JP3178770B2 - アンモニア態窒素含有廃水の処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アンモニア態窒素を含
有する廃水を触媒の存在下に湿式酸化処理することによ
り、廃水中の含有物質を窒素ガス、炭酸ガス、水等に転
換せしめて廃水の無害化を行なうアンモニア態窒素含有
廃水の処理装置に関する。

【０００２】更に詳しくは本発明は、上記含有物質の酸
化分解に必要な酸素の供給量を適正量に調節するための
自動制御機構を備えたアンモニア態窒素含有廃水の処理
装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】近年、環境保護の観点から廃水処理の質
的向上が求められ、処理水の水質基準において化学的酸
素要求物質（ＣＯＤ成分）のみならず、窒素成分（特に
アンモニア態窒素）の除去が重要な問題となっており、
その検討が進められている。

【０００４】従来のアンモニア態窒素含有廃水の処理装
置は、その機構原理としては、生物学的硝化脱窒法、ア
ンモニアストリッピング法、塩素酸化法（ブレークポイ
ントクロリネーション法）等を採用し、それらの方法に
基づいて廃水処理を行なうべく構成されていた。

【０００５】上記従来装置のうち、生物学的硝化脱窒法
により廃水処理を行なうための装置は、硝化細菌により
アンモニア態窒素を亜硝酸又は硝酸態窒素に酸化した
後、脱窒細菌により窒素ガスに還元する機構を有するも
のである。この従来装置は廃水処理コストを安価にでき
る利点があるが、微生物反応を行なわせるため、適正処
理条件の保持が難しく、高濃度のアンモニア態窒素含有
廃水或いは不定期に排出される廃水の処理には不適当で
ある。

【０００６】またアンモニアストリッピング法により廃
水処理を行なうための従来装置は、被処理水をアルカリ
性条件下に大量の空気と接触させて、アンモニアを大気
中に放散させる機構を有するものである。この従来装置
は高濃度のアンモニア態窒素を含有する廃水の処理に適
しているが、アルカリ剤を必要とするので処理コストが
高価になると共に、放散させたアンモニアを回収する等
の操作が更に必要となり、装置の複雑化、大型化を招く
欠点がある。

【０００７】更に、塩素酸化法により廃水処理を行なう
ための従来装置は、塩素添加によりアンモニア性窒素を
クロラミンを経て窒素ガスに酸化する機構を有するもの
である。この従来装置においては、アンモニア態窒素量
の１０倍程度の塩素を添加する必要があるので、高濃度
のアンモニア態窒素を含有する廃水の処理にはコスト高
となり不適当である。

【０００８】一方、近年において、アンモニア態窒素含
有廃水の処理方法として、触媒湿式酸化により処理する
方法が幾つか提案されている（特公昭５９−１９７５７
号、特公昭５８−２７９９９号等）。これらの方法は、
特定の触媒の存在下、１００〜３７０℃の温度条件下及
び廃水が液相を保持する圧力条件下において、酸化剤と
して空気等の酸素含有ガスを供給しながら湿式酸化処理
を行ない、廃水中の含有物質を窒素ガス、炭酸ガス、水
等に転換せしめるものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記触媒湿式酸化法に
よる廃水処理を行なうための装置においては、装置内に
供給される酸素量によって処理水の水質が大きく変動
し、特にアンモニア態窒素含有廃水の処理を行なう際に
はその影響が大きいという問題がある。実際に本発明者
等の行なった実験によれば、酸素供給量が廃水の理論酸
素要求量（ＴｈＯＤ）未満ではアンモニア態窒素の一部
は酸化されずに処理水中に残留し、また反対に酸素供給
量が廃水のＴｈＯＤよりも過剰になるとアンモニア態窒
素が亜硝酸態窒素又は硝酸態窒素に変換されてそれらが
処理水中に生成し、いずれの場合においても窒素化合物
の充分な除去がなされず、水質が良好でないという結果
が得られた。

【００１０】本発明者等は上記の問題点を解決すべく鋭
意検討したところ、廃水の組成は一定でなく、常時変動
するものであるため、廃水中のアンモニア態窒素濃度の
みならず、ＣＯＤ成分や還元性物質等の含有量によって
も適正酸素供給量が変動し、該酸素供給量は決して一義
的には定めることができないことが判明した。

