(57)【要約】    本発明は、そこから溶解アルミニウムの全て又はいくつかを除去するため、アルミニウムを含む工業廃水を処理する方法であって、以下のステップ：−水酸化アルミニウムの形態でのアルミニウムの沈殿を促進し、したがってその除去を容易にするために、処理される廃水を、例えばタンクから構成され、９．５未満、より好ましくは６．５〜８．５、なおより好ましくは７〜８のｐＨが維持される第１のゾーンへ運搬するステップ；−第２のゾーンが提供され、そしてゾーン１に位置する媒体の一部がゾーン２へと再循環され、次いで、媒体はそこからゾーン１に戻され、そして再循環される媒体に気体状ＣＯ２が注入されるステップ；及び−ゾーン１で形成される固体粒子を分離し、そして放出するステップ；の実施を含んでなる方法を提示する。本方法は、ＣＯ２が注入された前記媒体の再循環を考慮して、ゾーン１において利用可能である溶解ＣＯ２の量は、入ってくる廃水の沈殿のために必要な量よりも０．５〜３倍高く、好ましくは１〜１．５倍高いことを特徴とする。  【選択図】なし
2021526449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
そこからアルミニウムの全て又は一部を除去する目的のため、アルミニウムを含む工業廃水を処理する方法であって、以下の処置：
−水酸化アルミニウムの形態での前記アルミニウムの沈殿を促進し、したがってその除去を容易にするために、処理される前記廃水を、例えばタンクから構成され、９．５未満、より好ましくは６．５〜８．５、なおより好ましくは７〜８のｐＨが維持される第１のゾーンへ運搬する；
−第２のゾーンが利用可能であり、且つゾーン１及びゾーン２に位置する媒体の一部の再循環、次いで、そこから前記ゾーン１へのその返還、並びに前記再循環される媒体への気体状ＣＯ２の注入が配置される；
−前記ゾーン１で形成される固体粒子を分離し、放出する；
の実施を含んでなり、ＣＯ２が注入された前記媒体の前記再循環を考慮して、前記ゾーン１において利用可能である溶解したＣＯ２の量は、入ってくる廃水の沈殿のために必要な必要条件より０．５〜３倍高く、好ましくは１〜１．５倍高いことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記ゾーン２において優勢である条件が乱流条件であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、それらを中和する目的のため、そして廃水中に存在する金属を有意に除去する目的のための、アルカリ土類金属を含む金属を含む高度に塩基性化された廃水の処理の分野に関する。この問題は特に鉄鋼産業で見られるが、他の産業にも関与し得、そして特にボーキサイト（アルミニウムを非常に重度に含む「赤泥」として知られる）などの天然原料をベースとするアルミニウムの製造から生じる水性リカーの処理の場合が挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素ガスの添加によって、この種の廃水を中和すること、そして金属を沈殿させて、それらを除去することが可能である。しかしながら、非常に多くの場合、直接的注入は注入システムの完全又は部分的ブロッキング、及び装置のパフォーマンス品質の損失の問題を示す。これは、注入が中和を目的としているが、無機化合物の沈殿も目的としているため、沈殿のために必要なＣＯ２が導入される場所である注入点付近の固体の形成が不可避であるためである。毎時数トンに達する可能性のある非常に多量の固体がＣＯ２の注入点付近で形成される可能性があるため、これらの注入点が容易にブロックされる可能性があり、且つ装置のパフォーマンス品質を損なう可能性があることは容易に理解される。
【０００３】
この方法が示す問題は、金属を含む非常に塩基性の水物体への酸（ＣＯ２）の直接的添加が、制御が困難である瞬間的な沈殿をもたらすということである。導管などの注入及び混合部位が非常に急速にブロックされるという工業的ケースが非常に多く報告される。
【０００４】
以下、アルミニウムの製造から生じる水性リカーの処理の場合を考えたい。それには、水性リカーを排出する前に除去する必要がある多量の溶解アルミニウムを含有する水性液体流を中和する問題がある。一般に、この廃水は高度に塩基性であり、そしてアルミニウムはアルミン酸イオン（Ａｌ（ＯＨ）４−）の形態で溶解している。これは、水酸化ナトリウムによって実行された鉱石の処理（「浸出」）による。
【０００５】
