(57)【要約】フィッシャー・トロプシュ反応水１２から少なくとも溶解有機炭素の一部分を除去し、第１の水分に富む流れ１６を生成するための生物学的処理１４を含む第１処理段階、少なくとも第１の水分に富む流れ１６の一部から、少なくともある量の固体を除去する固体−液体分離２４を含む第２処理段階、及び、少なくとも第２の水分に富む流れ２８の一部から、少なくともある量の溶解塩及び有機成分を除去するための溶解塩及び有機除去ステップ３０を含む第３処理段階、のステップを少なくとも含む、フィッシャー・トロプシュ反応水１２から高純水３２を生成するプロセス。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水が２０から６００ｍｇ／ｌの間のＣＯＤ、６．０から９．０の間のＰＨ、２５０ｍｇ／ｌ未満の浮遊物含有量、及び６００ｍｇ／ｌ未満の総溶解物含有量を有する水性流であり、少なくとも以下のステップ：
ａ）フィッシャー・トロプシュ反応水から少なくとも溶解有機炭素の一部分を除去し、第１の水分に富む流れを生成するための生物学的処理を含む第１処理段階、及び
ｂ）少なくとも第１の水分に富む流れの一部から少なくともある量の固体を除去する固体−液体分離を含む第２処理段階、
を含むフィッシャー・トロプシュ反応水から純水を生成する方法。
【請求項２】
溶解有機炭素が、アルデヒド、ケトン、アルコール、及び有機酸を含む群の中から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
生物学的処理が、嫌気性処理及び好気性処理の一方または両方を含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
好気性処理方法が、活性スラッジプロセス、生物学的通気フィルタ、散水濾床法装置、回転生物学的接触器、高率小型反応装置、膜生物反応装置、及び流動ベッド反応装置を含む群から選択される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
嫌気性処理方法が、昇流嫌気性スラッジブランケット（ＵＡＳＢ）プロセス、固定ベッドシステム、流動ベッド反応装置、かき混ぜタンク反応装置、膜生物反応装置、及びバッフル反応装置を含む群から選択される請求項３に記載の方法。
【請求項６】
嫌気性処理及び好気性処理の一方または両方を含む生物学的処理の後、少なくともフィッシャー・トロプシュ反応水流の一部の蒸発により、未蒸発の部分の有機成分の総質量比を減少させることを含む生物学的処理ステップを含む請求項３から５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
冷却塔において、大気温度及び大気圧で蒸発が行なわれる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
フィッシャー・トロプシュ反応水流を、蒸発冷却塔への補給水として用いることによって、蒸発が行なわれる請求項７に記載の方法。
【請求項９】
蒸発冷却塔が、機械式ドラフト冷却塔、自然ドラフト冷却塔、及び強制ドラフト冷却塔を含む群から選択される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第２処理段階が、生物学的処理の間に生成される第１の水分に富む流れから浮遊物を除去する請求項１から９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
浮遊物の除去が、砂濾過、膜分離、凝集沈降、凝集材を使用した溶解空気浮揚、凝集材を使用しない溶解空気浮揚、及び遠心沈殿法を含む群から選択される１以上の方法により達成される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
膜分離法が、マイクロフィルトレーション及びウルトラフィルトレーションの一方または両方を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
高純水が５０ｍｇ／ｌ未満のＣＯＤ、６．０から９．０の間のＰＨ、５０ｍｇ／ｌ未満の浮遊物含有量、及び１００ｍｇ／ｌ未満の総溶解物含有量を有する水性流であり、少なくとも以下のステップ：
ａ）フィッシャー・トロプシュ反応水から少なくとも溶解有機炭素の一部分を除去し、第１の水分に富む流れを生成するための生物学的処理を含む第１処理段階、
ｂ）少なくとも第１の水分に富む流れの一部から、少なくともある量の固体を除去して、第２の水分に富む流れを生成する固体−液体分離を含む第２処理段階、及び
ｃ）少なくとも第２の水分に富む流れの一部から、少なくともある量の溶解塩及び有機成分を除去するための溶解塩及び有機除去ステップを含む第３処理段階、
を含むフィッシャー・トロプシュ反応水から高純水を生成する方法。
【請求項１４】
溶解有機炭素が、アルデヒド、ケトン、アルコール、及び有機酸を含む群の中から選択される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
生物学的処理が、嫌気性処理及び好気性処理の一方または両方を含む請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
好気性処理方法が、活性スラッジ方法、生物学的通気フィルタ、散水濾床法装置、回転生物学的接触器、高率小型反応装置、膜生物反応装置、及び流動ベッド反応装置を含む群から選択される請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
