JP2007185579A - 水処理方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電解処理及びアンモニアストリッピングを効果的に組み合わせることにより、夫々の処理における問題点を解消して効率のよいアンモニア除去を可能とした水処理方法及びシステムを提供する。
【解決手段】廃水１０を中性域から弱アルカリ域としてアンモニアストリッピング塔１に導入し、アンモニアストリッピング処理してアンモニア性窒素を低減した後に、電解装置２にて塩化物イオン存在下での電解処理により次亜塩素酸を生成し、該次亜塩素酸により残存するアンモニア性窒素を除去する構成とし、好適にはアンモニアストリッピング処理する廃水１０のｐＨを７〜９の範囲内とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃水中に含まれるアンモニア性窒素を電解により除去する水処理技術に関し、特にアンモニアストリッピング処理を備えて効果的にアンモニア性窒素の除去を行うようにした水処理方法及びシステムに関する。

高濃度のアンモニア性窒素を含有する廃水は、製鉄所等のコークス工場、し尿処理場、下水処理場における余剰汚泥処理工程、肥料工場、半導体工場、皮革工場などから発生する。このような廃水中のアンモニア性窒素を除去する方法としては、生物処理法、電解処理法、アンモニアストリッピング法等が提案、実用化されている。
中でも、電解処理法を用いた処理は、処理速度が速く、電気を通じるだけで容易にアンモニア性窒素を分解できるという利点から、近年注目されている技術である。電解処理法によるアンモニア性窒素の除去は、廃水中に含有される塩化物イオン若しくは外部から添加した塩化物イオンから電解反応により次亜塩素酸を生成し、該次亜塩素酸の酸化力を利用してアンモニア性窒素を酸化分解するものである。

電解処理法を用いたアンモニア性窒素の除去技術として、特許文献１（特開２００１−３００５３８号公報）には、排水中に海水または塩化ナトリウムを添加して電解槽内へ導入し、排水を直接電解処理する構成としたアンモニウム塩又はアンモニアを含む排水の分解処理方法が開示されている。また、他の電解処理法として、廃水を直接電解するのではなく、電解により生成した酸化剤を廃水に添加し、電解槽とは別の反応槽内でこれらを混合して酸化分解を行う方法もある。

しかしながら、特許文献１においては、廃水と海水を混合し電解処理する手法が示されているが、未処理の廃水が電解設備に流入した場合には、有機物等の電極に悪影響を及ぼす物質の負荷が高く、電極の劣化が早まり、高価な電極の交換頻度が高くなるため、コストが嵩むといった欠点がある。また、電解による効果のみでは満足する値までアンモニア性窒素を除去することができないという欠点もあった。さらに、アンモニア性窒素の酸化分解を行う槽とは別に設けた電解装置にて酸化剤を生成し、廃水に添加する方法では、酸化に必要とされる量の酸化剤を的確に生成することは困難であり、過剰な電解が行われて未反応の酸化剤が処理水中に多量に残留してしまったり、酸化剤の生成量が不十分でアンモニアが満足する値まで除去されないなどの問題がある。

一方、アンモニアストリッピング法を用いたアンモニア性窒素の除去技術は、廃水中に含まれるアンモニア性窒素を気相側に移行させて回収するものであり、一般的な構成を図９に示す。同図に示されるように、アンモニア性窒素を含む廃水１０はアンモニアストリッピング塔１に送られ、アンモニアストリッピング処理により、アンモニア性窒素をガス中へ放散させる。アンモニアストリッピング塔１の内部には格子や波板などが充填されており、塔下部から蒸気又は空気１２が吹き込まれる。廃水１０は消石灰や苛性ソーダなどのアルカリ剤１１が添加されてｐＨをアルカリ側に調整され、アンモニアストリッピング塔１の上部から噴霧される。この結果、排水中のＮＨ_４−ＮはＮＨ_３ガス１３とＨ_２Oとに分解され、ＮＨ_３ガス１３のみが塔上部から回収される。ＮＨ_３ガス１３は、触媒が充填されたアンモニア酸化塔２６によりＮＯ_Ｘに転化され、さらにＮＯ_Ｘ還元塔２７にてＮ_２まで還元された後に放出される。

