JP2016078014A - アンモニア含有排水の処理方法および処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】気液分離膜を用いるアンモニア含有排水の処理において、処理時間の経過と共に生じるアンモニア除去率の低下を抑制するアンモニア含有排水の処理方法および処理装置を提供する。【解決手段】アンモニア含有排水中のマグネシウムイオンの濃度が以下の式(1)で求められる値未満の状態で、気液分離膜26を備えるアンモニア除去装置16を用いてアンモニア含有排水からアンモニアを除去し、前記除去したアンモニアに硫酸溶液を接触させて硫酸アンモニウムとして回収するアンモニア除去工程を含むアンモニア含有排水の処理方法である。マグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)=4.69×1021−(2×pH)(1)(式(1)中、pHは、アンモニア除去工程における処理対象のアンモニア含有排水のpHである。)【選択図】図1
Description
本発明は、電子産業工場、化学工場等から排出されるアンモニア含有排水を処理して硫酸アンモニウムとして回収するアンモニア含有排水の処理方法および処理装置に関する。
従来、半導体工場等の電子産業工場や化学工場、火力発電所等から排出される比較的高濃度のアンモニア含有排水は、例えば、アンモニアストリッピング法(例えば、特許文献1参照)、蒸発濃縮法(例えば、特許文献2参照)、触媒湿式酸化法(例えば、特許文献3参照)等により処理されている。また、比較的低濃度のアンモニア含有排水は、例えば、生物処理法等により処理されている。
アンモニアストリッピング法は、アンモニア含有排水にアルカリ溶液を添加、加温後、充填物を充填した放散塔に通し、蒸気および空気に接触させることで、排水中のアンモニアをガス側に移動させる処理方法である。本方法は、比較的簡易な処理であるが、放散塔の設備が大型である課題がある。また、加温、蒸気等の熱エネルギーを用いてガス側に移動したアンモニアを、さらに高温での触媒酸化で処理する必要があり、処理コストが高いという課題がある。また、触媒酸化時にNOx、N2O等が発生することがある。
蒸発濃縮法は、アンモニア含有排水を加熱、蒸発させ、生成したアンモニア含有蒸気を凝縮し、アンモニア水として回収する処理方法である。本方法は、蒸発のための加温エネルギーコスト、蒸発器の伝熱面のスケール付着等の課題がある。
触媒湿式酸化法は、触媒存在下に100〜370℃の温度と圧力をかけてアンモニア含有排水を処理する方法である。本方法は、高温、高圧処理のため安全性、コストに課題がある。
近年、液体を通さずアンモニアを通す疎水性多孔質の気液分離膜を用いてアンモニア含有排水からアンモニアを除去する気液分離膜法が提案されている(例えば、特許文献4参照)。本方法は、アンモニア含有排水をpH10以上のアルカリ性にすることで、排水中のアンモニアをガス化し、気液分離膜の二次側を真空ポンプで吸引することで、アンモニア含有排水からアンモニアを除去する方法である。しかし、本方法では、硫安スクラバを別途設置する必要がある。
また、気液分離膜法において、気液分離膜である疎水性中空糸膜の二次側に硫酸溶液を流して向流接触させることで硫酸アンモニウム溶液として回収する方法も提案されている(例えば、特許文献5参照)。本方法は、中空糸膜の外側にpH10以上に調整したアンモニア含有排水を流し、中空糸膜の内側にはpH2以下の硫酸溶液を対向流で流すことで、排水中のアンモニア除去、回収を行う技術である。ガス化したアンモニアは、中空糸膜の内側を流れる硫酸と接触し、硫酸アンモニウムとして回収される。
気液分離膜を用いた方法では、設備的に簡易な処理で経済的にアンモニア含有排水を処理し、硫酸アンモニウム溶液を経て再利用が可能となる方法であるが、アンモニア含有排水に含まれるマグネシウム化合物等を起因とするスケールが発生することにより気液分離膜が閉塞し、処理時間の経過と共にアンモニア除去率の低下が生じる。
本発明は、気液分離膜を用いるアンモニア含有排水の処理において、処理時間の経過と共に生じるアンモニア除去率の低下を抑制することを目的とする。
本発明は、アンモニア含有排水中のマグネシウムイオンの濃度が以下の式(1)で求められる値未満の状態で、気液分離膜を用いてアンモニア含有排水からアンモニアを除去し、前記除去したアンモニアに硫酸溶液を接触させて硫酸アンモニウムとして回収するアンモニア除去工程を含むアンモニア含有排水の処理方法である。
マグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)=4.69×1021−(2×pH) (1)
(式(1)中、pHは、アンモニア除去工程における処理対象のアンモニア含有排水のpHである。)
マグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)=4.69×1021−(2×pH) (1)
(式(1)中、pHは、アンモニア除去工程における処理対象のアンモニア含有排水のpHである。)
前記アンモニア含有排水の処理方法におけるアンモニア除去工程において、処理対象のアンモニア含有排水のpHが11以上であることが好ましい。
前記アンモニア含有排水の処理方法において、前記アンモニア除去工程の前段に、アンモニア含有排水の軟化処理を行う軟化処理工程を含むことが好ましい。
前記アンモニア含有排水の処理方法において、所定の時期に前記気液分離膜の酸洗浄を実施することが好ましい。
前記アンモニア含有排水の処理方法において、前記気液分離膜の一方の面に隣接して設けられた第1の液室に前記アンモニア含有排水を流し、前記気液分離膜の他方の面に隣接して設けられた第2の液室に前記硫酸溶液を前記アンモニア含有排水と対向流で流すことが好ましい。
また、本発明は、アンモニア含有排水中のマグネシウムイオンの濃度が以下の式(1)で求められる値未満の状態で、気液分離膜を用いてアンモニア含有排水からアンモニアを除去し、前記除去したアンモニアに硫酸溶液を接触させて硫酸アンモニウムとして回収するアンモニア除去手段を備えるアンモニア含有排水の処理装置である。
マグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)=4.69×1021−(2×pH) (1)
(式(1)中、pHは、アンモニア除去手段における処理対象のアンモニア含有排水のpHである。)
マグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)=4.69×1021−(2×pH) (1)
(式(1)中、pHは、アンモニア除去手段における処理対象のアンモニア含有排水のpHである。)
前記アンモニア含有排水の処理装置におけるアンモニア除去手段において、処理対象のアンモニア含有排水のpHが11以上であることが好ましい。
前記アンモニア含有排水の処理装置において、前記アンモニア除去手段の前段に、アンモニア含有排水の軟化処理を行う軟化処理手段を備えることが好ましい。
前記アンモニア含有排水の処理装置において、所定の時期に前記気液分離膜の酸洗浄を実施する酸洗浄手段を備えることが好ましい。
前記アンモニア含有排水の処理装置において、前記アンモニア除去手段は、前記気液分離膜の一方の面に隣接して設けられた第1の液室と、前記気液分離膜の他方の面に隣接して設けられた第2の液室とを有し、前記第1の液室に前記アンモニア含有排水を流し、前記第2の液室に前記硫酸溶液を前記アンモニア含有排水と対向流で流すことが好ましい。
本発明では、気液分離膜を用いるアンモニア含有排水の処理において、処理時間の経過と共に生じるアンモニア除去率の低下を抑制することができる。
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
本発明の実施形態に係るアンモニア含有排水の処理装置の一例の概略を図1に示し、その構成について説明する。アンモニア含有排水処理装置1は、アンモニア除去手段としてのアンモニア除去装置16と、循環槽18とを備える。アンモニア含有排水処理装置1は、原水槽10と、軟化処理手段としての軟化装置12と、pH調整槽14と、硫酸貯槽20と、pH調整剤貯槽22と、酸洗浄手段としての酸貯槽24とを備えてもよい。
アンモニア除去装置16は、気液分離膜26、および、その気液分離膜26により区画された第1の液室25a、第2の液室25bを有する。気液分離膜26は、液体を通さずガス状のアンモニアを通す中空糸膜等の膜である。第1の液室25aは、気液分離膜26の一方の面に隣接して設けられ、第2の液室25bは、気液分離膜26の他方の面に隣接して設けられる。第1の液室25aにはアンモニア含有排水が供給され、第2の液室25bには硫酸溶液が供給されるようになっている。
軟化装置12は、水中に含まれるカルシウムイオン、マグネシウムイオン等の陽イオンを、陽イオン交換樹脂等のイオン交換樹脂によりナトリウムイオンに置換するものである。
