JPH03296500A - 高濃度有機廃液の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高濃度有機廃液の処理方法に係り、特にし尿等
の高濃度有機廃液を湿式触媒酸化して処理する方法にお
いて、高水質の処理水を低コストにかつ効率的に得るこ
とができる高濃度有機廃液の処理方法に関する。

［従来の技術］ 従来、高濃度有機物含有廃水を処理する方法として、チ
ンマーマン法が知られている。このチンマーマン法は廃
水、を高温高圧下に維持するとともに、その廃水中に空
気（酸素）を吹き込み固形有機物を可溶化し、アンモニ
アや有機酸に変化させるものである。

また、チンマーマン法を改良して処理効率を高めたもの
として、酸化触媒の存在下に湿式酸化を行なう湿式触媒
酸化処理法が提案されている。

この湿式触媒酸化処理法に従フて、酸化触媒の存在下に
湿式酸化を行なうと、反応効率が高くＮＨ３−Ｎ（アン
モニア態窒素）をも効率良く分解することができる。そ
して、窒素成分はＮ２ガスやＮＯ３−イオンに分解され
、また、有機炭素はＧＯ２ガスに分解される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記湿式触媒酸化プロセスでは、次のよ
うな欠点があった。

■　湿式触媒酸化では、効率上の問題から処理水中に窒
素成分の一部がＮＯｓ　−Ｎとして存在する。これを生
物学的脱窒法で処理する場合には、新たに有機炭素を添
加する必要があり、経済的に好ましくない。

■　■で過剰添加の残留有機炭素の処理が必要となる。

■　窒素成分や残留有機炭素を生物学的な方法で処理す
る場合は、生成汚ねとの固液分層が必要である。

本発明は上記従来の問題点を解決し、高濃度有機廃液の
湿式触媒酸化プロセスにおいて、安定かつ効率的な処理
を行なうことにより、低コストにて高水質の処理水を得
ることを可能とする高濃度有機廃液の処理方法を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の高濃度有機廃液の処理方法は、高濃度有機廃液
を湿式触媒酸化した後、生成した硝酸イオンを固定床式
生物脱窒塔で脱窒処理し、更に残留するＣＯＤ成分を生
物濾過により除去することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、湿式触媒酸化処理により、高濃度有
機廃液（原液）中の固形物が可溶化すると共に窒素成分
はアンモニア態を経て大部分は窒素ガスとなり、残りの
１〜１０％がＮ０３−Ｎとして残留する。含有される有
機物の大部分はアルデヒド類、有機酸を経て炭酸ガスに
なるが、湿式触媒酸化塔の滞留時間を短くすることで、
更に低分子化した有機酸等の形で残留させることができ
る。残留有機物のコントロールは湿式触媒酸化塔を小型
化することにより容易に行なうことができ、更に、原液
濃度の変動に対しては原液供給量、温度、圧力、酸素吹
込量等の運転操作を調整することにより対応することが
できる。

次いで、湿式触媒酸化処理液は固定床式生物脱窒塔にて
脱窒処理される。ここで、ＮＯ３−Ｎの脱窒に必要な有
機物として湿式触媒酸化塔の残留有機物を有効利用する
ことができる。なお、生物学的脱窒法としては浮遊法が
代表的だが、浮遊法では本発明で対象とする液の有機物
に対してはいわゆるバルキングを起こしやすい。バルキ
ング防止のためには、窒素負荷速度を低くしなければな
らず、装置コスト面、運転管理面において好ましくない
。これに対して濾材に生物を付着させた固定床方式であ
れば、このような不具合がなく有利である。

生物脱窒処理液は、次いで、濾材を充填した生物濾過塔
に空気の吹き込み状態で入れる。ここでも、浮遊法は前
述した生物学的脱窒法の事由と同一で好ましくなく、生
物濾過法の濾過作用によれば、より清澄な処理水を効率
的に得ることがで診る。

本発明においては、効率的な湿式触媒酸化を行ない、更
に生物脱窒、生物濾過により高水質の処理水を得るため
に、湿式触媒酸化におけるＣ０ＤｃＲ除去率は９５〜９
８％とするのが好ましい 本発明の処理によれば、 ＢＯＤ　　：５ｍｇ／ｆｌ以下 ＣｏＤＣＲ＝５０ｍｇ／ｌ以下 ＣＯＤ　Ｍｎ　：　１５　ｍ　ｇ　／　１１以下ＳＳ　
　　：５ｍｇ／ｉ以下 色度　　：３０度以下 Ｔ−Ｎ　　：５ｍｇ／ｊ２以下 といった高水質の処理水を得ることが可能とされる。

本発明の高濃度有機廃液の処理方法によれば、■　湿式
触媒酸化により、窒素成分をＮ２とＮ０ｚ−Ｈにするこ
とができる。このため、後処理として硝酸化工程が不要
となる。

