JP2015009173A - Nitrogen removal method and apparatus for the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide, by targeting a method for removing a nitrogen component included within treatment target water based on the electrochemical reduction thereof, a method enabling a stable treatment for removing the nitrogen component while an efficient reaction control is being executed.SOLUTION: In a method for removing, via electrolysis, a nitrogen component within treatment target water without partitioning the gap between an anode and a cathode with a diaphragm, the concentration of the nitrogen component within the treatment target water is measured at a nitrogen component removal treatment step, and after a main reaction mechanism specific to the cathode has been estimated based on the concentration measurement results, the addition of a specified chemical required for the nitrogen removal treatment is controlled depending on the estimated reaction mechanism. Alternatively, the pH of the treatment target water is maintained within a specified range by using a pH adjuster, and after a main reaction mechanism specific to the cathode has been estimated based on the quantity of the pH adjuster used at a nitrogen component removal treatment step, the addition of a specified chemical is controlled depending on the estimated reaction mechanism.

Description

本発明は、被処理水中の窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去方法及びその装置に関するものである。   The present invention relates to a nitrogen removal method and apparatus for removing nitrogen components in water to be treated by electrolysis.

排水中に含まれる硝酸態窒素の処理方法としては、微生物の脱窒能を利用した生物学的処理方法や、イオン交換法、逆浸透法、電気透析法等の物理化学的処理方法、電気分解を利用した電気化学的処理方法等がある。   Treatment methods for nitrate nitrogen contained in wastewater include biological treatment methods that utilize the denitrification ability of microorganisms, physicochemical treatment methods such as ion exchange, reverse osmosis, and electrodialysis, and electrolysis There are electrochemical treatment methods using

生物学的処理方法は、ランニングコストが安価で最も普及している方法であるが、反応速度が小さいため、大量の排水を処理するためには大型の処理装置を必要とする。また、この生物学的処理方法は、約1g/L以上の高濃度の硝酸態窒素を含有する排水に適用することは難しく、排水中の硝酸態窒素濃度の変化等の処理装置に対する負荷の変動によって処理性能が不安定になり易い。   The biological treatment method is the most popular method because of its low running cost. However, since the reaction rate is low, a large treatment device is required to treat a large amount of waste water. In addition, this biological treatment method is difficult to apply to wastewater containing a high concentration of nitrate nitrogen of about 1 g / L or more, and fluctuations in the load on the treatment device such as changes in nitrate nitrogen concentration in the wastewater. Therefore, the processing performance tends to become unstable.

物理化学的処理方法は、処理装置が小型化でき、確実な処理が期待できる方法である。しかしながら、この方法は水中の窒素を分離・濃縮する方法であるため、最終的に窒素が濃縮された液の処理が別途必要となり、根本的に窒素を処理していることにならない。   The physicochemical processing method is a method in which a processing apparatus can be downsized and reliable processing can be expected. However, since this method is a method for separating and concentrating nitrogen in water, it is necessary to separately treat a liquid finally enriched with nitrogen, and the nitrogen is not fundamentally treated.

電気分解を利用した電気化学的処理方法は、窒素成分を根本的に処理する方法であり、装置の大きさに対して処理能力が比較的大きく、高濃度の窒素を含有する排水に対して適用可能で、窒素濃度の変化等の処理装置に対する負荷の変動に対して安定な処理が期待される。   The electrochemical treatment method using electrolysis is a method of fundamentally treating nitrogen components, which has a relatively large treatment capacity relative to the size of the device and is applicable to wastewater containing high concentrations of nitrogen. It is possible to expect stable processing against fluctuations in the load on the processing apparatus such as changes in nitrogen concentration.

しかしながら、従来の電気化学的窒素除去方法のうち、特に硝酸態、亜硝酸態等の酸化態窒素の処理方法に関しては、窒素濃度に応じた反応制御に課題があった。   However, among conventional electrochemical nitrogen removal methods, particularly with respect to the treatment method of oxidized nitrogen such as nitrate and nitrite, there was a problem in reaction control according to the nitrogen concentration.

例えば、特許文献1においては、検出した物性値において被処理水の窒素成分の濃度を推定し、推定した濃度に基づいて電気分解の電流値を制御する技術が記載されており、その物性値としては、ORP(酸化還元電位)と吸光度が挙げられている。ORPに関しては、この特許文献1に記載されているように、アンモニア態窒素が枯渇して残留塩素濃度が上昇したことを検知するものである。しかしながら、本明細書において後に比較例として説明するように、アンモニア態窒素が枯渇したときに酸化態窒素が処理目標まで処理されているかどうかは確認することができない。したがって、ORPでは、アンモニアが枯渇したことを推定できたとしても、酸化態窒素の濃度を的確に確認することはできない。   For example, Patent Document 1 describes a technique for estimating the concentration of the nitrogen component of the water to be treated in the detected physical property value and controlling the current value of electrolysis based on the estimated concentration. Are ORP (redox potential) and absorbance. Regarding ORP, as described in Patent Document 1, it is detected that ammonia nitrogen is depleted and the residual chlorine concentration is increased. However, as will be described later as a comparative example in the present specification, it is not possible to confirm whether the oxidized nitrogen has been processed up to the processing target when the ammonia nitrogen is exhausted. Therefore, in ORP, even if it can be estimated that ammonia has been exhausted, the concentration of oxidized nitrogen cannot be accurately confirmed.

また、吸光度に関しては、予め、窒素成分濃度と吸光度との相関関係を求めておき、その吸光度に基づいて電気分解の電流値を制御するということが記載されている。しかしながら、吸光度は、その波長に依存して他の成分の影響を受けることがあるため、相関関係は波長と水質に依存して変化してしまうことがあり得る。このように水質に依存して相関関係が変化するならば、安定した処理を行うことは到底期待し得ない。   Regarding the absorbance, it is described that a correlation between the nitrogen component concentration and the absorbance is obtained in advance, and the electrolysis current value is controlled based on the absorbance. However, since the absorbance may be affected by other components depending on the wavelength, the correlation may change depending on the wavelength and water quality. In this way, if the correlation changes depending on the water quality, stable treatment cannot be expected.

実際に、この特許文献1には、吸光度と窒素濃度の相関関係は、アンモニア態窒素が主成分の場合と硝酸態窒素が主成分の場合とで異なるとの説明がなされている。被処理水中には、アンモニア態窒素と硝酸態窒素が共存している場合が少なくなく、硝酸態窒素が陰極で還元されてアンモニア態窒素となることから、アンモニア態窒素と硝酸態窒素の共存は原理的に不可避であり、どちらが主成分かどうかを判別することは困難である。   Actually, this Patent Document 1 explains that the correlation between the absorbance and the nitrogen concentration differs depending on whether ammonia nitrogen is the main component or nitrate nitrogen. In many cases, ammonia nitrogen and nitrate nitrogen coexist in the water to be treated, and nitrate nitrogen is reduced at the cathode to ammonia nitrogen. It is inevitable in principle, and it is difficult to determine which is the main component.

また、特許文献2及び特許文献3には、pHの変化に着目した制御方法が開示されている。具体的に、特許文献2には、電解反応の反応式から見て、pHが極小値を示したときが酸化態窒素還元反応の終点であり、このことを検知して電解を終了することが説明されている。しかしながら、このようにpHが極小となったときに酸化態窒素の還元が終了したと判断できるのは、この特許文献2に記載されているように、pHを成り行きで監視することが可能で、且つ、陽極及び陰極において当該文献に記載された反応のみが行われている場合に限られる。   Patent Documents 2 and 3 disclose control methods that focus on changes in pH. Specifically, in Patent Document 2, when the pH shows a minimum value as seen from the reaction formula of the electrolytic reaction, the end point of the oxidized nitrogen reduction reaction is detected, and this is detected to terminate the electrolysis. Explained. However, it can be determined that the reduction of the oxidized nitrogen has been completed when the pH becomes minimum as described above, as described in Patent Document 2, it is possible to monitor the pH in a random manner. And only when the reaction described in the said literature is performed in the anode and the cathode.

その点において、被処理水中に含まれる酸化態窒素濃度が高い場合には、pHの変化量が大きくなるため、成り行きにしてしまうとpHが下がり過ぎて塩素ガスが発生してしまうという問題がある。したがって、現実的には成り行きでpH監視を行う方法は、pHの変化量が小さい、すなわち極めて低濃度の窒素処理を行う場合に限定される。   In that respect, when the concentration of oxidized nitrogen contained in the water to be treated is high, the amount of change in pH becomes large. . Therefore, in reality, the method of monitoring the pH in a practical manner is limited to a case where the amount of change in pH is small, that is, when an extremely low concentration of nitrogen treatment is performed.

また、共存物質等の影響で、陽極及び陰極で当該文献に記載された反応のみが起こるとは限らない。例えば、陰極で酸化態窒素の還元反応の反応効率が著しく低下した場合には、pHが極小値となっても酸化態窒素が残留しているという事態が想定される。したがって、現実的にはpHが極小値となっても、必ずしも酸化態窒素の還元反応が終了しているとは限らない。   In addition, due to the influence of coexisting substances and the like, not only the reactions described in the document occur at the anode and the cathode. For example, when the reaction efficiency of the reduction reaction of oxidized nitrogen is remarkably reduced at the cathode, it is assumed that oxidized nitrogen remains even when the pH becomes a minimum value. Therefore, actually, even if the pH becomes a minimum value, the reduction reaction of oxidized nitrogen is not necessarily completed.

特許文献2及び特許文献3には、窒素除去反応とそれによるpH変化の原理が説明されているが、陰極での反応として、酸化態窒素の還元反応と水素発生反応が記載されているのみである。実際には、それ以外にも、隔膜によって陽極と陰極を仕切らない場合には、陽極で生成した次亜塩素酸の還元反応が陰極反応として特に重要となる。後に説明するが、そのうちのどの反応が主反応であるかによってpHの変化は異なるため、pHの変化は必ずしも一様ではない。上述した両文献には、pH変化に応じて電流値の制御を行っているが、陰極において目的の反応が主反応になっているかどうかの確認をすることなくpH変化だけで電流値の制御を行っても、安定した制御は期待できない。   Patent Document 2 and Patent Document 3 describe the principle of nitrogen removal reaction and the resulting pH change, but only the reduction reaction of oxidized nitrogen and the hydrogen generation reaction are described as reactions at the cathode. is there. Actually, in addition to that, when the anode and the cathode are not partitioned by the diaphragm, the reduction reaction of hypochlorous acid generated at the anode is particularly important as the cathode reaction. As will be described later, since the change in pH differs depending on which of the reactions is the main reaction, the change in pH is not necessarily uniform. In both of the above-mentioned documents, the current value is controlled according to the pH change, but the current value is controlled only by the pH change without confirming whether the target reaction is the main reaction at the cathode. Even if it does, stable control cannot be expected.

特許第4408706号公報Japanese Patent No. 4408706 特許第4349862号公報Japanese Patent No. 4349862 特許第4349842号公報Japanese Patent No. 4349842

そこで、本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、排水等の被処理水中に含まれる酸化態窒素等の窒素成分を電気化学的に還元して除去する方法において、効率的な反応制御を行いながら、安定的に窒素成分を除去することができる方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed in view of such circumstances, and in a method for electrochemically reducing and removing nitrogen components such as oxidized nitrogen contained in water to be treated such as waste water, It is an object of the present invention to provide a method capable of stably removing a nitrogen component while performing a typical reaction control.

本発明に係る窒素除去方法は、陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去方法であって、窒素成分の除去処理過程で上記被処理水中の該窒素成分の濃度を測定し、上記窒素成分の濃度の測定結果に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて、窒素除去処理に要する所定の薬剤の添加を制御することを特徴とする。   The nitrogen removal method according to the present invention is a nitrogen removal method in which nitrogen components in water to be treated are removed by electrolysis without partitioning between an anode and a cathode by a diaphragm. Measure the concentration of the nitrogen component in the treated water, estimate the main reaction mechanism at the cathode based on the measurement result of the concentration of the nitrogen component, and according to the estimated reaction mechanism, It is characterized by controlling the addition.

また、本発明に係る窒素除去方法は、陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去方法であって、上記被処理水のpHをpH調整剤の添加により所定の範囲に維持し、上記pH調整剤の添加速度に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて、窒素除去処理に要する所定の薬剤の添加を制御することを特徴とする。   The nitrogen removal method according to the present invention is a nitrogen removal method for removing nitrogen components in water to be treated by electrolysis without partitioning between the anode and the cathode by a diaphragm, wherein the pH of the water to be treated is adjusted. It is maintained within a predetermined range by addition of a pH adjusting agent, and the main reaction mechanism at the cathode is estimated based on the addition rate of the pH adjusting agent, and according to the estimated reaction mechanism, a predetermined agent required for nitrogen removal treatment is estimated. It is characterized by controlling the addition.

また、本発明に係る窒素除去装置は、陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去装置であって、陽極と陰極とを備え、被処理水が収容される電解槽と、上記陽極と上記陰極の間に直流電流を供給する直流電源と、上記被処理水の水質を調整する調整槽と、上記電解槽と上記調整槽の間で上記被処理水を循環させる循環機構と、窒素除去処理に要する薬剤を供給する薬剤供給部と、上記薬剤供給部から供給される薬剤の供給量を制御する制御部とを具備し、さらに上記被処理水中の窒素成分の濃度を測定する濃度測定部が設けられ、窒素除去処理過程において、上記調整槽から取り込んだ被処理水中の窒素成分の濃度を測定し、上記制御部では、上記濃度測定部にて測定した窒素濃度に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて上記薬剤供給部からの窒素除去処理に要する所定の薬剤の供給量を制御することを特徴とする。   Further, the nitrogen removing apparatus according to the present invention is a nitrogen removing apparatus that removes nitrogen components in water to be treated by electrolysis without partitioning between the anode and the cathode by a diaphragm, and includes an anode and a cathode, An electrolytic cell in which water to be treated is accommodated, a direct current power source for supplying a direct current between the anode and the cathode, a regulating tank for adjusting the water quality of the treated water, and between the electrolytic cell and the regulating tank A circulation mechanism that circulates the water to be treated, a drug supply unit that supplies a drug required for nitrogen removal treatment, and a control unit that controls a supply amount of the drug supplied from the drug supply unit, A concentration measuring unit for measuring the concentration of nitrogen components in the water to be treated is provided, and in the course of nitrogen removal treatment, the concentration of nitrogen components in the water to be treated taken from the adjustment tank is measured. Nitrogen concentration measured at Based on the estimates main reaction mechanism at the cathode, and controls the supply amount of a given drug, needed nitrogen removal process from the drug supply unit according to the estimated reaction mechanism.

