JP5213699B2 - Wastewater treatment method - Google Patents

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Description

本発明は、廃水処理方法に関する。   The present invention relates to a wastewater treatment method.

従来から、アルコール類、カルボン酸類、アルデヒド類等の有機物を含有する廃水は、それぞれの特性に応じた技術により処理されている。   Conventionally, wastewater containing organic substances such as alcohols, carboxylic acids, aldehydes and the like has been treated by a technique corresponding to each characteristic.

近年、有機物含有廃水を含む液状有機性廃棄物の発生量が増大し、同時に廃棄物に対する規制が強化されつつある現状では、従来技術により各種の廃棄物を処理する方法では、次第に対処し難くなっている。   In recent years, the amount of liquid organic waste, including waste water containing organic matter, has increased, and at the same time, regulations on waste are being strengthened. ing.

また、現今の大きな技術的課題である「限りある資源の有効利用」という視点からは、これらの廃棄物を資源として再利用することも必要である。   In addition, from the viewpoint of “effective use of limited resources”, which is a major technical issue now, it is also necessary to reuse these wastes as resources.

例えば、従来の方法として、オゾン及び過酸化水素を用いて、有機物含有廃水を処理する方法も提案されている(特許文献1)。   For example, as a conventional method, a method of treating organic matter-containing wastewater using ozone and hydrogen peroxide has also been proposed (Patent Document 1).

しかしながら、この方法は、廃水中の有機物を十分に分解することができない。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。   However, this method cannot sufficiently decompose organic substances in wastewater. There is also a problem from the viewpoint of reuse of organic matter contained in wastewater as a resource.

そこで、有機物含有廃水に水素を添加することにより、廃水中の有機物を分解して燃料ガスを製造しつつ、廃水を浄化する技術が注目されている。   Therefore, a technique for purifying wastewater while adding fuel to organic matter-containing wastewater and decomposing organic matter in the wastewater to produce fuel gas has attracted attention.

例えば、特許文献2には、液状有機物を超臨界条件下または亜臨界条件下で水熱反応させて燃料ガスを製造するに際し、液状有機物に還元性ガスを添加した後、水熱反応を行うことを特徴とする燃料ガスの製造方法が開示されている。   For example, in Patent Document 2, when a fuel gas is produced by hydrothermal reaction of a liquid organic substance under supercritical conditions or subcritical conditions, a reducing gas is added to the liquid organic substance and then a hydrothermal reaction is performed. A method for producing fuel gas is disclosed.

しかしながら、前記技術は、廃水中の有機物が重合及び/又は炭素化することによる処理設備内部での閉塞等をある程度防止できるものの、長時間にわたり廃水を連続処理するには、より処理設備内部での閉塞等を防止することが求められる。
特開2003−285084 特開2004−352756
However, although the technique can prevent clogging in the treatment facility due to the polymerization and / or carbonization of organic substances in the wastewater to some extent, in order to continuously treat the wastewater for a long time, It is required to prevent blockage and the like.
JP 2003-285084 A JP 2004-352756 A

従って、本発明は、廃水中の有機物が重合及び/又は炭素化することによる処理設備内部での閉塞等を有効に防止することによって、長時間にわたり廃水を連続的に処理できる廃水処理方法を提供することを主な目的とする。   Therefore, the present invention provides a wastewater treatment method capable of continuously treating wastewater for a long time by effectively preventing clogging and the like inside the treatment facility due to polymerization and / or carbonization of organic substances in the wastewater. The main purpose is to do.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、水素添加量を特定の範囲に設定し、且つ、予め、加熱部で、特定の条件下、有機物含有廃水と水素との混合流体を加熱することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventor has set the hydrogen addition amount within a specific range and previously mixed the organic substance-containing wastewater with hydrogen under specific conditions in the heating unit. It has been found that the above object can be achieved by heating the fluid, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、下記の廃水処理方法に係る。
1. 触媒存在下、有機物含有廃水と水素とを反応させることにより、前記廃水中の有機物をガスに変換する廃水処理方法であって、
有機物含有廃水に添加する水素の添加量を廃水中の全有機炭素1molに対し、45Nl以上とし、
予め、加熱部で、触媒存在下、有機物含有廃水と水素との混合流体を加熱し、
水熱反応部で、触媒存在下、前記加熱後の混合流体中の有機物含有廃水と水素とを215〜370℃で反応させる
廃水処理方法。
2. 前記加熱部で、前記混合流体の温度が200℃を超えるように、前記混合流体を加熱する項1に記載の廃水処理方法。
3. 前記水熱反応部の水素分圧を2.5MPa以上とする項1に記載の廃水処理方法。
4. 前記加熱部が、前記混合流体の流路に触媒を備えた熱交換器である項1に記載の廃水処理方法。
5. 前記熱交換器によって、1)前記混合流体と2)有機物含有廃水と水素との反応後に得られる気液混合相との間で熱交換を行う項4に記載の廃水処理方法。
6. 前記加熱部と前記水熱反応部とが、一体の反応器を構成する項1に記載の廃水処理方法。
That is, the present invention relates to the following wastewater treatment method.
1. A wastewater treatment method for converting organic matter in the wastewater into gas by reacting the wastewater containing organic matter with hydrogen in the presence of a catalyst,
The amount of hydrogen added to the organic matter-containing wastewater is 45 Nl or more per 1 mol of total organic carbon in the wastewater,
In advance, in the heating unit, in the presence of the catalyst, the mixed fluid of the organic matter-containing wastewater and hydrogen is heated,
A wastewater treatment method in which an organic substance-containing wastewater and hydrogen in the mixed fluid after heating are reacted at 215 to 370 ° C. in a hydrothermal reaction section in the presence of a catalyst.
2. Item 2. The wastewater treatment method according to Item 1, wherein the heating unit is configured to heat the mixed fluid such that the temperature of the mixed fluid exceeds 200 ° C.
3. Item 2. The wastewater treatment method according to Item 1, wherein the hydrogen partial pressure in the hydrothermal reaction section is 2.5 MPa or more.
4). Item 2. The wastewater treatment method according to Item 1, wherein the heating unit is a heat exchanger having a catalyst in the flow path of the mixed fluid.
5. Item 5. The wastewater treatment method according to Item 4, wherein heat exchange is performed between 1) the mixed fluid and 2) a gas-liquid mixed phase obtained after the reaction between the organic substance-containing wastewater and hydrogen by the heat exchanger.
6). Item 2. The wastewater treatment method according to Item 1, wherein the heating unit and the hydrothermal reaction unit constitute an integrated reactor.

本発明の処理方法によれば、
(1)反応装置の内壁等に析出する有機化合物の量を低減させることができる。その結果、本発明の処理方法によれば、連続的に廃水処理を行うことができる。
(2)有機物を分解して得られるガス中の二酸化炭素濃度を低減させることができる。その結果、本発明の処理方法によれば、燃料ガスを製造できる。
According to the processing method of the present invention,
(1) The amount of organic compound deposited on the inner wall of the reactor can be reduced. As a result, according to the treatment method of the present invention, wastewater treatment can be performed continuously.
(2) The carbon dioxide concentration in the gas obtained by decomposing organic substances can be reduced. As a result, according to the treatment method of the present invention, fuel gas can be produced.

