JPH07265885A - アンモニア性窒素含有排水の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アンモニア性窒素と還元性物質とが共存する
排水中のアンモニア性窒素をオゾン処理によって除去す
るに当たり、還元性物質に起因するアンモニア性窒素除
去効率の低下やオゾン消費量の増大を防止し、効率的か
つ経済的にアンモニア性窒素の除去を行うことができる
アンモニア性窒素含有排水の処理装置を提供する。 【構成】 前段の副反応槽４と、後段の主反応槽２と、
副反応槽４への排水導入機構６と、副反応槽４から主反
応槽２へ排水を移送する排水移送機構８と、主反応槽２
中の排水へのオゾン添加機構１０と、主反応槽２で生じ
た排ガスを副反応槽４中の排水に添加する排ガス添加機
構１４と、排水に臭素イオン含有水を添加する臭素イオ
ン添加機構２０とを備えたアンモニア性窒素含有排水処
理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種産業排水などのア
ンモニア性窒素含有排水からオゾンを用いてアンモニア
性窒素を除去する排水処理装置に関し、さらに詳述する
と、オゾンを消費する還元性物質が共存するアンモニア
性窒素含有排水の処理に有効に使用される排水処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、オゾン添加によって排水中の有機
物を酸化、分解することは行われていたが、アンモニア
性窒素は安定性が高いため、オゾン添加によってアンモ
ニア性窒素を酸化、分解することは困難であると考えら
れていた。しかし、最近になって、臭素イオンの存在下
においてアンモニア性窒素含有排水にオゾンを添加する
ことにより、アンモニア性窒素を酸化して除去できるこ
とが見い出され、これを利用した排水の処理方法が提案
されている（特開平３−１８１３９０号、特開平４−６
６１９０号）。

【０００３】臭素イオン存在下でのオゾン添加によるア
ンモニア性窒素の酸化、除去においては、まず原水中に
存在する臭素イオンと添加されたオゾンとが反応して次
亜臭素酸イオンＢｒＯ^-（あるいは次亜臭素酸ＨＢｒ
Ｏ）が生成する（下記式１）。次に、生成したＢｒＯ^-
（あるいはＨＢｒＯ）とアンモニア性窒素とが反応し
て、アンモニア性窒素が窒素ガス化される（下記式
２）。 Ｏ₃ ＋ Ｂｒ^- → ＢｒＯ^- ＋ Ｏ₂ …（１） ２ＮＨ₄ ⁺ ＋ ３ＢｒＯ^- → Ｎ₂ ＋ ３Ｂｒ^- ＋ ３Ｈ₂Ｏ ＋ ２Ｈ⁺ …（２）

【０００４】オゾン添加によってアンモニア性窒素を除
去する連続排水処理装置は、例えば図３に示す構成のも
のである。図３において５２は反応槽、５４は排水導入
管、５６は臭素イオン添加機構、５８はオゾン添加機
構、６０は処理水排出管、６２は排ガス排出管、６４は
排オゾン処理装置を示す。

【０００５】図３の装置で排水処理を行う場合、排水導
入管５４を流れるアンモニア性窒素含有排水に臭素イオ
ン添加機構５６から臭素イオン含有水を添加し、この排
水を反応槽５２に導入するとともに、反応槽５２に導入
された排水にオゾン添加機構５８からオゾン含有ガスを
添加する。これにより、排水中のアンモニア性窒素が窒
素ガスに分解されて除去される。アンモニア性窒素が除
去された処理水は、処理水排出管６０から排出される。

【０００６】また、上記排水処理において、臭素イオン
と反応してアンモニア性窒素の除去に寄与するオゾンは
排水中に溶解したオゾンであるが、添加されたオゾンが
排水中に完全に溶解することは難しく、したがって未溶
解のオゾンがアンモニア性窒素の分解によって生じた窒
素ガスなどと共に排ガス排出管６２から排出される。そ
のため、排ガス排出管６２を通る排ガス中のオゾンを排
オゾン処理装置６４で分解し、無害化してから放出して
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したオゾン添加に
よるアンモニア性窒素含有排水の処理では、硫化物、還
元性金属イオン等の無機系還元性物質や、有機系の還元
性物質といった還元性物質が排水中に含まれていること
がある。このようにアンモニア性窒素と還元性物質とが
共存する排水としては、例えば顔料排水、塗料排水、染
色排水、レーヨン排水、有機合成排水、火力発電所排水
等がある。