また、本発明に係る窒素除去装置は、陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去装置であって、陽極と陰極とを備え、被処理水が収容される電解槽と、上記陽極と上記陰極の間に直流電流を供給する直流電源と、上記被処理水の水質を調整する調整槽と、上記電解槽と上記調整槽の間で上記被処理水を循環させる循環機構と、上記被処理水のpHを所定の範囲に維持するためのpH調整剤を添加するpH調整剤供給部と、上記pH調整剤以外の窒素除去処理に要する薬剤を供給する薬剤供給部と、上記薬剤供給部から供給される薬剤の供給量を制御する制御部とを具備し、上記制御部では、pH調整剤供給部から添加されるpH調整剤の添加速度を算出し、算出されたpH調整剤の添加速度に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて上記薬剤供給部からの窒素除去処理に要する所定の薬剤の供給量を制御することを特徴とする。   Further, the nitrogen removing apparatus according to the present invention is a nitrogen removing apparatus that removes nitrogen components in water to be treated by electrolysis without partitioning between the anode and the cathode by a diaphragm, and includes an anode and a cathode, An electrolytic cell in which water to be treated is accommodated, a direct current power source for supplying a direct current between the anode and the cathode, a regulating tank for adjusting the water quality of the treated water, and between the electrolytic cell and the regulating tank A circulation mechanism that circulates the treated water, a pH adjuster supply unit that adds a pH adjuster for maintaining the pH of the treated water in a predetermined range, and nitrogen removal treatment other than the pH adjuster. A drug supply unit that supplies the required drug; and a control unit that controls a supply amount of the drug supplied from the drug supply unit. In the control unit, the pH adjustment agent added from the pH adjustment agent supply unit Calculate the addition rate and calculate the pH adjuster Based on the addition rate, to estimate the principal reaction mechanism at the cathode, and controls the supply amount of a given drug, needed nitrogen removal process from the drug supply unit according to the estimated reaction mechanism.

本発明によれば、窒素成分の濃度やpH調整剤の使用量に基づいて陰極における反応機構を推定し、それに応じて適切な薬剤添加の制御を行うようにしているので、効率的な反応制御が可能となり、安定的に被処理水中の窒素成分を除去することができる。   According to the present invention, the reaction mechanism at the cathode is estimated based on the concentration of the nitrogen component and the amount of the pH adjuster used, and appropriate chemical addition control is performed accordingly. Therefore, the nitrogen component in the water to be treated can be removed stably.

窒素濃度の測定結果から反応機構を推定して薬剤の添加を制御する流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow which estimates reaction mechanism from the measurement result of nitrogen concentration, and controls addition of a chemical | medical agent. pH調整剤の使用量の変化から反応機構を推定して薬剤の添加を制御する流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow which estimates the reaction mechanism from the change of the usage-amount of a pH adjuster, and controls addition of a chemical | medical agent. 窒素除去方法に用いられる窒素除去装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the nitrogen removal apparatus used for the nitrogen removal method. 窒素除去装置における電解槽の構成図である。It is a block diagram of the electrolytic vessel in a nitrogen removal apparatus. 窒素濃度測定装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a nitrogen concentration measuring apparatus. 実施例1における電解処理中の窒素濃度の変化を示したグラフである。2 is a graph showing changes in nitrogen concentration during electrolytic treatment in Example 1. FIG. 比較例1における電解処理時間の経過に伴う被処理水中の窒素濃度の変化とORPの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the nitrogen concentration in to-be-processed water with progress of the electrolytic treatment time in the comparative example 1, and the change of ORP. 実施例2における電解処理中の窒素濃度の変化と苛性ソーダの添加速度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the nitrogen concentration during the electrolytic treatment in Example 2, and the change of the addition rate of caustic soda.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態(以下、「本実施の形態」という。)について、以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
1.窒素除去方法
2.被処理水に対する電解処理反応(窒素除去機構)について
2−1.基本となる窒素除去反応機構
2−2.反応機構の変化(推移)
2−3.反応機構の推定に応じた薬剤供給制御(反応制御)
3.窒素除去装置
3−1.窒素除去装置の構成
3−2.窒素除去装置における薬剤供給制御
4.実施例
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail in the following order. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1. Nitrogen removal method 2. Electrolytic treatment reaction (nitrogen removal mechanism) for water to be treated 2-1. Basic nitrogen removal reaction mechanism 2-2. Change (change) of reaction mechanism
2-3. Drug supply control according to reaction mechanism estimation (reaction control)
3. 3. Nitrogen removing device 3-1. Configuration of nitrogen removing apparatus 3-2. 3. Drug supply control in the nitrogen removing device Example

≪1.窒素除去方法≫
本実施の形態に係る窒素除去方法は、塩化物イオンを含有する被処理水(例えば、工場等から排出される排水等)に対して電気分解処理を施すものであり、その被処理水中に含まれる酸化態窒素等の窒素成分を電気化学的に還元処理して除去する方法である。
<< 1. Nitrogen removal method >>
The nitrogen removal method according to the present embodiment performs an electrolysis process on water to be treated containing chloride ions (for example, wastewater discharged from a factory or the like), and is included in the water to be treated. The nitrogen component such as oxidized nitrogen is removed by electrochemical reduction treatment.

この電気化学的な還元処理による除去方法は、陽極及び陰極を有する電解槽に被処理水を収容し、その電極に電圧を印加して通電することによって、陽極では塩化物イオンを酸化して次亜塩素酸を生成させ、陰極では酸化態窒素等の窒素成分を還元してアンモニアを生成させるものである。そして、発生した次亜塩素酸とアンモニアとを反応させることによって酸化態窒素を窒素ガスとして除去する。特に、本実施の形態に係る方法においては、陽極と陰極との間をイオン交換膜等の隔膜によって区画しない無隔膜電解槽に被処理水を収容して電解分解を行い、窒素成分を除去する。   In this removal method by electrochemical reduction treatment, water to be treated is accommodated in an electrolytic cell having an anode and a cathode, and a voltage is applied to the electrode to energize it. Chlorous acid is produced, and at the cathode, nitrogen components such as oxidized nitrogen are reduced to produce ammonia. Then, the oxidized nitrogen is removed as nitrogen gas by reacting the generated hypochlorous acid with ammonia. In particular, in the method according to the present embodiment, water to be treated is stored in a non-diaphragm electrolytic cell in which an anode and a cathode are not partitioned by a diaphragm such as an ion exchange membrane, and electrolytic decomposition is performed to remove nitrogen components. .

具体的に、本実施の形態に係る窒素除去方法は、窒素成分の除去処理過程で被処理水中の窒素成分の濃度を測定し、その濃度測定結果に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて、窒素除去処理に要する所定の薬剤の添加を制御することを特徴とする。   Specifically, the nitrogen removal method according to the present embodiment measures the concentration of the nitrogen component in the water to be treated in the process of removing the nitrogen component, and estimates the main reaction mechanism at the cathode based on the concentration measurement result. According to the estimated reaction mechanism, the addition of a predetermined drug required for the nitrogen removal process is controlled.

または、被処理水中の窒素成分の測定濃度に基づいて反応機構を推定することに代えて、被処理水のpHをpH調整剤により所定の範囲に維持し、窒素成分の除去処理過程におけるpH調整剤の使用量に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定する。そして、その推定した反応機構に応じて、窒素除去処理に要する所定の薬剤の添加を制御することを特徴とする。   Alternatively, instead of estimating the reaction mechanism based on the measured concentration of the nitrogen component in the water to be treated, the pH of the water to be treated is maintained within a predetermined range with a pH adjuster, and the pH adjustment in the process of removing the nitrogen component Based on the amount of agent used, the main reaction mechanism at the cathode is estimated. And according to the estimated reaction mechanism, addition of the predetermined chemical | medical agent required for a nitrogen removal process is controlled, It is characterized by the above-mentioned.

このように、本実施の形態に係る窒素除去方法では、被処理水中の窒素成分の濃度又は被処理水のpHを所定範囲に維持するためのpH調整剤の使用量に基づいて、除去処理過程における所定の時点での陰極における主たる反応機構を推定することが重要となる。そして、この方法では、その推定した反応機構に応じて、その時点における窒素除去処理に要する薬剤の添加を制御する。このことにより、効率的な反応制御を行うことが可能となり、安定的に被処理水中の酸化態窒素等の窒素成分を除去することができる。   As described above, in the nitrogen removal method according to the present embodiment, the removal treatment process is based on the concentration of the nitrogen component in the treated water or the amount of the pH adjuster used to maintain the pH of the treated water in a predetermined range. It is important to estimate the main reaction mechanism at the cathode at a given point in time. And in this method, according to the estimated reaction mechanism, the addition of the chemical | medical agent required for the nitrogen removal process at the time is controlled. As a result, efficient reaction control can be performed, and nitrogen components such as oxidized nitrogen in the water to be treated can be stably removed.

≪2.被処理水に対する電解処理反応(窒素除去機構)について≫
先ず、電解槽にて生じる被処理水の電解処理反応について、より具体的に説明する。
≪2. About electrolytic treatment reaction (nitrogen removal mechanism) for water to be treated >>
First, the electrolytic treatment reaction of water to be treated generated in the electrolytic bath will be described more specifically.

<2−1.基本となる窒素除去反応機構>
被処理水に対する電解処理においては、電解槽に設けられた陽極及び陰極への通電が開始されると、陽極では、下記反応式1のように、塩化物イオンから次亜塩素酸イオンへの酸化が行われる。一方で、陰極では、下記反応式2のように、被処理水中の窒素成分(例えば硝酸態窒素)からアンモニア(アンモニア態窒素)への還元が行われる。なお、下記反応式1及び反応式2は、同じ電気量あたりの反応当量を比較するため、48電子モルあたりの反応当量で表記する。
<2-1. Basic nitrogen removal reaction mechanism>
In the electrolytic treatment of the water to be treated, when energization to the anode and the cathode provided in the electrolytic cell is started, the anode is oxidized from chloride ions to hypochlorite ions as shown in the following reaction formula 1. Is done. On the other hand, at the cathode, as shown in the following reaction formula 2, the nitrogen component (for example, nitrate nitrogen) in the water to be treated is reduced to ammonia (ammonia nitrogen). In addition, in the following reaction formula 1 and reaction formula 2, in order to compare the reaction equivalent per the same electric quantity, it represents with the reaction equivalent per 48 electron moles.

[反応式1:陽極における反応]
24Cl + 24HO → 24ClO + 48H + 48e
[反応式2:陰極における反応]
6NO + 48e + 42HO → 6NH + 60OH
[Reaction Scheme 1: Reaction at the Anode]
24Cl - + 24H 2 O → 24ClO - + 48H + + 48e
[Reaction Formula 2: Reaction at the Cathode]
6NO 3 + 48e + 42H 2 O → 6NH 4 + + 60OH

本実施の形態に係る窒素除去方法においては、陽極と陰極とを区画しない無隔膜電解槽にて電気分解を行う。このことから、陽極にて生成した次亜塩素酸(ClO)と、陰極における酸化態窒素の還元反応で生成したアンモニア(NH )は、電解槽中で均一に混合されて下記反応式3に従ってその場で反応し、窒素ガス(N)となって除去されて脱窒素反応が完結する。 In the nitrogen removal method according to the present embodiment, electrolysis is performed in a diaphragm membrane electrolytic cell that does not partition the anode and the cathode. From this, hypochlorous acid (ClO ) generated at the anode and ammonia (NH 4 + ) generated by the reduction reaction of oxidized nitrogen at the cathode are uniformly mixed in the electrolytic cell, and the following reaction formula The reaction is performed in situ according to No. 3 and removed as nitrogen gas (N 2 ) to complete the denitrification reaction.

[反応式3]
6NH + 9ClO → 3N + 9Cl + 9HO + 6H
[Reaction Formula 3]
6NH 4 + + 9ClO → 3N 2 + 9Cl + 9H 2 O + 6H +

そして、以上で述べた電極反応から脱窒素反応までの総括反応式は、下記反応式4の通りとなる。   The overall reaction formula from the electrode reaction to the denitrification reaction described above is as shown in the following reaction formula 4.

[反応式4]
6NO + 15Cl + 3HO → 3N + 15ClO + 6OH
[Reaction Formula 4]
6NO 3 + 15Cl + 3H 2 O → 3N 2 + 15ClO + 6OH

上述した窒素除去反応においては、被処理水のpHが低くなると電解槽内の陽極にて生成した次亜塩素酸から塩素ガスが発生し、一方でpHが高くなるとアンモニアが揮発する。アンモニアと次亜塩素酸が反応するときに硝酸イオンが生成され易くなる等の問題があることから、電解処理中は被処理水のpHを、概ね4.0〜10.0に維持し、より好ましくは5.0〜9.0に維持する。   In the nitrogen removal reaction described above, chlorine gas is generated from hypochlorous acid generated at the anode in the electrolytic cell when the pH of the water to be treated is lowered, and ammonia is volatilized when the pH is increased. Since there is a problem that nitrate ions are easily generated when ammonia and hypochlorous acid react with each other, the pH of the water to be treated is maintained at approximately 4.0 to 10.0 during the electrolytic treatment. Preferably it maintains at 5.0-9.0.

