JP4283949B2 - アンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを含有する排水の処理方法 - Google Patents
アンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを含有する排水の処理方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン(以下「アンモニアなど」という)を含有する排水の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、アンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを含有する排水の処理として、活性汚泥により生物学的に分解する生物処理方法が採用されている。しかし、生物反応のため管理が煩雑であり、また、ヒドラジンなどが生物活性に影響を与えることや分解処理に長時間かかることなどにより、設備も大規模となる問題がある。そのため、排水中のアンモニアなどを空気又はスチ−ムによりストリッピングして放散除去する方法(以下ストリッピング法という)も用いられている。
【0003】
従来の、排水と空気を接触させて排水中のアンモニアなどを放散除去する空気ストリッピング法又は排水とスチ−ムを接触させて排水中のアンモニアなどを放散除去するスチ−ムストリッピング法においては、ストリッピングされたのちのアンモニアなどを含有するガスの処理方法として、焼却炉などで燃焼酸化して大気排出する焼却方法又はアンモニア酸化触媒と接触させて触媒酸化し、大気排出する触媒燃焼方法などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の処理方法において、燃焼酸化して大気排出する焼却方法にあっては、アンモニアの燃焼により生成する窒素酸化物の排出量が多くなる問題があり、近年は用いられなくなってきている。また、従来の触媒燃焼方法において、空気ストリッピング法にあっては、触媒層の入口ガスのO2/NH3比が大きくなるため、通常の温度での反応では窒素酸化物の生成量が多くなり、温度を低下させて窒素酸化物の生成量を抑制すると、ヒドラジン及びメチルエチルケトンの燃焼が不完全となる問題がある。更に、スチ−ムストリッピング法にあっては、使用されるスチ−ム量が極めて多くなり、エネルギ−コストが嵩む問題がある。
【0005】
本発明は、前記従来のアンモニアやヒドラジン及びメチルエチルケトンを含有する排水中のアンモニアなどをストリッピング法で除去し、除去したアンモニアなどを触媒酸化燃焼方法で酸化分解処理する方法において、エネルギ−コストが低廉となり、窒素酸化物の生成量も少なく、アンモニアやヒドラジン及びメチルエチルケトンを完全に分解除去できる排水の処理方法を提供する目的で成されたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の要旨は、請求項1に記載した発明においては、アンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを含有する排水の処理方法において、イ)排水とスチ−ム及びストリッピングガスとの混合ガスを接触させて排水中のアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを放散除去するストリッピング工程と、ロ)ストリッピング工程から排出されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスに酸化反応に必要な所定量の空気を混合したのち昇圧する昇圧工程と、ハ)昇圧されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスを予熱するガス予熱工程と、ニ)予熱されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスをアンモニア分解触媒を経てヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒に順次接触させて触媒反応によりアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを酸化分解する酸化分解工程と、ホ)酸化分解工程から排出された反応後ガスをストリッピングガスとしてストリッピング工程に循環するガス循環工程を設けたことを特徴とする排水の処理方法である。
【0007】
また、請求項2に記載した発明においては、アンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを含有する排水の処理装置において、イ)排水とストリッピング工程からの抜出液とを熱交換して排水を予熱する予熱工程と、ロ)予熱された排水とスチ−ム及びストリッピングガスとの混合ガスを接触させて排水中のアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを放散除去するストリッピング工程と、ハ)ストリッピング工程から排出されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスに酸化反応に必要な所定量の空気を混合したのち昇圧する昇圧工程と、ニ)昇圧されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスと酸化分解工程から排出された反応後ガスとを熱交換してアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスを予熱するガス予熱工程と、ホ)予熱されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスをアンモニア分解触媒を経てヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒に順次接触させて触媒反応によりアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを酸化分解する酸化分解工程と、ヘ)酸化分解工程から排出された反応後ガスをストリッピングガスとしてストリッピング工程に循環するガス循環工程を設けたことを特徴とする排水の処理方法である。
