JPH1028982A - アンモニア態窒素を含有する廃液の処理方法 - Google Patents

アンモニア態窒素を含有する廃液の処理方法

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JPH1028982A
JPH1028982A JP18445796A JP18445796A JPH1028982A JP H1028982 A JPH1028982 A JP H1028982A JP 18445796 A JP18445796 A JP 18445796A JP 18445796 A JP18445796 A JP 18445796A JP H1028982 A JPH1028982 A JP H1028982A
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JP
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chlorine
waste liquid
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tank
reducing agent
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Withdrawn
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JP18445796A
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Inventor
Kenichi Katayama
憲一 片山
Naoyuki Uejima
直幸 上島
Kazuo Murotani
一夫 室谷
Hiroshi Kogure
弘志 小暮
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃水中のアンモニア態窒素の酸化及び過剰の
酸化剤の還元を効率よく行うことができ、全自動運転が
可能な廃水処理方法を提供すること。 【解決手段】 アンモニア態窒素を含有する廃液に塩素
系酸化剤を注入して、廃液中のアンモニア態窒素を除去
する方法において、酸化反応槽内における廃液のpH及
び酸化還元電位(ORP)を連続的に計測し、中和剤の
添加によりpHを6.5〜7.5の中性領域に制御しつ
つ塩素系酸化剤を添加して酸化反応を行い、反応液のO
RP値がそれぞれの処理条件ごとにpH値の関数として
定められる所定の値に達した時点で還元剤の注入を開始
し、所定のORP値に達した時点で還元剤の注入を止め
るようにし、かつこれらの操作を検出されるpH値及び
ORP値に基づいて自動的に制御することを特徴とする
アンモニア態窒素を含有する廃液の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は脱硫排水等の産業排
水中に含まれるアンモニア態窒素を分解除去することに
よるアンモニア態窒素を含有する廃液の処理方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】アンモニア態窒素を含有する廃液に塩素
(Cl2 )又は塩素化合物などの塩素系酸化剤を注入し
て廃液中のアンモニア態窒素(NH4-N)を酸化分解し
て除去する廃水処理方法においては、廃液のpHを苛性
ソーダ、塩酸等のpH調整剤で中性領域に調整しなが
ら、酸化剤である塩素又は次亜塩素酸ソーダなどの塩素
化合物を注入し、次式に示される反応により、アンモニ
ア態窒素を酸化分解し、窒素ガスとして除去している。
【化1】NH4 + +HOCl→NH2 Cl+H2 O+H+ 2NH2 Cl+HOCl→N2 ↑+3HCl+H2
【0003】廃液中のアンモニア態窒素1重量部を酸化
するには化学量論的に7.6重量部の塩素が必要であ
り、このとき廃液中の残留塩素量及びアンモニア態窒素
濃度は最小となる。この最大減少点を不連続点と呼ぶ。
ただし、実際の運転においては不連続点における塩素と
アンモニア態窒素の重量比は約8:1〜10:1となっ
ている。塩素系酸化剤によるアンモニア態窒素の除去
後、亜硫酸ソーダ、二酸化硫黄等の還元剤を添加して廃
液中の残留塩素を除去する。亜硫酸による残留塩素の除
去を次式に示す。
【化2】Na2 SO3 +Cl2 +H2 O→Na2 SO4
+2HCl
【0004】上記反応を伴うアンモニア態窒素を含む廃
水の処理において従来行われている方法は、廃液中のア
ンモニア態窒素濃度を予め手分析で求め、塩素系酸化剤
の注入量を決定し、アンモニア態窒素を窒素ガスとして
除去した後、処理水中の残留塩素量を手分析で求め、還