嫌気性処理方法が、昇流嫌気性スラッジブランケット（ＵＡＳＢ）プロセス、固定ベッドシステム、流動ベッド反応装置、かき混ぜタンク反応装置、膜生物反応装置、及びバッフル反応装置を含む群から選択される請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
嫌気性処理及び好気性処理の一方または両方を含む生物学的処理の後、少なくともフィッシャー・トロプシュ反応水流の一部の蒸発により、未蒸発の部分の有機成分の総質量比を減少させることを含む生物学的処理ステップを含む請求項１５から１７の何れか１項に記載の方法。
【請求項１９】
冷却塔において、大気温度及び大気圧で蒸発が行なわれる請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
フィッシャー・トロプシュ反応水を、蒸発冷却塔への補給水として用いることによって、蒸発が行なわれる請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
蒸発冷却塔が、機械式ドラフト冷却塔、自然ドラフト冷却塔、及び強制ドラフト冷却塔を含む群から選択される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第２処理段階が、生物学的処理の間に生成される第１の水分に富む流れから浮遊物を除去する請求項８から２１の何れか１項に記載の方法。
【請求項２３】
浮遊物の除去が、砂濾過、膜分離、凝集沈降、凝集材を使用した溶解空気浮揚、凝集材を使用しない溶解空気浮揚、及び遠心沈殿法を含む群から選択される１以上の方法により達成される請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
膜分離法が、マイクロフィルトレーション及びウルトラフィルトレーションの一方または両方を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
化学酸化、遊離基を生じさせる紫外線、吸着及び／または吸収プロセスを含む群の中から選択される１以上の方法によって、最終処理段階で除去されなかった残余有機種が除去される請求項８から２４の何れか１項に記載の方法。
【請求項２６】
吸着／吸収プロセスが、活性炭処理及び有機掃除樹脂の使用の一方または両方を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
イオン交換、逆浸透、ナノフィルトレーション、及び化学沈殿プロセスを含む群から選択される１以上の方法により、最終処理段階で溶解塩を減少させる請求項８から２６の何れか１項に記載の方法。
【請求項２８】
化学沈殿プロセスが、熱間石灰軟化及び冷間石灰軟化の一方または両方から選択される請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
実質的に上記に記載または例示されたフィッシャー・トロプシュ反応水から純水を生成するための本発明に係る方法。
【請求項３０】
実質的に本明細書に記載された新しく発明的な完全体または完全体の組み合わせを含むフィッシャー・トロプシュ反応水流から純水を生成する方法。
【請求項３１】
実質的に上記に記載または例示されたフィッシャー・トロプシュ反応水から高純水を生成するための本発明に係る方法。
【請求項３２】
実質的に本明細書に記載された新しく発明的な完全体または完全体の組み合わせを含むフィッシャー・トロプシュ反応水流から高純水を生成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の炭質物質が原材料として用いられるフィッシャー・トロプシュ合成の間に生成される水の浄化に関する。
【０００２】
発明の背景
出願人は、天然ガスや石炭といった炭質原材料から水を合成する方法を知見しており、この方法は炭化水素も生成する。
【０００３】
それらの１つの方法がフィッシャー・トロプシュプロセスであり、プロセスの最大の生成物は水であり、それより少ない範囲での生成物は、オレフィン、パラフィン、ワックス、及び酸化物を含む炭化水素である。例えば、Ｍａｒｋ  Ｄｒｙ，  Ｃａｔａｌ．  Ｒｅｖ．  Ｅｎｇ．による“Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈ”２３巻（１と２）、１９８１の２６５〜２７８ページのように、このプロセスについて多くの参考文献がある。
【０００４】
フィッシャー・トロプシュプロセスからの生成物は、更に、例えばハイドロプロセスにより、合成重油、オレフィン、溶剤、潤滑材、産業用または医療用油、蝋質の炭化水素、窒素または酸素含有化合物、自動車用ガソリン、ディーゼル燃料、ジェット燃料、及びケロシンを含む生成物を生成するために処理することができる。潤滑油には、自動車用、ジェット用、タービン用、及び金属加工用油が含まれる。産業用油には、削油用油、農業用油、及び熱伝達液が含まれる。
【０００５】
炭質原材料を見つけるべきある地域では、水の供給が乏しく、水は比較的高い必需品である。更に、環境面の心配から、フィッシャー・トロプシュプロセスから生成された汚染された水を自然の水路や海へ捨てることができず、従って、炭質原材料源において使用可能な水を生産及び回復する場合を示す。
【０００６】
炭質原材料は、一般的に、炭化水素に転換される石炭と天然ガスと、フィッシャー・トロプシュ合成の間に生じる水と二酸化炭素と、を含む。例えば、海洋堆積物の中で見つかるメタンハイドレートといった他の炭質原材料も、必然的に使うことができる。
