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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abwasserbehandlungsverfahren sowie eine Abwasserbehandlungsvorrichtung zum Behandeln von zumindest wasserlösliches Anstrichmittel bzw. Anstrichmittel auf Wasserbasis enthaltendem Abwasser.
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[Technischer Hintergrund]
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In den letzten Jahren wird, aus dem Gesichtspunkt der Reduktion von flüchtigen organischen Verbindungen (FOV), vermehrt von Lösemittelanstrichen bzw. -farben, welche flüchtige organische Lösemittel als Lösungsmittel verwenden, auf Anstrichmittel bzw. Farben auf Wasserbasis umgestellt, welche Wasser als Lösungsmittel verwenden. Anstrichmittel auf Wasserbasis werden gewöhnlich aus Wasser, Harz (Hauptbestandteil der Beschichtung, wird zur Beschichtung), organisches Lösemittel (zum Lösen und Dispergieren bzw. Verteilen des Harzes), Farbstoffe bzw. Pigmente (zum Färben), Netzmittel bzw. Tenside, Entschäumer, Frostschutzmittel, Tropfverhinderungsmittel und Rostschutzmittel zusammengesetzt. Das organische Lösemittel wird gewöhnlich aus Alkoholen, Estern, Ketonen, Ether-Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen und aromatischen Kohlenwasserstoffen zusammengesetzt. Hierbei sind üblicherweise die Alkohole, die Ester, die Ketone und die Ether-Alkohole hydrophil, und die aliphatischen Kohlenwasserstoffe und die aromatischen Kohlenwasserstoffe sind hydrophob.
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Bei einem Anstrich- bzw. Lackierungsprozess, bei dem Anstrichmittel verwendet werden, werden verschiedenartige Anstrichmittel mittels Spritzbeschichtung auf das zu beschichtende bzw. lackierende Objekt aufgetragen. Jedoch ist die Beschichtungseffektivität des Anstrichmittels auf Wasserbasis, welches auf das zu beschichtende Objekt aufgesprüht wird, nicht zwingend vollkommen. Da beispielsweise die Beschichtungseffektivität beim Beschichten bzw. Lackieren einer Karosserie eines Fahrzeugs etwa 60% beträgt, werden die restlichen 40% nicht effektiv genutzt. Daher wird normalerweise das überschüssige Anstrichmittel, welches in der Anstrichkabine oder Ähnlichem nicht aufbeschichtet wurde, mittels Waschwasser eingesammelt und entfernt. Das Waschwasser wird im Kreislauf wiederverwendet.
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Da Anstrichmittel auf Wasserbasis aufgrund ihrer Eigenschaften nicht einfach von dem Wasser getrennt werden können, sammeln sich diese im zirkulierend verwendeten Waschwasser gelöst an, was zu folgenden Problemen führte.
- (a) Überlaufen vom Wasserbehälter durch Aufschäumen, Schädigung der Umwelt
- (b) Die BOD(Biochemical Oxygen Demand: biochemischer Sauerstoffbedarf)-Bestandteile faulen, Entstehung von Fäulnisgerüchen
- (c) Anhaftungen, Ablagerungen der Anstrichmittel-Bestandteile in bzw. an dem Wasserbehälter und den Rohrleitungen
- (d) Hochkonzentriertes COD (Chemical Oxygen Demand: chemischer Sauerstoffbedarf), hochkonzentriertes BOD führt zur erschwerten Abwasserbeseitigung
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Um diese Probleme zu lösen, werden bisher chemische Behandlungsverfahren oder Verfahren, bei denen zur Trockenheit eingedampft wird, verwendet (siehe beispielsweise Patentdokumente 1, 2).
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[Dokumente zum Stand der Technik]
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[Patentdokumente]
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- [Patentdokument 1] JP 11-000672 A
- [Patentdokument 2] JP 2009-220047 A
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[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Aufgabe der Erfindung]
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Jedoch ist bei einer Behandlung mit Chemikalien eine stabile Behandlung schwierig, da sich je nach Art und Menge des Anstrichmittels die nötige Zuführmenge der Chemikalien bzw. der Chemikalie verändert. Darüberhinaus erhöht sich in dem chemisch behandelten Wasser die Salzkonzentration, sodass Korrosion voranschreitet, das Entfernen der aufschäumenden Bestandteile erschwert wird, und die Menge an entstehendem Schlamm beträchtlich wird. Andererseits gibt es bei Behandlungsverfahren, bei denen zur Trockenheit eingedampft wird, das Problem, dass bei der Behandlung viel Energie verwendet wird.
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Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser sowie eine Abwasserbehandlungsvorrichtung bereitzustellen, welche den Nutzungsgrad der zur Behandlung nötigen Energie verbessert, eine stabile Behandlung gewährleistet und ferner die Zunahme der Salzkonzentration im Wasser unterdrückt.
