JP2018051492A - Device for treating waste water containing ammonia - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンモニアを含む排水処理装置に関する。 The present invention relates to a wastewater treatment apparatus containing ammonia.
例えば最終処分場（final disposal space）や工場等から排出されるアンモニアを含む排水を処理する排水処理装置が知られている。この種の排水処理装置としては、硝化脱窒法（nitrification denitrification）やアナモックス菌（anammox bacteria）等の特殊な細菌を利用した生物的処理、アンモニアストリッピング法（ammonia stripping）などの化学的処理、膜処理法等の物理的処理を行うものが知られている。 For example, a wastewater treatment apparatus for treating wastewater containing ammonia discharged from a final disposal space or a factory is known. This type of wastewater treatment equipment includes biological treatment using special bacteria such as nitrification denitrification and anammox bacteria, chemical treatment such as ammonia stripping, membrane What performs physical processing, such as a processing method, is known.
しかしながら、これらの処理方法では、高濃度のアンモニアを安定且つ確実に処理できるとは言い難い。アンモニアを効率よく処理する方法としては、臭素イオン存在下においてオゾンを利用するものがある（例えば、特許文献１に記載されている排水処理方法）。上記特許文献中、臭素イオンを含む被処理原水に対しオゾンを供給することで、化学式１の(１)式及び化学式１の(２)式を経てアンモニアを脱窒分解するようにしている。即ち、この反応過程では、まず化学式１の(１)式において、オゾン（Ｏ３）が臭素イオン（Ｂｒ−）と反応して次亜臭素酸（HBrO：hypobromous acid）が生成される。次いで、化学式１の(２)式において、次亜臭素酸がアンモニア（ＮＨ３）と反応して窒素（Ｎ２）が生成され、アンモニアの脱窒分解が完了する。 However, it is difficult to say that these treatment methods can treat high-concentration ammonia stably and reliably. As a method for efficiently treating ammonia, there is a method using ozone in the presence of bromine ions (for example, a wastewater treatment method described in Patent Document 1). In the above-mentioned patent document, by supplying ozone to the raw water to be treated containing bromine ions, ammonia is denitrified and decomposed via the formula (1) and the formula (2). That is, in this reaction process, first, in Formula (1) of Chemical Formula 1, ozone (O 3 ) reacts with bromine ions (Br − ) to produce hypobromous acid (HBrO). Next, in Formula (2) of Chemical Formula 1, hypobromous acid reacts with ammonia (NH 3 ) to generate nitrogen (N 2 ), and the denitrification decomposition of ammonia is completed.
しかしながら、前述した従来の技術では、すなわち、上記特許文献１に記載のような排水処理装置において、オゾンの供給速度が過剰になると、未反応のオゾンが排出ガスとして大気中へ放出される可能性がある。この場合、アンモニアの分解に寄与しなかったオゾンを無駄に消費してしまう（いわゆる無効消費してしまう）。また、例えば未反応のオゾンガスを処理するために排ガス処理装置を別途設ける必要があったり、排ガス処理装置の負荷が増大したりする問題も生じる。
However, in the above-described conventional technique, that is, in the wastewater treatment apparatus as described in
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。 Therefore, the present inventor considered that the above-mentioned drawbacks can be improved, and as a result of intensive studies, the present inventor has arrived at a proposal of the present invention that effectively improves the above-described problems by rational design.
本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものである。即ち、本発明は、未反応のオゾンガスが排出ガスとして放出されることを抑制できるアンモニアを含む排水処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a wastewater treatment apparatus containing ammonia that can suppress the release of unreacted ozone gas as exhaust gas.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第１の発明では、アンモニアを含む排水の処理を行う少なくとも１つの反応塔（３１、３２）を有する反応部（３０）と、反応塔内（３１、３２）の排水にオゾンを供給するオゾン供給部（２３）と、反応塔（３１、３２）で処理される排水に臭素イオンを供給する臭素イオン供給部（２０）とを備えている。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the first invention of the wastewater treatment apparatus containing ammonia of the present invention has at least one reaction tower (31, 32) for treating wastewater containing ammonia. The reaction part (30), the ozone supply part (23) for supplying ozone to the waste water in the reaction tower (31, 32), and the bromine ion for supplying bromine ion to the waste water treated in the reaction tower (31, 32) And a supply unit (20).
臭素イオン供給部（２０）が排水へ臭素イオンを供給する技術手段により、反応塔（３１、３２）で処理される排水中の臭素イオンを所定濃度に調節できる。オゾン供給部（２３）は、反応塔（３１、３２）で処理される排水にオゾンを供給する。これにより、反応塔（３１、３２）に供給されるオゾンの供給速度を調節できる。このように、反応塔（３１、３２）の排水の臭素イオンの濃度、及びオゾンの供給速度を最適に調節できる。この結果、排水中の臭素イオンに対してオゾンの供給速度が過剰となることを抑制できる。 The technical means for supplying bromine ions to the wastewater by the bromine ion supply unit (20) can adjust the bromine ions in the wastewater treated in the reaction towers (31, 32) to a predetermined concentration. An ozone supply part (23) supplies ozone to the waste water processed by the reaction tower (31, 32). Thereby, the supply rate of ozone supplied to the reaction tower (31, 32) can be adjusted. In this way, the concentration of bromine ions in the waste water from the reaction towers (31, 32) and the supply rate of ozone can be adjusted optimally. As a result, it can suppress that the supply rate of ozone becomes excess with respect to the bromine ion in waste_water | drain.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第２の発明では、第１の発明において、反応塔（３１、３２）内の排水のｐＨを７以下に調整するｐＨ調整部（２１）を備えている。これにより、オゾン及び水酸化物イオン（ＯＨ−）の連鎖開始反応（chain initiation）に起因するオゾンの自己分解を抑制できる。この結果、オゾンが臭素イオンと反応せずに消費されてしまうことを抑制できる。 In 2nd invention of the waste water treatment equipment containing ammonia of this invention, in 1st invention, the pH adjustment part (21) which adjusts pH of the waste_water | drain in the reaction tower (31, 32) to 7 or less is provided. . Thereby, the self-decomposition of ozone resulting from the chain initiation reaction of ozone and hydroxide ions (OH − ) can be suppressed. As a result, it can be suppressed that ozone is consumed without reacting with bromine ions.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第３の発明では、第１の発明において、反応塔（３１、３２）で排水に所定の有機物を供給する有機物供給部（２５）を備えている。有機物供給部（２５）が排水へ有機物を供給する。オゾンが水酸化物イオンと反応すると、その後の連鎖伝播反応（chain propagation reaction）によりＯＨラジカル（OH radical）（・ＯＨ） が生じる 。上記ＯＨラジカルがオゾンと反応すると、オゾンが臭素イオンと反応せずに消費されてしまう。これに対し、反応塔（３１、３２）内に所定の有機物を供給することで、ＯＨラジカルは、優先的に有機物と反応する。これにより、ＯＨラジカルによるオゾンの消費を抑制できる。 In 3rd invention of the wastewater treatment equipment containing ammonia of this invention, in 1st invention, the organic substance supply part (25) which supplies a predetermined | prescribed organic substance to wastewater with the reaction tower (31, 32) is provided. An organic substance supply part (25) supplies organic substance to waste water. When ozone reacts with hydroxide ions, subsequent chain propagation reactions produce OH radicals (.OH). When the OH radical reacts with ozone, the ozone is consumed without reacting with bromine ions. On the other hand, by supplying predetermined organic substances into the reaction towers (31, 32), OH radicals preferentially react with organic substances. Thereby, consumption of ozone by OH radicals can be suppressed.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第４の発明では、第１の発明において、有機物は、カルボン酸（carboxylic acid）、アルコール（alcohol）、アルデヒド（aldehyde）、エーテル（ether）、及びアルカン（alkane）のいずれか１つ又は２つ以上を含んでいる。これにより、カルボン酸、アルコール、アルデヒド、エーテル、及びアルカンのいずれか１つ又は２つ以上を含む有機物が、反応塔（３１、３２）で処理される排水中に供給される。これらの有機物は、オゾンとの反応速度が比較的遅いため、オゾンが有機物と反応して消費されることを抑制できる。 In a fourth aspect of the wastewater treatment apparatus containing ammonia of the present invention, in the first aspect, the organic substance is a carboxylic acid, an alcohol, an aldehyde, an ether, and an alkane ( any one or more of (alkane). Thereby, the organic substance containing any one or two or more of carboxylic acid, alcohol, aldehyde, ether, and alkane is supplied into the waste water to be treated in the reaction tower (31, 32). Since these organic substances have a relatively slow reaction rate with ozone, it can be suppressed that ozone reacts with the organic substances and consumed.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第５の発明では、第１の発明において、反応部（３０）は反応塔（３１、３２）で排水を間欠的に処理する回分式（batch method）である。反応塔（３１、３２）において排水が一時的に滞留し、この排水が間欠的に処理される。このような回分式（バッチ式）では、アンモニアを確実に分解するための十分な反応時間を確保できる。従って、処理後の排水中のアンモニア性窒素（ammonia nitrogen）の濃度を極めて低い濃度とすることができる。 In the fifth invention of the wastewater treatment apparatus containing ammonia of the present invention, in the first invention, the reaction section (30) is a batch method in which wastewater is treated intermittently in the reaction tower (31, 32). is there. In the reaction towers (31, 32), the waste water temporarily stays, and this waste water is treated intermittently. In such a batch system (batch system), a sufficient reaction time for reliably decomposing ammonia can be secured. Therefore, the concentration of ammonia nitrogen in the waste water after treatment can be made extremely low.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第６の発明では、第１の発明において、上記反応塔（３１、３２）内の排水中のアンモニアの分解が終了したことを示す指標を表示する検知部（４１）と、検出検知部が検知した指標に基づいてアンモニアの分解が終了したと判断すると、反応塔（３１、３２）内の排水へのオゾンの供給を停止させる制御部（４２）とを更に備えている。これにより、検知部（４１）が所定の指標を検出する。制御部（４２）は、この指標に基づいて反応塔（３１、３２）内の排水中のアンモニアの分解が終了しことを判断し、反応塔（３１、３２）内の排水へのオゾンの供給を停止させる。反応塔（３１、３２）内のアンモニアの分解が終了したにも拘わらず、排水中にオゾンが供給されることを速やかに終了できる。この結果、オゾンの無駄な供給を回避できるとともに、未反応のオゾンガスが排出ガスとして排出されることも防止できる。 