【０００７】
フィッシャー・トロプシュプロセスの間に生成された水を本発明によって浄化する前に、フィッシャー・トロプシュ生成物から水分に富む流れを分離することを目的とする予備分離を一般的に行なう。
【０００８】
予備分離プロセスは、フィッシャー・トロプシュ反応装置からのガス状生成物を凝縮し、一般的な３相分離器でそれを分離することを含む。分離器を出た３つの流れとは：テールガス、Ｃ５からＣ２０の範囲の炭化水素を主に含む炭化水素凝縮液、及び、溶解酸化炭化水素と浮遊炭化水素とを含む反応水流である。
【０００９】
そして反応水流は、反応水流を炭化水素浮遊物と水分に富む流れとに分離するコアレッサを用いて分離される。
【００１０】
コアレッサは、１０ｐｐｍから１０００ｐｐｍの間の濃度、一般的には５０ｐｐｍの濃度になるまで、反応水流から炭化水素を取り除くことができる。
【００１１】
このようにして得られた水分に富む流れは、本発明に係る方法の原材料を形成し、本明細書では「フィッシャー・トロプシュ反応水」として示される。
【００１２】
水分に富んだ流れまたは反応水の組成は、フィッシャー・トロプシュ反応装置で用いられる触媒金属、及び用いられる反応条件（例えば、温度、圧力）に大きく依存する。フィッシャー・トロプシュ反応水は、脂肪族、芳香族及び環状アルコールを含む酸化炭化水素、アルデヒド、ケトン、及び酸を含み、より少ない範囲で、オレフィンやパラフィンのような脂肪族、芳香族及び環状の炭化水素を含む酸化炭化水素を含むことができる。
【００１３】
フィッシャー・トロプシュ反応水は、原材料から生じる種を含む窒素や硫黄に加えて、フィッシャー・トロプシュ反応装置からの金属を含む少量の無機化合物をも含むことができる。
【００１４】
フィッシャー・トロプシュ反応水の水質におけるフィッシャー・トロプシュ合成のタイプによる影響を、３つの異なる合成操作モードから生成されるフィッシャー・トロプシュ反応水の一般的有機分析（表１）に示す。３つの異なる合成処理モードとは、すなわち：
・低温フィッシャー・トロプシュ    ＬＴＦＴ    コバルトまたは鉄触媒
・高温フィッシャー・トロプシュ    ＨＴＦＴ    鉄触媒
【００１５】
【表１】
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【００１６】
異なる起源（表１）のフィッシャー・トロプシュ反応水の一般的有機分析から、これらの水、特に、ＨＴフィッシャー・トロプシュ反応水は、比較的高い濃度の有機化合物を含み、これらの水の直接利用または廃棄は、好ましくない成分を除去する更なる処理なしでは、一般的に実現可能でない。フィッシャー・トロプシュ反応水の処理の程度は、意図する用途に大きく依存し、ボイラ用水から周囲へ排出するのに適する程度に部分的に処理された水の範囲まで、広い範囲の水質を生成することが可能である。
【００１７】
フィッシャー・トロプシュ反応水を、雨水だけでなく、他の一般的プロセスの排水と共に処理することもできる。
【００１８】
本発明に記載された水浄化プロセスは、小さな修正を行なった後、フィッシャー・トロプシュ合成の間に用いられる触媒と同様の金属触媒を用いる一般の合成ガス転換プロセスから生成される水性流の処理にも用いることができる。
【００１９】
本発明の概要
本発明の第１に態様は、フィッシャー・トロプシュ反応水から純水を作る方法であって、少なくとも下記のステップを含む：
ａ）フィッシャー・トロプシュ反応水から少なくとも溶解有機炭素の一部を除去して、第１の水分に富む流れを作る生物学的処理を含む第１処理段階、及び
ｂ）少なくとも第１の水分に富む流れの一部から少なくともある量の固体を除去する固体−液体分離を含む第２処理段階。
【００２０】
用語「純水」は、２０ｍｇ／ｌから６００ｍｇ／ｌの間のＣＯＤ、６．０から９．０の間のＰＨ、２５０ｍｇ／ｌ未満の浮遊物含有量、及び６００ｍｇ／ｌ未満の総溶解物含有量を有する水性の流れを意味すると解釈される。
【００２１】
溶解有機炭素は、一般的には、アルデヒド、ケトン、アルコール、及び有機酸を含む群から選択される。
【００２２】
第１処理段階の生物学的処理は、フィッシャー・トロプシュ反応水の嫌気性処理を含むことができる。
【００２３】
フィッシャー・トロプシュ反応水は、直ちに消化できる短鎖有機分子を主に含むので、嫌気性消化を適用することができる。嫌気性消化は、５〜６０℃の広い温度範囲で行なうことができるが、通常、中温の範囲（例えば２５〜４０℃）で行なわれる。ＨＲＴは、処理されるフィッシャー・トロプシュ反応水のタイプに大きく依存するが、一般に最低４時間のＨＲＴを要する。最適に動作させるためには、嫌気性消化の間のＰＨを、ＰＨ５．５からＰＨ９．５の間の範囲、好ましくはＰＨ７−７．５に維持する必要がある。
【００２４】
適切に評価された嫌気性技術は、昇流嫌気性スラッジブランケット（ＵＡＳＢ）プロセス、固定ベッドシステム、流動ベッド反応装置、かき混ぜタンク反応装置、膜生物反応装置、及びバッフル反応装置を含む。
【００２５】
水分に富む流れ、または第１の水分に富む流れとは別に、嫌気性消化は、一般的に、副生成物としてメタン、二酸化炭素、及びスラッジを生じる。
【００２６】
メタンは、許容できるシステムを介して周囲へ放出することができ、好ましくは回収される。回収されたメタンは、燃料またはエネルギー源として用いられ、または、再生成のために戻される（天然ガスはフィッシャー・トロプシュ合成プロセスのために原材料として使われる）ことができ、化学的または生物学的に製品に変換することができる。
【００２７】