元剤の注入量を決定するか、もしくは、酸化還元電位
(ORP)を計測し、ORP値の上昇又は低下を目安と
してアンモニア態窒素の酸化反応及び残留塩素の還元反
応の終了を見極めた後、処理水中のアンモニア態窒素及
び残留塩素を分析し、処理の完結を確認する回分法によ
るものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術においては、次のような問題点があった。 (1)廃液中のアンモニア態窒素濃度及び塩素系酸化剤
による酸化反応終了後の残留塩素濃度を手分析で求め、
その都度酸化剤及び還元剤の注入量を決定するため、多
大な労力と時間を必要とする。 (2)酸化還元電位(ORP)を計測する場合において
も、反応終了の目安として用いるのみで、反応進行時の
常時監視が必要である。 (3)塩素系酸化剤によるアンモニア態窒素の酸化反応
において、次式に示されるクロラミン、硝酸塩等の副生
成物が生じ、全窒素としての除去率の低下要因となる。
【化3】NH2 Cl+HOCl→NHCl2 +H2 O NHCl2 +HOCl→NCl3 +H2 O NH4 + +4HOCl→HNO3 +5H+ +4Cl-
2 O 特に塩素とアンモニア態窒素の重量比が9:1以上とな
る場合には、ガス状で非常に強い臭気をもつトリクロラ
ミンが形成されるため、塩素の過剰注入に対する監視が
必要である。 (4)前記(1)、(2)項ともに反応終了後、処理水
を放流する前に、処理水中のアンモニア態窒素濃度及び
残留塩素濃度の分析を行い、処理の完結を確認する必要
がある。
【0006】本発明は前記従来技術の実状に鑑み、廃水
中のアンモニア態窒素の酸化及び過剰の酸化剤の還元を
効率よく行うことができ、全自動運転が可能な廃水処理
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは塩素系酸化
剤による廃水中のアンモニア態窒素の除去方法について
種々検討し、酸化剤を注入しpHを中性領域に保持する
ことによりアンモニア態窒素の酸化反応が円滑に進行
し、反応終了時点ではORP値がそれぞれの反応状況に
応じて決定されるpH値に比例した所定の値より大きく
なること、その時点で還元剤を注入して残留塩素を除去
し、残留塩素の除去が完了するとORP値が所定の値よ
り小さくなることを見出し、本発明を完成した。
【0008】すなわち本発明は、アンモニア態窒素を含
有する廃液に塩素系酸化剤を注入してアンモニア態窒素
を酸化し、窒素ガスとして除去した後、残留塩素を還元
剤を注入して除去することにより、廃液中のアンモニア
態窒素を除去する方法において、酸化反応槽内における
廃液のpH及び酸化還元電位(ORP)を連続的に計測
し、中和剤の添加によりpHを6.5〜7.5の中性領
域に制御しつつ塩素系酸化剤を添加して酸化反応を行
い、反応液のORP値がそれぞれの処理条件ごとにpH
値の関数として定められる所定の値に達した時点で還元
剤の注入を開始し、所定のORP値に達した時点で還元
剤の注入を止めるようにし、かつこれらの操作を検出さ
れるpH値及びORP値に基づいて自動的に制御するこ
とを特徴とするアンモニア態窒素を含有する廃液の処理
方法である。
【0009】本発明は、廃液中のアンニモア態窒素(N
4-N)を塩素(Cl2 )又は塩素化合物などの塩素系
酸化剤を注入することにより回分処理する方法におい
て、廃液のpH値及びORP値を連続的に計測しながら
処理を行うようにし、pHを用いて反応を制御し、塩素
系酸化剤によるアンモニア態窒素の酸化反応終了時及び
還元剤による残留塩素の除去完了時にはpH値とORP
値の関係を用いて反応終了を見極めることにより、反応
を効率よく進行させ、全自動運転を行えるようにしたこ
とを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の方
法をさらに詳細に説明する。図1は本発明の方法を実施
するための装置構成の1実施態様を示すフロー図であ
る。図1の態様は酸化反応中のpHの制御をpH調整剤
である酸及びアルカリ剤の注入により行うものである。
図1において、原水槽1からアンモニア態窒素を含有す
る廃液を原水移送ポンプ13で反応タンク2に移送した
後、攪拌機12で反応タンク2内の廃液を攪拌しながら
酸化剤貯槽5から塩素又は次亜塩素酸ソーダなどの塩素
化合物からなる塩素系酸化剤を酸化剤注入ポンプ16で
連続的に注入する。
【0011】このとき、反応中のpHが中性領域をはず
れれば、トリクロラミンの生成及びそれに伴う悪臭が発
生するたため、反応タンク2内の廃液には酸貯槽7及び
アルカリ貯槽8から酸注入ポンプ18及びアルカリ注入
ポンプ19により酸及びアルカリでpHを6.5〜7.
