JPH0372356B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ ポンプ２と連絡している、汚水を収容するタ
ンク１を備え、該ポンプはまた、酸化塔１１の入
口に接続されている加熱器６と連絡しており、該
塔の出口は熱交換器４と連絡しており、酸化塔１
１がガスを供給するガス入口１２及び分離器１６
に接続されている使用済みガス排出用ガス出口を
有している汚水浄化用装置において、前記装置
は、加熱器６と酸化塔１１の間に配置されてい
る、反応剤による汚水処理用の反応器８と、前記
熱交換器４と連絡されている相分離器１８とを更
に備え、前記熱交換器の冷却剤の入口及び出口が
ポンプ２と加熱器６の間に介在されていることを
特徴とする汚水浄化装置。

２ 相分離器１８が更に分離器１６と連絡されて
いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の
汚水浄化装置。

３ 反応剤による汚水処理用の反応器８が、ポン
プ２２、及び循環管２４によつてポンプの圧力出
口２２と連絡されている該ポンプ２２の吸い込み
入口に配置された水と反応剤の混合機２３の形態
を有しており、それに対して、分離器１６は、ス
クラバーの形態を有し、その汚水入口及び出口に
よつて加熱器６と水及び反応剤の混合機２３の間
に配置され、且つ該分離器のガス入口及び出口に
よつて酸化塔１１と相分離器１８の間に配置され
ていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載
の汚水浄化装置。

４ 酸化塔１１が、汚水へのガス飽和用室３１を
形成するために、ガス入口の側に、ガス分散器２
６より上に配置された管状挿入物２９を有してお
り、該室３１は水供給用管３４を有しており、酸
化塔は、また、該酸化塔１１の上方部に、ガス抜
き用管、水供給用管及び油相除去用管４０，４
１，４２を備える相分離室３６を形成するため、
管状挿入物２９より上に配置された一つの傾斜壁
３７と二つの縦仕切り壁３８，３９を有してお
り、該縦仕切り壁３８の一つは、該傾斜仕切り壁
３７の上端に接続されているその下端を有してお
り、それに対して、その上端は、該油相除去用管
４１より下に配置されており、その第２の縦仕切
り３９は、該油相除去用管４１より上に配置され
たその上端を有しており、それに対して、その下
端は、該傾斜仕切り３７より上で且つ水供給用管
４２より下に配置されていることを特徴とする請
求の範囲第１項又は第３項に記載の汚水浄化装
置。

５ ガス分散器２６が、管板４６によつてガス入
口より上で酸化塔１１内に配置された有孔管状要
素の形態を有していることを特徴とする請求の範
囲第４項に記載の汚水浄化装置。

６ 相分離室３６には、水の通過を許すために、
傾斜仕切り壁から少し距離を置いて、傾斜仕切り
壁３７より上及び下に配置された管状案内要素４
３が備えられ、縦仕切り壁３９，３８間に置かれ
た案内要素の上端は、該傾斜仕切り壁３７に接続
された該縦仕切り３８の上端と同一高さにあるこ
とを特徴とする請求の範囲第３項、第４項又は第
５項に記載の汚水浄化装置。

発明の分野 本発明は、概して化学工学に関し、特に多種の
化合物の分散系（dispersion systems）の相
（phases）を分離する技術に関し、特に乳化され
ている水性系（aqueous systems）の相を分離す
る技術に関する。

本発明は、分散されている水性系（dispersed
aqueous systems）の浄化を行う目的で、化学工
業、副生コークス工業、油工業、冶金その他の工
業において使用される生産工程に、適用を見い出
すことができる。

本発明は、汚水及び溶液から乳化された石油製
品を除去することに関して最大の利用性を見い出
すことができる。

現在存在する未解決の工業上の問題は、如何
に、汚水及び水溶液から乳化された石油製品を取
り除くための設備の能力を高め、その金属の量を
減らし、そしてその信頼性と効率を向上させるか
である。汚水処理設備が、反復使用のために、又
は環境に損害を与えることなしに排出するため
に、乳化された水性系を調製することにとつて基
本的であるので、上記問題の解決は、床面積が制
限されること、生産廃棄物が高度に有毒な油含有
液体を含むこと及び水が乏しいことを前提で、汚
水を浄化するための、十分に小さな寸法の特定場
所に有用の装置（sufficiently small size local
−utility apparatus）を提供することを可能にす
る。

発明の背景 曝気室（aeration chamber）に連絡している
混合室を備え、該曝気室の出口は、流量制御設備
（flow control fittings）と再循環ポンプ手段と
を有する循環管を通つて混合室の入口へ接続され
ている汚水浄化装置が知られている（ソヴイエト
社会主義共和国連邦発明者証第799822号、国際分
類BO3D1／14、“浮上分離法（floatation
process）のために液体培地（liquid media）を
調製する装置”を参照せよ。） しかし、この装置は、特に、乳化油、硫黄含有
化合物、アンモニア、その他の汚染物を含む圧縮
機凝縮物（compressor condensate）等の凝集さ
れた油で乳化された汚水の安定な構造を破壊する
ことが十分にできないので、乳化された油を含む
水性系及び下水の相を分離することについてむし
ろ低い有効性を有するものである。

また、管状接触手段を有する機械の形態を有す
る汚水浄化装置が知られている（アー．エヌ．プ
ラノフスキー（A.N.Planovsky）及びペイー．
イー．ニコラエフ（P.I.Nikolaev）“石油化学技
術方法及び装置”、ロシアモスクワヒミア
（Khimia）出版社、1972年、321頁及び322頁を参
照せよ。） この概知の装置の構造は、管状要素を通しての
液体の薄膜流（film flow）及び気体の連続向流
を備えるもので、その結果、汚水等の油で乳化さ
れた水性系の相の有効な分離を得ることができな
い。

更に、ポンプに接続された汚水タンクを備え、
該ポンプはまた、酸化塔（oxidation columm）
の入口と連絡している加熱器に接続されており、
該酸化塔の出口は熱交換器と連絡しており、該酸
化塔は分離器（separator）に接続されているガ
ス入口を有する汚水浄化装置が知られている（ヴ
エイ．アー．プロスクルヤコフ（V.A.
Proskuryakov）及びエルー．イー．シユミツト
（L.I.Shmidt）“化学工業の汚水の浄化”ロシアレ
ニングラードヒミア（Khimia）出版社、1972年、
142頁及び143頁）。

この従来技術の装置の構造及びその要素及び部
品の構造上の配列は、浄化中に、油粒子の分散さ
れた組成物の完全な変化が達成されないので、凝
集された油を含む汚水のたくさんの流れから乳化
された油類の活発なしかも有効な除去を提供する
ことができず、それ故、前記油粒子は、浄化した
水中に懸濁状態で残る傾向がある。加えて、大量
の熱が、前記装置内で浄化した水の流れと一緒に
失われる。

発明の概要 したがつて、本発明は、装置の要素の構造上の
相互関係及び配列のため、乳化された分散系、特
に油を含有する汚水の相の活発なしかも有効な分
離が確保される汚水浄化装置を設備することに向
けられる。

本発明の本質は、汚水を収容するタンクを備
え、該タンクはポンプと連絡しており、該ポンプ
はまた、酸化塔（oxidation column）の入口に
接続されている加熱器に連絡しており、該酸化塔
の出口は熱交換器に連絡しており、該酸化塔は、
ガスを供給するガス入口と分離器に接続された使
用済みガスの排出用ガス出口とを有している汚水
浄化装置において、本発明にしたがつて、前記装
置は、更に、加熱器と酸化塔間に配列されてお
り、反応剤（reagent）による汚水を処理するた
め反応器、及び前記熱交換器の冷却剤の入口及び
出口が前記ポンプと加熱器の間に介在せしめられ
ている熱交換器と連絡されている相分離器
（phase separator）が備えられていることに存
する。

