JPH09253666A - 低tod廃水の湿式酸化処理方法 - Google Patents

低tod廃水の湿式酸化処理方法

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JPH09253666A
JPH09253666A JP6787896A JP6787896A JPH09253666A JP H09253666 A JPH09253666 A JP H09253666A JP 6787896 A JP6787896 A JP 6787896A JP 6787896 A JP6787896 A JP 6787896A JP H09253666 A JPH09253666 A JP H09253666A
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JP
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tod
wastewater
temperature
wet oxidation
low
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JP6787896A
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Yoshiaki Harada
吉明 原田
Suekazu Yamada
末和 山田
Kenichi Yamazaki
健一 山崎
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Osaka Gas Co Ltd
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Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】付加的な処理を必要とすることなく、低TOD
廃水を湿式酸化処理し得る新たな技術を提供することを
主な目的とする。 【解決手段】低TOD廃水を湿式酸化処理する方法であ
って、廃水を100℃以上の温度で且つ液相を維持する圧
力に保ちつつ、TOD増加成分の供給下に廃水中の有機
性物質および無機性物質ならびに供給されたTOD増加
成分を分解するに必要な理論酸素量以上の酸素の存在下
に湿式酸化処理することを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、触媒の存在下ある
いは不存在下に行われる既存の湿式酸化処理法では処理
し得ない汚濁成分濃度の低い廃水の新規な処理方法に関
する。
【0002】
【従来技術とその問題点】従来、汚濁成分濃度が低いた
め、その酸化反応熱のみでは、湿式酸化処理を持続でき
ない廃水(本願明細書においては、この様な廃水を低T
OD廃水という)は、以下の様な方法により、処理を行
っている。
【0003】(1)湿式酸化処理を行う反応塔内を所定
温度に維持するために、処理すべき廃水と供給空気とを
予め加熱器において加熱した後、反応塔内に供給する方
法がある。しかしながら、この方法では、加熱のための
燃料費および設備費を必要とするので、処理コストが高
くなる。
【0004】(2)特開昭50-645号公報は、「酸化熱に
よる自燃処理を行うことができない廃水中のCOD物質
を湿式酸化除去するにあたり、COD物質を吸着剤によ
り自燃可能な濃度まで選択的に吸着濃縮し、吸着剤で処
理された廃水とCOD物質とを含むスラリー状吸着剤を
固液分離し、該スラリー状吸着剤を加熱加圧下液相状態
で分子状酸素と接触せしめ、補助燃料なしでCOD物質
を酸化除去すると同時に吸着剤を再生し、再生吸着剤を
循環使用する」という技術を開示している。
【0005】しかしながら、この技術には、(イ)使用
する活性炭、ゼオライトなどの吸着剤は、湿式酸化工程
で一部燃焼或いは溶解するので、ロスを生じる、(ロ)
吸着槽内でのCOD物質吸着後の上澄処理水中に残存す
るCOD成分の除去を必要とする、(ニ)COD物質中
の吸着されない或いは吸着困難な成分は、処理できない
などの問題点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、付
加的な処理を必要とすることなく、低TOD廃水を湿式
酸化処理し得る新たな技術を提供することを主な目的と
する。
【0007】
【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、鋭意研究を進めた結果、下記に示
す方法により、上記の課題をほぼ達成し得ることを見出
した。
【0008】すなわち、本発明は、下記の低TOD廃水
の処理方法を提供するものである; I.低TOD廃水を湿式酸化処理する方法であって、廃
水を100℃以上の温度で且つ液相を維持する圧力に保ち
つつ、TOD増加成分の供給下に廃水中の有機性物質お
よび無機性物質ならびに供給されたTOD増加成分を分
解するに必要な理論酸素量以上の酸素の存在下に湿式酸
化処理することを特徴とする方法。
【0009】2.TOD増加成分が、有機性物質および
無機性物質の少なくとも1種である上記項1に記載の方
法。
【0010】3.TOD増加成分が、メタノールおよび
