KR20240066070A - 암모니아 함유 유수의 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
빌지수 등의 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액(암모니아 함유 유수)으로부터 암모니아를 제거하는 데 적합한 처리 장치 및 처리 방법을 제공한다.
처리 장치(10)는 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액으로부터 암모니아를 제거한다. 처리 장치(10)는 피처리액으로부터 유분을 제거하는 유수 분리 장치(1)와, 유수 분리 장치(1)에서 유분이 제거된 피처리액과 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 혼합하여 암모니아를 분해하는 처리조(2)를 구비한다.
처리 장치(10)는 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액으로부터 암모니아를 제거한다. 처리 장치(10)는 피처리액으로부터 유분을 제거하는 유수 분리 장치(1)와, 유수 분리 장치(1)에서 유분이 제거된 피처리액과 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 혼합하여 암모니아를 분해하는 처리조(2)를 구비한다.
Description
본 발명은 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액(본 개시에서는 “암모니아 함유 유수(油水)”라고도 한다.)으로부터 암모니아를 제거하기 위한 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 폐수에 기름 등이 혼합된 불필요 액체(본 개시에서는 “빌지(bilge)수”라 한다.)가 발생하지만, 빌지수를 그대로 해양으로 배출할 수 없기 때문에 잔류유 함유량이 배출 기준 이하로 되도록 빌지수를 처리할 필요가 있다. 빌지수는 통상, 유수 분리 장치에 의해 수분과 유분이 분리되고, 유수 분리 장치에서는 막처리에 의해 수분과 유분을 분리하는 것이 일반적이다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조).
근래, CO2배출량 삭감을 위해, 선박에 있어서, 암모니아를 연료의 일부로 하는 엔진의 개발이 진행되고 있다. 암모니아를 엔진의 연료로서 사용하는 경우, 엔진의 관리 시 등에 빌지수에 암모니아가 포함될 가능성이 있다. 그러나 암모니아를 함유한 빌지수를 유수 분리 장치에서 막처리해도 유분과 함께 암모니아를 분리할 수는 없다. 그 때문에, 빌지수로부터 암모니아를 제거하기 위해서는, 다른 처리가 필요하게 된다.
빌지수로부터 암모니아를 제거하는 방법으로서는, 예를 들면, 차아염소산나트륨(별명은 차아염소산소다)이나 차아염소산을 빌지수에 첨가하여 빌지수에 포함되는 암모니아를 차아염소산나트륨이나 차아염소산과 반응시켜서 질소 가스까지 분해하는 방법이 생각된다. 그러나 빌지수에 차아염소산나트륨이나 차아염소산을 첨가한 경우, 차아염소산나트륨이나 차아염소산은 빌지수에 포함되는 유분과도 반응하기 때문에 암모니아를 분해하기 위한 차아염소산나트륨이나 차아염소산의 첨가량이 다대해진다는 과제가 있다.
또한, 암모니아 스트리핑법에 의해, 수중의 암모니아 이온을 수산화물 이온과 반응시켜서 암모니아 가스를 대기로 방산시키는 것도 생각되지만, 이 방법을 실시하는 데는, 처리 장치가 대규모로 된다. 특히, 선박 내에서는 스페이스가 한정되어 있기 때문에 대규모의 처리 장치를 설치하는 것이 곤란하다.
본 발명은 상기 과제를 해결하는 것에 착안하여 이루어진 것이고, 빌지수 등의 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액(암모니아 함유 유수)으로부터 암모니아를 제거하는 데 적합한 처리 장치 및 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 항 1에 기재된 처리 장치를 주제로 한다.
항 1. 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액으로부터 암모니아를 제거하는 처리 장치로서,
상기 피처리액으로부터 유분을 제거하는 유수 분리 장치와,
상기 유수 분리 장치에서 유분이 제거된 상기 피처리액과 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 혼합하여 암모니아를 분해하는 처리조를 구비하는 처리 장치.
