JP4577006B2 - 排水処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、ボイラ排水の中和および冷却を行う排水処理装置に関するものである。

給水を加熱して蒸気を発生させる蒸気ボイラ缶体内の缶水は、給水中に含まれている炭酸水素イオンや炭酸イオンが熱分解して水酸化物イオンが生成し、この水酸化物イオンの濃縮により次第にアルカリ性が強くなる。このようなアルカリ性の缶水を排出する際には、条例などで定められた排水基準に適合するよう、所定のｐＨまで中和を行う必要がある。

また、缶水は高温となっており、この缶水を排出する際には、排水基準で定められた所定の温度まで冷却する必要がある。

このような中和や冷却といった排水処理を行う装置として、ボイラ排水の中和手段とボイラ排水の冷却手段とを備えた排水処理装置が特許文献１に開示されている。
特開２００１−２９３４８４号公報

しかし、従来の排水処理装置においては、中和手段と冷却手段とが別系統で設けられており、装置構成が複雑で、大型の装置とならざるを得なかった。したがって、スペースを確保することが困難な場所には、設置が難しかった。

この発明が解決しようとする課題は、構成が単純化され、また、小型化が可能な排水処理装置を実現することにある。

この発明は前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、ボイラ排水へボイラ排ガスを吸引混合するエゼクタとボイラ排水を冷却する熱交換器とを備えた排水処理装置であって、ボイラ排水の貯留槽と、前記エゼクタと前記熱交換器が直列に配置された前記貯留槽内のボイラ排水を循環させる循環経路と、中和に使用するボイラ排ガスを前記エゼクタへ供給する中和剤供給経路と、前記循環経路を循環するボイラ排水の冷却に用いる冷却水を前記熱交換器へ供給する冷却水供給経路と、前記中和剤供給経路に設けられた中和剤供給バルブおよびエアバルブと、前記冷却水供給経路に設けられた冷却水供給バルブとを備え、ボイラ排水のｐＨに基づいて前記中和剤供給バルブと前記エアバルブとを開閉して前記エゼクタへのボイラ排ガス供給とエア吸引とを切り替え、また、ボイラ排水の水温に基づいて前記冷却水供給バルブを開閉して前記熱交換器への冷却水の供給と停止を切り替えるようになっていることを特徴とする。

このような請求項１に記載の発明では、前記貯留槽内のボイラ排水は、前記循環経路を循環しながら前記エゼクタで中和されるとともに、前記熱交換器で冷却される。

そして、ボイラ排水が所定のｐＨとなるまで、前記エゼクタを制御する。一方、ボイラ排水が所定の水温となるまで、前記熱交換器を制御する。

請求項１に記載の発明によれば、前記エゼクタと前記熱交換器とがボイラ排水を循環させる循環経路に直列配置されているので、装置の構成を単純化することができるとともに、装置の小型化が可能になる。また、ボイラ排水は、前記循環経路を循環しながら中和処理されるとともに冷却されることから、効率よく，安定した排水処理を行うことができる。

さらに、中和に使用するボイラ排ガスを前記エゼクタへ供給する中和剤供給経路と、前記循環経路を循環するボイラ排水の冷却に用いる冷却水を前記熱交換器へ供給する冷却水供給経路と、前記中和剤供給経路に設けられた中和剤供給バルブおよびエアバルブと、前記冷却水供給経路に設けられた冷却水供給バルブとを備え、ボイラ排水のｐＨに基づいて前記中和剤供給バルブと前記エアバルブとを開閉して前記エゼクタへのボイラ排ガス供給とエア吸引とを切り替え、また、ボイラ排水の水温に基づいて前記冷却水供給バルブを開閉して前記熱交換器への冷却水の供給と停止を切り替えるようになっているので、前記エゼクタの制御と、前記熱交換器の制御とを個別に行うことができ、中和と冷却の２つの排水処理のうち、いずれか一方の排水処理が完了し、他方の排水処理が不十分である場合、完了した排水処理のみを停止することができる。したがって、中和と冷却の２つの排水処理をそれぞれ適切に行うことができる。

以下、この発明に係る排水処理装置を実施するための最良の形態を説明する。
この発明が実施される排水処理装置は、蒸気ボイラからのアルカリ性ブロー排水，すなわちボイラ排水の中和を行うとともに冷却を行い、排水基準に適合した処理水として排出するものである。