塩基性媒体中の溶解されたアルミン酸イオンを、非常に溶解性ではなく、沈殿する傾向を有するであろう水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）３に変換するために、ＣＯ２を添加することによって、アルミニウムを除去することが可能である。廃水のｐＨを低下させるか、又は正確に中和させるか、若しくは部分的に中和させ、したがって、アルミニウムは除去され、したがって、それは精製されるであろう。この操作のための作用ｐＨ範囲は、一般に以下の通りである：
−低く、したがって、処理される入来する廃水のものよりも低い、
−しかしながら、アルミニウムがＡｌ３＋の形態で溶解するため、ｐＨが低すぎることは不可である（＜５）。
【０００６】
要約すると、アルミニウムの場合、典型的に５〜８．５の最適の作用ｐＨが推奨される。
【０００７】
それにもかかわらず、ＣＯ２の溶解、及び電解質を含む廃水とそれを接触させる操作は、なお困難である。これは、ＣＯ２は、いずれの強酸のように、注入位置での高濃度の酸をもたらすためである。この高度に酸性のゾーンにおいて、固体水酸化アルミニウムの形成は非常に大きく、そして注入点の閉塞の危険は非常に高い。
【０００８】
言い換えると、一般に、廃水は、沈殿及び中和をもたらすために多量の酸を効果的に必要とする多量のアルミン酸イオンを含有する。残念なことに、この操作は、以下の理由のため、実行するのが困難であることがわかる：
・廃水（液体）及び気体（ＣＯ２）の均質化又は混合は容易ではなく、すなわち、瞬間的でない。したがって、（例えば注入装置又は穿孔された管が含まれるかどうかにかかわらず）廃水及び気体の間の界面を生じる注入ゾーンは、非常に迅速に多量の沈殿物を生じることがわかっており、それは除去が困難であるブロッキングを引き起こす：例えば、シャットダウン及び強酸によるストリッピング。
・さらにまた、形成された粒子は非常に抵抗することがわかっており、それらが蓄積した場合、注入位置の下流部分にブロッキングをもたらす可能性がある。
・最後に、種々の段階（気体の注入／転送及びアルミン酸イオンを含有する廃水との溶解ＣＯ２の接触）は全く同一のゾーン、全く同一の機器又は導管でしばしば実行されるが、段階ごとに必要とされる条件は異なる。
【０００９】
したがって、要約すると、上記で挙げられた要素を考慮して、沈殿と組み合わせたＣＯ２の注入の操作は実行するのが非常に困難となる可能性があり、実際に実質的に不可能であり、したがって、その応用は当業者によって放棄される。
【００１０】
この産業で提供される処理の一例を以下に記す：
−除去される多量の溶解アルミニウムを含有する廃水のファーリング（ｆｕｒｒｉｎｇ）／スケーリング。高ｐＨ廃水（１２付近のｐＨ１）を、ＣＯ２の注入によってより低いｐＨ（７〜８．５付近のｐＨ２）に維持されたタンクに送る。この値は、水酸化アルミニウムを沈澱させるために理想的であると考えられる。
−中和された廃水は、（ポンプ輸送された）タンクの底を通してその固体が出され、その後、沈殿によって分離される。この段階で、それらの「デカンテーション性」又は濾過を改善するために、（凝集形成、結晶化促進などによって）最初に形成される固体粒子の径を大きくするため、製品（例えば増粘剤、電解質、凝固薬は界面活性剤など）の添加を使用することも可能である。
−他の形態もしばしば行われる：他の形態において、注入は直接タンクに実行されないが、インラインで導管に実行される。最も単純なもの（例えば単純なパイプ出現）から最も洗練されたもの（静的混合機、ベンチュリ管などの溶解を改善するための商業的に利用可能な多くの気体−液体接触器）にわたる手段によって、ポンプ輸送後、気体状（又は液体）ＣＯ２は廃水に注入される。粒子は流れの中に直接形成され、通常、流れをそのままにして液体から分離されるのみである（濾過、沈殿槽など）。
【００１１】
しかしながら、残念なことに、上記の通り、アルミン酸イオンを高度に含む非常に塩基性の水物体への酸（ＣＯ２）の直接的な添加は、制御が困難な瞬間的な沈殿をもたらす。実質的に、一般に、水物体が溶解アルミニウムを高度に含む場合、酸性化は大きいブロッキングを非常にしばしば引き起こし、そしてしばしば、
−この理由のため、しばしば、インライン処理に関して、パイプラインは、他のものを任意選択的に高圧下で強酸によってクリーニングしている間に、もう１つのライン上で操作し続けることを可能にするために複製される。操作経費及びメンテナンスは抑制的である。
