられる流入量調整手段(４)と、前記処理槽(２)内において処理対象廃水(Ｗ)を加熱気化処理するための加熱手段(５)と、この加熱手段(５)に温熱流体を導通させるための流通路(６)と、前記処理槽(２)内において加熱気化されて廃水(Ｗ)から分離された蒸気を前記処理槽(２)内から取り出すための蒸気取出手段(７)と、この蒸気取出手段(７)によって取り出された蒸気を捕集しつつ凝縮するための分離水生成手段(８)と、前記処理槽(２)内において水分を気化除去して所定の濃度に濃縮された廃水を前記処理槽(２)の外部に取り出すための流出路(９)と、前記処理槽(２)から取り出す濃縮廃水(Ｘ)の量を調整するための前記流出路(９)上に設けられる流出量調整手段(10)と、濃縮廃水(Ｘ)を一時的に貯留しておくための濃縮廃水貯留槽(11)と、を備えて構成される。
【００１６】
貯留槽(１)は、未処理の処理対象廃水である原水(Ｖ)を貯留するための適当な容積を有するタンクであり、工場等から出された処理対象廃水を適時にその内部に投入し得るように構成されている。また、この貯留槽(１)は収容する廃水が腐食性の強い高負荷廃水であっても長期間に渡って保持し得る耐食性と頑強性を有することが好ましく、コンクリート等で周囲を補強して構成することが望ましい。
【００１７】
処理槽(２)は、適当な容積を有するステンレス製のタンクであり、タンクの下方に処理対象廃水の流入口(12)と、濃縮廃水(Ｘ)を取り出すための流出口(13)とを有し、タンク上部に加熱気化して分離された蒸気を処理槽(２)の外部に排出するための排出口(14)を設けて構成され、またタンク上部には加熱手段(５)が配置される。勿論、処理槽(２)は高負荷廃水に対する高温下における耐食性があって長期間に渡って収容することができ、効率的に熱交換を行うことができ、また廃水から気化分離した蒸気や濃縮した廃水を効率的に処理槽(２)外に取り出すことができるものであればよく、形状や流入口(12)、流出口(13)、排出口(14)や加熱手段(５)の取り付け位置等は適宜選択することが可能である。
【００１８】
流入路(３)は、高負荷廃水に対する耐食性が高い素材で形成されたパイプで構成され、その一端が前記貯留槽(１)内に収容された原水(Ｖ)の水面より低位置に配置され、他端が前記処理槽(２)の流入口(12)に連結される。この流入路(３)上には、貯留槽(１)から処理槽(２)へ移送する処理対象廃水の量を調整するための流入量調整手段(４)が設けられることが好ましい。
【００１９】
流入量調整手段(４)は、好ましくは、前記貯留槽(１)から原水を汲み出してそれを前記処理槽(２)へ送り出すためのポンプ(15)と、流入路(３)内を流通する原水(Ｖ)の量を調整し得る流入量規制バルブ(16)と、処理槽(２)内に収容された廃水(Ｗ)の量を、多過ぎる場合には貯留槽(１)に廃水を戻すようにして、所定量に調整するためのレベルコントローラー(17)と、から構成され前記流入路(３)上に設けられる。
【００２０】
図２及び図３にも示すように加熱手段(５)は、複数のフッ素樹脂製のチューブ(18)の両端同士をそれぞれ揃えて結束し、この結束されたそれぞれの端部を一つの開口にまとめ、前記処理槽(２)内に、前記チューブ(18)の外表面に該処理槽(２)内に収容された前記処理対象廃水(Ｗ)が接触するように配置し、任意の高温熱源から得られる温熱流体を前記チューブ(18)それぞれの内部に通過させ、前記温熱流体の熱を該チューブ(18)を介して前記処理槽(２)内に収容された前記廃水(Ｗ)に伝達して該廃水(Ｗ)を効率的に加熱気化させることができるように構成される。更に、前記処理槽(２)内において廃水(Ｗ)内に上記加熱手段(５)を潜在せさたときに、浮力による浮上や廃水の流動等による加熱手段(５)の遊動を防止する目的で支持部材(19)等を用いて加熱手段(５)を固定することが望ましい。以上のように加熱手段(５)を構成することによって、高効率で熱交換を行うことができると共に、高温下における高負荷廃水による高度な耐食性や環境ストレスクラッキングを得ることができ、長期使用にも耐え得るようにすることが可能である。加熱手段(５)の下部にエア噴出管(31)を配置し、該噴出管(31)から下向きにエアを噴出させることにより、廃水の撹拌及び蒸発を促進させると共に、加熱手段の表面に異物が付着するのを防止する。
【００２１】
流通路(６)は、任意の高温熱源によって加熱されて生成される温熱流体の生成位置から前記加熱手段(５)まで温熱流体を流通させ、該加熱手段(５)内に温熱流体を導入させるためのものであり、耐熱性及び低熱伝導性のパイプを用いて構成されることが好ましいが、勿論これに限らず、温熱流体を加熱手段(５)内に導通させることができるものであればよい。また、この流通路(６)を通じて加熱手段(５)内に導通する温熱流体の量を調整するための流通量調整手段(20)としてのバルブを設けることが可能である。
【００２２】
蒸気取出手段(７)は、処理槽(２)内において加熱気化されて廃水(Ｗ)から分離された蒸気を前記処理槽(２)内から該処理槽(２)に設けられた排出口(14)から取り出すためのファンであるが、このファンとしては従来公知の技術を採用することが可能であり、特に限定されるものではない。またこの蒸気取出手段(７)としてのファンは必ず無ければならないというものではなく、有っても無くてもよく適宜選択できるが、ファンを取り付けた方が、濃縮効率を高めることができ好ましい。