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[Mittel zur Lösung der Aufgabe]
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Abwasserbehandlung von zumindest wasserlösliches Anstrichmittel bzw. Anstrich mittel auf Wasserbasis enthaltendem Abwasser bereitgestellt, wobei das Abwasser erhitzt wird, um Wasser, welches Bestandteile des Abwassers mit niedrigem Siedepunkt beinhaltet, zu verdampfen und die Bestandteile mit hohem Siedepunkt einzudampfen bzw. einzudicken, wobei zumindest ein Teil der Wärmeenergie des verdampften Wassers zum Erhitzen des Abwassers genutzt wird, und wobei das verdampfte Wasser gesammelt bzw. eingesammelt und dem Abwasser zurückgeführt wird
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Vorzugsweise werden in dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Abwasserbehandlung die Bestandteile des Abwassers mit hohem Siedepunkt zur Trockenheit eingedampft.
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Weiter vorzugsweise liegt in dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Abwasserbehandlung die Erhitzungstemperatur des Abwassers in einem Bereich zwischen 80°C und 95°C.
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Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Abwasserbehandlungsvorrichtung zur Abwasserbehandlung von zumindest wasserlösliches Anstrichmittel bzw. Anstrichmittel auf Wasserbasis enthaltendem Abwasser bereitgestellt, umfassend ein Eindampfungs- bzw. Eindickungsmittel, welches das Abwasser erhitzt, um Wasser, welches Bestandteile des Abwassers mit niedrigem Siedepunkt beinhaltet, zu verdampfen und die Bestandteile mit hohem Siedepunkt einzudampfen bzw. einzudicken; ein Wärmerückgewinnungsmittel, welches zumindest ein Teil der Wärmeenergie des verdampften Wassers für die Erhitzung des Abwassers im Eindampfungs- bzw. Eindickungsmittel nutzt; und ein Rückführungsmittel, welches das verdampfte Wasser sammelt bzw. einsammelt und dem Abwasser zurückführt.
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Vorzugsweise umfasst die vorstehend beschriebene Abwasserbehandlungsvorrichtung einen Wärmetauscher, welcher die Wärme des Abwassers vor Zuführung zum Eindampfungs- bzw. Eindickungsmittel und die Wärme des verdampften Wassers vor Rückführung zum Abwasser durch das Rückführungsmittel wärmetauscht.
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[Wirkung der Erfindung]
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Nutzungsgrad der zur Behandlung des Abwassers nötigen Energie verbessert werden, das Überlaufen von Abwasser vom Wasserbehälter, verursacht durch das Anhaften und/oder Ablagern der Anstrichmittelbestandteile an den Rohrleitungen sowie durch Aufschäumen, und damit die Schädigung der Umwelt, verhindert werden, und weiter das Erhöhen der Salzkonzentration im Wasser, verursacht durch die Verwendung von Chemikalien, unterdrückt werden, und ferner die Behandlung bei niedrigen Kosten durchgeführt werden.
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[Einfache Beschreibung der Figuren]
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[1] Schematische Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer Abwasserbehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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[2] Schematische Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer Abwasserbehandlungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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[3] Schematische Darstellung eines Aufbaus einer Abwasserbehandlungsvorrichtung gemäß eines Vergleichsbeispiels.
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[Ausführungsformen der Erfindung]
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Beispiel zum Ausführen der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt.
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1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer Abwasserbehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 1 gezeigte Abwasserbehandlungsvorrichtung 1 umfasst einen Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 10, einen Eindampfungsapparat 12 (Eindampfungsmittel), einen Anreicherungswasserbehälter 14, einen Kompressor 16 sowie eine Verdampfungswasserzuführleitung 32 (Wärmerückgewinnungsmittel), einen Wärmetauscher 18, eine Abwasserpumpe 20, eine Anreicherungswasserpumpe 22, eine Vakuumpumpe 24, eine Abwasserzuflussleitung 26, eine Anreicherungswasserkreislaufleitung 28, eine Anreicherungswasserauslassleitung 30, eine Verdampfungswasserrückführleitung 34 (Rückführungsmittel), eine Abgasleitung 36 und eine Hilfsdampfleitung 37.