−そして撹拌容器中での処理に関して、操作モードはしばしばバッチ式であり、すなわち、クリーニングを可能にするためにも供給及び処理が時間的に制限される。
【００１２】
したがって、生じた堆積物を除去することが困難であり、実際に非常に困難であること、そして堆積物の層を除去することに成功するために、化学作用（強濃度酸）及び機械作用（削り落とし、高圧ジェットなど）がしばしば必要であることが強調され得る。これは、導管などの閉鎖プロセスにおいて、より困難である。
【００１３】
上記の不都合を克服するために、例えば、１つ又はそれ以上の注入点において精製装置の中心でＣＯ２流を注入することによって、精製装置−沈澱装置の入口で可能な限り多くのＣＯ２を分散させることからなる第１の解決策を考えることが可能となり得る。
【００１４】
それにもかかわらず、この解決策は、いくつかの不都合を示す：
−純粋なＣＯ２が廃水に直接添加され、それによって注入点においても沈殿がもたらされるため、最も困難な状況は各注入装置の周囲に局所的に存在する。任意選択的に、注入装置の周囲で可能な限り多くの液体を置き換えることが必要であるが、これは撹拌容器中での問題を含むままである。
−ＣＯ２の転送、すなわち溶解の速度は制限され得る。これは、たとえ何が生じても、実質的に溶解が完了するために十分な時間、撹拌容器が液体中に気泡を保持するようにさせることが困難であるためである。気泡は、それらを消費する時間もなく出現させる望ましい液体循環とは独立して合体し、急速に上昇する可能性がある。撹拌手段が高性能のものでない場合、現象はより顕著であり、そして溶液の容積密度が増加する場合、それは重大である。これは、濃縮溶液中、アルミン酸イオンが重合する可能性があり（無機重合）、粒子を捕捉し、それによって粘度の強い増加がもたらされるためである。良好な撹拌を維持することは非常に困難であり、溶解のレベルを損なうであろう気体−液体界面を有すること（したがって、気泡の最終径に関連する全界面、及びそれらの多数）、並びにブロッキングを防ぐことは非常に困難である（ブロックされた穴は注入流を歪曲する）。
−最後に、大量のＣＯ２は溶解せず、撹拌された反応器のヘッドスペース中に放出される。ＣＯ２は有毒であり、それを管理する必要である：キャッピングの添加、検出器の添加、導入されたＣＯ２の一部の滲出及び損失など。
【００１５】
直接的な接触を妨げることからなる第２の解決策が文献に示されており、これは、しばしばクリーンな（例えば、オンサイト工業ネットワーク）、事前に炭酸化された水物体を使用することによって達成される。したがって、前もって、ＣＯ２は工業用のクリーンな水（廃水ではない）に注入される。ＣＯ２を添加するためのこの「遠回しの」手段は、セルツァー炭酸水の製造と類似である。
【００１６】
大量のＣＯ２が溶解される。その後のみ、望ましい量の溶解されたＣＯ２を含有するこの「駆動」水を廃水と混合し、水酸化アルミニウムが好ましく形成され、それは非常に溶解性ではないため、（下流の分離手段と組み合わせて）撹拌容器中で沈殿するか、又は直接的に精製装置若しくは沈殿装置内で沈殿するようなｐＨゾーンで処理される。
【００１７】
それにもかかわらず、この解決策は、以下の不都合を示す：水が消費され、廃水を希釈することによって、沈殿装置において処理されなければならない全液体流量が増加するため、関連コスト及び好適でない環境フットプリントがもたらされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
以下により詳細に示されるように、本発明は、ＣＯ２の最適使用を可能にする、そのようなアルミニウムリッチの廃水の処理のための新規解決策を提供することを努力する。
【００１９】
これに関して、ＣＯ２などの弱二塩基酸（例えば硫酸などの強酸ではない）を使用する酸性化は、いくつかの利益を示す：
−沈殿を実行するための標的ｐＨのより良好な制御。
−製造又は燃焼副産物として回収することができるＣＯ２の消費（「不可避な」ＣＯ２という用語が使用される）。
−水酸化アルミニウムなどの固体の形成。これは、後者が実質的に不溶性であり、それは沈殿プロセスに良好な効果を保証するためである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明によって提供される解決策は、２つの異なるゾーンでの２つの異なる段階へのプロセスの分離に基づく。
−第１の段階：この段階の間の目的は、主に水酸化アルミニウムの形態での結晶の生成を実行することである。その中で優勢である条件、特に低いｐＨ（好ましくは５〜８．５）が好ましく、上記の通り、先行技術の欠点をもたらすであろうため、ＣＯ２の直接的注入は、このゾーンでは実行されない。
