特表 2022-519136 ＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-22

(54)【発明の名称】ＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/74 20060101AFI20220314BHJP

   B01F 23/23 20220101ALI20220314BHJP

【ＦＩ】

C02F1/74 101

B01F3/04 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2020573461

(86)(22)【出願日】2020-05-27

(85)【翻訳文提出日】2020-12-30

(86)【国際出願番号】 CN2020092670

(87)【国際公開番号】W WO2021128726

(87)【国際公開日】2021-07-01

(31)【優先権主張番号】201911333992.9

(32)【優先日】2019-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520307724

【氏名又は名称】南京延長反応技術研究院有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＮＡＮＪＩＮＧ ＹＡＮＣＨＡＮＧ ＲＥＡＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＣＯ． ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】ＺＨＯＵ， Ｚｈｅｎｇ Ｎｏ．８８， Ｓｏｕｔｈ Ｔｕａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｊｉａｎｇｂｅｉ Ｎｅｗ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ Ｎａｎｊｉｎｇ ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００４７ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100185694

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 隆志

(72)【発明者】

【氏名】張 志炳

(72)【発明者】

【氏名】周 政

(72)【発明者】

【氏名】張 鋒

(72)【発明者】

【氏名】李 磊

(72)【発明者】

【氏名】孟 為民

(72)【発明者】

【氏名】王 宝栄

(72)【発明者】

【氏名】楊 高東

(72)【発明者】

【氏名】羅 華勲

(72)【発明者】

【氏名】楊 国強

(72)【発明者】

【氏名】田 洪舟

(72)【発明者】

【氏名】曹 宇

【テーマコード（参考）】

4D050

4G035

【Ｆターム（参考）】

4D050AA12

4D050AB16

4D050AB20

4D050BB01

4D050BC01

4D050BC02

4D050BC10

4D050BD04

4D050CA03

4D050CA20

4G035AB05

(57)【要約】

【課題】本発明の処理システムは、酸素化反応器にマイクロ界面ユニットを置くことにより、廃水処理システムの温度と圧力を十分に低減するため、エネルギー消費が低く、かつ動作コストが低い。
【解決手段】
本発明はＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システム及び方法を提供する。この処理システムは、順に接続されたブースターポンプ、給水‐排水熱交換器、給水加熱器、酸化反応器を含み、給水‐排水熱交換器に廃水入口、廃水出口、酸化水入口及び酸化水出口が設置され、酸化反応器から出た酸化水は酸化水入口から給水－排水熱交換器に入り、酸化水出口に中間タンクが接続され、廃水入口はブースターポンプに接続され、廃水出口は廃水加熱器に接続され、酸化反応器内の下部にマイクロ界面ユニットが設置され、マイクロ界面ユニットはガスを分散破砕して気泡を形成し、酸化反応器の側壁には給気口が設置され、給気口とマイクロ界面ユニットはパイプを介して接続される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システムであって、順に接続されるブースターポンプ、給水－排水熱交換器、給水加熱器、酸化反応器を含み、前記給水‐排水熱交換器に廃水入口、廃水出口、酸化水入口及び酸化水出口が設置され、
前記酸化反応器から出た酸化水は前記酸化水入口から前記給水－排水熱交換器に入り、前記酸化水出口に中間タンクが接続され、前記廃水入口は前記ブースターポンプに接続され、前記廃水出口は前記廃水加熱器に接続され、
前記酸化反応器内の下部にマイクロ界面ユニットが設置され、前記マイクロ界面ユニットはガスを分散破砕して気泡を形成するために用いられ、前記酸化反応器の側壁には給気口が設置され、前記給気口と前記マイクロ界面ユニットはパイプを介して接続されることを特徴とするＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システム。

【請求項2】

前記マイクロ界面ユニットは、上下に配置される第１のマイクロ界面発生器及び第２のマイクロ界面発生器を含み、前記第１のマイクロ界面発生器に酸化反応器内から循環してくる廃水が通され、前記第１のマイクロ界面発生器に導気管が接続され、前記導気管の頂端は前記酸化反応器の液面から伸び出して空気又は酸素を回収するために用いられ、前記給気口の末端は前記第２のマイクロ界面発生器内まで延伸することを特徴とする請求項１に記載の処理システム

