【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機化合物含有アルカリ性排水の排水処理プロセス、さらに詳しくは、有機化合物含有アルカリ性排水の噴霧焼却を行い有機化合物を除去した後の、アルカリ性排水に含まれる微細な固形分を除去し、炭酸ナトリウム溶液の回収・有効利用を図る有用な排水処理プロセスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、石油化学工場においては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素等がさまざまな工程を経て製品となる過程において、副反応生成物が発生する。これらの副反応物は、水に混ざって排出されることも多く、油水分離によって分離可能なものもあるが、水に溶解するものも少なくない。水に溶解するものの中には、有機酸等の酸性物質も多いのでカセイソーダ等でアルカリ中和して噴霧焼却を行って有機化合物を炭酸ガスと水に分解して処理することが行われる。
【０００３】
産業廃棄物の処理において、主として液体の焼却に用いられる竪型焼却炉は一般的には耐火物と断熱材で施工されている。このような焼却炉で廃液を噴霧焼却する際に、多量の灰分を含んでいたり、焼却により無機酸化物を生じたりする場合は、炉内で灰分が溶融して炉壁を流れ落ち、特に灰分にナトリウム化合物が含まれているとき、燃焼後は、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム等を生成し、耐火物を損傷させる（特許文献１参照）。
【０００４】
損傷した耐火物や燃焼により発生した灰分は、焼却ガスや冷却・凝縮した処理水中に含まれるので除去処理を行わなければならない。焼却ガスは、ベンチュリースクラバーおよび排気フィルターで洗浄・ろ過して排出されるが、ベンチュリースクラバーの洗浄水吹き込みノズルやろ過に用いる排気フィルターに詰まりを生じることがある。一方、耐火物の屑や灰分の除去処理に際して処理水をポンプで移送するときに排水配管、ポンプ、調節弁等の排水ラインに付着し、閉塞させることがあった。これらは、焼却炉の長期運転の障害になっており、安定運転方法の確立が望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−４２８２８号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
かかる状況において、本発明は有機化合物含有アルカリ性排水の噴霧焼却による排水処理プロセスにおける、焼却ガスの洗浄・ろ過工程および排水の移送に際して、排水ラインへの無機固形分の付着を減少させ、長期運転を可能にし、かつ当該プロセスにおいて生成する炭酸ナトリウムの回収・有効利用を可能とする有用な排水処理プロセスを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の第１工程〜第５工程を含む有機化合物含有アルカリ性排水の排水処理プロセスに係るものである。
第１工程：有機化合物含有アルカリ性排水を噴霧焼却する工程
第２工程：噴霧焼却ガスに冷却水を注入して冷却・凝縮し、アルカリ性排水を焼却ガスと分離する工程
第３工程：焼却ガスを洗浄・ろ過する工程
第４工程：アルカリ性排水中の粗固形分を沈降分離して、微固形分懸濁アルカリ性排水とし、次工程へ移送する工程
第５工程：移送された微固形分懸濁アルカリ性排水中の、懸濁固形分を除去し、アルカリ性排水を得るかまたは中和処理をして排出する工程
前記第３工程において、焼却ガスの洗浄・ろ過にベンチュリースクラバーおよび排気フィルターを用い、該ベンチュリースクラバーおよび排気フィルターの洗浄用循環水として軟水を用いる排水処理プロセスは、本発明の一つの態様である。
本発明のもう一つの態様は、前記第４工程において、微固形分懸濁アルカリ性排水の磁気処理を行ってから、次工程へ移送する排水処理プロセスであり、さらに、本発明の他の態様として、前記第５工程において、懸濁固形分を除去して得られたアルカリ性排水が炭酸ナトリウム溶液である排水処理プロセスが挙げられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、有機化合物含有アルカリ性排水とは、化学工場において取扱われる種々の有機化合物を含有する排水であり、有機化合物の中には酸性物質やアルカリ性物質を含むが全体としては酸性であるため、アルカリで中和処理をしたものである。有機化合物としては、ブタン，ブテン、ブタジエン、イソプレン等飽和・不飽和炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、フェノール，エチルベンゼン、アセトフェノン等の環式炭化水素およびその誘導体、メチルベンジルアルコール、プロピレングリコール等のアルコール類の他、化学プロセスにおける副生成物であるギ酸、酢酸、安息香酸等の有機酸、その他テトラメチルアンモニウムハイドライド等のアルカリ性物質等も含まれる。これら種々の有機化合物を含む排水を排出する各化学プラント内においては必要に応じて、苛性ソーダで中和処理を行う等の一次処理を行い、排水全体としてはアルカリ性排水となるようにして排水処理プロセスへ送液される。したがって、本発明における有機化合物含有アルカリ性排水は、カセイソーダ、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ成分が含まれ、通常ｐＨ８〜ｐＨ１０程度のアルカリ性を示す。