【００１１】そこで更に研究を進めた結果、装置構成と
して、廃水中のアンモニア態窒素濃度を自動測定する機
構を設ける以外に処理水中のアンモニア態窒素濃度及び
亜硝酸態窒素濃度、硝酸態窒素濃度を自動測定する機構
を設け、このように処理前の段階における濃度測定によ
って適正酸素供給量を決定するのみでなく、処理後の段
階における濃度測定によってその酸素供給量を補正する
ような機構を備えた装置構成とすることにより、安定的
に、充分な窒素除去処理を行なうことができるという知
見を得、この知見に基づき本発明を完成するに至った。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、触媒の存在
下に廃水中のアンモニア態窒素の湿式酸化を行なわせる
ための反応塔と、廃水が反応塔へ流入する以前の段階で
該廃水中のアンモニア態窒素濃度を測定するアンモニア
態窒素濃度測定器と、反応塔に導かれる廃水の流量を測
定する廃水流量検出器と、湿式酸化処理により得られた
処理水が反応塔より流出した後の段階で該処理水中のア
ンモニア態窒素濃度を測定するアンモニア態窒素濃度測
定器及び該処理水中の硝酸・亜硝酸態窒素濃度を測定す
る硝酸・亜硝酸態窒素濃度測定器と、上記廃水中のアン
モニア態窒素濃度の測定値Ｃ及び廃水流量測定値Ｑに基
づいて計算される基準酸素供給量に、上記処理水中のア
ンモニア態窒素濃度及び硝酸・亜硝酸態窒素濃度の測定
値に基づいて決定される補正係数αを乗じて最適酸素供
給量を演算し、設定する演算装置と、上記演算装置にお
いて設定された最適酸素供給量を信号値として入力し、
酸素供給量を調節する酸素供給量調節装置とから構成さ
れることを特徴とするアンモニア態窒素含有廃水の処理
装置、演算装置は下記（１）式に基づいて最適酸素供
給量を計算するものである上記記載のアンモニア態窒
素含有廃水の処理装置、 Ｘ＝〔１．７１ｇ−Ｏ／ｇ−Ｎ〕×Ｃ×Ｑ×α・・・・・・（１） 但し、 Ｘ：最適酸素供給量（ｇ−Ｏ／ｈｒ） Ｃ：廃水中のアンモニア態窒素濃度（ｇ−Ｎ／ｍ³ ） Ｑ：廃水の流量（ｍ³ ／ｈｒ） α：補正係数（α＝１．０〜１．５） を要旨とする。

【００１３】まず本発明装置を用いて廃水処理を行なう
場合の原理について説明する。アンモニア態窒素の酸化
分解反応は次の如く示される。 ４ＮＨ₄ ⁺ ＋３Ｏ₂ →２Ｎ₂ ＋６Ｈ₂ Ｏ＋４Ｈ ⁺ 上記反応式より触媒湿式酸化における理論酸素要求量
（ＴｈＯＤ）は次の如く求められる。 ＴｈＯＤ＝〔３×１６×２〕／〔４×１４〕＝１．７１
ｇ−Ｏ／ｇ−Ｎ

【００１４】このことから本発明装置を用いて湿式酸化
処理を行なう場合の最適酸素供給量：Ｘ（ｇ−Ｏ／ｈ
ｒ）は次式により示される。 Ｘ＝〔１．７１ｇ−Ｏ／ｇ−Ｎ〕×Ｃ×Ｑ×α・・・・・・（１） ここで、Ｃは廃水中のアンモニア態窒素（ＮＨ₄ −Ｎ）
濃度（ｇ−Ｎ／ｍ³ ）を表し、Ｑは廃水の流量（ｍ³ ／
ｈｒ）を表し、αは補正係数を表す。