또한, 본 발명의 처리 장치는 상기 항 1에 기재된 처리 장치의 바람직한 양태로서, 이하의 항 2에 기재된 처리 장치를 포함한다.
항 2. 염수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨을 생성하는 전기 분해 장치를 더 구비하고,
상기 전기 분해 장치에서 생성된 차아염소산나트륨이 상기 처리조에 공급되어 유분이 제거된 상기 피처리액에 혼합되는 항 1에 기재된 처리 장치.
또한, 본 발명의 처리 장치는 상기 항 2에 기재된 처리 장치의 바람직한 양태로서, 이하의 항 3에 기재된 처리 장치를 포함한다.
항 3. 상기 염수는 해수인 항 2에 기재된 처리 장치.
또한, 본 발명의 처리 장치는 상기 항 3에 기재된 처리 장치의 바람직한 양태로서, 이하의 항 4에 기재된 처리 장치를 포함한다.
항 4. 상기 염수는 농축된 해수인 항 3에 기재된 처리 장치.
또한, 본 발명의 처리 장치는 상기 항 1에 기재된 처리 장치의 바람직한 양태로서, 이하의 항 5에 기재된 처리 장치를 포함한다.
항 5. 상기 처리조는 유분이 제거된 상기 피처리액 및 염수의 혼합액이 공급되고, 상기 혼합액을 전기 분해하여 차아염소산나트륨을 생성하고, 또한 해당 차아염소산나트륨을 유분이 제거된 상기 피처리액 중의 암모니아와 반응시키도록 구성되는 항 1에 기재된 처리 장치.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 항 6에 기재된 처리 방법을 주제로 한다.
항 6. 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액으로부터 암모니아를 제거하는 처리 방법으로서,
상기 피처리액으로부터 유분을 제거하는 유수 분리 단계와,
상기 유수 분리 단계 후의 유분이 제거된 상기 피처리액과 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 혼합하여 암모니아를 분해하는 분해 처리 단계를 실시하는 처리 방법.
또한, 본 발명의 처리 방법은 상기 항 6에 기재된 처리 방법의 바람직한 양태로서, 이하의 항 7에 기재된 처리 방법을 포함한다.
항 7. 염수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨을 생성하는 전기 분해 단계를 더 실시하고,
상기 전기 분해 단계에서 생성된 차아염소산나트륨이, 상기 유수 분리 단계 후의 유분이 제거된 상기 피처리액에 혼합되는 항 6에 기재된 처리 방법.
본 발명에 있어서는, 물에 기름이 섞인 피처리액에 암모니아가 함유되어 있어도, 우선은 유수 분리 장치에 의해 수분과 유분을 분리함으로써 피처리액으로부터 유분을 제거하고, 그 후, 유분을 제거한 피처리액에 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 첨가함으로써 피처리액에 포함되는 암모니아를 질소 가스까지 분해한다. 그 때문에, 본 발명에 따르면, 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 피처리액에 포함되는 암모니아와 효과적으로 반응시켜서 암모니아를 분해할 수 있다. 따라서, 피처리액 중의 암모니아를 분해하기 위한 차아염소산나트륨이나 차아염소산의 첨가량이 다대해진다는 과제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관련되는 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 처리조에서의 주입 염소량과 잔류 염소 농도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 3은 전기 분해 장치의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 관련되는 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 처리조에서의 주입 염소량과 잔류 염소 농도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 3은 전기 분해 장치의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 관련되는 처리 장치의 개략 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 첨부 도면을 참조해서 설명한다. 본 발명의 처리 장치 및 처리 방법은 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액(암모니아 함유 유수)으로부터 암모니아를 제거하는 기술에 관한 것이다. 또한, 본 개시에 있어서, “암모니아를 함유한 물”이란, 암모니아 가스가 용해한 물, 액체 암모니아가 혼입된 물을 의미한다. 본 발명의 처리 장치 및 처리 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 암모니아를 엔진의 연료의 일부로서 사용하는 선박에서 생성되는 암모니아를 함유한 빌지수를 해양으로 배출할 때에 적합하게 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관련되는 처리 장치(10)의 개략 구성도이다. 본 실시형태의 처리 장치(10)는 유수 분리 장치(1)와, 처리조(2)와, 전기 분해 장치(3)를 구비한다.
