JP2013163150A - Method for treating wastewater containing organic compound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機化合物含有排水の処理方法に関し、特に有機化合物含有排水中の有機化合物を酸化剤として過酸化水素を用いて触媒の存在下効率良く分解することの可能な有機化合物含有排水の処理方法に関する。 The present invention relates to a method for treating organic compound-containing wastewater, and in particular, treatment of organic compound-containing wastewater that can be efficiently decomposed in the presence of a catalyst using hydrogen peroxide as an oxidizing agent. Regarding the method.
石油工場、化学工場、発電所等から排出される各種溶媒や有機塩素化合物、さらには広くTOCを含有する有機化合物含有排水の処理方法、例えば、有機化合物を含む排水の処理方法として、活性炭吸着法や生物処理法が代表的である。しかしながら、活性炭吸着法では、活性炭は有機化合物を吸着するものの、活性炭が吸着平衡に達した後に再生する必要があり、再生に伴って高濃度に濃縮された再生廃液が発生し、その処理が必要になるという問題がある。また、生物処理法では、反応速度が遅いために、大容量の生物反応槽を必要とし、さらに汚泥が発生するという問題がある。 Various solvents and organochlorine compounds discharged from oil factories, chemical factories, power plants, etc., as well as treatment methods for wastewater containing organic compounds that contain TOC widely, such as wastewater containing organic compounds, activated carbon adsorption method And biological treatment methods are typical. However, in the activated carbon adsorption method, activated carbon adsorbs organic compounds, but it must be regenerated after the activated carbon reaches the adsorption equilibrium. Regeneration waste liquid concentrated to a high concentration is generated along with regeneration, and treatment is required. There is a problem of becoming. In addition, the biological treatment method has a problem that since the reaction rate is slow, a large-capacity biological reaction tank is required and sludge is generated.
そこで、これらの問題を解決するために、有機化合物含有排水を触媒を用いて酸化分解する方法が試みられている。例えば、イミダゾリジノン系化合物含有排水の処理方法として、特許文献1には、イミダゾリジノン系化合物含有排水に過酸化水素を添加し、100〜180℃の加温条件下で、多孔質担体に貴金属類を担持させた触媒を充填した反応塔に通過させることで、排水を触媒と接触させてイミダゾリジノン系化合物を酸化分解する排水の処理方法が開示されている。
Therefore, in order to solve these problems, an attempt has been made to oxidatively decompose organic compound-containing wastewater using a catalyst. For example, as a method for treating imidazolidinone-based compound-containing wastewater,
この特許文献1においては、貴金属を担持した触媒充填塔は複数段直列に連通していて、一段目の触媒充填塔を通過した排水を二段目の触媒充填塔、三段目の触媒充填塔へと順次導入することで、多段に触媒処理することで、有機化合物を酸化分解することができる。
In this
しかしながら、上記特許文献1に記載されたイミダゾリジノン系化合物含有排水の処理方法においては、直列に接続された触媒充填塔を流通する処理水は全量が後段の触媒充填塔に流入するが、このとき各触媒充填塔においては、酸化剤として過酸化水素を用いると排水と触媒反応に伴いガスが発生する。そして、この発生したガスも後段の触媒充填塔に持ち込まれる。このため、後段の触媒充填塔に行くほど触媒塔に持ち込まれるガス量が大きくなり、触媒と排水との接触が悪くなり、反応速度の低下により酸化分解が十分に進行しないことがあることがわかった。また、ガス成分が多いと、流通する排水の見掛け上の線速度が大きくなり、触媒塔の触媒が流動化しやすくなる、という問題点もある。
However, in the method for treating imidazolidinone-based compound-containing waste water described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、有機化合物含有排水中の有機化合物を酸化剤として過酸化水素を用いて触媒の存在下効率良く分解することの可能な有機化合物含有排水の処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an organic compound-containing wastewater that can be efficiently decomposed in the presence of a catalyst using hydrogen peroxide as an oxidizing agent. An object is to provide a processing method.