被処理水のpH調整においては、例えば苛性ソーダ等のアルカリや、塩酸や硫酸等の酸をpH調整剤として添加することによって、上述の範囲にpHを維持する。なお、pH調整剤としては、特に限定されないが、後述する余剰次亜塩素酸スカベンジャーとしてアンモニア又はアンモニウム塩を用いる場合には、電解処理によってpHが低下する方向に変動するため、苛性ソーダ等のアルカリを用いることが好ましい。   In pH adjustment of to-be-processed water, pH is maintained in the above-mentioned range by adding alkalis, such as caustic soda, and acids, such as hydrochloric acid and a sulfuric acid, as a pH adjuster, for example. The pH adjuster is not particularly limited. However, when ammonia or ammonium salt is used as the surplus hypochlorous acid scavenger described later, the pH fluctuates due to electrolytic treatment, so alkali such as caustic soda is used. It is preferable to use it.

ところで、上記反応式4に示されるように、陽極で生成した次亜塩素酸は、陰極で生成したアンモニア態窒素の脱窒素反応にて消費される分よりも過剰となる。そのため、電解液中では、次亜塩素酸が余剰となり、無隔膜電解槽においてはその余剰の次亜塩素酸が陰極の近傍にも存在することになる。   By the way, as shown in the above reaction formula 4, the hypochlorous acid produced at the anode is in excess of the amount consumed in the denitrification reaction of the ammonia nitrogen produced at the cathode. Therefore, hypochlorous acid becomes surplus in the electrolytic solution, and the surplus hypochlorous acid is also present in the vicinity of the cathode in the diaphragm electrolyzer.

このように、無隔膜電解槽において、還元反応を行う陰極の近傍に次亜塩素酸が存在するようになると、次亜塩素酸は強い酸化作用を有することから、陰極での酸化態窒素等の窒素成分に対する還元反応を阻害する。   In this way, when hypochlorous acid is present in the vicinity of the cathode that performs the reduction reaction in the diaphragmless electrolytic cell, hypochlorous acid has a strong oxidizing action, so that the oxidized nitrogen and the like at the cathode Inhibits the reduction reaction to the nitrogen component.

このことから、本実施の形態においては、余剰の次亜塩素酸による陰極における還元反応への阻害を防止するために、電解反応で余剰となる次亜塩素酸を消費(捕捉して分解)するスカベンジャー(以下、「余剰次亜塩素酸スカベンジャー」という。)を電解槽内に存在させるようにする。これにより、余剰の次亜塩素酸が陰極の近傍に到達する前に、余剰次亜塩素酸スカベンジャーによって次亜塩素酸を分解することができ、陰極における酸化態窒素に対する還元反応を効率的に進行させることができる。   For this reason, in the present embodiment, in order to prevent the excessive hypochlorous acid from inhibiting the reduction reaction at the cathode, surplus hypochlorous acid is consumed (captured and decomposed) in the electrolytic reaction. A scavenger (hereinafter referred to as “excess hypochlorous acid scavenger”) is allowed to be present in the electrolytic cell. This allows the hypochlorous acid to be decomposed by the surplus hypochlorous acid scavenger before surplus hypochlorous acid reaches the vicinity of the cathode, and the reduction reaction for oxidized nitrogen at the cathode proceeds efficiently. Can be made.

余剰次亜塩素酸スカベンジャーとしては、次亜塩素酸と迅速に反応する化合物であればそれ以上の限定をするものではなく、例えばアンモニアやアンモニウム塩、亜硫酸塩等を用いることができる。その中でも、次亜塩素酸との反応性や経済性等を考慮すると、アンモニア又はアンモニウム塩を用いることが好ましい。なお、余剰次亜塩素酸スカベンジャーは、その種類によって電解中のpHの変動が異なる。このことから、添加する余剰次亜塩素酸スカベンジャーの種類に応じて、被処理水のpHを調整するpH調整剤の種類についても適宜変更して、被処理水のpH制御を行うことが好ましい。   The surplus hypochlorous acid scavenger is not limited as long as it is a compound that reacts rapidly with hypochlorous acid. For example, ammonia, ammonium salt, sulfite and the like can be used. Among them, it is preferable to use ammonia or an ammonium salt in consideration of reactivity with hypochlorous acid, economy, and the like. The surplus hypochlorous acid scavenger varies in pH during electrolysis depending on the type. For this reason, it is preferable to control the pH of the water to be treated by appropriately changing the type of pH adjuster that adjusts the pH of the water to be treated according to the type of surplus hypochlorous acid scavenger to be added.

ここで、より具体的に、次亜塩素酸スカベンジャーとしてアンモニウム塩を用いた場合を例として反応機構を説明する。   Here, more specifically, the reaction mechanism will be described by taking an example in which an ammonium salt is used as a hypochlorous acid scavenger.

次亜塩素酸スカベンジャーとしてアンモニウム塩を添加すると、陽極にて発生した次亜塩素酸とアンモニアとは、下記反応式5に従って反応し、総括反応が下記反応式6のようになる。下記反応式6から分かるように、余剰次亜塩素酸スカベンジャーとしてアンモニウム塩を用いた場合には、電解処理によってpHが低下する方向に変動するので、pH調整剤としては苛性ソーダ等のアルカリを用いる。   When an ammonium salt is added as a hypochlorous acid scavenger, hypochlorous acid and ammonia generated at the anode react according to the following reaction formula 5, and the overall reaction becomes the following reaction formula 6. As can be seen from the reaction formula 6 below, when an ammonium salt is used as the surplus hypochlorous acid scavenger, the pH varies due to the electrolytic treatment, so an alkali such as caustic soda is used as the pH adjuster.

[反応式5]
10NH + 15ClO → 5N + 15Cl + 15HO + 10H
[Reaction Formula 5]
10NH 4 + + 15ClO → 5N 2 + 15Cl + 15H 2 O + 10H +

[反応式6]
6NO + 10NH →8N + 18HO + 4H
[Reaction Formula 6]
6NO 3 + 10NH 4 + → 8N 2 + 18H 2 O + 4H +

<2−2.反応機構の変化(推移)>
さて、上述したそれぞれの反応式は、反応式1及び反応式2にて示した陽極及び陰極における電解反応が電流効率100%で進行した場合の反応当量関係を表記したものである。電解処理においては、被処理水中の共存物質の影響等もあり、現実の電解処理で電流効率が100%になるとは限らず、上述したpHの動きや余剰次亜塩素酸スカベンジャーの必要量は上述した反応式で記載された量とは異なってくる。したがって、電解処理においては、被処理水の窒素成分やpH等の重要な水質項目を常時又は間欠的に監視しながら処理を進めることが必要となる。
<2-2. Changes in the reaction mechanism (transition)>
Each of the reaction formulas described above represents a reaction equivalent relationship when the electrolytic reaction at the anode and the cathode shown in the reaction formulas 1 and 2 proceeds at a current efficiency of 100%. In the electrolytic treatment, there is an influence of coexisting substances in the water to be treated, and the current efficiency is not necessarily 100% in the actual electrolytic treatment. The above-mentioned pH movement and the necessary amount of surplus hypochlorous acid scavenger are described above. The amount described in the reaction formula is different. Therefore, in the electrolytic treatment, it is necessary to proceed with the treatment while constantly or intermittently monitoring important water quality items such as nitrogen components and pH of the water to be treated.

具体的には、例えば、余剰次亜塩素酸スカベンジャー濃度が高いほど、次亜塩素酸との反応速度が大きくなるので、酸化態窒素等の窒素成分の還元反応を促進する効果が高い。したがって、必要な反応速度を維持できるだけの余剰次亜塩素酸スカベンジャー濃度を維持しながら電解を継続することが好ましいが、必要とされる余剰次亜塩素酸スカベンジャー濃度は、陽極での次亜塩素酸の生成速度にも依存する。そのため、生成速度が大きいほど、維持すべき余剰次亜塩素酸スカベンジャー濃度も高くすることが必要となる。そしてまた、その陽極での次亜塩素酸の生成速度は、陽極及び陰極に印加する直流電流の通電量に比例する。このことから、その通電量によっても必要となる余剰次亜塩素酸スカベンジャー濃度は変動することになる。   Specifically, for example, the higher the surplus hypochlorous acid scavenger concentration, the higher the reaction rate with hypochlorous acid, so the effect of promoting the reduction reaction of nitrogen components such as oxidized nitrogen is high. Therefore, it is preferable to continue the electrolysis while maintaining a surplus hypochlorous acid scavenger concentration sufficient to maintain the required reaction rate, but the required surplus hypochlorous acid scavenger concentration is less than the hypochlorous acid concentration at the anode. It depends on the generation speed. For this reason, it is necessary to increase the concentration of excess hypochlorous acid scavenger to be maintained as the production rate increases. In addition, the generation rate of hypochlorous acid at the anode is proportional to the amount of direct current applied to the anode and the cathode. Therefore, the necessary excess hypochlorous acid scavenger concentration varies depending on the amount of current.

このように、被処理水に対する電解処理においては、様々な要因によって必要となる余剰次亜塩素酸スカベンジャーの濃度は変動し、そして、被処理水中の余剰次亜塩素酸スカベンジャー濃度によって、陰極における主たる反応機構も変化(推移)する。   Thus, in the electrolytic treatment of the water to be treated, the concentration of surplus hypochlorous acid scavenger required due to various factors fluctuates, and the main concentration at the cathode depends on the concentration of surplus hypochlorous acid scavenger in the water to be treated. The reaction mechanism also changes (changes).

ここで、陰極における反応機構の推移について具体例を挙げてより詳しく説明する。表1は、余剰次亜塩素酸スカベンジャーとしてアンモニアやアンモニウム塩を添加した場合の、その被処理水中での濃度(アンモニア性窒素濃度)(mg/L)に応じた陰極における主たる反応機構の推移をまとめたものである。   Here, the transition of the reaction mechanism at the cathode will be described in more detail with a specific example. Table 1 shows the transition of the main reaction mechanism at the cathode according to the concentration (ammonia nitrogen concentration) (mg / L) in the treated water when ammonia or ammonium salt is added as a surplus hypochlorous acid scavenger. It is a summary.

なお、この表1は、窒素成分としての硝酸態窒素(酸化態窒素)が5000mg/L含有されている被処理水を例に挙げ、また被処理水のpHを所定範囲に維持するpH調整剤として苛性ソーダを用いた例としてまとめたものである。したがって、反応機構が推移するスカベンジャー濃度の3000mg/Lは、あくまでも本具体例をおいて反応機構が推移するおよその濃度であって、反応機構の推移点は当然この濃度に限られるものではない。   In addition, this Table 1 gives the example of the to-be-processed water which contains 5000 mg / L of nitrate nitrogen (oxidized nitrogen) as a nitrogen component, and the pH adjuster which maintains the pH of to-be-processed water in a predetermined range. Are summarized as examples using caustic soda. Therefore, the scavenger concentration of 3000 mg / L at which the reaction mechanism changes is an approximate concentration at which the reaction mechanism changes in this specific example, and the transition point of the reaction mechanism is not limited to this concentration.

Figure 2015009173
Figure 2015009173

表1に示すように、反応初期においてアンモニア性窒素(スカベンジャー)濃度が高く、例えば概ね3000mg/L以上である場合(フェーズI)には、陰極における酸化態窒素の還元効率はほぼ100%であり、酸化態窒素の還元反応とともに生成したアンモニアの酸化反応が生じ、窒素ガスとして窒素成分が除去される。   As shown in Table 1, when the ammonia nitrogen (scavenger) concentration is high at the initial stage of the reaction, for example, approximately 3000 mg / L or more (Phase I), the reduction efficiency of oxidized nitrogen at the cathode is almost 100%. Then, an oxidation reaction of ammonia generated along with a reduction reaction of oxidized nitrogen occurs, and a nitrogen component is removed as nitrogen gas.

次に、反応が進行して処理液中のスカベンジャー濃度が低下してくると(フェーズII)、陰極での酸化態窒素の還元効率が低くなる。具体的には、スカベンジャー濃度が3000mg/L未満となると、酸化態窒素の還元効率が低くなり、酸化態窒素濃度の減少速度(分解速度)が小さくなる。したがって、被処理液中の酸化態窒素の濃度を測定していくことにより、その時間変化量によって還元効率が低くなったことを検出することができる。   Next, when the reaction proceeds and the scavenger concentration in the treatment liquid decreases (phase II), the reduction efficiency of oxidized nitrogen at the cathode decreases. Specifically, when the scavenger concentration is less than 3000 mg / L, the reduction efficiency of oxidized nitrogen is lowered, and the reduction rate (decomposition rate) of the oxidized nitrogen concentration is reduced. Therefore, by measuring the concentration of oxidized nitrogen in the liquid to be treated, it is possible to detect that the reduction efficiency has decreased due to the amount of change over time.

一方で、被処理水中の合計の塩素(Cl)濃度は、反応が進行しても変化しない。これは、被処理水中でCl⇔ClOの変化を繰り返すだけであって、系外に塩素が出ていかないためである。そのため、陽極での酸化効率は、処理の過程であまり変化は無い。上述のように、陰極での還元効率だけが低くなると、酸化態窒素の還元に由来するアンモニアの酸化分解反応の比率が低くなり、スカベンジャーの分解だけが行われるようになる。すると、その結果として、総括主反応が上記反応式6から下記反応式7へと変化する。   On the other hand, the total chlorine (Cl) concentration in the water to be treated does not change even if the reaction proceeds. This is because only the change of Cl⇔ClO is repeated in the water to be treated, and chlorine does not come out of the system. Therefore, the oxidation efficiency at the anode does not change much during the process. As described above, when only the reduction efficiency at the cathode is lowered, the ratio of the oxidative decomposition reaction of ammonia derived from the reduction of oxidized nitrogen is lowered, and only the scavenger is decomposed. As a result, the overall main reaction changes from the above reaction formula 6 to the following reaction formula 7.