유수 분리 장치(1)는 불순물을 포함하는 액체를 예를 들면, 여과막 등의 선택성을 가지는 막(격벽)에 통과시킴으로써 액체에 섞인 사전 결정 물질을 해당 액체로부터 분리하는 장치이다. 유수 분리 장치(1)는 피처리액 중의 불순물인 유분을 수분과 분리하여 피처리액으로부터 제거한다.
유수 분리 장치(1)는 코어레서(coalescer)라 불리는 막카트리지를 구비하고 있다. 피처리액인 암모니아 함유 유수가 코어레서를 통과함으로써 암모니아 함유 유수 중에 혼탁하는 기름 방울이 코어레서에 포착되고, 포착된 기름 방울끼리가 결합하여 조립화(粗粒化)한다. 그 결과, 조립화한 기름 방울이 코어레서로부터 이탈한 후에 부력을 늘려서 유수 분리 장치(1) 내를 부상함으로써 유분이 수분으로부터 분리된다.
분리한 유분은 배유부(排油部)로부터 유수 분리 장치(1)의 외부로 배출된다. 유분이 제거되어 유분 농도(잔류유 함유량)가 저하한 피처리액(본 개시에서는 “암모니아 함유수”라고도 한다.)은 배수부(排水部)로부터 유수 분리 장치(1)의 외부로 배출된다. 또한, 본 개시에 있어서, 피처리액에 혼합되는 유분은 완전히 피처리액으로부터 제거되어 있을 필요는 없고, 암모니아 함유수의 잔류유 함유량이 매우 적으면 좋으며, 예를 들면, 15ppm 이하, 바람직하게는 5ppm 이하이면 좋다.
상기한 유수 분리 장치(1)의 구성은 공지이고, 유수 분리 장치(1)는 종래 공지된 것을 이용할 수 있다. 예를 들면, 일본국 특개2006―198483호 공보에 기재된 유수 분리 장치를 유수 분리 장치(1)에 이용할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 피처리액인 암모니아 함유 유수는 저류(貯留) 탱크(4)에 저류되어 있다. 암모니아 함유 유수는 도시하지 않는 공급 펌프의 구동 및 유량 제어 밸브의 개폐 조작에 의해 사전 결정량이 관로(L1)를 지나서 유수 분리 장치(1)에 공급된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유수 분리 장치(1)로부터 배출된 암모니아 함유수는 관로(L2)를 지나서 처리조(2)에 공급된다. 처리조(2)는 암모니아 함유수에 차아염소산나트륨의 수용액을 첨가하고, 암모니아 함유수와 차아염소산나트륨을 혼합하여 암모니아 함유수에 포함되는 암모니아를 분해한다. 이에 따라, 암모니아가 암모니아 함유수로부터 제거된다. 차아염소산나트륨과 암모니아의 반응식은 이하의 식(1)에 나타내는 대로이다.
2NH3＋3NaOCl→N2↑＋3H2O＋3NaCl (1)
구체적으로는, 차아염소산나트륨(NaOCl)은 수용액의 상태에서는 차아염소산이온(OCl－)으로서 존재하고, 차아염소산나트륨의 수용액의 액성은 알칼리성이다. 이하의 식(2)―(4)에 나타내는 바와 같이, 차아염소산이온이 수중의 암모니아와 반응함으로써 암모니아는 분해되고, 최종적으로 질소(N2)까지 분해된다.