本発明の廃水処理方法は、触媒存在下、有機物含有廃水と水素とを反応させることにより、前記廃水中の有機物をガスに変換する廃水処理方法であって、
有機物含有廃水に添加する水素の添加量を廃水中の全有機炭素1molに対し、45Nl以上とし、
予め、加熱部で、触媒存在下、有機物含有廃水と水素との混合流体を加熱し、
水熱反応部で、触媒存在下、前記加熱後の混合流体中の有機物含有廃水と水素とを215〜370℃で反応させる。
The wastewater treatment method of the present invention is a wastewater treatment method for converting organic matter in the wastewater into gas by reacting organic matter-containing wastewater with hydrogen in the presence of a catalyst,
The amount of hydrogen added to the organic matter-containing wastewater is 45 Nl or more per 1 mol of total organic carbon in the wastewater,
In advance, in the heating unit, in the presence of the catalyst, the mixed fluid of the organic matter-containing wastewater and hydrogen is heated,
In the hydrothermal reaction section, the organic substance-containing wastewater in the mixed fluid after heating and hydrogen are reacted at 215 to 370 ° C. in the presence of a catalyst.

本発明において、「有機物含有廃水」とは、水に有機物が溶解しているかあるいは水と液状有機物とが混在して存在する廃水を意味する。   In the present invention, “organic matter-containing wastewater” means wastewater in which organic matter is dissolved in water or water and liquid organic matter are mixed.

有機物含有廃水(以下、単に「廃水」ということがある)としては、特に限定されず、有機化合物(アルコール類、カルボン酸類、アルデヒド類など)を含む化学工場廃水、食品工場廃水、製紙工場廃水、製薬工場廃水、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、石炭の液化或いはガス化に伴い発生する廃水、都市ゴミの熱分解に伴い発生する廃水などの溶解有機物を含有する廃水等が例示される。本発明の処理方法は、全有機炭素濃度(以下、「TOC濃度」と略記する)の高い廃水に対しても適用できる。   The organic matter-containing wastewater (hereinafter sometimes simply referred to as “wastewater”) is not particularly limited, and chemical factory wastewater containing organic compounds (alcohols, carboxylic acids, aldehydes, etc.), food factory wastewater, paper mill wastewater, Contains dissolved organic matter such as pharmaceutical factory wastewater, photographic wastewater, printing wastewater, agricultural chemical-related wastewater, dyeing wastewater, semiconductor manufacturing factory wastewater, wastewater generated by liquefaction or gasification of coal, and wastewater generated by thermal decomposition of municipal waste The waste water etc. which are performed are illustrated. The treatment method of the present invention can also be applied to wastewater having a high total organic carbon concentration (hereinafter abbreviated as “TOC concentration”).

廃水の浮遊物質濃度(以下、「SS濃度」と略記する)は、特に限定されないが、1000mg/l以下が好ましく、100mg/l以下がより好ましい。本発明の処理方法は、特に、SS濃度が100mg/l以下の廃水に対して特に効果的である。   The concentration of suspended solids (hereinafter abbreviated as “SS concentration”) is not particularly limited, but is preferably 1000 mg / l or less, and more preferably 100 mg / l or less. The treatment method of the present invention is particularly effective for wastewater having an SS concentration of 100 mg / l or less.

前記廃水は、無機物を含有していてもよい。無機物としては、例えばMg、Al、Si、P、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd等の金属及びこれら金属化合物が挙げられる。   The waste water may contain an inorganic substance. As an inorganic substance, metals, such as Mg, Al, Si, P, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, and these metal compounds are mentioned, for example.

前記廃水中の無機物の濃度は、特に限定されないが、50mg/l以下が好ましい。廃水中の無機物の濃度が50mg/lを超えれば、使用する触媒が劣化しやすくなる。   Although the density | concentration of the inorganic substance in the said wastewater is not specifically limited, 50 mg / l or less is preferable. If the concentration of the inorganic substance in the wastewater exceeds 50 mg / l, the catalyst used tends to deteriorate.

触媒としては、担体に触媒活性成分が担持された触媒が好適に用いられる。触媒活性成分としては、Ru、Pd、Rh、Pt、Au、Ir、Os、Fe、Cu、Zn、Ni、Co、Mn及びCe並びにその水不溶性乃至水難溶性化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種が挙げられ、担体としては、チタニア、ジルコニア、チタニア-ジルコニア、アルミナ、シリカ、アルミナ-シリカおよび活性炭からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属酸化物が挙げられる。好ましい金属活性成分としては、Ru、Pt及びNiが挙げられ、特にRuが好適である。また、好ましい担体としては、チタニア及び活性炭が挙げられ、特にチタニアが好適である。   As the catalyst, a catalyst having a catalyst active component supported on a carrier is preferably used. The catalytically active component is at least one selected from the group consisting of Ru, Pd, Rh, Pt, Au, Ir, Os, Fe, Cu, Zn, Ni, Co, Mn and Ce and their water-insoluble or poorly water-soluble compounds. The carrier includes at least one metal oxide selected from the group consisting of titania, zirconia, titania-zirconia, alumina, silica, alumina-silica, and activated carbon. Preferred metal active components include Ru, Pt and Ni, with Ru being particularly preferred. Preferred carriers include titania and activated carbon, with titania being particularly preferred.

担体に対する触媒活性成分の担持量は、通常0.01〜10重量%程度であり、より好ましくは0.1〜3重量%程度である。   The amount of the catalytically active component supported on the carrier is usually about 0.01 to 10% by weight, more preferably about 0.1 to 3% by weight.

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。
有機物含有廃水に添加する水素の添加量は、廃水中の全有機炭素1molに対し、45Nl以上であり、好ましくは48.5Nl以上、より好ましくは50Nl以上、最も好ましくは55〜120Nlである。水素添加量が45Nl以上の場合、長時間にわたり連続的に廃水処理を行うことができる。また、最終的に得られるガスの二酸化炭素濃度が低いため、前記ガスを燃料ガスとして利用できる。
As a method of supporting a metal which is a catalytically active component on a support, a known method is adopted, and for example, impregnation, alkali treatment, reduction and the like can be performed in combination.
The amount of hydrogen added to the organic matter-containing wastewater is 45 Nl or more, preferably 48.5 Nl or more, more preferably 50 Nl or more, and most preferably 55 to 120 Nl with respect to 1 mol of total organic carbon in the wastewater. When the hydrogenation amount is 45 Nl or more, the wastewater treatment can be continuously performed over a long time. Moreover, since the carbon dioxide concentration of the gas finally obtained is low, the said gas can be utilized as fuel gas.

水素添加量が、廃水中の全有機炭素1molに対し、45Nl未満の場合、主に、下記(1)〜(3)の問題が生じる。   When the amount of hydrogenation is less than 45 Nl with respect to 1 mol of total organic carbon in wastewater, the following problems (1) to (3) mainly occur.

(1)廃水中の有機物を十分に分解できず、廃水を有効に浄化できない。   (1) The organic matter in the wastewater cannot be sufficiently decomposed and the wastewater cannot be purified effectively.

(2)反応装置の内壁等に有機化合物が多量に析出するため、連続的に廃水処理を行うことができない。   (2) Since a large amount of organic compound is deposited on the inner wall of the reaction apparatus, the wastewater treatment cannot be performed continuously.

(3)最終的に得られるガスの二酸化炭素濃度が高く、前記ガスを燃料ガスとして有効に利用できない。   (3) The carbon dioxide concentration of the finally obtained gas is high, and the gas cannot be effectively used as a fuel gas.

また、水素添加量が、廃水中の全有機炭素1molに対し、120Nlを超えると、TOC分解率は、ほぼ100%に達する。従って、水素添加量を120Nl以下に抑えることにより、無駄な水素添加を避けることができる。   Moreover, when the amount of hydrogen addition exceeds 120 Nl with respect to 1 mol of total organic carbon in wastewater, the TOC decomposition rate reaches almost 100%. Therefore, wasteful hydrogenation can be avoided by suppressing the hydrogenation amount to 120 Nl or less.

