JPS5811276B2 - 水処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二酸化塩素と塩素との混合ガスを用いて河川の
水、浄水、下水、廃水等の滅菌、酸化、脱色、脱臭、そ
の他の無害化処理を行う水処理方法に関するものである
。

二股に河川の水、浄水、下水、廃水等の原水の水処理に
おいて、滅菌又は酸化を目的として原水に塩素、次亜塩
素酸ナトリウム、亜塩素酸す）リウム、又はオゾンを注
入することが行われる。

しかし、これらのいずれの方法も以下のような欠点を有
している。

塩素を用いる場合は極めて危険な高圧液体塩素を購入、
運搬しなければならない。

次亜塩素酸ナトリウムと亜塩素酸ナトリウムはいずれも
一般市販品の濃度が低く、これらを使用するときは希薄
な水溶液を購入しなければならないので運搬に要する経
費が高くなる欠点がある。

まだ、オゾンは水に対する溶解度が小さく、製造するの
に多大な電気量を必要とするので水処理に要する費用が
高価になる。

本発明者は、このような事情に鑑み、高圧液体塩素のよ
うな運搬の危険がなく、かつ低価格で効率良く水処理を
行うために、水処理施設に隣接して二酸化塩素製造装置
を設置し、生成する二酸化塩素と副生ずる塩素をその場
で水処理に使用する方法について鋭意検討した。

二酸化塩素は、塩素酸塩、一般には塩素酸ナトリウムを
還元して製造されるが、還元剤として塩酸を使用し、単
一反応器で発生器、蒸発器および結晶器としての機能を
果す装置で製造する方法が最も効率の良い方法として知
られている（特開昭４８−５９０９５、特開昭４７−１
５３９１）。

この既存の技術、例えば特開昭４８−５９０９５号の方
法は、塩酸および塩素酸ナトリウムを反応器中で反応さ
せて二酸化塩素と塩素を生成させ、かつこの際反応器を
減圧とし、塩化ナトリウムを結晶化させるのに充分な温
度で水を蒸発させ、水蒸気、塩素および二酸化塩素のガ
ス状混合物を反応器から取り出し、同時に析出した固形
の塩化ナトリウムを回収し、回収された塩化ナトリウム
を水溶液として電解し、生成する塩素酸ナトリウムを前
記反応器に供給する方法である。

しかし、このような二酸化塩素の製造技術には、水処理
施設に隣接して、水処理用の二酸化塩素を収得する方法
としては以下のような問題点がある。

上記の方法においては、塩化ナトリウムが析出するよう
な条件下で運転した場合、析出した塩化す）リウムを含
むスラリー状の反応残液を反応器下部より抜き出し、こ
の反応残液を溶液分と、固形の塩化ナトリウムに分離し
、溶液分を反応器に循環する一方、固形の塩化ナトリウ
ムを水で洗浄、再溶解後、塩素酸ナトリウム製造用の電
解槽に供給し、電解して塩素酸ナトリウムを生成させ、
これを反応器に供給している。

析出した塩化ナトリウムを含むスラリー状の反応残液を
分離処理することなく、連続的に塩素酸ナトリウム製造
用の電解槽に供給すると、反応残液中に未反応の塩酸が
残存し、反応残液ＯｐＨ値が３〜４以下となるため、塩
素酸ナトリウム製造用電解槽において、電解の際、塩素
ガスが発生する恐れがあること、及び反応残液中に含有
されている二酸化塩素と塩素が電解槽に流入することの
ため、塩素と、電解槽で発生する水素とが反応して爆発
する危険がある。

そのだめ、このようなプロセスにおいては反応残液の分
離工程、塩化ナトリウムの洗浄、再溶解の工程が必要で
あるのでプロセスが複雑となる。

また、反応器からの反応残液の取り出しをバッチ式で行
ったり、反応器が減圧状態であり、更に抜出し反応残液
中に塩化ナトリウムスラリーを含むため、抜出配管の閉
塞防止の目的で反応器の下方に反応残液貯槽を設置する
ため、反応器を地上高く設置しなければならず、装置が
大型化する。

このような複雑かつ大型化したプロセスはパルプ業界等
、二酸化塩素の大容量の発生装置を必要とする所では経
済的に運転できるが、一般の水処理施設等の小容量の発
生装置を必要とする所では経済的に運転できず、水処理
施設に隣接して設置するには設備上の問題もある。