かかる提案された装置の配列は、実質上生産能
力（output capacity）を高め、そしてより高度
の相分離（phase separation）を達成することを
可能にする。これは、前記反応器が、前記装置の
他の要素と組み合つて、浄化される水性系の特性
をはつきりと変化させ、その結果、分散相に活発
な変化を生じさせ、特に乳化された油粒子を粗く
分散せしめられた状態に変化させることを許すこ
とによつて、酸化塔における及び相分離器におけ
る水溶性の相及び非水溶性の相の重力及び浮上分
離（gravitation and flotation separation）の
過程が促進され、相分離器が最も微細な粒子の分
離を確保して、該過程は、酸化塔の十分に高い操
作能力（operation capacity）における流れによ
つて実行されることによつて達成された。また、
このような装置の要素間の構造上の相互関係は、
入つてくる汚水の相を分離するための調製中に浄
化された水の熱を利用することを可能にする。

二者択一的に、相分離器は、さらに分離器と連
絡することができる。

このような配列は、相分離器が分離器と連絡し
ている時、使用済みガスを、浮上分離法
（flolation）による相分離のために利用するか、
又は空気輸送技術により分離された相
（separated phase）を排除するために用いるこ
とができるので、浄化過程中より完全なガスの利
用を促進する。

適切に、反応剤による汚水を処理するための反
応器は、ポンプと該ポンプの吸い込み入口
（suction inlet）に配置された水と反応剤の混合
機よりなる形態を有しており、該ポンプの吸い込
み口は循環管を通つてポンプの圧力出口
（pressure outlet）と連絡しており、それに対し
て、分離器は、好ましくは加熱器と水と反応剤の
混合機の間に分離器の汚水入口及び出口によつて
配置され、且つ酸化塔と相分離器の間に分離器の
ガス入口及びによつて配置されるスクラバー
（serubber）の形態を有することができる。

反応器のポンプが、分散相の粒子の不安定化と
凝集を容易にし、その結果として水からのそれら
の続く分離を促進する水の機械的な処理を強める
ので、この反応器の配列及び反応器と設置の要素
との相互関係は、装置の更に高い能率と効率を確
保する。それに対して、スクラバーとして形られ
ている分離器は、浄化過程中に入つてくる汚水の
流れを使つて、使用済みガスから滴下液体及び毒
性不純物を除去することを提供する。

好ましくは、酸化塔は、汚水に該ガスを飽和さ
せるための室を形成するように、ガス入口の側の
ガス分離器の上に配列された管状挿入物を有して
おり、前記室は水供給用の管を有しており、ま
た、酸化塔は、好ましくは、ガス抜き用管、水供
給用管及び油相取り除き用管を備えた相分離室を
酸化塔の上方部に形成するように管状挿入物より
上に配置された一つの傾斜仕切り壁と二つの縦仕
切り壁を有し、縦仕切り壁の一つは、傾斜仕切り
壁の上端に接続されるその下端を有し、それに対
して、該縦仕切り壁の一つの上端は、油相を取り
除くための管より下に配列され、第２の縦仕切り
壁は、油相を取り除くための管より上に配列され
ている上端を有し、該第２の縦仕切り壁の下端
は、傾斜仕切り壁より上で、且つ水供給用管より
下に配列されている。

上記酸化塔の配列は、該塔を通るガス−液体混
合物の移動通路内におけるガス−液体混合物の高
流動性の対流（high−flow convection）の抑制
を可能にすることによつて、提案された装置の能
力及び効率の更にいつそうの増加を確保し、それ
によつて水に溶解され、また粒子によつて吸収さ
れている不純物を酸化するためにガスで液体を処
理するための最適条件、このように不安定化され
た分散された相の粒子を塊にするための最適条件
及び相を浮上分離法（flotation）によつて分離
するための最適条件を与える。

望ましくは、ガス分散器は、ガス入口より上に
酸化塔内に管板によつて配列された有孔管状要素
（perforated tobular elements）の形態を有す
る。

前記酸化塔の分散器は、横断面的に塔を大きく
することに頼ることなく分散器の作用面を著しく
増すことを可能にし、加えて混合物が卓越して微
細な気泡を含むように塔の管状挿入物においてガ
スと液体間の高い容積関係（volumetric
relationship）を達成することを可能にする。こ
の高い容積関係は、分散された系の相を分離する
ための不純物を酸化する過程において、より有効
である。

