JP2013188678A - 排水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】発泡し易い排水でも減圧下で安定して蒸留できる排水処理システムを提供する。
【解決手段】減圧下で蒸留することによって排水を浄化する排水処理システム１である。蒸留釜１０、排水槽２０、消泡剤を貯留する薬液槽３０、復水装置５０、回収槽６０、減圧ポンプ７０、制御装置８０を備える。制御装置８０は、減圧蒸留前に排水の一部を供給し、減圧蒸留中に残りの排水を複数回に分けて追加供給する給液制御部８４、排水の追加供給時に蒸留釜１０内に消泡剤を注入する薬液注入制御部８３を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排水を減圧下で蒸留することにより、排水を浄化する排水処理システムに関し、特に、蒸留中に発生する発泡を抑制する技術に関する。

減圧下で蒸留を行う場合、圧力変化に伴って沸点が変動するため、温度管理が難しく、安定状態を保つのは容易でない。そのため、処理水が発泡し易い場合、蒸留中に発泡が生じて泡が蒸留釜から溢れ出すという問題がある。特許文献１や特許文献２には、この問題に対する対策を講じた蒸発濃縮装置が開示されている。

特許文献１の蒸発濃縮装置では、密閉された釜の内部に加熱コイルが設置されている。加熱コイルの半分以上の面積は、貯留される液の液面よりも上になるように構成されている。そうすることで、発生した泡を直接加熱コイルで加熱して破裂し易くしている。

また、この蒸発濃縮装置には、消泡液を自動供給する機能も備えられている。具体的には、泡液面が異常検出位置に達した場合、蒸発濃縮運転が停止され、釜内はいったん大気圧に戻される。そうして、大気圧下の釜内に消泡液が供給される。その後、減圧を復帰して蒸発濃縮運転が再開される。

特許文献２の蒸発濃縮装置は、特許文献１の蒸発濃縮装置をベースに、より効率的に消泡及び蒸発濃縮ができるように構成されている。すなわち、特許文献２の蒸発濃縮装置の釜には、釜内の廃液を加熱コイルの上に散布する廃液循環ポンプや廃液循環配管が設置されている。消泡液は循環途中の廃液に添加される。

釜内に撹拌スクリューを備えた蒸発濃縮装置も存在する（特許文献３）。

特開平１０−１９２６０１号公報 特開２００５−１２５２５２号公報 特開２０１０−１９４５０５号公報

特許文献２の蒸発濃縮装置であれば、特許文献１の蒸発濃縮装置のように、釜内を大気圧に戻さなくても消泡剤が添加できるので処理性能に優れる。しかし、廃液を循環させる機構を新たに設置する必要があるため、構造が複雑になり、設備の大型化を招く。

本発明の目的は、設備の複雑化や大型化を招くことなく、発泡し易い排水でも減圧下で安定して蒸留できる排水処理システムを提供することにある。

本発明の排水処理システムは、減圧下で蒸留することによって排水を浄化する。排水処理システムは、蒸留釜と、前記蒸留釜に供給する排水を貯留する排水槽と、排水に添加する消泡剤を貯留する薬液槽と、前記蒸留釜で気化した水蒸気を冷却する復水装置と、前記復水装置で液化した蒸留水を回収する回収槽と、前記蒸留釜の内部に通じる減圧ポンプと、排水処理を制御する制御装置とを備える。前記制御装置は、減圧蒸留前の前記蒸留釜に前記排水槽の排水の一部を供給し、減圧蒸留中の前記蒸留釜に残りの排水を複数回に分けて追加供給する給液制御部と、排水の追加供給時に、前記蒸留釜内に消泡剤を注入する薬液注入制御部とを有している。

この排水処理システムによれば、排水を一度に供給するのではなく、減圧蒸留前に排水の一部が供給され、減圧蒸留中に残りの排水が複数回に分けて追加供給されるので、排水の水位を低位置に安定して保持できる。従って、発泡が生じても復水装置に泡が入り込むのを効果的に防ぐことができる。

減圧蒸留中に蒸留釜に排水を追加供給すると、その影響によって蒸留釜の内部に発泡が生じるおそれがある。それに対し、この排水処理システムでは、排水の追加供給のタイミングに合わせて蒸留釜内に消泡剤が注入されるので、効率的かつ効果的に発泡が抑制できる。

具体的には、前記回収槽は、前記復水装置に接続され、当該復水装置から回収する蒸留水を断続的に貯留する。前記減圧ポンプは、前記回収槽に接続され、当該回収槽及び前記復水装置を通じて前記蒸留釜の内部を減圧する。前記制御装置は、前記回収槽内の蒸留水が設定量に達した時に、前記復水装置に通じる流路を遮断し、当該回収槽の減圧を一時的に解除して蒸留水を流出させ、当該回収槽の減圧を復帰させる時に次第に減圧させる蒸留水回収制御部を有している。

