JP6661982B2 - Fluid treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、流体処理装置に関する。 The present invention relates to a fluid treatment device.
従来から、有機物を含む廃水(処理対象流体)を分解し無害化する方法として、超臨界水酸化を代表とする高温高圧水条件下での酸化処理が知られている。
この種の酸化処理は、反応槽内に処理対象流体と酸化剤とを導入して行われるが、単に処理対象流体を反応槽に導入した場合、導入後の液滴サイズが大きく、処理対象流体が蒸発する前に反応槽の下部まで落下してしまうため、処理を十分に行うことができない問題が発生する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for decomposing and rendering harmless wastewater (fluid to be treated) containing organic matter, oxidation treatment under high-temperature and high-pressure water conditions represented by supercritical water oxidation has been known.
This type of oxidation treatment is carried out by introducing a fluid to be treated and an oxidizing agent into a reaction vessel. However, when the fluid to be treated is simply introduced into the reaction vessel, the droplet size after introduction is large, and the fluid to be treated is Since the water drops to the lower part of the reaction tank before evaporating, there arises a problem that the treatment cannot be performed sufficiently.
特許文献1には、処理対象流体を吐出する内管と、酸化剤及び超臨界水を噴射する外管とからなる2重管構造のノズルを用い、酸化剤及び超臨界水の噴射速度を処理対象流体の吐出速度よりも大きくして処理対象流体を微粒子化する構成が記載されている。
内管と外管との間には筒状のスペーサが配置され、内管と外管は同心状に配置されている。
特許文献2には、内管の外周面あるいは外管の内周面に、周方向に間隔をおいて径方向に突出する突出部を形成し、該突出部をスペーサとして内管と外管とを同心状に配置するノズル構成が記載されている。
Patent Literature 1 uses a nozzle having a double pipe structure including an inner pipe for discharging a treatment target fluid and an outer pipe for jetting an oxidizing agent and supercritical water, and processes the jetting speed of the oxidizing agent and the supercritical water. A configuration is described in which the discharge speed of the target fluid is set to be higher than that of the target fluid to make the target fluid to be processed into fine particles.
A cylindrical spacer is arranged between the inner tube and the outer tube, and the inner tube and the outer tube are arranged concentrically.
Patent Literature 2 discloses a method in which a projecting portion is formed on an outer peripheral surface of an inner tube or an inner peripheral surface of an outer tube so as to project in a radial direction at intervals in a circumferential direction. Are described concentrically.
この種の流体処理装置では、反応槽内でノズル部が高温状態に曝されるため、処理対象流体中の有機物のチャーリング(炭化)や処理流体中に含まれる固形物等によりノズル部に閉塞を引き起こす虞がある。
一般的に処理対象流体はポンプにより高圧状態に加圧されて反応槽へ移送されるため、ノズル部の閉塞状態が放置されると過加圧状態となり、ノズル部やその他の部位での破損が生じる虞がある。
In this type of fluid treatment apparatus, the nozzle portion is exposed to a high temperature state in the reaction tank, so that the nozzle portion is blocked by the charring (carbonization) of the organic matter in the fluid to be treated and the solid matter contained in the treatment fluid. May be caused.
In general, the fluid to be treated is pressurized to a high pressure state by a pump and transferred to the reaction tank.If the closed state of the nozzle is left unchecked, it will be over-pressurized and damage to the nozzle and other parts will occur. This may occur.
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、処理対象流体を微粒子化するノズル部での閉塞が生じてもこれに起因する破損を未然に防止できる流体処理装置の提供を、その主な目的とする。 The present invention has been made in view of such a current situation, and provides a fluid processing apparatus that can prevent damage caused by the clogging in a nozzle unit that atomizes a processing target fluid even if the nozzle unit is atomized, Its main purpose.
上記目的を達成するために、本発明の流体処理装置は、処理対象流体と酸化剤との混合流体中の有機物を分解し、前記処理対象流体を処理するための反応槽と、前記処理対象流体を前記反応槽内で微粒子化するノズル部と、前記ノズル部に前記処理対象流体を供給する処理対象流体供給管と、前記ノズル部に前記酸化剤を供給する酸化剤供給管と、前記処理対象流体供給管に接続され、前記ノズル部で前記処理対象流体を吐出させる処理対象流体吐出部材と、前記酸化剤供給管に接続され、前記ノズル部で前記酸化剤を噴射する酸化剤噴射部材と、を備え、前記処理対象流体吐出部材と前記酸化剤噴射部材は、外側に位置するいずれか一方が内側に位置する他方を囲むように設けられ、前記処理対象流体吐出部材と前記酸化剤噴射部材のうち前記外側に位置する方の部材には、該外側に位置する部材内が一定圧力以上となったときに圧力を逃がすように前記酸化剤の流れ方向に動作する伸長機構が設けられている。 In order to achieve the above object, a fluid treatment apparatus of the present invention decomposes an organic substance in a mixed fluid of a fluid to be treated and an oxidizing agent, and treats the fluid to be treated, and the fluid to be treated. A nozzle portion for forming fine particles in the reaction vessel, a treatment fluid supply pipe for supplying the treatment fluid to the nozzle portion, an oxidant supply pipe for supplying the oxidant to the nozzle portion, A processing target fluid discharge member that is connected to a fluid supply pipe and discharges the processing target fluid at the nozzle portion, and an oxidant ejection member that is connected to the oxidant supply tube and that sprays the oxidant at the nozzle portion. Wherein the target fluid discharge member and the oxidant ejecting member are provided so that one located on the outside surrounds the other located on the inside, and the target fluid discharge member and the oxidant ejecting member out The members who are located in serial outward extension mechanism operating in the flow direction of the oxidant so as to release the pressure is provided when the member located outer becomes constant pressure or more.