本発明の処理方法では、水熱反応部で、前記触媒存在下、前記廃水と水素とを反応させる。   In the treatment method of the present invention, the waste water and hydrogen are reacted in the presence of the catalyst in a hydrothermal reaction section.

前記水熱反応部における前記廃水と水素との反応温度は、215〜370℃が好ましく、215〜300℃がより好ましい。   The reaction temperature between the wastewater and hydrogen in the hydrothermal reaction section is preferably 215 to 370 ° C, more preferably 215 to 300 ° C.

前記水熱反応部としては、前記廃水中の有機物と水素とを前記反応温度で好適に反応させる装置、容器等であればよい。   The hydrothermal reaction section may be an apparatus, a container, or the like that suitably reacts organic substances in the wastewater with hydrogen at the reaction temperature.

前記水熱反応部の水素分圧は、2.5MPa以上であり、好ましくは3MPa以上、より好ましくは4〜22MPaである。水素分圧が2.5MPa以上の場合、処理設備内部での閉塞等を有効に防止できる。また、最終的に得られるガスの二酸化炭素濃度が低いため、前記ガスを燃料ガスとして利用できる。   The hydrogen partial pressure in the hydrothermal reaction section is 2.5 MPa or more, preferably 3 MPa or more, more preferably 4 to 22 MPa. When the hydrogen partial pressure is 2.5 MPa or more, blockage or the like inside the processing facility can be effectively prevented. Moreover, since the carbon dioxide concentration of the gas finally obtained is low, the said gas can be utilized as fuel gas.

水素分圧が2.5MPa未満の場合も、上記(1)〜(3)の問題が生じるおそれがある。   Even when the hydrogen partial pressure is less than 2.5 MPa, the above problems (1) to (3) may occur.

また、水素分圧が22MPaを超えれば、TOC分解率は、ほぼ100%に達する。従って、水素分圧を22MPa以下に抑えることにより、廃水処理を低コストで行うことができる。   If the hydrogen partial pressure exceeds 22 MPa, the TOC decomposition rate reaches almost 100%. Therefore, wastewater treatment can be performed at low cost by suppressing the hydrogen partial pressure to 22 MPa or less.

本発明の処理方法においては、水素添加量を廃水中の全有機炭素1molに対し、45Nl以上とし、かつ、水素分圧を2.5MPa以上とすることにより、長期間にわたる連続的な廃水処理を好適に行うことができる。   In the treatment method of the present invention, the amount of hydrogen added is 45 Nl or more with respect to 1 mol of all organic carbon in the wastewater, and the hydrogen partial pressure is 2.5 MPa or more, thereby enabling continuous wastewater treatment over a long period of time. It can be suitably performed.

このことは、例えば図3及び図6からも明らかである。図3から、水素添加量が廃水中の全有機炭素1molに対し、45Nl以上の場合、炭素析出割合を15%以下に抑制できることがわかる。また、図6から、水素分圧が2.5MPa以上の場合、炭素析出割合を15%以下に抑制できることがわかる。   This is apparent from FIGS. 3 and 6, for example. FIG. 3 shows that the carbon deposition rate can be suppressed to 15% or less when the hydrogenation amount is 45 Nl or more with respect to 1 mol of total organic carbon in the wastewater. Further, FIG. 6 shows that when the hydrogen partial pressure is 2.5 MPa or more, the carbon deposition rate can be suppressed to 15% or less.

また、本発明の処理方法は、このような炭素析出割合の抑制を長時間にわたり維持することができる。このことは、例えば図4からも明らかである。図4から、廃水処理を長時間連続的に行っても、得られた処理水のTOC濃度から求めたTOC分解率を98%以上に維持できることがわかる。   Moreover, the treatment method of the present invention can maintain such suppression of the carbon deposition rate for a long time. This is apparent from FIG. 4, for example. FIG. 4 shows that the TOC decomposition rate obtained from the TOC concentration of the obtained treated water can be maintained at 98% or more even when the wastewater treatment is continuously performed for a long time.

なお、本明細書中において、炭素析出割合とは、廃水の全有機炭素量を基準とした反応装置の内壁等に析出する有機化合物の炭素割合を意味する。   In the present specification, the carbon deposition ratio means the carbon ratio of the organic compound that deposits on the inner wall of the reaction apparatus based on the total amount of organic carbon in the wastewater.

炭素析出割合は、本発明の処理方法により得られた処理水中の炭素濃度より導かれるTOC濃度から求めたTOC分解率の値から、本発明の処理方法により得られたガス中の炭素濃度より導かれるTOC濃度から求めたTOC分解率の値を除することにより求めることができる。   The carbon deposition ratio is derived from the carbon concentration in the gas obtained by the treatment method of the present invention from the value of the TOC decomposition rate obtained from the TOC concentration derived from the carbon concentration in the treated water obtained by the treatment method of the present invention. It can be obtained by dividing the value of the TOC decomposition rate obtained from the TOC concentration.

また、本発明の処理方法においては、水素添加量を廃水中の全有機炭素1molに対し、45Nl以上とし、かつ、水素分圧を2.5MPa以上とすることにより、廃水中の有機物を二酸化炭素濃度の低い、ガスに変換することができる。   In the treatment method of the present invention, the amount of hydrogen added is 45 Nl or more with respect to 1 mol of total organic carbon in the wastewater, and the hydrogen partial pressure is 2.5 MPa or more, so that the organic matter in the wastewater is carbon dioxide. It can be converted to gas with low concentration.

本発明の廃水処理方法では、前記水熱反応部で、前記廃水と水素とを反応させるに先立って、予め、加熱部で、触媒存在下、有機物含有廃水と水素との混合流体を加熱する。特に、前記加熱部で、前記混合流体の温度が200℃を超えるように、好ましくは205℃以上となるように、前記混合流体を加熱する。前記混合流体の温度が200℃を超えるように加熱することにより、前記水熱反応部での反応を効率良く行うことができる。本発明の処理方法においては、前記加熱部における前記混合流体の流路の出口から排出される際の前記混合流体の温度が上記範囲内にあることが望ましい。   In the wastewater treatment method of the present invention, prior to reacting the wastewater and hydrogen in the hydrothermal reaction section, the mixed fluid of organic matter-containing wastewater and hydrogen is heated in the presence of a catalyst in advance in the heating section. In particular, in the heating unit, the mixed fluid is heated so that the temperature of the mixed fluid exceeds 200 ° C., preferably 205 ° C. or higher. By heating so that the temperature of the mixed fluid exceeds 200 ° C., the reaction in the hydrothermal reaction section can be performed efficiently. In the treatment method of the present invention, it is desirable that the temperature of the mixed fluid when discharged from the outlet of the flow path of the mixed fluid in the heating unit is in the above range.