そうすれば、蒸留釜内部の圧力変動が緩やかになるため、発泡を効果的に抑制できる。

更に、前記薬液注入制御部は、前記回収槽内の蒸留水が前記設定量に達するまでの回収時間を計測し、当該回収時間が閾値を下回った時に、前記蒸留釜内に消泡剤を注入するようにしてもよい。

蒸留水が排水で汚染されると回収時間は短くなる。従って、その異常状態を示す閾値と回収時間とを比較することで、蒸留釜内での過度な発泡を間接的に検知することができる。そして、そのタイミングで蒸留釜内に消泡剤を注入することで、効率的かつ効果的に発泡が抑制できる。

更に、前記薬液注入制御部は、前記蒸留釜内が設定温度に達した時に、当該蒸留釜内に消泡剤を注入するようにしてもよい。設定温度到達直後は温度や圧力が不安定なため、発泡し易い傾向がある。従って、そのタイミングに合わせて消泡剤を注入することで、効率的かつ効果的に発泡が抑制できる。

更に、前記薬液注入制御部は、減圧蒸留中の前記蒸留釜内に、間欠的に消泡剤を注入するようにしてもよい。そうすれば、減圧蒸留中、少量の消泡剤の添加で、消泡剤の効果を継続させることができ、発泡を効果的に抑制できる。

更に、前記薬液注入制御部は、前記蒸留釜への排水の供給を開始する前に、前記排水槽内に消泡剤を注入するようにしてもよい。そうすれば、排水槽内での発泡が抑制でき、予め排水に消泡剤を添加しておくことで、減圧蒸留初期までの発泡を抑制できる。

本発明によれば、発泡し易い排水であっても安定して効率よく浄化処理できる。

排水処理システムの構成の一例を示す概略図である。 制御装置の概略構成を示すブロック図である。 排水処理システムにおける基本的な運転プロセスを示すフロー図である。 運転プロセスの詳細を示すフロー図である。 運転プロセスの詳細を示すフロー図である。 回収槽での処理の詳細を示すフロー図である。 運転プロセスの詳細を示すフロー図である。 蒸留釜への消泡剤の注入に関するタイミングチャートである。 蒸留釜への消泡剤の注入に関するフロー図である。 蒸留釜への消泡剤の注入に関するフロー図である。 回収処理での減圧制御と蒸留釜の内部圧力との関係を示す概略図である。 減圧制御の応用例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

＜排水処理システムの構成＞
図１に、排水処理システムの一例を示す。この排水処理システム１は、例えば、印刷工場等で排出される発泡性の排水（発泡し易い排水）の浄化処理に用いられる。排水は、排水処理システム１によって所定量ずつ処理され、汚染物質が濃縮された濃縮廃液と浄水とに分離される。濃縮廃液と浄水とを分離する処理は、排水を撹拌しながら減圧下で蒸留することによって行われる。濃縮廃液は廃棄され、浄水は再利用される。

排水処理システム１は、蒸留釜１０や排水槽２０、薬液槽３０、浄水槽４０、復水装置５０、回収槽６０、減圧ポンプ７０、制御装置８０などで構成されている。図１中、符号Ｐ１等が示す太線は、配管を表している。また、符号Ｖ１等は電磁弁等の制御可能な開閉弁を表している。排水処理は、排水処理システム１を構成している各装置が適宜協働することによって行われる。

排水槽２０は、蒸留釜１０に供給する排水を計量して貯留する通気性（密閉されていない）の容器である。排水槽２０の上部の入水口には、図外の設備に連なる排水供給配管Ｐ０が接続されている。排水槽２０には、この排水供給配管Ｐ０を通じて排水が供給される。排水槽２０には又、貯留されている排水の水位を計測する第１水位計２１が設置されている。第１水位計２１の計測値は制御装置８０に入力されており、制御装置８０は、その計測値に基づいて排水槽２０の排水量を計測し制御する。排水槽２０の下部の出水口は、途中に第１開閉弁Ｖ１が設置された第１配管Ｐ１で蒸留釜１０と接続されている。蒸留釜１０には、この第１配管Ｐ１を通じて排水が供給される。

