JPH10118403A

JPH10118403A - 液体濃縮方法

Info

Publication number: JPH10118403A
Application number: JP8279116A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Harada; 吉明原田; Kenichi Yamazaki; 健一山崎; Yasufumi Doi; 康文土井; Hiroshi Fujiya; 啓冨士谷; Haruyuki Okabe; 春志岡部
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】従来技術の問題点を解消乃至軽減して、小型
で、設備費および運転経費の安価な蒸気圧縮式濃縮技術
を提供することを主な目的とする。【解決手段】１．カランドリア型の蒸発缶を使用する液
体濃縮方法において、（１）原液と蒸発缶内伝熱管外側
からの蒸気の凝縮液とを予熱器において熱交換させて、
原液を予熱する工程、（２）予熱された原液を蒸発缶内
の液面から伝熱管まで間の液中に導入する工程、（３）
蒸発缶内で発生した蒸気をスクリュー型圧縮機で圧縮・
昇温する工程、（４）得られた圧縮蒸気を伝熱管外側に
供給して、伝熱管内の液を加熱・蒸発させる工程、
（５）伝熱管外側における蒸気の凝縮液面高さを一定に
制御するための凝縮液槽から凝縮液を予熱器に導入する
工程、（６）予熱器を出た凝縮液をそのまま或いは再度
加温した後、有機性物質および／または窒素化合物の除
去処理に供する工程、および（７）蒸発缶内の液面高さ
を示す信号に対応して濃縮液を蒸発缶塔底から抜き出
し、濃縮液貯槽に送る工程を備えたことを特徴とする液
体濃縮方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種液体の濃縮、
蒸留などに好適な蒸気圧縮式濃縮技術の改良に関し、よ
り詳しくは、原液中の水分を蒸発することによって原液
の濃縮を行うに際し、原液からの発生蒸気を圧縮機にて
圧縮・昇温することによって、前記原液を蒸発するため
の熱源として利用する液体濃縮方法に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】例えば、特開昭59-26184号
公報における図面に示されている従来の蒸気圧縮式蒸発
装置は、下部に原液の溜室を備えた密閉型の蒸発器内の
上部に多数本の伝熱管を設け、該各伝熱管の外側面に、
原液ポンプによって送られて来る原液を散布器にて散布
することにより蒸発させ、この蒸発により発生した蒸気
をブロワー圧縮機で圧縮して昇温し、この昇温した蒸気
をダクトを介して、前記各伝熱管内に供給することによ
り、各伝熱管の外側面に散布されている原液を加熱・蒸
発させるとともに、前記各伝熱管内から空気等の非凝縮
性ガスを真空ポンプなどの真空発生手段にて抽出するこ
とにより、前記蒸発器内を大気圧以下の減圧状態に保持
している。

【０００３】しかしながら、この形式の蒸気圧縮式蒸発
装置には、以下の様な問題点がある。

【０００４】イ．ブロワー圧縮機本体の圧縮効率が低
く、単位原液量を圧縮するための必要電力量が大きくな
り、運転経費が高くなり、設備も大きくなる。

【０００５】ロ．原液は、散布器を介して、各伝熱管の
外表面に散布されるので、液分散不良から生じる熱交換
器伝熱係数の低下がある。

【０００６】ハ．原液の濃縮倍率上昇または連続運転に
伴い、液分散器ノズル部分でのスラッジによる詰まりお
よび分散不良、各伝熱管外表面の汚れ、液比重または粘
度の上昇などによる伝熱係数の低下に対し、有効に対処
することができない。

【０００７】また、各管の外表面付着スケールの除去
は、液が分散されているため、伝熱管外面に対する液流
速が遅いことなどから困難となる場合が多い。

【０００８】ニ．上記ロおよびハの結果、濃縮処理は、
常に単位断面積当たりの蒸発量が低い状態で行わざるを
得ない。従って、単位時間当たりの蒸発量を増大させる
ためには、伝熱面積を増大させるか、或いはブロワー圧
縮機として圧縮比の高いものを使用しなければならない
ため、装置が大型化するとともに、運転経費が嵩むとい
う問題がある。

