JP2007075795A - 廃水中の揮発性有機化合物を分離する方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃水に含まれている揮発性有機化合物を，廃水から高い分離率と，高い熱効率で分離する。
【解決手段】 密閉した分離容器１の内部を，これに密閉した熱交換容器２を介して接続した真空発生手段１２にて大気圧より低い減圧に維持し，この分離容器１の内部に，揮発性有機化合物を含む被処理廃水を，前記熱交換容器内において前記分離容器内で発生した水蒸気と直接接触したのち噴出供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は，地下水又は産業廃水等の廃水にトリクロロエチレン又はテトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物を含んでいる場合に，この揮発性有機化合物を廃水から分離する方法と，その装置とに関するものである。

本発明者は，この廃水から揮発性有機化合物を分離する技術について，先行技術としての特許文献１において，以下に述べる分離方法を提案した。

この分離方法は，
「揮発性有機化合物を含む被処理廃水を，密閉した分離容器の内部に噴出供給する一方，前記分離容器内を，これに間接式熱交換器を介して接続した真空ポンプ等の真空発生手段にて大気圧より低い減圧に維持して，前記被処理廃水を分離容器内に脱気又はフラッシュ蒸発することによって揮発性有機化合物を被処理廃水から分離する一方，前記分離容器に対して供給する被処理廃水を，間接式熱交換器において，前記分離容器内で発生した水蒸気を熱源として，その温度を前記分離容器内における飽和蒸気温度に近づけるように加熱する。」
というものであります。

この先行技術の分離方法によると，分離容器内で発生した水蒸気が有する熱を前記分離容器に対して供給する被処理廃水の加熱に回収することができるから，廃水中の揮発性有機化合物を，高い熱効率のもとで分離することができる。
特開２００４−３３７５６７号公報

しかし，前記した間接式熱交換器において，その加熱側と被加熱側との間には，伝熱体を介して所定量の熱伝達を行うための温度差を常時保つことが必要であるから，前記先行技術における分離方法のように，分離容器内で発生した水蒸気が有する熱を，間接式熱交換器によって，被処理廃水の加熱に回収するという構成にした場合には，前記被処理廃水の温度を，前記温度差の分だけ分離容器内における飽和蒸気温度に近づけることができない。

従って，前記分離容器内における被処理廃水における脱気又はフラッシュ蒸発が，これに噴出供給する被処理廃水の温度を当該分離容器内における飽和蒸気温度に近づけることができない分だけ低くなるから，被処理廃水からの揮発性有機化合物の分離率が低いのであった。

しかも，前記分離容器内における水蒸気は，間接式熱交換器においてその飽和蒸気温度にまで冷却されることなく真空ポンプ等の真空発生手段に吸引されることにより，前記真空ポンプ等の真空発生手段の吸引量が多くなるから，大容量の真空発生手段を使用しなければならないのであった。

特に，前記真空発生手段が真空ポンプである場合，この真空ポンプに，前記分離容器内で発生した水蒸気の凝縮水を一緒に吸い込むことになって，負荷が増大する等の不具合を招来するのであった。

本発明は，これらの問題を解消した分離方法と，その装置とを提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の分離方法は，
「密閉した分離容器の内部を，これに密閉した熱交換容器を介して接続した真空発生手段にて大気圧より低い減圧に維持し，この分離容器の内部に，揮発性有機化合物を含む被処理廃水を，前記熱交換容器内において前記分離容器内で発生した水蒸気と直接接触したのち噴出供給する。」
ことを特徴としている。

また，本発明の分離方法は，
「密閉した第１の分離容器及び第２の分離容器の内部を，これらに密閉した熱交換容器を介して接続した真空発生手段にて大気圧より低い減圧に維持し，前記第１の分離容器の内部に，揮発性有機化合物を含む被処理廃水を，前記熱交換容器内において前記各分離容器内で発生した水蒸気と直接接触したのち噴出供給する一方，前記第１の分離容器内における被処理廃水を，前記真空発生手段からの排気を熱源として間接加熱したのち前記第２の分離容器の内部に噴出供給する。」
ことを特徴としている。

