JP2002052381A

JP2002052381A - アンモニア含有排水の浄化方法及び装置

Info

Publication number: JP2002052381A
Application number: JP2000243466A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Yoshikawa; 博文吉川; Naruhito Takamoto; 成仁高本; Takanori Nakamoto; 隆則中本
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-19

Abstract

(57)【要約】【課題】排水中のＮＨ_３濃度やストリッピング塔への
排水の供給量が変動しても触媒塔出口でのＮ_２Ｏ濃度が
高くならず、有害物質の発生量が極めて少ないアンモニ
ア含有排水の処理方法と装置を提供すること。【解決手段】ＮＨ_３含有排水とキャリアガスを接触さ
せてＮＨ_３含有排水からＮＨ_３を気相中に移行させた後
ＮＨ_３を含むガスを加熱し、加熱されたＮＨ_３含有ガス
を触媒に接触させてＮＨ_３を窒素と水に分解する。該分
解工程で発生したガス中のＮ_２Ｏ濃度が所定の範囲にな
るように触媒層でのガス流量を調整する工程又は触媒層
でのガスの接触時間を調整する工程のいずれかの調整工
程を含むＮＨ_３含有排水を無害化する方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排水浄化方法と装置
に係り、特に火力発電所から排出される排水中のアンモ
ニアを効率良くＮ_２とＨ_２Ｏに無害化することができる
アンモニア含有排水の浄化方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年地球環境保全に対する関心が高まり
や、平成５年に海域の富栄養化対策として規制が施行さ
れたこともあり、排水中の窒素除去に対して新しい処理
技術の開発が求められている。これに対し、従来から主
に以下の方式によって排水中の窒素を除去する方法が行
われてきた。

【０００３】（１）生物処理法：水中の有機体窒素をバ
クテリアを用いて無機化、無害化する方法（「水処理工
学」、Ｐ−２０６など）。

【０００４】（２）不連続的塩素処理法：次亜塩素酸ナ
トリウムを用いてＮＨ_３を酸化分解する方法。

【０００５】（３）イオン交換法：ゼオライトを用いて
ＮＨ_３を吸着させる方法（「水処理工学」、Ｐ−５１９
など）。

【０００６】（４）アンモニアストリッピング法：ＮＨ
_３含有排水を空気又は蒸気を用いて空気中に放散除去す
る方法（「環境創造」、８、（９）、６７（１９７８）
など）。

【０００７】排水中のＢＯＤが高い場合には（１）の生
物脱窒法が用いられるが、化学工場のプロセスからの排
水や排水処理後の排水など、窒素の大部分がアンモニア
やアンモニウムイオンなどアンモニア態窒素である排水
の処理には、（２）、（３）、及び（４）の方式が適用
されている。

【０００８】上記従来技術は以下に示す問題点を有して
いる。すなわち、（１）の方法は、生物反応の反応速度
が遅いために処理に必要な反応槽が大きくなり、大きな
設置スペースが必要となるほか、余剰汚泥が発生すると
いう問題を生じる。

【０００９】（２）の方法は、完全なアンモニア除去の
ためには次亜塩素酸ナトリウムを化学量論的必要量以上
添加する必要があるため、残留塩素の処理及び有機塩素
化合物の生成という問題を生じる。さらに（３）の方法
は、ゼオライト再生時に高濃度アンモニウムイオンを含
んだ排水が生じるためその処理が必要となり、（４）の
方法はＮＨ_３を気相に移行後、ＮＨ_３含有ガスが大気放
散されるため二次公害になるという問題がある。

【００１０】この中で（４）のストリッピング法は、比
較的処理が簡単で設備費、運転費が安いため他の方法に
比べて有利であることから、多く採用されており、特に
分離した高濃度のＮＨ_３ガスを触媒で酸化分解する方法
と組み合わせて総合的に排水を無害化する方式が、現有
のし尿処施設においても採用されている。

【００１１】しかし、（４）のストリッピング法の改良
法である前記ストリッピング触媒酸化方式ではＮＨ_３酸
化時に多量のＮＯｘを発生するため、ＮＨ_３酸化触媒塔
以外に、ＮＯｘ還元触媒塔を設置する必要がある。さら
に、我々の検討の結果、この方式ではＮＨ_３酸化時にＮ
_２Ｏが多量に発生することが新たに分かった。Ｎ_２Ｏは
ＣＯ_２と同じく地球温暖化に寄与する物質であり、これ
が多量に大気に放出されることは、ＮＨ_３を大気中に放
出すると同様に地球環境において有害であり望ましくな
い。

【００１２】以上のように、従来技術におけるＮＨ_３含
有排水処理は数多くの問題点を有しており、また方式に
よっては新たに様々な二次公害物質を発生させる発生源
と成りかねないという問題を有していた。