本発明によれば、処理対象流体を微粒子化するノズル部での閉塞が生じてもこれに起因する破損を未然に防止できる流体処理装置を提供できる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a fluid processing apparatus capable of preventing damage caused by a blockage at a nozzle unit for atomizing a processing target fluid beforehand.
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図1乃至図3に第1の実施形態を示す。
まず、図1に基づいて、本実施形態に係る流体処理装置(処理システム)の全体構成の概要を説明する。
流体処理装置1は、処理対象流体供給部2と、酸化剤供給部3と、反応槽4と、熱交換部5と、固形分離部6と、気液分離部7と、制御手段としての制御装置8とを備えている。以下、各構成について具体的に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show a first embodiment.
First, an overview of the overall configuration of a fluid processing apparatus (processing system) according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The fluid processing apparatus 1 includes a processing target fluid supply unit 2, an oxidant supply unit 3, a reaction tank 4, a heat exchange unit 5, a solid separation unit 6, a gas-liquid separation unit 7, and control as a control unit. Device 8. Hereinafter, each configuration will be specifically described.
処理対象流体供給部2は、原水タンク9を有しており、原水タンク9には、有機物を含む処理対象流体Wが、有機物濃度が調整された状態で貯留されている。処理対象流体Wは、原水供給ポンプ10によって反応槽4に向けて圧送される。
処理対象流体は圧送される過程で、原水圧力計11で圧力を検知されるとともに、原水流量計12で流量を検知される。処理対象流体Wは原水供給ポンプ10で流量を調整可能となっている。
原水流量計12の下流側には、原水入口弁13が設けられている。
The processing target fluid supply unit 2 has a raw water tank 9, and a processing target fluid W containing an organic substance is stored in the raw water tank 9 in a state where the concentration of the organic substance is adjusted. The processing target fluid W is pumped toward the reaction tank 4 by the raw
In the process of pumping the fluid to be treated, the pressure is detected by the raw water pressure gauge 11 and the flow rate is detected by the raw
A raw water inlet valve 13 is provided on the downstream side of the raw
原水入口弁13を通過した処理対象流体は、原水予熱器14によって予備加熱が可能となっている。原水予熱器14の下流側には原水予熱器出口温度計15が設けられている。
原水タンク9には攪拌機16が設けられている。処理対象流体Wは攪拌機16で撹拌されることで、処理流体成分の均一化が図られる。
The processing target fluid that has passed through the raw water inlet valve 13 can be preheated by the
The raw water tank 9 is provided with a
酸化剤供給部3は、酸化剤を加圧する加圧手段としてのコンプレッサからなる酸化剤圧送ポンプ17を有している。酸化剤圧送ポンプ17は、酸化剤として取り込んだ空気Aを、処理対象流体の圧力と同程度の圧力まで圧縮しながら、反応槽4に向けて送り出す。
空気は圧送される過程で、酸化剤圧力計18で圧力を検知されるとともに、酸化剤流量計19で流量を検知される。酸化剤流量計19の下流側には酸化剤入口弁20が設けられている。酸化剤は酸化剤流量調節器46で流量を調節される。
The oxidizing agent supply section 3 has an oxidizing
While the air is being pumped, the pressure is detected by the
酸化剤入口弁20を通過した空気は、酸化剤予熱器21によって予備加熱が可能となっている。酸化剤予熱器21の下流側には酸化剤予熱器出口温度計22が設けられている。
原水予熱器14を通過した処理対象流体と、酸化剤予熱器21を通過した空気は個別に反応槽4内に導入され、反応槽内で合流する。
処理対象流体の圧送圧力は、反応圧力に調整される。空気の反応槽導入口では圧力損失が発生するため、空気の圧送圧力は、反応槽内よりも高く設定される。
The air that has passed through the oxidant inlet valve 20 can be preheated by the
The treatment target fluid that has passed through the
The pumping pressure of the processing target fluid is adjusted to the reaction pressure. Since a pressure loss occurs at the inlet of the reaction tank for air, the pressure for pumping air is set higher than in the reaction tank.
酸化剤圧送ポンプ17の駆動による空気の圧送量は、処理対象流体W中の有機物を完全に酸化させるのに必要となる化学量論的な酸素量に基づいて決定されている。
より詳しくは、処理対象流体の全有機炭素(TOC)、全無機窒素(TN)、全リン(TP)など、処理対象流体W中の有機物濃度、窒素濃度、リン濃度などに基づいて、有機物の完全酸化に必要な酸素量が算出される。
具体的には、有機物の完全酸化に必要な酸素量の1.0倍〜3.0倍の酸素量が投入されるように設定される。
酸化剤としては、空気の他、酸素、オゾンのうちの何れか1つ、あるいは、それらの2種類以上を混合したものを用いることができる。
The amount of air pumped by the driving of the
More specifically, based on the organic matter concentration, nitrogen concentration, phosphorus concentration, and the like in the treatment target fluid W, such as total organic carbon (TOC), total inorganic nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) of the treatment target fluid, The amount of oxygen required for complete oxidation is calculated.
Specifically, it is set so that an oxygen amount of 1.0 to 3.0 times the amount of oxygen necessary for complete oxidation of organic substances is introduced.
