JP4703227B2 - Wastewater treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、窒素化合物、有機性物質および無機性物質(以下、これらを単に「汚濁成分」と総称することがある)の少なくとも1種を高濃度に含むアルカリ廃水(以下、単に「廃水」ということがある)の処理方法に関する。 The present invention relates to alkaline waste water (hereinafter simply referred to as “waste water”) containing a high concentration of at least one of nitrogen compounds, organic substances and inorganic substances (hereinafter sometimes simply referred to as “polluting components”). )).
窒素化合物、有機性物質および無機性物質の少なくとも1種を含む廃水を、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理する方法は公知である。例えば、本出願人による特許文献1には、「担持触媒の存在下に廃水を触媒湿式酸化に供することにより、廃水中のアンモニア、有機性物質および無機性物質を分解する方法」を開示している。この方法は、その実施例に示す結果などから明らかな様に、一般にきわめて優れた廃水処理効果を発揮することができる。
A method of performing wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment of waste water containing at least one of nitrogen compounds, organic substances and inorganic substances is known. For example,
しかしながら、この方法において、廃水中の汚濁成分濃度が高い場合(例えば、CODcr濃度が75g/L―TOD濃度が83g/L―以上である場合)には、比較的大量の空気(酸素)を使用して、高温・高圧条件下で処理を行うことにより、反応塔内で大量の水分が蒸発して気相部に移行してしまう。そのため、蒸発潜熱による温度低下に対処するために、運転時外部加熱が必要となるとともに、液相状態を良好に維持して反応を継続することが困難となり、汚濁成分の除去率が低下することがある。 However, in this method, when the concentration of pollutant components in the wastewater is high (for example, when the CODcr concentration is 75 g / L-TOD concentration is 83 g / L- or more), a relatively large amount of air (oxygen) is used. Then, when the treatment is performed under high temperature and high pressure conditions, a large amount of water evaporates in the reaction tower and shifts to the gas phase. Therefore, in order to cope with the temperature decrease due to latent heat of vaporization, external heating is required during operation, it becomes difficult to maintain the liquid phase state well and the reaction is continued, and the removal rate of polluted components decreases. There is.
また、廃水中の汚濁成分濃度が高く液の蒸発量が多い場合、廃水中の金属成分、金属塩(金属酸化物等)、炭酸塩(Na2CO3等)、硫酸塩(Na2SO4等)等が濃縮され、担体及び/又は触媒表面に廃水中の金属成分が付着してその活性が低下し、処理が良好に行われないことがある。 Also, often the amount of evaporation of pollutant component concentration is high liquid in the waste water, the metal components in the waste water, the metal salt (metal oxides, etc.), carbonates (Na 2 CO 3, etc.), sulfate (Na 2 SO 4 Etc.), the metal component in the wastewater adheres to the surface of the support and / or the catalyst and its activity is lowered, and the treatment may not be performed well.
また、アルカリ廃水中の汚濁成分中、有機物(TOC)濃度及び/又は硫黄化合物全濃度が高い場合、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理の系内において、アルカリ塩、硫黄塩等の析出による閉塞を生じ良好な運転が行われないことがある。
従って、本発明は、窒素化合物、有機性物質および無機性物質の少なくとも1種を高濃度に含むアルカリ廃水を、効率的かつ安定的に湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理(以下、「酸化処理」と総称することがある)する方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is an effective and stable wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment (hereinafter referred to as “oxidation”) which efficiently and stably contains alkaline wastewater containing a high concentration of at least one of nitrogen compounds, organic substances and inorganic substances. It is an object to provide a method that may be collectively referred to as “processing”.
具体的には、本発明は、処理系内での液蒸発を抑え運転時に外部加熱を必要とせず、かつ液相状態を良好に維持して反応を継続することができ、系内での各種の塩化合物等による閉塞もなく安定して運転でき、汚濁成分濃度の高い廃水をも効果的に処理でき、しかも大気へのCO2放出を抑える新たな酸化処理方法を提供することを目的とする。 Specifically, the present invention suppresses liquid evaporation in the processing system, does not require external heating during operation, can maintain the liquid phase state well, and can continue the reaction. It aims to provide a new oxidation treatment method that can stably operate without clogging with salt compounds, etc., can effectively treat wastewater with high concentration of pollutants, and suppresses CO 2 emission to the atmosphere. .
本発明者は、上記の様な技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、酸化処理後の液相の一部を処理前の廃水に循環混合して酸化処理することにより、及び/又は、酸化処理後の排ガスを処理前の廃水に混合して塩類を析出させ、該塩類を除いた後のアルカリ廃液を酸化処理することで、上記の課題を達成し得ることを見出した。かかる知見に基づき、さらに検討を重ねて、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies in view of the current state of the technology as described above, the inventor circulated and mixed a part of the liquid phase after the oxidation treatment with the waste water before the treatment, and / or It has been found that the above-mentioned problems can be achieved by mixing exhaust gas after oxidation treatment with waste water before treatment to precipitate salts and oxidizing the alkaline waste liquid after removing the salts. Based on this knowledge, further studies have been made and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、下記の廃水処理方法を提供するものである。 That is, the present invention provides the following wastewater treatment method.
項1.窒素化合物、有機性物質及び無機性物質のうち少なくとも1種を高濃度に含むアルカリ廃水を、100℃以上、0.5MPa以上の条件で湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理する方法であって、
(1)処理前のアルカリ廃水中のCODcr濃度に対応させて、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の気液を分離して得られる液相の一部を、処理前のアルカリ廃水に循環混合させる工程、並びに/又は、
(2)湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の気液を分離して得られる排ガスを、処理前のアルカリ廃水に混合して塩類を析出させて、該塩類を分離した後、アルカリ廃水を湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理する工程
を備えたことを特徴とするアルカリ廃水の処理方法。
(1) A part of the liquid phase obtained by separating the gas-liquid after the wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment in accordance with the CODcr concentration in the alkaline wastewater before the treatment is converted into the alkaline wastewater before the treatment. A step of circulating and / or
(2) The exhaust gas obtained by separating the gas-liquid after the wet oxidation treatment and / or the catalyst wet oxidation treatment is mixed with the alkaline waste water before the treatment to precipitate the salts, and after separating the salts, the alkaline waste water A method for treating alkaline wastewater, comprising a step of wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment.
項2.工程(1)において、処理前のアルカリ廃水処理量をW0(kg/hr)、気液分離して得られる液相の一部の循環量をW1(kg/hr)、及び処理前の該アルカリ廃水中のCODcr濃度をX(g/L)とし、W0に対するW1の相対量をY(=W1/W0)とした場合に、YとXの相関図において、Yが式1と式2とで示される範囲内にあることを特徴とする項1に記載のアルカリ廃水の処理方法。
Y1=X/100 (式1)
Y2=X/33 (式2)
項3.処理前のアルカリ廃水中のTOC濃度が15g/L以上又は硫黄化合物全濃度が30g/L以上の時、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の気液を分離して得られる排ガスの全量を処理前のアルカリ廃水に混合する項1に記載のアルカリ廃水の処理方法。
Y 1 = X / 100 (Formula 1)
Y 2 = X / 33 (Formula 2)
以下、本発明を詳述する。 The present invention is described in detail below.