【００１３】このような背景から、本発明者らは上述の
ような二次公害物質をほとんど生成しないＮＨ_３含有排
水処理方法を発明して特許出願をした（特願平１１−１
２７７７６号）。

【００１４】図８に本発明者らが提案した前記ＮＨ_３含
有排水処理方法をアンモニア態窒素を含有する排水に適
用した場合のフローを示す。この例は、石炭焚きや重油
焚きボイラを備えた火力発電所から排出される排ガス中
の燃焼灰及びＳＯ_２ガスをそれぞれ除去する乾式電気集
塵装置及び湿式脱硫装置から排出される排水の浄化処理
用に用いた例である。

【００１５】排水ＡおよびアルカリＢはそれぞれ配管１
および配管２からタンク３に供給され、タンク３内で混
合された後、ポンプ４により予熱器５に送られる。予熱
器５で約１００℃まで予熱された排水Ａは配管６を通し
てストリッピング塔７の上部へ送られる。

【００１６】ストリッピング塔７の内部には充填物８が
入っており、塔下部の配管９から供給されたキャリアガ
スとしての蒸気Ｃは排水Ａと塔内で効率良く接触しなが
ら塔内を上昇し、高濃度のアンモニアガスを含むガスが
得られる。

【００１７】塔内で得られたガス中のＮＨ_３濃度は数千
〜数万ｐｐｍである。ストリッピング塔７の頂部から出
た前記ガスは必要に応じて配管１０から供給される空気
Ｄによって希釈され、場合によっては予熱器１１で所定
の温度まで予熱された後、触媒塔１２に導かれる。スト
リッピングされたアンモニアガスは触媒塔１２の触媒層
１３上で酸化され、Ｎ_２とＨ_２Ｏに分解されて配管１４
から大気へ放出される。

【００１８】前記触媒層１３で用いられる触媒は、窒素
酸化物のＮＨ_３による還元活性を有する第１成分とＮＨ
_３からの窒素酸化物（ＮＯｘ）を生成させる活性を有す
る第２成分とからなる。また、この時の触媒層１３での
反応温度は２５０〜４５０℃、好ましくは３５０〜４０
０℃である。なお、ストリッピング塔７の下部の配管１
５からは、アンモニアを除去された排水Ｅが排出され
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らが提案した
上記技術は、二次公害物質の発生がきわめて少なく、運
転が容易であるという特徴を有するＮＨ_３含有排水処理
方法であるが、排水中のＮＨ_３濃度やストリッピング塔
への排水の供給量が変動した場合に触媒塔出口のＮ_２Ｏ
濃度がやや高くなるという問題があった。

【００２０】本発明の課題は、排水中のＮＨ_３濃度やス
トリッピング塔への排水の供給量が変動しても触媒塔出
口でのＮ_２Ｏ濃度が高くならず、有害物質の発生量が極
めて少ないアンモニア含有排水の処理方法と装置を提供
することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記本発明の課題は、ア
ンモニア（ＮＨ_３）含有排水中の前記ＮＨ_３を無害化す
るＮＨ_３含有排水の浄化方法において、前記ＮＨ_３含有
排水とキャリアガスを接触させてＮＨ_３含有排水からＮ
Ｈ_３を気相中に移行させる工程と、該ＮＨ_３を気相中に
移行させる工程で発生したＮＨ_３を含むガスを加熱する
工程と、該加熱工程で加熱されたＮＨ_３含有ガスを触媒
に接触させて前記ＮＨ_３を窒素と水に分解する工程と、
該分解工程で発生したガス中のＮ_２Ｏ濃度が所定の範囲
になるように触媒層でのガス流量を調整する工程又は触
媒層でのガスの接触時間を調整する工程のいずれかの調
整工程を含むＮＨ_３含有排水の浄化方法により達成され
る。

【００２２】好ましくは、前記触媒が、窒素酸化物のＮ
Ｈ_３による還元活性を有する第１成分とＮＨ_３から窒素
酸化物（ＮＯｘ）を生成させる活性を有する第２成分と
からなる触媒、またはゼオライトである排水の浄化方法
である。

【００２３】前記窒素酸化物のＮＨ_３による還元活性を
有する第１成分とＮＨ_３から窒素酸化物（ＮＯｘ）を生
成させる活性を有する第２成分とからなる触媒の具体例
は、チタン（Ｔｉ）の酸化物及びタングステン（Ｗ）、
バナジウム（Ｖ）若しくはモリブデン（Ｍｏ）から選ば
れた１種以上の元素の酸化物と、白金（Ｐｔ）、イリジ
ウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）およびパラジウム（Ｐ
ｄ）から選ばれた１種以上の貴金属を担持したシリカ、
ゼオライトおよび／またはアルミナを含有する触媒であ
る。