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Der Eindampfungsapparat
12, wie er in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt, solange dieser einen Aufbau hat, der das Wasser in dem Abwasser, welches Bestandteile des Abwassers mit niedrigem Siedepunkt beinhaltet, durch indirektes Erhitzen verdampfen kann, um die Bestandteile mit hohem Siedepunkt einzudampfen bzw. einzudicken bzw. anzureichern. Jedoch umfasst dieser zumindest einen Verdampfungsteil, in dem die Verdampfung durchgeführt wird, und zumindest einen Indirekterhitzungsteil, in dem über wärmeübertragende Körper wie Wärmeübertragungsplatten oder Wärmeübertragungsrohre die Wärme zwischen der Wärmequelle und dem zu erhitzenden Körper indirekt wärmegetauscht wird. Der in
1 gezeigte Eindampfungsapparat
12 umfasst einen Verdampfungskessel
12a (Verdampfungsbereich), einen Indirekterhitzungsteil
38, eine Hilfsdampfleitung
37 und eine Hilfsdampfversorgungsquelle. Der Indirekterhitzungsteil
38, welcher im Inneren des Verdampfungskessels
12a des Eindampfungsapparates
12 angeordnet ist, ist wie beispielsweise in
JP 2004-237136 A ,
JP 2008-188514 A beschrieben, aus einer Mehrzahl von Wärmeübertragungsrohren aufgebaut, wobei die jeweiligen Wärmeübertragungsrohre horizontal zur Seite gewandt angeordnet sind. Und an einem Ende der jeweiligen Wärmeübertragungsrohren ist ein Eingangssammelrohr, an dem anderen Ende ein Ausgangssammelrohr jeweils angeordnet, und indem der Erhitzungsdampf die Innenseite der Wärmeübertragungsrohre durchläuft wird die zu erhitzende Flüssigkeit an der Außenseite der Wärmeübertragungsrohre erhitzt. Ferner ist der Eindampfungsapparat
12 der vorliegenden Ausführungsform nicht zwingend auf die vorstehend beschriebene beschränkt, und kann beispielsweise, wie in
JP 2009-090228 A beschrieben, einen Verdampfungskessel und einen am Außenbereich des Verdampfungskessels angeordneten Wärmetauscher als Indirekterhitzungsteil umfassen. Dieser Wärmetauscher umfasst eine Dampfeingangsöffnung, eine Kondensationswasserausgangsöffnung und eine Mehrzahl von horizontal zur Seite gewandten Wärmeübertragungsrohre. Und, während die zu erhitzende Flüssigkeit die Innenseite der Wärmeübertragungsrohre durchläuft, erhitzt der Dampf, der von der Dampfeingangsöffnung eingeführt wird, die zu erhitzende Flüssigkeit von der Außenseite der Wärmeübertragungsrohre. Ferner kann der Indirekterhitzungsteil, wie in
JP 05-084401 beschrieben, anstatt der vorstehend beschriebenen Wärmeübertragungsrohre als Hohlstrukturen, welche durch hohlplattenförmige Heizelemente oder Ähnliche aufgebaut sind, ausgeführt werden. Die Form eines solchen Indirekterhitzungsteils als Hohlstruktur ist nicht besonders beschränkt, solange ein Wärmeaustausch zwischen der Innenseite und der Außenseite der Hohlstruktur möglich ist.
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Hierbei sind die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Bestandteile, die unter den Druck- und Temperaturbedingungen beim Verdampfen zusammen mit dem Wasser verdampft werden, und die Bestandteile mit hohem Siedepunkt sind die Bestandteile, die unter den Druck- und Temperaturbedingungen beim Verdampfen nicht zusammen mit dem Wasser verdampft werden. Beispielsweise ist das Lösemittel für Anstrichmittel auf Wasserbasis, Ethylenglycolmonobuthylether (auch Buthylcellosolve genannt), welches bei atmosphärischem Druck einen Siedepunkt von 171° bis 172°C hat, ein Bestandteil mit niedrigem Siedepunkt, da es unter den Bedingungen 90°C und 0,07 Mpa zusammen mit dem Wasser verdampft.
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In dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 10 wird Abwasser, welches zumindest Wasserbasis-Anstrichmittel beinhaltet, angesammelt. An dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 10 ist ein Ende der Abwasserzuflussleitung 26 angeschlossen, wobei das andere Ende über die Abwasserpumpe 20 und den Wärmetauscher 18 mit dem Verdampfungskessel 12a verbunden ist. An dem unteren Bereich des Verdampfungskessels 12a ist ein Ende der Anreicherungswasserkreislaufleitung 28 angeschlossen, wobei das andere Ende über die Anreicherungswasserpumpe 22 mit dem oberen Bereich des Verdampfungskessels 12a verbunden ist. Ferner ist an der Anreicherungswasserkreislaufleitung 28 ein Ende der Anreicherungswasserauslassleitung 30 angeschlossen, wobei das andere Ende mit dem Anreicherungswasserbehälter 14 verbunden ist. Weiter ist an dem oberen Bereich des Verdampfungskessels 12a ein Ende der Verdampfungswasserzuführleitung 32 angeschlossen, wobei das andere Ende über den Kompressor 16 mit dem Indirekterhitzungsteil 38 (Eingangsseite: z. B. das Eingangssammelrohr) verbunden ist. Ferner ist ein Ende der Verdampfungswasserrückführleitung 34 mit dem Indirekterhitzungsteil 38 (Ausgangsseite: z. B. das Ausgangssammelrohr) verbunden, wobei das andere Ende über den Wärmetauscher 18 mit dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 10 verbunden ist. Weiter ist ein Ende der Abgasleitung 36 mit der Verdampfungswasserrückführleitung 34 zwischen dem Wärmetauscher 18 und dem Verdampfungskessel 12a verbunden, wobei das andere Ende über die Vakuumpumpe 24 zur Atmosphäre geöffnet ist. Ferner ist ein Ende der Hilfsdampfleitung 37 mit der Verdampfungswasserzuführleitung 32 verbunden, wobei das andere Ende mit der Hilfsdampfversorgungsquelle (nicht gezeigt) verbunden ist.