アンモニアストリッピング法を用いたアンモニア性窒素の除去技術として、特許文献２（特開２００５−２４６１１４号公報）には、アンモニア含有排水の処理装置および処理方法が開示されている。
このようなアンモニアストリッピング法は、窒素の除去能力が安定しているため、広く用いられているが、ランニングコストが高いといった課題がある。アンモニア性窒素の除去率を上げるためには、水温およびｐＨを大幅に上昇させる必要があるためである。また、高いアンモニア除去率を得るためにｐＨを上昇させた場合にはＣａやＭｇといったスケール成分が発生し易くなり、メンテナンスコストが嵩むといった欠点がある。

また、非特許文献１には、鉄鋼業コ−クス炉工場ガス廃水（以下、安水と記す）を対象とした報告がなされており、安水中のアンモニア濃度は３，０００〜５，０００ｍｇ／Ｌもあり、このうち、遊離アンモニアの割合は６５〜８０質量％である。この安水をｐＨ１０、気液比３，０００、水温８０℃の条件でアンモニアストリッピング法による処理を行うと、安水中の５，０００ｍｇ／Ｌのアンモニアを１００ｍｇ／Ｌ（除去率：９８質量％）まで除去可能であることが記載されている。これらの結果から、アンモニアストリッピング法単独で廃水中の窒素を削減するためには、膨大なランニングコストが必要となることが容易に推定される。例えば、安水処理の報告によると、水温８０℃の条件でｐＨを８．５から１０に上昇させるためには、安水１ｍ^３当たり約６．４Ｌの水酸化ナトリウム溶液（５０質量％）が必要であったことが記載されている。

特開２００１−３００５３８号公報 特開２００５−２４６１１４号公報 「造水技術」、（財）造水促進センター、昭和５８年５月１０日、ｐ３１３〜３２０

上記したように、アンモニア性窒素の除去において電解処理法を用いた場合、廃水を直接電解してアンモニアを除去する方法では電極の劣化、電解効率の低下が問題とされ、電解により生成した次亜塩素酸を外部添加してアンモニアを除去する方法では、過剰電解、次亜塩素酸の残留が問題とされていた。
また、アンモニアストリッピング法を用いた場合には、水温及びｐＨを上昇させる必要があるためランニングコストが高く、且つ高ｐＨによるスケールの付着が問題とされていた。
さらに、生物処理を用いた場合には、処理時間が長い、装置が大型化するなどの問題があった。

従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、電解処理及びアンモニアストリッピングを効果的に組み合わせることにより、夫々の処理における問題点を解消して効率のよいアンモニア除去を可能とした水処理方法及びシステムを提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、塩化物イオン存在下での電解処理により次亜塩素酸を生成し、該次亜塩素酸により廃水中に含まれるアンモニア性窒素を酸化分解する水処理方法において、
前記廃水を中性域から弱アルカリ域としてアンモニアストリッピング処理してアンモニア性窒素を低減した後に、前記電解処理により残存するアンモニア性窒素を除去することを特徴とする。

本発明では、アンモニアストリッピング処理はアンモニアの粗取りを目的とし、アンモニアの完全除去を図るものではない。従って、従来のアンモニアストリッピング処理の条件とされる高アルカリにはせず、中性域から弱アルカリ域でアンモニアストリッピング処理を行うようにしている。このとき廃水のｐＨは、好ましくはｐＨ７〜９の範囲内、さらに好ましくはｐＨ７〜８の範囲内とする。処理対象とされる廃水のｐＨが上記範囲内であればそのままアンモニアストリッピング処理し、必要に応じてアルカリ剤を添加してｐＨ調整するとよい。

ここで、図８にアンモニア／アンモニウムイオンの存在比率のｐＨ依存性を示す。アンモニアは次式に示される平衡が成り立っており、図８に示されるようにｐＨ７からアンモニウムイオンの存在比率が上昇し、ｐＨ１１以上の高アルカリ状態であると殆どアンモニウムイオンの状態で存在することになる。
ＮＨ_３（ａｑ）＋Ｈ_２Ｏ ←→ ＮＨ_４ ^＋＋ＯＨ⁻
塩基解離定数 ｐＫｂ＝４．７５（２５℃）
従来のアンモニアストリッピング処理では、アンモニウムイオンの存在比率が極めて高いｐＨ１０以上で処理を行っていたが、本発明のようにアンモニウムイオンが存在する中性域から弱アルカリ域であってもアンモニアを回収することは可能である。
アンモニアストリッピング処理を中性域から弱アルカリ域で行うことにより、アルカリ剤の注入を抑制ないし不要化することが可能となり、ランニングコストを低減できる。また、アンモニアストリッピング塔内のｐＨを過剰に高くするすることがないため、ＣａやＭｇ等のスケールの付着を抑制できる。

