JPH11300340A - 有機物含有排水の回収用蒸発器 - Google Patents

有機物含有排水の回収用蒸発器

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JPH11300340A
JPH11300340A JP10887998A JP10887998A JPH11300340A JP H11300340 A JPH11300340 A JP H11300340A JP 10887998 A JP10887998 A JP 10887998A JP 10887998 A JP10887998 A JP 10887998A JP H11300340 A JPH11300340 A JP H11300340A
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JP
Japan
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evaporator
organic matter
water
wastewater
downstream side
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Withdrawn
Application number
JP10887998A
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English (en)
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Shiro Inoue
司朗 井上
Kazunori Koba
和則 木場
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 難溶性有機物含有排水から有機物を除去し、
有機物含有量が少なくなった水を回収するシステムに利
用される蒸発器であって、連続操作が可能であり、省エ
ネルギー性に優れ、しかも、装置構成の単純なものを提
供する。 【解決手段】 有機物含有排水の滞留部2aが、上流側か
ら下流側に向かって順次高さが低くなるように設置され
た堰板5,6,7,8,9 により複数の区分A,B,C,D,E に仕切ら
れており、滞留部2aの各区分A,B,C,D,E において有機物
含有排水の一部が蒸発しかつ残部が順次下流側へ送ら
れ、滞留部2aの最下流側の区分E の水が回収される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、有機溶剤を使用
する産業において、溶剤含有排水から溶剤を含まない水
を回収するシステムに利用される蒸発器に関し、典型的
には、半導体や液晶を始めとする各種電子産業等、純水
や超純水で洗浄およびリンスを行う工程を含む工場にお
いて、プロセスで使用される特殊な溶剤を含んだ排水か
ら溶剤を連続的に除去して純水または超純水原水として
回収することを目的とする蒸発器に関するものである。
【0002】
【従来技術とその問題点】半導体や液晶を始めとする各
種電子産業の工程では、各種の薬品が使用される。例え
ば、各種の基板の製造工程では、各種の有機溶剤(酢酸
ブチル、四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロ
エチレン、エチルベンゼン、ベンゼン、1,1,1−ト
リクロロエタン、塩化メチレン、クロロフォルムなど)
が使用され、リンス工程等で純水中に混入してくる。こ
れらがかなり高濃度(例えば数千ppm)で混入した使
用済み純水すなわち排水は、希釈して好気性微生物で処
理する場合には、多大なエネルギー、設備スペース等を
要し、運転管理が煩雑であり、生じた汚泥の処理も必要
であるという問題があった。また、無希釈で嫌気性処理
を行う方法は、上記の好気性微生物処理に比べて省エネ
ルギーにはなるが、処理水質が不十分なため後段に好気
性処理を付加させる必要があり、やはり設備スペースと
運転管理で上記のような問題があった。
【0003】このような排水を物理的に処理する方法と
しては、スチームストリッピング、単蒸留、単段蒸発等
がある。
【0004】特に、低濃度領域でのヘンリー定数が大き
い溶剤水溶液系で、極低濃度まで溶剤を除去する場合に
は、スチームストリッピングが有効である。スチームス
トリッピング装置(21)は、図5に示すように、塔底から
ストリッピング用スチームが、塔頂から加熱された原水
がそれぞれ導入される充填物(22a) の充填塔(22)と、塔
