JP7298936B2 - 廃液処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種の廃液を、クローズド化処理（放流無しでの排水処理）を図ることで、地球に優しく、かつ環境に最適な廃液処理装置に関する。

クローズド化を図ることにより（クローズド化処理することで）、地球に優しく、かつ環境に最適な廃液処理装置を提供でき、種々、試みられている。

例えば、特許第４０３６６２８号公報で開示されている発明が挙げられる。この特許発明は、明細書に記載の如く、廃液中の油のミストを空中に拡散することなく、処理する廃液処理装置の提案である。

即ち、離型剤廃液、洗浄廃液、水溶性切削液、現象廃液、印刷廃液、メッキ廃水の廃液を貯留する廃液貯留槽と、熱交換機と、廃液処理機、及び循環用のポンプと、分離機と、並びにコンデンサーと、各種の配管とで構成する小型の廃液処理装置において、廃液処理機で、加温廃液を、比重分離して、その上方に蒸気を、下方に油分を移動し、蒸気を配管に導くとともに、油分を、廃液処理機に設けたタンクを介して配管に導き、分離機は、コーン体と、コーン体の拡開裾部とその内周面間に形成した隙間と、拡開裾部近傍に形成したチャンバーと、及び導入口、並びに排出口で構成し、コーン体からチャンバーに至り開放し、蒸気内に残留する油分、又は異物、流体を分離する構成である。

特徴は、少量廃液処分・低コスト化を達成し、ユーザーの要望に応え得ることと、廃棄物の減容化、リサイクル化と、社会及び地球全体の環境に貢献することである。又は分離した蒸気内残留のゴミ、異物等の不純物を排除して、精製された凝縮液（凝縮水）を生成すること、凝縮液を利用する機器、例えば、クーリングタワー用水、工業用水、散水等に利用できる清澄度を確保すること等にある。

さらに、装置に付設した設備で、コンデンサーの機能拡充と、蒸発の効率化を図る構造で、このコンデンサーに真空ポンプを繋ぐ発明として、特開２０１９－２１７４５０号公報がある。この発明では、図１１において、コンデンサー（９３０）に真空ポンプ（９２０）を繋いだ構造は有るが、詳細な目的の開示は無い。

特許第４０３６６２８号公報 特開２０１９－２１７４５０号公報

従来は、廃油、又は廃液を含む汚水等より分離した蒸留水（擬縮水）を、クーリングタワーにより効率的、かつ外気に影響なく蒸散するには、コンデンサー内の温度管理、及び／又は、内圧管理が必要とされるが、十分な配慮がない。殊に、冬季においては、何らかの手段が要求される状況である。

これに鑑み、本発明は、コンデンサーに加熱器を繋ぎ、例えば、外気低温下でも水分蒸発を可能とした（年中同じ条件での蒸発が図れる）構造を提案する。その手段を、請求項１－７において開示した。

請求項１の発明では、
固液分離を経た廃液を貯留する廃液貯留槽と、
この廃液貯留槽に繋がる真空蒸発濃縮機と、
真空蒸発濃縮機に繋がる濃縮液貯槽と、
真空蒸発濃縮機と繋がるコンデンサーと、
真空蒸発濃縮機とコンデンサーの間に配備したミストセパレータと、
このコンデンサーに繋がるクーリングタワーと、
コンデンサーに繋がる凝縮液タンクと、
で構成した廃液処理機において、
真空蒸発濃縮機に備えたメインコイル、及び／又は、回転コイルに第１加熱蒸気を供給するボイラーを備え、
コンデンサーには、ミストセパレータからの蒸発気体を供給する第１蒸気配管を備え、
コンデンサーに繋ぐ第２蒸気配管には、加熱器を備え、
この加熱器で生成した第２加熱蒸気は、外気低温時に、第２蒸気配管を経由し、コンデンサーに供給することを特徴とした廃液処理装置である。

これにより、請求項１では、コンデンサーに加熱器を繋ぎ、低温度状況における処理水でも水分蒸発を継続して行える構造であること、又は外気温に関係なく、コンデンサーの機能を維持できること、等の特徴があり、併せて、廃液処理装置として有益である。