【０００９】ホ．また、原液の種類によっては、濃縮処
理中に発泡を生じ、発生蒸気側に原液が飛散して、運転
を継続できなくなることがある。

【００１０】ヘ．蒸発により発生した蒸気は、原液の加
熱・蒸発熱源として利用された後、凝縮液として回収さ
れ、再利用されたり、放流されたりする。しかるに、原
液が低沸点成分などの有機性物質、窒素化合物など含む
場合には、凝縮液にこれらの有害成分の一部が移行する
ことがあるので、その除去のために、凝縮液を二次処理
或いは三次処理する必要がある。この様な処理には、数
十段（含有成分によっては数百段）の精留棚を有する蒸
留塔を使用したり、或いは活性炭などの吸着剤により除
去する必要がある。しかしながら、凝縮液中の有害成分
濃度が高い場合には、高度の精留を行ったり、多量の吸
着剤を使用したりするので、経済的に極めて不利であ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記の様な従来技術の問題点を解消乃至軽減して、小型
で、設備費および運転経費の安価な蒸気圧縮式濃縮技術
を提供することを主な目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、濃縮装置で
発生する蒸気の圧縮にスクリュー型圧縮機を使用するこ
とにより、新規な液体濃縮技術を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明は、下記の液体濃縮方法
を提供するものである。

【００１４】１．カランドリア型の蒸発缶を使用する液
体濃縮方法において、（１）原液と蒸発缶内伝熱管外側
からの蒸気の凝縮液とを予熱器において熱交換させて、
原液を予熱する工程、（２）予熱された原液を蒸発缶内
の液面から伝熱管まで間の液中に導入する工程、（３）
蒸発缶内で発生した蒸気をスクリュー型圧縮機で圧縮・
昇温する工程、（４）得られた圧縮蒸気を伝熱管外側に
供給して、伝熱管内の液を加熱・蒸発させる工程、
（５）伝熱管外側における蒸気の凝縮液面高さを一定に
制御するための凝縮液槽から凝縮液を予熱器に導入する
工程、（６）予熱器を出た凝縮液をそのまま或いは再度
加温した後、有機性物質および／または窒素化合物の除
去処理に供する工程、および（７）蒸発缶内の液面高さ
を示す信号に対応して濃縮液を蒸発缶塔底から抜き出
し、濃縮液貯槽に送る工程を備えたことを特徴とする液
体濃縮方法。

【００１５】２．工程（１）の予熱器が、プレート型熱
交換器である上記項１に記載の液体濃縮方法。

【００１６】３．工程（２）の原液の導入ライン中に背
圧弁を設けた上記項１に記載の液体濃縮方法。

【００１７】４．工程（２）において、蒸発缶内の液面
の高さを調整するために蒸発缶塔底液をポンプで抜き取
り、原液の導入ラインへ循環する上記項１に記載の液体
濃縮方法。

【００１８】５．工程（３）のスクリュー型圧縮機のモ
ーター回転数をインバーター装置により制御する上記項
１に記載の液体濃縮方法。

【００１９】６．工程（３）において、蒸発缶内発生蒸
気量に対応してスクリュー型圧縮機のモーター回転数を
制御する上記項５に記載の液体濃縮方法。

【００２０】７．工程（３）において、蒸気量に応じて
複数のスクリュー型圧縮機が設けられている上記項１に
記載の液体濃縮方法。

【００２１】８．工程（５）の凝縮液槽の上部気相部と
伝熱管外側の蒸気ラインとが接続されている上記項１に
記載の液体濃縮方法。

【００２２】９．伝熱管外側の蒸気ラインに、蒸発缶内
の非凝縮性気体の自動的排出を定期的に行うための電磁
弁を設けた上記項１に記載の液体濃縮方法。

【００２３】１０．蒸発缶内の運転圧力が常圧又は減圧
である上記項１に記載の液体濃縮方法。

【００２４】１１．伝熱管外側の蒸気ラインの電磁弁の
後流側に減圧運転時に電磁弁の開閉と連動する真空ポン
プを設けた上記項１０に記載の液体濃縮方法。

【００２５】１２．スタートアップ時または長期運転時
に予熱器および／または蒸発缶内伝熱管の汚れによる蒸
発量の低下に対応するために、補助熱源を蒸発缶内底部
または圧縮機出口ラインへ導入する上記項１に記載の液
体濃縮方法。

【００２６】１３．補助熱源が蒸気である上記項１２に
記載の液体濃縮方法。

【００２７】１４．工程（６）において、凝縮液を30〜
340℃の温度且つ液相を維持する圧力に保ちつつ、液中
の有機性物質および窒素化合物を分解するに必要な理論
酸素量以上の酸素および／またはオゾンおよび／または
過酸化水素の存在下に湿式酸化処理する上記項１に記載
の液体濃縮方法。

【００２８】１５．触媒の存在下に凝縮液の湿式酸化処
理を行う上記項１４に記載の液体濃縮方法。

【００２９】１６．触媒活性成分が、鉄、コバルト、ニ
ッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウ
ム、白金、銅およびタングステンならびにこれら金属の
水不溶性乃至水難溶性化合物の少なくとも１種である上
記項１５に記載の液体濃縮方法。