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Als nächstes wird der Betrieb der Abwasserbehandlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Das Abwasser, welches Anstrichmittel auf Wasserbasis enthält, wird in dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 10 angesammelt. Anstrichmittel auf Wasserbasis werden gewöhnlich aus Wasser, Harz (Hauptbestandteil der Beschichtung, wird zur Beschichtung), organisches Lösemittel (zum Lösen und Dispergieren bzw. Verteilen des Harzes), Farbstoffe bzw. Pigmente (zum Färben), Netzmittel bzw. Tenside, Entschäumer, Frostschutzmittel, Tropfverhinderungsmittel und Rostschutzmittel zusammengesetzt. Das organische Lösemittel wird gewöhnlich aus Alkoholen, Estern, Ketonen, Ether-Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen und aromatischen Kohlenwasserstoffen zusammengesetzt. Hierbei sind üblicherweise die Alkohole, die Ester, die Ketone und die Ether-Alkohole hydrophil, und die aliphatischen Kohlenwasserstoffe und die aromatischen Kohlenwasserstoffe sind hydrophob. Als Bestandteile des Wasserbasis-Anstrichmittels mit niedrigem Siedepunkt können hauptsächlich die organischen Lösemittel genannt werden. Ferner können als Bestandteile des Wasserbasis-Anstrichmittels mit hohem Siedepunkt hauptsächlich Harze, Farbstoffe bzw. Pigmente, Netzmittel bzw. Tenside und Entschäumer genannt werden. Ferner kann das Abwasser, welches Wasserbasis-Anstrichmittel enthält, auch Lösemittelanstriche und/oder Waschmittel oder Ähnliches enthalten.
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Das Wasserbasis-Anstrichmittel enthaltende Abwasser (im Folgenden teilweise auch einfach „Abwasser” genannt), welches im Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 10 angesammelt wurde, wird durch die Abwasserpumpe 20 über die Abwasserzuflussleitung 26 in den Wärmetauscher 18 eingeführt. Dann wird das Abwasser mittels des Wärmetauschers 18 mit dem Dampf (verdampftes Wasser, welches die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt enthält), welcher aus dem Verdampfungskessel 12a des Eindampfungsapparates 12 austritt bzw. ausgestoßen wird, wärmegetauscht. Hierbei wird, da das verdampfte Wasser eine höhere Temperatur als das Wasser besitzt, das Abwasser vorgewärmt. Das vorgewärmte Abwasser wird über die Abwasserzuflussleitung 26 dem Verdampfungskessel 12a des Eindampfungsapparates 12 zugeführt. Hinsichtlich des Aspekts, dass wie gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Abwasser, welches dem Verdampfungskessel 12a des Eindampfungsapparates 12 zugeführt wird, vorher erhitzt werden kann, wird bevorzugt, einen Wärmetauscher 18 anzuordnen, welcher die Wärme zwischen dem Abwasser, bevor es in den Verdampfungskessel 12a des Eindampfungsapparates 12 zugeführt wird, und dem verdampften Wasser, bevor es durch die Verdampfungswasserrückführleitung 34 dem Abwasser zurückgeführt wird, tauscht bzw. wärmetauscht.
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Das dem Verdampfungskessel 12a des Eindampfungsapparates 12 zugeführte Abwasser wird durch die Wärme bzw. Hitze des im Inneren des Verdampfungskessels 12a des Eindampfungsapparates 12 angeordneten Indikrekterhitzungsteils 38 indirekt erhitzt. Beim Anlaufen des Prozesses wird Dampf, welches in der Hilfsdampfversorgungsquelle entsteht, über die Hilfsdampfleitung 37 dem Indirekterhitzungsteil 38 (beispielsweise den jeweiligen Wärmeübertragungsrohren) zugeführt, sodass der Indirekterhitzungsteil 38 erhitzt wird, und das Abwasser durch die Hitze des erhitzten Indirekterhitzungsteils 38 indirekt erhitzt wird. Hierbei verdampft das Wasser sowie die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt im Abwasser (im Folgenden teilweise ”die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt enthaltendes Wasser” genannt) bei einer relativ niedrigen Temperatur, die dem Sättigungsdampfdruck entspricht, da der Druck im Inneren des Verdampfungskessels 12a durch die Vakuumpumpe 24 reduziert ist. Andererseits werden die Bestandteile mit hohem Siedepunkt im Abwasser eingedampft bzw. eingedickt bzw. angereichert, und werden im Bodenbereich als die Bestandteile mit hohem Siedepunkt enthaltendes Anreicherungswasser angesammelt. Weiter wird das die Bestandteile mit hohem Siedepunkt enthaltende Anreicherungswasser über die Anreicherungswasserpumpe 22 von dem Verdampfungskessel 12a des Eindampfungsapparates 12 abgeführt, und über die Anreicherungswasserkreislaufleitung 28 vom oberen Bereich des Verdampfungskessels 12a auf dem Indirekterhitzungsteil 38 (beispielsweise die Außenflächen der jeweiligen Wärmeübertragungsrohre) im Inneren des Verdampfungskessels 12a verteilt bzw. wird auf diesen aufgesprüht. Hierdurch wird die Temperatur des verteilten bzw. aufgesprühten Abwassers (inklusive des Anreicherungswassers) durch den Dampf im Inneren des Indirekterhitzungsteils 38 erhöht, sodass an der Oberfläche des Indirekterhitzungsteils die Bestandteile im Abwasser mit niedrigem Siedepunkt effektiv verdampft werden können.
