JP2004337657A - 廃水中の揮発性有機化合物を分離する方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】廃水に含まれている揮発性有機化合物を、廃水から高い分離効率で、且つ、低いランニングコストで分離する。
【解決手段】揮発性有機化合物を含む廃水を、大気圧より低い減圧に維持した密閉容器１の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ当該廃水の温度を前記密閉容器内の飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度から前記飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持した状態でスプレーノズル３から噴出する。
【選択図】 図１
【解決手段】揮発性有機化合物を含む廃水を、大気圧より低い減圧に維持した密閉容器１の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ当該廃水の温度を前記密閉容器内の飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度から前記飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持した状態でスプレーノズル３から噴出する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水又は産業廃水等の廃水にトリクロロエチレン又はテトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物を含んでいる場合に、この揮発性有機化合物を廃水から分離する方法と、その装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地下水又は産業廃水等の廃水の浄化処理に際して、この廃水に含まれているトリクロロエチレン又はテトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物を当該廃水から分離するに際しては、この廃水に対して空気等の気体を大量に吹き込むというバブリング（曝気）を行う方法を採用していたが、高い分離率にするためには、廃水に対して吹き込む空気等の気体の量を著しく多くしなければならないから、装置全体の大型化を避けることができないばかりか、多量の気体を圧送するブロワーの大型化による騒音の増大を招来し、しかも、バブリングした後における排気ガスは、多量であるにもかかわらず、この排気ガスに含まれる揮発性有機化合物の濃度が低いから、このバブリング後における前記排気ガスの浄化処理が厄介であった。
【０００３】
そこで、本発明者は、先に特許出願した特許文献１において、前記廃水を、大気圧以下の減圧に保持した密閉容器内に、その下部から入れて上部から流出することで適宜液深さに溜めるように導入し、この密閉容器内に溜めた廃水を、当該廃水における水面から深い部分において沸騰・蒸発することにより、前記廃水に含まれている揮発性有機化合物を、前記沸騰・蒸発によって発生する蒸気と一緒に分離するという方法を提案した。
【０００４】
【特許文献】
特開２００２−２８２８４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この先願の分離方法は、前記従来の方法よりも分離率が遥かに高いとともに、排気ガスが少ないから、装置の小型化及び騒音の低減等を達成できるというように、従来の分離方法が有する問題を解消できる利点を有する。
【０００６】
しかし、この反面、前記先願による分離方法においては、減圧にした密閉容器内に溜めた廃水を、その水面から深い部分において沸騰・蒸発することのために、前記廃水を加熱することによって、その温度を、前記密閉容器内における飽和蒸気温度よりも水面より深い部分において沸騰・蒸発させる分だけ高い温度にしなければならず、この廃水の加熱のためにエネルギーを必要とするから、この加熱に要するエネルギーの分だけ、ランニングコストが嵩むという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記先願の分離方法が有する問題、つまり、ランニングコストを低減することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するための本発明の分離方法は、第１に、請求項１に記載したように、
「揮発性有機化合物を含む廃水を、大気圧より低い減圧に維持した密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ当該廃水の温度を前記密閉容器内の飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度から前記飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持した状態で噴出するように供給する。」
ことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の分離方法は、第２に、請求項２に記載したように、
「揮発性有機化合物を含む廃水を、大気圧より低い減圧に維持した第１密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解した状態で噴出するように供給し、この第１密閉容器から排出される廃水を、大気圧より低い減圧に維持した第２密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解した状態で噴出するように供給する一方、前記第２密閉容器内で発生した水蒸気を熱原の一部として、前記第１密閉容器に供給する廃水の温度を第１密閉容器内の飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持するとともに、前記第２密閉容器に供給する廃水の温度を第２密閉容器内の飽和蒸気温度から当該飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持する。」
ことを特徴としている。
【００１０】
更にまた、本発明の分離方法は、第３に、請求項３に記載したように、