上記課題を解決するために、本発明は、有機化合物を含有する排水に過酸化水素を添加し、酸化触媒反応塔を通過させて有機化合物を接触酸化分解する有機化合物含有排水の処理方法であって、前記酸化触媒反応塔が頂部にヘッダ管を有しており、この酸化触媒反応塔を複数直列に設けてシリーズ通水するとともに各酸化触媒反応塔のヘッダ管からガスを排出することを特徴とする有機化合物含有排水の処理方法を提供する(発明1)。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a method for treating organic compound-containing wastewater in which hydrogen peroxide is added to wastewater containing an organic compound, and the organic compound is catalytically oxidized and decomposed by passing through an oxidation catalyst reaction tower. The oxidation catalyst reaction tower has a header pipe at the top, and a plurality of the oxidation catalyst reaction towers are provided in series to pass water in series, and gas is discharged from the header pipe of each oxidation catalyst reaction tower. An organic compound-containing wastewater treatment method is provided (Invention 1).
かかる発明(発明1)によれば、有機化合物含有排水に過酸化水素を添加し、酸化触媒反応塔にシリーズ通水して有機化合物含有排水の触媒処理を多段に行うことで、有機化合物を酸化分解することができる。このとき各酸化触媒反応塔では、過酸化水素と酸化触媒とによる有機化合物の酸化分解によりガスが発生するが、酸化触媒反応塔の頂部にヘッダ管を設けることにより、酸化触媒反応塔で発生したガスを排出することができる。これにより、各触媒反応塔における触媒と有機化合物含有排水との接触を良好に維持し、酸化分解が十分に進行し有機化合物を十分に分解することができる。 According to this invention (invention 1), the organic compound is oxidized by adding hydrogen peroxide to the organic compound-containing wastewater, passing the series through the oxidation catalyst reaction tower, and performing the catalyst treatment of the organic compound-containing wastewater in multiple stages. Can be disassembled. At this time, in each oxidation catalyst reaction tower, gas is generated by oxidative decomposition of the organic compound by hydrogen peroxide and the oxidation catalyst, but by generating a header pipe at the top of the oxidation catalyst reaction tower, it was generated in the oxidation catalyst reaction tower. Gas can be discharged. Thereby, the contact of the catalyst and the organic compound-containing waste water in each catalytic reaction tower can be maintained satisfactorily, the oxidative decomposition can proceed sufficiently, and the organic compound can be sufficiently decomposed.
上記発明(発明1)においては、前記過酸化水素を前記複数の酸化触媒反応塔の前段でそれぞれ添加するのが好ましい(発明2)。 In the said invention (invention 1), it is preferable to add the said hydrogen peroxide in the front | former stage of these oxidation catalyst reaction towers, respectively (invention 2).
かかる発明(発明2)によれば、各酸化触媒反応塔における酸化分解反応を良好に維持することができ、これにより最終的な処理水における有機化合物濃度を十分に低く維持することができる。 According to this invention (invention 2), the oxidative decomposition reaction in each oxidation catalyst reaction tower can be maintained satisfactorily, and thereby the organic compound concentration in the final treated water can be maintained sufficiently low.
本発明の有機化合物含有排水の処理方法によれば、有機化合物を含有する排水に過酸化水素を添加し、頂部にヘッダ管を有する複数の酸化触媒反応塔にシリーズ通水して有機化合物含有排水の触媒処理を多段に行っているので、各酸化触媒反応塔で過酸化水素と酸化触媒とによる有機化合物の酸化分解により発生するガスは、酸化触媒反応塔の頂部のヘッダ管より排出されるため、各触媒反応塔における触媒と排水との接触を良好に維持し、酸化分解を十分に進行させて有機化合物を十分に分解することができる。 According to the method for treating organic compound-containing wastewater of the present invention, hydrogen peroxide is added to wastewater containing organic compounds, and the organic compound-containing wastewater is passed through a plurality of oxidation catalyst reaction towers having a header pipe at the top in series. Since the catalyst treatment of is performed in multiple stages, the gas generated by the oxidative decomposition of organic compounds by hydrogen peroxide and the oxidation catalyst in each oxidation catalyst reaction tower is discharged from the header pipe at the top of the oxidation catalyst reaction tower. The contact between the catalyst and the waste water in each catalytic reaction tower can be maintained satisfactorily, and the organic compound can be sufficiently decomposed by sufficiently proceeding the oxidative decomposition.
