JP4540497B2 - 排水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、排水処理装置に関し、より詳しくは発電所設備の洗浄の際に発生する排水からアンモニア態窒素を除去する排水処理装置に関する。

例えば、火力発電所のＥＰ（電気集じん器（ボイラから発生する煤塵を静電気の作用を利用して除去する設備））は、定期的に（あるいは必要に応じて）水洗等にて洗浄を行う必要があるが、その際に発生する排水には多量のアンモニア態窒素が含まれている。

このように多量のアンモニア態窒素を含有する排水は、環境保護の観点から、法令に基づき定められた基準を満たすように浄化してから放流しなければならない。つまり、火力発電所等で発生したかかる排水は、タンク等へいったん貯蔵され、希釈した上、即ち、含有アンモニア態窒素の除去処理を施し、Ｎ分濃度を低減させた上で排水する必要がある。

このＮ分低減（即ち、アンモニア態窒素の除去）方法としては、従来から蒸気を使用する方法がよく知られている。これは、処理排水に蒸気を吹き込むことによって含有アンモニア態窒素をガス化して気中に追い出すものである。

かかる蒸気を使用する方法（蒸気式）は、アンモニア態窒素の除去効率が高いという利点を有する反面、その処理コストが嵩むという欠点も有する。したがって、排水中のＮ分低減に対する新しい処理技術の開発が求められているのが実情である。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、低コストで効率よく排水中のＮ分濃度を低減させることのできる排水処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る排水処理装置は、排水からアンモニア態窒素を除去する排水処理装置であって、処理排水を貯蔵する処理槽と、該処理槽の底部に配設され、該処理排水に気泡を供給する空気供給装置とを備え、前記空気供給装置は、コンプレッサから空気が供給される中継タンクと、該中継タンクから前記空気が並列的に供給される複数のエア配管と、該エア配管毎に設けられて前記気泡を噴出するエアレータとを備え、前記気泡との気液接触によって当該処理排水に含まれるアンモニア態窒素をガス化させて気中に放散させることを特徴とする。

上記構成の排水処理装置は、空気等による気泡との気液接触により、含有アンモニア態窒素を活性化させ、（アンモニアの）ガス化を促進させるものである。そして、かかる方式によるアンモニア態窒素の除去効率は高く、また、気泡の供給に使用する空気供給装置のランニングコストは蒸気式に比べ低く抑えられるので、上記構成の排水処理装置によれば、排水から含有アンモニア態窒素を低コストで効率よく除去することが可能となる。

また、前記空気供給装置が複数のエアレータを備える構成により、処理槽（処理タンク）中の処理排水に略均一に気泡を行き届かせることができる。

また、処理排水のＰＨを所定の範囲に調整するＰＨ調整手段を更に備え、前記ＰＨ調整手段は、前記処理排水に添加するためのアルカリ溶液が収容される添加用タンクと、該添加用タンクから前記アルカリ溶液を導入する添加液導入配管と、前記処理排水のＰＨを計測するＰＨ計と、前記添加液導入配管に配設され、前記ＰＨ計の計測結果に基づき、添加するアルカリ溶液の量を調節する流量調節弁と、前記添加液導入配管より導入される前記アルカリ溶液を前記処理排水に混合するラインミキサとを備える構成とすると、アンモニア除去効率が更に高まり好ましい。

ＰＨ調整手段は、処理排水をアルカリ性に維持するために処理排水のＰＨの調整を行う。具体的には、排水中のＰＨが所定の範囲（例えば、約１０〜１１）となるようにアルカリ溶液（例えば、水酸化ナトリウム水溶液）を処理排水中に適宜添加することでＰＨの調整を行う。

また、温度が高い程、含有アンモニア態窒素がより活性化するため、アンモニアの除去率が増加することはよく知られている。したがって、処理排水を加温する加温手段を更に備える構成とするのが好ましい。