【０００９】
以下、本発明の排水処理プロセスの一例を示すフロー図、図１に基づいて、本発明を説明する。本発明の排水処理プロセスは、有機化合物含有アルカリ性排水を噴霧焼却して、有機化合物を除去すると共に、その際に生成する固形成分を除去して系外へ排水可能とするか、または含有するアルカリ成分を炭酸ナトリウム溶液として回収し、有効利用を図ることもできる有用なプロセスである。図１において、噴霧焼却炉１は、有機化合物含有アルカリ性排水２を燃料３、空気４と共に噴霧焼却して排水中に含まれる有機化合物を焼却し、炭酸ガスと水にして有機化合物を除去する焼却炉である。噴霧焼却炉１の内面は、キャスター等の耐火煉瓦で覆われておりアルミナ、シリカなどが含まれている。燃料３は重油やプラント廃油等を用い、９３０℃〜９５０℃で有機化合物が燃焼され、炭酸ガスと水素に分解される。燃焼ガスは、冷却水５で冷却される。
【００１０】
冷却された燃焼ガスは、ベンチュリースクラバー６により洗浄され、排気フィルター９によってろ過され、清浄な排気ガスとして排出される。排気フィルターとしては、チューブ状のフィルターエレメントの他ラッシヒリング、ポールリング等の充填材を充填した充填塔方式にしてもよい。洗浄用循環水１０は、ベンチュリースクラバー６および排気フィルター９の洗浄水として循環使用される。この洗浄水としてカルシウムイオンを含む硬水を用いると、燃焼ガス中に含まれる炭酸成分と反応して不溶性の炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム等を形成しベンチュリースクラバー６や排気フィルター９の詰まりの原因になることが判明した。そこで、これらの洗浄水として軟水を用いることにより上記の詰まりの問題が解決された。
【００１１】
軟水は、砂ろ過器と強酸性陽イオン交換樹脂を用いた軟水器とからなる軟水製造装置によって製造され、補給水７として洗浄用循環水１０に補給される。洗浄用循環水１０は、循環水レベル調節計１１によって一定レベルに保たれ、余剰水は冷却水５と共に燃焼ガスの冷却に用いられる。
【００１２】
一方、有機化合物含有アルカリ性排水は、アルカリ成分が含まれるので噴霧燃焼に際して、噴霧燃焼炉１の耐火物を損傷し耐火物の成分が燃焼ガスに同伴する。この燃焼ガスは大量であるので冷却時には、通常いわゆる工業用水が使用される。工業用水中にはカルシウムイオンが含まれるが、燃焼ガス中の炭酸ガスとカルシウムイオンが反応して難溶性の炭酸カルシウムが生成する。そのため、噴霧燃焼炉下に設けたピットや粗固形分分離ピット１３等により沈降しやすいものは分離される。しかし、粗固形分分離後もその上澄み中には、微細な固形分が含まれるため、さらに除去する必要がある。その除去処理にあたり、ポンプ１５、中間タンク１８を経て排水処理装置２０へ送液する。従来はその間の配管中、特にポンプ１５と中間タンク１８の間の配管中にスケールが発生し、場合によっては操業を停止してスケール除去を行うなど、安定操業が損なわれることがしばしばあった。安定操業が損なわれた場合は、単に排水処理プロセスの運転にとどまらず、その上流の種々の化学プラントの安定操業にも及ぶので影響は大きい。
【００１３】
この問題の解決方法の一つは、第４工程における微固形分懸濁アルカリ性排水の磁気処理を行ってから、次工程へ移送する工程である。磁気処理は、ポンプ１５のサクション配管に多数の磁石で構成された磁気処理装置を巻きつけるように取り付けて磁気処理を行う。強力な磁気処理により、排水のクラスターが破壊され難溶性の炭酸カルシウム等が浮遊して配管に沈着し難くなると考えられている。他の解決方法として、冷却水として軟水を用いて炭酸カルシウムの生成を防止することが考えられるが、大量の軟水が必要となるのでコスト的に好ましくない。
【００１４】
さらに本発明の態様の一つとして、噴霧焼却を行った際に発生する炭酸ガスとアルカリ性排水中に含まれるナトリウムイオンとの反応により生成する炭酸ナトリウムを回収し、中和用薬剤として有効利用を図ることが挙げられる。磁気処理装置で処理されたアルカリ性排水は、中間タンク１８へ送られさらに沈降する固形分が除かれ、排水処理装置２０へ送られ、さらに中和処理、固形分除去を行って系外へ排出可能な水質に調整して排出される。この場合に、排水処理装置２０としてフィルタープレス等を用いて、微小な固形分を除去して炭酸ナトリウム溶液を得ることができる。得られた炭酸ナトリウム溶液は、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３が約１５％含まれる中和用薬剤として、外販され有用に用いられる。このように、中和処理を行って系外へ排出するか、炭酸ナトリウム溶液を得て有効利用するかどうかは、経済状況に応じて適宜選択することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例によって本発明の内容を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
