JPH04200683A

JPH04200683A - 硝酸性窒素除去方法

Info

Publication number: JPH04200683A
Application number: JP33074590A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Miya; 宮　茂夫; Hiroshi Sakuma; 博司佐久間; Yuko Someya; 染谷　優子
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、少なくとも硝酸性窒素を含む原水から硝酸性
窒素を除去する方法の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

水道法による水質基型では硝酸性窒素はｌｎｍ１／ｌ以
下にすることか要求されている。近年、少数ではあるか
、河川水、湖沼水等の水道原水中に基準以上の硝酸性窒
素が検出される例かある。基準値以上の硝酸性窒素か検
出されるのは主として地下水を取水源とする所であり、
農地に散布された窒素肥料か地下水に移行するためと考
えられている。水道原水から硝酸性窒素を除去する方法
としては、下記式に示すように塩素形のアニオン交換樹
脂に通水し、硝酸イオンのような硝酸性窒素を塩素イオ
ンと交換除去する方法が知られており、実用化されてい
る。

Ｒ−ＣＩ　　＋　　ＮＯ２→Ｒ−ＮＯ，＋　　　Ｃｌア
ニオン交換樹脂としては官能基としてトリメチルアミン
を付けた通常の■型強塩基性樹脂か使用されることか多
い。この樹脂の各イオンに対する選択性はＳＯ４＞ＮＯ
３＞ｃｔてあり、高濃度の硫酸イオンか共存する場合に
は硝酸イオンは硫酸イオンにより脱着されるため、硝酸
性窒素に対する除去能力が低下する欠点かあった。この
ような原水に対しては特殊な官能基を持つ硝酸イオン選
択性樹脂も開発されている。硝酸イオン選択性樹脂の各
イオンに対する選択性はＮＣｈ　〉ＳＯ４＞　ＣＩであ
る。

いずれの樹脂を使用した場合においても通水を継続して
硝酸性窒素濃度か設定値を越えると樹脂の再生を行う必
要が生じる。アニオン交換樹脂の再生は下記式に示す通
り食塩水を通薬することにより容易に行える。

ＲＮＯａ　　＋　　　ＮａＣｌ　　＝　　ＲＣ１＋　　
ＮａＮ０ｚ〔発明か解決しようとする課題〕塩素形のアニオン交換樹脂を使用した硝酸性窒素除去装
置では破過点を越えて通水を継続すると処理水中の硝酸
性窒素濃度か急上昇する。特に官能基としてトリメチル
アミンを付けた通常の（型塩基性樹脂を使用し、硝酸イ
オン破過点を越えて採水した場合には硫酸イオンにより
、硝酸イオンか脱着され、原水より硝酸性窒素濃度か高
くなることもある。硝酸イオン選択性樹脂を使用すれば
原水より硝酸性窒素濃度か高くなることはないが、基準
値を越えることがある。またアニオン交換樹脂を使用し
た硝酸性窒素除去装置では処理水質は基準値よりかなり
良好なことが多い。この場合、より経済的に飲料水を製
造するために所定の硝酸性窒素濃度となるように処理水
と原水を混合することもよく行われている。いずれにし
ても運転管理を適切に行うには原水、処理水の硝酸性窒
素濃度の測定が必要であり、特に安全かつ経済的な処理
を行うには処理水の硝酸性窒素濃度の連続測定か不可欠
である。

イオン交換装置の破過を検知する手段としてよく使用さ
れる方法として電気伝導度、ｐｆ（の測定がある。しか
し硝酸性窒素除去の場合、硝酸イオンか破過しても電気
伝導度、ｐＨはほとんど変化せず、これらの手段では硝
酸イオンの破過は検知できない。

硝酸性窒素濃度の測定方法は種々あり、公定法として各
種の吸光光度法か制定されている。しかし、吸光光度法
は手間かかかり連続測定には向かない。近年発展著しい
イオンクロマト法によると電導度等の測定により短時間
で高精度の分析か可能であるが、装置がやや高価である
こと、また溶離液の調製・補給の日常的な保守管理が必
要であり、連続測定もできない。連続測定可能の装置と
してはイオン電極法かあるか、測定精度、長期の安定性
に欠け、実用化に難がある。

処理水の硝酸性窒素濃度測定が連続的にできない場合、
安全率を見込んだ定体積運転とせざるを得す、経済性が
損なわれる。また万一原水濃度の上昇、再生不良等によ
り処理水の硝酸性窒素濃度が基準値を越えてもすぐに対
処できず、安全性に問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はアニオン交換樹脂を使用した硝酸性窒素除去装
置の処理水硝酸性窒素濃度変化を連続的に測定する手段
として、紫外部吸光度モニターを使用することを特徴と
する。

