JP2008207118A

JP2008207118A - アンモニア性窒素含有排水の処理方法、処理装置、及び処理システム

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Publication number: JP2008207118A
Application number: JP2007047314A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Matsumura; 幸彦松村; Yoshihisa Shimizu; 嘉久清水; Takeshi Miura; 健三浦; Terushi Nakamura; 昭史中村; Hidetsugu Kiyonaga; 英嗣清永; Tomoaki Minowa; 智朗美濃輪; Takashi Yanagida; 高志柳田; Yoji Noda; 洋二野田
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Hiroshima University NUC; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Toyo Koatsu Co Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Hiroshima University NUC; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Toyo Koatsu Co Ltd
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】排水中のアンモニア性窒素を低コストで確実に除去することが可能なアンモニア性窒素含有排水の処理方法、処理装置、及び処理システムを提供すること。
【解決手段】アンモニア性窒素を含有する排水と硫酸とを混合した混合液を加熱して、前記混合液に含まれる水を蒸発させ、水を蒸発させることにより前記混合液中に析出した硫安の固形分を固液分離して回収する。このようにアンモニア性窒素含有排水を処理することにより、アンモニア性窒素含有排水からアンモニア性窒素を低コストで確実に除去することができるようになる。従って、このようにアンモニア性窒素含有排水を処理する装置やシステムは、アンモニア性窒素含有排水からアンモニア性窒素を低コストで確実に除去するのに有用である。
【選択図】図１

Description

本発明は、排水中のアンモニア性窒素を除去することが可能なアンモニア性窒素含有排水の処理方法、処理装置、及び処理システムに関する。

従来、排水中のアンモニア性窒素を除去する技術として、アンモニア性窒素を含有する排水に水蒸気等を吹き込んでアンモニア性窒素を揮発させ、排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法（例えば、特許文献１〜３参照）、排水中のアンモニア性窒素を硝化菌により亜硝酸性窒素に変換し、続いて、脱膣菌により窒素に還元する微生物処理法（例えば、特許文献４参照）等の様々な方法、並びに、これらの方法を利用した装置が開発されている。
特開２００６−２２３９５５号公報特開２００１−１０４９４３号公報特開２００６−２０５０１７号公報特開２００１−２３２３９１号公報

しかしながら、上述の方法では処理の効率が十分であるとはいえず、また、上述の装置では構成が複雑であるため、排水中のアンモニア性窒素の除去処理にコストがかかるという問題がある。

そこで、本発明は、排水中のアンモニア性窒素を低コストで確実に除去することが可能なアンモニア性窒素含有排水の処理方法、処理装置、及び処理システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理方法は、アンモニア性窒素を含有する排水と硫酸とを混合した混合液を加熱して、前記混合液に含まれる水を蒸発させる工程と、水を蒸発させることにより前記混合液中に析出した硫安の固形分を固液分離して回収する工程と、を含む。

なお、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理方法は、前記混合液を加熱する前に、水を蒸発させた前記混合液から前記硫安の固形分を分離除去した溶液を前記混合液と混合することが好ましい。また、前記混合液の加熱は大気中で行ってもよいが、真空中で行うことが好ましい。

また、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理装置は、アンモニア性窒素を含有する排水と硫酸とを混合した混合液を加熱して、前記混合液に含まれる水を蒸発させる加熱器と、前記加熱器によって発生した水蒸気を冷却して液化する冷却器と、を備える。

なお、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理装置は、前記加熱器と前記冷却器とを装置内に備え、装置内を真空にする真空ポンプをさらに備えていてもよい。

本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理システムは、アンモニア性窒素を含有する排水と硫酸とを混合した混合液を加熱して、前記混合液に含まれる水を蒸発させる加熱器と、前記加熱器で水を蒸発させることにより混合液中に析出した硫安の固形分を、水を蒸発させた前記混合液から固液分離する固液分離器と、を備える。なお、前記加熱器は、大気中で前記混合液を加熱するものであってもよいが、真空中で前記混合液を加熱するものであることが好ましい。

また、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理システムは、上述のアンモニア性窒素含有排水の処理装置と、前記加熱器で水を蒸発させることにより混合液中に析出した硫安の固形分を、水を蒸発させた前記混合液から固液分離する固液分離器と、を備える。上述のアンモニア性窒素含有排水の処理システムは、前記固液分離器で水を蒸発させた前記混合液から前記硫安の固形分を分離除去した溶液を、再度加熱するために前記加熱器に供給する手段をさらに備えていてもよい。

なお、本明細書において、「真空」とは、大気圧（1atm=1.01325×10⁵ Pa）よりも圧力の低い空間を意味する。

本発明によれば、排水中のアンモニア性窒素を低コストで確実に除去することが可能なアンモニア性窒素含有排水の処理方法、処理装置、及び処理システムを提供することができる。