図1のアンモニア含有排水処理装置1において、原水配管30が原水槽10の入口に接続されている。原水槽10の出口と軟化装置12の入口とが原水供給配管32により接続され、軟化装置12の出口とpH調整槽14の入口とが軟化処理水配管34により接続されている。pH調整槽14の出口とアンモニア除去装置16の一端側に設けられた第1の液室25aの入口とがpH調整水配管36により接続され、アンモニア除去装置16の他端側に設けられた第1の液室25aの出口には、処理水配管38が接続されている。循環槽18の出口とアンモニア除去装置16の他端側に設けられた第2の液室25bの入口とが循環配管40により接続され、アンモニア除去装置16の一端側に設けられた第2の液室25bの出口と循環槽18の入口とが循環配管42により接続されている。循環槽18の回収出口には、回収硫酸アンモニウム溶液配管50が接続されている。硫酸貯槽20の出口は硫酸配管44により循環槽18と接続されている。pH調整剤貯槽22の出口はpH調整剤配管46によりpH調整槽14と接続されている。酸貯槽24の出口は酸配管48によりpH調整水配管36と接続されている。
本実施形態に係るアンモニア含有排水の処理方法およびアンモニア含有排水処理装置1の動作について説明する。
原水のアンモニア含有排水は、原水配管30を通して必要に応じて原水槽10に貯留された後、原水供給配管32を通して必要に応じて軟化装置12に送液される。
アンモニア含有排水に含まれるマグネシウムイオン濃度が、アンモニア除去装置16における処理対象のアンモニア含有排水のpHに対して、以下の式(1)で求められる値以上の場合は、軟化装置12において、アンモニア含有排水中のマグネシウムイオンが除去されて(軟化処理工程)、以下の式(1)で求められる値未満とされる。アンモニア含有排水に含まれるマグネシウムイオン濃度が、以下の式(1)で求められる値未満である場合は、軟化処理工程は行われなくてもよい。
マグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)=4.69×1021−(2×pH) (1)
(式(1)中、pHは、アンモニア除去工程における処理対象のアンモニア含有排水のpHである。)
マグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)=4.69×1021−(2×pH) (1)
(式(1)中、pHは、アンモニア除去工程における処理対象のアンモニア含有排水のpHである。)
必要に応じて軟化処理された軟化処理水は、軟化処理水配管34を通して必要に応じてpH調整槽14に送液される。pH調整槽14において、必要に応じてpH調整剤貯槽22からpH調整剤配管46を通してpH調整剤が供給され、軟化処理水のpHが所定の値に調整される(pH調整工程)。pH調整工程において用いられるpH調整剤は、例えば、水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ、または、塩酸等の酸である。pH調整工程において、軟化処理水は、アンモニア含有排水中のアンモニウムイオンをアンモニアガスへと酸解離させて下記アンモニア除去工程におけるアンモニア除去速度を高めるため、pH11以上に調整されることが好ましい。また、膜や配管材質等への影響を考えると、pH11〜12の範囲に調整されることがより好ましい。軟化処理水のpHが所定の値であれば、pH調整工程は行われなくてもよい。
必要に応じてpH調整されたpH調整水は、pH調整水配管36を通してアンモニア除去装置16の一端側に設けられた入口から第1の液室25aに送液される。アンモニア除去装置16において、液体を通さずアンモニアを通す気液分離膜26を用いて、アンモニア含有排水からアンモニアが除去される。アンモニアが除去された処理水は、アンモニア除去装置16の他端側に設けられた第1の液室25aの出口から処理水配管38を通して排出される。一方、硫酸貯槽20から硫酸配管44を通して循環槽18に貯留された硫酸溶液が循環配管40を通してアンモニア除去装置16の他端側に設けられた入口から第2の液室25bに供給され、第1の液室25aのアンモニア含有排水と対向流で流される。例えば、中空糸膜の外側(第1の液室25a)にアンモニア含有排水を流し、中空糸膜の内側(第2の液室25b)に硫酸溶液を流せばよい。気液分離膜26を透過したアンモニアは、アンモニア除去装置16の第2の液室25bを流れる硫酸溶液と接触し、硫酸アンモニウムが生成される(以上、アンモニア除去工程)。