[反応式7]
16NH + 24ClO → 8N + 24Cl + 24HO + 16H
[Reaction Scheme 7]
16NH 4 + + 24ClO → 8N 2 + 24Cl + 24H 2 O + 16H +

このように、総括主反応が反応式6から反応式7に変化して、ClOの強い酸化作用によりアンモニアの酸化が主反応となると、Hの発生量の増加に伴ってpH調整剤(苛性ソーダ等)の使用量が増加(添加速度が上昇)することになる。したがって、pH調整剤の添加速度を測定することによっても、還元効率が低くなったことを検出することができる。 Thus, overall main reaction is changed in Scheme 7 from Scheme 6, ClO - strong when the oxidation of ammonia by oxidation is the main reaction, pH modifiers with increasing amount of generated H + ( The amount of caustic soda used) will increase (addition rate will increase). Therefore, it can be detected that the reduction efficiency is lowered by measuring the addition rate of the pH adjuster.

なお、還元効率が低下してきても、スカベンジャーであるアンモニアは低濃度ながらまだ残留している。スカベンジャーのアンモニアが枯渇するまで電解を続けても、還元効率が低下している状態では酸化態窒素の還元を十分に行うことができないため、スカベンジャーを無駄に消費していることになる。したがって、スカベンジャーを追加添加するかどうかの判断は、上述したように、酸化態窒素の濃度の変化やpH調整剤の使用量の増加に基づいて、還元効率が低下してきたことを検出した段階で行うことが望ましい。   Even if the reduction efficiency decreases, the scavenger ammonia still remains in low concentration. Even if electrolysis is continued until the ammonia in the scavenger is exhausted, the reduction of the oxidized nitrogen cannot be sufficiently performed in a state where the reduction efficiency is lowered, so that the scavenger is wasted. Therefore, as described above, whether or not to add additional scavengers is determined at the stage where it has been detected that the reduction efficiency has been reduced based on the change in the concentration of oxidized nitrogen and the increase in the amount of pH adjuster used. It is desirable to do.

<2−3.反応機構の推定に応じた薬剤供給制御(反応制御)>
そこで、本実施の形態に係る窒素除去方法においては、窒素成分の除去処理過程で被処理水中の窒素成分の濃度を測定し、その濃度測定結果に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定する。そして、推定した反応機構に応じて、窒素除去処理に要する所定の薬剤の添加を制御する。
<2-3. Drug supply control according to estimation of reaction mechanism (reaction control)>
Therefore, in the nitrogen removal method according to the present embodiment, the concentration of the nitrogen component in the water to be treated is measured in the process of removing the nitrogen component, and the main reaction mechanism at the cathode is estimated based on the concentration measurement result. And according to the estimated reaction mechanism, addition of the predetermined chemical | medical agent required for a nitrogen removal process is controlled.

または、被処理水のpHをpH調整剤により所定の範囲に維持して窒素成分の除去処理を行う過程で、そのpH調整剤の使用量(供給量)に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定する。そして、推定した反応機構に応じて、窒素除去処理に要する所定の薬剤の添加を制御する。   Alternatively, in the process of removing nitrogen components while maintaining the pH of the water to be treated in a predetermined range with the pH adjuster, the main reaction mechanism at the cathode is determined based on the amount of use (supply amount) of the pH adjuster. presume. And according to the estimated reaction mechanism, addition of the predetermined chemical | medical agent required for a nitrogen removal process is controlled.

[窒素濃度の測定結果から反応機構を推定する場合]
具体的に、被処理水中の窒素濃度の測定結果から反応機構を推定するに際しては、図1のフローチャートに示すように、先ず、ステップS11として、被処理水中の酸化態窒素の窒素濃度を測定する。次に、ステップS12として、測定した窒素濃度に基づいて、処理時間の経過に伴う窒素濃度の減少速度(分解速度)を算出する。
[When estimating reaction mechanism from measurement result of nitrogen concentration]
Specifically, when estimating the reaction mechanism from the measurement result of the nitrogen concentration in the water to be treated, as shown in the flowchart of FIG. 1, first, as step S11, the nitrogen concentration of the oxidized nitrogen in the water to be treated is measured. . Next, as step S12, a decrease rate (decomposition rate) of the nitrogen concentration with the lapse of the processing time is calculated based on the measured nitrogen concentration.

そして次に、ステップS13として、算出した窒素濃度の減少速度(減少傾き)が所定の値(設定値)以下であるか否かを判断する。すなわち、酸化態窒素の分解速度が低下してきているか否かを判断する。この判断の結果、減少速度が設定値よりも大きい場合(No)には、再びステップS11に戻る。一方で、減少速度が設定値以下であると判断された場合(Yes)には、ステップS14に進む。   Next, in step S13, it is determined whether or not the calculated decrease rate (decrease slope) of the nitrogen concentration is equal to or less than a predetermined value (set value). That is, it is determined whether or not the decomposition rate of oxidized nitrogen is decreasing. As a result of this determination, if the decrease rate is greater than the set value (No), the process returns to step S11 again. On the other hand, if it is determined that the decrease rate is equal to or less than the set value (Yes), the process proceeds to step S14.

ステップS14では、窒素濃度の減少速度が設定値以下と判断されたが、被処理水中の酸化態窒素の濃度が処理目標とする値以下となったか否か、すなわち、その測定した窒素濃度が処理目標値以下となっており十分に処理対象とする窒素成分を除去することができた状態であるか否かを判断する。この判断の結果、酸化態窒素濃度が目標値以下となっている場合(Yes)には、窒素除去処理を終了する。一方で、酸化態窒素濃度が目標値よりも高い場合(No)、すなわち、未だ十分に窒素除去処理が行われていない場合には、ステップS15に進む。   In step S14, it has been determined that the rate of decrease in nitrogen concentration is equal to or less than the set value, but whether or not the concentration of oxidized nitrogen in the water to be treated is equal to or lower than the target value, that is, the measured nitrogen concentration is treated. It is determined whether or not the nitrogen component that is equal to or less than the target value has been sufficiently removed. If the result of this determination is that the oxidized nitrogen concentration is below the target value (Yes), the nitrogen removal process is terminated. On the other hand, if the oxidized nitrogen concentration is higher than the target value (No), that is, if the nitrogen removal process has not been sufficiently performed, the process proceeds to step S15.

ステップS15では、酸化態窒素の濃度の減少速度が小さくなり、未だ目標濃度にまで十分な処理ができていないことから、スカベンジャー濃度の低下により、陰極において反応機構の変化があったものと判断し、すなわち、陰極における反応機構が上記表1のフェーズIIの段階に推移したものと判断し、スカベンジャーを追加添加するようにする。   In step S15, the rate of decrease in the concentration of oxidized nitrogen is reduced, and sufficient processing has not yet been performed to reach the target concentration. Therefore, it is determined that the reaction mechanism has changed at the cathode due to the decrease in the scavenger concentration. That is, it is determined that the reaction mechanism at the cathode has shifted to the phase II in Table 1 above, and an additional scavenger is added.

ここで、被処理水中の窒素濃度の測定方法としては、特に限定されないが、例えば中心波長が254nmの紫外線による紫外線吸光光度法を用いた装置を用いて行うことができる。また、詳しくは後述するが、工場排水等の被処理水中にはクロラミン類が中間生成物として含まれていることから、吸光光度法により濃度測定を行う場合には、そのクロラミン類によって吸光度検出が阻害されないように、予めクロラミン類を分解除去しておくことが好ましい。   Here, the method for measuring the nitrogen concentration in the water to be treated is not particularly limited. For example, it can be performed using an apparatus using an ultraviolet absorption photometry method using ultraviolet rays having a central wavelength of 254 nm. In addition, as will be described in detail later, chloramines are contained as intermediate products in the water to be treated such as factory effluent. Therefore, when the concentration is measured by absorptiometry, the absorbance is detected by the chloramines. It is preferable to decompose and remove chloramines in advance so as not to be inhibited.

[pH調整剤の使用量の変化から反応機構を推定する場合]
また、pH調整剤の使用量の変化に基づいて反応機構を推定するに際しては、図2のフローチャートに示すように、先ず、ステップS21として、被処理水中のpHを所定範囲に維持するために添加するpH調整剤(例えば苛性ソーダ等)の添加速度を算出する。そして次に、ステップS22として、算出した添加速度(pH調整剤の使用量の傾き)が所定の値(設定値)以上であるか否かを判断する。すなわち、pH調整剤の使用量が増加しているか否かを判断する。この判断の結果、添加速度が設定値よりも小さい場合(No)には、再びステップS21に戻る。一方で、添加速度が設定値以上であると判断された場合(Yes)には、ステップS23に進む。
[When estimating the reaction mechanism from changes in the amount of pH adjuster used]
Further, when estimating the reaction mechanism based on the change in the amount of the pH adjuster used, as shown in the flowchart of FIG. 2, first, as step S21, it is added to maintain the pH of the water to be treated within a predetermined range. The addition rate of a pH adjuster (such as caustic soda) is calculated. Next, in step S22, it is determined whether or not the calculated addition rate (the slope of the usage amount of the pH adjusting agent) is equal to or greater than a predetermined value (set value). That is, it is determined whether or not the usage amount of the pH adjuster is increasing. As a result of this determination, when the addition rate is smaller than the set value (No), the process returns to step S21 again. On the other hand, when it is determined that the addition rate is equal to or higher than the set value (Yes), the process proceeds to step S23.

ステップS23では、被処理水中の酸化態窒素の濃度を測定する。そして次に、ステップS24として、pH調整剤の添加速度が設定値以上と判断されたが、ステップS23で測定した被処理水中の酸化態窒素の濃度が処理目標とする値以下となったか否か、すなわち、その測定した窒素濃度が処理目標値以下となっており十分に処理対象とする窒素成分を除去することができた状態であるか否かを判断する。この判断の結果、酸化態窒素濃度が処理目標値以下となっている場合(Yes)には、窒素除去処理を終了する。一方で、酸化態窒素濃度が処理目標値よりも高い場合(No)、すなわち、未だ十分に窒素除去処理が行われていない場合には、ステップS25に進む。   In step S23, the concentration of oxidized nitrogen in the water to be treated is measured. Then, in step S24, it is determined that the addition rate of the pH adjusting agent is equal to or higher than the set value, but whether or not the concentration of oxidized nitrogen in the water to be treated measured in step S23 is equal to or lower than the treatment target value. That is, it is determined whether or not the measured nitrogen concentration is equal to or lower than the processing target value and the nitrogen component to be processed can be sufficiently removed. As a result of this determination, when the oxidized nitrogen concentration is equal to or lower than the processing target value (Yes), the nitrogen removal processing is terminated. On the other hand, if the oxidized nitrogen concentration is higher than the treatment target value (No), that is, if the nitrogen removal treatment has not been sufficiently performed, the process proceeds to step S25.

ステップS25では、pH調整剤の添加速度が大きくなり、未だ目標濃度にまで十分な処理ができていないことから、スカベンジャー濃度の低下により、陰極において反応機構の変化があったものと判断し、すなわち、陰極における反応機構が上記表1のフェーズIIの段階に推移したものと判断し、スカベンジャーを追加添加するようにする。   In step S25, the rate of addition of the pH adjuster is increased, and since sufficient treatment has not yet been achieved to the target concentration, it is determined that the reaction mechanism has changed at the cathode due to the decrease in the scavenger concentration. Then, it is determined that the reaction mechanism at the cathode has shifted to the phase II in Table 1 above, and an additional scavenger is added.

ここで、pH調整剤の添加速度の増加に関しては、例えば、処理経過時間に対するpH調整剤の使用量の傾きが2倍以上に変化したときに、反応機構の変化があったものと判断し、スカベンジャーを追加添加する制御を行うようにすることができる。   Here, regarding the increase in the rate of addition of the pH adjusting agent, for example, when the slope of the amount of the pH adjusting agent used with respect to the processing elapsed time has changed more than twice, it is determined that the reaction mechanism has changed, It is possible to perform control for adding an additional scavenger.

以上のように、本実施の形態に係る窒素除去方法では、測定された被処理水中の酸化態窒素の濃度の測定結果や、被処理水のpHの測定結果によるpH調整剤の使用量の変化に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて酸化態窒素の除去処理に要する薬剤(次亜塩素酸スカベンジャー)の供給を制御するようにしている。このような窒素除去方法によれば、酸化態窒素の電解処理における陰極での主たる反応機構を的確に把握して効率的な反応制御を行うことができ、安定的に酸化態窒素等の窒素成分を除去することができる。   As described above, in the nitrogen removal method according to the present embodiment, the measurement result of the measured concentration of oxidized nitrogen in the water to be treated and the change in the usage amount of the pH adjuster according to the measurement result of the pH of the water to be treated. Based on the above, the main reaction mechanism in the cathode is estimated, and the supply of the chemical (hypochlorous acid scavenger) required for the removal of oxidized nitrogen is controlled according to the estimated reaction mechanism. According to such a nitrogen removal method, it is possible to accurately grasp the main reaction mechanism at the cathode in the electrolytic treatment of oxidized nitrogen and perform efficient reaction control, and stably perform nitrogen components such as oxidized nitrogen. Can be removed.

≪3.窒素除去装置≫
次に、本実施の形態に係る窒素除去方法に用いる窒素除去装置について説明する。
≪3. Nitrogen removal equipment >>
Next, the nitrogen removal apparatus used for the nitrogen removal method according to the present embodiment will be described.