【請求項3】

前記第１のマイクロ界面発生器と前記第２のマイクロ界面発生器との間に、互いに固定するための連結レバーが設置されることを特徴とする請求項２に記載の処理システム。

【請求項4】

前記第１のマイクロ界面発生器は、液動式マイクロ界面発生器であることを特徴とする請求項２に記載の処理システム。

【請求項5】

前記第２のマイクロ界面発生器は、気動式マイクロ界面発生器であることを特徴とする請求項２に記載の処理システム。

【請求項6】

前記酸化反応器の頂部に酸化出口が設置され、前記酸化出口はパイプを介して酸化水入口に接続されることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の処理システム。

【請求項7】

前記酸化水出口から出た酸化水は気液分離タンクに入って気液分離を行うことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の処理システム。

【請求項8】

前記処理システムは、中間タンクをさらに含み、前記中間タンクは、前記蒸気液分離タンクに接続されて酸化処理後の水を収集するために用いられ、次のステップの除塩処理を行うことを特徴とする請求項７に記載の処理システム。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載の処理システムによるＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理方法であって、
ＰＭＩＤＡ高塩廃水を加熱した後、酸化反応器に入れると同時に、酸化反応器に圧縮空気又は圧縮酸素を通して、酸化反応を発生させるステップと、
前記酸化反応器に入れた圧縮空気又は圧縮酸素はマイクロ界面ユニットによって分散破砕を行うステップと、を含むことを特徴とするＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理方法。

【請求項10】

前記酸化反応の温度は１８０～１８５℃で、反応圧力は４～４．５ＭＰａであり、好ましくは反応温度は１８２℃で、反応圧力は４．２ＭＰａであることを特徴とする請求項９に記載の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＰＭＩＤＡ高塩廃水処理の分野に関し、具体的には、ＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

湿式酸化法（Ｗｅｔ Ａｉｒ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ、ＷＡＯと略称する）は、高温、高圧の操作条件下で空気又は酸素を酸化剤として利用し、廃水中の有機物及び還元態の無機物を生化学反応しやすい小分子物質に酸化したり、無害化した無機物と無機塩に鉱化したりすることである。湿式酸化プロセスはＨＣｌ、ダイオキシン、フライアッシュなどの有害物質を生成せず、しかも操作エネルギー消費が低く、廃水中の有機物の酸化による熱を利用して原料の廃水を加熱し、ひいては蒸気を副生成することも可能である。高濃度の有機廃水を処理する効果的な方法である。

【0003】

従来の技術では、湿式酸化の基本的なプロセスは、廃水を前処理した後にブースターポンプで増圧し、熱交換システムに送って加熱し、加熱された高圧空気と一緒に反応器に入れ、廃水中の有機物は反応器の中で空気中の酸素と酸化反応し、大部分の有機物はＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ又は生化学反応しやすい小分子有機物などの物質に酸化され、同時に熱量を放出し、反応後の廃水と排気ガスで構成される気液混合物は熱交換システムを経て原料廃水と熱交換を行い、一方で気液混合物を冷却し、一方で原料廃水を予熱し、冷却後の気液混合物は分離器に入って気液分離を行い、分離された酸化廃水を後の生物化学処理又はその他の工程に入り、分離された気相を処理して基準に達した後に排出することである。湿式酸化技術は適応性が強く、処理効果がよいなどの利点があるため、現在広く研究されて工業応用を実現し、具体的には以下のいくつかの利点を有する。

【0004】

（ａ）ＣＯＤの分解効率が高い：高濃度の有機廃水に対して、ＣＯＤの分解率は８０％以上で、ひいては９５％を超える場合がある。
（ｂ）適応性が強い：様々な高濃度有機廃水の処理に幅広く応用できる。
（ｃ）操作コストが低い：廃水ＣＯＤが１５０００ｍｇ／Ｌを超える場合、反応で発生した熱量だけで設備の熱による運行を維持することができて、熱量を余分に補充する必要することを必要とせず、ブースターポンプと空気圧縮機などの動力であるエネルギー消費を提供するだけでよい。
（ｄ）二次汚染がない：反応過程で有毒有害物質は生成せず、酸化廃水は生物化学反応池又はその後の処理工程に入ることができ、反応排気ガスは簡単に処理してから排出することができる。
（ｅ）装置の敷地面積が小さい：湿式酸化装置の流れが短く、設備のレイアウトがコンパクトである。