生成した硫酸アンモニウムは、硫酸溶液に溶解されたままアンモニア除去装置16の一端側に設けられた第2の液室25bの出口から循環配管42を通して循環槽18へ送液される。硫酸溶液は、硫酸アンモニウムが所定の濃度となるまで循環槽18、循環配管40、循環配管42を通して循環される。この際、硫酸貯槽20から硫酸配管44を通して硫酸溶液が循環槽18へ供給され、循環される硫酸溶液のpHが所定の値になるように調整される。循環される硫酸溶液中の回収された硫酸アンモニウムの濃度が所定の濃度以上となったら、循環槽18から回収硫酸アンモニウム溶液配管50を通して、回収硫酸アンモニウム溶液として排出される。
本実施形態に係るアンモニア含有排水の処理方法および処理装置では、アンモニア除去工程において、処理対象のアンモニア含有排水のマグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)をpHに対して上記式(1)で求められる値未満とすることにより、処理時間の経過と共に生じるアンモニア除去率の低下を抑制することができる。これは、マグネシウム化合物等を起因とするスケールの発生が抑制されるためと考えられる。
アンモニア除去工程において、アンモニア除去速度の観点から、処理対象のアンモニア含有排水のpHは11以上であることが好ましい。この場合、処理対象のアンモニア含有排水のマグネシウムイオン濃度を、上記式(1)で求められる0.469mg/L未満とすることが好ましい。処理対象のアンモニア含有排水のpHが11未満であると、アンモニア含有排水中のアンモニアがガス化しにくくなり、アンモニア除去率が低下する傾向にある。
処理対象のアンモニア含有排水は、例えば、半導体工場等の電子産業工場や化学工場、火力発電所等から排出されるアンモニア含有排水である。
半導体工場等の電子産業工場から排出されるアンモニア含有排水のようにアンモニア含有排水が過酸化水素等の酸化剤を含む場合には、アンモニア除去装置16の前段で、活性炭処理等の酸化剤除去処理により酸化剤を除去してもよい。これにより、過酸化水素等の酸化剤に起因する、アンモニア除去工程におけるアンモニア除去率の低下や、気液分離膜の劣化を抑制することができる。
原水のアンモニア含有排水中のアンモニア濃度は、特に限定されるものではないが、回収硫酸アンモニウム溶液中の硫酸アンモニウムの濃度を25質量%以上とし、かつ硫酸アンモニウムが析出しにくい濃度にするために、900mg/L以上2,200mg/L以下で運転することが好ましい。
アンモニア含有排水中のアンモニア濃度が低い場合(例えば、900mg/L未満の場合)、アンモニア除去装置16の前段で、逆浸透膜処理等によりアンモニアを濃縮してもよい。また、硫酸アンモニウムの濃縮を行うために、濃度が低いアンモニア含有排水を処理して生成された硫酸アンモニウム溶液を循環槽18から原水槽10等へ返送し、再度アンモニア処理を行ってもよい。
原水槽10、原水配管30および原水供給配管32のうち少なくとも1つに熱交換、ヒータ等の加温可能な設備を備え、原水の温度を例えば35〜55℃の範囲で加熱してアンモニア除去装置16へアンモニア含有排水を送液してもよい。原水の温度が35℃未満であると、アンモニア含有排水中のアンモニアがガス化しにくくなり、アンモニア除去装置16におけるアンモニア除去率が低下する傾向にある。
また、原水の保温またはアンモニア濃度調整のために処理水を原水槽10等へ循環させてもよい。
軟化装置12において使用される陽イオン交換樹脂の種類としては、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂、アミノリン酸形キレート樹脂、イミノジ酢酸形キレート樹脂等が挙げられる。マグネシウムイオン、カルシウムイオンの選択性から、アミノリン酸形キレート樹脂、イミノジ酢酸形キレート樹脂のうち少なくとも1つを使用することが好ましい。
気液分離膜26は、液体を通さずガス状のアンモニアを通すものであればよく、特に制限はない。気液分離膜26としては、例えば、疎水性多孔質の中空糸膜等が挙げられる。例えば、中空糸の径が300μm程度で、空孔サイズが0.03μm程度、(平均)空孔率が40〜50%程度の中空糸膜を用いればよい。このような気液分離膜26により、アンモニア含有排水中に含有されるガス状のアンモニアが気液分離膜26を通過し、アンモニア含有排水中から除去される。