請求項２の発明では、
コンデンサーには、一方に第２蒸気配管の蒸気、又は蒸気ドレン（蒸気ドレンは、例えば、コストの低廉化と有効利用である）と、加熱器、及び他方の第３蒸気配管を介してクーリングタワーを付設し、クーリングタワーには、加熱器と第３蒸気配管とで第３加熱蒸気、又は蒸気ドレンを供給し、
外気低温時に、クーリングタワーの蒸発機能を補填する構成とした廃液処理装置である。

これにより、請求項２では、請求項１の効果を期待できることと、最適なクーリングタワーの構造を提供できる。

請求項３の発明では、
廃液処理装置には、生物処理工程を含み、
この生物処理工程は、第１沈殿槽と、担体利用生物処理槽、及び第２沈殿槽、並びに活性炭吸着装置、砂ろ過装置、及び／又は、凝集沈殿、又は吸着装置を用いる構成とした廃液処理装置である。

これにより、請求項３では、請求項１に記載の効果を期待できることと、最適な生物処理工程の構造を提供できる。

請求項４の発明では、
真空蒸発濃縮機では、加温廃液を、沸点分離し、真空蒸発濃縮機の室内の上方に蒸気を、真空蒸発濃縮機の室内の下方に濃縮液（油分、又は高沸点物資）を移動する構造とし、蒸気を、ミストセパレータに供給する構成とした廃液処理装置である。

これにより、請求項４では、請求項１に記載の効果を期待できることと、最適な真空蒸発濃縮機の構造を提供できる。

請求項５の発明では、
ミストセパレータでは、蒸気内に残留する油分、又は異物、流体を、旋回気流の加速と拡散とを介して分離する構成とした廃液処理装置である。

これにより、請求項５では、請求項１に記載の効果を期待できることと、最適なミストセパレータの構造を提供できる。

請求項６の発明では、
コンデンサーに設けた冷却水給排用の配管及び凝縮液排出用の配管と、廃液処理機の収斂部の下方に設けたタンクと、廃液処理機の収歛部の筒部に設けた、タンクからのガスの逆流防止を図る封水部を備える構成とした廃液処理装置である。

これにより、請求項６では、請求項１に記載の効果を期待できることと、最適なコンデンサー、及び周辺の装置との組み合わせの構造を提供できる。

請求項７の発明では、
コンデンサーに加熱器を付設し、真空蒸発濃縮機、ミストセパレータを真空域にし、少なくとも、コンデンサー内での低温蒸発を図る構成とした廃液処理装置である。

これにより、請求項７では、請求項１に記載の効果を期待できることと、最適なコンデンサー、及び周辺の装置との組み合わせの構造を提供できる。

本発明の廃液処理装置の前処理工程の流れを示すフローチャート 本発明の廃液処理装置の濃縮工程の流れを示すフローチャート 本発明の廃液処理装置の生物処理工程の流れを示すフローチャート 本発明の廃液処理装置全体の配置図

以下、本発明の一実施例を説明する。各実施例は、好ましい一例であり、各実施例の説明、及び／又は、図面に限定されない。従って、発明の趣旨の範囲において構成の一部を変更する構造、又は同じ特徴と効果を達成できる構造、等は、本発明の範疇である。

図１－１から図１－３において、Ａブロックは前処理工程、Ｂブロックは濃縮工程、Ｃブロックは生物処理工程を示している。

図１－１に示すＡブロックでは、汚泥、又は廃液があり、汚泥の場合には、振動振機１を利用し、大まかに固液分離し、ゴミと夾雑物を除去する。廃液は、廃液ピット２に貯留し中和処理後、例えば、廃液貯留槽４、及び／又は、浮上油分離槽３を介して、油分を浮上分離し、次のＢブロックに送られる。尚、後述の如く、脱水ケーキ２７はタンク、又はヤードや適宜の収容手段（符号なし）に貯留される。また油分は、それぞれ配管を利用し、搬送される。尚、廃液ピット２の役割は、中和剤を添加し中和することで、全体の中和状態を一律化し、後工程をスムースに処理することを意図する。