<3−1.窒素除去装置の構成>
図3は、本実施の形態に係る窒素除去方法に用いられる窒素除去装置(電解処理装置)の一例を示す概略構成図である。図3に示すように、窒素除去装置10は、陽極と陰極とを備え、窒素成分を含有する被処理水20を収容する電解槽11と、陽極と陰極の間に直流電流を供給する直流電源12と、被処理水20の水質を調整する調整槽13と、電解槽11と調整槽13の間で被処理水20を循環させる循環機構14(14a,14b)とを具備する。また、窒素除去装置10は、被処理水20のpHや次亜塩素酸濃度を測定する測定部15と、被処理水20中の窒素濃度を測定する窒素濃度測定部16とを具備する。さらに、窒素除去装置10は、窒素除去処理に要する薬剤を供給する薬剤供給部17と、薬剤供給部17から供給される薬剤供給量を制御する制御部18とを具備する。
<3-1. Configuration of nitrogen removal device>
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a nitrogen removing apparatus (electrolytic treatment apparatus) used in the nitrogen removing method according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the nitrogen removing apparatus 10 includes an anode and a cathode, and an electrolytic cell 11 that contains water to be treated 20 containing a nitrogen component, and a DC power source that supplies a DC current between the anode and the cathode. 12, the adjustment tank 13 which adjusts the water quality of the to-be-processed water 20, and the circulation mechanism 14 (14a, 14b) which circulates the to-be-processed water 20 between the electrolytic vessel 11 and the adjustment tank 13. Further, the nitrogen removing apparatus 10 includes a measuring unit 15 that measures the pH and hypochlorous acid concentration of the water to be treated 20 and a nitrogen concentration measuring unit 16 that measures the nitrogen concentration in the water to be treated 20. Further, the nitrogen removing apparatus 10 includes a medicine supply unit 17 that supplies a medicine required for the nitrogen removal process, and a control unit 18 that controls a medicine supply amount supplied from the medicine supply unit 17.

(電解槽)
電解槽11は、陽極11a及び陰極11bを1対とする1組以上から構成されている。図4は、この電解槽11の正面図(A)と側面図(B)である。図4に示すように、電解槽11内には、酸化態窒素等の窒素成分を含有する被処理水20が収容され、被処理水20中に少なくとも一部が浸漬するように、例えば薄板状の陽極11aと陰極11bとが配置されている。また、その各電極11a,11bには、後述する直流電源12が接続されおり、直流電源12から印加された直流電流を陽極11aと陰極11bに通電することによって被処理水20中の窒素成分を電解除去する。
(Electrolysis tank)
The electrolytic cell 11 is composed of one or more sets of anode 11a and cathode 11b as a pair. FIG. 4 is a front view (A) and a side view (B) of the electrolytic cell 11. As shown in FIG. 4, in the electrolytic cell 11, water to be treated 20 containing a nitrogen component such as oxidized nitrogen is accommodated, so that at least a part is immersed in the water to be treated 20. The anode 11a and the cathode 11b are arranged. Each electrode 11a, 11b is connected to a DC power source 12 to be described later. By supplying a DC current applied from the DC power source 12 to the anode 11a and the cathode 11b, the nitrogen component in the water to be treated 20 is reduced. Remove electrolytically.

この電解槽11は、陽極11aと陰極11bとの間をイオン交換膜等の隔膜によって区画しない無隔膜電解槽である。この無隔膜の電解槽11では、上述したように、陽極11aにて発生した次亜塩素酸と陰極11bにて発生したアンモニアとが均一に混合され、その場で反応して、窒素ガスとなって除去される(上記反応式3)。なお、陽極11aと陰極11bとの間を隔膜で区画しない無隔膜電解槽では、被処理水20中に含まれる硬度成分が隔膜に目詰まりするといった問題が発生せず原水管理等の負荷がない利点がある。   This electrolytic cell 11 is a non-diaphragm electrolytic cell in which the anode 11a and the cathode 11b are not partitioned by a diaphragm such as an ion exchange membrane. In this non-diaphragm electrolytic cell 11, as described above, hypochlorous acid generated at the anode 11 a and ammonia generated at the cathode 11 b are uniformly mixed and reacted in situ to form nitrogen gas. (Scheme 3 above). In the non-diaphragm electrolytic cell in which the anode 11a and the cathode 11b are not partitioned by a diaphragm, the problem that the hardness component contained in the water to be treated 20 is clogged in the diaphragm does not occur and there is no load such as raw water management. There are advantages.

陽極11aとしては、一般的に用いられている不溶性電極を用いることができる。陽極11aでは、被処理水に含有される塩化物イオンから次亜塩素酸を生成させるために、不溶性電極の中でも塩素発生効率が高い電極を採用することが望ましい。塩素発生効率が高いということは、陽極で塩化物イオンから次亜塩素酸イオンへの酸化反応が他の反応に優先して起こることを意味している。これは、陰極11bで還元された酸化態窒素が、再び酸化されることを防止することにつながる。   As the anode 11a, a commonly used insoluble electrode can be used. In the anode 11a, in order to generate hypochlorous acid from chloride ions contained in the water to be treated, it is desirable to employ an electrode having high chlorine generation efficiency among insoluble electrodes. High chlorine generation efficiency means that the oxidation reaction from chloride ions to hypochlorite ions takes place over other reactions at the anode. This leads to preventing the oxidized nitrogen reduced at the cathode 11b from being oxidized again.

陰極11bは、上述のように、被処理水中の酸化態窒素等の窒素成分を電気分解により除去するために用いられるものであって、酸化態窒素等の窒素成分に対して還元性能を有する金属からなる電極を用いることができる。具体的には、例えば、酸化態窒素に対して還元性能を有する鉄−クロム系合金等の合金をアモルファス状態でコーティングしてなるアモルファス電極を用いることができる。このようなアモルファス電極を用いることにより、直流電流が通電されても、その陰極11bを構成する金属成分が溶液中に溶出することなく、還元性能を維持して電解処理を行うことができる。   As described above, the cathode 11b is used to remove nitrogen components such as oxidized nitrogen in the water to be treated by electrolysis, and is a metal having a reducing performance with respect to nitrogen components such as oxidized nitrogen. An electrode made of can be used. Specifically, for example, an amorphous electrode formed by coating an alloy such as an iron-chromium-based alloy having a reduction performance with respect to oxidized nitrogen in an amorphous state can be used. By using such an amorphous electrode, even when a direct current is applied, the metal component constituting the cathode 11b does not elute into the solution, and the electrolytic treatment can be performed while maintaining the reduction performance.

(直流電源)
直流電源12は、電解槽11に設けられた陽極11a及び陰極11bの間に直流電流を供給印加する。この直流電源12においては、後述する制御部18と接続させて信号の送受信を可能とし、被処理水20の水質や薬剤供給量等に応じて、供給する直流電流の通電量等を制御可能にしてもよい。
(DC power supply)
The DC power source 12 supplies and applies a DC current between the anode 11 a and the cathode 11 b provided in the electrolytic cell 11. This DC power supply 12 is connected to a control unit 18 to be described later so that signals can be transmitted and received, and the energization amount of the DC current to be supplied can be controlled in accordance with the water quality of the treated water 20 and the amount of chemical supply. May be.

(調整槽)
調整槽13は、電解槽11にて電解処理を施す被処理水20を、電解槽11から後述する循環機構14(14a)を介して定期的に取り込んで、その被処理水20のpHや次亜塩素酸濃度等の水質の調整を行う。
(Adjustment tank)
The adjustment tank 13 periodically takes in the water to be treated 20 subjected to the electrolytic treatment in the electrolytic tank 11 from the electrolytic tank 11 through a circulation mechanism 14 (14a) described later, and adjusts the pH of the water to be treated 20 and the next. Adjust water quality such as chlorous acid concentration.

具体的に、調整槽13は、pH調整剤供給部17aや余剰次亜塩素酸スカベンジャー供給部17b等からなる薬剤供給部17に接続されており、後述する測定部15における被処理水20のpHや次亜塩素酸濃度の測定結果、また窒素濃度測定部16における被処理水20中の窒素濃度の測定結果に基づいて、被処理水20に対してpH調整剤や余剰次亜塩素酸スカベンジャー等の窒素除去処理に要する薬剤が供給添加され、被処理水20の水質が調整される。すなわち、被処理水20のpHを電解処理に好適な範囲に調整し、また陽極11aにて発生した余剰の次亜塩素酸を次亜塩素酸スカベンジャーにより分解する。   Specifically, the adjustment tank 13 is connected to a drug supply unit 17 including a pH adjuster supply unit 17a, an excess hypochlorous acid scavenger supply unit 17b, and the like, and the pH of the water to be treated 20 in the measurement unit 15 described later. Based on the measurement result of the hypochlorous acid concentration and the measurement result of the nitrogen concentration in the treated water 20 in the nitrogen concentration measuring unit 16, the pH adjuster, the surplus hypochlorous acid scavenger, etc. for the treated water 20 The chemical required for the nitrogen removal treatment is supplied and added to adjust the quality of the water 20 to be treated. That is, the pH of the water to be treated 20 is adjusted to a range suitable for electrolytic treatment, and surplus hypochlorous acid generated at the anode 11a is decomposed by a hypochlorous acid scavenger.

なお、この調整槽13に送液されて必要に応じて薬剤が添加された被処理水20は、循環機構14(14b)を介して再び電解槽11に循環されて収容される。   In addition, the to-be-processed water 20 which sent the liquid to this adjustment tank 13 and added the chemical | medical agent as needed is circulated again and accommodated in the electrolytic cell 11 via the circulation mechanism 14 (14b).

(循環機構)
循環機構14は、例えば、主として、電解槽11から取り出される被処理水20を調整槽13に移送する循環配管14aと、調整槽13からの被処理水20を再び電解槽11に戻し入れる循環配管14bとからなっている。循環機構14では、被処理水20を例えばポンプ19aによって循環させる。
(Circulation mechanism)
The circulation mechanism 14 mainly includes, for example, a circulation pipe 14 a that transfers the treated water 20 taken out from the electrolytic cell 11 to the adjustment tank 13, and a circulation pipe that returns the treated water 20 from the adjustment tank 13 back to the electrolytic cell 11 again. 14b. In the circulation mechanism 14, the treated water 20 is circulated by, for example, a pump 19a.

(測定部)
測定部15は、例えば上述した循環機構14を構成する循環配管14a上に設けられており、電解槽11から取り込まれた被処理水20のpHを測定するpH測定装置や、陽極11aにて発生した次亜塩素酸濃度を測定する次亜塩素酸濃度測定装置等からなっている。このように測定部15は、窒素除去処理過程における被処理水20の水質を測定する。
(Measurement part)
The measurement unit 15 is provided, for example, on the circulation pipe 14a that constitutes the circulation mechanism 14 described above, and is generated in a pH measurement device that measures the pH of the water to be treated 20 taken from the electrolytic cell 11 or the anode 11a. It consists of a hypochlorous acid concentration measuring device that measures the hypochlorous acid concentration. Thus, the measurement part 15 measures the water quality of the to-be-processed water 20 in a nitrogen removal process.

また、この測定部15は、後述する制御部18に接続されており、この測定部15における被処理水20のpHや次亜塩素酸濃度の測定結果の信号を制御部18に送信可能となっている。そして、制御部18では、それらpH等の水質の測定結果から、調整槽13において被処理水20に対する薬剤供給が行われる。すなわち、制御部18では、測定部15から受信した被処理水20のpH等の測定結果に基づいて、薬剤供給部17からの薬剤の供給量を調整し、その薬剤供給部17を介して必要となる薬剤を調整槽13内の被処理水20に添加する。なお、制御部18における薬剤供給制御については後で詳述する。   The measurement unit 15 is connected to a control unit 18 to be described later, and signals of measurement results of the pH of the treated water 20 and the hypochlorous acid concentration in the measurement unit 15 can be transmitted to the control unit 18. ing. And in the control part 18, the chemical | medical agent supply with respect to the to-be-processed water 20 is performed in the adjustment tank 13 from the measurement results of water quality, such as those pH. That is, the control unit 18 adjusts the supply amount of the drug from the drug supply unit 17 based on the measurement result such as the pH of the treated water 20 received from the measurement unit 15, and is necessary via the drug supply unit 17. The chemical | medical agent used as is added to the to-be-processed water 20 in the adjustment tank 13. FIG. The medicine supply control in the control unit 18 will be described in detail later.

(窒素濃度測定部)
窒素濃度測定部16は、調整槽13内に収容された被処理水20をポンプ19bで取り込んで、その被処理水20中の酸化態窒素等の窒素成分の濃度を測定する。
(Nitrogen concentration measurement part)
The nitrogen concentration measuring unit 16 takes in the water to be treated 20 accommodated in the adjustment tank 13 with the pump 19b and measures the concentration of nitrogen components such as oxidized nitrogen in the water to be treated 20.

また、窒素濃度測定部16は、後述する制御部18に接続されており、この測定部15における被処理水20中の酸化態窒素濃度の測定結果の信号を制御部18に送信可能となっている。なお、制御部18では、その窒素濃度の測定結果に基づいて、薬剤供給部17からの被処理水20に対する薬剤供給を制御する。制御部18における薬剤供給制御については後で詳述する。   Further, the nitrogen concentration measuring unit 16 is connected to a control unit 18 which will be described later, and a signal of the measurement result of the oxidized nitrogen concentration in the treated water 20 in the measuring unit 15 can be transmitted to the control unit 18. Yes. The control unit 18 controls the supply of chemicals to the water to be treated 20 from the chemical supply unit 17 based on the measurement result of the nitrogen concentration. The medicine supply control in the control unit 18 will be described in detail later.

