(57)【要約】  本発明は、流動体流を処理するためのリアクタであって、当該リアクタは、流動体流入口と、前記流動体流を保持する反応領域と、流動体流を通って回転するように構成された反応領域内の少なくとも１つの回転接触器と、流動体出口と、を有し、前記少なくとも１つの回転接触器は、ファブリックメッシュを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動体流を処理するためのリアクタであって、
流動体流入口と、
前記流動体流を保持する反応領域と、
流動体流を通って回転するように構成された反応領域内の少なくとも１つの回転接触器と、
流動体出口と、を有し、
前記少なくとも１つの回転接触器は、ファブリックメッシュを含む、リアクタ。
【請求項２】
前記反応領域は、前記流動体流の上方にヘッドスペースを含み、
前記反応領域内の前記少なくとも１つの回転接触器は、前記流動体流および前記ヘッドスペースを通って回転するように構成される、請求項１に記載のリアクタ。
【請求項３】
前記リアクタにマイクロ波エネルギーを導入する手段をさらに含む、請求項１または請求項２に記載のリアクタ。
【請求項４】
マイクロ波エネルギーを前記リアクタ内に導入する手段をさらに備え、
前記手段は、マイクロ波エネルギーを前記ヘッドスペースに、好ましくは前記少なくとも１つの回転接触器に案内するように構成される、請求項２に記載のリアクタ。
【請求項５】
前記マイクロ波エネルギーを導入する手段は、前記マイクロ波エネルギーを前記ヘッドスペースに導入するように構成された少なくとも１つの導波管を含む、請求項４に記載のリアクタ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの導波管は、円形または長方形の断面を有し、
前記断面は、一塊または穴を有することを特徴とする、請求項５に記載のリアクタ。
【請求項７】
前記マイクロ波エネルギーを導入する手段は、前記マイクロ波エネルギーを前記ヘッドスペースに導入するように構成された少なくとも１つの同軸線を含む、請求項４に記載のリアクタ。
【請求項８】
前記マイクロ波エネルギーは、水平面に対して角度θで導入される、請求項３〜７のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項９】
前記マイクロ波エネルギーを導入する手段は、前記リアクタの長さに沿った複数の位置にマイクロ波エネルギーを導入するように構成される、請求項３〜８のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１０】
前記マイクロ波は、前記少なくとも１つの接触器に取り付け可能な少なくとも１つのモード攪拌器、反射プレートおよび／または可動プレートによって前記リアクタ内に分散される、請求項３〜９のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１１】
光に対して透過性を有し、マイクロ波に対して透過性を有さないように構成された少なくとも１つの観察ウィンドウをさらに含む、請求項３〜１０のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１２】
前記マイクロ波エネルギーを導入する手段は、連続マグネトロン、パルスマグネトロン、ソリッドステートパワーデバイス、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項３〜１１のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１３】
前記リアクタに紫外線エネルギーを導入する手段をさらに含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１４】
少なくとも１つのバッフルをさらに備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１５】
前記ヘッドスペースから前記流動体流を分離するように構成されたプレートをさらに備える、請求項２〜１４のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１６】
前記反応領域から流動体を排出するように構成された少なくとも１つの排出口をさらに備える、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１７】
前記反応領域を通して流動体を送り出すように構成された少なくとも１つのポンプをさらに備える、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１８】
温度センサ、ｐＨセンサ、流量センサおよび／または濃度センサのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項１９】
少なくとも１つのマイクロ波センサをさらに備える、請求項３〜１８のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの回転接触器は、円板である、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項２１】
少なくとも２つの回転接触器を有する、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項２２】
前記接触器は、前記反応領域の長さに沿って等間隔に配置されている、請求項２１に記載のリアクタ。
【請求項２３】
前記リアクタおよび／または前記少なくとも１つの接触器は、金属、ポリマー、またはセラミックを含む材料から製造される、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項２４】
前記リアクタおよび／または少なくとも１つの接触器が、ステンレス鋼、アルミニウム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス強化ポリマーまたはこれらの混合物を含む材料から製造される、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項２５】
前記ファブリックメッシュは、前記少なくとも１つの回転接触器の一方の面に設けられる、請求項１〜２４のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項２６】
前記ファブリックメッシュは、前記少なくとも１つの接触器の２つ以上の面に設けられ、
好ましくは、前記ファブリックメッシュは、前記少なくとも１つの接触器の２つの面に設けられる、請求項１〜２４のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項２７】
前記ファブリックメッシュは、触媒を含む、請求項１〜２６のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項２８】
前記触媒は、繊維状触媒であり、
好ましくは、前記触媒は、変性ＰＡＮ繊維状触媒である、請求項２７に記載のリアクタ。
【請求項２９】
前記ファブリックメッシュは、イオン交換材料を含む、請求項１〜２８のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項３０】
前記イオン交換材料は、繊維状イオン交換材料であり、
好ましくは、前記イオン交換材料は、変性ＰＡＮ繊維イオン交換材料である、請求項２９に記載のリアクタ。
【請求項３１】
前記ファブリックメッシュは、マイクロ波吸収材料を含む、請求項１〜３０のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項３２】
前記マイクロ波吸収材料は、カーボンブラック、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、グラフェン、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、フェリルイオン、スチール、金属酸化物、セラミック酸化物またはこれらの混合物を含む、請求項３１に記載のリアクタ。
【請求項３３】
前記ファブリックメッシュは、触媒、イオン交換材料、紫外線吸収材料および／またはマイクロ波吸収材料の少なくとも１つをさらに有する、請求項１〜２６のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項３４】
前記流動体流は、廃棄物流または廃水流れである、請求項１〜３３のいずれか１項に記載のリアクタ。
【請求項３５】
請求項１〜３４のいずれか１項に記載のリアクタ内の流動体流を処理する方法であって、
流動体流入口を介して流動体流を前記リアクタに供給する工程と、
滞留時間ｔ１の間、前記反応領域に流動体流を保持する工程と、
前記反応領域内の前記少なくとも１つの接触器を角速度ｖ１で回転させ、前記流動体を前記接触器上の前記ファブリックメッシュと接触させる工程と、
前記流動体出口を介してリアクタから流動体を排出する工程と、を含む、方法。
【請求項３６】
前記流動体流は、前記反応領域に入る前、前記反応領域内、および／または前記反応領域を出た後に酸化剤が添加される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記酸化剤は、過酸化水素、過酸化水素遊離化合物、過酸化水素発生化合物、有機および無機ペルオキシ酸およびこれらの塩、および／または大気酸素から選択される過酸素化合物を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記酸化剤は、前記流動体流中の前記酸化剤の濃度が０．０１〜５０ｇ／Ｌとなるように前記流動体流中に添加される、請求項３６または請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記酸化剤は、前記流動体流中の前記酸化剤の濃度が０．１〜２５ｇ／Ｌとなるように前記流動体流中に添加される、請求項３６または請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記酸化剤は、前記流動体流中の前記酸化剤の濃度が０．１〜５ｇ／Ｌとなるように前記流動体流中に添加される、請求項３６または請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
前記マイクロ波エネルギーは、前記反応領域に印加される、請求項３５〜４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記マイクロ波エネルギーは、前記ヘッドスペースに印加される、請求項３５〜４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記マイクロ波エネルギーは、前記少なくとも１つの回転接触器に印加される、請求項３５〜４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記マイクロ波周波数は、任意の適切な周波数とすることができるが、好ましくは、２．４５ＧＨｚまたは９１５ＭＨｚである、請求項３５〜４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
前記ｔ１は、０．１〜４８時間の範囲である、請求項３５〜４４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４６】
前記ｔ１は、０．５〜２４時間の範囲である、請求項３５〜４４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記ｔ１は、１〜１５時間の範囲である、請求項３５〜４４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
前記ｖ１は、０．１〜１８０度／秒である、請求項３５〜４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
前記ｖ１は、３〜１８０度／秒である、請求項３５〜４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
前記ｖ１は、６〜６０度／秒である、請求項３５〜４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５１】
前記反応領域内の温度は、０〜７０℃である、請求項３５〜５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５２】
前記反応領域内の温度は、１０〜５０℃であり、好ましくは２０〜４０℃である、請求項３５〜５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５３】
前記反応領域内の圧力は、１〜６０バールであり、好ましくは１〜１０バール、より好ましくは１バールである、請求項３５〜５２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
前記流動体流の粘度は、０．２〜２０，０００ｃＰであり、好ましくは０．３〜３，０００ｃＰである、請求項３５〜５３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５５】
廃液流れまたは廃水流れを処理するための請求項１〜３４のいずれか１項に記載のリアクタの使用。
【請求項５６】