さらに本発明では、残存するアンモニアを電解処理により除去する構成としており、電解処理にてｐＨもしくはＯＲＰの監視により脱窒状況の把握が容易で過剰な電解を抑制可能である。また、電解処理の最適ｐＨ範囲は５〜７程度であるが、電解処理を行うとｐＨは低下するため効率的な電解処理を行うためにはアルカリ添加が必要となるが、本発明ではアンモニアストリッピング後の比較的ｐＨの高い液が電解原液となるため、ここでもアルカリ剤の注入量を抑制可能である。

また、前記電解処理は、前記廃水を直接電解してアンモニア性窒素を酸化分解することを特徴とする。
本発明では、電解処理の前段でアンモニアストリッピング処理を行っているため、電極を消耗させるアンモニア性窒素が低減されており、電解装置内における直接電解でも電極の劣化を抑制できる。

また、前記電解処理は、塩化物イオン含有水の電解により生成した次亜塩素酸を前記廃水に添加してアンモニア性窒素を酸化分解することを特徴とする。
本発明によれば、高濃度の塩化物イオンを含有する塩化物イオン含有水を電解するため、電解電圧を低くでき、かつ電流密度を高くすることができ、装置をコンパクト化できる。

また、アンモニアストリッピング処理により廃水中に含まれるアンモニア性窒素を除去した後に、該アンモニアストリッピング処理後のストリッピング処理水を生物処理する水処理方法において、
前記アンモニアストリッピング処理により回収されるアンモニアガスをアンモニア水とアンモニア分離ガスに気液分離し、該気液分離したアンモニア水を電解処理してアンモニア性窒素を酸化分解することを特徴とする。
本発明では、アンモニアガスの処理設備を設ける必要がなくなり設備の小型化が可能である。また、電解処理にて処理する液量が少ないため、添加する塩化物イオン源の量を少なくすることができる。さらにまた、アンモニアストリッピング処理後に回収されるアンモニア水は不純物が少ないため、高い電解効率で以って電解処理を行える。

さらに、前記電解処理により発生する電解処理水を、前記ストリッピング処理水とともに前記生物処理することを特徴とする。
これは、アンモニア水を電解処理すると副反応で硝酸が発生する場合があるため、電解水を生物処理装置に投入し、ストリッピング処理水とともに生物処理することにより窒素成分を確実に除去することができる。

また、塩化物イオン存在下での電解処理により次亜塩素酸を生成し、該次亜塩素酸により廃水中に含まれるアンモニア性窒素を酸化分解する電解手段を備えた水処理システムにおいて、
前記電解手段の前段にアンモニアストリッピング塔を設け、該アンモニアストリッピング塔に供給する廃水を中性域から弱アルカリ域としたことを特徴とする。

また、前記電解手段が、前記アンモニアストリッピング塔からのストリッピング処理水が導入され、該ストリッピング処理水を直接電解することによりアンモニア性窒素を酸化分解する手段であることを特徴とする。
また、前記電解手段が、塩化物イオン含有水を電解して次亜塩素酸を生成する電解装置と、
前記アンモニアストリッピング塔からのストリッピング処理水が導入されるとともに、前記電解装置にて生成した次亜塩素酸が添加され、アンモニア性窒素を酸化分解する反応槽とからなることを特徴とする。

さらに、前記電解手段が密閉系で構成され、該電解手段から発生する電解発生ガスと前記アンモニアストリッピング塔から発生するアンモニアガスとを一のガス排出手段により排出することを特徴とする。
このように、アンモニアストリッピング塔のガス排出手段と電解手段のガス排出手段を共通化することにより、誘引ファン等の動力の削減が期待できる。また、電解発生ガスに含まれる水素ガスがアンモニアガスと混ざり合うため、新たな動力を加えることなく爆発下限界値以下まで希釈することができる。