本発明が処理対象とする廃水は、窒素化合物、有機性物質、無機性物質等の汚濁成分を高濃度に含有するアルカリ廃水である限り、特に限定されない。ここで、高濃度とは、廃水中のCODcr濃度が20g/L以上、特に30g/L以上である濃度を意味し、アルカリ廃水のアルカリ性とはpH8〜14程度を意味する。なお、廃水のpHが上記の範囲でない場合であっても、公知の方法によりpHが上記の範囲となるように適宜調製すればよい。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等を用いて上記のpHに調製すればよい。 The wastewater to be treated by the present invention is not particularly limited as long as it is alkaline wastewater containing a high concentration of pollutant components such as nitrogen compounds, organic substances, and inorganic substances. Here, the high concentration means a concentration in which the CODcr concentration in the wastewater is 20 g / L or more, particularly 30 g / L or more, and the alkalinity of the alkaline wastewater means about pH 8-14. In addition, even if it is a case where pH of wastewater is not said range, what is necessary is just to adjust suitably so that pH may become said range by a well-known method. For example, the pH may be adjusted using sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate or the like.
廃水中に含有される窒素化合物としては、NH4-N(アンモニウム態窒素)、NO2-N(亜硝酸態窒素)、NO3-N(硝酸態窒素)、有機系窒素(アミン類を含む)、無機系窒素(CN類、SCN類を含む)などを含む化合物が挙げられる。 Nitrogen compounds contained in wastewater include NH 4 -N (ammonium nitrogen), NO 2 -N (nitrite nitrogen), NO 3 -N (nitrate nitrogen), organic nitrogen (including amines) ), Inorganic nitrogen (including CNs and SCNs) and the like.
廃水中に含有される有機性物質としては、一般的な有機性物質類(フェノール類、アルコール類、アルデヒド類、カルボン酸類など)、有機塩素化合物類(トリクロルエチレン、テトラクロルエチレン、ダイオキシン類など)、懸濁物質(有機系固形廃棄物、各種の生物学的処理工程から発生する汚泥類、厨芥、都市ゴミ類、バイオマス類などに由来する)が挙げられる。 Organic substances contained in wastewater include general organic substances (phenols, alcohols, aldehydes, carboxylic acids, etc.), organic chlorine compounds (trichloroethylene, tetrachloroethylene, dioxins, etc.) , Suspended solids (derived from organic solid waste, sludge generated from various biological treatment processes, soot, municipal waste, biomass, etc.).
廃水中に含有される無機性物質としては、一般的な無機性物質(例えば、S2O3 2-、SO3 2-、SCN-、CN-など)が挙げられる。 Examples of the inorganic substance contained in the wastewater include general inorganic substances (for example, S 2 O 3 2− , SO 3 2− , SCN − , CN − and the like).
なお、本発明が処理対象とする各種廃水としては、上記の窒素化合物、有機性物質および無機性物質の1種を単独で含有している廃水、或いはこれらの2種以上を併せて含有している廃水が挙げられる。 The various wastewaters to be treated by the present invention include wastewater containing one of the above nitrogen compounds, organic substances and inorganic substances, or a combination of two or more of these. The wastewater that is present.
この様な廃水としては、例えば、石炭処理コークス炉プラント、石炭のガス化プラント、石炭の液化プラントなどにおいて発生する廃水(ガス液)、これらプラント類でのガス生成に伴って発生する廃水、湿式脱硫塔および湿式脱シアン塔からの廃水、写真廃水、印刷廃水、農薬関連廃水、染色廃水、半導体製造工場廃水、有機合成化学工場廃水、石油化学工場廃水、石油精製工場廃水、製薬工場廃水、製紙工場廃水、化学工場廃水、厨芥、紙、プラスチック類などを含む生活廃水、し尿、都市ゴミの熱分解に伴い発生する廃水、産業廃水の生物処理(嫌気性処理、好気性処理)に伴い発生する汚泥、下水汚泥、下水汚泥の油化に伴い発生する廃水、有機塩素化合物含有廃水、メッキ産業から排出される各種のシアン含有廃液、鉄鋼類の軟窒化処理、液体浸炭処理、化成処理などの表面処理に使用されるシアン液、これらの表面処理過程から排出されるシアン廃液などが例示される。 Examples of such wastewater include wastewater (gas liquid) generated in a coal processing coke oven plant, coal gasification plant, coal liquefaction plant, etc., wastewater generated by gas generation in these plants, wet Wastewater from desulfurization towers and wet desiccant towers, photographic wastewater, printing wastewater, agricultural chemicals-related wastewater, dyeing wastewater, semiconductor manufacturing plant wastewater, organic synthetic chemical plant wastewater, petrochemical factory wastewater, oil refinery factory wastewater, pharmaceutical factory wastewater, papermaking Occurring due to biological treatment (anaerobic treatment, aerobic treatment) of industrial wastewater, industrial wastewater, wastewater generated from the thermal decomposition of industrial wastewater, wastewater generated from wastewater generated from chemical factory wastewater, waste, paper, plastics, etc. Sludge, sewage sludge, wastewater generated from sewage sludge liquefaction, wastewater containing organochlorine compounds, various cyanogen-containing wastewater discharged from the plating industry, soft nitrogen of steels Process, liquid carburization, cyan liquid used in the surface treatment such as chemical conversion treatment, such as cyan waste liquid discharged from these surface treatment processes are exemplified.
本発明は、上記廃水中窒素化合物、有機性物質(TOCなど)及び無機性物質の他さらに、Mg、Al、Si、P、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cdなどの金属成分の1種または2種以上を含む廃水または汚泥類の処理にも有用である。 In addition to the nitrogen compounds, organic substances (TOC, etc.) and inorganic substances in the waste water, the present invention further includes Mg, Al, Si, P, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn. It is also useful for treating waste water or sludge containing one or more metal components such as Cd.
本発明は、上記のアルカリ廃水を、100℃以上、0.5MPa以上の条件で湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理を行う方法であり、次の工程を含む処理方法或いは処理システムであることを特徴とする。
(1)処理前のアルカリ廃水中のCODcr濃度に対応させて、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の気液を分離して得られる液相の一部を、処理前のアルカリ廃水に循環混合させる工程、並びに/又は、
(2)湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の気液を分離して得られる排ガスを、処理前のアルカリ廃水に混合して塩類を析出させて、該塩類を分離した後、アルカリ廃水を湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理する工程。
The present invention is a method for performing wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment on the above alkaline waste water under the conditions of 100 ° C. or more and 0.5 MPa or more, and is a treatment method or treatment system including the following steps. It is characterized by.
(1) A part of the liquid phase obtained by separating the gas-liquid after the wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment in accordance with the CODcr concentration in the alkaline wastewater before the treatment is converted into the alkaline wastewater before the treatment. A step of circulating and / or
(2) The exhaust gas obtained by separating the gas-liquid after the wet oxidation treatment and / or the catalyst wet oxidation treatment is mixed with the alkaline waste water before the treatment to precipitate the salts, and after separating the salts, the alkaline waste water A step of wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment.