【0005】

湿式酸化技術にもいくつかの欠点が存在し、その大規模の工業応用を制約し、主に以下の通りである。
（ａ）投資費用が高い：湿式酸化装置は高温高圧で、廃水の腐食性が強く、設備の材質に対する要件が厳しく、一回限りの投資費用が高い。
（ｂ）運転要求が高い：装置は高温高圧で、安全管理と操作運行に対して高い要件を求める。

【0006】

実際に、湿式酸化技術の工業化過程において、その大規模な応用を制約する主な原因は高温高圧の操作条件であり、それによって高い投資と高い安全リスクなどの弊害をもたらす。高温高圧の原因を追究すれば、一つは反応動力学そのものには必要であるためであり、もう一つは気液質量伝達効率が低く、「酸素輸送」を完成させるには高い圧力が必要であるためである。具体的に言えば、現在、国内外の湿式酸化プロセスには主に以下の問題が存在している。

【0007】

１つ目は、反応効率が低い。酸化反応器は一般的にバブリング式反応器を採用する。反応器の底部にガス分布管が設置され、ガス分布管に孔を開け、高圧空気はガス分布管上の孔のバブリングを通して反応器に入る。その気泡のサイズは大きく、一般的には５ｍｍ～２０ｍｍである。一方、大きな気泡が液相中において上昇速度が速く、空気は反応器内で廃水と接触する時間が短く、質量伝達時間が不足である；一方、気泡直径が大きいため、反応器内に形成された気液相の境界面積が小さく、質量伝達空間が不足である。従って反応効率が低く、反応時間が長い。

【0008】

２つ目は、空気の消費量が高い。空気は液相中における滞留時間が短く、空気中の大量の酸素が反応にまだ参与していないうちに反応器から排出されるため、反応は過剰な空気を供給する必要がある。過剰な空気が空気圧縮機のエネルギー消費は、装置の運行費用を高める。また、過剰な空気は、反応器の体積利用効率を低下させ、空気気泡のサイズや上昇速度をさらに向上させ、排気ガス中に混入した水蒸気とＶＯＣｓなどを増加させ、それはすべて反応過程の省エネルギーに不利である。これを踏まえて、本発明を提案する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】中国特許公報１０６２１５７３０Ａ

【特許文献2】中国特許公報１０７５６３０５１Ｂ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の第１の目的は、ＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システムを提供することであり、この処理システムは、酸化反応器にマイクロ界面ユニットを配置し、マイクロ界面ユニットを添加することにより、二相間の質量伝達効果を高め、反応効率が高く、気泡をミクロンレベルの気泡に打ち砕き、気相と液相間の境界面積を増加させ、質量伝達空間を十分満足させることができ、液相中の空気又は酸素の滞留時間を増加して、空気の消費量を低下させて、温度と圧力はあまり高くする必要としなくても、反応自体の高い反応効率を保証でき、高温高圧による一連の安全リスクの発生を避けて、更に反応過程の省エネルギーに有利して、コストが低い。

【0011】

本発明の第２の目的は、上記処理システムによるＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理方法を提供することであり、この処理方法は操作が簡便で、操作条件がより温和で、エネルギー消費量が低く、処理後のＰＭＩＤＡ高塩廃水中に、有害物の除去率は９９％に達することができる。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の上記目的を達成するために、特に、以下のような技術的解決手段を採用する。本発明は、ＰＭＩＤＡ高塩廃水を処理するための廃水処理システムを提供し、この廃水処理システムは、
順に接続されるブースターポンプ、給水‐排水熱交換器、給水加熱器、酸化反応器を含み、前記給水－排水熱交換器に廃水入口、廃水出口、酸化水入口及び酸化水出口が設置され、
前記酸化反応器から出た酸化水は前記酸化水入口から前記給水－排水熱交換器に入り、前記酸化水出口に中間タンクが接続され、前記廃水入口は前記ブースターポンプに接続され、前記廃水出口は前記廃水加熱器に接続され、
前記酸化反応器内の下部にマイクロ界面ユニットが設置され、前記マイクロ界面ユニットはガスを分散して破砕して気泡を形成するために用いられ、前記酸化反応器の側壁には給気口が設置され、前記給気口と前記マイクロ界面ユニットはパイプを介して接続される。