本発明は以上のような問題点を解決するためになされた
ものであって、水処理反応槽に隣接して水処理用の二酸
化塩素と塩素の混合ガスを製造することを設備上、経済
上の点で可能ならしめることを目的とするものである。

本発明は塩素酸ナトリウム製造用電解槽と二酸化塩素製
造用反応器を水処理反応槽に隣接して設置し、塩酸と、
前記塩素酸ナトリウム製造用電解槽において製造された
塩素酸ナトリウムを、塩素酸ナトリウム過剰の割合で前
記二酸化塩素製造用反応器に供給して反応させ、生成す
る二酸化塩素と副生ずる塩素の混合ガスを水処理反応槽
に供給するとともに、前記二酸化塩素製造用反応器より
、析出した塩化ナトリウムを含むスラリー状の反応残液
を連続的に抜き出して、この抜き出しだ反応残液に水供
給及び空気吹き込みを行った後、前記塩素酸ナトリウム
製造用電解槽に循環することを特徴とする水処理方法に
関するものである。

本発明においては、塩素酸ナトリウムを過剰の割合で、
塩酸と塩素酸ナトリウムを反応させるので、塩酸は完全
に反応に消費されて、反応残液には含まれない。

この結果反応残液のｐＨ値は３〜４以上の数値に保たれ
るので塩素酸ナトリウム製造用電解槽に送られ、電解さ
れる際に塩素ガスが発生することがない。

また、二酸化塩素製造用反応器より抜き出した反応残液
に空気吹き込みを行うことにより、反応残液中に溶解し
た二酸化塩素ガスと塩素ガスを除去した後、これを塩素
酸ナトリウム製造用電解槽に供給する。

このため、電解槽で発生する塩素ガスや流入する塩素ガ
スと、水素ガスとの反応による爆発の危険がなく、反応
残液中の固形塩を分離する工程を必要としない。

以下に本発明の一実施態様のフローシートを示す第１図
に従って、本発明の詳細な説明する。

第１図において１は二酸化塩素製造用の反応器であって
、原料である塩酸と塩素酸ナトリウムを塩素酸ナトリウ
ムを漠剰の割合で別々に供給して反応させ、反応器を減
圧に保ち、塩化す）リウムを固形塩として析出させるの
に充分な温度で水を蒸発させ、生成する二酸化塩素と塩
素を水蒸気を担体として取得することのできる反応器で
あって、例えばカナダ特許第８２５０８４号明細書に開
示されているような反応器１個で発生器、蒸留器および
結晶器の機能を果すものである。

塩素酸ナトリウム製造用電解槽２において、塩化ナトリ
ウム水溶液を電解して得た塩素酸ナトリウム水溶液を塩
素酸ナトリウム水溶液貯槽３に供給した後、ここから反
応器１に供給し、一方塩酸貯槽４より塩酸を反応器１に
供給する。

塩素酸す）リウムと塩酸の供給量は反応の理論量より、
塩素酸ナトリウムを過剰として、塩酸が反応において完
全に消費されるようにすることが重要である。

反応器１を１００〜３００ｍｍＨｇの減圧下にその圧力
における溶液の沸騰温度である６５〜８０℃に保ちなが
ら塩素酸ナトリウムと塩酸を反応させるのが望ましい。

この条件は、蒸気分の発生を促進させ、二酸化塩素発生
反応の化学平衡を発生反応側にもっていくだめに減圧下
に保つことが好ましいこと、及び二酸化塩素が実質的に
分解を起こさない温度以下（８５℃以下）で反応させる
ことの必要性から決定されろ。

生成する二酸化塩素と塩素は水蒸気とともに水エジェク
ター５によって吸引されて、排水１３の一部に溶解され
る。

排水１３の別の一部は水処理反応槽６に送られて、二酸
化塩素と塩素を溶解し、た排水の一部とともに一定時間
り家持して反応された後、処理後の水１４として排出さ
れる。

析出した固形塩化ナトリウム、溶解した塩化ナトリウム
、未反応の塩素酸ナトリウム、溶解した二酸化塩素およ
び塩素を含む反応残液は反応器１の下部に設置されるサ
ーモサイホン型リボイラー７の入口配管から反応器１内
の液面を一定に保ちながら、反応器１より抜き出され、
一部は反応器１にリボイラー７によって熱を与えられた
後循環される。

