JP2007136374A

JP2007136374A - 蒸発濃縮処理装置

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Publication number: JP2007136374A
Application number: JP2005335198A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Kihira; 幸則紀平; Isamu Tatsuno; 勇辰野
Original assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Current assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-06-07
Anticipated expiration: 2025-11-21
Also published as: JP4514693B2

Abstract

【課題】アルカリ成分及び揮発性酸成分を含む廃液を効率良くかつ確実に処理することができる蒸発濃縮処理装置を提供する。
【解決手段】中和用の酸が混合された廃液を蒸発させることにより、揮発性酸成分含有蒸気を生成する第１蒸発器３０と、揮発性酸成分含有蒸気を中和凝縮して生成した中和液を蒸発させることにより、揮発性酸成分が除去された蒸気を生成する第２蒸発器５０とを備えており、第２蒸発器５０は、第１蒸発器３０から排出された揮発性酸成分含有蒸気が通過する伝熱管５９が内部に配置される蒸発缶５１と、アルカリ液が散布された揮発性酸成分含有蒸気が伝熱管５９内で凝縮することにより生成された中和液を伝熱管５９の外表面に供給する供給装置５２とを備え、伝熱管５９を通過する揮発性酸成分含有蒸気と、伝熱管５９の外表面に供給される中和液との熱交換により、中和液が蒸発して揮発性酸成分が除去された蒸気を生成する蒸発濃縮処理装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸発濃縮処理装置に関する。

従来、電子部品等を製造する工場から排出されるアルカリ成分および揮発性酸成分を含む廃液からアルカリ成分および揮発性酸成分を除去する装置として、特許文献１に開示されているような排水処理装置が知られている。

この特許文献１に開示されている排水処理装置は、図５に示すように、アルカリ成分および揮発性酸成分を含む廃液を貯留する原水タンク１０１、廃液中のアルカリ成分を除去する脱気器１０２および廃液を蒸発濃縮する蒸発器１０３を備えている。

このように構成された排水処理装置１００を用いて、廃液からアルカリ成分および揮発性酸成分を除去するには、まず、原水タンク１０１に貯留された廃液のＰＨが４〜５となるように水酸化ナトリウムを廃液中に供給して、揮発性酸成分のナトリウム塩を生成する。次に、脱気器１０２において、廃液中のアルカリ成分を除去したのち、廃液を蒸発器１０３で蒸発濃縮し、蒸発器１０３で生成された水蒸気を凝縮して凝縮水として回収すると共に、揮発性酸成分のナトリウム塩を濃縮液として回収する。
特開２００２−１４３８５０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている排水処理装置は、廃液中のアルカリ成分を脱気器にて除去するものであるため、廃液からアルカリ成分を十分に除去して処理することが困難であるという問題があった。

また、水酸化ナトリウムを供給してＰＨを４〜５に調整した廃液を蒸発器において蒸発濃縮するため、蒸発濃縮される廃液中には、ナトリウム塩として生成されない揮発性酸成分が残留しており、蒸発器において廃液の蒸発濃縮を行う際に、廃液中の揮発性酸成分も蒸発して、凝縮水中に移行してしまうという問題もあった。この結果、凝縮水を再利用したり、排水するためには、この凝縮水から揮発性酸成分を再度除去する必要が生じ、廃液から揮発性酸成分を効率良く除去して処理することが困難であるという問題もあった。

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、廃液を効率良くかつ確実に処理することができる蒸発濃縮処理装置の提供を目的とする。

本発明の上記目的は、アルカリ成分及び揮発性酸成分を含む廃液を蒸発濃縮する蒸発濃縮処理装置であって、中和用の酸が混合された廃液を蒸発させることにより、揮発性酸成分含有蒸気を生成して排出する第１蒸発器と、前記第１蒸発器から排出された揮発性酸成分含有蒸気を中和凝縮して生成した中和液を蒸発させることにより、揮発性酸成分が除去された蒸気を生成して排出する第２蒸発器とを備えており、前記第２蒸発器は、前記第１蒸発器から排出された揮発性酸成分含有蒸気が通過する伝熱管が内部に配置される蒸発缶と、前記伝熱管を通過する揮発性酸成分含有蒸気に中和用のアルカリ液を散布するアルカリ液散布装置と、アルカリ液が散布された揮発性酸成分含有蒸気が前記伝熱管内で凝縮することにより生成された中和液を前記蒸発缶に導く還流手段と、前記還流手段により導かれ前記蒸発缶に貯留された中和液を前記伝熱管の外表面に供給する供給装置とを備え、前記伝熱管を通過する揮発性酸成分含有蒸気と、前記伝熱管の外表面に供給される中和液との熱交換により、前記伝熱管の外表面において中和液が蒸発して揮発性酸成分が除去された蒸気を生成する蒸発濃縮処理装置により達成される。
この蒸発濃縮処理装置において、アルカリ成分及び揮発性酸成分を含む廃液を貯留する貯留タンクを更に備えており、前記貯留タンクにおいて中和用の酸が混合された廃液を前記第１蒸発器に供給するように構成されていることが好ましい。