実施例１
図１に用いた排水処理プロセスの流れを示す。磁気処理装置１４として、ネオジウム磁石約１００個をポンプ１５のサクション部分の３Ｂ配管に巻きつけ固定した。冷却水として工業用水を約３０Ｔ／Ｈ用いて、約１３Ｔ／Ｈの有機化合物含有アルカリ性排水を９３０℃〜９５０℃で噴霧焼却した。燃焼炉の耐火物屑等の粗固形分を沈澱処理した後、固形分分離装置としてフィルタープレスを用いて固形分を分離し、濃度約１５％の炭酸ナトリウム水溶液を得た。この運転を、約４ヶ月継続した後、ポンプ１４から中間タンク１８までの配管を開放点検したところ、配管内面には２〜３ｍｍ程度の硬いスケールは付着していたが、磁気処理装置を取り付け前に見られたような耐火物の屑を取り込んだ軟らかいスケールによる配管の詰まりは見られなかった。さらに、５ヶ月継続して同様の運転を続けたが、配管の詰まりもなく安定的に排水の送液ができた。
【００１６】
実施例２
実施例１と同様な運転条件で、ベンチュリースクラバー６および排気フィルター９の洗浄用循環水として約７Ｔ／Ｈの軟水を用い、有機化合物含有アルカリ性排水の噴霧焼却実験を行った。結果は、最も詰まりの懸念されていたベンチュリースクラバーの洗浄水吹き込みノズル，排気フィルターの詰まりもなく２ヶ月間安定的に当該設備の運転が可能であった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明により、有機化合物含有アルカリ性排水の噴霧焼却排水による排水処理プロセスにおける、焼却ガスの洗浄・ろ過工程および排水の移送に際して、排水ラインへの無機固形分の付着を減少させ、長期運転を可能にする排水処理および炭酸ナトリウム溶液を得る有用なプロセスを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排水処理プロセスの一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１…噴霧焼却炉、２…有機化合物含有アルカリ性排水、３…燃料、４… 空気、５…冷却水、６…ベンチュリースクラバー、７…補給水、８…循環ポンプ、９…排気フィルター、１０…洗浄用循環水、１１…循環水レベル調節計、１２…排気ガス、１３…粗固形分分離ピット、１４…磁気処理装置、１５…ポンプ、１６…レベル計、１７…調節弁、１８…中間タンク、１９…ポンプ、２０…排水処理装置、２１…固形分、２２…排水[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is a wastewater treatment process for organic compound-containing alkaline wastewater, more specifically, after removing organic compounds by spraying incineration of organic compound-containing alkaline wastewater, removing fine solids contained in the alkaline wastewater, The present invention relates to a useful wastewater treatment process for recovering and effectively using a sodium solution.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a petrochemical plant, by-products are generated in a process in which aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and the like are converted into products through various processes. These by-products are often mixed with water and discharged, and some of them can be separated by oil-water separation, but many of them are soluble in water. Among those soluble in water, there are many acidic substances such as organic acids. Therefore, alkali compounds are neutralized with caustic soda or the like, spray-burned, and organic compounds are decomposed into carbon dioxide and water to be treated.
