JP2003080237A

JP2003080237A - 水処理方法及び水処理装置

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Publication number: JP2003080237A
Application number: JP2001271431A
Authority: JP
Inventors: Minoru Tomita; 実冨田; Toru Okochi; 徹大河内
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】放流水の冷却と純水製造用の被処理水の加温
とを別々に行う場合よりも省エネルギーで、放流水の冷
却と純水製造用の被処理水の加温とを行うことができる
水処理方法を提供すること。【解決手段】熱交換器の冷液側入り口に純水製造用の
被処理水を流入させるとともに該熱交換器の温液側入り
口に放流水を流入させて、前記被処理水と前記放流水と
を熱交換させることにより、前記熱交換器の冷液側出口
から加温された純水製造用の被処理水を得ると共に、前
記熱交換器の温液側出口から冷却された放流水を得るこ
とを特徴とする水処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器を用いる
水処理方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場から排出される排水や廃液は、一般
に中和、酸化還元、凝集処理、生物処理、ろ過、吸着な
どの処理を行うことにより放流基準を満たす放流水と
し、放流口から下水道、河川、海域、又は湖沼などに放
流水として放流される。

【０００３】該放流水の水温は、排水処理、特に生物処
理がある場合には、２０℃以上となる。また、半導体製
造工場等のクリーンルーム内で用いられる洗浄用に純水
を使用した後に生じる洗浄排水の水温も、クリーンルー
ムの室温とほぼ同程度の温度である２０〜２５℃であ
り、該洗浄排水の処理が主に室内でコンクリート水槽を
用いて行われるため処理による放熱が起こらず、得られ
る放流水の水温も前記洗浄排水の水温とほぼ同程度とな
ってしまう。従って、冬場において、放流水、特に水温
２０℃以上の放流水を河川などに連なる地点で放流する
と、放流点、河川に至るまでの流路、及び河川などにお
いて、外気温が低いため蒸気による白煙（湯気）の発生
により景観を悪化させ、また、河川などの水温の上昇を
招き生態系に悪影響を与える。これらの現象は、今日、
環境意識の高まりの中で、解決すべき問題として指摘さ
れるようになっている。

【０００４】また、放流水を下水道に放流する場合にお
いても、特に、水温２０℃以上の放流水であると、下水
道の換気口など開口部から蒸気とともに臭気が漏洩し、
近隣住民から苦情が寄せられる場合がある。

【０００５】そこで、従来は、放流水、特に水温２０℃
以上の放流水を、放流する前に、低温の空気を用いた直
接冷却により冷却していた。しかしながら、該方法で
は、冷却用空気の調製などにエネルギーを要するという
問題点があった。

【０００６】一方、純水製造工場で使用される純水製造
用の被処理水は、冬場においては水温が低く、純水製造
における逆浸透膜（以下、ＲＯと略記する）、電気式脱
イオン水製造装置（以下、ＥＤＩと略記する）、イオン
交換樹脂、電気透析器（以下、ＥＤと略記する）などの
効率向上により純水製造装置の生産性を向上させるため
には、水蒸気などにより被処理水を加温して水の粘性を
低下させて透過流速を大きくする必要があった。しか
し、被処理水を加温するための水蒸気の調製にエネルギ
ーを要するという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、放流水の冷却を低温の空気を用いた直接冷却により
行い、且つ純水製造用の被処理水を水蒸気により加温す
る場合よりも省エネルギーで、放流水の冷却と純水製造
用の被処理水の加温とを行うことができる環境への影響
を配慮した水処理方法、及び該方法を実施する装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った
結果、水温が低い純水製造用の被処理水と水温が高い放
流水とを熱交換器により熱交換して冷却された放流水と
加温された被処理水を得ることにより、放流水の冷却に
必要なエネルギーを削減することができ、冷却した放流
水を放流すれば、放流による蒸気（湯気）、臭気の発生
を防止できるとともに、純水製造における被処理水を加
温するためのエネルギーを少なくすることができること
を知得し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明（１）は、熱交換器の冷
液側入り口に純水製造用の被処理水を流入させるととも
に該熱交換器の温液側入り口に放流水を流入させて、前
記被処理水と前記放流水とを熱交換させることにより、
前記熱交換器の冷液側出口から加温された純水製造用の
被処理水を得ると共に、前記熱交換器の温液側出口から
冷却された放流水を得ることを特徴とする水処理方法を
提供するものである。

