JP2015500738A - 使用済みの硫化物含有苛性アルカリを処理するための方法 - Google Patents
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Abstract
硫化物の化学変換を介して使用済みの硫化物含有苛性アルカリを処理するための方法であって、以下のステップ：すなわち、少なくとも一つの音響パワー変換機（２２）と一つのキャビテーション要素（２０）とを備える反応チャンバ（１８）内に使用済み苛性アルカリを導入するステップと、少なくとも一つの音響パワー変換機（２２）からの超音波で使用済み苛性アルカリを処理するステップと、オゾンを含むガス混合物を反応チャンバ内に供給し、キャビテーション要素（２０）を使用してオゾンを含むガス混合物を使用済み苛性アルカリ中に分配するステップとを含み、使用済みの硫化物含有苛性アルカリが、オゾンを含むガス混合物で変換され、硫化物を含まない無機イオウ化合物が形成される、方法。【選択図】 図１
Description
本発明は、硫化物（ｓｕｌｐｈｉｄｅ）の化学変換を介する、特に酸化を介する、使用済みの硫化物含有苛性アルカリを処理するための方法に関する。
以下「使用済み苛性アルカリ（ｓｐｅｎｔ ｃａｕｓｔｉｃｓ）」とも称する、硫化物を含むアルカリ性廃水及びプロセス水は、多数の工業プロセスで発生する。アルカリ性の使用済み苛性アルカリは、通常、多様なガス流からの酸性成分を洗浄するのに使用されたものであるか、又は使用済み苛性アルカリ流から抽出されたものである。ガス流は、石油化学工業、石油精製、パルプ及び紙の製造、並びに多様な化学製造プロセスで創出される。酸性成分としては、硫化水素、すなわちＨ２Ｓ、メルカプタン、ＲＳＨ、並びに場合によっては二酸化炭素及び他の有機酸が含まれる。加えて、使用済みの硫化物含有苛性アルカリはまた、苛性アルカリ溶液の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）に加算される他の有機物質を含む場合がある。有機物質として、特に、フェノール、有機酸及び油が挙げられる。
汚染された使用済みの硫化物含有苛性アルカリは、そのアルカリ含量のため、及びその中に含まれる酸性成分、特に硫化物のための両方で、重大な廃棄問題を生じる。酸の添加による使用済みの硫化物含有苛性アルカリの中和は、毒性の硫化水素の放出の原因になる。したがって、使用済み苛性アルカリに含まれた酸性成分を環境内に放出するのに適した形態に変換することが必要である。
使用済みの硫化物含有苛性アルカリを処理するための多様な方法が公知である。独国特許第１９６ １２ ９４５ Ａ１号には、二酸化イオウによる硫化物の化学変換及びｐＨ約６におけるチオスルファート（ｔｈｉｏｓｕｌｐｈａｔｅ）の形成が記載されている。しかし、二酸化イオウとチオスルファートの両方が、毒性的に無害ではない。さらに、使用済み苛性アルカリの酸性化が必要であるので、やはり廃棄しなければならない多量の塩を生じることになる。
湿式酸化による使用済みの硫化物含有苛性アルカリを処理するための方法は、米国特許第４３５０５９９号で公知である。この方法では、使用済み苛性アルカリの酸性成分が、上昇させた温度及び上昇させた圧力での大気中の酸素を用いた酸化によって、無機スルファート、二酸化炭素及び水に変換される。酸化は、閉鎖系で行われるので、有害物質の大気中への放出は、大抵の場合抑制される。但し、使用済み硫化物含有苛性アルカリのアルカリ度が高いので、特別な建設材料、例えば、湿式酸化の実施中に存在する圧力及び温度の条件に耐えることができる耐食性ニッケル鋼の使用が必要である。したがってこれらの方法は、非常に高価である。
チャンバ内に並べられた機械的キャビテーション要素、及びキャビテーション要素まで延伸するガス供給系を用いて使用済み苛性アルカリを処理するための装置は、国際公開第２００８／０８０６１８Ａ１号で公知である。その装置はまた、チャンバ内に直接音波を放射する音響パワー変換機を備える。キャビテーション要素の運動によって、処理される使用済み苛性アルカリに供給されるガスが混合される。第２の手段として、音波が、音響パワー変換機の補助によって使用済み苛性アルカリ内に直接伝達され、このために、泡の平均径が使用済み苛性アルカリ全体で減少する。パワー変換機は、特に、４００〜１５００ｋＨｚ、好ましくは６００〜１２００ｋＨｚの範囲の周波数を提供する超音波発生機になるように設計される。装置は、オゾンによる処理によって廃水を消毒するのに使用されることが示唆されている。