以上のように、本発明の排水処理装置によれば、低コストで効率よく排水中のアンモニア態窒素を除去でき、Ｎ分濃度を低減させることが可能となる。

以下、本発明に係る排水処理装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る排水処理装置１の構成を示す図である。排水処理装置１は、火力発電所に設置され、ＥＰ（電気集じん器）等の設備を洗浄する際に発生する多量のアンモニア態窒素を含有する排水の浄化処理を行う装置である。

処理槽２には、多量のアンモニア態窒素を含有する処理すべき排水が排水導入配管３から導入され、所定量の処理排水が貯蔵される。

空気供給装置４は、複数のエアレータ７が設けられたエア配管６とエアコンプレッサ５からなり、エア配管６が処理槽２の底部に配設されている。そして、エアコンプレッサ５から供給される空気によって、各エアレータ７から細かい気泡が噴出され、該気泡は、液相８内に略均一に拡散される。

すると液相８内では盛んに気液接触が起こり、その結果として、含有アンモニア態窒素が活性化し、アンモニアガスとなって気相９に放散する。このアンモニアガスは換気ファン１０によって換気ダクト１１に効率的に吸い込まれる。そして、吸い込まれたアンモニアガスは、例えば、活性炭により構成される脱臭手段１２に送られる。そして、該脱臭手段１２によってアンモニアガスの脱臭が行われ、（人体等にとって）無害化された脱臭後のガスは煙突等から外部に排出される。

以上のように空気による小気泡を液相８内に多量に発生させ、気液接触を起こすという方式は、アンモニアガスの放散効率が高く、その結果、アンモニア態窒素の除去効率（換言すれば、Ｎ分低減効率）は従来の蒸気式と比較しても遜色はないものとなる。しかも、このようにエアレータを使用する方式では、蒸気式に比べ、その処理コストは低いものとなる。

添加用タンク１３には、処理排水に添加するためのアルカリ溶液（本実施形態では、水酸化ナトリウム水溶液）が収容されている。添加用タンク１３の水酸化ナトリウム水溶液は、ポンプ１４によって添加液導入配管１６を通ってラインミキサ１７に導入される。そして、該ラインミキサ１７にて処理前の排水と混合され（混合されず、水酸化ナトリウム水溶液のみの場合もある）、処理槽２に導入（即ち、処理排水に添加）される。このように水酸化ナトリウム水溶液を処理排水に添加するのは、処理排水をアルカリ性に維持した方が、更にアンモニアのガス化を促進できるという理由による（即ち、更にアンモニア態窒素の除去効率が高くなる）。

流量調節弁１５は、添加する水酸化ナトリウム水溶液の量を調節するための弁である。その調節制御について説明すると、液相８内には処理排水のＰＨを計測するＰＨ計１８が設けられており、該ＰＨ計１８の計測結果は信号として流量調節弁１５に伝えられる構成となっている。流量調節弁１５はかかる信号に基づき弁の開閉制御を行い、添加する水酸化ナトリウム水溶液の量を調節する。具体的には、ＰＨ計１８の計測値が約ＰＨ１０〜１１程度になるように弁の開閉制御が行われて、添加する水酸化ナトリウム水溶液の量が調節される。尚、本実施形態において、添加用タンク１３（水酸化ナトリウム水溶液も含む）、ポンプ１４、流量調節弁１５、添加液導入配管１６及びＰＨ計１８は、ＰＨ調整手段を構成する。

ヒータ１９は、処理槽２の外側に接触させるようにして配置される、例えば、パネルヒータ（面状ヒータ）であり、処理槽２を加温することで処理排水を間接的に加温する。ヒータ１９の加温調節は、液相８内に設けられた処理排水の温度を計測する温度計２０の計測値に従って行われる。このように処理排水を加温するのは、温度が高くなると、含有アンモニア態窒素がより活性化し、アンモニアのガス化効率が向上するからである。尚、本実施形態において、ヒータ１９及び温度計２０は、加温手段を構成する。

以上のようにして含有アンモニア態窒素の除去処理が行われた結果、含有アンモニア態窒素の濃度（Ｎ分濃度）が所定の基準をクリアすれば（例えば、液相８内に設けられた図示しない濃度計等の計測値により判断する）、図示しない排水ポンプ及び配水管によって処理槽２から処理排水を一斉に排出する。