工程(1)において、気液分離後に得られる液相の一部は、例えば、該酸化処理の加熱器入口及び/又は反応器入口にて、反応系に導入される原廃水に循環混合される。 In the step (1), a part of the liquid phase obtained after the gas-liquid separation is circulated and mixed with the raw wastewater introduced into the reaction system, for example, at the oxidation treatment heater inlet and / or the reactor inlet. .
なお、酸化処理後の液相の一部を取り出す方法としては、酸化反応塔出口に設けた高温・高圧下での気液分離器下部からの液相部を用いる方法、或いは、酸化処理後の冷却器を経た後の気液分離器下部からの液相部を用いる方法などが用いられる。 In addition, as a method of taking out a part of the liquid phase after the oxidation treatment, a method using the liquid phase portion from the lower part of the gas-liquid separator at the high temperature and high pressure provided at the oxidation reaction tower outlet, or after the oxidation treatment A method using a liquid phase part from the lower part of the gas-liquid separator after passing through the cooler is used.
この工程(1)によれば、気液分離後に得られる液相の一部が、処理前のアルカリ廃液に循環、混合されるため、処理系内での液蒸発を抑えることができ酸化反応塔内の液線速度を保持できる。また、運転時に外部加熱が不要となる利点があり、液相状態を良好に維持して酸化処理することができる。さらに、液の蒸発を抑えることができるため、廃水中の金属成分やその塩の濃度が上昇せず、触媒表面への金属付着及び吸着を減少させることができ触媒活性を保持できる。 According to this step (1), a part of the liquid phase obtained after the gas-liquid separation is circulated and mixed with the alkali waste liquid before the treatment, so that the liquid evaporation in the treatment system can be suppressed and the oxidation reaction tower. The liquid linear velocity can be maintained. In addition, there is an advantage that external heating is not required during operation, and the oxidation process can be performed while maintaining a good liquid phase state. Furthermore, since the evaporation of the liquid can be suppressed, the concentration of the metal component and its salt in the wastewater does not increase, and metal adhesion and adsorption on the catalyst surface can be reduced, so that the catalytic activity can be maintained.
ここで、反応系内に導入される処理前のアルカリ廃水の処理量をW0(kg/hr)、気液分離後の液相の一部の循環量をW1(kg/hr)、及び処理前のアルカリ廃水中のCODcr濃度をX(g/L)とし、W0に対するW1の相対量をY(=W1/W0)とした場合に、本発明のアルカリ廃水の処理方法では、YとXの相関図において、Yが式1と式2とで示される範囲内にあることが好ましい。(図4を参照)。
Y1=X/100 (式1)
Y2=X/33 (式2)
かかる範囲で気液分離後の液相の一部を、処理前のアルカリ廃水に循環混合させることにより、比較的大量の空気(酸素)を使用し、高温高圧条件で酸化処理する場合でも、液の蒸発を抑えることができ、外部加熱を必要とせずかつ液相状態を良好に維持して反応を継続することができる。
Here, the treatment amount of the alkaline waste water before the treatment introduced into the reaction system is W 0 (kg / hr), the partial circulation amount of the liquid phase after the gas-liquid separation is W 1 (kg / hr), and When the CODcr concentration in the alkaline waste water before treatment is X (g / L) and the relative amount of W 1 with respect to W 0 is Y (= W 1 / W 0 ), In the correlation diagram of Y and X, it is preferable that Y is within the range represented by
Y 1 = X / 100 (Formula 1)
Y 2 = X / 33 (Formula 2)
In such a range, a part of the liquid phase after gas-liquid separation is circulated and mixed with the alkali waste water before the treatment, so that even if a relatively large amount of air (oxygen) is used and the oxidation treatment is performed under high temperature and high pressure conditions, Evaporation can be suppressed, the reaction can be continued without requiring external heating and maintaining a good liquid phase state.
ここで、YとXの相関図において、Yが式1で示されるより小さい場合は、処理前のアルカリ廃液中の汚濁成分の溶解が不十分となり、反応系内で汚濁成分が析出したり沈殿したりするため好ましくない。一方、Yが式2で示されるより大きい場合は、廃液の自燃領域であり、過剰の気液分離後の液相を循環させても本発明の効果に何ら影響を与えないだけでなく、コストが増加するため好ましくない。
Here, in the correlation diagram of Y and X, when Y is smaller than that shown in
特に、YとXの相関図において、Yが式3と式4とで示される範囲内にあることがより好ましい(図4)。かかる範囲では、上記した本発明の効果がより好適に発揮されるからである。
Y3=X/84 (式3)
Y4=X/42 (式4)
また、Xで示される処理前の該アルカリ廃水中のCODcr濃度(g/L)は、通常20以上であれば上記の関係があてはまる。具体的には、Xが30以上、40以上、さらに50〜500程度、特に70〜350程度であれば上記の関係が好適にあてはまる。
In particular, in the correlation diagram of Y and X, it is more preferable that Y is within the range represented by
Y 3 = X / 84 (Formula 3)
Y 4 = X / 42 (Formula 4)
Further, if the CODcr concentration (g / L) in the alkaline wastewater before the treatment indicated by X is usually 20 or more, the above relationship applies. Specifically, if X is 30 or more, 40 or more, about 50 to 500, particularly about 70 to 350, the above relationship is preferably applied.
工程(2)において、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の気液を分離して得られる排ガスを、処理前のアルカリ廃水に導入して塩類を析出させる。その後、析出した塩類を沈降分離させて、分離後のアルカリ廃水(液相)を湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理する。排ガスの原廃水への導入方法は特に限定はなく、排ガスを原廃水に全量戻して、気液接触方式、バブリング等の方法を採用すればよい。気液接触方式としては、回分式又は流通式のいずれを採用してもよい。 In the step (2), the exhaust gas obtained by separating the gas-liquid after the wet oxidation treatment and / or the catalyst wet oxidation treatment is introduced into the alkaline waste water before the treatment to precipitate salts. Thereafter, the precipitated salts are separated by settling, and the alkali waste water (liquid phase) after separation is subjected to wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment. The method of introducing the exhaust gas into the raw waste water is not particularly limited, and a method such as a gas-liquid contact method or bubbling may be adopted by returning the exhaust gas to the raw waste water in its entirety. As the gas-liquid contact method, either a batch type or a flow type may be adopted.
酸化処理後の排ガスには、有機物の分解による炭酸ガスが含まれており、これを処理前のアルカリ廃水に導入することにより、排水中に存在するアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン等と反応し不溶性の炭酸塩、硫酸塩、金属塩等の塩類を形成し沈殿を生じる。このように、原廃液中に存在するアルカリ成分や金属成分を積極的に除去することにより、触媒活性の低下を抑え廃水を効率的に処理できると共に、反応系に塩類の析出を防止でき安定した酸化処理が可能となる。 The exhaust gas after oxidation treatment contains carbon dioxide gas from the decomposition of organic matter, and it reacts with alkali metal ions, alkaline earth metal ions, etc. present in the wastewater by introducing it into the alkaline waste water before treatment. Then, insoluble carbonates, sulfates, metal salts, and other salts are formed, resulting in precipitation. In this way, by actively removing the alkali components and metal components present in the raw waste liquid, it is possible to efficiently treat the waste water while suppressing the decrease in the catalytic activity, and to prevent the precipitation of salts in the reaction system and to be stable. Oxidation treatment is possible.
