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
【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
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。
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1994
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