【００３０】１７．触媒活性成分が担体に担持されてお
り、担体がアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニアお
よびこれらの金属を含む複合金属酸化物の少なくとも１
種である上記項１６に記載の液体濃縮方法。

【００３１】１８．担体への触媒活性成分の担持量が、
0.01〜25重量％である上記項１５、１６および１７のい
ずれかに記載の液体濃縮方法。

【００３２】１９．工程（６）において、凝縮液をスト
リッピング処理する上記項１に記載の液体濃縮方法。

【００３３】２０．工程（６）において、凝縮液を気泡
塔で処理する上記項１に記載の液体濃縮方法。

【００３４】２１．凝縮液の処理を空気、過酸化水素お
よびオゾンの少なくとも１種を使用して行う上記項１９
または２０に記載の液体濃縮方法。

【００３５】２２．処理液をさらに生物処理および／ま
たは活性炭による吸着処理に供する上記項１４〜２１の
いずれかに記載の液体濃縮方法。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明で使用する圧縮機は、従来
の濃縮技術では用いられたことがなかったスクリュー型
圧縮機であり、次の様な特性を備えている。

【００３７】ａ．低速回転時から高圧力・高効率運転が
可能である。

【００３８】ｂ．高い応答性を持っている。

【００３９】ｃ．小型、コンパクトで据え付けが容易で
ある。

【００４０】ｄ．発生蒸気量に対応して、スクリュー型
圧縮機のモーター回転数を制御することができる。

【００４１】本発明で使用するスクリュー型圧縮機は、
通常アルミニウム合金製のケーシング部に一対の雄、雌
シリンダーを内蔵する構造を有している。

【００４２】上記の様な構造を有し、且つ機能を発揮す
るスクリュー型圧縮機を使用する場合には、従来の圧縮
機を使用する場合に比して、設備費および運転費が大幅
に安価となる。

【００４３】本発明で使用するスクリュー型圧縮機は、
一例として、最大吐出圧力として160kPa、最高許容吐出
温度として160℃、最大吸気量として760m³/hr（空気換
算）、圧縮比として約2.3という高い特性を発揮するこ
とができる。

【００４４】従来の圧縮機としてのルーツブロワーでの
圧縮比限界が約1.8程度で、全断熱効率が約45〜60％で
あるのに対し、スクリュー型圧縮機は、圧縮比1.5で全
断熱効率約65％、圧縮比2〜2.3で約70％と高い性能を発
揮することができる。

【００４５】スクリュー型圧縮機のローターは、熱膨張
を少なくし、必要クリアランスを小さくするために、好
ましくは、膨張係数の少ないアルミニウム合金を用い、
ローターの表面にフッ素樹脂（たとえば、デュポン社か
ら商標名「テフロン」として市販されている）系コーテ
ィング材を塗布する。圧縮機は、発生蒸気量に応じて、
複数個設けることができる。

【００４６】従来、蒸気発生量に対応して圧縮機により
吸引および排出を行い、蒸発缶内での蒸発を効率よく行
わせることは、圧縮機の制御上困難であった。本発明に
おいては、圧縮機の駆動源として高速回転型の誘導電動
機からなるモーターを使用し、このモーターの回転数制
御機構としてインバーター装置を用いる。すなわち、圧
縮機前流側に設けたオリフィス式流量計、フロート式流
量計などにより蒸気発生量を検出し、この入力信号を調
節計に送り、この調節計からの出力信号をインバーター
に入力して、蒸気発生量が一定となる様にするか、或い
は蒸気発生量に対応してモーターの回転数を増減するこ
とができる。

【００４７】また、本発明においては、装置の小型化と
コスト低減のために、原液の予熱にプレート型熱交換器
を用いることができる。この予熱器および原液導入ライ
ン内の圧力を蒸発缶内圧力よりも高くすることにより、
予熱器内での気泡生成による伝熱係数の低下を防ぐた
め、予熱器出口（カランドリア型蒸発缶入口）側に背圧
弁を設けている。

【００４８】原液中に濃縮条件下に発泡を生じる可能性
がある成分（界面活性剤など）が含まれている場合に
は、あらかじめシリコーン系消泡剤を添加してもよい。
消泡剤の添加量は、発泡性成分の含有量などを考慮して
定めれば良く、特に限定されるものではないが、通常30
〜500mg/l程度である。