また、前記第２蒸発器の蒸発缶に貯留される中和液のＰＨを計測する検出装置を更に備えており、前記アルカリ液散布装置は、前記検出装置の計測値に基づいてアルカリ液の散布量を制御する開閉弁を備えていることが好ましい。

また、前記第２蒸発器から排出された蒸気の少なくとも一部を凝縮することにより凝縮水を生成する凝縮装置を更に備えており、前記凝縮装置は、生成した凝縮水を前記第２蒸発器の蒸発缶に還流させるように構成されていることが好ましい。

また、前記第２蒸発器から排出された蒸気の少なくとも一部を、前記第１蒸発器において揮発性酸成分含有蒸気を生成するための加熱源として前記第１蒸発器に供給できるように構成されていることが好ましい。

本発明によれば、廃液を効率良くかつ確実に処理することができる蒸発濃縮処理装置を提供することができる。

本発明に係るアルカリ成分及び揮発性酸成分を含む廃液の水分を蒸発濃縮する蒸発濃縮処理装置について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る蒸発濃縮処理装置の概略構成図である。図１に示すように、蒸発濃縮処理装置１は、ＰＨ調整装置１０、エゼクター２０、第１蒸発器３０、第２蒸発器５０および凝縮装置８０を備えている。

ＰＨ調整装置１０は、図示しない廃液タンクから供給される廃液に溶け込んでいるアンモニアなどのアルカリ成分を中和して中和塩を生成して、廃液のＰＨを調整する装置である。このＰＨ調整装置１０は、貯留タンク１１、酸供給装置１２および原液供給管路１３を備えている。貯留タンク１１は、図示しない廃液タンクから供給されるアルカリ成分及び揮発性酸成分を含む廃液を貯留するタンクである。酸供給装置１２は、貯留タンク１１内に中和用の酸を供給する装置であり、酸を貯留する酸貯留部１２ａと当該酸貯留部１２ａ内の酸を貯留タンク１１に導く酸供給路１２ｂとを備えている。原液供給管路１３は、貯留タンク１１において中和用の酸が混合された廃液を第１蒸発器３０の蒸発缶３１に導く管路である。

酸供給装置１２から供給される酸としては、廃液中のアルカリ成分を中和して中和塩を生成することが可能な酸を採用する。廃液中のアルカリ成分が例えばアンモニアの場合には、酸供給装置１２から供給される酸として、例えば硫酸や塩酸、硝酸を採用することができる。特に、金属腐食性の低い中和塩を生成するという観点からは、硫酸を採用することが好ましい。

エゼクター２０は、蒸気の吸引・圧縮を行う蒸気圧縮手段であり、蒸気吸い込み側２１には、図示しない蒸気供給源から供給される蒸気が流通する蒸気供給管路２３および第２蒸発器５０から延びる蒸気再利用管路５４が接続している。また、エゼクター２０の吐出側２２には、当該エゼクター２０により圧縮された蒸気を第１蒸発器３０に導く加熱用蒸気供給管路２４が接続している。

第１蒸発器３０は、ＰＨ調整装置１０において中和用の酸が混合された廃液を蒸発濃縮させることにより、濃縮液と揮発性酸成分含有蒸気とを生成し、揮発性酸成分含有蒸気を排出する装置である。この第１蒸発器３０は、密閉型の蒸発缶３１、原液散布装置３２、間接式加熱器３３、蒸気移送管路３４および凝縮水ドレン管路３５を備えている。