【０００８】このように還元性物質が共存するアンモニ
ア性窒素含有排水からオゾン添加によってアンモニア性
窒素を除去する場合、還元性物質が目的除去成分のアン
モニア性窒素に優先してオゾンを消費するため、アンモ
ニア性窒素の除去が妨害され、アンモニア性窒素の除去
効率が低下するとともに、還元性物質が存在しない場合
に比べてオゾン消費量が増大し、不経済となるという問
題が生じていた。また、前述したようにオゾン添加を行
う反応槽から排出される排ガス中にはオゾンが含まれて
いるため、その処理のために排オゾン処理装置に負担が
かかっていた。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、排水中にオゾンを消費する還元性物質が存在する場
合でも、アンモニア性窒素除去効率の低下、オゾン消費
量の増大を生じさせることがない上、排オゾン処理装置
の負担を軽減させることができ、したがって効率的かつ
経済的にアンモニア性窒素の除去を行うことが可能なオ
ゾン添加方式のアンモニア性窒素含有排水処理装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を行った結果、臭素イオン存在下でのオゾン添加による
アンモニア性窒素含有排水の処理において、主反応槽の
前段に副反応槽を設置し、前段の副反応槽で排水中の還
元性物質を予め酸化除去してから後段の主反応槽でアン
モニア性窒素を除去すること、しかも副反応槽での還元
性物質の酸化に主反応槽で生じた排ガス中のオゾンを利
用することにより、前記目的が効果的に達成されること
を見い出し、本発明をなすに至った。

【００１１】したがって、本発明は、主反応槽と、主反
応槽の前段に設けられた副反応槽と、副反応槽にアンモ
ニア性窒素含有排水を導入する排水導入機構と、副反応
槽から主反応槽にアンモニア性窒素含有排水を移送する
排水移送機構と、主反応槽中のアンモニア性窒素含有排
水にオゾンを添加するオゾン添加機構と、主反応槽で生
じた排ガスを副反応槽中のアンモニア性窒素含有排水に
添加する排ガス添加機構と、アンモニア性窒素含有排水
に臭素イオン含有水を添加する臭素イオン添加機構とを
備えたことを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の処
理装置を提供する。

【００１２】

【作用】本発明装置では、還元性物質が共存するアンモ
ニア性窒素含有排水はまず副反応槽に導入され、ここで
排水に主反応槽で生じた排ガスが添加される。上記排ガ
スには主反応槽での未溶解オゾンが含まれているため、
このオゾンによって排水中の還元性物質の一部ないし全
部が酸化されて除去される。

【００１３】排水は、次に主反応槽に送られ、オゾン添
加が行われる。このとき、排水からは予め大部分の還元
性物質が除去されているので、主反応槽では還元性物質
に妨害されることなく前記式（１）及び式（２）の反応
が進行し、アンモニア性窒素が効率よく除去される。ま
た、主反応槽ではアンモニア性窒素の除去のみに必要な
量のオゾンを添加すればよいため、還元性物質が共存す
る場合に比べてオゾン消費量を減らすことができる。

【００１４】さらに、主反応槽で生じた排ガス中のオゾ
ンを副反応槽での還元性物質の酸化に用いるので、上記
排ガス中のオゾンの多くは副反応槽で消費され、副反応
槽で生じる排ガス中のオゾン量はきわめて少なくなる。
したがって、排ガス中のオゾンの分解を行う排オゾン処
理装置の負担が軽減される。

【００１５】

【実施例】次に、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

【００１６】図１は、本発明に係るアンモニア性窒素含
有排水処理装置の一実施例を示す。本装置において、２
は主反応槽、４は主反応槽２の前段に設けられた副反応
槽、６は副反応槽４にアンモニア性窒素含有排水を導入
する排水導入機構、８は副反応槽４から主反応槽２にア
ンモニア性窒素含有排水を移送する排水移送機構、１０
は主反応槽２の底部に設置された散気装置、１２は散気
装置１０に接続したオゾン含有ガス導入管、１４は副反
応槽４の底部に設置された散気装置、１６は主反応槽２
上部と散気装置１４との間に設けられた排ガス移送管、
１８は排ガス移送管１６に介装されたブロワーを示す。
散気装置１０及びオゾン含有ガス導入管１２によって主
反応槽２中の排水にオゾンを添加するオゾン添加機構が
構成され、散気装置１４、排ガス移送管１６及びブロワ
ー１８によって主反応槽２で生じた排ガスを副反応槽４
中の排水に添加する排ガス添加機構が構成されている。
なお、オゾン含有ガス導入管１２はオゾン発生器（図示
せず）に連結されている。