特に、処理前のアルカリ廃水中のTOC濃度が15g/L以上(特に、20g/L以上)或いは硫黄化合物全濃度が30g/L以上(特に、35g/L以上)の場合に、上記の効果が顕著なものとなる。 In particular, when the TOC concentration in the alkaline waste water before treatment is 15 g / L or more (especially 20 g / L or more) or the total concentration of sulfur compounds is 30 g / L or more (especially 35 g / L or more), the above effect is obtained. It will be remarkable.
本発明における湿式酸化及び触媒湿式酸化は、上記工程(1)及び工程(2)以外は、いずれも公知の反応条件を用いて実施できる。 The wet oxidation and catalytic wet oxidation in the present invention can be carried out using known reaction conditions, except for the above step (1) and step (2).
例えば、湿式酸化反応塔は、空塔又は何段かのトレイ充填又は担体が充填されている。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(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)から選ばれた少なくとも1種以上が充填される。 For example, the wet oxidation reaction tower is filled with an empty tower or several trays or supports. The support is filled with at least one selected from alumina, silica, zirconia, titania, and composite metal oxides containing these metal oxides (alumina-silica, alumina-silica-zirconia, titania-zirconia, etc.). .
触媒湿式酸化反応塔には触媒が充填されている。該触媒の触媒活性成分として、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金、銅、金およびタングステンならびにこれら金属の水に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種以上が充填される。或いは、さらに触媒活性成分として金属La、Ce、Teを混合した複合系触媒が用いられる。 The catalyst wet oxidation reaction tower is packed with a catalyst. The catalytically active component of the catalyst is at least one selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, iridium, platinum, copper, gold and tungsten, and water-insoluble or hardly soluble compounds of these metals. More than seeds are filled. Alternatively, a composite catalyst in which metals La, Ce, and Te are further mixed as a catalytically active component is used.
触媒担体としては、上記湿式酸化反応塔で用いられる担体、即ち、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(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)から選ばれた少なくとも1種以上が用いられる。 As the catalyst carrier, the carrier used in the wet oxidation reaction tower, that is, alumina, silica, zirconia, titania, composite metal oxides containing these metal oxides (alumina-silica, alumina-silica-zirconia, titania-zirconia, etc.) At least one selected from the above) is used.
或いは、さらに金属La、Ce、Te等を混合した複合系担体が用いられる。 Alternatively, a composite carrier in which metal La, Ce, Te or the like is further mixed is used.
また、触媒湿式酸化に用いられる担持触媒は、特に限定されず、球状、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。 The supported catalyst used for the catalyst wet oxidation is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a pellet shape, a cylindrical shape, a crushed piece shape, a powder shape, and a honeycomb shape.
この様な担持触媒を充填使用する場合の反応塔容積は、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程度となる様にするのが良い。
Reactor volume when filled using such supported catalysts, in the case of a fixed bed, the spatial velocity 0.5~10Hr -1 order of the liquid, more preferably to such a
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4〜25mm程度である。 The size of the supported catalyst used in the fixed bed is usually about 3 to 50 mm, more preferably about 4 to 25 mm in the case of a spherical shape, a pellet shape, a cylindrical shape, a crushed piece shape, a powder shape and the like.
担体又は触媒(担持触媒)の物性値としては、充填密度:1.2g/ml以上、比表面積:10m2/g以上、細孔容積:0.10ml/g以上、圧壊強度:100N以上が好ましい。 The physical properties of the support or catalyst (supported catalyst) are preferably a packing density of 1.2 g / ml or more, a specific surface area of 10 m 2 / g or more, a pore volume of 0.10 ml / g or more, and a crushing strength of 100 N or more.
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、円形など任意の形状のものが使用される。 In addition, as a honeycomb structure when the catalyst is supported on a honeycomb-shaped carrier, an opening having an arbitrary shape such as a square, a hexagon, or a circle is used.
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ればよい。 The area per unit volume, the aperture ratio, and the like are not particularly limited, but usually an area per unit volume of about 200 to 800 m 2 / m 3 and an aperture ratio of about 40 to 80% may be used.
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、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。 Examples of the material of the honeycomb structure include metal oxides and metals similar to those described above, and zirconia, titania and titania-zirconia having excellent durability are more preferable.
担体に対する触媒活性成分の担持量は、通常0.05〜25重量%程度、より好ましくは0.3〜3重量%程度である。 The amount of the catalytically active component supported on the carrier is usually about 0.05 to 25% by weight, more preferably about 0.3 to 3% by weight.
ここで、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理は、反応塔内の温度が100℃以上、圧力が0.5MPa以上、さらに1MPa以上の条件で行われる。特に、温度が150〜350℃程度、特に200〜300℃程度、圧力が1〜20MPa程度、特に2〜15MPa程度で行う場合が、本発明の効果が有効に発揮される。 Here, the wet oxidation treatment and / or the catalytic wet oxidation treatment are performed under the conditions that the temperature in the reaction tower is 100 ° C. or more, the pressure is 0.5 MPa or more, and further 1 MPa or more. In particular, when the temperature is about 150 to 350 ° C., particularly about 200 to 300 ° C., and the pressure is about 1 to 20 MPa, particularly about 2 to 15 MPa, the effect of the present invention is effectively exhibited.
反応時の温度・圧力が高い程又酸素含有ガスの酸素分率が高い程、汚濁成分の分解除去率が高まり、また反応塔内での廃水滞留時間も短縮され必要触媒量も減るが、反面において設備費、動力費が増大するので、反応温度・圧力は、上記の範囲内で、廃水中の汚濁成分濃度、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られる。 The higher the temperature and pressure during the reaction and the higher the oxygen fraction of the oxygen-containing gas, the higher the decomposition and removal rate of the pollutant components, and the shorter the waste water residence time in the reaction tower, the less the required amount of catalyst. As the equipment and power costs increase, the reaction temperature and pressure should be comprehensively considered within the above range, including the concentration of pollutant components in the wastewater, the required treatment level, operating costs, and construction costs. Determined.
反応時の圧力は、0.5MPa以上、さらに1MPa以上であって、被処理廃水が反応温度において液相を保持し得る圧力以上であれば良い。ここに、「液相を保持し得る圧力」とは、所与の反応温度および酸素含有ガス送入量の条件下に平衡的に求められる液体(廃水)量、水蒸気量および気体量(水蒸気を除く塔内気体量)において、水蒸気量が60%以下(より好ましくは50%以下)であって、反応塔内が実質的に液相に保持される圧力をいう。 The pressure during the reaction may be 0.5 MPa or more, further 1 MPa or more, and may be any pressure that allows the treated wastewater to maintain a liquid phase at the reaction temperature. Here, the “pressure at which the liquid phase can be maintained” refers to the amount of liquid (waste water), water vapor, and gas (steam The amount of water vapor is 60% or less (more preferably 50% or less) and the pressure inside the reaction tower is substantially maintained in the liquid phase.