即ち、上記課題は、以下の（１）〜（３）記載の本発明
により解決できる。

（１）少なくとも硝酸性窒素を含有する水を塩素形のア
ニオン交換樹脂に通水して硝酸性窒素を除去すると共に
、処理水の硝酸性窒素濃度を紫外部吸光度モニターによ
り連続的に検知することを特徴とする硝酸性窒素除去方
法。

（２）前記処理水を所定の硝酸性窒素濃度とするため前
記処理水と前記少なくとも硝酸性窒素を含有する水との
混合比を制御することを特徴とする上記（１）記載の硝
酸性窒素除去方法。

（３）前記処理水における含存硝酸性窒素の許容最大濃
度を紫外部吸光度モニターにより検知した時は、前記少
なくとも硝酸性窒素を含有する水の通水の停止および該
アニオン交換樹脂の再生工程への移行を自動的に制御す
ることを特徴とする上記（１）または（２）記載の硝酸
性窒素除去方法。

本発明において、硝酸性窒素とは、アニオン交換樹脂に
より交換可能なアニオン性の窒素酸化物を意味し、典型
的には硝酸イオン（ＮＯ３）、亜硝酸イオン（Ｎｏ２）
等が挙げられる。尚、本明細書においては、これらアニ
オンに限らずイオン構造式の士、−の符号は省略する。

本発明において使用され得るアニオン交換樹脂の種類は
、特に制限はない。

例示すれば上述した通常の■型性塩基性アニオン交換樹
脂や硝酸イオン選択性樹脂か挙げられるか、本発明は、
官能基としてトリメチルアミンを付けた通常の■型性塩
基性アニオン交換樹脂を使用しても処理すべき原水に含
有される硫酸イオンの影響による硝酸性窒素濃度の変化
を確実に検知できるので、硝酸イオン選択性樹脂を使用
した場合と同様に信頼性の高い処理を行うことができる
ので経済的に有利であり、好ましい。

本発明において処理される水は、水道原水等であり、少
なくとも上記硝酸性窒素を含有するものであるか、一般
的にはその他に通常の無機及び有機イオン等を含むもの
である。

本発明において、アニオン交換樹脂の再生への移行時期
を決定するための処理水含有硝酸性窒素の許容最大濃度
は、特に制限はないか、一般的には基準値以下に設定さ
れ、該再生への移行は、人為的操作によっても自動的に
制御してもよい。また、アニオン交換樹脂の再生処理、
次の処理工程への移行を含めて自動化してもよい。

また、本発明においては処理水含有硝酸性窒素濃度が連
続的に正確に定量されるので、基準値の水を得るための
原水との混合処理を極めて正確に行うことかできる。こ
の場合、該混合水を紫外部吸光度モニターのよって硝酸
性窒素濃度を定量し、上記処理水の紫外部吸光度モニタ
ーの値とコンピュタ−により比較、関連させて更に混合
水の硝酸性窒素濃度を厳密に制御、監視することができ
ると共に混合作業の効率を向上させることかできる。

この場合、該混合作業は手動でも可能であるか、自動開
園か好ましく、自動弁の開閉、開口率等を制御して行う
ことかできる。

本発明に使用される紫外部吸光度モニターの紫外線波長
は、被処理水の混在イオンの種類等により、適宜選定し
て用いられるか、一般的には２００〜２４０　ｎｍ、好
ましくは２２０〜２３０ｎｍの範囲か使用される。

〔作用〕

硝酸イオンは紫外部に吸収をもつため、吸光度と硝酸性
窒素ａＩｖどの間係（検量線）を求めておけば紫外部吸
光度モニターにより処理水硝酸性窒素濃度を測定するこ
とか可能となる。

硝酸イオンの紫外部吸収は２４０ｎｍ以下の波長で顛著
となる。しかし原水中には硝酸イオン以外にも紫外部に
吸収をもつ有機物等が溶解しており、測定波長を選ばな
ければ正確な硝酸性窒素濃度の測定はできない。測定波
長について種々検討した結果２００〜２４０ｎｍ、望ま
しくは２２０〜２３０ｎｍで定量可能であることを見い
だし、本発明を完成した。２４０ｎｍ以上の波長では硝
酸イオンの吸収か弱く、正確な測定かできず、−般の紫
外部吸光度モニターでは２００ｎｍ以下は測定できない
。また、塩素形のアニオン交換樹脂を使用して硝酸性窒
素を除去する場合には有機物も除去され、有機物の破過
は硝酸性窒素の破過、即ち処理水の含存硝酸性窒素か最
大許容濃度を越える時点、より遅いので紫外部吸光度モ
ニターにより硝酸性窒素濃度は高精度で連続的に測定で
きることを見いだした。紫外部吸光度モニターは比較的
安価であり、保守へ検もほとんど必要とせず、硝酸性窒
素の連続的な測定か可能である。

