JP6016082B2 - Fluid purification device - Google Patents
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本発明は、自らの内部に受け入れた浄化対象流体と酸化剤とを混合して得た混合流体を加熱及び加圧して液体とは異なる状態に変化させながら、混合流体中の有機物の酸化分解反応を発生させるための反応槽を備える流体浄化装置に関するものである。 The present invention provides an oxidative decomposition reaction of organic matter in a mixed fluid while heating and pressurizing the mixed fluid obtained by mixing the fluid to be purified and the oxidant received therein and changing it to a state different from the liquid. The present invention relates to a fluid purification device including a reaction tank for generating water.
従来より、し尿、下水、集落廃水、家畜糞尿、食品工場廃水などの廃水を浄化する方法としては、活性汚泥を用いた生物処理を行う方法が一般的に用いられてきた。ところが、この方法では、活性汚泥中の微生物の活動を妨げる高濃度有機溶剤廃水をそのままの濃度で処理したり、生物分解ができないプラスチック微粒子を含む廃水を処理したりすることができなかった。また、油など、微生物による分解速度が遅い難分解性有機物を多く含む廃水を処理することもできなかった。 Conventionally, as a method for purifying wastewater such as human waste, sewage, settlement wastewater, livestock manure, food factory wastewater, a method of performing biological treatment using activated sludge has been generally used. However, with this method, it has been impossible to treat high-concentration organic solvent wastewater that hinders the activity of microorganisms in activated sludge at the same concentration or wastewater containing plastic fine particles that cannot be biodegraded. In addition, it has not been possible to treat wastewater containing a large amount of hardly decomposable organic substances, such as oil, which are slow to decompose by microorganisms.
一方、近年、廃水と空気等の酸化剤との混合流体を加熱及び加圧しながら混合流体中の有機物を酸化分解して廃水を浄化する流体浄化装置の開発が行われるようになった。この種の流体浄化装置では、反応槽の中で廃水と酸化剤との混合流体を加熱及び加圧することで、混合流体中の有機物を化学的に酸化分解する。このような酸化分解においては、生物処理では不可能であった高濃度有機溶剤廃水、プラスチック微粒子含有廃水、難分解性有機物含有廃水なども、良好に浄化することができる。 On the other hand, in recent years, development of fluid purification devices that purify wastewater by oxidizing and decomposing organic matter in the mixed fluid while heating and pressurizing the mixed fluid of wastewater and oxidant such as air has been performed. In this type of fluid purification device, the organic substance in the mixed fluid is chemically oxidized and decomposed by heating and pressurizing the mixed fluid of the wastewater and the oxidizing agent in the reaction tank. In such oxidative decomposition, high-concentration organic solvent wastewater, plastic fine particle-containing wastewater, hardly-decomposable organic matter-containing wastewater, and the like, which could not be obtained by biological treatment, can be purified well.
このような流体浄化装置としては、特許文献1に記載のものが知られている。この流体浄化装置は、浄化対象流体たる被処理液と、酸化剤たる空気とを反応槽の中に圧送する。そして、反応槽の中で被処理液と空気との混合流体を加熱及び加圧して、混合流体中の水を超臨界状態又は亜臨界状態にする。超臨界水は、液体と気体との中間の性質を帯びた状態であり、温度が水の臨界温度を超えるとともに圧力が水の臨界圧力を超えた条件下で出現するものである。また、亜臨界水は、超臨界水よりも液体に近い状態の水であり、温度が水の臨界温度を超えるとともに圧力が水の臨界圧力よりもやや低い条件下で出現するものである。
As such a fluid purification device, the one described in
反応槽の中においては、超臨界水あるいは亜臨界水と空気との混合流体中で有機物が一瞬のうちに溶解して加水分解したり、有機物を酸素の存在下で一瞬のうちに酸化分解したりする。また、アンモニア態窒素が分解されて窒素ガスに変換される。 In the reaction tank, organic substances dissolve and hydrolyze in an instant in a fluid mixture of supercritical water or subcritical water and air, or oxidatively decompose organic substances in the presence of oxygen in an instant. Or In addition, ammonia nitrogen is decomposed and converted to nitrogen gas.
このような有機物の酸化分解反応が起こる反応槽内では、被処理液の浄化に伴って発生した無機塩類の溶解度が低いことから、無機塩類が析出して反応槽の内壁に付着する。無機塩類からなる固形物が内壁上で成長していくと、反応槽の内壁を腐食させたり、反応槽内における流体の流れを妨げたりする。このため、反応槽の内部を定期的に清掃する必要があるが、清掃にあたっては、反応槽内の流体の圧力を下げる必要がある。このとき、反応槽内の流体を超臨界状態又は亜臨界状態から液体の状態に変化させると、無機塩類の溶解度が増加して無機塩類が液体中に溶け出して無機酸になる。この無機酸を含有する液体が反応槽の内壁の腐食を助長してしまう。 In a reaction tank in which such an oxidative decomposition reaction of organic matter occurs, the solubility of inorganic salts generated with the purification of the liquid to be treated is low, so that inorganic salts are deposited and adhere to the inner wall of the reaction tank. When the solid matter made of inorganic salts grows on the inner wall, the inner wall of the reaction tank is corroded or the fluid flow in the reaction tank is hindered. For this reason, although it is necessary to clean the inside of a reaction tank regularly, in cleaning, it is necessary to reduce the pressure of the fluid in a reaction tank. At this time, when the fluid in the reaction tank is changed from the supercritical state or the subcritical state to the liquid state, the solubility of the inorganic salts increases and the inorganic salts are dissolved into the liquid to become inorganic acids. The liquid containing the inorganic acid promotes corrosion of the inner wall of the reaction tank.
そこで、特許文献1に記載の流体浄化装置では、反応槽の中の圧力を下げるのに先立って、反応槽の中に乾燥用気体を圧送し、反応槽の中の混合流体を乾燥用気体に置換する。このような処理(以下、反応槽洗浄前準備処理という)により、反応槽の内壁を乾燥させてから、反応槽の洗浄処理を行う。かかる構成によれば、洗浄に先立って反応槽の中で混合流体を液体にしてしまうことによる反応槽の腐食の発生を回避することができる。
Therefore, in the fluid purification device described in
しかしながら、この流体浄化装置においては、反応槽の中で混合流体の有機物を酸化分解しているときに、反応槽の腐食を進行させて、腐食による反応槽の破損を発生させるおそれがあった。具体的には、反応槽の中では、スルホニル基を具備する有機物を酸化分解する過程で硫酸が生成されたり、クロロ基を具備する有機物を酸化分解する過程で塩酸が生成されたりする。そして、それらの硫酸や塩酸が、反応槽の腐食を急速に進行させて、反応槽の損傷を発生させるおそれがあるのである。 However, in this fluid purification apparatus, when the organic substance of the mixed fluid is oxidatively decomposed in the reaction tank, there is a possibility that the reaction tank may be corroded to cause damage to the reaction tank due to the corrosion. Specifically, in the reaction tank, sulfuric acid is generated in the process of oxidizing and decomposing organic substances having a sulfonyl group, and hydrochloric acid is generated in the process of oxidizing and decomposing organic substances having a chloro group. Such sulfuric acid or hydrochloric acid may cause the reaction tank to rapidly corrode and cause damage to the reaction tank.
そこで、本発明者らは、反応槽の内部における混合流体と接触する領域を耐食性に優れたチタンで構成した流体浄化装置を開発中である。この開発中の流体浄化装置によれば、反応槽の中で硫酸や塩酸が発生しても、それらに触れる反応槽の領域(以下、チタン領域という)が硫酸や塩酸に対して優れた耐食性を発揮するチタンから構成されているので、硫酸や塩酸による反応槽の損傷の発生を抑えることができる。具体的には、チタンは酸素と触れると酸化して不動態膜を形成する。このチタン表面の不動態膜が優れた耐食性を発揮するのである。 Therefore, the present inventors are developing a fluid purification device in which the region in contact with the mixed fluid in the reaction tank is made of titanium having excellent corrosion resistance. According to the fluid purification device under development, even if sulfuric acid or hydrochloric acid is generated in the reaction tank, the area of the reaction tank that touches them (hereinafter referred to as the titanium area) has excellent corrosion resistance against sulfuric acid and hydrochloric acid. Since it is made of titanium that exhibits, the occurrence of damage to the reaction tank due to sulfuric acid or hydrochloric acid can be suppressed. Specifically, titanium is oxidized upon contact with oxygen to form a passive film. This passive film on the surface of titanium exhibits excellent corrosion resistance.