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Das durch den Eindampfungsapparat 12 verdampfte, Bestandteile mit niedrigen Siedepunkt enthaltende Wasser (Wasserdampf) wird über die Verdampfungswasserzuführleitung 32 dem Kompressor 16 zugeführt. Der Kompressor 16 sowie die Verdampfungswasserzuführleitung 32 haben die Funktion als Wärmerückgewinnungsmittel, welches die Wärmeenergie des verdampften Wassers dem Indirekterhitzungsteil 38 (beispielsweise den jeweiligen Wärmeübertragungsrohren), welches im Inneren des Verdampfungskessels 12a des Eindampfungsapparates 12 angeordnet ist, zuführt. Und wenn durch das Verdampfungswasser, welches durch den Kompressor 16 verdichtet und in der Temperatur erhöht wurde, das Abwasser ausreichend erhitzt werden kann, kann die Zufuhr des Hilfsdampfs gestoppt werden.
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Wie beschrieben kann durch die Rückgewinnung der Wärmeenergie des verdampften Wassers die Energie effizient genutzt werden, und der Nutzungsgrad der zur Abwasserbehandlung notwendigen Energie verbessert werden. Die vorliegende Ausführungsform ist nicht zwingend auf den Aufbau mit dem Kompressor 16 und mit der Verdampfungswasserzuführleitung 32 beschränkt, solange die Funktion erfüllt wird, zumindest einen Teil der Wärmeenergie des verdampften Wassers dem im Inneren des Verdampfungskessels 12a angeordneten Indirekterhitzungsteil 38 zuzuführen, und es kann beispielsweise anstatt des Kompressors 16 ein Ejektor bzw. ein Strahlverdichter verwendet werden. Ferner ist der Aufbau des im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Kompressors 16 nicht besonders beschränkt, solange dieser die obige Funktionalität besitzt.
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Nach Durchlaufen des Indirekterhitzungsteils 38 (beispielsweise der jeweiligen Wärmeübertragungsrohre) wird das die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt enthaltende Wasser (Gas zu Flüssigkeit) über die Verdampfungswasserrückführleitung 34 dem Wärmetauscher 18 zugeführt. Und, durch den Wärmetauscher 18 wird das die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt enthaltende Wasser (Flüssigkeit) mit dem Wasserbasis-Anstrichmittel enthaltenden Abwasser, bevor dieses dem Verdamfpungskessel 12a zugeführt wird, wärmegetauscht. Hierbei wird das die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt enthaltende Wasser gekühlt, da die Temperatur des Wasserbasis-Anstrichmittel enthaltenden Abwassers niedriger ist als die Temperatur des die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt enthaltenden Wassers. Das gekühlte, die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt enthaltende Wasser wird vom Wärmetauscher 18 über die Verdampfungswasserrückführleitung 34 dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 10 rückgeführt. In den Bestandteilen mit niedrigem Siedepunkt, welche dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 10 rückgeführt werden, sind Bestandteile, welche die biologische Behandlung bzw. Zersetzung hemmen, und Bestandteile, welche Wasserbasis-Anstrichmittel lösen, sodass durch die oben erwähnte Rückführung (Zuführung) der Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt zum Abwasser das Entstehen von schlechten Gerüchen durch Zersetzung bzw. Fäulnis, sowie das Anhaften von Anstrichmittel oder Ähnlichem an den Wänden und jeweiligen Leitungen des Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälters 10 unterdrückt werden kann. Im vorliegenden Beispiel wurde als Rückführungsmittel, welches das verdampfte Wasser einsammelt und dem Abwasser zurückführt, beispielhaft ein Aufbau mit nur der Verdampfungswasserrückführleitung 34 genannt, jedoch ist es nicht auf diesen beschränkt, und es kann beispielsweise auch ein Aufbau sein, in dem eine Pumpe oder Ähnliches an der Verdampfungswasserrückführleitung 34 angeordnet wird. Ferner ist zwar in der vorliegenden Ausführungsform beispielhaft ein Aufbau beschrieben, in dem die Verdampfungswasserrückführleitung 34 mit dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 10 verbunden ist, es kann jedoch auch ein Aufbau sein, in dem die Verdampfungswasserrückführleitung 34 mit der Abwasserzuflussleitung 26 verbunden ist.
