JPH04367785A - 低濃度アンモニア含有水の処理方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低濃度アンモニア含有
水からアンモニアを除去するための低濃度アンモニア含
有水の処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、低濃度のアンモニア含有水からア
ンモニアを除去する方法として、生物学的硝化脱窒法、
アンモニアストリッピング法、塩素酸化法などがある。 このうち生物学的硝化脱窒方法は、硝化細菌によりアン
モニア性窒素を亜硝酸または硝酸性窒素に酸化した後、
脱窒細菌により窒素ガスに還元する方法である。この方
法は、微生物反応であるため、栄養源の添加が必要であ
り、装置も大型化する。

【０００３】アンモニアストリッピング法は、アルカリ
性下に大量の空気と接触させて、アンモニアを大気中に
放散させる方法である。この方法はアルカリコストが高
く、また放散させたアンモニアを再度吸着濃縮する必要
があり、経済的でない。

【０００４】塩素酸化法は、塩素添加により、アンモニ
ア性窒素をクロラミンから窒素ガスに酸化する方法であ
る。この方法は塩素添加量がアンモニアの１０倍程度必
要であり、コスト高となるほか、トリハロメタン等の有
害物質が発生する難点がある。

【０００５】一方、高濃度アンモニア含有水の処理方法
として、亜硝酸またはその塩〔以下、亜硝酸（塩）と称
する場合がある〕を添加し、無触媒下、または触媒存在
下に加熱処理することにより、アンモニアを分解除去す
る方法がある。

【０００６】この方法は比較的小型の装置を使用して、
簡単な操作により比較的短時間でアンモニアを除去する
ことができ、高濃度アンモニア含有水の処理には適して
いる。しかしながら、低濃度のアンモニア含有水の場合
は反応速度が遅く、液全体を加熱したり、低ｐＨにする
必要があり、効率が悪いほか、炭酸または重炭酸イオン
が存在すると反応を阻害し、また有機物が触媒活性を低
下させるなどの点から、低濃度アンモニア含有水の処理
には適用できなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低濃
度アンモニア含有水についても、加熱分解処理を適用し
て、効率よくアンモニアを分解除去することが可能な低
濃度アンモニア含有水の処理方法を提案することである
。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、低濃度アンモ
ニア含有水を吸着剤と接触させてアンモニアを吸着させ
る吸着工程と、吸着剤に吸着したアンモニアを溶離させ
る溶離工程と、溶離した溶離液を亜硝酸またはその塩の
存在下に加熱処理してアンモニアを窒素ガスに分解する
加熱分解工程とからなることを特徴とするアンモニア含
有水の処理方法である。

【０００９】本発明において被処理水となる低濃度アン
モニア含有水は、比較的低濃度のアンモニアを含有する
水であり、アンモニア濃度はアンモニア性窒素として５
００ｍｇ／ｌ以下、好ましくは３００ｍｇ／ｌ以下のも
のが処理に適している。このような被処理水の具体的な
ものとしては、例えばし尿、下水、産業廃水等の活性汚
泥処理水などがあげられる。このような被処理水には、
有機物や炭酸または重炭酸イオンが含まれていてもよい
。

【００１０】本発明の処理方法では、まず吸着工程にお
いて、被処理水であるアンモニア含有水を吸着剤と接触
させて、アンモニアを吸着させる。吸着剤としては、ア
ンモニアに対する吸着性を有するものであれば制限はな
く、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂
、ゼオライト、活性炭などがあげられる。これらの中で
は有機物や炭酸または重炭酸イオンに対する吸着性が小
さい強または弱酸性カチオン交換樹脂、ゼオライトなど
が好ましい。アンモニアを吸着処理した処理水は、その
まま放流することができるが、必要により後処理を行っ
てもよい。

【００１１】吸着剤に吸着したアンモニアは、溶離工程
において、溶離剤により溶離させる。アンモニアの溶離
は、吸着剤がアンモニアで飽和した時点で行うのが好ま
しいが、飽和前に行ってもよい。溶離剤としては、塩化
ナトリウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム等の中
性塩、塩酸、硫酸、亜硝酸等の酸、水酸化ナトリウム、
水酸化カルシウム等のアルカリなどが使用できる。この
中では、次の加熱分解工程で反応に使用する亜硝酸（塩
）、またはｐＨ調整に使用する酸が好ましい。溶離剤の
濃度は種類によって異なるが、一般的には１〜１０重量
％程度が好ましい。

