JPH06500950A - グリコールを含む産業廃液の処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 グリコールを含む産業廃液の処理方法及びその装置本発明は、グリコールを含む 産業廃液、特に冷却水の廃液を処理するための方法及び装置に関するものである 。

グリコールは、加熱系及び冷却系のための作業液のベース（ｂａｓｉｓ）として 、特に不凍剤として工業上広く用いられている（Ｕｌｌｍａｎｎｓ　Ｅｎｃｙｃ ｌｏｐｅｄｉａ　ｄｅｒ　Ｃｈｅｍｉｅ　［ウルマンノ化学辞典］第４版、第１ ２巻、Ｇｅｆｒｉｅｒｓｃｈｕｔｚｍｉｔｔｅｌ　［不凍剤］　、Ｖｅｒ−１ａ ｇ　Ｃｈｅｍｉｅ　Ｗｅｉｎｈｅｉｍ　（１９７６））　ｏここで使用される不 凍剤ノ主な成分は、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、ジエ チレングリコール、及びこれらの混合物である。

しかしながら簡便上、以下の方法ではエチレングリコールを用いて説明する。

エチレングリコール（エタンジオール、　ＨＯＣＨ２ＣＨ２０Ｈ）は、。

酸化エチレンと水との反応から得られる産業生成物である。

エチレングリコールは工業（Ｚｕｒ　５ｉｃｈｅｒｈｅｉｔ　Ａｎｔｉｆｒｏｇ ｅｎ　−ｄａｒ　Ｖｏｌｌｓｃｈｕｔｚ　ｆｉｉｒ　Ｈｅ１ｚ−ｕｎｄ　Ｋｕｈ ｌｓｙｓｔｅｍｅ：　Ｈｏｅｃｈｓｔ　ＡＧＦｒａｎｋｆｕｒｔ　ａｔｎ　Ｍａ ｉｎ　（１９８９））に広く用いられ、とりわけ内燃機関の冷却（Ｇｌｙｓａｎ ｔｉｎ、　Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、　ＢＡＳＦＬｕｄ ｗｉｇｓｈａｆｅｎ　（１９８９））に使用されている。このような産業上の応 用では、水と混合することにより、いくつかの保護機能、例えば不凍剤の機能（ 即ちラジェータの破裂防止機能）及び（エンジン内での）キャビテーション抑制 機能を果たす（Ｇｌｙｓａｎｔｆｎ、　Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ　Ｉｎｆｏｒｍａ ｔｉｏｎ：　ＢＡＳＦ　Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ（１９８９））。エチレング リコールと水との混合液は高い作業温度で腐食を引き起こすので、通常は少量（ 約１〜５％）の添加剤をこの混合液に加える。具体的には、添加剤は反応抑制剤 、酸化防止剤、アルカリ備蓄剤（ａｌｋａｌｉ　ｒｅｓｅｒｖｅ）及び潤滑剤で ある。これに関連する添加剤は多くの特許明細書に述べられている（Ｕｌｌｍａ ｎｎｓ　ＥｎｃｙｃｌｏｐＨｄｉｅ　ｄｅｒ　Ｃｈｅｍｉｅ　［ウルマンの化学 辞典］第４版、第１２巻、Ｇｅｆｒｉｅｒｓｃｈｕｔｚｍｉｔｔｅｌ　［不凍剤 コＪｅｒｌａｇ　Ｃｈｅｍｉｅ　Ｗｅｉｎｈｅｉｍ　（１９７６））　。使用後 は、不凍剤は廃棄物として処理される（以下これを冷却廃水という）。

作業段階においてどのような経過を経たかに応じて、冷却廃水は不純物で汚染さ れる。即ち長期間の使用によって生じる分解生成物、腐食に起因した微量の重金 属（とりわけ少量の不凍剤が用いられるとき）、エンジンの欠陥に起因した微量 のオイルなどのこれらに含まれる全ての不純物によって汚染される。工場や作業 現場では、種々の製品や濃縮物の混合物として大量の冷却廃水が処理される（ド イツ連邦共和国では年間的１００，０００トン）。不純物や大量の廃棄物のため 冷却廃水を下水道（すなわち自治体の下水設備）に捨てることはできず、むしろ 有害廃棄物として適正に処理しなければならない。