ところが、この流体浄化装置においては、有機物を多量に含む廃水が一時的に流入するなどして硫酸や塩酸の発生量が一時的に急増した直後に反応槽の洗浄処理を行うと、反応槽のチタン領域を洗浄液によって部分的に腐食させてしまうおそれがあった。具体的には、運転中の反応槽の中には、酸化剤が圧送されて酸素が豊富に存在した状態であるので、チタン領域の表面には不動態膜が形成されている。この不動態膜が高濃度の硫酸や塩酸が触れると、不動態膜が解けて喪失する。有機物を多量に含む廃水が一時的に流入するなどして硫酸や塩酸が反応槽内における局所領域で一時的に多量に発生すると、その局所領域の付近に存在するチタン領域の不動態膜が解ける。これにより、チタン領域の表面に部分的な不動態膜の喪失箇所が発生した状態で、反応槽洗浄前準備処理が開始されて窒素などの乾燥用気体が反応槽の中に導入されると、反応槽のチタン領域における不動態膜の喪失箇所は、不動態膜を喪失したままの状態になる。この状態で洗浄剤が反応槽の中に導入されると、不動態膜の喪失箇所のチタンが洗浄剤に溶出した無機酸に直接接触することで、腐食してしまうのである。 However, in this fluid purification device, if the reaction tank is cleaned immediately after the amount of sulfuric acid or hydrochloric acid generated suddenly increases due to a temporary inflow of wastewater containing a large amount of organic matter, There was a possibility that the titanium region was partially corroded by the cleaning liquid. Specifically, since the oxidizing agent is pumped into the operating reaction vessel and oxygen is abundant, a passive film is formed on the surface of the titanium region. When this passive film comes into contact with high-concentration sulfuric acid or hydrochloric acid, the passive film dissolves and is lost. If a large amount of sulfuric acid or hydrochloric acid is temporarily generated in a local area in the reaction tank due to a temporary inflow of wastewater containing a large amount of organic matter, the passive film in the titanium area near the local area can be dissolved. . Thereby, in the state where the loss of the partial passive film has occurred on the surface of the titanium region, when the pretreatment treatment before the reaction vessel cleaning is started and a drying gas such as nitrogen is introduced into the reaction vessel, Loss of the passive film in the titanium region of the reaction vessel remains in a state where the passive film has been lost. When the cleaning agent is introduced into the reaction tank in this state, the titanium in the lost portion of the passive film directly corrodes with the inorganic acid eluted in the cleaning agent, resulting in corrosion.
なお、特許文献1に記載の流体浄化装置のように反応槽の中で混合流体を超臨界状態又は亜臨界状態にして有機物の酸化分解反応を発生させる場合に限らず、次のような場合にも、同様の問題が生じ得る。即ち、反応槽の中で混合流体を高温高圧蒸気の状態にして有機物の酸化分解反応を発生させる場合である。
It should be noted that the present invention is not limited to the case where the mixed fluid is brought into the supercritical state or the subcritical state in the reaction tank as in the fluid purification device described in
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のような流体浄化装置を提供することである。即ち、反応槽の中で混合流体の有機物を酸化分解しているときにおける反応槽の腐食の発生を抑えるとともに、反応槽を洗浄する際に用いる洗浄剤に溶出した無機酸よる反応槽の腐食の発生を抑えることができる流体浄化装置である。 This invention is made | formed in view of the above background, The place made into the objective is providing the following fluid purification apparatuses. That is, the occurrence of corrosion of the reaction tank when the organic matter of the mixed fluid is oxidatively decomposed in the reaction tank is suppressed, and the corrosion of the reaction tank due to the inorganic acid eluted in the cleaning agent used for cleaning the reaction tank is suppressed. This is a fluid purification device capable of suppressing generation.
上記目的を達成するために、本発明は、自らの内部に受け入れた浄化対象流体と酸化剤とを混合して得た混合流体を加熱及び加圧して液体とは異なる状態に変化させながら、混合流体中の有機物の酸化分解反応を発生させるための反応槽と、前記反応槽の中に浄化対象流体を圧送する浄化前流体圧送手段と、前記反応槽の中に酸化剤を圧送する酸化剤圧送手段と、前記反応槽の中に所定の気体を圧送する気体圧送手段と、前記反応槽内の流体の圧力を調整する圧力調整手段と、前記浄化前流体圧送手段、前記酸化剤圧送手段、前記気体圧送手段、及び前記圧力調整手段の駆動を制御する制御手段とを有し、前記反応槽の中で混合流体を前記反応槽の長手方向の一端側から他端側に向けて送る過程で混合流体中の有機物を酸化分解し、この酸化分解によって浄化された浄化済み流体を反応槽の長手方向の他端部から排出し、且つ、前記制御手段が、前記反応槽の中の洗浄を実施する前準備として、前記浄化前流体圧送手段による処理対象流体の圧送を停止させた状態で、前記気体圧送手段によって前記気体を前記反応槽に圧送して、前記反応槽の内部の流体を前記気体だけにした後、前記圧力調整手段によって前記反応槽内の気体の圧力を下げる洗浄前準備処理を実施するものである流体浄化装置において、前記反応槽における前記混合流体と接触する領域をチタンで構成するとともに、前記洗浄前準備処理にて、前記反応槽のチタンの表面における不動態膜喪失箇所の不動態膜を再生する不動態膜再生手段を設けたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention performs mixing while heating and pressurizing a mixed fluid obtained by mixing a fluid to be purified received inside itself and an oxidant to change it into a state different from the liquid. A reaction tank for generating an oxidative decomposition reaction of an organic substance in the fluid; a pre-purification fluid pumping means for pumping the fluid to be purified into the reaction tank; and an oxidant pumping pumping the oxidant into the reaction tank. Means, gas pumping means for pumping a predetermined gas into the reaction tank, pressure adjusting means for adjusting the pressure of the fluid in the reaction tank, pre-purification fluid pumping means, the oxidant pumping means, Gas pressure feeding means, and control means for controlling the drive of the pressure adjusting means, and mixing in the process of sending the mixed fluid in the reaction tank from one end side to the other end side in the longitudinal direction of the reaction tank Oxidative decomposition of organic substances in the fluid The purified fluid purified by the solution is discharged from the other end in the longitudinal direction of the reaction tank, and the control means is prepared by the pre-purification fluid pressure feeding means as a preparation before carrying out cleaning in the reaction tank. In a state where the pumping of the fluid to be treated is stopped, the gas is pumped to the reaction tank by the gas pumping means, the fluid inside the reaction tank is made only the gas, and then the reaction is performed by the pressure adjusting means. In the fluid purification apparatus that performs pre-cleaning preparatory processing for reducing the gas pressure in the tank, the region in contact with the mixed fluid in the reaction tank is made of titanium, and in the pre-cleaning preparatory processing, The present invention is characterized in that a passive film regeneration means for regenerating the passive film at the location where the passive film is lost on the titanium surface of the reaction tank is provided.
本発明においては、反応槽の中で混合流体の有機物を酸化分解しているときに硫酸や塩酸が発生しても、それらに触れる反応槽の領域が硫酸や塩酸に対して優れた耐食性を発揮するチタンから構成されているので、硫酸や塩酸による反応槽の損傷の発生を抑えることが可能である。よって、反応槽の中で混合流体の有機物を酸化分解しているときにおける反応槽の腐食の発生を抑えることができる。 In the present invention, even if sulfuric acid or hydrochloric acid is generated during the oxidative decomposition of the organic matter of the mixed fluid in the reaction tank, the region of the reaction tank that touches them exhibits excellent corrosion resistance against sulfuric acid and hydrochloric acid. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of damage to the reaction tank due to sulfuric acid or hydrochloric acid. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of corrosion in the reaction tank when the organic substance of the mixed fluid is oxidatively decomposed in the reaction tank.
