JP2005125252A

JP2005125252A - 蒸発濃縮方法及び蒸発濃縮装置

Info

Publication number: JP2005125252A
Application number: JP2003364740A
Authority: JP
Inventors: Michiichi Daimaru; 道一大丸; Jiro Shimizu; 次郎清水
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】廃液の蒸発濃縮過程における泡の発生を抑え、消泡剤の使用量が低減でき、加熱蒸発釜を大気圧に戻さなくても、廃液を安定的に蒸発濃縮できる蒸発濃縮方法及び蒸発濃縮装置を提供する。
【解決手段】加熱蒸発釜１１の下部から上部へ廃液を循環する廃液循環配管２７の途中から消泡剤を添加し、加熱蒸発釜の上部に設置されたシャワー口９から廃液を散布する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸発濃縮方法及び蒸発濃縮装置に関する。

従来の廃液の蒸発濃縮装置においては、特許文献１に示されるように、加熱蒸発釜と冷却凝縮釜とこれら加熱蒸発釜及び冷却凝縮釜との間で蒸気が連通する連通部とにより構成され、外部から密閉された容器の内部を減圧させた状態で、加熱蒸発釜に貯留されている廃液を加熱して、蒸発させると同時に廃液を濃縮させる。また、蒸発した蒸気を、連通部を通して冷却凝縮釜で冷却して、冷却によって液化した凝縮液を集めるようになっている。発泡性を有する廃液を蒸発濃縮する場合には、加熱蒸発釜で発生した泡が溢れ出さないように、加熱蒸発釜内に貯留されている廃液に消泡剤を直接添加していた。

特開平１０−１９２６０１号公報

しかしながら、上記背景技術に記載の蒸発濃縮装置では、泡の発生を検知すると、加熱蒸発釜に貯留されている廃液に、消泡剤を加熱蒸発釜の上部より直接添加していたため、発生した泡の表面上に十分に消泡剤を触れさせることができなかった。よって、泡を消す効率が低下していた。そのため消泡剤を過剰に添加して消泡作業を行っていた。
更には蒸発濃縮中に加熱蒸発釜から大量に発生した泡が溢れ出さない様に、加熱蒸発釜の内部を一旦、大気圧に戻してから消泡剤を添加していたため、泡が発生する都度、蒸発濃縮装置を一時停止して大気開放しなければならず、稼働率の低下を招いていた。
また、廃液を蒸発濃縮する際に、濃縮度合を判断する手段がないため、濃縮時間等を参考にした適当なタイミングで、蒸発濃縮を終了させていた。従って、完全に廃液が濃縮しない場合があり、廃液の濃縮率が下がることにより、濃縮液を廃棄物業者に引き取ってもらう際に、濃縮液の引き取り量が増えてしまい廃棄物処理コストがかかるという問題点を有していた。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、消泡剤の使用量を低減でき、且つ効率的に消泡及び蒸発濃縮を行うことを可能とすることにより、より環境負荷の少ない廃液処理を行うことが可能な蒸発濃縮方法及び蒸発濃縮装置を提供することを目的とする。

上記目的は、第１の発明によれば、廃液を貯液する廃液貯液槽から前記廃液を加熱蒸発させる加熱蒸発釜へ給液する給液手段と、前記加熱蒸発釜内を減圧ポンプにより減圧させる減圧手段と、前記加熱蒸発釜の下部に貯留された前記廃液を前記加熱蒸発釜の下部から前記加熱蒸発釜の上部に送液する送液手段と、前記送液された廃液を前記加熱蒸発釜の上部から前記加熱蒸発釜内の空間部に設置された加熱されたコイル表面上に散布し前記廃液中の水分を蒸発させる蒸発濃縮手段と、前記蒸発濃縮手段で発生した水蒸気を冷却し凝縮させる冷却手段とからなる蒸発濃縮方法において、前記送液手段で消泡剤を前記廃液に添加することを特徴とする蒸発濃縮方法により達成される。第１の発明の構成によれば、送液手段において消泡剤を添加することにより、濃縮途中の廃液に消泡剤が均一に分散されるため、多量の消泡剤を必要とせずに効率的な消泡を行うことができる。

第２の発明は第１の発明の発明に記載の構成において、前記蒸発濃縮手段における前記廃液の散布をシャワー方式で行うことを特徴とする蒸発濃縮方法を提供する。第２の発明の構成によれば、シャワー方式で散布することにより、加熱釜内に発生した泡の表面全体に、消泡剤が均一に分散した廃液を接触させることができるため、加熱蒸発釜内に発生した泡を素早く効率的に消すことができる。