スラッジは、焼却処理されて、埋立用土、肥料、又は土壌添加物として用いることができる。
【００２８】
フィッシャー・トロプシュ反応水がコバルトベースのＬＴＦＴから生じる場合には、第１処理段階では、嫌気性反応装置におけるＨＲＴが、１０時間から９０時間の間であり、一般的には約５０時間である嫌気性処理のみを含む。ＨＲＴは、嫌気性反応装置のタイプと所望の処理水の水質に、大きく影響される。
【００２９】
未処理のコバルトベースのＬＴＦＴ反応水は、５０００から５００００ｍｇ／ｌの間であって、一般的には約２００００ｍｇ／ｌの化学的酸素要求量を有する。
【００３０】
第１処理として唯一行なった嫌気性処理が満足できない結果、第１の水分に富む流れの中の溶解有機炭素の量が、処理後であっても依然高すぎる場合には、嫌気性処理を含む更なる段階を、第１処理段階の生物学的処理の一部として含めることができる。これは、フィッシャー・トロプシュ反応水が、イオンベースのＬＴＦＴ及びＨＴＦＴプロセスから生成したときの一般的な場合である。
【００３１】
嫌気性処理から得られる水分に富む流れの好気性処理にため、広い範囲の技術を用いることができる。
【００３２】
このような技術は、活性スラッジプロセス、高率小型反応装置、生物学的通気フィルタ、散水濾床法装置、回転生物学的接触器、膜生物反応装置、及び流動ベッド反応装置を含む群から選択することができる。単細胞プロテイン（ＳＣＰ）の好気性生成も、成功裏に開発された。
【００３３】
好気性処理は、好ましくは、中温の範囲内（例えば２５〜４０℃）で行なわれる。好気性処理のために、反応装置のＰＨは、ＰＨ５．５からＰＨ９．５の間であって、一般的にはＰＨ７〜７．５に維持されるべきである。
【００３４】
水分に富む流れまたは第１の水分に富む流れとは別に、好気性処理は、一般的に、副生成物として二酸化炭素とスラッジを生じさせる。二酸化炭素は、周囲に放出される。スラッジは、焼却処理されて、埋立用土、肥料、土壌添加物、またはＳＣＰ源として用いることができる。
【００３５】
嫌気性及び／または好気性処理は、有機成分の微生物学的分解を加速させる化合物を含む窒素（例えば尿素、アンモニア、またはアンモニア塩）及びリン（例えば、リン酸塩）の形で、栄養素を加えることを含めることができる。更に、水の酸性度によっては、石灰、苛性及びソーダ灰のようなアルカリ塩を用いたＰＨコントロールを要するかもしれない。
【００３６】
第１の水分に富む流れは、第１の水分に富む流れが蒸発冷却塔への補給水として用いられて、蒸発という形で更なる好気性処理を受けることができる。
【００３７】
冷却塔での蒸発の間、第１の水分に富む流れに含まれる溶解有機成分の少なくともいくらかの量は、微生物の働きにより減少させられる。除去される成分の全てまたは一部は、酸化炭化水素酸及びメタノールを含む。
【００３８】
第１の水分に富む流れを冷却水として用いることによって、冷却塔での曝気により生じる多量の酸素が、第１の水分に富んだ流れの溶解有機成分を食糧源として用いる微生物の成長を活性化させる。
【００３９】
蒸発冷却塔は、機械式ドラフト冷却塔、自然ドラフト冷却塔、及び強制ドラフト冷却塔を含む群の中から選択することができる。
【００４０】
冷却水として第１の水分に富んだ流れを用いるときには、冷却に用いる装置を通る前記水の直線流速は、前記装置の中で浮遊物の堆積を防止可能な程度十分高くなければならない。
【００４１】
例えば、付着物、腐食、スケールといった好ましくない影響を防ぐために、第１の水分に富んだ流れを冷却水として用いる前に、１以上の適した添加物を加えることができる。
【００４２】
第２処理段階は、第１の水分に富んだ水から浮遊物を取り除くことを目的とする。
【００４３】
浮遊物の除去は、砂濾過、膜分離（例えば、マイクロ、またはウルトラ濾過）、沈降（凝集材を使用または不使用）、溶解空気浮揚（凝集材の使用または不使用）、及び遠心沈殿法を含む群から選択された方法によって達成できる。
【００４４】
上述の方法により生成された純水の用途は、（上述したような）冷却水、灌漑用水、または一般プロセス用水としての使用を含むことができる。地域的な排水基準、特に残余ＣＯＤ濃度により、この水を周囲へ排水することができる。
【００４５】
純水は、一般的に下記の特性を有する。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
本発明の第２に態様は、フィッシャー・トロプシュ反応水から高純水を作る方法であって、少なくとも下記のステップを含む：
ａ）フィッシャー・トロプシュ反応水から少なくとも溶解有機炭素の一部を除去して、第１の水分に富む流れを作る生物学的処理を含む第１処理段階、
ｂ）少なくとも第１の水分に富む流れの一部から少なくともある固体を除去して、第２の水分に富む流れを生成する固体−液体分離を含む第２処理段階、及び、
ｃ）少なくとも第２の水分に富む流れの一部から、少なくとも溶解塩及び有機成分を除去する溶解塩及び有機除去段階を含む第３処理段階。
【００４８】
用語「高純水」は、５０ｍｇ／ｌ未満のＣＯＤ、６．０から９．０の間のＰＨ、５０ｍｇ／ｌ未満の浮遊物含有量、及び１００ｍｇ／ｌ未満の総溶解物含有量を有する水性の流れを意味すると解釈される。
【００４９】
溶解有機炭素は、一般的にアルデヒド、ケトン、アルコール、及び有機酸を含む群から選択することができる。
【００５０】
第１処理段階は、フィッシャー・トロプシュ反応水の嫌気性処理を含むことができる。
【００５１】
フィッシャー・トロプシュ反応水は、直ちに消化できる短鎖有機分子を主に含むので、嫌気性消化を適用することができる。嫌気性消化は、５〜６０℃の広い温度範囲で行なうことができるが、通常、中温の範囲（例えば２５〜４０℃）で行われる。ＨＲＴは、処理されるフィッシャー・トロプシュ反応水の型に大きく依存するが、一般的に少なくとも４時間のＨＲＴを要する。最適に稼動させるには、嫌気性消化の間のＰＨを、ＰＨ５．５からＰＨ９．５の間の範囲、好ましくはＰＨ７−７．５に維持する必要がある。
【００５２】
適切に評価された嫌気性技術は、昇流嫌気性スラッジブランケット（ＵＡＳＢ）プロセス、固定ベッドシステム、流動ベッド反応装置、かき混ぜタンク反応装置、膜生物反応装置、及びバッフル反応装置を含む。
【００５３】
水分に富む、または第１の水分に富む流れと別に、嫌気性消化は、一般的に、副生成物として、メタン、二酸化炭素、及びスラッジを作る。
【００５４】
メタンは、許容できるシステムを介して周囲へ放出することができ、好ましくは回収される。回収されたメタンは、燃料またはエネルギー源として用いられ、または、再生成のために戻される（天然ガスはフィッシャー・トロプシュ合成プロセスのために原材料として使われる）ことができ、化学的または生物学的に製品に変換することができる。
【００５５】
スラッジは、焼却処理されて、埋立用土、肥料、又は土壌添加物として用いることができる。
【００５６】
フィッシャー・トロプシュ反応水がコバルトベースのＬＴＦＴから生じる場合、第１処理段階では、嫌気性反応装置におけるＨＲＴが、１０から９０時間の間であって一般的には約５０時間である嫌気性処理のみを含む。ＨＲＴは、嫌気性反応装置のタイプと所望の処理水の水質に、大きく影響される。
【００５７】
未処理のコバルトベースのＬＴＦＴ反応水は、５０００ｍｇ／ｌと５００００ｍｇ／ｌの間であって、一般的には約２００００ｍｇ／ｌの化学的酸素要求量を有する。
【００５８】
第１処理として唯一行なった嫌気性処理が満足できない結果、第１の水分に富む流れの中の溶解有機炭素の量が、処理後であっても依然高すぎる場合には、嫌気性処理を含む更なる段階を、第１処理段階の生物学的処理の一部として含めることができる。これは、フィッシャー・トロプシュ反応水が、イオンベースのＬＴＦＴ及びＨＴＦＴプロセスから生成したときの一般的な場合である。
【００５９】
嫌気性処理から得られる水分に富む流れの好気性処理にため、広い範囲の技術を用いることができる。
【００６０】
このような技術は、活性スラッジプロセス、高率小型反応装置、生物学的通気フィルタ、散水ろ床法装置、回転生物学的接触器、膜生物反応装置、及び流動ベッド反応装置を含む群から選択することができる。単細胞プロテイン（ＳＣＰ）の好気性生成も、成功裏に開発された。
【００６１】
好気性処理は、好ましくは、中温の範囲内（例えば２５〜４０℃）で行なわれる。好気性処理のために、反応装置のＰＨは、ＰＨ５．５とＰＨ９．５の間であって、一般的にはＰＨ７〜７．５で維持されるべきである。
【００６２】
水分に富む流れまたは第１の水分に富む流れとは別に、好気性処理は、一般的に、副生成物として二酸化炭素とスラッジを生じさせる。二酸化炭素は、周囲に放出される。スラッジは、焼却処理されて、埋立用土、肥料、土壌添加物、またはＳＣＰ源として用いることができる。
【００６３】
嫌気性及び／または好気性処理は、有機的成分の微生物学的分解を加速させる化合物を含む窒素（例えば尿素、アンモニア、またはアンモニア塩）及びリン（例えば、リン酸塩）の形で、栄養素を加えることを含めることができる。更に、水の酸性度によっては、石灰、苛性及びソーダ灰のようなアルカリ塩を用いたＰＨコントロールを要するかもしれない。
【００６４】
第１の水分に富む流れは、第１の水分に富む流れが蒸発冷却塔への補給水として用いられ、蒸発という形で更なる好気性処理を受けることができる。
【００６５】
冷却塔での蒸発の間、第一の水分に富む流れに含まれる溶解有機成分の少なくともいくらかの量は、微生物の働きにより減少させられる。除去される成分の全てまたは一部は、酸化炭化水素酸及びメタノールを含む。
【００６６】
第１の水分に富む流れを冷却水として用いることによって、冷却塔での曝気により生じる多量の酸素が、第１の水分に富んだ流れの溶解有機成分を食糧源として用いる微生物の成長を活性化させる。
【００６７】
蒸発冷却塔は、機械式ドラフト冷却塔、自然ドラフト冷却塔、及び強制ドラフト冷却塔を含む群の中から選択することができる。
【００６８】
冷却水として第１の水分に富んだ流れを用いるときには、冷却に用いる装置を通る前記水の直線流速は、前記装置の中で浮遊物の堆積を妨ぐことが可能な程度十分高くなければならない。
【００６９】
例えば、付着物、腐食、スケールといった好ましくない影響を防ぐために、第１の水分に富んだ流れを冷却水として用いる前に、１以上の適した添加物を加えることができる。
【００７０】
第２処理段階は、第１の水分に富んだ水から浮遊物を取り除くことを目的とする。
【００７１】
浮遊物の除去は、砂濾過、膜分離（例えば、マイクロ、またはウルトラ濾過）、沈降（凝集材を使用または不使用）、溶解空気浮揚（凝集材の使用または不使用）、及び遠心沈殿法を含む群から選択された方法によって達成できる。
【００７２】
第３処理段階において、オゾン及び過酸化水素といった作用物を用いた化学酸化、遊離基を生じさせる紫外線、及び活性炭処理と有機脱除樹脂とを含む吸着／吸収プロセスを含む群の中から選択される方法によって、第１及び第２処理段階の間に除去されなかった残余有機種が除去される。
【００７３】