【００２３】
図４にも示すように、分離水生成手段(８)は、前記蒸気取出手段(７)によって取り出された蒸気を捕集しつつ凝縮して、分離水(Ｚ)を得るためのものであり、所定の長さを有する高熱伝導性のパイプ(21)を降下勾配を以て配置し、このパイプ(21)の外面に布等の吸水体(22)を被覆して冷却用パイプ(23)とし、この上部の開口(24)から下部の開口(25)に向かって該冷却用パイプ(23)の内部に前記蒸気取出手段(７)によって前記処理槽(２)から取り出された蒸気を通過させるようにし、下部に適当な間隔で内外に貫通した孔(26)を設けてなる水パイプ(27)を前記冷却用パイプ(23)の上部に、該冷却用パイプ(23)に沿って配置して、該水パイプ(27)内に冷却用水(Ｙ)()を通して前記孔(26)から該冷却用水(Ｙ)()が前記冷却用パイプ(23)に滴下されるようにし、前記冷却用パイプ(23)の下部の開口(25)にほぼ鉛直方向に向けた鉛直パイプ(28)を配置して蒸気に含まれていたガスと水分とを最終的に分け、該鉛直パイプ(28)の下端に分離水貯留槽(29)を配置し、上端に該鉛直パイプ(28)内に雨水等が侵入するのを防止するための傘(30)を配置して構成され、水パイプ(27)から滴下して冷却用パイプ(23)の外面に施された前記吸水体(22)に吸水された冷却用水(Ｙ)()は、その後、冷却用パイプ(23)内を通過する蒸気の熱との間で熱交換がなされて気化し、該冷却用パイプ(23)内を流通していた蒸気が冷却されて該冷却用パイプ(23)内を通過し終える前に凝縮し、分離水(Ｚ)が得られるようになっている。
【００２４】
流出路(９)は、高温下における高負荷廃水に対する耐食性のパイプで構成され、前記処理槽(２)内において濃縮された廃水を前記処理槽(２)の外部に取り出すために前記処理槽(２)の下端に設けられた流出口(13)に一端が連結され、他端が濃縮廃水貯留槽(11)に濃縮廃水(Ｘ)が送り出されるように配置される。また、この流出路(９)上には、該流出路(９)内を流通する濃縮廃水(Ｘ)の量を調整するための流出量調整手段(10)としてのバルブを設けることが可能である。
【００２５】
濃縮廃水貯留槽(11)は、前記処理槽(２)内において所定の濃度に濃縮処理された濃縮廃水(Ｘ)をその処理業者に引き渡すまでの間貯留しておくための適当な容積を有するステンレス製のタンクであり、収容する濃縮廃水(Ｘ)が腐食性の極めて強いものであっても長期間に渡って保持し得る耐食性と頑強性を有することが好ましく、コンクリート等で周囲を補強して構成することが望ましい。
【００２６】
以上説明した装置を用いる場合には、工場等から出された高負荷廃水を貯留槽(１)に導入しそこから調整された所定の速度で原水をポンプ(15)で汲み出してレベルコントローラー(17)を経由して処理槽(２)に投入する。このレベルコントローラー(17)によって処理槽(２)内の廃水(Ｗ)の量を調整して、該量が一定に保持されるようにして多過ぎるときには、レベルコントローラー(17)を通じて貯留槽(１)に還元される。処理槽(２)においては、任意の高温熱源によって加熱された温熱流体を用いて加熱手段(５)を通じて廃水(Ｗ)との間で熱交換がなされ、該廃水(Ｗ)が加熱される。この加熱は、該廃水(Ｗ)が気化する程度の温度までなされ、これによって該廃水(Ｗ)に含まれる水分が蒸発し、蒸気取出手段(７)であるファンによって前記処理槽(２)内から吸い出される。この吸い出された蒸気は、分離水生成手段(８)を通じて凝縮されて分離水(Ｚ)とガスとに分けられ、分離水(Ｚ)は捕集されて再利用可能となる。一方、前記処理槽(２)内において水分が気化され水分量が減量されて濃縮した廃水は、投入量と蒸発量及び流出量を調整することによって所定の濃度に保持されつつ連続的に流出口(13)から取り出され濃縮廃水貯留槽(11)に繰り出され収容される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のシステム全体の概念を示す図
【図２】本発明の装置における加熱手段の構成を示す図
【図３】図２のＡＡ’断面を示す図
【図４】図２のＢＢ’断面を示す図
【符号の説明】
【００２８】
１  貯留槽
２  処理槽
３  流入路
４  流入量調整手段
５  加熱手段
６  流通路
７  蒸気取出手段
８  分離水生成手段
９  流出路
１０  流出量調整手段
１１  濃縮廃水貯留槽
１２  流入口
１３  流出口
１４  排出口
１５  ポンプ
１６  流入量規制バルブ
１７  レベルコントローラー
１８  チューブ
１９  支持部材
２０  流通量調整手段
２１  パイプ
２２  吸水体
２３  冷却用パイプ
２４  上部の開口
２５  下部の開口
２６  孔
２７  水パイプ
２８  鉛直パイプ
２９  分離水貯留槽
３０  傘
３１  エア噴出管
Ｖ  原水
Ｗ  廃水
Ｘ  濃縮廃水
Ｙ  冷却用水
Ｚ  分離水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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