JPS607558B2 - 有機酸含有廃水の浄化法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔１〕発明の背景 本発明は、有機酸含有廃水の中和、濃縮および焼却によ
る浄化法に関する。

さらに具体的には、本発明は、中和用アルカリおよび濃
縮用熱量の大部分を浄化処理系内で発生するもので賄な
って省エネルギーおよび省資源の点で改良された廃水浄
化法に関する。蟻酸、酢酸、アクリル酸、プロピオン酸
、酪酸などのＣ４以下の親水性有機酸を取扱う化学工業
においては、その精製過程または回収過程で水との分離
を行なうことが極めて頻繁に実施されている。

しかしながら、経済性を考慮すれば、これらの有機酸を
完全に分離して清浄な水を得ることは技術的に極めて困
難であって、通常は０．５〜５重量％程度の有機酸分を
含有する廃水として分離せざるを得ないことも多い。従
来、このような有機酸分を多量に含有する廃水は、ｐＨ
を調整した上、活性汚泥菌による酸化処理を行なったの
ち、一般海洋または河川へ放流する方式が常法とされて
いる。

しかし、原廃水のＢＯＤ５が約５０００重量胸以上の高
濃度であると、直接生物処理は困難であるので加水稀釈
して５００の重量肌以下としたのち処理に付さねばなら
ず、また原廃水中の有機酸含有量と当量以上のアルカリ
も必要であって、これらに起因して大規模な設備と多額
の用役費用（アルカリ、稀釈水など）がかさむという問
題がある。一方、有機物含有廃水を焼却処理する方法も
知られており、たとえば特関昭４９−６３６５４号公報
に記載された方法がある。

しかし、この方法では、廃水中の有機物含有量（即ち発
熱量含量に相当）が約５の重量％以下の廃水の場合には
残りの多量な水分を蒸発させるのに多量の補助燃料が必
要である。この場合、単段または多段の蒸発缶を用いて
熱エネルギーの有効利用を図る濃縮方式が常法であるが
、直接有機酸を処理すると腐食の問題を生じるので、蒸
発缶等に高級材料（オーステナイト系ステンレス鋼など
）を用いるか、あるいは中和処理を行なってから濃縮装
置に供給するのかいずれかとなる。前者の場合には、酸
−水系が非理想溶液であるため数段の平衡蒸留では殆ど
有意に分離されないことが一般によく知られており、ま
た後者の場合でも中和用アルカリの使用量が膨大となる
という深刻な問題に直面する。〔ロ〕発明の概要 要旨 本発明はＣ４以下の有機酸を含有する廃水を処理する場
合において活性汚泥処理法および焼却処理法に見られる
上記の諸問題を解決することを目的とし、熱エネルギー
の有効利用を図るとともに、焼却処理時の燃焼排ガス中
に含まれる溶融アルカリ金属成分を回収し、中和剤とし
て繰返し利用することによりこの目的を達成しようとす
るものである。

従って本発明によるＣ４以下の有機酸を含有する廃水の
浄化法は、下記の工程を含むこと、を特徴とするもので
ある。

｛１）この廃水を中和処理に付して、アルカリ塩含有廃
水とする。

■ このアルカリ塩含有廃水を濃縮処理に付して、濃縮
廃水とする。

剛 この濃縮廃水を焼却処理に付し、燃焼生成物を水と
直接接触させて、濃縮廃水中に含まれていたアルカリ金
属成分を炭酸塩として水中に回収する。

｛４｝ 回収されたアルカリ金属炭酸塩を、工程ｍの中
和剤として利用する。

‘５）工程剛の焼却処理に際して発生する熱量を、工程
■のアルカリ塩含有廃水の加熱に利用する。

効果 このように、本発明によると、まず原廃水の中和剤とし
て工程｛３｝の焼却処理で回収される炭酸アルカリを繰
返し使用するので、運転開始時以外にはアルカリは殆ど
不要である。