5の範囲に調整する。pH調整剤としては、酸として塩
酸、硫酸等、アルカリとして苛性ソーダ、石灰等を使用
する。反応タンク2内の廃液は検水ポンプ15により、
検水タンク4へ移送され、検水タンク4内でpH及び酸
化還元電位(ORP)を連続的に計測するようにしてい
る。酸化反応が進行中のORP値は廃液の性状、反応中
のpH等により異なるがおおよそ500〜600mV程
度である。
【0012】廃液中のアンモニア態窒素が塩素系酸化剤
により酸化され、残留塩素の最大減少点つまり不連続点
に達すると、次式に示すようにORP値がpH値に比例
した(pH値の関数として表される)所定の値以上を示
す。
【数1】ORP値>−α×pH値+β 〔mV〕 ここで係数α、βは廃液の性状、酸化剤の種類等の条件
により決まる定数であり、各設備ごとに検証して決定す
る必要がある。一例として脱硫排水の処理において次亜
塩素酸ソーダを使用する場合の数値を示すとα=74、
β=1200〜1400である。
【0013】反応タンク2内のORPが上記の条件式を
満たすORP値に達したことを検知すると直ちに酸化剤
注入ポンプ16を停止する。引き続いて還元剤注入ポン
プ17で還元剤を反応タンク2内に注入し、廃液中の残
留塩素を除去する。還元剤としては亜硫酸ソーダ、二酸
化硫黄等を使用する。一例として脱硫排水の処理におい
て亜硫酸ソーダを用いた場合には、残留塩素の除去が完
了するとOPR値は400mV以下となる。そこで検水
タンク4内のORP値が400mV以下を示すと直ちに
還元剤注入ポンプ17を停止し、処理水ポンプ14で処
理水槽3へ移送する。この残留塩素の除去完了時のOR
P値も、廃液の性状、還元剤の種類等により、異なるの
で、各設備ごとに検証して決定する必要がある。
【0014】反応タンク2内で発生する可能性のあるア
ンモニアガス及び塩素ガスは、排ガスファン20で反応
槽2から吸引し、水スクラバ9、アルカリスクラバ1
0、活性炭吸着塔11を通して処理される。
【0015】図2に本発明の方法を実施するための装置
構成の第2の実施態様を示す。図2の態様はpH調整剤
として酸の注入を行わず、塩素によるアンモニア態窒素
の酸化反応において反応中に生じる酸を用いて、アルカ
リのみでpH調整を行うものである。図2の態様におい
て、塩素によるアンモニア態窒素の酸化反応終了時及び
還元剤による残留塩素の除去完了時の検出方法その他p
H調整方法以外の処理プロセスは図1の態様の場合と全
く同じである。
【0016】まず、次亜塩素酸ソーダ等の塩素系酸化剤
の注入開始後、つまりアンモニア態窒素が酸化され、モ
ノクロラミン(NH2 Cl)になる段階において、反応
槽内の廃液のpHは上昇するが、生成したモノクロラミ
ン(NH2 Cl)がさらに窒素ガスまで酸化される段階
において、生成される酸により、反応槽2内のpHが低
下を始める。このpH低下に見合うだけのアルカリ剤を
注入し、pHを7±0.5に調整しながら反応を進行さ
せることにより、アンモニア態窒素をほぼ100%除去
することができる。この方法により、不連続点塩素注入
プロセスにおける酸注入設備を削除することが可能とな
る。
【0017】前記方法において、反応タンク2内のpH
計測値に応じて自動的にpH調整剤の添加量を調整し、
ORP値がそれぞれの装置に合わせて設定された所定の
値に達した時点で自動的に還元剤が注入され、所定のO
RP値になるまで還元反応を行わせるようにすることに
より、廃液中のアンモニア態窒素及び塩素系酸化剤注入
による酸化反応後の残留塩素の手分析を行う必要がな
く、同時に反応終了後の処理水のアンモニア態窒素及び
残留塩素の分析による処理の完結の確認をその都度行う
必要もなく、アンモニア態窒素を含有する廃液の処理を
全自動で確実に行うことが可能である。
【0018】すなわち、前記のように廃液の性状、酸化
剤の種類等によってプロセスごとに定められ、pH値の
関数として表されるORP値の不連続点を求める式を予
め制御機器に組み込んでおき、検出されるORP値とp
H値によって酸化反応を制御し、還元反応についても予
めそのプロセスに特有の所定のORP値を入力しておく
ことによって、全体の操作を自動的に行うことができ
る。
【0019】