以下、図1を参照して本実施形態の有機化合物含有排水の処理方法について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る有機化合物含有排水の処理方法を実施可能なシステムを示す系統図である。 Hereinafter, with reference to FIG. 1, the processing method of the organic compound containing waste_water | drain of this embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a system diagram showing a system capable of implementing an organic compound-containing wastewater treatment method according to an embodiment of the present invention.
図1において、1は有機化合物含有排水Wを貯留する貯留槽であり、この貯留槽1は、酸化触媒Cが充填された第1の酸化触媒反応塔2、第2の酸化触媒反応塔3及び第3の酸化触媒反応塔4に、第1の流路5、第2の流路6及び第3の流路7を介してそれぞれ上向流通水可能に直列的に接続していて、第3の酸化触媒反応塔4は上側で第4の流路8に接続している。そして、第1の流路5にはポンプPと第1の過酸化水素供給手段9が設けられており、第2の流路6には第2の過酸化水素供給手段10が設けられており、第3の流路7には第3の過酸化水素供給手段11が設けられており、第4の流路8には冷却器12と圧力調整バルブ13とが設けられている。
In FIG. 1,
さらに、第1の酸化触媒反応塔2、第2の酸化触媒反応塔3及び第3の酸化触媒反応塔4の頂部には、ヘッダ管14A,14B、14Cがそれぞれ付設されていて、これらヘッダ管14A,14B、14Cは排気管15で合流している。なお、16は排気管15の下流側に設けられた圧力調整バルブである。
Further,
上述したようなシステムにおいて、酸化触媒反応塔2、3、4に充填される酸化触媒Cとしては、過酸化水素の存在下に酸化機能を発揮できれば特に制限はないが、例えば、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、金、銀、オスミウムなどの貴金属触媒を使用することができる。これらの触媒は、1種を単独で使用することができ、2種以上を組み合わせて使用することもできる。触媒を担持する担体には特に制限はなく、例えば、チタニア、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、ゼオライト、活性炭、ポリテトラフルオロエチレンのような耐薬品性樹脂などを使用することができる。触媒を担持する担体は、多孔質担体であることが好ましい。貴金属触媒の担持量は、担体に対し0.05〜10重量%であることが好ましく、0.1〜5重量%であることがより好ましい。
In the system as described above, the oxidation catalyst C packed in the oxidation
次に前記構成のシステムを用いた本実施形態の有機化合物含有排水の処理方法について説明する。 Next, the processing method of the organic compound containing waste_water | drain of this embodiment using the system of the said structure is demonstrated.
本発明において処理対象となる有機化合物含有排水とは、化学工場、製紙工場、食品飲料製造工場、ゴミ焼却場、し尿処理場、下水処理場などから排出される有機化合物を含有する排水である。 The organic compound-containing wastewater to be treated in the present invention is wastewater containing organic compounds discharged from chemical factories, paper factories, food and beverage production factories, garbage incineration plants, human waste treatment plants, sewage treatment plants, and the like.
まず、貯留槽1に貯留された有機化合物含有排水Wを必要に応じて100〜180℃に加熱した後、ポンプPにより第1の流路5を流通させる。このとき、第1の過酸化水素供給手段9から有機化合物含有排水Wに過酸化水素水を添加する。この際の過酸化水素水の添加量は、理論的酸素要求量から求められる酸素量(O)を用いて次式(1)から求めた過酸化水素量の0.5〜1倍量添加する。
酸素量(O)×34/16=過酸化水素量 ・・・ (1)
また、第2の過酸化水素供給手段10及び第3の過酸化水素供給手段11における過酸化水素添加量は、過酸化水素供給手段9で添加した量よりも少ない量とする。
First, the organic compound-containing waste water W stored in the
Oxygen amount (O) × 34/16 = hydrogen peroxide amount (1)
Further, the amount of hydrogen peroxide added in the second hydrogen peroxide supply means 10 and the third hydrogen peroxide supply means 11 is set to be smaller than the amount added by the hydrogen peroxide supply means 9.
