JP3509186B2 - 脱窒処理方法 - Google Patents

脱窒処理方法

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JP3509186B2
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秀一 坂本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は脱窒処理方法に係り、特
に、半導体製造工程から排出される排水等のアンモニア
性窒素と硝酸性窒素とを含む水を触媒を用いて処理する
ことにより、窒素成分濃度の低い処理水を効率的に得る
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程等から排出される排水に
は、アンモニア性窒素と硝酸性窒素とが含まれている。
このため、従来は、この両窒素成分をともに除去するこ
とが可能な生物法による脱窒処理が実用されてきた。
【0003】生物法以外にも、アンモニア性窒素及び硝
酸性窒素の除去方法として、排水を180〜290℃の
流動床に噴霧する方法(特開昭52−7369号)、排
水に酸素を吹き込みながら加熱する方法(特開昭53−
20662号、同55−86484号)などが提案され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来法のうち、生物法では、 廃棄処理が必要な余剰汚泥が発生する。 装置を設置するために広いスペースを必要とする。 処理水質のコントロールが難しい。 といった問題点がある。
【0005】また、排水を流動床に噴霧する方法や、酸
素を吹き込みながら加熱する方法では、実用上の温度が
180℃を上回るため、高圧ガス容器取締りを受ける条
件となり、管理者の常駐が必要となるといった不具合が
ある。
【0006】本発明は上記従来の生物法による問題点や
高温処理のために管理者の常駐を要するといった問題点
を解決し、アンモニア性窒素と硝酸性窒素とを含む水を
触媒を用いて処理することにより、窒素成分濃度の低い
処理水を効率的に得る脱窒処理方法を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の脱窒処理方法
は、アンモニア性窒素と硝酸性窒素とを含む被処理水に
水素又はヒドラジンを含む還元剤を添加し、180℃以
下の加温条件下触媒と接触させる第1工程と該第1工
程の流出水に亜硝酸塩を添加し、180℃以下の加温条
件下触媒と接触させる第2工程と、該第2工程の流出水
に過酸化水素を添加し、180℃以下の加温条件下触媒
と接触させる第3工程とを備えてなることを特徴とす
る。
【0008】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明
する。
【0009】図1は本発明の脱窒処理方法の一実施例方
法を示す系統図である。
【0010】図中、1はアンモニア性窒素と硝酸性窒素
を含有する被処理水の貯槽、2は熱交換器、3はバル
ブ、4はヒーター、5は水素ガス(H2 )ボンベ、6は
第1触媒塔、7は第2触媒塔、8は第3触媒塔、9は亜
硝酸塩としての亜硝酸ナトリウム(NaNO2 )貯槽、
10は過酸化水素(H22 )貯槽、11はガス抜きバ
ルブである。P1 ,P2 ,P3 はポンプ、12〜21の
各符号は配管を示す。
【0011】本実施例の方法においては、貯槽1中の被
処理水をポンプPを備える配管12を経て熱交換器2
に導入して、後述の第3触媒塔8から配管19を経て排
出される処理水と熱交換し、更にヒーター4で加熱した
後、配管13を経て第1工程としての第1触媒塔6に導
入して接触分解するが、この第1触媒塔6の入口側にお
いて、導入配管13に、配管14よりHボンベ5から
ガスを添加する。
【0012】このH2 ガス添加量は、被処理水中の硝酸
性窒素1モルに対して1〜100モル、特に1〜10モ
ルとするのが好ましい。
【0013】また、第1触媒塔6内部は85〜180
℃、特に140〜170℃に加熱、保温することが望ま
しく、この第1触媒塔6における被処理水と触媒との接
触時間は3〜60分、特に10〜30分とするのが望ま
しい。
【0014】この第1触媒塔6においては、下記反応式
に従って、被処理水中のアンモニア性窒素と硝酸性窒素
とが窒素ガスに分解される。
【0015】NH +NO +H→N+3H
O 第1触媒塔6の流出水(以下「第1流出水」と称す。)