添付の図面を参照して本明細書に実質的に記載された装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクタおよび流動体流（ｌｉｑｕｉｄ  ｓｔｒｅａｍｓ）を処理するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界の人口は指数関数的に増加しており、その結果、世界的な廃棄物の発生も増加している。この廃棄物発生の増加に伴い、明日の世界で予想される廃棄物の増加を処理することができる新しく改良された技術を開発するために、廃棄物処理技術と廃棄物管理に重点が置かれている。
【０００３】
廃水の処理は、特に環境および安全上の懸念事項である。世界中で、地方自治体や工業プロセスで使用されることによって汚染された廃水は河川や海洋に放出され、汚染された水が発生する。汚染された水は、存在する汚染物質によって環境に深刻な影響を及ぼす可能性があり、水の酸性度、温度および富栄養化などの性質の範囲に影響を及ぼす可能性がある。汚染された廃水は、有毒物質、およびヒトや動物の宿主（ｈｏｓｔｓ）に水媒介性の疾患を引き起こし得る病原体を含んでいる場合ある。
【０００４】
世界中の多くの国では、環境に放出可能あるいは人間の消費（ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）のためにリサイクル可能な汚染物質のレベルの限度を設定することによって水質を管理するための廃水規制を実施している。
【０００５】
廃水の処理は、典型的には一次、二次および場合によっては三次処理段階を含む多段階プロセスである。
【０００６】
現在、廃水の一次処理の主な方法は、様々なバリエーションの沈降（ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ）プロセスや沈降（ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ）プロセスに関連している。一次処理プロセスは、汚泥、グリース、油および大粒子物質を廃水から除去するために使用される。
【０００７】
一次処理段階の後、廃水は二次処理段階に付される。廃水処理の二次処理の方法は、例えば、回転式生物接触器（ＲＢＣｓ：Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｃｏｎｔａｃｔｏｒｓ）、細流フィルター（Ｔｒｉｃｋｌｉｎｇ  ｆｉｌｔｅｒｓ）、メンブレンバイオリアクタ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒｓ）、構築された湿地（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ  ｗｅｔｌａｎｄｓ）、好気性造粒（Ａｅｒｏｂｉｃ  ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）、気化したラグーン（Ａｅｒａｔｅｄ  ｌａｇｏｏｎｓ）、または活性汚泥（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｓｌｕｄｇｅ）の使用が含まれる。
【０００８】
生物学的廃水処理プロセスは、細菌によって汚染物質を除去する。細菌は、ショック負荷、毒作用、温度、ｐＨ変動によって損なわれやすく、一般に２４時間以上の長い滞留時間を必要とする。
【０００９】
水を大量に消費する産業プロセスでは、プロセスで水が消費される速度と同じ速度で廃水を処理することが困難な場合が頻繁にある。従って、廃水処理は、多くの産業作業においてボトルネックとなる場合がある。このボトルネックを補うために、より多くの廃棄物処理ユニットを使用してもよいし、より大きな容量の廃棄物流処理ユニットを使用してもよい。大規模な化学プラントや地方自治体の処理作業では、これらの処理ユニットは、他の操作に使用することができる膨大なスペースを占有する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、大きな流動体流の体積を処理することができる流動体流を処理するための装置および方法を提供することである。本発明の他の目的は、小さい空間で大きな廃棄物流量を処理することができる装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、流動体流を処理するためのリアクタであって、前記リアクタは、流動体流入口と、前記流動体流を保持する反応領域（ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｚｏｎｅ）と、前記流動体流を通って回転するように構成された反応領域内の少なくとも１つの回転接触器（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）と、流動体出口とを有し、前記少なくとも１つの回転接触器は、ファブリックメッシュを備える。
【００１２】
好ましくは、前記反応領域は、前記流動体流の上方にヘッドスペースを含み、前記反応領域内の前記少なくとも１つの回転接触器は、前記流動体流および前記ヘッドスペースを通って回転するように構成される。
【００１３】
上記のように前記流動体流および前記ヘッドスペースを通って回転する前記接触器を設けることにより、前記流動体流による流動層（ｌａｙｅｒ  ｏｆ  ｌｉｑｕｉｄ）を前記接触器の表面上に形成することが有利に可能となる。前記接触器を前記流動体流の前記ヘッドスペース内で回転させることにより、前記接触器上の前記流動層の前記接触器上の滞留時間を増加させ、前記接触器の表面上で起こる前記流動体流の処理に関連する化学反応の時間を増加させることを可能とする。
【００１４】
前記ファブリックメッシュは、前記流動体流中の流動体が相互作用する表面積を増加させ、これにより、少なくとも１つの回転接触器の表面上で起こる反応の速度を増加させることができる。これにより、有利には、前記リアクタがより大きな流量の前記流動体流を処理することが可能になり、前記リアクタのサイズを縮小することができる。
【００１５】
好ましくは、前記リアクタはマイクロ波エネルギーを前記リアクタに導入する手段をさらに備える。好ましくは、前記マイクロ波エネルギーを導入する手段は、マイクロ波エネルギーを前記ヘッドスペースに、好ましくは少なくとも１つの回転接触器に案内するように配置される。好ましくは、前記マイクロ波は、少なくとも１つのポートを介して前記リアクタに導入される。
【００１６】
好ましくは、前記マイクロ波エネルギーを導入する手段は、少なくとも１つの導波管を備える。好ましくは、導波管が設けられる場合、マイクロ波エネルギーを前記ヘッドスペースに導入して集束させるように構成される。好ましくは、前記導波管は、円形または長方形の断面を有し、一塊（ｓｉｎｇｌｅ）または穴を有し（ｓｌｏｔｔｅｄ）ていてもよい。少なくとも１つの同軸線を使用して、マイクロ波エネルギーを前記ヘッドスペースに導入し集束させてもよい。同軸線は、少なくとも１つの導波管の代わりにまたはそれに加えて使用してもよい。
【００１７】
上記のように前記リアクタにマイクロ波を導入することにより、局所的な加熱を提供することによって反応速度を高めることができる。前記マイクロ波は、概して前記リアクタに向けられてもよい。あるいは、前記リアクタにヘッドスペースが設けられている場合、前記マイクロ波は、前記ヘッドスペースにある前記少なくとも１つの回転接触器の一部に向けられてもよい。
【００１８】
好ましくは、前記リアクタは、前記マイクロ波を導入する手段によって導入される前記リアクタの内部にマイクロ波を分散させるための少なくとも１つの手段をさらに備える。より好ましくは、前記マイクロ波を分散させる手段は、スロット型の導波管を含んでいてもいなくてもよいモード攪拌器（ｍｏｄｅ  ｓｔｉｒｒｅｒ）である。
【００１９】
好ましくは、前記マイクロ波エネルギーは、水平面に対して角度θで導入される。好ましくは、角度θは、水平面に対して０°〜９０°である。より好ましくは、角度θは、４５°〜９０°であり、さらに好ましくは６５°〜９０°である。
【００２０】
好ましくは、前記マイクロ波エネルギーを導入する手段は、前記リアクタの長さに沿った複数の位置にマイクロ波エネルギーを導入するように構成されている。好ましくは、前記マイクロ波エネルギーを導入する手段は、前記リアクタの上部、底部または側面の少なくとも１つに配置される。好ましくは、前記マイクロ波は、前記少なくとも１つの接触器に任意に取り付け可能な少なくとも１つのモード攪拌器、反射プレートおよび／または可動プレートによって前記リアクタ内に分散される。
【００２１】
有利なことに、前記マイクロ波を分散させる手段は、前記マイクロ波のより徹底的（ｔｈｏｒｏｕｇｈ）かつ均一な分散を助け、前記マイクロ波の「ホットスポット」または「デッドスポット」が形成される可能性を低減し、前記リアクタ内でより均一な処理をもたらす。
【００２２】
好ましくは、前記マイクロ波を分散させるための少なくとも１つの手段は、前記リアクタの前記ヘッドスペースに配置されてもよい。好ましくは、前記マイクロ波を分散させる手段は、少なくとも１つのポートの近くに配置され、より好ましくは、前記少なくとも１つの回転接触器に取り付けられる。
【００２３】
好ましくは、前記リアクタは、光に対して透過性を有し、マイクロ波に対して透過性を有さないように構成された少なくとも１つの観察ウィンドウをさらに備える。これにより、有利には、前記リアクタの使用者は、マイクロ波エネルギーに曝される危険性なく前記リアクタの内部を見ることができる。
【００２４】
好ましくは、前記マイクロ波エネルギーを導入する手段は、連続マグネトロン、パルスマグネトロン、ソリッドステートパワーデバイス、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを備える。
【００２５】
好ましくは、前記リアクタは、前記リアクタに紫外線エネルギーを導入する手段を備える。好ましくは、前記紫外線エネルギーを導入する手段は、（もし設けられているならば）前記ヘッドスペースに紫外線エネルギーを集めるように構成される。
【００２６】
前記リアクタに紫外線エネルギーを導入する手段は、前記リアクタ内のどこにでも（例えば、流動体流を含む反応領域のどこにでも）配置することができ、例えば紫外線ランプまたは太陽光（またはそれらの組み合わせ）などの任意の適切な形態をとることができる。好ましくは、紫外線エネルギーを導入する手段は、前記ヘッドスペースに配置される。より好ましくは、前記紫外線エネルギーを導入する手段は、少なくとも１つの接触器に近接して配置され、例えば、前記手段は、複数の回転接触器の間に配置することができる。
【００２７】
紫外線エネルギーは、前記リアクタ内部でフォトフェントンライク反応が起こることを可能にし、過酸化水素の光分解によってヒドロキシルラジカルの供給源を提供することによって、流動体流の処理に最終的に寄与する。ヒドロキシルラジカルは、有機化合物の分解を助ける。紫外線エネルギーはまた、例えばＦｅ３＋イオンなどの遷移金属カチオンの還元反応によって流動体流処理を助ける。紫外線エネルギーはまた、フォトフェントンライク反応を用いてＦｅ３＋およびＦｅ２＋の再循環を促進し、それにより触媒反応を助長する。
【００２８】
好ましくは、前記反応領域は、少なくとも５リットルの容積を有する。好ましくは、前記リアクタは、少なくとも１つのバッフルをさらに備える。前記少なくとも１つのバッフルを使用して、前記流動体流中に乱流を生成し、処理される前記流動体流を確実に良好に混合することができる。これにより、流動体流内に流れが形成されるのを有利に防止して、任意の領域が前記少なくとも１つの回転接触器との接触を回避することを防止する。好ましくは、前記リアクタは、前記ヘッドスペースから前記流動体流を分離するように構成されたプレートをさらに備える。
【００２９】
前記ヘッドスペースから前記流動体流を分離するためのプレートを設けることは、多くの利点を有する。前記ヘッドスペースから前記流動体流を分離するための前記プレートの存在は、前記流動体が前記ヘッドスペース内および前記リアクタ外へ飛び散ることを防ぐことができる。これに加えて、前記リアクタがマイクロ波および／または紫外線エネルギーを導入する手段を含む場合、前記プレートはマイクロ波／紫外線の反射物として使用することができる。このようにプレートをマイクロ波および／または紫外線の反射物として使用することにより、マイクロ波および／または紫外線が前記流動体流中のバルク流動体によって吸収されるのを防止し、マイクロ波および／または紫外線エネルギーを前記ヘッドスペース内に保持することによって、前記少なくとも１つの回転接触器をより多くのマイクロ波および／または紫外線に曝すことができ、それによりマイクロ波および／または紫外線エネルギーが流動体流の処理に及ぼす影響を増大させることができる。
【００３０】
好ましくは、前記リアクタは、前記反応領域から流動体を排出するように構成された少なくとも１つの排出口をさらに含む。好ましくは、前記リアクタは、前記反応領域を通して流動体を送り出すように構成された少なくとも１つのポンプをさらに含む。好ましくは、前記リアクタは、温度センサ、ｐＨセンサ、流速センサおよび／または濃度センサのうちの少なくとも１つをさらに含む。好ましくは、前記リアクタは、少なくとも１つのマイクロ波センサをさらに備える。
【００３１】