また、工程糊で発生する熱量を工程■の濃縮処理に用い
られる熱源の少くとも一部として利用するので、工程■
での加熱用水、蒸気の使用量が減少する。更に、ＢＯＤ
５負荷成分が中和処理によって大部分塩類として固定さ
れているので、工程■ではこの負荷成分の大部分は濃縮
廃水側に移行する。従って、濃縮処理に際して副生する
希薄廃水のＢＯＤ負荷は、原廃水に比し飛躍的に（たと
えば１／１０以下などに）軽減されることになる。この
希薄廃水は、焼却によらずに通常の浄化法たとえば活性
汚泥法によって処理することになるが、このようにＢＯ
Ｄ負荷が軽減されているので簡易かつ小規模な生物処理
設備などで容易に処理可能となる。このことこそ本発明
のもっとも大きな利得となるものである。〔ｍ〕発明の
具体的説明１フローシ−ト 第１図は、本発明を実施する廃水処理法のフ。

ーシートの一例である。以下の説明は、このフローシー
トについてのものである。２ 中和工程 第１図において、原廃水１は中和槽１に供給され、アル
カリ水溶液１５により、次式（Ａ）および（または（Ｂ
）の反応が進行してｐＨ７以上に中和され、アルカリ塩
含有廃水２として濃縮装置０へ送られる。

ＲＣＯＯＨ＋ＭＯＨ→ＲＣＯＯＭ＋日２０ （Ａ
）２ＲＣＯＯＨ＋Ｍ２Ｃ０３→２ＲＣＯＯＭ＋日２０十
Ｃ０２（Ｂ）但しＭ：周期律表ｌａ族に属するアルカリ
金属Ｒ：有機残基この中和処理は、必ずしも廃水浄化設
備中で行なわれる必要はなく、また本発明の廃水浄化法
の第一工程として目的意識的に行なわれる必要もない。

従って、有機酸含有廃水が産出される設備での附属工程
としてその中和処理が行なわれた場合も、あるいは本来
有機酸含有廃水が産出されるべき反応工程を改変してこ
の廃水有機酸を塩として排出させた場合も、本発明第二
工程以降を実施する限り本発明の実施態様である。３
濃縮工程 濃縮装置日‘ま、廃水の加熱によって効率的に濃縮−蒸
発操作が行われ得るものであれば任意の装置でよい。

具体的には、たとえば単段ないし多段の蒸発缶を直列に
設備した装置などが適当である。本発明では、この場合
の廃水の加熱に濃縮廃水の焼却処理により発生する熱量
を利用する。

焼却処理による熱量がこの濃縮処理の加熱には不足であ
れば、補助熱源を使用することになることはいうまでも
ない。従って、第１図のフローシートでは、濃縮中の廃
水５は熱交換器Ｖで燃焼排ガス１０１こより必要に応じ
補助熱源１７を用いて濃縮操作を行なうことができる。
原廃水中に含まれる有機酸分は、アルカリにより塩類と
して固定されているので、濃縮装置０では飛沫同伴で逃
散するもの以外はその大部分が童質分として濃縮廃水３
に濃縮される。

一方蒸発蓬質分である希薄廃水４中の有機成分含有量は
著しく軽減されて希薄廃水処理装置のへ送られ、浄化済
廃水として排出１６される。

もし、原廃水中に有機酸分以外の成分で水より低い沸点
を有する有機物および（または）水と最低共瀦混合物を
形成する有機物が多量に含まれる場合は、必要に応じ予
め適当な蒸溜設備でアルカリ塩含有廃水を処理し、繁頂
に該有機物を濃縮して塔頂よりこれを抜出して焼却炉ｍ
（詳細後記）にて処理する一方、塔底缶出分を濃縮装置
川こ供給することにより濃縮装置Ｄからの希釈廃水４の
ＢＯＤ５負荷値を、必要な程度まで任意に低く押えるこ
とも可能である。濃縮処理によって産出される希薄廃水
はＢＯＤ負荷成分が著るしく減少しているので、その浄
化処理を行なうべき方法ないし装置は広い範囲から選ぶ
ことができる。

