JPS588744B2 - 水中のアンモニア性窒素分析方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は都市排水等の有機性汚水中のアンモニア性窒素
の分析方法に関する。

都市周辺から拡大しつつある環境汚染にともなって、日
夜排出される大量の排水中に含まれる窒素及びリン化合
物に起因する河川湖沼あるいは海洋の富栄養化現象が深
刻な社会問題となっている。

この富栄養化の防止策として、排水中の窒素あるいはリ
ン化合物の除去技術が開発されているが、これらの除去
技術の進歩とともに、窒素あるいはリン化合物の検出法
、とりわけ、オンラインで長期間安定した測定が可能な
分析装置の開発が望まれている。

一方、排水はＢＯＤを除去するとともに、通常、活性汚
泥法などにより処理されるが、この処理水中においては
、窒素は通常アンモニアとして存在する場合が多い、し
たがって、活性汚泥処理水中のアンモニアを測定するこ
とは、以後の窒素除去プロセスを制御する上で非常に有
効である。

しかしながら、従来の比色式アンモニア自動分析装置は
、検水の炉過系統あるいは試薬の保守が煩雑であり、ま
た、電極式アンモニア分析装置は電極の保守が煩雑であ
るため、両者ともオンライン用計測器として使用するに
は十分満足できるものとは言えない。

本発明は、これら従来のアンモニア分析装置のオンライ
ン計器としての欠点に鑑み、保守が容易で、長時間安定
した測定を行なうことのできるアンモニア性窒素分析方
法の提供を目的とする。

本発明は予めｐＨ１１以上に調整した検水に空気を注入
すると、排出ガスとともにＮＨ３が放出されるが、その
排出ガス中のＮＨ３分圧は検水中のＮＨ３濃度に比例す
るのでＮＨ４＋濃度既知のアンモニア溶液を検水に一定
量添加すると、検水中のＮＨ３濃度増加に比例して排出
ガスのＮＨ３＋圧は増加するが、この排出ガスを空気で
希釈し、ＮＨ３分圧かもとの値になる様に希釈空気流量
を調節すると、この希釈空気量の逆数は検水中のＮＨ３
濃度に比例する原理に基づいて、水中のアンモニア性窒
素量を測定するもので、検水から排出したガス中のＮＨ
３分圧を介して、検水中のＮＨ３濃度を検出するので、
検出端を検水に接触させることなく、検水中のＮＨ３濃
度を測定できるものであって、検出端が汚損することが
なく、またＮＨ３検出部の検出端の特性がある程度変化
しても測定値には影響しないため、長期間校正しないで
使用できる効果を有するものである。

次に本発明による実施例につき、図を参照して説明する
。

第１図は本発明の方法を実施するための分析装置の一実
施例の概略構成を示す。

第１図においてＰ１は検水ｐＨ１１にするためのアルカ
リを注入する薬注ポンプ、Ｐ２は検水にアンモニア標準
溶液を注入するための薬注ポンプ、Ｐ３は検水サンプリ
ングポンプまたｖ１，ｖ２，ｖ３は電磁弁でありＰ１，
Ｐ２，Ｐ８，ｖ１，ｖ２，Ｖ３は予め設定されたプログ
ラムに従いシーケンス制御される。

１は気液接触部、２は排出ガス中のＮＨ３分圧を検出し
、ＮＨ３分圧信号を発信するＮＨ３検出部、３はＮＨ３
分圧信号値が導かれ、外部からサンプル信号入力時の分
圧信号値を一定時間記憶し、この記憶値を発信するサン
プルホールド回路、４は（記憶値一分圧信号値）が偏差
入力信号として導かれ、希釈空気量を調節するための操
作信号を発信する調節計、５は排出ガスを希釈するため
の希釈空気量を調節する流量制御バルブ、６は希釈空気
流量を測定し、希釈空気量信号Ｆを発信する流量計、７
は希釈空気流量信号Ｆが導かれ、その逆数１／Ｆを計算
する演算器、８はレコーダである．上記、各部を具備し
た本発明による水中のアンモニア性窒素分析装置は、先
ずサンプリングポンブＰ３及び電磁弁ｖ１を介して検水
が気液接触部１に導かれ、アルカリ注入ポンプＰ１によ
り一定量のアルカリを注入することにより、検水の田Ｈ
を１１以上に調節する。