また、廃水中のアンモニア性窒素を除去するアンモニアストリッピング塔と、該アンモニアストリッピング塔からのストリッピング処理水を生物処理する生物処理装置とを備えた水処理システムにおいて、
前記アンモニアストリッピング塔にて回収されたアンモニアガスをアンモニア水とアンモニア分離ガスに気液分離する気液分離手段と、該気液分離したアンモニア水を電解処理する電解手段とを備えたことを特徴とする。
さらに、前記電解手段にて得られた電解処理水を前記生物処理装置に導入することを特徴とする。

以上記載のごとく本発明によれば、中性域から弱アルカリ域においてアンモニアストリッピング処理を行いアンモニアを粗取りした後に、残存するアンモニアを電解処理により除去する構成としたため、アンモニアストリッピング処理及び電解処理にてアルカリ剤の添加を抑制ないし不要化することができ、ランニングコストの低減が可能となる。また、アンモニアストリッピング処理が中性域から弱アルカリ域にて行われるため、装置内へのスケール付着を防止できる。
また、廃水をアンモニアストリッピング処理した後に生物処理する場合に、回収したアンモニアガスを気液分離して得られたアンモニア水を電解処理することにより、アンモニアガスの処理設備を設ける必要がなくなり設備の小型化が可能で、また高い電解効率で以って電解処理を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１乃至図６は本発明の実施例１乃至実施例５に係る水処理システムの構成図、図７は電解反応によるアンモニア除去の原理を示す概念図である。本実施例に係る水処理は、廃水中に含まれるアンモニア性窒素（以下、アンモニアと呼ぶ）を除去することを目的としている。

図１に示すように、本実施例１の水処理システムは、アンモニアストリッピング塔１と、電解装置２が直列に配設された構成となっている。
アンモニアストリッピング塔１は、廃水１０中に含まれる高濃度のアンモニアを蒸気又は空気１２を吹き込んで気相に放散することによりＮＨ_３ガス１３として回収する装置であり、蒸気ストリッピング法、エアストリッピング法、減圧脱気法等の公知技術のいずれも適用できる。

具体的には、アンモニアストリッピング塔１内には、上下方向複数段にわたり格子や波板、或いは多孔板などが棚状に設けられており、塔下部から蒸気又は空気１２が吹き込まれる。廃水１０は、そのまま必要に応じてアルカリ剤１１を添加されて中性域から弱アルカリ域に調整された後、塔上部から導入される。塔に導入された廃水１０は上段側より下段側に流下し、一方蒸気又は空気１２は下段側から上段側へ流れる。廃水１０と蒸気又は空気１２が接触することにより、廃水中のＮＨ_４−ＮはＮＨ_３とＨ_２Ｏとに分解され、アンモニアが気相側に移行し、ＮＨ_３ガス１３のみが塔上部から排出される。尚、塔上部から排出されるＮＨ_３ガス１３は、図９に示すようにガス処理を行った後に大気放散するようにしてもよい。ガス処理において、回収したＮＨ_３ガス１３は、触媒が充填されたアンモニア酸化塔２６によりＮＯ_Ｘに転化され、さらにＮＯ_Ｘ還元塔２７にて無害なＮ_２まで還元された後に大気に放散される。

本実施例の特徴的な構成として、アンモニアストリッピング塔１に供給する廃水１０は、中性域から弱アルカリ域とし、好ましくはｐＨ７〜９の範囲内とし、さらに好ましくはｐＨ７〜８の範囲内としている。このとき、処理する廃水１０の性状によりｐＨ値が前記範囲内となるように必要に応じてアルカリ剤１１を注入する。アルカリ剤１１は、苛性ソーダ、消石灰等の周知の薬剤が用いられる。勿論、廃水１０が上記ｐＨの範囲内である場合には調整の必要はない。

電解装置２は、少なくとも一対以上の電極が電解槽内に浸漬配置された構成を有し、塩化物イオン存在下で電解することにより次亜塩素酸を生成する装置である。図７に電解反応によるアンモニア除去原理を示す。同図に示されるように電解装置５０は、塩化物イオンを含む処理対象水が投入される電解処理槽５１と、該電解処理槽５１の処理水内に対向して浸漬配置された陽極５２と陰極５３からなる電極と、該電極に接続される電源装置５４とを主要構成とする。
各電極での代表的な反応として、処理対象水中に含有される塩化物イオン及び水により下記の反応が起こる。
（陽極） ２Ｃｌ⁻ → Ｃｌ_２＋２ｅ
Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ → ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
（陰極） ２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ → ２ＯＨ⁻＋Ｈ_２↑
陽極５２では塩素が発生し、さらにその塩素が水と反応し、強力な酸化力を有する次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）が生成される。一方、陰極５３では水の電解により水素が発生する。