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Des Weiteren fließt ein Teil des die Bestandteile mit hohem Siedepunkt enthaltenden Anreicherungswassers, welches die Anreicherungswasserkreislaufleitung 28 durchläuft bzw. durchfließt, durch die Anreicherungswasserauslassleitung 30 und wird im Anreicherungswasserbehälter 14 angesammelt. Das im Anreicherungswasserbehälter 14 angesammelte Anreicherungswasser (die Bestandteile mit hohem Siedepunkt enthaltend) wird vorzugsweise durch Verdampfungstrocknungsvorrichtungen wie Trockner oder Ähnliche zur Trockenheit eingedampft, da so die Vorrichtung als abwasserfreies System ausgeführt werden kann.
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Durch eine derartige Abwasserbehandlung kann der Nutzungsgrad der für die Behandlung notwendigen Energie verbessert, das Überlaufen von Abwasser vom Wasserbecken durch Anhaftungen bzw. Ablagerungen von Anstrichmittelbestandteilen an den Rohrleitungen oder Ähnlichem und die Schädigung der Umwelt verhindert werden, ferner kann die Erhöhung des Salzgehalts bzw. der Salzkonzentration im Wasser durch Verwendung von Chemikalien unterdrückt werden, und die Behandlung kann bei niedrigen Kosten durchgeführt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird zwar der Druck im Inneren des Verdampfungskessels 12a mittels der Vakuumpumpe 24 reduziert, da es jedoch ausreicht, dass der Verdampfungskessel 12a das Abwasser erhitzen und das die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt enthaltende Wasser verdampfen kann, muss nicht zwingend der Druck im Inneren des Verdampfungskessels 12a mittels einer Vakuumpumpe 24 reduziert werden. Ferner ist es zwar in der vorliegenden Ausführungsform vorteilhaft, dass das Anreicherungswasser mittels der Anreicherungswasserpumpe 22 oder Ähnlichem zirkuliert bzw. in einem Kreislauf verwendet wird, um die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt effizient zu verdampfen, jedoch muss nicht zwingend das Anreicherungswasser zirkuliert werden.
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Die Erhitzungstemperatur des Abwassers im Inneren des Verdampfungskessels 12a wird zwar entsprechend der Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt und der Bestandteile mit hohem Siedepunkt im Abwasser angepasst eingestellt, um jedoch ein Aufschäumen des Abwassers beim Erhitzen zu unterdrücken, ist ein Bereich zwischen 60 und 100°C bevorzugt, weiter bevorzugt ist ein Bereich zwischen 80 und 95°C.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, beim Anlaufen der Abwasserbehandlungsvorrichtung 1 oder wenn die Leistung des Kompressors 16 niedrig ist oder in Ähnlichen Fällen, kann es vorkommen, dass die Rückgewinnung der Wärme durch den Kompressor nicht ausreichend durchgeführt wird, und die Trennung der Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt und der Bestandteile mit hohem Siedepunkt nicht effektiv bzw. effizient durchgeführt werden kann. Daher ist es beim Anlaufen der Abwasserbehandlungsvorrichtung 1, oder wenn die Leistung des Kompressors 16 niedrig ist, vorteilhaft, den in der Hilfsdampfversorgungsquelle entstandenen Hilfsdampf über die Hilfsdampfleitung 37 dem Indirekterhitzungsteil 38 im Inneren des Verdampfungskessels 12a zuzuführen, und zum Erhitzen des Abwassers zu verwenden. Beispielsweise kann ein kleiner bzw. kleinformatiger Boiler oder Ähnlicher als Hilfsdampfversorgungsquelle verwendet werden, und der in dem kleinen Boiler entstandene Hilfsdampf verwendet werden, oder falls in der Fabrik Auspuffdampf übrig ist, kann die den Auspuffdampf erzeugende Anlage als Hilfsdampfversorgungsquelle verwendet werden, und der durch die Anlage erzeugte Dampf verwendet werden.
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2 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer Abwasserbehandlungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der in 2 gezeigten Abwasserbehandlungsvorrichtung 2 werden für den mit der in 1 gezeigten Abwasserbehandlungsvorrichtung 1 identischen Aufbau die gleichen Bezugszeichen verwendet, und diesbezügliche Erklärungen werden ausgelassen. Die in 2 gezeigte Abwasserbehandlungsvorrichtung 2 weist eine Verdampfungswasserauslassleitung 40 auf.
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Ein Ende der Verdampfungswasserauslassleitung 40 ist mit der Verdampfungswasserrückführleitung 34 verbunden, und das andere Ende ist mit der Anreicherungswasserauslassleitung 30 verbunden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es vorteilhaft, um ein noch stabileres abwasserfreies System zu erhalten, dass ein Teil des Verdampfungswassers von der Verdampfungswasserauslassleitung 40 die Anreicherungswasserauslassleitung 30 durchlaufend in dem Anreicherungswasserbehälter 14 gesammelt wird, um danach zusammen mit dem Anreicherungswasser zur Trockenheit eingedampft zu werden. Da es gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausreicht, ein Teil des Verdampfungswassers zur Trockenheit einzudampfen, kann beispielsweise die Verdampfungswasserauslassleitung 40 direkt mit einer Verdampfungstrocknungsvorrichtung wie einem Entwässerer oder Trockner oder Ähnlichem verbunden werden, oder die Verdampfungswasserauslassleitung 40 kann mit dem Anreicherungswasserbehälter 14 verbunden werden, um den Teil des Verdampfungswassers zusammen mit dem Anreicherungswasser mittels einer Verdampfungstrocknungsvorrichtung zur Trockenheit einzudampfen.