塩酸は反応において完全に消費され、反応残液には含ま
れず、このため反応残液のｐＨは３〜４以上の数値に保
たれる。

反応器から抜き出しだ反応残液には、固形塩化ナトリウ
ムを溶解するため、熱交換器１０で熱水とされた水１１
を連続的に供給する。

その後反応残液はエコライズドライン（圧力を均一にす
るだめの通気管）１２によって、反応器１と同圧に保た
れた槽８に供給され、撹拌溶解されるとともに槽８下部
より吹き込まれる脱油した空気１５によって、溶存して
いる二酸化塩素ガスと塩素ガスが除去される。

ここで除去された二酸化塩素と塩素はこれらの有効利用
及び公害防止の面から、エコライズドライン１２を通じ
て、反応器１に循環される。

槽８は、反応残液中の溶存ガスの除去、析出した塩の溶
解を容易とするだめ、ある程度以上の温度に保つことが
好まし、い。

例えば反応器１を１００〜３００ｍｍＨｇ下、６５〜８
０℃で運転し、反応残液に供給する熱水の温度を５５〜
７０℃とし、槽８を５０〜６５℃で運転するとよい。

以上の処理を行った塩化ナトリウム含有溶液は貯槽９に
供給され、ここから塩素酸ナトリウム製造用の電解槽２
に循環される。

本発明においては、塩酸と塩素酸ナトリウムを塩素酸ナ
トリウム過剰の割合で反応させ、塩酸を反応において完
全に消費させるだめ、塩素酸ナトリウム製造用電解槽に
循環される反応残液ＯｐＨ値を３〜４以上の値に保つこ
とができる。

従って、塩素酸ナトリウム製造用電解槽における電解に
よって塩素ガスが発生する恐れがない。

また、本発明においては、反応残液中の二酸化塩素と塩
素を空気吹き込みによって除去するので、反応残液中の
固形塩を分離、洗浄しなくても塩素酸ナトリウム製造用
電解槽にガス分が流入することがなくなる。

これらの結果電解槽において水素と塩素の反応による爆
発の危険もない。

本発明においては、反応残液中の固形の塩化ナトリウム
を分離、洗浄する必要がないので、これらの工程に必要
とする装置を省略することができ、また、反応残液を取
り出し、バッチ式で固形塩化ナトリウムを分離する装置
を反応器の下方に設置する必要がないので、プロセス全
体を簡略化かつ小型化することが可能であるとともに、
反応残液の取り出しおよび塩素酸ナトリウム製造用の電
解槽への供給を連続して行なうことができる。

従って本発明における二酸化塩素の製造方法による装置
は水処理施設に隣接して設置するのに、経済上、設備上
の点で適している。

また、反応器１において発生する二酸化塩素と塩素の混
合ガスは、これらのガスを製品とするだめには各々を分
離することが必要であるが、直接水処理に使用する場合
には分離する必要がなく、混合ガスとしてそのまま、処
理すべき水に供給することができる。

さらに本発明においては、二酸化塩素製造の際の反応残
液中に含まれる塩化ナトリウム及び二酸化塩素と塩素を
有効に利用することができる。

以下に本発明の実施例について説明する○実施例 に 酸化塩素発生反応器１としてチタン製円筒（内径２００
ｍｍＸ高さ１ｏｏｏｍｍ）、塩素酸ナトリウム製造用電
解槽２として複極式６５Ａｍｐ、電解槽、水エジェクタ
ー５としてチタン製の水エジェクター、および熱交換器
１０として内管チタンパイプの二重管式熱交換器を使用
して下記の条件下で二酸化塩素を製造し、隣接する水処
理施設において水処理に使用した。