以下、好ましい実施の形態につき、添付図面を用いて詳細に説明する。

＝＝本発明に係る装置及びシステム＝＝
図１は、本発明の実施形態として説明するアンモニア性窒素含有排水の処理システム１００の概略構成を示す。図１に示すように、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理システム１００は、Ｈ_２ＳＯ_４槽１０、混合槽２０、アンモニア性窒素含有排水の処理装置３０、攪拌槽４０、固液分離器５０などを備える。

混合槽２０は、アンモニア性窒素含有排水とＨ_２ＳＯ_４槽１０の硫酸とを混合して混合液を調製する槽である。なお、混合槽２０に注入される硫酸の量は、排水に含まれるアンモニア性窒素と化学量論的に完全に反応し、全てが硫安となる量であることが好ましい。

アンモニア性窒素含有排水の処理装置３０は、バルブ７１の開放により混合槽２０から供給される混合液を加熱することにより混合液に含まれる水を蒸発させて、混合液を排水として放流できる水とそれ以外のものとに分離する装置である。なお、本実施の形態において、アンモニア性窒素含有排水の処理装置３０は、混合液に含まれる水を低温（低エネルギー）で蒸発できるように、真空ポンプ６０により装置３０内を真空にすることとしているが、装置３０内を大気圧状態としてもよい。

また、本実施の形態においては、アンモニア性窒素含有排水の処理装置３０は、装置３０内に容器３１、加熱器３２、冷却器３３などを備える。加熱器３２は、容器３１内に供給された混合液を加熱する装置である。加熱器３２によって混合液を加熱すると、混合液に含まれる水は蒸発して水蒸気となり、水が蒸発した混合液中に、アンモニア性窒素と硫酸とが反応することによって生成された硫安が析出する。なお、加熱器３２は、混合液を加熱して蒸発させるものであればどのようなものでもよく、例えば、流体の熱（例えば、ボイラーの排熱など）を混合液に提供して蒸発させる熱交換器などであってもよい。

冷却器３３は、加熱器３２によって発生した水蒸気を冷却して液化する装置である。このように水蒸気を液化した水は、装置３０内の下部（水受け部）に溜まり、アンモニア性窒素を含んでいない排水として放流される。なお、冷却器３３は、水蒸気を冷却して液化することができるものであればどのようなものでもよく、例えば、流体の冷熱（例えば、河川水や海水など）を水蒸気に提供して冷却させる熱交換器などであってもよい。

なお、本実施の形態においては、加熱器３２が容器３１内の混合液を加熱した熱が、装置３０内の下部に溜まった水に伝わって当該水が蒸発しないようにするために、断熱材で構成された断熱容器を容器３１として使用することとしているが、装置３０内の下部に溜まった水に混合液を加熱した熱が伝わらないように容器３１を配置する場合には、断熱材で構成された断熱容器を使用しなくても構わない。

以上のように、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理装置３０は、構成が単純であり、アンモニア性窒素含有排水を硫酸と混合した混合液を、加熱することによって析出した硫安の固形分を含む硫安溶液と水とに確実に分離することができるので、アンモニア性窒素含有排水からアンモニア性窒素を低コストで確実に除去することができ、アンモニア性窒素含有排水からアンモニア性窒素を除去した排水を放流することができるようになる。

攪拌槽４０は、バルブ７２の開放により容器３１から供給される硫安溶液中の硫安の固形分Ｓが槽内４０の下方に沈殿して攪拌槽４０の出口やバルブ７４を詰まらせないようにするため、攪拌機４１によって硫安溶液を攪拌する槽である。なお、本実施の形態においては、アンモニア性窒素含有排水の処理装置３０内を真空状態に保持するため、バルブ７２，７４を閉鎖した状態でバルブ７３を開放することにより攪拌槽４０内を真空状態にした後、バルブ７２を開放して容器３１から攪拌槽４０に硫安溶液を供給し、供給後、バルブ７２，７３を閉鎖してからバルブ７４を開放して硫安溶液を排出することとしている。

固液分離器５０は、バルブ７４を開放して攪拌槽４０から排出された硫安溶液を、硫安の固形分Ｓと液体成分とに分離する装置である。これにより、肥料などに有用な硫安を回収することができる。固液分離器５０としては、例えば、濾過器、遠心分離器など既存の装置を用いることができる。なお、本実施の形態においては、固液分離器５０によって硫安溶液から硫安の固形分Ｓを除去した溶液を、加熱器３２で再度加熱して、排水として放流できる水と硫安の固形分を含む硫安溶液とに分離するために、ポンプ７０によってアンモニア性窒素含有排水の処理装置３０に移送して、アンモニア性窒素含有排水の処理装置３０内に備えられたノズル３４を介して、加熱器３２を設置した容器３１内に供給し、上述のような処理を再度行うこととしている。これにより、アンモニア性窒素含有排水からアンモニア性窒素を効率よく除去することができるとともに、アンモニア性窒素を硫安の固形分Ｓとしてより分離回収することができる。