【００２４】このような脱硝機能を備えたＮＨ_３分解触
媒の細孔モデルを図９に示す。図９において、この触媒
の細孔は、ＮＯをＮＨ_３によって還元する成分が形成す
るマクロポア内（第１成分）の所々に、シリカの多孔質
が形成するミクロポアが存在する構造になっており、そ
のミクロポア内にＮＨ_３からＮＯｘを生成させる活性を
有する成分（第２成分）が担持されている。

【００２５】ＮＨ_３は触媒内部のマクロポア内に拡散
し、第２成分上で（１）式に従って酸化されてＮＯとな
り、触媒の外に拡散してく過程でマクロポア内に吸着し
たＮＨ _３に衝突し、（２）式の反応によってＮ_２に還元
される。全体としては、（３）式に示すようにＮＨ_３＋５／４Ｏ_２→ＮＯ＋３／２Ｈ_２Ｏ（１）ＮＨ_３＋ＮＯ＋１／４Ｏ_２→Ｎ_２＋３／２Ｈ_２Ｏ（２）ＮＨ_３＋３／４Ｏ_２→１／２Ｎ_２＋３／２Ｈ_２Ｏ（３）

【００２６】このように、本発明の脱硝機能を備えたＮ
Ｈ_３分解触媒では、ＮＨ_３の酸化反応及び生成したＮＯ
とＮＨ_３による還元反応が触媒内部で進行するため、Ｎ
ＯやＮＯ生成過程で発生すると思われるＮ_２Ｏをほとん
ど生成することなく、ＮＨ_３をＮ_２に還元することがで
きる。

【００２７】また、ゼオライトを使用した場合も、ＮＯ
やＮ_２Ｏの生成が極めて少ない。しかし、このような触
媒を用いた場合でも、排水中のＮＨ_３濃度やストリッピ
ング塔への排水の供給量が変動した場合に触媒塔出口で
のＮ_２Ｏ濃度がやや高くなる現象が認められた。その原
因は完全には明らかではないが、本発明者らが鋭意研究
を行った結果、このような一次的な触媒塔出口でのＮ_２
Ｏ濃度の増加に対しては下記の手段が有効であることが
判明した。

【００２８】触媒塔出口のガス中のＮ_２Ｏ濃度を測定
し、その測定値の変化の幅が一定値以上の場合は触媒層
でのガス流量を調整する。その流量調整の具体的な方法
は、（ａ）ＮＨ_３含有排水からＮＨ_３を気相中に移行さ
せる工程でのキャリアガス流量を調整する方法、（ｂ）
前記ＮＨ_３を気相中に移行させる工程で発生したＮＨ_３
含有ガスに空気などのガスを添加する方法、（ｃ）前記
分解工程で発生したガスの一部を触媒層１３へ循環する
方法のうちの１つ以上を用いて触媒層でのガス流量を増
加させるものである。

【００２９】また前記触媒層出口でのガス中のＮ_２Ｏ濃
度を測定し、その測定値の変化の幅が一定値以上の場合
には触媒層でのガスの接触時間を調整する方法を用いて
も良い。この方法のより具体的な例は、ガスと接触する
触媒層の体積を減少させる方法により触媒塔出口でのガ
ス中のＮ_２Ｏ濃度を減少させることができる。しかし、
この時ＮＨ_３濃度が増加するので、その対策として触媒
での処理後のガスを酸性の液と接触させてガス中のＮＨ
_３を吸収除去する。

【００３０】ＮＨ_３含有排水からＮＨ_３を気相に移行さ
せる方法としては、キャリアガスを排水に吹き込む方法
又はキャリアガス中に排水を噴霧する方法が用いられ
る。ストリッピングは、液のｐＨが１０以上であればそ
のまま、ｐＨが１０より小さい場合は水酸化ナトリウム
や消石灰などのアルカリを加えてｐＨを１０以上にし、
これに空気を接触させ、空気をキャリアガスとして用い
てアンモニアガスを放散させる。キャリアガスは空気の
他に水蒸気でも良いし、キャリアガスを用いずにアンモ
ニアガスを放散させても良い。

【００３１】ＮＨ_３含有ガスの温度を上げる方法として
は、バーナによる加熱、蒸気や触媒装置出口ガスなどの
高温のガスとの熱交換など通常の予熱方法で良いが、本
発明ではガスを触媒層１３へ循環するため、ガス組成、
特に酸素濃度を変化させない方法（例えば、間接熱交換
法）が好ましい。