（１）塩素酸ナトリウム製造用電解槽２における電解条
件： 電解槽 複極式６５Ａｍｐ、電解槽 電流密度 ３０Ａ／ｄｍ２ 電解温度 ５５℃ 電流効率 ９０％ （２）反応器１における二酸化塩素の製造条件：反応器
１に供給する塩酸水溶液： 流量 ］、９１／ｈｒ 温度 ２０℃ ＨＣ１濃度 ３４５．ｃｌ／１ 反応器１に供給する塩素酸ナトリウム水溶液： 流量 ６．０１／ｈｒ 温度 ６０℃ ＮａＣｌＯ３濃度 ５９７ｇ／１ ＮａＣｌ 濃度 １１７ｇ／１ 反応器１における圧力 ２００ｍｍＨｇ“ 温
度 ７４℃ （３）反応残液の処理条件： 反応残液： 流量 ４．７１／ｈｒ 温度 ７５℃ ＮａＣｌＯ３濃度 ５７２ｇ／１ ＮａＣｌ 濃度 １４８ｇ／ｌ （１０ｗｔ％スラリー の飽和溶液）。

反応残液に供給する熱水： 流量 １．６１／ｈｒ 温度 ６０℃ 反応残液に吹き込む空気： 流量 ２００１／ｈｒ 塩素酸ナトリウム製造用電解漕に供給する処理後の反応
残液： 流量 ６．５１／ｈｒ 温度 ６０℃ ＮａＣｌＯ３濃度 ４１６ｇ／１ ＮａＣ１濃度 １８１ｇ／１ （４）水処理条件： 反応器１からの発生ガス： 組成 ＣｌＯ２５００ｇ／ｈｒ Ｃ１２３８０９／ｈｒ 水蒸気 ２８４２ｇ／ｈｒ 温度 ７５℃ 圧力 ２００ｍｍＨｇ ａｂｓ。

（５）排水処理結果 処理に用いた排水： コークス炉排水（試料１，２および３） エジェクター５への流量 ２５００１／ｈｒ０処理前
処理後 試料 Ｉ ＣＯＤＭｎ （ｐｐｍ） １００ ２６ＣＯＤ
Ｏｒ （ｐｐｍ） １８０ ４０Ｔ−ＮＨ３（
ｐｐｍ） ７９０ ３８０試料 ２ ＣＯＤＭｎ （ｐｐｍ） １３０ １６ＣＯＤ
ｃｒ （ｐｐｍ） ２４０ ３１Ｔ−ＮＨ３（
ｐｐｍ） ７２０ ４４．０試料 ３ ＣＯＤＭｎ（ｐｐｍ） ２５０ ３０ＣＯＤＯｒ
（ｐｐｍ） ４６０ ８０Ｔ−ＮＨ３（ｐｐｍ）
７１０ ４３０上記の結果から、本発明による水
処理方法が極めて優れた効果を奏することがわかる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施態様を示すフローシートである。 １……二酸化塩素製造用反応器、２……塩素酸ナトリウ
ム製造用電解槽、３……塩素酸ナトリウム貯槽、４−…
塩酸貯槽、５……水エジエクター、６…ニ水処理反応槽
、７……サーモサイホン型リボイラー、８……反応残液
処理槽、９……塩化ナトリウム水溶液貯槽、１０……熱
交換器、１１……水、１２−…エコライズドライン、１
３す田排水、１４−…処理後の排水、１５……空気。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩素酸ナトリウム製造用電解槽と二酸化塩素製造用
   反応器を水処理反応槽に隣接して設置し、塩酸と、前記
   塩素酸ナトリウム製造用電解槽において製造された塩素
   酸ナトリウムを、塩素酸ナトリウム過剰の割合で前記二
   酸化塩素製造用反応器に供給して反応させ、生成する二
   酸化塩素と副生ずる塩素の混合ガスを水処理反応槽に供
   給するとともに、前記二酸化塩素製造用尺＋器より、析
   出した塩化ナトリウムを含むスラリー状の反応残液を連
   続的に抜き出して、この抜き出した反応残液に水供給及
   び空気吹き込みを行った後、前記塩素酸ナトリウム製造
   用電解槽に循環するととを特徴とする水処理方法。 ２ 二酸化塩素製造用反応器を減圧に保ち、塩化ナトリ
   ウムを固形塩として析出させるのに充分な温度で水を蒸
   発させ、水蒸気を担体として二酸化塩素と塩素の混合ガ
   スを製造することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の水処理方法。 ３ 空気吹き込みにより反応残液中から除去された二酸
   化塩素と塩素を二酸化塩素製造用反応器に供給すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水処理方法。