「前記請求項２の記載において、前記第２密閉容器から排出される廃水を、大気圧より低い減圧に維持され且つ前記第１密閉容器及び第２密閉容器に対して後段を成す密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ前記後段の密閉容器内の飽和蒸気温度に対して当該飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度差を維持した状態で噴出するように供給する。」
ことを特徴としている。
【００１１】
一方、本発明の分離装置は、第１に、請求項４に記載したように、
「内部が大気圧より低い減圧に維持され且つ内部に揮発性有機化合物を含む廃水が噴出するように供給される第１密閉容器と、内部が大気圧より低い減圧に維持された第２密閉容器と、前記第１密閉容器から排出される廃水をこれに空気等の気体を溶解したのち前記第２密閉容器の内部に噴出するように供給する手段とを備え、更に、前記第１密閉容器に供給される廃水の温度を前記第２密閉容器内で発生する水蒸気を熱源の一部として前記第１密閉容器内の飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持する手段と、前記第２密閉容器に供給する廃水の温度を前記第２密閉容器内で発生する水蒸気を熱源の一部として第２密閉容器内の飽和蒸気温度から当該飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持する手段とを備えている。」
ことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の分離装置は、第２に、請求項５に記載したように、
「前記請求項４の記載において、前記大気圧より低い減圧に維持され且つ前記第１密閉容器及び第２密閉容器に対して後段を成す密閉容器を備え、更に、前記第２密閉容器から排出される廃水を、前記後段の密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ後段の密閉容器内の飽和蒸気温度に対してその飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度差を維持した状態で噴出するように供給する手段を備えている。」
ことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明における第１の実施の形態による装置を示す。
【００１４】
この装置は、内部が真空ポンプ２等の真空発生装置にて大気圧より低い減圧に維持される密閉容器１を備え、この密閉容器１内の上部にスプレーノズル３を設け、このスプレーノズル３に、地下水又は産業廃水等のようにトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物を含む廃水を、供給管路４を介して供給することにより、廃水を下向きに噴出することにより、前記廃水に対する脱気を行うように構成する一方、前記密閉容器１の底部に、脱気が終わった廃水を外に取り出すための排出管路５を設ける。
【００１５】
また、前記廃水の供給管路４には、廃水をこれに熱エネルギーを加えて適宜温度に維持するための加熱手段６を設ける。また、前記供給管路４にて供給される前記廃水に予め含まれている空気等の気体の溶解量が充分でない場合においては、前記廃水の供給管路４に、二点鎖線で示すように、空気等の気体の混合手段７を設けて、廃水に充分な量の気体を溶解するようにする。
【００１６】
そして、この装置において、前記供給管路４の廃水におけるトリクロロエチレン濃度と、前記排出管路５の廃水におけるトリクロロエチレン濃度とを測定するとによって、前記トリクロロエチレンの分離効率を求めることを実際に実施した。
【００１７】
この実施は、前記供給管路４における廃水の温度と、前記密閉容器１内における減圧度とのうちいずれか一方又は両方を適宜調節することにより、前記供給管路４を供給する廃水の温度Ｔ１と、前記密閉容器１内における飽和蒸気温度Ｔ２との温度差ΔＴを種々変えて行ったもので、その結果は、図２の通りであった。
【００１８】
この図２において、前記温度差ΔＴが零よりも高いプラス側の温度領域のとき、つまり、廃水の温度Ｔ１が密閉容器１内における飽和蒸気温度Ｔ２よりも高いときには、廃水は、密閉容器１内にスプレーノズル３より噴出したときにおいて、フラッシュ蒸発するとともに脱気が行われるが、前記温度差ΔＴが零のとき及び零よりも低いマイナス側の温度領域のとき、つまり、廃水の温度Ｔ１が、密閉容器Ａ内における飽和蒸気温度Ｔ２と等しいか、密閉容器１内における飽和蒸気温度Ｔ２よりも低いときには、廃水は、密閉容器１内にスプレーノズル３により噴出したときにおいて、フラッシュ蒸発することなく脱気のみが行われる。
【００１９】
この図２から明らかなように、廃水中におけるトリクロロエチレンの分離効率は、前記温度差ΔＴが零より５℃だけ高いとき、つまり＋５℃のときにおいて約９２％であるのに対して、前記温度差ΔＴが前記＋６℃になっても分離効率の向上は殆ど認められず、前記＋５℃を越えた領域での分離効率の向上は横ばいの状態を呈するものである一方、前記分離効率は、前記温度差ΔＴが零より４℃だけ低い領域において６５％以下になるというように大幅に低下することが認められるのであった。
【００２０】
そこで、前記した装置において、供給管路４を介して送られて来る廃水を、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ当該廃水の温度を前記密閉容器内の飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度から前記飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持した状態で、前記スプレーノズル３に供給して、密閉容器１の内部に噴出することにより、廃水中におけるトリクロロエチレンを、６５〜９２％という高い分離効率のもとで分離することができるのである。
【００２１】
次に、図３は、本発明における第２の実施の形態を示す。
【００２２】
この第２の実施の形態は、以下のように構成されている。
【００２３】
すなわち、第１密閉容器１１と第２密閉容器１２との二つの密閉容器を備え、この両密閉容器１１，１２の内部には、後述する脱気及びフラッシュ蒸発を促進するためのラシヒリング等の充填物１１ａ，１２ａが充填されている。
【００２４】
トリクロロエチレン等の揮発性有機化合物を含み温度が１５℃以下の廃水を、供給管路１４を介して前記第１密閉容器１１内における上部に設けたスプレーノズル１３に供給することにより、このスプレーノズル１３から前記第１密閉容器１１内に下向きに噴出したのち、前記第１密閉容器１１の底部から排出ポンプ１５にて取り出す。
