(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性化合物及び重金属を含む廃水を蒸発させた後、凝縮し、凝縮液を触媒と接触させて該揮発性化合物を分解することを特徴とする廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃水の処理方法に係り、特に、廃水中の揮発性化合物を触媒湿式酸化・還元法で処理するに当り、触媒性能の低下を防止して長期にわたり十分に酸化・還元処理を行うことができる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃水処理の一手法として、廃水に触媒の存在下酸化剤又は還元剤を添加して、該廃水中の汚染物質を酸化又は還元処理する触媒湿式酸化・還元法が知られている。この方法においては、被処理廃水に酸化剤又は還元剤を添加した後、該廃水を例えば触媒充填塔に通水して触媒と接触させて酸化・還元処理を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
触媒湿式酸化・還元法は、比較的低温において二次反応等の問題もなく効率的な酸化分解又は還元分解を行うことができる方法ではあるが、廃水を触媒湿式酸化・還元法により処理した場合、触媒性能の低下が著しく、触媒寿命が短いことが多い。そして、このために、目標とする水質の処理水は、触媒充填塔への通水開始初期の短期間しか得ることができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、揮発性化合物を含む廃水を触媒湿式酸化・還元法で処理して該揮発性化合物を分解するに当り、触媒活性の低下を防止して、長期に亘り効率的な処理を行うことができる廃水処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃水の処理方法は、揮発性化合物及び重金属を含む廃水を蒸発させた後、凝縮し、凝縮液を触媒と接触させて該揮発性化合物を分解することを特徴とする。
【０００６】
本発明者らは、触媒湿式酸化・還元法における触媒活性の低下の原因について検討した結果、廃水中に含まれる重金属類やＦ，Ｃｌ等の共存塩類等が、触媒表面に付着ないし沈着することで触媒の活性点が塞がれ、これにより、触媒が早期に失活することを知見した。
【０００７】
本発明においては、廃水を蒸発させ、触媒性能の低下要因となる重金属類や共存塩類は濃縮液（蒸発残留物）側に残留させる。処理対象とする揮発性化合物は大部分が揮発して、凝縮液中に移行するため、この揮発性化合物を含み、重金属類や共存塩類等を殆ど含まない凝縮液を触媒湿式酸化・還元法で処理することにより、触媒性能の低下を防止して、揮発性化合物を長期に亘り効率的に分解することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
本発明において処理対象となる廃水は、揮発性化合物、例えば、アンモニア、アミン、尿素、或いはトリクロロエチレン等の低沸点有機化合物、その他、アルコール等の揮発性化合物を含み、かつ、触媒性能の低下要因となる重金属類や共存塩類等を含む廃水である。具体的には、半導体工場廃水、染料工場廃水、化学プラント工場廃水等が挙げられる。
【００１０】
本発明においては、このような廃水をまず蒸発及び凝縮して凝縮液を得る。この蒸発操作は、廃水中の揮発性化合物の大部分が凝縮液中に移行するような条件であることが好ましく、揮発性化合物の沸点や廃水の水質等に応じて適宜決定される。
【００１１】
なお、蒸発プロセスとしては、多重効用蒸発法又は蒸気圧縮蒸発法を採用することができ、蒸発装置の形式としては、自然循環式、強制循環式、液膜式等、様々な型式のものを採用できる。また、減圧蒸発法を採用することもできる。
【００１２】
揮発性化合物が上記の低沸点有機化合物である場合、常圧で水を沸騰させるのが簡便である。
【００１３】
蒸発により得られた凝縮液中には揮発性化合物が含まれ、一方、濃縮液（蒸発残留液）中には、重金属やＦ，Ｃｌ等の共存塩類等が濃縮される。
【００１４】
本発明において、この濃縮液の濃縮倍数が２〜４０倍、特に５〜３０倍となるように、即ち濃縮液の容量が被処理廃水の容量の１／２〜１／４０、特に１／５〜１／３０となるように蒸発操作を行うのが好ましい。揮発性化合物を含む凝縮液は、次いで、酸化剤又は還元剤を添加した後、触媒と接触させる。
【００１５】
この酸化剤としては、空気、酸素、過酸化酸素、亜硝酸ナトリウム等を用いることができる。還元剤としては水素、ヒドラジン等を用いることができる。これらの添加量は、当然ながら揮発性化合物の種類及び濃度に応じて調整される。
【００１６】
触媒としては、例えば担体に金属を担持した不均一系触媒が使用され、その金属としては白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、コバルトなどが挙げられる。また、担体としては、アルミナ、チタニア、活性炭、ジルコニア、ゼオライト、シリカ、ガラス、樹脂、プラスチックなどが挙げられる。
【００１７】