エチレングリコールを処理する公知の方法として、二つの可能性がある。一つは 冷却廃水の大部分を有害廃棄物焼却設備で処理することである。もう一つは、オ イル又は重金属で汚染されていない場合に、特別の産業用下水設備に排出するこ とである。しかしながらこれは普通に行われることではなく、たとえこのように するとしても、特別の産業用下水設備はその特殊な設計ゆえにコストがかかり高 価なものとなる。

特別の廃棄物としての焼却は、現在立法者が唯一の可能な処理方法として検討し ているものであり（Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ　Ａｎｌｅｉ−Ｕｍｗｅｌｔ、　Ｎａ ｔｕｒｓｃｈｕｔｚ　ｕｎｄ　Ｒｅａｋｔｏｒｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔ）　、一方 エチレングリコールの製造業者もまた燃焼するという方法を推薦している（Ｚｕ ｒ　５ｆｃｈｅｒｈｅｉｔ　ＡｎｔＬｆｒｏｇｅｎ　−ｄｅｒ　Ｖｏｌｌｓｃｈ ｕｔｚｆｕｒ　Ｈｅ１ｚ−ｕｎｄ　Ｋｕｈｌｓｙｓｔｅｍｅ；　Ｈｏｅｃｈｓｔ 　ＡＧ　Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ　ａｍＭａｉｎ　（１９８９）　；　Ｇｌｙｓａｎ ｔｉｎ、　Ｔｅｃｈｎｉｓｈｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：　ＢＡＳＦＬｕｄｗ ｉｇｓｈａｆｅｎ　（１９８８）　；　Ｇｌｙｌｏｒｏｌ、　Ｔｅｃｈｎｉｓｈ ｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ。

Ｈｏｅｃｈｓｔ　ＡＧ　Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ　ａｍ　Ｍａｉｎ　（１９８８）） 　。有害廃棄物焼却設備に必要な投資コストは絶え間なく増加しているので、焼 却に対する関心は低い。これは、冷却廃水が原因となる環境公害の危険は（他の 多くの生態に有害な物質に比べて）低いものの、廃液の濃度が高いときに焼却に エネルギーが必要とされるからである。したがって現在利用可能な限られた焼却 能力に冷却廃水の処理で負担をかけるべきではない。

本発明の目的は、必要であるとしても最少限のエネルギー消費及び最少限の空間 で、即ち特別の産業用下水設備を必要とせずに、グリコールを含む産業廃液の処 理を行うことにある。

本発明のこの目的は、請求項１に記載された特徴に基づく方法によって達成され る。

請求項１の方法は、先ず二つの段階の蒸留においてほとんどの水を抽出すること を特徴とする。この第１の段階の後、ここで分離された水を下水系に排出するか 、又は冷媒循環へ再度循環させる。つづく第２の段階でほとんどのエチレングリ コールを分離する。これは再利用に適する。この第２の段階の残余物（ｂｏｔｔ ｏｍｓ）には不沸騰（ｎｏｎ−ｂｏｉｌｉｎｇ）又は高沸点（ｈｉｇｈ−ｂｏｉ ｌｉｎｇ）の物質が含まれているが、この残余物だけを有害廃棄物として例えば 焼却によって処理する必要がある。

この方法の別の実施例は、連続的及び不連続的に種々の段階を実行することから なり、これによって操作における信頼性が高水準で達成される。各段階は介在す る収集タンクにより切り離されているので、最初の生成物（冷却廃水）の質や濃 度の変化が全ての段階に同時に影響を与えることはない。