このＡブロックで分離した廃液は、図１－２に示すＢブロックの原液供給槽７に受入れられ、真空蒸発濃縮機５に送られる。この真空蒸発濃縮機５内には回転軸５１が架承されており、この回転軸５１には、回転コイル５０が連結、且つ架承されている。また回転軸５１には、配管を介してボイラー６が繋がれていることで、このボイラー６からの加熱蒸気が回転軸５１に供給される。さらにこの加熱蒸気が、回転軸５１から回転コイル５０に導かれる。この加熱蒸気は、真空蒸発濃縮機５内に設け回転コイル５０に終始、供給されることで、例えば、加熱蒸気が送られた回転コイル５０により、真空蒸発濃縮機５内に送られた廃液を攪拌し、昇温する。従って、前述の如く、性状にばらつきのある廃棄物の熱変性を防ぎ、ボイラー６の燃料費節約に効果がある。

そうして、廃液の一次処理された水分（純水ではない水分）は蒸発し（例えば、蒸気は１００℃とし、減圧下において、液温が４０℃～５０℃でも沸騰できるようにする目的である）、その後の処理に回る。一方、働きを終え降温した蒸気は、蒸気ドレンを介して熱源、例えば、ボイラー６にリターンさせる構造である。尚、図中５２は回転軸５１を回転する駆動手段である。ボイラー６には、加熱器１４でも再利用可能な廃棄用ドレンを備える。尚、真空蒸発濃縮機５内に回転コイル５０を採用することにより、コイル状の蒸気配管が回転しながら廃液に伝熱する。すなわち、遠心力により、境膜が剥離し、伝熱面にスケールが付きにくくなり、メンテナンスの頻度を減らすことができる。さらに、スケールの付着がないため境膜伝熱係数が大きくなり、効率的な熱交換が図れ、使用蒸気量が少なくなる。また、真空蒸発濃縮機５内の回転コイル５０を横向きに設けることにより、真空蒸発濃縮機５の省スペース化の効果と、廃液と回転コイル５０の接触面が大きくなるため、伝熱効果が高くなる。

本発明は、経済性と、機器の有効利用、例えば、ボイラー６の蒸気は、真空蒸発濃縮機５に、又は蒸気ドレンは、加熱器１４に、それぞれ送り、コストの削減と、資源の有効利用を図ることが特徴である。また、ランニングコストの削減化等を図る。

また、真空蒸発濃縮機５で約１／１０に濃縮された残廃液は、濃縮液貯槽８に貯留され、原則として外部処理委託に回される。

真空蒸発濃縮機５で一次処理された水分（一次処理水）は、その後、真空蒸発濃縮機５の分離室５３、及び／又は、配管を介して接続されたミストセパレータ１０に導かれ、一次処理水の形態で分離処理される。例えば、蒸発気体のうち大きな気泡となった一次処理水（液滴）は、このミストセパレータ１０で除去する。尚、このミストセパレータ１０は液滴の処理のみでなく、他の異物、又は不純物をも除去できる。また、ミストセパレータ１０の二次処理水は配管を介して真空蒸発濃縮機５に送る。

このミストセパレータ１０の先にはコンデンサー１１と加熱器１４と、さらにクーリングタワー１２が、それぞれ第１蒸気配管１０１、第２蒸気配管１０２、及び第３蒸気配管１０３を介して連通される。このコンデンサー１１には、配管を介して補給水を供給する。ミストセパレータ１０でミスト化された蒸気は、コンデンサー１１を介して濃縮又は分離されて水、及び／又は蒸気のまま、加熱器１４に導かれる。コンデンサー１１から加熱器１４に導入された水、及び／又は蒸気、或いは蒸気ドレンは、加熱器１４で加熱処理による温度調整され、クーリングタワー１２において気化し易い温度に昇温した後に、このクーリングタワー１２に送る。理由は、この加熱処理により、外気温の変化に左右されず、年間を通して安定的に、クーリングタワー１２で蒸発させるためである。殊に外気温が低くなる、例えば、冬場において、クーリングタワー１２を停止することなく、継続的な蒸発ができることとなり、極めて、有効であり、かつ実用的である。また、ミストセパレータ１０では、槽内において、蒸気内に残留する油分、又は異物、流体を、旋回気流の加速と拡散とを介して分離する構成である。

尚、加熱器１４を装備する理由は、例えば、低温度の処理水においても、十分な蒸発を図り得るためと考えられる。また、コンデンサー１１の廃液は、凝縮液タンク１３に導かれる。