■　生物脱窒塔における脱窒処理においては有機物の添
加が不要ないし低減される。このため薬剤コストが低減
される。

■　生物脱窒塔、生物濾過塔においてバルキング等のト
ラブルがなく運転操作が容易である。

■　湿式触媒酸化の反応時間を大幅に短縮することが可
能とされる。このため、湿式触媒酸化塔の小容量化及び
触媒量の低減が図れる。

■　全体として設置面積が小さく、臭気等の発生が少な
く環境が良い。

■　Ｔ−Ｎ、Ｃ０Ｄｅ＊及び色度が効率的に除去され、
後工程の高度処理が不要となる。

■　エネルギー効率が良い。

等の効果が奏される。更に、生物脱窒塔の前にすン酸イ
オンをヒドロキシアパタイトのようなカルシウム塩とし
て不溶化する方法の固液分離槽を設けた場合には、 ■　易脱水性の固形物が得られ、汚泥１［容量が少ない
。

という効果も奏され、極めて有利である。

［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図は本発明の高濃度有機廃液の処理方法の一実施例
を示す系統図である。

本発明においては、し尿及び／又は浄化槽汚泥等を微破
砕処理して得られる高濃度に有機物を含有する廃水を原
液として、これをまず、湿式触媒酸化処理する。

即ち、し尿及び／又は浄化槽汚泥は、配管１１より破砕
工程１に送給され、微破砕処理された後、得られる高濃
度有機廃液（原液）は、配管１２を経て熱交換器２に送
給され、後述の湿式触媒酸化塔処理水と熱交換して加熱
される。次いで、原液は配管１３、可溶化基３、配管１
４を経て湿式触媒酸化塔４に送給される。

湿式触媒酸化塔４は、高圧容器に後述の触媒を充填して
触媒層を形成したものであフて、原液は、この触媒層に
上向流又は下向流に通液され、高温高圧下にて酸化処理
される。即ち、熱交換器２への原液導入用配管１２には
、コンプレッサを備える大気等の酸素含有ガスの供給用
配管（図示せず）が接続されており、原液中に空気等の
酸素含有ガスが吹き込まれた後、熱交換器２、湿式可溶
上塔３を経て湿式触媒酸化塔４に導入され、触媒の存在
下、酸化処理される。

湿式触媒酸化塔４の処理水及び処理ガスは、配管１５よ
り取り出され、熱交換器２にて常温近くまで冷却された
後、配管１６により固液分離槽５に送給される。

なお、本発明において、湿式触媒酸化塔４に充填される
触媒の好適なものとしては、鉄、マンガン、コバルト、
ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジ
ウム、白金、銅、金及びタングステン、並びにこれらの
酸化物、二塩化ルテニウム、二塩化白金等の塩化物、硫
化ルテニウム、硫化ロジウム等の硫化物など、水に対し
不溶性又は難溶性の化合物等が挙げられ、これらは１種
を単独で或いは２種以上を併用して使用することができ
る。

これら金属又は化合物よりなる触媒は、常法に従ってチ
タニア（酸化チタン）、ジルコニア（酸化ジルコニア）
、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、活性炭、或い
は、ニッケル、ニッケルークロム、ニッケルークロム−
アルミニウム、ニッケルークロム−鉄等の金属多孔体等
の担体に担持して使用するのが好ましく、その担持量と
しては、通常、担体重量に対して０．０５〜２５％、好
ましくは０．５〜３％とするのが適当である。

触媒形状としては、粒状、ペレット状、円柱状、破砕片
状、ハニカム状又は粉末状等の種々の形態で使用するこ
とができる。

湿式触媒酸化塔４における反応温度は、２００〜３７０
℃、特に２００〜３００℃とするのが好ましく、また、
反応圧力は、このような高温下でも原液が液相を保持す
るような加圧下、例えば３０〜９５　ｋ　ｇ／Ｃｍ”、
特に７０〜９５ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ”とするのが好まし
い。

また、湿式触媒酸化塔４の原液流速はその反応時間（塔
内滞留時間）が４０〜９０分となるように設定するのが
好ましい。

酸素含有ガスとしては、空気の他、酸素濃度２１％以上
のガスを使用するのが好ましい。２１％よりも高濃度の
酸素を含むガスの場合は吹き込みガス量の減少が図れる
。また、熱損失量が減少すると共に反応速度が高まり、
処理効率を高めることができる。酸素濃度２１％以上の
ガスとしては選択性酸素透過膜法、空気に純酸素を混合
する方法、プレッシャスイングアトソープション（ＰＳ
Ａ）法等により得られる酸素富化空気や、液体酸素を気
化させた純酸素等を用いることができる。

原液への酸素含有ガスの吹き込みは、湿式触媒酸化塔４
への原液供給用配管へ供給するほか、湿酸触媒酸化塔４
へ直接供給して行なうこともできる。

この酸素含有ガスによる供給酸素量は、湿式触媒酸化塔
４へ供給される原液中の有機物量、Ｎ量に対して必要な
酸素量よりも多い酸素量となるように設定すれば良く、
一般には、酸素含有ガスと原液との気：液流量比（常圧
における体積比）は５０〜５００　：　１とするのが好
ましい。