以上説明したように、本発明の本実施形態に係る排水処理装置を用いることで、低コストで効率よく排水中のアンモニア（即ち、アンモニア態窒素）を除去でき、Ｎ分濃度を低減させることが可能となる。

尚、本発明に係る排水処理装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態の空気供給装置には、複数のエアレータが設けられているが、かかる構成に限定されず、液相内で略均一に気液接触が起こるように気泡が供給される構成（例えば、エアレータは１つであるが、循環作用により連続供給される気泡を略均一に拡散させ得る構成であるなど）であればよい。

また、各エアレータの必要空気量を確保するため（各エアレータが噴出する気泡量を均一化させるためともいえる）、空気供給装置は、図２に示すように、各エアレータ７毎にエア配管６を敷設し、エアコンプレッサ５から供給される空気を中継タンク２１を介して各エアレータ７に並列的に供給する構成としてもよい。かかる構成にすることで、各エアレータに必要空気量を均等に供給することが可能となる。

また、上記実施形態では、添加用タンクからのアルカリ溶液をいったんラインミキサで処理前の排水と混合してから、処理槽に導入しているが、ラインミキサを介さず（即ち、処理前の排水と混合せずに）直接、処理槽に導入してもよい。

また、上記実施形態では、加温手段として、パネルヒータ（面状ヒータ）を用いたが、これに限定されず、例えば、シーズヒータ等であってもよく。この場合は、直接液相内に配置して加温してもよい。

また、上記実施形態の排水処理装置は、１つの処理槽を備え、該処理槽に処理排水をいったん貯蔵し、含有アンモニア態窒素の除去処理を行ってから一斉に排出するものであるが、本発明の排水処理装置の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、複数の処理槽による多段構成（後段の処理槽に進むにつれて含有アンモニア態窒素濃度が低下する）にして、処理前の排水の導入と処理後の排出が並行して（即ち、常時）行われるとする構成であっても構わない。

また、処理排水に添加するためのアルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液の他に、例えば、炭酸ナトリウム水溶液等も使用することが可能である。

また、脱臭手段は、活性炭の他に、例えば、汎用性の脱臭フィルタ等で構成しても構わない。

本発明の一実施形態に係る排水処理装置の構成を示す図である。 他の実施形態に係る空気供給装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 排水処理装置
２ 処理槽
３ 排水導入配管
４ 空気供給装置
５ エアコンプレッサ
６ エア配管
７ エアレータ
８ 液相
９ 気相
１０ 換気ファン
１１ 換気ダクト
１２ 脱臭手段
１３ 添加用タンク
１４ ポンプ
１５ 流量調節弁
１６ 添加液導入配管
１７ ラインミキサ
１８ ＰＨ計
１９ ヒータ
２０ 温度計
２１ 中継タンク

Claims (2)

1. 排水からアンモニア態窒素を除去する排水処理装置であって、
   処理排水を貯蔵する処理槽と、該処理槽の底部に配設され、該処理排水に気泡を供給する空気供給装置とを備え、
   前記空気供給装置は、コンプレッサから空気が供給される中継タンクと、該中継タンクから前記空気が並列的に供給される複数のエア配管と、該エア配管毎に設けられて前記気泡を噴出するエアレータとを備え、
   前記気泡との気液接触によって当該処理排水に含まれるアンモニア態窒素をガス化させて気中に放散させることを特徴とする排水処理装置。
2. 処理排水のＰＨを所定の範囲に調整するＰＨ調整手段を更に備え、
   前記ＰＨ調整手段は、前記処理排水に添加するためのアルカリ溶液が収容される添加用タンクと、該添加用タンクから前記アルカリ溶液を導入する添加液導入配管と、前記処理排水のＰＨを計測するＰＨ計と、前記添加液導入配管に配設され、前記ＰＨ計の計測結果に基づき、添加するアルカリ溶液の量を調節する流量調節弁と、前記添加液導入配管より導入される前記アルカリ溶液を前記処理排水に混合するラインミキサとを備えることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。

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