そして、このクーリングタワー１２で気化しなかった蒸気は冷却水となり、配管を介してコンデンサー１１へ送られる。尚、加熱器１４からの蒸気、及び／又は、コンデンサー１１の蒸気はこのクーリングタワー１２からの冷却水で冷やされ凝縮液となる。そして、この凝縮液は凝縮液タンク１３に導かれ、Ｃブロックの生物処理工程に送られた後、清澄化されて水（清澄水）となり、この清澄水を、例えば、クーリングタワー１２用の水として再利用する。図中１５はコンデンサー１１の排気口に設けた真空ポンプを示す。

図１－３にはＣブロックの生物処理工程を示す。Ｂブロックの濃縮工程（無機処理）後に、さらにこの生物処理工程（有機処理）を行うことで、多様な清浄の廃棄物の対応が可能になる。

Ｂブロックの凝縮液タンク１３に貯槽された凝縮液は、Ｃブロックの第１沈殿槽１６に送られ、まず１次凝集沈殿処理を行なう。この凝集沈殿処理により、排水のＰＨ調整や懸濁物質と油水分等を除去する。これにより、以降の生物処理工程が効率よく作用する効果がある。この１次凝集沈殿処理で除去された懸濁物質と油水分等の汚泥は、汚泥受槽２５を経由して汚泥脱水装置２６で処理を行い、脱水ケーキ２７となり、基本的には外部委託業者で処理される。

１次凝集沈殿処理後、凝集液は担体利用生物処理槽１８へ送られる。この担体利用生物処理槽１８では、担体利用生物処理により、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）や化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の除去を効率よく行うことができる。その後、第２沈殿槽１９へ送られた凝集液は、ここで、２次凝集沈殿処理を行ない、残存する懸濁物質等の不純物をさらに除去する。仕上げ処理をした処理液は、その後、砂ろ過装置２０と活性炭吸着装置２１を通過し、この砂ろ過装置２０と活性炭吸着装置２１での処理、即ち、精密ろ過処理２２等の手段を利用し、清澄化されて水（清澄水）となり、処理液タンク２３で貯水される。この清澄水は、例えば、冷却水槽２４に送られ、クーリングタワー１２の冷却用水として再利用できる。

尚、担体利用生物処理は、生物反応槽に担体を投入し、硝化菌の固定化により、短時間で硝化や脱窒を可能にする処理方式である。例えば、バイオエルグ担体では、ポリマを直径３～５ｍｍの球形に整形した微生物付着固定化担体を利用する。これによって、例えば、親水性のため微生物の付着に好適で、水中撹拌機による撹拌にも十分耐えうる強度を有し、かつ、均一粒径に製造可能で固液分離などのハンドリング性に優れた効果が期待できる。

また、図２に本発明の廃液処理装置における各処理槽の配置図を示す。各処理槽や機器は、例えば、空気管、薬液管、汚泥管、蒸気管等の配管により接続され、各々、凝縮液等の主排水、処理水、空気、薬液、汚泥、そして蒸気等を、必要箇所へ送り、各処理を行なう。また、活性炭吸着装置２１の他に、図示しないが、凝集沈殿、又はその他の吸着装置を併設することも可能である。

本発明の廃液処理装置は、蒸発した蒸気の凝縮液を回収し、生物処理にて浄化し、冷却水槽２４の補給水に利用するシステムである。廃油のみならず廃酸、廃アルカリ、汚泥の水分を、例えばほぼ１００％処理できるため、資源を最大限に再利用できる。加えて、放流を想定していないため、環境に優しく、台風や地震等の災害発生時に、施設外への処理水の放流がなく、災害廃棄物の処理拠点となりうる。さらに濃縮工程においてコンデンサー１１に加熱器１４を繋ぐ（真空蒸発濃縮機５、ミストセパレータ１０を真空域にし、少なくとも、コンデンサー１１内での低温蒸発を図り得る）ことにより、例えば、外気温、季節に左右されることなく、低温度の処理水でも水分蒸発を、安定的に継続して行うことができ、コンデンサー１１の機能を安定的に維持できる。尚、真空蒸発濃縮機５、ミストセパレータ１０を真空域にすることで、省エネルギー化、処理量の増大、濃縮倍率の高度化を図ることができることを、エネルギー収支計算により確認した。