具体的には、たとえば、生物化学処理すなわち活性汚泥
菌による方法があり、この処理工程が担うべき負荷は前
記従来法の場合と異なって極めて軽減されていて、場合
によっては既存の設備余力で処理することができる。な
お、この希薄廃水の汚染程度あるいは公害規制の程度に
よってはこの希薄廃水処理装置のが不要な場合があるこ
とはいうまでもない。４ 焼却工程 この工程は、濃縮されたアルカリ塩含有廃水を焼却して
、上記濃縮処理のために利用すべき熱エネルギーを発生
させると共に「前記中和処理に利用すべき炭酸アルカリ
を産生させる工程である。

濃縮廃水３は焼却炉ｍへ送られ、必要に応じて補助燃料
６を加えて８００〜１０００００程度の温度で焼却させ
る。焼却炉からの燃焼生成物７は急冷槽Ｗへ送られ、そ
の気相成分は更に熱変換器Ｖに送られて１０廃水の加熱
を行なったのち、燃焼排ガスとして系外へ排出される１
１。焼却炉ｍおよび急冷槽Ｗは合目的的な任意の構造の
ものでよいが、被燃焼物にアルカリ金属成分が含まれて
いることを考慮すれば、上部に廃水および補助燃料の供
給部があり、下部（炉内、炉外を問わない）に燃焼生成
物が水と接触して急冷される急袷槽を有する竪型炉（た
とえば持関昭４９一６３６５４号公報、「化学装置」１
９６２王６月号第３８〜４２頁あるいは同謎１９６山王
１２月号第１〜１０頁に記載されたもの）が特に適当で
ある。

このような炉によれば、燃焼生成物７は水噴射によりあ
るいは急冷槽水封城を通過することによって急冷され（
たとえば９０〜９がｏとなる）、ガスは水分が飽和した
状態で炉を出て１０熱交換器Ｖへ送られ、廃水を加熱し
たのち清浄排ガス１１として排出される。

熱交換器Ｖで凝縮した排ガス１０中の水分は、廃棄され
るか急冷槽へもどされる１０′。熱交換器Ｖでは９０〜
９８００の排ガス中水分の凝縮熱を利用するので、被加
熱廃水５は減圧下（たとえば１００〜２０仇肋Ｈｇ絶対
）に保たれる。一方、濃縮排水中に含まれれてし、たア
ルカリ金属成分は、８００〜１０００００の程度の燃焼
温度で無機溶融アルカリ塩となる。この場合無機アルカ
リ塩は炭酸塩であり、急冷槽Ｗの急冷水に溶解して抜出
されて９、中和用アルカリ水溶液として中和槽１へ送ら
れて１３，１５再使用される。なお、原廃水ないいま補
助燃料６に硫黄分が存在するとアルカリ金属成分は優先
的に硫酸塩となる（前記特開昭４９−６３６５４号公報
）。その場合には利用すべき炭酸塩が減少するので、硫
黄含有量に応じて補助アルカリ１４が必要となると同時
に蓄積する硫酸塩を一部抜出すことが必須となる１２。
従って、焼却工程への硫黄分の混入は最少限に止める必
要がある。５ 実施例 実施例 １ ‘１｝ プロピレンの気相接触酸化によりアクリル酸を
得る製造プロセスの精製工程から分別されるアクリル酸
及び酢酸を含有する廃水を、第２図に示した工程に従っ
て処理した。

■ 中和槽１へ、表−１に示す原廃水１が８．０トン／
時、焼却炉急袷槽Ｗより排出される炭酸アルカリ１５が
平均１．５トン／時、それぞれ供給された。

中和槽１は４枚の位切板及び空気損梓管を有する通常の
簡易な形状のもので、長さ８肌、副２の、水深２肌のも
のを用いた。出口アルカリ塩含有廃水２のｐＨ‘ま、炭
酸アルカリ１５の流量を調節弁で調節することにより約
９〜１０に維持された。【３｝ アルカリ塩含有廃水２
は、熱エネルギーの節減を図るために一般に広く知られ
ている多段蒸発缶（３缶並流式）からなる濃縮装層ロへ
供給され、蒸発缶ａ，ｂおよびｃで順次処理されて、最
終的に希薄廃水４が８．８トン／時、濃縮廃水が０．７
トン／時それぞれ得られた。

主熱源として「熱交換器Ｖを通して焼却炉急袷槽Ｗより
の排ガス１０が用いられ、補助熱源として第１段蒸発缶
ａの再沸器ｄに水蒸気１７２．４トン／時が用いられた
。

‘４｝ 蒸発缶ｃ底部より得られる濃縮廃水３は、０．
７トン／時の速度で焼却炉ｍに送られて焼却処理された
。

濃縮廃水３には自燃性がなく、補助燃料として４０Ｎで
／時の燃料ガス６が供給された。｛５）焼却炉急冷部か
ら排出される炭酸アルカリ水９は、１．５トンノ時の速
度で中和槽１へ送られて循環使用された。

‘６） 希薄廃水４はト活性汚泥処理設備のへ送られた
。

‘７）原水および放流水の性状および操作条件の詳細な
らびに結果は「後記の表に示した通りであつた。

比較例 １ 実施例１の源廃水を直接に竪型焼却炉ｍで焼却処理した
場合、補助燃料の使用量は、２３２側め／時となった（
表−３）。

比較例 ２ 実施例１と同様に原廃水を処理するが、アルカリ塩含有
水９はそのまま系外へ放出１２したところ、補助アルカ
リが１４２ｋ９（ＮａＯＨ換算）ノ時間必要となった。

比較例 ３実施例１の原廃水を中和処理後に直接に活性
汚泥処理する場合の、供給廃水のＢＯＤ５負荷は２．８
６トン／日で、実施例１の８倍以上の負荷となった。

比較例 ４ 実施例１の原廃水を中和処理せずに直接に濃縮装置０か
ら処理を開始した場合の用役費などは表−３の通りとな
り、濃縮効果を期待出来ない結果となった。

表−１ 廃水、放流水の性状 表−２ 操作条件 表−３ 諸元比較表

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の原理を示すフローシートの一例
である。 第２図は、本発明方法の一具体例を示すフローシートの
一例である。１……中和槽、０……濃縮装置、ｍ……焼
却炉、Ｗ……急冷槽、Ｖ…・・・熱交換器、の・・・・
・・希薄廃水処理装置、ａ，ｂ，ｃ・・・・・・蒸発缶
、ｄ，ｅ，ｆ・・・・・・再沸器、ｇ……真空発生装置
、１…・・・原廃水、２…・・・中和廃水、３・・・・
・・濃縮廃水、４・…・・希薄廃水、５・・・・・・熱
交換される濃縮中の廃水、７・・・・・・濃縮廃水焼却
生成物、９，１３，１５・…・・炭酸アルカリ水溶液、
１０・・・…濃縮廃ガス焼却ガス。 多Ｊ図多２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の工程を含むことを特徴とする、Ｃ＿４以下の
   有機酸を含有する廃水の浄化法。 （１） この廃水を中和処理に付して、アルカリ塩含有
   廃水とする。 （２） このアルカリ塩含有廃水を濃縮処理に付して、
   濃縮廃水とする。 （３） この濃縮廃水を焼却処理に付し、燃焼生成物を
   水と直接接触させて、濃縮廃水中に含まれていたアルカ
   リ金属成分を炭酸塩として水中に回収する。 （４） 回収されたアルカリ金属炭酸塩を、工程（１）
   の中和剤として利用する。 （５） 工程（３）の焼却処理に際して発生する熱量を
   、工程（２）のアルカリ塩含有廃水の加熱に利用する。 ２ 前記工程（２）で濃縮処理に際して副生する希薄廃
   水を他の廃水浄化処理に付す、特許請求の範囲第１項記
   載の方法。