【００２２】
このゾーン「１」は、非常にアルカリ性であり、アルミニウムリッチの廃水が到達する（例えば１２．５の位数のｐＨで）ゾーンであるタンクであることが可能である。
【００２３】
以下にさらに詳細に説明されるように、このゾーンの廃水が全ての展開でアルカリ性ｐＨから好ましくは９．５未満、より好ましくは６．５〜８．５のｐＨに変化するために十分な溶解されたＣＯ２をこのゾーンで利用可能にするように配置される。これは、処理される廃水の流量が変化する場合、中和される化合物の量が変化し、したがって、量（濃度及び／又は流量）のピークの間、それを中和するための十分な溶解ＣＯ２を有さない状況にあることを避ける必要があるためである。ｐＨのこの低下によって、アルミニウム（アルミン酸塩）の溶解された形態は、水酸化アルミニウムの形態に変化し、沈澱するであろう。
【００２４】
要約すると、ファーリング（ｆｕｒｒｉｎｇ）であることが可能である固体の形成はゾーン１で生じ、したがって、固体がその形成の時点のファーリングである場合、問題はこの第１のゾーンに現れ、そしてそれは到達する粗製廃水を「中和する」ために十分な溶解されたＣＯ２を含まなければならない。
−第２の段階（第２のゾーン）：この段階において、目的は、沈殿、より正確には酸化アルミニウムの結晶の生成の現象を非常に大いに制限しながら、実際には無効にしながら、ＣＯ２の注入及び最適化された最大溶解を実行することである。
【００２５】
これを実行するために、本発明によって、「ＣＯ２の溶解のゾーン」と呼ぶことができる第２のゾーン（それは）は、以下が可能であることが提案される：
−前処理された廃水、すなわち、沈澱させる電解質、したがってアルミン酸塩（溶解された形態のアルミニウム）をもはや含有しないか、又は実質的にもはや含有しない廃水の一部を回収することを可能にする。したがって、この流れは、このゾーン２から出る廃水の一部から、したがって完全なプロセスから進路を変更される。次いで、溶解されたアルミニウムが存在しない（又は非常に少量である）場合、もはやそれのいずれもないか、又は実質的にそのいずれもないため、有意な沈殿をもたらすことなくこのバイパス／再循環においてＣＯ２を注入することが可能である。
−したがって、液体への気体の大規模な転送を最大にしながら、ＣＯ２はこの回収された試料中に注入される。これは、水圧条件（可能であれば乱流条件）、可能であれば最も低い（好ましくは５〜４５℃、なおより好ましくは１５〜３０℃の）温度、可能な最高の圧力（好ましくは１．５バール〜２０バール、より好ましくは２〜４バールであるが、操作上のコストの理由から合理的であるように、したがって、１０バール未満の圧力が好ましい）、並びに気体及び液体が十分長い時間、接触して維持される混合時間（したがって、３〜３０秒、好ましくは５〜１５秒の接触が好ましい）によって保証される。
−言い換えると、ゾーン２は、ゾーン１からポンプ輸送され、そしてこのゾーン１に戻される液体の流れの中のＣＯ２を溶解するために使用される。このゾーンは、アルカリ性廃水の入来値（例えば１２．５）から望ましい設定値（例えば８）までゾーン１のｐＨを低下させるために十分なＣＯ２を溶解するように計算される。
【００２６】
このゾーン２では、高度にアルカリ性のｐＨ（１２．５など）から中性又は酸性価までの低下はないが、それをさらに酸性化するために、流体はゾーン１からポンプ輸送され、したがって中性に近い。したがって、このゾーン１において固体の形成がなく（又は自明に）、したがって、閉塞の危険性は排除されるか、又は非常に有意に減少される。
−したがって、所与の流量及び所与の初期ｐＨに関して、タンク／ゾーン１のｐＨは、非常に明らかに安全のマージンによって、ゾーン１の所望のｐＨを達成するために、ゾーン２（再循環ループ）において溶解されなければならないＣＯ２の量を計算することによって確実にされる。
−調和は、気体−液体比（一般に、液体１ｍ３あたり０．１〜５Ｓｍ３の気体、好ましくは液体１ｍ３あたり０．１〜１Ｓｍ３の気体）、このゾーンにおける圧力、及び望ましい操作条件の維持のために必要とされるＣＯ２を全て溶解することが可能となる回収された廃水の流量、特に一般に連続的に最初の廃水が到達するゾーン１のｐＨの組合せに集中する。
−この解決策は、特にポンプ、気体−液体接触器（例えば静的混合機）、乱流条件下で維持するため、且つ望ましい滞留時間（したがって接触時間）、例えば１０秒程度の接触時間を保証するために十分な長さを有する正しいサイズの導管を含んでなる。