As the oxidizing agent, in addition to air, any one of oxygen and ozone, or a mixture of two or more thereof can be used.
反応槽内の混合流体に加える圧力としては、0.5〜30MPa(望ましくは5〜15MPa)の範囲を例示することができる。
反応槽内の圧力は、固形分離部6の下流の出口弁37によって調整される。出口弁37は、反応槽内の圧力が閾値よりも高くなると、自動で弁を開いて反応槽内の混合流体を外部に排出することで、反応槽内の圧力を閾値付近に維持する。
反応槽内の混合流体の温度としては、100〜700℃(望ましくは200〜550℃)を例示することができる。
反応槽内の混合流体は、原水予熱器14及び酸化剤予熱器21による加熱と、有機物が酸化分解されることによる発熱によって昇温する。
The pressure applied to the mixed fluid in the reaction tank may be in the range of 0.5 to 30 MPa (preferably 5 to 15 MPa).
The pressure in the reaction tank is adjusted by an
The temperature of the mixed fluid in the reaction tank can be, for example, 100 to 700 ° C (preferably 200 to 550 ° C).
The temperature of the mixed fluid in the reaction tank rises due to heating by the
処理対象流体Wが有機物を高濃度に含むものである場合、多量の有機物が酸化分解される際の多量の発熱だけで、混合流体が所望の温度まで昇温することもある。この場合、装置の立ち上げ時のみ、原水予熱器14及び酸化剤予熱器21による加熱を行い、酸化分解が開始された後には、原水予熱器14及び酸化剤予熱器21による加熱を停止することで電気エネルギーの供給量を少なくすることができる。
加熱する温度の調整は、原水予熱器14、酸化剤予熱器21の出力調整によって行われる。
When the processing target fluid W contains an organic substance at a high concentration, the mixed fluid may be heated to a desired temperature only by a large amount of heat generated when a large amount of the organic substance is oxidized and decomposed. In this case, the heating by the
The heating temperature is adjusted by adjusting the outputs of the
反応槽4は、一端側に導入口23を、他端側に排出口24を有する円筒形状を有し、処理対象流体と酸化剤とを加熱及び加圧状態下で混合し、処理対象流体中の有機物を酸化反応によって分解し、処理対象流体を処理するためのものである。反応槽4は、高温と高圧を維持して、反応時間を確保する空間を備えている。
導入口23には処理対象流体を微粒子化するノズル部25が装着されている。ノズル部25には処理対象流体供給管26と酸化剤供給管27とが接続されている。
The reaction tank 4 has a cylindrical shape having an
The
混合流体は、反応槽内をその長手方向に沿って上方から下方に向けて移動する。反応槽内を下方に移動した混合流体は、有機物がほぼ完全に酸化分解された状態になり、処理済み流体として排出口24から排出される。
反応槽4は外筒と、外筒の内側に密着して収納される内筒とによる2重筒構造になっている。
処理対象流体の種類によっては、有機塩化物のクロロ基に由来する塩酸や、アミノ酸等のスルホニル基に由来する硫酸が発生して、内筒の内壁を強い酸性下におくことがある。このため、内筒には、耐食性に優れたチタンからなる筒が採用されている。
The mixed fluid moves in the reaction tank from the top to the bottom along the longitudinal direction. The mixed fluid that has moved downward in the reaction tank is in a state where organic substances are almost completely oxidized and decomposed, and is discharged from the
The reaction tank 4 has a double cylinder structure including an outer cylinder and an inner cylinder that is housed in close contact with the inside of the outer cylinder.
Depending on the type of the fluid to be treated, hydrochloric acid derived from a chloro group of an organic chloride and sulfuric acid derived from a sulfonyl group of an amino acid or the like are generated, and the inner wall of the inner cylinder may be exposed to a strong acid. For this reason, a cylinder made of titanium having excellent corrosion resistance is adopted as the inner cylinder.
内筒としては、チタンからなるものに代えて、Ta、Au、Pt、Ir、Rh、又はPdからなるものを用いてもよい。また、Ti、Ta、Au、Pt、Ir、Rh、及びPdのうち、少なくとも何れか1つを含む合金からなるものを用いてもよい。
これに対し、外筒は、ステンレス(SUS304、SUS316)、インコネル625など、強度に優れた金属材からなる筒である。
外筒と内筒の熱膨張係数が大きく違う場合は、外筒と内筒の間に隙間を設けて内筒の内部と同じ圧力になるように、隙間に均圧水を充填させるなどできる圧力バランス型と呼ばれる構造にしてもよい。
The inner cylinder may be made of Ta, Au, Pt, Ir, Rh, or Pd instead of titanium. Alternatively, an alloy containing at least one of Ti, Ta, Au, Pt, Ir, Rh, and Pd may be used.
On the other hand, the outer cylinder is a cylinder made of a metal material having excellent strength such as stainless steel (SUS304, SUS316), Inconel 625, or the like.
If the thermal expansion coefficients of the outer cylinder and the inner cylinder are significantly different, provide a gap between the outer cylinder and the inner cylinder to maintain the same pressure as the inside of the inner cylinder. A structure called a balance type may be used.
反応槽4内には、触媒部材28が設けられている。特に、過熱水蒸気の条件下で、処理目的が有機物の完全分解である場合には、触媒を設けると効果的である。
触媒を設けると、分解されない有機物やアンモニア態窒素が残っていても、酸化分解を促進し、完全に処理することができる。
A
If a catalyst is provided, oxidative decomposition can be promoted and complete treatment can be performed even if undecomposed organic substances and ammonia nitrogen remain.