【0008】
前記において、排水中のアンモニアなどを放散除去するのに、スチ−ム及びストリッピングガスとの混合ガスを用いるため、従来の空気ストリッピング法と比較して、触媒層の入口ガスのO2/NH3比を小さくすることができ、通常の温度での反応でも窒素酸化物の生成量が少なくなり、また、スチ−ムストリッピング法と比較して、使用されるスチ−ム量を少なくできるため、エネルギ−コストを低廉化することができる。
【0009】
また、放散したアンモニアなどを酸化分解する触媒を前段アンモニア分解触媒層と後段ヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒層との2段に構成したことにより、アンモニアを低温で分解処理し、アンモニアの酸化反応で生じた熱を高温で処理する必要のあるヒドラジン及びメチルエチルケトンの酸化分解用に用いるため、熱効率を高く維持することができる。
【0010】
なお、前記のアンモニア分解触媒及びヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒としては、白金、パラジウム又はルテニウムなどの貴金属をアルミナやチタニアなどの担体に担持させた触媒が用いられるが、アンモニア分解触媒としては、パラジウムをチタニア担体に担持させた触媒、また、ヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒としては、白金をアルミナ担体に担持させた触媒を用いるのが好ましい。酸化反応に必要な所定量の空気は、前段のアンモニア分解触媒層入口ガスのO2/NH3比が1.1〜1.6の範囲とするのが好ましい。O2/NH3比が1.1未満では酸素不足によりアンモニアの酸化が不十分となる恐れがあり、また、O2/NH3比が1.6を超えると窒素酸化物の生成量が多くなるため好ましくない。
【0011】
更に、アンモニア分解触媒層にける反応温度は250〜400℃、好ましくは300〜350℃であり、また、ヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒層における反応温度は300〜450℃、好ましくは400〜450℃である。アンモニア分解触媒層の反応温度が250℃未満では、アンモニアの酸化が不十分となる恐れがあり、また、400℃を超えると窒素酸化物の生成量が多くなるため好ましくない。また、ヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒層の反応温度が300℃未満では、ヒドラジン及びメチルエチルケトンの酸化が不十分となる恐れがあり、また、450℃を超えるとアンモニアの酸化反応による反応熱では賄いきれなくなるため、加熱する熱源が必要となるため好ましくない。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図1は本発明の一実施の形態であるアンモニアなどを含有する排水の処理装置の系統図である。
【0013】
1はアンモニアなどを含有する排水中にアルカリを添加して排水のpHを調整するpH調整槽、2は排水とストリッパからの抜出液とを熱交換して排水を予熱する予熱工程の予熱器、3は予熱された排水とスチ−ム及びストリッピングガスとの混合ガスとを向流接触させて排水中のアンモニアなどを放散除去するストリッピング工程のストリッパ、4はアンモニアなどを含有するガス中に反応に必要な所定量の空気を混合したのち昇圧する昇圧工程の循環ガスブロワ、5は昇圧されたアンモニアなどを含有するガスと触媒反応器6から排出された反応後ガスとを熱交換してアンモニアなどを含有するガスを予熱するガス予熱工程のガス予熱器である。
【0014】
pH調整槽1には排水とアルカリを均一混合してアンモニアの遊離を促進するために攪拌機を設けるのが好ましい。また、排水中のアンモニアなどを放散除去するストリッパ3は、多段のシ−ブトレイやバブルトレイなどが設けられたストリッピング塔が好ましいが、充填塔であってもよい。更に、アンモニアなどを含有するガスを循環ガスブロワで昇圧する前段で、ミストセパレ−タによりミストを予め除去しておくのが好ましい。
【0015】
6は単一塔内に、前段に予熱されたアンモニアなどを含有するガス中のアンモニアを酸化分解するアンモニア分解触媒層7が形成され、後段にヒドラジン及びメチルエチルケトンを酸化分解するヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒層8が形成された酸化分解工程の触媒反応器であり、9は後段の触媒反応器6から排出された反応後ガスをストリッピングガスとしてストリッパに循環するガス循環工程のガス循環手段である。
【0016】