【００４９】本発明で使用するカランドリア型蒸発缶に
おいては、従来技術で生じていた液分散不良などによる
伝熱係数の低下を防ぐために、カランドリア型蒸発缶
(以下単に「カランドリア」ということもある)内液面か
ら伝熱管上部までの液深さの上方から15〜50％程度の位
置に液を導入することが好ましい。これにより、液は、
伝熱管内に常時保持された状態で、伝熱管外の圧縮蒸気
により加熱・蒸発される。従来の液供給方法では、発泡
を促進することがあり、その結果濃縮処理が不能となる
ことがあった。しかるに、本発明方法では、前記の液の
分散による流速の低下ならびに発泡促進などの問題は、
解消される。

【００５０】また、必要に応じ、カランドリア内塔底液
をポンプで抜き出し、原液導入位置へ循環することによ
り、伝熱管内の液流速を増大させて、伝熱係数を上げる
ことができる。

【００５１】伝熱管外の蒸気は、伝熱管内の液を加熱
し、蒸発させた後、凝縮する。本発明においては、伝熱
管外の蒸気の凝縮液面高さを一定に制御するために、凝
縮液槽を設け、これにより、圧縮蒸気の系外への排出に
よる損失を防いでいる。凝縮液槽内の液は、予熱器を経
て液面制御弁から系外に排出され、再利用もしくは放流
される。この凝縮液槽の上部気相部と伝熱管外側の蒸気
ラインとの接続により、凝縮液槽内液面は安定して制御
される。

【００５２】圧縮機の効率、消費電力などに影響を与え
るカランドリア内の空気などの非凝縮性ガスは、伝熱管
外側の蒸気ラインに設けた電磁弁の開閉により、カラン
ドリア外へ排出される。排出ガスは、ガス中の成分に対
応して、必要ならば、活性炭吸着などにより所定成分を
除去した後、或いは濃縮液タンク内の液にバブリングさ
せて所定成分を吸収除去した後、大気中に放出される。
或いは、後述する補助熱源としての蒸気発生用のガスだ
きボイラーにおいて、空気と混合して、燃焼処理され
る。電磁弁の開閉は、カランドリア内圧力と連動させる
方法や任意のタイマー設定などにより、自動的に行われ
る。

【００５３】濃縮液は、濃縮器内の液面計からの信号を
受け、塔底部から制御弁を通して排出される。

【００５４】カランドリア内の運転圧力が減圧系である
場合には、伝熱管外側の蒸気ラインに設けた電磁弁の後
流側にこの電磁弁の開閉と連動する真空ポンプを設け
る。

【００５５】必要ならば、スタートアップ時の装置全体
の昇温のために、或いは長期運転後の予熱器やカランド
リア伝熱管の汚れによる蒸発量の低下に応じて、補助熱
源（ガスだきボイラーからの蒸気など)をカランドリア
内底部または圧縮器出口ラインへ導入する。

【００５６】予熱器において原液の加熱に利用された凝
縮液は、そのまま或いは必要に応じて再加温された後、
凝縮液中の有機性物質（例えば、アルコール類、アルデ
ヒド類、カルボン酸類など）、窒素化合物（例えば、ア
ンモニアなど）などの有害成分を除去するために、二次
処理或いはさらには三次処理に供される。

【００５７】この様な処理方法としては、湿式酸化処
理、触媒湿式酸化処理、ストリッピング処理、生物処
理、気泡塔による処理、活性炭による吸着処理などが例
示される。これらの処理は、必要に応じて適宜組み合わ
せて実施することができる。

【００５８】湿式酸化処理を行う場合には、凝縮液を30
〜340℃の温度且つ液相を維持する圧力に保ちつつ、液
中の有機性物質および窒素化合物を分解するに必要な理
論酸素量以上の酸素および／またはオゾンの存在下に行
う。この様な湿式酸化処理は、例えば、特開昭53-20663
号公報、特開昭55-152591号公報などに開示された各種
廃水の湿式酸化処理方法に準じて行うことができる。

【００５９】湿式酸化触媒における酸素源としては、空
気、酸素富化空気、酸素、過酸化水素などが揚げられ
る。

【００６０】湿式酸化処理を触媒の存在下に行う場合に
は、触媒活性として鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウ
ム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金、銅およ
びタングステンならびにこれら金属の水不溶性乃至水難
溶性化合物の少なくとも１種を使用することが好まし
い。また、触媒活性成分は、担体に担持しておくことが
好ましい。担体としては、アルミナ、シリカ、ジルコニ
ア、チタニアおよびこれらの金属を含む複合金属酸化物
の少なくとも１種であることが好ましい。担体への触媒
活性成分の担持量は、通常0.01〜25重量％程度であり、
より好ましくは0.1〜3重量％程度である。

【００６１】凝縮液をストリッピング処理に供する場合
には、常法に従って、例えば、「工業用水」、No.448、
pp6〜12(1996)、「水処理技術」、Vol.21、No.1、pp13
〜24(1980)などに記載された方法に従って行うことがで
きる。ストリッピング処理用の気体としては、空気、過
酸化水素、オゾンなどが使用される。

