JP2019056520A

JP2019056520A - 液処理装置及び方法

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Publication number: JP2019056520A
Application number: JP2017181245A
Authority: JP
Inventors: 中村　信一; Shinichi Nakamura; 信一中村
Original assignee: Omega Inc
Current assignee: Omega Inc
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2019-04-11

Abstract

【課題】従来よりもコストが高くつかない液処理装置及び方法を提供しようとするもの。【解決手段】被処理液の微細粒子生成機構10と、前記微細粒子中の夾雑物を熱分解する熱分解機構11とを具備する。この液処理装置では、被処理液の微細粒子生成機構を具備することとしたので、被処理液を微細粒子として気相に変化し易い状態としたうえで熱分解機構に供給することができ、被処理液を微細粒子として気相に変化し易い状態として供給された分、熱分解機構での被処理液の要気化熱量（蒸発潜熱等）などを低減することが出来る。【選択図】図２

Description

この発明は、化学工場、食品加工工場などの排水、廃水、排液、廃液の処理装置、スクラバー水の処理装置、廃棄物処理装置、福島・スリーマイル島・チェルノブイリなど世界各地の放射能汚染土壌の除染装置その他に利用できる液体の処理装置及び方法に関するものである。

従来、熱分解装置を有し、熱分解装置の熱分解炉内に投入された有機物処理材料を熱分解ガスと残渣とに熱分解する熱分解処理システムに関する提案があった（特許文献１）。
すなわち、近年、多量に排出されるプラスチックを始めとする廃棄物に対し所定の処理を施して資源として利用する各種の手法の提案がなされている。また、その一例として、バイオマス（木材、汚泥、家畜糞尿、生ゴミ等）や廃プラスチック等の有機物処理材料を熱分解処理して、熱分解ガスと熱分解残渣とを生成するとともに、熱分解ガスを凝縮することにより分解油として回収し、残渣に対しては所定の処理をすることにより炭化物として利用することが考えられている。この中でも、有機物処理材料として廃プラスチックを用いると、分解油を高効率で回収することができる。このような廃プラスチックを熱分解油化処理する廃プラスチック処理装置に関しては多くの提案がなされている。
ある提案の廃プラスチック処理装置においては、熱分解装置が重要な機器となる。この熱分解装置に処理材料を連続投入して残渣を連続排出できれば、連続処理式のシンプルで効率的な熱分解装置を提供することができる。但し、熱分解処理を連続処理する場合、熱分解装置から熱分解ガスが連続的に排出される為、熱分解ガス中に多少の残渣成分が混入し、この熱分解ガスを凝縮すると熱分解油中に残渣分がスラッジとして混入してしまうという問題がある。
このスラッジ成分が蓄積すると、下流に機器類に影響を及ぼす場合もあり得る。例えば、ポンプ内にスラッジ分が蓄積し磨耗の原因になり、ボイラーの燃料として利用する場合に、バーナノズル内にスラッジ分が混入しノズルが磨耗する等の問題である。
この従来提案は、このような点を考慮してなされたものであり、連続式の熱分解装置から熱分解ガスが連続的に排出され、熱分解ガス中に多少の残渣成分が混入してしまう場合においても、下流の機器類や熱分解油の利用先においてスラッジの磨耗や蓄積等の問題が生じることがなく、かつ全体として熱効率を上げることができる熱分解システムを提供することを目的とする。
この従来提案は、熱分解炉を有し、この熱分解炉内に投入された有機物処理材料を熱分解ガスと残渣とに熱分解する熱分解装置と、熱分解炉内で発生した熱分解ガスを凝縮して分解油を生成する熱分解ガスエジェクタと、熱分解ガスエジェクタにて生成した分解油を貯留する分解油分離器と、分解油分離器からの分解油を冷却する分解油冷却器と、熱分解装置の熱分解炉内を熱分解温度に加熱する加熱装置とを備え、分解油分離器と分解油冷却器との間に循環ポンプを設置するとともに、分解油を分解油冷却器で冷却後、戻しラインを介して熱分解ガスエジェクタに戻して熱分解ガスエジェクタの凝縮冷却源とし、分解油分離器、循環ポンプ、分解油冷却器、戻しラインおよび熱分解ガスエジェクタにより循環ラインを形成し、分解油分離器内の分解油から分離排出されるオフガスをオフガス吸引エジェクタにより吸引し、加熱装置に送って加熱装置の加熱源とすることを特徴とする、という熱分解処理システムである。
この従来提案によれば、連続式の熱分解装置において、熱分解ガスを凝縮すると熱分解油中に残渣分がスラッジとして混入してしまう場合においても、下流の機器類や熱分解油の利用先においてスラッジの磨耗や蓄積等の問題が生じることはない。このためシンプルで安定的に処理でき、かつ全体として熱効率を上げることができる熱分解システムを提供することができる、というものである。
しかし、この従来提案では液の処理コストが高くつくという問題があった。