本実施例の電解装置２では、装置内で生成された次亜塩素酸により、ストリッピング処理水１４中に残存するアンモニアが酸化分解される。廃水中に電解に十分な濃度の塩化物イオンが存在しない場合には、外部より塩化物イオン源を添加するようにしてもよい。電解装置２では、処理水中のｐＨ若しくはＯＲＰに基づいて電解制御する。
電解装置２内では、下記反応式によりアンモニアが次亜塩素酸と反応し、窒素ガスとして除去される。
２ＮＨ_３＋３ＨＣｌＯ → Ｎ_２↑＋３ＨＣｌ＋３Ｈ_２Ｏ

次に、本実施例における処理フローを説明する。廃水１０は、そのまま若しくは必要に応じてアルカリ剤１１が添加されて中性域から弱アルカリ域、好適にはｐＨ７〜９、さらに好適にはｐＨ７〜８に調整され、アンモニアストリッピング塔１に導入される。アンモニアストリッピング塔１では、廃水１０が蒸気又は空気１２と接触してアンモニアが気相側に移行し、廃水１０中のアンモニアが低減される。このとき、廃水１０のｐＨ値は中性域から弱アルカリ域であるため、廃水１０中にはアンモニアが残存する。
次に、残存アンモニアを含むストリッピング処理水１４は電解装置２に投入され、該電解装置２にて電解処理される。電解装置２では、塩化物イオンの存在下に電解処理が行われ、生成した次亜塩素酸の酸化力によりアンモニアが窒素まで酸化分解され、アンモニアが除去された処理水１６が得られる。ここで、電解処理により廃水中のｐＨ値が酸側に移行するため、必要に応じてＮａＣｌ、ＮａＯＨ等のアルカリ剤１５を添加して電解に適したｐＨ値に調整することが好ましい。尚、電解に適したｐＨ範囲は５〜７程度である。また、電解にて消費される塩化物イオンが不足する場合には添加する。

このように本実施例によれば、アンモニアストリッピング塔１においては、アンモニアの粗取りを目的とし、アンモニアが残存する条件下でアンモニアストリッピング処理を行うようにしたため、通常の処理よりｐＨ値を低く設定することができ、従って、アルカリ剤１１の注入を抑制ないし不要化が可能となる。また、アンモニアストリッピング塔１内のｐＨを過剰に高くするすることがないため、スケールの発生を抑制できる。
一方、電解装置２を設けることにより、ｐＨもしくはＯＲＰの監視により脱窒状況の把握が容易で過剰な電解を抑制可能であり、さらに、電解装置２ではｐＨの高い液が電解原液となるためアルカリ剤１５の注入量を抑制可能である。
本実施例のごとく中性域から弱アルカリ域でのアンモニアストリッピング処理により廃水１０中のアンモニアを低減した後に電解処理を行うことにより、アンモニアストリッピング処理、電解処理における夫々の不具合を解消できるとともに、水流を増大させずに高度な処理水１６を得ることが可能となる。

図２に本実施例２に係る水処理システムを示す。尚、本実施例２乃至５において、実施例１と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図２に示す水処理システムは、必要に応じてアルカリ剤１１を添加して中性域から弱アルカリ域に調整した廃水１０に対して、アンモニアストリッピング塔１によるアンモニア処理をした後に、電解装置３と反応槽４により電解処理を行う構成となっている。

電解装置３は図７に示した構成を有し、電解対象液は高濃度の塩化物イオンを含む塩水１７である。塩水１７には海水が好適に用いられる。そして電解処理により生成した次亜塩素酸を含む電解処理水１８を反応槽４に注入し、アンモニアストリッピング塔１からのアンモニアが残存するストリッピング処理水１４と混合して残存アンモニアを次亜塩素酸により酸化分解して除去する。反応槽４は撹拌翼等の撹拌手段を備えることが好ましい。