−溶解はこのゾーン２で主に実行され、炭酸化された廃水を第１のゾーンに戻すことができる。操作条件が観察された場合、本質的にＣＯ２は溶解した形態、すなわち、ＣＯ２及び炭酸水素イオンＨＣＯ３−で含まれ、したがっていずれの気体も存在しない（８０％より高い、実際には９０％より高い転送レベル）。したがって、操作条件は、すなわち、これらの溶解された形態、すなわち、低いｐＨ（８〜９未満）、好ましくは５未満ではないｐＨを保証するために維持される。
【００２７】
要約すると、ゾーン１は以下が可能でなければならない：
−第１に、入来する新たな廃水（アルミン酸塩を含む）と、ゾーン２で炭酸化され、且つゾーン１に戻される（ゾーン１における標的沈殿ｐＨを保証するために、ＨＣＯ３−及び特にＣＯ２の形態で十分な溶解されたＣＯ２を含む）変換された流れとの可能な限り最も密接な混合。これによって、固体／沈殿物の生成を最大化させることが可能となる。次いで、混合物は、そのアルミニウム及び固体粒子の大部が除去された液体から構成されるであろう。
−同様に、全ての展開で、すなわち、たとえ入来する廃水の品質が変化しても（アルカリ性が高いか、又は低いかということは、アルカリの濃度によって変化する生成物流量から生じる）、正確に沈殿を制御し、且つ保証するために、入来する廃水の全てを中和するために必要とされるもの（溶解されたアルミニウムの最大限を沈澱させるための標的ｐＨ値を達成するための溶解されたＣＯ２の化学量論的必要性）よりも、ゾーン１において、１．５〜２倍より多くの溶解したＣＯ２を提供することが好ましい。したがって、需要におけるいずれのピーク（したがって、入来する廃水のアルカリ度のピーク）も、ゾーン１に存在する溶解されたＣＯ２によって正確に中和される。要約すると、ゾーン１は、望ましい標的ｐＨ／体積の対を保証するように調和する。
【００２８】
したがって、これらのゾーン１及び２は、例えば、以下から構成される：
−ゾーン１に関して、この容器で処理される廃水の一部を抽出して、ゾーン２（再循環パイプライン）にそれを送ることが可能であるために、撹拌部分を含有し、液体流（処理される新しい廃水及びゾーン２から戻ってきたもの）の良好な混合及び良好な沈殿（撹拌機による強い剪断がない、それがバッチ式、半連続又は連続モードで操作される場合、十分な滞留時間）、（例えばディフレクターによって保護されたゾーンによる）沈殿による部分的な分離を可能にする容器。処理の後、液体及び固体混合物は、直接的に容器中での沈殿によって分離することができる（撹拌容器に関してはバッチ式操作）か、又は下流で沈殿することによって分離することができる。
−例えばゾーン１のプラントに取り付けられる再循環ループのゾーン２に関して、ＣＯ２の溶解を促進するため、そして気体ＣＯ２及び液体を注入すること及び強力に撹拌することが可能な気体−液体接触器（静的混合機）、そして最終的に、ゾーン１に炭酸化された水を戻す前にここでも溶解を促進するための十分な滞留時間を保証するために十分な長さの導管に流れを送るポンプ。その調和は、本質的に、気体−液体比、望ましいもの（一般に実質的に全て）を沈澱させるために必要なＣＯ２の量、処理される新しい廃水中に含有されるアルミニウム及び廃水中のＣＯ２の溶解性に基づく。したがって、ゾーン２の全体積は、ここでは、重要でない。
【００２９】
特に電解質（主にアルミニウム）が非常に高濃度である水性廃水又は溶液に関して、それがこの最適化された実施形態（特に水を駆動することなく）の全部であり、それは本提案において注目に値する。
【００３０】
本発明のアプローチのより良好な理解のために、以下、実施例によって、そして添付の図１によって本発明を例示する。
【００３１】
廃水について考慮すると、１２の初期ｐＨで３０ｍ３／時間の流量において、含まれるアルミニウム塩を前もって沈澱させながら、ネットワークにそれを放出することができるため、８．２まで低下させることが好ましい。
【００３２】
したがって、ＣＯ２に関して、６００ｇ／ｌ×３０＝１８ｋｇ／時間の位数のＣＯ２の使用が必要である。
【００３３】
提案される実施例において、廃水は、良好な均一性が提供される中和タンクの中央に到達する。タンクは、すでに配置された撹拌器が十分ではない場合、任意選択的にさらなる撹拌器が補われた撹拌システムを備えている。
【００３４】
したがって、再循環ループは、溶解された形態で少なくとも１８ｋｇ／時間のＣＯ２を与えなければならない。
【００３５】