特開2008-179726

そこでこの発明は、従来よりもコストが高くつかない液処理装置及び方法を提供しようとするものである。

前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
（１）この発明の液処理装置は、被処理液の微細粒子生成機構と、前記微細粒子中の夾雑物を熱分解する熱分解機構とを具備することを特徴とする。
この液処理装置では、被処理液の微細粒子生成機構を具備することとしたので、被処理液を微細粒子として気相に変化し易い状態としたうえで熱分解機構に供給することができ、被処理液を微細粒子として気相に変化し易い状態として供給された分、熱分解機構での被処理液の要気化熱量（蒸発潜熱等）などを低減することが出来る。
また、微細粒子中の夾雑物を熱分解する熱分解機構で、被処理液中の有機成分などの夾雑物を熱分解して浄化（CO₂化、N₂化、炭化など）することが出来る。炭化物は、燃料として二次的利用が可能である。

ここで、前記被処理液として、排水、廃水、排液、廃液などを例示することが出来る（水系に限らず、油系の処理もできる）。
前記微細粒子として、液を微細化したミスト、霧状のものを例示することが出来る。微細粒子化する手段として、ノズルによる噴霧（アトマイズ）、高圧エア（コンプレッサー・エアなど）に接触させることによる破砕化、高速回転体（シロッコ・ファンなど）へ衝突させることによる微粉砕化、電熱や燃焼による熱風に吹き込むことによる蒸気化、高温体（高速回転ファン・回転羽根）に接触させることによる加熱気化、マイクロ波による誘電気化などを例示することが出来る。

前記微細粒子中の夾雑物として、既述の有機成分を例示することが出来る。
熱分解機構において、微細粒子を昇温して夾雑物を熱分解するための加熱手段として、電気、ガス（LNG、LPGなど）、油（A重油など）を利用することが出来る。
前記熱分解として、900℃程度に設定した熱分解機構中に5秒以上滞在させることを例示できる。このようにすると、有機物由来のダイオキシン類も分解して無害化することが出来る。

（２）前記微細粒子生成機構内を減圧するようにしてもよい。
このように構成すると、減圧することにより処理系の雰囲気圧を低下させ被処理液を微細粒子にした後の気化を促進することが出来る。

（３）前記微細粒子生成機構内を加熱するようにしてもよい。
このように構成すると、加熱による昇温（例えば、室温→約50〜150℃）により被処理液中の分子運動を活発化して微細粒子にした後の気化を促進することが出来る。
ここで、前記加熱する手段として、ＬＮＧガス、ＬＰＧガス、Ａ重油などの火炎を例示できる。前記火炎中に、汚水などの被処理液を噴霧してもよい。

（４）前記微細粒子生成機構で微細粒子化しなかった被処理液を回収して再度微細粒子生成機構に供給するようにしてもよい。
このように構成すると、被処理液を回収して反復して処理することにより、比較的に沸点が高い有機成分も微細粒子化して熱分解機構で浄化することが出来る。

（５）前記微細粒子生成機構で微細粒子化しなかった被処理液を回収して熱分解機構に供給するようにしてもよい。
すなわち、微細粒子生成機構で微細粒子化しなかった被処理液の一部を再度微細粒子生成機構に供給し、その残りの被処理液を熱分解機構に供給することが出来る。
このように構成すると、被処理液の液体負荷（処理量）を低減（減容化）して熱分解機構に供給することが出来る。また、微細粒子にした後に気化しにくい例えば高沸点の有機成分も熱分解機構で浄化することが出来る。
例えば、被処理液の処理量が100m3/日であった場合、その8割の80 m3/日を微細粒子化して気化蒸散処理し、残りの20 m3/日の液体を熱分解機構に供給することにより、熱分解機構の熱量負荷（昇温するためのランニング・コスト）を削減することが出来る。