具体的に、窒素濃度測定部16としては、被処理水20中の除去対象となる酸化態窒素の濃度を測定できるものであれば特に限定されないが、例えば254nmを中心波長とした紫外線による紫外線吸光光度法を用いた装置とすることができる。この中心波長が254nmの波長は、酸化態窒素の吸収はあるがアンモニアの吸収はないという特徴がある波長である。   Specifically, the nitrogen concentration measuring unit 16 is not particularly limited as long as it can measure the concentration of oxidized nitrogen to be removed in the water 20 to be treated, but for example, ultraviolet absorption by ultraviolet rays having a central wavelength of 254 nm. It can be set as the apparatus using the photometric method. This central wavelength of 254 nm is a wavelength characterized by absorption of oxidized nitrogen but no absorption of ammonia.

ここで、この電気分解による窒素除去処理においては、被処理水中に、濃度測定対象である酸化態窒素(例えばNO )等の窒素成分の他に、モノクロラミン(NHCl)、ジクロラミン(NHCl)、トリクロラミン(NCl)といったクロラミン類が中間生成物として発生する。このようなクロラミン類を含む被処理水に対して紫外線吸光光度法により窒素成分の濃度を測定した場合、そのクロラミン類が酸化態窒素等の窒素成分と近似する吸光度を示すことから、正確に窒素成分の濃度を測定することが困難となる。 Here, in this nitrogen removal treatment by electrolysis, in addition to nitrogen components such as oxidized nitrogen (for example, NO 3 ) as a concentration measurement target, monochloramine (NH 2 Cl), dichloramine ( Chloramines such as NHCl 2 ) and trichloramine (NCl 3 ) are generated as intermediate products. When the concentration of nitrogen components is measured by UV absorption photometry for such treated water containing chloramines, the chloramines show an absorbance close to that of nitrogen components such as oxidized nitrogen. It becomes difficult to measure the concentration of the component.

そこで、窒素濃度測定部16として、紫外線吸光光度法を用いた装置とする場合においては、被処理水に対して活性炭処理を前処理として施し、被処理水中のクロラミン類のみを選択的に分解させるようにして、クロラミン類が分解除去された被処理水に対して紫外線吸光光度法を用いた濃度測定を行うことが好ましい。これにより、近似する吸光度を有するクロラミン類による測定阻害(干渉)を生じさせることなく、的確に窒素濃度を測定することができる。   Therefore, in the case where the nitrogen concentration measuring unit 16 is an apparatus using an ultraviolet absorption photometry method, activated carbon treatment is applied to the water to be treated as a pretreatment to selectively decompose only chloramines in the water to be treated. Thus, it is preferable to perform concentration measurement using ultraviolet absorption photometry for the water to be treated from which chloramines have been decomposed and removed. This makes it possible to accurately measure the nitrogen concentration without causing measurement inhibition (interference) due to chloramines having an approximate absorbance.

具体的に、図5に、窒素濃度測定部16として紫外線吸光光度法を用いた装置の構成の一例を示す。なお、この図5では、窒素除去装置10における調整槽13を含めた構成として示し、調整槽13から取り出された被処理水20に対して窒素濃度を測定する態様の構成を示す。図5に示すように、紫外線吸光光度法を用いた窒素濃度測定部16は、被処理水20に対して濃度測定に先立って前処理を施す前処理部31と、紫外線吸光光度法による濃度測定部32とを備える。   Specifically, FIG. 5 shows an example of the configuration of an apparatus using an ultraviolet absorptiometry as the nitrogen concentration measurement unit 16. In addition, in this FIG. 5, it shows as a structure including the adjustment tank 13 in the nitrogen removal apparatus 10, and the structure of the aspect which measures nitrogen concentration with respect to the to-be-processed water 20 taken out from the adjustment tank 13 is shown. As shown in FIG. 5, the nitrogen concentration measurement unit 16 using ultraviolet absorption spectrophotometry includes a pretreatment unit 31 that performs pretreatment on the water to be treated 20 prior to concentration measurement, and concentration measurement by ultraviolet absorption photometry. Part 32.

前処理部31は、例えば活性炭を充填させたカラムからなり、調整槽13からポンプ19bにより被処理水20をカラムに取り込み、被処理水20に含まれるクロラミン類のみを活性炭によって選択的に分解除去する。なお、この前処理部31におけるクロラミン類の分解除去に際しては、予め被処理水20に対して硫酸等の酸を添加して、被処理水20のpHを3以下程度に調整して、クロラミン類の分解条件を最適化することが好ましい。   The pretreatment unit 31 is composed of, for example, a column filled with activated carbon. The treated water 20 is taken into the column from the adjustment tank 13 by the pump 19b, and only chloramines contained in the treated water 20 are selectively decomposed and removed by activated carbon. To do. When the chloramines are decomposed and removed in the pretreatment unit 31, an acid such as sulfuric acid is added to the water to be treated 20 in advance to adjust the pH of the water to be treated 20 to about 3 or less. It is preferable to optimize the decomposition conditions.

濃度測定部32は、前処理部31を通過してクロラミン類が分解除去された被処理水20中の酸化態窒素等の窒素成分の濃度を測定する。この濃度測定部32には、紫外線吸光光度計が備えられており、取り込んだ被処理水20に対して、例えば254nmを中心波長とした紫外線を照射することによって、酸化態窒素の濃度を測定する。濃度測定部32における窒素濃度の測定結果の信号は、窒素除去装置10を構成する制御部18に送信される。   The concentration measuring unit 32 measures the concentration of nitrogen components such as oxidized nitrogen in the water to be treated 20 through which the chloramines are decomposed and removed through the pretreatment unit 31. The concentration measuring unit 32 is provided with an ultraviolet absorptiometer, and measures the concentration of oxidized nitrogen by irradiating the taken-in water 20 to be treated with, for example, ultraviolet light having a central wavelength of 254 nm. . A signal of the measurement result of the nitrogen concentration in the concentration measuring unit 32 is transmitted to the control unit 18 constituting the nitrogen removing apparatus 10.

濃度測定部32にて窒素成分の濃度が測定されると、その被処理水20は再び調整槽13に戻し入れられ、電解処理のために電解槽11に循環移送される。なお、調整槽13に戻し入れた被処理水20に対しては、適宜pH調整剤を添加して、そのpHを電解処理に好適な範囲に調整する。   When the concentration of the nitrogen component is measured by the concentration measuring unit 32, the water 20 to be treated is returned to the adjustment tank 13 and circulated and transferred to the electrolytic tank 11 for electrolytic treatment. In addition, with respect to the to-be-processed water 20 put back in the adjustment tank 13, a pH adjuster is added suitably and the pH is adjusted to the range suitable for electrolytic treatment.

(薬剤供給部)
薬剤供給部17は、例えば、pH調整剤供給部17aや余剰次亜塩素酸スカベンジャー供給部17b等からなり、被処理水20中の酸化態窒素等の窒素成分を分解除去する処理に要する薬剤を供給する。この薬剤供給部17は、後述する制御部18に接続されており、循環配管14aの循環経路上に設けられた測定部15における被処理水20のpH等の水質の測定結果や、窒素濃度測定部16における酸化態窒素の濃度の測定結果に基づいて、制御部18により薬剤供給量等の薬剤供給が制御される。
(Drug supply department)
The chemical supply unit 17 includes, for example, a pH adjuster supply unit 17a, an excess hypochlorous acid scavenger supply unit 17b, and the like, and contains chemicals required for a process for decomposing and removing nitrogen components such as oxidized nitrogen in the water 20 to be treated. Supply. This chemical supply unit 17 is connected to a control unit 18 to be described later, and the measurement result of water quality such as pH of the water to be treated 20 in the measurement unit 15 provided on the circulation path of the circulation pipe 14a, and the measurement of nitrogen concentration. Based on the measurement result of the oxidized nitrogen concentration in the unit 16, the chemical supply such as the chemical supply amount is controlled by the control unit 18.

ここで、窒素除去装置10においては、処理対象の被処理水20のpHを所定の範囲に維持制御しながら窒素を除去する。具体的には、上述したように、被処理水20のpHを概ね4.0〜10.0、好ましくは5.0〜9.0に維持制御しながら窒素を除去する。したがって、窒素除去装置10では、電解槽11から取り込んで循環させる被処理水20のpHを測定部15にて常時測定し、その測定結果に基づいてpH調整剤供給部17aからのpH調整剤の使用量を変化させ、被処理水20のpHを所定範囲に維持制御する。   Here, in the nitrogen removing apparatus 10, nitrogen is removed while maintaining and controlling the pH of the water 20 to be treated within a predetermined range. Specifically, as described above, nitrogen is removed while maintaining the pH of the water to be treated 20 at approximately 4.0 to 10.0, preferably 5.0 to 9.0. Therefore, in the nitrogen removing device 10, the pH of the water to be treated 20 taken in from the electrolytic cell 11 and circulated is constantly measured by the measuring unit 15, and based on the measurement result, the pH adjusting agent from the pH adjusting agent supplying unit 17a is measured. The usage amount is changed, and the pH of the water to be treated 20 is maintained and controlled within a predetermined range.

より具体的には、電解槽11の陰極11bにおける反応機構が変化して、発生するHの量が増加すると、被処理水20のpHが酸性側に変化する。このような場合には、測定部15における被処理水20のpH測定結果(pHが低下したという測定結果)に基づいて、pH調整剤供給部17aからのpH調整剤の使用量を増加させるようにし、これによって、被処理水20のpHを所定の範囲の維持させるように制御する。 More specifically, when the reaction mechanism in the cathode 11b of the electrolytic cell 11 changes and the amount of H + generated increases, the pH of the water to be treated 20 changes to the acidic side. In such a case, the usage amount of the pH adjusting agent from the pH adjusting agent supply unit 17a is increased based on the pH measurement result of the treated water 20 in the measuring unit 15 (measurement result that the pH has decreased). Thus, the pH of the treated water 20 is controlled to be maintained within a predetermined range.

(制御部)
制御部18は、薬剤供給部17から供給される薬剤供給量を制御する。この制御部18は、循環配管14aの循環経路上に設けられた測定部15において測定された被処理水20のpH等の測定結果や、窒素濃度測定部16における酸化態窒素の濃度の測定結果を受信し、それらの測定結果に基づいて、薬剤供給部17からの薬剤の供給量等を制御する。
(Control part)
The control unit 18 controls the amount of medicine supplied from the medicine supply unit 17. The control unit 18 measures the pH of the treated water 20 measured in the measuring unit 15 provided on the circulation path of the circulation pipe 14a, and the measurement result of the oxidized nitrogen concentration in the nitrogen concentration measuring unit 16. The amount of medicine supplied from the medicine supply unit 17 is controlled based on the measurement results.

<3−2.窒素除去装置における薬剤供給制御>
ここで、上述した窒素除去装置10における薬剤供給部17からの薬剤供給制御(電解反応制御)について説明する。
<3-2. Drug supply control in nitrogen removal device>
Here, the chemical supply control (electrolytic reaction control) from the chemical supply unit 17 in the nitrogen removing apparatus 10 described above will be described.

この窒素除去装置10では、上述したように、電解槽11において酸化態窒素等の除去対象成分を含む被処理水20に対する電解処理を行うに際して、電解槽11と調整槽13との間で被処理水20を循環させる。このとき、被処理水20の循環に伴って、循環経路上に設けられた測定部15による被処理水20のpHの測定と、窒素濃度測定部16による被処理水20中の酸化態窒素の窒素濃度の測定が行われる。窒素除去装置10では、このときに測定された酸化態窒素の濃度の測定結果や、被処理水20のpHの測定結果によるpH調整剤の使用量の変化に基づいて、酸化態窒素の除去処理に要する薬剤(次亜塩素酸スカベンジャー)の供給を制御する。   In the nitrogen removing device 10, as described above, when the electrolytic treatment is performed on the water to be treated 20 containing the component to be removed such as oxidized nitrogen in the electrolytic bath 11, the treatment is performed between the electrolytic bath 11 and the adjustment bath 13. Circulate water 20. At this time, with the circulation of the water to be treated 20, the measurement of the pH of the water to be treated 20 by the measurement unit 15 provided on the circulation path, and the oxidized nitrogen in the water to be treated 20 by the nitrogen concentration measurement unit 16. Nitrogen concentration is measured. In the nitrogen removing device 10, the removal process of oxidized nitrogen is performed based on the measurement result of the concentration of oxidized nitrogen measured at this time and the change in the amount of the pH adjuster used according to the measurement result of the pH of the water to be treated 20. The supply of chemicals (hypochlorous acid scavenger) required for the treatment is controlled.

[窒素濃度の測定結果から薬剤の供給制御を行う場合]
具体的に、酸化態窒素の濃度の測定結果に基づいて薬剤の供給制御を行う場合には、先ず、窒素濃度測定部16により、調整槽13から取り込んだ被処理水20に含まれる酸化態窒素の窒素濃度を測定する。
[When supply control is performed from the measurement result of nitrogen concentration]
Specifically, when performing supply control of a chemical | medical agent based on the measurement result of a density | concentration of oxidized nitrogen, first, the oxidized nitrogen contained in the to-be-processed water 20 taken from the adjustment tank 13 by the nitrogen concentration measurement part 16 Measure the nitrogen concentration.

次に、その測定結果は、窒素濃度測定部16と接続された制御部18に送信され、その制御部18において、測定された窒素濃度に基づき、処理時間の経過に伴う窒素濃度の減少速度(分解速度)が算出される。続いて、この制御部18では、算出した窒素濃度の減少速度(減少傾き)が所定の値(設定値)以下であるか否かを判断する。すなわち、酸化態窒素の分解速度が低下してきているか否かを判断する。   Next, the measurement result is transmitted to the control unit 18 connected to the nitrogen concentration measurement unit 16, and the control unit 18 uses the measured nitrogen concentration to decrease the nitrogen concentration with the passage of processing time ( Decomposition rate) is calculated. Subsequently, the control unit 18 determines whether or not the calculated decrease rate (decrease slope) of the nitrogen concentration is equal to or less than a predetermined value (set value). That is, it is determined whether or not the decomposition rate of oxidized nitrogen is decreasing.

