JP2006116394A - 減圧気化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流動性のない処理対象物にも適用が可能であり、しかも処理対象物が装置内に固着することなしに、処理対象物の気化速度を上げることが可能で、処理時間を短縮することができる減圧気化装置を提供する。
【解決手段】液体を含む処理対象物を収容可能な気密性容器を、気体移送路を介して減圧室と連通接続し、前記気体移送路に凝縮器を設けてある減圧気化装置であって、前記気密性容器において前記収容した処理対象物の上部空間に空間加熱装置を設けある減圧気化装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体を含む処理対象物を収容可能な気密性容器を、気体移送路を介して減圧室と連通接続し、前記気体移送路に凝縮器を設けてある減圧気化装置に関する。

液体を含んだ固体、液体中に固体が均一に混ざり合った溶解液や懸濁液、２種以上の液体の混合液など、２種以上の物質からなるこれらの処理対象物から、それらを構成する液体や固体をそれぞれ別個に分離採取する方法についてはこれまでも多数報告されており、工業廃水や産業廃棄物等の処理方法にも活用されている。

特に、自動車、機械加工、金属加工等の工場から排出される、水溶性切削油等の油分を含有する廃水（含油廃水）の処理方法の一つとして、前記含油廃水を、大気圧以下に減圧した蒸発缶内に導き加熱・蒸発し、濃縮した含油廃水を蒸発缶から取り出す一方、前記蒸発にて発生した水蒸気を凝縮器にて凝縮して、水と油分とを分離する方法が報告されている（特許文献１参照）。

特開２００２-３３６８４１公報

しかしながら、この従来の方法においては、含油廃水が蒸発缶内に設けられた伝熱管上に散布されて、その伝熱管の表面にて直接加熱されて沸騰し、水分が蒸発する構成（蒸発濃縮）となっている。従って、溶解液、懸濁液、混合液などの全体として流動性のある物体（処理対象物）については適用が可能であるが、生ゴミなど、水分を含む固体といった処理対象物には適用が困難である。また、この従来方法では、蒸発缶内を減圧（大気圧以下）した状態で処理するため、伝熱管の温度を１００℃よりも低い温度（４０〜６０℃）に設定して含油廃水中の水分を蒸発させることが可能であり、その結果、含油廃水中に含まれるスケール成分が伝熱管に固着するのを防止する構成となっている。仮に１００℃以上で加熱処理を行えば、伝熱管の表面に含油廃水のスケール成分が固着し、その除去に多大な手間がかかると共に、伝熱管の加熱効果も低減されてしまう。従って、従来技術では、含油廃水のスケール成分の固着を防止するため、気化温度を１００℃以上に上げて処理を行うことが困難であり、そのため、含油廃水（処理対象物）の気化速度が遅く、処理時間が長いという欠点を有している。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、流動性のない処理対象物にも適用が可能であり、しかも処理対象物が装置内に固着することなしに、処理対象物の気化速度を上げることが可能で、処理時間を短縮することができる減圧気化装置を提供するものである。

本発明の第１特徴構成は、液体を含む処理対象物を収容可能な気密性容器を、気体移送路を介して減圧室と連通接続し、前記気体移送路に凝縮器を設けてある減圧気化装置であって、前記気密性容器において前記収容した処理対象物の上部空間に空間加熱装置を設けある点にある。

〔作用及び効果〕
液体を含む処理対象物を収容可能な気密性容器を、気体移送路を介して減圧室と連通接続し、前記気体移送路に凝縮器を設けてあるので、処理対象物中の液体を一旦気化させた後、その移送途中にて凝縮による液化を行うという処理がスムーズに行われ得る。また、減圧して処理対象物中に含まれる液体を気化させるので、例えば、その液体中に常圧では気化し難い成分が含まれている場合であっても比較的容易に（例えば、より低温で）気化させることが可能となり、ランニングコストの低減や処理時間の短縮化にもつながると共に、低温処理が可能なので、処理中の処理対象物の熱変性や装置内への焦げ付きを防止することができ、分離回収した物質によってはその再利用化が図れる。

さらに本発明の特徴として、気密性容器において処理対象物の上部空間に空間加熱装置を設けてあるので、上部空間の空間温度が上昇すると共に飽和蒸気量も上昇して、より多くの気化した分子が上部空間中に存在することが可能となり、さらに、ボイル・シャルルの法則から上部空間内の圧力が上昇して、気密性容器と減圧室との間により大きな圧力差が生じることとなる。