【００１５】本発明は廃水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度、及び廃
水の流量を測定すると共に、処理水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度
及び亜硝酸態窒素（ＮＯ₂ −Ｎ）濃度、硝酸態窒素（Ｎ
Ｏ₃−Ｎ）濃度を測定し、それらの測定値を基に酸素供
給量が常に適正値となるよう制御する。つまり上記
（１）式においてα＝１としたとき、廃水中のＮＨ₄ −
Ｎ濃度（Ｃ）及び流量（Ｑ）を測定し、その値を（１）
式に導入すれば基準酸素供給量が求まり、この酸素量は
理論上、ＮＨ₄ −Ｎを窒素ガスまで完全に分解するに必
要且つ充分な量となる筈である。しかし実際には、廃水
中に例えばＣＯＤ成分が含まれる場合があり、ＣＯＤ成
分が含まれている場合にはＣＯＤの酸化分解が同時に起
こり、そのため酸素が余分に消費され、その分酸素不足
を招来し、ＮＨ₄ −Ｎの分解が完全に行なわれず処理水
中にＮＨ₄ −Ｎ残留分を生じてしまう。この場合、補正
係数αの値を大きくし、酸素供給量を増加させるが、こ
のような制御は、上記の如く処理水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度
を測定することによって行なわれる。即ち、処理水中の
ＮＨ₄ −Ｎ濃度が検出された場合は、ＮＨ₄ −Ｎが完全
に分解されず、酸素供給量の不足を意味しているから、
その検出濃度に応じて補正係数αの値を大きくするよう
制御がなされる。

【００１６】一方、上記の如く補正係数αの変動により
酸素供給量を増加させた場合において、途中で廃水組成
が変化してＣＯＤ濃度の低い廃水が反応塔に送られるよ
うになるとたとえＮＨ₄ −Ｎ濃度が低下していなくとも
今度は、上記の制御された酸素供給量では酸素量が過剰
となる事態が生じる。この酸素供給量過剰の場合には処
理水にＮＯ₂ −Ｎ、ＮＯ₃ −Ｎが生成し、水質不良の原
因を作ってしまうので、この場合は、その検出濃度に応
じて補正係数αの値を小さくし、酸素供給量を減少させ
る。このような制御は、上記の如く処理水のＮＯ₂ −
Ｎ、ＮＯ₃ −Ｎ濃度を測定することによって行なわれ
る。即ち、処理水中のＮＯ₂ −Ｎ、ＮＯ₃ −Ｎ濃度が検
出された場合は酸素供給量が過剰であることを意味して
いるから、その検出濃度に応じて補正係数αの値を小さ
くするよう制御がなされる。

【００１７】尚、上記補正係数αの修正は、後述するご
とく装置系内での廃水の滞留時間や処理水のＮＨ₄ −Ｎ
濃度、ＮＯ₃ −Ｎ、ＮＯ₂ −Ｎ濃度の測定に要する時間
等による時間遅れを考慮し、ある時間間隔で繰り返され
る。従って、（１）式による最適酸素供給量の演算に際
しては、廃水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度や廃水流量はＮＨ₄−
Ｎ濃度の測定器及び廃水流量検出器の信号に基づいてそ
の都度更新されるが、補正係数αはある時間間隔毎に修
正され、従って、次の修正時期がくるまでは前回設定さ
れたαの値のままで（１）式による演算、制御がなされ
る。

【００１８】本発明に適用される廃水としては発電所よ
り排出される廃水を始めとする各種産業廃水等が挙げら
れるが、もとよりこれらに限定されない。本発明におけ
るアンモニア態窒素（ＮＨ₄ −Ｎ）とは、液相中に溶解
しているアンモニア及びアンモニウムイオンとなってい
るものの総称を意味し、例えば硫酸アンモニウム、塩化
アンモニウム等の溶解塩類、アンモニア水等が挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。

【００１９】本発明は連続的に廃水を反応塔に送って湿
式酸化処理を行なう機構を有するが、この連続的に供給
される廃水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度の変動範囲は例えば廃水
が発電所廃水である場合は、一般に数百〜数万ｍｇ−Ｎ
／Ｌである。

【００２０】また、本発明において連続的に供給される
廃水中のＣＯＤ濃度は、廃水中に含有されるアンモニア
態窒素濃度の０．８倍以下である。ＣＯＤ濃度が廃水中
のアンモニア態窒素濃度の０．８倍以上では処理水中に
硝酸・亜硝酸態窒素が残留しにくくなり、硝酸・亜硝酸
態窒素を指標として供給酸素量が過剰である場合の検出
を行なうことが困難となる。

【００２１】廃水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度の測定にはアンモ
ニア態窒素濃度測定器が用いられ、この測定器としては
例えば、隔膜型アンモニア電極法によるアンモニア態窒
素分析計が用いられる。

