JPH09253667A - 低tod廃水の触媒湿式酸化処理方法 - Google Patents
低tod廃水の触媒湿式酸化処理方法Info
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Abstract
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、TOD増加成分を供給しつつ、触媒の存在下
且つ廃水中の窒素化合物、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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、TOD増加成分を供給しつつ、触媒の存在下且つ廃
水中の窒素化合物、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。
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。
/または油類である上記項2に記載の方法。
の汚泥である上記項2に記載の方法。
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。
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。
Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Cu、AuおよびWな
らびにこれら金属の水不溶性乃至難溶性の化合物からな
る群から選ばれた少なくとも1種である上記項1〜6の
いずれかに記載の方法。
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。
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。
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
液、膜分離液、などが例示される。
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、アンモニア
などの窒素化合物などが例示され、廃メタノール、廃油
類、余剰汚泥、廃アンモニア水などがより好適である。
詳細に説明する。
トである。
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7に供給される。
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。
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7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7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。
填されている。触媒活性成分としては、Fe、Co、N
i、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Cu、Auおよび
Wならびにこれら金属の水不溶性乃至難溶性の化合物が
挙げられる。この様な化合物のより具体的な例として
は、酸化物(酸化コバルト、酸化鉄など)、塩化物(二
塩化ルテニウム、二塩化白金など)、硫化物(硫化ルテ
ニウム、硫化ロジウムなど)などが挙げられる。これら
金属およびその化合物は、単独で使用しても良く或いは
2種以上を併用しても良い。これらの触媒活性成分は、
常法に従って、公知の金属酸化物担体或いは金属担体に
担持した状態で使用される。金属酸化物担体および金属
担体としては、特に限定されず、公知の触媒担体として
使用されているものをそのまま使用することができる。
金属酸化物担体としては、アルミナ、シリカ、ジルコニ
ア、チタニア、これら金属酸化物を含む複合金属酸化物
乃至混合金属酸化物(アルミナ−シリカ、アルミナ−シ
リカ−ジルコニア、チタニア−ジルコニアなど)、これ
ら金属酸化物または複合金属酸化物乃至混合金属酸化物
を主成分とする金属酸化物系担体などが挙げられ、金属
担体としては、鉄、アルミニウムなどが挙げられる。こ
れらの担体中では、耐久性に優れたジルコニア、チタニ
アおよびチタニア−ジルコニアがより好ましい。
状、ペレット状、円柱状、破砕片状、粉末状、ハニカム
状などが挙げられる。この様な担持触媒を充填使用する
場合の反応器容積は、固定床の場合には、液の空間速度
が0.5〜10hr-1程度、より好ましくは1〜5hr-1程度とな
るようにすることが良い。固定床で使用する担持触媒の
大きさは、球状、ペレット状、円柱状、破砕片状。粉末
状などの場合には、通常3〜50mm程度、より好ましくは5
〜25mm程度である。また、触媒をハニカム状担体に担持
して使用する場合のハニカム構造体としては、開口部が
四角形、六角形、円形などの任意の形状のものが使用さ
れる。単位容積当たりの面積、開口率なども特に限定さ
れるものではないが、通常単位容積当たりの面積として
200〜800m2/m3程度、開口率40〜80%程度のものを使用
する。ハニカム構造体の材質としても、上記と同様の金
属酸化物および金属が例示され、やはり耐久性に優れた
ジルコニア、チタニアおよびチタニア−ジルコニアがよ
り好ましい。
は、反応器内で担持触媒が流動床を形成しうる量、すな
わち、通常廃水の重量を基準として、0.01〜20%程度、
より好ましくは0.05〜10%程度を廃水に懸濁させて使用
する。流動床を採用する場合には、担持触媒を廃水にス
ラリー状に懸濁させた状態で反応器7に供給し、反応終
了後に反応器外に排出された処理済液から触媒を沈降、
遠心分離などの適当な方法により分離回収し、再度使用
する。従って、処理済液からの触媒の分離回収の容易さ
などを考慮すれば、流動床方式で使用する担持触媒の粒
径は、0.15〜0.5mm程度とすることがより好ましい。触
媒活性金属の担持量は、特に限定されるものではない
が、通常担体重量の0.01〜25%程度、より好ましくは0.