イオン交換、ナノフィルトレーション、逆浸透、及び熱間石灰軟化と冷間石灰軟化とを含む化学沈殿プロセスを含む群から選択される方法により、  第１の処理（例えば、ＰＨコントロール化学物質、栄養付加物）及び／または他のプロセスの廃液の共同処理から生じる溶解塩を除去することができる。
【００７４】
高純水の一般的な用途としては、純水について上述したことに加え、一般的には飲料水とボイラ用水が含まれる。
【００７５】
高純水は、一般的に下記の特性を有する。
【００７６】
【表３】
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【００７７】
本発明により生成された純水及び高純水における固有の利点は、フィッシャー・トロプシュ反応水が、基本的に固体が存在しない流れなので、水は少量の溶解物しか含まないことである。純水の中の低レベルの残余塩は、浄化プロセスの手順の間に用いられる化学品のコントロールされた追加、及び／または廃液を含む他の溶解物質の共同処理の結果である。残余塩は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｌ、ＳＯ４、ＨＣＯ３、及びＣＯ３の組み合わせを含むことができる。フィッシャー・トロプシュ反応水における低溶解塩濃度は、プロセスを単純化して、純水化プロセスのコストを低減することができる。
【００７８】
本発明の詳細な説明
ここで、添付図面を参照しながら、限定されない以下の実施例により、本発明を記載する。
【００７９】
図１は、本発明に係る第１の実施形態の単純化したフローダイアグラムを示し、図２は、本発明に係る第２の実施形態の単純化したフローダイアグラムを示す。
【００８０】
図面の参照番号１０は、一般的に、フィッシャー・トロプシュ反応水１２から純水及び／または高純水を生成するプロセスを示す。
【００８１】
ここで図１を参照すると、プロセス１０は、フィッシャー・トロプシュ反応水１２から、少なくとも溶解有機成分の一部分を除去するための嫌気性消化１４を含む第１処理段階を含む。
【００８２】
嫌気性消化１４は、生成物として、第１の水分に富む流れ１６、メタン１８、二酸化炭素２０、及びスラッジ２２を生じさせる。
【００８３】
図１に示すプロセス１０は、一般的に、ＬＴＦＴプロセスから生成するフィッシャー・トロプシュ反応水１２に用いられる。
【００８４】
第１の水分に富む流れ１６は、スラッジ２６と純水２８の流れとを生じさせる固体−液体分離２４を含む第２処理段階にかけられる。
【００８５】
純水２８は、高純水３２の流れとスラッジ３４とを生じさせる溶解塩及び有機除去ステップ３０を含む第３処理段階に、選択的にかけられる。
【００８６】
ここで図２を参照すると、第１の処理として唯一行なった嫌気性処理１４が満足がいかない結果、第１の水分に富む流れ１６の中の溶解有機炭素の量が、処理後であっても依然高すぎる場合には、嫌気性処理３６を含む更なる段階を、第１処理段階の生物学的処理の一部として含めることができる。これは、一般的に、ＨＴＦＴプロセスから生成するフィッシャー・トロプシュ反応水のときの場合である。
【００８７】
嫌気性消化３６は、第１の水分に富む流れ３８、二酸化炭素４０、及びスラッジ４２を生じさせる。
【００８８】
嫌気性処理の後、第１の水部に富む流れ３８は、第１の水分に富む流れ３８に含まれる溶解有機成分の少なくともいくらかが、微生物の働きにより減小する蒸発冷却塔４４へ、選択的に送り込まれる。
【００８９】
冷却塔４４からの第１の水分に富む流れ３８は、スラッジ２６と純水２８の流れとを生じさせる固体−液体分離２４を含む第２処理段階における更なる処理にかけられる。
【００９０】
純水２８は、高純水の流れ３２とスラッジ３４とを生じさせる溶解塩及び有機除去ステップ３０を含む第３処理段階に、任意にかけられる。
【００９１】
純水２８または高純水３２の意図された最終用途によって、最低水質要求値は下記の表４に示すようになり、適切な処理の選択だけでなく、本方法で用いられる装置の稼動条件を、相応して選択することができる。
【００９２】
【表４】
2005536325.tif 000006
【００９３】
本発明の基本的実施態様を記載したが、次の実施例は、本発明の特定の実施態様を更に示す。本実施例のフローダイアグラムは、基本的に図２のダイアグラムである。
【００９４】
実施例１  純水を生成するためにコバルト触媒が用いられたＬＴＦＴから生成するフィッシャー・トロプシュ反応水の処理
副生成物を分離した後、ＬＴＦＴプロセスから生成するフィッシャー・トロプシュ反応水の連続流は、大気圧で脱気されれた。反応水の中の自由炭化水素量は、コアレッサを用いて０．０００５％（質量％）に減らされた。反応水の温度は、プレート熱交換器を用いて３７℃に下げられた。反応水の化合物を、下記の表５に示す。
【００９５】
反応水の第１処理は、パックベッド下降流嫌気性消化器を用いて行なわれた。反応器は、ＨＲＴが４８−５２時間で、ＣＯＤ稼動率が約８−１２ｋｇ／ｍ３．ｄ．で稼動する。反応器のＰＨは、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を用いて、ＰＨ６．８から７．２の間で維持された。
【００９６】
【表５】
2005536325.tif 000007
【００９７】
嫌気性処理の後の反応水のＣＯＤ濃度は、約６００ｍｇ／ｌであり、ＳＳ濃度は、約２００ｍｇ／ｌであった。第１の処理による反応水におけるＣＯＤ及びＳＳ濃度は、各々、嫌気性処理ステップとして活性スラッジ処理を用いて、６０ｍｇ／ｌ及び３０ｍｇＳＳ／ｌまで更に減らされた。活性スラッジシステムは、以下の条件で稼動した。
・ＰＨ：７．２から７．５