二者択一的に、相分離室には、水の通過を許す
ように傾斜仕切り壁から少し離れて傾斜仕切り壁
より上及び下に配列された複数の管状案内要素が
備えられており、縦仕切り壁間に介在された案内
要素の上端は、傾斜仕切り壁に接続された縦仕切
り壁の上端と同一高さに位置をしめている。

この装置は、管状案内要素からの出口における
混合物の上昇する流れが相分離室の縦仕切り壁間
の要素への下行する流れに変わるので、液体相の
層化（stratification）及び液体層の脱ガスのた
め、酸化塔からの出口における相の分離を向上さ
せる。

【図面の簡単な説明】

次に、本発明、添附の図面の図と共にあげられ
る発明の特別な実施態様について、更に詳細に説
明する。

図において、 第１図は、本発明による汚水浄化装置
（apparatus for purifying waste water）の概
括的構成図である。

第２図は、本発明による汚水浄化装置の反応剤
による汚水処理のための反応器と該反応器の酸化
塔（oxidetion column）及び分離器
（separator）との相互間系を示す。

第３図は、本発明による装置の酸化塔の縦断面
図である。

第４図は、本発明による汚水浄化装置の酸化塔
の相分離室（phase separation chamber）の修
正された形の縦断面図である。

第５図は、酸化塔の相分離室の縦断面図であ
る。

第６図は、第３図の−線に沿つて取られた
断面図である。

第７図は、第３図の−線に沿つて取られた
断面図である。

第８図は、第７図に示された酸化塔の分離器
（disperser）のもう一つの変形である。

第９図は、水の底部出口（bottom outlet）を
有する酸化塔の修正された形の概括的図である。
そして、 第１０図は、提案された汚水処理装置の修正さ
れた構成図である。

発明の実施の最良の態様 汚水浄化装置は、貯蔵容器又は沈澱器等の汚水
を収容するタンク１（第１図）を備える。該タン
ク１は、ポンプ２と連絡しており、該ポンプは、
圧力管路（pressure pipe line）３を介して熱交
換器４に、冷却剤入口を通して接続されている。
熱交換器４の冷却剤出口は、管路５を通つて、加
熱器６の入口に連絡しており、該加熱器はまた、
管路７を通つて、反応剤によつて汚水を処理する
ように、意図された反応器８に連絡している。該
反応器８は、反応剤用入口９を有し、且つ管１０
によつて酸化塔（oxidation column）１１に、
前記塔の頭部か又は底部のいずれかに配置され得
る。汚水入口を通して接続されている。酸化塔１
１は、その底部にガス入口１２を有し、且つその
頭部に抽出口１３を有する。酸化塔１１は、その
頭部か又は底部のいずれかを占める汚水の出口を
通して、管路１４によつて熱交換器４に接続さ
れ、且つガス出口を通して管路１５によつて分離
器（separator）１６に接続されており、該分離
器から、使用済みガスを、相分離中に使用するた
めに、又は水から分離された相の空化ガス輸送
（pneumatic gas transport）のために、相分離
器（phase−separator）１８に供給することが
できる。該相分離器１８は、管路１９を通つて熱
交換器４の伝熱剤（heat−transfer agent）出口
と連絡している。

分離器１６は、相分離器１８又はタンク１のい
ずれかと、又は反応器８の連絡可能な滴下液体
（dropping liquid）の出口を有する。

相分離器１８は、沈降槽、浮上分離プラント
（flotation plant）、又は電気的浮上分離ユニツト
（electric flotation unit）のように形成され得る
ものであり、浄化された水の出口２０及び分離さ
れた相（separated phases）の出口２１を有す
る。

次に第２図について説明すると、反応剤による
汚水処理のための反応器８のもう一つの変形が示
されており、該変形はその酸化塔１１及び分離器
１６との連絡を例示している。