前記リアクタに前記マイクロ波エネルギーを導入することによって、前記マイクロ波の破壊的干渉が、前記リアクタ内に前記マイクロ波の加熱効果の恩恵を受けない「デッドスポット」を生じる可能性がある。前記リアクタ内で少なくとも１つのマイクロ波センサを使用して、運転中に前記リアクタ内部にデッドスポットが存在するか否かを有利に判断することができる。前記マイクロ波センサは、前記リアクタにマイクロ波エネルギーを導入する手段と通信する能力、あるいは、前記リアクタの使用者と通信する能力を有し、前記マイクロ波が導入される方向は、確認されたデッドスポットを取り除くように変更されてもよい。
【００３２】
好ましくは、前記少なくとも１つの回転接触器は円板である。好ましくは、少なくとも２つの回転接触器がある。好ましくは、前記接触器は、前記反応領域の長さに沿って等間隔に配置されるか、あるいは不規則的または規則的なサイズのバンク（ｂａｎｋｓ）にグループ化されてもよい。
【００３３】
好ましくは、前記リアクタは、金属、セラミック、ポリマーまたはこれらの混合物を含む材料から製造される。より好ましくは、前記リアクタは、ステンレス鋼、アルミニウム、ポリプロピレン、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ガラス強化プラスチック、ガラス、またはこれらの混合物を含む材料から製造される。
【００３４】
好ましくは、少なくとも１つの接触器は、金属、セラミック、鉱物、ポリマーまたはこれらの混合物を含む材料から製造される。より好ましくは、少なくとも１つの接触器は、ステンレス鋼、アルミニウム、ポリプロピレン、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ガラス強化プラスチック、ガラス、石英またはこれらの混合物を含む材料から製造される。
【００３５】
好ましくは、前記ファブリックメッシュは、前記少なくとも１つの回転接触器の一方の面に設けられ、より好ましくは、前記ファブリックメッシュは、前記接触器の２つの面に設けられる。より好ましくは、前記ファブリックメッシュは、前記少なくとも１つの接触器の２つ以上の面に設けられる。
【００３６】
好ましくは、前記ファブリックメッシュは、触媒、より好ましくは繊維状触媒を含み、さらにより好ましくは、前記触媒は、変性ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維状触媒を含む。有利には、有機物質（例えば、胞子）、バイオフィルム、病原体、金属、塩、アンモニア、農薬、医薬品および内分泌撹乱物質などの流動体流からの特定の汚染物質の除去を助けるために触媒を選択することができる。
【００３７】
変性ＰＡＮ繊維状触媒は、有利には、ナチュラルｐＨ（７．５〜８．５）を含む２〜１１の範囲の広範囲のｐＨ値で、周囲温度で、さらに使用済み金属を除去することを必要とせずに、連続流プロセスにおいて使用される金属連結触媒を提供する。
【００３８】
前記ファブリックメッシュ上に固定された前記触媒を提供することは、前記接触器から処理された前記流動体流への前記触媒の浸出が最小であり、これにより、スラッジがほとんど生成されないことを意味する。前記触媒の使用は、スラッジをほとんど生成しないので、前記リアクタの下流における金属スラッジ除去処理の必要性は低減されるか、または完全に排除される。
【００３９】
好ましくは、前記ファブリックメッシュは、イオン交換材料を含む。好ましくは、前記イオン交換材料は、イオン交換官能基を含む変性ＰＡＮ繊維材料のバリエーションを備える。好ましくは、前記イオン交換官能基は、オキシム、アミド、カルボキシレート、アミン、およびヒドラジドを含む。好ましくは、前記ファブリックメッシュは、キレートイオン交換材料を含む。好ましくは、前記キレートイオン交換材料は、キレートイオン交換官能基を含む変性ＰＡＮ繊維材料のバリエーションを備える。
【００４０】
キレートイオン交換材料は、例えば亜鉛、鉛、鉄、マンガン、ニッケル、クロム、カドミウム、銅、銀、コバルトおよび水銀などの金属カチオンを含有する流動体流の修復について前記リアクタを有利に補助する。前記イオン交換材料は、溶液中の金属カチオンのためのイオン交換材料上で水素および／またはナトリウムイオンを交換することによってこれを行う。前記遷移金属が前記材料上にキレートされると、遷移金属と陰イオン、例えば硫化物および／またはオキシアニオンとの間に化合物を形成することが可能である（例えば、鉄を組み込んだキレートイオン交換材料は、亜硫酸塩またはオキシアニオン（例えば、ヒ酸塩、亜ヒ酸塩、クロム酸塩、バナジウム酸塩、亜セレン酸塩およびリン酸塩）などの陰イオンを含む流動体流の修復を助けることができる）。
【００４１】
好ましくは、前記ファブリックメッシュは、カーボンブラック、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、グラファイト、グラフェン、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、フェリルイオン、金属酸化物、セラミック酸化物またはこれらの混合物を含むことができるマイクロ波吸収材料を含む。
【００４２】
有利には、前記ファブリックメッシュにおけるマイクロ波吸収材料の使用によって、前記接触器が前記リアクタに入るマイクロ波エネルギーのより多くを引き寄せ、マイクロ波が備える少なくとも１つの回転接触器に与える加熱効果を増加させる。
【００４３】
好ましくは、前記リアクタは、触媒、イオン交換材料、紫外線吸収材料および／またはマイクロ波吸収材料の少なくとも１つをさらに含む。好ましくは、処理する前記流動体流は、廃棄物流または廃水流れである。言い換えれば、好ましくは、前記リアクタは、廃棄物流または廃水流れを処理するように構成される。
【００４４】
本発明の第２の態様によれば、上記リアクタ内の流動体流を処理する方法であって、前記方法は、流動体流入口を介して流動体流を前記リアクタに供給する工程と、滞留時間ｔ１の間、前記反応領域に流動体流を保持する工程と、前記反応領域内の前記少なくとも１つの接触器を角速度ｖ１で回転させ、前記流動体を前記接触器上の前記ファブリックメッシュと接触させる工程と、前記流動体出口を介してリアクタから流動体を排出する工程と、を含む。
【００４５】
好ましくは、前記流動体流は、前記反応領域に入る前、前記反応領域内、および／または前記反応領域を出た後に酸化剤が添加される。有利には、酸化剤（例えば、過酸化水素）は、前記触媒によって活性化され、酸化剤のみ（例えば、過酸化水素を触媒なしで使用した場合）よりも迅速に汚染物質を分解し、微生物を殺すことができるヒドロキシルラジカルなどの反応種を形成する。
【００４６】
好ましくは、前記酸化剤は、過酸化水素、過酸化水素遊離化合物、過酸化水素発生化合物、有機および無機ペルオキシ酸およびこれらの塩、またはこれらの混合物から選択される過酸素化合物を含む。酸化剤は、過酸素化合物に代えて、またはそれに加えて、大気酸素を含んでいてもよい。
【００４７】
有利には、酸化剤の存在下で、触媒は、有機化合物の分解を助けるヒドロキシルラジカルを含む多くの反応性ラジカルを生成することができる。金属が変性ＰＡＮ触媒上の担体上に結合されるので、触媒は置換を必要とする前に長時間連続流プロセスで使用することができることが判明した。有利には、触媒はその場で再生することができる。
【００４８】
好ましくは、前記酸化剤は、前記流動体流中の前記酸化剤の濃度が０．０１〜５０ｇ／Ｌ、より好ましくは０．１〜２５ｇ／Ｌ、さらにより好ましくは０．１〜５ｇ／Ｌとなるように流動体流中に添加される。
【００４９】
好ましくは、前記マイクロ波エネルギーは、前記反応領域、前記ヘッドスペースおよび／または前記少なくとも１つの回転接触器に印加される（または集束される）。
【００５０】
好ましくは、ｔ１は、０．１〜４８時間、より好ましくは０．５〜２４時間、さらにより好ましくは１〜１５時間の範囲である。
【００５１】
使用される前記マイクロ波の周波数は、任意の適切な周波数とすることができるが、好ましくは、前記マイクロ波の周波数は、２．４５ＧＨｚまたは９１５ＭＨｚである。
【００５２】
好ましくは、角速度ｖ１は０．１〜１８０度／秒、より好ましくは３〜１８０度／秒、さらにより好ましくは６〜６０度／秒である。好ましくは、前記反応領域内の温度は０〜７０℃、より好ましくは１０〜５０℃、さらにより好ましくは２０〜４０℃である。
【００５３】
好ましくは、前記反応領域内の圧力は、１〜６０バール、より好ましくは１〜１０バール、さらにより好ましくは１バールである。好ましくは、前記反応領域内の圧力は大気圧である。好ましくは、前記流動体流の粘度は、０．２ｃＰ〜２０，０００ｃＰ、より好ましくは０．３ｃＰ〜３，０００ｃＰである。
【００５４】
本発明は様々な態様で実施することができ、本発明による流動体流の処理のためのリアクタおよび方法の実施形態を、添付の図面を参照して例として以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】流動体流を処理するためのリアクタの一実施形態の斜視図である。
【図２】図１に示す流動体流を処理するためのリアクタの実施形態の横断面図である。
【図３】図１に示す流動体流を処理するためのリアクタの実施形態の縦断面図である。
【図４】流動体流を処理するためのリアクタユニットの一実施形態の斜視図である。
【図５】実施例１の結果を示すグラフである。
【図６】実施例１の結果を示すグラフである。
【図７】実施例１の結果（過酸化水素の投与量に対するＣＯＤ除去）を示すグラフである。
【図８】実施例３の結果を示すグラフである。
【図９】実施例３の結果を示すグラフである。
【図１０】実施例５の結果を示すグラフである。
【図１１】実施例５の結果を示すグラフである。
【図１２】実施例５の結果を示すグラフである。
【図１３】実施例４の結果を示すグラフである。
【図１４】実施例６の結果を示すグラフである。
【図１５】実施例７の結果を示すグラフである。
【図１６】実施例８の結果を示すグラフである。
【図１７】実施例１２の結果を示すグラフである。
【００５６】
本発明に係る例えば流動体廃棄物流などの流動体流の処理に用いられるリアクタは、図１〜図４中の符号１０に概略的に示される。本発明に係るリアクタが処理することのできる流動体流の種類は特に限定されず、当該リアクタは、例えば、下水道からの流動体流、非下水源からの流動体流、産業廃液流れや採鉱や埋立地からの浸出液、またはこれらの流動体流の組み合わせを処理するために使用することができる。本明細書に記載のリアクタは、流動体流のための特定のタイプの処理に限定されない。処理は、例えば、流動体流の成分を除去すること、熱処理を提供すること、機械的処理を提供すること、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
【００５７】
リアクタおよび方法が処理することができる流動体流の種類、特に流動体流から除去できる汚染物の種類は限定されない。本明細書に記載のリアクタは、例えば、生物有機物質（例えば、胞子、病原体またはバイオフィルム）、金属、塩、アンモニア、および／または例えば農薬、除氷流体、医薬品、内分泌かく乱物質などの他の有機物質のうち少なくとも１つを除去するように構成することができる。
【００５８】
図１〜図３に示すリアクタ１０は、本体１２、フード１４、接触器１６、軸１８、流動体流入口２０、流動体出口２２、排出口２４、リアクタ支持体２６、およびプレート２８を備える。
【００５９】
図１に示す本体１２およびフード１４は、それぞれが実質的に半円筒形に示されている。それらは代わりに、リアクタが廃液流れを収容し、接触器１６も収容することを可能にする他の適切な形状であってもよい。リアクタ１０のフード１４および本体１２は協働して反応領域を形成する。
【００６０】
図１に示すリアクタ１０の例示的な実施形態は、フード１４を提供する。フード１４の主な機能は、運転中にデブリ（ｄｅｂｒｉｓ）がリアクタ１０に落下してリアクタ１０を損傷することを防止し、流動体廃棄物流がリアクタ１０から漏れることを防止するために、接触器１６を完全に収容することである。リアクタ１０はまた、プレート２８を提供する。プレート２８は、フード１４と同様の機能を有し、流動体廃棄物流がリアクタ１０から（本体１２から）から漏れることを防止する。プレート２８は、フード１４と組み合わせて、またはフード１４の代替物として使用することができる。プレート２８は、本体１２の上部に適合するプレートであり、接触器１６を通過させる複数の切欠部を有する。
【００６１】
本体１２は、各接触器１６の約半分がその内部容積の内部に収容されるようなサイズを有する。なお、本体１２は、各接触器１６の半分未満がその内部容積の内部に収容されるようなサイズであってもよい。それとは逆に、本体１２は、各接触器１６の半分以上がその内部容積の内部に収容されるようなサイズであってもよい。
【００６２】
本体１２は、軸１８が時計周りまたは反時計周りに回転できるように、軸１８の長手方向に沿って軸１８を支持するように構成されている。接触器１６は、円板である。接触器は、任意の適切な材料、例えば金属、ポリマー、これらの混合物のセラミックなどを含んでもよい。接触器は、繊維状固相触媒および／またはイオン交換材料を含み得るファブリックメッシュを支持するために使用される。好ましくは、繊維状固相触媒は、無機金属錯体を含む。さらにより好ましくは、触媒は変性ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維状触媒である。ファブリックメッシュはまた、金属酸化物を組み込んだポリマー繊維複合体、および触媒を組み込むように改質されたセルロース系およびケラチン質繊維状材料の少なくとも１つを含んでもよい。