前記触媒反応器6は単一塔内の上下方向に2段の触媒層を設けているが、水平方向に設けてもよく、また、アンモニア分解触媒反応器とヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒反応器とを直列に別置して設けてもよい。なお、反応に必要な熱量は、通常アンモニアなどの酸化反応熱で賄うことができるが、装置の運転初期やガス中のアンモニア濃度が低い場合など、熱量が不足する可能性がある場合には、ガス予熱器5の後段にガス加熱器を設けてもよい。
【0017】
前記構成の処理装置によりアンモニアなどを含有する排水を処理する方法について以下詳述する。排水を排水供給管10からpH調整槽1に供給し、図示しないアルカリ貯槽からアルカリ供給管11を介してアルカリを添加し、排水のpHを調整する。なお、排水のpHを調整するアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は炭酸ナトリウムなどが用いられるが、経費節減の面から水酸化ナトリウムを用いるのが好ましい。また、排水のpHは9以上に調整されるが、除去率やアルカリ消費量から10〜12に調整するのが好ましい。なお、最初からpHが9以上の排水にあっては、アルカリによる調整の必要がないが、その場合であってもpH10〜12に調整するのが好ましい。
【0018】
pH調整槽1でpH調整された排水は、ストリッパ供給管12からストリッパ3の上部に供給されるが、前段の予熱器2を通過する間にストリッパ3からの処理液抜出管22を流通する処理液との熱交換により加熱される。ストリッパ3の上部に供給された排水は、混合ガス供給管21からストリッパ3の下部に供給されるスチ−ム及びストリッピングガスとの混合ガスと向流接触させることにより、排水中のアンモニアなどが放散除去される。
【0019】
アンモニアなどが放散除去された排水はストリッパ3の底部に設けられた処理液抜出管22から抜出され、予熱器2を経て処理液排出管23から系外に処理液として排出されるが、一部は処理液循環管24から混合ガス供給管21の混合ガスに合流されてストリッパ3に循環される。
【0020】
ストリッピング後のアンモニアなどを含有するガスは、ストリッパ3の頂部に設けられたガス抜出管13から抜出され、空気供給管14から供給されるアンモニアなどの酸化分解反応に必要な所定量の空気と混合されたのち、循環ガスブロワ4で昇圧されてガス送給管15からガス予熱器5に供給され、ガス予熱器5を通過する間に触媒反応器6からの反応後ガス抜出管17を流通する反応後ガスとの熱交換により加熱されて触媒反応器6に供給される。
【0021】
ガス予熱器5で予熱された空気及びアンモニアなどを含有するガスはガス供給管16から触媒反応器6の上部に供給され、前段のアンモニア分解触媒層7及び後段のヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒層8を順次下降流通する間に触媒反応でアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンが夫々酸化分解される。なお、反応に必要な所定量の空気は、前段のアンモニア分解触媒層入口ガスのO2/NH3比が1.1〜1.6の範囲とするのが好ましい。O2/NH3比が1.1未満では酸素不足によりアンモニアの酸化が不十分となる恐れがあり、また、O2/NH3比が1.6を超えると窒素酸化物の生成量が多くなるため好ましくない。
【0022】
更に、アンモニア分解触媒層にける反応温度は250〜400℃、好ましくは300〜350℃であり、また、ヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒層にける反応温度は300〜450℃、好ましくは400〜450℃である。アンモニア分解触媒層の反応温度が250℃未満では、アンモニアの酸化が不十分となる恐れがあり、また、400℃を超えると窒素酸化物の生成量が多くなるため好ましくない。また、ヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒層の反応温度が300℃未満では、ヒドラジン及びメチルエチルケトンの酸化が不十分となる恐れがあり、また、450℃を超えるとアンモニアの酸化反応による反応熱では賄いきれなくなるため、加熱する熱源が必要となるため好ましくない。
【0023】
アンモニアなどが分解除去された反応後ガスは、触媒反応器6の下部に設けられたガス抜出管17から抜出され、ガス予熱器5を経てガス循環手段9のガス循環管18からストリッピングガスとしてストリッパ3に循環されるが、一部はガス排出管19から大気中に排出される。また、ストリッパ3に循環される反応後ガスは、スチ−ム供給管20から供給されるスチ−ム及び処理液循環管24から供給される循環処理液と混合されて、混合ガス供給管21からストリッパ3に循環される。
【0024】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明は実施例により限定されるものではない。