In 6th invention of the wastewater treatment equipment containing ammonia of this invention, in the 1st invention, the detection part which displays the parameter | index which shows that decomposition | disassembly of ammonia in the wastewater in the said reaction tower (31, 32) was complete | finished (41) and a control unit (42) for stopping the supply of ozone to the waste water in the reaction tower (31, 32) when it is determined that the decomposition of ammonia has ended based on the index detected by the detection detection unit. In addition. Thereby, a detection part (41) detects a predetermined index. Based on this index, the control unit (42) determines that the decomposition of ammonia in the wastewater in the reaction tower (31, 32) is completed, and supplies ozone to the wastewater in the reaction tower (31, 32). Stop. Despite the completion of the decomposition of ammonia in the reaction towers (31, 32), the supply of ozone into the waste water can be quickly terminated. As a result, wasteful supply of ozone can be avoided and unreacted ozone gas can be prevented from being discharged as exhaust gas.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第７の発明では、第１の発明において、上記指標は、反応塔（３１、３２）内の排水のｐＨ、反応塔（３１、３２）内の排水の酸化剤濃度、反応塔（３１、３２）内の酸化還元電位、上記反応塔（３１、３２）から排出されるガス中のオゾン濃度の少なくとも１つである。これにより、検知部（４１）が上記指標として、反応塔（３１、３２）内の排水のｐＨ、反応塔（３１、３２）内の排水の酸化剤濃度、反応塔（３１、３２）内の酸化還元電位、反応塔（３１、３２）から排出されるガス中のオゾン濃度の少なくとも１つを検出する。制御部（４２）は、これらの指標に基づいて、反応塔（３１、３２） でのアンモニアの分解が終了したか否かを判定する 。 In the seventh invention of the wastewater treatment apparatus containing ammonia of the present invention, in the first invention, the index is the pH of the wastewater in the reaction tower (31, 32), the wastewater in the reaction tower (31, 32). It is at least one of the oxidant concentration, the oxidation-reduction potential in the reaction tower (31, 32), and the ozone concentration in the gas discharged from the reaction tower (31, 32). As a result, the detection unit (41) uses the pH of the wastewater in the reaction tower (31, 32), the oxidant concentration of the wastewater in the reaction tower (31, 32), and the reaction tower (31, 32) as the index. At least one of the oxidation-reduction potential and the ozone concentration in the gas discharged from the reaction tower (31, 32) is detected. Based on these indices, the control unit (42) determines whether or not the decomposition of ammonia in the reaction tower (31, 32) has been completed.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第８の発明では、第１の発明において、制御部（４２）は、指標の増大変化率が所定値より大きくなると、反応塔（３１、３２）内の排水へのオゾンの供給を停止させる制御を行う。制御部（４２）が、上記指標の増大変化率に基づいて、反応塔（３１、３２） でのアンモニアの分解が終了したか否かを判定する 。 In an eighth aspect of the wastewater treatment apparatus containing ammonia according to the present invention, in the first aspect, the control unit (42) causes the reaction tower (31, 32) to move into the reaction tower (31, 32) when the increase rate of change of the index exceeds a predetermined value. Control to stop the supply of ozone to the wastewater. The control unit (42) determines whether or not the decomposition of ammonia in the reaction tower (31, 32) is completed based on the rate of increase in the index.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第９の発明では、第１乃至第８のいずれかの１つの発明において、反応部（３０）は、２つ以上の反応塔（３１、３２） が交替して上記排水を処理する連続回分式である 。これにより、反応部（３０）に２つ以上の反応塔（３１、３２）が設けられる。そして、これらの反応塔（３１、３２） において交替して排水が処理される。このような連続回分式（連続バッチ処理）では、実質的には、排水が連続的に処理される。 In the ninth aspect of the wastewater treatment apparatus containing ammonia of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the reaction section (30) is replaced with two or more reaction towers (31, 32). Then, it is a continuous batch type that treats the waste water. Thereby, two or more reaction towers (31, 32) are provided in the reaction part (30). And in these reaction towers (31, 32), the wastewater is treated alternately. In such a continuous batch system (continuous batch process), the waste water is substantially continuously processed.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第１０の発明では、第１乃至第８のいずれかの１つの発明において、反応塔（３１、３２）で処理される前の排水と、反応塔（３１、３２）で処理された後の排水とを混合させる混合部（１４）を更に備えている。これにより、混合部（１４）において、反応塔（３１、３２）で処理される前の排水と、反応塔（３１、３２）で処理された後の排水とが混合される。反応塔（３１、３２）で処理された後の排水中に酸化剤が残留していた場合に、この酸化剤と、処理前の排水中のアンモニアとを反応させることができる。この結果、排水中の残留酸化剤の濃度を低減できる。 According to a tenth aspect of the wastewater treatment apparatus containing ammonia of the present invention, in any one of the first to eighth aspects of the invention, the wastewater before being treated in the reaction tower (31, 32) and the reaction tower (31 , 32) is further provided with a mixing section (14) for mixing with the waste water after being treated. Thereby, in the mixing part (14), the waste water before being processed in the reaction tower (31, 32) and the waste water after being processed in the reaction tower (31, 32) are mixed. When the oxidizing agent remains in the waste water after being treated in the reaction tower (31, 32), this oxidizing agent and ammonia in the waste water before the treatment can be reacted. As a result, the concentration of the residual oxidant in the waste water can be reduced.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第１１の発明では、第１乃至第８のいずれかの１つの発明において、臭素イオン供給部（２０）は、海水中の臭素イオンを排水へ供給する。これにより、臭素イオン供給部（２０）が、臭素イオンの供給源として海水を利用する。 In an eleventh aspect of the wastewater treatment apparatus containing ammonia of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the bromine ion supply unit (20) supplies bromine ions in seawater to the wastewater. Thereby, a bromine ion supply part (20) utilizes seawater as a supply source of bromine ions.
本発明のアンモニアを含む排水処理装置の第１２の発明では、第１乃至第８のいずれかの１つの発明において、臭素イオン供給部及びオゾン供給部は、Ｙ≧１８×Ｘの関係式を満たすように構成される。Ｙは、反応塔で処理される排水に供給される臭素イオン濃度(ｍｇ[Ｂr-]／l)、Ｘは、反応塔内の排水中に供給されるオゾンの供給速度((ｍｇ[Ｏ3]／ｌ[反応塔の排水の量])／ｍｉｎ)、上記１８は、比例定数Ｋであって、オゾンの供給速度に対する臭素イオン濃度の比((ｍｇ[Ｂr-]・ｍｉｎ)／ｍｇ[Ｏ3])である。 In a twelfth aspect of the wastewater treatment apparatus containing ammonia of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the bromine ion supply section and the ozone supply section satisfy a relational expression of Y ≧ 18 × X. Configured as follows. Y is the bromine ion concentration (mg [Br − ] / l) supplied to the wastewater treated in the reaction tower, and X is the supply rate of ozone (mg [O 3 ] / L [amount of waste water from the reaction tower]) / min), 18 is the proportionality constant K, and the ratio of bromine ion concentration to the ozone supply rate ((mg [Br − ] · min) / mg [ O 3 ]).
第１２の発明では、反応塔（３１、３２）で処理される排水の臭素イオン濃度Ｙと、反応塔（３１、３２）で処理される排水へ供給されるオゾンの供給速度との関係が、Ｙ≧１８×Ｘを満たしている。この関係式は、反応塔（３１、３２）で処理される排水の臭素イオン濃度と、この臭素イオン濃度に応じたオゾンの消費速度の関係から実験的に求められたものであり、未反応のオゾンガスが排出されることなく、オゾンと臭素イオンとを有効に反応させるための条件を表す。従って、この関係式を満たすように臭素イオンを供給することで、オゾンの無効消費を確実に防止できる。 In the twelfth invention, the relationship between the bromine ion concentration Y of the wastewater treated in the reaction tower (31, 32) and the supply rate of ozone supplied to the wastewater treated in the reaction tower (31, 32) is Y ≧ 18 × X is satisfied. This relational expression is obtained experimentally from the relationship between the bromine ion concentration of the wastewater treated in the reaction tower (31, 32) and the consumption rate of ozone corresponding to this bromine ion concentration, and is unreacted. This represents a condition for effectively reacting ozone and bromine ions without discharging ozone gas. Therefore, by supplying bromine ions so as to satisfy this relational expression, invalid consumption of ozone can be reliably prevented.
本発明による効果を以下に示す。 The effect by this invention is shown below.
第１の発明では、本発明によれば、反応塔（３１、３２）で処理される排水中の臭素イオンの濃度、及び排水中に供給されるオゾンの供給速度を最適に調整できる。従って、排水中の臭素イオン濃度に対してオゾンが過剰に供給されることを防止できる。この結果、未反応のオゾンガスが排出されることを抑制できるとともに、オゾンの無効消費を抑制できる。このようにすると、オゾンの過剰な供給を抑制でき、オゾンの供給に要するランニングコスト（Running cost）を低減できる。また、オゾンガスを処理するための排ガス処理装置を省略できる。あるいはこの排ガス処理装置を小型化できる。 In 1st invention, according to this invention, the density | concentration of the bromine ion in the waste_water | drain processed with the reaction tower (31, 32) and the supply rate of the ozone supplied in waste_water | drain can be adjusted optimally. Therefore, it is possible to prevent the ozone from being supplied excessively with respect to the bromine ion concentration in the waste water. As a result, it is possible to suppress unreacted ozone gas from being discharged and to suppress invalid consumption of ozone. If it does in this way, the excessive supply of ozone can be suppressed and the running cost (Running cost) required for the supply of ozone can be reduced. Further, an exhaust gas treatment device for treating ozone gas can be omitted. Or this exhaust gas processing apparatus can be reduced in size.
第２の発明では、反応塔（３１、３２）内の排水のｐＨを７以下に調整することで、オゾンの自己分解に起因する無効消費を抑制できる。この結果、供給するオゾンに対するアンモニアの分解効率を向上できる。 In 2nd invention, the ineffective consumption resulting from ozone self-decomposition can be suppressed by adjusting pH of the waste_water | drain in a reaction tower (31, 32) to 7 or less. As a result, the decomposition efficiency of ammonia with respect to the supplied ozone can be improved.