【００６３】
上述したように、メッシュは、追加的または代替的に、例えばカドミウム、クロム、銅、ニッケル、亜鉛、鉛または水銀などの金属カチオンで汚染された廃棄物の浄化のためのイオン交換特性および／またはこれらの金属のオキシ金属アニオンを除去するための錯化特性を有するキレートイオン交換材料を有していてもよい。イオン交換材料は、カルボン酸塩、オキシム、ヒドラジド、アミド、アミンおよびこれらの混合物を含むカチオン交換官能基を有する樹脂を含んでもよい。イオン交換材料はまた、変性ポリアクリロニトリルイオン交換メッシュを含んでもよい。
【００６４】
イオン交換材料は、溶液中の金属カチオンのためのイオン交換材料の表面上の官能基上で水素および／またはナトリウムを交換することによって、廃液流から金属カチオンを除去するのを助ける。
【００６５】
図１の接触器１６は円板として図示されているが、接触器１６は代替的に他の形状、例えば、円の扇形、エクリプス、正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形などの正多角形であってもよい。
【００６６】
接触器１６は、完全な円板または複数の扇形であってもよい。接触器１６は、任意の厚さとすることができるが、典型的には、厚さが０．５〜１５ｍｍである。接触器１６は、軸１８に取り付けることができるように構成されている。
【００６７】
軸１８は、複数の接触器１６を支持し、軸１８に対して動かないようにそれらを保持するように構成される。複数の接触器１６は、任意の適切な方法で軸１８に取り付けることができる。複数の接触器１６は、形状が円筒形のシース３０に取り付けられ、軸１８上を摺動するように構成されている。シース３０は、アクスルねじ３２を用いて軸１８に対して固定位置に固定される。なお、複数の接触器１６は、軸１８に対して直接的に取り付けてもよい。複数の接触器１６は、均等な大きさのスペーサを使用して一様な配置で軸１８の長さに沿って離間して配置されている。なお、複数の接触器１６は、異なるサイズのスペーサを使用して、任意の不規則な配置またはグループ化された配置で互いに離間して配置されてもよい。
【００６８】
本体１２は、流動体流入口２０および流動体出口２２を備える。入口２０および出口２２は、本体１２の対向する端部に配置され、軸１８の下に配置される。入口２０は、本体１２の実質的に片側にあるが、本体１２上の任意の位置に配置することができる。同様に、出口２２は、本体１２上の任意の位置に配置することができる。本体１２の対向する端部に入口２０および出口２２を配置することは、廃棄物流が本体１２の長手方向長さを移動することを促し、接触器１６に接触する時間を最大にする。図４は、出口２２および入口２０が本体１２の底部に対して実質的に同じ高さであることを示しているが、代わりに、出口２２は、重力によって出口２２を通る流体の流れを向上させるために本体１２の底部から入口２０よりも低い位置に配置してもよい。
【００６９】
本体１２およびフード１４は、同じ形状である必要はない。例えば、本体１２は半円筒形であってもよく、フード１４は直角プリズムであってもよく、その逆であってもよい。本体１２およびフード１４は、任意の適切な方法で互いに接続することができる。好ましくは、それらは、気密シールまたは水密シールを形成するフランジ付き表面を備える。
【００７０】
図１、図２および図３は、入口２０および出口２２が本体１２に配置されていることを示しているが、フード１４上に配置することもできる。あるいは、入口２０を本体１２に配置し、出口２２をフード１４に配置してもよいし、その逆でもよい。
【００７１】
入口２０、本体１２またはフード１４のうちの少なくとも１つに少なくとも１つの任意選択の入口を設けて、リアクタの使用者が流動体廃棄物流に化学物質を投与できるようにすることができる。例えば、流動体流は、流動体流処理プロセスを助けるために酸化剤（例えば、過酸化水素）を投与されてもよい。
【００７２】
本体１２には、所定の位置にリアクタ１０を支持するように構成されたリアクタ支持体２６が取り付けられている。図１に示す所定の位置は、リアクタ１０を実質的に平坦な表面に対して実質的に垂直な位置である。しかしながら、リアクタ支持体２６は、リアクタ１０の近位端または遠位端を持ち上げて、入口２０から出口２２までの実質的に平坦な表面に対して傾斜または勾配を形成するように構成されてもよい。
【００７３】
図１のリアクタ支持体２６は、本体１２に支持を提供するように成形された１つの面を有し、本体１２（およびリアクタ１０）が表面上に実質的に水平になることを可能にする対向する平坦面を有する板の形態である。リアクタ支持体２６は、それらの平面が本体１２の長手軸に垂直であるように配置されているが、リアクタ支持体２６は図１に示す実施形態に限定されず、リアクタ１０を支持することのできる任意の所望の位置に配置することができる。リアクタ支持体２６は、任意に、リアクタ１０が外部表面に取り付けられまたは固定されることを可能にする固定手段を備えることができる。このような固定手段は、図１〜図４には示されていないが、例えば、ねじ、釘またはボルトのような固定手段を受けるためのオリフィスを含むフランジ面であってもよい。
【００７４】
本体１２はまた、その長手方向の長さに沿って配置された内部バッフル３４を含む。図３に示されるバッフル３４は、本体１２の横断面の表面領域と実質的に同じ形状である。バッフルは、リアクタを通って移動する廃棄物流の混合を促進するために設けられる。図１のバッフル３４は、廃棄物流がそれらを通過できないようなプレートであり、廃棄物流を強制的に移動させる。しかしながら、バッフル３４には、随意的に廃棄物流に乱流を提供する一方で、廃棄物流がそれらを通過することを可能にする穿孔（切抜き部分）が任意に設けられてもよい。図３に示すリアクタ１０の例には、３つのバッフル３４が設けられている。しかしながら、本発明のリアクタは、この数のバッフルに限定されず、任意の数のバッフルを有していてもよいし、バッフルを有していなくてもよい。
【００７５】
排出口２４は、本体１２の実質的に中央の底部に配置され、必要に応じて本体１２に流動体廃棄物流を排出させるように構成されている。排出口２４は、任意の適切な形態をとることができ、例えば、バルブ、タップまたは栓であってもよい。本体１２には、より効果的な排水を可能にするために、あるいは、多数のバッフル３４がある場合には、バッフルによって形成された区画を排水することができるように、任意の数の同様の排出口が任意の位置に設けられてもよい。
【００７６】
本体１２、フード１４、軸１８、入口２０、出口２２、排出口２４、リアクタ支持体２６、バッフル３４を構成する材料は、リアクタ１０がどの用途に使用されるか（すなわち、処理されるべき流動体流が何であるか）に強く依存する。酸性条件用の好ましい構成材料は、基本条件用の好ましい構成材料と異なっていてもよい。上記構成要素は、例えば、金属（例えばステンレス鋼）、ポリマー（例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス強化プラスチックおよびポリ（メチルメタクリレート））、ガラス、石英、ゴム、木材または複合材料などの任意の適切な材料から構成することができる。
【００７７】
リアクタ１０には、所定の角速度で反応領域内の軸１８（および軸１８に取り付けられた接触器１６）を回転させる手段が設けられている。これらの回転手段は、例えば電動モータであってもよい。
【００７８】
本明細書に開示のリアクタは、以下の方法で操作され得る。処理すべき流動体流は、流動体流入口２０を介してリアクタ１０に流入する。リアクタ１０内に入ると、流動体流は反応領域に保持され、接触器１６と接触する（これは上述したように、繊維状触媒および／またはイオン交換材料を含むファブリックメッシュ）。
【００７９】
接触器１６は、反応領域内の流動体流およびヘッドスペースを通るように軸１８上で回転される。接触器１６の性質によって、接触器１６は、それらが反応領域内の流動体の外へ回転されたときに、それらが本体１２内の流動体の外へ回転されたとしてそれらの表面に流動体流の膜を保持する。接触器１６の一部は、流動体および本体１２の外に回転されたとき、流動体の上のリアクタ１０のヘッドスペース内に回転される。
【００８０】
接触器１６の回転は、接触器上の流動体の滞留時間を増加させる。このプロセスで酸化剤が使用されている場合、滞留時間が長くなると、繊維状触媒が酸化剤（例えば、過酸化水素）と組み合わされてヒドロキシルラジカルを生成することを促進する。これらのヒドロキシルラジカルは、汚染物質を分解し、接触器上の膜中の微生物を酸化的分解プロセスによって殺し、その結果、純な有機酸および二酸化炭素が生じる。
【００８１】
廃棄物流は、リアクタ１０の長さに沿って出口２２に向かって移動し、そこで処理された廃棄物流は直接環境に放出されるか、またはさらに下流の処理に供される。
【００８２】
リアクタ１０の内部の廃棄物流の滞留時間は、リアクタのサイズおよび処理要件（すなわち、廃棄物流をどれくらい処理する必要があるか）に応じて変わり得る。この滞留時間は、リアクタ１０へ流入する流れを制御するポンプによって、または処理された廃棄物流の流れを出口で制御するバルブによって制御され得る。このようにして、装置はバッチ式でも連続式でも操作することができる。
【００８３】
本発明者らは、このプロセスの間に、いくらかの汚染物質が分解することが困難であることを見出した。触媒反応の速度を高めるために、本発明者らは、リアクタの特定の領域に局所的な加熱を提供するためにマイクロ波を使用することができることを見出した。
【００８４】
図４は、マイクロ波を使用して触媒反応の速度を高めるように構成された流動体流を処理するためのリアクタユニット（概して符号５０で示す）の例を示す。リアクタユニット５０は、例えば、パイロットプラントおよび小規模な廃棄物流処理操作での使用に適している。リアクタユニット５０は、このスケールに限定されず、例えば実験室での使用に適するようにさらに小さくてもよい。あるいは、リアクタユニット５０は、より大きなものであってもよく、その結果、大規模な地方自治体および／または工業規模で使用することができる。
【００８５】
リアクタユニット５０は、リアクタ１０を取り囲むように構成された外側カバー４６を有するリアクタ１０を備える。外側カバー４６は、リアクタ１０を表面から垂直方向に持ち上げてスタンドとして作用するように構成されたスタンド手段を任意に含むことができる。
【００８６】
リアクタユニット５０は、換気および温度制御のための任意の数の通気口、および／または使用者が低光条件下で内部特徴を見ることを可能にするためにリアクタユニット５０またはリアクタ１０の内部を照らすためのランプなどの照明手段を備えることができる。
【００８７】
外側カバー４６には、リアクタ１０の入口２０、出口２２、および排出口２４のライン（ｌｉｎｅｓ）をそれぞれ受け入れるように構成された外側カバー入口４０、外側カバー出口４２、および外側カバー排出口４４が設けられている。外側カバー入口４０、外側カバー出口４２および外側カバー排出口４４は、プロセスライン（入口２０、出口２２、および排出口２４のライン）のリアクタ１０からの通過を可能にするオリフィスの形態であってもよく、または流体バルブまたはパイプジョイント、パイプコネクタを介してそれぞれのリアクタラインと流体中で接続してもよい。
【００８８】
外側カバー４６は、使用者がリアクタユニット５０の内部を見て内部構成要素（例えばリアクタ１０）を見ることを可能にするウィンドウ４８を含む。図４に示す例示的なリアクタユニット５０に設けられたウィンドウ４８は、任意の特徴である。リアクタユニット５０は、代わりに、ウィンドウ、または異なる形状またはサイズの任意の数のウィンドウを外側カバー４６上の任意の位置に設けてもよい。ウィンドウ４８は、例えば、金属ワイヤ／メッシュ、ガラス、テフロン（登録商標）、石英、ポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）、複合混合物またはこれらの混合物などの任意の好適な材料を備えていてもよい。ウィンドウは、例えば、ガラス、石英、ポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）、複合混合物またはこれらの混合物で覆われた金属ワイヤ／メッシュを含でいてもよい。
【００８９】
リアクタユニット５０の外側カバー４６には、マイクロ波放射手段（図示せず）と、このマイクロ波放射手段をリアクタ１０に対する固定位置に固定（または支持）するための複数の固定手段（ポート）５４とが設けられている。マイクロ波放射手段は、リアクタ１０の特定の領域に局所的な加熱を提供するように構成される。これらの特定の領域は、リアクタユニット５０の任意の部位であってもよく、角度θで傾斜していてもよい。図４の角度θは、水平面に対して実質的に９０°である。しかしながら、角度θは、使用者が要求する方法でマイクロ波をリアクタに流すのに適した任意の角度とすることができる。好ましくは、マイクロ波放射手段は、マイクロ波（マイクロ波エネルギー）をリアクタ１０の内部、さらにより好ましくは接触器１６に供給する。さらにより好ましくは、マイクロ波放射手段は、ヘッドスペース内（反応領域内の流動体の上）に存在する接触器１６の一部にマイクロ波を供給する。
【００９０】