制御部18において、窒素濃度の減少速度が所定の設定値以下となり、且つ未だ十分に窒素除去処理が行われていない状態であると判断された場合には、酸化態窒素の濃度の減少速度が小さくなり、未だ目標濃度にまで十分な処理ができていないことから、スカベンジャー濃度の低下により、陰極11bにおいて反応機構の変化があったものと判断する。すなわち、陰極11bにおける反応機構が上記表1のフェーズIIの段階に推移したものと判断する。そして、この制御部18では、その反応機構の変化があったとの判断に基づいて、薬剤供給部17に対して薬剤(余剰次亜塩素酸スカベンジャー)の追加供給を命令する信号を送信し、余剰次亜塩素酸スカベンジャー供給部17bからの調整槽13に収容された被処理水20に対する薬剤の追加供給を行う。   When the controller 18 determines that the nitrogen concentration decrease rate is equal to or lower than a predetermined set value and the nitrogen removal process has not yet been performed sufficiently, the decrease rate of the oxidized nitrogen concentration is increased. Since it is small and sufficient processing has not yet been achieved to the target concentration, it is determined that the reaction mechanism has changed in the cathode 11b due to the decrease in the scavenger concentration. That is, it is determined that the reaction mechanism in the cathode 11b has shifted to the phase II stage in Table 1 above. Based on the determination that the reaction mechanism has changed, the control unit 18 transmits a signal instructing the drug supply unit 17 to supply additional drug (excess hypochlorous acid scavenger), and the surplus The chemicals are additionally supplied from the hypochlorous acid scavenger supply unit 17b to the water to be treated 20 accommodated in the adjustment tank 13.

[pHの測定結果によるpH調整剤の使用量の変化から薬剤の供給制御を行う場合]
次に、被処理水20のpH測定結果によるpH調整剤の使用量の変化に基づいて薬剤の供給制御を行う場合には、先ず、測定部15において電解槽11から取り出した被処理水20のpHが測定される。そして、そのpHの測定結果は、常時、制御部18に送信され、その制御部18においては、そのpH測定結果に基づいて薬剤供給部17を構成するpH調整剤供給部17aからのpH調整剤の供給(添加)を制御する。
[When supply control of the drug is performed based on changes in the amount of the pH adjuster used based on the pH measurement results]
Next, when performing supply control of a chemical | medical agent based on the change of the usage-amount of the pH adjuster by the pH measurement result of the to-be-processed water 20, first of the to-be-processed water 20 taken out from the electrolytic vessel 11 in the measurement part 15 is shown. The pH is measured. And the measurement result of the pH is always transmitted to the control unit 18, and in the control unit 18, the pH adjusting agent from the pH adjusting agent supply unit 17a constituting the drug supply unit 17 based on the pH measurement result. To control the supply (addition).

このとき、制御部18では、処理時間の経過に伴う、被処理水20のpHの測定結果によって変化するpH調整剤供給部17aからのpH調整剤の添加速度を算出する。   At this time, the control unit 18 calculates the addition rate of the pH adjusting agent from the pH adjusting agent supply unit 17a that varies depending on the measurement result of the pH of the water to be treated 20 as the processing time elapses.

次に、制御部18では、算出した添加速度(pH調整剤の使用量の傾き)が所定の値(設定値)以上であるか否かを判断する。すなわち、pH調整剤の使用量が増加しているか否かを判断する。   Next, the control unit 18 determines whether or not the calculated addition rate (the slope of the usage amount of the pH adjusting agent) is equal to or greater than a predetermined value (set value). That is, it is determined whether or not the usage amount of the pH adjuster is increasing.

一方で、窒素除去装置10では、窒素濃度測定部16により、調整槽13から取り込んだ被処理水20に含まれる酸化態窒素の窒素濃度を測定し、その測定結果を制御部18に常時送信する。制御部18では、その窒素濃度の測定結果に基づいて、被処理水20中の酸化態窒素の濃度が処理目標とする値以下となったか否か、すなわち、窒素濃度が処理目標値以下となっており十分に処理対象とする窒素成分を除去することができた状態であるか否かを判断する。   On the other hand, in the nitrogen removing device 10, the nitrogen concentration measuring unit 16 measures the nitrogen concentration of the oxidized nitrogen contained in the treated water 20 taken from the adjustment tank 13, and constantly transmits the measurement result to the control unit 18. . In the control unit 18, based on the measurement result of the nitrogen concentration, whether or not the concentration of oxidized nitrogen in the water to be treated 20 is equal to or lower than the target value, that is, the nitrogen concentration is equal to or lower than the target processing value. Therefore, it is determined whether or not the nitrogen component to be treated is sufficiently removed.

制御部18において、pH調整剤の添加速度が所定の設定値以上となり、且つ未だ十分に窒素除去処理が行われていない状態であると判断された場合には、pH調整剤の添加速度が大きくなり、未だ目標濃度にまで十分な処理ができていないことから、スカベンジャー濃度の低下により、陰極において反応機構の変化があったものと判断する。すなわち、陰極における反応機構が上記表1のフェーズIIの段階に推移したものと判断する。そして、この制御部18では、その反応機構の変化があったとの判断に基づいて、薬剤供給部17に対して薬剤(余剰次亜塩素酸スカベンジャー)の追加供給を命令する信号を送信し、余剰次亜塩素酸スカベンジャー供給部17bからの調整槽13に収容された被処理水20に対する薬剤の追加供給を行う。   When the controller 18 determines that the addition rate of the pH adjuster is equal to or higher than a predetermined set value and the nitrogen removal process has not been sufficiently performed, the addition rate of the pH adjuster is increased. Thus, since sufficient processing has not yet been achieved to the target concentration, it is determined that the reaction mechanism has changed at the cathode due to the decrease in the scavenger concentration. That is, it is determined that the reaction mechanism at the cathode has shifted to the phase II in Table 1 above. Based on the determination that the reaction mechanism has changed, the control unit 18 transmits a signal instructing the drug supply unit 17 to supply additional drug (excess hypochlorous acid scavenger), and the surplus The chemicals are additionally supplied from the hypochlorous acid scavenger supply unit 17b to the water to be treated 20 accommodated in the adjustment tank 13.

以上のように、窒素除去装置10では、測定された被処理水20中の酸化態窒素の濃度の測定結果や、被処理水20のpHの測定結果によるpH調整剤の使用量の変化に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて酸化態窒素の除去処理に要する薬剤(次亜塩素酸スカベンジャー)の供給を制御するようにしている。このような窒素除去装置10によれば、酸化態窒素の電解処理における陰極での主たる反応機構を的確に把握して効率的な反応制御を行うことができ、安定的に酸化態窒素等の窒素成分を除去することができる。   As described above, the nitrogen removal apparatus 10 is based on the measured measurement result of the oxidized nitrogen concentration in the treated water 20 and the change in the usage amount of the pH adjuster according to the measured pH value of the treated water 20. Thus, the main reaction mechanism at the cathode is estimated, and the supply of a chemical (hypochlorous acid scavenger) required for the removal of oxidized nitrogen is controlled according to the estimated reaction mechanism. According to the nitrogen removing apparatus 10 as described above, it is possible to accurately grasp the main reaction mechanism at the cathode in electrolytic treatment of oxidized nitrogen and perform efficient reaction control, and stably perform nitrogen such as oxidized nitrogen. Components can be removed.

≪4.実施例≫
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、下記のいずれかの実施例に本発明の範囲が限定されるものではない。
<< 4. Examples >>
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described. Note that the scope of the present invention is not limited to any of the following examples.

[実施例1]
実施例1では、図3に示す窒素除去装置(電解処理装置)10を用いて酸化態窒素の電解反応による窒素除去処理を行った。なお、電解槽11は、図4の構成と同様である。
[Example 1]
In Example 1, nitrogen removal treatment by electrolytic reaction of oxidized nitrogen was performed using a nitrogen removal device (electrolytic treatment device) 10 shown in FIG. In addition, the electrolytic cell 11 is the same as that of the structure of FIG.

電解槽11において、陽極11aとしては市販のソーダ電解用不溶性電極を用い、陰極11bとしてはチタン板の表面に鉄−クロム系合金をアモルファス状態でコーティングした電極(アモルファス電極)を用いた。そして、この電解槽11に濃度5000mg/Lの硝酸態窒素を含有する被処理水を収容し、直流電源装置12から陽極11aと陰極11bの間に直流電流を流し、その酸化態窒素を含有する被処理水に対して5時間の電解処理を行った。なお、陽極11a及び陰極11bの通電部分の面積は、それぞれ0.01mとし、通電する電流量を12Aとして試験を実施した。 In the electrolytic cell 11, a commercially available insoluble electrode for soda electrolysis was used as the anode 11a, and an electrode (amorphous electrode) in which an iron-chromium alloy was coated in an amorphous state on the surface of a titanium plate was used as the cathode 11b. And the to-be-processed water containing nitrate nitrogen with a density | concentration of 5000 mg / L is accommodated in this electrolytic tank 11, a direct current is sent between the anode 11a and the cathode 11b from the DC power supply device 12, and the oxidized nitrogen is contained. The water to be treated was subjected to electrolytic treatment for 5 hours. In addition, the area of the energization part of the anode 11a and the cathode 11b was set to 0.01 m 2, and the current amount to be energized was set to 12A.

ここで、電解槽11内に収容した硝酸態窒素濃度5000mg/Lの被処理水に対し、余剰次亜塩素酸スカベンジャーとして塩化アンモニウムを用い、添加後のアンモニア態窒素濃度として10000mg/L添加した溶液600mlを、窒素除去装置10内の調整槽13に投入して余剰次亜塩素酸を分解しながら電解処理を行った。また、電解処理中においては、電解反応によって被処理水のpHが変動するため、その変動に対応するためにpH調整用薬剤である苛性ソーダを調整槽13に逐次添加して、被処理水のpHを所定の範囲に維持させるように調整した。   Here, a solution in which ammonium chloride was used as the surplus hypochlorous acid scavenger and 10000 mg / L was added as the ammonia nitrogen concentration after addition to the water to be treated having a nitrate nitrogen concentration of 5000 mg / L accommodated in the electrolytic cell 11. 600 ml was put into the adjustment tank 13 in the nitrogen removing apparatus 10 and subjected to electrolytic treatment while decomposing excess hypochlorous acid. Further, during the electrolytic treatment, the pH of the water to be treated fluctuates due to the electrolytic reaction, so that caustic soda as a pH adjusting agent is sequentially added to the adjustment tank 13 in order to cope with the fluctuation, and the pH of the water to be treated is Was adjusted to be maintained within a predetermined range.

また、電解処理中においては、調整槽13から被処理水をポンプで取り込み、窒素濃度測定部16にて被処理水中の窒素濃度を測定した。窒素濃度測定部16における窒素濃度の測定方法としては、被処理水に対して活性炭処理を前処理として施し、中心波長254nmの紫外線吸光光度法を用いて測定した。中心波長が254nmの波長は、従来から最も一般的に使用されている波長であって、酸化態窒素の吸収があるがアンモニアの吸収はないという特徴があるが、アンモニアの分解生成物であるクロラミン類もこの波長の近くに吸収があり、前処理をしなければ干渉して窒素濃度を正確に測定することができない。そのため、実施例1では、前処理として活性炭処理を行い、クロラミン類のみ選択的に分解して、吸光光度計への干渉を防止して正確な窒素濃度を測定できるようにした。   Further, during the electrolytic treatment, the water to be treated was taken in from the adjustment tank 13 by a pump, and the nitrogen concentration in the water to be treated was measured by the nitrogen concentration measuring unit 16. As a measuring method of the nitrogen concentration in the nitrogen concentration measuring unit 16, the activated water was applied to the water to be treated as a pretreatment, and the measurement was performed using an ultraviolet absorption photometry method with a center wavelength of 254 nm. The central wavelength of 254 nm is the wavelength that has been most commonly used in the past, and is characterized by absorption of oxidized nitrogen but no absorption of ammonia, but chloramine, a decomposition product of ammonia. The class also has absorption near this wavelength, and unless it is pretreated, it cannot interfere and accurately measure the nitrogen concentration. Therefore, in Example 1, activated carbon treatment was performed as a pretreatment, and only chloramines were selectively decomposed to prevent interference with the absorptiometer so that an accurate nitrogen concentration could be measured.

図6は、電解処理中の窒素濃度の変化を示したグラフである。図6のグラフ中の負の傾きが大きいほど、窒素濃度の減少速度が大きいことを示している。この実施例1では、グラフ中のA点以降で明らかに減少速度が小さくなっており、A点以降は陰極での還元効率が低下していることが分かる。   FIG. 6 is a graph showing changes in nitrogen concentration during electrolytic treatment. The larger the negative slope in the graph of FIG. 6, the greater the rate of decrease in nitrogen concentration. In Example 1, it can be seen that the rate of decrease is clearly smaller after the point A in the graph, and the reduction efficiency at the cathode is decreased after the point A.

そこで、実施例1では、グラフ中のB点において、余剰次亜塩素酸スカベンジャーである塩化アンモニウムを追加添加した。すると、このスカベンジャーの追加添加によって、さらに窒素濃度が低下した。   Therefore, in Example 1, ammonium chloride, which is a surplus hypochlorous acid scavenger, was additionally added at point B in the graph. Then, the nitrogen concentration further decreased by the addition of this scavenger.