【００２２】本発明装置を用いて廃水処理を行なう時の
温度は１００〜３７０℃、好ましくは１５０〜３００℃
である。１００℃未満ではＮＨ₄ −Ｎの充分な除去を行
なうことができず、また３７０℃を超えると水の臨界温
度を超えることになり、反応装置が複雑且つ高価となっ
て好ましくない。圧力は処理温度において被処理水（廃
水）が液相を保持する圧力とすればよい。湿式酸化反応
は酸素分圧が高い程、反応が速やかに進行するため、処
理時の圧力が高い程、反応が速くなるが、装置圧力を高
くすると耐圧構造との関係から装置コストが高くなるた
め、圧力条件は、目標とする処理時間、処理効率に合わ
せて適宜設定すればよい。

【００２３】廃水の反応塔への流入速度は、触媒に対し
て空間速度（ＬＨＳＶ）で１〜２０／ｈｒであることが
好ましい。１／ｈｒ未満では触媒量の増加に対して処理
効率の上昇が小さく、むしろコスト高となり、また２０
／ｈｒを超えるとＮＨ₄ −Ｎの処理効率が充分でなく、
好ましくない。

【００２４】ＮＨ₄ −Ｎの湿式酸化は酸素による酸化反
応であり、従って該酸化処理に当たっては酸素または酸
素を含有するガス、例えば空気、酸素富化空気等が用い
られるが一般的には空気が用いられる。

【００２５】湿式酸化処理に用いられる触媒は、湿式酸
化条件において活性と耐久性を兼備した固体触媒であれ
ばどのような触媒を用いてもよく、公知の触媒の中から
任意に選択できる。使用する触媒の形態としては、粒
状、ペレット状、ハニカム状等の種々のものを採用する
ことができる。湿式酸化処理の終了した処理水中のＮＨ
₄ −Ｎ濃度の測定には、廃水における場合と同様のアン
モニア態窒素濃度測定器が用いられ、また処理水中のＮ
Ｏ₂ −Ｎ、ＮＯ₃ −Ｎ濃度の測定には硝酸・亜硝酸態窒
素濃度測定器が用いられる。この硝酸・亜硝酸態窒素濃
度測定器として、吸光光度法による硝酸・亜硝酸態窒素
分析計が用いられ、ＮＯ₂ −Ｎはジアゾ化合物として発
色測定し、吸光光度法による分析計器により濃度測定が
行なわれる。ＮＯ₃ −Ｎは一旦、ＮＯ₂ −Ｎに還元した
後、上記と同様に吸光光度法による分析計器により濃度
測定が行なわれる。

【００２６】上記したように、処理水中のＮＨ₄ −Ｎ濃
度及びＮＯ₂ −Ｎ、ＮＯ₃ −Ｎ濃度の測定結果に基づい
て上記（１）式の補正係数αを増減させるが、この場
合、αのとりうる数値範囲は廃水の組成、触媒の種類及
び要求される処理水質によっても異なるが、通常１．０
〜１．５である。αが１未満の場合には、供給酸素量が
理論酸素要求量よりも少なくなって処理水中に高濃度で
アンモニアが残留することになる。また、ＣＯＤ濃度が
高い場合にαが１．５よりも高い値をとるように制御さ
れる場合があるが、その際には供給酸素量が大過剰とな
っても硝酸・亜硝酸態窒素が残留しにくくなり、硝酸・
亜硝酸態窒素が供給酸素量の制御指標とはなり得ない。

【００２７】次に、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。図１において、１は触媒の存在下に廃水中のアン
モニア態窒素の湿式酸化を行なわせるための反応塔であ
り、一般的には該反応塔１内には触媒が充填されるが、
廃水を反応塔１内に導入する際に同時に触媒を該反応塔
１内に導入するようにしてもよい。

【００２８】２はライン３を通して送液される廃水を貯
留、均一化し且つ連続的に系内に送り出すためのタンク
であり、該タンク２にはライン４を介してアンモニア態
窒素濃度測定器５が接続されている。このアンモニア態
窒素濃度測定器５は、廃水が反応塔１へ流入する以前の
段階で該廃水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度を測定するための測定
器であり、この測定器５には図示しない公知の変換器が
接続され、上記ＮＨ₄−Ｎ濃度の測定値を該変換器によ
り信号値に変換し、演算装置６に入力するように構成さ
れている。

【００２９】７は廃水を反応塔１に送液するためのポン
プ、８はポンプ７の出口側に設けられた廃水流量検出器
で、この検出器８により測定された廃水流量の測定値は
図示しない変換器により信号値に変換され、演算装置６
に入力されるように構成されている。尚、ポンプ７の出
口側はかなりの高圧であるので、場合によっては廃水流
量検出器８をポンプ７の入口側に設置しても差支えな
い。