【0013】

従来技術における湿式酸化技術は一般的に運転温度が高く、圧力も大きいので、設備に対する要件が比較的に高くて、エネルギー消費が高くて、コストが高くて、操作の安全性を低下させ、設備を老化して損傷しやすく、しかも反応酸化過程において、酸素の反応器の中での滞在時間が短いため、酸素の消費量が比較的に高く、装置の運行費用を高め、これによって反応の効率を低下させるとともに処理のコストを増加し、操作過程もさらに煩雑になる。

【0014】

本発明は湿式酸化そのもののプロセス特徴に鑑み、その高温高圧高腐食条件下で、微細気泡を発生するマイクロ界面ユニットに対して比較的厳しい要件を提出し、しかもミクロンレベルの気泡状況とミリセンチメートルレベルの気泡状況は大きな違いがある。一般的に、当該プロジェクトでは、次の技術的なポイントに重点を置く必要がある。

【0015】

（ａ）湿式酸化のためのマイクロ界面強化反応器を開発し、マイクロ界面モードでの反応器の構造パラメータと操作パラメータを確定する。マイクロ界面強化の湿式酸化過程において、如何に大気液相界面を倍増させ、質量伝達効率と反応効率を向上させるかという問題を解決する必要がある。

【0016】

（ｂ）マイクロ界面強化湿式酸化反応器にセットとなるプロセス流れと制御方法を開発して、それをマイクロ界面条件での湿式酸化反応過程とマッチングさせることができ、特に、気泡直径が小さく、ガス相の滞留時間が長く、反応器内のガス含有率が高く、気液相界面が大きいなどの新条件でのプロセス流れと制御過程調整の解決案を提供し、それによって降温降圧操作を実現し、省エネルギーを実現する。

【0017】

（ｃ）微細気泡の気液混合流はミリやセンチレベルの気泡の気液混合流の流れ場と異なり、微細気泡下での反応器内の気液の均一な分布を解決することを必要とし、気液の流れずれの問題を防止する。

【0018】

上記の問題を十分に解決するために、本発明は廃水処理システム全体及び酸化反応器内部の構造に対して合理的な計画配置を行い、具体的な解決案は以下を含む。

【0019】

（ａ）マイクロ界面強化湿式酸化過程の酸素伝達動力学を確立し、特にマイクロ界面強化質量伝達条件下でのＰＭＩＤＡ酸化反応過程の気泡直径と分布、気液相界面、気液質量伝達速度モデルとマクロ反応動力学モデルを確立する。

【0020】

（ｂ）マイクロ界面強化反応技術に基づいて、システムの物性パラメータ、操作パラメータ及び反応器構造パラメータが酸化反応に与える影響を計算し、新しいモードでの反応効率、熱量バランス、質量バランスを計算して、反応過程のエネルギー消費及び材料消費データを獲得し、湿式酸化反応器に設計根拠を提供する。そして、上記のデータに基づき、マイクロ界面強化湿式酸化反応器に適する最適化構造パラメータとプロセス調整制御パラメータを確定する。

【0021】

（ｃ）流れ場模擬ツールと組み合わせて、コールドモデル実験装置を設計製作し、反応器内の微気泡気液混合流の流れ場を検証、最適化し、工業反応器の設計を指導する。

【0022】

本発明は、ＰＭＩＤＡ高塩廃水処理専用の処理システムを提供し、この処理システムは酸化反応器の底部にマイクロ界面ユニットを設置し、酸化反応器に入った空気又は酸素を破砕分散して気泡を形成して、気泡と廃水が気液乳化物を形成することにより、気体と廃水との境界面積を増加させ、更に反応効率を高め、反応相界面の質量伝達効果を増加させた後、動作温度と圧力をあまり高くすることを必要としないため、低いエネルギー消費と低い操作コストを実現できる。好ましくは、マイクロ界面ユニットは、上下に配置される第１のマイクロ界面発生器及び第２のマイクロ界面発生器を含み、第１のマイクロ界面発生器は酸化反応器内から循環してきた廃水を通し、前記第１のマイクロ界面発生器に導気管が接続され、前記導気管の頂端は前記酸化反応器の液面を伸び出して空気又は酸素を回収するために用いられ、前記給気口の末端は前記第２のマイクロ界面発生器内に延伸する。

