JP3861256B2

JP3861256B2 - 廃水の処理方法

Info

Publication number: JP3861256B2
Application number: JP23219198A
Authority: JP
Inventors: 龍雄堀越
Original assignee: Tsukishima Kankyo Engineering Ltd
Current assignee: Tsukishima Kankyo Engineering Ltd
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2018-07-15
Also published as: JP2000033365A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、有機物や有害物質等の揮発性物質を含有する廃水の処理方法に関するものである。より詳しくは、揮発性物質を含有する廃水から前記の揮発性物質を含む圧力の高い蒸気を取り出して、焼却炉内に吹き込む廃水の噴霧媒体に利用する処理方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に有機物濃度が稀薄な廃水に対しては、これまでにも活性汚泥処理が用いられているが、高濃度の有機物を含有する廃水の処理方法としては、焼却処理が有効な方法であると考えられている。
焼却処理では、焼却に要する燃料を節減するため、焼却の前処理として廃水を可能なかぎり濃縮することが行われている。
廃水の濃縮には、蒸留法、常圧または減圧蒸発法等が用いられているが、廃水中に有機物や有害物質等の揮発性物質を含有している場合には、発生する蒸気中に前述の揮発性物質が混入するため、これらの物質を含む凝縮液を別途処理することが必要であった。
【０００３】
廃液を濃縮して焼却処理する方法において、濃縮装置で発生する廃蒸気を使用して濃縮廃液あるいは助燃用液体燃料の微粒化ならびに噴霧を行うことが、特公昭５１−１９７１８号に記載されている。
また、揮発性の有害物質を含有している排水を濃縮して焼却処理する方法において、燃焼用空気と排水を直接接触させ、揮発性有害物質と水分を該空気中に蒸発させてほぼ水蒸気飽和状態の空気として取り出し、これを焼却用装置に供給して、排水や燃料の燃焼の用に供することで、同時に揮発性有害物質を燃焼除去する方法が、特公昭５１−３５０６８号に記載されている。
前記の方法では、水蒸気飽和状態の空気の温度が高くなると、水分量が多くなり燃焼が不安定になるため、空気温度を８０℃以下として焼却用装置に供給するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、廃水を焼却処理する方法において、廃水の濃縮と焼却処理を効率的に行うと共に、系外へ排出する排水の後処理の負荷を軽減するための処理方法を提供するものである。
しかも、揮発性物質を高濃度に含有する廃水の処理にも適用可能な方法である。
他の目的としては、廃水を焼却炉内に吹き込んで焼却処理する際に必要とされるスチーム等の噴霧媒体の負荷を少なくすることができる処理方法である。
さらには、焼却の前処理として濃縮を行う場合に、何らの制限を与えることなく、効果的な濃縮を可能とする方法である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理水を濃縮して濃縮液と凝縮液とし、前記凝縮液を放散塔に導き、加圧下で操作して揮発性物質等を含有する２ｋｇ／ｃｍ ^２Ｇ以上の圧力の高い蒸気を発生させ、前記の圧力の高い蒸気を前記濃縮液の噴霧媒体として使用して、焼却炉内に吹き込んで焼却処理することを特徴とする廃水の処理方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明で対象とする廃水としては、廃水のＣＯＤ成分を構成する有機物や、シアン類，アミン類等の有毒物質，悪臭物質等を含むもので、廃水を濃縮処理した場合に、蒸気中に移行するような揮発性物質を成分として含んでいるものである。
【０００７】
本発明の内容を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に使用することができる焼却処理装置の一例を示すものである。
図中の、焼却炉１は、炉壁が耐火物等で形成されており、炉の上部に燃料２と空気３を導入する配管を備えたバーナー４が設けられている。
焼却処理では、焼却に要する燃料を節減するため、焼却の前処理として廃水を予め濃縮することが行われる。被処理廃水６は、濃縮装置１０に供給され、外部から加熱されたりスチーム等により濃縮されて、濃縮液１２と発生した蒸気等を冷却した凝縮液１１とになる。前記の凝縮液１１は、さらに放散塔５に導かれ、加圧下で操作して揮発性物質等を含有する２ｋｇ／ｃｍ ^２Ｇ以上の圧力の高い蒸気７を発生させ、これを濃縮液１２の噴霧媒体として使用する。