反応塔に供給される酸素量は、窒素化合物、有機性物質および無機性物質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であり、より好ましくは理論酸素量の1〜3倍量程度であり、特に好ましくは理論酸素量の1.05〜1.5倍量程度である。 The amount of oxygen supplied to the reaction tower is more than the theoretical oxygen amount necessary for decomposing nitrogen compounds, organic substances and inorganic substances into harmless products, more preferably 1 to 3 times the theoretical oxygen amount. The amount is about 1.05 to 1.5 times the theoretical oxygen amount.
酸素源としては、空気、酸素富化空気(選択性酸素透過膜を使用して得られた酸素富化空気、空気−酸素混合物、空気をPSA装置で処理することにより得られた酸素富化空気など)、酸素、ならびに廃水処理条件下に酸素を発生し得る物質(O3、H2O2など)を使用することができる。 Examples of the oxygen source include air, oxygen-enriched air (oxygen-enriched air obtained using a selective oxygen-permeable membrane, air-oxygen mixture, and oxygen-enriched air obtained by treating air with a PSA apparatus. Etc.), oxygen, and substances capable of generating oxygen under wastewater treatment conditions (O 3 , H 2 O 2, etc.) can be used.
酸素源としては、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を使用しても良い。本発明によれば、これらの酸素源中の不純物も、廃水中の被処理成分とともに分解される。 As the oxygen source, an oxygen-containing waste gas containing one or more of hydrogen cyanide, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, organic sulfur compound, nitrogen oxide, hydrocarbon and the like as impurities may be used. According to the present invention, impurities in these oxygen sources are also decomposed together with the components to be treated in the wastewater.
本発明によれば、高濃度の酸素含有ガス(例えば、純酸素)を使用する場合には、10kg/cm2(0.98MPa)以下の比較的低圧力条件において、分単位の時間で廃水処理を行うことができる。 According to the present invention, when a high-concentration oxygen-containing gas (e.g., pure oxygen) is used, wastewater treatment can be performed in a time of minutes in a relatively low pressure condition of 10 kg / cm 2 (0.98 MPa) or less. It can be carried out.
また、酸素含有ガス(H2O2など)を使用して、亜臨界、臨界或いは超臨界条件下に湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化廃水処理を行う場合には、秒単位の時間で操作を完了することができる。 Also, when performing wet oxidation and / or catalytic wet oxidation wastewater treatment under subcritical, critical or supercritical conditions using an oxygen-containing gas (such as H 2 O 2 ), operate in seconds. Can be completed.
なお、本発明において、「理論酸素量」とは、「廃水中の窒素化合物、有機性物質および無機性物質(被処理成分)を無害の生成物(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、処理対象である廃水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、経験と実験とに基き、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する関係式を見出すことができる。この様な関係式の一例は、特公昭58-27999号公報に記載されている。 In the present invention, “theoretical oxygen amount” means “nitrogen compounds, organic substances and inorganic substances (treated components) in wastewater into harmless products (N 2 , H 2 O and CO 2 ). Means the amount of oxygen necessary for decomposition. The theoretical oxygen amount can be easily determined by analyzing the components to be treated in the wastewater to be treated and calculating the amount of oxygen necessary for their decomposition. Practically, it is possible to find a relational expression for approximately calculating the theoretical oxygen amount with high accuracy using several parameters based on experience and experiment. An example of such a relational expression is described in Japanese Patent Publication No. 58-27999.
熱交換器においては、湿式酸化反応塔及び/又は触媒湿式酸化反応塔からの高温の気液相を循環させて熱回収を行う。 In the heat exchanger, heat recovery is performed by circulating a high-temperature gas-liquid phase from the wet oxidation reaction tower and / or the catalytic wet oxidation reaction tower.
なお、冬季などにおいて熱放散などにより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、熱媒油循環(図示せず)又は外部からの燃料による加熱(図示せず)等による加熱器により昇温したり、或いは蒸気発生器(図示せず)からの蒸気を用いることができる。 In addition, when the predetermined reaction temperature cannot be maintained during the reaction due to heat dissipation in winter, etc., or when it is necessary to raise the temperature to the predetermined temperature, heat medium oil circulation (not shown) or fuel from the outside The temperature can be raised by a heater such as by heating (not shown), or steam from a steam generator (not shown) can be used.
また、湿式酸化反応塔及び/又は触媒湿式酸化反応塔に高圧蒸気を直接供給することもできる。 Further, high-pressure steam can be directly supplied to the wet oxidation reaction tower and / or the catalyst wet oxidation reaction tower.
また、スタートアップに際しては、反応塔内温度を所定温度とするために、反応塔に直接蒸気を送入しての昇温の他、所定温度到達後メタノール等の易分解性物質を分解させることによる反応熱を利用した昇温等により昇温することもできる。 In addition, at the time of start-up, in order to set the temperature in the reaction tower to a predetermined temperature, in addition to raising the temperature by directly sending steam to the reaction tower, by decomposing easily decomposable substances such as methanol after reaching the predetermined temperature The temperature can also be raised by raising the temperature using reaction heat or the like.