また、本発明においては、洗浄前準備処理にて、不動態膜再生手段によって反応槽のチタン領域における不動態膜喪失箇所を酸化させて不動態膜を再生する。かかる構成では、たとえ不動態膜喪失箇所があったとしても、その不動態膜喪失箇所の不動態膜を再生してから、反応槽の洗浄が行われるようになることから、硫酸や塩酸を含む洗浄剤を不動態膜喪失箇所に接触させてしまうことによる反応槽の腐食の発生を抑えることができる。 Further, in the present invention, in the pre-cleaning preparatory process, the passive film loss portion in the titanium region of the reaction vessel is oxidized by the passive film regeneration means to regenerate the passive film. In such a configuration, even if there is a place where the passive film is lost, the reaction tank is cleaned after regenerating the passivated film, so that it contains sulfuric acid and hydrochloric acid. Occurrence of corrosion in the reaction tank due to contact of the cleaning agent with the location where the passive film is lost can be suppressed.
以下、本発明を適用した流体浄化装置の一実施形態について説明する。
まず、実施形態に係る流体浄化装置の基本的な構成について説明する。図1は、実施形態に係る流体浄化装置を示す概略構成図である。実施形態に係る流体浄化装置は、原水タンク1、攪拌機2、原水供給ポンプ3、原水圧力計4、原水入口弁5、酸化剤圧送ポンプ6、酸化剤圧力計7、酸化剤入口弁8、熱交換器9、熱媒体タンク10、熱交換ポンプ11などを備えている。また、出口圧力計12、出口弁13、給送二重管15、搬送管16、反応槽20、反応槽ヒーター23、温度計24、原水タンク弁30、第1清水タンク31、第1清水タンク弁32、予備加熱ヒーター33なども備えている。また、熱媒体弁34、第2清水タンク35、第2清水タンク弁36、均圧水ポンプ37、均圧水弁38、均圧水圧力計40、圧力調整弁41、図示しない制御部なども備えている。更には、気液分離機45、湿度測定弁46、湿度計47、気体用イオンクロマトグラフ48、TOC(全有機炭素)測定装置49、液体用イオンクロマトグラフ50なども備えている。
Hereinafter, an embodiment of a fluid purification apparatus to which the present invention is applied will be described.
First, a basic configuration of the fluid purification device according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a fluid purification device according to an embodiment. The fluid purification device according to the embodiment includes a
制御部は、漏電ブレーカー、マグネットスイッチ、サーマルリレーなどの組み合わせからなる給電回路を、次に列記する機器の分だけ有している。即ち、攪拌機2、原水供給ポンプ3、酸化剤圧送ポンプ6、熱交換ポンプ11、反応槽ヒーター23、原水タンク弁30、第1清水タンク弁32、予備加熱ヒーター33、第2清水タンク弁36、均圧水ポンプ37、及び湿度測定弁46である。そして、プログラマブルシーケンサーからの制御信号によって給電回路のマグネットスイッチをオンオフすることで、それら機器に対する電源のオンオフを個別に制御する。
The control unit has a power feeding circuit composed of a combination of an earth leakage breaker, a magnet switch, a thermal relay, and the like for the devices listed next. That is, the
原水圧力計4、酸化剤圧力計7、出口圧力計12、均圧水圧力計40はそれぞれ、圧力の検知結果に応じた値の電圧を出力する。また、反応槽20の温度計24は、反応槽における後述の内筒の先端側領域の温度を検知してその検知結果に応じた電圧を出力する。それらの測定機器から出力される電圧は、それぞれ図示しないA/Dコンバーターによって個別にデジタルデータに変換された後、センシングデータとしてプログラマブルシーケンサーに入力される。プログラマブルシーケンサーは、それらのセンシングデータに基づいて、各種の機器の駆動を制御する。
The raw
原水タンク1には、分子量の比較的大きな有機物を含む廃水が未処理の状態で貯留されている。廃水は、有機溶剤廃水、製紙工程で生ずる製紙廃水、及びトナー製造工程で生ずるトナー製造廃水のうち、少なくとも何れか1つからなるものである。製紙廃水やトナー製造廃水には、難分解性の有機物が含まれている可能性がある。
In the
攪拌機2は、浄化対象流体としての廃水を撹拌することで、廃水中に含まれる浮遊物質(Suspended solids)を均等に分散せしめて、有機物濃度の均一化を図っている。廃水を圧送するための高圧ポンプからなる原水供給ポンプ3には、原水タンク弁30を介して原水タンク1が接続されている。また、第1清水タンク弁32を介して第1清水タンク31も接続されている。原水タンク弁30や第1清水タンク弁32は、モータバルブからなり、制御部からの指令によって弁を自動で開閉することができる。通常運転時には、第1清水タンク弁32が閉じられているとともに、原水タンク弁30が開かれている。これにより、原水供給ポンプ3が原水タンク1内の廃水を吸引して、後述する給送二重管15に向けて圧送する。
The
原水供給ポンプ3の吐出管に接続されている原水入口弁5は、逆止弁の役割を担っており、原水供給ポンプ3から圧送されてくる廃水について、原水供給ポンプ3側から後述する給送二重管15側への流れを許容する一方で、逆方向の流れを阻止する。
The raw
コンプレッサーからなる酸化剤圧送ポンプ6は、酸化剤として取り込んだ空気を、廃水の流入圧力と同程度の圧力まで圧縮しながら、酸化剤入口弁8を介して給送二重管15に送り込む。酸化剤入口弁8は、逆止弁の役割を担っており、酸化剤圧送ポンプ6から圧送されてくる空気について、酸化剤圧送ポンプ6側から給送二重管15側への流れを許容する一方で、逆方向の流れを阻止する。
The oxidant
給送二重管15は、図2に示されるように、外管15aとこれの内側に配設された内管15bとからなる二重管構造になっている。そして、原水供給ポンプ(図1の3)から圧送されてくる廃水Wを内管15b内に受け入れて、後述する反応槽(図1の20)内に流入させる。また、酸化剤圧送ポンプ(図1の6)から圧送されてくる空気を内管15bと外管15aとの間の空間に受け入れて、後述する反応槽に流入させる。
As shown in FIG. 2, the feeding
図1において、原水供給ポンプ3の駆動による廃水の流入圧力は、原水入口弁5よりも上流側に配設された原水圧力計4によって検知されて、センシングデータとして制御部のプログラマブルシーケンサーに入力される。原水供給ポンプ3が駆動しているときの廃水の流入圧力と、反応槽20内の圧力とは、ほぼ同じになる。
In FIG. 1, the inflow pressure of wastewater by driving the raw
酸化剤圧送ポンプ6の駆動による空気の流入圧力は、酸化剤入口弁8よりも上流側に配設された酸化剤圧力計7によって検知されて、センシングデータとして制御部のプログラマブルシーケンサーに入力される。酸化剤圧力計7が駆動しているときの空気の流入圧力と、反応槽20内の圧力とは、ほぼ同じになる。
The inflow pressure of the air generated by driving the
酸化剤圧送ポンプ6の駆動による空気の圧送量は、廃水中の有機物を完全に酸化させるのに必要となる化学量論的な酸素量に基づいて決定されている。より詳しくは、廃水のCOD(Chemical Oxygen Demand)、全窒素(TN)、全リン(TP)など、廃水W中の有機物濃度、窒素濃度、リン濃度などに基づいて、有機物の完全酸化に必要な酸素量が算出され、その結果に基づいて、空気の圧送量が設定されている。
The amount of air pumped by driving the
空気の流入量の設定は作業員によって行われるが、廃水W中に含まれる有機物の種類が経時で安定しており、濁度、光透過度、電気伝導度、比重などの物性と、前述の酸素量との相関関係が比較的良好である場合には、その物性をセンサー等で検知した結果に基づいて、前述の制御範囲を自動で補正する処理を実施するように、プログラマブルシーケンサーを構成してもよい。 The inflow of air is set by the worker, but the type of organic matter contained in the wastewater W is stable over time, and the physical properties such as turbidity, light transmittance, electrical conductivity, specific gravity, etc. When the correlation with the amount of oxygen is relatively good, the programmable sequencer is configured to perform the process of automatically correcting the above-mentioned control range based on the result of detecting the physical property by a sensor or the like. May be.