この本発明の実施態様において、反応器８は、
ポンプ２２（第２図）及び該ポンプの吸い込み端
（suction end）に設けられている水と反応剤の混
合機２３を備えている。該ポンプの吸い込み入口
（suction inlet）は、制御手段２５を有する循環
管路２４を通つて該ポンプ２２の圧力出口
（pressure outlet）に接続されている。該吸い込
み入口は、分離器１６に接続されており、それに
対してポンプの圧力出口は、ガス分散器（gas
disperser）２６の領域内のこの塔１１の底部に
配置された酸化塔１１の水入口に接続されてい
る。

分離器１６は、挿入物（insert）２７及びスプ
リンクラー２８を備えたスクラバー（scrubber）
の形態を有しており、且つその入口及び汚水出口
によつて管７に接続されており、一方ガス入口及
び出口（gas inlet and outlet）に酸化塔１１か
ら使用済みガスを抜くための管路１５に接続さ
れ、且つ管路１７に接続されている。

分離器１６は金属片（metal chips）の挿入物
２７を有するが、しかし他のタイプの挿入物をそ
の代わりに用いることができる。スプリンクラー
の他の変形の使用が可能であるが、分離器１６の
スプランクラー２８は、多孔板（perforated
plate）として作られている。

相分離器１８が使用済みガスを大気へ排出する
か、又はドロツプパン（drop pan）へ排出し、
次いで大気へ排出する可能性をさらに与えるが、
分離器１６は、管路１７を通つて相分離器１８へ
接続され得る。

第３図について、説明すると、縦断面で、汚水
浄化装置の酸化塔１１の変形が縦断面で示されて
いる。

この変形の酸化塔１１は、管板３０によつて該
塔１１の下方部分に配列された管状挿入物
（tubular insert）２９を含み、管板（tulmlar
plate）３３を用いることによつて、管状挿入物
２９の下で且つガス入口３２より上に確保された
分散器（dispersers）２６を有する水へのガス飽
和用室３１が、前記塔の底部に形成されている。
該室３１には、水処理の条件により、汚水の入口
又は出口として働く管３４が備えられている。

酸化塔１１の上方部に、管状挿入物２９が管板
（tubular plane）３５によつて取り付けられてお
り、管状挿入物２９により上に配列された一つの
傾斜しきり（inclined partition）及び二つの縦
しきり（vertical partion）３８及び３９を有す
る相分離のための室３６が定められている。

相分離のための室３６は、ガス抜き用出口管４
０、油排出用出口管４１及びガスによる水処理の
条件によつて、汚水の出口又は入口として働く管
４２を有する。

傾斜壁３７は、その上端によつて縦しきり３８
の下端に接続されており、該しきり３８の上端
は、油相排出用管４１の下に位置をしめている。

縦しきり３９は、その上端を油相排出用管４１
より上に有しており、それに対して、その下端
は、傾斜壁３７より上で且つ管４２より下に配置
されている。

相分離のための室３６は、傾斜壁３７より上及
び下に配置された複数の管状要素（tubular
elements）４３を有する。複数の管状案内要素
（tubular guide elements）４３は、壁３７より
上及び下の水の自由流れ（free flow）用空間を
限定するように壁３７からやや離れて設けられて
いる。

酸化塔１１は、管状挿入物２９の要素の加熱用
の伝熱剤を入れるための管４４及び排出するため
の管４５を有する。

相分離のための室３６は、傾斜壁３７より下の
みに配列された複数の管状案内要素４３（第４
図）を有することができる。

相分離のための室３６（第５図）は、管状案内
要素を持たなくても良い。二者択一的に酸化塔１
１（第６図）は、管状要素２９を収容する円筒状
ハウジングを持つことができる。