【００２５】
この排出ポンプ１５にて取り出した廃水を、移送管路１６を介して前記第２密閉容器１２内における上部に設けたスプレーノズル１７に供給することにより、このスプレーノズル１７から前記第２密閉容器１２内に下向きに噴出したのち、前記第２密閉容器１２の底部から排出ポンプ１８にて取り出す。
【００２６】
前記供給管路１４から送られて来る廃水に、空気等の気体が予め充分に含まれている場合には、そのまま前記第１密閉容器１１内に噴出するように供給するが、前記廃水に予め溶解されている空気等の気体が少ない場合には、前記供給管路１４中に、二点鎖線で示すように、空気等の気体の混合手段１９を設けて、廃水に充分な量の空気等の気体を溶解するようにする一方、前記第１密閉容器１１から第２密閉容器１２への廃水の移送管路１６中には、空気等の気体の混合手段２０を設けて、廃水に充分な量の空気等の気体を溶解するようにする。
【００２７】
前記第１密閉容器１内への廃水の供給管路１４中には第１熱交換器２１を、前記第２密閉容器１２内への廃水の移送管路１６中には第２熱交換器２２を各々設け、前記第１熱交換器２１に、前記第２密閉容器１２内にで発生した水蒸気をダクト２３を介して導入して、前記水蒸気にて第１密閉容器１１への廃水の温度を、前記第１熱交換器２１において、高めるように構成する。
【００２８】
前記第１熱交換器２１内における水蒸気及び不凝縮性ガスを、ダクト２４を介して真空ポンプ２５にて吸引することにより、前記両密閉容器１１，１２内を、その内部の飽和蒸気温度が前記供給管路１４における廃水の温度よりも高い温度（例えば、少なくとも５℃程度だけ高い温度）、例えば、約２０℃になるように、大気圧よりも低い減圧に維持する一方、前記真空ポンプ２５にて吸引して圧縮することによってエネルギーを加えた水蒸気及び不凝縮性ガスを、ダクト２６を介して前記第２熱交換器２２に供給することにより、前記第２密閉容器１２への廃水の温度を、前記第２熱交換器２２における加熱、及び前記排水ポンプ１５でのエネルギーの供給によって、例えば、最高で約２５℃に高めるように構成する。
【００２９】
この構成において、供給管路１４から第１密閉容器１１に供給される廃水の温度は、第１熱交換器２１において、前記第２密閉容器１２内で発生する水蒸気を熱源として前記両密閉容器１１，１２内における飽和蒸気温度、つまり約２０℃に近づくように、例えば、約１９℃に高められたのち、前記第１密閉容器１１内にスプレーノズル１４から噴出して脱気が行われることにより、この廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が廃水から分離される。
【００３０】
前記第１密閉容器１１から排出ポンプ１５にて取り出された廃水は、第２熱交換器２２において約２５℃に高められ、更に、これに混合手段２０にて空気等の気体が混合・溶解されたのち、前記第２密閉容器１２内にスプレーノズル１７から噴出して、フラッシュ蒸発するとともに脱気が行われることにより、この廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が廃水から分離される。
【００３１】
すなわち、この第２の実施の形態は、廃水からのトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物の分離を、先ず、第１密閉容器１１内において、廃水の温度が第１密閉容器１１内における飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度、この実施の形態では、前記飽和蒸気温度よりも約１℃だけ低い状態での脱気と、第２密閉容器１２内において、廃水の温度が第２密閉容器１２内における飽和蒸気温度から当該飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度までの温度範囲内のうち任意の温度、この実施の形態では、前記飽和蒸気温度よりも約５℃だけ高い状態でのフラッシュ蒸発及び脱気との二段階にわたって行うものである。
【００３２】
次に、図４は、第３の実施の形態を示す。
【００３３】
この第３の実施の形態は、前記第２の実施の形態のように、第１密閉容器１１における分離及び第２密閉容器１２における分離に、更に、第３密閉容器２７における分離、第４密閉容器２８における分離、第５密閉容器２９における分離を加えることにより、廃水からのトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物の分離を、合計で五段階にわたって行うように構成したものである。
【００３４】
すなわち、前記第３密閉容器２７、第４密閉容器２８及び第５密閉容器２９は、その内部の各々に脱気及びフラッシュ蒸発を促進するためのラシヒリング等の充填物２７ａ，２８ａ，２９ａが充填され、且つ、前記真空ポンプ２５に繋がる前記第１熱交換器２１へのダクト２３に接続されていることにより、その内部が、前記第１密閉容器１１及び第２密閉容器１２と同様に、約２０℃の飽和蒸気温度にになるような減圧に維持されている。
【００３５】
前記第２密閉容器１２から排出ポンプ１８にて取り出した廃水を、移送管路３０を介して、前記第３密閉容器２７内における上部に設けたスプレーノズル３１に供給することにより、このスプレーノズル３１から前記第３密閉容器２７内に下向きに噴出したのち、前記第３密閉容器２７の底部から排出ポンプ３２にて取り出す。
【００３６】
この排出ポンプ３２にて取り出した廃水を、移送管路３３を介して、前記第４密閉容器２８内における上部に設けたスプレーノズル３４に供給することにより、このスプレーノズル３４から前記第４密閉容器２８内に下向きに噴出したのち、前記第４密閉容器２８の底部から排出ポンプ３５にて取り出す。
【００３７】
この排出ポンプ３５にて取り出した廃水を、移送管路３６を介して、前記第５密閉容器２９内における上部に設けたスプレーノズル３７に供給することにより、このスプレーノズル３７から前記第５密閉容器２９内に下向きに噴出したのち、前記第５密閉容器２９の底部から排出ポンプ３８にて取り出す。
【００３８】
前記第３密閉容器１７への廃水の移送管路３０、前記第４密閉容器２８への廃水の移送管路３３及び前記第５密閉容器２９への廃水の移送管路３６中の各々に、空気等の気体の混合手段３９，４０，４１を設けて、各廃水に充分な量の空気等の気体を溶解するようにする。
【００３９】