本実施例２では、高濃度の塩化物イオンを含む塩水１７を電解するため、電解電圧を低くでき、かつ電流密度を高くすることができ、装置をコンパクト化できる。さらに塩水１７として海水を用いた場合、電解液１８の少なくとも一部を海水取水点に返送することが好ましく、これにより海洋生物の付着を防止することができる。また、電解液１８は消毒用等の他の用途にも利用可能である。
本システム全体としては、電解液１８を外部取水して添加する構成としているため、処理水１６の冷却効果が得られる。

図３に本実施例３に係る水処理システムを示す。
本実施例３の水処理システムは、そのまま若しくは必要に応じてアルカリ剤１１を添加して中性域から弱アルカリ域に調整した廃水１０に対して、アンモニアストリッピング塔１によるアンモニア処理をした後に、第１電解装置３と反応槽４により一次電解処理を行い、一次電解処理水に対して第２電解装置２により二次電解処理を行う構成となっている。
一次電解処理は、実施例２に記載したように、高濃度の塩化物イオンを含む塩水１７を電解して次亜塩素酸を生成し、該生成した次亜塩素酸を含む電解液１８を反応槽４に注入し、該反応槽４にて、アンモニアストリッピング塔１からのアンモニアが残存した処理水１４と混合することにより残存アンモニアを酸化分解して低減する。
二次電解処理は、一次電解処理にても除去しきれずに残存したアンモニアを除去するようにし、一次電解処理水を直接電解処理することによりアンモニアを除去する。

一次電解処理は、後段の二次電解処理へ流入する一次電解処理水中のアンモニア若しくは有機物が、第２電解装置２の電極に著しい障害を及ぼさない程度に低減されるまで行われる。これは、二次電解処理が第２電解装置２に投入した処理水を直接電解する構成であるため、次亜塩素酸の外部添加により酸化分解を行う一次電解処理により所定濃度以下までアンモニア濃度若しくは有機物濃度を低減し、第２電解装置２の電極の消耗を抑制することを目的としたものである。
さらに、二次電解処理では、処理水のｐＨ若しくはＯＲＰ等を測定しながら直接電解を行い、残存するアンモニアを除去する。二次電解処理は、処理水を直接電解する構成であるため、反応の進行状況をリアルタイムで確認でき、ハンドリングに優れ過剰な電解を行わなくて済む。

これらの電解処理においては、一次電解処理からの一次電解処理水に含まれるアンモニア濃度に基づき二次電解処理の投入負荷制御を行うことが好ましい。
具体的には、第１電解装置３にて塩水１７を電解して次亜塩素酸を生成し、該生成した次亜塩素酸を反応槽４に注入し、反応槽４内に供給されたストリッピング処理水１４と混合してアンモニアを除去する。そして反応槽４出口に設けたセンサ（不図示）により一次電解処理水中のアンモニア濃度を直接測定し、該測定したアンモニア濃度に基づいて、反応槽４から第２電解装置２へ処理水を送給するポンプの回転数を調整し、第２電解装置２に流入する一次電解処理水流量を制御する。第２電解装置２では、一次電解処理水中に残存するアンモニアを、電解反応により生成した次亜塩素酸によって酸化分解して除去する。
例えばアンモニア濃度が数千ｍｇ／Ｌのアンモニア含有水を処理する場合は、一次電解処理にてアンモニア濃度が数百ｍｇ／Ｌとなるまで処理を行い、残りのアンモニアを二次電解処理にて処理することが好ましい。

また、アンモニア濃度の検知として、第２電解装置２内に設置したｐＨセンサ若しくはＯＲＰセンサ（不図示）を用いてもよい。これらのセンサにより得られたｐＨ値若しくは酸化還元電位及びこれらの値の電解処理工程における経時変化から第２電解装置２内に流入したアンモニア濃度を把握する。
さらに、第２電解装置２への負荷制御として、ポンプの代わりにモータに接続された電動弁を設置するようにしてもよく、この場合、アンモニア濃度に基づいてモータにより電動弁の開度を調整し、反応槽４から第２電解装置２への一次電解処理水の流量を制御する。