その結果、蒸気の移送速度が増大すると共に、処理対象物中に含まれる液体の気化速度も増大するので、処理時間が、空間加熱装置を備えていない場合と比べてさらに短縮化され得る。従って、処理速度を上げるために特に装置を大型化する必要もない。
また、例えば減圧効果を高めて処理速度を上げる場合には、装置全体の耐圧性能を上げる必要がありコスト高になる虞があるが、本発明では、上述の空間加熱装置を設けることによって、特にそのような高度な耐圧性能を有する装置でなくとも処理速度を上げることが可能である。

なお、上部空間を加熱して間接的に気体に熱エネルギーを与えているので、空間加熱装置に処理対象物のスケール成分が固着する虞はほとんどない。従って、空間加熱装置の加熱効果が低減することは無く、さらにメンテナンスの際、スケール成分の除去作業に煩わされることもない。

また、処理対象物中含まれていた液体は、一旦気化された後、凝縮器により再び液体に戻され、減圧室にて回収することも可能であるので、物質によっては再利用が可能となる。またあるいは例えば、処理対象物が生ゴミのようなものの場合、減圧室にて回収されるのは水分を多く含む低負荷な液体と考えられるので、そのまま下水排水することも可能であるし、生物分解等の処理をさらに行う場合においても短時間での処理が可能である。

本発明の第２特徴構成は、前記気密性容器に、収容物を加熱する処理対象物過熱装置を設けてある点にある。

〔作用及び効果〕
より迅速且つ効率的に処理対象物中に含まれる液体を気化させることができるようになり、よりいっそうの処理時間の短縮化が可能となる。

本発明の第３特徴構成は、前記減圧室に、その室内を減圧操作するエジェクター装置を接続してある点にある。

〔作用及び効果〕
減圧室に減圧操作するエジェクター装置が備えられているので、真空ポンプを使用しなくとも減圧することが可能となり、設備コスト的に有利である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

〔実施形態〕
図１は、本発明の実施形態における減圧気化装置を示す概略図である。
気密性容器２はその上部と下部とが鏡板構造をとり、容器内の減圧状態に対して耐圧性を有する構造となっている。

気密性容器２の側面部には、液体を含む処理対象物１（生ゴミなど）を投入可能な投入口３を備えている（例えば、ロータリーフィーダー等を備えた投入口にしておけば、気密性容器を密閉状態にしたまま、処理対象物を自動で連続的に気密性容器に投入することも可能である）。また、気密性容器２の下部には排出口４を備えており、処理対象物１や処理後の残渣を自在に排出することが可能である（この場合も例えば、ロータリーフィーダー等を備えた排出口にしておけば、気密性容器を密閉状態にしたまま、処理対象物や処理後の残渣を自動で連続的に気密性容器から排出することも可能である）。

気密性容器２内の上部には、処理対象物１を収容した際に生じる上部空間２０を加熱するための空間加熱装置２０（遠赤外線ヒーター等）が備えられている。

また、気密性容器２の外側には、処理対象物加熱装置５と接続されているジャケット６が備えられており、処理対象物１を加温することが可能となっている。

気密性容器２の鏡板状の天板には気体移送管８が接続されており、回収槽１２まで連通接続されている。

気密性容器２と回収槽１２まで連通接続する気体移送管８には、気密性容器２を上流側として、上流側から順に、冷却装置１１が接続されているコンデンサー１０、及びバルブ２１が設けられている。

回収槽１２は、その上部と下部とが鏡板構造をとり、槽内の減圧状態に対して耐圧性を有する構造となっている。さらに、回収槽１２の鏡板状の天板には、エジェクター９と連通する減圧配管２２と気体移送管８とが接続されており、さらに減圧開放弁１３が設けられている。また、回収槽１２の下部には排液弁１４が設けられており、回収槽１２内に回収された液体を分離槽１６に排水可能となっている。

循環水槽１７は、減圧配管２２と吸引側が接続されるエジェクター９（噴射装置）を備え、エジェクター９の噴射液流入口９ａは、循環水槽１７内の貯留水１９を循環させる循環ポンプ２４の吐出口と循環配管１５を介して接続され、さらにエジェクター９の噴射液出口９ｂは、貯留水面下に位置するようになっている。

貯留水１９は、循環ポンプ２４にて吸引されて循環配管１５を介してエジェクター９を通り、再び循環水槽１７に戻る構成である。つまり、循環ポンプ２４を連続運転することにより、エジェクター９から貯留水１９が勢いよく噴射されて、そのエジェクター効果により回収槽１２内部を減圧させることが可能となる。