また、排水中のｐＨを低くすることで、上述の化学式１の(１)式で得た次亜臭素酸が、ＯＢｒ−に解離することを抑制できる。この結果、アンモニアの硝酸化反応を抑制し、且つ化学式１の(２)式によるアンモニアの脱窒は反応を促進できる。また、このようにＯＢｒ−の発生を抑制することで、臭素酸（ＢｒＯ３）の生成も抑制できる。 Further, by lowering the pH in the waste water, it is possible to suppress the hypobromite obtained by the above-described chemical formula 1 (1) from being dissociated into OBr − . As a result, the nitrification reaction of ammonia can be suppressed, and the denitrification of ammonia according to the chemical formula 1 (2) can promote the reaction. The thus OBr - by suppressing the occurrence, can be suppressed production of bromate (BrO 3).
第３の発明では、オゾンの連鎖伝播反応に起因して生じたＯＨラジカルを所定の有機物と反応させることで、オゾンがＯＨラジカルと反応して消費されることを防止できる。この結果、供給するオゾンに対するアンモニアの分解効率を更に向上できる。 In 3rd invention, it can prevent that ozone reacts with OH radical and is consumed by making the OH radical produced resulting from the chain propagation reaction of ozone react with a predetermined organic substance. As a result, the decomposition efficiency of ammonia with respect to the supplied ozone can be further improved.
また、有機物とＯＨラジカルとの反応により、反応性の高い有機物（有機ラジカル）の生成を促すことができる。この有機ラジカルは、次亜臭素酸の生成や、アンモニアの酸化分解に寄与される。従って、アンモニアの分解効率を更に向上できる。 In addition, the reaction between the organic substance and the OH radical can promote the generation of a highly reactive organic substance (organic radical). This organic radical contributes to the production of hypobromite and the oxidative decomposition of ammonia. Therefore, the decomposition efficiency of ammonia can be further improved.
第４の発明では、比較的安価に有機物を得ることができる。また、オゾンが有機物と反応して無効消費されることを抑制できる。 In the fourth invention, the organic substance can be obtained relatively inexpensively. Moreover, it can suppress that ozone reacts with organic substance and is ineffectively consumed.
第５の発明では、処理後の排水中のアンモニア性窒素（ammonia nitrogen）の濃度を極めて低い濃度とすることができる。 In 5th invention, the density | concentration of ammonia nitrogen (ammonia nitrogen) in the waste_water | drain after a process can be made into a very low density | concentration.
第６の発明では、オゾンが排出ガスとして放出されることを確実に防止できる。 In the sixth invention, it is possible to reliably prevent ozone from being released as exhaust gas.
第７の発明では、排水中のアンモニアの濃度を検出せずとも、アンモニアの分解が終了したことを判断できる。 In the seventh invention, it can be determined that the decomposition of ammonia has ended without detecting the concentration of ammonia in the waste water.
第８の発明では、所定の指標の増大変化率に基づいてアンモニアの分解の終了を判断するため、この判断の精度が向上する。 In the eighth invention, since the end of the decomposition of ammonia is determined based on the increasing rate of change of a predetermined index, the accuracy of this determination is improved.
第９の発明では、２つ以上の反応塔（３１、３２）で連続バッチ処理を行うため、所定の排水を実質的に連続的に処理できる。 In the ninth invention, since the continuous batch processing is performed in the two or more reaction towers (31, 32), the predetermined waste water can be processed substantially continuously.
第１０の発明では、反応塔（３１、３２）の処理後の排水中の残留酸化剤を、処理前の排水を利用することで確実且つ容易に処理できる。 In the tenth invention, the residual oxidant in the waste water after the treatment of the reaction towers (31, 32) can be reliably and easily treated by using the waste water before the treatment.
第１１の発明では、海水中の臭素イオンを利用するため、臭素イオンを生成するためのコストを低減できる。 In 11th invention, since the bromine ion in seawater is utilized, the cost for producing | generating a bromine ion can be reduced.
第１２発明では、Ｙ≧１８×Ｘの関係式を満たすように臭素イオン及びオゾンが供給されるため、供給したオゾンの全てを臭素イオンと反応させてアンモニアを分解処理できる。この結果、未反応のオゾンの発生も確実に防止できる。従って、供給するオゾンに対するアンモニアの分解効率が極めて高く、経済性に優れた排水処理装置を提供できる。 In the twelfth invention, bromine ions and ozone are supplied so as to satisfy the relational expression of Y ≧ 18 × X. Therefore, ammonia can be decomposed by reacting all of the supplied ozone with bromine ions. As a result, generation of unreacted ozone can be reliably prevented. Accordingly, it is possible to provide a wastewater treatment apparatus that has extremely high efficiency in decomposing ammonia with respect to ozone to be supplied and is excellent in economic efficiency.
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below do not limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, all of the configurations described below are not necessarily essential requirements of the present invention.
《実施形態》
本発明に係る排水処理装置（１０）は、例えば最終処分場や工場等から排出される排水を被処理原水とする。被処理原水中には、アンモニアが含まれている。
<Embodiment>
The waste water treatment apparatus (10) according to the present invention uses waste water discharged from, for example, a final disposal site or a factory as raw water to be treated. The raw water to be treated contains ammonia.
＜全体構造＞
図１は本発明に係る排水処理装置（１０）を示す全体構成図である。排水処理装置（１０）は、排水中のアンモニアをオゾンにより分解する反応部（３０）を備える。本実施形態の反応部（３０）は、２つの反応塔（３１、３２）を有し、且つ各反応塔（３１、３２）でそれぞれ排水を間欠的に処理する回分式（batch method）である。更に厳密にいうと、反応部（３０）は、各反応塔（３１、３２）が交替して排水を処理する連続回分式（バッチ式）である。
<Overall structure>
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a wastewater treatment apparatus (10) according to the present invention. The wastewater treatment device (10) includes a reaction unit (30) that decomposes ammonia in wastewater with ozone. The reaction unit (30) of the present embodiment is a batch method that includes two reaction towers (31, 32) and intermittently treats waste water in each reaction tower (31, 32). . Strictly speaking, the reaction section (30) is a continuous batch system in which each reaction tower (31, 32) is replaced to treat waste water.
排水処理装置（１０）は、ガス接触部（１１）、第１切替部（１２）、第１反応塔（３１）、第２反応塔（３２）、第２切替部（１３）、及び混合部（１４）を有している。ガス接触部（１１）は、排水処理装置（１０）に流入した排水と、各反応塔（３１、３２）から排出された排出ガスとを気液接触させる。ガス接触部（１１）は、スクラバー（scrubber）式、エジェクタ式等を採用できる他の方式であってもよい。 The waste water treatment device (10) includes a gas contact part (11), a first switching part (12), a first reaction tower (31), a second reaction tower (32), a second switching part (13), and a mixing part. (14). A gas contact part (11) makes the gas-liquid contact of the waste_water | drain which flowed into the waste water treatment apparatus (10), and the exhaust gas discharged | emitted from each reaction tower (31, 32). The gas contact portion (11) may be of other types that can employ a scrubber type, an ejector type, or the like.
第１切替部（１２）は、例えば第１反応塔（３１）への排水の供給動作をＯＮ／ＯＦＦさせる第１開閉機構と、第２反応塔（３２）への排水の供給動作をＯＮ／ＯＦＦさせる第２開閉機構とを有している。 For example, the first switching unit (12) turns on / off the first open / close mechanism for turning on / off the wastewater supply operation to the first reaction tower (31) and the wastewater supply operation to the second reaction tower (32). And a second opening / closing mechanism that is turned off.
また、第１反応塔（３１）及び第２反応塔（３２）は、第１切替部（１２）を流出した排水と、オゾンガスとを塔内で気液接触させるリアクター（Reactor）である。 In addition, the first reaction tower (31) and the second reaction tower (32) are reactors (Reactors) that make the waste water that has flowed out of the first switching section (12) and ozone gas in gas-liquid contact in the tower.
なお、第２切替部（１３）は、例えば第１反応塔（３１）からの排水の排出動作をＯＮ／ＯＦＦさせる第三開閉機構と、第２反応塔（３２）からの排水の排出動作をＯＮ／ＯＦＦさせる第四開閉機構とを有している。 The second switching unit (13) performs, for example, a third opening / closing mechanism for turning ON / OFF the discharge operation of the waste water from the first reaction tower (31) and the discharge operation of the waste water from the second reaction tower (32). And a fourth opening / closing mechanism that is turned ON / OFF.
さらに、混合部（１４）は、第２切替部（１３）を流出した排水と、分流路（１５）を流れた排水とを混合させる。分流路（１５）の流入端はガス接触部（１１）の上流部に接続し、分流路（１５）の流出端は混合部（１４）に接続する。即ち、混合部（１４）は、反応塔（３１、３２）で処理される前の排水と、反応塔（３１、３２）で処理された後の排水とを混合させる。 Furthermore, a mixing part (14) mixes the waste_water | drain which flowed out the 2nd switching part (13), and the waste_water | drain which flowed through the diversion flow path (15). The inflow end of the diversion channel (15) is connected to the upstream portion of the gas contact portion (11), and the outflow end of the diversion channel (15) is connected to the mixing portion (14). That is, the mixing unit (14) mixes the waste water before being processed in the reaction tower (31, 32) and the waste water after being processed in the reaction tower (31, 32).
排水処理装置（１０）は、臭素イオン供給部（２０）、第１ｐＨ調整部（２１）、第２ｐＨ調整部（２２）、オゾン供給部（２３）、及びガス切替部（２４）を有している。臭素イオン供給部（２０）は、各反応塔（３１、３２）で処理される排水に臭素イオンを供給する。より具体的には、臭素イオン供給部（２０）は、分流路（１５）の流入端とガス接触部（１１）との間の流路を流れる排水に臭素イオンを供給する。臭素イオン供給部（２０）は、各反応塔（３１、３２）で処理される排水の濃度Ｙ（詳細は後述する）が所定値となるように、排水へ臭素イオンを供給する。 The waste water treatment device (10) includes a bromine ion supply unit (20), a first pH adjustment unit (21), a second pH adjustment unit (22), an ozone supply unit (23), and a gas switching unit (24). Yes. A bromine ion supply part (20) supplies bromine ion to the waste water processed by each reaction tower (31, 32). More specifically, the bromine ion supply unit (20) supplies bromine ions to the waste water flowing through the flow path between the inflow end of the branch flow path (15) and the gas contact part (11). The bromine ion supply unit (20) supplies bromine ions to the waste water so that the concentration Y (details will be described later) of the waste water treated in each reaction tower (31, 32) becomes a predetermined value.