薬液槽３０は、排水に添加する消泡剤を貯留する通気性の容器である。消泡剤は、液状にして使用される。消泡剤の種類や濃度、配合等は排水の性状に合わせて適宜選択できる。消泡剤の具体例としては、例えば、シリコン系消泡剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等を挙げることができる。一般に、消泡剤の効果は速効性があっても持続性に欠ける。従って、消泡剤の添加は、発泡が生じるタイミングで行うのが効果的である。消泡剤は、手投入等によって薬液槽３０に投入される。

薬液槽３０は、途中に第２開閉弁Ｖ２が設置された第２配管Ｐ２で排水槽２０と接続されている。排水槽２０には、この第２配管Ｐ２を通じて消泡剤が注入される。薬液槽３０は又、途中に第３開閉弁Ｖ３が設置された第３配管Ｐ３で蒸留釜１０と接続されている。蒸留釜１０には、この第３配管Ｐ３を通じて消泡剤が注入される。

蒸留釜１０は、排水を減圧蒸留する気密性の装置である。蒸留釜１０には、釜本体１１や撹拌機１２、加熱機構１３、廃棄口１４、温度計１５、圧力計１６、水蒸気流出路１７などが設けられている。釜本体１１は、耐熱性及び耐圧性の容器であり、両端が塞がれた横長な円筒形状をしている。撹拌機１２は、シャフト１２ａや掻き取り羽根１２ｂ、撹拌羽根１２ｃ、モータ１２ｄなどで構成されている。シャフト１２ａは、釜本体１１の内部にあってその両端部が釜本体１１に軸支されており、横軸Ｊを中心に回転する。

モータ１２ｄは、釜本体１１の外部に設置され、制御装置８０と協働してシャフト１２ａを回転駆動する。掻き取り羽根１２ｂ及び撹拌羽根１２ｃは、シャフト１２ａに交互に取り付けられている。掻き取り羽根１２ｂの先端は、釜本体１１の内周面に接しており、回転に伴って釜本体１１の内周面を摺り動くことでスケールの発生を防止する。撹拌羽根１２ｃは、掻き取り羽根１２ｂと共に、釜本体１１の内部に貯留された排水を撹拌し、排水の温度や濃度を均一にする。

加熱機構１３は、釜本体１１の下部に２重底状に形成された蒸気室１３ａを有している。具体的には、隙間を隔てて釜本体１１の外周面の概ね下半分を覆うように、釜本体１１の下部に蒸気室カバー１３ｂが一体に取り付けられている。蒸気室１３ａは、釜本体１１の外面と蒸気室カバー１３ｂの内面とによって気密状に区画されている。

蒸気室１３ａには、途中に第４開閉弁Ｖ４が設置された第４配管Ｐ４を通じて外部の蒸気供給装置ＳＴから蒸気が供給される。蒸気室１３ａに供給される蒸気の圧力は、熱量が不足しないように高圧に設定されている。従って、攪拌機１２と加熱機構１３との組み合わせにより、排水に効率よく熱が供給できる。蒸気室１３ａの内部で発生するドレン水は、ドレン水排出口１３ｃから排水される。

廃棄口１４は、釜本体１１の下端部に開閉可能に設けられている。廃棄口１４を通じて、一連の排水処理後に釜本体１１の内部に残る濃縮廃液が排出される。温度計１５及び圧力計１６は、釜本体１１の内部の温度及び圧力を計測し、その計測値を制御装置８０に出力する。

水蒸気流出路１７は、釜本体１１の上隅部から上方に突出するように設けられている。水蒸気流出路１７は、釜本体１１の上部で復水装置５０に接続されており、釜本体１１の内部で発生する水蒸気は、水蒸気流出路１７を通じて復水装置５０に送られる。水蒸気流出路１７にはフィルタ１７ａが設置されている。フィルタ１７ａにより、共沸物の復水装置５０への浸入が低減される。水蒸気流出路１７には又、フィルタ１７ａを洗浄する洗浄装置１７ｂが設置されている。

復水装置５０は、蒸留釜１０で気化した水蒸気を冷却する気密性の装置である。復水装置５０は、内部に復水室が形成された復水容器５１と、復水室に設置された複数の冷却配管５２とを有している。冷却配管５２は、図外の冷媒供給装置と接続されており、冷却水等の冷媒が冷却配管５２の内部を循環する。復水容器５１の一方の上隅部に設けられた取入口を介して復水室と水蒸気流出路１７とが通じている。復水容器５１の他方の下隅部に設けられた取出口は、途中に第５開閉弁Ｖ５が設置された第５配管Ｐ５で回収槽６０と接続されている。復水室で水蒸気が液化して生じる蒸留水は、第５配管Ｐ５を通じて回収槽６０に回収される。