廃水の温度が２５℃付近であるため、溶解性は１絶対バールにおいて１．４ｋｇのＣＯ２／ｍ３の位数である。
【００３６】
ループが２バールの絶対圧力で操作されるため、濃縮流量は６．５ｍ３／時間付近でなければならない。
【００３７】
当業者は、マージンを組み込まなければならないであろうこと、代わりに１０ｍ３／時間の位数のループ流量を保持するであろうことを理解する。
【００３８】
したがって、除去される多量の溶解アルミニウムを含有するファーリング（ｆｕｒｒｉｎｇ）／スケーリング廃水を処理することの問題である。初期の高ｐＨ廃水（１２付近のｐＨ１）は、より低いｐＨ（８〜８．４付近のｐＨ２）に維持されたタンクに送られる。これは、水酸化アルミニウムを沈澱させるために、この場合、本発明によって選択される標的値である。
【００３９】
その固体によって中和された廃水は、その後、沈殿（濾過）によって分離するために底を通して出される（ポンプ輸送される）。
【００４０】
ｐＨ２のタンクの含有の一部は、ＣＯ２が注入装置（例えば静的混合機）によって注入される外部ループ（ゾーン２）によってポンプ輸送されるが；この廃水は、タンク中に大量のその溶解された鉱物を含まず；したがって、それはより弱いスケーリングである。
【００４１】
乱流条件は、ループを通して維持される。次いで、ポンプによって発生される圧力下、中性又は酸性により近いｐＨ（ｐＨ３）が達成される（ｐＨ３＜ｐＨ２＜ｐＨ１）。このｐＨによって炭酸水素塩の優勢な形成と溶解ＣＯ２の存在が保証される。
【００４２】
次いで、気体−液体混合物はコイルに転送されるが、その長さは、流れの中に転送されるＣＯ２の量を最大化するために十分な接触時間を保証することを可能にする長さである。
【００４３】
最後に、ｐＨ３のこの酸性化された流れはタンクに戻されるが、それはｐＨ１の入来する流れに最も近くで、タンクにおいて優勢であるｐＨ２を保証するために混合される。ｐＨ２は水酸化アルミニウムの結晶形成のために最適である。
【００４４】
この場合、５の制限的なｐＨまで、ｐＨがより低いほど、沈殿がより促進されることに留意されたい。
【００４５】
したがって、要約すると、以下に留意されたい。
−入来する廃水は、高いｐＨ（１０〜１２）において、Ａｌ（ＯＨ）４−の形態で溶解されたアルミニウムから主に構成される。
−それが可能な限り多くの溶解されたアルミニウムを含まないようにさせるために、アルミニウムの大部分が、非常に溶解性ではないＡｌ（ＯＨ）３の形態に変換される約５．５〜８で操作することが有利である。
−ＣＯ２によって、５〜５．５より低いｐＨを有すること、そして形成された水酸化アルミニウム粒子を再溶解することは実質的に不可能である。ＣＯ２は弱二塩基酸であり、その第１のｐＫａは約５以下になることが不可能である。
−廃水は、処理後、したがって、多量の溶解されたアルミニウムが除去された後、ＣＯ２（ゾーン１及び２の間で進路を変更される流れの一部）を吸収することができる。それにもかかわらず、ＣＯ２をより溶解させるために、標的ゾーンの上部において（したがって、５に向かってではなく、８に向かって）操作することが好ましい（遊離ＣＯ２よりも炭酸水素イオンＨＣＯ３−の形態が好ましいため、低いｐＨよりも高いｐＨにおいてＣＯ２の溶解性は良好である）。
【００４６】
以下の要素は、すでに上記の説明で幾度も記載されているが、添付の図１で認められる：
−撹拌システム３を備え、且つ処理される初期の廃水４が供給される、ゾーン１を構成するタンク１；
−ポンプ２によってタンク１に存在する媒体の一部を回収（５）することが可能なゾーン２を構成する再循環ループ１０であって、ＣＯ２の注入を受け取り、コイルを備え、且つその長さは、流れに転送されるＣＯ２の量を最大化するために十分である接触時間を保証することが可能であるもの；
−ループ１０の終了後、そのように処理された流れはタンク１に戻され、したがって、初期廃水（４）とＣＯ２によって処理された媒体とをループ１０において混合することによって、タンク１において優勢である標的ｐＨを生じることに寄与する；
−タンクは、処理された廃水の抽出のための手段（６）を備える。
【００４７】
本解決策の利益は、以下の通りである：
−先行技術の従来の解決策の場合のように、セルツァー炭酸水を製造するための工業的な種類の水の消費が回避されること。