臭素イオン供給部（２０）は、例えば海水中の臭素イオンを膜処理装置（例えば逆浸透膜装置）により濃縮した後、濃縮後の液を排水中へ供給する。これにより、海水中の臭素イオンを排水の処理に利用できる。臭素イオン供給部（２０）は、例えば臭化カリウム（ＫＢｒ）等の臭素化合物を排水に供給するものであってもよい。 The bromine ion supply unit (20), for example, concentrates bromine ions in seawater with a membrane treatment device (for example, a reverse osmosis membrane device), and then supplies the concentrated liquid into waste water. Thereby, bromine ions in seawater can be used for the treatment of waste water. The bromine ion supply unit (20) may supply a bromine compound such as potassium bromide (KBr) to the waste water.
第１ｐＨ調整部（２１）は、各反応塔（３１、３２）で処理される排水に酸剤を供給する。より具体的には、第１ｐＨ調整部（２１）は、ガス接触部（１１）と第１切替部（１２）の間の流路を流れる排水に酸剤を供給する。第１ｐＨ調整部（２１）は、各反応塔（３１、３２）で処理される排水のｐＨが所定値以下となるように、この排水へ酸剤（例えば硫酸（Ｈ２ＳＯ４））を供給する。 A 1st pH adjustment part (21) supplies an acid agent to the waste_water | drain processed by each reaction tower (31, 32). More specifically, a 1st pH adjustment part (21) supplies an acid agent to the waste_water | drain which flows through the flow path between a gas contact part (11) and a 1st switching part (12). The first pH adjusting unit (21) supplies an acid agent (for example, sulfuric acid (H 2 SO 4 )) to the waste water so that the pH of the waste water to be treated in each reaction tower (31, 32) is a predetermined value or less. To do.
第２ｐＨ調整部（２２）は、反応塔（３１、３２）で処理される排水にアルカリ剤を供給する。より具体的には、第２ｐＨ調整部（２２）は、反応塔（３１、３２）内の排水のｐＨが所定値以上となるように、この排水へアルカリ剤（例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ））を供給する。 A 2nd pH adjustment part (22) supplies an alkaline agent to the waste water processed by the reaction tower (31, 32). More specifically, the second pH adjusting unit (22) is configured to add an alkaline agent (for example, sodium hydroxide (NaOH)) to the waste water so that the pH of the waste water in the reaction towers (31, 32) becomes a predetermined value or more. Supply.
オゾン供給部（２３）は、ガス切替部（２４）を通じて各反応塔（３１、３２）へオゾンを供給する。オゾン供給部（２３）は、例えばＰＳＡ型オゾン発生装置で発生させたオゾンガスをガス切替部（２４）へ導入する。 An ozone supply part (23) supplies ozone to each reaction tower (31, 32) through a gas switching part (24). The ozone supply unit (23) introduces, for example, ozone gas generated by a PSA type ozone generator into the gas switching unit (24).
ガス切替部（２４）は、例えばオゾン供給部（２３）から第１反応塔（３１）へのオゾンガスの供給動作をＯＮ／ＯＦＦさせる第１ガス開閉機構と、オゾン供給部（２３）から第２反応塔（３２）へのオゾンガスの供給動作をＯＮ／ＯＦＦさせる第２ガス開閉機構とを備えている。ガス切替部（２４）を通過したオゾンは、各反応塔（３１、３２）の下部の散気管より排水中へ供給（注入）される。 The gas switching unit (24) includes, for example, a first gas opening / closing mechanism that turns on / off the ozone gas supply operation from the ozone supply unit (23) to the first reaction tower (31), and a second gas supply from the ozone supply unit (23). And a second gas opening / closing mechanism for turning on / off the supply operation of ozone gas to the reaction tower (32). The ozone that has passed through the gas switching section (24) is supplied (injected) into the waste water from the diffuser pipe below each reaction tower (31, 32).
排水処理装置（１０）は、検知部（４１）及び制御部（４２）を有している。検知部（４１）は、各反応塔（３１、３２）にそれぞれ設けられる。検知部（４１）は、各反応塔（３１、３２）でのアンモニアの分解が終了したことを示す指標を検出する。制御部（４２）は、検知部（４１）で検知した指標に基づいて、第１切替部（１２）、第２切替部（１３）、及びガス切替部（２４）の流路の切換状態を変更する。 The waste water treatment apparatus (10) has a detection part (41) and a control part (42). A detection part (41) is provided in each reaction tower (31, 32), respectively. A detection part (41) detects the parameter | index which shows that decomposition | disassembly of ammonia in each reaction tower (31, 32) was complete | finished. A control part (42) changes the switching state of the flow path of a 1st switching part (12), a 2nd switching part (13), and a gas switching part (24) based on the parameter | index detected by the detection part (41). change.
＜被処理原水の処理工程＞
図１を参照しながら、排水処理装置（１０）の処理工程の概要を説明する。まず、アンモニアを含む被処理原水の多くは、メインの流路を流れてガス接触部（１１）に流入し、残りの被処理原水は分流路（１５）を介して混合部（１４）に流入する。ガス接触部（１１）へ流入する前の排水には、臭素イオン供給部（２０）より臭素イオンが供給される。これにより、反応塔（３１、３２）で処理される排水の臭素イオン濃度が調節される。
<Processing of raw water to be treated>
The outline of the treatment process of the waste water treatment apparatus (10) will be described with reference to FIG. First, most of the raw water to be treated containing ammonia flows through the main flow path and flows into the gas contact section (11), and the remaining raw water to be treated flows into the mixing section (14) through the branch flow path (15). To do. Bromine ions are supplied from the bromine ion supply section (20) to the waste water before flowing into the gas contact section (11). Thereby, the bromine ion density | concentration of the waste_water | drain processed by the reaction tower (31, 32) is adjusted.
次いで、ガス接触部（１１）では、各反応塔（３１、３２）から排出される排出ガスと、被処理原水である排水とが気液接触する。これにより、仮に排出ガス中にオゾンが残存していた場合に、上記化学式１の(１)式の反応により、オゾンを分解することができる。また、化学式１の(２)式の反応により、排水中のアンモニアを前処理できる。 Next, in the gas contact section (11), the exhaust gas discharged from each reaction tower (31, 32) and the waste water that is the raw water to be treated are in gas-liquid contact. Thereby, if ozone remains in the exhaust gas, ozone can be decomposed by the reaction of the above formula (1). In addition, ammonia in the waste water can be pretreated by the reaction of the chemical formula 1 (2).
また、排出ガス中に臭素（Ｂｒ２）ガスが含まれている場合、この臭素ガスを排水中に臭素イオンとして取り込むことができる。これにより、臭素イオン供給部（２０）による臭素イオンの供給量を軽減できる。 Further, when bromine (Br 2 ) gas is contained in the exhaust gas, this bromine gas can be taken into the waste water as bromine ions. Thereby, the supply amount of bromine ions by the bromine ion supply unit (20) can be reduced.
ガス接触部（１１）で処理された排出ガスは大気中へ放出される。ガス接触部（１１）で処理された排水には、第１ｐＨ調整部（２１）から酸剤が供給される。これにより、反応塔（３１、３２）で処理される排水のｐＨが所定値以下に調節される。 The exhaust gas processed in the gas contact portion (11) is released into the atmosphere. The acid agent is supplied from the first pH adjusting unit (21) to the wastewater treated by the gas contact unit (11). Thereby, pH of the waste_water | drain processed by the reaction tower (31, 32) is adjusted below to a predetermined value.
上述したガス接触部（１１）では、排水中に臭素イオンを多く含んでいる方が、オゾンの分解効率が高くなり易い。このため、臭素イオン供給部（２０）は、ガス接触部（１１）の上流側に臭素イオンを供給するのが好ましい。また、ガス接触部（１１）では、ｐＨが比較的高い方が、オゾンガスや臭素ガスの分解効率が高くなる。このため、第１ｐＨ調整部（２１）は、ガス接触部（１１）の下流側に酸剤を供給するのが好ましい。ただし、臭素イオン供給部（２０）、ガス接触部（１１）、及び第１ｐＨ調整部（２１）の順序はこれに限らず、他の順序であってもよい。 In the gas contact part (11) described above, the ozone decomposition efficiency tends to be higher when the waste water contains more bromine ions. For this reason, it is preferable that a bromine ion supply part (20) supplies a bromine ion to the upstream of a gas contact part (11). In the gas contact part (11), the decomposition efficiency of ozone gas or bromine gas is higher when the pH is relatively high. For this reason, it is preferable that a 1st pH adjustment part (21) supplies an acid agent to the downstream of a gas contact part (11). However, the order of the bromine ion supply unit (20), the gas contact unit (11), and the first pH adjustment unit (21) is not limited to this, and may be another order.
ｐＨ調整部（２１）によってｐＨが調節された排水は、第１切替部（１２）を通じて第１反応塔（３１）又は第２反応塔（３２）へ供給される。第１反応塔（３１）及び第２反応塔（３２）では、排水中のアンモニアが交互に繰り返し処理される。例えば第１反応塔（３１）の処理（第１処理動作）では、第１反応塔（３１）への排水の供給動作と、第１反応塔（３１）からの排水の排出動作とが停止される。これにより、第１反応塔（３１）は実質的に閉鎖されたリアクターとなる。また、第２処理動作では、第１反応塔（３１）へのオゾンの供給動作が行われる。 Wastewater whose pH is adjusted by the pH adjusting unit (21) is supplied to the first reaction column (31) or the second reaction column (32) through the first switching unit (12). In the first reaction column (31) and the second reaction column (32), ammonia in the waste water is alternately and repeatedly processed. For example, in the processing (first processing operation) of the first reaction tower (31), the operation of supplying wastewater to the first reaction tower (31) and the operation of discharging wastewater from the first reaction tower (31) are stopped. The As a result, the first reaction column (31) becomes a substantially closed reactor. In the second processing operation, an operation of supplying ozone to the first reaction tower (31) is performed.