第３の発明は第１もしくは第２の発明の構成において、前記加熱蒸発釜内の所定の位置に泡の面を検出する泡面検出手段を有することを特徴とする蒸発濃縮方法を提供する。第３の発明の構成によれば、濃縮中に発生した泡の発生を確実に把握できるため、適宜に消泡剤を廃液に添加することができる。

第４の発明は第１乃至第３いずれかの発明の構成において、前記加熱蒸発釜内の前記廃液中の水分濃度を計測する計測手段を有し、前記計測手段により計測された計測値に基づいて蒸発濃縮の終了または継続を制御する制御手段を有することを特徴とする蒸発濃縮方法を提供する。第４の発明の構成によれば、加熱蒸発釜内の廃液中に含まれる水分を十分に除去するまで濃縮を自動で行うことが可能となる。

第５の発明は、第１の発明乃至第４の発明のいずれかに記載される蒸発濃縮方法により蒸発濃縮を行うことを特徴とする蒸発濃縮装置を提供する。第５の発明の構成によれば、効率的な消泡作業を行いながら、廃液中に含まれる水分を十分に除去するまで濃縮を自動で行うことが可能となり、必要な蒸発濃縮作業を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を詳しく説明するが、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明における蒸発濃縮装置の概略構成を示す説明図である。

本蒸発濃縮装置は、廃液２を貯液する廃液貯液槽１から廃液を加熱蒸発させるための加熱蒸発釜１１へ廃液を送液配管４へ給液するという給液手段を有する。加熱コイル７を加熱することにより、加熱蒸発釜１１に貯留されている廃液を加熱する。連通部２１は、加熱蒸発釜１１と冷却凝縮釜２８との間で蒸気が連通する通路であり、その途中にファン２２が設けられている。ファン２２は、加熱コイル７により加熱された濃縮途中の廃液１９から蒸発した水蒸気８を冷却凝縮釜２８に送る。冷却凝縮釜２８は、冷却コイル２３を内部に有し、冷却コイル２３により冷却された水蒸気８から液化した凝縮液２４を貯留する。また、連通部２１は、冷却凝縮釜２８で冷却コイル２３により冷却された水蒸気８が液化した後の空気を加熱蒸発釜１１に送風する通路でもある。そして、これらの加熱蒸発釜１１と冷却凝縮釜２８と連通部２１とにより外部から密閉された容器を構成している。一度濃縮した廃液を、更に所定の水分濃度まで濃縮させるため、加熱蒸発釜１１の貯液されている濃縮途中の廃液１９の水分濃度を伝導度計２０によって測定し、所定の水分濃度に濃縮されるまで加熱蒸発釜１１の下部から加熱蒸発釜１１の上部に廃液を循環して散布して蒸発濃縮を繰り返す。伝導度計２０で水分濃度を測定し、濃度データを信号伝達配線３４によって制御装置３３に送り、制御装置３３で濃縮廃液１９が所定の水分濃度まで濃縮したと判断した場合には、制御装置３３から信号伝達配線３４を通じ、停止信号を廃液循環ポンプ１４と減圧ポンプ２５に送り、廃液循環ポンプ１４と減圧ポンプ２５を停止させ、蒸発濃縮を終了させる。加熱コイル７は、コイル内に加熱蒸気を通して加温する。また、冷却コイル２３は、冷却水を循環させて冷却する。

次に、減圧手段について説明する。減圧ポンプ２５が冷却凝縮釜２８に連接されていて、容器の内部を減圧する。この減圧により濃縮途中の廃液１９の沸点を下げることが可能であり、濃縮途中の廃液１９を加熱コイル７により高温に加熱しなくても、十分な速度で蒸発濃縮させることができる。また、濃縮途中の廃液１９を高温に加熱しないので、有害なガスが発生せずに安全に蒸発濃縮を行うことができる。

次に、給液手段について説明する。廃液貯液槽１は加熱蒸発釜１１によって濃縮される廃液を貯留する。そして、給液ポンプ５により廃液貯液槽１から送液配管４を通じ、加熱蒸発釜１１に廃液２を供給する。廃液の供給は、蒸発濃縮が終了後、即ち加熱蒸発釜１１に貯留された濃縮液１９を濃縮液排出バルブ２９を通じ、濃縮液収容容器３２に排出が完了した時点で行われる。排出が完了すると、濃縮液１９が排出された時に、濃縮液排出バルブ２９が自動的に閉じられ、同時に給液ポンプ５が稼動し、一定量の廃液２が加熱蒸発釜１１に供給される。この一連の動作は、制御装置３３によって制御される。