・活性スラッジだまりの溶解酸素濃度は、１．５ｍｇＯ２／ｌを越えるように維持された。
・温度：３３−３５℃
・ＨＲＴ：３８時間
・Ｆ／Ｍ率：０．３５ｋｇＣＯＤ／ｋｇ  ＭＬＳＳ
・細胞保存時間（スラッジ年齢）：２５ｄ
・リサイクル供給率：１：２．５
【００９８】
嫌気性処理からの繰越栄養分は、プロセスを持続するのに十分であり、従って、追加の栄養分は必要でなかった。
【００９９】
０．１６スラッジ／ｋｇ供給ＣＯＤのスラッジ収率が得られ、スラッジは脱水され焼却された。
【０１００】
ＳＳ濃度を３０ｍｇ／ｌ未満に減少させるために、従来の砂濾過が用いられた。
【０１０１】
このようにして得られた純水は、灌漑用水とプロセス用水の両方の用途を有する。
【０１０２】
高純水を得るために、砂濾過器からの純水の一部は、０．２ミクロンのマイクロフィルトレーション用ポリプレン膜が取り付けられたクロスフロー膜ユニットに流された。このユニットの安定稼動中に７０−８０ｌ／ｍ２．時の透過束率が得られ、このユニットを横切る水の回収率は、７５−８０％の間で変化した。マイクロフィルトレーションユニットからの透過によるＳＳ及びＣＯＤ濃度の結果は、各々、５ＳＳｍｇ／ｌ未満、及び５０ｍｇ  Ｏ２／ｌであった。
【０１０３】
マイクロフィルトレーションユニットからの純水のＰＨは、水酸化ナトリウムを用いて、ＰＨ８．５に調整され、純水は高排除海水ポリアミド膜が取り付けられた逆浸透ユニットへポンプで送られた。このユニットの安定稼動中に、１５−２５ｌ／ｍ２．時の浸透束率が得られ、このユニットを横切る水の回収率は、８５−９０％の間で変化した。逆浸透ユニットは、２０ｍｇＯ２／ｌ未満のＣＯＤと、１０ｍｇＴＤＳ／ｌ未満のＴＤＳとを含む高純水流を生じた。
【０１０４】
本発明は、上記に一般的に記載されまたは図示された具体的な実施形態や構成に限定されるものでないことが理解される。例えば、雨水またはフィッシャー・トロプシュ合成以外のプロセスからの水分に富む流れを、上述のプロセスによって浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すプロセスフローダイアグラムである。
【図２】本発明の第２の実施形態を示すプロセスフローダイアグラムである。
【図１】
2005536325.tif 000008
【図２】
2005536325.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月7日(2004.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化炭化水素、脂肪族、芳香族及び環状のアルコール、及び無機化合物を含むフィッシャー・トロプシュ反応水から純水を生成する方法であって、純水が２０から６００ｍｇ／ｌの間のＣＯＤ、６．０から９．０の間のＰＨ、２５０ｍｇ／ｌ未満の浮遊物含有量、及び６００ｍｇ／ｌ未満の総溶解物含有量を有する水性流であり、少なくとも以下のステップ：
ａ）フィッシャー・トロプシュ反応水から少なくとも溶解有機炭素の一部分を除去して、第１の水分に富む流れを生成するための生物学的処理を含む第１処理段階、
ｂ）少なくとも第１の水分に富む流れの一部を蒸発させることにより、未蒸発部分の有機成分の総質量比を減少させて、第２の水分に富む流れを生成することを含む第２処理段階、及び
ｃ）少なくとも第２の水分に富む流れの一部から、少なくともある量の固体を除去する固体−液体分離を含む第３処理段階、を含む方法。
【請求項２】
溶解有機炭素が、アルデヒド、ケトン、アルコール、及び有機酸を含む群の中から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
生物学的処理が、嫌気性処理及び好気性処理の一方または両方を含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
好気性処理方法が、活性スラッジプロセス、生物学的通気フィルタ、散水濾床法装置、回転生物学的接触器、高率小型反応装置、膜生物反応装置、及び流動ベッド反応装置を含む群から選択される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
嫌気性処理方法が、昇流嫌気性スラッジブランケット（ＵＡＳＢ）プロセス、固定ベッドシステム、流動ベッド反応装置、かき混ぜタンク反応装置、膜生物反応装置、及びバッフル反応装置を含む群から選択される請求項３に記載の方法。
【請求項６】
冷却塔において、大気温度及び大気圧で蒸発が行なわれる請求項１から５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
第１の水分に富む流れを、蒸発冷却塔への補給水として用いることによって、蒸発が行なわれる請求項１から６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
蒸発冷却塔が、機械式ドラフト冷却塔、自然ドラフト冷却塔、及び強制ドラフト冷却塔を含む群から選択される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第３処理段階が、蒸発の間に生成される第２の水分に富む流れから浮遊物を除去する請求項１から８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
浮遊物の除去が、砂濾過、膜分離、凝集沈降、凝集材を使用した溶解空気浮揚、凝集材を使用しない溶解空気浮揚、及び遠心沈殿法を含む群から選択される１以上の方法により達成される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