本発明は、従来技術で公知である方法の欠点の一部を回避できる、使用済み硫化物含有苛性アルカリを処理するためのコスト的に有利な方法を提供するという課題に基礎を置いている。
この課題を解決するために、硫化物の化学変換を介する、使用済みの硫化物含有苛性アルカリを処理するための方法が、本発明によって提供される；その方法は、以下のステップ：すなわち、
少なくとも一つの音響パワー変換機と一つのキャビテーション要素とを備える反応チャンバ内に使用済み苛性アルカリを導入するステップと、
少なくとも一つの音響パワー変換機からの超音波で使用済み苛性アルカリを処理するステップと、
オゾンを含むガス混合物を反応チャンバ内に供給し、キャビテーション要素を使用してオゾンを含むガス混合物を使用済み苛性アルカリ中に分配するステップとを含み、
使用済みの硫化物含有苛性アルカリが、オゾンを含むガス混合物で変換され、硫化物を含まない無機イオウ化合物が形成される。
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使用済みの硫化物含有苛性アルカリが、オゾンを含むガス混合物で変換され、硫化物を含まない無機イオウ化合物が形成される。
本発明の方法は、使用済みの硫化物含有苛性アルカリの処理は、周囲条件下で実施できるという点に特徴がある。したがって、本方法を実施するのに使用される装置及び連結パイプラインの耐食性に対する要件がほとんど存在しない。加えて、耐圧性又は耐熱性の器具も備える必要がない。オゾンを用いる酸化によって使用済みの硫化物含有苛性アルカリを変換することは、発熱過程であるので、本方法は、使用済み苛性アルカリの温度を監視することによって制御することができる。これによって、本方法を簡単な方式で実施することが可能になる。
使用済み苛性アルカリは、約８〜１４のｐＨ値、特に好ましくは９〜１２のｐＨ値を有する。全ての硫化水素は、こうしたｐＨ値では硫化物イオンの形態であるので、毒性の硫化水素を環境中に放出する危険は存在しない。
超音波処理は、好ましくは４００〜１５００ｋＨｚ、好ましくは６００〜１２００ｋＨｚの周波数範囲で実施される。４００ｋＨｚ未満では、硫化物とオゾンの間の酸化反応の加速は、ほとんど期待できない。１５００ｋＨｚ超の周波数帯域を有する超音波発生機では、効率の改善はみられない。
使用済みの硫化物含有苛性アルカリの超音波処理は、オゾンを含むガス混合物の反応チャンバ内への添加前、中、及び／又は後で行うことができる。
特定の実施形態では、使用済みの硫化物含有苛性アルカリは、オゾンを含むガス混合物の反応チャンバ内への添加前に超音波で既に処理されている。理論に拘泥することは望まないが、使用済みの硫化物含有苛性アルカリは、超音波処理によってエネルギーを装入され、オゾンによる硫化物の続いての変換を促進するＯＨラジカルが形成されると推測される。
オゾンを含むガス混合物の使用済み苛性アルカリ内への導入中及び／又は後の超音波処理は、キャビテーション要素によって使用済み苛性アルカリ内に持ち込まれるガス泡を極めて小さく分割し、ガス混合物が分子的に分散した溶液にすることができる。
オゾンを含むガス混合物の反応チャンバ内への供給前、中、及び／又は後の全てにおける超音波処理は、特に好ましい；このために使用済み硫化物含有苛性アルカリ中でガス混合物がさらに良好に分配され、又は分子的に分散した溶液となる。使用済み硫化物含有苛性アルカリ中にガスが高い割合で溶解するので、ガス混合物中に含まれるオゾンのみならず、溶解酸素も、硫化物及び任意選択の他の有機物質の酸化に寄与し、硫化物を含まない無機イオウ化合物、特にスルファート及び二酸化炭素が形成されると推測される。
硫化物は、好ましくは、約２０〜４０℃でオゾンによって変換される。したがって、本方法は、基本的に、室温で実施することができる。オゾン又は酸素による硫化物の発熱変換は、使用済みの硫化物含有苛性アルカリ中の温度上昇の原因であり、この温度を使用して反応を制御することができる。
したがって、本発明の方法の特に好ましい実施形態では、温度センサーは、反応チャンバに及び／又は供給若しくは排出ライン中に設けられ；測定される温度値は、制御装置中で評価することができる。次いで、反応チャンバ内に供給されるオゾン量は、この評価を用いて計算することができる。