第７図について説明すると、水にガスを飽和さ
せるための室３１は、管板４６によつて確保され
た円筒状有孔管状要素の形態の分散器２６を持つ
ことができる。

二者択一的に、水にガスを飽和させるための室
３１（第８図）は、有孔板の形態の分散器２６を
持つことができる。

次に第９図について説明すると、酸化塔１１
は、管４４を汚水の出口として用いるとき、ゲー
ト４７を持つことができる。

第１０図は、提案された汚水浄化装置の一実施
態様の構成図を例示する。この装置は、次のよう
に操作する。

汚水の初めの流れは、タンク１を占め、そして
ポンプ２によつて管路３に沿つて、ポンプ２を通
つて熱交換器４へ連続的に又は間欠的に供給さ
れ、該熱交換器において、処理される汚水の流れ
への伝熱が起こる。次いで、部分的に加熱された
水は、管路５に沿つて加熱器６へ供給され、該加
熱器において、外側の伝熱剤によつて所望の値へ
温度が高められる。加熱器６から、汚水が管路７
に沿つて分離器１６へ流れ、該分離器において、
汚水は、酸化塔１１から管路１５に沿つて分離器
１６（スラクバー）の底部へ吐出される
（delivered）使用済みガスの流れと挿入物２７内
で接触せしめられる。汚水の流れが加熱された使
用済みガスと相互に作用するとき、使用済みガス
は、熱を汚水流へ移し、そして同時に、これらの
ガスと水が挿入物２７内で相互に作用している間
に、毒性不純物及びその他の不純物がガスから水
への移動によつてガスから取り除かれる。

このようにきれいにされたガスはスクラバーか
ら大気へ吐出されるか、又は管路１７に沿つて相
分離器１８へ送られるときに、相分離用に使用さ
れる。

スクラバー１６から汚水は、吸い込み管路
（suction pipeline）７に沿つて反応器８に運ば
れ、該反応器において、汚水は、混合機２３に
て、反応剤によつて処理され、次いで酸化塔へポ
ンプ２２によつて送り込まれ、そして制御手段を
有する管路２４に沿つて、乳化油の高度に分散せ
しめられた粒子を不安定にし、塊にする目的で反
応剤によつて、また機械的に混合物を処理するこ
とによつて汚水を処理する過程を容易にする反応
器８の入口へ部分的に再循環される。

反応剤によつて処理された水は、次いで酸化塔
１１に入れられ、該酸化塔において、ガスで飽和
された汚水の乱流内で、汚水の体積内及び水と油
粒子間の界面における酸化過程によつて、分散さ
れた油粒子の付加的な不安定化し凝塊形成
（agglomeration）が起こる。それと共に分散器
２６は、水とガス間の必要とされる容積の関係
（volumetric relationship）を確保し、管状挿入
物２９は、油粒子が一緒に結合され、且つ気泡と
結合される時、油粒子の集塊への凝集によつて伴
われる活発にして有効な混合物の酸化を提供し、
それに対して相分離室は、使用済みガス、分散さ
れた油及び処理された水の分離を確保する。残余
の油を含む浄化された水は、初めて汚水によつて
部分的に冷却されるように、管１４に沿つて熱交
換器４へ運ばれ、次いで管路１９に沿つて相分離
器１８へ送られ、そこで残りの油及びその他の不
純物が最後に水から取り除かれる。このように処
理された水は、環境を損なわずに外へ排出される
か、又は工業用途のために、直ちに又は付加的な
処理の後に使用される。

提案された汚水をきれいにする装置は、乳化さ
れた分散系、特に油を含有する汚水の相を分離す
る有効な手段を提供するという問題を解決する。
提案された装置は、充分に小サイズであり、操作
に関して信頼性のあるものであり、また修理が簡
単であるものである。

この発明は、凝集された油を含む汚水及びその
他の乳化された系の高度の分離が必要とされる産
業分野の範囲における適用を見い出すことができ
る。この発明は、化学工業において、コークス−
炉ガス又は窒素−水素混合物への圧縮機操作の凝
縮物をきれいにするために及び水蒸気による吸油
剤（oil absorbents）の再生中に形成される凝縮
物をきれいにするために使用され得る。油及びガ
ス工業において本発明を具体化する装置は、コン
デンセート（gas condensate）から油を分離す
るために使用され得る。冶金において、本発明
は、塩及び油を含有する汚水をきれいにすること
と連合した工程において使用することができる。