固定ポート間の間隔は、マイクロ波放射手段によって放射されるマイクロ波の周波数および電力に応じて変更してもよい。固定手段５４の数もまた、リアクタ１０および外側カバー４６のサイズおよび必要な出力に応じて変更してもよい。
【００９１】
リアクタユニット５０の外側カバー４６には、複数の温度センサポート５２が設けられている。複数の温度センサポート５２は、適切な焦点角を生成するように角度付けされており、内蔵する温度センサ（図示せず）によってリアクタ内の特定の部分の温度を検出することができる。例えば、ポート５２は、温度センサが回転接触器、プレート２８、またはリアクタの任意の他の態様における温度を検出できるように、角度を付けることができる。
【００９２】
リアクタユニット５０の外側カバー４６に設けられる温度センサポート５２の数は、図４に示す温度センサポート５２の数に限定されない。外側カバー４６は、例えば、少なくとも１つの温度センサポート５２を備えることができる。
【００９３】
固定手段５４、センサポート５２、外側カバー４６、ウィンドウ４８、外側カバー入口４０、外側カバー出口４２、および外側カバー排出口４４は、マイクロ波放射手段の操作中にリアクタユニット５０から漏れるマイクロ波放射を実質的に低減または完全に防止するように構成される。固定手段５４、外側カバー４６、ウィンドウ４８、外側カバー入口４０、外側カバー出口４２、および外側カバー排出口４４は、これを行うことを可能にする任意の適切な材料から構成することができ、例えばステンレス鋼のようなマイクロ波を反射／吸収する任意の材料を含むことができる。ガスケットのような密封手段を使用して、マイクロ波放射がリアクタユニット５０から漏れることを低減または完全に防止するのを補助することもできる。
【００９４】
マイクロ波がリアクタユニット５０から漏れるのを低減または完全に防止するために、ウィンドウ４８は、透明または半透明であり、マイクロ波を反射／吸収することができる材料から製造することができる。好ましくは、ウィンドウ４８に使用される材料は、マイクロ波を反射するような大きさの複数の開口を含むマイクロ波格子である。リアクタユニット５０から漏れるマイクロ波は環境安全上の懸念事項となる。
【００９５】
図４に示すリアクタユニット５０の例では、固定手段５４（およびマイクロ波放射手段）が外側カバー４６の上部にあることが示されているが、リアクタユニット５０はこの実施形態に限定されず、リアクタユニット５０内の任意の適切な場所に置くことができる。代替的に、マイクロ波放射手段は、外側カバー４６上またはリアクタ１０上に配置され得る。マイクロ波放射手段（および固定手段５４）の数は、典型的には、リアクタユニット５０およびリアクタ１０を含む。マイクロ波放射手段（および固定手段５４）間の離隔距離は、使用されるマイクロ波周波数の波長によって決定される。好ましくは、分離距離は、使用されるマイクロ波の波長の２分の１の倍数（典型的には波長の２倍）である。
【００９６】
マイクロ波がリアクタ１０の特定の領域に運ばれることを可能にするために、リアクタ１０の任意の部分は、適切な材料から製造され得るか、またはマイクロ波の移動を可能にするように構成される。例えば、リアクタ１０がフード１４を有する場合、フード１４は、例えば、適切な金属格子、ガラス、プラスチックまたはこれらの混合物のようなマイクロ波の移動を可能にする材料から製造することができる。あるいは、リアクタ１０は、マイクロ波を受け取るポートを備え、マイクロ波をリアクタ１０（図示せず）に流入させる。このようなポートは、リアクタ１０のいずれかの部分に設けることができるが、好ましくはフード１４に、最も好ましくはフード１４の上部に設けることができる。
【００９７】
マイクロ波放射手段は、少なくとも１つのマグネトロンを使用することによって任意の適切な周波数のマイクロ波を生成し、その後、マイクロ波を導波管または同軸線によってリアクタ（またはリアクタ上のポート）に分配し、マイクロ波を特定の領域に案内する。例えば、マイクロ波放射手段は、マグネトロンを使用してマイクロ波を生成することができ、その後、このマイクロ波は、導波管によってリアクタ１０のフード１４のポートに導かれ、そして、マイクロ波は、リアクタ１０のヘッドスペースおよび接触器１６に案内される。
【００９８】
マイクロ波をリアクタ１０の特定の領域に案内するために導波管を使用する場合、例えば矩形状の導波管（２．４５ＧＨｚマイクロ波の場合はＷＲ４３０およびＷＲ３４０、９１５ＭＨｚマイクロ波の場合はＷＲ９７５およびＷＲ９１５）、円形、直線、円錐形、またはスロット付き導波管を使用することができる。
【００９９】
円錐形の導波管は、導波管の低インピーダンスとキャビティの高インピーダンスとの間の不一致を低減する。スロット付き導波管は、複数の接触器１６の間に配置され、（マイクロ波の不均一な露出を生み出し得る接触器の上方または側面に位置する導波管ポートの使用とは対照的に）マイクロ波が接触器の面に案内されることを可能にする。導波管は、任意の適切な材料から製造することができ、アルミニウム、黄銅、銅、銀またはこれらの混合物を含んでもよい。
【０１００】
任意のマイクロ波の周波数が、本明細書で説明される装置とともに使用され得る。マイクロ波の供給源は、用途に合わせて適宜選択することができる。典型的には、２．４５ＧＨｚおよび９１５ＭＨｚの周波数が使用され、２．４５ＧＨｚおよび９１５ＧＨｚの周波数に対してそれぞれ３０ＫＷおよび７５ＫＷまでの単一の供給源が使用される。
【０１０１】
操作中、マイクロ波放射手段は、接触器１６の表面上に、好ましくは液面より上にマイクロ波を放射する。マイクロ波は、反応領域内の流動体の内外を回転する間に接触器１６に衝突する。接触器１６の性質によって、接触器１６は、それらが反応領域内の流動体の外へ回転されたときに、それらが本体１２内の流動体の外へ回転されたとしてそれらの表面に流動体流の膜を保持する。したがって、接触器１６の一部が流動体および本体１２の外に回転された後、リアクタ１０のヘッドスペース内に回転され、ここで前記接触器１６の一部はマイクロ波にさらされる。廃棄物流中にある接触器の一部もまた、マイクロ波にさらされてもよい。しかしながら、マイクロ波の侵入深さが不十分であるため、流動体内の接触器１６の一部によって経験されるマイクロ波の強度は、ヘッドスペースにある接触器１６の一部に比べて著しく低減される。マイクロ波の侵入深さは、使用されるマイクロ波の波長および流動体（またはマイクロ波が衝突する材料）の性質に依存する。
【０１０２】
水は、工業用マイクロ波機器で通常使用される周波数、例えば２．４５ＧＨｚと９１５ＭＨｚのマイクロ波の特に良好な吸収体である。したがって、水が廃棄物流に存在する場合、接触器および接触器自体の廃棄物流の薄膜とは対照的に、マイクロ波の大部分がバルク廃棄物流中の水によって吸収されるので、本発明の装置にとって問題となり得る。
【０１０３】
これに対処するために、プレート２８をリアクタ１０に設けて、バルク流動体をヘッドスペースから隔離する障壁を設けることによって接触器（およびその上の流動体の薄い層）がリアクタのヘッドスペース内のマイクロ波に対して曝露されるようにする。いずれかのマイクロ波が本体１２内に導かれる場合、プレート２８は、少なくともいくつか、しかし好ましくは、大部分のマイクロ波をヘッドスペースに戻し、マイクロ波がバルク流動体に吸収されるのを防ぐ役割を果たす。
【０１０４】
接触器および／または繊維状メッシュまたはその中の任意の複合体は、装置内で使用される特定の周波数のマイクロ波を吸収するように特別に設計された材料を含むことができる。上記材料としては、例えば、カーボンブラック、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フェリルイオン、鉄ペンタカルボニル、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、グラファイト、またはこれらの混合物のような高損失タンジェントを有するマイクロ波吸収材料が挙げられる。これらの材料は、接触器、および／または、ミクロおよび／またはナノサイズの粒子、または例えばマクロ粒子のようなより大きいサイズの粒子の繊維状メッシュ上に組み込むことができる。任意の他の適切な材料が、マイクロ波吸収体として使用されてもよく、処理される特定のタイプの廃棄物流に対して適宜選択されてもよい。例えば、廃棄物流が水を含む場合、理想的には、水がマイクロ波の吸収度が低いマイクロ波周波数においてマイクロ波の高い吸収度を有する材料が選択される。
【０１０５】
これらのマイクロ波吸収材料は、任意の適切な方法で接触器および／またはファブリックメッシュの上または中に組み込むことができる。好ましくは、材料は、メッシュがイオン交換または触媒材料を製造するように改質される前に、編み、製織、化学結合および／またはメッシュ内への組み込みを用いて接触器および／またはファブリックメッシュ上に組み入れられる。
【０１０６】
好ましくは、マイクロ波は、接触器１６が高濃度のマイクロ波放射に曝されるように、０．０５ｍ〜１ｍ、好ましくは０．１ｍ〜０．５ｍ、より好ましくは、０．２５ｍの距離から接触器１６に放射される。
【０１０７】
軸１８および接触器の回転速度は、マイクロ波の暴露の有無にかかわらず、ヘッドスペースおよびバルク流動体中における接触器の滞留時間を変更するために変更することができる。
【０１０８】
リアクタユニット５０には、リアクタユニット５０の任意の部位のマイクロ波場密度を測定するための任意の数のマイクロ波センサを取り付けることができる。
【０１０９】
マイクロ波放射手段は、任意に、モード攪拌器および／または冷却システムを含むことができる。モード攪拌器は、任意のマイクロ波ホットスポットを低減するために、リアクタ１０および／またはリアクタユニット５０内部のマイクロ波の均一な混合を促進し、均一なマイクロ波場強度を促進するように構成される。冷却システムは、動作中に過熱するのを防止するために、マイクロ波放射手段に冷却を提供するように構成される。マイクロ波放射手段は、マイクロ波放射手段がコンピュータ制御システム／使用者に情報を送信し、および／またはコンピュータ制御システム／使用者から、または例えばマイクロ波センサ、温度センサ、深度センサなどのリアクタユニット５０の任意の他の構成要素から情報（制御命令を含む）受信することを可能にするように構成された電子通信手段を備えていてもよい。
【０１１０】
プロセスの制御を可能にするために、入口２０、リアクタ１０の内部、出口２２および（上述した）ポート５２における条件（温度、廃棄物流／処理された廃棄物流の組成、ｐＨ、流速、マイクロ波強度）をモニターする複数のセンサを設けてもよい。提供される任意のセンサは、他のセンサおよび／または外部装置から情報を送信および／または受信することができるように、電子通信手段を備えていてもよい。
【０１１１】
光ファイバーセンサおよび／または赤外線センサを使用して、リアクタユニット５０（リアクタ１０の内部を含む）内の任意の位置における温度をモニターすることができる。任意の温度センサは、必要に応じて、温度データを温度制御装置にフィードバックすることができ、温度制御装置は、リアクタユニット５０内の温度を制御して、リアクタユニット５０の構成要素の過熱（ｏｖｅｒ  ｈｅａｔｉｎｇ）または加熱不足（ｕｎｄｅｒ  ｈｅａｔｉｎｇ）を防止することができる。
【０１１２】
マイクロ波センサは、リアクタユニット５０内部のマイクロ波分布を改善するために、マイクロ波分配手段（例えば、モード攪拌器）と通信するように構成されてもよい。
【０１１３】
本発明による（図４に示す）リアクタユニット５０の例は、リアクタ１０が外側カバー４６に包囲された形態を示している。しかしながら、リアクタユニット５０はこの形態に限定されず、フード１４と同様の方法で外側カバー４６がリアクタ１０の上にはめ込まれる形態であってもよい。
【０１１４】
本発明の範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に様々な変更を加えることができる。
【０１１５】
本発明によるリアクタおよび方法の有効性を説明するために、以下に実施例を記載する。
【０１１６】
（実施例１−廃棄物流Ａの処理）
廃棄物流Ａは、一時的保管のために毎週中間バルクコンテナ（ＩＢＣ）にタップされた。保持ＩＢＣ中の廃棄物流Ａは、その後、密閉された（ｂｕｎｄｅｄ）国際標準化機構（ＩＳＯ）の容器内に封入された本発明によるリアクタに所定の流速でポンプ輸送された。次いで、リアクタからの処理された廃棄物流Ａを、一時的な貯蔵のために第２のＩＢＣにポンプ輸送し、続いて主に処理された廃棄物流を保持するタンクにポンプ輸送した。廃棄物流Ａが（前処理なしで）リアクタを通してポンプ輸送される際に、必要な過酸化物濃度を達成するために過酸化水素貯蔵液を所定の流速で同時にリアクタにポンプ輸送した。過酸化水素貯蔵液は、リアクタの入口とリアクタの内部のバッフルの直後の２箇所で投入された。
【０１１７】
実施例１のリアクタの容積は３１リットルだった。リアクタは、直径５０ｃｍの両面が固体繊維変性ＰＡＮ触媒メッシュで覆われた１８個の内部接触器の円板を備えていた。接触器の円板の回転速度は２ｒｐｍだった。実施例１の変数を以下の表１に示す。
【０１１８】
【表１】
2018530426.tif 000003
【０１１９】
リアクタを通る廃棄物流の滞留時間は、リアクタの容積を、リアクタを通る廃棄物流の全流速（全流速＝過酸化物の流速＋廃棄物流の流速）で割ることによって算出した。
【０１２０】