接触方式は、触媒を充填した塔に該凝縮液を通液する方式が好適であるが、これ以外のものであっても良い。前記の通り、この凝縮液中には触媒性能の低下要因となる重金属類や塩類等が含有されていないことから、触媒性能がこれらの物質で阻害されることはなく、長期に亘り揮発性化合物を十分に酸化・還元処理することができる。
【００１８】
なお、重金属、残留揮発性化合物及び共存塩類等を含む濃縮液は、それぞれ凝集沈澱濾過、焼却、固化により処理することができる。また、濃縮水を凝集沈澱濾過後、濾液を原水に返送して処理しても良い。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２０】
実施例１
下記水質の合成廃水を下記条件で蒸発させた後凝縮し、凝縮液を得た。
【００２１】
廃水水質
ＮＨ3 ：１０００ｍｇ／Ｌ（asＮＨ4+−Ｎ）
Ｎｉ  ：  ５ｍｇ／Ｌ
Ｃｕ  ：  ８ｍｇ／Ｌ
ｐＨ  ：  ８
蒸発条件
圧力：常圧
温度：１００〜１０５℃
濃縮倍数：１０倍
その結果、ＮＨ4+−Ｎ：９００ｍｇ／Ｌ，Ｎｉ：０．１ｍｇ／Ｌ以下，Ｃｕ：０．１ｍｇ／Ｌ以下、ｐＨ１０の凝縮液が得られた。
【００２２】
この凝縮液に酸化剤として亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ2 ）を９００ｍｇ／Ｌ（asＮＯ2-−Ｎ）添加した後、下記条件で触媒充填塔に通液した。
【００２３】
この場合のアンモニアの触媒湿式酸化分解反応はＮＨ4 ＯＨ＋ＮａＮＯ2 →Ｎ2 ＋ＮａＯＨ＋２Ｈ2 Ｏで表わされる。
【００２４】
通液条件
触媒：０．５重量％Ｐｔ／チタニア球
温度：１６０℃
ＳＶ：３ｈｒ-1
その結果、通液倍量３０００ＢＶ通液後においても全窒素Ｔ−Ｎ：６０ｍｇ／Ｌ以下の高水質処理水を得ることができた。
【００２５】
比較例１
蒸発、凝縮を行わず、廃水に直接酸化剤を添加して触媒充填塔に通液したこと以外は実施例１と同様にして処理したところ、通液倍数５００ＢＶまではＴ−Ｎ：６０ｍｇ／Ｌ以下の処理水が得られたが、それ以降は水質が悪化し、６００ＢＶ通液後の処理水のＴ−Ｎは１００ｍｇ／Ｌに達した。
【００２６】
実施例２
下記水質の合成廃水に水酸化ナトリウムを添加してｐＨ１０とした後、下記条件で蒸発させた後凝縮し、凝縮液を得た。
【００２７】
廃水水質
尿素：１０００ｍｇ／Ｌ（asＮ）
Ｃｕ：  ５ｍｇ／Ｌ
ｐＨ：５
蒸発条件
圧力：常圧
温度：１００〜１０５℃
濃縮倍数：１０倍
その結果、尿素：８００ｍｇ／Ｌ（asＮ），Ｃｕ：０．１ｍｇ／Ｌ以下、ｐＨ９の凝縮液が得られた。
【００２８】
この凝縮液に酸化剤として亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ2 ）を８００ｍｇ／Ｌ（asＮＯ2-−Ｎ）添加した後、下記条件で触媒充填塔に通液した。
【００２９】
この場合の尿素の触媒湿式酸化分解反応は（ＮＨ2 ）2 ＣＯ＋２ＮａＮＯ2 →２Ｎ2 ＋ＣＯ2 ＋２ＮａＯＨ＋Ｈ2 Ｏで表わされる。
【００３０】
通液条件
触媒：０．５重量％Ｐｔ／チタニア球
温度：１６０℃
ＳＶ：１ｈｒ-1
その結果、通液倍量２００ＢＶ通液後においても尿素の分解除去率の低下はなく、尿素の分解除去率は約８０％で一定であった。
【００３１】
比較例２
蒸発、凝縮を行わず、廃水（ｐＨ５）に直接酸化剤を添加して触媒充填塔に通液したこと以外は実施例２と同様にして処理したところ、経時的に尿素の分解除去率が低下し、通液倍数２００ＢＶ通液後には、尿素の分解除去率は５０〜６０％に低下した。
【００３２】
実施例３
下記水質の合成廃水を下記条件で蒸発させた後凝縮し、凝縮液を得た。
【００３３】
廃水水質
トリクロロエチレン：１０ｍｇ／Ｌ
Ｆｅ：７ｍｇ／Ｌ
ｐＨ：７
蒸発条件
圧力：常圧
温度：９５〜１００℃
濃縮倍数：１０倍
その結果、トリクロロエチレン：９ｍｇ／Ｌ，Ｆｅ：０．１ｍｇ／Ｌ以下、ｐＨ７の凝縮液が得られた。
【００３４】
この凝縮液に還元剤として水素（Ｈ2 ）をＨ2 分圧３ｋｇ／ｃｍ2 −Ｇとなるように添加した後、下記条件で触媒充填塔に通液した。
【００３５】
この場合のトリクロロエチレンの触媒湿式還元分解はＣ2 ＨＣｌ3 ＋４Ｈ2 →Ｃ2 Ｈ6 ＋３ＨＣｌで表わされる。
【００３６】
通液条件
触媒：０．５重量％Ｐｔ／γ−アルミナ球
温度：２０℃
ＳＶ：１０ｈｒ-1
その結果、通液倍量１００ＢＶ通液後においてもトリクロロエチレンの除去率の低下はなく、トリクロロエチレンの分解除去率は約８５％で一定であった。
【００３７】
比較例３
蒸発、凝縮を行わず、廃水に直接に水素を添加して触媒充填塔に通液したこと以外は実施例３と同様にして処理したところ、経時的にトリクロロエチレンの分解除去率が低下し、通液初期約９０％であった分解除去率が約１００ＢＶ通液後には５０〜６０％にまで低下した。
【００３８】
【発明の効果】
以上の実施例及び比較例からも明らかな通り、本発明によれば、廃水中の触媒性能阻害物質の共存のために適用困難とされていた触媒湿式酸化・還元法を各種の廃水処理に適用することが可能となり、廃水中のアンモニア、アミン、尿素、トリクロロエチレン等の揮発性化合物を長期間にわたり効率良く分解処理することが可能である。