酸化剤としては、空気の他、酸素ガス、オゾンガス、過酸化水素水の何れか1つ、あるいは、それらの2種類以上を混合したもの、を用いることも可能である。 As the oxidizing agent, in addition to air, any one of oxygen gas, ozone gas, hydrogen peroxide water, or a mixture of two or more of them can be used.
図1に示されるように、給送二重管15の外面には、給送二重管15の内管(図2の15b)と外管(図2の15a)との間を流れる空気を予備加熱するための予備加熱ヒーター33が取り付けられている。給送二重管15内において、内管と外管との間を流れる空気は、予備加熱ヒーター33によって予備加熱された後に、反応槽20内に圧送される。
As shown in FIG. 1, air flowing between the inner pipe (15b in FIG. 2) and the outer pipe (15a in FIG. 2) of the feeding
図3は、反応槽20を示す縦断面図である。反応槽20は、外筒21と、これの内側に配設された内筒22とからなる二重筒構造を具備している。給送二重管15と、反応槽20の外筒21における図中左側の端部とは、入口カップリング17によって連結されている。そして、反応槽20内においては、給送二重管15が反応槽20の内筒22と連通しているが、内筒22と外筒21との間の筒間空間には連通しないようになっている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the
内筒22の内壁は、反応槽20における混合流体と接触する領域である。内筒22は、酸に強いチタン(Ti)からなる筒である。従って、反応槽20における混合流体と接触する領域は、チタン領域になっている。
The inner wall of the
外筒21は、ステンレス(SUS304、SUS316)、インコネル625、ニッケル合金など、強度に優れた金属材からなる筒である。反応槽20の内部の圧力は、0.5〜30MPa、望ましくは5〜30MPaという高圧に制御される。このような高圧に耐え得るように、外筒21の厚みは肉厚になっている。これに対し、内筒22は、耐圧性よりも耐食性が求められることから、優れた耐食性を発揮するチタンが材料として採用されている。
The
給送二重管15の内管15b内で反応槽20に向けて圧送される廃水Wや、給送二重管15の内管15bと外管15aとの間の空間内で反応槽20に向けて圧送される空気Aは、反応槽20の内筒22内における図中左側端部に流入する。そして、廃水Aと空気Aとは互いに混合して混合流体になりながら、内筒22内を図中左側から右側に向けて移動する。
Waste water W that is pumped toward the
反応槽20の外筒21には、均圧水流入部21aや、均圧水排出部21bが形成されている。均圧水流入部21aは、外部から送られてくる均圧水を反応槽20の内筒22と外筒21との間の筒間空間内に受け入れるためのものである。また、均圧水排出部22bは、前述の筒間空間内から反応槽20の外に均圧水を排出するためのものである。
The
図1において、均圧水ポンプ37は、第2清水タンク35内に貯留されている清水や、反応槽20の内筒と外筒との間の筒間空間から排出された均圧水を吸引して、反応槽20の筒間空間に圧送するものである。圧送された均圧水は、逆止弁からなる均圧水弁38を経由した後、反応槽20の筒間空間内に流入する。
In FIG. 1, a pressure equalizing water pump 37 sucks the fresh water stored in the second
反応槽20の筒間空間を筒長手方向に沿って流れる均圧水は、やがて、筒間空間から排出されて反応槽20の外に出る。そして、圧力調整弁41を経由した後、均圧水ポンプ37に再び吸引されて、反応槽20の筒間空間内に戻る。
The equalized water flowing along the cylinder longitudinal direction in the inter-cylinder space of the
通常運転時には、第2清水タンク35と均圧水ポンプ37との間に介在している第2清水タンク弁36が閉じられている。プログラマブルシーケンサーは、均圧水圧力計40によって検知される均圧水の圧力が所定の第2閾値よりも高く、且つ第1閾値よりも低くなった場合には、圧力が第1閾値よりも高くなるまでモータバルブからなる第2清水タンク弁36を開く。これにより、反応槽20の筒間空間や均圧水ポンプ37などからなる均圧水循環経路に一定量の均圧水が流れるようにする。
During normal operation, the second fresh
図3において、反応槽20の内筒22内では、廃水W中の有機物が分解されるのに伴って、有機塩化物のクロロ基に由来する塩酸、アミノ酸等のスルホニル基に由来する硫酸、アミノ酸等のアミノ基に由来する硝酸などが発生して、内筒22の内壁を強い酸性下におくことがある。このため、内筒22には、耐食性に優れたチタンからなる筒が採用されているのである。但し、チタンは非常に高価な材料であるため、内筒22の厚みを高圧に耐え得る値まで大きくすると、非常にコスト高になってしまう。そこで、内筒22の外側に外筒21を配設し、チタンよりも安価なステンレス等からなる外筒21によって必要な耐圧性を発揮させるようにしている。内筒22と外筒21との間の筒間空間の圧力は、筒間空間内に圧送される均圧水により、内筒22内の圧力よりも少し高めの圧力になっている。このため、肉薄のチタンからなる内筒22に対しては、大きな圧力がかからないようになっている。
In FIG. 3, in the
内筒22内の混合流体に加える圧力としては、0.5〜30MPa(望ましくは5〜30MPa)の範囲を例示することができる。内筒22内の圧力は、出口弁(図1の13)によって調整される。この出口弁は、内筒22内の圧力が閾値よりも高くなると、自動で弁を開いて内筒22内の混合流体を外部に排出することで、内筒22内の圧力を閾値付近に維持する。
Examples of the pressure applied to the mixed fluid in the
内筒22内の混合流体は、高圧であることに加えて、高温になっている。その温度は、100〜700℃、望ましくは200〜550℃である。流体浄化装置の運転が開始されるときには、内筒22内の廃水Wと空気Aとの混合流体は、圧力がかけられているが、温度はそれほど高くなっていない。そこで、運転開始時には、プログラマブルシーケンサーが反応槽ヒーター(図1の23)を発熱させて、内筒22内の混合流体の温度を200〜700℃まで昇温させる。
In addition to the high pressure, the mixed fluid in the
反応槽ヒーターをオンにすると、その熱が外筒21と、筒間空間内の均圧水と、内筒22とを介して、内筒22内の混合流体に伝わる。運転開始時には、筒間空間内の均圧水に一定の圧力をかけた状態で、均圧水ポンプ(図1の37)を停止させて均圧水の循環搬送を停止させる。このため、外筒21から筒間空間内の均圧水に伝わった熱が効率良く、内筒22と、内筒22内の混合流体とに伝わる。
When the reaction tank heater is turned on, the heat is transferred to the mixed fluid in the
図3において、内筒22内の混合流体中で有機物の酸化分解が開始されると、その酸化分解に伴って熱が発生する。廃水Wが有機物を高濃度に含むものである場合、多量の有機物が酸化分解される際の多量の発熱だけで、混合流体が所望の温度まで昇温することもある。この場合、装置の立ち上げ時のみ、反応槽ヒーター23による加熱を行い、酸化分解が開始された後には、反応槽ヒーター23に対する電源をオフにすることができる。そこで、プログラマブルシーケンサーは、温度計(図1の24)による検知結果が所望の温度以上になった場合には、反応槽ヒーター23をオフにする。
In FIG. 3, when the oxidative decomposition of the organic substance is started in the mixed fluid in the
なお、外筒21の外周面に熱交換器を設けた場合には、この熱交換器のオンオフによっても、内筒22内の混合流体の温度を調整することが可能になる。
In the case where a heat exchanger is provided on the outer peripheral surface of the
内筒22を図中左側から右側に向けて移動する混合流体の中では、有機物の酸化分解が急速に進行していく。そして、内筒22の図中右側端部付近まで移動した混合流体(W+A)は、有機物や無機化合物がほぼ完全に酸化分解された状態になっている。反応槽20の図中右側端部(後端部)には、出口カップリング18を介して、搬送管16が接続されている。有機物の酸化分解によって浄化された混合流体は、反応槽20の内筒内から搬送管16に排出される。
In the mixed fluid that moves the
内筒22内の温度及び圧力の条件として、温度=374.2℃以上、且つ、圧力=21.8MPa以上を採用した場合、水の臨界温度や臨界圧力をそれぞれ超え、且つ空気の臨界温度や臨界圧力もそれぞれ超える状態であるため、混合流体が液体と気体との中間的な性質を帯びる超臨界流体になる。かかる超臨界流体中では、有機物が良好に超臨界流体に溶解するとともに、空気に良好に接触することから、有機物の酸化分解が急激に進行する。
When temperature = 374.2 ° C. or higher and pressure = 21.8 MPa or higher are adopted as conditions for the temperature and pressure in the
また、内筒22内の温度及び圧力の条件として、温度=200℃以上(望ましくは374.2℃以上)、且つ、圧力=21.8MPa未満(望ましくは10MPa以上)の比較的高圧を採用して、内筒22内で混合流体中の廃水を高温高圧蒸気にしてもよい。
Further, as conditions for the temperature and pressure in the