NH3＋OCl－→NH2Cl＋OH－ (2)
NH2Cl＋OCl－→NHCl2＋OH－ (3)
NH2Cl＋NHCl2→N2↑＋3HCl (4)
암모니아의 분해 과정에서는 식(2) 및 (3)과 같이, 클로로아민이 중간 생성물로서 생성되고, 모노클로로아민(NH2Cl)과 디클로로아민(NHCl2)의 등몰 반응에 의해 암모니아가 최종적으로 질소 가스로 분해된다. 암모니아 함유수에 차아염소산나트륨의 수용액을 첨가하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 당초에는 클로로아민의 생성에 의해 첨가량에 동반하여 잔류 염소 농도가 증가하지만, 극대점까지 첨가되면, 클로로아민끼리(모노클로라민 및 디클로라민)의 반응에 의해 질소를 생성하고, 잔류 염소 농도가 감소하여 불연속점에 도달한다. 불연속점을 넘으면, 차아염소산나트륨의 첨가에 의해 잔류 염소 농도가 다시 증가한다. 이와 같이, 불연속점은 암모니아의 분해 제거가 끝난 것의 기준으로 되는 포인트이고, 염소 주입량(차아염소산나트륨의 주입량)을 결정하기 위한 중요한 기준으로 된다.
처리조(2)에 있어서, 그 온도 및 pH는 차아염소산나트륨에 의한 암모니아의 분해에 적합한 온도 및 pH로 설정된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 처리조(2)에 공급되는 차아염소산나트륨의 수용액은 저류 탱크(5)에 저류되어 있다. 차아염소산나트륨의 수용액은 도시하지 않는 공급 펌프의 구동 및 유량 제어 밸브의 개폐 조작에 의해 사전 결정량이 관로(L3)를 지나서 처리조(2)에 공급된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 차아염소산나트륨의 수용액은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 전기 분해 장치(3)에서 생성된다. 전기 분해 장치(3)는 무격막 전기 분해 장치이고, 염수(염화나트륨 수용액)를 전기 분해함으로써 차아염소산나트륨을 현장에서 생성한다. 차아염소산나트륨은 시간의 경과와 함께 유효 염소 농도가 저하하고, 또한 유해한 염소산이 발생한다. 그 때문에, 차아염소산나트륨은 적절한 관리가 필요하게 된다. 본 실시형태와 같이, 전기 분해 장치(3)에 의해 차아염소산나트륨을 현장에서 필요량만큼 생성함으로써 차아염소산나트륨의 품질 저하를 억제할 수 있어서, 차아염소산나트륨의 관리의 수고를 줄일 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전기 분해 장치(3)는 염수를 저류하는 전기 분해조(30)와, 전기 분해조(30)에 수용되는 양극(31) 및 음극(32)과, 직류 전원 장치(33)를 구비한다. 전기 분해조(30)에 염수를 저류하고, 직류 전원 장치(33)에 의해 양극(31)과 음극(32)의 사이에 사전에 결정된 전압을 인가하면, 전기 분해에 의해 양극(31)에 염소 이온(Cl－)이, 음극(32)에 나트륨 이온(Na＋)이 각각 끌어당겨져서 이하의 반응식(5) 및 (6)에 나타내는 반응이 일어난다. 이에 따라, 양극(31)에 염소(Cl2)가, 음극(32)에 수산화나트륨(가성 소다, NaOH)과 수소(H2)가 각각 발생한다.
수소는 가스로 되어 전기 분해조(30)의 상부로부터 외부로 배출되고, 도시하지 않는 처리기로 분해한 후, 또는 공기로 희석한 후에 대기로 방출된다. 한편, 염소와 수산화나트륨은 액중에서 이하의 반응식(7)에 나타내는 반응이 즉시 일어나고, 이에 따라, 차아염소산나트륨(NaOCl)이 생성된다. 차아염소산나트륨은 수용액의 상태로 관로(L4)를 지나서 저류 탱크(5)에 공급된다.