前述した、各実施例は、好ましい一例である。この各実施例の趣旨の範囲において、構成の一部を変更する構造、又は同じ特徴と効果を達成できる構造、等は、本発明の範疇である。

１ 振動振機
２ 廃液ピット
３ 浮上油分離槽
４ 廃液貯留槽
５ 真空蒸発濃縮機
６ ボイラー
７ 原液供給槽
８ 濃縮液貯槽
１０ ミストセパレータ
１１ コンデンサー
１２ クーリングタワー
１３ 凝縮液タンク
１４ 加熱器
１５ 真空ポンプ
１６ 第１沈殿槽
１８ 担体利用生物処理槽
１９ 第２沈殿槽
２０ 砂ろ過装置
２１ 活性炭吸着装置
２２ 精密ろ過処理
２３ 処理液タンク
２４ 冷却水槽
２５ 汚泥受槽
２６ 汚泥脱水装置
２７ 脱水ケーキ
５０ 回転コイル
５１ 回転軸
５２ 駆動手段
５３ 分離室
１０１ 第１蒸気配管
１０２ 第２蒸気配管
１０３ 第３蒸気配管
１０４ 蒸気ドレン槽

Claims (7)

1. 固液分離を経た廃液を貯留する廃液貯留槽と、
   この廃液貯留槽に繋がる真空蒸発濃縮機と、
   前記真空蒸発濃縮機に繋がる濃縮液貯槽と、
   前記真空蒸発濃縮機と繋がるコンデンサーと、
   前記真空蒸発濃縮機と前記コンデンサーの間に配備したミストセパレータと、
   このコンデンサーに繋がるクーリングタワーと、
   前記コンデンサーに繋がる凝縮液タンクと、
   で構成した廃液処理機において、
   前記真空蒸発濃縮機に備えたメインコイル、及び／又は、回転コイルに第１加熱蒸気を供給するボイラーを備え、
   前記コンデンサーには、前記ミストセパレータからの蒸発気体を供給する第１蒸気配管を備え、
   前記コンデンサーに繋ぐ第２蒸気配管には、加熱器を備え、
   この加熱器で生成した第２加熱蒸気は、外気低温時に、前記第２蒸気配管を経由し、前記コンデンサーに供給することを特徴とした廃液処理装置。
2. 前記コンデンサーには、一方に前記第２蒸気配管の蒸気、又は蒸気ドレンと、前記加熱器、及び他方の第３蒸気配管を介して前記クーリングタワーを付設し、このクーリングタワーには、前記加熱器と前記第３蒸気配管とで第３加熱蒸気、又は蒸気ドレンを供給し、
   外気低温時に、前記クーリングタワーの蒸発機能を補填する構成とした請求項１に記載の廃液処理装置。
3. 前記廃液処理装置には、生物処理工程を含み、
   この生物処理工程は、第１沈殿槽と、担体利用生物処理槽、及び第２沈殿槽、並びに活性炭吸着装置、砂ろ過装置、及び／又は、凝集沈殿、又は吸着装置を用いる構成とした請求項１に記載の廃液処理装置。
4. 前記真空蒸発濃縮機では、加温廃液を、沸点分離して、この真空蒸発濃縮機の室内の上方に蒸気を、この真空蒸発濃縮機の室内の下方に濃縮液（油分）を移動する構造とし、この蒸気を、前記ミストセパレータに供給する構成とした請求項１に記載の廃液処理装置。
5. 前記ミストセパレータでは、蒸気内に残留する油分、又は異物、流体を、旋回気流の加速と拡散とを介して分離する構成とした請求項１に記載の廃液処理装置。
6. 前記コンデンサーに設けた冷却水給排用の配管及び凝縮液排出用の配管と、前記廃液処理機の収斂部の下方に設けたタンクと、前記廃液処理機の収歛部の筒部に設けた、このタンクからのガスの逆流防止を図る封水部を備える構成とした請求項１に記載の廃液処理装置。
7. 少なくとも前記コンデンサーに加熱器を付設し、このコンデンサー内での低温蒸発を図る構成とした請求項１に記載の廃液処理装置。

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