【００３２】なお、脱硝機能を備えたＮＨ_３分解触媒を
用いる場合は触媒層での温度は２５０〜４５０℃、好ま
しくは３５０〜４００℃の範囲にすることが重要であ
り、またゼオライト系の触媒を用いる場合は４５０〜６
００℃にすることが好ましいが、いずれにしても触媒の
特性に基づいて適正な温度を選択すればよい。

【００３３】なお、ここでいうＮＨ_３含有排水とは、下
水及びし尿処理施設などから排出される排水や、石炭焚
き、重油焚きボイラを有する火力発電所から排出される
排ガス中の燃焼灰及びＳＯ_２ガスを除去するために設置
された乾式電気集塵装置及び湿式脱硫装置から排出され
る排水など、アンモニア態窒素を含有する排水を意味す
る。

【００３４】また、有機態窒素含有排水中の有機態窒素
を一般の生物処理によってストリッピング可能なＮＨ_３
態窒素に分解した後の排水や、従来技術のイオン交換法
でのゼオライト再生時に排出される高濃度ＮＨ_３含有排
水など、前処理することによってＮＨ_３態窒素に変換さ
せた排水も含まれる。本発明には、上記方法を実施する
ための装置も含まれる。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
と共に説明する。本発明の第一の実施の形態図１に、本発明のＮＨ_３含有排水の処理方法を火力発電
所で用いられる乾式電気集塵装置及び湿式脱硫装置から
排出される排水系に適用した装置系統を示す。

【００３６】火力発電所から排出される排ガス中の燃焼
灰及びＳＯ_２ガスは、それぞれ乾式電気集塵装置及び湿
式脱硫装置で処理されるが、前記乾式電気集塵装置及び
湿式脱硫装置から排出される排水はアンモニア態窒素を
含有した排水であり、これに本発明のＮＨ_３含有排水の
処理方法を適用する例である。

【００３７】乾式電気集塵装置及び湿式脱硫装置から排
出されるアンモニア態窒素含有排水ＡおよびアルカリＢ
はそれぞれ配管１および配管２からタンク３に供給さ
れ、タンク３内で混合された後、ポンプ４により予熱器
５に送られる。予熱器５で約１００℃まで予熱された排
水Ａは、配管６を通してストリッピング塔７の上部へ供
給される。

【００３８】ストリッピング塔７の内部には充填物８が
入っており、キャリアガスとして塔下部の配管９から供
給された蒸気Ｃ（空気を含む）は排水Ａと塔内で効率良
く接触しながら塔内を上昇し、高濃度のアンモニアガス
を含むガスが得られる。ストリッピング塔７で得られた
ガス中のＮＨ_３濃度は数千〜数万ｐｐｍである。

【００３９】得られたガスは必要に応じて配管１０から
供給された空気Ｄによって希釈され、場合によっては予
熱器１１で所定の温度まで予熱された後、触媒塔１２に
導かれる。ストリッピングされたアンモニアガスはＮＨ
_３を酸化する力の相対的に低い触媒層１３上で酸化分解
され、窒素とＨ_２Ｏになり、配管１４から大気中へ放出
される。

【００４０】触媒塔１２から出たガスの一部は配管１８
から予熱器１１に循環され、再び触媒塔１２に導かれ、
アンモニアガスが酸化分解される。ガス循環量はＮ_２Ｏ
濃度測定装置１６を用いて配管１４内のガス中のＮ_２Ｏ
濃度測定値により調節弁１７の開度調節で行う。

【００４１】また配管１４から大気中へ放出されるガス
中のアンモニアは必要に応じてアンモニア除去装置１９
において管路２０から供給された酸性の吸収液Ｆによっ
て吸収される。吸収液Ｆによって吸収されたガス中のア
ンモニアはタンク３に戻すことも可能である。ストリッ
ピング塔７の下部の配管１５からは、アンモニアを除去
された排水Ｅが排出される。

【００４２】なお、この触媒層１３中の触媒は、窒素酸
化物のアンモニアによる還元活性を有する第１成分とア
ンモニアから窒素酸化物（ＮＯｘ）を生成させる活性を
有する第２成分とからなる。また、このときの触媒層１
３での反応温度は２５０〜５００℃、好ましくは３５０
から４５０℃である。

【００４３】図１に示す装置系統に本発明の触媒を適用
した場合の実施例を以下説明する。

【００４４】実施例１メタチタン酸スラリ（ＴｉＯ_２含有量：３０ｗｔ％、Ｓ
Ｏ_４含有量：８ｗｔ％）６７ｋｇにパラタングステン酸
アンモニウム（（ＮＨ_３）_１０Ｈ_１０・Ｗ_１２Ｏ_４６・
６Ｈ_２Ｏ）２．５ｋｇ、メタバナジン酸アンモニウム
２．３３ｋｇを加えてニーダを用いて混練し、得られた
ペーストを造粒した後、乾燥し、５５０℃で２時間焼成
し、得られた顆粒を粉砕して、第１成分である触媒粉末
とした。この粉末の組成はＴｉ／Ｗ／Ｖ＝９１／５／４
（原子比）である。