【実施例】以下実施例により本発明の効果を実証する。 (実施例1)図1の構成の装置を使用し、表1に示す組
成の廃水の処理試験を行った。酸化剤として次亜塩素酸
ソーダ(廃水1リットル当たり100mg、有効塩素濃
度12%)をpH調整剤として苛性ソーダ及び硫酸を使
用してpH6.5〜7.5の範囲で酸化処理を行い、O
RP値が775mVとなった時点で還元剤の亜硫酸ソー
ダを注入してORP値が400mVとなるまで反応さ
せ、表1に処理結果を示すようにアンモニア態窒素をほ
ぼ100%除去することができた。また、副生成反応に
よる硝酸塩の生成も20ppm程度に抑えることができ
た。この例においてORP値の設定式は次のとおりであ
る。
【数2】 ORP値>−74×pH値+1300 〔mV〕
【0020】(実施例2)図2の構成の装置を使用し、
表1に示す組成の廃水の処理試験を行った。酸化剤とし
て次亜塩素酸ソーダ(廃水1リットル当たり100m
g)を、pH調整剤として苛性ソーダを使用してpH
6.5〜7.5の範囲で酸化処理を行い、ORP値が7
60mVとなった時点で還元剤の亜硫酸ソーダを注入し
てORP値が400mVとなるまで反応させ、表1に示
すように実施例1と同様アンモニア態窒素をほぼ100
%除去することができた。また、副生成反応による硝酸
塩の生成も20ppm程度に抑えることができた。この
場合もORP値の設定式は次のとおりである。
【数3】 ORP値>−74×pH値+1300 〔mV〕
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明の方法によれば、アンモニア態窒
素を含有する脱硫排水等の産業排水の処理において、廃
水中のアンモニア態窒素の酸化及び過剰の酸化剤の還元
を効率よく行うことができ、処理反応中のpH値やOR
P値を計測し、その検出値に応じて薬剤注入量を制御す
ることにより全自動運転が可能である。また、反応終了
を確実に検知することにより、塩素系酸化剤の使用量を
最小限に抑え、かつ副生成物の生成も最小限に抑えた制
御が可能となる。また、酸注入設備を削除することも可
能で設備費、運転費さらには人件費を大幅に削減するこ
とができる。このように本発明は従来の問題点を解消し
たものであり、産業上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するための装置構成の1実
施態様を示すフロー図。
【図2】本発明の方法を実施するための装置構成の第2
の実施態様を示すフロー図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室谷 一夫 兵庫県神戸市兵庫区和田宮通り5−4−1 三菱重工環境エンジニアリング株式会社 内 (72)発明者 小暮 弘志 兵庫県神戸市兵庫区小松通5丁目1番16号 株式会社神菱ハイテック内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンモニア態窒素を含有する廃液に塩素
    系酸化剤を注入してアンモニア態窒素を酸化し、窒素ガ
    スとして除去した後、残留塩素を還元剤を注入して除去
    することにより、廃液中のアンモニア態窒素を除去する
    方法において、酸化反応槽内における廃液のpH及び酸
    化還元電位(ORP)を連続的に計測し、中和剤の添加
    によりpHを6.5〜7.5の中性領域に制御しつつ塩
    素系酸化剤を添加して酸化反応を行い、反応液のORP
    値がそれぞれの処理条件ごとにpH値の関数として定め
    られる所定の値に達した時点で還元剤の注入を開始し、
    所定のORP値に達した時点で還元剤の注入を止めるよ
    うにし、かつこれらの操作を検出されるpH値及びOR
    P値に基づいて自動的に制御することを特徴とするアン
    モニア態窒素を含有する廃液の処理方法。
JP18445796A 1996-07-15 1996-07-15 アンモニア態窒素を含有する廃液の処理方法 Withdrawn JPH1028982A (ja)

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