【００３０】廃水を反応塔１に送るライン９にはアルカ
リ溶液を導くライン１０及び酸素含有ガスを供給するラ
イン１１が連結されている。

【００３１】アルカリ溶液は、廃水処理中または処理後
に、処理水のｐＨがアンモニアを除去することによって
低くなり、装置その他に悪影響を及ぼすことのないよう
に添加されるものである。添加するアルカリ溶液として
は、炭酸ソーダ、苛性ソーダなど、一般に用いられてい
るアルカリ水溶液が用いられ、ポンプ２２およびライン
１０を通じて廃水に混合される。

【００３２】なお、廃水流量および廃水中のアンモニア
態窒素の測定点は、例として以下の４つの場合が挙げら
れる。 廃水流量を、廃水タンク以降アルカリ溶液添加以前に
おいて測定し、かつ廃水中のアンモニア態窒素濃度も廃
水タンク以降アルカリ添加以前に測定する。 廃水流量を、アルカリ溶液添加以降供給空気混合以前
において測定し、かつ廃水中のアンモニア態窒素濃度も
アルカリ溶液添加以降供給空気混合以前に測定する。 なお、上記、の場合は、測定された廃水流量及びア
ンモニア態窒素濃度をそのまま前記（１）式に代入して
最適酸素供給量を計算することができる。 廃水流量を、廃水タンク以降アルカリ溶液添加以前に
おいて測定し（これをＱとする）、かつ廃水中のアンモ
ニア態窒素濃度をアルカリ溶液添加以降供給空気混合以
前に測定する（これをＣ₁ とする）。この場合は、アル
カリ溶液の流量をＱ₁ として、アルカリ溶液添加前の廃
水中のアンモニア態窒素濃度Ｃを下記計算式、 Ｃ＝Ｃ₁ （Ｑ＋Ｑ₁ ）／Ｑ より求め、このＣの値と前記廃水流量Ｑの値とから最適
酸素供給量を計算する。 廃水流量を、アルカリ溶液添加以降供給空気混合以前
において測定し（これをＱ₂ とする）、かつ廃水中のア
ンモニア態窒素濃度を廃水タンク以降アルカリ添加以前
に測定する（これをＣとする）。この場合はアルカリ溶
液の流量をＱ₁としてアルカリ溶液添加前の廃水流量Ｑ
を、Ｑ＝Ｑ₂ −Ｑ₁ として求め、このＱの値及び前記ア
ンモニア態窒素濃度Ｃの値とから最適酸素供給量を計算
する。

【００３３】これらは、要するに単位時間当たりのアン
モニア態窒素量を求めようとするものであり、廃水中に
アルカリ溶液が添加されてもその影響を避けるようにす
ることが必要であるためである。図１に示すフロー図
は、上記のうちの場合に相当する。

【００３４】反応塔１の入口側には熱交換器１２及び加
熱器１３が設けられ、また反応塔１の出口側には湿式酸
化処理の終了した処理水及び該酸化反応によって発生し
た窒素ガス等を導く気液分離器１４が設けられている。

【００３５】気液分離器１４の処理水排出側には処理水
中のＮＨ₄ −Ｎ濃度を自動測定するアンモニア態窒素濃
度測定器１５及びＮＯ₂ −Ｎ、ＮＯ₃ −Ｎ濃度を自動測
定する硝酸・亜硝酸態窒素濃度測定器１６が設けられて
いる。

【００３６】このように、処理水が反応塔１より流出し
た後の段階で該処理水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度をアンモニア
態窒素濃度測定器１５で測定し且つ処理水中のＮＯ₂ −
Ｎ、ＮＯ₃ −Ｎ濃度を硝酸・亜硝酸態窒素濃度測定器１
６で測定するように構成されている。

【００３７】それらの測定値は変換器により信号値に変
換され、それぞれ演算装置６に入力されるようになって
いる。

【００３８】演算装置６の出力側には酸素供給量調節装
置１７が電気的に接続され、演算装置６からの電気信号
に基づいて設定された量の酸素を供給するように構成さ
れている。