【００４５】一方、１．３３×１０^−２ｗｔ％の塩化白
金酸（Ｈ_２［ＰｔＣｌ_６］・６Ｈ_２Ｏ）１Ｌに、微粒シ
リカ粉末（富田製薬（株）製、マイコンＦ）５００ｇを
加えて砂浴上で蒸発乾固し、空気中で５００℃、２時間
焼成して０．０１ｗｔ％Ｐｔ・ＳｉＯ_２を調製し、第２
成分の触媒粉末とした。

【００４６】次に、第１成分２０ｋｇと第２成分４０．
１ｇにシリカ・アルミナ系無機繊維５．３ｋｇ、水１７
ｋｇを加えてニーダで混練し、触媒ペーストを得、これ
とは別に、Ｅガラス系繊維でできた網状物にチタニア、
シリカゾル、ポリビニールアルコールのスラリーを含浸
し、１５０℃で乾燥して触媒基材とし、この触媒基材間
に前記触媒ペーストを挟持させて圧延ローラを通して圧
延して板状体とし、この板状体を１２時間大気中で風乾
した後、５００℃で２時間焼成して脱硝機能を備えたＮ
Ｈ_３分解触媒Ａとした。

【００４７】なお、本触媒中の第１成分と第２成分の第
２成分／第１成分比は０．２／９９である。Ｐｔ含有量
は、触媒基材、無機繊維を除いて１ｐｐｍに相当する。

【００４８】本触媒を用いて、図１に示した装置及び表
１に示した条件で排水処理試験を行った。触媒層入口で
のガス流量とＮ_２Ｏ濃度及びＮＯｘ濃度の関係を図２に
示す。また、触媒層１３の入口でのガス流量を増加する
ことによりＮＯｘ濃度をほぼ維持したまま、Ｎ_２Ｏ濃度
を低減できた。

【００４９】また、触媒層１３の入口でのガス流量と触
媒層１３の出口でのＮＨ_３濃度の関係を図３に示す。触
媒層１３の入口でのガス流量を増加すると触媒層１３の
出口でのＮＨ_３濃度が増加するが、触媒層１３でのＮＨ
_３分解率は９９％以上であり、未反応のＮＨ_３を吸収液
で吸収した後にタンク３に戻して再度処理しても、処理
に必要な熱源や薬品などのユーティリティーはほとんど
増加しない。

【００５０】

【表１】

【００５１】本発明の第二の実施の形態前記第一の実施の形態に示した装置フローはガスの加熱
エネルギーを少なくできて、経済性が良いが、下記の第
二の実施の形態でも同様の効果が得られる。

【００５２】図１での配管１８から循環される処理後の
ガス流量の代わりに、配管１０からストッリピング塔７
の出口ガスに供給される空気Ｄの流量を調整する以外は
図１の装置系統と同じ装置の系統を図４に示す。

【００５３】排水ＡおよびアルカリＢはそれぞれ配管１
および配管２からタンク３に供給され、タンク３内で混
合された後、ポンプ４により予熱器５に送られる。予熱
器５で約１００℃まで予熱された排水Ａは、配管６を通
してストリッピング塔７の上部へ供給される。

【００５４】ストリッピング塔７の内部には充填物８が
入っており、キャリアガスとして塔下部の配管９から供
給された蒸気Ｃ（空気を含む）は排水Ａと塔内で効率よ
く接触しながら塔内を上昇し、高濃度のアンモニアガス
を含むガスが得られる。得られたガス中のＮＨ_３濃度は
数千〜数万ｐｐｍである。

【００５５】得られたガスは必要に応じて配管１０から
供給された空気Ｄによって希釈され、場合によっては予
熱器１１で所定の温度まで予熱された後、触媒塔１２に
導かれる。

【００５６】ストリッピングされたアンモニアガスは触
媒層１３上で酸化分解され、Ｎ_２とＨ_２Ｏに分解され配
管１４から大気中へ放出される。触媒塔１２の出口での
Ｎ_２Ｏ濃度が触媒塔１２の出口に設置されたＮ_２Ｏ濃度
測定装置１６により測定され、この測定値に応じて調節
弁２１により配管１０から供給される空気Ｄの流量が制
御される。

【００５７】また、配管１４から大気へ放出されるガス
中のＮＨ_３は必要に応じてＮＨ_３除去装置１９において
管路２０から供給された酸性の吸収液Ｆによって吸収さ
れる。ストリッピング塔７の下部の配管１５からは、ア
ンモニアを除去された排水Ｅが排出される。