[0003]
In the treatment of industrial waste, vertical incinerators mainly used for incineration of liquids are generally constructed with refractories and heat insulating materials. When a waste liquid is sprayed and incinerated in such an incinerator, if it contains a large amount of ash, or if it generates inorganic oxides by incineration, the ash melts in the furnace and flows down the furnace wall, especially to the ash. When a sodium compound is contained, after burning, it generates sodium sulfate, sodium chloride, sodium carbonate, etc., and damages refractories (see Patent Document 1).
[0004]
Damaged refractories and ash generated by combustion are contained in incineration gas and cooled / condensed treated water, and must be removed. The incineration gas is washed and filtered by a venturi scrubber and an exhaust filter, and is discharged. However, the exhaust water filter for the venturi scrubber and a cleaning water blowing nozzle may be clogged. On the other hand, when the treated water is transported by a pump during the removal treatment of refractory debris and ash, the treated water sometimes adheres to a drainage line such as a drainage pipe, a pump, and a control valve and becomes blocked. These are obstacles to long-term operation of the incinerator, and it has been desired to establish a stable operation method.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-42828 (page 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present invention reduces the adhesion of inorganic solids to the wastewater line during the wastewater treatment process by spray incineration of the organic compound-containing alkaline wastewater during the washing / filtration step of the incineration gas and the transfer of the wastewater, thereby extending long-term operation. It is an object of the present invention to provide a useful wastewater treatment process that enables the process and enables the recovery and effective utilization of sodium carbonate generated in the process.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an organic compound-containing alkaline wastewater treatment process including the following first to fifth steps.
First step: Spray incineration of organic compound-containing alkaline wastewater Second step: Step of injecting cooling water into spray incineration gas to cool and condense and separate alkaline wastewater from incineration gas Third step: Washing incineration gas -Filtration step 4th step: The coarse solid content in the alkaline wastewater is settled and separated into fine solid content suspended alkaline wastewater, and then transferred to the next step. 5th step: The transferred fine solid content suspended alkaline wastewater. Removing the suspended solids therein and obtaining an alkaline waste water or neutralizing and discharging the waste water. In the third step, a venturi scrubber and an exhaust filter are used for washing and filtering the incinerated gas, and the venturi scrubber is used. A wastewater treatment process using soft water as circulating water for cleaning an exhaust filter is one embodiment of the present invention.