回収槽６０は、回収した蒸留水を断続的に貯留する気密性の小型容器である。回収槽６０には、貯留される蒸留水の水位を計測する第２水位計６１が設置されている。第２水位計６１の計測値は制御装置８０に入力されており、制御装置８０は、その計測値に基づいて回収槽６０の蒸留水量を計測し制御する。

回収槽６０は、途中に第６開閉弁Ｖ６が設置された第６配管Ｐ６を介して減圧ポンプ７０と接続されている。減圧ポンプ７０の具体例としては、例えば水封式真空ポンプが挙げられる。第６配管Ｐ６における第６開閉弁Ｖ６と回収槽６０との間の部分には、第７配管Ｐ７の一端が接続されている。第７配管Ｐ７の他端は外部に開放されており、第７配管Ｐ７の途中には第７開閉弁Ｖ７が設置されている。

回収槽６０の下部には採水口が設けられている。採水口は、途中に第８開閉弁Ｖ８が設置された第８配管Ｐ８でその下方に位置する浄水槽４０と接続されている。浄水槽４０には、この第８配管Ｐ８を通じて蒸留水が流出する。

浄水槽４０は、回収槽６０で回収された蒸留水を受け入れて貯留する通気性の容器である。浄水槽４０の下部には、途中に第９開閉弁Ｖ９が設置され、送水ポンプ４１に通じる第９配管Ｐ９が接続されている。浄水槽４０の蒸留水は、送水ポンプ４１によって図外の設備に供給される。浄水槽４０には、貯留される蒸留水の水位を計測する第３水位計４２が設置されている。第３水位計４２の計測値は制御装置８０に入力されており、制御装置８０は、その計測値に基づいて送水ポンプ４１を駆動し、浄水槽４０の蒸留水量を制御する。

制御装置８０は、コンピュータ等のハードウエアや、コンピュータに予め実装された処理プログラム等のソフトウエアなどで構成されている。廃水処理の一連のプロセスは、制御装置８０が、減圧ポンプ７０等の各装置や各開閉弁を総合的に制御することにより、自動的に行われる。

図２に、制御装置８０の概略構成を表したブロック図を示す。制御装置８０には、温度制御部８１、圧力制御部８２、薬液注入制御部８３、給液制御部８４、蒸留水回収制御部８５、及び排出制御部８６などが備えられている。

温度制御部８１は、温度計１５の計測値に基づいて、第４開閉弁Ｖ４との協働により、蒸留釜１０の内部温度を制御する。圧力制御部８２は、圧力計１６の計測値に基づいて、減圧ポンプ７０等との協働により、蒸留釜１０の内部圧力を制御する。

薬液注入制御部８３は、設定されたプログラムに基づいて、第２、３の開閉弁Ｖ２，Ｖ３との協働により、消泡剤の注入先、注入量及びタイミングを制御する。詳細は後述するが、薬液注入制御部８３は、例えば、排水の追加供給時、蒸留水の回収時間が閾値を下回った時、又は蒸留釜１０の内部が設定温度に達した時などに、蒸留釜１０の内部に消泡剤を注入する処理を制御する。

給液制御部８４は、設定されたプログラムに基づいて、第１開閉弁Ｖ１との協働により、排水の供給量及びタイミングを制御する。具体的には、給液制御部８４は、第１開閉弁Ｖ１を開閉することにより、減圧蒸留前に、排水槽２０の排水の一部を蒸留釜１０に供給し、減圧蒸留中に、残りの排水を複数回に分けて蒸留釜１０に追加供給する処理を制御する。

蒸留水回収制御部８５は、第２水位計６１の計測値に基づいて、圧力制御部８２及び第８開閉弁Ｖ８との協働により、回収槽６０の蒸留水の送水処理を制御する。具体的には、蒸留水回収制御部８５は、回収槽６０内の蒸留水が設定量に達した時に復水装置５０に通じる流路を遮断し、回収槽６０の減圧を一時的に解除して蒸留水を浄水槽４０に流出させる処理を制御する。

排出制御部８６は、設定されたプログラムに基づいて、撹拌機１２及び廃棄口１４との協働により、濃縮廃液の廃棄処理を制御する。

実施形態の排水処理システム１では、初期の状態において、第１〜第３、第７〜第９の開閉弁Ｖ１〜Ｖ３，Ｖ７〜Ｖ９は閉じられ、第４〜第６の開閉弁Ｖ４〜Ｖ６は開かれている。

＜排水処理システム１の運転プロセス＞
図３に、この排水処理システム１における基本的な運転プロセスを示す。廃棄処理システムでは、給液工程（ステップＳ１）、蒸留工程（ステップＳ２）、煮詰工程（ステップＳ３）、排出工程（ステップＳ４）からなる一連の工程により、所定量の排水の浄化処理が行われる。