一方、前記第３密閉容器２７への廃水の移送管路３０中に、前記真空ポンプ２５にて圧縮された水蒸気及び不凝縮性ガスを熱源とする第３熱交換器４２を設けて、前記第３密閉容器２７への廃水の温度を、約２２℃に高めるように構成する。
【００４０】
なお、この第３熱交換器４２は、前記第２熱交換器２２と同様に前記真空ポンプ２５にて圧縮された水蒸気及び不凝縮性ガスを熱源とすることから、前記第２熱交換器２２と一体化した一体型の熱交換器に構成することができる。
【００４１】
この構成において、前記第２密閉容器１２内においてフラッシュ蒸発と脱気が行われ、この第２密閉容器１２から排出ポンプ１８にて取り出された廃水は、第３熱交換器４２において約２２℃に高められ、更に、これに混合手段３９にて空気等の気体が混合されたのち、前記第３密閉容器２７内にスプレーノズル３１から噴出して、フラッシュ蒸発するとともに脱気が行われることにより、この廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が廃水から分離される。
【００４２】
前記第３密閉容器２７内から排出ポンプ３２にて取り出された廃水は、これに混合手段４０にて空気等の気体が混合されたのち、前記第４密閉容器２８内にスプレーノズル３４から噴出して、脱気が行われることにより、この廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が廃水から分離される。
【００４３】
そして、前記第４密閉容器２８内から排出ポンプ３５にて取り出された廃水は、これに混合手段４１にて空気等の気体が混合されたのち、前記第５密閉容器２９内にスプレーノズル３７から噴出して、脱気が行われることにより、この廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が廃水から分離される。
【００４４】
この第３の実施の形態は、廃水のフラッシュ蒸発と脱気とを行う密閉容器を、第２密閉容器１２と、第３密閉容器２７との二つに構成する一方、これより後段において廃水の脱気を行うための後段の密閉容器を、第４密閉容器２８と、第５密閉容器２９との二つに構成した場合である。
【００４５】
なお、前記第１及び第２の実施の形態において、前記第２熱交換器２２及び第３熱交換器４２からは、トリクロロエチレン等の揮発性有機化合物を含んだ状態の凝縮水及び不凝縮性ガスが管路４３，４４より排出されるが、これらは、例えば、以下にようにして処理される。
【００４６】
すなわち、凝縮水は、超音波分解槽に導いて、超音波を照射することにより、これに含まれている揮発性有機化合物を分解する一方、前記不凝縮性ガスは、これを加熱炉に導いて、これに揮発性有機化合物を熱分解したのち大気中に放出する。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、請求項１に記載したように、揮発性有機化合物を含む廃水を、大気圧より低い減圧に維持した密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ当該廃水の温度を前記密閉容器内の飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度から前記飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持した状態で噴出するように供給することを特徴とするものであることにより、廃水の温度を前記した温度範囲内のうち任意の温度に維持するだけで良く、廃水を前記温度範囲内のうち任意の温度に維持することに加えるエネルギーを、前記した先願の分離方法のように水面より深い部分で沸騰・蒸発する場合によりも遥かに少なくできるから、揮発性有機化合物を高い分離効率で、且つ、低いランニングコストで分離することができる効果を有する。
【００４８】
また、請求項２及び３は、前記した分離を、複数段にわたって行うことにより、揮発性有機化合物の分離効率をより高めることができるほか、第２密閉容器内でのフラッシュ蒸発にて発生した水蒸気を、廃水の温度を前記温度に維持することの熱源に利用することにより、前記温度に維持することに加えるエネルギーをより少なくできるから、ランニングコストを更に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施の形態による装置を示す図である。
【図２】前記図１の装置において、廃水の温度と密閉容器内の飽和蒸気温度との温度差と、揮発性有機化合物の分離効率との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による装置を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態による装置を示す図である。
【符号の説明】
１ 密閉容器
２ 真空ポンプ
３，１３，１７，３１，３４，３７ スプレーノズル
４，１４ 廃水の供給管路
６ 加熱手段
７，１９，２０，３９，４０，４１ 気体の混合手段
１１ 第１密閉容器
１２ 第２密閉容器
２１ 第１熱交換器
２２ 第２熱交換器
２５ 真空ポンプ
２７ 第３密閉容器
２８ 第４密閉容器
２９ 第５密閉容器
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水又は産業廃水等の廃水にトリクロロエチレン又はテトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物を含んでいる場合に、この揮発性有機化合物を廃水から分離する方法と、その装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地下水又は産業廃水等の廃水の浄化処理に際して、この廃水に含まれているトリクロロエチレン又はテトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物を当該廃水から分離するに際しては、この廃水に対して空気等の気体を大量に吹き込むというバブリング（曝気）を行う方法を採用していたが、高い分離率にするためには、廃水に対して吹き込む空気等の気体の量を著しく多くしなければならないから、装置全体の大型化を避けることができないばかりか、多量の気体を圧送するブロワーの大型化による騒音の増大を招来し、しかも、バブリングした後における排気ガスは、多量であるにもかかわらず、この排気ガスに含まれる揮発性有機化合物の濃度が低いから、このバブリング後における前記排気ガスの浄化処理が厄介であった。
【０００３】