【００１０】また、本発明（２）は、熱交換器と、前記
熱交換器の冷液側入り口に純水製造用の被処理水を供給
する第一槽と、前記熱交換器の温液側入り口に放流水を
供給する放流槽と、前記熱交換器の冷液側出口から供給
される加温された純水製造用の被処理水を純水製造装置
に供給する第二槽と、前記熱交換器の温液側出口から流
出される冷却された放流水を放流する放流口と、からな
ることを特徴とする水処理装置を提供するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態にお
ける水処理方法を実施する水処理装置を図１を参照して
説明する。図１は本発明の第１の実施の形態における水
処理装置のフロー図である。

【００１２】図１に示す水処理装置１００ａは、熱交換
器３と、被処理水供給配管２３により熱交換器３の冷液
側入り口１２に純水製造用の被処理水を供給する第一槽
２と、放流水供給配管２２を経て熱交換器３の温液側入
り口１１に放流水を供給する放流槽１と、熱交換器３の
冷液側出口１４から供給される加温された純水製造用の
被処理水を被処理水取り出し配管２５を経て配管２６か
ら受け、被処理水供給配管２８により純水製造装置６に
供給する第二槽４と、熱交換器３の温液側出口１３から
放流水取り出し配管２４を経て流出される冷却された放
流水を放流する放流口５とからなる。また、配管２７
は、第二槽４が満水の時に加温された被処理水を緊急的
に第一槽２に戻すための配管である。なお、冷液側と
は、熱交換器３において壁などにより分けられた液体を
流通させることができる２つの側のうち、冷液である純
水製造用の被処理水を流通させるために選択した任意の
１の側を示し、温液側は他の１の側を示す。

【００１３】本発明の水処理装置１００ａに用いる熱交
換器３は、放流水による被処理水の汚染を防ぐため、放
流水と被処理水を分ける壁を有するものであれば特に制
限されず、例えば、表面式熱交換器及び液体連結間接式
熱交換器が挙げられる。表面式熱交換器としては、多管
円筒式熱交換器、二重管式熱交換器、プレート式熱交換
器及びスパイラル式熱交換器が挙げられる。これらの中
でも、プレート式熱交換器が、取り扱いがしやすいため
好ましい。

【００１４】本発明の水処理装置１００ａと連結する純
水製造装置６としては、特に制限されないが、ＲＯ、Ｅ
ＤＩ、イオン交換樹脂、ＥＤなどを単独で用いるか、ま
たはこれらを組み合せて用いる純水製造装置を例示する
ことができる。

【００１５】次に、水処理装置１００ａを使用する水処
理方法について、図１を参照しつつ説明する。放流水の
原料である排水としては、特に制限されないが、工場排
水、生活排水などが挙げられる。また、該排水の処理方
法は、放流基準を満たすように処理される限り特に制限
されない。排水の水温は、特に制限されないが、２０℃
以上が好ましい。この水温未満であると、排水処理、特
に生物処理がある場合において効率良く処理ができない
からである。排水を公知の水処理手段で処理して得られ
た放流水の水質としては、下水道、河川、湖沼、海域な
どの放流基準を満たし、放流できる水質であれば、特に
制限されない。また、放流水の水温は、特に制限されな
いが２０℃以上が好ましい。この水温未満であると熱回
収のメリットが薄れるからである。

【００１６】純水製造用の被処理水は、熱交換後に純水
の製造に用いることができる水であれば特に制限されな
いが、工業用水、地下水、市水、及びこれらを逆浸透膜
処理した処理水などを挙げることができる。該被処理水
の水温は、前記放流水より低い水温である限り特に制限
されないが、５℃以下である場合に本発明の水処理方法
を適用するとよい。この水温を超える場合には、熱回収
のメリットが薄れるためである。