頂から排出された蒸気を冷却して液化し溶剤液とする凝
縮器(23)と、塔底から排出された処理水と処理前の原水
とを熱交換させる熱回収用熱交換器(24)と、処理前の原
水をさらに加熱するトリムヒータ(25)とを備えている。
【0005】しかし、スチームストリッピングの場合に
は、特殊な充填物(22a) が必要であること、背の高い塔
(22)が必要でメンテナンスが大変であることと、塔底か
ら吹き込まれるストリッピング用スチームが液と直接接
触して処理水として回収されるが、回収された処理水が
ボイラ給水に直接利用できる水質を有しない場合には、
新たにボイラ給水の処理・供給が必要になり、装置構成
が複雑になるという問題があった。
【0006】また、単蒸留は、装置的にシンプルであ
り、熱源蒸気凝縮水のロスも起こさないという点で優れ
ているが、原水の連続的供給を行わない回分式操作を必
要とするため、連続して操業される前工程との連携をと
るための制御が必要で、それに伴う操作の自動化が厄介
であるという問題があった。
【0007】また、単純な連続式単段蒸発器では、蒸発
液の混合が激しいので、処理水中の溶剤濃度を低くした
い場合には、非常に多量の蒸発が必要になり、エネルギ
ー消費が大となる上、水のロスも大となるという問題が
あった。
【0008】本発明は、上記の問題点を解決できる有機
物含有排水の回収用蒸発器、すなわち、連続操作が可能
であり、省エネルギー性に優れ、しかも、装置構成の単
純な有機物含有排水の回収用蒸発器を提供することを目
的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の有機物含有排
水の回収用蒸発器は、難溶性有機物含有排水から有機物
を除去し、有機物含有量が少なくなった水を回収するシ
ステムに利用される蒸発器であって、有機物含有排水の
滞留部が、上流側から下流側に向かって順次高さが低く
なるように設置された堰板により複数の区分に仕切られ
ており、滞留部の各区分において有機物含有排水の一部
が蒸発しかつ残部が順次下流側へ送られ、滞留部の最下
流側の区分の水が回収されるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下図面
を参照して説明する。
【0011】図1に示す本発明の有機物含有排水の回収
用蒸発器(1) は、たとえば、酢酸ブチルを重量%で30
00ppm含むリンス排水が2.5t/h排出される基
板製造工程において、リンス排水を処理して酢酸ブチル
の含有量を2ppm以下とし、純水装置(蒸留法)の原
水として再利用するために設置されるものである。
【0012】水−酢酸ブチル系の気液平衡関係は、全圧
が1気圧の場合に対して、図2のように与えられている
(J.Gmehling, U.Omken 編、“Vapor-Liquid Equilibri
um Data Collection”,Aqueous-Organic Systems, Dec
hema:Chemistry Data Series,Vol.1,Part 1.に記載。Ch
o T.Ochi K.Kojima K., Fluid Phase Equilibriua,Vol.
11,p.137(1983)に基づくもの。)。同図において、x1
は液相中の水のモル分率((1−x1 )が酢酸ブチルの
モル分率)、y1 は気相中の水のモル分率((1−
1 )が気相中の酢酸ブチルのモル分率)である。
【0013】本発明の蒸発器(1) は、酢酸ブチルの処理
が目的であるから、図2のデータから濃度を酢酸ブチル
の重量濃度(wt%)基準に直して書き直したのが、図
3である。
【0014】ここで下記の点が注目される。
【0015】水中への酢酸ブチルの溶解度は、0.8
3%(8300ppm)である。一方、酢酸ブチルへの
水の溶解度は、約3.55%である。従って、酢酸ブチ
ルの濃度が0〜0.83%と、96.45%〜100%
では単一の液層を形成するが、0.83%〜96.45
%では0.83%の液と96.45%の液が混在する状
態となり、静置すると二層に分離する。
【0016】酢酸ブチルが0〜0.83%の低濃度液
では、酢酸ブチルの分圧が非常に高くなり、酢酸ブチル
が蒸発しやすい。たとえば、図3において、酢酸ブチル
が8300ppmである酢酸ブチル含有水に対して、気
相中の酢酸ブチルは約72wt%で液相中の酢酸ブチル
の約90倍、酢酸ブチルが3000ppmである酢酸ブ
チル含有水に対して、気相中の酢酸ブチルは52wt%
で液相中の酢酸ブチルの約173倍となっている。この
ような低濃度の酢酸ブチル含有水を加熱すると、酢酸ブ