そこで、本発明者は、先に特許出願した特許文献１において、前記廃水を、大気圧以下の減圧に保持した密閉容器内に、その下部から入れて上部から流出することで適宜液深さに溜めるように導入し、この密閉容器内に溜めた廃水を、当該廃水における水面から深い部分において沸騰・蒸発することにより、前記廃水に含まれている揮発性有機化合物を、前記沸騰・蒸発によって発生する蒸気と一緒に分離するという方法を提案した。
【０００４】
【特許文献】
特開２００２−２８２８４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この先願の分離方法は、前記従来の方法よりも分離率が遥かに高いとともに、排気ガスが少ないから、装置の小型化及び騒音の低減等を達成できるというように、従来の分離方法が有する問題を解消できる利点を有する。
【０００６】
しかし、この反面、前記先願による分離方法においては、減圧にした密閉容器内に溜めた廃水を、その水面から深い部分において沸騰・蒸発することのために、前記廃水を加熱することによって、その温度を、前記密閉容器内における飽和蒸気温度よりも水面より深い部分において沸騰・蒸発させる分だけ高い温度にしなければならず、この廃水の加熱のためにエネルギーを必要とするから、この加熱に要するエネルギーの分だけ、ランニングコストが嵩むという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記先願の分離方法が有する問題、つまり、ランニングコストを低減することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するための本発明の分離方法は、第１に、請求項１に記載したように、
「揮発性有機化合物を含む廃水を、大気圧より低い減圧に維持した密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ当該廃水の温度を前記密閉容器内の飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度から前記飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持した状態で噴出するように供給する。」
ことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の分離方法は、第２に、請求項２に記載したように、
「揮発性有機化合物を含む廃水を、大気圧より低い減圧に維持した第１密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解した状態で噴出するように供給し、この第１密閉容器から排出される廃水を、大気圧より低い減圧に維持した第２密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解した状態で噴出するように供給する一方、前記第２密閉容器内で発生した水蒸気を熱原の一部として、前記第１密閉容器に供給する廃水の温度を第１密閉容器内の飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持するとともに、前記第２密閉容器に供給する廃水の温度を第２密閉容器内の飽和蒸気温度から当該飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持する。」
ことを特徴としている。
【００１０】
更にまた、本発明の分離方法は、第３に、請求項３に記載したように、
「前記請求項２の記載において、前記第２密閉容器から排出される廃水を、大気圧より低い減圧に維持され且つ前記第１密閉容器及び第２密閉容器に対して後段を成す密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ前記後段の密閉容器内の飽和蒸気温度に対して当該飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度差を維持した状態で噴出するように供給する。」
ことを特徴としている。
【００１１】
一方、本発明の分離装置は、第１に、請求項４に記載したように、
「内部が大気圧より低い減圧に維持され且つ内部に揮発性有機化合物を含む廃水が噴出するように供給される第１密閉容器と、内部が大気圧より低い減圧に維持された第２密閉容器と、前記第１密閉容器から排出される廃水をこれに空気等の気体を溶解したのち前記第２密閉容器の内部に噴出するように供給する手段とを備え、更に、前記第１密閉容器に供給される廃水の温度を前記第２密閉容器内で発生する水蒸気を熱源の一部として前記第１密閉容器内の飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持する手段と、前記第２密閉容器に供給する廃水の温度を前記第２密閉容器内で発生する水蒸気を熱源の一部として第２密閉容器内の飽和蒸気温度から当該飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持する手段とを備えている。」
ことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の分離装置は、第２に、請求項５に記載したように、
「前記請求項４の記載において、前記大気圧より低い減圧に維持され且つ前記第１密閉容器及び第２密閉容器に対して後段を成す密閉容器を備え、更に、前記第２密閉容器から排出される廃水を、前記後段の密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ後段の密閉容器内の飽和蒸気温度に対してその飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度差を維持した状態で噴出するように供給する手段を備えている。」
ことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明における第１の実施の形態による装置を示す。
【００１４】
この装置は、内部が真空ポンプ２等の真空発生装置にて大気圧より低い減圧に維持される密閉容器１を備え、この密閉容器１内の上部にスプレーノズル３を設け、このスプレーノズル３に、地下水又は産業廃水等のようにトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物を含む廃水を、供給管路４を介して供給することにより、廃水を下向きに噴出することにより、前記廃水に対する脱気を行うように構成する一方、前記密閉容器１の底部に、脱気が終わった廃水を外に取り出すための排出管路５を設ける。