本方法は、好ましくは、反応チャンバ内に供給される全オゾン量が消費されるように実施される。したがって、装置から排出されるガスの続いての処理は必要がない。
但し、装置から排出されるガスが、残留オゾンを分解するための接触変換機（ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、並びに／又はイオウ、特に硫化水素及び／若しくは二酸化イオウを含む化合物をさらに酸化するための接触変換機を通過するための、安全性の理由による設備が存在する。
本発明のさらなる実施形態では、それぞれの場合において超音波処理及びオゾンによる使用済み苛性アルカリの変換を実施することができる数個の連続した反応チャンバを設けてよい。こうすることによって、使用済み苛性アルカリから硫化物を除去して設定濃度にするのに要する時間を大きく短縮することができる。
本発明の方法は、周囲圧力で実施されることが特に好ましい。したがって装置の反応チャンバ及び他のパイプラインを耐圧方式に設計する必要がない。
さらに、本発明の方法によって、装置をモジュール設計することが可能になり、既に製作済みの反応チャンバを所望の方式で互いに連結し、使用済みの硫化物含有苛性アルカリを収容している供給タンクに連結することができる。したがって、本方法は、移動式ステーションにおいてオンサイトで実施することができる。したがって、使用済みの硫化物含有苛性アルカリの輸送は不必要である。
機械的キャビテーション要素及びオゾンを含むガスを供給するための装置を備えた反応チャンバの基本的な構造は、基本的に、国際公開第２００８／０８０６１８Ａ１号で公知であり、これは、参照されている。
機械的キャビテーション要素は、好ましくは、可能な限りの最大キャビテーション効果、したがって使用済み苛性アルカリとガス混合物の良好な混合を実現するために、その表面に沿って可能な限りの最大流速を有するゾーンを創出するような構造を有する回転式流動ガイドである。
機械的キャビテーション要素は、例えば、円板又は円板状の形態で設計される。そうすることによって、特殊な構造、例えば、楕円パケットを備えた円板を使用することができ、非常に速い流速がその近傍に発生する。
オゾンを含むガス混合物は、好ましくは、キャビテーション要素上にガス供給ラインという手段によって直接に供給される。このために、ガス混合物は、使用済み苛性アルカリ内に事実上完全に装入することができる。オゾンを含むガス混合物は、キャビテーション要素の表面の最大流速の領域で供給されるのが特に好ましい。その理由は、この方式で特に良好な混合物を得ることができるからである。これは、上述の構造の近傍又は円板の端部の近傍で実施することができる。
音響パワー変換機は、好ましくは、例えば、円板の形態で設計できる圧電素子である。
反応チャンバ中に一つのみ、二つ又は複数の音響パワー変換機を並べることが可能である。音響パワー変換機はそれぞれ、好ましくは、使用済み苛性アルカリと直接に接しているので、音波は、使用済み苛性アルカリ内に直接放出される。この文脈では、直接の接触とは、パワー変換機の伝導性固体が、例えば、ホーンが行うように、振動を使用済み苛性アルカリ内に導入することはないことを意味する。むしろ、本実施形態の使用済み苛性アルカリは、パワー変換機にじかに接しており、したがって超音波源それ自体である。
本発明の有利な実施形態では、音響パワー変換機は、パルス様式で運転される。本明細書では、このパルス継続時間は、ガスの泡が極めて小さい部分に分割され、オゾンを含むガス混合物は、可能な限り最も効率的に使用済み苛性アルカリに溶解するように選定される。数個の音響パワー変換機が設けられる場合、その全て又はその一部のみを同じ又は異なるパルス継続時間及びパルス周波数を有するパルス様式で運転することができる。
反応チャンバは、使用済み苛性アルカリが導入される場合、好ましくは、使用済み苛性アルカリで完全に満たされるので、音波は、反応チャンバ全体に伝播し、全ての方向から使用済み苛性アルカリ内に反射され得る。導入されるガス量及びガス流速は、好ましくは、ガス容積が使用済み苛性アルカリから溢れないように選定される。
本発明の方法の有利な実施形態では、使用済み苛性アルカリは、超音波による処理及びキャビテーション処理の間、反応チャンバを流れる。したがって、本方法は、使用済み苛性アルカリの静止容積に施用されるのではなくて、フロースルー原理に従って反応チャンバを流れる使用済み苛性アルカリに施用される。