【００１７】本例の水処理方法において、放流槽１の放
流水は、放流水供給配管２２を経て熱交換器３の温液側
入り口１１に供給される。一方、純水製造用の被処理水
は、配管２１から第一槽２に流入し、次いで、被処理水
供給配管２３を経て熱交換器３の冷液側入り口１２に供
給される。供給された放流水と被処理水とは、熱交換器
３において熱交換し、熱交換器３の温液側出口１３から
冷却された放流水が得られ、熱交換器３の冷液側出口１
４から加温された被処理水が得られる。冷却された放流
水は、放流水取り出し配管２４を経て放流口５に送られ
放流され、加温された被処理水は、被処理水取り出し配
管２６を経て第二槽４に送られて貯留され、配管２８か
ら純水製造装置６に供給される。

【００１８】熱交換後の放流水の水温は、特に制限され
ないが、１５℃以下であることが好ましい。特に冬季は
この水温を超えると、放流点で蒸気（湯気）が発生する
場合があるし、生態系に悪影響を与えるおそれがあるた
めである。

【００１９】なお、本実施の形態では、本発明の水処理
方法を実施するのに放流槽１、第一槽２、及び第二槽４
を有する装置を用いたが、これらの槽は必須ではなく、
本発明の水処理方法を実施するためには熱交換器３と、
熱交換器３の冷液側入り口及び温液側入り口に被処理水
及び放流水をそれぞれ供給する水路と、熱交換器３から
加温された被処理水及び放流水をそれぞれ取り出す水路
とがあればよい。また、熱交換後の放流水を放流する方
法は、該放流水を取り出す水路を経た放流口による放流
が簡便な方法であり好ましいが、これに限定されるもの
ではない。

【００２０】上述したように、純水製造用の被処理水
は、一旦第一槽２に受けた後、熱交換器３に送り、放流
水と熱交換し、熱交換器３より流出した加温された被処
理水を第二槽４で受けると、被処理水の冷温を放流水の
冷却に有効に活用することができるため好ましい。逆
に、これら第一槽２と第二槽４を区別することなく、一
つの水槽として使用し、熱交換器３に循環させると、熱
交換により加温された被処理水と熱交換前の被処理水と
が混合して熱交換器３に送られる被処理水の水温が高く
なり、より多くの被処理水を放流水と熱交換する必要が
生じて、熱交換器３を大きくしなければならなくなると
いう問題が生じてしまう。

【００２１】また、本発明の水処理方法において、「熱
交換器の冷液側出口から加温された被処理水を得る」と
は「熱交換器の冷液側出口から被処理水取り出し用の水
路に加温された被処理水を取り出す」ことを言い、「熱
交換器の温液側出口から冷却された放流水を得る」と
は、「熱交換器の温液側出口から放流水取り出し用の水
路に冷却された放流水を取り出す」ことを言う。

【００２２】次に、本発明の第２の実施の形態例におけ
る水処理装置を図２を参照して説明する。図２は本発明
の第２の実施の形態における水処理装置のフロー図であ
る。図２において、図１と同一の構成要素には同一の符
号を付してその説明を省略し、主に、異なる点について
説明する。すなわち、図２において、図１と異なる点は
図１の放流槽１近傍の排水受け槽部分を更に詳細に示す
と共に、各種の監視計器及び周辺機器などを所定の位置
に設けたものである。

【００２３】すなわち、水処理装置１００ｂにおいて、
監視計器３１は、配管６１に付設され、配管６１を流通
する排水処理された排水が、ｐＨ、ＣＯＤ（化学的酸素
要求量）、窒素濃度等の放流基準を満たしているかどう
か検査するためのものである。監視計器３１としては、
配管６１を流通する排水が放流基準を満たしているか否
かを確認できるものであれば特に制限されないが、例え
ば、ｐＨ計、ＣＯＤ計、窒素計、Ｔ−Ｐ計（全リン
計）、ＳＳ計が挙げられる。これらは単独又は併用で使
用される。