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[Ausführungsbeispiel]
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und eines Vergleichsbeispiels noch konkreter und detaillierter beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das folgende Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Im Ausführungsbeispiel wurde die in
1 gezeigte Abwasserbehandlungsvorrichtung verwendet, und unter den in der nachstehenden Tabelle 1 angegebenen Bedingungen das Experiment durchgeführt. [Tabelle 1]
| Verdampfungstemperatur | 90°C |
| Verdampfungsdruck (Absolutdruck) | 0,07 Mpa |
| Indirekterhitzungstemperatur | 100°C |
| Eindampfungsfaktor | 10-fach |
| Konzentration des Wasserbasis-Anstrichmittels im Abwasser | 2,5% |
| Zuführmenge des Wasserbasis-Anstrichmittels | 0,25 kg/h |
| Zuführmenge des Abwassers | 10 kg/h |
| Verdampfungsmenge (Verdampfungswasserrückführmenge) | 9 kg/h |
| Anreicherungswassermenge | 1 kg/h |
| Nachfüllwassermenge | 1 kg/h |
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Als Ergebnis eines 1-monatigen Betriebs der Abwasserbehandlungsvorrichtung gemäß des Ausführungsbeispiels war trotz kontinuierlicher Zufuhr von Wasserbasis-Anstrichmittel enthaltendem Abwasser in den Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter das Gleichgewicht der Wassermenge und der Wärmemenge gut, und die Vorrichtung konnte stabil betrieben werden. Ferner konnte durch das Kontrollieren der Wassermenge des Anreicherungswassers, das vom Verdampfungskessel ausgelassen wird, der Eindampfungsfaktor stabil gehalten werden. Es war möglich, den Eindampfungsfaktor im Ausführungsbeispiel auf einen Wert von 10-facher Eindampfung bzw. Konzentration im Verhältnis zum Abwasser zu bringen.
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Ferner hat sich im Ausführungsbeispiel die Wassermenge des Verdampfungswassers kaum verändert, und ein stabiler Betrieb konnte durchgeführt werden. Hieraus konnte angenommen werden, dass in dem 10-fach eingedampften Anreicherungswasser keine Reduktion des Wärmeübertragungswirkungsgrades feststellbar war. Ferner betrug die elektrische Leitfähigkeit des Verdampfungswassers bei Messung konstant zwischen 10 und 40 μS/cm. Hierdurch wurde festgestellt, das im Ausführungsbeispiel ein Aufschäumen des Abwassers im Inneren des Verdampfungskessels der Eindampfungsvorrichtung unterdrückt wird, und ein Vermischen des Anreicherungswassers ins Verdampfungswasser verhindert wird.
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Ferner, über den 1-monatigen Betrieb der Abwasserbehandlungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels kam es zu keinen Problemen wie das Anhaften von Anstrichmittel an dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter oder Fäulnis. Hieraus kann geschlossen werden, dass in den Bestandteilen mit niedrigem Siedepunkt, die dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter rückgeführt werden, Bestandteile enthalten sind, die die biologische Behandlung bzw. Zersetzung hemmen, das Anstrichmittel lösen oder Ähnliches. Des Weiteren wurde das von der Abwasserbehandlungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels bereitgestellte Anreicherungswasser einem Eindampfungsprozess zur Trockenheit unterzogen, und es war möglich dieses ohne Probleme zu trocknen.
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Ferner, nachdem das Experiment unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen durchgeführt wurde, wurde der Einfluss der Temperaturbedingungen beobachtet. Nachdem unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen das Experiment durchgeführt wurde, und die Verdampfungstemperatur auf 60°C, der Verdampfungsdruck auf 0,02 Mpa und Erhitzungsdampftemperatur auf 70°C verändert wurde, kam es zu heftigem Aufschäumen im Inneren des Verdampfungskessels, und das verdampfte, die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt enthaltende Wasser wurde verschmutzt, und der Wirkungsgrad für die Trennung der Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt und der Bestandteile mit hohem Siedepunkt wurde reduziert. Ferner, nachdem unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen das Experiment durchgeführt wurde, und die Verdampfungstemperatur auf 98°C, der Verdampfungsdruck auf 0,09 Mpa und Erhitzungsdampftemperatur auf 110°C verändert wurde, reduzierte sich in einem Betrieb von 24 Stunden die Verdampfungswassermenge von 9 kg/h auf 8 kg/h. Normalerweise können bei Anstrichmitteln mit steigender Temperatur vermehrt die Harze aushärten und zu Ablagerungen bzw. zu Scale werden. Hieraus konnte herausgefunden werden, das bei niedriger Verdampfungstemperatur von 60°C es zu heftigem Aufschäumen kommt, dass es bei hoher Verdampfungstemperatur von 98°C zu einer Reduzierung des Wärmeübertragungswirkungsgrades durch die Bildung von Ablagerungen kommt, und dass es bei einer Verdampfungstemperatur von 90°C zu keinen Problemen wie das Aufschäumen oder die Bildung von Ablagerungen kommt.