本説明では、「反応チャンバ」という用語は、基本的に、音響パワー変換機（複数可）の周囲の容積に対するキャビテーション要素の周囲の隣接容積を構成する。こうした容積は、互いに直接接触していてもよく、互いに離れていてもよく；容積間の間隔はまた、キャビテーション要素の補助で使用済み苛性アルカリ内に導入されるガス混合物のガス放出によって決定される。
反応チャンバは、キャビテーション要素と音響パワー変換機（複数可）の両方が並んでいる単一チャンバからなっていてもよく、パイプラインで互いに連続的に連結した数個のチャンバからなっていてもよく；キャビテーション要素及び音響パワー変換機は、それぞれの場合、それ自身のチャンバ内に並んでいる。しかし、この場合に重要であるのは、超音波が、キャビテーション要素のすぐそばまで効果を有することである。
キャビテーション要素と音響パワー変換機（複数可）とを備える反応チャンバ全体が、音響パワー変換機（複数可）の音波によって可能な限り均一に覆われる場合が有利である。
加えて、本発明は、使用済みの硫化物含有苛性アルカリ用の供給タンクと供給タンクに流体連結した反応チャンバとを備え、反応チャンバが少なくとも一つの音響パワー変換機と機械的なキャビテーション要素とを備え、オゾンを含むガス用の供給ユニットが反応チャンバ内に設けられる、本発明の方法を実施するための装置において、一つ又は複数の温度センサーと、使用済み苛性アルカリの温度に応じて反応チャンバに供給されるオゾンを含むガスの量を制御するための、温度センサー（複数可）及び供給ユニットに連結した制御ユニットとをさらに備えることを特徴とする装置に関する。
本発明の方法及び本発明の装置は、石油化学精製所並びにパルプ及び紙製造地域の工場からの使用済み硫化物含有苛性アルカリを処理するのに特に適している。しかし、本方法は、こうした応用に限定されない。特に、バイオガス工場からの廃水を処理するための本方法の使用が考えられる。
本発明のさらなる特徴及び利点は、以下の説明及び添付の図面から明らかになり、それに対する参照がなされる。以下を図面に示す：
使用済みの硫化物含有苛性アルカリを処理するための本発明の方法のフローチャートを図１に示す。原料としての使用済みの硫化物含有苛性アルカリは、供給タンク１０からパイプライン１２を通ってポンプ１４に流れ、ポンプ１４が、使用済み苛性アルカリを処理装置内に運ぶ。原料苛性アルカリは、パイプライン１６を通って反応チャンバ１８内にポンプによって運ばれる。
機械的キャビテーション要素２０は、反応チャンバ１８内に設けられる。さらに、反応チャンバは、少なくとも一つの音響パワー変換機２２、特に、超音波発生機を備える。さらに、オゾンを含むガス混合物を反応チャンバに供給するオゾン発生機２４が、反応チャンバ１８に連結される。オゾンを含むガス混合物は、好ましくは、機械的キャビテーション要素２０を介してオゾン発生機２４から反応チャンバ１８に供給してもよい。さらに、温度センサー２６は、反応チャンバ１８の上若しくは内部及び／又は供給ライン若しくは排出ライン中に配置してもよい。
使用済みの硫化物含有苛性アルカリは、周囲温度及び周囲圧力を意味する周囲条件下で反応チャンバ１８内に供給される。次いで、使用済み苛性アルカリは、反応チャンバを通って流れつつ、４００〜１４００ｋＨｚの範囲の周波数で音響パワー変換機２２から超音波を導入することによって反応チャンバ１８中で処理される。
その後、又は超音波処理と同時に、オゾンを含むガス混合物は、オゾン発生機２４から反応チャンバ１８内に導入され、機械的キャビテーション要素２０を用いて使用済み苛性アルカリ内に微細に分散される。オゾンを含むガス混合物は、本方法におけるキャビテーション要素２０の回転キャビテーション板から直接に供給されることが好ましい。
オゾン発生機によって製造されるオゾン量は、好ましくは、少なくとも約８０ｇ／ｈである。オゾン量がより少なくなると、硫化物を完全に変換するために必要な時間が長くなる。正確なオゾン量は、処理される使用済み苛性アルカリの量及び使用済み苛性アルカリ中のオゾンの最大溶解度を考慮することによって決定することができる。
オゾンの投入及び／又は使用済み苛性アルカリ中の超音波処理のために発生する、オゾン、並びに恐らくは酸素、ＯＨラジカル及び過酸化化合物を介しての使用済み苛性アルカリ中の硫化物の酸化は、ほとんど直ちに開始され、使用済み苛性アルカリの温度を上昇させる。この温度は、温度センサー２６を用いて決定することができる。