【００６２】凝縮液を気泡塔処理に供する場合には、常
法に従って、例えば、「水処理技術」、Vol.17、No.8、
p735(1976)、「ＰＰＭ」、Vol.17、No.10、p3(1986)な
どに記載された方法に従って行うことができる。処理用
の気体としては、空気、過酸化水素、オゾンなどが使用
される。

【００６３】凝縮液を生物処理に供する場合には、常法
に従って、例えば、「工業用水」、No.411、pp85〜93(1
992)、「環境技術」、Vol.20、No.7、pp432〜436(1991)
などに記載された方法に従って行うことができる。

【００６４】凝縮液を活性炭による吸着処理に供する場
合には、常法に従って、例えば、「公害と対策」、Vol.
25、No.3、pp10〜13(1989)、「用水と廃水」、Vol.30、
No.11、pp41〜47(1988)などに記載された方法に従って
行うことができる。

【００６５】二次処理或いは三次処理処理を終えた凝縮
液は、再利用されたり、或いは放流される。

【００６６】以下図面を参照しつつ、本発明をさらに詳
細に説明する。

【００６７】図1は、本発明による廃水の濃縮処理の一
例を示すフローシートである。濃縮すべき廃水は、廃水
タンク１から、ライン２を経て、廃水ポンプ３において
所定圧力まで昇温された後、ライン４から予熱器５に送
られ、ここで後述するライン１５からの凝縮液と熱交換
される。廃水が発泡性成分を含んでいる場合には、消泡
剤タンク（図示せず）から消泡剤を添加しておくことが
できる。

【００６８】予熱器５を出た液は、ライン６から濃縮器
(カランドリア型蒸発缶)８へ導入される。予熱器５と濃
縮器８との間に背圧弁７を設けることにより、予熱器５
内或いはライン6内などでの内圧を濃縮器８内の圧力よ
り高めることができるので、予熱器５内での気泡生成を
防止し、伝熱係数の低下を防ぐことができる。背圧弁７
を出た液は、濃縮器8内の液面から伝熱管上部までの液
深さの15〜50％の位置（液面から下方に向けての位置）
で濃縮器に導入される。

【００６９】濃縮器８内で発生した蒸気は、ライン９を
経てスクリュー型圧縮機１０で圧縮され、昇温される。
スクリュー型圧縮機は、先述の様に、アルミニウム合金
製ケーシング内に一対の雄および雌ローターを内蔵した
形式のものを使用することが好ましい。得られた圧縮蒸
気は、ライン１１および２５を経て濃縮器8の伝熱管外
側に供給され、伝熱管内の液を加熱し、蒸発させる。こ
れにより、伝熱管外の蒸気自体は、凝縮・液化する。凝
縮液は、伝熱管８の下部からライン１２を経て、凝縮液
槽１３に溜められる。

【００７０】未凝縮蒸気の系外への排出（ライン１４→
ライン１９→電磁弁２０→ライン２１）による損失を防
ぐため、凝縮液槽１３での液面は、濃縮器８から凝縮液
槽１３への凝縮液取り出しライン１２の位置よりも高く
なる様に、制御する。凝縮液は、ライン１５から予熱器
５に送られ、ここで廃液と熱交換し、ライン１６上の液
面制御弁（図示せず）を通り、凝縮液タンク１７へ送ら
れた後、再利用または放流される。

【００７１】凝縮液槽１３の気相部は、ライン１４を経
て、伝熱管外側の蒸気ライン１９と接続されている。

【００７２】圧縮機１０の効率および消費電力などに影
響を与える濃縮器８内の空気などの非凝縮性ガスは、伝
熱管外側の蒸気ライン１９に設けた電磁弁２０の開閉に
より蒸発缶外へ排出される。この電磁弁２０の開閉は、
濃縮器８内圧力と連動させることにより行ってもよく、
或いはタイマー設定により自動的に行ってもよい。必要
ならば、排出すべきガスを活性炭などによる吸着処理に
供したり、或いは濃縮液タンク１７内の液中にバブリン
グさせて有害成分を除去した後、大気中に放出する。

【００７３】濃縮器８内の濃縮液は、濃縮器８内の液面
計（図示せず）からの信号により、濃縮器８の下部ライ
ン２１および制御弁（図示せず）を通じて、濃縮液タン
ク２２に排出される。