次に、送液手段および蒸発濃縮手段について説明する。加熱蒸発釜１１の下部に溜まった濃縮廃液１９を、廃液循環ポンプ１４によって、廃液循環配管１０を通じて送液し、加熱蒸発釜１１の上部へ運び、シャワー口９を通して加熱コイル７上へ散布する。そして、廃液が加熱された加熱コイル７に接触することで廃液中の水分が加熱蒸発される、という一連の循環を廃液の水分濃度が所定の値以下になるまで、この蒸発濃縮を継続する。

次に、計測手段について説明する。濃縮途中の廃液１９の濃縮率を高めるために、加熱蒸発釜１１の廃液中に設置された伝導度計２０で濃縮する濃縮途中の廃液１９の伝導度を測定し、所定の水分濃度以上になるまで、蒸発濃縮を繰り返す。所定の水分濃度とは、例えば濃縮廃液１９の水分濃度が３０％以下となる電気伝導度の値とする。濃縮液の水分濃度と電気伝導度の相関を事前に調べておくことにより、水分濃度３０％時の電気伝導度をあらかじめ把握しておくことができる。今回の濃縮装置に適用した電気伝導度は、相関の結果から電気伝導度は５０００μＳ／ｃｍとした。

次に、制御手段について説明する。上記計測手段において計測された水分濃度が所定値以上であれば蒸発濃縮を継続して行い、所定値以下であれば蒸発濃縮を終了する。本発明では、制御装置３３によって上記のような制御を行う。

次に、濃縮液排出手段について説明する。蒸発濃縮終了後に、濃縮液排出バルブ２９を開放して、加熱蒸発釜１１に溜まった濃縮液１９を排出する。なお、加熱蒸発釜１１から濃縮終了廃液３１を排出する前には、必ず減圧ポンプ２５による減圧を解除する。そして濃縮液排出口３０から排出された濃縮終了廃液３１は濃縮液収容容器３２に貯留される。

次に、消泡剤供給手段について説明する。消泡剤供給ポンプ１２は消泡剤タンク３に貯留されている消泡剤６を、消泡剤供給配管１３を通じ、加熱蒸発釜１１の下部から加熱蒸発釜１１の上部へ廃液２が循環する途中で添加することにより、間接的に加熱蒸発釜１１に供給する。

次に、廃液の泡面を検出する泡面検出手段について説明する。泡面検出センサ１５は、加熱蒸発釜１１内に設けられていて、泡１７の液面が泡面検出位置１６に達したか否かを検出する。泡面検出センサ１５には泡１７が泡面検出位置１６に達した時に光が遮られることにより感知する斜光センサを採用することができる。なお、泡面検出センサ１５は、斜光センサ以外に泡を検知することのできるセンサならば何を採用しても良い。例えば、泡面が検出位置に達した時に電極から電流が流れたことを検知する方式でも問題ない。

次に、本発明による蒸発濃縮装置の動作について説明する。先ず、給液ポンプ５によって、廃液２を廃液貯液槽１から送液配管４を通じて加熱蒸発釜１１に送る。その後、減圧ポンプ２５により容器内部を減圧し、シャワー口９から降り注いできた濃縮途中の廃液１９が加熱コイル７に接触することで加熱蒸発される。加熱により発生した水蒸気８をファン２２によって冷却凝縮釜２８に送り、冷却コイル２３により冷却する。冷却により生じた凝縮液２４は冷却凝縮釜２８に貯液される。また、濃縮途中の廃液１９の濃縮率を高めるために、加熱蒸発釜１１の廃液中に設置された伝導度計２０で濃縮する濃縮途中の廃液１９の伝導度を測定し、所定の水分濃度以上になるまで、蒸発濃縮を繰り返す。

具体的には、加熱蒸発釜１１の下部に溜まった濃縮廃液１９を、廃液循環ポンプ１４によって、廃液循環配管１０を通じて送液し、加熱蒸発釜１１の上部からシャワー口９を通して散布し、廃液が所定の水分濃度以下になるまで、この蒸発濃縮を継続する。