固液分離槽５においては、液中の無機性の固形物と有機
性のリン酸イオンを除去するために、リンネ溶化剤を添
加して、ｐＨ調整を行ない固液分離する。リンネ溶化剤
はカルシウム化合物、アルミニウム化合物、鉄化合物な
どがあるが、リン酸イオンをヒドロキシアパタイトのよ
うなカルシウム塩として不溶化させるとケーキの脱水性
が良く、有利である。脱水性の良いリンネ溶化物を得る
には、カルシウム化合物を添加する時のＰＨを６．５〜
７．０にする第一段調整とｐＨ８，０〜８．５にする第
二段調整の二段調整とし、ここで得られる沈殿物の一部
を予め第一段調整前に添加する方法を採用するのが良い
。

固液分離槽５の分離液は、配管１７より濾材を充填した
固定床式生物脱窒塔６に送給され、脱窒処理される。こ
こで、ＮＯ３−Ｎの脱窒に必要な有機物は湿式触媒酸化
塔での残留有機物を利用するが、急激な変動等で有機物
が不足するときはメタノール、エタノール、酢酸等の有
機物を補給しても良い。生物脱窒塔６の濾材は砂、砂利
、アンスラサイト、プラスチック、活性炭、天然石、人
工材等の各種濾材を用いることができる。

生物脱窒塔６の処理液は、配管１８より生物濾過塔７に
送給し、ここで生物濾過することにより、残留する低分
子量有機酸類等を分解除去する。この生物濾過塔７の濾
材としても前記生物脱窒塔６の濾材と同様のものを用い
ることができる。

生物脱窒塔６の処理液（以下「生物濾過原液」と称する
。）の生物濾過は、例えば次のようにして行なうのが好
ましい。即ち、生物濾過原液の流入管及び排出管（１９
）と散気管を備え、粒状媒体層及び粒状媒体層を支持す
るための支持材層を充填した生物濾過塔を用い、生物濾
過原液を流入管より生物濾過塔内に導入し、散気管から
のガス（空気）と共に好気的に維持された粒状媒体の層
内を上向流で通過させる。この際、生物濾過原液は粒状
媒体表面に付着している微生物膜により好気的微生物処
理を受けると共に濾過作用を受け、得られる高水質の処
理水は排出口より取り出される。

本発明において、このような生物濾過処理は、生物濾過
塔のＣ０ＤｃＲ負荷ｘｏｋｇ／ゴ・臼以下、好ましくは
２ｋｇ１ｄ・日程度で行なうのが好ましい。

生物濾過塔７の処理水は配管１９より排出され、必要に
応じて更に濾過処理した後、系外に排出される。

なお、このような生物濾過にあたり、生物濾過塔の余剰
の生物汚泥やその後の濾過器で分離された生物汚泥は、
微破砕工程に返送し、し尿等の原液と共に処理すること
ができる。

以下、具体的な実施例について説明する。

実施例１ 第１図に示す方法に従って、第１表に示す水質のし尿処
理（通水量３１　／　ｈ　ｒ　）を行なった。湿式可溶
化塔、湿式触媒酸化処理塔、固液分離槽、生物脱窒塔及
び生物濾過塔の処理条件は下記の通りとした。

湿式可溶化処理、湿式触媒酸化処理、固液分離、生物脱
窒処理及び生物濾過処理により得られた処理水の水質を
第１表に示す。

湿式可溶化塔 空塔容量＝３１ 圧カニ９０ｋｇ／ｃｍ” 温度：２７０℃ 空気量：理論量の１．５倍 湿式触媒酸化塔 触媒容量：３ｆｔ 圧カニ９０ｋｇ／ａｍ” 温度＝２８５℃ 排ガス量：０．５０〜０．６２Ｎ−ｍ’／ｈｒ固液分離
槽 Ｃａ　（ＯＨ）２添加量：１０００ｍｇ／ｊ！（Ｃａと
して、Ｔ−Ｐの １．５倍当量） 生物脱窒塔 濾材充填量＝４１ （５０ｍｍφｘ２０００ｍｍＨ） 上向流通水 生物濾過塔 濾材充填量：１０１ ０１（８０φ× 液、空気上向流 ＯｍｍＨ） 第１表より、本発明の方法によれば著しく高水質の処理
水が得られることが明らかである。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の高濃度有機廃液の処理方法
によれば、し尿等の高濃度有機物含有廃液を高度処理を
要することなく安定に処理することができ、高水質の処
理水を低コストで効率的に得ることが可能とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高濃度有機廃液の処理方法の一実施例
を示す系統図である。 １・・・破砕工程、　　　　２・・・熱交換器、３・・
・湿式可溶上塔、　　４・・・湿式触媒酸化塔、６・・
・生物脱窒塔、　　　フ・・・生物濾過塔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高濃度有機廃液を湿式触媒酸化した後、生成した
   硝酸イオンを固定床式生物脱窒塔で脱窒処理し、更に残
   留するＣＯＤ成分を生物濾過により除去することを特徴
   とする高濃度有機廃液の処理方法。