WO2006112521A1 - アンモニア性窒素含有廃水の電解処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明の課題は電流効率の低下を防止し、アンモニアの分解効率を向上させ、あらゆる窒素含有廃水に対して安全で効率的な処理を行うことができアンモニア性窒素含有排水の電解処理方法及び装置を提供することである。本発明の電解処理装置は、アンモニア性窒素含有廃水が流入する調整槽１１と、該調整槽から供給される廃水２０を塩素イオンの存在下で電解処理する電解槽１２と、前記調整槽１１と前記電解槽１２内にて廃水を循環させる循環ポンプ１３と、を備えたアンモニア性窒素含有廃水の電解処理装置において、前記電解槽１２が、前記廃水をｐＨ５以上且つｐＨ８未満の範囲内で電解処理する構成とし、好適には前記電解槽１２内に金属材料で形成された触媒部材を配置し、アンモニア性窒素の分解反応を促進する。

Description

明 細.眷 アンモニア性窒素含有廃水の電解処理方法及び装置 .

： 5 技術分野 .

本発明は、 アンモニア性窒率を贪有する廃水を塩素イオンの存在下で電解処理 ：することにより、 ァシモ ァ性窒素を窒素ガスまで分解して除去するァンモニァ 性窒素含有廃水の電解処理方法及び装置に関する。

：: ιά .背犛技術'；

廃永中に含有される窒率分は、 河川、 湖沼或いは内湾などに ける 栄養化の 要因の一つであるため、 窒素分を廃水から除去する必要がある.。：廃水中に含有さ れる窒素分:はその廃水の種類、. 性状にもよるが、 アンモニア性窒奉とレて存在す . ることが多く、 従来よりこの:アンモニア性窒素を無害な窒素ガスまで高効率で分.

15 解し、 廃水から除去する 術がま是案、 実用化されて る。 .

： + 廃水中のアンモニア性窒素を除去する代表的な方法として.は、 微生物の分解作 用を:用ぃこ生物学的脱窒素処理、 ァシモ二ァス:ト y Vビング処理、 ··電解法を用い た 素除去 ½aなどがある。 ： . ： · . ' . · .： .. · + .

: .： 前記生物^的脱窒素処理は、 脱窒反応-においてメ夕ノ ル等の栄養源を必要と ... 20 'するが、' 無機系の廃 を処理 彖 した場合.は多零:め 養輝を外 ¾加 なけれ ばならず、 コストが嵩むという問題がぁづた。 また、 添加した栄養源が ssに添 加するため、 多量の余剰汚 が発生してしまい、 汚泥の処理が困難であった。 また、前記アンモニアストリッピングによる処理では、多量の熱源を必要とし、； '処理コストの上昇を招き、 また窒素除去率を高く維持しょうとすると装置が大型

25 化してしまう。 ·' '

一方、 前記電解法を用いた ^理は、 処理速度が速く、 電気を通じるだはで容易 _: . .. に ンモ^ア性'窒素を分解できる いう'利点から、..近年注目されて.いる技術であ. る。 ' · .' ... ' ·· .'.·' . :· .■ ■ . · ",· ： ' ： 電解法を用いたアンモニア 分解は、 電解反応により廃水 Φの塩素から次亜塩 素酸を生成し、..該次亜塩素酸とアンモニ 態窒 とを反 させて窒素ガスまで分.■ 解する。 ' ：

このような電解反応を用いた窒素除去処理は、 例えば特開平 7— 299465 号公報等において提案されている。 特開平 7 -299465.号公報には、.電解処 '.'δ- 理用の陽極として、..導竜性を有する f食性金属材め表面に、'.2種類以上の白金族 元素及び/又はその酸化物と、.: T:i、 . ΖΊ：、' H f、. Nb、 Ta.よりなる群から選 ；択される少なくとも 1:種の金属の酸化物とを必須成分として含有する被覆層を形 , 成してなる陽極を使用し、 廃水を塩素イオンの存在下で pH8〜l 2に制御しつ つ電解処理する構成が記載されている .。 . .

