JP3575059B2 - 硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はアンモニア性窒素と、アンモニア性窒素よりも多量の硝酸性窒素とを含む水を効率的に処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び先行技術】
従来において、アンモニア性窒素と硝酸性窒素とを含む水の実用的な処理方法は提供されていなかったが、本出願人は、硝酸塩を含む水の処理方法として、先に、被処理水に水素ガスを添加後、加熱下触媒で処理する方法を提案した（特願平５−１７４２７号）。この方法は、特に硝酸塩として硝酸アンモニウム、即ち、硝酸性窒素とアンモニア性窒素とが等量存在する水の処理に有効である。
【０００３】
また、アンモニア性窒素濃度が硝酸性窒素濃度よりも高い水の処理については、本出願人は、被処理水に酸化剤と還元剤とを添加した後、加熱下触媒で処理する方法を提案した（特願平６−５５５９５号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、アンモニア性窒素と硝酸性窒素とを等量含有する水、或いは、アンモニア性窒素濃度が硝酸性窒素濃度よりも高い水の処理については、実用的な方法が提案されたが、これらの方法では、硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度よりも高い水については、処理水中に硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との濃度差に相当する硝酸性窒素が残留し、高水質処理水を得ることができない。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決し、アンモニア性窒素よりも多量の硝酸性窒素を含む水を、効率的に処理する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法は、アンモニア性窒素と、アンモニア性窒素よりも多量の硝酸性窒素とを含む水の処理方法において、該水のアンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度とを測定し、アンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度とがほぼ等しくなるようにアンモニア又はアンモニウム塩を添加した後、水素ガスを添加し、次いで加熱条件下に触媒と接触させてアンモニア性窒素及び硝酸性窒素を分解することを特徴とする。
【０００７】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明の硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法の一実施例方法を示す系統図である。
【０００９】
図中、１はアンモニア性窒素及び硝酸性窒素を含有する水を貯留する原水槽、２はポンプ、３は油浴槽、４は触媒塔、５は水素ガス（Ｈ２ ）ボンベ、６は冷却水槽、７は背圧バルブである。１１，１２，１３，１４，１５は配管を示す。
【００１０】
本実施例の方法においては、原水槽１中の水は、予めそのアンモニア性窒素濃度及び硝酸性窒素濃度を測定し、アンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度とがほぼ等しくなるようにアンモニア又はアンモニウム塩を添加しておく。なお、アンモニウム塩としては、硫酸アンモニウム，塩化アンモニウム，炭酸アンモニウム，リン酸アンモニウム等を用いることができる。
【００１１】
このように濃度調整した後の水は、ポンプ２を備える配管１１より油浴槽３内の触媒塔４に導入して接触分解するが、この触媒塔４の入口側において、配管１１に、配管１２よりＨ２ ボンベ５からＨ２ ガスを添加する。
【００１２】
なお、このＨ２ ガス添加量は、原水に対するＨ２ ガス溶解度を超える添加量とし、触媒塔４の触媒層内にＨ２ の気泡が存在するように供給するのが好ましい。このようなＨ２ ガスの過剰添加により、高濃度排水であっても、効率的に接触分解処理することが可能とされる。
【００１３】
即ち、このようなＨ２ ガスの過剰添加により、例えば、原水中の硝酸性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌ以上である場合、その等モルのＨ２ がガス状となって水中に存在するようになる。触媒層内においてこのようにＨ２ ガスの気泡が存在する状態で後述の分解反応を進行させた場合、反応により液相中の溶存Ｈ２ が消費されると、その消費量に見合うＨ２ が気相から液相へ移行し、溶存Ｈ２ が逐次補給されるようになることから、高濃度排水であっても、十分なＨ２ ガス供給量により、効率的に分解処理することが可能となる。
【００１４】
触媒塔４で含有されるアンモニア性窒素及び硝酸性窒素が分解除去された処理水は、配管１３を経て抜き出され、冷却水槽６内の配管１４を通過する過程で冷却された後、配管１５より系外へ排出される。
【００１５】
なお、余剰のＨ２ ガスと、反応により発生したＮ２ ガスとを含むガス成分は、図示しない配管より抜き出し、水素分離膜を備える水素回収装置等でＨ２ ガスを分離し、分離したＨ２ ガスを循環再使用するように構成するのが好ましい。