以上のように、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理システム１００は、構成が単純であり、アンモニア性窒素含有排水を硫酸と混合した混合液を、肥料などに有用な硫安と水とに確実に分離することができるので、アンモニア性窒素含有排水からアンモニア性窒素を低コストで確実に除去することができ、アンモニア性窒素を硫安として回収することができるようになる。従って、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理システム１００によれば、アンモニア性窒素含有排水を問題なく放流することができる排水に処理することができる。

＝＝本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理方法＝＝
次に、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理方法の一例について説明する。
まず、混合液槽２０でアンモニア性窒素含有排水をＨ_２ＳＯ_４槽１０の硫酸と混合して混合液を調製し、真空ポンプ６０によって装置内を真空にしたアンモニア性窒素含有排水の処理装置３０の容器３１にバルブ７１を介して移送する。次に、容器３１に移送した混合液を加熱器３２によって加熱し、混合液中の水を蒸発させ、混合液中でアンモニア性窒素と硫酸とが反応することにより生成された硫安の濃度を濃縮して、混合液中に硫安を析出させる。

その後、析出した硫安の固形分Ｓを含む硫安溶液を攪拌槽４０に移送し、硫安の固形分Ｓが沈殿しないように攪拌機４１で攪拌しながら、固液分離器５０に移送する。固液分離器５０に移送された硫安溶液は、硫安の固形分Ｓと液体成分とに分離される。このように、アンモニア性窒素含有排水に含まれるアンモニア性窒素は硫安として回収される。

硫安溶液から硫安の固形分Ｓを分離除去した溶液（液体成分）は、ポンプ７０によってアンモニア性窒素含有排水の処理装置３０に移送され、アンモニア性窒素含有排水の処理装置３０内に備えられたノズル３４を介して容器３１に注入される。容器３１に注入された液体成分は、混合槽２０から移送された混合液と一緒に、あるいは、単独で、上述のような処理が再度行われる。これにより、アンモニア性窒素含有排水からアンモニア性窒素を効率よく除去することができ、アンモニア性窒素を硫安の固形分Ｓとしてより分離回収することができる。

一方、加熱器３２で混合液を加熱することによって発生した水蒸気は、冷却器３３によって冷却され、水となり放流される。

以上のように、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理方法は、アンモニア性窒素含有排水を硫酸と混合した混合液を、肥料などに有用な硫安と水とに確実に分離することができるので、アンモニア性窒素含有排水からアンモニア性窒素を低コストで確実に除去することができ、アンモニア性窒素を硫安として回収することができるようになる。従って、本発明に係るアンモニア性窒素含有排水の処理方法によれば、アンモニア性窒素含有排水を問題なく放流することができる排水に処理することができる。

本発明の一実施形態として説明するアンモニア性窒素含有排水の処理システムの全体構成を示す図である。

符号の説明

１０Ｈ_２ＳＯ_４槽
２０混合槽
３０アンモニア性窒素含有排水の処理装置
３１容器
３２加熱器
３３冷却器
３４ノズル
４０攪拌槽
４１攪拌機
５０固液分離器
６０真空ポンプ
７０ポンプ
７１，７２，７３，７４バルブ
１００アンモニア性窒素含有排水の処理システム
Ｓ硫安の固形分

Claims

アンモニア性窒素を含有する排水と硫酸とを混合した混合液を加熱して、前記混合液に含まれる水を蒸発させる工程と、
水を蒸発させることにより前記混合液中に析出した硫安の固形分を固液分離して回収する工程と、
を含むことを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の処理方法。
前記混合液を加熱する前に、水を蒸発させた前記混合液から前記硫安の固形分を分離除去した溶液を前記混合液と混合することを特徴とする請求項１に記載のアンモニア性窒素含有排水の処理方法。
前記混合液を真空中で加熱することを特徴とする請求項１または２に記載のアンモニア性窒素含有排水の処理方法。
アンモニア性窒素を含有する排水と硫酸とを混合した混合液を加熱して、前記混合液に含まれる水を蒸発させる加熱器と、
前記加熱器によって発生した水蒸気を冷却して液化する冷却器と、
を備えることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の処理装置。
前記加熱器と前記冷却器とを装置内に備え、
装置内を真空にする真空ポンプをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のアンモニア性窒素含有排水の処理装置。
アンモニア性窒素を含有する排水と硫酸とを混合した混合液を加熱して、前記混合液に含まれる水を蒸発させる加熱器と、
前記加熱器で水を蒸発させることにより混合液中に析出した硫安の固形分を、水を蒸発させた前記混合液から固液分離する固液分離器と、
を備えることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の処理システム。
前記加熱器は、真空中で前記混合液を加熱することを特徴とする請求項６に記載のアンモニア性窒素含有排水の処理システム。
請求項４または５に記載のアンモニア性窒素含有排水の処理装置と、
前記加熱器で水を蒸発させることにより混合液中に析出した硫安の固形分を、水を蒸発させた前記混合液から固液分離する固液分離器と、
を備えることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の処理システム。
前記固液分離器で水を蒸発させた前記混合液から前記硫安の固形分を分離除去した溶液を、再度加熱するために前記加熱器に供給する手段をさらに備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のアンモニア性窒素含有排水の処理システム。