【0023】

好ましくは、前記第１のマイクロ界面発生器は液動式マイクロ界面発生器であり、液面上のこの部分の空気又は酸素を十分回収するために、廃水の巻き取りによる動力を介して酸化反応器液面以上の空気又は酸素導気管を通して吸引してきる。

【0024】

好ましくは、前記第２のマイクロ界面発生器は、気動式マイクロ界面発生器である。給気口から入ってきた空気又は酸素は第２のマイクロ界面発生器に入り、廃水と接触した後に破砕して微細気泡を形成し、質量伝達効果を向上させる。給気口から入ってきた空気又は酸素は優先的に空気圧縮機で圧縮された後、空気加熱器で加熱処理されてマイクロ界面発生器に入る。

【0025】

好ましくは、第１のマイクロ界面発生器と第２のマイクロ界面発生器との間には、互いに固定するための連結レバーが設けられる。連結レバーは良好な補強作用を果たして、酸化反応器内部の液体の流れがマイクロ界面発生器自身に衝撃を与えることを防止し、更に、第１のマイクロ界面発生器はグリッド板を採用して酸化反応器の内部に固定し、第２のマイクロ界面発生器はパイプ補強の方式で酸化反応器の内部に固定する。

【0026】

当業者は、公開番号１０６２１５７３０Ａの特許のように、本発明に採用したマイクロ界面発生器の核心は先の特許中に体現されるように、気泡破砕であり、気泡破砕器の原理は高速噴流によって運搬される気体が互いに衝突してエネルギー伝達を行い、気泡を破砕することであり、マイクロ界面発生器の構造については、上述した特許の中でそのうちの一実施例が開示されており、ここでは説明しない。マイクロ界面発生器と酸化反応器、及びその他の設備との接続については、接続構造、接続位置を含めて、マイクロ界面発生器の構造により定められ、ここでは限定されない。マイクロ界面発生器の反応メカニズム及び制御方法については、本発明者が先特許文献ＣＮ１０７５６３０５１Ｂに開示したものであり、ここでは説明しない。同時に、実際の工業上の需要によって、本システム中の酸化反応器の高さ、長さ、直径、廃水の流速などの要素に対して給気口の数量と位置を調整して、より良いガス供給効果を達成して、酸化分解率を高めることができる。

【0027】

また、本発明の態様では、まずＰＭＩＤＡ高塩廃水を廃水熱交換器、廃水加熱器によって加熱した後、酸化反応器の中に入り、酸化反応の発生は高温高圧の状態で行う必要があるため、ＰＭＩＤＡ高塩廃水を予め加熱しておき、酸化反応器で反応した後の酸化水の温度が比較的高く、この部分の熱を十分に利用するために、これを廃水熱交換器に通して処理すべきＰＭＩＤＡ高塩廃水を加熱することができる。もちろん、本発明はマイクロ界面発生器を用いて、反応の温度と圧力を十分に低下させ、酸化反応の温度を１８０～１８５℃に制御し、反応圧力を４～４．５ＭＰａの間に制御する。

【0028】

好ましくは、前記酸化反応器の頂部には酸化出口が設けられ、前記酸化出口はパイプによって酸化水入口に接続される。好ましくは、前記酸化水出口から出た酸化水は、気液分離タンクに入れて気液分離を行う。好ましくは、前記処理システムは、中間タンクをさらに含み、前記中間タンクは、前記気液分離タンクに接続されて酸化処理後の水を収集するために用いられ、次のステップの除塩処理を行う。廃水熱交換器における酸化水出口から出た酸化水はまず気液分離を経た後、排気ガスは気液分離タンクの頂部から直接回収し、酸化排水は中間タンクに行って後の除塩処理を行う。本発明の処理システムでは、実際の需要に応じて対応する接続パイプにポンプ体を設置することができる。本発明のＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システムは処理能力が高く、この処理システムで処理した後、比較的低いエネルギー消費条件下で、比較的高い処理効果が保証され、有害物除去率は９９％程度に達することができる。

【0029】

さらに、本発明は、ＰＭＩＤＡ高塩廃水を加熱した後、酸化反応器に入れると同時に、酸化反応器に圧縮空気又は圧縮酸素を通して、酸化反応を発生させるステップと、
前記酸化反応器に入れた圧縮空気又は圧縮酸素はマイクロ界面ユニットによって分散破砕を行うステップと、を含むＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理方法を提供する。