:·_:10^:ν:.::: か :が 、 :.:·特許文献 に記載され^方 、 '

が殆ど無く.、 ρΗ8〜1 .に調整ずるためには多量のアルカリ剤を必要とし、 ラ ンニングコストが増加してしまうという問題があつた。また、アル リ領域では、 処 31系内よりアンモニアストリッビングの現象が見られ、 多量のァ:ンモエアが排 ' . 偵！！に移動するため、 臭気発生の原因となる。 さらに、 電解のエネルギーロスに. . 15 ： より液温が上弇した場合は、 尚更アンモニアストりッビングが進むことが懸翕さ • れる。 '· "； . .. .'·.'· .' . :: . '+■ "·' ' .■·,.

· ¾た、 廃水中の次亜塩 *酸濃度に変動が生 ると、.硝酸態窒素— (NO ₃— Ν) :.··が多量に残留する惧れがあり、： これによりアン乇ニァ分解の電流効率が低下する ' という«題も..あった。 さらに.、 対象廃水が有機性廃氷の場合、 _:次亜诲素酸、 クロ

20 ラミン (ί)他に、 人体に宥害な.ト:リ Αロメ^ンの が懸； る。 .; :

. さらにまた、 従来の電解法では、 電解によってアンモニア分 する 応過程に おいて H+が発生して pHの低下が起.こ §ため、 塩素 スが揮発し、 それに i半つ て廃水中の塩化物イオン濃度が低下し、 塩素発生効率が低下するという問題があ. ' つた。 そこで、 特許文献 1に記載されるように、.塩素ィォ の存在下、. pH 8. 25 12に制御しつつ電解処理することにより、 塩素イオン濃度の低下が抑制される ものの、 硝酸の生成は抑制すること できず、 電流効率低下を改善するまでには . 至つ いないのが実状である。 発明の.開示' 従って、 本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、 電流効率の低下を防止し、 ァ ンモエアの分解効率を向上させ、 あらゆる窒素含有廃水に対して安全で効率的な 処理を行うことができるアンモニア性窒素含有排水の電解処理方法及び装置を提 供することを目的とする。

そこで、 本発明はかかる課題を解決するために、

アンモニア性窒素含有廃水を、 電解槽を循環させながら塩素イオンの存在下で 電解処理し、 電解により生成した次亜塩素酸をアンモニア性窒素と反応させて窒 素ガスに分解するァンモニァ性窒素含有排水の電解処理方法において、

前記電解槽にて、 前記廃水を P H 5以上且つ p H 8未満の範囲内で電解処理す ることを特徴とする。

図 20を参照して本発明のアンモニア分解メカニズムにっき説明すると、 まず 陽極にて下記式 （1) により廃水中に含有される塩素イオンから塩素 （C l ₂) を生成した後、 下記式 （2) により C 1₂から次亜塩素酸 （HC 10) を生成す る。 この次亜塩素酸と廃水中のアンモニアが反応し、 下記式 （3) によりモノク 口ラミン （NH₂C 1) を生成し、 さらにこの NH₂C 1と HC 1 Oが反応し、 下 記式 （4) によりジクロラミン （NHC 1₂) を生成する。 そして、 生成した N H₂C 1と NHC 1₂が下記式 (5) の反応により窒素ガスまで分解される。

2 C 1 - → C 1₂+2 e" · · · (1)

C 1₂ + H₂0 → HC 10 + H++C 1- · · · (2)

HC 10 + NH₄ ⁺ → NH₂C 1 +H+ + H₂0 · · · (3)

NH₂C 1 +HC 1 O →NHC 1₂+H₂0 · · · (4)

NH₂C 1 +NHC 1₂ → N₂+3H++3C 1— · · · (5) また、 ここで生成した NH₂C 1は、 前記生成した HC 1 Oと溶液反応して下 記式 （4) によりジクロラミン （NHC 1₂) を生成する。

