JPH078974A - アンモニアの分解方法 - Google Patents

アンモニアの分解方法

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JPH078974A
JPH078974A JP17480993A JP17480993A JPH078974A JP H078974 A JPH078974 A JP H078974A JP 17480993 A JP17480993 A JP 17480993A JP 17480993 A JP17480993 A JP 17480993A JP H078974 A JPH078974 A JP H078974A
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秀一 坂本
Toshiji Nakahara
敏次 中原
Yasuhiko Takabayashi
泰彦 高林
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Abstract

(57)【要約】 【構成】アンモニア含有水に酸化剤を添加したのち、加
温下に金属触媒と接触させてアンモニアを分解させるに
当たり、該酸化剤として亜硝酸塩と酸素もしくは酸素源
物質とを併用するアンモニアの分解方法である。 【効果】全窒素濃度が低く、かつ安定した水質の処理水
が得られるとともに、装置コストの低減を図ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアンモニア含有水中のア
ンモニアの分解方法の改良に関するものである。さらに
詳しくいえば、本発明は、全窒素濃度が低く、かつ安定
した水質の処理水が得られるとともに、装置コストの低
減を図れるアンモニアの分解方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ボイラの復水脱塩装置、例えば火力、原
子力発電用ボイラの復水脱塩装置の再生排水や、肥料工
場排水などには、アンモニアがかなりの量含まれてお
り、このアンモニアの除去方法として、例えば生物学的
硝化脱窒素法、アンモニアストリッピング法、塩素酸化
法、接触分解法などが知られている。前記アンモニアの
除去方法の中で、生物学的硝化脱窒素法は、硝化細菌に
よりアンモニアを亜硝酸又は硝酸性窒素に酸化したの
ち、脱窒素細菌により窒素ガスに還元する方法である。
しかしながら、この方法は、微生物反応であるため、種
々の変動要因に対して分解活性が不安定である上、広い
設置面積が必要であり、かつ汚泥の後処理が必要である
などの欠点を有している。また、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。しかしなが
ら、この方法はアルカリコストが高く、かつ放散させた
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。一方、塩素酸化法は、塩素添加により、アンモニウ
ムイオンをクロラミン経由で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、高アンモニア濃度の排水処理には不向きで
ある上、残留塩素の後処理が必要である。これらの方法
に対し、接触分解法は、装置の設置面積が小さい、運転
管理が容易である、汚泥や残留塩素といった後処理を必
要とする物質が生成しない、などの優れた特徴を有する
処理方法であり、注目されている。本発明者らは、この
接触分解法に着目し、先に、アンモニアを含む被処理水
に、酸化剤として亜硝酸塩を添加したのち、触媒の存在
下で熱を加えることにより、アンモニアが効率よく酸化
分解されることを見い出した(特開平4−293553
号公報、特願平4−252957号)。しかしながら、
この場合、亜硝酸塩が過剰に添加されるとアンモニアは
除去されるが処理水中に亜硝酸イオン(NO2 -)が残留
し、脱窒素という点では十分に目的を達成できないとい
った不都合が生じる。特に近年、湖沼、内海の富栄養化
防止対策として排水の窒素規制が強化され、全窒素とし
て10ppm以下の低い値が定められている自治体もあ
り、このような厳しい規制値をクリアするためには、亜
硝酸塩だけを酸化剤として用いる従来の方法では、被処
理水のアンモニア濃度を正確に測定し、かつアンモニア
濃度に見合った亜硝酸塩が添加されるように厳密に添加
量を制御する必要があった。例えば、窒素として100
0ppmのアンモニアを含む水を処理する場合には、誤差
の大きさが10ppm(窒素として)以下となるような精
度、すなわち相対誤差が1%以下という高い測定精度が
要求されていた。また、被処理水のアンモニア濃度の測
定値をもとに亜硝酸塩の添加量を決定するために、被処
理水のアンモニア濃度の変動に対して亜硝酸塩の添加量
の制御が少なくとも分析に要する時間の分だけ遅れてし
まい、その結果安定した処理水質が得られないという問
題もあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
酸化剤として亜硝酸塩を用いてアンモニアを接触分解す
る従来のアンモニアの除去方法が有する問題を解決し、
被処理水中のアンモニア濃度を高精度で測定する必要が