次に，本発明の分離装置は，
「密閉した分離容器と，この分離容器に，当該分離容器内における水蒸気を導入するように接続した密閉型の熱交換容器と，この熱交換容器を介して前記分離容器内を大気圧より低い減圧に維持するように吸引する真空発生手段とを備え，揮発性有機化合物を含む被処理廃水を，前記熱交換容器内において前記分離容器内で発生した水蒸気と直接接触したのち前記分離容器内に噴出供給するように構成した。」
ことを特徴としている。

また，本発明の分離装置は，
「密閉した第１の分離容器及び第２の分離容器と，これらの各分離容器に，当該各分離容器内における水蒸気を導入するように接続した密閉型の熱交換容器と，この熱交換容器を介して前記各分離容器内を大気圧より低い減圧に維持するように吸引する真空発生手段と，この真空発生手段の排気側に接続した間接式熱交換器とを備え，揮発性有機化合物を含む被処理廃水を，前記熱交換容器内において前記分離容器内で発生した水蒸気と直接接触したのち前記第１の分離容器内に噴出供給するように構成する一方，前記第１の分離容器内における被処理廃水を，前記間接式熱交換器において前記真空発生手段からの排気を熱源として間接加熱したのち前記第２の分離容器の内部に噴出供給するように構成した。」ことを特徴としている。

請求項１及び３に記載したように構成することにより，分離容器に供給される被処理廃水は，予め，熱交換容器内において，前記分離容器内での脱気又はフラッシュ蒸発にて発生した水蒸気と直接接触することになって，この被処理廃水を，前記分離容器内における飽和蒸気温度により近い温度になるように加熱することができ，換言すると，前記被処理廃水の温度を，前記先行技術のように間接加熱する場合よりも更に前記分離容器内における飽和蒸気温度に近づけるように，被処理廃水の温度と飽和蒸気温度との間の温度差を殆どなくすることができるから，前記分離容器内における被処理廃水の脱気又はフラッシュ蒸発が旺盛になり，前記分離容器内における揮発性有機化合物の分離率を大幅に向上することができる。

ところで，前記した先行技術においては，分離容器内における揮発性有機化合物の分離率が低いことにより，この分離率を高めるために，この分離容器に供給する被処理廃水に，予め，空気等の気体を溶解するようにしていたが，本発明においては，前記したように，分離容器内における揮発性有機化合物の分離率を大幅に向上できることから，場合によっては，被処理廃水に対して空気等の気体を溶解するのを省略することができる。

一方，前記分離容器内において発生した水蒸気は，前記熱交換容器内において被処理廃水と直接接触することにより，被処理廃水中に凝縮されることになるから，真空発生手段への吸引量は，前記先行技術の場合よりも少なくなり，真空発生手段の小容量化を達成することができる。また，前記真空発生手段が真空ポンプである場合，この真空ポンプに凝縮水を吸引することを回避できる。

また，請求項２及び４に記載したように構成することにより，被処理廃水からの揮発性有機化合物の分離を二段に繰り返して行うから，その分離率を，前記請求項１及び２の効果を維持した状態のもとで，前記請求項１及び２の場合よりも向上できるのであり，しかも，前記真空発生手段から排出される排気が有する熱を，第２の分離容器への被処理廃水の加熱に熱回収できるから，前記第２の分離容器での揮発性有機化合物の分離率を向上できるとともに，全体における熱効率を向上できる。

以下，本発明の実施の形態を図面について説明する。

図１は，第１の実施の形態を示す。

この図において，符号１は，密閉構造の分離容器を，符号２は，同じく密閉構造の熱交換容器を各々示し，これらの内部には，ラシヒリング等の充填物による充填層１ａ，２ａが設けられ，前記分離容器１と，前記熱交換容器２とは，その充填層１ａ，２ａの下側のにおいて，前記分離容器１内で発生した水蒸気を前記熱交換容器２内に導入するように通路３を介して連通している。