チルが多く蒸発し、蒸発する水(ロス分)を少なくし
て、より低濃度の酢酸ブチル含有水を得ることができ
る。
【0017】本発明の蒸発器(1) は、上記注目点およ
びを利用して、より低濃度の酢酸ブチル含有水を得る
ものであって、図1に示すように、下部が有機物含有排
水の滞留部(2a)、上部が蒸発空間とされるケーシング
(2) と、ケーシング(2) の下部に設けられかつ管内に加
熱蒸気が流される伝熱管群(3) とを備え、有機物含有排
水の滞留部(2a)が、上流側から下流側に向かって順次高
さが低くなるように設置された4枚の堰板(5)(6)(7)(8)
により5つの区分(A)(B)(C)(D)(E) に仕切られているも
のである。
【0018】この蒸発器(1) によると、供給原水は、最
も上流側の第1の区分(A) に供給され、液面下に設置さ
れている伝熱管(3) から熱を与えられる。これにより、
供給原水の一部が蒸発し、残部が堰板(5) を越えて第2
の区分(B) に入る。同様にして、第2から第4の区分
(B)(C)(D) において有機物含有排水の一部が蒸発しかつ
残部が順次下流側の第3から第5の区分(C)(D)(E) へ送
られる。そして、最下流側の第5の区分(E) に滞留する
水が抜き出されて回収される。供給原水の量は、250
0kg/hであり、有機物含有排水の滞留部(2a)の各区
分(A)(B)(C)(D)(E) では、供給原水量の1%(25kg
/h)が蒸発させられる。
【0019】蒸発蒸気は、凝縮器(4) で冷却され、さら
に、比重差分離のセパレータ(9) にかけられて、溶剤液
と水とに分離される。この水は、希薄水リターンとし
て、供給原水に混合されて再処理される。
【0020】この際注意すべきは、下流側の蒸発液が突
沸などによって飛び散って上流側に戻らないようにしな
ければならないことである。また、伝熱管(3) と堰板
(5)(6)(7)(8)との間に隙間があっても良いが、堰板(5)
(6)(7)(8)を越流する液流がなくなるほど、大きい隙間
とすることは許されない。
【0021】また、上記の説明で堰板数を4枚、区分数
を5としているが、これは特定の原水について、特定の
処理性能を得る場合に定められたもので、原水組成およ
び処理水の要求水質によって変わるものである。
【0022】(実施例)図1に示した蒸発器(1) を使用
して、3000ppmの酢酸ブチルを含有するリンス排
水を2500kg/h処理し、各区分(A)(B)(C)(D)(E)
で供給液量の1%(25kg/h)を蒸発させた。この
とき、第1の区分(A) から第2の区分(B) に入る液は、
酢酸ブチル含有量が695ppmであり、以下順次、1
60ppm、36ppm、8.2ppmとなって、最終
区分(第5区分)(E) から抜き出した処理水中の酢酸ブ
チル含有量は1.9ppmであった。
【0023】蒸発量はトータルで125kg/hとな
り、回収水量は2375kg/hとなった。本発明を適
用した場合、95%が回収され、1kgの回収水を得る
ために必要な蒸発量は0.0526kgで済む。
【0024】(比較例)図4には、単段の連続式蒸発器
(11)を示している。この蒸発器(11)は、堰板(5)(6)(7)
(8)を除いて、本発明の蒸発器(1) と同じ構成とされて
いる。すなわち、比較例の蒸発器(11)は、下部が有機物
含有排水の滞留部(12a) 、上部が蒸発空間とされるケー
シング(12)と、ケーシング(12)の下部に設けられ管内に
加熱蒸気が流される伝熱管群(13)とを備えている。そし
て、蒸発蒸気が凝縮器(14)で冷却されて、凝縮液とされ
ている。
【0025】この比較例の蒸発器(11)では、蒸発器(11)
内での液の混合が激しいため、抜き出す処理水の組成
と、蒸発蒸気組成は、平衡関係になる。即ち、処理水2
ppm(モル分率として0.3×10-6)とほぼ平衡な
蒸気組成は644ppmであるから、原水中の酢酸ブチ
ル濃度より蒸発蒸気中の酢酸ブチル濃度を低くする必要
がある。これは、酢酸ブチルリッチの蒸気を蒸発させて
液相から追い出そうとしている考え(上記注目点の利
用)と矛盾が生じる。即ち、単段蒸発では2ppmは到
底不可能であることを意味している。結局、単段の蒸発
器(11)では、処理水中の酢酸ブチル濃度を回収再利用は
できないが下水へ放流することは許される100ppm
にすることが限度である。この場合、2500kg/h
の供給原水量に対して、この条件を得るための蒸発量は
357kg/h、得られる処理水量は2143kg/h
となった。即ち、3000ppmの酢酸ブチルを放流で
きるレベルの100ppmまで除去する場合でも、1k