(実施例)NH4−N:6800mg/L、ヒドラジン(N2H4):250mg/L、メチルエチルケトン(MKE):500mg/L及び無機塩を含有する排水をpH11に調整し、4Nm3/Hrでストリッパに供給し、前記の処理方法で処理した。なお、ストリッピングガスの循環量は3800Nm3/Hr、混合したスチ−ムの供給量は26Nm3/Hrでストリッピング処理を行った。その結果、排水中の前記成分含有量は、NH4−N:135mg/L、ヒドラジン(N2H4):100mg/L、メチルエチルケトン(MKE):20mg/Lであった。また、ストリッパでの夫々の除去率は、NH4−N:98%、N2H4:50%、MKE:95%であった。そのときの、ストリッパ出口ガスの組成は、NH3:0.9vol%、N2H4:0.01vol%、MKE:0.01vol%、その他スチ−ムなどであり、また、反応に必要な空気を混合したのちの触媒反応器入口ガスの組成は、NH3:0.87vol%、N2H4:0.01vol%、MKE:0.01vol%、その他スチ−ムなどであり、触媒反応器出口排出ガスの組成は、NH3:0.01vol%、N2H4:0.00vol%、MKE:0.00vol%、その他スチ−ムなどであった。なお、アンモニア分解触媒層にける反応温度は300〜320℃であり、また、ヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒層にける反応温度は、アンモニアの酸化反応熱で加熱され、400〜450℃であった。
【0025】
前記の結果から、本発明の処理方法により、排水中のアンモニアなどを高い除去率で効果的に除去することができ、更に、除去したアンモニアなどを十分低い値まで酸化分解して大気中の排出できることが明確となった。
【0026】
【発明の効果】
本発明は従来の空気ストリッピング法と比較し、触媒層の入口ガスのO2/NH3比を小さくすることができ、通常の温度での反応でも窒素酸化物の生成量が少なくなり、また、スチ−ムストリッピング法と比較して、使用されるスチ−ム量を少なくできるため、エネルギ−コストを低廉化することができる。また、放散したアンモニアなどを酸化分解する触媒を前段アンモニア分解触媒層と後段ヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒層との2段に構成したことにより、アンモニアを低温で分解処理し、アンモニアの酸化反応で生じた熱を高温で処理する必要のあるヒドラジン及びメチルエチルケトンの酸化分解用に用いるため、熱効率を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを含有する排水の処理装置の系統図
【符号の説明】
1:pH調整槽 2:予熱器 3:ストリッパ 4:循環ガスブロワ 5:ガス予熱器
6:触媒反応器 7:アンモニア分解触媒層 8:ヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒層 9:ガス循環手段
Claims (2)
- アンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを含有する排水の処理方法において、イ)排水とスチ−ム及びストリッピングガスとの混合ガスを接触させて排水中のアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを放散除去するストリッピング工程と、ロ)ストリッピング工程から排出されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスに酸化反応に必要な所定量の空気を混合したのち昇圧する昇圧工程と、ハ)昇圧されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスを予熱するガス予熱工程と、ニ)予熱されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスをアンモニア分解触媒を経てヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒に順次接触させて触媒反応によりアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを酸化分解する酸化分解工程と、ホ)酸化分解工程から排出された反応後ガスをストリッピングガスとしてストリッピング工程に循環するガス循環工程を設けたことを特徴とする排水の処理方法。
- アンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを含有する排水の処理方法において、イ)排水とストリッピング工程からの抜出液とを熱交換して排水を予熱する予熱工程と、ロ)予熱された排水とスチ−ム及びストリッピングガスとの混合ガスを接触させて排水中のアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを放散除去するストリッピング工程と、ハ)ストリッピング工程から排出されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスに酸化反応に必要な所定量の空気を混合したのち昇圧する昇圧工程と、ニ)昇圧されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスと酸化分解工程から排出された反応後ガスとを熱交換してアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスを予熱するガス予熱工程と、ホ)予熱されたアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトン含有ガスをアンモニア分解触媒を経てヒドラジン及びメチルエチルケトン分解触媒に順次接触させて触媒反応によりアンモニア、ヒドラジン及びメチルエチルケトンを酸化分解する酸化分解工程と、ヘ)酸化分解工程から排出された反応後ガスをガス予熱工程を経てストリッピングガスとしてストリッピング工程に循環するガス循環工程を設けたことを特徴とする排水の処理方法。
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