符号４は，トリクロロエチレン等の揮発性有機化合物を含む被処理廃水を受け入れておくための廃水タンクを示し，この廃水タンク４内における被処理廃水を被処理廃水供給ポンプ５にて汲み出し，被処理廃水供給管路６を介して，前記熱交換容器２内における上部に設けたスプレーノズル７に供給することにより，このスプレーノズル７から前記充填層２ａに噴出したのちこの充填層２ａの下部からポンプ８にて汲み出し，このポンプ８にて前記熱交換容器２から汲み出した被処理廃水を，管路９を介して，前記分離容器１内における上部に設けたスプレーノズル１０に供給することにより，このスプレーノズル１０から前記充填層１ａに噴出したのちこの充填層１ａの下部から処理済廃水ポンプ１１にて分離容器１の外に汲み出すように構成している。

符号１２は，真空発生手段としての真空ポンプを示し，この真空ポンプ１２は，前記熱交換容器２の上部から吸引することにより，前記熱交換容器２内及び前記分離容器１内を，大気圧より低い減圧に維持するように構成している。

この構成において，廃水タンク４内の被処理廃水は，ポンプ５にて熱交換容器２内に，その上部におけるスプレーノズル７から噴出することにより，この熱交換容器２内において，分離容器１内における脱気又はフラッシュ蒸発にて発生した水蒸気と直接接触して，その温度が，熱交換容器２内及び前記分離容器１内における飽和蒸気温度に近づくように高められる。

次いで，前記熱交換容器２内で温度が高められた被処理廃水は，ポンプ８にて分離容器１内に，その上部におけるスプレーノズル１０から噴出して，脱気又はフラッシュ蒸発することにより，この被処理廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物は，被処理廃水から分離され，このとき発生する水蒸気に同伴して，熱交換容器２を経て真空ポンプ１２に吸引される。

前記分離容器１に供給される被処理廃水を，前記したように，予め，熱交換容器２内において，前記分離容器１内で発生した水蒸気と直接接触することになって，前記被処理廃水を，前記分離容器１内における飽和蒸気温度により近い温度になるように加熱することができ，換言すると，前記被処理廃水の温度を，前記先行技術のように間接加熱する場合によりも更に前記分離容器１内における飽和蒸気温度に近づけるように，被処理廃水の温度と飽和蒸気温度との間の温度差を殆どなくすることができるから，前記分離容器１内における被処理廃水の脱気又はフラッシュ蒸発が旺盛になり，前記分離容器１内における揮発性有機化合物の分離率を大幅に向上できる。

一方，前記分離容器１内において発生した水蒸気は，前記熱交換容器２内において被処理廃水と直接接触することにより，被処理廃水中に凝縮されることになるから，真空ポンプ１２への吸引量は，前記先行技術の場合よりも少なくなり，真空ポンプ１２の小容量化を達成することができるとともに，真空ポンプ１２に凝縮水を吸引することを回避できる。

なお，前記真空ポンプ１２から排気管路１２ａより排出される排気は，気液分離器１３に導かれて液体と気体とに分離され，分離した液体は後処理層１４に受け入れられる。

分離した気体は，光触媒による分解器１５に導かれて，ここで当該気体中の揮発性有機化合物が光触媒の作用で無害に分解処理されたのち，前記後処理槽１４の上部に導かれ，この後処理層４において，その上部に設けた充填層１４ａとの間をポンプ１４ｂにて循環する液体によって中和処理される一方，充填層１４ａを通過する間に洗浄されたのち煙突１６から大気中に放出される。

また，前記分離容器１の底部から処理済廃水ポンプ１１にて汲み出された処理済廃水は，前記処理済廃水ポンプ１１からの移送管路１７に設けたバルブ等の切換手段１８にて，前記廃水タンク４に戻される場合と，これ以外の箇所に送り出す場合とに選択的に切り換えるように構成されている。