【００１６】
また、本発明において、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。
【００１７】
本発明の方法は、図１に示す如く、アンモニア性窒素及び硝酸性窒素を含む水を予め貯槽等に貯留しておき、その水質を測定してアンモニア性窒素及び硝酸性窒素の濃度調整を行い、その後Ｈ ２ガスを添加して加熱下、触媒を充填した固定床式反応層に通液することにより容易に実施することができる。
【００１８】
この場合、反応層容積、触媒充填量、通液速度は、被処理水と担持触媒との接触時間が３〜６０分、特に１０〜３０分となるように設定するのが好ましい。なお、固定床式反応層に使用する担持触媒の粒径は、通常、０．２〜１０ｍｍ、特に０．５〜５ｍｍ程度であることが好ましい。また、分解処理温度は、８５〜１８０℃、特に１４０〜１７０℃とするのが好ましい。
【００１９】
また、還元剤としてのＨ２ ガスの添加割合は、原水の硝酸性窒素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。
【００２０】
このような本発明の方法は、特に、半導体製造工場から排出される硝酸排水とアンモニア排水とを合併して、酸化性成分（ＨＮＯ３ ）と還元性成分（ＮＨ３ ）とを含む排水に調製されたものに対して極めて有効である。
【００２１】
【作用】
本発明においては、被処理水中のアンモニア性窒素濃度ＣＮＨ４＋及び硝酸性窒素濃度ＣＮＯ３−をそれぞれ測定し、ＣＮＨ４＋がＣＮＯ３−とほぼ等しくなるようにアンモニア又はアンモニウム塩を添加する。濃度調整後の被処理水中には、アンモニア性窒素と硝酸性窒素とがほぼ等量存在することになり、水素ガスの存在下、加熱条件下で触媒と接触させることにより、
ＮＨ４ ＋＋ＮＯ３ −＋Ｈ２→Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ
の反応で、アンモニア性窒素及び硝酸性窒素は同時に効率的に分解除去される。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００２３】
実施例１，比較例１
表１に示す水質の（ＮＨ４ ）２ ＳＯ４ −ＮａＮＯ３ 混合水溶液を原水として図１に示す方法に従って、下記条件で処理した。
【００２４】
処理開始１０時間後の処理水を採り、ｐＨ及びＮＨ４ ＋，ＮＯ２ −，ＮＯ３ −濃度を測定すると共に窒素除去率を算出し、結果を表１に示した。
【００２５】
【００２６】
【表１】
【００２７】
表１より明らかなように、予め原水中のアンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度とがほぼ等しくなるように調整して処理を行った実施例１ではアンモニア性窒素及び硝酸性窒素が効率的に除去され、窒素除去率は９９．１％と良好な結果が得られたが、原水中の硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度よりも高い比較例１では、処理水中にその濃度差に相当する約５００ｍｇ−Ｎ／ｌの硝酸性窒素が残留し、良好な結果が得られない。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法によれば、アンモニア性窒素よりも多量の硝酸性窒素を含む水を触媒を用いて処理することにより、硝酸性窒素の残留の問題もなく、アンモニア性窒素及び硝酸性窒素を共に効率的に除去して高水質の処理水を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法の一実施例方法を示す系統図である。
【符号の説明】
１ 原水槽
２ ポンプ
３ 油浴槽
４ 触媒塔
５ Ｈ２ ボンベ
６ 冷却水槽
７ 背圧バルブ
【産業上の利用分野】
本発明はアンモニア性窒素と、アンモニア性窒素よりも多量の硝酸性窒素とを含む水を効率的に処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び先行技術】
従来において、アンモニア性窒素と硝酸性窒素とを含む水の実用的な処理方法は提供されていなかったが、本出願人は、硝酸塩を含む水の処理方法として、先に、被処理水に水素ガスを添加後、加熱下触媒で処理する方法を提案した（特願平５−１７４２７号）。この方法は、特に硝酸塩として硝酸アンモニウム、即ち、硝酸性窒素とアンモニア性窒素とが等量存在する水の処理に有効である。
【０００３】