−ＣＯ２が注入されるゾーンにおいて、いずれの沈殿も常に防止されること。沈殿ゾーン１（反応装置、沈澱装置など）は、水酸化アルミニウムの形態でのアルミニウムの沈殿を可能にするために、処理される入来する流れのｐＨより低いｐＨに常に維持されなければならない（例えばｐＨ８付近）。次いで、処理される入来する廃水をゾーン１で希釈し、それによってｐＨのわずかな増加がもたらされるべきである。それは実際に、ゾーン２、すなわち、再循環ループにおいてＣＯ２の注入によって補償される。ゾーン１の信頼できる体積及び標的ｐＨの組合せの選択によって、平均必要量（例えば１．５〜２）より多量の溶解ＣＯ２を提供する試みがなされる。
−最大化されたＣＯ２の転送速度が保証されること。これは操作条件及び再循環ループにおける技術（乱流）の選択から得られる。これによって、システムの必要条件に可能な限り近い消費がもたらされる（消費過剰ではない）。
【００４８】
ゾーン２は、ゾーン１からポンプ輸送され、そしてこのゾーン１に戻される水（廃水）の流れにＣＯ２を溶解するためだけのために使用される。このゾーンは、アルカリ性廃水例１２．５の入来する値から設定値例８までゾーン１のｐＨを低下させるために十分なＣＯ２を溶解するように計算される。ゾーン１から２まで気体形態（微細気泡）でＣＯ２の一部を導入するために、このゾーンを使用することも可能である。
【００４９】
このゾーン２において、高度にアルカリ性のｐＨ（１２．５）から中性又は酸性値までの低下はないが、廃水は、さらに酸性化されるために、ゾーン１からポンプ輸送され、したがって中性又は酸性である。したがって、このゾーン１において固体の形成がなく（又は自明に）、したがって、閉塞の危険性は減少される。より多くのＣＯ２が注入され、そしてこのゾーンがより酸性化される場合、理論上これが必要ではないとしても、中世ｐＨで形成されたアルミニウム固体を溶解すること、そして任意選択的にこのゾーン１をデクログ（ｄｅｃｌｏｇ）することも可能である。
【００５０】
上記で示されるように、本発明によると、ＣＯ２が注入された媒体の再循環を考慮して、入来する廃水の沈殿のために必要な必要条件よりも０．５〜３倍高い、好ましくは１〜１．５倍高いゾーン１において利用可能である溶解されたＣＯ２の量が特に注目される。
【００５１】
以下にさらに詳細にこれを説明する。
【００５２】
特に、タンク（ゾーン１）のＣＯ２必要条件をどのように決定したか、そしてゾーン１の沈殿のために必要なＣＯ２必要条件より０．５〜３倍高い利用可能な溶解されたＣＯ２の量の計算の例を説明する。
【００５３】
ゾーン１に入る廃水は、非常にアルカリ性である（したがって、高ｐＨ１及び高濃度の溶解したアルミニウム）。そこで、それはゾーン２（廃水が沈殿のために必要な少なくとも全てのＣＯ２を含むため低いｐＨ２）から来る必要な溶解されたＣＯ２を含有する、そのｐＨが第３のｐＨまで低下された廃水と接触する。２つの接触において、溶解されたＣＯ２は、沈殿を可能にするため、そしてその廃水から溶解されたアルミニウムを除去するため、入来する廃水のアルカリを中和し、したがってｐＨを低下させることが可能となる。得られたｐＨ（ｐＨ３）は、以前の２つのｐＨ値の間にあって、沈殿に好影響を与えるように調整される。
【００５４】
連続的運転において、導入される（弱二塩基酸の）ＣＯ２の必要量は、入来する廃水のアルカリ度（アルカリ又は塩基に対する酸の化学量論的比）を可能な限り補償する。それにもかかわらず、操作条件において急な変更がある場合、そしてアルカリの量が増加する場合、酸塩基比における不均衡が生じ、これは補償されなければならない。次いで、連続的にゾーン２を循環する廃水がこのゾーンにおいて沈殿をもたらす余分のアルカリを有する可能性がある現象が達成され得る。これは、しばしば多数の非常に急速な用途において、ブロッキングによって完全なシステムを妨害することさえ可能性があり、処理される廃水の高いアルカリ度を与える。もちろん、制御規定システムは（沈殿ゾーン１のｐＨの低下を引き起こさなければならない）アルカリの量に対してＣＯ２の量を調整し得るが、これは問題を含むままである。これは、関連する量（ゾーン１の径）が操作パラメーターに遅い変化をもたらすことができるためである：アルカリの高くて突然の入来する量によって、量が径において大きい場合（したがって高い滞留時間で）、ゾーン１のｐＨはゆっくりのみ変化するであろう。したがって、ＣＯ２の量はすぐに反応せず、実際に極端に遅く、それによってゾーン２において好ましくない急速で強い沈殿をもたらされる可能性があり、この現象は、極端に大きいブロッキングによって全てを停止するという危険において絶対に回避されなければならない。
【００５５】