前記加熱部における前記混合流体の加熱は、触媒存在下で行われる。触媒存在下で加熱することにより、新たにオレフィン化合物、芳香族化合物等の有機化合物が生成し、加熱部、水熱反応部等の内壁に付着することを有効に防止できる。特に、本発明の処理方法では、前記加熱部において、前記混合流体を200℃を超えるように加熱する場合、前記有機化合物の生成が顕著になるが、前記加熱部に触媒を設けることにより、前記有機化合物の生成を効果的に抑制できる。加熱部で用いる触媒としては、上記触媒と同様のものを用いることができる。   The mixed fluid is heated in the heating section in the presence of a catalyst. By heating in the presence of a catalyst, organic compounds such as olefin compounds and aromatic compounds can be newly generated and effectively prevented from adhering to the inner wall of the heating part, hydrothermal reaction part or the like. In particular, in the treatment method of the present invention, in the heating unit, when the mixed fluid is heated to exceed 200 ° C., the formation of the organic compound becomes remarkable, but by providing a catalyst in the heating unit, Generation of organic compounds can be effectively suppressed. As the catalyst used in the heating section, the same catalyst as the above catalyst can be used.

前記加熱部としては、例えば、前記混合流体の流路に前記触媒を備えた熱交換器が挙げられる。熱交換器とは、温度の高い流体から温度の低い流体へ効率的に熱を移動させる機器である。前記熱交換器としては、例えば、多管円筒形熱交換器、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器等が挙げられる。特に、二重管式熱交換器が好ましい。二重管式熱交換器を用いる場合、該熱交換器の内管側に触媒を充填する。   Examples of the heating unit include a heat exchanger provided with the catalyst in the flow path of the mixed fluid. A heat exchanger is a device that efficiently transfers heat from a high temperature fluid to a low temperature fluid. Examples of the heat exchanger include a multi-tube cylindrical heat exchanger, a double tube heat exchanger, and a plate heat exchanger. In particular, a double tube heat exchanger is preferable. When a double tube heat exchanger is used, the catalyst is filled on the inner tube side of the heat exchanger.

また、本発明の処理方法では、前記熱交換器を用いる代わりに、前記水熱反応部の手前のライン内に触媒を充填し、該ラインの外側にコイルを巻回させてもよい。この場合、前記コイルに電流を流すことにより前記混合流体を加熱できる。   Further, in the treatment method of the present invention, instead of using the heat exchanger, a catalyst may be filled in a line before the hydrothermal reaction section, and a coil may be wound around the outside of the line. In this case, the mixed fluid can be heated by passing an electric current through the coil.

その他、本発明の処理方法では、前記加熱部と前記水熱反応部とが一体の反応器を構成してもよい。前記反応器としては、例えば、反応装置と、該反応装置の周囲をスパイラル状に巻回してなる管(スパイラル管)からなる反応器が挙げられる。前記スパイラル管は、前記反応装置の周囲の全体又は一部を巻回する。この場合、前記スパイラル管内を高温の後記気液混合相が通過することにより、前記反応器に導入された前記混合流体を加熱することができる。具体的に、前記反応器内では、前記混合流体を予備加熱する領域(加熱部)と前記廃水と水素とを反応させる領域(水熱反応部)とに分かれる。前記スパイラル管は、加熱部における加熱手段として使用してもよいし、水熱反応部における加熱手段として使用してもよい。また、前記スパイラル管以外にも加熱ヒータ等の公知の加熱手段を単独で又は前記スパイラル管と組み合わせて使用できる。   In addition, in the treatment method of the present invention, the heating unit and the hydrothermal reaction unit may constitute an integrated reactor. Examples of the reactor include a reactor comprising a reaction device and a tube (spiral tube) formed by spirally winding the periphery of the reaction device. The spiral tube winds all or part of the periphery of the reactor. In this case, the mixed fluid introduced into the reactor can be heated by passing the high-temperature gas-liquid mixed phase through the spiral tube. Specifically, the reactor is divided into a region for preheating the mixed fluid (heating unit) and a region for reacting the wastewater and hydrogen (hydrothermal reaction unit). The spiral tube may be used as a heating unit in the heating unit, or may be used as a heating unit in the hydrothermal reaction unit. In addition to the spiral tube, known heating means such as a heater can be used alone or in combination with the spiral tube.

前記反応器を用いる場合、例えば、以下のようにして本発明の処理方法が行われる。まず、200℃以下の前記混合流体が、前記反応器の入り口から導入される。前記入り口付近を通過した前記混合流体は加熱部で加熱されることにより、その温度が200℃を超える。200℃を超えた前記混合流体は、更に、水熱反応部で加熱されることにより、その温度が215〜370℃になり、前記廃水と水素とを反応させる。   When the reactor is used, for example, the treatment method of the present invention is performed as follows. First, the mixed fluid of 200 ° C. or less is introduced from the inlet of the reactor. The mixed fluid that has passed in the vicinity of the entrance is heated by the heating unit, and the temperature thereof exceeds 200 ° C. The mixed fluid exceeding 200 ° C. is further heated in the hydrothermal reaction section, so that the temperature becomes 215 to 370 ° C., and the waste water and hydrogen are reacted.

本発明の処理方法では、前記の加熱部による加熱に先立って、前記混合流体を、無触媒条件下、100〜200℃に加熱してもよい。前記混合流体を100〜200℃に加熱することにより、前記加熱部による加熱を効率よく行うことができる。また、無触媒条件下であっても、前記混合流体の温度を200℃以下に抑えれば、前記有機化合物の生成を好適に防止できる。前記加熱には、例えば、上記熱交換器を用いることができる。   In the treatment method of the present invention, prior to heating by the heating unit, the mixed fluid may be heated to 100 to 200 ° C. under non-catalytic conditions. By heating the mixed fluid to 100 to 200 ° C., heating by the heating unit can be efficiently performed. Even under non-catalytic conditions, if the temperature of the mixed fluid is suppressed to 200 ° C. or lower, the formation of the organic compound can be suitably prevented. For example, the heat exchanger can be used for the heating.

以下、図1を参照しつつ、本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 FIG.

図1は、本発明方法の一例の概要を示すフローシートである。   FIG. 1 is a flow sheet showing an outline of an example of the method of the present invention.

図1に示す通り、貯留タンク1に貯えられた廃水は、ライン2、ポンプ3及びライン4を経て反応装置10(前記水熱反応部)へ送られる。廃水の供給量は、特に限定されず、処理設備の規模等に応じて適宜設定すればよい。   As shown in FIG. 1, the waste water stored in the storage tank 1 is sent to the reaction apparatus 10 (the hydrothermal reaction section) via the line 2, the pump 3 and the line 4. The amount of wastewater supplied is not particularly limited, and may be set as appropriate according to the scale of the treatment facility.

水素は、ライン5を経て圧縮機6により圧縮昇圧した後、ライン7を経て廃水に供給される。これにより廃水と水素を含む混合流体が得られる。前記水素添加量及び水素分圧は、ポンプ3及び圧縮機6を用いて調整される。また、圧縮機6により圧縮昇圧した後、廃水と混合する前に、流量計(図示せず)を用いることにより水素添加量を調整することもできる。   The hydrogen is compressed and pressurized by the compressor 6 via the line 5 and then supplied to the waste water via the line 7. As a result, a mixed fluid containing waste water and hydrogen is obtained. The hydrogen addition amount and the hydrogen partial pressure are adjusted using the pump 3 and the compressor 6. Further, the amount of hydrogen addition can be adjusted by using a flow meter (not shown) after mixing with the compressor 6 and before mixing with waste water.

得られた混合流体は、ライン8を経て、内管に前記触媒が充填された熱交換器9(前記加熱部)に導入される。熱交換器9への導入により、混合流体の温度を200℃を超えるように調整する。   The obtained mixed fluid is introduced through a line 8 into a heat exchanger 9 (the heating unit) in which an inner tube is filled with the catalyst. The temperature of the mixed fluid is adjusted to exceed 200 ° C. by introduction into the heat exchanger 9.