gの処理水を得るために0.167kgの水を蒸発させ
る必要が有ることが分った。
【0026】しかも、得られた処理水は、放流はできる
が回収再利用することはできないものであり、無駄を多
く含んだ処理となっている。これに対して、本発明の蒸
発器(1) は、上記注目点を利用して、酢酸ブチルの含
有量を3000ppmから1.9ppmに減少できるだ
けでなく、蒸発蒸気を凝縮器(4) で冷却してからセパレ
ータ(9) にかけることにより、上記注目点を利用し
て、蒸発蒸気が、酢酸ブチルに水が溶解した単一の液層
である酢酸ブチルの高濃度溶剤液と、水に酢酸ブチルが
溶解した単一の液層である酢酸ブチル低濃度リターン水
とに分離され、それぞれが再処理しやすい状態とされて
いるという利点も有している。
【0027】なお、上記の実施例は、本発明の適用範囲
のほんの一部に過ぎず、処理水中の不純物のレベルも目
的によって様々であるが、本発明の蒸発器(1) は、何れ
の場合においても大きな効果を有することは明らかであ
る。もちろん、有機物含有排水の滞留部(2a)の区分数に
ついても、5つに限定されるものではなく、2以上の複
数であれば、それ相当に効果を有する。
【0028】対象とする有機物についても、酢酸ブチル
に限定されるものではなく、ヘンリー定数が大きくて溶
解度が小さい有機物には広範囲に適用可能である。具体
的には、四塩化炭素、トリクロロエレチン、パークロロ
エレチン、エチルベンゼン、ベンゼン、1,1,1−ト
リクロロエタン、塩化メチレン、クロロフォルムなどに
ついても、有効に適用可能である。
【0029】実施例は大気圧操作の例を示したが、真空
操作の場合でも全く同様な効果を発揮できる。図示した
大気圧操作の例では、真空ポンプおよび処理水抜出しポ
ンプを必要とせず、よりコンパクトでかつ低コストの蒸
発器を得ることができる。
【0030】
【発明の効果】本発明の有機物含有排水の回収用蒸発器
によると、各区分において有機物含有排水の一部が蒸発
しかつ残部が順次下流側へ送られるので、最下流側の区
分から回収された水に含まれる有機物は、極めて少量と
なる。しかも、この蒸発器は、スチームストリッピング
に比べて装置構成が単純であり、単蒸留に比べて連続操
作が容易であり、単段蒸発に比べて省エネルギー性に優
れているという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機物含有排水の回収用蒸発器の概略
を示す図である。
【図2】水〜酢酸ブチル系の気液平衡を示すグラフであ
る。
【図3】酢酸ブチル〜水系の気液平衡を示すグラフであ
る。
【図4】比較例である単段の蒸発器の概略を示す図であ
る。
【図5】従来技術である有機物含有排水の回収用スチー
ムストリッピングの概略を示す図である。
【符号の説明】
(1) 有機物含有排水の回収用蒸発器 (2a) 滞留部 (5)(6)(7)(8) 堰板 (A)(B)(C)(D)(E) 複数の区分

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 難溶性有機物含有排水から有機物を除去
    し、有機物含有量が少なくなった水を回収するシステム
    に利用される蒸発器であって、有機物含有排水の滞留部
    (2a)が、上流側から下流側に向かって順次高さが低くな
    るように設置された堰板により複数の区分に仕切られて
    おり、滞留部(2a)の各区分において有機物含有排水の一
    部が蒸発しかつ残部が順次下流側へ送られ、滞留部(2a)
    の最下流側の区分(E) の水が回収される有機物含有排水
    の回収用蒸発器。
JP10887998A 1998-04-20 1998-04-20 有機物含有排水の回収用蒸発器 Withdrawn JPH11300340A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2516554A (en) * 2011-12-01 2015-01-28 Johnson Matthey Plc Catalyst for treating exhaust gas
WO2015011681A3 (en) * 2013-07-25 2015-09-24 Aquaswiss Ag Evaporation-condensation desalination with a low temperature heat sink

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Effective date: 20050705