この有機化合物含有排水Wを第1の酸化触媒反応塔2に上向流で供給して、有機化合物含有排水Wを酸化触媒Cに接触させる。このときの有機化合物含有排水WのSVは0.5〜10h−1であることが好ましく、特に0.5〜5h−1であることが好ましい。有機化合物の分解のために必要な反応時間は有機化合物含有排水W中の有機化合物の濃度や種類、その他の成分などの水質や、水温などにより影響されるので、これらの条件を考慮してSVを適切に選択すればよい。
The organic compound-containing waste water W is supplied to the first oxidation
この過酸化水素は触媒により活性な酸素となり、有機化合物の酸化分解反応より分解する。この際、有機化合物に含まれる元素C、NはCO2ガス、N2ガスとなる。また、未反応の過酸化水素は、酸化触媒Cの表面で酸素ガス等のガス成分にもなり、有機化合物含有排水Wを上向流で第1の酸化触媒反応塔2に流通させているので、ガス成分は第1の酸化触媒反応塔2の上部に溜まる。これをそのまま放置すると、このガス成分が後述する第2の酸化触媒反応塔3、さらには第3の酸化触媒反応塔4に持ち込まれて、有機化合物含有排水Wと酸化触媒Cとの接触効率が低下して、酸化触媒Cが有機化合物の分解に効果的に働かなくなる。しかしながら、本実施形態においては、第1の酸化触媒反応塔2の頂部にヘッダ管14Aを設けているので、ガス成分はヘッダ管14Aを介して排気管15から圧力調整バルブ16で所定の圧力に調圧されて排出される。これにより第1の酸化触媒反応塔2での酸化反応が効率良く行われるだけでなく、第1の酸化触媒反応塔2から第2の流路6には、1段目の触媒酸化処理がなされた有機化合物含有排水Wのみが排出されることになる。
This hydrogen peroxide becomes active oxygen by the catalyst and is decomposed by the oxidative decomposition reaction of the organic compound. At this time, the elements C and N contained in the organic compound become CO 2 gas and N 2 gas. In addition, unreacted hydrogen peroxide also becomes a gas component such as oxygen gas on the surface of the oxidation catalyst C, and the organic compound-containing waste water W is circulated upward to the first oxidation
そして、第1の酸化触媒反応塔2の後段に第2の流路6を経由して第2の酸化触媒反応塔3と、続いて第3の流路7を経由して第3の酸化触媒反応塔4とを順次シリーズ接続して、同様に発生するガスを排出しながら、接触触媒酸化分解を多段(3段)で行うことにより、有機化合物を分解することができる。この際、過酸化水素溶液は、第2の流路6に第2の過酸化水素供給手段10を、第3の流路7に第3の過酸化水素供給手段11をそれぞれ設けることで、各酸化触媒反応塔ごとに過酸化水素溶液を添加することが好ましい。このように接触酸化分解工程を多段にして、各段ごとに過酸化水素を添加することにより、各酸化触媒反応塔に活性な酸素が常に存在する状態となり、有機化合物の分解を効果的に進めることができる。
Then, the second oxidation catalyst reaction tower 3 is passed through the second flow path 6 in the subsequent stage of the first oxidation
このようにして3段の接触酸化分解工程を行った後は、第4の流路8から処理水を冷却器12により常温付近まで冷却し圧力調整バルブ13により所定の圧力で排出すればよい。そして、この処理水は、その他の必要な処理を適宜施した後、外部環境に放流するか、回収して再度利用すればよい。
After performing the three-stage catalytic oxidative decomposition process in this way, the treated water may be cooled from the
なお、酸化触媒Cは長期間使用できるが、劣化した場合は酸で賦活処理して再使用したり、回収して触媒製造の原料として再利用したりすることができる。 The oxidation catalyst C can be used for a long period of time, but when it is deteriorated, it can be reused after being activated with an acid, or recovered and reused as a raw material for catalyst production.
以上本実施形態の有機化合物含有排水Wの処理方法について説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形実施が可能である。 As mentioned above, although the processing method of the organic compound containing waste_water | drain W of this embodiment has been demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible.
例えば、本実施形態においては、酸化触媒反応塔を3段に直列に配置してシリーズ通水したが、複数段であれば2段あるいは4段以上としてもよい。 For example, in this embodiment, the oxidation catalyst reaction towers are arranged in three stages in series and water is passed through the series, but if there are a plurality of stages, the oxidation catalyst reaction towers may be two stages or four stages or more.