【００７４】また、必要に応じて、濃縮器８内の液を液
抜き出しライン２１から循環ポンプ（図示せず）により
抜き出し、原液ライン６へ循環することにより、伝熱管
内の液流速を増大させ、伝熱係数を上げることができる
濃縮器８内の運転圧力が減圧系である場合には、電磁弁
２０の後流側に電磁弁２０の開閉と連動する真空ポンプ
（図示せず）を設ける。減圧系で運転する場合には、ラ
イン１６上に凝縮液ポンプ（図示せず）を設け、ライン
２１上に濃縮液ポンプ（図示せず）を設ける必要があ
る。

【００７５】また、必要に応じ、スタートアップ時の加
熱・昇温のために、或いは長期運転後に予熱器５、濃縮
器８の伝熱管などの汚れによる蒸発量の低下に応じて、
補助熱源として、例えばガスだきボイラー２３からの蒸
気をライン２４を経て、ライン２５から、またはライン
２５を経てライン２６から導入する。

【００７６】なお、予熱器５、濃縮器８の伝熱管などの
汚れとそれに伴う伝熱係数の低下を生じた場合には、運
転中に廃水の供給を一時的に中断し、工業用水を供給す
ることにより、汚れを洗浄・除去することができる。

【００７７】予熱器を出た凝縮液は、そのまま或いは再
度加温された後、ライン１６を経て凝縮液処理装置２４
において処理され、有害成分を除去される。凝縮液の処
理は、前述の方法（湿式酸化処理、ストリッピング処
理、気泡塔による処理、生物処理、活性炭による吸着処
理など）により、行われる。

【００７８】なお、凝縮液に含まれる有害成分の種類お
よび濃度によっては、凝縮液槽１３を出た液を予熱器５
に送ることなくそのまま加温した後、上記の処理に供し
ても良い。この場合には、原液が予熱器５で予熱されな
いので、その熱量に見合う量の熱をボイラー２３からの
蒸気により供給する必要がある。

【００７９】本発明は、たとえば、各種の産業廃水、洗
浄廃水、写真現像液、定着液および洗浄廃水などの濃縮
・減容化、原液中の有用成分或いは不純物の蒸留分離、
食品工業での溶液（だし汁、ジュース、ミルクなど）の
濃縮などの広い分野で利用できる。本発明は、その他の
分野でも利用可能であり、ここに例示した分野での利用
に限定されるものではない。

【００８０】

【発明の効果】本発明方法によれば、以下の様な顕著な
効果が達成される。

【００８１】（１）従来技術に比して、原液の濃縮プロ
セスが簡単であり、設備が小型化されるので、設備費、
運転経費などが低減される。

【００８２】（２）連続的に安定した運転が可能であ
る。

【００８３】（３）凝縮液中の有機性物質および／また
は窒素化合物を容易に除去することができ、処理後の水
を再利用し或いは放流することができる。

【００８４】（４）濃縮処理における発泡を抑制するこ
とができる。

【００８５】

【実施例】以下に図面を参照しつつ実施例を示し、本発
明の特徴とするところをより一層明らかにする。

【００８６】実施例１図１に示すフローに従って本発明方法を実施した。すな
わち、銅メッキ工場廃水（銅イオン濃度5100mg/l、比重
1.01）を原液として、常圧下に表１に示す条件により、
その濃縮処理を行った。

【００８７】

【表１】

【００８８】本実施例において使用した電力は、24.7kw
h/m³であり、ガスだきボイラーで補助熱源としての蒸気
を発生させるために使用した都市ガス量は、2.3Nm³/m³
であった。その結果、本発明方法における運転経費は、
特開昭59-26184号公報記載の従来技術での運転経費の約
1/4となり、大幅な経費削減が達成された。また、本発
明方法による濃縮処理は、安定して継続することが可能
であった。

【００８９】

【表２】

【００９０】表２に示す結果から、濃縮液中の成分は、
運転後約20時間で約10倍に濃縮されており、銅イオンは
全量濃縮液に移行していることが明らかである。これら
の結果は、本発明によれば、測定容易な濃縮液の比重に
より、原液の濃縮工程を管理することができるので、煩
雑な操作を必要とする液中含有成分の濃度分析を行う必
要はないことを明らかにしている。その結果、廃水など
の原液の処理コストが大幅に低下する。

【００９１】実施例２実施例１と同様の手法に準じて、減圧下に銅メッキ工場
廃水の濃縮処理を行った。その条件を表３に示す。

【００９２】

【表３】

【００９３】圧縮のための電力原単位は、実施例１に比
して約1.4倍に増大したが、より一層安定した濃縮処理
が可能であった。本実施例において、電力原単位が増加
した理由は、蒸気の比容積が、760mmHgにおいて1.673m³
/kgであるのに対し、200mmHgにおいては5.842m³/kgとな
るため、減圧下では圧縮のための蒸気流量が増加するこ
とによる。