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3 ist eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Abwasserbehandlungsvorrichtung gemäß eines Vergleichsbeispiels. Die in 3 gezeigte Abwasserbehandlungsvorrichtung gemäß des Vergleichsbeispiels weist einen Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 42, eine Verdampfungstrocknungsvorrichtung 44, eine Abwasserzuflussleitung 46 und eine Abwasserpumpe 48 auf. An diesen Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter 42 ist ein Ende der Abwasserzuflussleitung 46 angeschlossen, und das andere Ende ist über die Abwasserpumpe 48 mit der Verdampfungstrocknungsvorrichtung verbunden.
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In dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter
42 wurde zumindest Wasserbasis-Anstrichmittel enthaltendes Abwasser gesammelt, und es wurde ferner zur Regulierung der Konzentration Nachfüllwasser bzw. Nachschubwasser zugeführt. Das Abwasser wurde mittels der Abwasserpumpe
48 über die Abwasserzuflussleitung
46 der Verdampfungstrocknungsvorrichtung zugeführt, und das Abwasser wurde zur Trockenheit eingedampft. Als Verdampfungstrocknungsvorrichtung wurde eine Vorrichtung verwendet, welche auf eine Temperatur gebracht werden kann, um das Wasser und die Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt zu verdampfen, und die Bestandteile mit hohem Siedepunkt zu verfestigen. Die Verdampfungstrocknungsvorrichtung
44 trocknet das auf eine Platte mit hoher Temperatur (Wärmequelle) aufgesprühte Abwasser, und das von der Verdampfungstrocknungsvorrichtung
44 verdampfte Gas wurde abgelassen, und von der Platte wurde der Festkörper (Kuchen bzw. Cake) herausgekratzt. Die sonstigen Betriebsbedingungen der Abwasserbehandlungsvorrichtung des Vergleichsbeispiels sind in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben. [Tabelle 2]
| Verdampfungstemperatur | 100°C |
| Verdampfungsdruck (Absolutdruck) | 0,1 Mpa |
| Konzentration des Wasserbasis-Anstrichmittels im Abwasser | 2,5% |
| Zuführmenge des Wasserbasis-Anstrichmittels | 0,25 kg/h |
| Zuführmenge des Abwassers | 10 kg/h |
| Verdampfungsmenge | 9,95 kg/h |
| Kuchenablassmenge | 0,05 kg/h |
| Nachfüllwassermenge | 10 kg/h |
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Da die Abwasserbehandlungsvorrichtung des Vergleichsbeispiels lediglich die durch die Verdampfungstrocknungsvorrichtung verdampften Gase in die Atmosphäre ausstößt, und nicht dem Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter zurückführt, erhöht sich im Inneren des Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälters nicht die Konzentration der Bestandteile mit niedrigem Siedepunkt, welche Bestandteile enthalten, die die biologische Behandlung bzw. Zersetzung hemmen oder das Anstrichmittel lösen. Als Ergebnis folgte, dass bei Inbetriebnahme der Abwasserbehandlungsvorrichtung des Vergleichsbeispiels schlechte Gerüche durch Fäulnis sowie Anhaftungen des Wasserbasis-Anstrichmittels an den Wänden des Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälters und im Inneren der Abwassereinlassleitung beobachtet wurde.
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[Erklärung der Bezugszeichen]
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- 1, 2 Abwasserbehandlungsanlage; 10, 42 Wasserbasis-Anstrichmittel-Abwasserbehälter; 12 Eindampfungsapparat; 12a Verdampfungskessel; 14 Anreicherungswasserbehälter; 16 Kompressor; 18 Wärmetauscher; 20, 48 Abwasserpumpe; 22 Anreicherungswasserpumpe; 24 Vakuumpumpe; 26, 46 Abwasserzuflussleitung; 28 Anreicherungswasserkreislaufleitung; 30 Anreicherungswasserauslassleitung; 32 Verdampfungswasserzuführleitung; 34 Verdampfungswasserrückführleitung; 36 Abwasserleitung; 37 Hilfsdampfleitung; 38 Indirekterhitzungsteil; 40 Verdampfungswasserauslassleitung; 44 Verdampfungstrocknungsvorrichtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 11-000672 A [0006]
- JP 2009-220047 A [0006]
- JP 2004-237136 A [0020]
- JP 2008-188514 A [0020]
- JP 2009-090228 A [0020]
- JP 05-084401 [0020]