まず、第一実施形態について説明する。この第一実施形態における排水処理装置は、ボイラ排水へボイラ排ガスを吸引混合するエゼクタとボイラ排水を冷却する熱交換器とを備えている。前記エゼクタと前記熱交換器は、それぞれボイラ排水を流通させる排水経路に直列配置されている。

前記エゼクタは、外部から前記排水経路へ中和剤を取り込むとともに、この中和剤をボイラ排水へ混合させるものである。このエゼクタは、前記排水経路に中和剤供給経路を接続することにより構成することができ、この中和剤供給経路の接続部において、前記中和剤が取り込まれるとともに、ボイラ排水へ混合される。ここにおいて、前記中和剤は、塩酸，硫酸，硝酸等の酸性薬品，炭酸ガス等の酸性ガス，あるいは炭酸ガスを含んでいるボイラ排ガスなどを利用することができる。

前記エゼクタは、前記接続部に設けられ、ボイラ排水の流れによって発生させた負圧を利用して前記中和剤供給経路から前記中和剤を吸引するとともに、この中和剤とボイラ排水を混合して吐出するようになっている。具体的には、前記エゼクタは、ボイラ排水の供給口および吐出口を有しており、この供給口および吐出口がそれぞれ前記排水経路と接続される。また、前記エゼクタは、前記中和剤の吸引口を有しており、この吸引口が前記中和剤供給経路と接続される。このようなエゼクタを設けた場合、前記中和剤を効率よく取り込み、この中和剤とボイラ排水の混合を促進することができる。さらに、前記中和剤供給経路は、前記中和剤の供給とその停止を制御するため、開閉弁を備えていてもよい。

ボイラ排水の中和剤としてボイラ排ガスを用いることは、安全性やランニングコストの点から好適であり、ボイラ排水へボイラ排ガスを吸引混合するものとして、前記エゼクタは中和効率に優れる点から好適である。このような構成による中和について具体的に説明すると、まず前記排水経路を流れるボイラ排水が前記エゼクタ内に取り入れられる。そして、このエゼクタ内において、前記中和剤供給経路から吸引されたボイラ排ガスがボイラ排水と混合される。この結果、ボイラ排ガスがボイラ排水に接触しながら溶解し、ボイラ排水が中和される。さらに、前記エゼクタで生じる乱流効果によってボイラ排水が撹拌されるので、効率よく中和することができる。また、前記エゼクタは、可動部を持たないことから、ボイラ排ガスの熱によって故障や劣化を起こしにくい。このため、ボイラ排水に対し、安定してボイラ排ガスを供給することができる。

前記熱交換器は、前記排水経路を流れるボイラ排水を供給する排水入口と、冷却されたボイラ排水を排出する排水出口とを備えている。さらに、この熱交換器は、冷却水を供給する冷却水入口と、熱交換された冷却水を排出する冷却水出口とを備えている。

このような第一実施形態の排水処理装置によれば、前記エゼクタと前記熱交換器とが前記排水経路に直列配置されている。このため、前記エゼクタと前記熱交換器とを別系統で設けた場合に比べ、装置の構成を単純化することができるとともに、装置の小型化が可能になる。

つぎに、第二実施形態について説明する。この第二実施形態は、前記第一実施形態の変形例である。この第二実施形態の排水処理装置は、ボイラ排水を貯留する貯留槽と、この貯留槽内のボイラ排水を循環させる循環経路とを備え、この循環経路にエゼクタと熱交換器とが直列配置されている。また、前記循環経路には、循環ポンプが設けられ、この循環ポンプにより、前記貯留槽内のボイラ排水が循環するようになっている。

前記エゼクタは、外部から前記循環経路へ中和剤を取り込むとともに、この中和剤をボイラ排水へ混合させるものである。このエゼクタは、前記循環経路に中和剤供給経路を接続することにより構成することができ、この中和剤供給経路の接続部において、前記中和剤が取り込まれるとともに、循環中のボイラ排水へ混合される。ここにおいて、前記中和剤は、前記第一実施形態と同様のものを利用することができる。

また、前記接続部に設けられたエゼクタは、前記供給口および前記吐出口がそれぞれ前記循環経路と接続され、前記吸引口が前記中和剤供給経路と接続される。このようなエゼクタを設けた場合、前記中和剤を効率的に取り込み、この中和剤とボイラ排水の混合を促進することができる。さらに、前記中和剤供給経路は、前記中和剤の供給とその停止を制御するため、開閉弁を備えていてもよい。