また、アンモニア性窒素濃度が硝酸性窒素濃度よりも高い水の処理については、本出願人は、被処理水に酸化剤と還元剤とを添加した後、加熱下触媒で処理する方法を提案した（特願平６−５５５９５号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、アンモニア性窒素と硝酸性窒素とを等量含有する水、或いは、アンモニア性窒素濃度が硝酸性窒素濃度よりも高い水の処理については、実用的な方法が提案されたが、これらの方法では、硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度よりも高い水については、処理水中に硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との濃度差に相当する硝酸性窒素が残留し、高水質処理水を得ることができない。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決し、アンモニア性窒素よりも多量の硝酸性窒素を含む水を、効率的に処理する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法は、アンモニア性窒素と、アンモニア性窒素よりも多量の硝酸性窒素とを含む水の処理方法において、該水のアンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度とを測定し、アンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度とがほぼ等しくなるようにアンモニア又はアンモニウム塩を添加した後、水素ガスを添加し、次いで加熱条件下に触媒と接触させてアンモニア性窒素及び硝酸性窒素を分解することを特徴とする。
【０００７】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明の硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法の一実施例方法を示す系統図である。
【０００９】
図中、１はアンモニア性窒素及び硝酸性窒素を含有する水を貯留する原水槽、２はポンプ、３は油浴槽、４は触媒塔、５は水素ガス（Ｈ２ ）ボンベ、６は冷却水槽、７は背圧バルブである。１１，１２，１３，１４，１５は配管を示す。
【００１０】
本実施例の方法においては、原水槽１中の水は、予めそのアンモニア性窒素濃度及び硝酸性窒素濃度を測定し、アンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度とがほぼ等しくなるようにアンモニア又はアンモニウム塩を添加しておく。なお、アンモニウム塩としては、硫酸アンモニウム，塩化アンモニウム，炭酸アンモニウム，リン酸アンモニウム等を用いることができる。
【００１１】
このように濃度調整した後の水は、ポンプ２を備える配管１１より油浴槽３内の触媒塔４に導入して接触分解するが、この触媒塔４の入口側において、配管１１に、配管１２よりＨ２ ボンベ５からＨ２ ガスを添加する。
【００１２】
なお、このＨ２ ガス添加量は、原水に対するＨ２ ガス溶解度を超える添加量とし、触媒塔４の触媒層内にＨ２ の気泡が存在するように供給するのが好ましい。このようなＨ２ ガスの過剰添加により、高濃度排水であっても、効率的に接触分解処理することが可能とされる。
【００１３】
即ち、このようなＨ２ ガスの過剰添加により、例えば、原水中の硝酸性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌ以上である場合、その等モルのＨ２ がガス状となって水中に存在するようになる。触媒層内においてこのようにＨ２ ガスの気泡が存在する状態で後述の分解反応を進行させた場合、反応により液相中の溶存Ｈ２ が消費されると、その消費量に見合うＨ２ が気相から液相へ移行し、溶存Ｈ２ が逐次補給されるようになることから、高濃度排水であっても、十分なＨ２ ガス供給量により、効率的に分解処理することが可能となる。
【００１４】
触媒塔４で含有されるアンモニア性窒素及び硝酸性窒素が分解除去された処理水は、配管１３を経て抜き出され、冷却水槽６内の配管１４を通過する過程で冷却された後、配管１５より系外へ排出される。
【００１５】
なお、余剰のＨ２ ガスと、反応により発生したＮ２ ガスとを含むガス成分は、図示しない配管より抜き出し、水素分離膜を備える水素回収装置等でＨ２ ガスを分離し、分離したＨ２ ガスを循環再使用するように構成するのが好ましい。
【００１６】
また、本発明において、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。
【００１７】
本発明の方法は、図１に示す如く、アンモニア性窒素及び硝酸性窒素を含む水を予め貯槽等に貯留しておき、その水質を測定してアンモニア性窒素及び硝酸性窒素の濃度調整を行い、その後Ｈ ２ガスを添加して加熱下、触媒を充填した固定床式反応層に通液することにより容易に実施することができる。
【００１８】
この場合、反応層容積、触媒充填量、通液速度は、被処理水と担持触媒との接触時間が３〜６０分、特に１０〜３０分となるように設定するのが好ましい。なお、固定床式反応層に使用する担持触媒の粒径は、通常、０．２〜１０ｍｍ、特に０．５〜５ｍｍ程度であることが好ましい。また、分解処理温度は、８５〜１８０℃、特に１４０〜１７０℃とするのが好ましい。
【００１９】
また、還元剤としてのＨ２ ガスの添加割合は、原水の硝酸性窒素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。
【００２０】
このような本発明の方法は、特に、半導体製造工場から排出される硝酸排水とアンモニア排水とを合併して、酸化性成分（ＨＮＯ３ ）と還元性成分（ＮＨ３ ）とを含む排水に調製されたものに対して極めて有効である。
【００２１】
【作用】