搬送管16内では、浄化された混合流体中の水分が冷却されて、超臨界状態、あるいは高温高圧蒸気状態、から液体状態に態様を変化させる。一方、混合流体中の酸素や窒素は、超臨界状態から気体状態に態様を変化させる。なお、搬送管16の内側には、耐食性に優れた金属材料からなる耐食層が被覆されている。
In the
図1において、搬送管16の外壁には、熱交換器9が装着されている。熱交換器9の本体は、搬送管16の外壁を覆う外管で構成され、外管と搬送管16の外壁との間の空間を水などの熱交換流体で満たしている。そして、熱交換器9は、搬送管16の外壁と熱交換流体との熱交換を行う。
In FIG. 1, a
反応槽20の運転時には、非常に高温の液体が搬送管16の内部に流れるため、搬送管16から熱交換器9内の熱交換流体に熱が移動して、熱交換流体が熱せられる。熱交換器9内における熱交換流体の搬送方向は、いわゆる向流型の熱交換を行うように、搬送管16内の液体の搬送方向とは逆方向になっている。即ち、出口弁13側から反応槽20側に向けて熱交換流体を送っている。これは、熱媒体タンク10内の熱交換流体を吸引しながら熱交換器9に送る熱交換ポンプ11によって行われる。
When the
熱交換器9を通過して熱せられた熱交換流体は、図示しないパイプを通って発電機に送られる。発電機では、熱せられたことによって圧力を高めている熱交換流体を液体から気体の状態にするときに発生する気流によってタービンを回転させることで発電が行われる。なお、熱交換器9を通過した熱交換流体の一部を分岐パイプによって流入管26や原水タンク1まで搬送して、廃水Wの予備加熱に利用してもよい。
The heat exchange fluid heated through the
出口弁13の近傍には、搬送管16の温度、又は搬送管16内の液体の温度を検知する図示しない出口温度計が設けられている。制御部のプログラマブルシーケンサーは、出口温度計による検知結果を所定の上限温度以下にするように、熱交換ポンプ11の駆動を制御する。具体的には、出口温度計による検知結果が所定の上限温度に達したときには、熱交換ポンプ11の駆動量を増加して熱交換器9への熱交換流体の供給量を増やすことで、熱交換器9による冷却機能を高める。これにより、液体を上限温度以下の温度にした状態で、熱交換器9に流入させるようにする。
In the vicinity of the outlet valve 13, an outlet thermometer (not shown) that detects the temperature of the
また、熱交換器9の近傍には、熱交換器9を通った直後の熱交換流体の温度を検知する図示しない熱交換温度計が設けられている。熱交換器9を通った直後の熱交換流体の温度は、所定の下限温度以上であることが望ましい。そこで、制御部のプログラマブルシーケンサーは、熱交換温度計による検知結果を所定の下限温度以下にするように、熱交換ポンプ11の駆動を制御する。
A heat exchange thermometer (not shown) that detects the temperature of the heat exchange fluid immediately after passing through the
具体的には、熱交換温度計による検知結果が所定の下限温度まで低下したときには、熱交換ポンプ11の駆動量を減少させて熱交換器9への熱交換流体の供給量を低下させる。これにより、熱交換器9を通った直後の熱交換流体の温度を上昇させるようにする。但し、出口温度計による検知結果に基づく熱交換ポンプ11の駆動量の調整が、熱交換温度計による検知結果に基づく熱交換ポンプ11の駆動量の調整よりも優先して行われる。このため、出口温度計による検知結果が所定の上限温度以上になっており、且つ、熱交換温度計による検知結果が所定の下限温度以下になっている場合には、前者の検知結果による駆動量の調整が優先されて、駆動量が増やされる。
Specifically, when the detection result by the heat exchange thermometer decreases to a predetermined lower limit temperature, the amount of heat exchange fluid supplied to the
廃水W中の有機物濃度が比較的高い場合には、有機物の酸化分解によって多量の熱が発生する。このため、運転初期には反応槽ヒーター23を作動させるものの、有機物の酸化分解が開始された後には、有機物の酸化分解によって発生する熱により、廃水と空気との混合流体の温度を、所望の温度まで自然に昇温することができるようになる場合もある。そこで、制御部のプログラマブルシーケンサーは、内筒22の先端側領域の温度を検知する温度計24による検知結果が、所定の温度よりも高くなった場合には、加熱手段としての反応槽ヒーター23をオフにする。これにより、無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。
When the organic matter concentration in the wastewater W is relatively high, a large amount of heat is generated by oxidative decomposition of the organic matter. For this reason, although the
搬送管16を通り過ぎた混合流体は、気液分離機45によって処理水とガスとに分離され、処理水は図示しない処理水タンクに貯留される。また、ガスは大気中に放出される。
The mixed fluid that has passed through the
処理水は、活性汚泥による生物処理では除去し切れないフェノールなどの難分解性の有機物もほぼ完全に酸化分解されたものであるため、浮遊物質や有機物は殆ど含まれていない。酸化できない無機物が含まれているだけである。そのままの状態でも、用途によっては工業用水として再利用することが可能である。また、限外濾過膜による濾過処理を施せば、LSI洗浄液などに転用することも可能である。気液分離機14によって分離されたガスは、二酸化炭素、窒素、及び酸素ガスを主成分とするものである。 The treated water contains almost no suspended solids or organic matter because hardly decomposable organic matter such as phenol that cannot be removed by biological treatment with activated sludge is almost completely oxidized and decomposed. It only contains minerals that cannot be oxidized. Even as it is, it can be reused as industrial water depending on the application. Further, if a filtration process using an ultrafiltration membrane is performed, it can be diverted to an LSI cleaning liquid or the like. The gas separated by the gas-liquid separator 14 is mainly composed of carbon dioxide, nitrogen, and oxygen gas.
図4は、給送搬送管15と反応槽20との接続部を示す縦断面図である。給送管1と反応槽20とは入口カップリング17によって連結されている。給送搬送管15における外管15aと内管15bとは別体になっていて、外管15a内に挿入された内管15bが入口カップリング17の穴に貫通せしめられることで、入口カップリング17に保持される。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a connection portion between the feeding / conveying
図5は、反応槽20と搬送管16との接続部を示す縦断面図である。同図において、反応槽20の外筒21の長手方向における処理対象流体排出側の端部には、排出側壁が筒横断面方向に延在する姿勢で設けられている。また、内筒22の長手方向における全域のうち、処理対象流体排出側端部には、筒外周面から突出する突出部22aが筒外周面の全周に渡って延在する姿勢で設けられている。外筒21内に挿入された内筒22は、出口カップリング18により、外筒21の外側で自らの突出部22aが外筒21の排出側壁に向けて押さえ付けられることで、外筒21の排出側壁に支持される。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a connection portion between the
内筒22内には、触媒25が投入されている。この触媒25は、内筒22内における有機物の酸化分解を促進するものである。触媒25としては、Ru、Pd、Rh、Pt、Au、Ir、Os、Fe、Cu、Zn、Ni、Co、Ce、Ti、MnおよびCのうち、少なくとも何れか1つの元素を含むものを用いることが望ましい。
A
次に、実施形態に係る流体浄化装置の特徴的な構成について説明する。
図3に示されるように、触媒25は、内筒22の流体搬送方向における全域のうち、下流側端部付近の領域だけに配設されている。これは次に説明する理由による。即ち、廃水中に含まれる殆どの有機物は、触媒25の助けを借りることなく、速やかに酸化分解する。触媒25による酸化分解の促進が必要になるのは、廃水中に含まれる有機物のうち、難分解性の有機物だけである。そこで、内筒22内において、流体搬送方向の上流側端部や中央部の領域には、触媒25を意図的に配設せずに、それらの領域では、触媒25の必要のない有機物の酸化分解反応を集中的に発生させる。すると、内筒22の流体搬送方向の下流側端部付近まで搬送された混合流体は、主に難分解性の有機物だけを含んでいる状態になる。この状態の混合流体を触媒25に接触させることで、内筒22の流体搬送方向の下流側端部付近で難分解性の有機物を集中的に酸化分解させるようにしている。
Next, a characteristic configuration of the fluid purification device according to the embodiment will be described.