熱交換器9の熱源としては、特に限定されず、公知の加熱手段を用いればよい。例えば、反応装置10からの高温の気液混合相を循環させて使用してもよく、或いは加熱器(図示せず)を使用してもよい。特に、廃水処理コストを削減できる点で、反応装置10からの高温の気液混合相を熱源とすることが好ましい。   The heat source of the heat exchanger 9 is not particularly limited, and a known heating means may be used. For example, a high-temperature gas-liquid mixed phase from the reactor 10 may be circulated and used, or a heater (not shown) may be used. In particular, it is preferable to use the high-temperature gas-liquid mixed phase from the reaction apparatus 10 as a heat source in terms of reducing wastewater treatment costs.

熱交換器9に導入された混合流体は、反応装置10へと送られる。反応装置10では、前記触媒存在下、送られた混合流体中の有機物含有廃水と水素とを反応させる。特に、前記廃水は、少なくとも半分が液相を維持していることが好ましい。これにより、廃水処理を安定して行うことができる。ここで、「少なくとも半分が液相を維持している」とは、蒸発する水蒸気量が廃水量の半分以下となることと同義であり、具体的には、反応温度における装置内圧力、当該温度における水の蒸気圧、混合する水素の量の関係により決定される水蒸気の重量が廃水の重量の半分を上らないことを意味する。水が蒸発すると廃水中に溶解している成分の濃度が高まり、溶解度を超えた成分が析出することにより、閉塞や触媒の被毒といった問題を生じるため、水の蒸発量は少ない方が好ましく、蒸発する水の割合が50重量%を越えないことが好ましい。   The mixed fluid introduced into the heat exchanger 9 is sent to the reaction apparatus 10. In the reaction apparatus 10, the organic matter-containing wastewater in the mixed fluid sent is reacted with hydrogen in the presence of the catalyst. In particular, it is preferable that at least half of the waste water maintain a liquid phase. Thereby, waste water treatment can be performed stably. Here, “at least half of the liquid phase is maintained” is synonymous with the amount of water vapor evaporated becomes half or less of the amount of waste water. Specifically, the internal pressure at the reaction temperature, the temperature This means that the weight of water vapor determined by the relationship between the vapor pressure of water and the amount of hydrogen to be mixed does not exceed half the weight of waste water. When the water evaporates, the concentration of the components dissolved in the wastewater increases, and the components exceeding the solubility precipitate, causing problems such as clogging and catalyst poisoning. It is preferred that the proportion of water that evaporates does not exceed 50% by weight.

前記反応は水熱反応であることが好ましい。
廃水と水素との反応における水素分圧は、反応装置10内の気相の圧力から水蒸気圧を除することにより確認することができる。
The reaction is preferably a hydrothermal reaction.
The hydrogen partial pressure in the reaction between the waste water and hydrogen can be confirmed by removing the water vapor pressure from the gas phase pressure in the reaction apparatus 10.

反応温度は、特に限定されないが、効率的に水熱反応を実行できる温度、すなわち215〜370℃が好ましい。反応温度の調整は、加熱ヒーター(図1の反応装置の右側)を使用することにより、調整する。   Although reaction temperature is not specifically limited, The temperature which can perform a hydrothermal reaction efficiently, ie, 215-370 degreeC, is preferable. The reaction temperature is adjusted by using a heater (on the right side of the reaction apparatus in FIG. 1).

反応時間は、触媒充填量、処理する廃水の量等に応じて適宜設定すればよいが、1〜120分間程度が好ましく、1〜60分間程度がより好ましい。   The reaction time may be appropriately set according to the amount of catalyst packed, the amount of waste water to be treated, etc., but is preferably about 1 to 120 minutes, more preferably about 1 to 60 minutes.

反応装置10内での液線速度は、特に限定されないが、0.05〜10cm/secが好ましい。前記液線速度は、反応装置10内を流れる液体の流速と反応装置10の寸法径により決定される。   Although the liquid linear velocity in the reaction apparatus 10 is not specifically limited, 0.05-10 cm / sec is preferable. The liquid linear velocity is determined by the flow velocity of the liquid flowing through the reaction apparatus 10 and the dimensional diameter of the reaction apparatus 10.

反応装置10にて有機物含有廃水と水素とを反応させることにより得られた気液混合相を、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(処理水)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。   The gas-liquid mixed phase obtained by reacting the organic substance-containing wastewater with hydrogen in the reactor 10 is sent to the gas-liquid separator 14 via the line 11, the heat exchanger 9, the line 12, and the cooler 13, It separates into a gas phase (gas) and a liquid phase (treated water). In addition, what is necessary is just to provide the cooler 13 as needed.

分離後は、圧力コントロールバルブ15を経てガスを回収する。また、液面コントロールバルブ16を経て処理液を回収する。   After separation, the gas is recovered through the pressure control valve 15. Further, the processing liquid is recovered through the liquid level control valve 16.

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.

図1に示すフローに従って、TOC濃度11500mg/lの廃水(表1に主成分を示す)を処理した。なお、系内の圧力を8.83MPaに設定した。
また、触媒として、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)を用いた。
According to the flow shown in FIG. 1, waste water having a TOC concentration of 11500 mg / l (main components are shown in Table 1) was treated. The pressure in the system was set to 8.83 MPa.
Further, as the catalyst, a spherical catalyst (diameter 4 to 6 mm) formed by supporting 2% of ruthenium on the weight of the carrier on a titania carrier was used.

Figure 0005213699
Figure 0005213699

実施例1
貯留タンク1からの廃水にライン7を通じて水素を混合した。得られた混合流体を、前記触媒が充填された熱交換器9の内管に導入し、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、後述する水熱反応により得られた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205℃となるよう調整した。
Example 1
Hydrogen was mixed with waste water from the storage tank 1 through a line 7. The obtained mixed fluid was introduced into the inner tube of the heat exchanger 9 filled with the catalyst and discharged from the outlet of the inner tube. At this time, the mixed fluid discharged from the outlet of the inner tube of the heat exchanger 9 by sending the gas-liquid mixed phase obtained by the hydrothermal reaction described later from the reactor 10 to the outer shell side of the heat exchanger 9. The temperature was adjusted to 205 ° C.

排出された混合流体を前記触媒が充填された反応装置10に導入しながら、反応装置10を加熱ヒータを用いて加熱することにより、215℃で廃水と水素とを水熱反応させた。   While introducing the discharged mixed fluid into the reaction apparatus 10 filled with the catalyst, the reaction apparatus 10 was heated using a heater to cause a hydrothermal reaction between waste water and hydrogen at 215 ° C.

なお、反応装置10内での廃水と水素との反応は、廃水中の全有機炭素1molに対する水素添加量58.7Nl、水素分圧6.5MPa、空塔速度3.5hr−1(空塔容積基準)、反応時間17分間(=触媒充填量(m)÷廃水処理量(m/hr)×60)、液線速度0.11cm/secの条件下に行った。The reaction between the wastewater and hydrogen in the reactor 10 is carried out by adding a hydrogen addition amount of 58.7 Nl, a hydrogen partial pressure of 6.5 MPa, and a superficial velocity of 3.5 hr −1 (superficial volume). Standard), reaction time 17 minutes (= catalyst filling amount (m 3 ) ÷ waste water treatment amount (m 3 / hr) × 60), liquid linear velocity 0.11 cm / sec.