次いで、具体的な処理工程について説明する。まず、液体を含む所定量の処理対象物１（生ゴミなど）を投入口３から気密性容器２内へ投入する。このときの投入量は、少なくとも処理中は、機密性容器２の上部に設けられている空間加熱装置７までは達しない量であることが望ましい。というのは、空間加熱装置７と処理対象物１とが接触している状態にあると、上部空間２０を加熱するという空間加熱装置本来の目的を果たすことが困難になると共に、空間加熱装置７を使用する場合、通常その温度は好ましくは８０℃〜１２０℃にて使用するため、空間加熱装置７と処理対象物１とが接触した状態で使用してしまうと、空間過熱装置７の表面に処理対象物１中に含まれる固形分が焦げ付いてしまう虞があるからである。

また、仮に気密性容器２内一杯に処理対象物１を投入しても、液体が気化する表面積が小さくなり、気化速度が遅くなるだけで効率が悪く、逆に少なすぎても、装置内を減圧するのに時間がかかってしまいこの場合も効率が悪い。

処理対象物１を投入後、減圧開放弁１３と排液弁１４とを閉じ、バルブ２１を開いて、循環ポンプ９、冷却装置１１及び空間過熱装置７を作動させる。

循環ポンプ２４を作動させると、回収槽１２と気体移送管８とを介して気密性容器２内が減圧され、処理対象物１中に含まれる液体の気化が促される。このとき、必要に応じて、処理対象物加熱装置５を作動させれば、より効率的に処理対象物１中に含まれる液体の気化を促進することが可能となる。ただし、処理対象物過熱装置５にて使用される温度は、処理対象物１の固形分が気密性容器２内に焦げ付かず、変性もしない温度であることが望ましい。また、空間過熱装置７にて使用される温度についても、処理対象物１の気化成分が変性しない温度であることが望ましい。

この場合の処理対象物１（生ゴミなど）の気化成分としては、主に水分や悪臭成分が挙げられる。

まず、これらの気化成分は、冷却装置の接続したコンデンサー１０の設置してある部位まで移送される。そこで、気化成分のうち特に水分に関しては凝縮され再び液体状態へと戻り、そのままバルブ２１を通って、回収槽１２へ貯留される。なお凝縮されなかった悪臭成分については、そのまま循環水槽１７の貯留水１９中に噴射されて溶解され得る。

凝縮水（回収液２３）が所定量まで貯まったら、バルブ２１を閉じ、次いで減圧開放弁１３と排液弁１４とを開き、回収液２３を分離槽１６へ排出する。

従って、本発明によれば、生ゴミ等を処理する際、悪臭の発生を防止しつつ、固形分と水分とをそれぞれ効率良く分離・回収することが可能となる。

なお、回収液２３については、水質汚濁防止法排水基準のＢＯＤ値等は低く、そのまま下水に排水することも可能であり、廃水処理業者に依頼する必要もないのでコスト削減につながる。

さらに、処理後の気密性容器２の底部に残っている残渣については、乾燥された状態となり、減量され、取扱いも容易となり得ると共に、処理物によっては飼料等としてリサイクルすることも可能である。

〔その他の実施形態〕
１．実施形態に示した処理対象物としては、液体を含む固体の例として生ゴミ等を使用しているが、これに限定するものでなく、その他、液体中に固体が均一に混ざり合った溶解液や懸濁液、それぞれ沸点の異なる２種以上の液体の混合液など、液体を含む処理対象物であるならばいずれにおいても適用が可能である。特に従来技術と同様に工場から排出される含油廃水に適用して、水分と油分を効率良く迅速に分離・回収することが可能である。
２．減圧ポンプについては、実施形態に示したエジェクター式減圧ポンプに限らず、通常の真空ポンプであっても良い。

本発明の実施形態における減圧気化装置を示す概略図

符号の説明

１ 液体を含む処理対象物
２ 気密性容器
３ 投入口
４ 排出口
５ 処理対象物加熱装置
６ ジャケット
７ 空間加熱装置
８ 気体移送管
９ エジェクター
１０ コンデンサー
１１ 冷却装置
１２ 回収槽
１３ 減圧開放弁
１４ 排液弁
１５ 循環配管
１６ 分離槽
１７ 循環水槽
１９ 貯留水
２０ 上部空間
２１ バルブ
２２ 減圧配管
２３ 回収液
２４ 循環ポンプ

Claims (3)

1. 液体を含む処理対象物を収容可能な気密性容器を、気体移送路を介して減圧室と連通接続し、前記気体移送路に凝縮器を設けてある減圧気化装置であって、
   前記気密性容器において前記収容した処理対象物の上部空間に空間加熱装置を設けてある減圧気化装置。
2. 前記気密性容器に、収容物を加熱する処理対象物過熱装置を設けてある請求項１に記載の減圧気化装置。
3. 前記減圧室に、その室内を減圧操作するエジェクター装置を接続してある請求項１又は２に記載の減圧気化装置。

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