触媒部材28の触媒層としては、少なくともその表面が有機物の酸化分解を促進する触媒物質からなるものである。かかる触媒物質としては、Ru、Pd、Rh、Pt、Au、Ir、Os、Fe、Cu、Zn、Ni、Co、Ce、Ti、Mnの何れか、あるいはそれらのうちの少なくとも1つを含む化合物を例示することができる。
At least the surface of the catalyst layer of the
触媒部材28の基材の材料としては、Fe、Ni、Cr、Moにおける少なくとも何れか1つを含む合金を例示することができる。さらにはTi、Au、Pt、Rh、Pd、Zr、Vにおける何れか1つか、何れか1つを含む合金、あるいはセラミック、石英ガラスなどを例示することができる。
これらの中から、コストや加工性、選択した触媒物質の被覆のしやすさ、機械強度、反応条件における耐熱性、耐食性を考慮して選択すればよい。
Examples of the material of the base material of the
From among these, the material may be selected in consideration of cost, processability, ease of coating with the selected catalyst substance, mechanical strength, heat resistance under reaction conditions, and corrosion resistance.
反応槽4から出た処理済み流体は、熱交換部5の熱交換器29に流入する。熱交換部5には熱媒体タンク30が設けられており、熱媒体タンク30には熱交換流体TFが貯留されている。熱交換流体TFは熱交換ポンプ31で熱交換器29に供給される。
熱交換器29の下流直後には、処理済み流体の温度を検知する熱交換器出口温度計32が設けられ、熱交換器出口温度計32による検知結果が所定の数値範囲内に維持されるように、熱交換ポンプ31の駆動が制御される。
熱交換器出口温度計32の下流には、熱交換器出口圧力計33が設けられている。熱交換器29を通過して熱せられた熱交換流体TFは、パイプを通って熱エネルギー利用設備に送られる。
The treated fluid that has flowed out of the reaction tank 4 flows into the
Immediately downstream of the
Downstream of the heat
固形分離部6は、第1分離系統34と、第2分離系統35とを有している。第1分離系統34は、第1分岐弁、第1分離フィルタ、第1ドレン弁等から構成されている。
第2分離系統35も同様に、第2分岐弁、第2分離フィルタ、第2ドレン弁等から構成されている。
反応槽内で析出した固形物としての酸化物は、第1分離フィルタ又は第2分離フィルタにより補足される。
The solid separation section 6 has a
Similarly, the
The oxide as a solid deposited in the reaction tank is captured by the first separation filter or the second separation filter.
第1分離系統34と第2分離系統35とは、交互に使用されるようになっている。すなわち、第1分離系統34が使用される場合には、第2分離系統35の各弁が閉じられ、第2分離系統35が使用される場合には、第1分離系統34の各弁が閉じられる。
第1分離フィルタ又は第2分離フィルタが詰まると、出口圧力計36で計測される圧力が変化するため、これに基づいて第1分離フィルタ又は第2分離フィルタの洗浄、あるいは交換が行われる。
The
When the first separation filter or the second separation filter is clogged, the pressure measured by the
気液分離部7は、出口弁37や気液分離器38等を有している。固形分離部6を通り過ぎた処理済み流体は、最終的に気液分離器38によって処理液としての処理水39とガス(気体)40とに分離される。処理水39は処理水タンク41に貯留される。
気液分離器38によって分離された気体40は、その組成がガスクロマトグラフ(GC)42によって検知される。ガスクロマトグラフにより、未分解の物質が検出された場合、ガスクロマトグラフからの出力信号を受けた制御装置8により警報が発せられる。
The gas-liquid separator 7 has an
The composition of the
気液分離器38によって分離された処理水39は、そのTOC濃度がTOC分析装置43によって検知される。TOC分析装置により、閾値を超える濃度の全有機炭素が検出された場合には、TOC分析装置からの出力信号を受けた制御装置8により警報が発せられる。
正常に処理されれば、処理済みの水は、活性汚泥による生物処理では除去し切れないごく低分子の有機物もほぼ完全に酸化分解されたものであるため、浮遊物質や有機物は殆ど含まれていない。
The TOC concentration of the treated
If treated properly, the treated water is almost completely oxidatively decomposed even with very low molecular organic matter that cannot be removed by biological treatment with activated sludge, so it contains almost no suspended solids and organic matter. Absent.
従って、そのままの状態でも、用途によっては工業用水として再利用することが可能である。また、限外濾過膜による濾過処理を施せば、LSI洗浄液などに転用することも可能である。
気液分離器38によって分離されたガスは、二酸化炭素、窒素ガス、及び酸素を主成分とするものである。
Therefore, even as it is, it can be reused as industrial water depending on the use. Further, if a filtration treatment using an ultrafiltration membrane is performed, it can be diverted to an LSI cleaning liquid or the like.
The gas separated by the gas-
制御装置8は、I/Oインターフェース、CPU(Central processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたマイクロコンピュータである。
制御装置8には、流量、圧力、温度に関する各計器類からの検知情報、ポンプ等の機器類からの運転状態情報等が入力される。制御装置8はこれらの情報に基づいて、ポンプ、予熱器、流量調節弁、開閉弁などを制御する。
制御装置8には、さらに操作、表示用機器としてのタッチパネルが備えられ、温度、圧力、流量などの状態、異常発生時の警告や故障内容の表示と、設定値等の入力、変更が可能になっている。
The control device 8 is a microcomputer including an I / O interface, a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and the like.