紫外部吸光度モニターにより硝酸性窒素濃度を高精度で
連続的に測定することにより、処理水における含存硝酸
性窒素の許容最大濃度を検知した時は、通水を停止して
急激に生じる硝酸性窒素の破過か防止できる。特に官能
基としてトリメチルアミンを付けた通常のＩ型性塩基性
樹脂を使用した装置では硫酸イオンにより、硝酸イオン
が脱着され、原水より処理水の硝酸性窒素濃度が高くな
ることを未然に防止できる。また処理水と原水の混合比
を制御することにより、所定の硝酸性窒素濃度の飲料水
を経済的に製造することかできる。

これら硝酸性窒素の破過の防止、即ち通水の制御および
処理水と原水との混合比等は紫外部吸光度モニター、自
動弁およびそれらと連係した制御装置等により自動的に
制御されるものであるか、その他にアニオン交換樹脂の
再生工程への移行、再生レベルの変更、即ち上記処理水
における含育硝酸性窒素の許容最大濃度レベルの変更等
を指示制御するようにしてもよい８〔実施例〕次に図面に基づいて本発明の実施例を更に詳しく説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。

第１＠は、本発明の１実施態様を示す系統図である。

第１図においてはイオン交換塔ｌ出口の処理水に含有さ
れる硝酸性窒素の濃度を紫外部吸光度モニター２で連続
測定し、硝酸性窒素濃度の破過を検知することにより、
再生制御装置３により自動的にイオン交換樹脂の再生を
起動するようなフローとなっている。また処理水と原水
を混合して所定の硝酸性窒素濃度とするために、混合水
の硝酸性窒素濃度を紫外部吸光度モニター４で連続測定
し、測定結果に基づき混合比を制御している。

この混合比の制御は、原水比率０を包含するものではあ
るか、紫外部吸光度モニター２および４の検知値により
処理水の流量を制御する自動弁６および原水の流量を制
御する自動弁７を流量制御装置５により制御して所望の
硝酸性窒素濃Ｉｖを有する処理水あるいは混合水を得る
ことができる。

第２図及び第３図は、本発明における紫外部吸光度モニ
ターを使用して硝酸性窒素濃度が定量可能な有効波長領
域を示す紫外部吸収スペクトルである。

実施例１塩素形としたダウエックス５５０Ａ（官能基ニトリメチ
ルアミン）１２０−に表１に示すイオン組成の原水（水
道水にＮａＮ０．　、Ｎａ２ＳＯ４を添加して作成）を
１１／ｈて通水した。処理水の２３０ｎｍにおける吸光
度測定結果、及びイオンクロマト法による硝酸イオン濃
度測定結果を表２に示す。

吸光度から求めた硝酸イオン濃度はイオンクロマト法に
よる硝酸イオン濃度測定結果とほぼ一致しており、紫外
部吸光度モニターにより硝酸性窒素濃度か高精度で測定
できることか明らかである。

従って硝酸性窒素含有水を塩素形のアニオン交換樹脂に
通水して硝酸性窒素を除去する方法において、処理水の
硝酸性窒素濃度を紫外部吸光度モニターにより検知・制
御することか可能である。

表１　　原水水質（ｐｐｍ　ａｓ　ＣａＣ０３）表２．
　硝酸性窒素測定結果０：　純水にＮａＮ０．をＮｏ、濃度３０ｐｐｍとなる
ように調整した試料〔発明の効果〕本発明によれば塩素形のアニオン交換樹脂に通水し水道
原水から硝酸性窒素を除去するに際し、処理水の硝酸性
窒素濃度を簡単かつ正確に連続測定できるため、処理水
の硝酸性窒素濃度か高くなることを未然に防止でき、常
に安全な飲料水を製造することができる。また処理水と
原水の混合比を制御することにより、所定の硝酸性窒素
濃度の飲料水を経済的に製造することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施態様を示す系統図である。第
２図はＮＯｚ３０ｐｐｍを純水に溶かした場合の、第３
図はイオン交換塔処理水の紫外吸収スペクトルを示す。ｌ・イオン交換塔　　２：紫外部吸光度モニター３・再
生制御装置　　４：紫外部吸光度モニター５：流量制纒
装置　　６．７：自動弁

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも硝酸性窒素を含有する水を塩素形のア
ニオン交換樹脂に通水して硝酸性窒素を除去すると共に
、処理水の硝酸性窒素濃度を紫外部吸光度モニターによ
り連続的に検知することを特徴とする硝酸性窒素除去方
法。
（２）前記処理水を所定の硝酸性窒素濃度とするため前
記処理水と前記少なくとも硝酸性窒素を含有する水との
混合比を制御することを特徴とする請求項１記載の硝酸
性窒素除去方法。
（３）前記処理水における含有硝酸性窒素の許容最大濃
度を紫外部吸光度モニターにより検知した時は、前記少
なくとも硝酸性窒素を含有する水の通水の停止および該
アニオン交換樹脂の再生工程への移行を自動的に制御す
ることを特徴とする請求項１または２記載の硝酸性窒素
除去方法。