本発明におけるアンモニア分解の過程では、 上記したようにクロラミンが中間 生成物として生成され、該生成された NH₂C 1と NHC 1₂の等モル反応により 窒素ガスに分解される。 系内において、 PHが 5以下の酸性領域になると上記反 応に寄与できないトリクロラミン （NC 1₃) が大量発生し、 処理液中に残留す る。' これは、 クロラミンの存在態様が溶液の pHに依存するためで、 図 18に示 したクロ ミンめ存在確率を示す 衡図から朋もかなように、 ρ·Η'5以下となる とトリクロラミンの存在確率が上昇し、 蓄積することがわかる。 また、 塩素ガス' の発生量も溶液の ρΉに依存し、 図 1 9に示した次亜塩素酸の存在比を示す平衡 図からも明らかなように、. ρ Η 5以下となると多羹の塩素ガスが発生し、 アンモ 二ァの分解効率が低下してしまう。 ： ： 従って、 本発明のように電解処理する廃水を Ρ.Η 5以上とすることで、 塩素ガ ：ス、 トリクロラミンの錄生を抑制でき、 上記式 （1 ) 〜 （5 ) をま体的に行い、 アンモニアの分解を効率的に進めることができる。

また、 図 1 8に示されるように、 p fi 8以上の場合、 ジクロラミンが殆ど存在 :: 従 :^ .:: .の反応が進行 ず、 ク口ラ^ン 蓄積して :: : .まい、 これにより上記式:..（2 ) の反応が抑制される。 過剰の次亜塩素酸が処理液 中に存在すると、 副反応により硝酸態窒素を多く生成してしまうと う.問題もあ

本発明.のように、.電解槽内に触 部材を配置することによって、.該触媒部材の 触媒作用により処理液中 硝酸生成反 を抑制し、 電 効率を.向上 'きせることが でき、 延いてはアンモニア除去効率を向上 せるこ ^:とができる'

： このとぎ、 前記触媒部材こ微弱 流を 給するようにしても良 <、： 'これにより 触媒部材の腐食を防止することが可能である。

さらに、 前記廃水の p Hを p H調整手段により前記範囲内に調整することを特 徵とする。

このように、 p H調整手段を設けて積極的に廃水の p Hを調整することにより、 安定したアンモニアの分解が可能となる。

さらにまた、 前記電解槽を含む循環系内に設けられた還元手段により、 前記廃 水を還元するようにしたことを特徴とする。

これにより過剰に発生した塩素を確実に分解することができ、 クロラミンや遊 離塩素の残留を抑制することができる。 また、 残留塩素濃度を抑制することで、 副反応による硝酸態窒素の発生も抑制できる。

また、 装置の発明として、 アンモニア性窒素含有廃水が流入する調整槽と、 該 調整槽から供給される廃水を塩素イオンの存在下で電解処理する電解槽と、 前記 調整槽と前記電解槽内にて廃水を循環させる廃水循環手段と、 を備えたアンモニ ァ性窒素含有廃水の電解処理装置において、

前記電解槽が、 前記廃水を p H 5以上且つ p H 8未満の範囲内で電解処理する ことを特徴とする。

また、 前記電解槽内に金属材料で形成された触媒部材を配置し、 アンモニア性 窒素の分解反応を促進するようにしたことを特徴とする。

このとき、 前記電解槽が、 直流電源に接続された陰極と陽極を有し、 前記触媒部材を前記直流電源の陰極側に接続し、 該触媒部材の電位を前記陰極 と同じ電位とする構成としても良い。

さらに、 前記調整槽が、 前記廃水の p Hを前記範囲内に調整する p H調整手段 を備えたことを特徴とする。

さらにまた、 前記調整槽に、 前記廃水を還元する還元手段を設けたことを特徴 とする。

以上記載のごとく本発明によれば、 電解処理する廃水の p Hを、 p H 5以上且 つ p H 8未満の範囲内とすることにより、 ァンモニァ分解効率を向上させること ができる。

また、電解槽内の液を循環させることにより硝酸生成を抑制することができる。 • また、 電解槽内 触媒部材を配置するこ . :つて、 該蝕媒部材の触媒作用に.. より処理液中の硝酸生成反応を抑制し、 電流効率を向上させることができ、 延ぃ ' てはより一層アンモニア除去効率を向上させることが可能となる。 また、 前記触 媒部材に微弱電流を供給することにより、 触媒部ネオの腐食を防止できる。.