The control device 8 receives detection information from various instruments related to the flow rate, pressure, and temperature, operation state information from equipment such as a pump, and the like. The control device 8 controls a pump, a preheater, a flow control valve, an on-off valve and the like based on the information.
The control device 8 is further provided with a touch panel as a device for operation and display, enabling display of states such as temperature, pressure, and flow rate, display of a warning when an abnormality has occurred and details of a failure, and input and change of set values and the like. Has become.
異常発生時には、ポンプの駆動、ヒータの通電をオフにするなどして、また入口弁を閉じるなどして、インターロック制御される。
異常内容としては、機器の故障、流路での詰り、漏れなどがあり、異常圧力、異常温度を制御装置8で判断し、タッチパネルで監視できるようになっている。
図1において、符号44は熱交換器29から熱エネルギー利用設備に向けて出る蒸気の温度を検知する蒸気温度計を、45は反応槽4内の反応温度を検知する反応温度検知手段としての反応槽温度計を示している。
When an abnormality occurs, the interlock is controlled by driving the pump, turning off the heater, or closing the inlet valve.
The contents of the abnormality include failure of the device, clogging in the flow path, leakage, and the like. The abnormal pressure and the abnormal temperature are determined by the control device 8 and can be monitored by the touch panel.
In FIG. 1, reference numeral 44 denotes a steam thermometer for detecting the temperature of steam emitted from the
図2に基づいて、ノズル部25の構成を説明する。
ノズル部25は、処理対象流体供給管26に接続された処理対象流体吐出部材50と、酸化剤供給管27に接続され、高圧の圧縮空気を噴射する酸化剤噴射部材51とを有している。
処理対象流体吐出部材50は酸化剤噴射部材51の外側を周方向全体に亘って囲むように設けられており、ノズル部25は2重管構造となっている。本実施形態において、処理対象流体は外側に位置する方の部材であり、酸化剤噴射部材51は内側に位置する方の部材である。
The configuration of the
The
The processing target
処理対象流体吐出部材50は、反応槽4の上面としての上蓋4aに形成された導入口23に挿入されて固定される円筒状の固定筒部52と、上蓋4aの内面側に着脱自在に設けられたリング状の継ぎ手部材53と、継ぎ手部材53に伸長機構55を介して一体に設けられた内方筒部54とから構成されている。
本実施形態における伸長機構55は、処理対象流体の吐出方向又は酸化剤の噴射方向に伸びるステンレス製の蛇腹構造を有している。伸長機構55の材質はこれに限定されず、耐圧性、耐食性に優れたものであれば良く、例えばチタンでもよい。
The processing target
The
固定筒部52には水平に延びる導入管56が一体に形成されており、ノズル部25の外側において、導入管56に継手部57を介して処理対象流体供給管26が接続されている。
管状の酸化剤噴射部材51は固定筒部52の上面を貫通して固定筒部52内に挿入され、ノズル部25の外側において、継手部58を介して酸化剤供給管27に接続されている。
内方筒部54は、内径が一定の円筒部54aと、内径が下方に向かって徐々に小さくなる円錐部54bと、円筒部54a内に周方向に間隔をおいて複数設けられた径方向位置決め部59とを有している。
円錐部54bの下端中心部には処理対象流体を吐出する円形の吐出口54cが形成されている。
吐出口54c自体は円形であるが、吐出口54cの中央部に酸化剤噴射部材51の先端部(下端部)が位置するので、実質的には吐出口54cは円環状となる。
A horizontally extending
The tubular
The
At the center of the lower end of the
The
継手部57、58としては、溶接継手や、カシメ手段としてのスウェージロックを採用することができる。但し、継手方法はこれらに限定されない。
As the
両部材間の径方向の位置決めを行う径方向位置決め部59は、処理対象流体吐出部材50に対し酸化剤噴射部材51を同心状に位置決めするものである。
伸長機構55は流体の流れ方向及び流体の流れ方向と垂直な方向に対して、蛇腹のフレキシブル性により自在に移動可能な構造となっているため、径方向位置決め部59の位置決めを阻害しない。
酸化剤噴射部材51の径方向位置決め部59に対応する部位には、長手方向の位置決めを行う傾斜面状の長手方向位置決め部60が設けられている。長手方向位置決め部60は、吐出口54cからの酸化剤噴射部材51の噴射方向における先端の突出量δを規制するものである。
径方向位置決め部59と長手方向位置決め部60についての詳細は後述する。
A
The
At a portion corresponding to the
Details of the
上述のように、この種の流体処理装置では、ノズル部25が高温状態に曝されるため、図3(a)に示すように、処理対象流体中の有機物のチャーリングや処理流体中に含まれる固形物等63により吐出口54cが閉塞する場合がある。
吐出口54cが閉塞すると、処理対象流体Wは原水供給ポンプ10で加圧されているため、外側に位置する方の部材である処理対象流体吐出部材50の内圧が上昇し、内方筒部54等を含む処理対象流体吐出部材50の反応槽4の内部側の破損や、該内部側よりも上流側の破損等を招く懸念がある。
As described above, in this type of fluid processing apparatus, since the
When the
この懸念を解消すべく伸長機構55が設けられている。
吐出口54cが閉塞して内圧が上昇し、一定圧力以上となったときは、図3(b)に示すように、蛇腹構造の伸長機構55が圧力を逃がすように伸びる。好適には装置の設計圧力以上となると伸長機構55が動作し、内方筒部54が酸化剤の流れ方向である下方へ移動する。
