JPS63106555A

JPS63106555A - 水中の窒素化合物の分析装置

Info

Publication number: JPS63106555A
Application number: JP25087886A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nishikata; 西方　聡; Takashi Aoki; 隆青木
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1986-10-23
Filing date: 1986-10-23
Publication date: 1988-05-11

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】〔発明の属する技術分野〕この発明は工場、事業所からの排水、あるいは河川、湖
沼等の環境水等に含有される窒素化合物の分析装置に係
り、特に窒素化合物の合計量である全窒素ならびに窒素
化合物の一形態である硝酸性窒素（以下、Ｎｏ’；　　
Ｎ）の両方を分析し得る水中の窒素化合物の分＃７ｉ−
装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

近年、湖沼や内海等の閉鎖性水域では、窒素、燐等の栄
養塩類？贋度が増加する富栄養化が急速に進行しており
、水道水の異臭味や魚貝類の死滅等の障害が発生してい
る。このため、環境庁では窒素および燐の環境基準（昭
和５７年１２月）、排水基＄（昭和６０年７月）を相次
いで設定し、その防止対策に乗り出している。

このような基準の設定により、水中の微量の窒素、燐を
精度よく測定する必要が生じてきた。このため、本出願
友は複雑な保守点検を必要とせず、自動化に通するとい
う観点から全窒素分析装置の開発を進め、酸化剤として
オゾンを使用した「水中の窒素化合物の分析方法及び装
置」　（特開昭６０−１７８３５３号）を先願として出
願中である。

この先願に係る発明はアンモニア性窒素（Ｎ　ＨニーＮ
）、亜硝酸性窒素＜Ｎｏ＝　−Ｎ）　、硝酸性窒素（Ｎ
Ｏ″；　Ｎ）等の無機態窒素と、タンパク質、アミノ酸
等の有機態窒素の含有する試料水をアルカリ性の条件下
でオゾンと接触させて試料水中の窒素化合物を全てＮｏ
〒−Ｎに酸化したのちに、このＮｏず−Ｎを紫外線吸収
法で測定して試ｒｌ水中の窒素化合物量を求めるもので
ある。

一方、試料水中の全窒素のほかに、この中の一形態であ
るＮ０ｉ−Ｎも同時に知りたいという要求がある。すな
わち、工場、事業所等の排水は処理を行ってから放流す
るが、そのときの処理方法は活性汚泥法が主流である。

この活性ｌη泥法では存機物を生物学的に分解するのが
主目的であるが。

これ以外にＮ　ｉ　ｔｒｏｓｏｍｏｎａｓによるＮＨ’
；−ＮのＮ０７−Ｎ化およびＮ　ｉ　ｔｒｏｂａｃ　ｔ
ｅｎによるＮ０Ｔ−ＮのＮＯ；−Ｎ化という、いわゆる
生物学的硝化が起こることがある。この生物学的硝化が
起これば、全窒素濃度は変わらなくてもＮＯ″；−Ｎの
ン；度は高くなる。したがって、全窒素？ａ度のほかに
Ｎ０１−Ｎ？Ｑ度を知ることができれば生物学的硝化の
進行程度を把握できることになり、これは活性汚泥法の
運転管理上極めて有効である。

しかし、前述の先願にかかる「水中の窒素化合物の分析
方法及び装置」の発明では全窒素２１度しか分析できず
、上述の要求には応えることができないという問題点が
あった。

〔発明の目的〕

そこで、この発明の目的は全窒素と同時にＮ０７−Ｎも
分析でき、前述の公知技術に存する欠点を改良した水中
の窒素化合物の分析装置を提供することにある。

〔発明の要点〕

前述の目的を達成するため、本発明によれば、全窒素分
析系統と、硝酸性窒素分析系統とを備え、前記全窒素分
析系統は窒素化合物を含有する試料水の採取系統、アル
カリ供給系統およびオゾン供給系統を備え、試料水をア
ルカリ性の条件下でオゾンと接触させて前記試料水中の
窒素化合物をＮＯ］−Ｎに酸化分解する反応槽と、この
反応槽と接続され、この反応槽における試料水中のＮＯ
；−Ｎの測定を行う紫外線吸光度計とからなり、前記硝
酸性窒素分析系統は前記試料水の採取系統およびＮａイ
オン供給系統を備え、前記試料水とＮａ　４オンを混合
する混合槽と、この混合槽と接続され、この混合槽にお
４ＪるＮａイオンの混合された試料水６妨害物を除去す
る活性炭カラムと、この活性炭カラムと接続され、この
活性炭カラムを通過した試料水中のＮｏ；　　Ｎの測定
を行う紫外線吸光度計とからなることを特徴とする。