（６）前記被処理液を電気分解して微細粒子生成機構に供給するようにしてもよい。
このように構成すると、電解塩素（Cl₂、HOCl、ClO⁻）の酸化分解作用を微細粒子中の有機成分などの夾雑物に及ぼしてから熱分解機構に供給することができ、該機構による分解効率を向上させることが出来る。

（７）この発明の液処理方法は、被処理液の微細粒子生成工程と、前記微細粒子中の夾雑物を熱分解する熱分解工程とを具備することを特徴とする。
この液処理方法では、被処理液の微細粒子生成工程を具備することとしたので、被処理液を微細粒子として気相に変化し易い状態としたうえで熱分解工程に供給することができ、被処理液を微細粒子として気相に変化し易い状態として供給された分、熱分解工程での被処理液の要気化熱量（蒸発潜熱等）などを低減することが出来る。
また、微細粒子中の夾雑物を熱分解する熱分解工程で、被処理液中の有機成分などの夾雑物を熱分解して浄化（CO₂化、N₂化、炭化など）することが出来る。炭化物は、燃料として二次的利用が可能である。

この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
熱分解機構・工程での被処理液の要気化熱量（蒸発潜熱等）などを低減することができるので、従来よりもコストが高くつかない液処理装置及び方法を提供することが出来る。

この発明の液処理装置の実施例を説明するシステム・フロー図。図１の液処理装置の要部を説明するシステム・フロー図。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１に全体像を示すように、この実施例では、放射能汚染土壌の洗浄分級装置１（図示の下段）による洗浄水を再生する放射能汚染土壌洗浄水の再生装置２（図示の上中段）に、液処理装置３（図示の中段）を組み込んだ。
放射能汚染土壌の洗浄分級装置１は、電解酸性水と電解アルカリ性水の生成機構４と、これにより生成した電解酸性水、電解アルカリ性水を放射能汚染土壌に及ぼして除染を行う洗浄分級機構５とを有する。

そして、洗浄分級機構により、埋戻し用の除染土壌６と、放射性物質を含有する洗浄水とに分離し、この洗浄水を２連の凝集沈殿槽７において濃縮土壌と清浄水とに分け、この清浄水を液処理装置３にかけ、土壌中の生物由来の有機成分等を熱分解して浄化する。
浄化後の水蒸気は、２連のスクラバー機構８でトラップして再び洗浄分級装置１で利用する。なお、この洗浄水（被処理液）が工場排水などの場合は、浄化後の水蒸気はスクラバー機構で有害成分のみをトラップした後に活性炭フィルター９を介して大気解放してもよい。

図１及び２に示すように、この液処理装置３（方法）は、被処理液の微細粒子生成機構10（工程）と、前記微細粒子中の夾雑物を熱分解する熱分解機構11（工程）とを具備する。
放射能汚染土壌の洗浄分級装置１で汚染土壌から分離した清浄水は、先ず原液タンク12に貯留するようにした。原液タンクの水質は、TOC計13で随時計測・記録するようにしている。ここで、被処理液（前記清浄水）は電気分解して微細粒子生成機構10に供給するようにしてもよい。
前記被処理液として、放射能汚染土壌の洗浄分級装置１の洗浄水を処理した。前記微細粒子は、液を微細化したミスト14とした。前記ミストは、微細粒子生成機構10から熱分解機構11へと供給される（図３の微細粒子生成機構10内の左側の点線の矢印）。
微細粒子化する手段は、コンプレッサーの高圧エアに接触させることにより破砕することとし、且つ熱分解機構11の排ガスの熱風（図３の微細粒子生成機構10内の右側の点線の矢印）に吹き込むことにより微細粒子生成機構10内の温度を昇温するようにした。

前記微細粒子中の夾雑物として、土壌中の生物由来の有機成分を熱分解するようにした。熱分解機構11において、微細粒子を昇温して夾雑物を熱分解するための加熱手段として、LNGガス15を利用した。前記熱分解として、900℃程度に設定した熱分解機構11中に5秒以上滞在させるようにした。