前記エゼクタは、前記中和剤にボイラ排ガスを用いる構成が好適であり、前記接続部に前記エゼクタを設ける構成がとくに好適である。このような構成による中和の作用効果は、前記第一実施形態で説明したとおりである。

前記熱交換器は、前記第一実施形態と同じ構成であり、前記排水入口と前記排水出口とがそれぞれ前記循環経路と接続されている。

さて、前記貯留槽には、貯留されたボイラ排水のｐＨを検出するｐＨセンサと水温を検出する温度センサとが設けられている。そして、前記ｐＨセンサで検出されたｐＨに基づき、前記エゼクタによる中和の制御，具体的には、前記中和剤の供給または停止の制御が行われる。また、前記温度センサで検出された水温に基づき、前記熱交換器による冷却の制御，具体的には冷却水の供給または停止の制御が行われる。

このような第二実施形態の排水処理装置によれば、ボイラ排水は、前記循環経路を循環しながら中和されるとともに冷却されることから、効率よく、安定した排水処理を行うことができる。

また、前記エゼクタと前記熱交換器とを前記循環経路に直列配置しているので、これらの各手段へボイラ排水を送るためのポンプは、前記循環ポンプ１つだけで済む。このため、ポンプを共用化でき、コストダウンを図ることができる。

さらに、第二実施形態の排水処理装置では、前記ｐＨセンサで検出されるボイラ排水のｐＨに基づき中和を行い、また、前記温度センサで検出されるボイラ排水の水温に基づき冷却を行うように制御される。すなわち、前記エゼクタは、ボイラ排水のｐＨが排水基準で定められた所定値になるまでは前記中和剤の供給を行い、ｐＨが所定値になると前記中和剤の供給を停止するように制御される。一方、前記熱交換器は、ボイラ排水の水温が排水基準で定められた所定値になるまでは冷却水の供給を行い、水温が所定値になると冷却水の供給を停止するように制御される。このように、中和の制御と冷却の制御とを個別に行うことで、中和と冷却の２つの排水処理をそれぞれ適切に行うことができる。
に行うことで、中和と冷却の２つの排水処理をそれぞれ適切に行うことができる。

以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、この発明を実施する排水処理装置の構成を示す概略的な説明図である。

図１において、排水処理装置１は、蒸気ボイラ２からのアルカリ性のブロー排水（以下、「ボイラ排水」と云う。）を、ボイラ排ガスに含まれる炭酸ガスにより中和し、また冷却して、排水基準に適合した処理水として排出するものである。

排水処理装置１は、蒸気ボイラ２からボイラ排水を供給する排水経路３と、ボイラ排水の貯留槽４と、中和に使用するボイラ排ガスを供給する中和剤供給経路５を備えている。

前記蒸気ボイラ２は、燃料を燃焼させた排ガスを屋外へ排出する排気筒６を備えており、排ガスの一部を取り出すように、前記排気筒６と前記中和剤供給経路５とが接続されている。

前記貯留槽４には、貯留されたボイラ排水を循環させる循環経路７の両端部がそれぞれ接続されており、この循環経路７には、上流側から順に循環ポンプ８，熱交換器９，水圧検出手段１０，エゼクタ１１がそれぞれ直列配置されている。

前記熱交換器９は、前記循環経路７を流れるボイラ排水を供給する排水入口１２と、冷却されたボイラ排水を排出する排水出口１３とを備えている。さらに、この熱交換器９は、冷却水を供給する冷却水入口１４と、熱交換された冷却水を排出する冷却水出口１５とを備えている。前記冷却水入口１４には、冷却水供給経路１６が接続されており、この冷却水供給経路１６には冷却水供給バルブ１７が設けられている。この冷却水供給バルブ１７は、制御部１８によって開閉制御されるようになっている。

前記水圧検出手段１０は、たとえば圧力スイッチや圧力センサなどであり、この水圧検出手段１０からの信号が前記制御部１８に入力されるようになっている。

前記エゼクタ１１は、前記循環経路７が接続される排水供給口１９と前記中和剤供給経路５が接続される中和剤吸引口２０とを有している。そして、このエゼクタ１１は、前記排水供給口１９からボイラ排水を取り入れるとともに、前記中和剤吸引口２０からボイラ排ガスを吸引し、ボイラ排水と混合するようになっている。ボイラ排ガスが混合されたボイラ排水は、前記エゼクタ１１の吐出口２１から前記貯留槽４内へ噴射されるようになっている。