【００１７】また、図中２０は排水移送機構８において
排水に臭素イオン含有水を添加する臭素イオン添加機
構、２２は主反応槽２に設置された液面指示調節計、２
４は主反応槽２に接続された処理水排出管、２６は副反
応槽４の上部に連結された排ガス排出管、２８は排ガス
排出管２６に介装された活性炭方式、触媒方式、電気加
熱方式等の排オゾン処理装置を示す。

【００１８】本装置では、排水導入機構６によりアンモ
ニア性窒素含有排水が副反応槽４に導入されるととも
に、ブロワー１８の作動により主反応槽２で生じた排ガ
スが排ガス移送管１６を通って散気装置１４から副反応
槽４中の排水に添加され、排水に含まれる還元性物質と
排ガス中のオゾンとの反応が行われる。これにより、排
水中の還元性物質が除去される。この場合、副反応槽４
中の排水には臭素イオンが添加されていないので、アン
モニア性窒素の除去は行われず、排ガス中のオゾンはも
っぱら還元性物質の酸化のために消費される。副反応槽
４で生じた排ガスは排ガス排出管２６から排出される
が、その過程で排オゾン処理装置２８によって排ガス中
のオゾンが分解される。なお、主反応槽２に液面指示調
節計２２を設置したのは、主反応槽２内上部に空間部を
形成し、主反応槽２から副反応槽４への排ガスの移送が
スムースに行われるようにするためである。

【００１９】還元性物質の除去が終了した排水は、排水
移送機構８により主反応槽２に移送される。また、この
過程で臭素イオン添加機構２０から排水中に臭素イオン
含有水が添加される。そして、主反応槽２に導入された
臭素イオンを含む排水にオゾン含有ガス導入管１２から
散気装置１０を通してオゾン含有ガスが添加される。こ
れにより、前記式（１）及び式（２）の反応が進行し、
アンモニア性窒素の除去が行われる。この場合、主反応
槽２に導入される排水からは還元性物質が予め除去され
ているので、オゾンはもっぱらアンモニア性窒素の除去
のために消費される。なお、主反応槽２で生じた排ガス
は、前述したように副反応槽４に移送される。また、ア
ンモニア性窒素が除去された処理水は、処理水排出管２
４から排出される。

【００２０】本装置による排水処理において、臭素イオ
ン添加機構２０から添加する臭素イオン含有水として
は、ＮａＢｒ、ＫＢｒ等の水中で臭素イオンを放出する
臭素化合物を水に溶解したものや、臭素イオンを比較的
多量に含んでいる海水などを用いることができる。

【００２１】また、主反応槽２における排水中の臭素イ
オン濃度及び排水へのオゾン添加量は、排水中のアンモ
ニア性窒素濃度等に応じて適宜選択されるが、通常、ア
ンモニア性窒素含有量の１／１０〜２倍の臭素イオン濃
度及びアンモニア性窒素含有量の５〜１５倍のオゾン添
加量とすることが適当である。

【００２２】本例の装置は、例えば次のような追加や変
更が可能である。 排水中にＦｅ²⁺等のような還元性金属イオンが含まれ
ている場合、副反応槽４でのオゾン酸化により還元性金
属イオンが不溶化するため、図２に示すように主反応槽
２の前に凝集沈殿プロセス等の固液分離手段３０を設
け、主反応槽２に導入する排水から固形物を除去するこ
とができる。

【００２３】排水中に多量の還元性物質が含まれる場
合は、副反応槽４での還元性物質のオゾン酸化を促進す
るために、図２に示すようにオゾン含有ガス導入管１２
から分岐させた分岐管３２を排ガス移送管１６に接続
し、主反応槽２からの排ガスと共にオゾン発生器からの
オゾンの一部を副反応槽４に直接導入することができ
る。

【００２４】図１の装置では、副反応槽４の下流側の
排水移送機構８に臭素イオン添加機構２０を接続するこ
とにより、副反応槽４において排ガス中のオゾンが還元
性物質の除去のためのみに消費されるようにしたが、図
２に示すように、臭素イオン添加機構２０は副反応槽４
の上流側の排水導入機構６に接続するようにしてもよ
い。この場合、副反応槽４においてもアンモニア性窒素
の除去が若干進行する。

【００２５】ブロワー１８のみでは排ガスの移送がス
ムースに行われない場合には、図２に示すように空気導
入管３４を排ガス移送管１６に接続し、ブロワー１８に
よる駆動力と空気導入管３４から導入した空気の駆動力
とを用いて排ガスの移送を行うようにしてもよい。