この結果から、被処理水中の窒素濃度の変化を測定し、窒素濃度の減少速度が低下してきた時点で、被処理水中の窒素濃度が処理目標に到達していない場合には、スカベンジャーを追加添加することによって、さらに酸化態窒素の濃度を低減することが可能であることが分かった。このように、窒素濃度の変化に基づいて陰極における反応機構を推定することによって、適切な薬剤添加の制御を行うことができ、極めて安定的に被処理水中の窒素成分を除去することができることが分かった。   From this result, the change in nitrogen concentration in the treated water is measured, and when the nitrogen concentration decrease rate has decreased, if the nitrogen concentration in the treated water has not reached the treatment target, an additional scavenger is added. By doing so, it was found that the concentration of oxidized nitrogen can be further reduced. Thus, by estimating the reaction mechanism at the cathode based on the change in the nitrogen concentration, it is possible to control the appropriate chemical addition and to remove the nitrogen component in the water to be treated extremely stably. I understood.

[比較例1]
比較例1では、実施例1と同様の試験を行い、窒素濃度変化を測定した。ただし、この比較例1では、窒素濃度の減少速度に基づいてスカベンジャーの追加投入は行わず、ORPを測定してORPが上昇した時点をもって電解処理を終了することとした。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, the same test as in Example 1 was performed, and the change in nitrogen concentration was measured. However, in this comparative example 1, the scavenger was not additionally charged based on the decrease rate of the nitrogen concentration, and the electrolytic treatment was terminated when the ORP was measured and the ORP increased.

図7は、電解処理時間の経過に伴う被処理水中の窒素濃度の変化とORPの変化を示すグラフである。図7のグラフに示されるように、ORPが上昇しても、酸化態窒素が処理目標まで到達していないことが分かる。ORPの上昇は、アンモニアが枯渇したことを間接的に検出することができるに過ぎず、酸化態窒素濃度の還元効率が低下しているかどうかを検出することはできないことが分かった。このように、ORPで反応を制御する場合、アンモニアが枯渇するまでスカベンジャーの追加添加の判断ができないことになり、実施例1に比べてスカベンジャーの追加添加の判断が遅れてしまい、窒素濃度を処理目標値にまで処理するのに要する時間が余計にかかってしまうことが分かった。   FIG. 7 is a graph showing changes in nitrogen concentration and ORP in the water to be treated as the electrolytic treatment time elapses. As shown in the graph of FIG. 7, it can be seen that even if the ORP increases, the oxidized nitrogen has not reached the treatment target. It has been found that the increase in ORP can only indirectly detect that ammonia has been depleted, and cannot detect whether the reduction efficiency of the oxidized nitrogen concentration has decreased. Thus, when the reaction is controlled by ORP, the determination of additional scavenger addition cannot be made until ammonia is depleted, and the determination of additional scavenger addition is delayed compared to Example 1, and the nitrogen concentration is treated. It has been found that it takes extra time to process to the target value.

[実施例2]
実施例2では、実施例1と同様の試験を行い、窒素濃度変化を測定した。この実施例2では、処理の過程で、pH調整剤である苛性ソーダの添加速度を測定し、その添加速度の変化点でスカベンジャー追加添加の判断を行った。
[Example 2]
In Example 2, the same test as in Example 1 was performed, and the change in nitrogen concentration was measured. In Example 2, the addition rate of caustic soda as a pH adjusting agent was measured in the course of the treatment, and the addition of scavenger was judged at the change point of the addition rate.

図8は、電解処理中の窒素濃度の変化と苛性ソーダの添加速度の変化を示すグラフである。図8のグラフに示されるように、被処理水中の窒素濃度の変化から判断して陰極での還元効率が低下するタイミング、すなわち窒素濃度の減少速度が小さくなるタイミング(図7のグラフ中のA点)と、苛性ソーダの添加速度が上昇するタイミングが一致していることが分かる。このことから、苛性ソーダの添加速度から還元効率が低下したことを推測できることが分かる。   FIG. 8 is a graph showing a change in nitrogen concentration and a change in addition rate of caustic soda during electrolytic treatment. As shown in the graph of FIG. 8, the timing at which the reduction efficiency at the cathode decreases as determined from the change in nitrogen concentration in the water to be treated, that is, the timing at which the rate of decrease in nitrogen concentration decreases (A in the graph of FIG. 7). It can be seen that the point) coincides with the timing at which the caustic soda addition rate increases. From this, it can be understood that the reduction efficiency was reduced from the addition rate of caustic soda.

そこで、実施例2では、苛性ソーダの添加速度が上昇したことを確認した時点(図8のグラフ中のB点)で余剰次亜塩素酸スカベンジャーである塩化アンモニウムを追加添加した。すると、このスカベンジャーの追加添加によって、さらに窒素濃度が低下した。   Therefore, in Example 2, ammonium chloride, which is a surplus hypochlorite scavenger, was additionally added when it was confirmed that the addition rate of caustic soda was increased (point B in the graph of FIG. 8). Then, the nitrogen concentration further decreased by the addition of this scavenger.

この結果から、被処理水中の添加する苛性ソーダの添加速度を測定し、その添加速度が上昇した時点で、被処理水中の窒素濃度が処理目標に到達していない場合には、スカベンジャーを追加添加することによって、さらに酸化態窒素の濃度を低減することが可能であることが分かった。このように、pH調整剤の添加速度に基づいて陰極における反応機構を推定することによって、適切な薬剤添加の制御を行うことができ、極めて安定的に被処理水中の窒素成分を除去することができることが分かった。   From this result, the addition rate of caustic soda to be added to the treated water is measured, and when the addition rate increases, if the nitrogen concentration in the treated water does not reach the treatment target, an additional scavenger is added. Thus, it was found that the concentration of oxidized nitrogen can be further reduced. Thus, by estimating the reaction mechanism at the cathode based on the addition rate of the pH adjusting agent, it is possible to control the appropriate chemical addition, and to remove nitrogen components in the water to be treated extremely stably. I understood that I could do it.

10 窒素除去装置(電解処理装置)、11 電解槽、11a 陽極、11b 陰極、12 直流電源、13 調整槽、14 循環機構、14a,14b 循環配管、15 測定部、16 窒素濃度測定部、17 薬剤供給部、17a pH調整剤供給部、17b 余剰次亜塩素酸スカベンジャー供給部、18 制御部、19a,19b ポンプ、20 被処理水、31 カラム、32 濃度測定部、33 ポンプ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nitrogen removal apparatus (electrolytic processing apparatus), 11 Electrolysis tank, 11a Anode, 11b Cathode, 12 DC power supply, 13 Adjustment tank, 14 Circulation mechanism, 14a, 14b Circulation piping, 15 Measurement part, 16 Nitrogen concentration measurement part, 17 Chemicals Supply unit, 17a pH adjuster supply unit, 17b Surplus hypochlorous acid scavenger supply unit, 18 control unit, 19a, 19b pump, 20 treated water, 31 columns, 32 concentration measurement unit, 33 pump

Claims (9)

陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去方法であって、
窒素成分の除去処理過程で上記被処理水中の該窒素成分の濃度を測定し、
上記窒素成分の濃度の測定結果に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、
推定した反応機構に応じて、窒素除去処理に要する所定の薬剤の添加を制御する
ことを特徴とする窒素除去方法。
A nitrogen removing method for removing nitrogen components in water to be treated by electrolysis without partitioning between an anode and a cathode by a diaphragm,
Measure the concentration of the nitrogen component in the water to be treated in the process of removing the nitrogen component,
Based on the measurement results of the concentration of the nitrogen component, the main reaction mechanism at the cathode is estimated,
A nitrogen removal method characterized by controlling the addition of a predetermined agent required for the nitrogen removal process according to the estimated reaction mechanism.
陽極にて発生した余剰の次亜塩素酸を捕捉し分解する余剰次亜塩素酸スカベンジャーとしてのアンモニア又はアンモニウム塩を添加することを特徴とする請求項1に記載の窒素除去方法。   The nitrogen removal method according to claim 1, wherein ammonia or ammonium salt is added as a surplus hypochlorous acid scavenger that captures and decomposes surplus hypochlorous acid generated at the anode. 処理経過時間に対する上記窒素成分の濃度の減少速度が所定値以下となったときには、上記余剰次亜塩素酸スカベンジャーの添加量を増加させる制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の窒素除去方法。   3. The nitrogen removal according to claim 2, wherein when the rate of decrease in the concentration of the nitrogen component with respect to the processing elapsed time becomes equal to or less than a predetermined value, control is performed to increase the amount of the excess hypochlorous acid scavenger added. Method. 陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去方法であって、
上記被処理水のpHをpH調整剤の添加により所定の範囲に維持し、
上記pH調整剤の添加速度に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、
推定した反応機構に応じて、窒素除去処理に要する所定の薬剤の添加を制御する
ことを特徴とする窒素除去方法。
A nitrogen removing method for removing nitrogen components in water to be treated by electrolysis without partitioning between an anode and a cathode by a diaphragm,
Maintain the pH of the water to be treated in a predetermined range by adding a pH adjuster,
Based on the addition rate of the pH adjusting agent, the main reaction mechanism at the cathode is estimated,
A nitrogen removal method characterized by controlling the addition of a predetermined agent required for the nitrogen removal process according to the estimated reaction mechanism.
陽極にて発生した余剰の次亜塩素酸を捕捉し分解する余剰次亜塩素酸スカベンジャーとしてのアンモニア又はアンモニウム塩を添加することを特徴とする請求項4に記載の窒素除去方法。   The nitrogen removal method according to claim 4, wherein ammonia or ammonium salt is added as a surplus hypochlorous acid scavenger that captures and decomposes excess hypochlorous acid generated at the anode. 処理経過時間に対する上記pH調整剤の添加速度が所定値以上となったときには、上記余剰次亜塩素酸スカベンジャーの添加量を増加させる制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の窒素除去方法。   6. The nitrogen removal method according to claim 5, wherein when the rate of addition of the pH adjusting agent with respect to the processing elapsed time becomes equal to or higher than a predetermined value, control is performed to increase the amount of excess hypochlorous acid scavenger added. . 処理経過時間に対する上記pH調整剤の添加速度が2倍以上に変化したときには、上記余剰次亜塩素酸スカベンジャーの添加量を増加させる制御を行うことを特徴とする請求項6に記載の窒素除去方法。   The nitrogen removal method according to claim 6, wherein when the rate of addition of the pH adjusting agent with respect to the elapsed processing time has changed by a factor of two or more, control is performed to increase the amount of surplus hypochlorous acid scavenger added. . 陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去装置であって、
陽極と陰極とを備え、被処理水が収容される電解槽と、
上記陽極と上記陰極の間に直流電流を供給する直流電源と、
上記被処理水の水質を調整する調整槽と、
上記電解槽と上記調整槽の間で上記被処理水を循環させる循環機構と、
窒素除去処理に要する薬剤を供給する薬剤供給部と、
上記薬剤供給部から供給される薬剤の供給量を制御する制御部と
を具備し、
さらに上記被処理水中の窒素成分の濃度を測定する濃度測定部が設けられ、窒素除去処理過程において、上記調整槽から取り込んだ被処理水中の窒素成分の濃度を測定し、
上記制御部では、上記濃度測定部にて測定した窒素濃度に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて上記薬剤供給部からの窒素除去処理に要する所定の薬剤の供給量を制御する
ことを特徴とする窒素除去装置。
A nitrogen removing device that removes nitrogen components in water to be treated by electrolysis without partitioning between an anode and a cathode by a diaphragm,
An electrolytic cell comprising an anode and a cathode, and containing treated water;
A direct current power source for supplying a direct current between the anode and the cathode;
An adjustment tank for adjusting the quality of the treated water;
A circulation mechanism for circulating the water to be treated between the electrolytic bath and the adjustment bath;
A drug supply unit for supplying a drug required for nitrogen removal treatment;
A control unit for controlling the supply amount of the drug supplied from the drug supply unit,
Furthermore, a concentration measuring unit for measuring the concentration of the nitrogen component in the treated water is provided, and in the process of removing nitrogen, the concentration of the nitrogen component in the treated water taken from the adjustment tank is measured,
The control unit estimates a main reaction mechanism at the cathode based on the nitrogen concentration measured by the concentration measurement unit, and according to the estimated reaction mechanism, a predetermined drug required for the nitrogen removal process from the drug supply unit is estimated. A nitrogen removing apparatus characterized by controlling a supply amount.
陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去装置であって、
陽極と陰極とを備え、被処理水が収容される電解槽と、
上記陽極と上記陰極の間に直流電流を供給する直流電源と、
上記被処理水の水質を調整する調整槽と、
上記電解槽と上記調整槽の間で上記被処理水を循環させる循環機構と、
上記被処理水のpHを所定の範囲に維持するためのpH調整剤を添加するpH調整剤供給部と、
上記pH調整剤以外の窒素除去処理に要する薬剤を供給する薬剤供給部と、
上記薬剤供給部から供給される薬剤の供給量を制御する制御部と
を具備し、
上記制御部では、pH調整剤供給部から添加されるpH調整剤の添加速度を算出し、算出されたpH調整剤の添加速度に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて上記薬剤供給部からの窒素除去処理に要する所定の薬剤の供給量を制御する
ことを特徴とする窒素除去装置。
A nitrogen removing device that removes nitrogen components in water to be treated by electrolysis without partitioning between an anode and a cathode by a diaphragm,
An electrolytic cell comprising an anode and a cathode, and containing treated water;
A direct current power source for supplying a direct current between the anode and the cathode;
An adjustment tank for adjusting the quality of the treated water;
A circulation mechanism for circulating the water to be treated between the electrolytic bath and the adjustment bath;
A pH adjuster supply unit for adding a pH adjuster for maintaining the pH of the water to be treated in a predetermined range;
A drug supply unit that supplies a drug required for nitrogen removal treatment other than the pH adjuster;
A control unit for controlling the supply amount of the drug supplied from the drug supply unit,
The controller calculates the addition rate of the pH adjuster added from the pH adjuster supply unit, estimates the main reaction mechanism at the cathode based on the calculated addition rate of the pH adjuster, and the estimated reaction mechanism The nitrogen removal apparatus characterized by controlling the supply amount of the predetermined medicine required for the nitrogen removal processing from the medicine supply section.
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