第１反応塔（３１）では、初期の臭素イオン濃度がＹ（ｍｇ[Ｂr-]／l）になる。これに対し、オゾン供給部（２３）からは、所定のオゾンの供給速度Ｘ（（ｍｇ[Ｏ3]／ｌ[反応塔の排水の量]）／ｍｉｎ)にて、第１反応塔（３１）の排水中にオゾンが供給される。 In the first reaction column (31), the initial bromine ion concentration is Y (mg [Br − ] / l). On the other hand, from the ozone supply section (23), at the predetermined ozone supply rate X ((mg [O 3 ] / l [amount of waste water from the reaction tower]) / min), the first reaction tower (31 ) Ozone is supplied into the wastewater.
第１反応塔（３１）では、化学式１の(１)式の反応により、オゾンが臭素イオンと反応して次亜臭素酸が生成される。次いで、化学式１の(２)式の反応により、次亜臭素酸がアンモニアと反応し、アンモニアが窒素にまで分解される。この化学式１の(１)式及び化学式１の(２)式の反応を繰り返すことで、臭素イオンの存在下において、アンモニアが分解されていく。
In the first reaction tower (31), ozone reacts with bromine ions to generate hypobromite by the reaction of the formula (1) in the
こうして、第１反応塔（３１）においてアンモニアの分解が終了すると、制御部（４２）は、検知部（４１）で検出した指標に基づいてアンモニアの分解が終了したと判断する。すると、制御部（４２）は、ガス切替部（２４）を制御し、第１反応塔（３１）へのオゾンの供給を停止する。 Thus, when the decomposition of ammonia is completed in the first reaction tower (31), the control unit (42) determines that the decomposition of ammonia has been completed based on the index detected by the detection unit (41). Then, a control part (42) controls a gas switching part (24), and stops supply of ozone to a 1st reaction tower (31).
第１反応塔（３１）の第１処理動作が完了すると、第２反応塔（３２）での処理（第２処理動作）が開始される。第２処理動作では、第２反応塔（３２）への排水の供給動作と、第２反応塔（３２）からの排水の排出動作とが停止される。これにより、第２反応塔（３２）は、実質的に閉鎖されたリアクターとなる。また、第２処理動作では、第２反応塔（３２）へのオゾンの供給動作が行われる。 When the first processing operation of the first reaction tower (31) is completed, processing (second processing operation) in the second reaction tower (32) is started. In the second treatment operation, the operation of supplying waste water to the second reaction tower (32) and the operation of discharging waste water from the second reaction tower (32) are stopped. As a result, the second reaction column (32) becomes a substantially closed reactor. In the second processing operation, an operation of supplying ozone to the second reaction tower (32) is performed.
第２処理動作では、上記の第１処理動作と同様にして、アンモニアが分解される。第２反応塔（３２）においてアンモニアの分解が終了すると、制御部（４２）は、検知部（４１）で検出した指標に基づいてアンモニアの分解が終了したと判定する。すると、制御部（４２）は、ガス切替部（２４）を制御し、第２反応塔（３２）へのオゾンの供給を停止する。 In the second processing operation, ammonia is decomposed in the same manner as in the first processing operation. When the decomposition of ammonia is completed in the second reaction tower (32), the control unit (42) determines that the decomposition of ammonia is completed based on the index detected by the detection unit (41). Then, a control part (42) controls a gas switching part (24), and stops supply of the ozone to a 2nd reaction tower (32).
この第２処理動作中には、まず、第１反応塔（３１）で処理された排水を排出する排水動作が行われる。次いで、新たな排水を第１反応塔（３１）へ供給する供給動作が行われる。従って、第２処理動作から第１処理動作へ切り換わると、第１反応塔（３１）に新たな被処理水が溜まっている状態となる。 During the second treatment operation, first, a drainage operation for discharging the wastewater treated in the first reaction tower (31) is performed. Next, a supply operation for supplying new waste water to the first reaction tower (31) is performed. Accordingly, when the second treatment operation is switched to the first treatment operation, new treated water is accumulated in the first reaction tower (31).
同様に、第１処理動作中には、まず、第２反応塔（３２）で処理された排水を排出する排水動作が行われる。次いで、新たな排水を第２反応塔（３２）へ供給する供給動作が行われる。第１処理動作から第２処理動作へ切り換わると、第２反応塔（３２）では新たな被処理水が溜まっている状態となる。 Similarly, during the first treatment operation, first, a drainage operation for discharging the wastewater treated in the second reaction tower (32) is performed. Next, a supply operation for supplying new waste water to the second reaction tower (32) is performed. When the first treatment operation is switched to the second treatment operation, new treated water is accumulated in the second reaction tower (32).
以上のような第１処理動作と第２処理動作とを交互に繰り返し行うことで、アンモニアを含む排水を実質的に連続して処理できる。 By alternately repeating the first treatment operation and the second treatment operation as described above, wastewater containing ammonia can be treated substantially continuously.
また、各反応塔（３１、３２）で処理される排水は、混合部（２４）において被処理原水と合流する。反応塔（３１、３２）でのオゾン処理の後には、排水中に何らかの酸化剤（酸化性物質）が残存している可能性がある。これに対し、混合部（１４）において、処理後の排水と被処理原水とを混合させることで、残留した酸化剤と、被処理原水中のアンモニアとを反応させることができ、残留酸化剤を分解できる。 Moreover, the waste water processed by each reaction tower (31, 32) merges with to-be-processed raw water in a mixing part (24). After the ozone treatment in the reaction towers (31, 32), there is a possibility that some oxidizing agent (oxidizing substance) remains in the waste water. On the other hand, in the mixing part (14), the wastewater after treatment and the raw water to be treated can be mixed to react the remaining oxidant with ammonia in the raw water to be treated. Can be disassembled.
混合部（１４）に分流させる被処理原水の流量は、混合部（１４）におけるアンモニアの分解と希釈の効果により、混合後のアンモニア性窒素の濃度が所定の基準値以下、あるいはゼロとなるように設定するのが好ましい。これにより、放流水においては、残留酸化剤とアンモニア性窒素の双方の基準を確実に充足させることができる。 The flow rate of the raw water to be treated divided into the mixing unit (14) is such that the concentration of ammoniacal nitrogen after mixing is below a predetermined reference value or zero due to the effects of decomposition and dilution of ammonia in the mixing unit (14). It is preferable to set to. Thereby, in discharge water, the reference | standard of both a residual oxidant and ammonia nitrogen can be satisfied reliably.
〔最適ｐＨ〕
上述したように、反応塔（３１、３２）で処理される排水のｐＨは７.０以下とするのが好ましく、５.０以下とするのがより好ましい。この点について以下に詳述する。
[Optimum pH]
As described above, the pH of the waste water to be treated in the reaction tower (31, 32) is preferably 7.0 or less, and more preferably 5.0 or less. This point will be described in detail below.
反応塔（３１、３２）の排水中にオゾンを供給すると、以下の化学式２のように、オゾンの自己分解が生じ得る。
When ozone is supplied into the waste water of the reaction towers (31, 32), self-decomposition of ozone may occur as shown in the following
ここで、上記化学式２の(３)式及び化学式２の(４)式は、オゾンの自己分解の連鎖開始反応である。この連鎖開始反応によりオゾン（Ｏ３）と水酸化物イオン（ＯＨ−）とが反応し、スーパーオキサイドラジカル（superoxide radical）（・Ｏ２ −）やヒドロペルオキシラジカル（hydroperoxy radical）（ＨＯ２・）が生成される。 Here, the above formula (3) and the formula (4) are the chain initiation reaction of ozone self-decomposition. Ozone (O 3 ) and hydroxide ion (OH − ) react by this chain initiation reaction, and superoxide radical (• O 2 − ) and hydroperoxy radical (HO 2. ) Is generated.
この連鎖開始反応が生じると、次いで上記化学式２の(５)〜(１０)式の連鎖伝播反応が生じる。これらの反応過程においては、オゾン（Ｏ３）がスーパーオキサイドラジカル（superoxide radical）（・Ｏ２ −）やＯＨラジカル（・ＯＨ）と反応來することで、オゾン（Ｏ３）が分解されてしまう。つまり、このようなオゾンの自己分解が生じると、オゾンは上記化学式１の(１)のようにアンモニアの分解に寄与せず、無駄に消費されてしまう（無効消費となる）。
When this chain initiation reaction occurs, the chain propagation reaction of the formulas (5) to (10) of the
これに対し、反応塔（３１、３２）の排水のｐＨを７.０以下、好ましくは５.０以下に調整すると、上記化学式２の(３)式の反応を抑制できる。上記化学式２に示す連鎖開始反応、ひいては連鎖伝播反応を抑制できるため、オゾンの自己分解を抑制できる。この結果、供給するオゾンに対するアンモニアの分解効率を向上できる。
On the other hand, when the pH of the waste water from the reaction towers (31, 32) is adjusted to 7.0 or less, preferably 5.0 or less, the reaction represented by the above formula (3) can be suppressed. Since the chain initiation reaction shown in the
このほか、反応塔（３１、３２）の排水のｐＨを７.０以下、好ましくは５.０以下に調整すると、上記化学式１の(１)式で生じた次亜臭素酸（ ＨＢｒＯ ）が、ＯＢｒ−に解離することを抑制できる。この結果、アンモニアの硝酸化反応を抑制し、上記化学式１の(２)式によるアンモニアの脱窒反応を促進できる。また、このようにＯＢｒ−の発生を抑制することで、上記化学式２の(３)式により臭素酸（ＢｒＯ３）が生成されることを抑制できる。特に、排水のｐＨを５.０以下とすることで、ＯＢｒ−の発生を確実に防止でき、化学式３に起因する臭素酸の生成、及びオゾンの無効消費を回避できる。
In addition, when the pH of the waste water from the reaction towers (31, 32) is adjusted to 7.0 or less, preferably 5.0 or less, hypobromite (HBrO 2) generated in the formula (1) of the
一方、反応塔（３１、３２）の排水のｐＨがあまり低くなりすぎると、臭素イオンが臭素ガスとして放出される可能性がある。このため、第２ｐＨ調整部（２２）のアルカリ剤の供給により、反応塔（３１、３２）の排水のｐＨを２.０以上、好ましくは３.０以上に調整するのがよい。 On the other hand, if the pH of the waste water from the reaction towers (31, 32) is too low, bromine ions may be released as bromine gas. For this reason, it is good to adjust the pH of the waste water of the reaction tower (31, 32) to 2.0 or higher, preferably 3.0 or higher by supplying the alkaline agent from the second pH adjusting section (22).