1〜3%程度の範囲内にある。
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。
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。
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、アンモニア、硫黄酸化物、有機硫黄化合
物、窒素酸化物、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。
廃棄物中の有機性物質および無機性物質(被処理成分)
をN2、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TOD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。
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。
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。
酸化物、硫黄酸化物、ダイオキシンなどを実質的に含ま
ないので、そのまま大気に放散することができる。
率的に処理することができる。
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。
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。
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。
終処理液)のいずれにも、有害成分の存在は実質的に認
められない。
合にも、気相および液相のいずれにも、廃ガスに由来す
る有害成分の存在は実質的に認められない。
特徴とするところをより一層明確にする。
低TOD廃水(TOD=7800mg/l、NH3-N=2500mg/l、TOC=15
00mg/l)を処理した。
g/cm2G)140 l/hrと空気(温度40℃、圧力42kg/cm2G)
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7
の入口側)での気液混合物が温度が228℃、圧力41kg/cm
2Gとなる様に、反応器7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。
担体重量の2%のルテニウムを担持させた担体を充填し
てあり、反応条件は、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1
4(5.1Nm3/hr)と液相13(140リットル/hr)とに分
離した。
CO27.98%からなり、アンモニア、窒素酸化物、硫黄酸
化物、ダイオキシンなどは、検出されなかった。
TOC<10mg/l、TOD<20mg/lであった。
が低いため、反応器からの放散熱量(3118kcal/hr)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。
水を湿式酸化処理した。
した低TODTOD廃水(TOD=12900mg/l、NH3-N=2500mg
/l、TOC=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7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7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。
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。
に清浄化されていた。
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。
程での返流水である低TOD廃水(TOD=3475mg/l、BOD=105
3mg/l、NH3-N=186mg/l、T-N=272mg/l、SS=1405mg/l、VS
S=492mg/l)を処理した。
5kg/cm2G)0.838m3/hrと空気(温度30℃、圧力72.5kg/c
m2G)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7の入口側)での気液混合物が温度が230℃、圧力7
1.5kg/cm2Gとなる様に、反応器7からの処理液(温度25
0℃、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。
担体重量の2%のルテニウムを担持させた担体を充填し
てあり、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11を通過させて温度37
℃、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。
O218.5%からなり、アンモニア、窒素酸化物、硫黄酸化
物、ダイオキシンなどは、検出されなかった。
OD=10mg/l、NH3-N=ND、T-N=20mg/l、SS=294mg/l、VSS=N
Dであった。
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23
0℃から250℃に昇温させる必要があり、そのために、廃
水1m3当たり重油6.7リットルを追焚し続ける必要があっ
た。
水を湿式酸化処理した。
泥を添加した混合廃水(TOD=17600mg/l、BOD=4200mg/
l、NH3-N=260mg/l、T-N=429mg/l、SS=10000mg/l、VSS=6
300mg/l、温度20℃、圧力72kg/cm2G)0.833m3/hrと空気
(温度30℃、圧力72kg/cm2G)53.2Nm3/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7の入口側)での気液混合
物が温度が228℃、圧力71kg/cm2Gとなる様に、反応器7
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。
め加熱された気液混合物を反応器7内に導入することに
より、余剰汚泥中の有機物と窒素酸化物の分解による反
応熱が加わって、反応器7内は、温度250℃、圧力70kg/
cm2Gに維持された。その結果、比較例2の場合とは異な
り、加熱器30での補助燃料の燃焼による熱量の補給
は、不要であった。
器9および冷却器11を通過させて温度37℃、圧力68kg
/cm2Gに冷却した後、気液分離器12に導いて、気相1
4と液相13とに分離した。
6%からなり、その他の成分(アンモニア、窒素酸化物、
硫黄酸化物、ダイオキシン)などは、比較例2の場合と
同様に、検出されなかった。
l、NH3-N=ND、T-N=24mg/l、SS=2010mg/l、VSS=258mg/l
であり、比較例2と同様に高度に清浄化されていた。
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しないので、トータ
ルの運転費は、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。
Claims (7)
- 【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、TOD増加成分を供給しつつ、触媒の存在下
且つ廃水中の窒素化合物、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。 - 【請求項2】TOD増加成分が、窒素酸化物、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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【請求項7】触媒活性成分が、Fe、Co、Ni、R
u、Rh、Pd、Ir、Pt、Cu、AuおよびWなら
びにこれら金属の水不溶性乃至難溶性の化合物からなる
群から選ばれた少なくとも1種である請求項1〜6のい
ずれかに記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6788296A JPH09253667A (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 低tod廃水の触媒湿式酸化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6788296A JPH09253667A (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 低tod廃水の触媒湿式酸化処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09253667A true JPH09253667A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13357724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6788296A Pending JPH09253667A (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 低tod廃水の触媒湿式酸化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09253667A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100381371C (zh) * | 2000-01-31 | 2008-04-16 | 大阪瓦斯株式会社 | 废水的处理方法以及催化剂洗涤再生方法 |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP6788296A patent/JPH09253667A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100381371C (zh) * | 2000-01-31 | 2008-04-16 | 大阪瓦斯株式会社 | 废水的处理方法以及催化剂洗涤再生方法 |
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Effective date: 20050629 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20051026 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |