JP5995242B2 - 窒素除去方法及びその装置 - Google Patents
窒素除去方法及びその装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5995242B2 JP5995242B2 JP2013134508A JP2013134508A JP5995242B2 JP 5995242 B2 JP5995242 B2 JP 5995242B2 JP 2013134508 A JP2013134508 A JP 2013134508A JP 2013134508 A JP2013134508 A JP 2013134508A JP 5995242 B2 JP5995242 B2 JP 5995242B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitrogen
- water
- treated
- concentration
- cathode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Description
1.窒素除去方法
2.被処理水に対する電解処理反応(窒素除去機構)について
2−1.基本となる窒素除去反応機構
2−2.反応機構の変化(推移)
2−3.反応機構の推定に応じた薬剤供給制御(反応制御)
3.窒素除去装置
3−1.窒素除去装置の構成
3−2.窒素除去装置における薬剤供給制御
4.実施例
本実施の形態に係る窒素除去方法は、塩化物イオンを含有する被処理水(例えば、工場等から排出される排水等)に対して電気分解処理を施すものであり、その被処理水中に含まれる酸化態窒素等の窒素成分を電気化学的に還元処理して除去する方法である。
先ず、電解槽にて生じる被処理水の電解処理反応について、より具体的に説明する。
被処理水に対する電解処理においては、電解槽に設けられた陽極及び陰極への通電が開始されると、陽極では、下記反応式1のように、塩化物イオンから次亜塩素酸イオンへの酸化が行われる。一方で、陰極では、下記反応式2のように、被処理水中の窒素成分(例えば硝酸態窒素)からアンモニア(アンモニア態窒素)への還元が行われる。なお、下記反応式1及び反応式2は、同じ電気量あたりの反応当量を比較するため、48電子モルあたりの反応当量で表記する。
24Cl− + 24H2O → 24ClO− + 48H+ + 48e
[反応式2:陰極における反応]
6NO3 − + 48e + 42H2O → 6NH4 + + 60OH−
6NH4 + + 9ClO− → 3N2 + 9Cl− + 9H2O + 6H+
6NO3 − + 15Cl− + 3H2O → 3N2 + 15ClO− + 6OH−
10NH4 + + 15ClO− → 5N2 + 15Cl− + 15H2O + 10H+
6NO3 − + 10NH4 + →8N2 + 18H2O + 4H+
さて、上述したそれぞれの反応式は、反応式1及び反応式2にて示した陽極及び陰極における電解反応が電流効率100%で進行した場合の反応当量関係を表記したものである。電解処理においては、被処理水中の共存物質の影響等もあり、現実の電解処理で電流効率が100%になるとは限らず、上述したpHの動きや余剰次亜塩素酸スカベンジャーの必要量は上述した反応式で記載された量とは異なってくる。したがって、電解処理においては、被処理水の窒素成分やpH等の重要な水質項目を常時又は間欠的に監視しながら処理を進めることが必要となる。
16NH4 + + 24ClO− → 8N2 + 24Cl− + 24H2O + 16H+
そこで、本実施の形態に係る窒素除去方法においては、窒素成分の除去処理過程で被処理水中の窒素成分の濃度を測定し、その濃度測定結果に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定する。そして、推定した反応機構に応じて、窒素除去処理に要する所定の薬剤の添加を制御する。
具体的に、被処理水中の窒素濃度の測定結果から反応機構を推定するに際しては、図1のフローチャートに示すように、先ず、ステップS11として、被処理水中の酸化態窒素の窒素濃度を測定する。次に、ステップS12として、測定した窒素濃度に基づいて、処理時間の経過に伴う窒素濃度の減少速度(分解速度)を算出する。
また、pH調整剤の使用量の変化に基づいて反応機構を推定するに際しては、図2のフローチャートに示すように、先ず、ステップS21として、被処理水中のpHを所定範囲に維持するために添加するpH調整剤(例えば苛性ソーダ等)の添加速度を算出する。そして次に、ステップS22として、算出した添加速度(pH調整剤の使用量の傾き)が所定の値(設定値)以上であるか否かを判断する。すなわち、pH調整剤の使用量が増加しているか否かを判断する。この判断の結果、添加速度が設定値よりも小さい場合(No)には、再びステップS21に戻る。一方で、添加速度が設定値以上であると判断された場合(Yes)には、ステップS23に進む。
次に、本実施の形態に係る窒素除去方法に用いる窒素除去装置について説明する。
図3は、本実施の形態に係る窒素除去方法に用いられる窒素除去装置(電解処理装置)の一例を示す概略構成図である。図3に示すように、窒素除去装置10は、陽極と陰極とを備え、窒素成分を含有する被処理水20を収容する電解槽11と、陽極と陰極の間に直流電流を供給する直流電源12と、被処理水20の水質を調整する調整槽13と、電解槽11と調整槽13の間で被処理水20を循環させる循環機構14(14a,14b)とを具備する。また、窒素除去装置10は、被処理水20のpHや次亜塩素酸濃度を測定する測定部15と、被処理水20中の窒素濃度を測定する窒素濃度測定部16とを具備する。さらに、窒素除去装置10は、窒素除去処理に要する薬剤を供給する薬剤供給部17と、薬剤供給部17から供給される薬剤供給量を制御する制御部18とを具備する。
電解槽11は、陽極11a及び陰極11bを1対とする1組以上から構成されている。図4は、この電解槽11の正面図(A)と側面図(B)である。図4に示すように、電解槽11内には、酸化態窒素等の窒素成分を含有する被処理水20が収容され、被処理水20中に少なくとも一部が浸漬するように、例えば薄板状の陽極11aと陰極11bとが配置されている。また、その各電極11a,11bには、後述する直流電源12が接続されおり、直流電源12から印加された直流電流を陽極11aと陰極11bに通電することによって被処理水20中の窒素成分を電解除去する。
直流電源12は、電解槽11に設けられた陽極11a及び陰極11bの間に直流電流を供給印加する。この直流電源12においては、後述する制御部18と接続させて信号の送受信を可能とし、被処理水20の水質や薬剤供給量等に応じて、供給する直流電流の通電量等を制御可能にしてもよい。
調整槽13は、電解槽11にて電解処理を施す被処理水20を、電解槽11から後述する循環機構14(14a)を介して定期的に取り込んで、その被処理水20のpHや次亜塩素酸濃度等の水質の調整を行う。
循環機構14は、例えば、主として、電解槽11から取り出される被処理水20を調整槽13に移送する循環配管14aと、調整槽13からの被処理水20を再び電解槽11に戻し入れる循環配管14bとからなっている。循環機構14では、被処理水20を例えばポンプ19aによって循環させる。
測定部15は、例えば上述した循環機構14を構成する循環配管14a上に設けられており、電解槽11から取り込まれた被処理水20のpHを測定するpH測定装置や、陽極11aにて発生した次亜塩素酸濃度を測定する次亜塩素酸濃度測定装置等からなっている。このように測定部15は、窒素除去処理過程における被処理水20の水質を測定する。
窒素濃度測定部16は、調整槽13内に収容された被処理水20をポンプ19bで取り込んで、その被処理水20中の酸化態窒素等の窒素成分の濃度を測定する。
薬剤供給部17は、例えば、pH調整剤供給部17aや余剰次亜塩素酸スカベンジャー供給部17b等からなり、被処理水20中の酸化態窒素等の窒素成分を分解除去する処理に要する薬剤を供給する。この薬剤供給部17は、後述する制御部18に接続されており、循環配管14aの循環経路上に設けられた測定部15における被処理水20のpH等の水質の測定結果や、窒素濃度測定部16における酸化態窒素の濃度の測定結果に基づいて、制御部18により薬剤供給量等の薬剤供給が制御される。
制御部18は、薬剤供給部17から供給される薬剤供給量を制御する。この制御部18は、循環配管14aの循環経路上に設けられた測定部15において測定された被処理水20のpH等の測定結果や、窒素濃度測定部16における酸化態窒素の濃度の測定結果を受信し、それらの測定結果に基づいて、薬剤供給部17からの薬剤の供給量等を制御する。
ここで、上述した窒素除去装置10における薬剤供給部17からの薬剤供給制御(電解反応制御)について説明する。
具体的に、酸化態窒素の濃度の測定結果に基づいて薬剤の供給制御を行う場合には、先ず、窒素濃度測定部16により、調整槽13から取り込んだ被処理水20に含まれる酸化態窒素の窒素濃度を測定する。
次に、被処理水20のpH測定結果によるpH調整剤の使用量の変化に基づいて薬剤の供給制御を行う場合には、先ず、測定部15において電解槽11から取り出した被処理水20のpHが測定される。そして、そのpHの測定結果は、常時、制御部18に送信され、その制御部18においては、そのpH測定結果に基づいて薬剤供給部17を構成するpH調整剤供給部17aからのpH調整剤の供給(添加)を制御する。
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、下記のいずれかの実施例に本発明の範囲が限定されるものではない。
実施例1では、図3に示す窒素除去装置(電解処理装置)10を用いて酸化態窒素の電解反応による窒素除去処理を行った。なお、電解槽11は、図4の構成と同様である。
比較例1では、実施例1と同様の試験を行い、窒素濃度変化を測定した。ただし、この比較例1では、窒素濃度の減少速度に基づいてスカベンジャーの追加投入は行わず、ORPを測定してORPが上昇した時点をもって電解処理を終了することとした。
実施例2では、実施例1と同様の試験を行い、窒素濃度変化を測定した。この実施例2では、処理の過程で、pH調整剤である苛性ソーダの添加速度を測定し、その添加速度の変化点でスカベンジャー追加添加の判断を行った。
Claims (9)
- 陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の酸化態窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去方法であって、
酸化態窒素成分の除去処理過程で上記被処理水中の該酸化態窒素成分の濃度を測定し、
上記酸化態窒素成分の濃度の測定結果に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、
推定した反応機構に応じて、上記陽極にて発生した余剰の次亜塩素酸を捕捉し分解する余剰次亜塩素酸スカベンジャーの添加量を増加させる制御を行う
ことを特徴とする窒素除去方法。 - 上記余剰次亜塩素酸スカベンジャーは、アンモニア又はアンモニウム塩であることを特徴とする請求項1に記載の窒素除去方法。
- 処理経過時間に対する上記酸化態窒素成分の濃度の減少速度が所定値以下となったときには、上記余剰次亜塩素酸スカベンジャーの添加量を増加させる制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の窒素除去方法。
- 陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の酸化態窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去方法であって、
上記被処理水のpHをpH調整剤の添加により所定の範囲に維持し、
上記pH調整剤の添加速度に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、
推定した反応機構に応じて、上記陽極にて発生した余剰の次亜塩素酸を捕捉し分解する余剰次亜塩素酸スカベンジャーの添加量を増加させる制御を行う