硫酸溶液を通液するアンモニア除去装置16の第2の液室25bに接続された循環配管40,42には、自動バルブを備えることが好ましい。
循環される硫酸溶液のpHが2以下に維持されるように硫酸貯槽20から硫酸溶液を注入することが好ましい。循環される硫酸溶液のpHが2を超えると、アンモニア除去速度が低下する場合がある。
硫酸貯槽20から添加される硫酸溶液は、できる限り高濃度であることが好ましい。取扱い等の点から硫酸貯槽20から添加される硫酸溶液の硫酸濃度は50質量%以上であることが好ましい。
上記の通り、循環される硫酸溶液中の回収された硫酸アンモニウムの濃度が所定の濃度以上、例えば25質量%以上となったら、循環槽18から回収硫酸アンモニウム溶液配管50を通して、回収硫酸アンモニウム溶液として排出される。
循環される硫酸溶液中の硫酸アンモニウムの濃度は、例えば比重計や濃度計等の硫酸アンモニウム濃度測定手段を用いて測定してもよい。測定した硫酸アンモニウムの濃度に基づいて、硫酸アンモニウムの濃度が所定の濃度以上、例えば25質量%以上となったら、自動的に循環槽18から回収硫酸アンモニウム溶液配管50を通して回収硫酸アンモニウム溶液として排出されてもよい。また、硫酸アンモニウムが析出しにくい濃度(例えば、40質量%以下)になるように、測定した硫酸アンモニウムの濃度に基づいて自動的に水を供給して希釈する設備を備えてもよい。
金属塩類等により気液分離膜26が汚染し、アンモニア除去率が低下した場合、またはアンモニア除去率の低下を抑制するために、所定の時期に気液分離膜26の酸洗浄を実施することが好ましい。図1に示すように、例えば、酸貯槽24から酸溶液を酸配管48、pH調整水配管36を通してアンモニア除去装置16の第1の液室25aに送液し、気液分離膜26を洗浄する(酸洗浄工程)。
酸洗浄工程において用いられる酸溶液としては、硫酸、塩酸、クエン酸等の酸の溶液を用いることができる。
酸洗浄手段としては、図1に示すように酸貯槽24を別途設置してもよいし、図2に示すアンモニア含有排水処理装置3のように、アンモニア除去装置16の第2の液室25bに送液している硫酸貯槽20からの硫酸溶液の一部を第1の液室25aに送液する硫酸配管52を設置してもよい。
ここで、上記式(1)の算出方法を説明する。
処理対象のアンモニア含有排水の温度が35℃の場合、
水酸化マグネシウムの溶解度:9.86×10−3g/L、水酸化マグネシウム式量:58.32g/molより、
溶解度積Ksp=[Mg][OH]2={(9.86×10−3)/58.32}×{(9.86×10−3)/58.32}2=1.93×10−11
水のイオン積より、あるpHに対する水酸化イオン濃度[OH]=10(pH−14)より、飽和するマグネシウムイオン濃度は下記となる。
[Mg]=Ksp/[OH]2=(1.93×10−11)/{10(pH−14)}2=1.93×1017−(2×pH)
マグネシウム分子量:24.3×103mg/molより、飽和するマグネシウムイオン濃度は下記となる。
マグネシウムイオン濃度=24.3×103×1.93×1017−(2×pH)=4.69×1021−(2×pH) (1)
上記の通り、アンモニア除去速度の観点から、アンモニア含有排水のpHは11以上とすることが好ましいため、アンモニア含有排水中のマグネシウムイオン濃度は0.469mg/L未満とすることが好ましい。
水酸化マグネシウムの溶解度:9.86×10−3g/L、水酸化マグネシウム式量:58.32g/molより、
溶解度積Ksp=[Mg][OH]2={(9.86×10−3)/58.32}×{(9.86×10−3)/58.32}2=1.93×10−11
水のイオン積より、あるpHに対する水酸化イオン濃度[OH]=10(pH−14)より、飽和するマグネシウムイオン濃度は下記となる。
[Mg]=Ksp/[OH]2=(1.93×10−11)/{10(pH−14)}2=1.93×1017−(2×pH)
マグネシウム分子量:24.3×103mg/molより、飽和するマグネシウムイオン濃度は下記となる。
マグネシウムイオン濃度=24.3×103×1.93×1017−(2×pH)=4.69×1021−(2×pH) (1)
上記の通り、アンモニア除去速度の観点から、アンモニア含有排水のpHは11以上とすることが好ましいため、アンモニア含有排水中のマグネシウムイオン濃度は0.469mg/L未満とすることが好ましい。
処理対象のアンモニア含有排水の温度が45℃の場合、
水酸化マグネシウムの溶解度:8.75×10−3g/L、水酸化マグネシウム式量:58.32g/molより、
溶解度積Ksp=[Mg][OH]2={(8.75×10−3)/58.32}×{(8.75×10−3)/58.32}2=1.35×10−11
水のイオン積より、あるpHに対する水酸化イオン濃度[OH]=10(pH−14)より、飽和するマグネシウムイオン濃度は下記となる。
[Mg]=Ksp/[OH]2=(1.35×10−11)/{10(pH−14)}2=1.35×1017−(2×pH)
マグネシウム分子量:24.3×103mg/molより、飽和するマグネシウムイオン濃度は下記となる。
マグネシウムイオン濃度=24.3×103×1.35×1017−(2×pH)=3.28×1021−(2×pH) (2)
上記の通り、アンモニア除去速度の観点から、アンモニア含有排水のpHは11以上とすることが好ましいため、アンモニア含有排水中のマグネシウムイオン濃度は0.328mg/L未満とすることが好ましい。
水酸化マグネシウムの溶解度:8.75×10−3g/L、水酸化マグネシウム式量:58.32g/molより、
溶解度積Ksp=[Mg][OH]2={(8.75×10−3)/58.32}×{(8.75×10−3)/58.32}2=1.35×10−11
水のイオン積より、あるpHに対する水酸化イオン濃度[OH]=10(pH−14)より、飽和するマグネシウムイオン濃度は下記となる。
[Mg]=Ksp/[OH]2=(1.35×10−11)/{10(pH−14)}2=1.35×1017−(2×pH)
マグネシウム分子量:24.3×103mg/molより、飽和するマグネシウムイオン濃度は下記となる。
マグネシウムイオン濃度=24.3×103×1.35×1017−(2×pH)=3.28×1021−(2×pH) (2)
上記の通り、アンモニア除去速度の観点から、アンモニア含有排水のpHは11以上とすることが好ましいため、アンモニア含有排水中のマグネシウムイオン濃度は0.328mg/L未満とすることが好ましい。
アンモニア除去工程は、通常35℃以上で行われるため、アンモニア除去工程において、処理対象のアンモニア含有排水中のマグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)をpHに対して上記式(1)で求められる値未満とすればよい。
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
<実施例1,2、比較例1>
以下の試験条件でアンモニア含有排水の処理を行った。
[試験条件]
・使用気液分離膜:ポリプロピレン製多孔質中空糸膜モジュール
・膜面積:1.4m2
・通水量:0.02m3/h
・水温:45℃
・アンモニア含有排水pH:11
・酸側pH:1
以下の試験条件でアンモニア含有排水の処理を行った。
[試験条件]
・使用気液分離膜:ポリプロピレン製多孔質中空糸膜モジュール
・膜面積:1.4m2
・通水量:0.02m3/h
・水温:45℃
・アンモニア含有排水pH:11
・酸側pH:1
[原水水質]
使用した原水の水質を表1に示す。
使用した原水の水質を表1に示す。
原水中の濁質を0.45μmフィルタでろ過し、蛍光X線分析装置(リガク社製、ZSX100e型)を用いて蛍光X線分析を行った結果を図3に示す。
[試験方法]
実施例1では、アンモニア含有排水中のマグネシウム濃度を0.3mg/L未満の状態として、気液分離膜を用いてアンモニア処理を実施した。比較例1では、アンモニア含有排水に対してマグネシウムの除去を行わず、気液分離膜を用いてアンモニア処理を実施した。実施例2では、比較例1で処理した後のアンモニア除去率が低下した気液分離膜を、0.1質量%の塩酸で1時間浸漬洗浄を行った後、再度アンモニア処理を行った。
実施例1では、アンモニア含有排水中のマグネシウム濃度を0.3mg/L未満の状態として、気液分離膜を用いてアンモニア処理を実施した。比較例1では、アンモニア含有排水に対してマグネシウムの除去を行わず、気液分離膜を用いてアンモニア処理を実施した。実施例2では、比較例1で処理した後のアンモニア除去率が低下した気液分離膜を、0.1質量%の塩酸で1時間浸漬洗浄を行った後、再度アンモニア処理を行った。
JIS K0102 インドフェノール青吸光光度法で処理前後のアンモニア濃度を測定し、アンモニアの除去率を算出した。結果を表2に示す。なお、実施例2のアンモニア除去率は、洗浄直後の値である。