【００３９】

【作用】本発明装置の作用を図１に基づき説明する。タ
ンク２より廃水を送液し、ポンプ７により昇圧してライ
ン９を通して反応塔１に流入せしめる。一方、ライン４
を通して廃水の一部をサンプリングし、アンモニア態窒
素濃度測定器５により廃水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度を連続自
動測定すると共に、廃水流量検出器８により廃水流量を
測定し、それぞれの測定値を電気信号に変換して演算装
置６に入力する。演算装置６は上記（１）式に基づいて
最適酸素供給量を計算して設定し（尚、運転当初は取り
敢えずα＝１とする）、その演算値を電気信号に変換し
て酸素供給量調節装置１７に入力する。

【００４０】該調節装置１７は演算装置６からの指令信
号に基づき、設定された酸素供給量に相当する量の酸素
がライン１９を流れるよう調節弁１８を制御する。ライ
ン１９を流れる酸素量は酸素含有ガス流量検出器２０に
よって検出され、この実測流量が上記最適酸素供給量と
一致するよう調節弁１８が制御される。尚、反応用ガス
として空気を用いる場合は、最適酸素供給量を０．２１
で割った値（空気換算値）が実際の空気供給量となる。

【００４１】かくして設定された最適酸素供給量の酸素
をライン１９に流すと共に、コンプレッサー２１で昇圧
し、ライン１１を経て、廃水に混入せしめる。

【００４２】尚、前記したアンモニア態窒素の酸化分解
反応式から明らかな如く、酸化分解によって酸が副生す
るので、必要に応じて、ポンプ２２及びライン１０を通
して苛性ソーダ水溶液、炭酸ソーダ水溶液等のアルカリ
溶液を廃水に混合し、廃水のｐＨ調整を行なう。通常、
廃水のｐＨは８〜１１に調節される。

【００４３】廃水に酸素を混入した気液混合物をライン
９を経て、熱交換器１２及び加熱器１３に通して所定の
温度にまで加熱した後、反応塔１へ導く。ここで触媒の
存在下に湿式酸化反応を行なわせ、この湿式酸化処理に
より得られた処理水及び窒素ガスを反応塔１外に取り出
し、ライン２３を経て、熱交換器１２で冷却し、気液分
離器１４へ導入する。ここで窒素ガスと処理水との気液
２相に分離し、窒素ガスはライン２４を経て放出され、
処理水はライン２５を経て放流される。この気液分離器
１４においては、液面コントローラ２６により液面を検
出し、液面制御弁２７を作動させて一定の液面を保持す
ると共に、圧力コントローラ２８により圧力を検出し、
圧力制御弁２９を作動させて一定の圧力を保持するよう
に操作される。

【００４４】上記の如く気液分離器１４より取り出され
た処理水の一部をライン３０を経てサンプリングし、ア
ンモニア態窒素濃度測定器１５により処理水中のＮＨ₄
−Ｎ濃度を連続自動測定すると共に、硝酸・亜硝酸態窒
素濃度測定器１６によりＮＯ₂ −Ｎ、ＮＯ₃ −Ｎ濃度を
連続自動測定する。それぞれの測定値は電気信号として
出力され、演算装置６に入力される。尚、ＮＯ₂ −Ｎ濃
度、ＮＯ₃ −Ｎ濃度はそれぞれ別個の信号に変換して演
算装置６に入力しても、或いはそれらの濃度の合計値を
１つの信号値に変換し、演算装置６に入力するようにし
てもよい。

【００４５】演算装置６は上記各濃度の測定値に基づい
て上記（１）式の補正係数αの値を決定し、この補正係
数αを上記（１）式の最適酸素供給量の計算に反映させ
る。尚、上記補正係数αの修正は、廃水流量検出器８の
流量信号から積算した流量積算値が、タンク２出口より
反応塔１を経由し、処理水ライン２５に至る間の有効滞
留容積に達する毎に、濃度測定器１５、１６へのサンプ
リング遅れ時間と、これらの測定器における分析所要時
間を加えた時間間隔で周期的に繰り返される。これを図
で示すと図５のようになる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例 まず、以下の如くして触媒を調製した。硝酸ジルコニル
水溶液に硫酸チタニルを添加し、アンモニアを加えてｐ
Ｈを９とし、これをろ過洗浄して得られたケーキを乾燥
させて７００℃で焼成後、粉砕してチタン−ジルコニウ
ムの酸化物粉体（モル比ＴｉＯ₂ ：ＺｒＯ₂ ＝８：２）
を得た。