本発明においては、被処理水中のアンモニア性窒素濃度ＣＮＨ４＋及び硝酸性窒素濃度ＣＮＯ３−をそれぞれ測定し、ＣＮＨ４＋がＣＮＯ３−とほぼ等しくなるようにアンモニア又はアンモニウム塩を添加する。濃度調整後の被処理水中には、アンモニア性窒素と硝酸性窒素とがほぼ等量存在することになり、水素ガスの存在下、加熱条件下で触媒と接触させることにより、
ＮＨ４ ＋＋ＮＯ３ −＋Ｈ２→Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ
の反応で、アンモニア性窒素及び硝酸性窒素は同時に効率的に分解除去される。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００２３】
実施例１，比較例１
表１に示す水質の（ＮＨ４ ）２ ＳＯ４ −ＮａＮＯ３ 混合水溶液を原水として図１に示す方法に従って、下記条件で処理した。
【００２４】
処理開始１０時間後の処理水を採り、ｐＨ及びＮＨ４ ＋，ＮＯ２ −，ＮＯ３ −濃度を測定すると共に窒素除去率を算出し、結果を表１に示した。
【００２５】
【表１】
表１より明らかなように、予め原水中のアンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度とがほぼ等しくなるように調整して処理を行った実施例１ではアンモニア性窒素及び硝酸性窒素が効率的に除去され、窒素除去率は９９．１％と良好な結果が得られたが、原水中の硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度よりも高い比較例１では、処理水中にその濃度差に相当する約５００ｍｇ−Ｎ／ｌの硝酸性窒素が残留し、良好な結果が得られない。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法によれば、アンモニア性窒素よりも多量の硝酸性窒素を含む水を触媒を用いて処理することにより、硝酸性窒素の残留の問題もなく、アンモニア性窒素及び硝酸性窒素を共に効率的に除去して高水質の処理水を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法の一実施例方法を示す系統図である。
【符号の説明】
１ 原水槽
２ ポンプ
３ 油浴槽
４ 触媒塔
５ Ｈ２ ボンベ
６ 冷却水槽
７ 背圧バルブ
Claims (3)
- アンモニア性窒素と、アンモニア性窒素よりも多量の硝酸性窒素とを含む水の処理方法において、該水のアンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度とを測定し、アンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度とがほぼ等しくなるようにアンモニア又はアンモニウム塩を添加した後、水素ガスを添加し、次いで加熱条件下に触媒と接触させてアンモニア性窒素及び硝酸性窒素を分解することを特徴とする硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法。
- 水素ガスの添加量は、水素ガス溶解度を超える添加量とすることを特徴とする請求項１に記載の硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法。
- 分解処理温度が８５〜１８０℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載の硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12116694A JP3575059B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12116694A JP3575059B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07328646A JPH07328646A (ja) | 1995-12-19 |
| JP3575059B2 true JP3575059B2 (ja) | 2004-10-06 |
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ID=14804484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12116694A Expired - Fee Related JP3575059B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 硝酸性窒素とアンモニア性窒素を含む水の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3575059B2 (ja) |
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1994
- 1994-06-02 JP JP12116694A patent/JP3575059B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH07328646A (ja) | 1995-12-19 |
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