温度センサー２６によって決定される温度の上昇は、制御ユニット２７で評価し、且つオゾン発生機で製造され、使用済み苛性アルカリに供給されるオゾン量を制御するのに使用することができる。オゾンは、その全量が消費され、使用済み苛性アルカリ中の硫化物及び他の酸化可能な化合物と一緒に変換される程度までしか発生せず、使用済み苛性アルカリに供給されることが好ましい。
オゾンで処理される使用済み苛性アルカリは、パイプライン２８を通って反応チャンバから出て、供給タンク１０に戻る。処理装置からの過剰なガスを持ち出すことができる排出ライン３０は、パイプライン２８上に設けられる。ガスと一緒に運ばれる使用済み苛性アルカリ又は固体は、冷却装置３２で凝縮させ、パイプライン２８内に戻すことができる。
好ましい実施形態では、過剰なガス用の排出ライン３０は、反応チャンバ１８に、又はその近傍に設けられる。パイプライン２８の部分の過剰な圧力は、これによって防止することができる。
さらに、冷却装置３２で乾燥されるガスは、大気中に放出される前にガス又は残留オゾン及び／又はイオウ含有化合物を除くために一つ又は複数の接触変換機３４を通過させることができる。
さらに、冷却装置３６、例えば、熱交換機は、使用済み苛性アルカリの温度を所定の限界内に保つためにパイプライン２８中に設けることができる。加えて、処理された使用済み苛性アルカリは、分離装置３８で、使用済みの硫化物含有苛性アルカリの変換中に形成される恐れのある固体を分離することができる。分離装置は、間隙ろ過機、デカンタ又は別の型のろ過機であってよい。
供給タンク１０からの使用済み苛性アルカリは、硫化物含量が、固定値、例えば、５０ｐｐｍ以下まで低下するまで循環される。加えて、処理された使用済み苛性アルカリの循環へのフィードバックは、全体としての処理期間を短縮することが判明した。
これに代えて又は加えて、使用済み苛性アルカリの化学的酸素要求量を決定することもできる；硫化物とオゾンによって同様に酸化される他の有機物質の両方がそれに寄与する。
供給タンク１０は、空にされ、硫化物及び／又は化学的酸素要求量に対する標的値が達成されると直ちに新規な原料苛性アルカリを取り入れるのに利用可能である。処理された使用済み苛性アルカリは、稀釈、中和及び／又は下水処理工場内に供給のいずれかを実施することができる。
図２ａ及び２ｂにおいて概略図の形態で示された、使用済み苛性アルカリを取込み、化学変換するための反応チャンバ１８は、入口１１４及び出口１１６を有する。反応チャンバ１８は、この例では単一チャンバの形態で設計されている。
本方法は、フロー−スルー原理に従って運転される、すなわち、使用済み苛性アルカリは、均一流速で入口１１４から反応チャンバ１８に流入し、出口１１６から反応チャンバ１８を流出する。入口１１４及び出口１１６は、軸方向Ａで反応チャンバ１８の反対側に互いに対抗して相殺的に位置する。運転では、装置は、入口１１４が反応チャンバ１８のより低い端部に存在するように配置される。
装置が運転されている場合、反応チャンバ１８全体は、使用済み苛性アルカリで完全に満たされている。
入口１１４に非常に近接して、フローガイドデザイン、及び鋭い周辺端部で接する対向凸型側面を備えた水平で回転式の円板状板の形態で機械的キャビテーション要素２０が存在する。キャビテーション要素２０は、中空シャフト１１８を介して、キャビテーション要素２０の回転速度を決める連続式制御モーター１２０に連結される。キャビテーション要素２０は、使用済み苛性アルカリ中に完全に浸漬され、非常に速やかに動くのでキャビテーションが使用済み苛性アルカリ内に発生する。
ガス供給ライン１２１は、ガス供給系の一部分である中空シャフト１１８の内部に設けられる；オゾン発生機（ここでは示さず）からのオゾンを含むガス混合物は、ガス供給ライン中を進み、キャビテーション要素２０の表面で使用済み苛性アルカリ内に導入される。こうするためにガス供給ライン１２１は、反応チャンバ１８の外側に末端があり、オゾン発生機（示さず）に連結できるチャネル１２２に連結される。
ここで示された実施形態では、キャビテーション要素２０のちょうど表面にガス供給ライン１２１の末端がある。したがってオゾンを含むガス混合物は、キャビテーション要素２０の表面で直接に出現し、キャビテーション効果が最大の領域で使用済み苛性アルカリ内に導入される。