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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本願発明の概要を示すフローシートであり、湿式酸化反応塔9及び触媒湿式酸化反応塔109を併設する処理工程の一例を示す図である。
FIG. 1 is a flow sheet showing an outline of the present invention, and is a diagram showing an example of a processing step in which a wet oxidation reaction tower 9 and a catalytic wet
廃水は、原廃水タンク1から昇圧ポンプ3により所定の圧力まで昇圧され、さらに圧縮機21で昇圧された酸素含有ガスと混合される。次いで、熱交換器5及び必要に応じ加熱器7により所定の温度まで加熱された後、湿式酸化反応塔9に供給される。湿式酸化反応塔9を出た気液は、熱交換器5、必要に応じ冷却器30を経た後、気液分離器16にて排ガスと処理水に気液分離される。炭酸ガスを含む排ガスは、原廃水タンク1に投入され、そこで原廃水中のアルカリと反応し、炭酸塩、硫酸塩、金属塩などの析出物を生成する。該析出物は、タンク1の下部から適宜抜き取られる。また、上述したように、処理前の廃水中のCODcr濃度に対応して、処理水が循環され原水と混合される。
The waste water is boosted from the raw
更に、湿式酸化処理水タンク101からポンプ103により所定の圧力まで昇圧され、さらに圧縮機21で昇圧された酸素含有ガスと混合される。次いで、熱交換器105及び必要に応じ加熱器107により、所定の温度まで加熱された後、触媒湿式酸化反応塔109に供給される。触媒湿式酸化反応塔109を出た気液は、熱交換器105、冷却器130を経た後、気液分離器116にて排ガスと処理水に気液分離される。炭酸ガスを含む排ガスは、原廃水タンク1に投入され、そこで原廃水中のアルカリと反応し、炭酸塩、硫酸塩、金属塩などの析出物を生成する。該析出物は、タンク1の下部から適宜抜き取られる。また、上述したように、処理前の廃水(湿式酸化処理後の廃水、即ち102中の廃水)中のCODcr濃度に対応して、処理水が循環され原水と混合される。
Further, the pressure is increased from the wet-oxidized
なお、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の気液分離は、上記の他、湿式酸化反応塔9又は触媒湿式酸化反応塔109の出口の高温高圧下で行うこともでき、分離された処理水を循環させることもできる。
In addition to the above, gas-liquid separation after the wet oxidation treatment and / or the catalytic wet oxidation treatment can be performed under high temperature and high pressure at the outlet of the wet oxidation reaction tower 9 or the catalytic wet
図1での各気液分離器16又は116で得られた各処理水の少なくとも一部が、液循環ライン20又は120、および循環ポンプ50又は150を経て各昇圧ポンプ3又は103の前のラインに戻される。
At least a part of each treated water obtained by each gas-
気液分離後の液相の循環量W1(kg/hr)は、原廃水の性状(被処理成分の種類とその濃度など)、反応器に充填された触媒の活性低下の度合いなどに応じて適宜定められるが、通常廃水量W0(kg/hr)の0.1〜10倍量程度、より好ましくは1〜6倍量程度の範囲にある。W0に対するW1の相対量をY(=W1/W0)とした場合に、Yは該アルカリ廃水中のCODcr濃度に応じて決定することができ、上述したように、YとXの相関図において、Yが式1と式2(特に式3と式4)とで示される範囲内にあることが好ましい。
The liquid phase circulation rate W 1 (kg / hr) after gas-liquid separation depends on the nature of the raw wastewater (types of components to be treated and their concentrations, etc.), the degree of decrease in activity of the catalyst charged in the reactor, etc. The amount is usually about 0.1 to 10 times, more preferably about 1 to 6 times the amount of waste water W 0 (kg / hr). When the relative amount of W 1 with respect to W 0 is Y (= W 1 / W 0 ), Y can be determined according to the CODcr concentration in the alkaline wastewater. In the correlation diagram, it is preferable that Y is within a range represented by
ここで、反応系内に導入される処理前のアルカリ廃水処理量をW0(kg/hr)、気液分離後の液相の循環量をW1(kg/hr)、及び該アルカリ廃水中のCODcr濃度をX(g/L)とし、W0に対するW1の相対量をY(=W1/W0)とした場合に、本発明のアルカリ廃水の処理方法では、YとXの相関図において、Yが式1と式2(特に式3と式4)とで示される範囲内にあることを特徴とする(図4を参照)。
Here, the treatment amount of the alkaline waste water before the treatment introduced into the reaction system is W 0 (kg / hr), the circulation amount of the liquid phase after the gas-liquid separation is W 1 (kg / hr), and the alkaline waste water. In the method for treating alkaline wastewater according to the present invention, when the CODcr concentration of X is set to X (g / L) and the relative amount of W 1 to W 0 is set to Y (= W 1 / W 0 ), the correlation between Y and X In the figure, Y is in the range indicated by
塔内液線速度は、反応塔内で固定床を形成させつつ、触媒洗浄をも併せて行うために、通常0.1〜1.0cm/sec程度、より好ましくは0.2〜0.9cm/sec程度とする。 The liquid linear velocity in the column is usually about 0.1 to 1.0 cm / sec, more preferably about 0.2 to 0.9 cm / sec in order to perform catalyst washing while forming a fixed bed in the reaction column.
ガス線速度は、上記塔内液線速度を保つことと、原廃水のCODcr濃度(又はTOD濃度)からの「理論酸素量」により自動的に決められる。 The gas linear velocity is automatically determined by maintaining the above-mentioned liquid linear velocity in the column and the “theoretical oxygen amount” from the CODcr concentration (or TOD concentration) of the raw waste water.
湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の排ガスを処理前の廃水に混合する割合は廃水中TOC濃度、アルカリ濃度、硫黄塩濃度に対応させ、全量あるいは一部が戻され、気液接触方法が回分式及び/又は流通式であっても良い。 The ratio of mixing exhaust gas after wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment with waste water before treatment corresponds to the TOC concentration, alkali concentration, sulfur salt concentration of waste water, all or part is returned, gas-liquid contact method May be batch and / or flow-through.
また系内は非定期的に酸、アルカリ液で洗浄を行っても良い。本発明での湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理における系内の洗浄液、使用する触媒湿式反応塔充填触媒の再生(洗浄)処理液も、必要に応じ凝集沈殿処理等により液中の金属成分を除去した後、本発明方法により、廃水とともに湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理することができる。 In addition, the inside of the system may be washed with an acid or alkali solution irregularly. The cleaning solution in the system in the wet oxidation treatment and / or the catalyst wet oxidation treatment in the present invention, the regeneration (washing) treatment solution of the catalyst wet reaction tower packed catalyst to be used, the metal component in the liquid by coagulation precipitation treatment etc. if necessary After the removal, the wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment with waste water can be performed by the method of the present invention.
この触媒の再生は、特に制限されるものではないが、例えば、酸水溶液と空気との気液混合相及び/又はアルカリ水溶液と空気との気液混合相及び/又は酸水溶液及びアルカリ水溶液と空気との気液混合相を各交互に使用する洗浄処理により行うことができる。 The regeneration of the catalyst is not particularly limited, but for example, a gas-liquid mixed phase of an acid aqueous solution and air and / or a gas-liquid mixed phase of an alkaline aqueous solution and air and / or an acid aqueous solution, an alkaline aqueous solution and air. And a gas-liquid mixed phase with each other can be carried out by a washing process using them alternately.
酸水溶液としては、硝酸水溶液、アスコルビン酸水溶液などが例示され、アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液などが例示される。尚酸水溶液、アルカリ水溶液洗浄の間には水洗浄を行う。 Examples of the acid aqueous solution include a nitric acid aqueous solution and an ascorbic acid aqueous solution. Examples of the alkali aqueous solution include a sodium hydroxide aqueous solution. Water washing is performed between the acid aqueous solution and the alkaline aqueous solution washing.
図2は、湿式酸化反応塔9を含む処理工程の一例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of processing steps including the wet oxidation reaction tower 9.