放散塔５は加圧できる構造で、塔内に導入された凝縮液１１を加熱して、前述のような圧力の高い蒸気７を得ると共に、前記凝縮液中に含まれている揮発性物質等をストリッピングするものである。放散塔５で得られた揮発性物質等を含有する圧力の高い蒸気７は、配管を経由してスプレーノズル９に送られ濃縮液１２の噴霧媒体として使用される。濃縮液１２は、スプレーノズルから焼却炉１内に噴霧・供給することにより、廃水の成分の熱分解等の反応と、有機物の焼却が行われる。
一方、放散塔５から排出される排水は、二度にわたって揮発性物質を放散させて、冷却・凝縮した結果残されたものであるから、質、量共に改善されるので、後段の活性汚泥等の処理がし易くなり、場合によってはそのまま放流できる程度にまで浄化されることになる。
【０００８】
本発明の方法によって炉内に供給される濃縮された廃水は、焼却処理により分解・反応して無害化され、焼却炉からの排ガスは、焼却炉の出口を通り水スクラバーや除害塔を通して常法により冷却・除塵されてから排出される。
排ガス中に、さらにＨＣｌ，ＳＯ_２等の酸性ガスが存在する場合には、常法によりそれらを吸収除去してから大気中へ放出するようにする。
そのような一例として、図１では焼却炉の出口に続いて、液中燃焼缶を設置しておき、高温の排ガスがダウンカマーチューブを経て液中燃焼缶内の液中に吹き込まれ冷却・除塵される形式を示したが、本発明で用いる焼却炉は、これに限らずいろいろの形式のものを用いることが可能である。
【０００９】
前述の濃縮装置に供給する廃水６と異なる別種の廃水を、焼却炉１内に噴霧するようにしてもよい。
これは、廃水には様々なものがあり、含まれている揮発性物質が容易に放散でき、その濃度が低く、濃縮・放散工程を経て系外へ放出される排水が直接放流可能な程度にまで清浄化されるようなケースでは、揮発性物質が少ない廃水を直接に焼却炉内に噴霧するようにし、両者を組み合わせることにより、本発明による効果が顕著に現われるからである。
すなわち、前記のようなケースでは、性状の異なる廃水を同時に処理することができ、焼却処理すべき廃水の量を低減できることから、廃水を高温度で焼却処理する際には、廃水に含まれている大量の水も同時に蒸発させ高温にすることになるので、これに要する燃料を節減することにつながり、省エネルギーになる。さらに、放散塔５の下部から排出される排水は、揮発性物質が少なくなりＣＯＤ値等も減少するために、放流に要する後処理の負荷を軽減することができる。
【００１０】
濃縮装置１０において生ずる揮発性物質等を含んだ凝縮液１１は、放散塔５で再蒸発させ発生する蒸気を濃縮液１２の噴霧媒体として使用することにより、凝縮液に含まれた揮発性物質を濃縮液と共に焼却することができ、廃水の濃縮の際の凝縮液を別途処理するための負荷を低減することになる。また、放散塔５からの排水は質、量共に改善され、後段の活性汚泥等の処理がし易くなる。
濃縮装置１０において生ずる凝縮液１１は、必ずしも全量を放散工程にて処理しなければならないわけではなく、全体のマスバランスや熱エネルギー等を考慮して、凝縮液の一部を放散工程に回すようにしてもよいし、一部を放散工程で循環させるようにしてもよい。
【００１１】
また、廃水の濃縮操作においては、熱源を効果的に使用したり、廃熱を利用することが多く、前者としてはスチームによる多重効用濃縮、後者としては液中燃焼排ガス等のような１００℃以下の排ガスのごとく低位の熱源が用いられるケースがある。このような場合には、濃縮時に発生する蒸気は大気圧以下であり、これを廃水等の噴霧源として直接使用することは困難であるが、本発明の場合には、それらの蒸気を一旦凝縮液としてから、別途放散塔に導入して２ｋｇ／ｃｍ ^２Ｇ以上の圧力の高い蒸気として使用するため、前処理の濃縮操作に関して、何らの制限を与えるものではなく、効果的な濃縮を保証することができる。
すなわち、これまで濃縮が困難とされていた揮発性成分を含む廃水でも濃縮対象とすることができるし、前述のごとき省エネルギー的濃縮方法や低位の熱源を利用した濃縮にも対応が可能である。そして、前段の濃縮工程と後段の放散工程を組み合わせることで任意の濃縮倍率を設定することができる。
例えば焼却処理による熱を有効利用して、濃縮工程に活用した例が図２であり、図１に示した装置の濃縮装置１０に、焼却処理による温度の高い冷却水または排ガスを送りこみ濃縮処理に利用しているケースである。
すなわち、焼却炉１の下部に設けられている冷却水に高温の排ガスが吹き込まれ冷却・除塵された際に、冷却水の温度が高くなり、排ガスも温度が高いので、これらの冷却水や排ガスを濃縮装置１０に導いて熱交換を行い濃縮に利用するものである。廃水の濃縮と焼却処理は、原則的には図１における方法と同様である。
【００１２】