この方法によれば、−日に４０トンの冷却廃水を処理することができる。

処理すべき最初の冷却廃水の量と比べて、有害廃棄物として処理される残余物の 割合は５％を越えることはない。このことは、残留廃棄物の処理にかかるコスト が非常に低いことを意味する。また、濃縮された有機物の燃焼のエネルギーが解 消されるので焼却用の追加のエネルギーは全く必要とせず、また広い空間を占め る特別の下水設備も必要としない。廃棄物を分離することによって毒性を消し、 廃棄物の量を減らし、一部をリサイクルすることによって資源を節約し、そして 従来の処理の方法を有効に使用することができる（即ち生態に有害な物質だけが 濃縮されて燃やされる）。

このような方法を実施するための装置は請求項１９に記載されており、この装置 に対しても上述の方法で述べたことが同様に当てはまる。

以下、本発明を図面に示される実施例を参照しながらより詳細に説明する。

図１は本発明による方法を実施するための装置を模式的に示す図である。

図２〜図４は別の実施例を示す図である。

本発明の方法においては、必要な場合は選択により冷却廃水Ａを濾過し、表面に 堆積したオイルを取り除く。この冷却廃水は約５７％の水と、３８％のエチレン グリコールと、５％の不沸騰もしくは高沸点の物質とからなり、水の大部分が好 ましくは大気圧下の第１の蒸発段階で蒸留される。この蒸発段階には薄膜蒸発器 として設計された蒸発器１が設けられる。蒸留液りは約４％のエチレングリコー ルを含んだ水からなり、下水へ放出される前に空気を通され、そして石灰を加え ることによって固められる。残余物Ｃは約８６％のエチレングリコールと、１１ ％の高沸点物質と、３％の残留水とを含んでいる。そして、好ましくは薄膜蒸発 器として設計された蒸発器７を有する第２の蒸発段階において、好ましくは約４ ０ｍｂａｒで第１の蒸発段階の残余物Ｃからエチレングリコールを蒸留し、貯蔵 タンク１０へ供給する。蒸留液Ｎは、約５％の水を含んだ工業的に純粋なエチレ ングリコールからなり、これは再利用することができる。残余物Ｑは少なくとも ５５％の高沸点物質及び塩からなり、これらは有害廃棄物として処理される。こ れらの残余物の中の残りのエチレングリコールは４５％を越えない。

蒸発器１及び７のそれぞれには熱い表面上で固体粒子が乾燥したり固まるのを防 ぐ機械的手段としてのワイパー又はスクレイパ（エンジンにより駆動され符号１ １で示される）が設けられる。

好ましい実施例では、第１の蒸発段階の残余物Ｃは最初に第１の蒸発器１の底部 と接続された収集タンク２に集められる。これにより、この残余物に含まれる物 質の濃度の変動及び冷却廃水の量的な変動が補償され、不連続的な動作が可能と なる。貯蔵タンクの容積は３０ｍ”であり、−日に生成される残余物Ｃを貯える ことができる。

図２には、図１と比べて第３の蒸発段階が追加されて示されている。本発明のこ の実施例では、残余物Ｃに含まれている残留水は第１の蒸発段階で集められた残 余物Ｃから、第３の蒸発段階によって好ましくは６０ｍｂａ「で蒸留される。

なお、この第３の蒸留段階は前記二つの蒸発段階の間に設けられ、ストリッパ（ ｓｔｒｉｐｐｅｒ）及び精留器（ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）の部分を有する塔４から なる。精留物Ｋ（水）は上述したようにして処理され、下水へと放出される。し かしそのＪの部分は、蒸発するエチレングリコールを注水（ｉｒｒｉｇａｔｉｏ ｎ）によってリンス（ｒｉｎｓｅ）するために再循環させることができる。第３ の蒸発段階の残余物Ｉは最初に沈澱タンク６に集められる。この沈澱タンク６は 底部に沈澱物Ｓを取り除くための取出孔が設けられ、またこの上の方には別の取 出孔が設けられており、ここから澄んだ部分（ｃｌｅａｒ　ｐｈａｓｅ）Ｌが蒸 発器７へ供給される。沈澱させた後、沈澱物Ｓは第２の蒸発段階で残っている残 余物Ｍとともに有害廃棄物として取り扱われる。蒸発器７からの蒸留液Ｎは約９ ９％のエチレングリコールと僅がな残留水とからなる。