水熱反応後の気液混合相を、熱交換器9及び冷却器13を経て気液分離器14に送り、気相(ガス)と液相(処理水)とに分離した。得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、全有機炭素分解率(TOC分解率)を求めた。また、得られたガスをサンプリングし、ガス中の各成分濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。   The gas-liquid mixed phase after the hydrothermal reaction was sent to the gas-liquid separator 14 via the heat exchanger 9 and the cooler 13, and separated into a gas phase (gas) and a liquid phase (treated water). The obtained treated water was sampled and the TOC concentration was measured to determine the total organic carbon decomposition rate (TOC decomposition rate). The obtained gas was sampled, and the concentration of each component in the gas was measured to obtain the TOC decomposition rate.

なお、得られたガスの組成は、CH43.8%、H51.5%、CO0.13%及びその他4.57%であった。The composition of the obtained gas was CH 4 43.8%, H 2 51.5%, CO 2 0.13% and others 4.57%.

実施例2
熱交換器9の内管に触媒を充填せずに、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150℃となるよう調整し、且つ、図1の反応装置10の代わりに、反応装置と、該反応装置の前記混合流体の入り口付近の周囲をスパイラル状に巻回してなる管(スパイラル管)からなる反応器を用いた以外は実施例1と同様の方法により廃水処理を行った。
Example 2
The temperature of the mixed fluid discharged from the outlet of the inner tube of the heat exchanger 9 is adjusted to 150 ° C. without filling the inner tube of the heat exchanger 9 with the catalyst, and the reactor 10 of FIG. Instead, waste water was produced in the same manner as in Example 1 except that a reactor and a reactor comprising a tube (spiral tube) wound around the inlet of the mixed fluid in the reactor were spirally wound. Processed.

なお、前記反応器では、前記スパイラル管に前記気液混合相を送ることにより、前記混合流体の温度が205℃になるよう調整し、続けて、前記反応器を加熱ヒータを用いて加熱することにより、215℃で廃水と水素とを水熱反応させた。
得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。また、得られたガスをサンプリングし、ガス中の各成分濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。前記処理水から求めたTOC分解率及び前記ガスから求めたTOC分解率は、実施例1と同じ値が得られた。
In the reactor, the temperature of the mixed fluid is adjusted to 205 ° C. by sending the gas-liquid mixed phase to the spiral tube, and then the reactor is heated using a heater. Thus, the waste water and hydrogen were reacted hydrothermally at 215 ° C.
The obtained treated water was sampled, and the TOC decomposition rate was determined by measuring the TOC concentration. The obtained gas was sampled, and the concentration of each component in the gas was measured to obtain the TOC decomposition rate. The same values as in Example 1 were obtained for the TOC decomposition rate obtained from the treated water and the TOC decomposition rate obtained from the gas.

また、得られたガスの組成についても、実施例1と同じ結果が得られた。   Moreover, the same result as Example 1 was obtained also about the composition of the obtained gas.

実施例3
廃水中の全有機炭素1molに対する水素添加量を73Nlとした以外は、実施例2と同様の方法により廃水処理を行った。
Example 3
Wastewater treatment was performed in the same manner as in Example 2 except that the amount of hydrogen added to 1 mol of total organic carbon in the wastewater was 73 Nl.

得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。また、得られたガスをサンプリングし、ガス中の各成分濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。   The obtained treated water was sampled, and the TOC decomposition rate was determined by measuring the TOC concentration. The obtained gas was sampled, and the concentration of each component in the gas was measured to obtain the TOC decomposition rate.

なお、得られたガスの組成は、CH32.0%、H64.5%、CO0.03%及びその他3.47%であった。The composition of the resulting gas, CH 4 32.0%, H 2 64.5%, was CO 2 0.03% and other 3.47%.

実施例4
廃水中の全有機炭素1molに対する水素添加量を104.3Nlとした以外は、実施例2と同様の方法により廃水処理を行った。
Example 4
Wastewater treatment was performed in the same manner as in Example 2 except that the amount of hydrogen added to 1 mol of total organic carbon in the wastewater was 104.3 Nl.

得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。また、得られたガスをサンプリングし、ガス中の各成分濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。   The obtained treated water was sampled, and the TOC decomposition rate was determined by measuring the TOC concentration. The obtained gas was sampled, and the concentration of each component in the gas was measured to obtain the TOC decomposition rate.

なお、得られたガスの組成は、CH20.0%、H76.9%、CO0.03%及びその他3.07%であった。The composition of the resulting gas, CH 4 20.0%, H 2 76.9%, was CO 2 0.03% and other 3.07%.

実施例5
廃水中の全有機炭素1molに対する水素添加量を48.5Nlとした以外は、実施例2と同様の方法により廃水処理を行った。
Example 5
Wastewater treatment was performed in the same manner as in Example 2 except that the amount of hydrogen added to 1 mol of total organic carbon in the wastewater was 48.5 Nl.

得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。また、得られたガスをサンプリングし、ガス中の各成分濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。   The obtained treated water was sampled, and the TOC decomposition rate was determined by measuring the TOC concentration. The obtained gas was sampled, and the concentration of each component in the gas was measured to obtain the TOC decomposition rate.

なお、得られたガスの組成は、CH49.5%、H45.6%、CO0.23%及びその他4.7%であった。The composition of the obtained gas was 49.5% CH 4 , 45.6% H 2 , 0.23% CO 2 and 4.7% other.

比較例1
廃水中の全有機炭素1molに対する水素添加量を11.7Nlとした以外は、実施例2と同様の方法により廃水処理を行った。
Comparative Example 1
Wastewater treatment was performed in the same manner as in Example 2 except that the amount of hydrogen added to 1 mol of total organic carbon in the wastewater was 11.7 Nl.

得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。また、得られたガスをサンプリングし、ガス中の各成分濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。   The obtained treated water was sampled, and the TOC decomposition rate was determined by measuring the TOC concentration. The obtained gas was sampled, and the concentration of each component in the gas was measured to obtain the TOC decomposition rate.

なお、得られたガスの組成は、CH33.3%、H2.15%、CO60.1%及びその他4.45%であった。The composition of the obtained gas was 33.3% CH 4 , 2.15% H 2 , 60.1% CO 2 and 4.45% other.

実施例2〜5及び比較例1において求めたTOC分解率と水素添加量との関係を図2に示す。   FIG. 2 shows the relationship between the TOC decomposition rate determined in Examples 2 to 5 and Comparative Example 1 and the amount of hydrogen added.

また、前記処理水から求めたTOC分解率の値から前記ガスから求めたTOC分解率の値を除することにより導き出された炭素析出割合と水素添加量との関係を図3に示す。図3から、水素添加量を増やすに従い、炭素析出割合が減少することがわかる。特に、廃水中の全有機炭素1molに対する水素添加量を45Nl以上にすれば、炭素析出割合が15%以下となることがわかる。   In addition, FIG. 3 shows the relationship between the carbon deposition rate and the hydrogenation amount derived by dividing the TOC decomposition rate value obtained from the gas from the TOC decomposition rate value obtained from the treated water. FIG. 3 shows that the carbon deposition rate decreases as the hydrogen addition amount increases. In particular, it can be seen that if the amount of hydrogen added to 1 mol of total organic carbon in the wastewater is 45 Nl or more, the carbon deposition rate is 15% or less.

実施例6
約200時間にわたり連続的に廃水処理を実行した以外は実施例2と同様の方法により行った。
Example 6
The same process as in Example 2 was performed except that the wastewater treatment was continuously performed for about 200 hours.

得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。   The obtained treated water was sampled, and the TOC decomposition rate was determined by measuring the TOC concentration.

処理水から求めたTOC分解率と延運転時間との関係を図4に示す。   FIG. 4 shows the relationship between the TOC decomposition rate obtained from the treated water and the extended operation time.