（給液工程）
図４に、給液工程の詳細を示す。給液工程では、浄化処理する排水を蒸留釜１０に供給する処理が行われる。まず、排水槽２０に排水が供給される（ステップＳ１１）。そうして、排水槽２０に溜まる排水が計量され（ステップＳ１２）、所定量（例えば２５０Ｌ）に達すると排水の供給は停止される。

排水槽２０への排水の供給に合わせて第２開閉弁Ｖ２が一定時間開かれ、排水槽２０の内部に消泡剤が注入される（ステップＳ１３）。これにより、排水槽２０の内部での発泡が抑制されるため、安定した排水の計量ができる。更に、予め排水に消泡剤を添加しておくことで、蒸留釜１０への供給後から減圧蒸留の前半までの間、発泡を効果的に抑制することができる。

蒸留釜１０への排水の供給に先立ち、圧力制御部８２によって減圧が開始される（ステップＳ１４）。減圧の開始は、排水の計量等の処理と同時又はその前であってもよい。具体的には、減圧ポンプ７０が作動される。それにより、回収槽６０及び復水装置５０を通じて蒸留釜１０の内部が減圧され、蒸留釜１０の内部は、回収槽６０や復水装置５０の内部と共に、予め設定された所定圧（例えば、−８０〜−９０ｋＰａ）まで減圧される。

次に、第１開閉弁Ｖ１が所定時間開かれ、圧力差を利用して排水槽２０の排水の一部（例えば１００Ｌ）が蒸留釜１０に供給される（ステップＳ１５）。排水の全部を供給するのではなく、排水の一部だけを供給することで、蒸留釜１０の内部での排水の水位を低くすることができる。側方から見て、少なくともシャフト１２ａよりも下方に水位が位置するように設定する。

そうすることで、排水の水面と水蒸気流出路１７との間の距離が大きくなるため、発泡しても蒸留水への混入を効果的に抑制できる。加熱機構１３との接触面積が相対的に増加するため、熱供給効率も向上する。撹拌機１２による撹拌作用も相対的に増加するため、蒸留効率も向上する。

（蒸留工程）
図５に、蒸留工程の詳細を示す。蒸留工程では、まず、撹拌、加熱及び冷却が開始される（ステップＳ２１）。具体的には、モータ１２ｄが駆動され、シャフト１２ａ、掻き取り羽根１２ｂ及び撹拌羽根１２ｃが所定の速度で回転する。モータ１２ｄの駆動と同時又はその後に、蒸気供給装置から蒸気が蒸気室１３ａに供給される。それにより、釜本体１１の内部（特に排水）は間接的に加熱され、昇温する。

温度制御部８１によって第４開閉弁Ｖ４が制御され、釜本体１１の内部温度が排水の沸点に相当する設定温度（例えば、６０℃）に達すると、釜本体１１の内部温度はその設定温度に保持される。温度制御部８１は、圧力制御部８２との協働により、釜本体１１の内部圧力に合わせて設定温度を調整する。設定温度に達すると、排水が沸騰し、多量の水蒸気が発生し始める。発生した水蒸気は、水蒸気流出路１７を通って復水装置５０の復水室に流入する。

釜本体１１の内部温度が設定温度に達する前に、復水装置５０の冷却配管５２に冷媒が循環供給される。それにより、復水室に流入する水蒸気は間接的に冷却されて液化し、復水室に蒸留水が生じる。生じた蒸留水は、第５配管Ｐ５を通じて回収槽６０に回収される（ステップＳ２２）。回収槽６０に回収された蒸留水は、蒸留水回収制御部８５により、回収槽６０に断続的に貯留しながら浄水槽４０に送られる。

図６に、回収槽６０の蒸留水を浄水槽４０に送る処理の流れを示す。第２水位計６１の計測値に基づいて、蒸留水回収制御部８５は、回収槽６０に溜まった蒸留水が上限の設定量（例えば７Ｌ）に達したか否かを判断する（ステップＳ５１）。そして、その設定量に達した場合には（ステップＳ５１でＹＥＳ）、蒸留水回収制御部８５は、回収槽６０の減圧を一時的に解除する（ステップＳ５２）。

具体的には、蒸留水回収制御部８５は、第５開閉弁Ｖ５を閉じた後、第６開閉弁Ｖ６を閉じ、第７開閉弁Ｖ７を開けて回収槽６０の内部を大気圧に戻した後、第８開閉弁Ｖ８を開ける。それにより、回収槽６０に溜められた蒸留水は浄水槽４０に流出する。蒸留水回収制御部８５は、蒸留水が下限の設定量に達したか否かを判断する（ステップＳ５３）。本実施形態の排水処理システム１では、数秒で下限の設定量に達するように設定されている。