図３には、図２と比べて攪拌装置を有する収集タンク８が追加されて示されてお り、この収集タンク８は沈澱タンク６の底部の取出孔を介して沈澱タンク６と接 続され、更に第２の蒸発器７の底部及びスクリュー型の蒸発器として設計された 第４の蒸発器９にも接続されている。収集タンク８には沈澱タンク６からの沈澱 物Ｓ及び第２の蒸発段階で残っている残余物Ｍがあり、最初の物質りの約７％〜 ２０％を越えない程度に濃縮され、まず収集されそしてスクリュー蒸発器９へ供 給されて、好ましくは４０ｍｂａｒで蒸発される。スクリュー蒸発器９の蒸留液 Ｐは純粋なエチレングリコールよりなり、貯蔵タンク１０へ供給される。そして 僅かな残留エチレングリコールを含む約９６％の高沸点物質からなるペースト状 の残余物Ｑは有害廃棄物として処理される。

この残留物の蒸発によって有害廃棄物の比率は約６０％まで減少する。これによ り、このようにしない場合の廃棄物処理に必要なコストと比べて大幅にコストが 節約される。

上述したようにして、沈澱タンク６の澄んだ部分りからエチレングリコールが蒸 留される。その蒸留液Ｎは微量の残留水を含む９９％の純粋なエチレングリコー ルからなる。

図４には、図３と比べて精留塔３が追加されて示されている。第１の蒸発段階の 蒸留液りは下水へ放出するための処理の前に更に精留され、これにより蒸留液Ｇ 中のエチレングリコールの濃度が１％以下に下がる。しかしながら蒸留液の一部 Ｆは蒸発するエチレングリコールを注水によってリンスするために再循環させる ことができる。精留によって残ったスラリーＥは約７０％の水と３０％のエチレ ングリコールとを含み、これは第１の蒸発段階へ再循環される。更に塔４は塔底 部の内側から直接に加熱するが、又は外部から閉じた回路蒸発器（ｃｉｒｃｕｉ ｔ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）　５によって直接加熱することができる。精留塔３ の蒸気負荷（ｓｔｅａｍ　１ｏａｄ）は蒸発器１への冷却廃水の供給を変えるこ とによって一定に保つことができる。