Another embodiment of the present invention is a wastewater treatment process in which, in the fourth step, magnetic treatment is performed on the alkaline wastewater suspended in fine solid content, and then the wastewater is transferred to the next step. A wastewater treatment process in which the alkaline wastewater obtained by removing suspended solids in the fifth step is a sodium carbonate solution.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, the organic compound-containing alkaline wastewater is wastewater containing various organic compounds that are handled in a chemical plant, and among the organic compounds include acidic substances and alkaline substances, but are generally acidic, It has been neutralized with an alkali. Organic compounds include saturated and unsaturated hydrocarbons such as butane, butene, butadiene, and isoprene; cyclic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, phenol, ethylbenzene, and acetophenone and derivatives thereof; methylbenzyl alcohol, propylene glycol, and the like. In addition to alcohols, organic acids such as formic acid, acetic acid, and benzoic acid, which are by-products in the chemical process, and alkaline substances such as tetramethylammonium hydride are also included. In each chemical plant that discharges wastewater containing these various organic compounds, if necessary, primary treatment such as neutralization with caustic soda is performed, and the entire wastewater becomes alkaline wastewater. Liquid is sent to Therefore, the organic compound-containing alkaline wastewater of the present invention contains alkaline components such as caustic soda, sodium carbonate, and sodium hydrogencarbonate, and usually exhibits an alkaline pH of about pH 8 to pH 10.
[0009]
Hereinafter, the present invention will be described based on a flow chart showing an example of a wastewater treatment process of the present invention and FIG. The wastewater treatment process of the present invention spray-burns organic compound-containing alkaline wastewater to remove organic compounds, and removes solid components generated at that time so that the wastewater can be drained out of the system, or contains alkali. This is a useful process in which the components can be recovered as a sodium carbonate solution for effective use. In FIG. 1, a spray incinerator 1 incinerates an organic compound-containing alkaline wastewater 2 by spraying and incineration together with fuel 3 and air 4 to incinerate organic compounds contained in the wastewater and remove carbon dioxide and water to remove the organic compounds. Furnace. The inner surface of the spray incinerator 1 is covered with refractory bricks such as casters and contains alumina, silica and the like. The fuel 3 uses heavy oil, plant waste oil, or the like, and organic compounds are burned at 930 ° C. to 950 ° C. to be decomposed into carbon dioxide and hydrogen. The combustion gas is cooled by the cooling water 5.
[0010]
The cooled combustion gas is washed by the venturi scrubber 6, filtered by the exhaust filter 9, and discharged as clean exhaust gas. As the exhaust filter, a packed tower system in which a filler such as a Raschig ring or a pole ring is filled in addition to a tubular filter element may be used. The circulating water for cleaning 10 is circulated and used as cleaning water for the venturi scrubber 6 and the exhaust filter 9. When hard water containing calcium ions is used as the washing water, it reacts with the carbonic acid component contained in the combustion gas to form insoluble calcium carbonate, calcium hydrogen carbonate, and the like, which causes clogging of the venturi scrubber 6 and the exhaust filter 9. It has been found. Thus, the problem of clogging was solved by using soft water as the washing water.
[0011]
The soft water is produced by a soft water producing device including a sand filter and a water softener using a strongly acidic cation exchange resin, and is supplied as replenishing water 7 to the circulating water 10 for washing. The circulating water for cleaning 10 is maintained at a constant level by a circulating water level controller 11, and the excess water is used together with the cooling water 5 to cool the combustion gas.
[0012]
On the other hand, the organic compound-containing alkaline wastewater contains an alkaline component, so that upon spray combustion, the refractory of the spray combustion furnace 1 is damaged, and the refractory component accompanies the combustion gas. Since a large amount of this combustion gas is used, so-called industrial water is usually used for cooling. Industrial water contains calcium ions, but carbon dioxide in the combustion gas and calcium ions react to form hardly soluble calcium carbonate. For this reason, those that tend to settle out are separated by the pits provided under the spray combustion furnace, the pits 13 for separating coarse solids, and the like. However, even after the separation of the crude solid content, the supernatant contains fine solid content, so that it is necessary to further remove the solid content. In the removal process, the solution is sent to a wastewater treatment device 20 via a pump 15 and an intermediate tank 18. Conventionally, scale has been generated in the piping between them, particularly in the piping between the pump 15 and the intermediate tank 18, and in some cases, stable operation has been impaired, such as stopping the operation and removing the scale. If the stable operation is impaired, the operation is not limited to the operation of the wastewater treatment process, but also affects the stable operation of various chemical plants upstream of the wastewater treatment process.