本発明において噴霧媒体として使用する蒸気の圧力は、２ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ以上、好ましくは３〜１５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ、より好ましくは３〜１０ｋｇ／ｃｍ^２Ｇの範囲とすることがよい。これは、放散塔５で圧力の高い蒸気を発生させて、濃縮液の噴霧媒体として使用するためには、少なくとも２ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ以上とすることが必要であり、上限は装置としてあまり大型なものとならない程度に抑えるためである。
ノズルの構造や噴霧粒径等によって異なってくるが、噴霧媒体は噴霧流体の１０〜３０ｗｔ％の範囲とすることが一般的である。噴霧媒体が過剰となると、燃料の使用量が増大する。また、不足すると噴霧粒子の径が大きくなり、燃焼性が悪くなる。
本発明では、放散塔５で発生させた蒸気を、濃縮液の噴霧媒体として使用して焼却炉１内に吹き込み焼却処理しているが、上述のような蒸気の圧力範囲では、水蒸気の飽和温度が１４０〜１９０℃程度で比較的高い温度であると共に、別途焼却炉内では焼却処理のために高温を維持するように燃料が空気と共に吹き込まれて燃焼域を形成しているので、安定した燃焼を維持することができる。
【００１３】
【実施例】
実施例１
図２の装置を用いて、ケトン類を含むＣＯＤ約２０，０００ｐｐｍの廃水Ａを焼却処理した。
廃水Ａは濃縮装置１０に供給され、焼却炉１の下部に液中燃焼缶を設置しておき、高温の燃焼ガスがダウンカマーチューブを経て液中燃焼缶内に吹き込まれ９０℃水分飽和となった排ガス１３を使用して、減圧下で２分の１まで濃縮した。前記の濃縮工程により、濃縮液１２と発生した蒸気等を冷却した濃縮液１１とに分離した。このとき得られた凝縮液１１のＣＯＤは、約５，０００ｐｐｍであった。
放散塔５へ前記の凝縮液１１を導入し、放散塔内の操作圧力を５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇで、高圧スチームにより前記凝縮液を間接加熱して、凝縮液中に含まれている揮発性物質等をストリッピングし、前記凝縮液１１の２０％相当を圧力５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ，約１５０℃の蒸気７とした。前記の蒸気７は、配管を経由してスプレーノズル９に送られ前述の濃縮液１２の噴霧媒体として使用し、焼却炉１内に濃縮液１２と共に噴霧・供給した。焼却炉１は、その上部より燃料の灯油と空気を送りこみ、９５０℃で焼却処理を行った。
放散塔５の下部から排出された排水は、ＣＯＤ約１，０００ｐｐｍに低減しており、十分活性汚泥処理にて処理することが可能な程度に浄化されていた。
一方、焼却炉内に噴霧・供給した濃縮液１２は、焼却処理により有機物はほとんど完全に分解され、焼却炉からの排ガスは液中燃焼缶を通り冷却・除塵されてから排出された。
【００１４】
【発明の効果】
本発明により、揮発性物質を含有する廃水を焼却処理する方法において、焼却処理を効率的に行うと共に、系外へ排出する排水の後処理の負荷を軽減することができる。このため、後処理までを含めて考えれば、廃水を焼却処理する場合に、濃縮、焼却、後処理を有機的に結合し、トータルの省エネルギーを図りながら、焼却をミニマム化するシステムの一環をなすものである。
そして、揮発性物質を高濃度に含有する廃水の処理に適用しても効果的な方法である。
廃水を焼却炉内に吹き込んで焼却処理する際に必要とされるスチーム等の噴霧媒体の負荷を少なくすることができる処理方法である。このため、廃水を焼却処理するために新たにスチーム源が必要であったり、スチーム量が不足するような現場でも適用可能である。
さらには、焼却の前処理として濃縮を行う時にも、単純に濃縮した場合には濃縮限界が低い場合にも、揮発性物質を別途処理して少なくできるため、濃縮限界を高めることができ、効果的に濃縮を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための装置の一例を示したものである。
【図２】本発明を実施するための装置の一例で、焼却処理による熱を廃水の濃縮工程に利用する場合の説明図である。
【符号の説明】
１焼却炉
２燃料
３空気
４バーナー
５放散塔
６廃水
７蒸気
９スプレーノズル
１０濃縮装置
１１凝縮液
１２濃縮液
１３排ガス

Claims

被処理水を濃縮して濃縮液と凝縮液とし、前記凝縮液を放散塔に導き、加圧下で操作して揮発性物質等を含有する２ｋｇ／ｃｍ ^２Ｇ以上の圧力の高い蒸気を発生させ、前記の圧力の高い蒸気を前記濃縮液の噴霧媒体として使用して、焼却炉内に吹き込んで焼却処理することを特徴とする廃水の処理方法。