実施例１の試験期間中、分析のための６ヶ月間にわたり、入口（流入）および出口（流出）サンプルを毎週収集した。ｐＨ、有機化合物レベル（化学的酸素要求量（ＣＯＤ）および生化学的酸素要求量（ＢＯＤ））、アンモニア、硫化物、溶解メタン、懸濁固体、アルカリ度（炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３））を含む廃棄物流Ａのパラメータを毎週分析した。４年間にわたる流入液の分析から得られた実験データの結果は表２に提供され、廃棄物流Ａの組成の変化を示す。６ヶ月間にわたる平均流入液データと平均処理流出液データの比較を表３に示す。表２および表３のデータは、３ｇ／Ｌの用量の過酸化水素を使用して得た。
【０１２１】
上記に加えて、地下水指令（Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ  Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ）（８０／６８／ＥＥＣ）のリストＩおよびＩＩに記載されている物質の詳細な分析も６か月ごとに実施した。危険物のリストＩおよびＩＩからの合計１８１種類の有機化合物を流入流および流出流を分析した。この分析の結果を表４に示す。１８１種類の有機化合物のうち、流入液流Ａでは１９種の有機化合物しか検出されなかった。流入液および流出液中のこれら１９種類の有機化合物の平均濃度を表４に示す。
【０１２２】
使用したリアクタは本発明によるものであり、温度、ｐＨセンサおよびデータロガーを備えていた。データロガーのデータは、毎月ダウンロードされた。
【０１２３】
【表２】
2018530426.tif 000004
【０１２４】
【表３】
2018530426.tif 000005
【０１２５】
表２、図８および図９は、流入強度に大きなばらつきがあることを示しており、表３、図８および図９は、本明細書に記載のリアクタ（ＢＯＤ除去に関して例示）が、流入液のこれらの変化にうまく対処することができたことを示している。廃棄物流ＡのｐＨは約８でほぼ一定だった。廃棄物蒸気Ａは、高レベルのアンモニア（９２０−２４００ｍｇ／Ｌ）、高レベルのＣＯＤ（２８００−８０００ｍｇ／Ｌ）、微量の鉛、水銀、カドミウム、銅および亜鉛を含んでいた。廃液流Ａにはニッケル（平均＝２．７６ｍｇ／Ｌ）、クロム（平均濃度＝２．９５ｍｇ／Ｌ）および鉄（５．７７ｍｇ／Ｌ）の相当量が発見され、廃液流Ａ中の溶解メタンのレベルも高かった（平均濃度＝３．７８８ｍｇ／Ｌ）。
【０１２６】
ＢＯＤおよびＣＯＤデータは、廃水が含むすべての汚染物質の個々の評価ではなく、排水中の有機汚染のレベルを評価するために使用されることが多い。ＢＯＤおよびＣＯＤ測定は、有機汚染のために排水が消費する酸素量の尺度を示す。したがって、排水処理プロセスは、ＢＯＤおよびＣＯＤ物質を最小限に抑えることを目指すべきである。
【０１２７】
実施例１では、有機汚染物質の分解に対する処理技術の有効性を評価するために、流入液および流出液のＢＯＤおよびＣＯＤを測定した。
【０１２８】
実施例１の結果は、本開示の方法および装置がＢＯＤ成分を除去し、平均除去率が８８％であることを示している。これに加えて、ＢＯＤ成分を除去する際のリアクタの性能は、廃液流入液（約１００〜４０００ｍｇ／Ｌ  ＢＯＤ）中のＢＯＤ化合物の変動に影響されないことが見出された。流入液からのＢＯＤ化合物の除去は、図５および図６から分かる。
【０１２９】
流入液からのＣＯＤ化合物の除去は、図７の過酸化水素投与量の関数として見ることができる。驚くべきことに、過酸化水素の投与量を３ｇ／Ｌから５ｇ／Ｌまで増加（投与量の６７％増加）させてもＣＯＤ化合物の除去率はわずか１０％しか増加しないことが分かった。
【０１３０】
【表４】
2018530426.tif 000006
【０１３１】
表４に示すように、本発明の装置および方法は、ほとんどの有機化合物の分解に対して有効である。これらの結果から、本発明の装置および方法によれば、地下水指令（８０／６８／ＥＥＣ）のリストＩおよびＩＩから廃棄物流Ａに危険な有機物質を導入しないことが確認できた。代わりに、有機汚染物質を化学的に分解するのに有効である。
【０１３２】
使用した過酸化水素の３つの濃度については、１ｇ／Ｌの濃度が廃液流Ａ中の有機物の除去に最も有効でないことが判明し、５ｇ／Ｌが最も有効であることが判明した。さらに、５ｇ／Ｌの過酸化水素を使用すると、円板上に有機物（粘液）が蓄積する速度が遅くなることが分かった。
【０１３３】
３ｇ／Ｌの過酸化水素濃度では、リアクタの性能に著しい低下は見られなかったが、粘液の蓄積速度は増加した。
【０１３４】
実施例１の結果のまとめ：
・ＢＯＤの除去率８８％
・ＣＯＤの除去率５１％（３ｇ／Ｌ過酸化物を使用したナチュラルｐＨで）
・溶存メタンの除去率９６％以上
・硫化物の除去率９７％
・アンモニアの除去率３７％
・ＴＳＳ最大６７％削減
・有機汚染物質の優れた除去；
・リアクタで使用される触媒ファブリックは、不活性化の兆候なしに１年以上連続して未処理のごみ廃棄場（ｌａｎｄｆｉｌｌ）の浸出液を処理するために問題なく使用された；
・流入液ｐＨと流出液ｐＨとの間にわずかな差があることが判明したため、触媒システムは浸出液を７．５〜８のナチュラルｐＨで処理した；
・季節に亘る（年間の気温は−１℃から３５℃まで変動した）ＢＯＤ削減に向けてシステムのパフォーマンスに顕著な差はなかった。
【０１３５】
（実施例２−廃棄物流Ｂの処理）
本発明によるリアクタを用いて廃棄物流Ｂを試験した。廃棄物流から、内分泌攪乱化学物質（ＥＤＣ）、特にエストロン（Ｅ１）、１７β−エストラジオール（Ｅ２）、および１７α−エチニルエストラジオール（ＥＥ２）を除去するリアクタの能力を確認するために２ヶ月の試験を１回実施した。
【０１３６】
ＥＤＣを含む廃棄物流Ｂから流出液サンプルを採取した。廃棄物流Ｂをリアクタで処理した後、流出液サンプルを採取した。実施例２のリアクタは実施例１で使用したリアクタと同じだった。試験の変数を表５に示す。
【０１３７】
【表５】
2018530426.tif 000007
【０１３８】
実施例１の流入液は、４０ｍｇ／ＬのＣＯＤ濃度および１１ｍｇ／ＬのＴＯＣ濃度を有していた。流入液中のＥＤＣの平均濃度は、Ｅ１〜１１．４ｎｇ／Ｌ、Ｅ２〜０．９７ｎｇ／Ｌ、ＥＥ２〜０．４８ｎｇ／Ｌだった。
【０１３９】
実施例２の流入液は、４０ｍｇ／ＬのＣＯＤ濃度および１１ｍｇ／ＬのＴＯＣ濃度を有していた。流入液中のＥＤＣの平均濃度は、Ｅ１〜５６ｎｇ／Ｌ、Ｅ２〜１０ｎｇ／Ｌ、ＥＥ２〜０．７ｎｇ／Ｌだった。
【０１４０】
【表６】
2018530426.tif 000008
【０１４１】
（実施例３−マイクロ波処理を用いた廃棄物流Ｃの処理）
マイクロ波を用いた廃棄物処理の結果と、同様の処理条件を用いたがマイクロ波の存在なしで得られた結果とを比較することにより、本発明による方法におけるマイクロ波の有効性を確認するための実験を行った。
【０１４２】
（１）マイクロ波補助あり触媒実験
マイクロ波の供給源としてＣＥＭ  Ｍａｒｓ  ６マイクロ波リアクタを使用して、マイクロ波を用いたカルベトアミドおよびクロロトルロンの触媒実験を実験室で実施した。
【０１４３】
１００ｍｌの丸底フラスコを反応容器として使用した。反応混合物中のカルベトアミドの初期濃度は２０ｍｇ／Ｌだった。鉄（ＩＩＩ）カチオンを含む４ｇの繊維変性ＰＡＮ触媒を使用し、反応混合物に３００ｐｐｍの過酸化水素を投与した。混合物のｐＨは４．６だった。温度は制御せず、光ファイバー温度センサを使用してモニターした。
【０１４４】
良好な混合を確実にするために、磁気撹拌装置を反応容器内で使用した。反応混合物を調製した後に、連続波８０Ｗマイクロ波出力を供給したマイクロ波キャビティ内に反応容器を入れた。
【０１４５】
カルベトアミドのパーセンテージおよび反応温度を、リアクタ内においてオンラインベースでモニターした。
【０１４６】
カルベトアミドの代わりにクロロトルロンを用いて上記実験を繰り返した。
【０１４７】
（２）マイクロ波補助なし触媒実験
カルベトアミドおよびクロロトルロンを用いたマイクロ波触媒実験について上述した実験方法を繰り返した。但し、反応混合物をマイクロ波リアクタ中でマイクロ波に曝すことなく、その他のわずかな変更を加えて繰り返した。
【０１４８】
マイクロ波触媒について上述した実験の結果は、反応時間を通じて安定した温度上昇を示した。この温度上昇は、反応混合物に対するマイクロ波の加熱効果に起因する。マイクロ波補助なし触媒実験について同じ温度上昇をシミュレートするために、第２の実験について、加熱されたベースプレートを含む従来の反応ステーションを使用して、マイクロ波を用いた触媒反応と同じ温度プロフィールを有する反応混合物を得た。実験（１）および（２）の結果を図８および図９に示し、それぞれカルベトアミドおよびクロロトルロンによる実験の結果を示す。
【０１４９】
図８は、マイクロ波補助あり触媒が、マイクロ波補助なしと比較して、カルベトアミド除去において３２％の改善を示したことを示す。マイクロ波補助ありは、温度制御なしでマイクロ波補助なし触媒反応と比較して２．６倍の改善をもたらす。
【０１５０】
図９は、１５分後に６０％のクロロトルロンが反応混合物から除去されたことを示す。これと比較して、マイクロ波補助なしの場合、１５分後に４３％のクロロトルロンが除去された。従って、マイクロ波補助あり触媒は、マイクロ波補助なしと比較して同じ温度でクロロトルロン除去について約４０％の改善を示した。マイクロ波補助なしで、温度をマイクロ波補助ありの実験の温度を反映するように制御しない場合、１５分後に２５％のみのクロロトルロンが除去された。
【０１５１】
（実施例４−リアクタ接触器上のイオン交換材料を用いた廃棄物流Ｄの処理）
廃棄物流Ｄを、本発明によるリアクタを用いて連続流プロセスで６ヶ月間処理した。使用したリアクタは６０Ｌの容量を有し、変性ＰＡＮイオン交換材料で覆われた３０の接触器円板を含んでいた。円板の回転速度は１０回転／分（６０度／秒）であり、滞留時間は２時間だった。試験の間、流入液および流出液のサンプルを分析のために毎日採取した。イオン交換材料の再生は、５％ＨＣｌの溶液を用いて８週間の連続運転後に問題なく行われた。
【０１５２】
【表７】
2018530426.tif 000009
【０１５３】
表７に示すように、実施例４のリアクタシステムは、廃棄物流Ｄから金属を除去するのに有効であることが判明した。特に、このシステムは、亜鉛を多量（流入液の平均６０ｍｇ／Ｌ）に含む廃棄物流Ｄから７０％を超える亜鉛を除去することができた。このシステムはまた、酸性度（１００％）、懸濁固体（８７．１３％）およびアルカリ度（３５．５９％）を除去するのに有効だった。以下の表８は、イオン交換材料の再生の前後における廃液流Ｄの処理のいくつかの態様をまとめたものである。
【０１５４】
【表８】
2018530426.tif 000010
【０１５５】
したがって、１３１．４６ｍ３の廃棄物流Ｄから、４．１５ｋｇのＺｎ、５．５５ｇのＣｄおよび５．２２ｇのＰｂが除去された。
【０１５６】
（実施例５−紫外線処理を用いた廃棄物流Ｅのサンプルの処理）
廃棄物流処理における紫外線エネルギーの有効性を確認するための実験を行った。実施例５の実験は、本発明による紫外線処理を用いたリアクタの設備および条件をシミュレートするために実験室規模で実施した。以下に示す実施例７，８および１２は、本発明によるリアクタにおける紫外線処理の使用に関する。
【０１５７】
水およびアセトアミノフェン（パラセタモール）を含む廃棄物流サンプルを、（１）過酸化水素および鉄（ＩＩＩ）カチオンを含む変性ＰＡＮ繊維状触媒の存在下、（２）過酸化水素のみの存在下、および（３）鉄（ＩＩＩ）カチオンのみを含む変性ＰＡＮ繊維状触媒の存在下で、紫外線処理の有無にかかわらず処理した。
【０１５８】
廃棄物流サンプルは、二重蒸留水およびパラセタモール（Ｆｉｓｃｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製）を用いて反応容器（石英円錐フラスコ）中で調製した。パラセタモールは２０ｐｐｍの量で存在した。過酸化水素を使用した場合、過酸化水素は１００ｐｐｍまたは５０ｐｐｍの量で存在した。触媒を必要とする実験のために、３グラムの変性ＰＡＮ繊維状触媒を添加した。反応容器の内容物を約２０℃の温度に維持するために、反応容器にウォータージャケットを使用した。調製された溶液はｐＨ７だった。紫外線処理が必要な実験では、ジャケット付き反応容器の周囲に、ピーク波長２５３．７ｎｍおよび８Ｗ出力の４つの紫外線ランプを配置した。
【０１５９】
シナリオ（１）、（２）および（３）の紫外線処理を行わなかった実施例５の結果を図１０に示す。図１１は、シナリオ（１）、（２）および（３）の紫外線処理を行った実施例５の結果を示す。図１２は、５０ｐｐｍの過酸化水素濃度、３ｇの変性ＰＡＮ繊維状触媒、および２０ｐｐｍの初期濃度のパラセタモールを用いて、紫外線処理を行った場合と行わなかった場合のパラセタモールの分解を直接比較したものである。
【０１６０】
図１０および図１１は、紫外線処理の有無にかかわらずパラセタモールの分解を示す。図１０および図１１は、触媒のみが存在し、ＵＶ光のみがパラセタモールを分解しない場合、パラセタモールの収着（ｓｏｒｐｔｉｏｎ）がほとんどないことを示す。図１０に示すデータから、過酸化水素のみではパラセタモールを実質的に分解しないことが分かった。図１１のデータは、紫外線処理および過酸化水素を用いて１６０分でパラセタモールの９０％の分解が達成され、触媒が組み込まれたときに同じレベルの分解を達成するのに９０分しかかからないことを示している。
【０１６１】