水中でＮＨ，とＮＨ４＋は第（１）式に示す ＮＨ３＋Ｈ２０＝ＮＨ４＋＋ＯＨ一（Ｌ）のように平衡
関係にあるが、ｐｌ＝ｌ１ではＮＨ３が９８％を占め、
さらにーＨ〉１１に調節された検水中のアンモニア性窒
素は、ほとんどＮＨ３、すなわち。

溶存アンモニアガスとして存在する。気液接触部１の低
部からはエアーポンブＰ４により一定流量ＦＯにて空気
が注入され、気液接触部１上部から排出されるが、ＮＨ
３は注入空気が気泡として検水中を上昇する過程で検水
中から気泡中へ放出されるため、排出ガス中には、一定
量のＮＨ３が含まれる。

排出ガス中のＮＨ３分圧をμ。とすると、μは式（２）
で表わされる。

ここで、ＫＬはＮＨ３に関する液膜係数、Ａは気液接触
面積、Ｃは検水中のＮＨ３濃度である。

なお、２この際スイッチＳは開いており、電動バルブ５
は作動していない。

また希釈空気は電磁弁Ｖ３を介して、ａ側に放出されて
おり、排出ガスは希釈されず、ＮＨ８検出部２はμ。

を検出する。次にサンプルホールド回路３により、μ０
を記憶した後、ＮＨ４＋濃度Ｃ。

のアンモニア標準溶液をｘｎｌ注入し、それと同時に希
釈空気を電磁弁ｖ３を介して、排出ガス配管内（ｂ側）
へ注入すると検水中のＮＨ３濃度はＣ＋Ｃｏｘ／ｙとな
る。

但し検水の体積Ｖはアンモニア標準溶液を注入すること
によりほとんど変化しないものとする。

したがって希釈空気流量をＦとすると，ＮＨ３検出部２
の測定値μは式（４）のようになる。

さらに、スイッチＳを閉じると電動バルブ５はμ。

一μ一０となる様にするため希釈空気流量の自動調整が
完了した時点では式（５）が成立する。

となり、検水中のＮＨ３濃度ＣはＦの逆数に比例し、流
量計６により検出した希釈空気量信号Ｆの逆数演算器７
で求めることにより、ＮＨ３濃度Ｃを測定することがで
きる。

次に電磁弁ｖ２を開き、検水を排出するが、それと同時
に、スイッチＳを開き、さらに希釈空気をａ側に放出す
ることにより、Ｆは次の測定時まで固定され、Ｃの測定
値まで固定される。

上記の検水サンプリングから検水排出までのシーケンス
をくり返すことにより、一定時間おきに、検水中のアン
モニア性窒素が測定されるものである。

式（５）にはμ。

，μが含まれず、またＫＬＡは消去されるため、測定値
は水質変化などによるＫＬＡの変化、およびＮＨ３検出
端の特性変化に影響されない。

またＮＨ３検出端としては、たとえばアンモニア電極の
ような対数特性のものであっても、また光学式検出端の
ような指数特性のものでも伺らさしつかえない。

このように、本発明によるアンモニア性窒素分析方法は
、検水が検出端に接触しないため、検出端の汚れによる
トラブルがなく、また検出端の校正の必要がないため、
長時間にわたり安定した測定が可能であり、オンライン
で安定した測定が望まれるプロセス用分析計として要求
を満たすことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による分析方法を実施するためのアンモ
ニア性窒素分析装置の構成を示すブロック線図である。 １・・・気液接触部、２・・・ＮＨ３検出部、３・・・
サンプルホールド回路、４・・・流量調節計、５・・・
電動バルブ、６・・・流量計、７・・・逆数演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ｐＨ１１以上に調節した検水と一定流量の空気とを
   接触させる気液接触部と、前記気液接触部へ一定量のア
   ンモニア標準溶液を注入する手段と、前記気液接触部か
   らの排出ガス中のアンモニアガスの分圧を測定するＮＨ
   ２検出部と、前記排出ガス中に希釈空気を注入する手段
   とを備え、第一段階として前記検水が入れられた気液接
   触部へ一定流量の空気を注入し、前記検水中からこの空
   気中に放出されたアンモニアガスの分圧を測定し、第二
   段階として前記アンモニア標準溶液を前記気液接触部へ
   一定量注入し、第三段階としてその気液，接触部からの
   排出ガス中に前記希釈空気を注入し、この希釈された排
   出ガス中のアンモニアガス分圧が前記第１段階にて測定
   されたアンモニアガス分圧と等しくなるように前記希釈
   空気の流量を調節し、この希釈空気の流量から前記検水
   中のアンモニア性窒素濃度を測定することを特徴とする
   水中のアンモニア性窒素分析方法。