ここにおいて、前記エゼクタ１１は、可動部を持たないことから、ボイラ排ガスの熱によって故障や劣化を起こしにくい。このため、ボイラ排水に対し、安定してボイラ排ガスを供給，混合し、中和を行うことができる。

また、ボイラ排ガスは、前記中和剤供給経路５に設けられた中和剤供給バルブ２２とエアバルブ２３を開閉操作することで、前記エゼクタ１１へ供給され，あるいは供給が停止されるようになっている（後で詳しく説明する）。前記中和剤供給バルブ２２と前記エアバルブ２３は、それぞれ前記制御部１８によって開閉制御されている。

前記貯留槽４には、貯留されたボイラ排水の水温およびｐＨを検出するための温度センサ２４とｐＨセンサ２５とがそれぞれ設けられている。また、前記貯留槽４の底部には、中和されたボイラ排水，すなわち処理水を系外へ排出する処理水排出経路２６が接続されており、この処理水排出経路２６には排出バルブ２７が設けられている。この排出バルブ２７は、前記温度センサ２４および前記ｐＨセンサ２５によって検出された水質が排水基準に適合した水温とｐＨになったとき、前記制御部１８からの指令で開くように制御されている。

ここで、前記排水処理装置１の作用について説明する。前記蒸気ボイラ２からのボイラ排水は、前記排水経路３を介して前記貯留槽４内に貯留される。この貯留されたボイラ排水は、前記制御部１８の指令に基づく前記循環ポンプ８の駆動により、前記循環経路７を循環する。そして、ボイラ排水は前記循環経路７において、冷却されるとともに中和される。

まず、ボイラ排水の冷却について具体的に説明すると、前記循環経路７を流れるボイラ排水は、前記排水入口１２から前記熱交換器９の内部流路（図示省略）へと導入される。この状態で前記冷却水供給バルブ１７を開くと、冷却水が前記冷却水供給経路１６を介して前記冷却水入口１４から前記内部流路の外側へ供給される。この冷却水は、ボイラ排水の熱を奪い、前記冷却水出口１５から排出される。冷却されたボイラ排水は、前記排水出口１３から前記循環経路７へ排出され、前記貯留槽４内へ還流する。

つぎに、ボイラ排水の中和について具体的に説明すると、前記循環経路７を循環するボイラ排水は、前記中和剤供給経路５から供給されるボイラ排ガスによって、前記エゼクタ１１の作用で中和される。具体的には、前記エゼクタ１１は、前記排水供給口１９からボイラ排水を取り入れるとともに、前記中和剤供給経路５から供給されるボイラ排ガスを前記中和剤吸引口２０から吸引し、ボイラ排水とボイラ排ガスとを混合する。これにより、ボイラ排水とボイラ排ガスとを効率よく接触させ、さらに前記エゼクタ１１内で生じる乱流効果でボイラ排水を撹拌することによって、ボイラ排水中へボイラ排ガスを溶解させて中和する。そして、このボイラ排水は、前記吐出口２１から前記貯留槽４内へ噴射される。ここにおいて、前記エゼクタ１１内でボイラ排水へ溶解しきれなかったボイラ排ガスは、前記貯留槽４内に気泡状に吹き出し、ボイラ排水中で微細化して溶解し、中和を促進する。

ところで、この実施例では、前記温度センサ２４で検出されたボイラ排水の水温に基づき、前記熱交換器９による冷却を前記制御部１８で制御している。また、前記ｐＨセンサ２５で検出されたボイラ排水のｐＨに基づき、前記エゼクタ１１による中和を前記制御部１８で制御している。

まず、前記熱交換器９による冷却の制御について具体的に説明する。前記温度センサ２４で検出されるボイラ排水の水温が、排水基準で定められた所定値を超えているとき、前記制御部１８は、前記冷却水供給バルブ１７を開状態とする。この結果、前記冷却水供給経路１６を介して冷却水が前記熱交換器９へ供給され、ボイラ排水が継続的に冷却される。一方、前記温度センサ２４で検出されるボイラ排水の水温が、排水基準で定められた所定値以下になったとき、前記制御部１８は、前記冷却水供給バルブ１７を閉状態とする。この結果、前記熱交換器９に対する冷却水の供給が遮断され、ボイラ排水の冷却が停止される。