【0030】

好ましくは、前記酸化反応の温度は１８０～１８５℃で、反応圧力は４～４．５ＭＰａであり、反応温度は１８２℃が好ましく、反応圧力は４．２ＭＰａである。

【発明の効果】

【0031】

本発明のＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理方法は操作が簡便で、操作条件が一層温和で、エネルギー消費が低く、処理後のＰＭＩＤＡ高塩廃水の中で、有害物、ＣＯＤの除去率は９９％に達することができ、工業廃棄物の排出を減らして、環境により優しく、広く普及して応用する価値がある。

【0032】

従来技術と比較したときの本発明の有益な効果は以下のとおりである。

【0033】

（１）本発明のＰＭＩＤＡ高塩排水の処理システムは、反応圧力を８ＭＰａから４．２ＭＰａに低減し、反応温度を２１０℃から１８２℃に低下させ、装置の厳しさ及び設備投資を大幅に低減する。ＰＭＩＤＡ廃水はこの作業モードで腐食性が強く、装置の高温部位はいずれもジルコニウム材を採用しており、価格が高い。設計圧力と温度を低下させることは装置の投資コストを削減することにとって非常に著しい意義があり、降温降圧もジルコニウム材料メーター、ポンプバルブの型番選択に対してより多くの選択を提供する。

【0034】

（２）本発明は、反応圧力と温度の低下により、圧縮機のエネルギー消費を著しく節約する。湿式酸化の過程で有機物の酸化は多くの熱量を生じ、装置操作の熱の自給をほぼ維持できる。その運行コストは主に空気圧縮機と高圧ポンプのエネルギー消費であり、その中、空気圧縮機は大部分のエネルギー消費を占めている。圧縮機の出口圧力の低減は、圧縮機のエネルギー消費を大幅に削減し、新しい装置の圧縮機の投資コストも低減する。

【0035】

（３）本発明の廃水処理システムは、反応器内の気泡を微細気泡に破砕した後、対応的に気泡の上昇速度を小さくし、気泡の滞留時間を長くし、それにより酸素の利用率を向上させ、空気圧縮機の運転負荷を低減する。

【0036】

（４）本発明の廃水処理システムはコスト見積りを経た後、マイクロ界面強化技術を廃水の湿式酸化に適用することにより、設備投資を約２０％削減し、運用コストの約１５％を節約することができる。これは、高塩分及び高ＣＯＤの廃水における湿式酸化技術の適用と促進にとって非常に前向きな意味を持っている。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の実施例に提供されるＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読むことにより、様々な他の利点及びメリットは、当業者にとって明らかになるであろう。図面は、好ましい実施形態を示す目的にのみ用いられ、本発明の制限と見なさない。また、図面全体で、同一の部品を同一の参照符号で表す。

【0039】

以下、本発明の技術的解決手段を、図面及び具体的な実施形態と組み合わせて明確かつ完全に説明するが、以下に述べる実施形態は、当業者は、以下に記載される実施例が全ての実施例ではなく、本発明を説明するためのものにすぎず、本発明の範囲への制限と見なすべきではないことを理解するであろう。本発明における実施例に基づいて、創造的な労力をせずに当業者によって得られる他のすべての実施例は、本発明の保護範囲に含まれるものとする。実施例に具体的な条件が示されていない場合は、通常の条件又は製造業者が推奨する条件に従うものとする。使用した試薬又は計器にメーカーが明記されていないものは、市販で購入できる通常の製品である。

【0040】

本発明の説明において、用語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「内」、「外」などが示す方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、単に本発明を説明しやすくし、説明を簡略化するためだけのものであり、装置又は素子は、特定の方位で構成、動作しなければならないと示したり、暗示したりするものではないため、本発明に対する制約として理解することはできない。また、「第１」、「第２」、「第３」という用語は、説明の目的でのみ使用され、相対的な重要性を示したり暗示したりするものではない。

【0041】

本発明の説明では、特に明確な規定及び限定がある場合を除き、用語「取り付け」、「接続」、「連結」は広く理解されるべきであり、例えば、固定接続であっても、取り外し可能接続であっても、一体接続であってもよいし、機械接続であっても、電気接続であってもよいし、直接接続であっても、中間媒体を介して間接的に接続してもよく、２つの素子内部の連通であってもよい。当業者であれば、本発明における上記用語の具体的な意味を具体的に理解することができる。