[0013]
One of the solutions to this problem is a step of performing a magnetic treatment of the alkaline suspension of fine solids suspended in the fourth step, and then transferring it to the next step. The magnetic processing is performed by attaching a magnetic processing device composed of a large number of magnets to the suction pipe of the pump 15 so as to be wound therearound. It is thought that the strong magnetic treatment destroys the wastewater clusters and makes it difficult for the hardly soluble calcium carbonate and the like to float and deposit on the piping. As another solution, it is conceivable to prevent the formation of calcium carbonate by using soft water as cooling water, but it is not preferable in terms of cost because a large amount of soft water is required.
[0014]
Further, as one aspect of the present invention, sodium carbonate generated by a reaction between carbon dioxide gas generated during spray incineration and sodium ions contained in alkaline wastewater is recovered and effectively used as a neutralizing agent. To do so. The alkaline wastewater treated by the magnetic treatment device is sent to the intermediate tank 18 where the solids that settle are removed, and sent to the wastewater treatment device 20 where it can be further neutralized and solids removed and discharged out of the system. It is discharged after adjusting to the proper water quality. In this case, using a filter press or the like as the wastewater treatment device 20, fine solids can be removed to obtain a sodium carbonate solution. The obtained sodium carbonate solution is marketed and useful as a neutralizing agent containing about 15% of Na 2 CO 3 and NaHCO 3 . As described above, whether to carry out the neutralization treatment and discharge it out of the system or to obtain and effectively use the sodium carbonate solution can be appropriately selected according to the economic situation.
[0015]
【Example】
Hereinafter, the content of the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
FIG. 1 shows the flow of the wastewater treatment process used. As the magnetic processing device 14, about 100 neodymium magnets were wound around the 3B pipe at the suction part of the pump 15 and fixed. About 30 T / H of industrial water was used as cooling water, and about 13 T / H of organic compound-containing alkaline waste water was spray-incinerated at 930 ° C to 950 ° C. After precipitating a crude solid such as a refractory waste of a combustion furnace, the solid was separated using a filter press as a solid separating device to obtain an aqueous solution of sodium carbonate having a concentration of about 15%. After this operation was continued for about 4 months, when the piping from the pump 14 to the intermediate tank 18 was opened and inspected, a hard scale of about 2 to 3 mm adhered to the inner surface of the piping. No clogging of the pipe due to the soft scale that took in the refractory debris as seen in Fig. 1 was observed. Further, the same operation was continued for 5 months, but the drainage could be sent stably without clogging of the piping.
[0016]
Example 2
Under the same operating conditions as in Example 1, a spray incineration experiment of organic compound-containing alkaline wastewater was performed using about 7 T / H of soft water as circulating water for cleaning the venturi scrubber 6 and the exhaust filter 9. As a result, it was possible to stably operate the facility for two months without clogging of the cleaning water injection nozzle of the venturi scrubber and the exhaust filter, which were most concerned about clogging.
[0017]
【The invention's effect】
Advantageous Effects of Invention According to the present invention, in the wastewater treatment process of spraying incineration wastewater of organic compound-containing alkaline wastewater, during the washing and filtration steps of incineration gas and the transfer of wastewater, adhesion of inorganic solids to the wastewater line is reduced, and long-term operation is enabled. Wastewater treatment and a useful process for obtaining a sodium carbonate solution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a wastewater treatment process of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spray incinerator, 2 ... Alkaline wastewater containing organic compound, 3 ... Fuel, 4 ... Air, 5 ... Cooling water, 6 ... Venturi scrubber, 7 ... Makeup water, 8 ... Circulation pump, 9 ... Exhaust filter, 10 ... Cleaning Circulating water, 11: Circulating water level controller, 12: Exhaust gas, 13: Crude solids separation pit, 14: Magnetic processing unit, 15: Pump, 16: Level meter, 17: Control valve, 18: Intermediate tank, 19: pump, 20: wastewater treatment device, 21: solid content, 22: wastewater