/または油類である上記項2に記載の方法。
【0011】4.TOD増加成分が、生物処理工程から
の汚泥である上記項2に記載の方法。
【0012】5.TOD増加成分添加後の廃水のTOD
濃度が、10000mg/l以上である上記項1〜4のいずれか
に記載の方法。
【0013】6.TOD増加成分を湿式酸化処理前およ
び/または湿式酸化処理中に供給する上記項1〜5にい
ずれかに記載の方法。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明が処理対象とする低TOD
廃水とは、TOD濃度10000mg/l未満の廃水を意味す
る。この様な廃水は、仮に、当初の外部からの熱供給に
より湿式酸化反応を開始させることができたとしても、
反応熱の外部への放散により次第に反応系の温度が低下
するので、湿式酸化反応を継続して行うことはできな
い。
【0015】しかるに、この様な低TOD廃水にTOD
増加成分を添加して、TOD濃度を10000mg/l以上とす
る場合には、湿式酸化反応を一旦開始すれば、その後は
外部からの熱供給を行わなくとも、反応は自燃的に継続
して進行する。
【0016】本発明が処理対象とする低TOD廃水とし
ては、その発生源、由来などは制限されない。より具体
的には、種々の産業廃水、下水、生活廃水、ガス洗浄
水、膜分離液などが例示される。
【0017】本発明において使用するTOD増加成分と
しても、廃水中に添加された状態で酸化分解される物質
である限り、制限されない。TOD増加成分としては、
より具体的にメタノールなどのアルコール類、石油、植
物油などの油類、生物処理工程からの汚泥などが例示さ
れ、廃メタノール、廃油類、余剰汚泥などがより好適で
ある。
【0018】以下図面を参照しつつ、本願発明について
詳細に説明する。
【0019】図1は、本願発明の概要を示すフローシー
トである。
【0020】廃水貯槽1からの低TOD廃水は、昇圧ポ
ンプ(図示せず)により所定の圧力まで昇圧され、さら
に空気圧縮機20により予め昇圧された空気などの酸素
含有ガスを混合され、次いで熱交換器9により100℃以
上の温度に加熱された後、反応器5に供給される。
【0021】低TOD廃水に対する貯槽25からのTO
D増加成分の供給は、廃水貯槽1中で行っても良く、廃
水貯槽1から反応器5にいたる配管中で行っても良く、
反応器中で行っても良く、或いはこれらの2以上の個所
で行っても良い。TOD増加成分の添加濃度をより高め
ることにより、分解に伴う反応熱量が増加して、反応温
度を高めることができる。
【0022】熱交換器9の熱源としては、反応器5から
の高温の処理液を循環させて使用しても良く、或いは他
の加熱手段を使用しても良い。冬季などにおいて反応時
に所定の反応温度を維持できない場合或いは所定の温度
までの昇温を必要とする場合などには、さらに加熱器3
0により加熱したり、或いは蒸気発生器(図示せず)か
ら反応器5に蒸気を供給することもできる。また、スタ
ートアップに際して反応器5内を所定温度とするために
も、反応器内に直接蒸気を送入して昇温することもでき
る。
【0023】反応器5での反応における温度は、通常10
0℃程度以上、より好ましくは150〜370℃程度である。
反応時の温度が高い程、有機物などの分解率が高まり、
また空塔反応器内での被処理物(低TOD廃水+TOD
増加成分)の滞留時間も短縮されるが、反面において設
備費が増大するので、反応温度は、被処理物中の汚濁物
質濃度、要求される処理の程度、運転費、建設費などを
総合的に考慮して、定めれば良い。反応時の圧力は、所
定温度において被処理物が液相を保持し得る圧力以上で
あれば良い。
【0024】被処理物に添加される酸素量は、有機性物
質および無機性物質ならびにTOD増加成分を無害の生
成物にまで分解するに必要な理論酸素量以上、より好ま
しくは理論酸素量の1.05から1.5倍量程度である。
【0025】図1には、酸素源として空気を使用する実
施態様を挙げたが、酸素源としては、特に限定されず、
その他に酸素富化空気、酸素、不純物としてシアン化水
素、硫化水素、硫黄酸化物、有機硫黄化合物、炭化水素
などの1種または2種以上を含有する酸素含有廃ガスな
どが例示される。この様な不純物を含む酸素源を使用す
る場合には、不純物を同時に分解処理することができ
る。酸素源が不純物を含有している場合には、これら
も、廃水中の有機性物質および無機性物質として理論酸
素量を決定する。
【0026】本発明において、理論酸素量とは、「含水
廃棄物中の有機性物質および無機性物質(被処理成分)
をH2OおよびCO2にまで分解するに必要な酸素量」を
意味する。理論酸素量は、処理対象とする混合物(低T
OD廃水+TOD増加成分)中の被処理成分を分析し、
それらの分解に必要な酸素量を化学反応式に基づいて算
出することにより、容易に決定しうる。実用的には、経
験と若干の実験とに基づいて、いくつかのパラメーター
を用いて、高い精度で理論酸素量を近似的に算出できる
関係式を見出すことができる。この様な関係式は、例え
ば、特公昭58-27999号公報に開示されている。
【0027】反応器5で得られた処理液は、前述の様
に、熱交換器9において低TOD廃水の加熱に使用され
た後、冷却器11で冷却され、気液分離器12により液