〔処理動作の終了判定〕
反応塔（３１、３２）の第１処理動作及び第２処理動作の終了の判定は、具体的には以下のように行われる。
[Determining the end of processing operation]
The determination of the end of the first processing operation and the second processing operation of the reaction tower (31, 32) is specifically performed as follows.
例えば、第１処理動作では、検知部（４１）が第１反応塔（３１）の所定の指標を検出する。また、第２処理動作では、検知部（４１）が第２反応塔（３２）の所定の指標を検出する。上記指標は、各反応塔（３１、３２）でアンモニアの分解が終了したことを示す指標である。より具体的には、この指標は、反応塔（３１、３２）内の排水のｐＨ、反応塔（３１、３２）内の排水の酸化剤濃度、反応塔（３１、３２）内の酸化還元電位、反応塔（３１、３２）から排出されるガス中のオゾン濃度の少なくとも１つのである。 For example, in the first processing operation, the detection unit (41) detects a predetermined index of the first reaction tower (31). In the second processing operation, the detection unit (41) detects a predetermined index of the second reaction tower (32). The index is an index indicating that the decomposition of ammonia has been completed in each reaction tower (31, 32). More specifically, this index indicates the pH of the waste water in the reaction tower (31, 32), the oxidant concentration of the waste water in the reaction tower (31, 32), and the redox potential in the reaction tower (31, 32). , At least one of the ozone concentrations in the gas discharged from the reaction tower (31, 32).
制御部（４２）は、この指標に基づいて各反応塔（３１、３２）でアンモニアの分解が終了したことを判定する。一方の反応塔（例えば第１反応塔（３１））でアンモニアの分解が終了したと判定すると、ガス切替部（２４）を制御し、この反応塔（第１反応塔（３１））へのオゾンの供給動作を停止する。同時に、制御部（４２）は、他方の反応塔（例えば第２反応塔（３２））へのオゾンの供給動作を開始させる。このような切換により、各反応塔（３１、３２）では、アンモニアを確実に分解しつつ、２つの処理動作を交互に繰り返すことができる。 A control part (42) determines that decomposition | disassembly of ammonia was complete | finished in each reaction tower (31, 32) based on this parameter | index. If it is determined that the decomposition of ammonia has been completed in one of the reaction towers (for example, the first reaction tower (31)), the gas switching unit (24) is controlled, and the ozone to the reaction tower (first reaction tower (31)) is controlled. The supply operation is stopped. At the same time, the control unit (42) starts an operation of supplying ozone to the other reaction tower (for example, the second reaction tower (32)). By such switching, each of the reaction towers (31, 32) can repeat the two treatment operations alternately while reliably decomposing ammonia.
また、上記の指標を用いることで、例えば排水中のアンモニアの濃度を検出することなく、比較的容易にアンモニアの分解の終了を判定できる。例えば図２は、反応塔（３１、３２）におけるオゾンの消費量と、これに対応したアンモニア性窒素の濃度、酸化剤濃度、ｐＨの関係を検証した結果である。 Further, by using the above index, for example, the end of the decomposition of ammonia can be determined relatively easily without detecting the concentration of ammonia in the waste water. For example, FIG. 2 shows the results of verifying the relationship between the ozone consumption in the reaction towers (31, 32) and the ammonia nitrogen concentration, oxidant concentration, and pH corresponding thereto.
図２に示すように、オゾンの消費量が増えるにつれて、アンモニア性窒素の濃度が低下し、これに伴ってｐＨも低下する。そして、図２の破線で囲むように、アンモニア性窒素の濃度が概ねゼロに至ると、ｐＨが初めて増大変化する。これは、アンモニアが分解された状況下においてオゾンの供給が継続されると、上記化学式１の(２)式の反応が行われず、酸性化が止まるためである。
As shown in FIG. 2, as the amount of ozone consumed increases, the concentration of ammoniacal nitrogen decreases, and the pH also decreases accordingly. Then, as surrounded by the broken line in FIG. 2, when the concentration of ammoniacal nitrogen reaches approximately zero, the pH increases and changes for the first time. This is because if the supply of ozone is continued under the situation where ammonia is decomposed, the reaction of the formula (2) of the
従って、このｐＨを上記の指標とすることで、アンモニアの分解が終了したことを判定できる。具体的に、例えば制御部（４２）は、ｐＨが減少傾向から増大傾向に至る変曲点に至ると、アンモニアの分解が終了したと判定する。あるいは、制御部（４２）は、所定時間におけるｐＨの増大変化率が所定値（例えば０．１）より大きくなると、アンモニアの分解が終了したと判定する。このようにｐＨの増大変化率を指標 として用いることで、アンモニアの分解の終了を精度よく判定できる。 Therefore, by using this pH as the above index, it can be determined that the decomposition of ammonia has ended. Specifically, for example, when the pH reaches an inflection point where the pH tends to increase, the controller (42) determines that the decomposition of ammonia has ended. Or a control part (42) will determine with the decomposition | disassembly of ammonia having been complete | finished, if the increase change rate of pH in predetermined time becomes larger than predetermined value (for example, 0.1). Thus, by using the rate of increase in pH as an index, the end of ammonia decomposition can be accurately determined.
さらに、図２に示すように、アンモニア性窒素の濃度が低下することに伴い、酸化剤の濃度は緩やかに増大するないし一定となる。そして、図２の破線で囲むように、アンモニア性窒素の濃度が概ねゼロに至ると、酸化剤の濃度が急激に増大する。これは、アンモニアが分解された状況下において化学式１の(１)式の反応が継続されることで、次臭素酸等の酸化剤濃度が高くなるためである。
Further, as shown in FIG. 2, as the concentration of ammoniacal nitrogen decreases, the concentration of the oxidant gradually increases or becomes constant. Then, as surrounded by the broken line in FIG. 2, when the concentration of ammoniacal nitrogen reaches approximately zero, the concentration of the oxidizing agent increases rapidly. This is because the concentration of the oxidizing agent such as hypobrominated acid is increased by continuing the reaction of the formula (1) of the
従って、この酸化剤濃度を上記の指標とすることで、アンモニアの分解が終了したことを判定できる。具体的に、例えば制御部（４２）は、所定時間における酸化剤濃度の増大変化率が所定値（例えばＯＣｌ―換算にて１０ｍｇ／l）より大きくなると、アンモニアの分解が終了したと判定する。このように酸化剤濃度の増大変化率を指標として用いることで、アンモニアの分解の終了を精度よく判定できる。
Therefore, it is possible to determine that the decomposition of ammonia has been completed by using the oxidant concentration as the index. Specifically, for example, the control unit (42), rate of increase of the oxidizing agent concentration at a given time is a predetermined value (e.g.,
排水中のＯＲＰ（Oxidation Reduction Potential（酸化還元電位））は、酸化剤濃度と概ね比例関係にある。このため、酸化剤濃度に変えてＯＲＰの増大変化率を用いても、同様の判定を行うことができる。この場合、制御部（４２）は、ＯＲＰが例えば１０ｍＶ以上増大変化すると、アンモニアの分解が終了したと判定する。 The ORP (Oxidation Reduction Potential) in the waste water is generally proportional to the oxidant concentration. For this reason, the same determination can be made even if the increase rate of ORP is used instead of the oxidant concentration. In this case, the control unit (42) determines that the decomposition of ammonia has ended when the ORP increases, for example, by 10 mV or more.
また、アンモニアの分解が終了した状態でオゾンの供給を継続すると、未反応のオゾンが排ガスとして放出されてしまう。従って、この排ガス中のオゾン濃度を検知部（４１）により検出し、このオゾン濃度を上記の指標としてもよい。制御部（４２）は、例えば排ガス中のオゾン濃度の絶対値、あるいは増大変化率が所定値（例えば５％）を超えると、アンモニアの分解が終了したと判定する。 Further, if the supply of ozone is continued in a state where the decomposition of ammonia has been completed, unreacted ozone will be released as exhaust gas. Therefore, the ozone concentration in the exhaust gas may be detected by the detection unit (41), and the ozone concentration may be used as the index. For example, when the absolute value of the ozone concentration in the exhaust gas or the increase rate of change exceeds a predetermined value (for example, 5%), the control unit (42) determines that the decomposition of ammonia has ended.
以上のように、各反応塔（３１、３２）では、アンモニアの分解が終了すると速やかにオゾンの供給動作が停止される。これにより、未反応のオゾンガスが放出されることを速やかに回避できるとともに、オゾンの無効消費を確実に抑制できる。 As described above, in each reaction tower (31, 32), when the decomposition of ammonia is completed, the ozone supply operation is immediately stopped. As a result, it is possible to quickly avoid the release of unreacted ozone gas and to reliably suppress invalid consumption of ozone.
〔臭素イオンとオゾンの供給速度との関係〕
本実施形態の排水処理装置（１０）では、臭素イオン供給部（２０）とオゾン供給部（２３）とが、Ｙ≧１８×Ｘの関係式を満たすように構成される。ここで、Ｙは、反応塔（３１、３２）で処理される排水に供給される臭素イオン濃度（ｍｇ[Ｂr-]／l）である。換言すると、Ｙは、反応塔（３１、３２）の処理動作が開始する時点での反応塔（３１、３２）内の排水の臭素イオン濃度ということもできる。Ｘは、反応塔内の排水中に供給されるオゾンの供給速度(（ｍｇ[Ｏ3]／ｌ[反応塔の排水の量]）／ｍｉｎ)である。上記１８は、比例定数Ｋであって、オゾンの供給速度に対する臭素イオン濃度の比（(ｍｇ[Ｂr-]・ｍｉｎ)／ｍｇ[Ｏ3)である。この関係式を満たすことで、未反応のオゾンガスの発生を抑制しつつ、供給したオゾンに対するアンモニアの分解効率を向上できる。この点について図３を参照しながら説明する。
[Relationship between bromine ion and ozone supply rate]
In the wastewater treatment apparatus (10) of the present embodiment, the bromine ion supply unit (20) and the ozone supply unit (23) are configured to satisfy the relational expression of Y ≧ 18 × X. Here, Y is the bromine ion concentration (mg [Br − ] / l) supplied to the wastewater treated in the reaction tower (31, 32). In other words, Y can be said to be the bromine ion concentration of the waste water in the reaction tower (31, 32) at the time when the processing operation of the reaction tower (31, 32) starts. X is a supply rate of ozone ((mg [O 3 ] / l [amount of waste water from reaction tower]) / min) supplied to waste water in the reaction tower. 18 is a proportionality constant K, which is the ratio of bromine ion concentration to ozone supply rate ((mg [Br − ] · min) / mg [O 3 ). By satisfy | filling this relational expression, the decomposition | disassembly efficiency of ammonia with respect to the supplied ozone can be improved, suppressing generation | occurrence | production of unreacted ozone gas. This point will be described with reference to FIG.