更にまた，前記後処理槽１４において中和処理された液体は，管路１９を介して，前記熱交換容器２への被処理廃水に適宜混合するように構成している。

次に，図２は，第２の実施の形態を示す。

この第２の実施の形態は，前記第１の実施の形態における分離容器として，第１の分離容器１′と，第２の分離容器１″との二つを使用して，この両分離容器１′，１″内に充填層１ａ′，１ａ″と，スプレーノズル１０′，１０″とを設け，この両分離容器１′，１″のうち第１の分離容器１′内の上部におけるスプレーノズル１０′に，廃水タンク４内における被処理廃水を供給して噴出する一方，この第１の分離容器１′の底部に溜まる被処理廃水をポンプ２０にて汲み出したのち，被処理廃水供給管路２１を介して，前記第２の分離容器１″内の上部におけるスプレーノズル１０″に，供給して噴出する一方，前記両分離容器１′，１″内における水蒸気を，前記熱交換容器２内に導入する。

更に，前記真空ポンプ１２からの排気管路１２ａと，前記第２の分離容器１″への被処理廃水供給管路２１の途中に，間接式の熱交換器２２を設け，この間接式の熱交換器２２において，前記第２の分離容器１″への被処理廃水を，前記真空ポンプ１２からの排気を熱源として間接加熱するよう構成したものであり，その他の構成は，前記第１の実施の形態と同様である。

この第２の実施の形態によると，被処理廃水からの揮発性有機化合物の分離を，第１の分離容器１′と，第２の分離容器１″との二段階にわたって行うことができるから，分離率を更に向上できる一方，前記真空ポンプ１２からの排気が有する熱を，第２の分離容器１″への被処理廃水の加熱に回収することができるから，熱効率をより向上できるとともに，前記第２の分離容器１″内における揮発性有機化合物の分離率を向上できる。

第１の実施の形態を示す図である。 第２の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１ 分離容器
１′ 第１の分離容器
１″ 第２の分離用器
２ 熱交換容器
３ 蒸気ダクト
４ 廃水タンク
５ 被処理廃水供給ポンプ
６ 被処理廃水供給管路
７，１０ スプレーノズル
１２ 真空ポンプ
１２ａ 真空ポンプからの排気管路
２２ 間接式熱交換器

Claims (4)

1. 密閉した分離容器の内部を，これに密閉した熱交換容器を介して接続した真空発生手段にて大気圧より低い減圧に維持し，この分離容器の内部に，揮発性有機化合物を含む被処理廃水を，前記熱交換容器内において前記分離容器内で発生した水蒸気と直接接触したのち噴出供給することを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する方法。
2. 密閉した第１の分離容器及び第２の分離容器の内部を，これらに密閉した熱交換容器を介して接続した真空発生手段にて大気圧より低い減圧に維持し，前記第１の分離容器の内部に，揮発性有機化合物を含む被処理廃水を，前記熱交換容器内において前記各分離容器内で発生した水蒸気と直接接触したのち噴出供給する一方，前記第１の分離容器内における被処理廃水を，前記真空発生手段からの排気を熱源として間接加熱したのち前記第２の分離容器の内部に噴出供給することを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する方法。
3. 密閉した分離容器と，この分離容器に，当該分離容器内における水蒸気を導入するように接続した密閉型の熱交換容器と，この熱交換容器を介して前記分離容器内を大気圧より低い減圧に維持するように吸引する真空発生手段とを備え，揮発性有機化合物を含む被処理廃水を，前記熱交換容器内において前記分離容器内で発生した水蒸気と直接接触したのち前記分離容器内に噴出供給するように構成したことを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する装置。
4. 密閉した第１の分離容器及び第２の分離容器と，これらの各分離容器に，当該各分離容器内における水蒸気を導入するように接続した密閉型の熱交換容器と，この熱交換容器を介して前記各分離容器内を大気圧より低い減圧に維持するように吸引する真空発生手段と，この真空発生手段の排気側に接続した間接式熱交換器とを備え，揮発性有機化合物を含む被処理廃水を，前記熱交換容器内において前記分離容器内で発生した水蒸気と直接接触したのち前記第１の分離容器内に噴出供給するように構成する一方，前記第１の分離容器内における被処理廃水を，前記間接式熱交換器において前記真空発生手段からの排気を熱源として間接加熱したのち前記第２の分離容器の内部に噴出供給するように構成したことを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する装置。

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