本実施例によれば、一次電解処理に塩水１７を添加しているため、二次電解処理での第２電解装置２における塩化物イオンの添加量を抑制ないし、不要化できる。
また、一次電解処理された液が二次電解処理に流入するため、電極等に悪影響を及ぼす有機物の少なくとも一部が分解されており、設備の長寿命化が図れる。

図４及び図５に本実施例４に係る水処理システムを示す。
本実施例４の水処理システムは、上記した実施例１乃至３の構成において、アンモニアストリッピング塔１から排出されるＮＨ_３ガスの処理系統を加えた構成となっている。一例として、図４は実施例１に適用した場合を示し、図５は実施例２に適用した場合を示す。
図４において、電解装置２は、調整槽２０１と電解槽２０２が接続された密閉循環系となっている。アンモニアストリッピング塔１から排出されたストリッピング処理水１４は調整槽２０１に導入された後に電解槽２０２に導かれ、該電解槽２０２にてストリッピング処理水１４中に含まれるアンモニアが除去される。電解槽２０２からの電解処理水は調整槽２０２の上部から噴霧されて循環するようになっている。調整槽２０１内からは処理水１６として一部引き抜かれ、他の処理水は、さらに適宜ストリッピング処理水１４が混合された上で電解槽２０２に送られる。

調整槽２０１の塔頂部には、電解により発生した水素ガス等の電解発生ガスを排出する誘引ファン２０１ａが設置されている。本実施例では、アンモニアストリッピング塔１にて回収されたＮＨ_３ガス１３の排出管を調整槽２０１に接続し、アンモニアストリッピング塔１にて回収されたＮＨ_３ガス１３を調整槽２０１の誘引ファン２０１ａを用いて外部に放出するようにしている。

同様に、図５に示すように本構成を実施例２に適用した場合にも、電解装置３を調整槽３０１と電解槽３０２の密閉循環系から構成し、アンモニアストリッピング塔１からのＮＨ_３ガスの排出管を調整槽３０１に接続し、該調整槽３０１に備え付けられた誘引ファン３０１ａにより電解装置における電解発生ガス及びアンモニアストリッピング塔１からのＮＨ_３ガス１３を排出するようにしている。尚、調整槽３０１から引き抜かれた電解処理水１８は反応槽４に送られ、アンモニアストリッピング塔１からのストリッピング処理水１４の電解に用いられる。
このように、アンモニアストリッピング塔１のガス排出手段と電解装置２、３のガス排出手段を共通化することにより、誘引ファンの動力の削減が期待できる。また、電解装置２、３にて発生する水素ガスはＮＨ_３ガス１３と混合されるため、新たな動力を加えることなく爆発下限界値以下まで希釈することができる。

図６に本実施例５に係る水処理システムを示す。
本実施例４の水処理システムは、そのまま若しくは必要に応じてアルカリ剤を添加して中性域から弱アルカリ域に調整した廃水１０に対して、アンモニアストリッピング塔１によりアンモニアを低減した後に、生物処理装置６にて生物処理を行い、残存するアンモニアを除去する構成となっている。
生物処理装置６ではストリッピング処理水１４中に残存するアンモニアを生物処理により除去する。廃水１０中に有機物が含まれる場合には有機物も同時に除去される。有機物が含まれない場合には、生物処理装置６にメタノール等の炭素源を供給してＣ／Ｎ比を調整して生物処理を行う。

また、本実施例５は気相におけるアンモニアの処理を行う構成となっている。アンモニアストリッピング塔１にて回収したＮＨ_３ガス１３を気液分離装置７にてＮＨ_３水２１とＮＨ_３分離ガスとに分離し、ＮＨ_３水２１を電解装置８にて電解処理し、アンモニアを酸化分解して除去する。気液分離装置７は、例えばアンモニアの露点以下まで冷却して温度を下げることによりアンモニアを凝縮させてアンモニア水を得る装置などが挙げられる。

さらに、電解装置８では、電解における副反応にて硝酸が発生する場合があるため、硝酸を含む電解水２２を生物処理装置６に投入し、ストリッピング処理水１４とともに生物処理することが好ましい。
本実施例によれば、電解にて処理する液量が少ない為、添加する塩化物イオン源の量を少なくすることができる。