相13と気相14とに分離される。
【0028】図示はしないが、処理液から得られた液相
13は、必要ならば、常法に従って、さらに固液分離器
に送られ、液相中に含まれる金属および/またはスラッ
ジ成分を除去された後、最終処理液となる。固液分離器
における分離方法としては、重力沈降による分離、磁石
による分離、フィルタープレスによる分離、凝集沈殿に
よる分離などの公知の方法を採用することが出来る。
【0029】また、気相14も、必要ならば、ガス組成
に応じて排ガス処理を行う。
【0030】
【発明の効果】本発明方法によれば、低TOD廃水を効
率的に処理することができる。
【0031】より具体的には、廃水中のTOD濃度に応
じて、TOD増加成分の添加量を調整することにより、
被処理物中のTOD濃度を所定値に制御することができ
るので、酸化発熱が定量的に行われ、設備費および運転
操作の円滑さなどの点で極めて有利である。
【0032】また、外部からの熱供給を行う場合に比し
て、燃料費が著しく低減される。低TOD廃水の濃度、
廃水処理設備の規模などにもよるが、一例として、TO
D増加成分としてメタノールを使用する場合の供給熱量
当たりの価格は、電力を熱源とする場合の約1/3程度
となり、また石油系燃料を使用する場合には、電力を使
用する場合の約1/4〜1/6程度となる。
【0033】廃水中の有機性物質および無機性物質が実
質的に完全に分解されるので、安定した処理効果が達成
される。
【0034】
【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。
【0035】比較例1 図1に示すフローに従って、外部から熱を供給しつつ、
低TOD廃水(TOD=7800mg/l、NH3-N=2500mg/l、
TOC=1500mg/l)を処理した。
【0036】すなわち、低TOD廃水(温度20℃、圧力
42kg/cm2G)140 l/hrと空気(温度40℃、圧力42kg/cm2
G)5.1Nm3/hrとをあわせた気液混合物を熱交換器9の入
口側に導入するとともに、熱交換器9の出口側(反応器
5の入口側)での気液混合物が温度が228℃、圧力41kg/
cm2Gとなる様に、反応器5からの処理液(温度230℃、
圧力40kg/cm2G)を熱交換器9に送り、気液混合物と熱
交換させて、温度調節を行なった。
【0037】反応器5内は、温度230℃、圧力41kg/cm2G
であった。この反応により得られた処理液は、上記の熱
交換器9および冷却器11を通過させて温度24.3℃、圧
力39kg/cm2Gに冷却した後、気液分離器12に導いて、
気相14と液相13とに分離した。
【0038】気相(5.1Nm3/hr)は、O2、N2およびC
2からなっていた。
【0039】また、液相(140 l/hr)の性状は、NH3-N=
2400mg/l、TOC=300mg/l、TOD=1550mg/lであった。
【0040】本比較例で処理した低TOD廃水は、TO
D濃度が低いため、反応器からの放散熱量(3118kcal/h
r)を補って反応器内の温度を230℃に保つため、電気ヒ
ーター式加熱器30から6880Kcal/hrの熱を供給し続け
る必要があった。
【0041】実施例1 図1に示すフローに従って、比較例1と同様の低TOD
廃水を湿式酸化処理した。
【0042】すなわち、予めメタノール5000mg/lを添加
した低TOD廃水(TOD=12900mg/l、NH3-N=2500mg/l、T
OC=3400mg/l、温度20℃、圧力42kg/cm2G)140 l/hrと空
気(温度40℃、圧力42kg/cm2G)9.4Nm3/hrとをあわせた
気液混合物を熱交換器9の入口側に導入するとともに、
熱交換器9の出口側(反応器5の入口側)での気液混合
物が温度が228℃、圧力41kg/cm2Gとなる様に、反応器5
からの処理液(温度230℃、圧力40kg/cm2G)を熱交換器
9に送り、気液混合物と熱交換させて、温度調節を行な
った。
【0043】反応器5内は、温度230℃、圧力41kg/cm2G
であった。この反応により得られた処理液は、熱交換器
9および冷却器11を通過させて温度27℃、圧力39kg/c
m2Gに冷却した後、気液分離器12に導いて、気相14
と液相13とに分離した。
【0044】気相(9.4Nm3/hr)は、O2、N2およびC
2からなり、また、液相(140 l/hr)の性状は、NH3-N
=2350mg/l、TOC=225mg/l、TOD=1290mg/lであった。
【0045】本実施例では、低TOD廃水にメタノール
を添加しているので、空気供給量は若干増大するもの
の、反応開始後には外部からの熱供給の必要はなかっ
た。
【0046】比較例2 図1に示すフローに従って、外部から熱を供給しつつ、
下水処理場消化汚泥脱水工程の返流水である低TOD廃
水(TOD=3475mg/l、BOD=1053mg/l、NH3-N=186mg/l、
T-N=272mg/l、SS=1405mg/l、VSS=492mg/l)を処理し
た。
【0047】すなわち、低TOD廃水(温度20℃、圧力
72.5kg/cm2G)0.833m3/hrと空気(温度30℃、圧力72.5k
g/cm2G)10.22Nm3/hrとをあわせた気液混合物を熱交換