蒸発缶３１の底部は、ＰＨ調整装置１０から供給される中和用の酸が混合された廃液を貯留する貯留部を構成している。

原液散布装置３２は、蒸発缶３１の底部に貯留されている廃液を複数の伝熱管３９の外表面に向けて供給する供給装置であり、蒸発缶３１内の上部に配置され廃液を散布する原液散布ノズル３６と、当該原液散布ノズル３６と蒸発缶３１の底部とを接続する循環管路３７とを備えている。循環管路３７の途中には、蒸発缶３１の底部に貯留されている廃液を原液散布ノズル３６に導く循環ポンプ３７ａが設けられている。また、循環管路３７には、蒸発濃縮処理終了時における蒸発缶３１の底部に溜まった濃縮液を外部に排出する濃縮液排出管路３８が接続している。

間接式加熱器３３は、蒸発缶の内部に設けられる複数の伝熱管３９と、これら複数の伝熱管３９の両端にそれぞれ接続されている第１ヘッダ４０、第２ヘッダ４１とを備えている。第１ヘッダ４０には、上述のエゼクター２０により圧縮された蒸気を伝熱管３９に導く加熱用蒸気供給管路２４が接続している。第２ヘッダ４１には、第１ヘッダ４０から伝熱管３９を介して導かれる蒸気を後述の凝縮装置８０に導く加熱用蒸気排出管路４２が接続している。

蒸気移送管路３４は、第１蒸発器３０にて生成される揮発性酸成分含有蒸気を排出し、後述の第２蒸発器５０の間接式加熱器５３に導く管路であり、蒸発缶３１の上部と第２蒸発器５０の間接式加熱器５３を構成する第１ヘッダ６０とを接続している。

凝縮水ドレン管路３５は、間接式加熱器３３の第２ヘッダ４１に溜まった凝縮水を排出する管路であり、その一方端が第２ヘッダ４１の下部に接続し、他方端が後述する凝縮装置８０に接続する凝縮水排出管路８２に接続している。

第２蒸発器５０は、第１蒸発器３０から排出された揮発性酸成分含有蒸気を中和凝縮して生成した中和液を蒸発させることにより揮発性酸成分が除去された蒸気と濃縮液とを生成し、揮発性酸成分が除去された蒸気を排出する装置である。

この第２蒸発器５０は、密閉型の蒸発缶５１、中和液散布装置５２、間接式加熱器５３、アルカリ液散布装置６４、蒸気再利用管路５４および中和液還流管路５５を備えている。蒸発缶５１、中和液散布装置５２および間接式加熱器５３の基本構成は、上述の第１蒸発器３０を構成する蒸発缶３１、原液散布装置３２および間接式加熱器３３の基本構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、中和液散布装置５２を構成する循環管路５７から分岐している濃縮液排出管路５８は、第１蒸発器３０の原液散布装置３２を構成する循環管路３７から分岐している濃縮液排出管路３８に接続している。

アルカリ液散布装置６４は、伝熱管５９を通過する揮発性酸成分含有蒸気に中和用のアルカリ液を散布する装置である。このアルカリ液散布装置６４は、アルカリ液を貯留するアルカリ液タンク６５と、図２の要部拡大図に示すようにアルカリ液供給管路６６を介して導かれるアルカリ液を散布するアルカリ液散布ノズル６７とを備えている。本実施形態においては、アルカリ液散布ノズル６７を蒸気移送管路３４内に配置し、散布されるアルカリ液が第１ヘッダ６０を介して伝熱管５９内に供給されるように構成している。なお、このアルカリ液散布ノズル６７の設置位置は特に限定されず、例えば、第１ヘッダ６０内に設置するような構成を採用することもできる。

また、アルカリ液散布装置６４は、後述のように第２蒸発器５０の蒸発缶５１に貯留される中和液のＰＨに基づいてアルカリ液の散布量を制御可能に構成されている。具体的には、中和液散布装置５２を構成する循環管路５７に設置されるＰＨモニター６９の計測値に基づいて、散布するアルカリ液の量を制御する開閉弁６８を備えるように構成されている。ＰＨモニター６９は、蒸発缶５１の内部に貯留され循環管路５７を通過する中和液のＰＨを計測する検出装置である。開閉弁６８は、モータＭを備えており、このモータＭを駆動することにより、開閉弁６８の開度を調節して、散布するアルカリ液の量を制御することができる。