As shown in FIG. 3, the
図1において、反応槽20には、第1圧力計29aと第2圧力計29bとが設けられている。第1圧力計は、反応槽20の流体搬送方向における全域のうち、上流側端部付近の領域に存在する混合流体の圧力を検知する。また、第2圧力計は、反応槽20における触媒25よりも流体搬送方向下流側の領域に存在する混合流体の圧力を検知する。
In FIG. 1, the
触媒25に無機塩類などからなる析出物が付着して堆積していくと、触媒25が目詰まりを起こしてくる。すると、内筒22内において、触媒25よりも上流側の領域に存在する混合流体の圧力が、触媒25よりも下流側の領域に存在する混合流体の圧力よりも高くなる。つまり、第1圧力計29aによる圧力の検知結果が、第2圧力計29bによる圧力の検知結果よりも高くなる。このような圧力差が生じるようになったら、触媒25を洗浄して触媒25の表面から析出物を洗い流す必要がある。また、内筒22の内壁にも、析出物が多く付着していると考えられるため、内筒22の内壁も洗浄することが望ましい。
When deposits made of inorganic salts or the like adhere to and accumulate on the
そこで、プログラマブルシーケンサーは、第1圧力計29aによる圧力の検知結果が第2圧力計29bによる圧力の検知結果よりも高くなり、且つそれらの圧力差が所定の閾値を超えた場合に、触媒25や内筒22の内壁を洗浄するための洗浄処理を実施する。但し、この洗浄処理に先立って、洗浄前準備処理を実施する。
Therefore, the programmable sequencer, when the pressure detection result by the
図6は、プログラマブルシーケンサーによって実施される洗浄前準備処理における各工程を示すフローチャートである。プログラマブルシーケンサーは、洗浄前準備処理を開始すると、まず、原水供給ポンプ3と均圧水ポンプ37とを停止させてから(ステップ1、2:以下、ステップをSと記す)、酸化剤圧送ポンプ6の駆動速度を増加させる(S3)。これにより、反応槽20に対する空気の単位時間あたりの圧送量を増加させたら、湿度測定弁46を開く(S4)。
FIG. 6 is a flowchart showing each step in the pre-cleaning preparation process performed by the programmable sequencer. When the programmable sequencer starts the pre-cleaning preparation process, first, the raw
このとき、反応槽20の中には、浄化済み流体がまだ残っている。この浄化済み流体は、反応槽(20)から排出されて搬送管(16)と出口弁(13)とを経由した後、気液分離機(45)に入って減圧及び冷却されることで、気体と液体とに分離される。気体は、気体用イオンクロマトグラフ(48)によって元素組成が分析されてから、大気に放出される。また、プログラマブルシーケンサーによって湿度測定弁(46)が開かれると、気液分離機(45)で分離された気体の一部が、湿度計(47)によって湿度を検知されてから大気に放出されるようになる。洗浄前準備処理が開始された直後においては、反応槽(20)から浄化済み流体が排出されて気液分離機45で気体と液体とに分離されることから、分離後の気体の湿度が比較的高い状態になっている。
At this time, the purified fluid still remains in the
浄化前準備処理が開始されてしばらくすると、反応槽(20)の内筒(22)内の浄化済み流体の殆どが空気によって内筒(22)内から排出されて、気液分離機45によって気液分離される。このとき、内筒(22)の内壁は、まだある程度湿っている。このため、内筒(22)内から浄化済み流体が排出されずに、空気だけが排出されるようになっても、しばらくの間は、排出される空気の湿度が比較的高い状態になる。その後、内筒(22)の内壁が乾燥すると、内筒(22)内から乾燥した空気が排出されるようになる。
After a while, the pre-purification preparatory process is started, and most of the purified fluid in the inner cylinder (22) of the reaction tank (20) is exhausted from the inner cylinder (22) by the air, and the gas-
プログラマブルシーケンサーは、湿度測定弁(46)を開いたら(S4)、湿度計によって検知される湿度が所定の閾値を下回るようになるまで待機する(S5でN)。そして、湿度の検知結果が所定の閾値以上になると(S5でY)、気体用イオンクロマトグラフ(48)による元素の分析結果が大気中の元素の組成とほぼ同じになるまで待機する(S6でN)。気体用イオンクロマトグラフ(48)による元素の分析結果が大気中の元素の組成とほぼ同じになった場合、これは、酸化剤圧送ポンプ(6)によって内筒(22)内に圧送された空気がそのまま内筒(22)を通過して気液分離機(45)から排出されていることを意味している。 When the humidity measurement valve (46) is opened (S4), the programmable sequencer waits until the humidity detected by the hygrometer falls below a predetermined threshold (N in S5). When the humidity detection result is equal to or greater than the predetermined threshold (Y in S5), the process waits until the element analysis result by the gas ion chromatograph (48) becomes substantially the same as the composition of the element in the atmosphere (in S6). N). When the analysis result of the element by the gas ion chromatograph (48) becomes substantially the same as the composition of the element in the atmosphere, this is the air pumped into the inner cylinder (22) by the oxidant pump (6). Means that the gas passes through the inner cylinder (22) as it is and is discharged from the gas-liquid separator (45).
そこで、プログラマブルシーケンサーは、気体用イオンクロマトグラフ(48)による元素の分析結果が大気中の元素の組成とほぼ同じになると(S6でY)、酸化剤圧送ポンプ(6)を停止させてから(S7)、一連の制御フローを終了する。 Therefore, the programmable sequencer stops the oxidant pump (6) when the element analysis result by the gas ion chromatograph (48) becomes almost the same as the composition of the element in the atmosphere (Y in S6) ( S7), a series of control flow ends.
図1において、通常運転中の反応槽20における内筒(22)の中で混合流体の有機物を酸化分解しているときに酸化分解に伴って硫酸、塩酸、硝酸などが発生したとする。しかし、それらの酸に触れる内筒(22)の内壁がそれら酸に対して優れた耐食性を発揮するチタンから構成されているので、酸による内筒(22)の損傷の発生を抑えることが可能である。よって、反応槽20の内筒(22)の中で混合流体の有機物を酸化分解しているときにおける内筒(22)の腐食の発生を抑えることができる。
In FIG. 1, it is assumed that sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, etc. are generated along with the oxidative decomposition when the organic substance of the mixed fluid is oxidatively decomposed in the inner cylinder (22) in the
また、洗浄前準備処理においては、酸化剤圧送ポンプ6やプログラマブルシーケンサーが、内筒(22)の内壁における不動態膜喪失箇所を酸化させて不動態膜を再生する不動態膜再生手段として機能する。具体的には、酸化剤圧送ポンプ6とプログラマブルシーケンサーとの組み合わせが、内筒(22)に対して空気だけを圧送して内筒(22)の内部を空気だけにすることで、チタン領域としての内筒(22)の内壁における全領域に対して酸素を接触させる。これにより、たとえ内筒(22)の内壁の一部領域に不動態膜喪失箇所を発生させたとしても、その不動態膜喪失箇所に酸素を確実に接触させて、チタンの酸化による不動態膜を再生する。このように、不動態膜喪失箇所の不動態膜を再生して洗浄前準備処理を終了してから、内筒(22)内の洗浄処理を実施することで、洗浄処理の際に内筒(22)の不動態膜喪失箇所に対し、硫酸や塩酸を含有する洗浄剤を接触させることによる内筒(22)の腐食の発生を抑えることができる。
Further, in the pre-cleaning preparatory process, the
なお、上記S3とS4との間に、予備加熱ヒーター(23)をオンにする工程を加えてもよい。この場合、空気を予備加熱ヒーター(23)で加熱しながら内筒(22)内に給送するようになるため、内筒(22)の内壁を完全に乾燥させるまでの時間を短縮することができる。 A step of turning on the preheating heater (23) may be added between S3 and S4. In this case, since the air is fed into the inner cylinder (22) while being heated by the preheating heater (23), the time until the inner wall of the inner cylinder (22) is completely dried can be shortened. it can.