図３は、反応塔（３１、３２）の排水の臭素イオン濃度と、この排水中へオゾンを供給した際のオゾン消費速度との関係を実験的に求めたグラフである。ここで、このグラフで示すオゾンの消費速度（（ｍｇ[Ｏ3]／ｌ[反応塔の排水の量]）／ｍｉｎ）は、上記化学式１の(１)式の反応においてＢｒ−が消費される速さを（Ａ）とし、上記化学式１の(２)式の反応において、Ｂｒ−が生成される速さを（Ｂ）とした場合に、（Ａ）＝（Ｂ）の平衡状態が成立する理想条件でのオゾンの消費速度である。
FIG. 3 is a graph in which the relationship between the bromine ion concentration of the waste water from the reaction towers (31, 32) and the ozone consumption rate when ozone is supplied into the waste water is experimentally obtained. Here, the consumption rate of ozone ((mg [O 3 ] / l [amount of waste water from the reaction tower]) / min) shown in this graph is such that Br − is consumed in the reaction of the formula (1) of the
本実験により、反応塔（３１、３２）で処理される排水の臭素イオン濃度Ｙと、上記平衡状態が成立するオゾンの消費速度Ｘ’とは、概ねＹ＝１８×Ｘ’の関係が成立することがわかった。従って、実際にオゾン供給部（２３）から排水中へ供給するオゾンの供給速度が、Ｘ≦Ｘ’となれば、オゾンの供給速度がオゾンの消費速度以下となる。この条件を満たすことで未反応のオゾンが排出ガスとして放出されることを回避でき、供給するオゾンに対するアンモニアの分解効率を向上できる。 From this experiment, the bromine ion concentration Y of the wastewater treated in the reaction towers (31, 32) and the ozone consumption rate X ′ at which the equilibrium state is established generally have a relationship of Y = 18 × X ′. I understood it. Therefore, if the supply rate of ozone actually supplied from the ozone supply unit (23) into the wastewater is X ≦ X ′, the supply rate of ozone becomes equal to or less than the consumption rate of ozone. By satisfying this condition, it is possible to avoid the release of unreacted ozone as exhaust gas, and it is possible to improve the decomposition efficiency of ammonia with respect to the supplied ozone.
逆にオゾンの供給速度Ｘが、Ｘ＞Ｘ’となれば、オゾンの供給速度がオゾンの消費速度を越えてしまう。この場合、未反応のオゾンが排出ガスとして放出されてしまうとともに、供給されたオゾンの一部がアンモニアの分解に寄与せずに無効消費されてしまう。 Conversely, if the ozone supply rate X satisfies X> X ′, the ozone supply rate exceeds the ozone consumption rate. In this case, unreacted ozone is released as exhaust gas, and part of the supplied ozone is consumed ineffectively without contributing to the decomposition of ammonia.
以上より、反応塔（３１、３２）で処理される排水に供給される臭素イオン濃度Ｙと、オゾンの供給速度Ｘとの関係は、Ｙ≧１８×Ｘを満たすようにすればいい。これにより、上記Ｘ≦Ｘ’の関係が満たされるため、未反応のオゾンガスが排出されることを抑制しつつ、オゾンの無効消費を抑制できる。 From the above, the relationship between the bromine ion concentration Y supplied to the wastewater treated in the reaction tower (31, 32) and the ozone supply rate X should satisfy Y ≧ 18 × X. Thereby, since the relationship of X ≦ X ′ is satisfied, it is possible to suppress the ineffective consumption of ozone while suppressing the discharge of unreacted ozone gas.
さらに、上記Ｙ及びＸは、Ｙ≧３６×Ｘの関係を満たすのがより好ましい。これにより、臭素イオン濃度が比較的高い条件下においても、未反応のオゾンが排出されることを確実に回避できる。また、上記Ｙ及びＸは、１００×Ｘ≧Ｙ、更には６０×Ｘ≧Ｙの関係を満たすのが好ましい。また、例えばＸ＝１０であれば、１００≦Ｙ≦１０００の範囲であるのが好ましく、更には３００≦Ｙ≦６００の範囲であるのが好ましい。また、例えばＹ＝３００であれば、Ｘ≦３０の範囲であるのが好ましく、更には５≦Ｘ≦１０の範囲であるのが好ましい。 Furthermore, it is more preferable that Y and X satisfy the relationship of Y ≧ 36 × X. Thereby, it is possible to reliably avoid the discharge of unreacted ozone even under conditions where the bromine ion concentration is relatively high. Moreover, it is preferable that Y and X satisfy the relationship of 100 × X ≧ Y, and further 60 × X ≧ Y. For example, if X = 10, the range is preferably 100 ≦ Y ≦ 1000, and more preferably 300 ≦ Y ≦ 600. For example, if Y = 300, the range of X ≦ 30 is preferable, and the range of 5 ≦ X ≦ 10 is more preferable.
上記Ｙ及びＸの関係を適用する場合、反応塔（３１、３２）で処理する排水中の初期のアンモニア性窒素の濃度は５ｍｇ／ｌ以上５００ｍｇ／ｌ以下の範囲であるのがよいが、この濃度は１０ｍｇ／ｌ以上、更には２０ｍｇ／ｌ以上であるのが好ましい。 When applying the relationship of Y and X above, the initial concentration of ammoniacal nitrogen in the wastewater treated in the reaction tower (31, 32) is preferably in the range of 5 mg / l to 500 mg / l. The concentration is preferably 10 mg / l or more, more preferably 20 mg / l or more.
−変化例−
上記実施形態の排水処理装置（１０）において、反応塔（３１、３２）で処理される排水中に所定の有機物を供給する有機物供給部（２５）を付与してもよい。例えば有機物供給部（２５）は、ＴＯＣ（全有機炭素：Total Organic Carbon）やＣＯＤ（科学的酸素要求量：Chemical Oxygen Demand）等が比較的低い排水を排出する半導体工場等に適用される排水処理装置（１０）に付与される。
-Examples of changes-
In the wastewater treatment device (10) of the above embodiment, an organic substance supply unit (25) for supplying a predetermined organic substance may be provided in the wastewater to be treated in the reaction tower (31, 32). For example, the organic substance supply unit (25) is a wastewater treatment applied to semiconductor factories that discharge wastewater with a relatively low TOC (Total Organic Carbon) and COD (Chemical Oxygen Demand). Applied to the device (10).
例えば図４に示す変化例の有機物供給部（２５）は、ガス接触部（１１）の上流側の排水へ有機物を供給する。なお、有機物供給部（２５）は、ガス接触部（１１）と第１切替部（１２）の間の排水へ有機物を供給してもよい。このように反応塔（３１、３２）へ所定の有機物を供給すると、オゾンの無効消費を抑制できる。この点について詳述する。 For example, the organic substance supply part (25) of the example of a change shown in FIG. 4 supplies organic substance to the waste_water | drain of the upstream of a gas contact part (11). In addition, an organic substance supply part (25) may supply organic substance to the waste_water | drain between a gas contact part (11) and a 1st switching part (12). Thus, when a predetermined organic substance is supplied to the reaction tower (31, 32), invalid consumption of ozone can be suppressed. This point will be described in detail.
反応塔（３１、３２）の排水にオゾンを供給すると、上記化学式２のように、オゾンの自己分解の連鎖開始反応、及び連鎖伝播反応が生じ、上記化学式２の(８)式を経てＯＨラジカルが生成する。ＯＨラジカルと反応する有機物が無い又は少ない場合、上記化学式２の(９)式によりオゾンを分解させる可能性がある。これに対し、排水中に被酸化物となる有機物が含まれる場合、ＯＨラジカルが有機物と優先的に反応する。これにより、化学式２の(９)式に伴うオゾンの自己分解を抑制でき、オゾンの無効消費を抑制できる。
When ozone is supplied to the waste water of the reaction towers (31, 32), as shown in the
また、有機物とＯＨラジカルとの反応により、反応性の高い有機物（いわゆる有機ラジカル）の生成を促すことができる。この有機ラジカルは、次亜臭素酸（hypobromous acid）の生成や、アンモニアの酸化分解に寄与される。従って、アンモニアの分解効率を更に向上できる。このように、反応塔（３１、３２）に有機物を供給することで、オゾンの自己分解を抑制するだけでなく、有機ラジカルによるアンモニアの分解効率の向上が期待できる。このことを検証した実験結果を図５に示す。 In addition, the reaction between the organic substance and the OH radical can promote the generation of a highly reactive organic substance (so-called organic radical). This organic radical contributes to the generation of hypobromous acid and the oxidative decomposition of ammonia. Therefore, the decomposition efficiency of ammonia can be further improved. Thus, by supplying organic substances to the reaction towers (31, 32), not only the self-decomposition of ozone can be suppressed, but an improvement in the decomposition efficiency of ammonia by organic radicals can be expected. The experimental results verifying this are shown in FIG.