したがって、本発明の論拠は、沈殿が生じるゾーン１において利用可能である遊離した溶解ＣＯ２の入来する廃水によって必要になるより大きい量を保持することである。
【００５６】
したがって、操作条件における変動（例えば、入来するアルカリの量）がある場合、この余分の溶解されたＣＯ２は、沈殿のために必要な（したがって化学量論的な）ＣＯ２の量に関して、特定の期間でこの余分の量を「中和する」ことを可能にする。これは、いずれにせよ、溶解されたアルミニウム又はアルカリがゾーン２に送られることを妨ぎ、そしてこの追加量を補償するために注入されるＣＯ２の流量を調整するための時間を制御規定システムに与える。
【００５７】
本発明によって、最適化された中和のために、したがって入来する廃水の最適化された沈殿のために必要な量の０．５〜３倍の位数の、過剰量の溶解された、したがって利用可能なＣＯ２が必要であることが推定される。
【００５８】
下記の実施例は、本発明の提案をより明らかに例示することを可能にする。
【実施例】
【００５９】
以下のデータは、水物体中で平衡を研究することを可能にする、商業的に入手可能なソフトウェアを使用することによって得られた。シミュレーションは、いくつかの段階で行われた：（標準）水組成物から出発して、水酸化ナトリウムへの添加によって、ｐＨ１２まで上昇させることが可能であった。これによって、「合成」廃水を利用可能にすることが可能である。このために、０．５６ｋｇ／ｍ３の水酸化ナトリウムを添加することが必要であった。
【００６０】
その後、ＣＯ２の添加によって、最初にｐＨ８、次いで７．５までそれを中和することが可能であった。廃水は８まで中和され、例えばその後、保存された。１２．０から８．０まで廃水を中和するために、０．６０ｇ／ｍ３のＣＯ２を添加することが必要であり、それによって１８ｇ／ｍ３の遊離したＣＯ２が廃水に残る。
【００６１】
したがって、１００ｍ３／時間の廃水流量に関して、それを中和するために１ｋｇ／分のＣＯ２が必要である。
【００６２】
さらに、タンク（又はゾーン１）が５５ｍ３の寸法である場合、１ｋｇのみの遊離ＣＯ２を含有するであろう。したがって、突然到着する過剰のアルカリ度を補償することが可能である。これは、例えばＣＯ２注入の停止の場合、廃水の到着のために１分間を補償すること、又はアルカリの量の増加を補償すること（例えば１〜１．５ｋｇ／分の必要条件）を可能にする。後者の場合、４０秒間で遊離したＣＯ２は消費され、そしてｐＨはその後上昇し、反応装置又はゾーン１はもはや全ての入来するアルカリを沈澱させず、そして全プロセスは不安定になるであろう。結局、溶解されたアルカリはゾーン２に入り、そして沈殿及び妨害物をもたらし得る。
【００６３】
したがって、特に、入来する廃水の変動又は混乱を「消す」か、又は中和するために利用可能なより多くの遊離したＣＯ２を有するように、ゾーン１の体積を増加させることが好ましい。
【００６４】
なお上記の場合、１６６ｍ３のゾーン１によって、３ｋｇの遊離したＣＯ２は、余分の入来するアルカリ度を中和するために利用可能である。この過剰が１．５ｋｇ／分のＣＯ２の必要量をもたらす場合、システムは２分後にのみドリフトする。したがって、なおこの実施例において、アルカリ度の急速な過剰を補償するために必要な反応時間は５倍であった。したがって、全プロセスによって時間の制御及び規定が可能となるため、プロセスの柔軟性及び堅牢性がより多く存在する。
【００６５】
要約すると、ゾーン１は、このゾーンが、各瞬間ゾーンに到着するアルカリを中和するために、したがって、このゾーン１において実質的に全てのアルミニウム（その酸化物）の沈殿を可能にするために必要なＣＯ２の量の最低１．５倍〜３倍を含有するために確立される。ゾーンの遊離ＣＯ２の量は３より高いことが可能であるが、経済的な理由のため、１０又は１５を超えない。
【００６６】
我々の実施例において、遊離ＣＯ２は、８の設定されたｐＨに関して１８ｇ／ｍ３、７．５の設定されたｐＨに関して５７ｇ／ｍ３である。
【００６７】
ゾーン１の体積を決定し、利用可能な遊離ＣＯ２の量を計算するために、必要な遊離ＣＯ２のｋｇでの量は、設定されたｐＨの廃水中の遊離ＣＯ２の濃度によって分割される。
【００６８】
したがって：ゾーン１の体積＝決定されたＣＯ２のｋｇでの量／設定されたｐＨでの遊離ＣＯ２の濃度であった。
【図１】
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【国際調査報告】
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