ない上、全窒素濃度が低く、かつ安定した水質の処理水
が得られるとともに、装置コストの低減を図れるアンモ
ニアの接触分解方法を提供することを目的としてなされ
たものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、アンモニア含
有水中のアンモニアを接触分解する方法において、酸化
剤として亜硝酸塩と酸素もしくは酸素源物質とを併用す
ることにより、その目的を達成しうることを見い出し、
この知見に基づいて本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、アンモニア含有水に酸化剤を添加したの
ち、加温下に金属触媒と接触させてアンモニアを分解さ
せるに当たり、該酸化剤として亜硝酸塩と酸素もしくは
酸素源物質とを併用することを特徴とするアンモニアの
分解方法を提供するものである。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明方
法においては、アンモニア含有水に、酸化剤を添加した
のち、加温下に金属触媒と接触させてアンモニアを分解
させる。該触媒としては、例えばα−アルミナ、γ−ア
ルミナ、チタニア、活性炭、ジルコニア、ゼオライト、
ガラス、シリカ、シリカアルミナ、イオン交換樹脂など
の担体に、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、
銀、銅などの金属を担持したものが好ましく用いられ
る。前記金属の担持量は、担体に対して通常0.1〜1
0重量%程度である。これらの触媒はカラムに充填し、
加熱下に酸化剤が添加されたアンモニア含有水を通液し
て反応を行うのが好ましく、そしてこの場合、上向流通
液が望ましい。本発明においては、酸化剤として亜硝酸
塩と酸素もしくは酸素源物質とが組み合わせて用いられ
る。該亜硝酸塩としては、例えば亜硝酸ナトリウムや亜
硝酸カリウムなどが挙げられる。一方、酸素もしくは酸
素源物質としては、酸素や空気、過酸化水素及びオゾン
が例示される。これらの酸化剤を用いることにより、ア
ンモニアは次に示す反応式に従って、無害な窒素ガスと
水とに分解する。 亜硝酸塩(NaNO2)の場合 NH3+NaNO2→N2+NaOH+H2O 酸素源物質として過酸化水素(H22)の場合 2NH3+3H22→N2+6H2
【0006】本発明においては、前記亜硝酸塩と酸素も
しくは酸素源物質の添加方法として、以下に示す2つの
態様がある。第1の方法は、図1に示す装置を用いて実
施する方法である。図1は本発明方法を実施するための
装置の1例の概略図であって、酸化剤水溶液貯槽2に
は、亜硝酸塩と過酸化水素などの酸素源物質とを、モル
比で通常1:9ないし9:1、好ましくは4:3ないし
6:1になるように混合、溶解した酸化剤水溶液が貯留
されている。この酸化剤水溶液はポンプ3bを介して、
被処理水貯槽1からポンプ3aによって送られてきた被
処理水に添加される。この添加量は、被処理水中のアン
モニアの分解に必要な量の1.1〜1.5倍程度、好まし
くは0.8〜1.07倍程度が望ましい。酸化剤水溶液が
添加された被処理水は熱交換器4及びヒーター5を通っ
て触媒塔6に送液され、被処理水中のアンモニアが分解
される。触媒塔6を出た処理水は熱交換器4を通り、調
圧バルブ7を介して系外へ排出される。第2の方法は、
図2に示す装置を用いて実施する方法である。図2は本
発明方法を実施するための装置の異なった例の概略図で
あって、まず、亜硝酸塩水溶液貯槽8に貯留されている
亜硝酸塩水溶液がポンプ3cを介して、被処理水貯槽1
からポンプ3aによって送られてきた被処理水に添加さ
れる。この際の亜硝酸塩水溶液の添加量は、被処理水中
のアンモニアの分解に必要な量の1〜9割程度、好まし
くは7〜9割程度が望ましい。亜硝酸塩水溶液が添加さ
れた被処理水は熱交換器4及びヒーター5を通って第1
触媒塔9に送液され、被処理水中のアンモニアの大部分
が分解される。
【0007】次に、第1触媒塔9を出た処理水に、酸素
源物質として過酸化水素水溶液貯槽11に貯留されてい
る過酸化水素水溶液を、ポンプ3dを介して添加する。
この際の添加量は残留アンモニアの分解に必要な量の1
〜5倍程度、好ましくは1.5〜2倍程度が望ましい。
過酸化水素水溶液が添加された処理水は第2触媒塔10
に送液され、残留アンモニアが分解される。第2触媒塔
10を出た処理水は熱交換器4を通り、調圧バルブ7を
介して系外へ排出される。前記第1及び第2の方法で酸
化剤を添加することによって、酸化剤全体ではアンモニ
アの量に対して過剰量加えられるため、高いアンモニア
除去率を達成でき、しかも亜硝酸塩についてだけ着目し
てみると、アンモニアの量より少なくなっているため、
処理水に未反応の亜硝酸イオンが残留することがなく、
良好な水質の処理水を得ることが可能である。また、過
剰に添加された酸素源物質としての過酸化水素は、次式
に示すように酸素と水に分解されるため、処理水の水質
にはなんら影響を与えない。 2H22→O2+2H2O なお、酸化剤として酸素もしくは酸素源物質のみを用い
る場合には分解効率が悪く、反応当量の5倍以上を添加
しなければ、アンモニアを十分に分解することができな