アルカリ液散布装置６４から散布される中和用のアルカリ液としては、第１蒸発器３０から導かれる蒸気に含まれる揮発性酸成分を中和して中和塩を生成することが可能なアルカリ液を採用する。揮発性酸成分が例えば蟻酸の場合には、アルカリ液として、例えば水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カルシウム水溶液等を採用することができる。特に、溶解度が高い中和塩を生成するという観点からは、アルカリ液として水酸化ナトリウム水溶液を採用することが好ましい。

蒸気再利用管路５４は、第２蒸発器５０から排出される蒸気の少なくとも一部を、第１蒸発器３０において揮発性酸成分含有蒸気を生成するための加熱源として第１蒸発器３０に供給させるための管路であり、蒸発缶５１の上部とエゼクター２０の吸い込み側２１とを接続している。この蒸気再利用管路５４の途中には、第２蒸発器５０にて生成される揮発性酸成分が除去された蒸気を後述の凝縮装置８０に導く凝縮用蒸気管路７０が接続している。この凝縮用蒸気管路７０には、第２ヘッダ６１から伸びる加熱用蒸気排出管路６２が接続し、関節式加熱器５３の内部を通過し、中和液に変換されなかった蒸気を凝縮装置８０に導くことができるように構成されている。

中和液還流管路５５は、伝熱管５９を通過する揮発性酸成分含有蒸気が当該伝熱管５９内を通過する間に凝縮することによって生成され、第２ヘッダ６１に溜まった中和液を蒸発缶５１に導く管路であり、第２ヘッダ６１の下部と蒸発缶５１下部とを接続している。

凝縮装置８０は、第１蒸発器３０および第２蒸発器５０から導かれた蒸気を冷却して凝縮することにより凝縮水を生成する装置であり、第２蒸発器５０の蒸気再利用管路５４から分岐して延びる凝縮用蒸気管路７０、冷却水が導かれる冷却水供給管路８１および生成した凝縮水を外部に排出する凝縮水排出管路８２が接続している。冷却水供給管路８１を介して凝縮装置８０に導かれる冷却水としては、図示しない冷却塔等で冷却された工業用水や冷凍装置で冷却された冷水（チラー水）等を使用できる。凝縮水排出管路８２の途中には、第２蒸発器５０の蒸発缶５１の底部に接続する補給水管路８３が接続しており、凝縮装置８０において生成された凝縮水を第２蒸発器５０の蒸発缶５１の底部に還流させて補給できるように構成されている。また、凝縮水排出管路８２には、第１蒸発器３０の第２ヘッダ４１下部から延びる凝縮水ドレン管路３５が接続している。

このように構成された蒸発濃縮処理装置１を用いて、アルカリ成分及び揮発性酸成分を含む廃液を処理する方法について以下に説明する。なお、廃液に含まれるアルカリ成分がアンモニアであり、揮発性酸成分が蟻酸であり、廃液全体としてアルカリ性を示す場合について説明する。また、ＰＨ調整装置１０において混合される酸として硫酸を採用し、第２蒸発器５０のアルカリ液散布装置６４から散布されるアルカリ液として水酸化ナトリウム水溶液を採用した場合について説明する。

まず、図示しない廃液タンクからアンモニア及び蟻酸が含まれる廃液をＰＨ調整装置１０の貯留タンク１１に供給する。そして、酸供給装置１２から貯留タンク１１に硫酸を供給し、貯留タンク１１に貯留される廃液に含まれるアンモニアを中和処理し硫酸アンモニア（中和塩）を生成する。このとき、廃液に含まれるアンモニアを硫酸アンモニアとして確実に回収するという観点から、ＰＨ調整後の廃液のＰＨが４〜５となるように供給する硫酸の量を調節する。硫酸が混合された廃液は、原液供給管路１３を介して第１蒸発器３０の蒸発缶３１の底部に導かれる。

第１蒸発器３０の蒸発缶３１の底部に貯留された廃液は、循環ポンプ３７ａの作用により循環管路３７を通過して原液散布ノズル３６に供給される。原液散布ノズル３６に供給された廃液は、当該原液散布ノズル３６により間接式加熱器３３における各伝熱管３９の外表面に散布され、加熱用蒸気供給管路２４を介して供給され伝熱管３９の内部を通過する蒸気との間で熱交換を行う。この熱交換によって廃液中の水の一部が蒸発し、蒸気が生成される。このとき、廃液に含まれる蟻酸も水の蒸発と一緒に気化する。このようにして生成された蟻酸ガス含有蒸気は、蒸発缶３１の上部に接続する蒸気移送管路３４を経て第２蒸発器５０に導かれることになる。