は、配管20よりガス(第1触媒塔6内での反応で生成
したNガス)抜きされた後、配管15を経て第2工程
としての第2触媒塔7に導入されて接触分解されるが、
この第2触媒塔7の入口側において、第1流出水にはN
aNO貯槽9内のNaNO水溶液が配管16より添
加される。
【0016】このNaNO2 水溶液の添加量は、第1流
出水中の残留アンモニア性窒素1モルに対してNaNO
2 水溶液の亜硝酸性窒素が0.5〜1.2モル、特に
0.9〜1.0モル供給されるような割合とするのが好
ましい。
【0017】また、第2触媒塔7内部は85〜180
℃、特に140〜170℃に加熱、保温することが望ま
しく、この第2触媒塔7における第1流出水と触媒との
接触時間は3〜60分、特に5〜30分とするのが望ま
しい。
【0018】この第2触媒塔7においては、下記反応式
に従って、アンモニア性窒素が亜硝酸性窒素と反応して
分解される。
【0019】NH +NO →N+2HO 第2触媒塔7の流出水(以下「第2流出水」と称す。)
は、配管17を経て第3工程としての第3触媒塔8に導
入されて接触分解されるが、この第3触媒塔8の入口側
において、第2流出水には、H貯槽10内のH
水溶液が配管18より添加される。
【0020】このH22 水溶液の添加量は第2流出水
中のアンモニア性窒素1モルに対してH22 が1〜1
0モル、特に1.5〜3モルとなるような割合とするの
が好ましい。
【0021】また、第3触媒塔8内部は85〜180
℃、特に140〜170℃に加熱、保温することが望ま
しく、この第3触媒塔8における第2流出水と触媒との
接触時間は1〜30分、特に3〜15分とするのが望ま
しい。
【0022】この第3触媒塔8においては、下記反応式
に従って、アンモニア性窒素が過酸化水素と反応して分
解される。
【0023】 2NH4 ++3H22 →N2 +2H+ +6H2 O 第3触媒塔8の流出水は、各触媒塔6,7,8において
アンモニア性窒素及び硝酸性窒素が十分に接触分解除去
されたものであり、この流出水は配管19を経て抜き出
され、熱交換器2で被処理水と熱交換された後、配管2
1より系外へ排出される。
【0024】本発明において、第1〜第3触媒塔の触媒
としては、触媒有効成分として、白金、パラジウム、ル
テニウム、ロジウム、インジウム、イリジウム、銀、
金、コバルト、ニッケル及びタングステン、並びにこれ
らの金属の水不溶性又は水難溶性の化合物、具体的に
は、一酸化コバルト、一酸化ニッケル、二酸化ルテニウ
ム、三二酸化ロジウム、一酸化パラジウム、二酸化イリ
ジウム、二酸化タングステン等の酸化物、更には二塩化
ルテニウム、二塩化白金等の塩化物、硫化ルテニウム、
硫化ロジウム等の硫化物等よりなる群から選ばれた1種
又は2種以上を、アルミナ、活性炭、酸化チタン、酸化
ジルコニア等の担体に担持したものが挙げられる。この
ような担持触媒中の金属及び/又はその化合物の担持量
は、通常、担体重量の0.05〜25重量%、好ましく
は0.5〜3重量%であることが望ましい。このような
担持触媒は、球状、ペレット状、円柱状、破砕片状、ハ
ニカム状、粉末状等の種々の形態で使用可能である。な
お、固定床式反応層に使用する場合、担持触媒の粒径
は、通常、0.2〜10mm、特に0.5〜5mm程度
であることが好ましい。
【0025】また、還元剤としては水素の他、ヒドラジ
ンを使用することができ、亜硝酸塩としても、NaNO
2 の他、KNO2 を使用することができる。
【0026】以上、本発明を図1を用いて説明したが、
本発明は何らこれに限定されるものではない
【0027】
【作用】水素ガスを添加すると共に所定温度に加熱して
触媒に接触させることにより、下記反応により、アンモ
ニア性窒素及び硝酸性窒素をN2 に分解して除去するこ
とができる。
【0028】NH4 ++NO3 -+H2 →N2 +3H2 O そして、この後、酸化剤である亜硝酸塩と過酸化水素と
を添加して所定の加熱条件下で触媒と接触させることに
より、下記反応により、アンモニア性窒素をN2 とH2
O、或いは、N2 ,H2 O及びH+ イオンに分解して除
去することができ、被処理水中のアンモニア性窒素及び
硝酸性窒素の無害化除去を行える。
【0029】NH +NO →N+2HO 2NH +3H→N+2H+6H本発明では 、亜硝酸塩を添加して接触分解処理した後、
過酸化水素を添加して接触分解処理するため、残留亜硝
酸塩による窒素濃度の増加の問題を引き起こすことな