ガス供給ラインは、キャビテーション要素２０の表面に直接接近しているが、キャビテーション要素２０を通らずに、他の場所に置くこともできる。
反応チャンバ１８は、使用済み苛性アルカリを反応チャンバ１８内に保つ壁面１２４によって囲まれている。キャビテーション要素２０が位置するチャンバに加えて、連結パイプラインも反応チャンバ１８の一部である。
さらに、反応チャンバ１８は、角度９０°に曲げられた二つの短い連結片１３０、１３２を備え、それらに対して音響パワー変換機２２がそれぞれの場合に連結され、且つそれらはキャビテーション要素２０を収容するチャンバに音響パワー変換機２２を連結する。二つの音響パワー変換機２２は、好ましくは、超音波発生機になるように設計され、４００〜１５００ｋＨｚの周波数範囲、好ましくは、６００〜１２００ｋＨｚの周波数範囲で動作する。連結片１３０は、入口１１４の高さに末端があり、周囲の方向にそれから９０°偏位し、連結片１３２は、出口１１６の高さに末端があり、同様にそれから９０°偏位している。
音響パワー変換機２２は、連携し、基本波の形態で超音波エネルギーを使用済み苛性アルカリだけでなく、キャビテーション要素２０、及び実際上それぞれの円板状パワー変換機２２の両側に入力する。
オゾンを含むガス混合物を使用済み苛性アルカリに装入するために、キャビテーション要素２０を非常に速やかに回転させるので、キャビテーションが、使用済み苛性アルカリ中に発生する。オゾンを含むガスは、ガス供給系によってキャビテーション要素２０の表面に導かれる。基本的に導入される全てのガスが、キャビテーション効果のために使用済み苛性アルカリ中に押し込まれる。
全空間が、音響パワー変換機２２の音波で満たされるので、キャビテーション要素２０によって創出される泡は、音響エネルギーによって極めて小さい部分に直ちに分割される；ナノメートルの範囲の平均泡径が発生し、大部分の泡は、オングストロームの範囲で創出される。これによって、使用済み苛性アルカリ内に導入されたオゾンを含むガス混合物の大部分が、使用済み苛性アルカリ中で分子分散される。これは、導入される全てのガスが、比較的長時間使用済み苛性アルカリ中に残留する理由である。
示された配置では、流れから見て第１の音響パワー変換機２２は、オゾンを含むガス混合物を装入する前に、使用済み苛性アルカリを音響化学的に予備処理するために使用することもできる。流入する使用済み苛性アルカリは、音響パワー変換機２２の音波に直接暴露され、これによって続いての酸化反応がより早くなる。
精製装置からの硫化物を装入したアルカリ性洗浄水８リットルを純水５００リットルで希釈し、供給タンクに貯蔵した。このようにして得た使用済みの硫化物含有苛性アルカリは、ｐＨ値１１．９３、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）２３６４ｍｇ／ｌ及び硫化物含量４５０ｍｇ／ｌであった。
機械的キャビテーション要素２０と、キャビテーション要素の上流及び下流に超音波発生機として設計された二つの音響パワー変換機２２とを備えた反応チャンバ１８を有するパイロットプラントの形態における本発明の装置をポンプを介して供給タンクに連結した。さらに市販のオゾン発生機２４（製造者；Ｏｚｏｎｉａ ＡＧ、スイス国）を反応チャンバに連結した。
酸素と混合したオゾン約２００ｇ／ｈをオゾン発生機の補助で使用済み苛性アルカリ内に導入し、フロースルー操作で処理を行った。キャビテーション要素を約３０００ｒ．ｐ．ｍ．で運転した。超音波発生機は、約１４００ワットの出力を有する周波数約６００ｋＨｚの超音波を提供した。
過剰の又は変換されたガス（基本的に空気又は酸素）を排出ラインを通って装置から排出した；ガスから凝縮した液体部分を本方法の装置にフィードバックした。
続いて処理した使用済み苛性アルカリを供給タンクにフィードバックした。使用済み苛性アルカリの硫化物含量が１０ｐｐｍ未満の安定値を有するまで本方法を循環で実施した。供給タンクから試料を採取し、予め設定した時間間隔で硫化物含量及びＣＯＤに関して分析した。そうすることによって、以下の表に示す測定値の結果を得た。
本発明の方法を使用して使用済み硫化物含有苛性アルカリを処理することによって、約２時間後に硫化物の割合を制限値未満まで既に低減したので、これを都市又は工業廃水処理プラントに導入することが可能である。本方法は、周囲条件、即ち約周囲温度及び常圧下で技術的に採用可能な手段を用いて実施することができる。任意の数の反応チャンバを順次連結することができるので、