図4から、廃水中の全有機炭素1molに対する水素添加量を58.7Nlとした場合、200時間経過しても分解率の低下はほとんど見られないため、連続的に廃水を処理できることがわかる。   FIG. 4 shows that when the amount of hydrogen added to 1 mol of total organic carbon in the wastewater is 58.7 Nl, the degradation rate is hardly lowered even after 200 hours, and the wastewater can be treated continuously.

また、図3及び図4から、全有機炭素1molに対する水素添加量を58.7Nlとした場合、炭素析出割合が15%以下となり、連続的に廃水を処理できることがわかる。   3 and 4 show that when the amount of hydrogen added to 1 mol of total organic carbon is 58.7 Nl, the carbon deposition rate is 15% or less, and the wastewater can be treated continuously.

比較例2
約200時間にわたり連続的に廃水処理を実行した以外は比較例1と同様の方法により行った。
Comparative Example 2
It was carried out by the same method as in Comparative Example 1 except that the wastewater treatment was continuously performed for about 200 hours.

得られた処理水から求めたTOC分解率と延運転時間との関係を図4に示す。   FIG. 4 shows the relationship between the TOC decomposition rate obtained from the obtained treated water and the extended operation time.

図4から、廃水中の全有機炭素1molに対する水素添加量を11.7Nlとした場合、時間の経過とともに分解率が低下していくため、連続的に廃水を処理することは困難であることがわかる。   From FIG. 4, when the amount of hydrogen added to 1 mol of total organic carbon in the wastewater is 11.7 Nl, the decomposition rate decreases with the passage of time, so that it is difficult to continuously treat the wastewater. Recognize.

実施例7
水素分圧を6.8MPaとした以外は、実施例2と同様の方法により廃水処理を行った。
Example 7
Waste water treatment was performed in the same manner as in Example 2 except that the hydrogen partial pressure was 6.8 MPa.

得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。また、得られたガスをサンプリングし、ガス中の各成分濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。   The obtained treated water was sampled, and the TOC decomposition rate was determined by measuring the TOC concentration. The obtained gas was sampled, and the concentration of each component in the gas was measured to obtain the TOC decomposition rate.

なお、得られたガスの組成は、CH45.3%、H48.8%、CO0.4%及びその他5.5%であった。The composition of the obtained gas was CH 4 45.3%, H 2 48.8%, CO 2 0.4% and others 5.5%.

比較例3
水素分圧を2.0MPaとした以外は、実施例2と同様の方法により廃水処理を行った。
Comparative Example 3
Wastewater treatment was performed in the same manner as in Example 2 except that the hydrogen partial pressure was 2.0 MPa.

得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。また、得られたガスをサンプリングし、ガス中の各成分濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。   The obtained treated water was sampled, and the TOC decomposition rate was determined by measuring the TOC concentration. The obtained gas was sampled, and the concentration of each component in the gas was measured to obtain the TOC decomposition rate.

なお、得られたガスの組成は、CH13.3%、H82.3%、CO2.3%及びその他2.1%であった。The composition of the obtained gas was 13.3% CH 4 , 82.3% H 2 , 2.3% CO 2 and 2.1% other.

実施例8
水素分圧を3.3MPaとし、かつ、230℃で水熱反応させる以外は、実施例2と同様の方法により廃水処理を行った。
Example 8
Wastewater treatment was performed in the same manner as in Example 2 except that the hydrogen partial pressure was 3.3 MPa and the hydrothermal reaction was performed at 230 ° C.

得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。また、得られたガスをサンプリングし、ガス中の各成分濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。   The obtained treated water was sampled, and the TOC decomposition rate was determined by measuring the TOC concentration. The obtained gas was sampled, and the concentration of each component in the gas was measured to obtain the TOC decomposition rate.

なお、得られたガスの組成は、CH30.8%、H61.4%、CO3.2%及びその他4.6%であった。The composition of the obtained gas was 30.8% for CH 4 , 61.4% for H 2 , 3.2% for CO 2 and 4.6% for others.

比較例4
水素分圧を0.6MPaとした以外は、実施例8と同様の方法により廃水処理を行った。
Comparative Example 4
Wastewater treatment was performed in the same manner as in Example 8 except that the hydrogen partial pressure was 0.6 MPa.

得られた処理水をサンプリングし、TOC濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。また、得られたガスをサンプリングし、ガス中の各成分濃度を測定することにより、TOC分解率を求めた。   The obtained treated water was sampled, and the TOC decomposition rate was determined by measuring the TOC concentration. The obtained gas was sampled, and the concentration of each component in the gas was measured to obtain the TOC decomposition rate.

なお、得られたガスの組成は、CH6.7%、H88.6%、CO3.3%及びその他1.4%であった。The composition of the obtained gas was CH 4 6.7%, H 2 88.6%, CO 2 3.3% and others 1.4%.

実施例7〜8及び比較例3〜4において求めたTOC分解率と水素分圧との関係を図5に示す。   FIG. 5 shows the relationship between the TOC decomposition rate and the hydrogen partial pressure obtained in Examples 7-8 and Comparative Examples 3-4.

また、前記処理水から求めたTOC分解率の値から前記ガスから求めたTOC分解率の値を除することにより導き出された炭素析出割合と水素分圧との関係を図6に示す。   FIG. 6 shows the relationship between the carbon deposition rate and the hydrogen partial pressure derived by dividing the TOC decomposition rate value obtained from the gas from the TOC decomposition rate value obtained from the treated water.

図6から、水素分圧を2.5MPa以上にすれば、炭素析出割合を15%以下に抑制でき、廃水を連続的に処理できることがわかる。   FIG. 6 shows that if the hydrogen partial pressure is 2.5 MPa or more, the carbon deposition rate can be suppressed to 15% or less, and the wastewater can be treated continuously.

実施例9
実施例2において、熱交換器9の内管の出口から排出される混合流体を観察・分析した。
Example 9
In Example 2, the mixed fluid discharged from the outlet of the inner tube of the heat exchanger 9 was observed and analyzed.

前記混合流体は、処理前の廃水(以下、「原水」と略記する)と比べ、外見上変化している様子はなかった。   The mixed fluid did not appear to change in appearance compared to the waste water before treatment (hereinafter abbreviated as “raw water”).

また、原水及び前記混合流体の含有成分を赤外分光光度計(FT−IR)により分析した。その結果を図7に示す。図7から、原水及び前記混合流体との間で含有成分の違いはほとんどないことがわかる。   Moreover, the raw water and the components contained in the mixed fluid were analyzed by an infrared spectrophotometer (FT-IR). The result is shown in FIG. From FIG. 7, it can be seen that there is almost no difference in content components between the raw water and the mixed fluid.

また、前記混合流体を前記反応器に供給したところ、特に問題なく前記反応器内で水熱反応を行うことができた。   Further, when the mixed fluid was supplied to the reactor, a hydrothermal reaction could be performed in the reactor without any particular problem.

比較例5
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を250℃とした(すなわち、触媒不存在下で排水と水素とを反応させた)以外は、実施例2と同様の方法により廃水処理を行った。その際、熱交換器9から排出される混合流体を観察・分析した。
Comparative Example 5
Except that the temperature of the mixed fluid discharged from the outlet of the inner pipe of the heat exchanger 9 was 250 ° C. (that is, waste water and hydrogen were reacted in the absence of a catalyst), the same method as in Example 2 was used. Wastewater treatment was performed. At that time, the mixed fluid discharged from the heat exchanger 9 was observed and analyzed.