器9の入口側に導入するとともに、熱交換器9の出口側
(反応器5の入口側)での気液混合物が温度が230℃、
圧力71.5kg/cm2Gとなる様に、反応器5からの処理液
(温度250℃、圧力70kg/cm2G)を熱交換器9に送り、気
液混合物と熱交換させて、温度調節を行なった。
【0048】反応器5内での反応条件は、温度250℃、
圧力70kg/cm2G、反応時間60分であった。この反応によ
り得られた処理液は、上記の熱交換器9および冷却器1
1を通過させて温度37.0℃、圧力68kg/cm2Gに冷却した
後、気液分離器12に導いて、気相14と液相13とに
分離した。
【0049】気相は、O26.7%、N279.1%およびCO2
14.2%からなっていた。
【0050】また、液相の性状は、TOD=973mg/l、BOD
=421mg/l、NH3-N=270mg/l、T-N=270mg/l、SS=309mg
/l、VSS=16mg/lであった。
【0051】本比較例で処理した低TOD廃水は、TO
D濃度が低いので、反応器内の温度を250℃に保つた
め、加熱器30を用いて熱交換器9の出口気液混合物の
温度を230℃から250℃に昇温する必要があり、廃水1m3
当たり重油7.2リットルを追焚し続ける要があった。
【0052】実施例2 図1に示すフローに従って、比較例2と同様の低TOD
廃水を湿式酸化処理した。
【0053】すなわち、低TOD廃水に下水処理場余剰
汚泥を加えた廃水(TOD=17600mg/l、BOD=4200mg/l、NH3
-N=260mg/l、T-N=429mg/l、SS=10000mg/l、VSS=6300mg/
l)0.833m3/hrと空気(温度30℃、圧力72kg/cm2G)53.2
Nm3/hrとをあわせた気液混合物を熱交換器9の入口側に
導入するとともに、熱交換器9の出口側(反応器5の入
口側)での気液混合物が温度が236℃、圧力71kg/cm2Gと
なる様に、反応器5からの処理液(温度250℃、圧力70k
g/cm2G)を熱交換器9に送り、気液混合物と熱交換させ
て、温度調節を行なった。
【0054】熱交換器9で余熱された気液混合物をその
まま反応器5に導入することにより、余剰汚泥を加えた
気液混合物中の有機物の分解による反応熱が得られるの
で、反応器5内は、温度250℃、圧力70kg/cm2Gに維持さ
れた。その結果、比較例2とは異なり、加熱器30での
補助燃料は不要となった。
【0055】反応により得られた処理液は、熱交換器9
および冷却器11を通過させて温度37℃、圧力68kg/cm2
Gに冷却した後、気液分離器12に導いて、気相14と
液相13とに分離した。
【0056】気相は、O27.0%、N279.1%およびCO2
13.9%からなり、また、液相の性状は、TOD=4910mg/l、
BOD=1680mg/l、NH3-N=420mg/l、T-N=425mg/l、SS=2270m
g/l、VSS=208mg/lであった。
【0057】本実施例では、低TOD廃水に余剰汚泥を
添加しているので、空気供給量は増大するものの、反応
開始後には外部からの熱供給を必要とせず、トータルの
運転費は、比較例2に比して約5%削減され、しかも余
剰汚泥も同時に処理できるという大きな効果が達成され
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の概要を示すフローシートである。
【符号の説明】
1…低TOD廃水の貯槽 5…反応器 9…熱交換器 11…冷却器 12気液分離器 13…液相 14…気相 20…空気圧縮機 25…COD増加成分貯槽 30…加熱器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低TOD廃水を湿式酸化処理する方法であ
    って、廃水を100℃以上の温度で且つ液相を維持する圧
    力に保ちつつ、TOD増加成分の供給下に廃水中の有機
    性物質および無機性物質ならびに供給されたTOD増加
    成分を分解するに必要な理論酸素量以上の酸素の存在下
    に湿式酸化処理することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】TOD増加成分が、有機性物質および無機
    性物質の少なくとも1種である請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】TOD増加成分が、メタノールおよび/ま
    たは油類である請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】TOD増加成分が、生物処理工程からの汚
    泥である請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】TOD増加成分添加後の廃水のTOD濃度
    が、10000mg/l以上である請求項1〜4のいずれかに記
    載の方法。
  6. 【請求項6】TOD増加成分を湿式酸化処理前および/
    または湿式酸化処理中に供給する請求項1〜5にいずれ
    かに記載の方法。
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