【0042】

本発明における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に具体的な実施例の形で説明する。

【実施例】

【0043】

図１に示すように、本発明の実施例のＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システムであり、順次接続されたブースターポンプ１０、給水－排水熱交換器２０、給水加熱器３０、酸化反応器７０を含む。ここでは、給水‐排水熱交換器２０にそれぞれ廃水入口２１、廃水出口２２、酸化水入口２３及び酸化水出口２４が設置され、酸化反応器から出た酸化水は酸化水入口２３から給水－排水熱交換器２０に入り、酸化水出口２４に中間タンク１００が接続され、廃水入口２１はブースターポンプ１０に接続され、廃水出口２２は廃水加熱器３０に接続され、給水－排水熱交換器２０では、酸素反応器７０で反応させ後の酸化水と処理すべきＰＭＩＤＡ高塩廃水との熱交換により、エネルギーを十分に利用する効果を達成する。

【0044】

酸化反応器７０の側上部には酸化出口７１が設けられ、酸化出口７１から出た酸化水は酸化水入口２３から給水‐排水熱交換器２０に入れ、酸化反応器７０内の下部にはガスを破砕分散して気泡を形成するためのマイクロ界面ユニットが設けられ、酸化反応器７０の側壁には給気口７２が設けられており、前記給気口７２とマイクロ界面ユニット８０とはパイプによって接続され、給気口７２に連通するのは空気圧縮機４０であり、空気圧縮機４０のタイプとしては遠心式空気圧縮機を選択可能であり、このタイプの圧縮機は製造価格が低く、使用が容易である。空気圧縮機４０で圧縮された空気又は酸素は、まず空気加熱器５０を介して加熱された後、酸化反応器７０に入り、給気口７２を介してマイクロ界面ユニット８０に入る。

【0045】

前記マイクロ界面ユニット８０は、上下に配置される第１のマイクロ界面発生器８１及び第２のマイクロ界面発生器８２を含み、第１のマイクロ界面発生器８１に酸化反応器７０内から循環してきた廃水が通され、優先的には、循環ポンプ９０によって廃水の循環を実現し、第１のマイクロ界面発生器８１に導気管８４が接続され、導気管８４の頂端は酸化反応器７０の液面から伸び出して空気又は酸素を回収するために用いられ、第１マイクロ界面発生器８１は液動式マイクロ界面発生器であり、酸化反応器７０内の液面上の空気又は酸素の巻き取りを実現する。第２のマイクロ界面発生器８２は、気動式マイクロ界面発生器であり、酸化反応器７０の側壁に設置された給気口末端は、第２のマイクロ界面発生器８２内に延伸し、給気口７２から入った空気と廃水とがマイクロ界面発生器で接触することで、気液相の接触面積を増加させ、マイクロ気泡に打ち砕いた後、質量伝達効果を向上させる。

【0046】

第１マイクロ界面発生器８１と第２のマイクロ界面発生器８２との間に相互固定するための連結レバー８３が設けられ、連結レバー８３は三本であり、二つのマイクロ界面発生器の間に対称的に設けられている。

【0047】

また、酸化水出口２４から出た酸化水は一部の酸素が含まれるため、まず気液分離タンク６０で気液分離を行い、排気ガスは気液分離タンク６０の頂部から回収し、酸化水は気液分離タンク６０の底部から中間タンク１００へ行って一時的に貯蔵し、中間タンク１００から出た水は後続の除塩処理を続いて実行する。

【0048】

上記実施例では、マイクロ界面発生器は、個数に限定されるものではなく、分散、質量伝達効果を高めるために、追加のマイクロ界面発生器を増設してもよく、特にマイクロ界面発生器の装着位置は任意であっても、外付けしても内蔵してもよく、内蔵時に釜内の側壁に取り付けて相対的に設置する方式でマイクロ界面発生器の出口からの微細気泡の衝突を実現してもよい。上記実施例では、ポンプ体の個数は特に要求されておらず、必要に応じて対応する位置に設置することができる。