各伝熱管３９の外表面において蒸発しなかった廃液は、各伝熱管３９の外表面に沿って流下して蒸発缶３１の底部に貯留されている廃液に戻り、再び循環管路３７を通過して原液散布ノズル３６に供給される。蒸発缶３１の底部における廃液は、蒸発濃縮処理が終了するまで循環管路３７を循環することとなる。蒸発濃縮処理終了時において、蒸発缶３１の底部に溜まる濃縮液は、濃縮液排出管路３８を介して外部に排出される。

加熱用蒸気供給管路２４を介して供給された蒸気は、伝熱管３９の外表面に散布された廃液との熱交換により冷却されて凝縮水となり、間接式加熱器３３の第２ヘッダ４１下部に溜まることになる。この凝縮水は、凝縮水ドレン管路３５を介して凝縮水排出管路８２に導かれる。凝縮水に変換されなかった蒸気は、加熱用蒸気排出管路４２を介して凝縮装置８０に導かれる。

蒸発缶３１に貯留される廃液には、伝熱管３９の加熱作用により気化する蟻酸の他に硫酸アンモニア及び硫酸が含まれているが、硫酸アンモニア及び硫酸は、伝熱管３９による加熱作用によって気化しないため、蒸発缶３１の底部に溜まり、第１蒸発器３０の蒸発濃縮処理終了時に、濃縮液として濃縮液排出管路３８を介して外部に排出される。つまり、廃液に含まれていたアンモニアを硫酸アンモニアとして廃液から確実に除去することができることになる。

第１蒸発器３０から排出され、蒸気移送管路３４を介して第２蒸発器５０に導かれた蟻酸ガス含有蒸気は、間接式加熱器５３の伝熱管５９の内部を通過する。伝熱管５９の内部を通過する蟻酸ガス含有蒸気は、第２蒸発器５０の蒸発缶５１の底部に予め貯留され中和液散布ノズル５６から伝熱管５９の外表面に散布される水との熱交換により、凝縮水に変換され第２ヘッダ６１に溜まり、中和液還流管路５５を介して第２蒸発器５０の蒸発缶５１の底部に導かれる。生成された凝縮水中には、蟻酸が溶け込むことになる。

このとき、アルカリ液散布装置６４から伝熱管５９内に向けて水酸化ナトリウム水溶液が散布されているため、伝熱管５９の内部を通過する蒸気に含まれている蟻酸ガスや、伝熱管５９内で生成された凝縮水に含まれる蟻酸は中和され、蟻酸ナトリウム（中和塩）が生成される。つまり、第２ヘッダ６１に溜まる凝縮水は、蟻酸ナトリウムを含む中和液となる。蟻酸ガス含有蒸気及び伝熱管５９内で生成される凝縮水中の蟻酸を蟻酸ナトリウムとして確実に回収するという観点から、ＰＨモニター６９による計測値が例えば１０〜１１となるように、アルカリ液散布装置６４の開閉弁６８の開度を調整して、散布されるアルカリ液の量を制御することが好ましい。

中和液還流管路５５を介して第２蒸発器５０の蒸発缶５１の底部に導かれた中和液は、循環管路５７を介して中和液散布ノズル５６から伝熱管５９の外表面に散布される。伝熱管５９の外表面に散布された中和液は、伝熱管５９の内部を通過する蟻酸ガス含有蒸気との間で熱交換を行い、伝熱缶５９の外表面において蒸気に変換される。伝熱管５９の外表面において生成された蒸気の一部は、蒸気再利用管路５４を介して排出され、第１蒸発器３０の加熱源として第１蒸発器３０に導かれる。残りの蒸気は、凝縮用蒸気管路７０を介して凝縮装置８０に導かれ凝縮水に変換される。