本方法は、柔軟に適用することができ、顧客の要求及び／又は単位時間に処理する使用済み苛性アルカリの量に容易に適応することができる。
本方法は、柔軟に適用することができ、顧客の要求及び／又は単位時間に処理する使用済み苛性アルカリの量に容易に適応することができる。
Claims (13)
- 硫化物の化学変換を介する使用済みの硫化物含有苛性アルカリを処理するための方法であって、以下のステップ：すなわち、
少なくとも一つの音響パワー変換機（２２）と一つのキャビテーション要素（２０）とを備える反応チャンバ（１８）内に使用済み苛性アルカリを導入するステップと、
少なくとも一つの音響パワー変換機（２２）からの超音波で使用済み苛性アルカリを処理するステップと、
オゾンを含むガス混合物を反応チャンバ内に供給し、キャビテーション要素（２０）を使用してオゾンを含むガス混合物を使用済み苛性アルカリ中に分配するステップとを含み、
使用済みの硫化物含有苛性アルカリが、オゾンを含むガス混合物で変換され、硫化物を含まない無機イオウ化合物が形成される、方法。 - ｐＨ値が８〜１４、好ましくは９〜１２の使用済み苛性アルカリが使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 超音波処理が、４００〜１５００ｋＨｚで実施されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
- 使用済みの硫化物含有苛性アルカリが、オゾンを含むガス混合物を添加する前に超音波で処理されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
- オゾンを含むガス混合物が、酸素／オゾン混合物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
- 硫化物が、２０〜４０℃でオゾンを用いて変換されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
- 使用済みの硫化物含有苛性アルカリの温度を測定及び評価して、使用済み苛性アルカリに供給されるオゾンの量を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
- 一つチャンバの後ろに他のチャンバが並べられているいくつかの反応チャンバで実施されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
- 超音波処理、及びオゾンを用いた変換が、周囲の圧力で実施されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
- ガス混合物が、変換ステップ後に、硫化物を含む使用済み苛性アルカリから排出され、一つ又は複数の接触変換機を通過して未変換オゾンを分解し及び／又はイオウを含む化合物、特に硫化水素をさらに酸化することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
- 使用済み苛性アルカリが、苛性ソーダであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
- 硫化物を含まない無機イオウ化合物が、基本的にスルファートであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
- 使用済みの硫化物含有苛性アルカリ用の供給タンク（１０）と供給タンクに流体連結した反応チャンバ（１８）とを備え、反応チャンバが少なくとも一つの音響パワー変換機（２２）と機械的なキャビテーション要素（２０）とを備え、オゾンを含むガス用の供給ユニット（２４）が反応チャンバ内に設けられている、本発明の方法を実施するための装置であって、一つ又は複数の温度センサー（２６）と、使用済み苛性アルカリの温度に応じて反応チャンバに供給されるオゾンを含むガスの量を制御するための、温度センサー（２６）及び供給ユニット（２４）に連結した制御ユニット（２７）とをさらに備えることを特徴とする装置。
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