양극: 2Cl－→Cl2＋2e－ (5)
음극: 2Na＋＋2H2O＋2e－→2NaOH＋H2 (6)
액중: Cl2＋2NaOH→NaOCl＋NaCl＋H2O (7)
식(5)에서 (7)을 정리하면, 이하의 식(8)과 같이 된다.
NaCl＋H2O→H2↑＋NaOCl (8)
상기한 전기 분해 장치(3)의 구성은 공지이고, 전기 분해 장치(3)는 종래 공지된 것을 이용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 전기 분해 장치(3)는 각 전극(31, 32)의 냉각기(34)를 구비하고 있다. 각 전극(31, 32)은 중공의 상자형을 나타내고 있고, 내부에 냉매를 도입 가능하다. 냉매는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 물이나 해수를 이용할 수 있고, 관로(L10)를 통하여 각 전극(31, 32)에 냉매가 공급되고, 관로(L11)를 통하여 각 전극(31, 32)으로부터 냉매가 배출된다.
각 전극(31, 32)이 냉각됨으로써 각 전극(31, 32)의 온도 상승에 의해 액중에서 생성되는 차아염소산나트륨이 분해하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 각 전극(31, 32)의 온도 상승을 억제함으로써 각 전극(31, 32)의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 생성되는 차아염소산소다의 수용액의 온도를 내림으로써 처리조(2)에서 차아염소산소다의 수용액이 첨가되는 암모니아 함유수 중의 암모니아가 기화하는 것을 억제할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 전기 분해 장치(3)에 공급되는 염수는 저류 탱크(6)에 저류되어 있다. 염수는 도시하지 않는 공급 펌프의 구동 및 유량 제어 밸브의 개폐 조작에 의해 사전 결정량이 관로(L5)를 지나서 전기 분해 장치(3)에 공급된다.
염수는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 수도수에 염을 첨가하여 생성한 포화 염수, 해수, 농축 해수(고농도 해수) 등을 이용할 수 있지만, 바람직하게는 해수이고, 보다 바람직하게는 농축 해수이다. 해수는 풍부하게 존재하기 때문에 염수에 해수를 이용함으로써 비용 절감을 도모할 수 있다. 또한, 전기 분해 장치(3)에 있어서는, 염수의 염분 농도가 높을수록, 소비 전력을 억제할 수 있기 때문에 염수에 농축 해수를 이용함으로써 에너지 절약을 도모할 수 있다. 농축 해수의 염분 농도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 4％ 이상이다.
염수가 해수인 경우, 도시하지 않는 해수 펌프로 바다에서 퍼올린 해수를 관로를 통하여 저류 탱크(6)에 저류할 수 있다.
한편, 염수가 농축 해수인 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 바다에서 퍼올린 해수를 농축함으로써 담수를 제조하는 조수 장치(7)에 있어서, 농축에 의해 생성되는 농축 해수(소금물)를 관로(L6)를 통하여 저류 탱크(6)에 저류할 수 있다. 이 경우, 조수 장치(7)에서 제조되는 담수를 냉각수로서 전기 분해 장치(3)에 공급할 수 있다. 또한, 조수 장치(7)에서의 제조수는 아니고, 수도수나 해수를 전기 분해 장치(3)에 공급해도 좋다.
조수 장치(7)는 해수를 증발하여 농축하고, 또한 생성하는 증기의 응축에 의해 담수를 제조하는 증발식 해수 담수화 장치(예를 들면, 다중 효용식, 다단 플래시식, 플레이트식, 튜불러식, 증기 압축식 등), 침투압 이상으로 가압한 해수를 반투막에 공급하여 담수를 제조하는 역침투막식 해수 담수화 장치 등, 여러 가지의 종래 공지된 것을 이용할 수 있다.
상기한 본 실시형태의 처리 장치(10)는 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액(암모니아 함유 유수)으로부터 암모니아를 제거하기 위해, 유수 분리 장치(1)에서 피처리액으로부터 유분을 제거하는 유수 분리 단계를 실시하고, 처리조(2)에서 유수 분리 후의 유분이 제거된 피처리액(암모니아 함유수)과 차아염소산소다를 혼합하여 암모니아를 분해하는 분해 처리 단계를 실시한다.
