ドレン処理について

コンプレッサーが動作している時に発生する水、それがドレンです。ここでは、ドレンについて説明をします。

ドレン水って何？

　JISによると「蒸気圧系の蒸気が腹水したものや、空気圧系で分離した油水分」とあります。

　蒸気が腹水したものは、とても綺麗なのですが、空気圧系のドレンは大気中の塵や埃、油や錆等の不純物が多く混ざり合い、非常に汚くまた処分にも困るものです。

なぜ、ドレンが発生するのか

　夏場、冷えた缶ビールを飲んでいると缶の外には必ず水滴がつきます。また夏場の暑い中、車や家の中で冷房を効かせているとやはり窓ガラスが曇り水滴がつきます。

　これらはコンプレッサーでドレンが発生するのと同じ理由に依るものです。即ち空気が冷えると水が出る、つまり空気はその中に水分を含有しており、その含有量は空気の温度や圧力によって変化します。（表①、②参照）

　ある温度・圧力下では飽和水分量は一定で、その与えられた条件下での飽和水分量を『湿度１００％』といっております。

　これを超える水分量、つまり湿度１２０％や１５０％といった過飽和状態では、空気中に含まれる水分は結露して水滴となります。

　それゆえ缶ビールの周りに水滴が付くのも缶の周りの空気が冷やされることによって空気中の水分が過飽和となって水滴が付くのです。

（表１）　大気圧露点換算表

		１℃単位の温度（℃）
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
10 ℃単位の温度	60	130	136	142	148	154	161	168	175	182	190
	50	82.9	86.8	90.9	95.1	99.6	104	109	114	119	124
	40	51.1	53.7	56.5	59.3	62.3	65.4	68.6	72.0	75.4	79.1
	30	30.4	32.1	33.8	35.7	37.6	39.6	41.7	43.9	46.2	48.6
	20	17.3	18.4	19.4	20.6	21.8	23.1	24.4	25.8	27.2	28.8
	10	9.41	10.0	10.7	11.4	12.1	12.8	13.6	14.5	15.4	16.3
	0	4.85	5.20	5.57	5.96	6.37	6.81	7.27	7.76	8.28	8.83
	-0	-	4.53	4.22	3.93	3.66	3.41	3.17	2.95	2.74	2.54
	-10	2.36	2.18	2.02	1.87	1.73	1.60	1.48	1.37	1.26	1.16
	-20	1.07	0.983	0.904	0.831	0.762	0.699	0.641	0.587	0.537	0.491
	-30	0.448	0.409	0.373	0.339	0.309	0.281	0.255	0.231	0.209	0.190
	-40	0.172	0.155	0.140	0.126	0.114	0.102	0.0918	0.0824	0.0738	0.0661
	-50	0.0591	0.0528	0.0471	0.0420	0.0373	0.0332	0.0295	0.0261	0.0231	0.0204
	-60	0.0180	0.0159	0.0140	0.0123	0.0108	0.00944	0.00825	0.00721	0.00628	0.00547
	-70	0.00475	-

JIS Z 8806:2001より

（表２）　飽和水蒸気量

コンプレッサーからどのくらいのドレンが発生するのか？

計算式：
（コンプレッサーで作られた圧縮空気に含まれる水分量）－（圧力下ドライヤー出口における圧縮空気中水分量）

３７ｋＷコンプレッサーから出る１時間当りのドレン量（気温30℃の場合）

■ コンプレッサーで作られた圧縮空気に含まれる水分量
	吐出空気量		飽和水蒸気量		湿度		時間		負荷率		水分量
	６．１ｍ^３／分	×	３０．４ｇ／ｍ^３	×	８０％	×	６０分	×	１００％	≒	８．９０１Ｌ

■ 冷凍式ドライヤーで作られた圧縮空気に含まれる水分量
	吐出空気量		飽和水蒸気量		湿度		時間		負荷率		水分量
	６．１ｍ^３／分	×	１．３７ｇ／ｍ^３	×	８０％	×	６０分	×	１００％	≒	０．４０１Ｌ

１時間当たりのドレン発生量　合計　８．９０１－０．４０１＝８．５Ｌ

ドレンの弊害

　上記で見た通りコンプレッサーによって圧縮された空気には大量の水分が含まれております。このドレン（水分）には以下のような数多くの弊害があります。

　　◇ドレンによる配管・機器の腐食
　　◇ドレンとダストが結びつき、ラインフィルターを詰まらせる
　　◇ドレンとの接触により製品の品質を落とす

　これらドレン（水分）による弊害を防ぐにはドライヤー等で圧縮空気の露点を下げることによって空気を乾燥化し、さらに出てきたドレンはトラップを使いこまめに機外に排出することが重要です。また排出されたドレンにはオイルや錆等のさまざまな不純物が混じっている為、これらの不純物に弱いフロート式のドレントラップではなく電磁式のドレントラップを使用することを推奨致します。

ドレンの形態・油分量

　コンプレッサードレンは非常に不純物の多いものですが、特に問題になるのはやはり油分です。ドレンに混入している油分の組織は、浮上油・分散油・乳化水（エマルジョン）の３種類に分類出来ます。浮上油は油そのものの事で時間が経たなくても水との比重差ですぐに浮き上がり、分散油もある程度の時間が経過すれば比重分離して浮き上がります。しかしエマルジョンは普段は混じり合うことのない水と油が粒子レベルで強固に結合しており、たとえ長時間放置したとしても自然分離することはありません。分離させる為には何らかの化学的処置が必要となってきます。