膜分離法が、マイクロフィルトレーション及びウルトラフィルトレーションの一方または両方を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
酸化炭化水素、脂肪族、芳香族及び環状のアルコール、及び無機化合物を含むフィッシャー・トロプシュ反応水から高純水を生成する方法であって、高純水が５０ｍｇ／ｌ未満のＣＯＤ、６．０から９．０の間のＰＨ、５０ｍｇ／ｌ未満の浮遊物含有量、及び１００ｍｇ／ｌ未満の総溶解物含有量を有する水性流であり、少なくとも以下のステップ：
ａ）フィッシャー・トロプシュ反応水から少なくとも溶解有機炭素の一部分を除去し、第１の水分に富む流れを生成するための生物学的処理を含む第１処理段階、
ｂ）少なくとも第１の水分に富む流れの一部を蒸発させることにより、未蒸発部分の有機成分の総質量比を減少させて、第２の水分に富む流れを生成することを含む第２処理段階、
ｃ）少なくとも第２の水分に富む流れの一部から、少なくともある量の固体を除去して第３の水分に富んだ流れを生成する固体−液体分離を含む第３処理段階、及び、
ｄ）少なくとも第３の水分に富む流れの一部から、少なくともある量の溶解塩及び有機成分を除去するための溶解塩及び有機除去ステップを含む最終処理段階、を含む方法。
【請求項１３】
溶解有機炭素が、アルデヒド、ケトン、アルコール、及び有機酸を含む群の中から選択される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
生物学的処理が、嫌気性処理及び好気性処理の一方または両方を含む請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
好気性処理方法が、活性スラッジプロセス、生物学的通気フィルタ、散水濾床法装置、回転生物学的接触器、高率小型反応装置、膜生物反応装置、及び流動ベッド反応装置を含む群から選択される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
嫌気性処理方法が、昇流嫌気性スラッジブランケット（ＵＡＳＢ）プロセス、固定ベッドシステム、流動ベッド反応装置、かき混ぜタンク反応装置、膜生物反応装置、及びバッフル反応装置を含む群から選択される請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
冷却塔において、大気温度及び大気圧で蒸発が行なわれる請求項１２から１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１８】
第１の水分に富む流れを、蒸発冷却塔への補給水として用いることによって、蒸発が行なわれる請求項１２から１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１９】
蒸発冷却塔が、機械式ドラフト冷却塔、自然ドラフト冷却塔、及び強制ドラフト冷却塔を含む群から選択される請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第３処理段階が、生物学的処理の間に生成される第１の水分に富む流れから浮遊物を除去する請求項１２から１９の何れか１項に記載の方法。
【請求項２１】
浮遊物の除去が、砂濾過、膜分離、凝集沈降、凝集材を使用した溶解空気浮揚、凝集材を使用しない溶解空気浮揚、及び遠心沈殿法を含む群から選択される１以上の方法により達成される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
膜分離法が、マイクロフィルトレーション及びウルトラフィルトレーションの一方または両方を含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
化学酸化、遊離基を生じさせる紫外線、吸着及び／または吸収プロセスを含む群の中から選択される１以上の方法によって、最終処理段階で有機成分が除去される請求項１２から２２の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
吸着／吸収プロセスが、活性炭処理及び有機脱除樹脂の使用の一方または両方を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
イオン交換、逆浸透、ナノフィルトレーション、及び化学沈殿プロセスを含む群から選択される１以上の方法により、最終処理段階で溶解塩を減少させる請求項１２から２４の何れか１項に記載の方法。
【請求項２６】
化学沈殿プロセスが、熱間石灰軟化及び冷間石灰軟化の一方または両方から選択される請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
実質的に上記に記載または例示されたフィッシャー・トロプシュ反応水から純水を生成するための本発明に係る方法。
【請求項２８】
実質的に本明細書に記載された新しく発明的な完全体または完全体の組み合わせを含むフィッシャー・トロプシュ反応水流から純水を生成する方法。
【請求項２９】
実質的に上記に記載または例示されたフィッシャー・トロプシュ反応水から高純水を生成するための本発明に係る方法。
【請求項３０】
実質的に本明細書に記載された新しく発明的な完全体または完全体の組み合わせを含むフィッシャー・トロプシュ反応水流から高純水を生成する方法。
【国際調査報告】
2005536325.tif 000010
2005536325.tif 000011