이에 따라, 본 실시형태의 처리 장치(10) 및 처리 방법에 있어서는, 물에 기름이 섞인 피처리액에 암모니아가 함유되어 있어도, 우선은 유수 분리 장치(1)에서 수분과 유분을 분리함으로써 피처리액으로부터 유분을 제거하고, 다음으로, 처리조(2)에서 유분을 제거한 피처리액에 차아염소산나트륨을 첨가함으로써 피처리액에 포함되는 암모니아를 질소 가스까지 분해한다. 그 때문에, 본 실시형태의 처리 장치(10) 및 처리 방법에 따르면, 차아염소산나트륨을 피처리액에 포함되는 암모니아와 효과적으로 반응시켜서 암모니아를 분해할 수 있다. 따라서, 피처리액 중의 암모니아를 분해하기 위한 차아염소산나트륨의 첨가량이 다대해진다는 과제를 해결할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 처리 장치(10)는 전기 분해 장치(3)에서 염수를 전기 분해하여 차아염소산소다를 생성하는 전기 분해 단계를 실시한다. 이와 같이, 본 실시형태의 처리 장치(10) 및 처리 방법에서는, 전기 분해 장치(3)에서 염수를 전기 분해함으로써 차아염소산나트륨을 현장에서 필요량만큼 생성할 수 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 처리 장치(10) 및 처리 방법에 따르면, 시간의 경과에 따라 차아염소산나트륨의 유효 염소 농도가 저하하는 등의 차아염소산나트륨의 품질 저하를 억제할 수 있고, 또한 시간의 경과에 따라 유해한 염소산이 발생하는 것을 방지하는 등의 차아염소산나트륨의 관리에 드는 수고를 줄일 수 있다.
또한, 본 실시형태의 처리 장치(10)는 전기 분해 장치(3)에서의 전기 분해 단계에 있어서, 염분 농도가 높은 농축 해수를 전기 분해하여 차아염소산소다를 생성하고 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 처리 장치(10) 및 처리 방법에 따르면, 전기 분해 장치(3)에서의 전기 분해 단계의 소비 전력을 억제할 수 있기 때문에 에너지 절약을 도모할 수 있다.
이상, 본 발명의 하나의 실시형태에 대하여 설명했지만, 상기 도 1에 도시한 실시형태는 어디까지나 예시로서, 제한적인 것은 아니다. 그 때문에, 본 발명은 상기 도 1에 도시한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 여러 가지 변형이 가능하다.
예를 들면, 상기 도 1에 도시한 실시형태에서는, 처리조(2)에 공급하는 차아염소산소다의 수용액을 전기 분해 장치(3)(전기 분해 단계)에서의 염수의 전기 분해로 생성하고 있다. 다른 실시형태에서는, 차아염소산소다의 수용액을 다른 방법, 예를 들면, 수산화나트륨 수용액에 염소 가스를 반응시킴으로써 생성하도록 구성해도 좋다.
또한, 예를 들면, 상기 도 1에 도시한 실시형태에서는, 처리조(2)에서 유분이 분리된 암모니아 함유수와 차아염소산나트륨의 수용액을 혼합함으로써 피처리액에 포함되는 암모니아를 분해하고 있다. 다른 실시형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 처리조(2’)는 유분이 제거된 피처리액(암모니아 함유수) 및 염수(염화나트륨 수용액)의 혼합액이 공급되고, 해당 혼합액을 전기 분해하여 차아염소산나트륨을 생성하고, 또한 해당 차아염소산나트륨을 유분이 제거된 피처리액 중의 암모니아와 반응시키도록 구성해도 좋다. 또한, 도 4의 실시형태의 처리 장치(10’)에 있어서, 상기 도 1의 실시형태의 처리 장치(10)와 같은 구성 요소에는 같은 부호를 붙이고 있고, 상기 도 1의 실시형태에서의 설명이 도 4의 실시형태에서도 적용된다.
도 4의 실시형태의 처리 장치(10’)에서는, 유수 분리 장치(1)에서 유분이 제거된 피처리액(암모니아 함유수)은 유수 분리 장치(1)로부터 배출되면, 관로(L7)를 지나서 혼합 탱크(8)에 공급된다. 혼합 탱크(8)에는, 도시하지 않는 공급 펌프의 구동 및 유량 제어 밸브의 개폐 조작에 의해, 저류 탱크(6)로부터 사전 결정량의 염수, 바람직하게는 해수, 보다 바람직하게는 농축 해수가 관로(L8)를 지나서 공급된다. 혼합 탱크(8)는 암모니아 함유수와 염수의 혼합액을 저류하고 있다. 혼합액은 도시하지 않는 공급 펌프의 구동 및 유량 제어 밸브의 개폐 조작에 의해 사전 결정량이 관로(L9)를 지나서 처리조(2’)에 공급된다.
처리조(2’)는 상기 도 1의 실시형태에서의 처리조(2)와 전기 분해 장치(3)의 기능을 겸하고 있다. 즉, 처리조(2’)는 도시는 생략하지만, 도 3에 도시한 전기 분해 장치(3)와 마찬가지로, 혼합액을 저류하는 전기 분해조(30)와, 전기 분해조(30)에 수용되는 양극(31) 및 음극(32)과, 직류 전원 장치(33)와, 각 전극(31, 32)을 냉각하기 위한 냉각기(34)를 구비한 무격막 전기 분해 장치로서 기능한다.
처리조(2’)에 있어서, 전기 분해조(30)에 혼합액을 저류하고, 직류 전원 장치(33)에 의해 양극(31)과 음극(32)의 사이에 원하는 전압을 인가하면, 혼합액에 포함되는 염수의 전기 분해에 의해, 양극(31)에 염소 이온(Cl－)이, 음극(32)에 나트륨 이온(Na＋)이 각각 끌어당겨져서, 상기 도 1의 실시형태의 반응식(5) 및 (6)에 나타내는 반응식과 같은 반응이 일어난다. 이에 따라, 양극(31)에 염소(Cl2)가, 음극(32)에 수산화나트륨(가성 소다, NaOH)과 수소(H2)가 각각 발생한다.
수소는 가스로 되어 전기 분해조(30)의 상부로부터 외부로 배출되고, 도시하지 않는 처리기로 분해한 후, 또는 공기로 희석한 후에 대기로 방출된다. 한편, 염소와 수산화나트륨은 액중에서 상기 도 1의 실시형태의 반응식(7)에 나타내는 반응식과 같은 반응이 즉시 일어나고, 이에 따라, 차아염소산나트륨(NaOCl)이 생성된다.
이 차아염소산나트륨은 혼합액에 포함되는 암모니아와의 사이에서 상기 도 1의 실시형태의 반응식(2)에서 (4)에 나타내는 반응식과 같은 반응을 일으키고, 이에 따라, 암모니아가 질소 가스까지 분해된다.
이와 같이, 도 4의 실시형태의 처리 장치(10’)에 있어서도, 차아염소산나트륨을 피처리액에 포함되는 암모니아와 효과적으로 반응시켜서 암모니아를 분해할 수 있다. 따라서, 피처리액 중의 암모니아를 분해하기 위한 차아염소산나트륨의 첨가량이 다대해진다는 과제를 해결할 수 있다.
또한, 피처리액이 선박에서 발생하는 빌지수 등인 경우, 피처리액에 염분(염화나트륨)이 포함되어 있는 경우가 있다. 그 경우에는, 도 4의 실시형태의 처리 장치(10’)에 있어서는, 저류 탱크(6)로부터 관로(L8)를 통하는 염수의 공급을 불필요하게 하고, 피처리액에 포함되는 염수의 전기 분해에 의해 차아염소산나트륨을 생성하여 암모니아를 분해하도록 해도 좋다.