図１２は、紫外線エネルギーの存在下では、８０分で９０％のパラセタモールの除去が達成されたが、紫外線処理なしでは１８０分以上かかることを示している。図１２は、５０ｐｐｍの過酸化水素が、（図１０および１１に示す）１００ｐｐｍの過酸化水素を使用した場合に得られたパラセタモールの９０％分解を達成するのに十分であることを示す。
【０１６２】
（実施例６−紫外線処理を用いた廃棄物流Ｆのサンプルの処理）
廃棄物流処理における紫外線エネルギーの有効性を確認するための実験を行った。
【０１６３】
水およびクロトリマゾールを含む廃棄物流サンプル（廃液流Ｆ）を、（１）紫外線処理の有無にかかわらず過酸化水素および鉄（ＩＩＩ）カチオンを含む変性ＰＡＮ繊維状触媒の存在下、および（２）紫外線処理の存在下で、過酸化水素の有無にかかわらないが触媒は存在しない条件で、処理した。
【０１６４】
廃液流サンプルを、オープン皿型リアクタ中で、皿の中に浮遊していない自由触媒片で処理した。低出力のＵＶｃランプを皿型リアクタの上に配置して、皿型リアクタの内容物をＵＶエネルギーに暴露した。１０ｇの触媒および５０ｍｇ／ＬのＨ２Ｏ２を２００ｍＬの反応容量で使用した。サーキュレータを用いて温度を２５℃に維持しながら反応をｐＨ３に保った。２．２ｍＷ／ｃｍ２の最大紫外線照度は、５ｃｍの距離にわたって照射されたリアクタの上からの低圧ＵＶｃランプから合計３２ワットを使用して達成された。この実験は、紫外線エネルギーが本発明によるリアクタのヘッドスペースに導入されるシナリオをシミュレートする。
【０１６５】
アセトニトリル中で調製した最初の５ｇ／Ｌの溶液から、（溶液の温度を２３〜２５℃に維持して沈殿を防止した）３００μＬを二重蒸留水で希釈することにより１０ｍｇ／Ｌのクロトリマゾール溶液を調製した。クロトリマゾールのＨＰＬＣ分析は、５ミクロンパッキングを備えたＣ−１８逆相カラム（２５０ｍｍ×４．６ｍｍ）を用いて行った。移動相の組み合わせは７０：３０のアセトニトリル：水（Ｖ／Ｖ）だった。
【０１６６】
実施例６の結果を、紫外線処理、過酸化水素および触媒の有無にかかわらず、図１４および表９に示す。
【０１６７】
【表９】
2018530426.tif 000011
【０１６８】
表９において、ＵＶは、ＵＶ処理のみを示し、ＵＶ／Ｈ２Ｏ２は、ＵＶ処理と（触媒が存在しない）過酸化水素とを組み合わせた処理を示し、ＣＡＴは、触媒および過酸化水素を含むフェントン触媒システムを示し、ＵＶ／ＣＡＴは、ＵＶ補助ありのフェントン触媒システムを示す。
【０１６９】
図１４および表９のデータは、ＵＶのみを使用した場合のクロトリマゾールの除去速度の向上を示し、ＵＶ／Ｈ２Ｏ２システム、特にＵＶ／ＣＡＴシステムの使用によってクロトリマゾールの除去における明らかな相乗効果が得られる。
【０１７０】
（実施例７−紫外線およびマイクロ波処理を用いた廃棄物流Ｇのサンプルの処理）
廃棄物流処理における紫外線およびマイクロ波エネルギーの有効性を確認するための実験を行った。廃棄物流Ｇは、水およびクロトリマゾールを含み、過酸化水素および鉄（ＩＩＩ）カチオンを含む変性ＰＡＮ繊維状触媒で、（１）紫外線処理有りおよび無し、（２）マイクロ波有り無し、および（３）ＵＶおよびマイクロ波の両方の処理を伴って処理された。
【０１７１】
廃棄物流Ｇは、バッチ式モードで操作される本発明による回転円板リアクタで処理された。リアクタをＣＥＭ  Ｍａｒｓ  ６の電子レンジの中に置いた。電子レンジのドアのプラスチックシートを取り除き、８低出力の８ワットＵＶｃランプをドアの外側に取り付けることにより、ＵＶ光は電子レンジのドアの密閉された金属グリルを通って回転円板リアクタを収容する電子レンジのキャビティに入る。
【０１７２】
リアクタは直径１０ｃｍの８つの回転円板を有し、各円板は変性ＰＡＮ繊維状触媒を含む触媒メッシュで覆われている。反応容積は１．２Ｌであり、５０ｍｇ／Ｌの過酸化水素および１０ｍｇ／Ｌのクロトリマゾール溶液を含んでいた。アセトニトリル中で調製した最初の５ｇ／Ｌの溶液から、３００μＬを二重蒸留水で希釈することにより１０ｍｇ／Ｌのクロトリマゾール溶液を調製した（溶液の温度は沈殿を防ぐために２３〜２５℃の間に維持した）。反応をｐＨ３に保ち、円板上のＵＶ光束密度をリアクタの中央で０．５７ｍＷ／ｃｍ２（ＵＶ検出器を備えたＩＬＴ  １４００放射計で測定）とした。リアクタ内のサンプルを２分ごとに採取した。これらのサンプルを分析して、ＨＰＬＣ分析を用いてクロトリマゾール分解のレベルを決定した。マイクロ波プログラムは以下の通りだった。：３５℃の一定温度に設定された１００ワットの出力を３０分間かけた。
【０１７３】
上術した実施例７の実験手順の難点は、電子レンジの扉を開けてサンプルを取るたびに、ＵＶｃランプおよび電子レンジへの出力をオフにしたことである。これにより、各サンプリング点は６０秒の停止時間を有し、２分ごとにサンプルを採取した場合に得られる結果に顕著な影響を及ぼすことが分かった。
【０１７４】
クロトリマゾールおよびカルベトアミドのＨＰＬＣ分析は、５ミクロンのパッキングを有するＣ−１８逆相カラム（２５０ｍｍ×４．６ｍｍ）を用いて時間の関数として実施した。移動相の組み合わせは７０：３０のアセトニトリル：水（Ｖ／Ｖ）とした。標準原液をクロトリマゾールのアセトニトリル（５ｇ／Ｌ）中で調製した。
【０１７５】
実施例７の結果を、図１５および表１０に、紫外線処理有りおよび無し、および触媒反応に加えてマイクロ波処理有りおよび無しで示す。
【０１７６】
【表１０】
2018530426.tif 000012
【０１７７】
ここで、ＣＡＴは、上記のようなフェントン触媒システムを示し、ＵＶ／ＣＡＴは、ＵＶ補助ありフェントン触媒システムを示し、ＭＷ／ＣＡＴは、マイクロ波補助ありフェントン触媒システムを示し、ＵＶ／ＭＷ／ＣＡＴは、ＵＶおよびマイクロ波補助ありフェントン触媒システムを示す。
【０１７８】
図１５および表１０のデータは、ＵＶおよびマイクロ波エネルギーによって触媒反応を補助することによってクロトリマゾールの除去速度の増加が示されているが、最も顕著な増進は、ＵＶおよびマイクロ波エネルギーの両方を触媒反応に共に結合させることによって得られた（１０倍の増進）。
【０１７９】
（実施例８−紫外線およびマイクロ波処理を用いた廃棄物流Ｈのサンプルの処理）
実施例８について実施した実験は、上記の実施例７について行った実験と同様としたが、実施例８は、クロトリマゾールの溶液を、市販の顆粒製剤である１ｋｇあたり６００ｇのカルテミドを含む農薬「Ｃｒａｗｌｅｒ（登録商標）」を用いて蒸留水中に構成した１０ｍｇ／Ｌのカルベトアミドの溶液に置き換えた点で異なる。
【０１８０】
実施例８の結果を図１６および表１１に示す。２分ごとにサンプルを採取した図１６に示す結果から「２分ごとに外乱がある」ことが分かった。上述した実施例７に関連してサンプリング困難性を克服するために、別個のサンプルを１０分毎に採取した（「１０分間妨害なしまたは妨害しない」と表示）。
【０１８１】
【表１１】
2018530426.tif 000013
【０１８２】
ＣＡＴ、ＵＶ／ＣＡＴ、ＭＷ／ＣＡＴおよびＵＶ／ＭＷ／ＣＡＴの定義は、上記の実施例７に示した通りである。（ａ）＝図１６に示されるような外乱のないＵＶ＋ＭＷ＋フェントンから得られたデータ。
【０１８３】
図１６および表１１のデータは、ＵＶおよびマイクロ波エネルギーによる触媒反応を補助することによりカルベトアミドの除去速度の増進を示しているが、カルベトアミドの除去における最も重要な増進は、ＵＶおよびマイクロ波エネルギーの両方を触媒反応に共に結合させることによって得られた（１０倍以上の増進）。このデータはまた、マイクロ波エネルギーを触媒に結合することが、サンプリング時間が２分毎か１０分毎であるかに依存しないことも示している。これは、マイクロ波の主な効果は熱エネルギーを提供することであり、ドアが６０秒間のサンプリング時間にわたって開かれている間は温度が無視されるためであると考えられる。
【０１８４】
以下の実施例９〜１１は、連続流に基づいて作動し、マイクロ波処理を使用する本発明によるリアクタの廃棄物処理の有効性を確認するために実施された。
【０１８５】
実施例９〜１１で使用したリアクタは、本発明に係るものであり、長さ８５０ｃｍ、幅６１０ｃｍの内部タンクを備え、８０Ｌの有効容積を有するステンレス鋼マイクロ波リアクタだった。反応器タンクには１６枚のディスクがあり、各ディスクの直径は５１．５ｃｍであり、各ディスクは触媒メッシュで覆われていた。触媒メッシュのファブリックは、変性ポリアクリロニトリル糸と３％カーボンブラックとを含有する鉄（ＩＩＩ）カチオンを含んでいた。リアクタは、リアクタ内の触媒円板を１０ｒｐｍで回転させるための可変速度モータおよびシャフトシステムと、マイクロ波セクションを水タンクから隔離するために取り付けられた内部マイクロ波チョークと、制御キャビネット内に配置された高電圧の電源装置を備える３つの２ｋＷマイクロ波発生ユニット（ＧＵ０２０）と、オーブンセクションに配置されたリモートヘッドとをさらに備えていた。リモートヘッドには、マイクロ波サーキュレータおよび保護のためのダミーロードが取り付けられていた。手動の３スタブチューナは、ターゲットへの順方向出力を最適化し、反射出力を最小限に抑えるために、サーキュレータの後に取り付けられた。マグネトロンは、結露およびパージから保護するために空気パージされる発射導波管内のアーク検出器によって保護されていた。制御キャビネットの内部に、各発電機ユニットの電源は、ローカル自己診断制御パネルおよびヒューズパネルを備える。リアクタは、マグネトロンを冷却するためのチラーユニットをさらに含んでいた。
【０１８６】
３つのマイクロ波入力ＷＧ  ９Ａ  Ｂｒ／ｗｒ３４５  Ａｍｅｒ、電動モード攪拌器、および換気からなる導波管を起動する。容器を水タンクから隔離するためにマイクロ波チョークを使用し、制御パネル、制御リレー、接触器およびヒューズを含む別個の制御キャビネットを設けた。円板の表面の温度は、プロセス温度の制御を可能にする一対の赤外パイロメータを用いて測定した。制御システムは、マグネトロンへの出力の変動を可能にして、リアクタ内の温度を一定に維持した。リアクタの入口と出口にｐＨセンサを設置した。
【０１８７】
ステンレス製のリアクタタンクおよび円板を、長さ１００８．４ｍ×幅６１１．５ｍ×高さ９７１．０ｍのステンレス製の容器に収容し、これに観察ポートおよび照明およびマイクロ波ルーフ発射を取り付けた。容器はステンレス製フレームで支持された。マイクロ波は、リアクタの上部の３つのポートを介してリアクタの上部に供給され、各ポートは、制御パネルの２ｋＷのマグネトロンに戻る矩形の導波管に接続された。マイクロ波がマグネトロンからリアクタまで移動した距離は、合計３４００ｃｍだった。
【０１８８】
リアクタへの過酸化水素の投与は、２つのポートを介してリアクタの各構成要素に１つずつ行った。過酸化水素は、金属プレートによってマイクロ波から遮蔽された反応槽内の廃水中に供給された。
【０１８９】
リアクタ、マグネトロンおよび導波管を備えた制御パネル、および入口および出口タンクは、２０フィートのＩＳＯコンテナ内に収容された。ポンプステーションは、補給が必要なときに指示する水位センサを備える。サンプルを一時的に保管するために容器にも冷蔵庫を使用した。リアクタは、コンテナ内のリアクタ、ランプおよび他の電気機器に出力を供給するために、３相電源４００Ｖ、３２Ａ、中性および接地接続をとるように電気的に配線された。容器は、２つの通気口を有し、また、マイクロ波発生器の上方のファンヒーターは、リアクタからの暖かい廃水からの電気部品への凝結を防止する。
【０１９０】
ＩＳＯコンテナ内の他の設備は、処理水から熱エネルギーを回収する熱交換器と、供給および過酸化水素のための投薬ポンプと、処理された水を汲み出すための投与ステーションと、温度および処理前および処理後のｐＨを測定するためのインライン温度センサおよびｐＨセンサおよびデータロガーと、加熱前の交換器および加熱処理後の交換器と、リアクタにポンプ輸送するための希薄過酸化水素溶液を保持するための過酸化物タンクと、を有する。過酸化水素（３５％ｗ／ｗ）は、バンド内の適切な容器に保持した。さらなる希釈のために過酸化水素を投与するために２ｍの長さのディスペンサーを用いた。
【０１９１】
（実施例９−マイクロ波処理を用いた廃棄物流Ｈの処理）
実施例９では、６００ｍｇ／ｋｇのカルベトアミドを含む農薬「Ｃｒａｗｌｅｒ（登録商標）」の市販の粒状製剤を用いて、１０ｍｇ／Ｌのカルベトアミドを含む廃水供給物（廃液流Ｈ）を蒸留水中に調製し、リアクタ内の滞留時間は６時間とした。タンク内で５００ｍｇ／Ｌの濃度を得るために過酸化水素をリアクタに投与した。過酸化物保持タンク中の希釈過酸化水素に、適切な量の濃ＨＣｌ（３５％ｗ／ｖ）を添加して、反応槽内のｐＨを３にした。マイクロ波出力を３０℃の温度に設定し、リアクタを５日間連続運転して、カルベトアミドの９５％を超える分解を得た。６日目にマイクロ波出力を停止し、リアクタタンク内の温度を９℃で安定させた結果、カルベトアミドが２５％しか分解されなかった。
【０１９２】
（実施例１０−マイクロ波処理を用いた廃棄物流Ｈの処理）
実施例１０は、農薬を含有する噴霧器から水を洗い流す処理におけるリアクタの有効性を試験するために実施された。５ｍ３の保持タンクに希リン酸（雑草キラー）を充填した。
【０１９３】