【００９４】比較例１実施例１と同様の銅メッキ工場廃水（但し、界面活性剤
を約3％含有する）を実施例１と同様にして濃縮処理に
供したところ、カランドリア型蒸発缶内の温度が約60℃
を超え始めた時点で異常発泡現象を生じた。その結果、
廃水がライン９、圧縮機１０、ライン１１、濃縮器伝熱
管外側、凝縮液槽１３、予熱器５を経て凝縮器ラインか
ら排出され、運転が全く不可能となった。

【００９５】実施例３比較例１で処理した廃水にシリコーン系消泡剤をその濃
度が200ppmとなる割合で添加した後、実施例１と同様に
して処理を行ったところ、発泡現象を乗じることなく、
実施例１とほぼ同様の良好な処理結果が得られた。

【００９６】実施例４実施例２と同様にして減圧下に写真廃水（現像液と定着
液との混合廃液）の濃縮処理を行った。その条件を表４
に示す。

【００９７】

【表４】

【００９８】また、下記表５に濃縮処理に使用した廃水
の性状と得られた凝縮液の性状とを併せて示す。なお、
廃水と凝縮液のCODは、マンガン法により測定した値で
ある。

【００９９】

【表５】

【０１００】本実施例においては、凝縮液は、二次処理
を行うこなく放流可能な水質を有している。また、濃縮
処理は、安定して長時間継続することが可能であった。

【０１０１】実施例５廃水として電気機器製造工場からの廃水を使用する以外
は実施例１と同様にして濃縮処理を行った。その条件を
表６に示し、廃水および得られた凝縮液の性状を表７に
示す。

【０１０２】

【表６】

【０１０３】

【表７】

【０１０４】表７に示す結果から明らかな様に、廃水の
約90％の割合で生成する凝縮水は、二次処理を行うこと
なく、そのまま放流し或いは再利用することが可能であ
る。

【０１０５】実施例６廃水として食品加工工場からのアルカリ性廃水を使用す
る以外は実施例１と同様にして濃縮処理を行った。その
条件を表８に示し、廃水および得られた凝縮液の性状を
表９に示す。

【０１０６】

【表８】

【０１０７】

【表９】

【０１０８】ついで、凝縮液中の有機物と窒素酸化物の
除去を行うために、凝縮液を触媒湿式酸化処理した。す
なわち、特開昭55-152591号公報に開示された手法に準
じて、2％Ru-TiO₂触媒を充填した反応塔において、温度
＝150℃、圧力＝9.9kg/cm²、送入空気量＝理論酸素量の
1.1倍相当量、反応時間＝60分の条件下に凝縮液を処理
した。

【０１０９】得られた処理液のCODは20mg/l未満であ
り、T-Nは5mg/l未満であり、そのまま再利用可能であっ
た。また、湿式酸化処理に伴って発生する排ガスから
は、NO_x、SO_x、NH₃、有機物などは検出されなかった。

【０１１０】実施例７触媒の活性成分をけ変える以外は実施例６と同様にし
て、凝縮液の触媒湿式酸化を行った。得られた処理水の
性状は、以下の通りであった。

【０１１１】（ａ）2%Pd-TiO₂：COD＝20mg/l未満、T-N＝5mg/l未満（ｂ）10%Ni-TiO₂：COD＝20mg/l未満、T-N＝15mg/l （ｃ）10%Mn--0.5%Se-TiO₂：COD＝20mg/l未満、T-N＝25
mg/l （ｄ）10%Co-TiO₂：COD＝22mg/l、T-N＝25mg/l