【0049】

以下に本発明のＰＭＩＤＡ高塩廃水の処理システムの動作過程と原理を簡単に説明する。廃水はブースターポンプ１０から昇圧した後に順に給水－排水熱交器２０と給水加熱器３０によって熱交換し、反応に必要な温度に熱交換した後に、酸化反応器７０の底部に入る。空気は、空気圧縮機４０で圧縮して増圧した後、空気加熱器５０に入って加熱され、更に二つの経路に分けて酸化反応器７０内のマイクロ界面ユニットに入って、循環ポンプ９０が循環してきた廃水とともに、マイクロ界面ユニット８０内でエネルギー変換を行って、気液の運動エネルギーと圧力エネルギーを気泡表面エネルギーに変えて、大量の数十から数百ミクロンの気泡を発生して、酸化反応器７０の底部に入って、反応器内には８０００ｍ²／ｍ³以上の相境界面積が発生し、反応速度を大幅に向上させる。

【0050】

反応で発生した排水と排気ガスは、給水－排水熱交換器２０を経て廃水と熱交換して熱を回収し、温度を低下させた後、気液分離タンク６０に入って気液分離を行い、排水は後の処理工程に入り、排気ガスは処理されて基準に達した後、大気に排出される。

【0051】

上記プロセス中、酸化反応器７０内の反応温度は１８０～１８５℃で、反応圧力は４～４．５ＭＰａである。反応温度は１８２℃、反応圧力は４．２ＭＰａが好ましい。

【0052】

酸化反応器７０中の酸化反応後の酸化水は、酸化反応器７０の頂部から給水－排水熱交換器２０に戻して熱交換冷却処理した後、中間タンク１００に輸送して貯蔵し、中間タンク１００から出た水は、続いてその後の除塩処理を実行して、再利用可能な製品を回収する。

【0053】

以上の各プロセスのステップは循環して繰り返して、処理システム全体が安定して動作するようにする。

【0054】

応用例は四川省に位置し、化学工業、農薬の研究開発と生産を専門とする企業であり、会社の農薬の生産過程において、毎日６００トンのＰＭＩＤＡ母液廃水を生産し、給水はＤＤＣ３１３４０ｍｇ／Ｌで、総塩は２２．７％で、ホルムアルデヒドは５９３６ｍｇ／Ｌであり、湿式酸化処理を採用し、ＣＯＤとホルムアルデヒドの大部分を取り除いて、後の資源回収工程に入る。

【0055】

従来の一般的湿式酸化技術の処理効果によって、当社は関連設計要件を制定して、表１に示す。

【0056】

【表1】

【0057】

本発明の実施例に係る廃水処理システムを採用することにより、装置を調整して安定して７２ｈ実行した後にスケーリングを行い、具体的な処理結果は以下の表２を参照し、テストした結果、設計指標に到達した条件でマイクロ界面反応強化技術を採用した後、温度、圧力はいずれも大幅に低減できると発見した。

【0058】

【表2】

【0059】

本発明の廃水処理システムにより、以下の技術目標を達成することができる。
（ａ）設計出水指標に達する前提で、反応圧力を４ＭＰａ以下まで低下させ、反応温度度は１８２℃であり、運行コストを削減する。
（ｂ）マイクロ界面強化技術の採用により、酸素利用率を高め、空気圧縮機のエネルギー消費を１０％以上削減する。
（ｃ）降圧により温度を低下させ、装置の厳しさを減少させ、装置本体の安全性を向上させる。後期のマイクロ界面強化湿式酸化装置の設計温度と圧力の低減に指導を提供する。

【0060】

最後に説明すべきは、上記の各実施例は、本発明の技術的解決手段のみを説明するものであり、それを制限するものではないことである。上記の各実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、上記の各実施例に記載された技術的解決手段を変更したり、これらの一部又は全部の技術的な特徴を同等に置き換えたりすることができ、これらの変更又は置換は、対応する技術的解決手段の本質を本発明の各実施例の技術的解決手段の範囲から逸脱させないことを理解されたい。

【符号の説明】

【0061】

１０ ブースターポンプ
２０ 給水－排水熱交換器進
２１ 廃水入口
２２ 廃水出口
２３ 酸化水入口
２４ 酸化水出口
３０ 給水加熱器
４０ 空気圧縮機
５０ 空気加熱器
６０ 気液分離タンク
７０ 酸化反応器
７１ 酸化出口
７２ 給気口
８０ マイクロ界面ユニット
８１ 第１のマイクロ界面発生器
８２ 第２のマイクロ界面発生器；
８３ 連結レバー
８４ 導気管
９０ 循環ポンプ
１００ 中間タンク。

【図1】

【国際調査報告】