湿式酸化反応塔9の処理済液は、第1の高圧・高温気液分離器11で気相と液相とに分離される。ここで分離された液相の一部は、流路12を経て循環処理(この循環操作を「ホットリサイクル」という)される。残りの気液は、前述の様に、熱交換器5における廃水の加熱源として利用された後、必要に応じ冷却器(図示せず)に送られ、さらに第2の気液分離器16に送られて、気相(排ガス)と液相(処理水)とに分離される。炭酸ガスを含む排ガスは、流路18を経て原廃水タンク1に投入され、そこで原廃水中のアルカリと反応し、炭酸塩、硫酸塩、金属塩などの析出物を生成する。該析出物は、原廃水タンク1の下部から適宜抜き取られる。
The treated liquid in the wet oxidation reaction tower 9 is separated into a gas phase and a liquid phase by the first high-pressure / high-temperature gas-
図3は、触媒湿式酸化反応塔109を含む処理工程の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a processing process including the catalytic wet
触媒湿式酸化反応塔109の処理済液は、第1の高圧・高温気液分離器111で気相と液相とに分離される。ここで分離された液相の一部は、流路112を経てホットリサイクルされる。残りの気液は、前述の様に、熱交換器105における廃水の加熱源として利用された後、必要に応じ冷却器(図示せず)に送られ、さらに第2の気液分離器116に送られて、気相(排ガス)と液相(処理水)とに分離される。炭酸ガスを含む排ガスは、流路118を経て原廃水タンク101に投入され、そこで原廃水中のアルカリと反応し、炭酸塩、硫酸塩、金属塩などの析出物を生成する。該析出物は、原廃水タンク101の下部から適宜抜き取られる。
The treated liquid in the catalytic wet
本発明によれば、窒素化合物、有機性物質および無機性物質の少なくとも1種(汚濁成分)を高濃度に含むアルカリ廃水の湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理を行う時、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の気液分離により得られる液相の一部を循環処理することを特徴とする。これにより、液の蒸発を抑えて塔内液線速度を保持することにより、比較的大量の空気(酸素)を使用して、高温・高圧条件下で処理を行う場合にも、外部加熱を必要とせず、かつ液相状態を良好に維持して、反応を継続することができる。 According to the present invention, when performing wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment of alkaline wastewater containing a high concentration of at least one of nitrogen compounds, organic substances and inorganic substances (contamination components), A part of the liquid phase obtained by gas-liquid separation after the catalyst wet oxidation treatment is circulated. This suppresses liquid evaporation and maintains the liquid linear velocity in the tower, so that external heating is required even when processing under high temperature and high pressure conditions using a relatively large amount of air (oxygen). The reaction can be continued while maintaining a good liquid phase state.
さらに、本発明によれば、液の蒸発を抑えることで廃水中の金属成分、炭酸塩(Na2CO3等)、硫酸塩(Na2SO4等)などの濃度を上昇させることなく触媒表面への金属付着・吸着量を減少させるとともに、触媒表面の液境膜抵抗を低下させることができるので、触媒活性と耐久性とを向上させて、汚濁成分濃度による制限を受けることなく、廃水を効率的に処理することができる。 Furthermore, according to the present invention, the surface of the catalyst is prevented without increasing the concentration of metal components, carbonates (Na 2 CO 3 etc.), sulfates (Na 2 SO 4 etc.) in the wastewater by suppressing the evaporation of the liquid. In addition to reducing the amount of metal adhering to and adsorbing to the catalyst, the liquid film resistance of the catalyst surface can be reduced, improving catalyst activity and durability, and reducing wastewater without being restricted by the concentration of contaminating components. It can be processed efficiently.
また、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の排ガスを処理前の廃水に混合し、炭酸塩(Na2CO3等)、硫酸塩(Na2SO4等)等として処理前の廃水中に沈降分離させた後、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理することで、運転中のこれら塩類の析出を防止し、安定処理が可能である。 In addition, exhaust gas after wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment is mixed with wastewater before treatment, and wastewater before treatment as carbonate (Na 2 CO 3 etc.), sulfate (Na 2 SO 4 etc.), etc. After the sedimentation and separation, the wet oxidation treatment and / or the catalytic wet oxidation treatment prevents precipitation of these salts during operation, and stable treatment is possible.
本発明によれば、高濃度の酸素含有ガス(例えば、純酸素)を使用する場合には、10kg/cm2(0.98MPa)以下の比較的低圧力条件において、分単位の時間で廃水処理を行うことができる。 According to the present invention, when a high-concentration oxygen-containing gas (e.g., pure oxygen) is used, wastewater treatment can be performed in a time of minutes in a relatively low pressure condition of 10 kg / cm 2 (0.98 MPa) or less. It can be carried out.
また、酸素含有ガス(H2O2など)を使用して、亜臨界、臨界或いは超臨界条件下に湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化廃水処理を行う場合には、秒単位の時間で操作を完了することができる。 Also, when performing wet oxidation and / or catalytic wet oxidation wastewater treatment under subcritical, critical or supercritical conditions using an oxygen-containing gas (such as H 2 O 2 ), operate in seconds. Can be completed.
さらに、本発明方法によれば、各工程が連続的に実施され、処理フローが極めて簡単なので、処理コスト(設備費、運転費など)が著しく低下するとともに、工程管理が容易となる。 Furthermore, according to the method of the present invention, each process is performed continuously, and the processing flow is extremely simple. Therefore, the processing cost (equipment cost, operating cost, etc.) is significantly reduced, and process management is facilitated.
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。 Examples and Comparative Examples are shown below to further clarify the features of the present invention.
実施例1
表1の性状を有する、石油精製工場で発生した廃水(窒素含有化合物、有機性物質および無機性物質を高濃度に含むアルカリ廃水)を、図1に示すフローに従って処理した。
Example 1
Wastewater (alkaline wastewater containing a high concentration of nitrogen-containing compounds, organic substances and inorganic substances) generated in an oil refinery having the properties shown in Table 1 was treated according to the flow shown in FIG.
原廃水のCODcr濃度は275g/L、原廃水処理量は105kg/hr、空気量は125 Nm3/hrであった。処理水タンク101から、湿式酸化処理水を循環量347kg/hrで原廃水に循環混合させた。この循環量は、原廃水処理量の約3.3倍量に相当する。
The CODcr concentration of the raw wastewater was 275 g / L, the raw wastewater treatment amount was 105 kg / hr, and the air amount was 125 Nm 3 / hr. From the treated
湿式酸化反応器9の出口温度は275℃であり、圧力9.75MPaであった。この時湿式酸化反応器9の上部での蒸気の割合は、約50%であった。反応時間は1hrであった。 The outlet temperature of the wet oxidation reactor 9 was 275 ° C., and the pressure was 9.75 MPa. At this time, the vapor ratio in the upper portion of the wet oxidation reactor 9 was about 50%. The reaction time was 1 hr.
また、こうして得られた湿式酸化処理水(CODcr濃度65.9g/L)を、廃水処理量108kg/hr、空気量35 Nm3/hrで触媒湿式酸化処理した。なお、触媒湿式酸化処理においては、処理水タンク140からの触媒湿式酸化処理水の液循環処理は行わなかった。
Further, the wet oxidation treated water (CODcr concentration 65.9 g / L) thus obtained was subjected to catalytic wet oxidation treatment with a wastewater treatment amount of 108 kg / hr and an air amount of 35 Nm 3 / hr. In addition, in the catalyst wet oxidation treatment, the liquid circulation treatment of the catalyst wet oxidation treatment water from the
触媒湿式酸化反応器109の出口温度は270℃であり、圧力9.75MPaであった。触媒湿式酸化反応器109内での蒸気の割合は約43%であった。なお、反応塔109内には、チタニア担体に担体重量の2%のルテニウムを担持させた球形触媒(直径約5mm)を充填(反応時間:2hr)して処理した。
The outlet temperature of the catalytic
これらの処理により、触媒湿式酸化処理水は、CODcr濃度1g/L以下となった。上記の湿式酸化処理及び触媒湿式酸化処理の全工程でのCODcr及びTOC除去率は、99%以上であった。また、処理水ではNH3-Nは検出されなかった。 By these treatments, the catalyst wet oxidation treated water has a CODcr concentration of 1 g / L or less. CODcr and TOC removal rates in all steps of the above wet oxidation treatment and catalyst wet oxidation treatment were 99% or more. In addition, NH 3 —N was not detected in the treated water.