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による廃水の濃縮処理の一例を示すフロ
ーシートである。

【符号の説明】

１…廃水タンク３…廃水ポンプ５…予熱器７…背圧弁８…濃縮器１０…圧縮機１３…凝縮液槽１７…凝縮液タンク２０…電磁弁２２…濃縮液タンク２３…ボイラー２４…凝縮液処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｊ 23/755 Ｃ０２Ｆ 1/04 ＺＣ０２Ｆ 1/04 1/20 Ａ 1/20 1/28 Ｄ 1/28 1/72 ＺＡＢＺ 1/72 ＺＡＢ 1/74 １０１ 1/74 １０１ 3/00 Ｚ 3/00 9/00 ５０２Ｈ 9/00 ５０２５０４Ａ５０４５０４ＥＢ０１Ｊ 23/74 ３２１Ｍ (72)発明者冨士谷啓大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者岡部春志大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カランドリア型の蒸発缶を使用する液体濃
縮方法において、（１）原液と蒸発缶内伝熱管外側から
の蒸気の凝縮液とを予熱器において熱交換させて、原液
を予熱する工程、（２）予熱された原液を蒸発缶内の液
面から伝熱管まで間の液中に導入する工程、（３）蒸発
缶内で発生した蒸気をスクリュー型圧縮機で圧縮・昇温
する工程、（４）得られた圧縮蒸気を伝熱管外側に供給
して、伝熱管内の液を加熱・蒸発させる工程、（５）伝
熱管外側における蒸気の凝縮液面高さを一定に制御する
ための凝縮液槽から凝縮液を予熱器に導入する工程、
（６）予熱器を出た凝縮液をそのまま或いは再度加温し
た後、有機性物質および／または窒素化合物の除去処理
に供する工程、および（７）蒸発缶内の液面高さを示す
信号に対応して濃縮液を蒸発缶塔底から抜き出し、濃縮
液貯槽に送る工程を備えたことを特徴とする液体濃縮方
法。
【請求項２】工程（１）の予熱器が、プレート型熱交換
器である請求項１に記載の液体濃縮方法。
【請求項３】工程（２）の原液の導入ライン中に背圧弁
を設けた請求項１に記載の液体濃縮方法。
【請求項４】工程（２）において、蒸発缶内の液面の高
さを調整するために蒸発缶塔底液をポンプで抜き取り、
原液の導入ラインへ循環する請求項１に記載の液体濃縮
方法。
【請求項５】工程（３）のスクリュー型圧縮機のモータ
ー回転数をインバーター装置により制御する請求項１に
記載の液体濃縮方法。
【請求項６】工程（３）において、蒸発缶内発生蒸気量
に対応してスクリュー型圧縮機のモーター回転数を制御
する請求項５に記載の液体濃縮方法。
【請求項７】工程（３）において、蒸気量に応じて複数
のスクリュー型圧縮機が設けられている請求項１に記載
の液体濃縮方法。
【請求項８】工程（５）の凝縮液槽の上部気相部と伝熱
管外側の蒸気ラインとが接続されている請求項１に記載
の液体濃縮方法。
【請求項９】伝熱管外側の蒸気ラインに、蒸発缶内の非
凝縮性気体の自動的排出を定期的に行うための電磁弁を
設けた請求項１に記載の液体濃縮方法。
【請求項１０】蒸発缶内の運転圧力が常圧又は減圧であ
る請求項１に記載の液体濃縮方法。
【請求項１１】伝熱管外側の蒸気ラインの電磁弁の後流
側に減圧運転時に電磁弁の開閉と連動する真空ポンプを
設けた請求項１０に記載の液体濃縮方法。
【請求項１２】スタートアップ時または長期運転時に予
熱器および／または蒸発缶内伝熱管の汚れによる蒸発量
の低下に対応するために、補助熱源を蒸発缶内底部また
は圧縮機出口ラインへ導入する請求項１に記載の液体濃
縮方法。
【請求項１３】補助熱源が蒸気である請求項１２に記載
の液体濃縮方法。
【請求項１４】工程（６）において、凝縮液を30〜340
℃の温度且つ液相を維持する圧力に保ちつつ、液中の有
機性物質および窒素化合物を分解するに必要な理論酸素
量以上の酸素および／またはオゾンおよび／または過酸
化水素の存在下に湿式酸化処理する請求項１に記載の液
体濃縮方法。
【請求項１５】触媒の存在下に凝縮液の湿式酸化処理を
行う請求項１４に記載の液体濃縮方法。
【請求項１６】触媒活性成分が、鉄、コバルト、ニッケ
ル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、
白金、銅およびタングステンならびにこれら金属の水不
溶性乃至水難溶性化合物の少なくとも１種である請求項
１５に記載の液体濃縮方法。
【請求項１７】触媒活性成分が担体に担持されており、
担体がアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニアおよび
これらの金属を含む複合金属酸化物の少なくとも１種で
ある請求項１６に記載の液体濃縮方法。
【請求項１８】担体への触媒活性成分の担持量が、0.01
〜25重量％である請求項１５、１６および１７のいずれ
かに記載の液体濃縮方法。
【請求項１９】工程（６）において、凝縮液をストリッ
ピング処理する請求項１に記載の液体濃縮方法。
【請求項２０】工程（６）において、凝縮液を気泡塔で
処理する請求項１に記載の液体濃縮方法。
【請求項２１】凝縮液の処理を空気、過酸化水素および
オゾンの少なくとも１種を使用して行う請求項１９また
は２０に記載の液体濃縮方法。
【請求項２２】処理液をさらに生物処理および／または
活性炭による吸着処理に供する請求項１４〜２１のいず
れかに記載の液体濃縮方法。