この精留によって、エチレングリコールは分離された水とともにほとんど外部環 境へ排出されることはない。

特表千６−５００９５０　（５） 国＠調査報告

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．第１の蒸発段階で水の大部分を蒸留し、次いで前記第１の蒸発段階で残った 残余物を第２の蒸発段階へ供給してグリコールの大部分を蒸留し、前記第２の蒸 発段階の残留物を有害廃棄物として処理することを特徴とするグリコールを含む 廃液の処理方法。
2. ２．第１の蒸発段階における蒸発を大気圧下で行うことを特徴とする請求項１記 載の方法。
3. ３．第１の蒸発段階における蒸発を大気圧下で行い、第２の蒸発段階における蒸 発を真空下で行うことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. ４．第２の蒸発段階における蒸発を４０ｍｂａｒで行うことを特徴とする請求項 ３記載の方法。
5. ５．第１の蒸発段階で残った残余物を最初に収集することを特徴とする請求項１ ないし４いずれか記載の方法。
6. ６．第２の蒸発段階で残ったグリコール蒸留液を最初に収集することを特徴とす る請求項１ないし５いずれか記載の方法。
7. ７．蒸発段階においてワイパー動作又はスクレイビング動作により固体粒子が熱 い表面上で乾燥し固まるのを防止することを特徴とする請求項１ないし６いずれ か記載の方法。
8. ８．第１の蒸発段階で残った残余物を二つの蒸発段階の間に設けた第３の蒸発段 階へ供給して残留水を蒸留することを特徴とする請求項１ないし７いずれか記載 の方法。
9. ９．第３の蒸発段階における蒸発を６０ｍｂａｒで行うことを特徴とする請求項 ８記載の方法。
10. １０．第３の蒸発段階で残った残余物を最初に収集することを特徴とする請求項 １ないし９いずれか記載の方法。
11. １１．第３の蒸発段階において収集された蒸留液の一部を第３の蒸発段階へ再度 循環させて、蒸発するグリコールを注水によりリンスすることを特徴とする請求 項１０記載の方法。
12. １２．第３の蒸発段階からの残余物の沈澱部分を最初に第２の蒸発段階からの残 余物とともに収集することを特徴とする請求項１ないし１１いずれか記載の方法 。
13. １３．収集された残余物を第４の蒸発段階へ供給して残留するグリコールを蒸留 によって分離することを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. １４．第４の蒸発段階における蒸発を４０ｍｂａｒで行うことを特徴とする請求 項１３記載の方法。
15. １５．第１の蒸発段階における蒸留液を精留段階へ供給して残留するグリコール を分離することを特徴とする請求項１ないし１４いずれか記載の方法。
16. １６．精留段階からの残余物を第１の蒸発段階へ再度循環させることを特徴とす る請求項１５記載の方法。
17. １７．精留段階からの蒸留液の一部を前記の段階へ再度循環させて蒸発するグリ コールを注水によりリンスすることを特徴とする請求項１５又は１６記載の方法 。
18. １８．廃液を第１の蒸発段階へ供給する前に加熱することを特徴とする請求項１ ないし１７いずれか記載の方法。
19. １９．第１及び第２の蒸発段階はそれぞれ蒸発器（１）及び（７）を有すること を特徴とする請求項１ないし１８いずれか記載の方法を実施するための装置。
20. ２０．二つの蒸発器（１）及び（７）は薄膜蒸発器として設計されていることを 特徴とする請求項１９記載の装置。
21. ２１．第１の蒸発器（１）の底部は残余物を収集するための収集タンク（２）に 接続されていることを特徴とする請求項１９又は２０記載の装置。
22. ２２．第２の蒸発器（７）の頂部は蒸留液を収集するための貯の貯蔵タンク（１ ０）に接続されていることを特徴とする請求項１９ないし２１いずれか記載の装 置。
23. ２３．第３の蒸発段階はストリッパー及び精留器の部分を有する塔（４）として 設計されていることを特徴とする請求項１９ないし２２いずれか記載の装置。
24. ２４．塔（４）の底部は底部に取出孔を有しかつこの上に別の取出孔を有する沈 澱タンク（６）に接続されていることを特徴とする請求項２３記載の装置。
25. ２５．沈澱タンク（６）の底部の取出孔は第２の蒸発器（７）の底部に接続され た収集タンク（８）に接続され、この収集タンク（８）が別の蒸発器（９）に接 続されていることを特徴とする請求項２４記載の装置。
26. ２６．蒸発器（９）はスクリュー蒸発器として設計されていることを特徴とする 請求項２５記載の装置。
27. ２７．収集タンク（８）は撹拌装置（１１）を有することを特徴とする請求項２ ５又は２６記載の装置。
28. ２８．蒸発器（１）の頂部は精留塔（３）に接続されていることを特徴とする請 求項１９ないし２７いずれか記載の装置。
29. ２９．精留塔（３）の底部は第１の蒸発器（１）の供給ラインに接続されている ことを特徴とする請求項２８記載の装置。
30. ３０．塔（４）の底部は閉じた回路ヒータ（５）に接続されていることを特徴と する請求項２３ないし２９いずれか記載の装置。