なお、第1圧力計29aによる圧力検知結果と、第2圧力計29bによる圧力検知結果との差が所定の閾値を超えるという条件を、洗浄前準備処理を開始するトリガーとして採用した例を説明したが、実施形態に係る流体浄化装置では、他の条件もトリガーとして採用している。具体的には、TOC測定装置49による検知結果が所定の閾値を超えるという条件や、液体用イオンクロマトグラフ50によってチタンが検出されるという条件も、トリガーとして採用している。
In addition, the example which employ | adopted the condition that the difference of the pressure detection result by the
これらのトリガーについて詳述する。
析出物の付着によって触媒(25)の触媒能が低下してくると、難分解性の有機物の酸化分解が不完全になって、浄化済み流体に若干量の難分解性の有機物が酸化分解されずに残るようになる。すると、気液分離機45によって分離された浄化済み液体のTOC(全有機炭素)を測定するTOC測定装置49による測定結果が所定の閾値を超えるようになる。この場合、触媒(25)の洗浄によって触媒(25)の触媒能を復活させる必要があることから、浄化前準備処理と、後述する洗浄処理とを順に実施するのである。
These triggers will be described in detail.
When the catalytic ability of the catalyst (25) is reduced due to the deposit, the oxidative decomposition of the hardly decomposable organic matter becomes incomplete, and a small amount of the hardly decomposable organic matter is oxidatively decomposed in the purified fluid. It will remain without. Then, the measurement result by the
また、多量の有機物を含む廃水が一時的に内筒(22)内に供給されて、内筒(22)内で酸が一時的に多量に発生すると、内筒(22)の内壁に形成されている不動態膜の一部が酸に解けることがある。この場合、気液分離機45によって分離された浄化済み液体の元素分析を行う液体用イオンクロマトグラフ50が微量のチタンを検出するようになる。
Further, when waste water containing a large amount of organic matter is temporarily supplied into the inner cylinder (22) and a large amount of acid is temporarily generated in the inner cylinder (22), it is formed on the inner wall of the inner cylinder (22). A part of the passive film may be dissolved by acid. In this case, the
運転中においては、多量の酸によって内筒(22)の内壁に不動態膜喪失箇所が発生したとしても、やがて酸化剤中の酸素がその不動態膜喪失箇所に接触することで、不動態膜が自然に再生される。しかし、不動態膜喪失箇所が発生するのは、多量の酸が発生しているからであるので、そのまま放置すると不動態膜喪失箇所が著しく腐食してしまうおそれがある。そこで、液体用イオンクロマトグラフ50が微量のチタンを検出するようになった場合には、浄化前準備処理を実施して、内筒(22)内で発生した酸を迅速に内筒(22)内から排出することで、内筒(22)の損傷を有効に抑えるのである。
During operation, even if a portion of the passive film loss occurs on the inner wall of the inner cylinder (22) due to a large amount of acid, the oxygen in the oxidizing agent eventually comes into contact with the passive film loss portion, Will play naturally. However, the loss of the passive film occurs because a large amount of acid is generated. If left as it is, the loss of the passive film may be significantly corroded. Therefore, when the
図7は、プログラマブルシーケンサーによって実施される洗浄処理の各工程を示すフローチャートである。この洗浄処理は、浄化前準備処理に続いて実施される。プログラマブルシーケンサーは、洗浄処理を開始すると、原水タンク弁(30)を閉じ(S1)、且つ第1清水タンク弁(32)を開いた後に(S2)、原水供給ポンプ(3)の駆動を開始する(S3)。これにより、洗浄剤としての清水を原水供給ポンプ(3)によって反応槽(20)の内筒(22)内に送る。次いで、予備加熱ヒーター(33)をオンにして(S4)、清水を加熱しながら内筒(22)内に送るようにすることで、洗浄効果を高める。 FIG. 7 is a flowchart showing each step of the cleaning process performed by the programmable sequencer. This cleaning process is performed following the pre-purification preparation process. When the programmable sequencer starts the cleaning process, after closing the raw water tank valve (30) (S1) and opening the first fresh water tank valve (32) (S2), the programmable sequencer starts driving the raw water supply pump (3). (S3). Thereby, the fresh water as a cleaning agent is sent into the inner cylinder (22) of the reaction tank (20) by the raw water supply pump (3). Next, the preheating heater (33) is turned on (S4), and the cleaning effect is enhanced by sending the fresh water into the inner cylinder (22) while heating.
その後、プログラマブルシーケンサーは、所定時間が経過するまで待機する(S5でN)。そして、所定時間が経過すると(S5でY)、予備加熱ヒーター(23)と、原水供給ポンプ(3)とを停止させ(S6、7)、原水タンク弁(30)を開き(S8)、且つ第1清水タンク(31)を閉じた後に(S9)、一連の制御フローを終了する。 Thereafter, the programmable sequencer waits until a predetermined time elapses (N in S5). When the predetermined time has elapsed (Y in S5), the preheating heater (23) and the raw water supply pump (3) are stopped (S6, 7), the raw water tank valve (30) is opened (S8), and After closing the first fresh water tank (31) (S9), a series of control flow is ended.
なお、洗浄剤として清水を用いる例について説明したが、洗浄用の薬剤を含む洗浄薬剤溶液を洗浄剤として用いてもよい。 In addition, although the example which uses fresh water as a cleaning agent was demonstrated, you may use the cleaning chemical | medical solution containing the chemical | medical agent for washing | cleaning as a cleaning agent.
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
[態様A]
態様Aは、自らの内部に受け入れた浄化対象流体と酸化剤とを混合して得た混合流体を加熱及び加圧して液体とは異なる状態に変化させながら、混合流体中の有機物の酸化分解反応を発生させるための反応槽(例えば反応槽20)と、前記反応槽の中に浄化対象流体を圧送する浄化前流体圧送手段(例えば原水供給ポンプ3)と、前記反応槽の中に酸化剤を圧送する酸化剤圧送手段(例えば酸化剤圧送ポンプ6)と、前記反応槽の中に所定の気体を圧送する気体圧送手段(例えば酸化剤圧送ポンプ6)と、前記反応槽内の流体の圧力を調整する圧力調整手段(例えば出口弁13)と、前記浄化前流体圧送手段、前記酸化剤圧送手段、前記気体圧送手段、及び前記圧力調整手段の駆動を制御する制御手段(例えばプログラマブルシーケンサー)とを有し、前記反応槽の中で混合流体を反応槽の長手方向の一端側から他端側に向けて送る過程で混合流体中の有機物を酸化分解し、この酸化分解によって浄化された浄化済み流体を反応槽の長手方向の他端部から排出し、且つ、前記制御手段が、前記反応槽の中の洗浄を実施する前準備として、前記浄化前流体圧送手段による処理対象流体の圧送を停止させた状態で、前記気体圧送手段によって前記気体を前記反応槽に圧送して前記反応槽の内部の流体を前記気体だけにした後、前記圧力調整手段によって前記反応槽内の気体の圧力を下げる洗浄前準備処理を実施するものである流体浄化装置において、前記反応槽における前記混合流体と接触する領域をチタンで構成するとともに、前記洗浄前準備処理にて、前記反応槽のチタンの表面における不動態膜喪失箇所の不動態膜を再生する不動態膜再生手段(例えば酸化剤圧送ポンプやプログラマブルシーケンサー)を設けたことを特徴とするものである。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
[Aspect A]
Aspect A is an oxidative decomposition reaction of an organic substance in a mixed fluid while heating and pressurizing the mixed fluid obtained by mixing the fluid to be purified received inside itself and the oxidant to change it into a state different from the liquid. A reaction tank (for example, reaction tank 20) for generating water, a pre-purification fluid pumping means (for example, raw water supply pump 3) for pumping the fluid to be purified into the reaction tank, and an oxidant in the reaction tank. The pressure of the oxidant pressure feeding means (for example, the oxidant pressure feeding pump 6) for feeding pressure, the gas pressure feeding means (for example, the oxidant pressure feeding pump 6) for feeding a predetermined gas into the reaction tank, and the pressure of the fluid in the reaction tank. Pressure adjusting means (for example, outlet valve 13) to adjust, control means (for example, programmable sequencer) for controlling driving of the pre-purification fluid pressure feeding means, the oxidant pressure feeding means, the gas pressure feeding means, and the pressure adjusting means In the reaction tank, in the process of sending the mixed fluid from one end side to the other end side in the longitudinal direction of the reaction tank, the organic matter in the mixed fluid is oxidatively decomposed and purified by this oxidative decomposition. The fluid is discharged from the other end in the longitudinal direction of the reaction tank, and the control unit stops pumping the fluid to be processed by the pre-purification fluid pumping unit as a preparation before performing cleaning in the reaction tank. In this state, the gas is pumped to the reaction tank by the gas pumping means to make the fluid inside the reaction tank only the gas, and then the pressure of the gas in the reaction tank is lowered by the pressure adjusting means. In the fluid purification apparatus for performing pre-cleaning preparatory processing, the region in contact with the mixed fluid in the reaction tank is made of titanium, and in the pre-cleaning pre-processing, the surface of titanium in the reaction tank Kicking is characterized in the provision of the passivation film reproducing means for reproducing the passivation film of the passivation film loss location (e.g. oxidizing agent feed pump and a programmable sequencer).
