JP4963975B2 - 廃水処理方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、この方法は、高濃度の有機物を含有する廃水を処理する際、大量の薬剤を必要とするため現実的な方法とは言えない。また、廃水に含まれる有機物の資源としての再利用の観点からも問題がある。
1. 触媒存在下、有機物含有廃水と水素とを反応装置内で100℃以上で反応させることにより、前記廃水中の有機物をガス又は生物処理できる有機物に変換する廃水処理方法であって、
反応装置内を通過する気液混合相の線速度が0.6cm/s以上である廃水処理方法。
2. 線速度が0.6〜2.0cm/sである上記項1に記載の廃水処理方法。
本発明の処理方法によれば、前記副反応が起こりにくいため、処理設備の配管等の閉塞や触媒の劣化を有効に防止することができる。よって、本発明の処理方法によれば、長時間にわたり連続的に廃水を処理できる。
反応装置内を通過する気液混合相の線速度が0.6cm/s以上、好ましくは0.75〜2.0cm/sである。
担体上に触媒活性成分である金属を担持する方法は、公知の方法が採用され、例えば、含浸、アルカリ処理、還元などを組み合わせて実施できる。
反応装置内に充填される触媒の量は、処理する廃水の量等に応じて適宜設定すればよい。
得られるガスは、メタンを主成分とし、且つ、二酸化炭素濃度が低いため、燃料ガスとして好適に利用できる。
反応装置内を通過する気液混合相の線速度(以下、「気液実線速度」と略記する場合がある)は、下記式(1)により算出できる。
「気液実線速度(cm/s)」=(「反応装置内を通過する気体の流量(m3/h)」+「反応装置内を通過する液体の流量(m3/h)」)÷「反応装置の断面積(気液混合相の流れる方向と直交する面の面積)(cm2)」×1000000÷3600 (1)
反応装置の断面積は、処理設備の規模等に応じて適宜設定される。
「反応装置内を通過する気体の流量(m3/h)」=「水素添加量(Nm3/h)」×0.101325(MPa)÷(「反応圧力[絶対圧力](MPa)」−「飽和水蒸気圧(MPa)」)×「反応温度(K)」÷273(K) (2)
有機物含有廃水と水素とを反応させる際の水素添加量は、反応装置内へ供給される廃水の量等に応じて適宜設定すればよい。
「反応装置内を通過する液体の流量(m3/h)」=(「廃水の供給量(kg/h)」−「水蒸気発生量(kg/h)」)×「水の比容積(m3/kg)」 (3)
反応装置内への廃水の供給量は、本発明の効果を妨げない範囲内で適宜設定すればよい。
「水蒸気発生量(kg/h)」=「水素添加量(Nm3/h)」×「反応温度(K)」÷273(K)×0.101325(MPa)÷「水素分圧(MPa)」÷「水蒸気の比容積(m3/kg)」 (4)
水素添加量及び反応温度は、上記と同様である。
反応装置10内を通過した気液混合相を、ライン11、熱交換器9、ライン12及び冷却器13を経て、気液分離器14へ送り、気相(ガス)と液相(処理液)とに分離する。なお、冷却器13は、必要に応じて設ければよい。
図1に示すフローに従って、ホルムアルデヒド及びメタノールを含む人工廃水を処理した(ホルムアルデヒドの濃度:3990mg/l、メタノールの濃度:1010mg/l)。
貯留タンク1からの廃水(流量3.6kg/h)にライン7を通じて水素を混合した(水素添加量118Nm3/h)。得られた混合流体を熱交換器9の内管側に導入し、内管の出口から排出した。この際、反応装置10から熱交換器9の外殻側に、気液混合相を送ることにより、熱交換器9の内管の出口から排出される混合流体の温度が250℃となるよう調整した。
排出された混合流体を、触媒を充填した内径21mmの反応装置10に導入し廃水と水素とを反応させることにより処理液を得た。気液実線速度は、0.77cm/secであった。反応条件は下記の通りである。
触媒:チタニア担体に担体重量の2%のルテニウムを担持させてなる球形触媒(直径4〜6mm)、
触媒充填量:0.3L、
反応温度:250℃、
反応圧力:8.3MPa、
空塔速度:20hr−1(空塔容積基準)、
反応時間:5分間、
飽和水蒸気圧:4.0MPa、
水の比容積:0.00125m3/kg、
水素分圧:4.4MPa、
水蒸気の比容積:0.050m3/kg
実施例2
廃水の流量を5.5kg/hとし、水素添加量を155Nm3/hとし、且つ、触媒充填量を0.48Lとした以外は、実施例1と同様の方法により廃水を処理した。気液実線速度は、1.12cm/secであった。
廃水の流量を8.1kg/hとし、水素添加量を222Nm3/hとし、且つ、触媒充填量を0.68Lとした以外は、実施例1と同様の方法により廃水を処理した。気液実線速度は、1.58cm/secであった。
廃水の流量を10.4kg/hとし、水素添加量を264Nm3/hとし、且つ、触媒充填量を0.87Lとした以外は、実施例1と同様の方法により廃水を処理した。気液実線速度は、1.95cm/secであった。
廃水の流量を2.3kg/hとし、水素添加量を64Nm3/hとし、且つ、触媒充填量を0.14Lとした以外は、実施例1と同様の方法により廃水を処理した。気液実線速度は、0.43cm/secであった。
廃水の流量を2.8kg/hとし、水素添加量を77Nm3/hとし、且つ、触媒充填量を0.23Lとした以外は、実施例1と同様の方法により廃水を処理した。気液実線速度は、0.55cm/secであった。
実施例1〜4及び比較例1〜2にて得られた処理液のTOC濃度を、TOC−V CPN(「株式会社島津製作所」製)を用いて測定した。
実施例1〜4及び比較例1〜2における気液実線速度を横軸とし、実施例1〜4及び比較例1〜2にて得られた処理液のTOC濃度を縦軸としてプロットしたグラフを図2に示す。
2…ライン
3…ポンプ
4…ライン
5…ライン
6…圧縮機
7…ライン
8…ライン
9…熱交換器
10…反応装置
11…ライン
12…ライン
13…冷却器
14…気液分離器
15…圧力コントロールバルブ
16…液面コントロールバルブ
Claims (1)
- 触媒存在下、有機物含有廃水と水素とを反応装置内で100℃以上で反応させることにより、前記廃水中の有機物をガス又は生物処理できる有機物に変換する廃水処理方法であって、
反応装置内を通過する気液混合相の線速度が1.12〜1.58cm/sである廃水処理方法。
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