本発明の実施例１に係る水処理システムの構成図である。 本発明の実施例２に係る水処理システムの構成図である。 本発明の実施例３に係る水処理システムの構成図である。 本発明の実施例４に係る水処理システムの構成図である。 図４の実施例４を応用した水処理システムの構成図である。 本発明の実施例５に係る水処理システムの構成図である。 電解反応によるアンモニア除去の原理を示す概念図である。 アンモニア／アンモニウムイオン存在比率のｐＨ依存性を示すグラフである。 従来のアンモニアストリッピング処理を用いた水処理システムの構成図である。

符号の説明

１ アンモニアストリッピング塔
２、３、８ 電解装置
４ 反応槽
６ 生物処理装置
７ 気液分離装置
１０ 廃水
１１ アルカリ剤
１３ ＮＨ_３ガス
１４ ストリッピング処理水
１７ 塩水
１８、２２ 電解処理水
２０ ＮＨ_３分離ガス
２１ ＮＨ_３水
２０１、３０１ 調整槽
２０１ａ、３０１ａ 誘引ファン
２０２、３０２ 電解槽

Claims (12)

1. 塩化物イオン存在下での電解処理により次亜塩素酸を生成し、該次亜塩素酸により廃水中に含まれるアンモニア性窒素を酸化分解する水処理方法において、
   前記廃水を中性域から弱アルカリ域としてアンモニアストリッピング処理してアンモニア性窒素を低減した後に、前記電解処理により残存するアンモニア性窒素を除去することを特徴とする水処理方法。
2. 前記電解処理は、前記廃水を直接電解してアンモニア性窒素を酸化分解することを特徴とする請求項１記載の水処理方法。
3. 前記電解処理は、塩化物イオン含有水の電解により生成した次亜塩素酸を前記廃水に添加してアンモニア性窒素を酸化分解することを特徴とする請求項１記載の水処理方法。
4. 前記アンモニアストリッピング処理する廃水をｐＨ７〜９の範囲内としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の水処理方法。
5. アンモニアストリッピング処理により廃水中に含まれるアンモニア性窒素を除去した後に、該アンモニアストリッピング処理後のストリッピング処理水を生物処理する水処理方法において、
   前記アンモニアストリッピング処理により回収されるアンモニアガスをアンモニア水とアンモニア分離ガスに気液分離し、該気液分離したアンモニア水を電解処理してアンモニア性窒素を酸化分解することを特徴とする水処理方法。
6. 前記電解処理により発生する電解処理水を、前記ストリッピング処理水とともに前記生物処理することを特徴とする請求項５記載の水処理方法。
7. 塩化物イオン存在下での電解処理により次亜塩素酸を生成し、該次亜塩素酸により廃水中に含まれるアンモニア性窒素を酸化分解する電解手段を備えた水処理システムにおいて、
   前記電解手段の前段にアンモニアストリッピング塔を設け、該アンモニアストリッピング塔に供給する廃水を中性域から弱アルカリ域としたことを特徴とする水処理システム。
8. 前記電解手段が、前記アンモニアストリッピング塔からのストリッピング処理水が導入され、該ストリッピング処理水を直接電解することによりアンモニア性窒素を酸化分解する手段であることを特徴とする請求項７記載の水処理システム。
9. 前記電解手段が、塩化物イオン含有水を電解して次亜塩素酸を生成する電解装置と、
   前記アンモニアストリッピング塔からのストリッピング処理水が導入されるとともに、前記電解装置にて生成した次亜塩素酸が添加され、アンモニア性窒素を酸化分解する反応槽とからなることを特徴とする請求項７記載の水処理システム。
10. 前記電解手段が密閉系で構成され、該電解手段から発生する電解発生ガスと前記アンモニアストリッピング塔から発生するアンモニアガスとを一のガス排出手段により排出することを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の水処理システム。
11. 廃水中のアンモニア性窒素を除去するアンモニアストリッピング塔と、該アンモニアストリッピング塔からのストリッピング処理水を生物処理する生物処理装置とを備えた水処理システムにおいて、
    前記アンモニアストリッピング塔にて回収されたアンモニアガスをアンモニア水とアンモニア分離ガスに気液分離する気液分離手段と、該気液分離したアンモニア水を電解処理する電解手段とを備えたことを特徴とする水処理システム。
12. 前記電解手段にて得られた電解処理水を前記生物処理装置に導入することを特徴とする請求項１１記載の水処理システム。
    

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