【００１２】溶離は吸着剤と溶離剤を接触させることに
より行うことができ、吸着剤を充填層で用いている場合
は溶離剤を通液して行うのが好ましい。吸着剤と溶離剤
の接触により、吸着剤に吸着されていたアンモニアが溶
離する。このとき加熱分解処理を阻害する有機物や炭酸
または重炭酸イオンはアンモニア吸着剤にほとんど捕捉
されないため、アンモニア溶離液中にほとんど存在せず
、溶離液には主としてアンモニアが濃縮された状態で溶
離する。アンモニアを溶離した吸着剤は、再度吸着工程
でアンモニアの吸着に使用される。

【００１３】溶離工程において溶離した溶離液は、加熱
分解工程において、亜硝酸（塩）の存在下に加熱処理す
ることにより、アンモニアを分解する。亜硝酸（塩）は
すでに溶離液中に存在する場合は添加しなくてもよい場
合があるが、量が不足する場合は新しく添加する。アン
モニアとの反応のために存在させる亜硝酸（塩）の量は
、溶離液／亜硝酸（塩）混合液のＮＯ２−／ＮＨ４＋モ
ル比が０．５〜２、好ましくは１〜１．１となる量が適
当である。上記混合液はｐＨ０．５〜５、好ましくは０
．７〜４であるのが望ましく、必要により酸を添加して
ｐＨ調整を行って上記範囲に調整することができる。

【００１４】反応は無触媒下でも、触媒存在下でも行う
ことができるが、触媒の存在下で行う方が反応効率は高
い。触媒の具体的なものとしては、白金族金属、これら
の金属をアルミナ、ゼオライト等の担体に担持させた触
媒などをあげることができる。

【００１５】反応温度は、無触媒の場合１２０〜３００
℃、好ましくは１８０〜２３０℃、触媒を使用する場合
７０〜２００℃、好ましくは１２０〜１４０℃が適当で
ある。

【００１６】溶離液を亜硝酸（塩）の存在下に加熱処理
を行うことにより、次式により溶離液中のアンモニアが
窒素ガスに分解され、無害化する。

【化１】 　　　　　　　　ＮＨ４＋＋ＮＯ２−→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ
　　　　　　　　　　　　　　　　…〔１〕

【００１７
】加熱分解工程でアンモニアを分解した処理水はそのま
ま放流することもできるが、残留するアンモニア含有量
が多い場合は吸着工程に返送してアンモニアを吸着させ
ることができる。吸着工程に返送する場合は、吸着剤に
よりアンモニアをほぼ完全に除去できるから、加熱分解
工程における加熱温度を低くして反応を行うことができ
る。

【００１８】本発明の処理方法では、低濃度のアンモニ
ア含有水を吸着剤で吸着処理してアンモニアを溶離させ
ることにより、加熱分解処理を阻害する有機物や炭酸ま
たは重炭酸イオンを混入させることなく、アンモニアを
濃縮状態で溶離させることができる。この溶離液の容量
は被処理水より小さくなっているため、ｐＨ調整剤の量
は少なくてよく、また加熱のための熱量も少なくなり、
装置も小型化する。また有機物が混入しないことにより
触媒の寿命が延び、長期にわたって加熱分解処理を行う
ことができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明する
。図１は実施例の処理方法を示す系統図である。図にお
いて、１は被処理水貯槽、２は吸着塔、３は溶離液貯槽
、４は加熱処理槽、５、６は熱交換器である。吸着塔２
には吸着剤７が充填されている。溶離液貯槽３には攪拌
機８およびｐＨ計９が設けられ、ｐＨ計９により弁１０
を制御するようになっている。加熱処理槽４は内部に触
媒１１が充填され、外周部にヒータ１２が配置されてい
る。

【００２０】処理方法は、まずアンモニア含有水発生源
から被処理水（低濃度アンモニア含有水）１５を被処理
水貯槽１に導入して貯留する。そして被処理水貯槽１か
ら被処理水１５を、ポンプ１６により吸着塔２に供給し
、吸着剤７と接触させてアンモニアを吸着させる。アン
モニアを吸着、除去した処理水１７は、必要により後処
理を行って放流する。

【００２１】吸着剤７がアンモニアで飽和した時点で、
吸着塔２への被処理水１５の導入を停止して、溶離工程
に移る。このとき溶離剤１８を吸着塔２に導入して吸着
剤７と接触させ、吸着剤７に吸着されたアンモニアを溶
離させる。溶離の操作は吸着剤の再生の操作と同様に行
われ、溶離剤の薬注、押出、水洗の操作を順次行う。こ
のとき生じた溶離液１９は溶離液貯槽３に供給する。ア
ンモニアの溶離を行った吸着塔２は再度吸着工程に移り
、被処理水１５のアンモニアの吸着を行う。