前述の本発明は全窒素分析系統において、試ギ４水中の
窒素化合物をＮｏ；−Ｎに酸化分解してそのＮｏ’；−
Ｎを紫外線吸収法で測定して全窒素を測定すると同時に
、硝酸性窒素分析系統において、試料水をオゾンで酸化
せず、浮遊性固形物等を除去して紫外線吸収法でＮＯ３
−Ｎを測定し、全窒素とＮｏ’；−Ｎの両方を測定する
ようにしたものである。

前述の全窒素分析系統ならびに硝酸性窒素分析系統にお
ける紫外線吸光度計は同一のもので併用して用いられる
。

また、前述反応槽中の試料水はＰＨ１１以上のアルカリ
性の条件下でオゾンと接触して酸化分解される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を添付凹面を用いて具体的に詳述する。第
１図は本発明装置の一実施例のフローシートを示す。

■は全窒素分析系統であって、これは窒素化合物を含有
する試料水の採取系統Ａ、アルカリ供給系統Ｂおよびオ
ゾン供給系統Ｃを備えた反応槽３と、この反応槽３と導
管を介して接続された紫外線吸光度計１７とを備えてな
る。分析すべき窒素化合物を含有した試料水は試料水採
取系統へを通して、ポンプ１から三方電磁弁２を経由し
て反応槽３に一定量採取される。反応槽３は試料水中の
窒素化合物をＮｏマーＮに酸化分解するための槽であっ
て、アルカリ供給系統Ｂを通じて水酸化ナトリウム溶液
をタンク４からポンプ５によって反応槽３の試料水中に
添加し、試料水のＰ　Ｈ値を１１以上に調整する０次い
で、試料水中にはオゾン供給系統Ｃを通じてオゾンが通
気される。オゾンは酸素ボンベ６中の酸素を原料とし、
オシサイザー７でオゾン発生させ、ディフューザー８か
ら試料水中に連続的に分散される。試料水中に熔解しな
かった余剰のオゾンはオゾン分解炉９で無害な酸素に熱
分解されて大気中に放出される。このようにして試料水
中の窒素化合物をＮｏ：　−Ｈに酸化するが、このとき
試料水のＰ　Ｈを１１以上に調整するのはオゾンによる
窒素化合物の酸化速度を高めるためである。

第２図は窒素化合物の一例としてＮＨ’ニーＮをオゾン
でＮｏ；−Ｎに酸化する際のＰＨの影響を示したもので
、オゾンの通気時間は１時間である。

第２図によれば、オゾンとＮＨ？−ＮはＰＨ４付近から
反応し始め、ＰＨ＞１１では９０％以上のＮ　Ｈ４；−
ＮがＮ０石−Ｎに分解されていることがわかる。

第１図において、Ｈは硝酸性窒素分析系統であって、こ
れは前記試料水の採取系統りおよびＮａ゛イオン供給系
統Ｅを備えた混合槽１０と、この混合槽１０と導管を介
して接続された活性炭カラム１６と、この活性炭カラム
と導管を介して接続された紫外線吸光度計１７とを備え
てなる。上述の硝酸性窒素分析系統■では、反応槽３で
一定時間、オゾンを通気して試料水中の窒素化合物をＮ
０丁−Ｎに分解している間に、ＮＣ）；−Ｎの測定を行
う、試料水は試料水採取系統りを通してポンプ１によっ
て三方電磁弁２を経由して混合槽１０に導入される。

また、混合槽１０にはＮａイオン供給系統Ｅを通して塩
化ナトリウム溶液タンク１１からポンプ１２によって塩
化ナトリウム溶液が注入され、試料水と混合される。混
合槽１０の試料水は次いで、三方電磁弁１３を経由して
ポンプ１４に吸引され、三方電磁弁１５を経由して活性
炭カラム１６に送られ、ここで浮遊性固形物や着色成分
、を機物等の妨害物が活性炭に吸着されて除去される。

通常はＮｏ＝−Ｎも活性炭に吸着除去されるが、本発明
では混合槽１０で試料水中に塩化ナトリウムが添加され
るため、Ｎｏ’；−Ｈの吸着は起こらない。

第３図は活性炭の添加量を変化させてＮ　ＯニーＮが活
性炭に吸着されるかどうかをみたもので、１■／ｌのＮ
０丁−Ｎ標準液に活性炭を添加し、そのろ液中のＮｏ−
；−Ｎ＞Ｈ度を測定してＮ　Ｏ；−Ｎの回収率を求めた
ものである。それと同時に、塩化ナトリウム０，８ｇを
ＮＯ：Ｎ標準液１００ｍ　ｌに添加した試料水にも活性
炭を添加してＮａ：　−Ｎの回収率を求めた結果も記し
である。このように塩化ナトリウムを添加すれば、言い
換えればＮａ”イオンを添加すれば、Ｎａ百−Ｎは活性
炭に吸着されない。