そして、蒸留水が下限の設定量に達した場合には（ステップＳ５３でＹＥＳ）、蒸留水回収制御部８５は、回収槽６０の減圧を復帰する（ステップＳ５４）。具体的には、第５開閉弁Ｖ５及び第６開閉弁Ｖ６を開け、第７開閉弁Ｖ７及び第８開閉弁Ｖ８を閉じる。蒸留工程から煮詰工程の間、これら一連の処理が繰り返し行われる。

釜本体１１の内部の排水量は、時間の経過とともに減少していく。そこで、図５に示したように、給液制御部８４は、排水槽２０に残る排水を複数回に分けて追加供給する（ステップＳ２３）。具体的には、所定のタイミング、所定の回数及び供給量で排水を追加供給する（例えば、２分間隔で１０Ｌの排水を計１５回供給）。そうすることで、減圧蒸留中の排水の水位を下限近くの適正な範囲に保持することができ、安定した処理が行える。

（煮詰工程）
排水槽２０から所定量の排水全てを蒸留釜１０に供給した後は、継続して減圧蒸留が行われる。すなわち、煮詰工程では、撹拌しながら釜本体１１の内部温度や内部圧力が一定に保持され、蒸留水が回収される。

（排出工程）
図７に、排出工程の詳細を示す。排出工程では、回収された蒸留水が設定量に達した時に、排出制御部８６により、減圧蒸留を停止して釜本体１１の底部に残る濃縮廃液を廃棄する処理が行われる。まず、撹拌、加熱及び冷却が停止される（ステップＳ４１）。具体的には、第４開閉弁Ｖ４が閉じられて蒸気室１３ａへの蒸気の供給が停止される。その後、モータ１２ｄが停止される。それと前後して、復水装置５０への冷媒の供給も停止される。

そして、減圧ポンプ７０が停止され、減圧が停止される（ステップＳ４２）。第７開閉弁Ｖ７が開かれ、回収槽６０、復水装置５０及び蒸留釜１０の内部が大気圧に戻される。

このとき、洗浄装置１７ｂにより、水蒸気流出路１７に設置されたフィルタ１７ａの洗浄が行われる。減圧蒸留時にフィルタ１７ａに汚れが付着して、目詰まりが進むと、蒸留釜１０の内部圧力や内部温度が不安定になり、過度な発泡が生じて蒸留水が汚染されるおそれがある。そこで、減圧蒸留を行うたびにフィルタ１７ａの洗浄を行うことで、間接的に発泡を抑制することができる。

そうした後、廃棄口１４が開かれる。撹拌機１２が駆動され、その押し出し作用により、濃縮廃液は蒸留釜１０の外部に排出される（ステップＳ４３）。そうして、濃縮廃液が排出されると、撹拌機１２は停止し、廃棄口１４は閉じられ、排水処理システム１は排水処理を行う初期の状態に復帰する。

＜排水処理システム１の細部構成＞
この排水処理システム１では、減圧蒸留下で発泡性の排水が処理されるため、減圧蒸留中は極めて発泡し易くなっている。しかも、本実施形態の排水処理システム１では、撹拌が行われるため、排水中に空気を巻き込んで発泡が助長される。減圧蒸留中に過度な発泡が生じると、蒸留水が汚染され、浄化処理を適切に行えないおそれがある。そこで、この排水処理システム１では、発泡が効率的かつ効果的に抑制できるように工夫されている。

減圧蒸留中の最適なタイミングで、蒸留釜１０の内部に消泡剤が注入される。図８に、そのタイミングチャートを示す。

（設定温度到達時の消泡剤の注入）
減圧蒸留の開始後、最初に釜本体１１の内部温度が設定温度に達した時に消泡剤が注入される。具体的には、図９に示すように、薬液注入制御部８３は、温度計１５の計測値に基づいて蒸留釜１０の内部温度が設定温度に到達したか否かを判断する（ステップＳ６１）。そして、設定温度に到達した場合には（ステップＳ６１でＹＥＳ）、図８にｔ１で示したように、第３開閉弁Ｖ３が一定時間開かれる（例えば１０秒）。そうすることで、圧力差による吸引作用により、薬液槽３０の消泡剤が蒸留釜１０の内部に消泡剤が一定量吸い込まれ、注入される。