【００４７】かくして得られた酸化物粉体に塩化白金酸
を加えてよく混合した後、ペレット状（円筒形、平均径
５ｍｍ、長さ６ｍｍ）に成型し、乾燥後、４００℃で４
時間焼成した。得られた完成触媒の組成は、重量比でチ
タン−ジルコニウム酸化物：白金＝９９．６：０．４で
あった。上記の如く得られたペレット状の触媒０．５Ｌ
を反応塔１内に充填した。

【００４８】次に、図１に示す本発明装置を用いて、同
図に示すフローに従って、下記に示す組成からなる廃水
を処理した。 廃水組成 （ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ ： ４０００〜６０００ｍｇ／Ｌ Ｎａ₂ ＳＯ₄ ： ４３００〜６５００ｍｇ／Ｌ ＣＯＤ濃度 ： １００〜１５０ｍｇ／Ｌ 但し、（ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ ：Ｎａ₂ ＳＯ₄ ＝１：１（モ
ル比） 本発明装置の運転条件は以下の通りである。 廃水の流量：１Ｌ／ｈｒ ポンプ７により６５ｋｇ／ｃｍ² Ｇまで昇圧して廃水
を反応塔１へ流入せしめた。 反応用ガス：空気 廃水の流量、廃水中のアンモニア態窒素濃度の各測定値
に基づいて前記（１）式（但し、補正係数αは、当初は
１．０、その後は１．０〜１．５の範囲で処理水中のア
ンモニア態窒素濃度、硝酸・亜硝酸態窒素濃度の各測定
値より演算装置６において自動決定された）により計算
された最適酸素供給量に相当する空気を供給した。 ５重量％の炭酸ソーダ水溶液を１００ｍＬ／ｈｒの流
量でポンプ２２で昇圧して廃水に混入 熱交換器１２及び加熱器１３により、廃水を２５０℃
に加熱 アンモニア態窒素濃度測定器５、１５は隔膜型アンモ
ニア電極法の分析計器を用い、硝酸・亜硝酸態窒素濃度
測定器１６は、亜硝酸態窒素をジアゾ化合物として発色
測定し、硝酸態窒素を亜硝酸態窒素に還元後同様に測定
する吸光光度法の分析計器を用いた。 上記運転条件の下で、２４時間毎に廃水組成を上記に示
す数値範囲内において変動させ、１００時間の連続処理
テストを行なった。廃水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度及び処理水
中のＮＨ₄ −Ｎ濃度、ＮＯ₃ −Ｎ濃度の経時変化を図２
に示す。

【００４９】この実施例の結果によれば、処理水中にＮ
Ｈ₄ −Ｎが含まれず、廃水中のＮＨ₄ −Ｎは完全に分解
されたことが判る。このことは、廃水中にＣＯＤ成分が
含まれていてもそれによって影響を受けず、理想的にＮ
Ｈ₄ −Ｎの分解が進行したことを裏付けている。しかも
ＮＯ₃ −Ｎはほとんど生成せず（ＮＯ₂ −Ｎの生成は認
められなかった）、空気供給量が的確にコントロールさ
れていることを示している。従って、得られた処理水は
窒素化合物をほとんど含有せず水質良好なものであっ
た。

【００５０】比較例１ 廃水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度の測定による制御、及び処理水
中のＮＨ₄ −Ｎ濃度、ＮＯ₂ −Ｎ、ＮＯ₃ −Ｎ濃度の測
定による制御を行なわず、従って空気供給量の制御を行
なわずに、空気供給量を一定とした以外は実施例と同様
の条件で処理テストを行なった。結果を図３に示す。

【００５１】この比較例１の結果によれば、廃水組成の
変動により処理水中にＮＨ₄ −Ｎ及びＮＯ₃ −Ｎがかな
り高い濃度で検出されており（ＮＯ₂ −Ｎの生成は認め
られなかった）、処理水質は不良であった。これは廃水
組成の変動があるにも係わらず空気供給量をコントロー
ルしていないため、空気供給量が不足の状態になったり
或いは反対に過剰の状態になったりしていることを示し
ている。

【００５２】比較例２ 廃水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度の測定による制御のみを行な
い、処理水中のＮＨ₄ −Ｎ濃度、ＮＯ₂ −Ｎ、ＮＯ₃ −
Ｎ濃度の測定による制御は行なわず、従って廃水中のＮ
Ｈ₄ −Ｎ濃度の測定による空気供給量の制御のみを行な
った以外は実施例と同様の条件で処理テストを行なっ
た。結果を図４に示す。