또한, 예를 들면, 상기 도 1의 실시형태에서는, 처리조(2)에 차아염소산소다의 수용액을 공급하여 암모니아 함유수 중의 암모니아를 분해하고 있다. 다른 실시형태에서는, 처리조(2)에 차아염소산의 수용액을 공급하여 암모니아 함유수 중의 암모니아를 분해하도록 구성해도 좋다.
차아염소산의 수용액은 예를 들면, 도 3에 도시한 전기 분해 장치(3)와 마찬가지로, 전기 분해조를 격막으로 구획하고 있지 않은 무격막 전기 분해 장치에서 염산 수용액, 또는 염산에 염화나트륨을 혼합한 수용액을 전기 분해하는 방법, 전기 분해조를 격막으로 2개의 실(室)로 구획한 유격막 전기 분해 장치에서 염수(염화나트륨 수용액)를 전기 분해하는 방법, 차아염소산나트륨에 희염산 및 물을 혼합하는 방법 등에 의해 생성할 수 있다.
또한, 차아염소산과 암모니아의 반응식은 이하의 식(9)에 나타내는 대로이다.
2NH3＋3HOCl→N2↑＋3HCl＋3H2O (9)
이 실시형태에서는, 유분을 제거한 피처리액에 차아염소산을 첨가하기 때문에 피처리액에 포함되는 암모니아에 차아염소산을 효과적으로 반응시켜서 암모니아를 분해할 수 있다. 따라서, 피처리액 중의 암모니아를 분해하기 위한 차아염소산의 첨가량이 다대해진다는 과제를 해결할 수 있다.
또한, 도 4의 실시형태에 있어서도, 처리조(2’)에서 염수(염화나트륨 수용액)의 전기 분해에 의해 차아염소산을 생성하고, 생성한 차아염소산에 의해 암모니아를 질소 가스까지 분해하도록 구성해도 좋다.
1: 유수 분리 장치
2: 처리조
3: 전기 분해 장치
10: 처리 장치
2: 처리조
3: 전기 분해 장치
10: 처리 장치
Claims (7)
- 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액으로부터 암모니아를 제거하는 처리 장치로서,
상기 피처리액으로부터 유분을 제거하는 유수 분리 장치와,
상기 유수 분리 장치에서 유분이 제거된 상기 피처리액과 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 혼합하여 암모니아를 분해하는 처리조를 구비하는
처리 장치.
- 제1항에 있어서,
염수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨을 생성하는 전기 분해 장치를 더 구비하고,
상기 전기 분해 장치에서 생성된 차아염소산나트륨이 상기 처리조에 공급되어 유분이 제거된 상기 피처리액에 혼합되는
처리 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 염수는 해수인
처리 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 염수는 농축된 해수인
처리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 처리조는 유분이 제거된 상기 피처리액 및 염수의 혼합액이 공급되고, 상기 혼합액을 전기 분해하여 차아염소산나트륨을 생성하고, 또한 상기 차아염소산나트륨을 유분이 제거된 상기 피처리액 중의 암모니아와 반응시키도록 구성되는
처리 장치.
- 암모니아를 함유한 물과 기름이 혼합된 피처리액으로부터 암모니아를 제거하는 처리 방법으로서,
상기 피처리액으로부터 유분을 제거하는 유수 분리 단계와,
상기 유수 분리 단계 후의 유분이 제거된 상기 피처리액과 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 혼합하여 암모니아를 분해하는 분해 처리 단계를 실시하는
처리 방법.
- 제6항에 있어서,
염수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨을 생성하는 전기 분해 단계를 더 실시하고,
상기 전기 분해 단계에서 생성된 차아염소산나트륨이, 상기 유수 분리 단계 후의 유분이 제거된 상기 피처리액에 혼합되는
처리 방법.
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