釜本体１１の内部温度や内部圧力は、温度制御部８１や圧力制御部８２によって制御されているが、設定温度に到達した直後は不安定であるため、発泡し易い傾向がある。従って、釜本体１１の内部温度が設定温度に到達するタイミングに合わせて消泡剤を排水に添加することで、少量の消泡剤の添加で発泡を効果的に抑制することができる。

（追加供給時の消泡剤の注入）
排水を追加供給する時に、蒸留釜１０の内部に消泡剤を注入する処理が行われる。具体的には、薬液注入制御部８３により、図８にｔ２で示したように、排水の追加供給時に合わせて第３開閉弁Ｖ３が一定時間開かれ（例えば１秒）、蒸留釜１０の内部に一定量の消泡剤が注入される。

蒸留釜１０の内部に、排水が追加供給された場合、その影響で蒸留釜１０の内部圧力や内部温度が変動し、発泡が生じ易くなる。従って、排水を追加供給するタイミングに合わせて消泡剤を排水に添加することで、少量の消泡剤の添加で発泡を効果的に抑制することができる。

（減圧蒸留中の消泡剤の注入）
減圧工程及び煮詰工程における減圧蒸留中に、蒸留釜１０の内部に間欠的に消泡剤を注入する処理が行われる。具体的には、薬液注入制御部８３により、図８にｔｉで示したように一定の時間間隔で（例えば１８０秒）、同図にｔ３で示したように第３開閉弁Ｖ３が一定時間開かれ（例えば０．５秒）、蒸留釜１０の内部に一定量の消泡剤が間欠的に注入される。なお、追加供給時の注入とタイミングが重なった場合は、追加供給時の注入が優先されるように設定されている。

そうすることで、減圧蒸留中、少量の消泡剤の添加で、消泡剤の効果を継続させることができ、発泡を効果的に抑制することができる。

（蒸留水回収異常時の消泡剤の注入）
正常な状態であれば、回収槽６０で、蒸留水が下限の設定量から上限の設定量に達するまでの時間（回収時間）は安定している。しかし、正常に運転していても、フィルタ詰まりの原因となる成分が蒸留水に含まれるため、処理時間が経つとフィルタ１７ａは次第に詰まってくる。フィルタ１７ａの詰まりが進めば、蒸留釜１０の内部で過度な発泡が生じ易くなる。その結果、発泡に伴って排水が復水装置５０にまで浸入するようになると、蒸留水に混じって排水も回収槽６０に回収されるため、回収時間は短くなる。

そこで、そのような場合に臨時的に消泡剤を注入する処理が行われる。図１０に、その処理のフローチャートを示す。薬液注入制御部８３には、経験上得られた所定の閾値Ｔｒ（例えば６０秒）が予め設定されている。薬液注入制御部８３は、回収時間がその閾値Ｔｒを下回るか否かを判断する（ステップＳ７１）。そして、回収時間が閾値Ｔｒを下回った場合には（ステップＳ７１でＹＥＳ）、第３開閉弁Ｖ３が所定時間開かれ（例えば１０秒）、蒸留釜１０の内部に一定量の消泡剤が注入される（ステップＳ７２）。

それにより、蒸留釜１０の内部で発生している過度な発泡が抑制され、回収槽６０への排水の混入を阻止することができる。

薬液注入制御部８３は、制御装置８０のカウンタ機能を用い、排水処理の開始後、回収時間が閾値Ｔｒを下回った回数をカウントし、記憶する（ステップＳ７３）。そして、薬液注入制御部８３は、カウンタのカウント数が３に達したか否かを判断する（ステップＳ７４）。カウント数が３に達した場合（ステップＳ７４でＹＥＳ）、薬液注入制御部８３は、カウンタをリセットするとともに、排水処理を緊急停止する（ステップＳ７５，Ｓ７６）。

排水処理中に３回連続して回収時間が閾値Ｔｒを下回る場合は、フィルタ１７ａの汚れが進んだ結果、制御による発泡の抑制が困難な状態となっている。従って、この場合は、排水処理が緊急停止され、フィルタ１７ａの交換を促す警告等が発せられる。なお、カウント数は３回以外の値に変更可能である。

（蒸留水回収時における減圧制御）
上述したように、蒸留工程や煮詰工程では、蒸留水の回収処理が繰り返し行われる。その度に、回収槽６０では減圧の解消及び復帰の処理が行われる。蒸留釜１０の減圧は回収槽６０を介して行われているため、その際、第６開閉弁Ｖ６等の開閉を切り替える制御のみで減圧復帰を行うと、その影響で蒸留釜１０の内部圧力が変動して発泡が生じ易くなる。