本実験では、排水中に有機物を供給したもの（ＲＵＮ１、ＲＵＮ２）と、有機物を供給しないもの（ＲＵＮ３、ＲＵＮ４）とのそれぞれについて、臭素イオン存在下でオゾンを供給してアンモニアを分解を分解させた際の分解効率（Ｏ３／ＮＨ３−Ｎ比）を検証したものである。ここで、図５のＯ３／ＮＨ３−Ｎ比は、反応塔へのオゾンの供給量に対する、除去されたアンモニア性窒素量の割合である。なお、このＯ３／ＮＨ３−Ｎ比の理論値は、化学式１の(１)式及び化学式１の(２)式より５．２である。
In this experiment, ozone was decomposed by decomposing ammonia by supplying ozone in the presence of bromine ions for those that supplied organic matter in the wastewater (RUN1, RUN2) and those that did not supply organic matter (RUN3, RUN4). The decomposition efficiency (O 3 / NH 3 —N ratio) was verified. Here, the O 3 / NH 3 —N ratio in FIG. 5 is the ratio of the amount of ammonia nitrogen removed to the amount of ozone supplied to the reaction tower. The theoretical value of the O 3 / NH 3 —N ratio is 5.2 from the formula (1) in the
有機物を供給しない試験では、Ｏ３／ＮＨ３−Ｎ比の平均値は８．３であり、理論値を大きく上回っている。つまり、有機物がない条件下では、上述のようにオゾンの自己分解が進むため、アンモニア性窒素の分解効率が低減したと推察できる。 In the test in which no organic substance was supplied, the average value of the O 3 / NH 3 —N ratio was 8.3, which is much higher than the theoretical value. That is, it can be inferred that the decomposition efficiency of ammonia nitrogen was reduced because the self-decomposition of ozone progresses as described above under the condition where there is no organic matter.
これに対し、有機物を供給した試験では、Ｏ３／ＮＨ３−Ｎ比の平均値が４．６５であり、理論値よりも小さくなっている。このことから 有機物を供給することで、オゾンの自己分解を抑制できるだけでなく、有機ラジカルによりアンモニアの分解効率が向上したものと推察できる。
In contrast, in the test of supplying the organic matter, the average value of the
続いて、別途添加される酢酸が、ＮＨ３−Ｎの反応時間を１mg／Lにまで低下させるのに寄与する。研究結果によると、添加される酢酸の濃度が高いほど総反応時間の短縮への寄与が大きくなる。これを図６に示す。 Subsequently, separately added acetic acid contributes to reducing the reaction time of NH 3 -N to 1 mg / L. According to research results, the higher the concentration of acetic acid added, the greater the contribution to shortening the total reaction time. This is shown in FIG.
有機物供給部（２５）が排水中へ供給する有機物は、ＴＯＣやＣＯＤの増大に寄与する被酸化性物質であればよいが、オゾンとの反応速度がオゾンと臭素イオンとの反応速度よりも遅いものがよい。また、有機物は、ＯＨラジカルと反応することで上記の有機ラジカルを生成し易いものがよい。具体的に、この有機物は、カルボン酸、アルコール、アルデヒド、エーテル、及びアルカンのいずれか１つ又は２つ以上を含むものがよい。カルボン酸類としては、酢酸、シュウ酸（oxalic acid）、ギ酸（formic acid）等、アルコール類としては、メタノール（methanol）、エタノール（ethanol）等のオゾンとの反応速度が比較的遅いものが好ましい。 The organic substance supplied into the waste water by the organic substance supply unit (25) may be any oxidizable substance that contributes to an increase in TOC and COD, but the reaction rate with ozone is slower than the reaction rate with ozone and bromine ions. Things are good. Further, the organic substance is preferably one that easily generates the above organic radicals by reacting with OH radicals. Specifically, the organic substance preferably contains any one or more of carboxylic acid, alcohol, aldehyde, ether, and alkane. As the carboxylic acids, acetic acid, oxalic acid, formic acid and the like are preferable. As the alcohols, those having a relatively slow reaction rate with ozone such as methanol and ethanol are preferable.
また、有機物供給部（２５）は、上述した有機物を含む一般排水を被処理水中に供給するものであってもよい。このような一般排水を有機物の供給源として利用することで、ランニングコストを低減できる。 Moreover, an organic substance supply part (25) may supply the general waste_water | drain containing the organic substance mentioned above to to-be-processed water. Running costs can be reduced by using such general waste water as a source of organic matter.
《他の実施形態》
上記実施形態の反応部（３０）は、２つの反応塔（３１、３２）を有する連続回分式である。しかし、反応部（３０）は、例えば３つ以上の反応塔（３１、３２）において交替して排水を処理する連続回分式であってもよいし、１つの反応塔（３１、３２）で間欠的に排水を処理する回分式（batch method）であってもよい。更に、反応部（３０）は連続して排水が流れる連続式で構成することもできる。
<< Other embodiments >>
The reaction part (30) of the said embodiment is a continuous batch type which has two reaction towers (31, 32). However, the reaction unit (30) may be a continuous batch type in which, for example, three or more reaction towers (31, 32) are replaced to treat wastewater, or intermittently in one reaction tower (31, 32). Alternatively, it may be a batch method for treating waste water. Furthermore, the reaction part (30) can also be comprised by the continuous type into which a waste_water | drain flows continuously.
以上説明したように、本発明は、排水処理装置について有用である。 As described above, the present invention is useful for a wastewater treatment apparatus.
１０ 排水処理装置
１１ ガス接触部
１２ 第１切替部
１３ 第２切替部
１４ 混合部
１５ 分流路
２０ 臭素イオン供給部
２１ 第１ｐＨ調整部
２２ 第２ｐＨ調整部
２３ オゾン供給部
２４ ガス切替部
２５ 有機物供給部
３０ 反応部
３１ 第１反応塔
３２ 第２反応塔
４１ 検知部
４２ 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
上記反応塔内の排水にオゾンを供給するオゾン供給部と、
上記反応塔で処理される排水に臭素イオンを供給する臭素イオン供給部とを備えていることを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 A reaction section having at least one reaction tower for treating wastewater containing ammonia;
An ozone supply unit for supplying ozone to the waste water in the reaction tower;
A wastewater treatment apparatus containing ammonia, comprising: a bromine ion supply unit for supplying bromine ions to wastewater treated in the reaction tower.
上記反応塔内の排水のｐＨを７以下に調整するｐＨ調整部を備えていることを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In claim 1,
A wastewater treatment apparatus containing ammonia, comprising a pH adjusting unit for adjusting the pH of the wastewater in the reaction tower to 7 or less.
上記反応塔で排水に所定の有機物を供給する有機物供給部を備えていることを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In claim 1,
A wastewater treatment apparatus containing ammonia, comprising an organic substance supply unit for supplying predetermined organic substances to wastewater in the reaction tower.
上記有機物は、カルボン酸（carboxylic acid）、アルコール（alcohol）、アルデヒド（aldehyde）、エーテル（ether）、及びアルカン（alkane）のいずれか１つ又は２つ以上を含むことを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In claim 3,
The organic material includes ammonia, which includes one or more of carboxylic acid, alcohol, aldehyde, ether, and alkane. Wastewater treatment equipment.
上記反応部は、上記反応塔で上記排水を間欠的に処理する回分式（batch method）であることを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In claim 1,
The waste water treatment apparatus containing ammonia, wherein the reaction part is a batch method in which the waste water is intermittently treated in the reaction tower.
上記反応塔内の排水中のアンモニアの分解が終了したことを示す指標を表示する検知部と、
上記検知部が検出した指標に基づいて上記アンモニアの分解が終了したと判断すると、上記反応塔内の排水へのオゾンの供給を停止させる制御を行う制御部と
を更に備えていることを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In claim 5,
A detection unit for displaying an index indicating that the decomposition of ammonia in the waste water in the reaction tower has been completed;
A control unit that controls to stop the supply of ozone to the waste water in the reaction tower when it is determined that the decomposition of the ammonia has been completed based on the index detected by the detection unit. Wastewater treatment equipment containing ammonia.
上記指標は、上記反応塔内の排水のｐＨ、上記反応塔内の排水の酸化剤濃度、上記反応塔内の酸化還元電位、上記反応塔から排出されるガス中のオゾン濃度の指標の内の少なくとも１つであることを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In claim 6,
The index includes the pH of the waste water in the reaction tower, the oxidant concentration of the waste water in the reaction tower, the redox potential in the reaction tower, and the ozone concentration in the gas discharged from the reaction tower. A wastewater treatment apparatus containing ammonia, wherein the wastewater treatment apparatus is at least one.
上記制御部は、上記指標の増大変化率が所定値より大きくなると、上記反応塔内の排水へのオゾンの供給を停止させる制御を行うことを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In claim 7,
The said waste water treatment apparatus containing ammonia characterized by the said control part performing control which stops supply of the ozone to the waste_water | drain in the said reaction tower, if the increase change rate of the said index becomes larger than predetermined value.
上記反応部は、２つ以上の上記反応塔が交替して上記排水を処理する連続回分式であることを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In any one of claims 1 to 8,
The waste water treatment apparatus containing ammonia, wherein the reaction part is a continuous batch type in which two or more reaction towers are replaced to treat the waste water.
上記反応塔で処理される前の上記排水と、上記反応塔で処理された後の排水とを混合させる混合部を更に備えていることを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In any one of claims 1 to 8,
A wastewater treatment apparatus containing ammonia, further comprising a mixing section for mixing the wastewater before being treated in the reaction tower and the wastewater after being treated in the reaction tower.
上記臭素イオン供給部は、海水中の臭素イオンを上記排水へ供給することを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In any one of claims 1 to 8,
The bromine ion supply unit supplies the bromine ions in seawater to the wastewater, and a wastewater treatment apparatus containing ammonia.
上記臭素イオン供給部及びオゾン供給部は、Ｙ≧１８×Ｘの関係を満たすように構成され、上記Ｙは上記反応塔で処理される排水に供給される臭素イオン濃度(ｍｇ[Ｂr-]／l)、上記Ｘは、上記反応塔内の排水中に供給されるオゾンの供給速度((ｍｇ[Ｏ３]／ｌ[反応塔の排水の量])／ｍｉｎ)、上記１８は、比例定数Ｋであって、オゾンの供給速度に対する臭素イオン濃度の比((ｍｇ[Ｂr-]・ｍｉｎ)／ｍｇ[Ｏ３])であることを特徴とするアンモニアを含む排水処理装置。 In any one of claims 1 to 8,
The bromine ion supply unit and the ozone supply unit are configured to satisfy the relationship of Y ≧ 18 × X, and the Y is a concentration of bromide ions (mg [Br − ] / l), X is the supply rate of ozone supplied into the waste water in the reaction tower ((mg [O 3 ] / l [amount of waste water from the reaction tower]) / min), 18 is a proportional constant A wastewater treatment apparatus containing ammonia, which is a ratio of bromine ion concentration to ozone supply rate ((mg [Br − ] · min) / mg [O 3 ]).
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