ことを特徴とする窒素除去方法。 - 上記余剰次亜塩素酸スカベンジャーは、アンモニア又はアンモニウム塩であることを特徴とする請求項4に記載の窒素除去方法。
- 処理経過時間に対する上記pH調整剤の添加速度が所定値以上となったときには、上記余剰次亜塩素酸スカベンジャーの添加量を増加させる制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の窒素除去方法。
- 処理経過時間に対する上記pH調整剤の添加速度が2倍以上に変化したときには、上記余剰次亜塩素酸スカベンジャーの添加量を増加させる制御を行うことを特徴とする請求項6に記載の窒素除去方法。
- 陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の酸化態窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去装置であって、
陽極と陰極とを備え、被処理水が収容される電解槽と、
上記陽極と上記陰極の間に直流電流を供給する直流電源と、
上記被処理水の水質を調整する調整槽と、
上記電解槽と上記調整槽の間で上記被処理水を循環させる循環機構と、
窒素除去処理に要する薬剤を供給する薬剤供給部と、
上記薬剤供給部から供給される薬剤の供給量を制御する制御部と
を具備し、
さらに上記被処理水中の酸化態窒素成分の濃度を測定する濃度測定部が設けられ、酸化態窒素成分の除去処理過程において、上記調整槽から取り込んだ被処理水中の該酸化態窒素成分の濃度を測定し、
上記制御部では、
上記濃度測定部にて測定した酸化態窒素濃度に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて上記薬剤供給部からの、上記陽極にて発生した余剰の次亜塩素酸を捕捉し分解する余剰次亜塩素酸スカベンジャーの供給量を増加させる制御を行う
ことを特徴とする窒素除去装置。 - 陽極と陰極の間を隔膜によって区画せずに、被処理水中の酸化態窒素成分を電気分解によって除去する窒素除去装置であって、
陽極と陰極とを備え、被処理水が収容される電解槽と、
上記陽極と上記陰極の間に直流電流を供給する直流電源と、
上記被処理水の水質を調整する調整槽と、
上記電解槽と上記調整槽の間で上記被処理水を循環させる循環機構と、
上記被処理水のpHを所定の範囲に維持するためのpH調整剤を添加するpH調整剤供給部と、
上記pH調整剤以外の窒素除去処理に要する薬剤を供給する薬剤供給部と、
上記薬剤供給部から供給される薬剤の供給量を制御する制御部と
を具備し、
上記制御部では、
pH調整剤供給部から添加されるpH調整剤の添加速度を算出し、算出されたpH調整剤の添加速度に基づいて、陰極における主たる反応機構を推定し、推定した反応機構に応じて上記薬剤供給部からの、上記陽極にて発生した余剰の次亜塩素酸を捕捉し分解する余剰次亜塩素酸スカベンジャーの供給量を増加させる制御を行う
ことを特徴とする窒素除去装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013134508A JP5995242B2 (ja) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | 窒素除去方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013134508A JP5995242B2 (ja) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | 窒素除去方法及びその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015009173A JP2015009173A (ja) | 2015-01-19 |
JP5995242B2 true JP5995242B2 (ja) | 2016-09-21 |
Family
ID=52302873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013134508A Active JP5995242B2 (ja) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | 窒素除去方法及びその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5995242B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7279993B2 (ja) * | 2019-03-14 | 2023-05-23 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 酸化態窒素の処理方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3906088B2 (ja) * | 2002-02-04 | 2007-04-18 | 三洋電機株式会社 | 水処理装置 |
JP2004097950A (ja) * | 2002-09-10 | 2004-04-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 排水処理装置及び排水処理システム |
JP4101116B2 (ja) * | 2003-05-23 | 2008-06-18 | 三洋電機株式会社 | 水処理装置 |
JP4349842B2 (ja) * | 2003-05-23 | 2009-10-21 | 三洋電機株式会社 | 水処理装置 |
JP2005144366A (ja) * | 2003-11-17 | 2005-06-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 廃水処理システム |