い。触媒塔におけるアンモニアの分解条件については、
温度は通常70〜300℃、好ましくは80〜250℃
の範囲で選ばれ、反応時間は通常3〜100分間、好ま
しくは12〜30分間程度である。SVとしては0.5
〜20hr-1、好ましくは2〜5hr-1の範囲が有利であ
る。また、反応時のpHは中性付近が好ましいが、若干酸
性側又はアルカリ性側にあっても差し支えない。本発明
において、処理対象となるアンモニア含有水は、アンモ
ニウムイオンを窒素として10〜5000mg/リットル
の範囲で含有するものが適当であり、このようなアンモ
ニア含有水としては、例えば復水脱塩装置の再生排水や
肥料工場排水などが挙げられる。
【0008】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。 実施例1 図1に示す装置を用い、下記の条件でアンモニアの分解
除去試験を行い、処理水のNH4 +、NO2 -、NO3 -、及
びH22濃度を測定した。 触媒:0.5wt%Pt/チタニア、40cm3 被処理水:1×103ppm(窒素換算)濃度の(NH4)2
4水溶液 酸化剤:NaNO2・H22混合水溶液 NaNO2:9.9×103ppm(窒素換算) H22:4.0×103ppm 被処理水流量:3.0ミリリットル/分(SV4.5h
r-1) 酸化剤流量:0.30ミリリットル/分 温度:140℃ なお、酸化剤は、NaNO2とH22とのモル比が6:
1、添加量がアンモニアの1.1倍当量になるようにし
た。結果を第1表に示す。
【0009】
【表1】
【0010】第1表から分かるように全窒素濃度が10
ppm以下の処理水が得られ、除去率は約99%であっ
た。また、処理水からはH22は検出されなかった。 実施例2 図2に示す装置を用い、下記の条件でアンモニアの分解
除去試験を行い、処理水のNH4 +、NO2 -、NO3 -、及
びH22濃度を測定した。 触媒:0.5wt%Pt/チタニア、40cm3 被処理水:1×103ppm(窒素換算)濃度の(NH4)2
4水溶液 酸化剤:1.8×104ppm(窒素換算)のNaNO2水溶
液 7.3×103ppmのH22水溶液 被処理水流量:3.0ミリリットル/分(SV4.5h
r-1) 酸化剤流量:両方とも0.15ミリリットル/分 温度:140℃ なお、NaNO2はアンモニアに対して0.9倍当量、H
22はNO2 -と反応せず、残ると予想されるアンモニア
に対して2倍当量だけ添加した。結果を第2表に示す。
【0011】
【表2】
【0012】第2表から分かるように、全窒素濃度が1
0ppm以下の処理水が得られた。また処理水からはH2
2は検出されなかった。
【0013】
【発明の効果】本発明によると、被処理水中のアンモニ
ア濃度を高精度で測定する必要がなく、また酸化剤の注
入量制御の簡素化が可能となり、その結果装置コストの
低減を図ることができるとともに、酸化剤を過剰に加え
ることが可能になるため、被処理水のアンモニア濃度の
変動の影響が小さくなり、全窒素濃度が低く、かつ安定
した水質の処理水が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明方法を実施するための装置の1
例の概略図である。
【図2】図2は、本発明方法を実施するための装置の異
なった例の概略図である。
【符号の説明】
1 被処理水貯槽 2 酸化剤水溶液貯槽 4 熱交換器 5 ヒーター 6 触媒塔 8 亜硝酸塩水溶液貯槽 9 第1触媒塔 10 第2触媒塔 11 過酸化水素水溶液貯槽

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アンモニア含有水に酸化剤を添加したの
    ち、加温下に金属触媒と接触させてアンモニアを分解さ
    せるに当たり、該酸化剤として亜硝酸塩と酸素もしくは
    酸素源物質とを併用することを特徴とするアンモニアの
    分解方法。
JP17480993A 1993-06-22 1993-06-22 アンモニア含有水の処理方法 Expired - Lifetime JP3401844B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2774675A1 (fr) * 1997-12-04 1999-08-13 Stephane Vanlaer Systeme continu de traitement des eaux par oxydation par le peroxyde d'hydrogene
KR100310917B1 (ko) * 1999-10-06 2001-10-18 김수현 양식장의 암모니아가스 제거 시스템
JP2008093539A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Nippon Shokubai Co Ltd 排水の処理方法
JP2020049472A (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 太平洋セメント株式会社 アンモニア含有水の処理方法

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