中和液還流管路５５により導かれ蒸発缶５１に貯留される中和液には、蟻酸ナトリウム及び中和用のアルカリである水酸化ナトリウムが含まれているが、これら蟻酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムは、伝熱管５９による加熱作用によって気化しないため、蒸発缶５１の底部に溜まり、第２蒸発器５０の蒸発濃縮処理終了時に、濃縮液として濃縮液排出管路５８を介して外部に排出される。つまり、廃液に含まれていた蟻酸を蟻酸ナトリウムとして廃液から確実に除去することができることになる。

次に、第１蒸発器３０の間接式加熱器３３の第２ヘッダ４１から加熱用蒸気排出管路４２を介して凝縮装置８０に導かれる蒸気、第２蒸発器５０の蒸発缶５１の上部から蒸気再利用管路５４及び凝縮用蒸気管路７０を介して凝縮装置８０に導かれる蒸気、及び、第２蒸発器５０の間接式加熱器５３の第２ヘッダ６１から加熱用蒸気排出管路６２及び凝縮用蒸気管路７０を介して凝縮装置８０に導かれる蒸気は、凝縮装置８０において、冷却水供給管路８１を通過する冷却水との熱交換により凝縮水に変換され、凝縮水排出管路８２を介して外部に排出される。凝縮水排出管路８２を通過する凝縮水の一部は、凝縮水排出管路８２の途中に設けられる補給水管路８３を介して、第２蒸発器５０の蒸発缶５１の底部に導かれ、第２蒸発器５０の間接式加熱器５３の加熱作用により、第１蒸発器３０の加熱源としての蒸気に変換される。補給水管路８３を介して、第２蒸発器５０の蒸発缶５１の底部に導かれる凝縮水の量は、例えば、第２蒸発器５０の蒸発缶５１の内部にレベルセンサーを設け、当該レベルセンサーからの検出値に基づいて蒸発缶５１に貯留される中和液と凝縮水との混合液の液量が一定となるように調整することが好ましい。

このように本実施形態に係る蒸発濃縮処理装置１によれば、第１蒸発器３０において廃液中のアルカリ成分を中和塩の濃縮液として確実に除去することができ、また、第２蒸発器５０において廃液中の揮発性酸成分を中和塩の濃縮液として確実に除去することができる。この結果、第２蒸発器５０から排出される蒸気には、廃液中のアルカリ成分及び揮発性酸成分が移行しないため、この蒸気を凝縮装置において冷却して生成される凝縮水を、有効に再利用したり、そのまま外部に排水することが可能になる。

また、本実施形態においては、図示しない廃液タンクに貯留されるアルカリ成分及び揮発性酸成分を含む廃液を第１蒸発器３０に導く前に、ＰＨ調整装置１０の貯留タンク１１内において中和用の酸を当該廃液に混合しているため、第１蒸発器３０において濃縮液として除去される廃液中のアルカリ成分と中和用の酸との中和塩を効率良くかつ確実に生成することができる。

また、本実施形態においては、第２蒸発器５０の蒸発缶５１に貯留される中和液のＰＨを循環管路５７に設置されるＰＨモニター６９により計測し、この計測値に基づいてアルカリ液散布装置６４から散布する中和用のアルカリ液の量を制御できるように構成されているため、蒸発缶５１に貯留される中和液に含まれる揮発性酸成分の全てを中和塩として除去することが可能な量のアルカリ液を確実に散布することができる。

また、第２蒸発器５０は、中和液還流管路５５を介して伝熱管５９内で生成された中和液を蒸発缶５１に還流させ、中和液散布装置５２によってこの中和液を伝熱管５９の外表面に散布できるように構成されているため、伝熱管５９の内部を通過する蒸気との熱交換に供される冷媒として、伝熱管５９内において生成された中和液を利用することができる。この伝熱管５９内で生成される中和液は、第１蒸発器３０により蒸発処理された廃液に含まれる水を含むものであるため、当該廃液に含まれる水を伝熱管５９の内部を流通する蒸気との熱交換に供する冷媒として有効に活用することができることになる。

更に、第２蒸発器５０は、蒸発缶５１の上部とエゼクター２０とを接続する蒸気再利用管路５４を備えているため、第２蒸発器５０において生成された蒸気の少なくとも一部を第１蒸発器３０に導き、揮発性酸成分含有蒸気を生成するための加熱源として利用することが可能になる。この結果、エネルギー効率を高めて効率良く蒸発濃縮処理を行うことができる。第２蒸発器５０において生成される蒸気は、廃液に含まれる水が状態変化したものであるため、当該廃液に含まれる水を第１蒸発器３０の熱媒として有効に活用することができることになる。

