JP6376825B2 - 生物学的に処理された廃水からの硫酸ナトリウムの除去 - Google Patents
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Description
ヒドロキシプロピル化デンプン(HPS)の製造方法では、反応効率を改善し、且つ、高い力価及び酸化プロピレンレベルでのゲル化からデンプンを保護するために硫酸ナトリウムを使用する。ヒドロキシプロピル化デンプンの製造から生じる廃水(wastewater)は高濃度の有機物や硫酸ナトリウムを含んでいるので、廃水処理法に耐えることは稀である。硫酸ナトリウムは生物学的方法によって分解できないので、最終的に流出物(effluent)中に入ることになる。中国、オーストラリア、タイ、ブラジル、及び他の国には、厳しい廃水中の硫酸塩制限が存在する。現在、この廃水から硫酸塩を経済的に取り除くことができる工業的手法は存在しない。
一態様において、本件は:
a)高い有機含有量を有する廃水流を、膜型バイオリアクターで処理すること;
b)ステップa)からの流出物を、陽イオン交換体で処理すること;そして
c)ステップb)からの流出物を、ナノ膜フィルターで処理すること、
を含んで成る方法を提供する。
一実施形態において、膜型バイオリアクターの膜間圧力差は、約10kPa〜約600kPaである。別の実施形態において、膜型バイオリアクターの膜間圧力差は、約20kPa〜約500kPaである。別の実施形態において、膜型バイオリアクターの膜間圧力差は、約30kPa〜約400kPaである。別の実施形態において、膜型バイオリアクターの膜間圧力差は、約40kPa〜約80kPaである。
一実施形態において、ナノ膜フィルターは、約200ダルトン〜約15,000ダルトンの分画分子量を有する。別の実施形態において、ナノ膜フィルターは、約200ダルトン〜約1,000ダルトンの分画分子量を有する。別の実施形態において、ナノ膜フィルターは、約200ダルトン〜約500ダルトンの分画分子量を有する。別の実施形態において、ナノ膜フィルターは、約400ダルトン〜約500ダルトンの分画分子量を有する。
一実施形態において、前記方法の温度は、約15℃〜約45℃である。別の実施形態において、前記方法の温度は、約20℃〜約40℃である。
一実施形態において、前記方法は、硫酸ナトリウム十水和物の単離を更に含む。別の実施形態において、前記単離は、結晶化方法によるものである。別の実施形態において、前記結晶化方法の温度は、約0℃〜約5℃である。別の実施形態において、単離された硫酸ナトリウム十水和物の純度は、99%超である。別の実施形態において、単離された硫酸ナトリウム十水和物の純度は、99.5%超である。別の実施形態において、単離された硫酸ナトリウム十水和物の純度は、約99.6%である。
一実施形態において、様々なタイプの膜(MBR/ナノ濾過)、軟化剤、冷却、結晶化、遠心分離を使用した方法が、生物学的方法の流出物から硫酸ナトリウムを取り除くために開発された。一実施形態において、本件の方法は、パイロットプラント規模において試験され、そして、4週間の評価後に、技術的解決策であることが証明された。一実施形態において、膜の詰まりの問題は、前記系の運転中に経験しなかった。
本件の一実施形態において、膜型バイオリアクターは、廃水流から全てのタイプの細菌を取り除く。別の実施形態において、膜型バイオリアクターの膜細孔径は、約0.04マイクロメートルである。
本件の一実施形態において、ナノ膜フィルターは、250mg/Lを下回る値まで化学的酸素要求量を廃水流から取り除くことができる。
本件の一実施形態において、廃水流中の硫酸ナトリウム濃度は、都市下水道に関する上海の放流基準(Shanghai Discharge Standard for Municipal Sewerage System)(DB31/445−2009)の上限を下回るように制御される。別の実施形態において、廃水流中の硫酸ナトリウム濃度は、500mg/L未満である。
本件の硫酸ナトリウム十水和物結晶は、99%超の純度を有する。一実施形態において、結晶化方法からの流出物には、カルシウム、マグネシウム、有機物、及び重金属を取り除くために、陽イオン交換体及び粒状活性炭系を通過させる。別の実施形態において、結晶化された硫酸ナトリウム十水和物は、溶解され、そして、ヒドロキシプロピル化デンプンの製造に再利用される。
別段の状況を示さない限り、以下の定義が本件の化合物に使用される。頭字語「COD」は、化学的酸素要求量を意味する。頭字語「GAC」は、粒状活性炭を意味する。頭字語「GFO」は、粒状酸化鉄を意味する。頭字語「MBR」は、膜型バイオリアクターを意味する。頭字語「NF」は、ナノ膜フィルターを意味する。頭字語「PCH」は、プロピレンクロロヒドリンを意味する。これらには、2−クロロ−1−プロパノールと1−クロロ−2−プロパノール(sec−プロピレンクロロヒドリン)の両方が含まれる。頭字語「TDS」は、全溶存態固形物を意味し、そしてそれには、硫酸ナトリウムが含まれる。頭字語「TP」は、全リン含有量を意味する。頭字語「TSS」は、全懸濁物質含有量を意味する。
本明細書中に使用される場合、「ナノ膜フィルター」という用語は、ナノ濾過又はNFが可能な装置を意味することが意図されている。ナノ濾過は、限外濾過(UF)と逆浸透(RO)の間の範囲にわたるクロスフロー濾過技術である。前記膜の公称細孔径は典型的に約1ナノメートルである。ナノ濾過膜は、典型的に公称細孔サイズより大きい分画分子量(MWCO)で評価される。そのMWCOは、典型的に1000原子質量単位(ダルトン)未満である。ナノ濾過は、供給流から多価陽イオン除去を取り除き、且つ、天然の有機物質及び合成の有機物質の両方を取り除く。