これにより、酸化剤噴射部材51の下端が吐出口54cから離間した状態となり、吐出口54cに付着した固形物等63と酸化剤噴射部材51との間に生じた間隙から処理対象流体吐出部材50内の処理対象流体が反応槽内に導入され、処理対象流体吐出部材50の内圧が降下する。これにより処理対象流体吐出部材50内の一定圧力以上の圧力上昇を防止でき、過加圧による破損を未然に防止することができる。
An
When the
As a result, the lower end of the oxidizing
処理対象流体吐出部材50の内圧が降下すると伸長機構55は収縮し、吐出口54cが閉塞した状態が再び形成され、一定圧力以上となったときは再度伸長機構55が伸びて圧力が解放される。この動作が繰り返されることとなる。
圧力が解放された場合は、吐出口54cからの酸化剤噴射部材51の噴射方向における先端の突出量δは一定量に維持されないため、処理対象流体が微粒子化状態が変化し反応槽4内の反応温度を検知する反応槽温度計45の指示値に反映されることとなる。このため、制御装置8は、伸長機構55による圧力解放動作がなされたと判断したときは、上記タッチパネル等を介して、例えば「ノズル部で閉塞が生じています」なる旨の警告をし、オペレータにメンテナンスの実施を促す。
When the internal pressure of the processing target
When the pressure is released, the amount of protrusion δ of the tip of the oxidizing
この警告を受けて、吐出口54cにおける固形物等の付着を除去するメンテナンス作業が行われることになる。
この場合、上記のように、伸長機構55、内方筒部54、径方向位置決め部59は反応槽4の上蓋4aに着脱自在な継ぎ手部材53に一体に設けられているので、メンテナンスのときは反応槽4から継ぎ手部材53を取り外すだけでよく、メンテナンス作業が容易となる。
一定圧力の設定は、予め伸長機構55が動作する圧力を実際に把握し、他の要因による圧力変動とは区別できるようにする。
In response to this warning, a maintenance operation for removing the adhesion of the solid matter or the like at the
In this case, as described above, the
The setting of the constant pressure is such that the pressure at which the
伸長機構55は、設定圧力(一定圧力)以上となった場合に伸び動作するように設計される。例えば処理対象流体吐出部材50の内圧と伸長機構55の伸びが比例関係にあるような場合では、比例定数kは以下のように設定することができる。
The
ここで、Pは流体処理装置の設計圧力、Diは処理対象流体吐出部材50の内径、すなわち内方筒部54の内径、L1は処理対象流体吐出部材50の降下量、すなわち伸長機構55の伸び量を示す。
伸長機構55の円滑な伸び動作のために、伸長機構55は酸化剤噴射部材51に沿って伸長することが望ましい。このため、伸長機構55が伸長完了した場合の酸化剤噴射部材51の突出部の長さL2はL2>0とする。
すなわち、伸長機構55は径方向位置決め部59を介して酸化剤噴射部材51にガイドされる内方筒部54と共に移動するため、内方筒部54が安定に移動するための径方向位置決め部59と酸化剤噴射部材51との当接状態が、伸長機構55が伸長完了した時点で残っていることが望ましい。
Here, P is the design pressure of the fluid processing apparatus, Di is the inner diameter of the processed
For the smooth extension operation of the
That is, since the
径方向位置決め部59を含む処理対象流体吐出部材50、酸化剤噴射部材51としては、Ti、Au、Pt、Rh、又はPd、またはFe、Ni、Ti、Ag、Au、Pt、Ir、Rh、及びPdのうち、少なくとも何れか1つを含む合金もしくはFe、Ni、Ti、Ag、Au、Pt、Ir、Rh、及びPdのうち、少なくとも何れか1つの金属により表面処理されているものを用いることで耐食性を向上させることができる。
The processing target
図4に基づいて第2の実施形態を説明する。
上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
本実施形態における伸長機構65は、処理対象流体の吐出方向又は酸化剤の噴射方向に摺動して伸びる重管構造(ここでは2重管構造)を有している。
すなわち、伸長機構65は、継ぎ手部材53に固定ないし一体に形成された外管66と、内方筒部54に固定ないし一体に形成された内管67とからなる2重管構造を有している。
A second embodiment will be described with reference to FIG.
The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the configuration and the function already described is omitted, and only the main part will be described.
The extension mechanism 65 in the present embodiment has a heavy pipe structure (here, a double pipe structure) that slides and extends in the discharge direction of the processing target fluid or the oxidant ejection direction.
That is, the extension mechanism 65 has a double pipe structure including an outer pipe 66 fixed or formed integrally with the
外管66の内周面と内管67の外周面は気密状態で摺動可能となっており、一定圧力以上で摺動が生じるように摩擦係数が設定されている。
外管66の内周面に形成された螺旋状の溝に内管67の外周面に形成された凸部が嵌合した構成下で、一定圧力以上となったときに内管67が回転しながら移動するようにしてもよい。
本実施形態では外管66を継ぎ手部材53側に、内管67を内方筒部54側に設ける構成としたが、逆形態でもよい。
The inner peripheral surface of the outer tube 66 and the outer peripheral surface of the inner tube 67 are slidable in an airtight state, and the friction coefficient is set so that sliding occurs at a certain pressure or higher.