【００１５】
また、前記廃水の供給管路４には、廃水をこれに熱エネルギーを加えて適宜温度に維持するための加熱手段６を設ける。また、前記供給管路４にて供給される前記廃水に予め含まれている空気等の気体の溶解量が充分でない場合においては、前記廃水の供給管路４に、二点鎖線で示すように、空気等の気体の混合手段７を設けて、廃水に充分な量の気体を溶解するようにする。
【００１６】
そして、この装置において、前記供給管路４の廃水におけるトリクロロエチレン濃度と、前記排出管路５の廃水におけるトリクロロエチレン濃度とを測定するとによって、前記トリクロロエチレンの分離効率を求めることを実際に実施した。
【００１７】
この実施は、前記供給管路４における廃水の温度と、前記密閉容器１内における減圧度とのうちいずれか一方又は両方を適宜調節することにより、前記供給管路４を供給する廃水の温度Ｔ１と、前記密閉容器１内における飽和蒸気温度Ｔ２との温度差ΔＴを種々変えて行ったもので、その結果は、図２の通りであった。
【００１８】
この図２において、前記温度差ΔＴが零よりも高いプラス側の温度領域のとき、つまり、廃水の温度Ｔ１が密閉容器１内における飽和蒸気温度Ｔ２よりも高いときには、廃水は、密閉容器１内にスプレーノズル３より噴出したときにおいて、フラッシュ蒸発するとともに脱気が行われるが、前記温度差ΔＴが零のとき及び零よりも低いマイナス側の温度領域のとき、つまり、廃水の温度Ｔ１が、密閉容器Ａ内における飽和蒸気温度Ｔ２と等しいか、密閉容器１内における飽和蒸気温度Ｔ２よりも低いときには、廃水は、密閉容器１内にスプレーノズル３により噴出したときにおいて、フラッシュ蒸発することなく脱気のみが行われる。
【００１９】
この図２から明らかなように、廃水中におけるトリクロロエチレンの分離効率は、前記温度差ΔＴが零より５℃だけ高いとき、つまり＋５℃のときにおいて約９２％であるのに対して、前記温度差ΔＴが前記＋６℃になっても分離効率の向上は殆ど認められず、前記＋５℃を越えた領域での分離効率の向上は横ばいの状態を呈するものである一方、前記分離効率は、前記温度差ΔＴが零より４℃だけ低い領域において６５％以下になるというように大幅に低下することが認められるのであった。
【００２０】
そこで、前記した装置において、供給管路４を介して送られて来る廃水を、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ当該廃水の温度を前記密閉容器内の飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度から前記飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持した状態で、前記スプレーノズル３に供給して、密閉容器１の内部に噴出することにより、廃水中におけるトリクロロエチレンを、６５〜９２％という高い分離効率のもとで分離することができるのである。
【００２１】
次に、図３は、本発明における第２の実施の形態を示す。
【００２２】
この第２の実施の形態は、以下のように構成されている。
【００２３】
すなわち、第１密閉容器１１と第２密閉容器１２との二つの密閉容器を備え、この両密閉容器１１，１２の内部には、後述する脱気及びフラッシュ蒸発を促進するためのラシヒリング等の充填物１１ａ，１２ａが充填されている。
【００２４】
トリクロロエチレン等の揮発性有機化合物を含み温度が１５℃以下の廃水を、供給管路１４を介して前記第１密閉容器１１内における上部に設けたスプレーノズル１３に供給することにより、このスプレーノズル１３から前記第１密閉容器１１内に下向きに噴出したのち、前記第１密閉容器１１の底部から排出ポンプ１５にて取り出す。
【００２５】
この排出ポンプ１５にて取り出した廃水を、移送管路１６を介して前記第２密閉容器１２内における上部に設けたスプレーノズル１７に供給することにより、このスプレーノズル１７から前記第２密閉容器１２内に下向きに噴出したのち、前記第２密閉容器１２の底部から排出ポンプ１８にて取り出す。
【００２６】
前記供給管路１４から送られて来る廃水に、空気等の気体が予め充分に含まれている場合には、そのまま前記第１密閉容器１１内に噴出するように供給するが、前記廃水に予め溶解されている空気等の気体が少ない場合には、前記供給管路１４中に、二点鎖線で示すように、空気等の気体の混合手段１９を設けて、廃水に充分な量の空気等の気体を溶解するようにする一方、前記第１密閉容器１１から第２密閉容器１２への廃水の移送管路１６中には、空気等の気体の混合手段２０を設けて、廃水に充分な量の空気等の気体を溶解するようにする。
【００２７】
前記第１密閉容器１内への廃水の供給管路１４中には第１熱交換器２１を、前記第２密閉容器１２内への廃水の移送管路１６中には第２熱交換器２２を各々設け、前記第１熱交換器２１に、前記第２密閉容器１２内にで発生した水蒸気をダクト２３を介して導入して、前記水蒸気にて第１密閉容器１１への廃水の温度を、前記第１熱交換器２１において、高めるように構成する。
【００２８】
前記第１熱交換器２１内における水蒸気及び不凝縮性ガスを、ダクト２４を介して真空ポンプ２５にて吸引することにより、前記両密閉容器１１，１２内を、その内部の飽和蒸気温度が前記供給管路１４における廃水の温度よりも高い温度（例えば、少なくとも５℃程度だけ高い温度）、例えば、約２０℃になるように、大気圧よりも低い減圧に維持する一方、前記真空ポンプ２５にて吸引して圧縮することによってエネルギーを加えた水蒸気及び不凝縮性ガスを、ダクト２６を介して前記第２熱交換器２２に供給することにより、前記第２密閉容器１２への廃水の温度を、前記第２熱交換器２２における加熱、及び前記排水ポンプ１５でのエネルギーの供給によって、例えば、最高で約２５℃に高めるように構成する。
【００２９】
この構成において、供給管路１４から第１密閉容器１１に供給される廃水の温度は、第１熱交換器２１において、前記第２密閉容器１２内で発生する水蒸気を熱源として前記両密閉容器１１，１２内における飽和蒸気温度、つまり約２０℃に近づくように、例えば、約１９℃に高められたのち、前記第１密閉容器１１内にスプレーノズル１４から噴出して脱気が行われることにより、この廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が廃水から分離される。
【００３０】