ここで、前記微細粒子生成機構10で微細粒子化しなかった被処理液は、回収して再度微細粒子生成機構10に供給するようにしてもよい。また、前記微細粒子生成機構10内を減圧するようにしてもよい。

次に、この実施形態の液処理装置の使用状態を説明する。
この液処理装置３では、被処理液の微細粒子生成機構10を具備することとしたので、被処理液を微細粒子として気相に変化し易い状態としたうえで熱分解機構11に供給することができ、被処理液を微細粒子として気相に変化し易い状態として供給された分、熱分解機構11での被処理液の要気化熱量（蒸発潜熱等）などを低減することが出来た。したがって、従来よりもコストが高くつかないという利点を有する。

また、微細粒子中の夾雑物を熱分解する熱分解機構11で、被処理液中の有機成分などの夾雑物を熱分解して浄化（CO₂化、N₂化、炭化など）することが出来た。炭化物は、燃料として二次的利用が可能である。
前記微細粒子生成機構10内を加熱するようにしたので、加熱による昇温（室温→約60℃）により被処理液中の分子運動を活発化して微細粒子化を促進することが出来た。
前記熱分解として、900℃程度に設定した熱分解機構11中に5秒以上滞在させるようにしたので、有機物由来のダイオキシン類も分解して無害化することが出来た。

ここで、前記微細粒子生成機構10で微細粒子化しなかった被処理液を回収して再度微細粒子生成機構10に供給するようにすると、被処理液を回収して反復して処理することにより、微細粒子にした後に気化しにくい高沸点の有機成分も熱分解機構11で浄化することが出来る。
また、被処理液を電気分解して微細粒子生成機構10に供給するようにすると、電解塩素（Cl₂、HOCl、ClO⁻）の酸化分解作用を微細粒子中の有機成分などの夾雑物に及ぼしてから熱分解機構11に供給することができ、該機構による分解効率を向上させることが出来る。
さらに、前記微細粒子生成機構10内を減圧するようにすると、処理系の雰囲気圧を低下させ被処理液を微細粒子にした後の気化を促進することが出来る。

上記実施例との相違点を説明する。
図１乃至３に示すように、この実施例では、微細粒子生成機構10で微細粒子化しなかった被処理液を回収して熱分解機構11に供給するようにした（回収経路は図示せず）。
すなわち、微細粒子生成機構10で微細粒子化しなかった被処理液の一部を再度微細粒子生成機構10に供給し、その残りの被処理液（液体）を熱分解機構11に供給するようにした。

したがって、被処理液の液体負荷（処理量）を低減（減容化）して熱分解機構11に供給することが出来る。また、微細粒子にした後に気化しにくい例えば高沸点の有機成分も熱分解機構11で浄化することが出来た。
具体的には、被処理液の処理量を100L/時とし、その8割の80 L/時を微細粒子化して気化蒸散処理し、残りの20 L/時の液体を（液体の状態で）熱分解機構11に供給することにより、熱分解機構11の熱量負荷（昇温するためのランニング・コスト）を削減することが出来た。

従来よりもコストが高くつかない液処理装置及び方法を提供することが出来ることによって、種々の液処理装置及び方法の用途に適用することができる。

10 微細粒子生成機構
11 熱分解機構

Claims

被処理液の微細粒子生成機構(10)と、前記微細粒子中の夾雑物を熱分解する熱分解機構(11)とを具備することを特徴とする液処理装置。
前記微細粒子生成機構(10)内を減圧するようにした請求項１記載の液処理装置。
前記微細粒子生成機構(10)内を加熱するようにした請求項１又は２記載の液処理装置。
前記微細粒子生成機構(10)で微細粒子化しなかった被処理液を回収して再度微細粒子生成機構(10)に供給するようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の液処理装置。
前記微細粒子生成機構(10)で微細粒子化しなかった被処理液を回収して熱分解機構(11)に供給するようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の液処理装置。
前記被処理液を電気分解して微細粒子生成機構(10)に供給するようにした請求項１乃至５のいずれかに記載の液処理装置。
被処理液の微細粒子生成工程と、前記微細粒子中の夾雑物を熱分解する熱分解工程とを具備することを特徴とする液処理方法。