[態様B]
態様Bは、態様Aであって、前記酸化剤圧送手段が、前記酸化剤として酸素を含む酸素含有気体(例えば空気)を圧送し、且つ前記気体圧送手段としての機能を兼用するものであり、前記制御手段が、前記洗浄前準備処理にて、前記酸化剤圧送手段による前記酸素含有気体の圧送速度を増加させて、前記反応槽の内部の流体を前記酸素含有気体だけにするものであり、前記酸化剤圧送手段及び前記制御手段の組み合わせが、前記酸素含有気体の圧送によって前記反応槽のチタンの表面における不動態膜喪失箇所の不動態膜を再生する前記不動態膜再生手段としての機能を兼用するものであることを特徴とするものである。かかる構成では、反応槽のチタンの表面に対して不動態膜の再生処理を施すための専用の不動態膜再生手段を設けることなく、酸化剤圧送手段と制御手段との組み合わせによって不動態膜の再生を行うことで、低コスト化を図ることができる。
[Aspect B]
Aspect B is Aspect A, wherein the oxidant pumping means pumps an oxygen-containing gas (for example, air) containing oxygen as the oxidant, and also functions as the gas pumping means. The control means increases the oxygen-containing gas pumping speed by the oxidant pumping means in the pre-cleaning preparatory process so that the fluid inside the reaction vessel is only the oxygen-containing gas, The combination of the oxidant pumping means and the control means has a function as the passive film regeneration means for regenerating the passive film at the location where the passive film is lost on the titanium surface of the reaction tank by pumping the oxygen-containing gas. It is also used for both purposes. In such a configuration, without providing a dedicated passive film regeneration means for performing the regeneration treatment of the passive film on the titanium surface of the reaction tank, the combination of the oxidant pumping means and the control means allows the passivation film to be formed. Reproduction can reduce costs.
[態様C]
態様Cは、態様A又はBにおいて、有機物の酸化分解を促進する触媒(例えば触媒25)を前記反応槽の流体搬送方向における下流側端部に配設し、前記反応槽の流体搬送方向における上流側端部と下流側端部との前記混合流体の圧力差を検知する圧力差検知手段を設け、且つ、前記圧力差が所定の閾値を超えたことに基づいて前記洗浄前準備処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、圧力差検知手段による圧力差の検知結果が所定の閾値を超えたことに基づいて析出物の付着による反応槽内の流体搬送経路の詰まりを検知して、浄化前準備処理を自動で実施することができる。
[Aspect C]
Aspect C is that in aspect A or B, a catalyst (for example, catalyst 25) that promotes oxidative decomposition of organic matter is disposed at the downstream end in the fluid transport direction of the reaction tank, and the upstream in the fluid transport direction of the reaction tank. Pressure difference detecting means for detecting the pressure difference of the mixed fluid between the side end and the downstream end is provided, and the pre-cleaning preparatory process is performed based on the fact that the pressure difference exceeds a predetermined threshold value. As described above, the control means is configured. In such a configuration, based on the detection result of the pressure difference by the pressure difference detection means exceeding a predetermined threshold, clogging of the fluid conveyance path in the reaction tank due to the adhesion of the precipitate is detected, and the pre-purification preparatory process is automatically performed. Can be implemented.
[態様D]
態様Dは、態様A〜Cの何れかにおいて、前記反応槽から排出された浄化済み流体からチタンを検出するチタン検出手段(例えば液体用イオンクロマトグラフ50)を設けるとともに、前記チタン検出手段によってチタンが検出されたことに基づいて前記洗浄前準備処理を開始するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、チタン検出手段によってチタンが検出されたことに基づいて反応槽内に多量の酸が発生したことを検知して、浄化前準備処理の実施によって不動態膜の再生を積極的に図ることができる。
[Aspect D]
Aspect D is provided with titanium detection means (for example, liquid ion chromatograph 50) for detecting titanium from the purified fluid discharged from the reaction tank in any one of aspects A to C, and titanium is detected by the titanium detection means. The control means is configured to start the pre-cleaning preparatory process based on the fact that the detection is detected. In such a configuration, it is detected that a large amount of acid has been generated in the reaction tank based on the detection of titanium by the titanium detection means, and the passive film is actively regenerated by performing pre-purification preparatory processing. be able to.
3:原水供給ポンプ(浄化前流体圧送手段)
6:酸化剤圧送ポンプ(酸化剤圧送手段、気体圧送手段、不動膜再生手段)
13:出口弁(圧力調整手段)
20:反応槽
25:触媒
50:液体用イオンクロマトグラフ(チタン検出手段)
3: Raw water supply pump (fluid pre-purification means)
6: Oxidant pump (oxidant pumping means, gas pumping means, immobile membrane regeneration means)
13: Outlet valve (pressure adjusting means)
20: Reaction tank 25: Catalyst 50: Ion chromatograph for liquid (titanium detection means)
Claims (1)
前記反応槽における前記混合流体と接触する領域をチタンで構成するとともに、
前記洗浄前準備処理にて、前記反応槽のチタンの表面における不動態膜喪失箇所の不動態膜を再生する不動態膜再生手段を設けたことを特徴とする流体浄化装置。 In order to generate an oxidative decomposition reaction of organic matter in the mixed fluid while heating and pressurizing the mixed fluid obtained by mixing the fluid to be purified and the oxidant received inside and changing it to a state different from the liquid Reaction tank, pre-purification fluid pumping means for pumping the fluid to be purified into the reaction tank, oxidant pumping means for pumping an oxidant into the reaction tank, and a predetermined gas in the reaction tank Gas pressure feeding means for pressure feeding, pressure adjusting means for adjusting the pressure of the fluid in the reaction tank, the pre-purification fluid pressure feeding means, the oxidant pressure feeding means, the gas pressure feeding means, and driving of the pressure regulation means. Control means for controlling, and in the process of sending the mixed fluid in the reaction tank from one end side to the other end side in the longitudinal direction of the reaction tank, the organic matter in the mixed fluid is oxidatively decomposed, and this oxidative decomposition Purified fluid purified by Discharging from the other end of the reaction tank in the longitudinal direction, and the control means stopped the pumping of the fluid to be treated by the pre-purification fluid pumping means as a preparation before carrying out the cleaning of the reaction tank. In this state, after the gas is pumped to the reaction tank by the gas pumping means to make the fluid inside the reaction tank only the gas, the pressure adjusting means is used to lower the pressure of the gas in the reaction tank. In the fluid purification device that performs the pre-treatment,
The region in contact with the mixed fluid in the reaction tank is made of titanium,
A fluid purification apparatus comprising a passive film regeneration means for regenerating the passive film at a location where the passive film is lost on the titanium surface of the reaction tank in the pre-cleaning preparation process .
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