以下の具体的実施例により本発明をさらに詳細に説明する。 The following specific examples further illustrate the present invention.
〔実施例1〕
酸化触媒Cとしてチタニア球100重量部に白金0.5重量部を担持した触媒約500ml充填した3本の酸化触媒反応塔(カラム)2,3,4を直列に接続し、ガス抜き用のヘッダ管14A,14B,14Cをそれぞれに接続して図1に示すシステムを構成した。このシステムに対して、TOC濃度526mg/Lを含むpH4の有機化合物含有排水Wを1.5L/hrの流量で温度160℃、操作圧力8kg/cm2、SV3h−1で通水し、各酸化触媒反応塔2,3,4で発生したガスをヘッダ管14A,14B,14Cを経由して排気管15から排出しながら3段での酸化分解処理を行った。なお、過酸化水素は1段目2500mg/L、2段目、3段目それぞれ1000mg/L添加した。各酸化触媒反応塔2,3,4の出口における処理水のTOC濃度を測定した結果を表1に示す。
[Example 1]
As the oxidation catalyst C, three oxidation catalyst reaction columns (columns) 2, 3, and 4 filled with about 500 ml of a catalyst having 0.5 parts by weight of platinum supported on 100 parts by weight of titania spheres are connected in series, and a header for degassing The system shown in FIG. 1 was configured by connecting the
〔比較例1〕
実施例1において、それぞれの酸化触媒反応塔(カラム)2,3,4にガス抜き用のヘッダ管14A,14B,14Cを接続することなく直列に接続し、第4の流路8の端部に気液分離器17を設けて、第3の酸化触媒反応塔4から第4の流路8を経由して処理水とガス成分とを分離排出するようにした以外は同様にして図2に示すシステムを構成した。なお、図2においては、便宜上図1と同一の構成には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。このシステムに対して、実施例1と同じ有機化合物含有排水Wを同一の条件で通水して同一の条件で過酸化水素を添加し、3段での酸化分解処理を行った。各酸化触媒反応塔2,3,4の出口における処理水のTOC濃度を測定した結果を表1にあわせて示す。
[Comparative Example 1]
In the first embodiment, the oxidation catalyst reaction towers (columns) 2, 3, 4 are connected in series without connecting the
表1から明らかなとおり、酸化触媒反応塔(カラム)2,3,4を直列に接続し、それぞれにガス抜き用のヘッダ管14A,14B,14Cを接続して各酸化触媒反応塔で発生したガスを排気管15から排出しながら3段での酸化分解処理を行った実施例1では、TOC濃度を5%以下に低減することができた。これに対し、各酸化触媒反応塔で発生したガスを排出することなく処理を行った比較例1では、TOC濃度を10%まで低減できなかった。特に両者は1段目の第1の酸化触媒反応塔2においてTOC濃度に大きな差異が認められた。これはガス成分の有無により酸化触媒と有機化合物含有排水Wとの接触効率に差が生じたためであると考えられる。
As is apparent from Table 1, oxidation catalyst reaction towers (columns) 2, 3, and 4 are connected in series, and degassing
1…調整槽
2…第1の酸化触媒反応塔
3…第2の酸化触媒反応塔
4…第3の酸化触媒反応塔
9…第1の過酸化水素供給手段
10…第2の過酸化水素供給手段
11…第3の過酸化水素供給手段
14A,14B、14C…ヘッダ管
15…排気管
C…酸化触媒
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記酸化触媒反応塔が頂部にヘッダ管を有しており、この酸化触媒反応塔を複数直列に設けてシリーズ通水するとともに各酸化触媒反応塔のヘッダ管からガスを排出する
ことを特徴とする有機化合物含有排水の処理方法。 An organic compound-containing wastewater treatment method in which hydrogen peroxide is added to wastewater containing an organic compound, and the organic compound is catalytically oxidized and decomposed by passing through an oxidation catalyst reaction tower,
The oxidation catalyst reaction tower has a header pipe at the top, and a plurality of the oxidation catalyst reaction towers are provided in series to pass water in series, and gas is discharged from the header pipe of each oxidation catalyst reaction tower. Treatment method for wastewater containing organic compounds.
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