【００２４】緊急排水槽１０は、放流槽１などとは別個
に付設されるもので、処理された排水が放流基準を満た
していない場合、還水槽７から配管６２を経て排水を受
け、配管６３を経て排水処理施設に戻して再処理を行う
ためのものである。逆洗用水槽８は、処理された排水が
放流基準を満たした放流水である場合、還水槽７をオー
バーフローした該放流水を受け、放流槽１にオーバーフ
ローする。配管６４は、必要に応じて、逆洗用水槽８の
排水を砂ろ過、活性炭などの逆洗浄に用いるためのもの
である。還水槽７、逆洗用水槽８及び放流槽１は、ブロ
ワ−３２と空気流通配管５１ａ、５１ｂ、及び５１ｃを
通じて連結されており、曝気を行うことが可能である。
放気口４３ａ、４３ｂ、及び４３ｃはブロワ−３２から
流通される空気を放出するためのものである。

【００２５】４１ａ及び４１ｂは、第一槽２及び第二槽
４の被処理水の水位をそれぞれ計測するレベルセンサー
であり、４２ａ〜４２ｆは、温度計、温度センサーなど
の水温測定手段であって、４２ａは放流水の熱交換器入
口温度、４２ｂは被処理水の熱交換器出口温度、４２ｃ
は放流水の熱交換器出口温度、４２ｄは被処理水の熱交
換器入口温度、４２ｅは被処理水の供給温度、４２ｆは
純水製造装置入口温度をそれぞれ測定するものである。
４０ａ〜４０ｃはポンプである。水処理装置１００ｂに
おいては、被処理水供給に用いるポンプ４０ｃの揚程
を、放流水供給に用いるポンプ４０ａの揚程より大きく
することにより、熱交換器内の配管あるいは放流水と被
処理水を分ける壁が破損した際、放流水が第一槽２に逆
流することを防止することができる。

【００２６】被処理水源９は、配管２１ａ及び２１ｂを
経て第一槽２に被処理水を送るものである。配管２９
は、レベルセンサー４１ａにより第一槽２が満水である
ことが感知されると、不図示のバルブの操作などによ
り、処理水を第二槽４に導く配管である。配管２７は、
レベルセンサー４１ｂにより第二槽４が満水であること
が感知されると、不図示のバルブの操作などにより、熱
交換器３で加温された被処理水を第一槽２に導く配管で
ある。

【００２７】本例の水処理方法において、半導体製造工
場などから出される放流水は、配管６１を通り、還水槽
７、逆洗用水槽８を経て放流槽１に流入する。放流槽１
に流入した放流水は、放流水供給配管２２ａを経てポン
プ４０ａにより加圧され、放流水供給配管２２ｂより熱
交換器３の温液側入り口１１に供給される。一方、純水
製造用の被処理水は、被処理水供給源より配管２１ａ、
２１ｂより第一槽２に供給される。次いで、第一槽２よ
り、被処理水供給配管２３ａを経てポンプ４０ｃにより
加圧され、被処理水供給配管２３ｂより熱交換器３の冷
液側入り口１２に被処理水は供給される。

【００２８】前記第１の実施の形態例と同様、供給され
た放流水と被処理水とは、熱交換器３において熱交換
し、熱交換器３の温液側出口１３から冷却された放流水
が得られ、熱交換器３の冷液側出口１４から加温された
被処理水が得られる。冷却された放流水は、放流水取り
出し配管２４を経て放流口５に送られ放流され、加温さ
れた被処理水は、被処理水取り出し配管２５、２６を経
て第二槽４に送られて貯留され、配管２８ａ〜２８ｃを
通って純水製造装置６に供給される。本第２の実施の形
態例においても、前記第１の実施の形態例と同様の効果
を奏することができる。