次に、グリフォスフェートに、以下の市販の農薬のそれぞれ10mg/Lを投与した：Ｖｉｖｅｎｄｉ（登録商標）２００（２００ｇ／Ｌ  クロピラリド）、Ｅｄｇｅ  ４００（４００ｇ／Ｌ  プロピザミド）、Ｄｕｐｌｏｓａｎ（登録商標）ＫＶ（６００ｇ／Ｌ  メコプロップ）、Ｒｅｌｄａｎ（登録商標）２２（２２５ｇ／Ｌ  クロルピリホス），Ｐｒｏｌｉｎｅ（登録商標）２７５（２７ｇ／Ｌ  プロチオコナゾール）、Ｐａｓｔｏｒ（登録商標）Ｐｒｏ（５０ｇ／Ｌ  クロピラリド、７５ｇ／Ｌ  フルロキシピルおよび１００ｇ／Ｌ  トリクロピル）、Ｃｙｐｅｒ  １００（１００ｇ／Ｌ  サイパーメスリン）、Ｃｅｎｔａｕｒ（登録商標）（２００ｇ／Ｌ  シプロコナゾン）、Ｓｔａｆｆ  ５００（５００ｍｇ／Ｌ  ジメチルエステルとして２，４−Ｄ）、Ｓａｍｓｏｎ（登録商標）ｅｘｔｒａ（６０ｇ／Ｌニコスルフロン）、Ｒｅｇａｔｔａ（登録商標）（４００ｇ／Ｌ  フルフェナセおよび１００ｇ／Ｌジフルフェニカン）、Ｓｔｕｎｔ（２５０ｍｇ／Ｌ  トリネキサパックエチル）、Ｒｕｂｒｉｃ（登録商標）（１２５ｇ／Ｌ  エポキシコナゾール）、Ａｌｔｏ  Ｅｌｉｔｅ（登録商標）（４０ｇ／Ｌ  シプロコナゾールおよび３７５ｇ／Ｌ  クロロタロニル）、Ｌｉｎｇｏ（登録商標）（４５ｇ／Ｌ  クロマゾンおよび２５０ｍｇ／Ｌ  リニュロン）、Ｂｒｏｍｏｔｒｉｌ（登録商標）Ｐ（２４０ｇ／Ｌ  ブロモチリル）。
【０１９４】
マイクロ波発生器を円板上で３０℃の温度に設定し、円板の回転速度を１０ｒｐｍに設定した。リアクタへの廃水の流れを１５０ｍＬ／分に設定し、過酸化水素の流速を３．８ｍＬ／分にして、リアクタタンク中の最終過酸化物濃度を５００ｍｇ／Ｌにした。排水のサンプルを、リアクタに入る直前の入口および出口から毎週２回取り出し、分析のためにＵＫＣＡＳ認定の試験所に送った。サンプルは、アルカリ度、ｐＨ、アンモニア性窒素、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＴＳＳ、硝酸塩、窒素合計、リン酸塩、リンおよび鉄を含む金属の範囲について分析した。サンプルはまた、ウロンおよびトリアジン、酸性除草剤および有機塩素システム農薬の含有量について分析した。同様に、（Ｈａｃｈ（登録商標）からのＣＯＤ分析のための標準的な手順を使用した）化学的酸素要求（ＣＯＤ）分析のために、週２回サンプルを採取した。
【０１９５】
入口のｐＨは約７．７、入口流れの温度は約１２〜１３℃だったが、熱交換器前の出口温度はタンク内のバルク廃水中で２７℃だった。入口を予熱し、マイクロ波の出力を節約するために使用するために、熱交換器は１５℃の状態に戻した。
【０１９６】
出口ｐＨは、最初は４．５だったが、３日後にｐＨが７．５〜８．５に上昇した。熱交換器後の出口温度は平均１５℃だった。したがって、この定常状態が達成されると、マイクロ波出力は減少することが分かった。
【０１９７】
入口ＣＯＤは４０〜１６０ｍｇ／Ｌの範囲であり、出口は２０〜８０ｍｇ／Ｌの範囲であり、処理された廃水中のＣＯＤの６０％の一貫した除去率はｐＨ４．７〜７．７の試験範囲にわたってｐＨとは無関係だった。
【０１９８】
入口の合計懸濁液（ＴＳＳ：Ｔｏｔａｌ  Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄ）含有量は４ｍｇ／Ｌ〜２５ｍｇ／Ｌの範囲で変化し、リアクタの出口でのＴＴＳ測定値は入口ＴＳＳ濃度とは無関係に２〜４ｍｇ／Ｌの範囲だった。サンプルは、リアクタの外でより一層透明になることが分かった。
【０１９９】
合計リンの入口の値は最初５０００ｍｇ／Ｌと高く、過酸化水素の投与量が５００ｐｐｍでｐＨが４．５である間に完全に除去された。ｐＨが最初の３日後に７．５と８．５との間に上昇するにつれて、除去の度合いは１７％の除去に減少した。リン除去の減少は、最初の高いリン負荷のためであり、リン錯化のための部位が飽和することにつながったと考えられる。
【０２００】
入口でのマンガン濃度は約４０ｍｇ／Ｌであり、出口流れの分析により全マンガン除去率が見出された。マンガンの入口値が１４０ｍｇ／Ｌに上昇した場合であっても、全マンガン除去が達成された。鉄の入口値は平均０．０２ｍｇ／Ｌであり、試験終了時には０．２２５ｍｇ／Ｌと０．２５ｍｇ／Ｌとの間に上昇した。製造物を触媒から洗い流す際の不完全な触媒洗浄から生じる解放された（loose）鉄が存在するため、出口値は最初に０．３ｍｇ／Ｌまで上昇し、０．０２ｍｇ／Ｌに向かって低下した。鉄の入口値が０．２２５ｍｇ／Ｌと０．２５ｍｇ／Ｌとの間に増加したときを試行の終了として、除去率は４５〜８０％だった。
【０２０１】
（実施例１１−マイクロ波処理を用いた廃棄物流Ｉの処理）
実施例１１で行った実験は、リアクタの植物洗浄水を分解する能力の有効性を試験する。９７５〜１６１０ｍｇ／ＬのＣＯＤを有する植物洗浄からの廃水を含む廃水供給を、２つの連続した浄化器に通し、次いで、投与ポンプ（１０〜１２０Ｌ／時間）を用いてリアクタにポンプで注入した。リアクタ中の滞留時間は８時間だった（しかし、供給量に応じて最大１５時間まで変化した）。初期過酸化物濃度は１ｇ／Ｌだった。温度は３０℃に設定した。サンプルを毎週２回採取し、ＣＯＤをＵＫＡＳ認定の試験所で分析した。
【０２０２】
試験中、入口での廃水の初期ｐＨは６．７であり、リアクタを通過した後の出口でのｐＨは４．７だった。これらの入口および出口のｐＨ値の読み取りは、試験の最初の５日間にわたって維持された。試験の最初の５日後、実施例９に記載したように酸を投与して、反応槽内のｐＨを３にし、これをさらに１０日間維持した。最初のｐＨが４．７のときにＣＯＤの約１４〜２０％しか除去されないことが分かった。ＣＯＤ除去は、処理プロセスのｐＨが３に低下したときに４５〜５０％に増加した。
【０２０３】
（実施例１２−紫外線処理を用いた廃棄物流Ｊのサンプルの処理）
実施例１２は、連続流に基づいて動作し、廃棄物流に対して紫外線を使用する本発明による実験室規模の回転円板リアクタの有効性を確認するために実施された。
【０２０４】
廃棄物流Ｊは、石油採掘からの流出水をシミュレートするために人工的に製造された。リアクタに入るこの廃棄物流の化学組成を表１２に示す。
【０２０５】
【表１２】
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【０２０６】
廃液流Ｊを、過酸化水素および紫外線処理を施したものおよび施さなかった鉄（ＩＩＩ）カチオンを含む変性ＰＡＮ繊維状触媒の存在下で処理した。
【０２０７】
実施例１２で使用した回転円板リアクタは、反応容量９５０ｍＬ、円板を４６ｒｐｍで回転させた実施例７に記載のリアクタと同じである。８つの回転円板を、変性ＰＡＮ繊維状触媒を含む触媒メッシュで覆い、過酸化水素をリアクタタンク中に１０００ｍｇ／Ｌの濃度で連続的に供給した。全流速は３．３ｍＬ／分だった。
【０２０８】
ジメチルフェノールおよび過酸化水素濃度は、２１０ｎｍでの検出、アセトニトリルおよび水４０：６０ｖ／ｖの移動相および内径４．６ｍｍ、長さ２５０ｍｍおよび５ミクロンの内部充填材を含む固定相Grace（登録商標）ＲＰ  ＨＰＬＣカラムでのＨＰＬＣ分析によって測定した。ＣＯＤ分析のために、Ｈａｃｈ（登録商標）Ｌａｎｇｅ  ＤＲ３８００分光光度計を、１００〜２０００ｍｇ／Ｌの高塩化物負荷に適したＨａｃｈ（登録商標）ＣＯＤキュベット試験バイアルと共に使用した。残留過酸化水素のＣＯＤへの寄与は、別個の較正によって見出され、ＣＯＤ結果から差し引かれた。
【０２０９】
水中油の分析は、１０ｍｍタイプ１シリカグレードのキュベットを用いたフーリエ変換赤外分光法（Ｂｒｕｋｅｒ  Ａｌｐｈａ  Ｐｌａｔｉｎｕｍ  ＡＴＲ装置を使用）によってモニターした。３０３０ｃｍ−１のＣ−Ｈ、２９６０ｃｍ−１のメチレンＣＨ−Ｈおよび２９３０ｃｍ−１のメチルＣＨ２−Ｈのピークを使用して、水中油の分析のためのＩＰ  ４２６／９８方法（「Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｅｎｅｒｇｙ  ａｎｄ  Ｃｌｉｍａｔｅ  Ｃｈａｎｇｅ  ２０１４；  Ｙａｎｇ  ２０１１」を参照）から変更されたトリプルピーク法を用いて油を定量した。キャリブレーションは、テトラクロロエチレン中に５〜９０ｍｇ／Ｌのイソオクタンとｎ−ヘキサデカンを用いて行った。
【０２１０】
図１８は、５つの異なる形態（regimes）の３，５−ジメチルフェノール（ＤＭＰ）の分解を示す：
Ａ−円板を４８時間回転させる以外の処理なし；
Ｂ−４日間のＵＶ処理のみおよび円板の回転；
Ｃ−４日間のＵＶ／Ｈ２Ｏ２処理および円板の回転；
Ｄ−回転する円板上の触媒メッシュによるＵＶ／触媒処理
Ｅ−リアクタタンク内の温度を上昇させる熱交換器を用いて、３５℃で１２日間の触媒処理。
【０２１１】
形態Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを２２℃で実施した。領域Ｅの熱交換器は、３５℃に設定された従来の水循環器に取り付けられたリアクタタンク内の銅管だった。リアクタのタンク内の供給溶液の温度の上昇は、上述の熱交換器などの従来の加熱によって、または本発明によるマイクロ波を使用して達成することができる。
【０２１２】
他の形態の処理をしないで回転円板を用いた領域Ａは、ＤＭＰを１８％減少させ、ＵＶ処理のみを行った形態Ｂは、３７％減少させ、ＵＶおよびＨ２Ｏ２処理を行った形態Ｃは、ＤＭＰを４０％減少させ、UVおよび触媒を用いた形態Dは、ＤＭＰを８３〜９７％減少させ、３５℃の高温で触媒を用いた形態Ｅは、ＤＭＰを９７％減少させたという結果となった。
【０２１３】
水中の油の減少について得られた結果は、３，５−ジメチルフェノールのそれと同様の傾向に従った。
【０２１４】
形態Ｅの終わりに、円板上の触媒メッシュをテトラクロロエチレンで処理して、メッシュに吸着した水中の任意のＤＭＰまたは油を脱着させ、上記のように分析した。無視できる量のＤＭＰおよび水中の油が触媒メッシュ上で未処理のままであり、４．０５ｍｇのＤＭＰおよび０．４５ｍｇの油がメッシュ上に残っていることが判明した。同じ期間に処理するためにリアクタに投入された水中の油の総量は＞２０００ｍｇだったのに対し、４４８時間の間に流入液中のリアクタに流入したＤＭＰの総量は＞２２１７ｍｇだった。
【０２１５】
（実施例１３−紫外線処理を用いた廃棄物流Ｋのサンプルの処理）
実施例１３は、紫外線エネルギー処理を廃液流に使用する実験室規模のバッチ式リアクタの消毒効果を確認するために実施した。
【０２１６】
廃液流は大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の懸濁液を含み、すべての試験は独立して少なくとも３回実施され、クリーンな条件下で標準ＢＳ  ＥＮ  １２７６懸濁試験法に従った。
【０２１７】
合計反応容量は、電磁撹拌機を備えたバッチ式リアクタとして作用する２００ｍＬのビーカー中で３７．５ｍＬだった。３．７５ｍｌの大腸菌懸濁液および３．７５ｍｌのウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）をビーカーに添加し、滅菌蒸留水で３７．５ｍｌにした。鉄（ＩＩ）カチオンを含む変性ＰＡＮ触媒３ｇを過酸化水素と共に３％ｗ／ｗの最終濃度で消毒反応に使用した。次いで、ビーカーを実施例６に記載されているように光分解ユニットに入れ、２２℃の低圧ＵＶｃランプから合計２４ワットを供給した。
【０２１８】
上記の中和は、１５ｍｇ／１００ｍＬのカタラーゼのリン酸緩衝液溶液を用いて行った。次いで、中和した溶液の１ｍＬアリコートを１０００倍に希釈し、Ｓａｂｏｕｒａｕｄ寒天プレート上のｅａｓｙＳｐｒｉａｌｐｒｏ（登録商標）スパイラルプレート（Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ社製）上に１００μＬアリコートを播種し、３７℃で４８時間インキュベートした。インキュベーション後、生存数および対数減少を計算した。
【０２１９】
試験手順に従って、懸濁液中の大腸菌の生存初期カウントは、１．５×１０８ｃｆｕ／ｍｌ〜５×１０８ｃｆｕ／ｍｌの間だった。
【０２２０】
表１３は、（１）過酸化水素のみ、（２）鉄（ＩＩ）カチオンおよび過酸化水素を含む変性ＰＡＮ触媒、および（３）ＵＶエネルギーと共に鉄（ＩＩ）カチオンおよび過酸化水素を含む変性ＰＡＮ触媒による殺菌での大腸菌の対数log減少および標準偏差（ＳＤ）を示す。
【０２２１】
【表１３】
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【０２２２】
管理Ａ、ＢおよびＣは、０．３ｇ／Ｌ  ＢＳＡおよび滅菌蒸留水を含む。管理Ａは、試験条件下で致死効果がないことを評価する。管理Ｂは、生物に対する中和の毒性を評価する。管理Ｃは、希釈中和のバリデーションを評価し、実験条件が生物に有害な影響を及ぼさないことを保証する。管理Ａ、ＢおよびＣの方法論は、クリーン条件下での標準ＢＳ  ＥＮ  １２７６懸濁試験法に記載されている。
【０２２３】
表１３のデータは、管理によって示される無視できる殺菌効果があることを示している。表１３はまた、ＵＶが触媒および過酸化水素と組み合わされたときに３分で５．７７の対数減少が達成されるのに対し、触媒および過酸化水素では対数減少が２．４８、過酸化水素のみでは対数減少１．８１が得られることを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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2018530426.tif 000034
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