蒸発濃縮を継続している際に、加熱蒸発釜１１内に設けられている泡面検出センサ１５が、泡面が泡面検出位置１６に達したことを検出すると、信号伝達配線３４を通じ制御装置３３に信号が送られ、制御装置３３が消泡剤を添加する指示を信号伝達配線３４を通じ消泡剤供給ポンプ１２に伝達する。これにより、加熱蒸発釜１１の下部から加熱蒸発釜１１の上部へ濃縮廃液１９を循環する廃液循環配管１０の途中から、消泡剤６が消泡剤供給ポンプ１２により添加する。消泡剤６の添加により、液面から発生した泡１７を確実に消泡し、加熱蒸発釜１１から泡を吹き出すことなく、安定的に蒸発濃縮することができる。
次に、加熱蒸発釜１１から濃縮終了廃液３１が排出されるまでの流れについて説明する。先ず、加熱蒸発釜１１から濃縮終了廃液３１を排出する前に、蒸発濃縮を停止し、減圧ポンプ２５による減圧を解除して、容器内を大気圧に戻す。そして、濃縮液排出バルブ２９を開き、濃縮終了廃液３１を濃縮液排出配管３０から排出して、濃縮液収容容器３２に貯液する。このようにして、加熱蒸発釜１１から濃縮液１９の排出を終了してから、濃縮液排出バルブ２９を閉じる。そして、冷却凝縮釜２８に貯液された凝縮液２４を、凝縮液排出バルブ２６を開き、凝縮液排出配管２７を通じ、完全に凝縮液２４を排出した後、凝縮液排出バルブ２６を閉じる。

次に、給液ポンプ５により廃液２を加熱蒸発釜１１へ再び供給して、減圧ポンプ２５により減圧し、蒸発濃縮を再開する。なお、廃液２を加熱蒸発釜１１に供給する際には、廃液液面１８が泡面検出位置１６よりも下方になる様に供給量を調節する。

以上のように、本実施形態の蒸発濃縮装置は、蒸発濃縮される廃液が強い発泡性を有するものであっても、加熱蒸発釜１１から泡が溢れ出さないようにして、廃液を安定的に蒸発濃縮できる。

本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その他液体の濃縮を必要とする場合に適用できる。

本実施形態の蒸発濃縮装置構成図。

符号の説明

１・・・廃液貯液槽
２・・・廃液
３・・・消泡剤タンク
４・・・送液配管
５・・・給液ポンプ
６・・・消泡剤
７・・・加熱コイル
８・・・蒸気
９・・・シャワー口
１０・・廃液循環配管
１１・・加熱蒸発釜
１２・・消泡剤供給ポンプ
１３・・消泡剤供給配管
１４・・廃液循環ポンプ
１５・・泡検出センサ
１６・・泡面検出位置
１７・・泡
１８・・廃液液面
１９・・濃縮途中の廃液（濃縮液）
２０・・伝導度計
２１・・連通部
２２・・ファン
２３・・冷却コイル
２４・・凝縮液
２５・・減圧ポンプ
２６・・凝縮液排出バルブ
２７・・凝縮液排出配管
２８・・冷却凝縮釜
２９・・濃縮液排出バルブ
３０・・濃縮液排出配管
３１・・濃縮終了後廃液
３２・・濃縮液収容容器
３３・・制御装置
３４・・信号伝達配線

Claims

廃液を貯液する廃液貯液槽から前記廃液を加熱蒸発させる加熱蒸発釜へ給液する給液手段と、前記加熱蒸発釜内を減圧ポンプにより減圧させる減圧手段と、前記加熱蒸発釜の下部に貯留された前記廃液を前記加熱蒸発釜の下部から前記加熱蒸発釜の上部に送液する送液手段と、前記送液された廃液を前記加熱蒸発釜の上部から前記加熱蒸発釜内の空間部に設置された加熱されたコイル表面上に散布し前記廃液中の水分を蒸発させる蒸発濃縮手段と、前記蒸発濃縮手段で発生した水蒸気を冷却し凝縮させる冷却手段とからなる蒸発濃縮方法において、前記送液手段で消泡剤を前記廃液に添加することを特徴とする蒸発濃縮方法。
請求項１記載の蒸発濃縮方法において、前記蒸発濃縮手段における前記廃液の散布をシャワー方式で行うことを特徴とする蒸発濃縮方法。
請求項１もしくは２記載の蒸発濃縮方法において、前記加熱蒸発釜内の所定の位置に泡の面を検出する泡面検出手段を有することを特徴とする蒸発濃縮方法。
請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸発濃縮方法において、前記加熱蒸発釜内の前記廃液中の水分濃度を計測する計測手段を有し、前記計測手段により計測された計測値に基づいて蒸発濃縮の終了または継続を制御する制御手段を有することを特徴とする蒸発濃縮方法。
請求項１乃至４のいずれかに記載される蒸発濃縮方法により蒸発濃縮を行うことを特徴とする蒸発濃縮装置。