本明細書中に使用される場合、「高い有機含有量を有する廃水流」という用語は、約1,000〜約30,000mg(O2)/Lの化学的酸素要求量(COD)を有する廃水流を意味することが意図されている。
当該技術分野において認められている基準は存在しないが、膜系は粒度除去に基づいて5つのカテゴリのうちの1つに分類されている。これらのカテゴリは、大きい粒子から小さい粒子に向かって、粒子濾過(PF)、精密濾過(MF)、限外濾過(UF)、ナノ濾過(NF)、及び逆浸透(RO)と一般に呼ばれる。これらのカテゴリの間には、多少の重複がある。これらのカテゴリを例示する略図は、図3に示されている。
以下の実施形態は、本発明を更に例示及び説明するために提示されているので、どんな形であっても制限しているとみなされるべきではない。
1.a)高い有機含有量を有する廃水流を、膜型バイオリアクターで処理すること;
b)ステップa)からの流出物を、陽イオン交換体で処理すること;そして
c)ステップb)からの流出物を、ナノ膜フィルターで処理すること、
を含んで成る方法。
2.前記膜型バイオリアクターの膜細孔径が、約1μm〜約0.02μmである、実施形態1に記載の方法。
3.前記膜細孔径が、約0.4μm〜約0.03μmである、実施形態2に記載の方法。
4.前記膜型バイオリアクターの膜が、管状形状、螺旋形状、中空糸形状、又は平坦シート形状の膜である、実施形態1に記載の方法。
6.前記陽イオン交換体が、カルボン酸型、アミノホスホン酸型、イミノ二酢酸型、又はスルフォン酸型である、実施形態1に記載の方法。
7.前記陽イオン交換体が、ナトリウム形で存在する、実施形態6に記載の方法。
8.前記ナノ膜フィルターが、約200ダルトン〜約15,000ダルトンの分画分子量を有する、実施形態1に記載の方法。
9.前記ナノ膜フィルターにおける圧力低下が、約1kPa〜約4,000kPaである、実施形態1に記載の方法。
11.ステップc)からの流出物が、500mg/L未満の硫酸ナトリウム濃度を有する、実施形態1に記載の方法。
12.硫酸ナトリウム十水和物の単離を更に含んで成る、実施形態1に記載の方法。
13.前記単離が、結晶化方法によるものである、実施形態12に記載の方法。
14.前記結晶化方法の温度が、約0℃〜約5℃である、実施形態13に記載の方法。
15.前記硫酸ナトリウム十水和物を、遠心分離機で単離する、実施形態13に記載の方法。
17.ステップa)の前に、好気性生物系で廃水流を処理することを更に含んで成る、実施形態1に記載の方法。
18.ステップc)からの流出物を、冷却装置/晶析装置系で処理することを更に含んで成る、実施形態1に記載の方法。
19.冷却装置/晶析装置系からの流出物を、遠心分離機で処理することを更に含んで成る、実施形態18に記載の方法。
20.高い有機含有量を有する廃水流が、デンプン加工によるものである、実施形態1に記載の方法。
本件の特定の実施形態が例示及び説明されてはいるが、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく様々な他の変更や改変が行われ得ることは、当業者にとって明白であるだろう。そのため、本件の範囲内にあるそうした変更及び改変の全てが、添付の特許請求の範囲の範囲内に網羅されるものとする。
Claims (10)
- a)高い有機含有量及び硫酸ナトリウムを有する、ヒドロキシプロピル化デンプン製造プロセスからの廃水流を、膜型バイオリアクターで処理すること;
b)ステップa)からの流出物を、陽イオン交換体で処理すること;そして
c)ステップb)からの流出物を、ナノ濾過ユニットで処理して、流出物及び滞留物を生成すること、
を含んで成る方法であって、
前記ナノ濾過ユニットは、滞留物から硫酸ナトリウムを硫酸ナトリウム十水和物として回収できるように滞留物中の硫酸ナトリウムを濃縮し、
前記硫酸ナトリウム十水和物は、前記ヒドロキシプロピル化デンプン製造プロセスに再循環されて戻される、方法。 - 前記膜型バイオリアクターの膜細孔径が、約1μm〜約0.02μmである、請求項1に記載の方法。
- 前記ナノ濾過ユニットが、約200ダルトン〜約15,000ダルトンの分画分子量を有するナノ膜フィルターを有する、請求項1又は2に記載の方法。
- ステップc)からの流出物が、500mg/L未満の硫酸ナトリウム濃度を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 硫酸ナトリウム十水和物の単離を更に含んで成る、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 結晶化方法による硫酸ナトリウム十水和物の単離を更に含んで成り、前記結晶化方法の温度が約0℃〜約5℃である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記硫酸ナトリウム十水和物を、遠心分離機で単離する、請求項6に記載の方法。
- 前記遠心分離機からの濾液を、陽イオン交換体及び粒状活性炭ユニットに通すことを更に含んで成る、請求項7に記載の方法。
- ステップa)の前に、好気性生物系で廃水流を処理することを更に含んで成る、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ナノ濾過ユニットが、滞留物から硫酸ナトリウムを純度99%超にて硫酸ナトリウム十水和物として回収できるように滞留物中の硫酸ナトリウムを濃縮する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
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