【００２９】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限す
るものではない。実施例１図２に示す水処理装置１００ｂを使用し、下記の水処理
条件で行った。その結果、熱交換前の放流水及び被処理
水の水温は、放流水が２５℃、被処理水が５℃であった
が、放流水と被処理水とを熱交換した後、熱交換器３の
温液側出口１３より流出された放流水の水温が１５℃、
熱交換器３の冷液側出口１４より流出された被処理水の
水温が１５℃であった。放流水は、配管２４を経て放流
口より一級河川に放流したところ、白煙（湯気）、臭気
の発生がなかった。また、熱交換後の被処理水の水温を
１０℃上昇させることができ、純水製造において被処理
水を加温するために用いる水蒸気の量を減らすことがで
きた。

【００３０】(水処理条件) ・放流水；半導体製造工程の排水を、公知の中和、酸化
還元、凝集処理、生物処理、ろ過、吸着などの排水処理
を行い、監視計器３１により下記の放流基準を満たすこ
とを確認したものを使用した。〈実施例で用いた放流水の放流基準〉ｐＨ：６〜８、ＣＯＤ：１０ｍｇ／ｌ未満、窒素濃度：
１０ｍｇ／ｌ未満、全リン濃度：５ｍｇ／ｌ未満・被処理水；工業用水・熱交換前の放流水の水温；２５℃ ・熱交換前の被処理水の水温；５℃ ・監視計器；ｐＨ計、ＣＯＤ計、窒素計、全リン計を併
用した。・第一槽の貯水量；８０ｍ³ ・第二槽の貯水量；２６０ｍ³ ・還水槽の貯水量；１５ｍ³ ・逆洗用水槽の貯水量；８５ｍ³ ・放流槽の貯水量；２８ｍ³ ・熱交換器に供給される放流水の流量；２４０ｍ³／ｈ・熱交換器に供給される被処理水の流量；１７５ｍ³／
ｈ

【００３１】

【発明の効果】本発明の水処理方法により、放流水の冷
却を低温の空気を用いた直接冷却により行い、且つ純水
製造用の被処理水を水蒸気により加温する場合よりも省
エネルギーで、放流水の冷却と純水製造用の被処理水の
加温とを行うことができる。このため、放流水を河川に
至るまでの流路あるいは河川などに放流しても湯気など
が発生せず、悪臭の発生もなく、景観を害することがな
い。更に、河川などの水温を上昇させることがないた
め、生態系に悪影響することがない。また、本発明の水
処理装置により、該方法を確実に実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における水処理装置を示す
フロー図である。

【図２】本発明の実施例に用いる水処理装置を示すフロ
ー図である。

【符号の説明】

１放流槽２第一槽３熱交換器４第二槽５放流口６純水製造装置７還水槽８逆洗用水槽９被処理水源１０緊急排水槽１１熱交換器の温液側入り口１２熱交換器の冷液側入り口１３熱交換器の温液側出口１４熱交換器の冷液側出口２１、２１ａ、２１ｂ、２６、２７、２８、２８ａ、２
８ｂ、２８ｃ、２９、６１、６２、６３、６４配管２２、２２ａ、２２ｂ放流水供給配管２３、２３ａ、２３ｂ被処理水供給配管２４放流水取り出し配管２５被処理水取り出し配管３１監視計器３２ブロワ− ４０ａ〜４０ｃポンプ４１ａ、４１ｂレベルセンサー４２ａ〜４２ｆ水温測定手段４３ａ〜４３ｃ放気口５１ａ〜５１ｃ空気流通配管１００ａ、１００ｂ水処理装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換器の冷液側入り口に純水製造用の
被処理水を流入させるとともに該熱交換器の温液側入り
口に放流水を流入させて、前記被処理水と前記放流水と
を熱交換させることにより、前記熱交換器の冷液側出口
から加温された純水製造用の被処理水を得ると共に、前
記熱交換器の温液側出口から冷却された放流水を得るこ
とを特徴とする水処理方法。
【請求項２】熱交換器と、前記熱交換器の冷液側入り
口に純水製造用の被処理水を供給する第一槽と、前記熱
交換器の温液側入り口に放流水を供給する放流槽と、前
記熱交換器の冷液側出口から供給される加温された純水
製造用の被処理水を純水製造装置に供給する第二槽と、
前記熱交換器の温液側出口から流出される冷却された放
流水を放流する放流口と、からなることを特徴とする水
処理装置。