図１１に、回収処理での減圧制御と蒸留釜１０の内部圧力との関係を概略的に示す。減圧解除状態から直ちに減圧状態に切り替えると、回収槽６０での急激な圧力変化の影響により、蒸留釜１０の内部で一時的な圧力変動が生じて沸点が低下し、発泡が生じ易くなる。

従って、減圧を復帰させる（減圧状態に戻す）時には次第に減圧させる制御を行うのが好ましい。例えば、図１２に示すように、蒸留水回収制御部８５が圧力制御部８２と協働することにより、第６開閉弁Ｖ６の開き制御を一度に行わずに、開閉操作を複数回行った後に開くようにすればよい。そうすれば、プログラムを変更するだけで、次第に減圧させることができる。

減圧を復帰させる時に次第に減圧させることで、それに伴って蒸留釜１０の内部の圧力変動が緩やかになり、沸点の低下も軽減される。従って、回収処理に伴って発生する発泡を効果的に抑制することができる。なお、第６開閉弁Ｖ６等を開度調整可能にし、その開度の制御によって減圧制御してもよい。

このように、本実施形態の排水処理システム１には、発泡の効果的な抑制を可能にする制御を中心とした機構が組み込まれているので、発泡性の排水でも、設備の複雑化や大型化を招くことなく、安定して浄化処理できる。

なお、本発明にかかる排水処理システムは、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、蒸留釜１０や減圧ポンプ７０等、排水処理システムの具体的構成は、仕様に応じて適宜変更可能である。浄水槽は必須でない。排水処理システムの各装置は、近接して配置するのが好ましいが、離れて配置してもよい。

１ 排水処理システム
１０ 蒸留釜
１２ 撹拌機
１３ 加熱機構
１４ 廃棄口
１７ 水蒸気流出路
２０ 排水槽
３０ 薬液槽
４０ 浄水槽
４１ 送水ポンプ
５０ 復水装置
６０ 回収槽
７０ 減圧ポンプ
８０ 制御装置
８１ 温度制御部
８２ 圧力制御部
８３ 薬液注入制御部
８４ 給液制御部
８５ 蒸留水回収制御部
８６ 排出制御部
Ｐ１〜Ｐ９ 第１配管〜第９配管
Ｖ１〜Ｖ９ 第１開閉弁〜第９開閉弁
ＳＴ 蒸気供給装置

Claims (6)

1. 減圧下で蒸留することによって排水を浄化する排水処理システムであって、
   蒸留釜と、
   前記蒸留釜に供給する排水を貯留する排水槽と、
   排水に添加する消泡剤を貯留する薬液槽と、
   前記蒸留釜で気化した水蒸気を冷却する復水装置と、
   前記復水装置で液化した蒸留水を回収する回収槽と、
   前記蒸留釜の内部に通じる減圧ポンプと、
   排水処理を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   減圧蒸留前の前記蒸留釜に前記排水槽の排水の一部を供給し、減圧蒸留中の前記蒸留釜に残りの排水を複数回に分けて追加供給する給液制御部と、
   排水の追加供給時に、前記蒸留釜内に消泡剤を注入する薬液注入制御部と、
   を有している排水処理システム。
2. 請求項１に記載の排水処理システムにおいて、
   前記回収槽は、前記復水装置に接続され、当該復水装置から回収する蒸留水を断続的に貯留し、
   前記減圧ポンプは、前記回収槽に接続され、当該回収槽及び前記復水装置を通じて前記蒸留釜の内部を減圧し、
   前記制御装置は、
   前記回収槽内の蒸留水が設定量に達した時に、前記復水装置に通じる流路を遮断し、当該回収槽の減圧を一時的に解除して蒸留水を流出させ、当該回収槽の減圧を復帰させる時に次第に減圧させる蒸留水回収制御部を有している排水処理システム。
3. 請求項２に記載の排水処理システムにおいて、
   前記薬液注入制御部は、更に、前記回収槽内の蒸留水が前記設定量に達するまでの回収時間を計測し、当該回収時間が閾値を下回った時に、前記蒸留釜内に消泡剤を注入する排水処理システム。
4. 請求項１に記載の排水処理システムにおいて、
   前記薬液注入制御部は、更に、前記蒸留釜内が設定温度に達した時に、当該蒸留釜内に消泡剤を注入する排水処理システム。
5. 請求項１に記載の排水処理システムにおいて、
   前記薬液注入制御部は、更に、減圧蒸留中の前記蒸留釜内に、間欠的に消泡剤を注入する排水処理システム。
6. 請求項１に記載の排水処理システムにおいて、
   前記薬液注入制御部は、更に、前記蒸留釜への排水の供給を開始する前に、前記排水槽内に消泡剤を注入する排水処理システム。

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