く、窒素成分濃度を著しく低減することができる。
【0030】本発明の脱窒処理方法は、上記反応を触媒
を使用して行うため、反応速度が速く、装置規模の小型
化が可能である。また、触媒との接触時間や処理温度を
操作することにより、処理水質を容易に管理することが
できる。しかも、本発明では、180℃以下の温度で処
理可能であることから、常駐の管理者を必要としない。
【0031】
【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。
【0032】実施例1 図1に示す方法に従って、表1に示す水質の半導体製造
工程排水を被処理水として処理を行った。
【0033】各触媒塔の仕様、その他の処理条件は下記
の通りとした。
【0034】第1触媒塔:0.5重量%Pt担持チタニ
ア触媒をカラムに180cm3 充填したもの。 第2触媒塔:0.5重量%Pt担持チタニア触媒をカラ
ムに90cm3 充填したもの。 第3触媒塔:0.5重量%Pt担持チタニア触媒をカラ
ムに36cm3 充填したもの。
【0035】水素ガス:1ml/minで注入(常温常
圧下) NaNO2 :9.0×103 mg−N/lのNaNO2
水溶液を0.3ml/minで注入 H22 :5.5×103 mg/lのH22 水溶液を
0.3ml/minで注入 被処理水流速:6.0ml/min 処理温度:160℃ その結果、得られた処理水の水質は表1に示す通りであ
り、アンモニア性窒素、硝酸性窒素はともに2mg−N
/l程度まで除去され、99%以上の高い窒素除去率が
達成された。また、処理水中からはH22 は検出され
なかった。
【0036】
【表1】
【0037】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の脱窒処理方
法は、アンモニア性窒素と硝酸性窒素とを含む水に還元
剤を用いて接触分解することにより、硝酸性窒素を除去
した後、酸化剤として亜硝酸塩と過酸化水素とを併用し
て接触分解することによりアンモニア性窒素を除去する
ものであり、常駐の管理者を必要とすることなく、ま
た、汚泥発生の問題もなく、コンパクトで運転管理が容
易な脱窒装置にて、窒素成分濃度の低い高水質処理水を
効率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の脱窒処理方法の一実施方法を示
す系統図である。
【符号の説明】
1 被処理水 2 熱交換器 4 ヒーター 5 H2 ボンベ 6 第1触媒塔 7 第2触媒塔 8 第3触媒塔 9 NaNO2 貯槽 10 H22 貯槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−269477(JP,A) 特開 平4−61987(JP,A) 特開 平6−99180(JP,A) 特開 平5−269475(JP,A) 特開 平2−111495(JP,A) 特開 平3−224693(JP,A) 特開 平6−226268(JP,A) 特開 昭50−19258(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/70 ZAB C02F 1/58 ZAB

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンモニア性窒素と硝酸性窒素とを含む
    被処理水に水素又はヒドラジンを含む還元剤を添加し、
    180℃以下の加温条件下触媒と接触させる第1工程
    該第1工程の流出水に亜硝酸塩を添加し、180℃
    以下の加温条件下触媒と接触させる第2工程と、該第2
    工程の流出水に過酸化水素を添加し、180℃以下の加
    温条件下触媒と接触させる第3工程とを備えてなること
    を特徴とする脱窒処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記還元剤の添加量
    が前記被処理水中の硝酸性窒素1モルに対して1〜10
    0モルであり、前記亜硝酸塩の添加量が前記第1工程の
    流出水中のアンモニア性窒素1モルに対して亜硝酸性窒
    素として0.5〜1.2モルであり、前記過酸化水素の
    添加量が前記第2工程の流出水中のアンモニア性窒素1
    モルに対して1〜10モルであることを特徴とする脱窒
    処理方法。
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