【００５８】本発明の第三の実施の形態図１での配管１８から循環される処理後のガス流量の代
わりに、ストリッピング塔７の底部に配管２３から供給
される空気Ｄの流量を調整する以外は図１の装置系統と
同じ装置の系統を図５に示す。

【００５９】排水ＡおよびアルカリＢは、それぞれ配管
１および配管２からタンク３に供給され、タンク３内で
混合された後、ポンプ４により予熱器５に送られる。予
熱器５で約１００℃ まで予熱された排水Ａは、配管６
を通してストリッピング塔７の上部へ供給される。

【００６０】ストリッピング塔７の内部には充填物８が
入っており、キャリアガスとしての塔下部の配管９から
供給された蒸気Ｃ（空気を含む）は排水Ａと塔内で効率
よく接触しながら塔内を上昇し、高濃度のアンモニアガ
スを含むガスが得られる。得られたガス中のＮＨ_３濃度
は数千〜数万ｐｐｍである。

【００６１】得られたガスは必要に応じて配管１０から
供給された空気Ｄによって希釈され、場合によっては予
熱器１１で所定の温度まで予熱された後、触媒塔１２に
導かれる。ストリッピングされたアンモニアガスは触媒
１３上で酸化分解し、Ｎ_２とＨ_２Ｏに分解され配管１４
から大気へ放出される。

【００６２】触媒塔１２の出口でのＮ_２Ｏ濃度が触媒塔
１２の出口に設置されたＮ_２Ｏ濃度測定装置１６により
測定され、この測定値に応じて調節弁２２により配管２
３からストリッピング塔７に供給される空気Ｄの流量が
制御される。

【００６３】また、配管１４から大気へ放出されるガス
中のＮＨ_３は必要に応じてＮＨ_３除去装置１９において
管路２０から供給される酸性の吸収液Ｆによって吸収さ
れる。ストリッピング塔７の下部の配管１５からは、ア
ンモニアを除去された排水Ｅが排出される。

【００６４】本発明の第四の実施の形態ガスと接触する触媒層１３の体積を調整する装置の系統
を図６に示す。排水ＡおよびアルカリＢはそれぞれ配管
１および配管２からタンク３に供給され、タンク３内で
混合された後、ポンプ４により予熱器５に送られる。予
熱器５で約１００℃ まで予熱された排水Ａは、配管６
を通してストリッピング塔７の上部へ供給される。スト
リッピング塔７の内部には充填物８が入っており、キャ
リアガスとしての塔下部の配管９から供給された蒸気Ｃ
（空気を含む）は排水Ａと塔内で効率よく接触しながら
塔内を上昇し、高濃度のアンモニアガスを含むガスが得
られる。

【００６５】得られたガス中のＮＨ_３濃度は数千〜数万
ｐｐｍである。得られたガスは必要に応じて配管１０か
ら供給される空気Ｄによって希釈され、場合によっては
予熱器１１で所定の温度まで予熱された後、触媒塔１２
Ａまたは１２Ｂに導かれる。ストリッピングされたアン
モニアガスは触媒層１３Ａまたは１３Ｂ上で酸化分解さ
れ、Ｎ_２とＨ_２Ｏに分解されて配管１４から大気中へ放
出される。アンモニアガスが導入される触媒塔１２Ａま
たは１２Ｂへの切り替えは、触媒塔出口でのＮ _２Ｏ濃度
の測定により行われる。

【００６６】触媒塔出口に設置されたＮ_２Ｏ濃度測定装
置１６により触媒塔出口ガス中のＮ _２Ｏ濃度が測定さ
れ、この測定値に応じて切替弁２４Ａおよび２４Ｂによ
り行われる。すなわち、触媒層１３Ａまたは１３Ｂ上で
のアンモニアガスの酸化分解によりＮ_２Ｏ濃度の測定値
が高くなると両方の触媒層１３Ａ、１３Ｂを用いる。

【００６７】また、配管１４から大気へ放出されるガス
中のＮＨ_３は必要に応じてＮＨ_３除去装置１９において
管路２０から供給された酸性の吸収液Ｆによって吸収さ
れる。ストリッピング塔７の下部の配管１５からは、ア
ンモニアを除去された排水Ｅが排出される。

【００６８】本発明の第五の実施の形態一つの触媒塔１２内でガスと接触する触媒層１３の体積
を調整する装置の系統を図７に示す。

【００６９】排水ＡおよびアルカリＢはそれぞれ配管１
および２からタンク３に供給され、タンク３内で混合さ
れた後、ポンプ４により予熱器５に送られる。予熱器５
で約１００℃まで予熱された排水Ａは、配管６を通して
ストリッピング塔７の上部へ供給される。ストリッピン
グ塔７の内部には充填物８が入っており、キャリアガス
としての塔下部の配管９から供給された蒸気Ｃ（空気を
含む）は排水Ａと塔内で効率よく接触しながら塔内を上
昇し、高濃度のアンモニアガスを含むガスが得られる。