【００２６】また、図１の装置では排水へのオゾンの添
加機構として散気装置１０、１４を用いたが、エジェク
タ等を用いて排水へのオゾン含有ガスの添加を行っても
よく、ブロワー１８の保護のために排ガス移送管１６の
ブロワー１８より上流側に水分除去のためのミストセパ
レーターを設けてもよく、さらにその他の構成について
も本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更して差し支
えない。

【００２７】次に、本発明実験例及び比較実験例を示
す。本発明実験例 図１に示した構成の実験装置により次の実験を行った。
還元性物質としてＦｅＳＯ₄を含有し、ＣＯＤ値が１０
０ｍｇ／リットルであり、かつアンモニア性窒素３００
ｍｇＮ／リットルを含有する排水を副反応槽４に導入
し、その出口水を主反応槽２に移送した。臭素イオン添
加機構２０からＮａＢｒを溶解してなる臭素イオン含有
水を、排水中のＢｒ濃度が１３０ｍｇＢｒ／リットルと
なるように添加した。散気装置１０から主反応槽２に導
入するオゾン含有ガスとしては、オゾン発生器で発生さ
せた濃度８０ｍｇＯ₃／リットルのものを用い、これを
排水に対して２０００ｍｇＯ₃／リットルの比率で添加
した。主反応槽２で発生した排ガスは副反応槽４に移送
し、散気装置１４から副反応槽４中の排水に添加した。

【００２８】上記処理により、主反応槽４の処理水とし
て、アンモニア性窒素０ｍｇＮ／リットル、ＣＯＤ０ｍ
ｇ／リットルの水質のものが得られた。また、副反応槽
４より排出される排ガス中のオゾン濃度は０．２ｍｇＯ
₃／リットルであった。

【００２９】比較実験例 排水を副反応槽４に通すことなく直接主反応槽２に導入
し、主反応槽２の排ガスの副反応槽４への移送を行わな
いこと以外は、前記本発明実験例と同様の条件で排水の
処理を行った。

【００３０】その結果、主反応槽４の処理水は、アンモ
ニア性窒素５０ｍｇＮ／リットル、ＣＯＤ０ｍｇ／リッ
トルの水質であった。また、主反応槽２より排出される
排ガス中のオゾン濃度は１０ｍｇＯ₃／リットルであっ
た。

【００３１】上記実験例より、本実施例の装置によれ
ば、排水中から還元性物質が確実に除去され、アンモニ
ア性窒素濃度の低い処理水が得られるとともに、排ガス
中のオゾン濃度が低下し、排オゾン処理装置の負担が軽
減することがわかる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアンモニ
ア性窒素含有排水の処理装置によれば、アンモニア性窒
素と還元性物質とが共存する排水中のアンモニア性窒素
をオゾン添加によって除去する場合に、還元性物質に起
因するアンモニア性窒素除去効率の低下防止、オゾン消
費量の増大防止を図ることができるとともに、排ガス中
のオゾン濃度を低下させて排オゾン処理装置の負担を軽
減することができ、効率的かつ経済的にアンモニア性窒
素の除去を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るアンモニア性窒素含有排水
の処理装置の一実施例を示すフロー図である。

【図２】図２は本発明に係るアンモニア性窒素含有排水
の処理装置の他の実施例を示すフロー図である。

【図３】図３は従来のアンモニア性窒素含有排水の処理
装置を示すフロー図である。

【符号の説明】

２ 主反応槽 ４ 副反応槽 ６ 排水導入機構 ８ 排水移送機構 １０ 散気装置 １２ オゾン含有ガス導入管 １４ 散気装置 １６ 排ガス移送管 ２０ 臭素イオン添加機構 ２６ 排ガス排出管 ２８ 排オゾン処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 尅男 東京都文京区本郷５丁目５番16号 オルガ ノ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主反応槽と、主反応槽の前段に設けられ
   た副反応槽と、副反応槽にアンモニア性窒素含有排水を
   導入する排水導入機構と、副反応槽から主反応槽にアン
   モニア性窒素含有排水を移送する排水移送機構と、主反
   応槽中のアンモニア性窒素含有排水にオゾンを添加する
   オゾン添加機構と、主反応槽で生じた排ガスを副反応槽
   中のアンモニア性窒素含有排水に添加する排ガス添加機
   構と、アンモニア性窒素含有排水に臭素イオン含有水を
   添加する臭素イオン添加機構とを備えたことを特徴とす
   るアンモニア性窒素含有排水の処理装置。
2. 【請求項２】 排オゾン処理装置が介装された排ガス排
   出管を副反応槽に設けた請求項１記載のアンモニア性窒
   素含有排水の処理装置。