前記第１密閉容器１１から排出ポンプ１５にて取り出された廃水は、第２熱交換器２２において約２５℃に高められ、更に、これに混合手段２０にて空気等の気体が混合・溶解されたのち、前記第２密閉容器１２内にスプレーノズル１７から噴出して、フラッシュ蒸発するとともに脱気が行われることにより、この廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が廃水から分離される。
【００３１】
すなわち、この第２の実施の形態は、廃水からのトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物の分離を、先ず、第１密閉容器１１内において、廃水の温度が第１密閉容器１１内における飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度、この実施の形態では、前記飽和蒸気温度よりも約１℃だけ低い状態での脱気と、第２密閉容器１２内において、廃水の温度が第２密閉容器１２内における飽和蒸気温度から当該飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度までの温度範囲内のうち任意の温度、この実施の形態では、前記飽和蒸気温度よりも約５℃だけ高い状態でのフラッシュ蒸発及び脱気との二段階にわたって行うものである。
【００３２】
次に、図４は、第３の実施の形態を示す。
【００３３】
この第３の実施の形態は、前記第２の実施の形態のように、第１密閉容器１１における分離及び第２密閉容器１２における分離に、更に、第３密閉容器２７における分離、第４密閉容器２８における分離、第５密閉容器２９における分離を加えることにより、廃水からのトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物の分離を、合計で五段階にわたって行うように構成したものである。
【００３４】
すなわち、前記第３密閉容器２７、第４密閉容器２８及び第５密閉容器２９は、その内部の各々に脱気及びフラッシュ蒸発を促進するためのラシヒリング等の充填物２７ａ，２８ａ，２９ａが充填され、且つ、前記真空ポンプ２５に繋がる前記第１熱交換器２１へのダクト２３に接続されていることにより、その内部が、前記第１密閉容器１１及び第２密閉容器１２と同様に、約２０℃の飽和蒸気温度にになるような減圧に維持されている。
【００３５】
前記第２密閉容器１２から排出ポンプ１８にて取り出した廃水を、移送管路３０を介して、前記第３密閉容器２７内における上部に設けたスプレーノズル３１に供給することにより、このスプレーノズル３１から前記第３密閉容器２７内に下向きに噴出したのち、前記第３密閉容器２７の底部から排出ポンプ３２にて取り出す。
【００３６】
この排出ポンプ３２にて取り出した廃水を、移送管路３３を介して、前記第４密閉容器２８内における上部に設けたスプレーノズル３４に供給することにより、このスプレーノズル３４から前記第４密閉容器２８内に下向きに噴出したのち、前記第４密閉容器２８の底部から排出ポンプ３５にて取り出す。
【００３７】
この排出ポンプ３５にて取り出した廃水を、移送管路３６を介して、前記第５密閉容器２９内における上部に設けたスプレーノズル３７に供給することにより、このスプレーノズル３７から前記第５密閉容器２９内に下向きに噴出したのち、前記第５密閉容器２９の底部から排出ポンプ３８にて取り出す。
【００３８】
前記第３密閉容器１７への廃水の移送管路３０、前記第４密閉容器２８への廃水の移送管路３３及び前記第５密閉容器２９への廃水の移送管路３６中の各々に、空気等の気体の混合手段３９，４０，４１を設けて、各廃水に充分な量の空気等の気体を溶解するようにする。
【００３９】
一方、前記第３密閉容器２７への廃水の移送管路３０中に、前記真空ポンプ２５にて圧縮された水蒸気及び不凝縮性ガスを熱源とする第３熱交換器４２を設けて、前記第３密閉容器２７への廃水の温度を、約２２℃に高めるように構成する。
【００４０】
なお、この第３熱交換器４２は、前記第２熱交換器２２と同様に前記真空ポンプ２５にて圧縮された水蒸気及び不凝縮性ガスを熱源とすることから、前記第２熱交換器２２と一体化した一体型の熱交換器に構成することができる。
【００４１】
この構成において、前記第２密閉容器１２内においてフラッシュ蒸発と脱気が行われ、この第２密閉容器１２から排出ポンプ１８にて取り出された廃水は、第３熱交換器４２において約２２℃に高められ、更に、これに混合手段３９にて空気等の気体が混合されたのち、前記第３密閉容器２７内にスプレーノズル３１から噴出して、フラッシュ蒸発するとともに脱気が行われることにより、この廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が廃水から分離される。
【００４２】
前記第３密閉容器２７内から排出ポンプ３２にて取り出された廃水は、これに混合手段４０にて空気等の気体が混合されたのち、前記第４密閉容器２８内にスプレーノズル３４から噴出して、脱気が行われることにより、この廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が廃水から分離される。
【００４３】
そして、前記第４密閉容器２８内から排出ポンプ３５にて取り出された廃水は、これに混合手段４１にて空気等の気体が混合されたのち、前記第５密閉容器２９内にスプレーノズル３７から噴出して、脱気が行われることにより、この廃水中に含まれているトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物が廃水から分離される。
【００４４】
この第３の実施の形態は、廃水のフラッシュ蒸発と脱気とを行う密閉容器を、第２密閉容器１２と、第３密閉容器２７との二つに構成する一方、これより後段において廃水の脱気を行うための後段の密閉容器を、第４密閉容器２８と、第５密閉容器２９との二つに構成した場合である。
【００４５】
なお、前記第１及び第２の実施の形態において、前記第２熱交換器２２及び第３熱交換器４２からは、トリクロロエチレン等の揮発性有機化合物を含んだ状態の凝縮水及び不凝縮性ガスが管路４３，４４より排出されるが、これらは、例えば、以下にようにして処理される。
【００４６】