　なおドレン中に含まれる油分量は、圧縮機の油消費量によって大きく差が出てきます。

　現行の新型圧縮機はオイルセパレーターエレメントの質が向上した事もあり、その吐出し空気に含まれる油量は約0.005cm³/m³となっております。（メーカーによって若干の違いはあります。）
　これが旧型スクリュー機ですと約0.02～0.04cm³/m³と現行機より４～８倍も多くレシプロ機ですとさらにその油量は増加致します。参考としまして吐出し空気に含まれる油がすべてドレンとして排出された場合の数値を計算してみます。

　なお、ドレン量の計算値、圧縮機の条件は「コンプレッサーからどのくらいのドレンが発生するのか？」と同じものを使用します。

■ コンプレッサーで作られた圧縮空気に含まれる油分量
	吐出空気量		消費油量		時間		負荷率
	６．１ｍ^３／分	×	０．００５ｇ／ｍ^３	×	６０分／時間	×	１００％	≒	１．８ｇ／時間

■ コンプレッサーから出る１時間当たりのドレン水油分濃度
	１時間当たりの油消費量		1g=1000mg		１時間当たりの水分発生量
	１．８ｇ／時間	×	１，０００ｍｇ／ｇ	÷	８．５Ｌ／時間	≒	２１２ｍｇ／Ｌ（ｐｐｍ）

ドレン処理

　上記計算値の通り、排出されるドレンの油分の濃度は浮上油も含めますと数百～数千ｐｐｍにおよびます。また上記数値は夏場の水分が多い状態にての数値となりますので冬場湿気の少ない日等は上記数値の１０倍以上の高濃度なドレン水が排出される事になりますから、ドレン水をそのまま外に排出致しますと非常に環境上の悪影響を与えることになります。それゆえコンプレッサドレンも次のいずれかを行う必要があります。

　◆　ドレンを集めて産業廃棄物処理業者に有料で委託する。
　◆　ドレン処理装置を導入し、規制値以下に処理して排水する。

　さらに今日我が国では『水質汚濁防止法』によって規制され、「油分（ｎ－ヘキサン値）５ｐｐｍ以下」の基準値があります。従って各企業は工場排水のすべてをこの法律の基準値に合わせ、工場外に排出することが義務づけられております。

（参考ＨＰ：群馬県高崎保険事務所環境部）

　現在ドレン水は産業廃棄物として処理すると２５円／Ｌ～５０円／Ｌと大変コスト高になります。また現在環境保全の積極性が各企業に問われてる中、極力産業廃棄物は減らしていかなければなりません。

　そこで求められるのは低コストであり保守管理が容易、さらに２次産廃の少ないドレン処理機です。処理方法としては、すでに重力分離・ろ過・吸着・薬品・電解など数々の方式があります。しかし薬品・電解方式は初期設備費、保守管理、廃物処理等で多くの問題があり、重力分離・ろ過・吸着方式では、エマルジョンを規制値以下の清水にする事は困難です。

　フクハラ製のドレンデストロイヤーは高性能の吸着分解式コンプレッサ専用のドレン処理装置として開発され、イニシャルコスト、ランニングコストともに安価で、さらに日常の保守管理もほとんどなく、また使用済みのフィルターは弊社にて引き取る為、２次産廃の発生はほとんどありません。そこでこのドレンデストロイヤーの処理方法を具体的に見てみたいと思います。

【処理工程の解説】

　各圧縮機からのドレンを電子トラップⅡやスーパートラップにて排出させ、ドレン分離槽へ圧送します。

　ＳＤ型・ＬＳＤ型の場合これをドレン分離槽内にて滞留させ自然分離させた後、エマルジョン水をそのままフィルターへ圧送し、(Ｌ)ＡＢ槽のフィルターエレメントにて分解・油分吸着し、5ppm以下の清水として処理、排水致します。なお分離した浮上油は定期的に浮上油取出バルブより排出させます。ＳＤ型・ＬＳＤ型が無電源仕様であるのはドレントラップから排出圧を効率的に利用して、フィルターへドレン水を送り込むための圧送力としているからであり、また最大の特長であると思われます。

　ＰＳＤ型は主に22kW以下の小型コンプレッサーのドレン処理を対象としており、電子トラップ等を最低１台取り付ける事によって、各コンプレッサーやドライヤーから排出されるドレン水を自動的に空気圧送によって分離槽に送り込み、自然落下方式にてドレンをフィルターで透過させて油水分離し、油分濃度5ppm以下に処理致します。ＳＤ・ＬＳＤ型と同じく無電源仕様であり、またペール缶を利用して製造しておりますので廉価であるうえに非常に扱いやすいのも特長です。

　ＡＤＰ型の場合は主に対象とするのが約200kW以上の大型コンプレッサーであり、ドレンの排出量も多量である事から、ドレンの滞留時間を一定量保つのを目的にドレン分離槽は大型の別置きタイプとし、浮上油・分散油を効率的に補足するためにロープ状吸油材を分離槽に入れております。これによってドレンの流入時に対しポンプ吸引時のドレン中の油分濃度はかなり低減された状態でフィルターに送り込む事が可能になります。分離槽で滞留するのを前処理工程としますと、後処理工程になるのが本体であるＡＤＰ型になり、ＡＤＰ型はポンプにて分離槽からドレン水（エマルジョン水）を吸引し、Ａ槽にて油吸着・Ｂ槽にてエマルジョンを破壊する事によってドレン水を5ppm以下の清水として処理、排水致します。

株式会社フクハラ
Fukuhara co.,LTD

ドレン処理装置、ドレントラップ、エアーフィルター、エアーコンプレッサー周辺機器の製造,販売メーカー株式会社フクハラ