つぎに、前記エゼクタ１１による中和の制御について具体的に説明する。前記ｐＨセンサ２５で検出されるボイラ排水のｐＨが、排水基準で定められた所定値を超えているとき、前記制御部１８は、前記中和剤供給バルブ２２を開状態とするとともに、前記エアバルブ２３を閉状態とする。この結果、前記エゼクタ１１が前記中和剤供給経路５を介してボイラ排ガスを吸引可能となり、ボイラ排水が継続的に中和される。一方、前記ｐＨセンサ２５で検出されるボイラ排水のｐＨが、排水基準で定められた所定値以下になったとき、前記制御部１８は、前記中和剤供給バルブ２２を閉状態とするとともに、前記エアーバルブ２３を開状態とする。この結果、前記エゼクタ１１へは外気が吸引され、ボイラ排水の中和が停止される。このように、ボイラ排ガスを供給しないときに、外気を吸入させると、前記エゼクタ１１内で発生する圧力変動に起因する振動が抑制される。

以上のように、前記貯留槽４内のボイラ排水が前記循環経路７を循環しながら、排水基準で定められた水温とｐＨになるまで、冷却の制御と中和の制御がそれぞれ個別に行われる。そして、前記貯留槽４内のボイラ排水が排水基準に適合した水温とｐＨになったとき、前記制御部１８は、前記排出バルブ２７を開状態にし、前記処理水排出経路２６を介してボイラ排水を系外へ排出する。

ところで、前記排水処理装置１は、前記エゼクタ１１へ流入するボイラ排水の水圧を前記水圧検出手段１０により検出する構成となっている。たとえば、前記循環ポンプ８の故障や前記循環経路７の詰まりなどが起こった場合、前記エゼクタ１１へのボイラ排水の水圧が低下し、前記中和剤吸引口２０で十分な負圧が得られなくなる。このため、ボイラ排ガスの吸気量が減少し、所定の中和能力を発揮できなくなる。そこで、この構成においては、ボイラ排水の水圧が所定値以下になったとき、前記制御部１８は、外部へ警報等を発して異常を知らせるようにしている。この結果、前記循環ポンプ８や前記循環経路７などのメンテナンスを速やかに行うことができ、ボイラ排ガスの吸気量の減少が未然に防止される。

前記で説明した排水処理装置１は、前記貯留槽４内のボイラ排水を循環させる循環経路７を備え、この循環経路７に前記熱交換器９と前記エゼクタ１１が設けられているが、これらの各部材は、前記排水経路３に設けられていてもよい。この場合、前記貯留槽４内へ流入するボイラ排水が排水基準に適合した水温とｐＨとなるように、前記熱交換器９の冷却能力と、前記エゼクタ１１の吸引能力とをそれぞれ設定することが望ましい。また、前記温度センサ２４で検出されるボイラ排水の水温，もしくは前記ｐＨセンサ２５で検出されるボイラ排水のｐＨのいずれかが排水基準で定められた所定値を超えているとき、前記貯留槽４内のボイラ排水を前記熱交換器９および前記エゼクタ１１よりも上流側の前記排水経路３へ返送するように構成することもできる。

この発明に係る排水処理装置の一実施例の構成を示す概略的な説明図である。

１ 排水処理装置
３ 排水経路
７ 循環経路
９ 熱交換器
１１ エゼクタ

Claims (1)

1. ボイラ排水へボイラ排ガスを吸引混合するエゼクタとボイラ排水を冷却する熱交換器とを備えた排水処理装置であって、
   ボイラ排水の貯留槽と、
   前記エゼクタと前記熱交換器が直列に配置された前記貯留槽内のボイラ排水を循環させる循環経路と、
   中和に使用するボイラ排ガスを前記エゼクタへ供給する中和剤供給経路と、
   前記循環経路を循環するボイラ排水の冷却に用いる冷却水を前記熱交換器へ供給する冷却水供給経路と、
   前記中和剤供給経路に設けられた中和剤供給バルブおよびエアバルブと、
   前記冷却水供給経路に設けられた冷却水供給バルブとを備え、
   ボイラ排水のｐＨに基づいて前記中和剤供給バルブと前記エアバルブとを開閉して前記エゼクタへのボイラ排ガス供給とエア吸引とを切り替え、また、ボイラ排水の水温に基づいて前記冷却水供給バルブを開閉して前記熱交換器への冷却水の供給と停止を切り替えるようになっていることを特徴とする排水処理装置。

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