Under a configuration in which a helical groove formed on the inner peripheral surface of the outer tube 66 is fitted with a convex portion formed on the outer peripheral surface of the inner tube 67, the inner tube 67 rotates when a predetermined pressure or more is reached. You may make it move while moving.
In the present embodiment, the outer tube 66 is provided on the
図4(a)は図3(a)と同様に、吐出口54cが閉塞した状態を示している。吐出口54cが閉塞して内圧が上昇し、一定圧力以上となったときは、図4(b)に示すように、伸長機構65の内管67が摺動し、圧力を逃がすように伸びる。
本実施形態の伸長機構65は、蛇腹構造のものとは異なり、一回伸長したら処理対象流体吐出部材50内の圧力が降下しても元には戻らない。
吐出口54cからの酸化剤噴射部材51の噴射方向における先端の突出量δは一定量に維持される必要があるため、伸長機構65による圧力解放動作がなされてもそのまま処理が続けられることは望ましくない。
制御装置8は、伸長機構65による圧力解放動作がなされたと判断したときは、上記タッチパネル等を介して、例えば「ノズル部で閉塞が生じています」なる旨の警告をし、オペレータにメンテナンスの実施を促す。
FIG. 4A shows a state in which the
The extension mechanism 65 of the present embodiment is different from that of the bellows structure, and does not return to the original state even if the pressure in the
Since the amount of protrusion δ of the tip of the
When the controller 8 determines that the pressure releasing operation has been performed by the extension mechanism 65, the controller 8 issues a warning, for example, that "the nozzle portion is blocked" through the above touch panel or the like, and performs maintenance for the operator. Prompt.
上記各実施形態では、ノズル部25の構成を、酸化剤噴射部材51が内側に位置するいわゆる内気型の2重管構造としたが、酸化剤噴射部材51が外側に位置するいわゆる外気型の2重管構造としてもよい。
In each of the above embodiments, the configuration of the
上記各実施形態に共通の径方向位置決め部59と長手方向位置決め部60とについて詳細に説明する。
図5及び図6に示すように、径方向位置決め部59は、内方筒部54の円筒部54aの内面に周方向に等間隔で形成された4つのキー溝54dと、各キー溝54dに基端部を締まりばめ又は中間ばめによって嵌められ、片持ち状態で固定された支持片61とから構成されている。
各支持片61の自由端部には、図6に示すように、酸化剤噴射部材51の挿入を径方向位置決め部59の中心に向けてガイドする傾斜面61aが形成されている。
The
As shown in FIGS. 5 and 6, the
As shown in FIG. 6, an
酸化剤噴射部材51は、流路断面積が大きい導入部51aと、流路断面積が導入部51aよりも小さい噴射部51bとからなり、噴射部51bの下端(噴射方向先端)が噴射口51cとなっている。
導入部51aと噴射部51bの境目には長手方向位置決め部60が傾斜面として形成されており、長手方向位置決め部60が支持片61群の傾斜面61aに当接することにより、長手方向の位置決めがなされる。
図5(a)に示すように、各支持片61の先端で囲まれる空間62に酸化剤噴射部材51の噴射部51bが傾斜面61aにガイドされながら挿入される。空間62は、径方向位置決め部59の内径でもある。
長手方向位置決め部60は、酸化剤噴射部材51の外径を径方向位置決め部59の内径よりも大きくした構成である。
The oxidizing
A
As shown in FIG. 5A, the
The
本実施形態では、長手方向位置決め部60は酸化剤噴射部材51の外径を変化させることによって構成しているが、単に酸化剤噴射部材51の外面に径方向位置決め部59の内径よりも大きい位置に存在する突部を形成する構成としてもよい。
In the present embodiment, the longitudinal
継手部57、58での接続時に変形、位置ずれが生じ、これがノズル部25での処理対象流体吐出部材50と酸化剤噴射部材51との相対的な位置関係のずれに反映されても、径方向位置決め部59の中心部に酸化剤噴射部材51を挿入して当接させることにより、径方向の位置決めと、長手方向の位置決めとが同時に行われる。
すなわち、酸化剤噴射部材51の噴射部51bが径方向位置決め部59の空間62に挿入されることにより、処理対象流体吐出部材50に対する酸化剤噴射部材51の径方向の位置決めがなされ、吐出口54cの中心に噴射口51cが位置する。
Deformation and displacement occur at the time of connection at the
That is, by inserting the
これにより、図5(b)に示すように、吐出口54cは幅Wが周方向全体に亘って均一な環状形となり、偏りの無い噴射(微粒子化)が可能となる。
噴射部51bの外径をD1、吐出口54cの外径をD2とすると、環状の吐出口54cの幅Wは、W=(D2−D1)/2となる。
吐出口54cの幅Wは、処理対象流体と酸化剤との量によって決まり、望ましくは5mm以下である。
As a result, as shown in FIG. 5B, the
Assuming that the outer diameter of the
The width W of the
また、長手方向位置決め部60が支持片61の傾斜面61aに当接することにより、長手方向の位置決めがなされ、酸化剤噴射部材51の適正な突出量δが確保される。突出量δは処理対象流体と酸化剤との量によって決まり、望ましくは5mm以下である。
処理対象流体の粘性等の特性の違いに応じて、噴射部51bの径が異なる酸化剤噴射部材51を用いる場合には長さの異なる支持片61を用いることで対応できる。
継ぎ手部材53を、例えばネジの回転量により上下方向の位置調整ができる位置調整可能な構成とし、突出量δの微調整を行うようにしてもよい。
In addition, the
In the case where the oxidizing
For example, the
酸化剤としての空気は酸化剤圧送ポンプ17により圧縮(加圧)され、分子密度が高く運動エネルギーが増大した状態で噴射部51bから噴射される。これにより吐出口54cから吐出される処理対象流体が適正な粒子径に微粒子化される。同時に空気と処理対象流体はノズル部25の外部で混合される。
空気は内径が噴射方向に向かって段階的に狭くなる構成によって流速が増加した状態で噴射口51cから噴射される。
Air as an oxidizing agent is compressed (pressurized) by the oxidizing
The air is ejected from the
本実施形態では支持片61を4つ設けて位置決めする構成としたが、図7に示すように3つの支持片61で位置決めする構成としてもよい。
このように、酸化剤噴射部材51を細幅の複数の支持片61で支持して位置決めすることにより、処理対象流体吐出部材50内で処理対象流体の流れをできるだけ阻害せずに、処理対象流体の微粒子化に大きく影響する酸化剤の噴射部51cと処理対象流体の吐出口54cとの位置決めを高精度且つ容易に行うことができる。
In the present embodiment, four
As described above, by positioning the oxidizing
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to such specific embodiments, and unless otherwise specified in the above description, the present invention described in the claims is not limited thereto. Various modifications and changes are possible within the scope of the gist.
The effects described in the embodiments of the present invention merely exemplify the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects according to the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.
4 反応槽
25 ノズル部
26 処理対象流体供給管
27 酸化剤供給管
50 処理対象流体吐出部材
51 酸化剤噴射部材
55、65 伸長機構
59 径方向位置決め部
60 長手方向位置決め部
A 酸化剤としての空気
W 処理対象流体
4
Claims (6)
前記処理対象流体を前記反応槽内で微粒子化するノズル部と、
前記ノズル部に前記処理対象流体を供給する処理対象流体供給管と、
前記ノズル部に前記酸化剤を供給する酸化剤供給管と、
前記処理対象流体供給管に接続され、前記ノズル部で前記処理対象流体を吐出させる処理対象流体吐出部材と、
前記酸化剤供給管に接続され、前記ノズル部で前記酸化剤を噴射する酸化剤噴射部材と、
を備え、
前記処理対象流体吐出部材と前記酸化剤噴射部材は、外側に位置するいずれか一方が内側に位置する他方を囲むように設けられ、
前記処理対象流体吐出部材と前記酸化剤噴射部材のうち前記外側に位置する方の部材には、該外側に位置する部材内が一定圧力以上となったときに圧力を逃がすように前記酸化剤の流れ方向に動作する伸長機構が設けられている流体処理装置。 A reaction tank for decomposing organic substances in the mixed fluid of the treatment target fluid and the oxidant, and treating the treatment target fluid,
A nozzle unit for atomizing the fluid to be treated in the reaction tank,
A target fluid supply pipe that supplies the target fluid to the nozzle unit,
An oxidant supply pipe for supplying the oxidant to the nozzle portion,
A processing target fluid discharge member that is connected to the processing target fluid supply pipe and discharges the processing target fluid at the nozzle unit.
An oxidant ejecting member connected to the oxidant supply pipe and ejecting the oxidant at the nozzle portion;
With
The treatment target fluid ejection member and the oxidizing agent ejection member are provided so that any one located outside surrounds the other located inside.
The process is member towards located at the outside of the subject fluid ejection member and the oxidant ejector member, the oxidizing agent so as to release the pressure when the member located outer becomes constant pressure or more A fluid treatment device provided with an extension mechanism that operates in the flow direction .
前記伸長機構が、前記処理対象流体の吐出方向又は前記酸化剤の噴射方向に伸びる蛇腹構造を有している流体処理装置。 The fluid treatment device according to claim 1,
A fluid processing apparatus, wherein the extending mechanism has a bellows structure extending in a discharge direction of the processing target fluid or in a jet direction of the oxidizing agent .
前記伸長機構が、前記処理対象流体の吐出方向又は前記酸化剤の噴射方向に摺動して伸びる重管構造を有している流体処理装置。 The fluid treatment device according to claim 1,
A fluid processing apparatus, wherein the extension mechanism has a double-pipe structure that extends by sliding in the discharge direction of the processing target fluid or the oxidizing agent ejection direction.
前記外側に位置する方の部材には両部材間における径方向の位置決めを行う径方向位置決め部が設けられ、内側に位置する方の部材には両部材間における長手方向の位置決めを行う長手方向位置決め部が設けられている流体処理装置。 The fluid treatment device according to any one of claims 1 to 3,
The outer member is provided with a radial positioning portion that performs radial positioning between the two members, and the inner member is provided with a longitudinal positioning member that performs longitudinal positioning between the two members. A fluid treatment device provided with a part.
前記反応槽の上面の内方に着脱自在に継ぎ手部材が設けられ、前記継ぎ手部材に前記伸長機構と前記外側に位置する方の部材とが一体に固定されている流体処理装置。 The fluid treatment device according to any one of claims 1 to 4,
A fluid processing apparatus, wherein a joint member is detachably provided inside the upper surface of the reaction tank, and the extension mechanism and the member located on the outside are integrally fixed to the joint member.
前記処理対象流体が加熱及び加圧された状態で前記反応槽内に導入される流体処理装置。 The fluid treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A fluid treatment apparatus wherein the treatment target fluid is introduced into the reaction tank in a state where the fluid is heated and pressurized.
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