【００２２】溶離液貯槽３に入った溶離液１９は、攪拌
機８で攪拌しながら亜硝酸（塩）２０およびｐＨ調整剤
（酸）２１を添加して混合する。このときｐＨ計９で所
定ｐＨとなるように弁１０を制御して、ｐＨ調整を行う
。そして溶離液貯槽３から混合液２２をポンプ２３によ
り送液し、熱交換器５で加熱した後、加熱処理槽４に上
向流で導入する。加熱処理槽４では、ヒータ１２により
加熱した状態で、混合液２２を触媒１１と接触させて加
熱処理を行い、混合液２２中のアンモニアを亜硝酸（塩
）と反応させて窒素ガスに分解する。加熱処理後の反応
液２４は、熱交換器５において混合液２２と熱交換し、
さらに熱交換器６を通過させて冷却水２５で冷却し、処
理水２６として放流する。

【００２３】実施例１ 産業排水の活性汚泥処理水の濾過水（脱窒処理を行わな
いもの…アンモニア性窒素：１５０ｍｇ／ｌ、ＣＯＤ（
Ｍｎ）：５ｍｇ／ｌ、ＢＯＤ５：５ｍｇ／ｌ、ＴＯＣ：
１００ｍｇ／ｌ）を被処理水とした。そして図１の吸着
剤７として強酸性カチオン交換樹脂ダイヤイオンＳＫ１
Ｂ（三菱化成株式会社製、商標）を１ｍの層高で充填し
た吸着塔２に、前記被処理水をＬＶ１０ｍ／ｈｒで通水
して吸着処理を行ったところ、表１の処理水を得た。

【表１】

【００２４】吸着処理を１２時間行って吸着剤が飽和し
た時点で、溶離工程に移り、１０重量％塩化ナトリウム
水溶液を、吸着剤１ｌｉｔｅｒあたりＮａＣｌとして１
５０ｇの割合で吸着塔２に導入して、アンモニアを溶離
させた。 得られた溶離液は、アンモニア性窒素４６００ｍｇ／ｌ
、ＴＯＣ　　４．２ｍｇ／ｌであった。

【００２５】溶離液貯槽３に導入した溶離液に亜硝酸ナ
トリウムを亜硝酸性窒素として５０００ｍｇ／ｌとなる
ように添加し、さらに硫酸を添加してｐＨ２．０に調整
した。この混合液を、白金担持アルミナ触媒を充填した
加熱処理槽４に供給し、分解温度１２０℃、滞留時間２
０分間で加熱分解処理を行った。得られた処理水の水質
を表２に示す。

【表２】

【００２６】比較例１ 実施例１において、被処理水を吸着塔２で吸着処理する
ことなく、亜硝酸ナトリウム添加およびｐＨ調整を行っ
て加熱処理槽４に導入し、同条件で加熱分解処理を行っ
たところ、表３の処理水を得た。

【表３】

【００２７】以上の結果より、実施例１の処理水はいず
れも比較例１の処理水よりもアンモニア性窒素含有量が
少なく、優れた水質の処理水が得られることがわかる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、低濃度のアンモニア含
有水を吸着剤で吸着処理し、アンモニアを含む溶離液を
加熱分解処理するようにしたので、加熱分解を阻害する
有機物や炭酸または重炭酸イオンを混入させることなく
、アンモニアを濃縮状態で溶離させることができ、この
溶離液を効率よく加熱分解処理して高水質の処理水を得
ることができ、小型の装置によりｐＨ調整剤の量および
加熱のための熱量を少なくして処理を行うことが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の処理方法を示す系統図である。

【符号の説明】

１　　被処理水貯槽 ２　　吸着塔 ３　　溶離液貯槽 ４　　加熱処理槽 ５、６　　熱交換器 ７　　吸着剤 １１　　触媒 １２　　ヒータ １５　　被処理水 １７、２６　　処理水 １８　　溶離剤 １９　　溶離液 ２０　　亜硝酸（塩） ２１　　ｐＨ調整剤 ２２　　混合液 ２４　　反応液

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　低濃度アンモニア含有水を吸着剤と接
   触させてアンモニアを吸着させる吸着工程と、吸着剤に
   吸着したアンモニアを溶離させる溶離工程と、溶離した
   溶離液を亜硝酸またはその塩の存在下に加熱処理してア
   ンモニアを窒素ガスに分解する加熱分解工程とからなる
   ことを特徴とするアンモニア含有水の処理方法。