実施例1ではアンモニア除去率は時間が経過しても75%とほぼ同じであった。比較例1では処理開始直後のアンモニア除去率は75%であったが、時間経過とともに徐々に除去率が低下し、14時間後には66%となった。実施例2では、酸洗浄の実施によりアンモニア除去率は75%まで回復したことが確認された。
1,3 アンモニア含有排水処理装置、10 原水槽、12 軟化装置、14 pH調整槽、16 アンモニア除去装置、18 循環槽、20 硫酸貯槽、22 pH調整剤貯槽、24 酸貯槽、25a 第1の液室、25b 第2の液室、26 気液分離膜、30 原水配管、32 原水供給配管、34 軟化処理水配管、36 pH調整水配管、38 処理水配管、40,42 循環配管、44,52 硫酸配管、46 pH調整剤配管、48 酸配管、50 回収硫酸アンモニウム溶液配管。
Claims (10)
- アンモニア含有排水中のマグネシウムイオンの濃度が以下の式(1)で求められる値未満の状態で、気液分離膜を用いてアンモニア含有排水からアンモニアを除去し、前記除去したアンモニアに硫酸溶液を接触させて硫酸アンモニウムとして回収するアンモニア除去工程を含むことを特徴とするアンモニア含有排水の処理方法。
マグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)=4.69×1021−(2×pH) (1)
(式(1)中、pHは、アンモニア除去工程における処理対象のアンモニア含有排水のpHである。) - 請求項1に記載のアンモニア含有排水の処理方法であって、
前記アンモニア除去工程において、処理対象のアンモニア含有排水のpHが11以上であることを特徴とするアンモニア含有排水の処理方法。 - 請求項1または2に記載のアンモニア含有排水の処理方法であって、
前記アンモニア除去工程の前段に、アンモニア含有排水の軟化処理を行う軟化処理工程を含むことを特徴とするアンモニア含有排水の処理方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のアンモニア含有排水の処理方法であって、
所定の時期に前記気液分離膜の酸洗浄を実施することを特徴とするアンモニア含有排水の処理方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のアンモニア含有排水の処理方法であって、
前記気液分離膜の一方の面に隣接して設けられた第1の液室に前記アンモニア含有排水を流し、前記気液分離膜の他方の面に隣接して設けられた第2の液室に前記硫酸溶液を前記アンモニア含有排水と対向流で流すことを特徴とするアンモニア含有排水の処理方法。 - アンモニア含有排水中のマグネシウムイオンの濃度が以下の式(1)で求められる値未満の状態で、気液分離膜を用いてアンモニア含有排水からアンモニアを除去し、前記除去したアンモニアに硫酸溶液を接触させて硫酸アンモニウムとして回収するアンモニア除去手段を備えることを特徴とするアンモニア含有排水の処理装置。
マグネシウムイオン濃度(単位:mg/L)=4.69×1021−(2×pH) (1)
(式(1)中、pHは、アンモニア除去手段における処理対象のアンモニア含有排水のpHである。) - 請求項6に記載のアンモニア含有排水の処理装置であって、
前記アンモニア除去手段において、処理対象のアンモニア含有排水のpHが11以上であることを特徴とするアンモニア含有排水の処理装置。 - 請求項6または7に記載のアンモニア含有排水の処理装置であって、
前記アンモニア除去手段の前段に、アンモニア含有排水の軟化処理を行う軟化処理手段を備えることを特徴とするアンモニア含有排水の処理装置。 - 請求項6〜8のいずれか1項に記載のアンモニア含有排水の処理装置であって、
所定の時期に前記気液分離膜の酸洗浄を実施する酸洗浄手段を備えることを特徴とするアンモニア含有排水の処理装置。 - 請求項6〜9のいずれか1項に記載のアンモニア含有排水の処理装置であって、
前記アンモニア除去手段は、前記気液分離膜の一方の面に隣接して設けられた第1の液室と、前記気液分離膜の他方の面に隣接して設けられた第2の液室とを有し、
前記第1の液室に前記アンモニア含有排水を流し、前記第2の液室に前記硫酸溶液を前記アンモニア含有排水と対向流で流すことを特徴とするアンモニア含有排水の処理装置。
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