すなわち、凝縮水は、超音波分解槽に導いて、超音波を照射することにより、これに含まれている揮発性有機化合物を分解する一方、前記不凝縮性ガスは、これを加熱炉に導いて、これに揮発性有機化合物を熱分解したのち大気中に放出する。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、請求項１に記載したように、揮発性有機化合物を含む廃水を、大気圧より低い減圧に維持した密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ当該廃水の温度を前記密閉容器内の飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度から前記飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持した状態で噴出するように供給することを特徴とするものであることにより、廃水の温度を前記した温度範囲内のうち任意の温度に維持するだけで良く、廃水を前記温度範囲内のうち任意の温度に維持することに加えるエネルギーを、前記した先願の分離方法のように水面より深い部分で沸騰・蒸発する場合によりも遥かに少なくできるから、揮発性有機化合物を高い分離効率で、且つ、低いランニングコストで分離することができる効果を有する。
【００４８】
また、請求項２及び３は、前記した分離を、複数段にわたって行うことにより、揮発性有機化合物の分離効率をより高めることができるほか、第２密閉容器内でのフラッシュ蒸発にて発生した水蒸気を、廃水の温度を前記温度に維持することの熱源に利用することにより、前記温度に維持することに加えるエネルギーをより少なくできるから、ランニングコストを更に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施の形態による装置を示す図である。
【図２】前記図１の装置において、廃水の温度と密閉容器内の飽和蒸気温度との温度差と、揮発性有機化合物の分離効率との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による装置を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態による装置を示す図である。
【符号の説明】
１ 密閉容器
２ 真空ポンプ
３，１３，１７，３１，３４，３７ スプレーノズル
４，１４ 廃水の供給管路
６ 加熱手段
７，１９，２０，３９，４０，４１ 気体の混合手段
１１ 第１密閉容器
１２ 第２密閉容器
２１ 第１熱交換器
２２ 第２熱交換器
２５ 真空ポンプ
２７ 第３密閉容器
２８ 第４密閉容器
２９ 第５密閉容器
Claims (5)
- 揮発性有機化合物を含む廃水を、大気圧より低い減圧に維持した密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ当該廃水の温度を前記密閉容器内の飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度から前記飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持した状態で噴出するように供給することを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する方法。
- 揮発性有機化合物を含む廃水を、大気圧より低い減圧に維持した第１密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解した状態で噴出するように供給し、この第１密閉容器から排出される廃水を、大気圧より低い減圧に維持した第２密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解した状態で噴出するように供給する一方、前記第２密閉容器内で発生した水蒸気を熱原の一部として、前記第１密閉容器に供給する廃水の温度を第１密閉容器内の飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持するとともに、前記第２密閉容器に供給する廃水の温度を第２密閉容器内の飽和蒸気温度から当該飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持することを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する方法。
- 前記請求項２の記載において、前記第２密閉容器から排出される廃水を、大気圧より低い減圧に維持され且つ前記第１密閉容器及び第２密閉容器に対して後段を成す密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ前記後段の密閉容器内の飽和蒸気温度に対して当該飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度差を維持した状態で噴出するように供給することを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する方法。
- 内部が大気圧より低い減圧に維持され且つ内部に揮発性有機化合物を含む廃水が噴出するように供給される第１密閉容器と、内部が大気圧より低い減圧に維持された第２密閉容器と、前記第１密閉容器から排出される廃水をこれに空気等の気体を溶解したのち前記第２密閉容器の内部に噴出するように供給する手段とを備え、更に、前記第１密閉容器に供給される廃水の温度を前記第２密閉容器内で発生する水蒸気を熱源の一部として前記第１密閉容器内の飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持する手段と、前記第２密閉容器に供給する廃水の温度を前記第２密閉容器内で発生する水蒸気を熱源の一部として第２密閉容器内の飽和蒸気温度から当該飽和蒸気温度よりも５℃だけ高い温度までの温度範囲内のうち任意の温度に維持する手段とを備えていることを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する装置。
- 前記請求項４の記載において、前記大気圧より低い減圧に維持され且つ前記第１密閉容器及び第２密閉容器に対して後段を成す密閉容器を備え、更に、前記第２密閉容器から排出される廃水を、前記後段の密閉容器の内部に、当該廃水に空気等の気体を溶解し且つ後段の密閉容器内の飽和蒸気温度に対してその飽和蒸気温度に等しい温度から当該飽和蒸気温度よりも４℃だけ低い温度までの温度範囲内のうち任意の温度差を維持した状態で噴出するように供給する手段を備えていることを特徴とする廃水中の揮発性有機化合物を分離する装置。
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