また、本実施形態においては、補給水管路８３を介して凝縮装置８０において生成される凝縮水の少なくとも一部を第２蒸発器５０の蒸発缶５１の底部に還流させて、当該凝縮水を第２蒸発器５０において蒸発させるように構成している。このようにして生成された蒸気の少なくとも一部は、上述のように、蒸気再利用管路５４を介して第１蒸発器３０に導かれ、揮発性酸成分含有蒸気を生成するための加熱源として利用されるため、凝縮装置８０において生成される凝縮水を第１蒸発器３０の熱媒として有効に活用することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態においては、ＰＨ調整装置１０は貯留タンク１１を備え、当該貯留タンク１１に中和用の酸を混合する構成を採用しているが、貯留タンク１１を省略し、第１蒸発器３０の蒸発缶３１に中和用の酸を直接混合するような構成を採用してもよい。

また、本実施形態においては、第２蒸発器５０の蒸発缶４１内に貯留される中和液のＰＨを計測するＰＨモニター６９を循環管路５７に設置するように構成されているが、このような構成に特に限定されず、例えば、第２蒸発器５０の蒸発缶５１にＰＨモニター６９を設置する構成を採用することもできる。

また、図３に示すように、第１蒸発器３０を構成する間接式加熱器３３の第１ヘッダ４０及び第２ヘッダ４１の内部を仕切る仕切部材４０ａ，４１ｂを設置し、第１ヘッダ４０内に導入された蒸気が、伝熱管３９ａを介して第２ヘッダ４１に導かれた後、伝熱管３９ｂを介して第１ヘッダ４０内に導かれ、更に、伝熱管３９ｃを介して第２ヘッダ４１導かれるように構成してもよい。このような構成により、蒸気が伝熱管３９内を通過する距離を長くすることができるため、効率良く揮発性酸成分含有蒸気を生成することができる。また、第２蒸発器５０においても同様に、仕切部材６０ａ，６１ａを設置してもよい。この場合、仕切部材６０ａ，６１ａ上に溜まる凝縮水を第２蒸発器の蒸発缶５１に導くように構成することが好ましい。

また、図４に示すように、アルコールが含まれる水溶液からアルコールガスを分離する曝気装置９０と、アルコールガスを吸収して回収するアルコール吸収装置９１とを更に備える構成を採用してもよい。このような構成を採用する場合には、第２蒸発器５０の間接式加熱器５３の第１ヘッダ６０及び第２ヘッダ６１の内部を仕切る仕切部材６０ａ，６１ａを設置し、蒸気移送管路３４から第１ヘッダ６０内に導入された揮発性酸成分含有蒸気が、伝熱管５９ａを介して第２ヘッダ６１に導かれた後、伝熱管５９ｂを介して第１ヘッダ６０内に導かれ、更に、伝熱管５９ｃを介して第２ヘッダ６１導かれた後、アルコール含有蒸気供給管路９２を介してアルコール吸収装置９１に導かれるように構成する。また、第２ヘッダ６１に設置された仕切部材６１ａ上に溜まるアルコールを含む凝縮水をアルコール含有水供給管路９３を介して曝気装置９０に導くように構成する。

このような構成を採用することにより、例えば、アンモニア及び蟻酸を含む廃液が更にアルコールを含んでいるような場合であっても、廃液からアンモニア、蟻酸及びアルコールを確実に除去することができる。具体的に説明すると、アンモニア、蟻酸及びアルコールを含む廃液は、第１蒸発器３０における伝熱管３９の加熱作用により、蟻酸ガス及びアルコールガスを含む蒸気に変換され、蒸気移送管路３４を介して第２蒸発器５０に導かれる。なお、廃液に含まれるアンモニアは、硫酸アンモニアの濃縮液として除去される。