前記混合流体の外見上の様子を図8に示す。図8から、前記混合流体には、析出物が多量に存在することがわかる。また、前記混合流体の含有成分をFT−IRにより分析した。その結果を図7に示す。図7から、前記混合流体には、オレフィン化合物及び芳香族化合物が存在することがわかる。また、IRスペクトルは全体的にブロードになっており、多成分になっているか、高分子化合物が含まれるものと考えられる。さらに、前記混合流体をガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS)により分析した。その結果を図9に示す。図9から、前記混合流体には、脂肪族炭化水素及び芳香族化合物が多数存在することがわかる。   The appearance of the mixed fluid is shown in FIG. FIG. 8 shows that the mixed fluid contains a large amount of precipitates. The components contained in the mixed fluid were analyzed by FT-IR. The result is shown in FIG. FIG. 7 shows that the mixed fluid contains an olefin compound and an aromatic compound. Further, the IR spectrum is broad as a whole, and it is considered that the IR spectrum is multi-component or contains a polymer compound. Further, the mixed fluid was analyzed by a gas chromatograph mass spectrometer (GC / MS). The result is shown in FIG. From FIG. 9, it can be seen that the mixed fluid contains a large number of aliphatic hydrocarbons and aromatic compounds.

なお、廃水処理を続けたところ、前記析出物により、反応装置10の入口部分及び出口部分が閉塞され、廃水処理を続行することができなくなった。   When the wastewater treatment was continued, the precipitates blocked the inlet portion and the outlet portion of the reactor 10, and the wastewater treatment could not be continued.

試験例1(TOC濃度)
TOC濃度は、TOC−V CPN(「株式会社島津製作所」製)を用いて測定した。
Test Example 1 (TOC concentration)
The TOC concentration was measured using TOC-V CPN (manufactured by Shimadzu Corporation).

試験例2(TOC分解率)
処理水から求めたTOC分解率及びガスから求めたTOC分解率は、下記式により求めた。
Test Example 2 (TOC decomposition rate)
The TOC decomposition rate obtained from the treated water and the TOC decomposition rate obtained from the gas were obtained by the following formula.

処理水から求めたTOC分解率
=(原水TOC濃度−処理水TOC濃度)÷原水TOC濃度
ガスから求めたTOC分解率
=(原水TOC濃度−(ガス分析により求めた処理水のTOC濃度の予測値))÷原水TOC濃度
なお、「ガス分析により求めた処理水のTOC濃度の予測値」は、ガスの量とガスの組成から求めた炭素量(mg)を処理水量(l)で割ることにより求めた。
TOC decomposition rate obtained from treated water = (raw water TOC concentration−treated water TOC concentration) ÷ raw water TOC concentration TOC decomposition rate obtained from gas = (raw water TOC concentration− (predicted value of treated water TOC concentration obtained by gas analysis) )) ÷ Concentration of raw water TOC Note that the “predicted value of TOC concentration of treated water obtained by gas analysis” is calculated by dividing the amount of carbon (mg) obtained from the amount of gas and the composition of the gas by the amount of treated water (l) Asked.

本発明の概要を示すフローシートである。It is a flow sheet which shows the outline of the present invention. 実施例2〜5及び比較例1において求めたTOC分解率と水素添加量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the TOC decomposition | disassembly rate calculated | required in Examples 2-5 and the comparative example 1, and the amount of hydrogenation. 実施例2〜5及び比較例1において求めたTOC分解率から導き出された炭素析出割合と水素添加量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the carbon deposition rate derived from the TOC decomposition rate calculated | required in Examples 2-5 and Comparative Example 1, and the amount of hydrogenation. 実施例6及び比較例2における処理水から求めたTOC分解率と延運転時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the TOC decomposition | disassembly rate calculated | required from the treated water in Example 6 and Comparative Example 2, and total operation time. 実施例7〜8及び比較例3〜4において求めたTOC分解率と水素分圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the TOC decomposition | disassembly rate calculated | required in Examples 7-8 and Comparative Examples 3-4, and hydrogen partial pressure. 実施例7〜8及び比較例3〜4において求めたTOC分解率から導き出された炭素析出割合と水素分圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the carbon deposition rate and hydrogen partial pressure which were derived from the TOC decomposition rate calculated | required in Examples 7-8 and Comparative Examples 3-4. 実施例9及び比較例5におけるFT−IR分析結果を示す図である。It is a figure which shows the FT-IR analysis result in Example 9 and Comparative Example 5. 比較例5における混合流体の外見上の様子を示す写真である。10 is a photograph showing an appearance of a mixed fluid in Comparative Example 5. 比較例5におけるGC/MS分析結果を示す図である。It is a figure which shows the GC / MS analysis result in the comparative example 5.

符号の説明Explanation of symbols

1…貯留タンク
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Storage tank 2 ... Line 3 ... Pump 4 ... Line 5 ... Line 6 ... Compressor 7 ... Line 8 ... Line 9 ... Heat exchanger 10 ... Reactor 11 ... Line 12 ... Line 13 ... Cooler 14 ... Gas-liquid separation 15 ... Pressure control valve 16 ... Liquid level control valve

Claims (4)

触媒存在下、有機物含有廃水と水素とを反応させることにより、前記廃水中の有機物をガスに変換する廃水処理方法であって、
有機物含有廃水に添加する水素の添加量を廃水中の全有機炭素1molに対し、45Nl以上とし、
予め、有機物含有廃水と水素との混合流体の流路に触媒を備えた熱交換器である加熱部で、触媒存在下、有機物含有廃水と水素との混合流体を加熱し、
水熱反応部で、触媒存在下、前記加熱後の混合流体中の有機物含有廃水と水素とを215〜370℃で反応させ
前記熱交換器によって、1)前記混合流体と2)有機物含有廃水と水素との反応後に得られる気液混合相との間で熱交換を行う
廃水処理方法。
A wastewater treatment method for converting organic matter in the wastewater into gas by reacting the wastewater containing organic matter with hydrogen in the presence of a catalyst,
The amount of hydrogen added to the organic matter-containing wastewater is 45 Nl or more per 1 mol of total organic carbon in the wastewater,
In advance, in the heating section that is a heat exchanger provided with a catalyst in the flow path of the mixed fluid of organic matter-containing wastewater and hydrogen, the mixed fluid of organic matter-containing wastewater and hydrogen is heated in the presence of the catalyst,
In the hydrothermal reaction section, in the presence of a catalyst, the organic substance-containing wastewater in the mixed fluid after heating and hydrogen are reacted at 215 to 370 ° C. ,
A wastewater treatment method in which heat exchange is performed between 1) the mixed fluid and 2) a gas-liquid mixed phase obtained after the reaction between the organic substance-containing wastewater and hydrogen by the heat exchanger .
前記加熱部で、前記混合流体の温度が200℃を超えるように、前記混合流体を加熱する請求項1に記載の廃水処理方法。 The wastewater treatment method according to claim 1, wherein the mixed fluid is heated by the heating unit such that a temperature of the mixed fluid exceeds 200 ° C. 前記水熱反応部の水素分圧を2.5MPa以上とする請求項1に記載の廃水処理方法。 The wastewater treatment method according to claim 1, wherein a hydrogen partial pressure in the hydrothermal reaction section is 2.5 MPa or more. 前記加熱部と前記水熱反応部とが、一体の反応器を構成する請求項1に記載の廃水処理方法。 The wastewater treatment method according to claim 1, wherein the heating unit and the hydrothermal reaction unit constitute an integrated reactor.
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