【００５３】この比較例２の結果によれば、経過時間に
沿って連続的に処理水中にＮＨ₄ −Ｎがかなり高い濃度
で検出されており、処理水質は不良であった。しかし、
処理水中におけるＮＯ₃ −Ｎ及びＮＯ₂ −Ｎの生成は認
められなかった。このことから、廃水中のＮＨ₄ −Ｎ濃
度の測定による空気供給量の制御を行なうのみでは、例
えば廃水中のＣＯＤ成分の酸化分解に伴なう空気供給量
の不足要因が生じたときに、速やかに且つ的確に対応で
きず、結果的に空気供給量の調節が不完全となり、窒素
除去効率の低下を招くことが判る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は廃水中の
アンモニア態窒素濃度を測定すると共に、処理水中のア
ンモニア態窒素濃度及び硝酸・亜硝酸態窒素濃度を測定
してそれらの測定値に基づき酸素供給量を連続的に自動
制御する機構を有するものであるから、廃水組成の変動
により酸素供給量が不足或いは過剰の状態になったとし
てもその状況変化に的確に対応でき、常に適正な酸素量
を供給することができる。従って本発明によれば、アン
モニア態窒素の酸化分解を完全に行なうことができ、し
かも亜硝酸態窒素、硝酸態窒素の生成もほとんどなく、
廃水処理における窒素除去効率を大幅に向上できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の実施例を示す略図である。

【図２】本発明装置を用いて廃水処理を行なった場合
（実施例）のアンモニア態窒素濃度及び硝酸態窒素濃度
の経時変化を示すグラフである。

【図３】空気供給量を一定とした場合（比較例１）の上
記各濃度の経時変化を示すグラフである。

【図４】空気供給量を廃水中のアンモニア態窒素濃度の
みで制御した場合（比較例２）の上記各濃度の経時変化
を示すグラフである。

【図５】補正係数αの修正時期（時間間隔）を説明する
説明図である。

【符号の説明】

１ 反応塔 ５、１５ アンモニア態窒素濃度測定器 ６ 演算装置 ８ 廃水流量検出器 １６ 硝酸・亜硝酸態窒素濃度測定器 １７ 酸素供給量調節装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三井 紀一郎 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地 の１ 株式会社日本触媒 触媒研究所内 (72)発明者 池田 光明 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地 の１ 株式会社日本触媒 触媒研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−86584（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/72,1/58 A61K 61/00,63/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 触媒の存在下に廃水中のアンモニア態窒
   素の湿式酸化を行なわせるための反応塔と、廃水が反応
   塔へ流入する以前の段階で該廃水中のアンモニア態窒素
   濃度を測定するアンモニア態窒素濃度測定器と、反応塔
   に導かれる廃水の流量を測定する廃水流量検出器と、湿
   式酸化処理により得られた処理水が反応塔より流出した
   後の段階で該処理水中のアンモニア態窒素濃度を測定す
   るアンモニア態窒素濃度測定器及び該処理水中の硝酸・
   亜硝酸態窒素濃度を測定する硝酸・亜硝酸態窒素濃度測
   定器と、上記廃水中のアンモニア態窒素濃度の測定値Ｃ
   及び廃水流量測定値Ｑに基づいて計算される基準酸素供
   給量に、上記処理水中のアンモニア態窒素濃度及び硝酸
   ・亜硝酸態窒素濃度の測定値に基づいて決定される補正
   係数αを乗じて最適酸素供給量を演算し、設定する演算
   装置と、上記演算装置において設定された最適酸素供給
   量を信号値として入力し、酸素供給量を調節する酸素供
   給量調節装置とから構成されることを特徴とするアンモ
   ニア態窒素含有廃水の処理装置。
2. 【請求項２】 演算装置は下記（１）式に基づいて最適
   酸素供給量を計算するものである請求項１記載のアンモ
   ニア態窒素含有廃水の処理装置。 Ｘ＝〔１．７１ｇ−Ｏ／ｇ−Ｎ〕×Ｃ×Ｑ×α・・・・・・（１） 但し、 Ｘ：最適酸素供給量（ｇ−Ｏ／ｈｒ） Ｃ：廃水中のアンモニア態窒素濃度（ｇ−Ｎ／ｍ³ ） Ｑ：廃水の流量（ｍ³ ／ｈｒ） α：補正係数（α＝１．０〜１．５）