【００７０】得られたガス中のＮＨ_３濃度は数千〜数万
ｐｐｍである。得られたガスは必要に応じて配管１０か
ら供給された空気Ｄによって希釈され、場合によっては
予熱器１１で所定の温度まで予熱された後、触媒塔１２
に導かれる。

【００７１】触媒塔１２には直列二段の触媒層１３Ｃ、
１３Ｄが配置されており、下段の触媒層１３Ｃを迂回す
る配管２７が設けられている。切替弁２５Ａを設けた配
管２７は触媒塔１２の底部に設けられた配管１４に接続
している。

【００７２】ストリッピングされたアンモニアガスは触
媒層１３Ｃ上で酸化分解し、場合によっては更に触媒層
１３Ｄ上で酸化分解してＮ_２とＨ_２Ｏに分解され、配管
１４から大気へ放出される。

【００７３】アンモニアガスを触媒層１３Ｃのみと接触
させるか、さらに触媒層１３Ｄとも接触させるかどうか
の切り替えは、触媒塔１２出口でのＮ_２Ｏ濃度が触媒塔
１２出口に設置されたＮ_２Ｏ濃度測定装置１６により測
定されるＮ_２Ｏ濃度の測定値に応じて配管２７に設けら
れた切替弁２５Ａおよび配管１４に設けられた切替弁２
５Ｂを切り替えて行われる。すなわち、触媒層１３Ｃま
たは１３Ｄ上でのアンモニアガスの酸化分解によりＮ_２
Ｏ濃度の測定値が高くなると、両方の触媒層１３Ｃ、１
３Ｄを用いる。

【００７４】また、配管１４から大気へ放出されるガス
中のＮＨ_３は必要に応じてＮＨ_３除去装置１９において
管路２０から供給された酸性の吸収液Ｆによって吸収さ
れる。ストリッピング塔７の下部の配管１５からは、ア
ンモニアを除去された排水Ｅが排出される。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、触媒塔で処理した後の
ガス中のＮＨ_３濃度を低くすると、触媒塔出口でのＮＯ
ｘ濃度とＮ_２Ｏ濃度がやや高くなるという問題がなくな
り、有害物質の発生量を大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の基本装置構成図であ
る。

【図２】図１の装置の装置の起動時のＮＯｘ濃度を示
す図である。

【図３】図１の装置の触媒層入口でのガス流量と触媒
層出口でのＮＨ_３濃度の関係を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態の基本装置構成図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態の基本装置構成図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態の基本装置構成図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態の基本装置構成図であ
る。

【図８】従来方式の基本装置構成図である。

【図９】本発明の実施の形態の脱硝機能を備えたＮＨ
_３分解触媒の細孔モデルを示す図である。

【符号の説明】

１、２、６、９、１０、１４、１５、１８、２３、２７
配管３タンク４ポンプ５、１１予熱器７ストリッピン
グ塔８充填物１２、１２Ａ、１
２Ｂ触媒塔１３Ａ〜Ｄ触媒層１６Ｎ_２Ｏ濃度
測定装置１７、２１、２２調節弁１９アンモニア
除去装置２０管路２４Ａ、２４Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ切替弁Ａ、Ｅ排水ＢアルカリＣ蒸気Ｄ空気Ｅ排水Ｆ吸収液

フロントページの続き (72)発明者中本隆則広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉事業所内Ｆターム(参考） 4D037 AA13 AB12 BA23 BB05 4D048 AA08 AB01 AB02 AB03 BA03Y BA06X BA06Y BA07X BA07Y BA11Y BA23X BA23Y BA26Y BA27X BA27Y BA30X BA30Y BA31Y BA33Y 4G069 AA03 AA08 BA01A BA04A BA07A BB06A BB06B BC50A BC50B BC54A BC54B BC59A BC60A BC60B BC71A BC72A BC74A BC75A CA10 CA11 CB81 DA06 FA02 FB15 FB16 FB17 FB19 FB20 FB30 FB66