また、湿式酸化処理及び触媒湿式酸化処理後の排ガスを、原廃水に全量戻し気液向流接触させ、アルカリ塩(Na2CO3等)、硫黄塩(Na2SO4等)として沈殿除去後処理することで長期に安定した運転を行うことができた。もちろん反応系内に、塩類の析出や沈殿はみられなかった。 In addition, exhaust gas after wet oxidation treatment and catalytic wet oxidation treatment is fully returned to the raw waste water and brought into gas-liquid counter-current contact, and after precipitation removal as alkali salts (Na 2 CO 3 etc.) and sulfur salts (Na 2 SO 4 etc.) It was possible to perform stable operation for a long time by processing. Of course, no precipitation or precipitation of salts was observed in the reaction system.
比較例1
湿式酸化処理及び触媒湿式酸化処理後の排ガスの循環を行わない以外は、実施例1と同様に処理した。その結果、配管、熱交換器、及び反応塔でのアルカリ塩(Na2CO3等)、硫黄塩(Na2SO4等)の析出による圧力損失の増大や閉塞を生じ、短期に運転停止となった。
Comparative Example 1
The treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the exhaust gas after the wet oxidation treatment and the catalyst wet oxidation treatment was not circulated. As a result, pressure loss increases and becomes clogged due to precipitation of alkali salts (Na 2 CO 3 etc.) and sulfur salts (Na 2 SO 4 etc.) in pipes, heat exchangers, and reaction towers. became.
比較例2
湿式酸化処理において湿式酸化処理水タンクからの循環処理を行わない以外は、実施例1と同様に処理した。その結果、湿式酸化反応器内の液蒸発による温度低下、及び金属塩、アルカリ塩(Na2CO3等)、硫黄塩(Na2SO4等)の析出により、湿式酸化処理水のCODcr濃度が大幅に上昇し、しかも短期に運転停止となった。
Comparative Example 2
In the wet oxidation treatment, the treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the circulation treatment from the wet oxidation treatment water tank was not performed. As a result, the CODcr concentration of the wet oxidation treated water is reduced by the temperature drop due to liquid evaporation in the wet oxidation reactor, and the precipitation of metal salt, alkali salt (Na 2 CO 3 etc.), sulfur salt (Na 2 SO 4 etc.). It rose significantly and was shut down in a short time.
実施例2
実施例1で用いた石油精製工場で発生した廃水(窒素含有化合物、有機性物質および無機性物質を高濃度に含むアルカリ廃水)を希釈してCODcr濃度を100g/L、TOC濃度36g/Lとし、これにアンモニア水を加えNH3-N濃度を3000mg/Lとした。図3に示すフローに従って、この廃水を処理した。
Example 2
The wastewater generated in the oil refinery used in Example 1 (alkaline wastewater containing high concentrations of nitrogen-containing compounds, organic substances and inorganic substances) was diluted to a CODcr concentration of 100 g / L and a TOC concentration of 36 g / L. Then, aqueous ammonia was added to adjust the NH 3 —N concentration to 3000 mg / L. This wastewater was treated according to the flow shown in FIG.
原廃水処理量は20.8kg/hr、空気量は7.7 Nm3/hrであった。処理水タンクから触媒湿式酸化処理水を循環量31kg/hrで原廃水に循環混合した。この循環量は、原廃水処理量の約1.5倍量に相当する。反応時間は0.75hrであった。 The raw wastewater treatment amount was 20.8 kg / hr and the air amount was 7.7 Nm 3 / hr. The catalyst wet oxidation treated water was circulated and mixed into the raw wastewater from the treated water tank at a circulation rate of 31 kg / hr. This amount of circulation corresponds to about 1.5 times the amount of raw wastewater treated. The reaction time was 0.75 hr.
処理後の水質は、CODCr:100mg/L、TOC:35mg/L NH3-N:<1mg/Lであった。 The water quality after the treatment was CODCr: 100 mg / L, TOC: 35 mg / L NH 3 -N: <1 mg / L.
反応塔内には、チタニア担体に担体重量の2%のルテニウムを担持させた球形触媒(直径約5mm)を充填して処理した。 The reaction tower was filled with a spherical catalyst (diameter: about 5 mm) in which 2% of the support weight of ruthenium was supported on a titania support.
また、触媒湿式酸化処理後の排ガスを、原廃水に全量戻し気液向流接触させ、アルカリ塩(Na2CO3等)、硫黄塩(Na2SO4等)として沈殿除去後処理することで長期に安定した運転を行った。 In addition, the exhaust gas after the catalyst wet oxidation treatment is fully returned to the raw waste water and brought into gas-liquid countercurrent contact, and after precipitating and removing it as alkali salts (Na 2 CO 3 etc.) and sulfur salts (Na 2 SO 4 etc.) The operation was stable for a long time.
1:原廃水タンク
3:昇圧ポンプ
5:熱交換器
7:加熱器
9:湿式酸化反応器
11:高圧・高温気液分離器
16:気液分離器
17、18:湿式酸化処理排ガス
19、20:湿式酸化処理水
30:冷却器
50:循環ポンプ
101:湿式酸化処理水タンク
103:昇圧ポンプ
105:熱交換器
107:加熱器
109:触媒湿式酸化反応器
111:高温・高圧気液分離器
116:気液分離器
117、118:触媒湿式酸化処理排ガス
119、120:触媒湿式酸化処理処理水
121:圧縮機
130:冷却器
140:処理水タンク
150:循環ポンプ
1: Raw waste water tank 3: Booster pump 5: Heat exchanger 7: Heater 9: Wet oxidation reactor 11: High pressure / high temperature gas-liquid separator 16: Gas-
Claims (2)
(1)処理前のアルカリ廃水中のCODcr濃度に対応させて、湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の気液を分離して得られる液相の一部を、処理前のアルカリ廃水に循環混合させる工程、並びに、
(2)湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理後の気液を分離して得られる排ガスを、処理前のアルカリ廃水に混合して塩類を析出させて、該塩類を分離した後、アルカリ廃水を湿式酸化処理及び/又は触媒湿式酸化処理する工程
を備えたことを特徴とするアルカリ廃水の処理方法。 A method of subjecting alkaline wastewater containing a high concentration of at least one of a nitrogen compound, an organic substance and an inorganic substance to a wet oxidation treatment and / or a catalytic wet oxidation treatment under conditions of 100 ° C. or higher and 0.5 MPa or higher. ,
(1) A part of the liquid phase obtained by separating the gas-liquid after the wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment in accordance with the CODcr concentration in the alkaline wastewater before the treatment is converted into the alkaline wastewater before the treatment. Circulating and mixing , and
(2) The exhaust gas obtained by separating the gas-liquid after the wet oxidation treatment and / or the catalyst wet oxidation treatment is mixed with the alkaline waste water before the treatment to precipitate the salts, and after separating the salts, the alkaline waste water A method for treating alkaline wastewater, comprising a step of wet oxidation treatment and / or catalytic wet oxidation treatment.
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