第２蒸発器５０に導かれた蒸気に含まれる蟻酸成分は、伝熱管５９ａを通過する際に、アルカリ液散布装置６４から散布されるアルカリ液との中和反応により除去されるため、蟻酸ガスが除去されたアルコールガス含有蒸気が、第２蒸発器５０の伝熱管５９ｂ，５９ｃを通過し、アルコール含有蒸気供給管路９２を介してアルコール吸収装置に導かれることになる。また、アルコールを含む蒸気の一部は、伝熱管５９内を通過する際に冷却されてアルコールを含む凝縮水に変換されることになるが、アルコールは水に比べて凝縮温度が低いため、伝熱管５９ａ，５９ｂで生成される凝縮水中にはアルコールがほとんど含まれず、伝熱管５９ｃで生成される凝縮水中にアルコールが含まれることになる。

アルコール吸収装置９１に導かれたアルコールガス含有蒸気中のアルコールガスは、当該アルコール吸収装置９１にて吸収され除去される。また、伝熱管５９ｃで生成される凝縮水は、第２ヘッダ６１に設けられた仕切部材６１ａ上に溜まり、アルコール含有水供給管路９３を介して曝気装置９０に導かれ、凝縮水中からアルコールガスが分離される。分離されたアルコールガスは、アルコール吸収装置９１に導かれて吸収除去される。

このように、図４に示すような構成を採用することにより、アルカリ成分及び揮発性酸成分を含む廃液が更にアルコール成分を含んでいるような場合であっても、廃液からアルカリ成分、揮発性酸成分及びアルコール成分を確実に除去することができる。

本発明に係る蒸発濃縮処理装置を示す概略構成図である。図１に示す蒸発濃縮処理装置を構成するアルカリ液散布装置の要部拡大図である。図１に示す蒸発濃縮処理装置の変形例を示す概略構成図である。図１に示す蒸発濃縮処理装置の変形例を示す概略構成図である。従来の排水処理装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１蒸発濃縮処理装置
３０第１蒸発器
５０第２蒸発器
５１蒸発缶
５２凝縮水散布装置
５５凝縮水還流管路
５９伝熱管
６４アルカリ液散布装置

Claims

アルカリ成分及び揮発性酸成分を含む廃液を蒸発濃縮する蒸発濃縮処理装置であって、
中和用の酸が混合された廃液を蒸発させることにより、揮発性酸成分含有蒸気を生成して排出する第１蒸発器と、
前記第１蒸発器から排出された揮発性酸成分含有蒸気を中和凝縮して生成した中和液を蒸発させることにより、揮発性酸成分が除去された蒸気を生成して排出する第２蒸発器とを備えており、
前記第２蒸発器は、前記第１蒸発器から排出された揮発性酸成分含有蒸気が通過する伝熱管が内部に配置される蒸発缶と、
前記伝熱管を通過する揮発性酸成分含有蒸気に中和用のアルカリ液を散布するアルカリ液散布装置と、
アルカリ液が散布された揮発性酸成分含有蒸気が前記伝熱管内で凝縮することにより生成された中和液を前記蒸発缶に導く還流手段と、
前記還流手段により導かれ前記蒸発缶に貯留された中和液を前記伝熱管の外表面に供給する供給装置とを備え、
前記伝熱管を通過する揮発性酸成分含有蒸気と、前記伝熱管の外表面に供給される中和液との熱交換により、前記伝熱管の外表面において中和液が蒸発して揮発性酸成分が除去された蒸気を生成する蒸発濃縮処理装置。
アルカリ成分及び揮発性酸成分を含む廃液を貯留する貯留タンクを更に備えており、前記貯留タンクにおいて中和用の酸が混合された廃液を前記第１蒸発器に供給するように構成されている請求項１に記載の蒸発濃縮処理装置。
前記第２蒸発器の蒸発缶に貯留される中和液のＰＨを計測する検出装置を更に備えており、
前記アルカリ液散布装置は、前記検出装置の計測値に基づいてアルカリ液の散布量を制御する開閉弁を備えている請求項１又は２に記載の蒸発濃縮処理装置。
前記第２蒸発器から排出された蒸気の少なくとも一部を凝縮することにより凝縮水を生成する凝縮装置を更に備えており、
前記凝縮装置は、生成した凝縮水を前記第２蒸発器の蒸発缶に還流させるように構成されている請求項１から３のいずれかに記載の蒸発濃縮処理装置。
前記第２蒸発器から排出された蒸気の少なくとも一部を、前記第１蒸発器において揮発性酸成分含有蒸気を生成するための加熱源として前記第１蒸発器に供給できるように構成されている請求項１から４のいずれかに記載の蒸発濃縮処理装置。