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンモニア（ＮＨ_３）含有排水中の前記
ＮＨ_３を無害化するＮＨ_３含有排水の浄化方法におい
て、前記ＮＨ_３含有排水とキャリアガスを接触させてＮＨ_３
含有排水からＮＨ_３を気相中に移行させる工程と、該ＮＨ_３を気相中に移行させる工程で発生したＮＨ_３を
含むガスを加熱する工程と、該加熱工程で加熱されたＮＨ_３含有ガスを触媒に接触さ
せて前記ＮＨ_３を窒素と水に分解する工程と、該分解工程で発生したガス中のＮ_２Ｏ濃度が所定の範囲
になるように触媒層でのガス流量を調整する工程又は触
媒層でのガスの接触時間を調整する工程のいずれかの調
整工程を含むことを特徴とするＮＨ_３含有排水の浄化方
法。
【請求項２】前記触媒層でのガス流量を調整する方法
として、（ａ）ＮＨ _３含有排水からＮＨ_３を気相中に移
行させる工程でのキャリアガス流量を調整する方法、
（ｂ）ＮＨ_３を気相中に移行させる工程で発生したＮＨ
_３含有ガスに空気などのガスを添加する方法、（ｃ）分
解工程で発生したガスの一部を触媒層へ循環する方法の
うちの１つを用いることを特徴とする請求項１記載のＮ
Ｈ_３含有排水の浄化方法。
【請求項３】前記触媒が、窒素酸化物のＮＨ_３による
還元活性を有する第１成分とＮＨ_３を酸化して窒素酸化
物（ＮＯｘ）を生成させる活性を有する第２成分とから
なることを特徴とする請求項１記載のＮＨ_３含有排水の
浄化方法。
【請求項４】前記触媒が、チタン（Ｔｉ）の酸化物及
びタングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）若しくはモリ
ブデン（Ｍｏ）から選ばれた１種以上の元素との酸化物
と、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒ
ｈ）およびパラジウム（Ｐｄ）から選ばれた１種以上の
貴金属を担持したシリカ、ゼオライトおよび／またはア
ルミナを含有する触媒であることを特徴とする請求項１
記載のいずれかにＮＨ_３含有排水の浄化方法。
【請求項５】前記触媒が、ゼオライトであることを特
徴とする請求項１記載のＮＨ_３含有排水の浄化方法。
【請求項６】前記分解工程で発生したガスの一部を系
外に排出した後、該ガス中のＮＨ_３を除去する工程を含
むことを特徴とする請求項１記載のＮＨ_３含有排水の浄
化方法。
【請求項７】アンモニア（ＮＨ_３）含有排水中の前記
ＮＨ_３を無害化するＮＨ_３含有排水の浄化装置におい
て、前記ＮＨ_３含有排水とキャリアガスを接触させてＮＨ_３
含有排水からＮＨ_３を気相中に移行させる手段と、該移行手段で発生したＮＨ_３を含むガスを加熱する加熱
手段と、該加熱手段で加熱されたＮＨ_３含有ガスを触媒層に接触
させて前記ＮＨ_３を窒素と水に分解する分解手段と、該分解手段で発生したガス中のＮ_２Ｏ濃度を測定するＮ
_２Ｏ濃度測定手段と、該Ｎ_２Ｏ濃度測定手段によるＮ_２Ｏ濃度測定値が所定の
範囲になるように触媒層でのガス流量を調整するガス流
量調整手段又は触媒層でのガスの接触時間を調整するガ
ス接触時間調整手段のどちらかの調整手段を含むことを
特徴とするＮＨ_３含有排水の浄化装置。
【請求項８】前記触媒層でのガス流量を調整するガス
流量調整手段として（ａ）ＮＨ_３含有排水からＮＨ_３を
気相中に移行させる工程でのキャリアガス流量を調整す
る手段、（ｂ）移行手段で発生したＮＨ_３含有ガスに空
気などのガスを添加する手段、（ｃ）分解手段で発生し
たガスの一部を触媒層へ循環する手段のうちの一つ以上
を用いることを特徴とする請求項７記載のＮＨ_３含有排
水の浄化装置。
【請求項９】前記触媒が、窒素酸化物のＮＨ_３による
還元活性を有する第１成分とＮＨ_３を酸化して窒素酸化
物（ＮＯｘ）を生成させる活性を有する第２成分とから
なることを特徴とする請求項７記載のＮＨ_３含有排水の
浄化装置。
【請求項１０】前記触媒が、チタン（Ｔｉ）の酸化物
及びタングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）若しくはモ
リブデン（Ｍｏ）から選ばれた１種以上の元素との酸化
物と、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム
（Ｒｈ）およびパラジウム（Ｐｄ）から選ばれた１種以
上の貴金属を担持したシリカ、ゼオライトおよび／また
はアルミナを含有する触媒であることを特徴とする請求
項７記載のＮＨ_３含有排水の浄化装置。
【請求項１１】前記触媒が、ゼオライトであることを
特徴とする請求項７記載のＮＨ_３含有排水の浄化装置。
【請求項１２】前記分解手段で発生したガスの一部を
系外に排出した後、該ガス中のＮＨ_３を除去する手段を
含むことを特徴とする請求項７記載のＮＨ_３含有排水の
浄化装置。