活性炭カラム１６で浮遊性固形物や着色成分、有機物等
が除去された試料水は次いで、紫外線吸光度計１７に送
られ、ここで吸光度が測定される。そしてあらかじめ測
定しておいたＮｏ＝−Ｎの検量線からＮＯｉ　　Ｎを求
めることができる。Ｎ０１−Ｎの検量線の一例として光
路長１０宵菖のセルを用い、２２０ｒｖの波長で測定し
たものを第４図に示す。

上述のように混合槽ｌＯを経て活性炭カラム１６からの
試料水のＮＯ’Ｈ−Ｎの測定が行われている間に、反応
槽３では試料水中の窒素化合物のＮ０１−Ｎへの酸化が
行われる。そして一定時間経過後酸化が完了したら、反
応槽３内の試料水には塩酸タンク１８からポンプ１９に
よって塩酸が添加されて試料水のＰＨは２乃至３に調整
される。これはオゾンによる窒素化合物の酸化と同時に
オゾンによる有機物の酸化も起こり、このとき発生する
炭酸イオンの妨害を避けるために行うものである。ＰＨ
が２乃至３に調整された試料水は三方電磁弁１３を経由
してポンプ１４に吸引され、三方電磁弁１５を経て紫外
線吸光度計１７に送られ吸光度が測定される。このとき
試料水中の浮遊性固形物、着色成分、有機物等はオゾン
によって分解されているので、試料水中の硝酸性窒素の
測定のときのように活性炭カラム１６を通す必要はない
。測定した吸光度からＮｏニーＮを求めるのは前述の硝
酸性窒素の測定のときと同様であるが、この試料水はオ
ゾンによって窒素化合物の酸化処理を受けており、窒素
化合物はすべてＮｏ；　−Ｎになっているため全窒素濃
度と読み変えることができ、このようにして、本発明装
置によれば、試料水中の全窒素とＮ０１−Ｎの両方の測
定が可能となる。第１図中、２０はレコーダー、２１．
２２は三方電磁弁である。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によれば、試料水を二分し、一方
は含有する窒素化合物をオゾンによってすべてＮｏ：　
−Ｎに酸化した後に紫外線吸収法でＮｏ；−ｐ’ｉを測
定し、他方はＮ　ａ＋イオンを添加し、活性炭カラムに
通水した後に紫外線吸収法でＮ０丁−Ｎを測定するよう
に構成したので、前者では全窒素が、後者ではＮｏ’；
−Ｎが測定されることになり、全窒素と同時にＮｏｒ−
Ｎの分析も可能になった。

なお、Ｎｏ’；　　Ｎの分析は一方で窒素化合物をオゾ
ンでＮｏ；−Ｎに酸化している間に行うことができるの
で、分析時間は全窒素を単独で分析するときと同じにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一具体例のフローシート、第２図
はＮ）！’；−Ｎのオゾン酸化におけるＰ　Ｈの影響を
表したグラフ、第３図は活性炭の添加量とＮ０１−Ｎの
吸収曲線を表したグラフ、第４図はＮｏτ〜Ｎ濃度と吸
光度の関係を表した検量線図である。 ■・・全窒素分析系統、 ■・・硝酸性窒素分析系統、Ａ、Ｄ・・試料水採取系統、Ｂ・・アルカリ供給系統、Ｃ・・オゾン供給系統、Ｅ・・Ｎａイオン供給系統、　３・・反応槽、４・・水
酸化ナトリウム溶液タンク、６・・酸素ボンベ、　７・・オゾナイザ−１１１・・塩
化ナトリウム溶液タンク、１０・・混合槽、　１６・・活性炭カラム、１７・・紫
外線吸光度計、　２０・・レコーダー。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）全窒素分析系統と、硝酸性窒素分析系統とを備え
、前記全窒素分析系統は窒素化合物を含有する試料水の
採取系統、アルカリ供給系統およびオゾン供給系統を備
え、試料水をアルカリ性の条件下でオゾンと接触させて
前記試料水中の窒素化合物をＮＯ＾−＿３−Ｎに酸化分
解する反応槽と、この反応槽と接続され、この反応槽に
おける試料水中のＮＯ＾−＿３−Ｎの測定を行う紫外線
吸光度計とからなり、前記硝酸性窒素分析系統は前記試
料水の採取系統およびＮａイオン供給系統を備え、前記
試料水とＮａイオンを混合する混合槽と、この混合槽と
接続され、この混合槽におけるＮａイオンの混合された
試料水の妨害物を除去する活性炭カラムと、この活性炭
カラムと接続され、この活性炭カラムを通過した試料水
中のＮＯ＾−＿３−Ｎの測定を行う紫外線吸光度計とか
らなる水中の窒素化合物の分析装置。
（２）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、全
窒素分析系統ならびに硝酸性窒素分析系統における紫外
線吸光度計は同一のもので併用されてなる水中の窒素化
合物の分析装置。
（３）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前
記反応槽中の試料水がＰＨ１１以上のアルカリ性の条件
下でオゾンと接触されることを特徴とする水中の窒素化
合物の分析装置。