BE1016282A3 (fr) * | 2004-04-07 | 2006-07-04 | Laborelec Cvba | Procede et equipement electrochimique d'elimination des ions ammonium et/ou des nitrates contenus dans des effluents liquides. |
JP2006263588A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 水処理装置 |
JP2007105673A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Nittetsu Mining Co Ltd | 硝酸性窒素を含む排水の処理方法及び処理装置、並びに該排水処理用電解槽 |
FR2917734B1 (fr) * | 2007-06-19 | 2010-09-10 | Magnes Pierre Jean Maurice | "procede de traitement mixte chimique electrochimique d'un milieu liquide charge en nitrates, dispositif pour traiter un tel milieu liquide et applications" |
JP2012040524A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Sumitomo Metal Mining Engineering Co Ltd | 電解処理装置及び電解処理方法 |
JP5822235B2 (ja) * | 2012-06-08 | 2015-11-24 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 酸化態窒素の除去方法 |
JP5908372B2 (ja) * | 2012-08-21 | 2016-04-26 | 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 | 電気分解用電極 |
-
2013
- 2013-06-27 JP JP2013134508A patent/JP5995242B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015009173A (ja) | 2015-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3716042B2 (ja) | 酸性水の製造方法及び電解槽 | |
JP4671743B2 (ja) | アンモニア性窒素含有廃水の電解処理方法及び装置 | |
US10995021B2 (en) | System for oxidation of ammonia | |
US7300592B2 (en) | Water treatment device | |
US20050173262A1 (en) | Water treatment device | |
JP2022536472A (ja) | 促進酸化プロセスのための電気化学的に活性化された過硫酸塩 | |
KR20100034088A (ko) | 전기화학적 반응에 의한 스케일 제거장치 및 그 제거방법 | |
US7828980B2 (en) | Water treatment process | |
AU2004314343B2 (en) | Electrochemical nitrate destruction | |
JP5995242B2 (ja) | 窒素除去方法及びその装置 | |
JP5822235B2 (ja) | 酸化態窒素の除去方法 | |
JP5908372B2 (ja) | 電気分解用電極 | |
JP2012040524A (ja) | 電解処理装置及び電解処理方法 | |
KR100545306B1 (ko) | 질산성 폐수의 전기 화학적 처리 방법 | |
JP2003200171A (ja) | 有機廃液の処理方法 | |
JP6580428B2 (ja) | 廃水中の有害性窒素の除去方法 | |
JP2006272060A (ja) | 硝酸性窒素を含む排水の連続的処理方法及び装置 | |
JP6222651B2 (ja) | 酸化態窒素濃度の測定方法及び測定装置 | |
JP2019076814A (ja) | 水処理システム、水処理システムの電極腐食抑制方法及び電極腐食抑制装置 | |
EP4026606A1 (en) | Wastewater treatment method and wastewater treatment apparatus | |
JP4554326B2 (ja) | 廃水処理方法及びその装置 | |
JP2022042686A (ja) | 電解処理装置及び電解処理方法 | |
KR100754119B1 (ko) | 수 처리 장치 | |
JP2005103374A (ja) | 水処理装置 | |
KR101350789B1 (ko) | 유리잔류염소 농도 측정에 기초한 전력량 제어가 이루어지는 혐기성 소화액의 전기분해 정화처리 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150421 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160216 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160414 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160726 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160817 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5995242 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |