JP6883371B2 - 排水処理機構 - Google Patents

Description

この発明は、化学工場、食品加工工場などの排水、スクラバー水、ガソリン・スタンドなどの洗車排水、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処理水その他の排水処理機構に関するものである。

従来、自動車、機械加工、金属加工等の工場において水溶性切削油の廃水を生物処理する廃水処理方法に関する提案があった（特許文献１）。
すなわち、自動車、機械加工、金属加工等の工場では、水溶性切削油の廃水が排出される。この廃水はノルマルヘキサン（ｎ−Ｈｅｘ）抽出物質が数千〜数万ｍｇ／Ｌと高濃度であり、一般的にはエマルジョン油分が乳化した状態で水と混合している。エマルジョン油分は非常に分離しにくい物質であるため、水溶性切削油の廃水から油分を完全に除去することは困難である。一方で、油分の除去が不完全な廃水を放流すると環境への影響が大きいという問題があるため、例えばノルマルヘキサン抽出物質の下水放流基準は５ｍｇ／Ｌ（鉱物油） に規制されている。
そこで、水溶性切削油の廃水をまず硫酸や塩酸などの鉱酸によって強酸性領域にｐＨ調整し、これを静置することによってエマルジョンを分解している。そして、エマルジョンを分解した廃水にＰＡＣや塩化鉄等の凝集剤を添加することにより、凝集処理を行って油分を分離している。油分を分離した処理水は生物学的に処理することによって、ノルマルヘキサン抽出物質、ＢＯＤ、ＣＯＤが除去される。
この従来提案は、水溶性切削油などの難生物分解性の物質を含む廃水を効率よく生物処理することができ且つ廃水処理にかかるランニングコストを削減する廃水処理方法を提供することを目的とし、廃水を減圧下で蒸留する減圧蒸留処理することによって、蒸留凝縮水と濃縮液とに分離し、前記濃縮液を酸処理することによって、前記エマルジョンを分解し、該エマルジョンを分解した濃縮液を遠心分離処理することによって前記油分を分離する、というものである。
しかし、この方法では減圧蒸留のための熱エネルギーのコストが結構かかるという問題があった。

特開2005-046657

そこでこの発明は、従来よりエネルギー・コストが掛からない排水処理機構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）この発明の排水処理機構は、排水を薄膜状に流下し、これを回転子に衝突させ微細化して揮散させる揮散室を有することを特徴とする。
この排水処理機構は、排水を薄膜状に流下するようにしたので、円形の吐出口のノズルではできない量の排水をウォーター・カーテンによって微細化することが出来る。また、流下するようにしたので、ノズルを用いた場合のような吐出口の詰まりが起こらない。流下する態様として、上方が開放での越流、横溢などを例示することが出来る。
そして、これを回転子に衝突させ微細化して揮散させる揮散室を有するようにしたので、排水が回転子に衝突した衝撃力で機械的に微細化することができ熱エネルギーによって排水表面から順に蒸発させる場合より効率がいい。

（２）揮散して微細化した前記排水中の汚れ成分を処理する熱分解室を有するようにしてもよい。
このように構成し、揮散して微細化した前記排水中の汚れ成分を処理する熱分解室を有するようにすると、有機物などの汚れ成分を二酸化炭素や水まで熱分解して浄化することが出来る。
ここで、前記汚れ成分として、有機物、無機物、この無機物として具体的には放射能汚染土壌の除染処理水中の放射性セシウムが収着した粘土・シルトなどを例示することが出来る。汚れ成分が無機物の場合、これらを熱分解室に蓄積していくこと出来る。放射性セシウムが収着した粘土・シルトなどは、ガラス質で固めて固化・封入することが出来る。
前記熱分解室の温度として、300〜1,200℃を例示することが出来る。300〜600℃で有機物はほぼ熱分解し、950〜1,200℃でダイオキシン類も無害化することが出来る。

（３）前記揮散室を高温雰囲気にするようにしてもよい。
このように構成し、揮散室を高温雰囲気にすると、揮散室の飽和水蒸気量が増大することとなって排水の揮散率を向上させることが出来る。前記高温雰囲気の揮散室の温度として、60〜200℃を例示することが出来る。

（４）前記揮散室を加熱する熱源として熱分解室の熱を利用するようにしてもよい。
このように構成し、揮散室を加熱する熱源として熱分解室の熱を利用するようにすると、熱分解室の廃熱利用を行うことができエネルギー効率に優れることとなる。熱分解室の熱源として、LNGのガス・バーナーを例示することが出来る。

（５）前記揮散室で揮散しきれず落下した排水を熱分解室に導くようにしてもよい。
このように構成し、揮散室で揮散しきれず落下した排水を熱分解室に導くようにすると、沸点が高く揮散しにくい汚れ成分を熱分解して浄化することが出来る。

（６）前記熱分解室に蓄熱加熱媒体を配するようにしてもよい。
このように構成し、熱分解室（例えば600〜1,200℃）に蓄熱加熱媒体を配するようにすると、加熱媒体の表面積を大きくして要処理時間を短縮することが出来る。
前記蓄熱加熱媒体として、ステンレス球（例えば直径φ11mm）、ジルコンやジルコニア、炭化ケイ素の小球塊を例示することが出来る。排水中の汚れ成分の炭化物や無機物と容易に分離するため、蓄熱加熱媒体は比重が大きい材質が好ましい。

この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
排水が回転子に衝突した衝撃力で機械的に微細化することができ熱エネルギーによって排水表面から順に蒸発させる場合より効率がいいので、従来よりエネルギー・コストが掛からない排水処理機構を提供することが出来る。

この発明の排水処理機構の構造を説明する正面図と側面図。 図１の排水処理機構の回転子周辺の構造を説明する平面図と正面図。 図２の回転子の使用状態を説明する側面図。 この発明の排水処理機構の実施例１を説明するシステム・フロー図。 この発明の排水処理機構の実施例２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乃至図３に示すように、この実施形態の排水処理機構は、排水を横長・幅広のパッド状の貯留槽１から薄膜状２に流下し、これをモータMで駆動される上下二段の回転子３（上段の回転子3aに対し下段の回転子3bは三連）に衝突させ微細化して揮散させる揮散室４を有する。流下する態様として、前記貯留槽の上方が開放で越流させるようにした。また、上段の回転子3aに対し、下段の回転子3bが連動して回転するようにした。
前記排水として、食品に配合するショ糖脂肪酸エステルを製造する釜の洗い水（COD72,000ppm）を処理した。前記汚れ成分として、ショ糖、製造の際の反応溶媒であるDMSO、芒硝が含まれていた。

そして、揮散して微細化した前記排水中の汚れ成分を処理する熱分解室５を有するようにした。前記熱分解室５の温度は900℃に設定した。汚れ成分中の芒硝は熱分解室５に蓄積していった。
前記揮散室４を高温雰囲気にするようにした。前記高温雰囲気の揮散室４の温度は、100℃になるように設定した。前記揮散室４を加熱する熱源として、熱分解室５の熱を利用するようにした。熱分解室５の熱源として、LNGのガス・バーナーを使用した。

そして、前記揮散室４で揮散しきれず落下した排水を、直下の熱分解室５に重力で導くようにした。前記熱分解室５に蓄熱加熱媒体（図示せず）を配するようにした。
前記蓄熱加熱媒体として、直径φ11mmのステンレス球を使用した。排水中の汚れ成分の炭化物や無機物と容易に分離するため、蓄熱加熱媒体は比重が大きい材質が好ましい。

次に、この実施形態の排水処理機構の使用状態を説明する。
この排水処理機構は、排水を薄膜状２に流下するようにしたので、円形の吐出口のノズルではできない量の排水をウォーター・カーテンによって微細化することが出来た。また、流下するようにしたので、ノズルを用いた場合のような吐出口の詰まりが起こらなかった。
そして、これを回転子３に衝突させ微細化して揮散させる揮散室４を有するようにしたので、排水が回転子３に衝突した衝撃力で機械的に微細化することができ熱エネルギーによって排水表面から順に蒸発させる場合より効率がよく、従来よりエネルギー・コストが掛からないという利点があった。

また、揮散して微細化した前記排水中の汚れ成分を処理する熱分解室５を有するので、有機物（ショ糖）の汚れ成分を二酸化炭素や水まで熱分解して浄化することが出来た。
さらに、揮散室４を高温雰囲気（100℃設定）にしたので、揮散室４の飽和水蒸気量が増大することとなって排水の揮散率を向上させることが出来た。

その上、揮散室４を加熱する熱源として熱分解室５の熱を利用するようにしたので、熱分解室５の廃熱利用を行うことができエネルギー効率に優れる。
また、揮散室４で揮散しきれず落下した排水を熱分解室５に導くようにしたので、沸点が高く揮散しにくい汚れ成分を熱分解して浄化することが出来た。
さらに、熱分解室５（900℃設定）に蓄熱加熱媒体たるステンレス球を配するようにしたので、加熱媒体の表面積を大きくして要処理時間を短縮することが出来た。

図４に示すように、この実施例の排水処理機構は、二連の揮散室４（100℃設定）で揮散して微細化した排水の揮発分を、配管L1により熱分解室５（900℃設定）に導き、次いで配管L2により二連の電解スクラバー６に導き、最終的に活性炭吸着槽７を通じて大気解放するようにした。
また、揮散室４で揮散しきれず落下した排水を熱分解室５に導き、沸点が高く揮散しにくい汚れ成分を熱分解して、配管L2により二連の電解スクラバーに導いて浄化するようにした。

図５に示すように、この実施例の排水処理機構は、二連の揮散室４（100℃設定）で揮散して微細化した排水の揮発分を、配管L3により二連の電解スクラバー６に導き、最終的に活性炭吸着槽７を通じて大気解放するようにした。
また、揮散室４で揮散しきれず落下した排水を熱分解室５（900℃設定）に導き、沸点が高く揮散しにくい汚れ成分を熱分解し、再び揮散室４を介して同様に配管L3により二連の電解スクラバーに導いて浄化するようにした。

従来よりエネルギー・コストが掛からないことによって、種々の排水処理機構の用途に適用することができる。

２ 薄膜状
３ 回転子
４ 揮発室
５ 熱分解室

Claims (6)

1. 排水を薄膜状（２）に流下し、これを上下二段の回転子（３）に衝突させ微細化して揮散させる揮散室（４）を有することを特徴とする排水処理機構。
2. 揮散して微細化した前記排水中の汚れ成分を処理する熱分解室（５）を有する請求項１記載の排水処理機構。
3. 前記揮散室（４）を高温雰囲気にするようにした請求項１又は２記載の排水処理機構。
4. 前記揮散室（４）を加熱する熱源として熱分解室（５）の熱を利用するようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の排水処理機構。
5. 前記揮散室（４）で揮散しきれず落下した排水を熱分解室（５）に導くようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の排水処理機構。
6. 前記熱分解室（５）に蓄熱加熱媒体を配するようにした請求項１乃至５のいずれかに記載の排水処理機構。

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