. 5 . きらに、 電解橹を含む循環系内に還元手段を設けるごと ίこよ'り、 過雜こ発生し」 . た塩素を確実に分解-する; とができ、.クロラミンや遊離塩素の.残留を抑制し、 副 ：- ：反応に.よる硝酸態窒素の ¾生も抑制できる。 ' . - 図面の簡単な説明

：ュ0: ： ： ¾ι翁、:.: 発 寒施械 係る処 a装 概略を示す全体楱成 である

ノ . 図 2は； 本発明の実施例 2に係る処理装置の概略を示ず全体構成図である。

図 3は、 本発明の実施例 3に係る処理装置の概略を示す全体.構成図である。

. 図 4は、 本発明の実施例 4に係る処理装置の概略を示す全体構成) ITtある。

：'. _:図 5は、:本発明の実施例^に係る処 a装置の概略を示す全体構成図である。

15 図 6は、 本発明の実施例 6に係る処理装置の概略 未す全体構成図である。

: 図 7は、 本 明の実施例 .7,に係る処 装置の概略.を示す全体構成囟である。

• '図 8は、 本発明の実施例 8に係る処理装置の概略を示す全体構成図である。 . ' ； 09は、 発明の処¾装置〖こ適用され ¾電解槽装置の第 1.実施例の構成図であ

20' 図 1 0^:は、 図 9に した霉解槽 実施例 1 'と 例 iの'ァ モ ァ分爾効率き 示すグラフである。 ' .

図 1 1は、 液を循環させるための具体的構成を示す構成図である。

図 1 2.は、 :図 1 1に示した循環系装置において電解槽を図 9の電解槽として液 .循環させた場合とさせない場合 （比較例 2) のアンモニア分解効率を示すグラフ ' 25 である。 .

図 1 3 tt、.本発明の処理装顰に適用される電解槽の.実施例 2の構成図である。 . 図.1 4'は、 図 1 3に示した電解fと比較例 3の ンモニア分解効率'を示すダラ.. . フである。 .'. , . ' · " . ' · ；' · ' ' .■'■ ； . '·

図 1 '5は、 本発明の処理装置〖こ逾角される電解槽の実施例 3の構成図である。 図 1 6は、 本発明の処理装置に適用される電解槽の実施例 4の構成図である。 図 1 7は、 本発明の処理装置に適用される電解槽の実施例 5の構成図である。 図 1 8は、 溶液の p Hに対するクロラミンの存在確率を示す平衡図である。 図 1 9は、 溶液の p Hに対する 亜塩素酸の存在比を示す平衡図である。

図 2 0は、 電解法を用いた脱窒素プロセスの説明図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。 但し この実施例に記載されている構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対的配置等は 特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、 単なる説明例に過ぎなレ。

本実施例における処理対象は、 アンモニア （NH₃)、 アンモニゥムイオン （N H₄+) 等のアンモニア性窒素を含む廃水であり、 例えば有機物下水道、 し尿、 畜 産排水、 水産加工排水、 洗浄排水、 工場排水等が挙げられる。

図 1〜図 8は本発明の電解処理装置の実施例 1〜 8に係り、 処理装置の全体構 成を夫々示す図であり、 図 9、 図 1 3、 図 1 5〜図 1 7は本発明の電解処理装置 に適用される電解槽装置の第 1〜第 5実施例の構成を夫々示す図である。 図 1 1 は液を循環させるための具体的構成を示す概略図である。

[処理装置の全体構成]

(処理装置の実施例 1 )

図 1に示される本実施例 1に係る処理装置は、 アンモニア性窒素含有廃水 2 0 が貯留される原水槽 1 0と、 該原水槽から流出する廃水 2 0が導入される循環調 整槽 1 1と、 該循環調整槽 1 1からの調整液が循環ポンプ 1 3を介して導入され る電解槽 1 2と、 を備え、 該電解槽 1 2内にて処理された電解処理液を前記循環 調整槽 1 1に循環させる構成となっている。

前記循環調整槽 1 1は p H調整手段を有しており、 槽内の処理液が P H 5以上 且つ p H 8未満となるように、 p H調整剤 2 1を添加して調整する。 この p H調 整剤 2 1は、 酸若しくはアルカリ剤が用いられるが、 本実施例では電解槽 1 2か らの電解処理液を循環させる構成としているため、 主に液の P Hが酸性側に移行 することが多く、.主としてアル力 ύ.剤の 加ど る。：· : .:. _:ノ

前記電解槽 1 2は、 電解槽内の廃氷中に浸漬された少なくとも一対の電極と、 この電極に接続された直流電源装置と.、 を有し、 これらの電撣間に、 前記電源装. 置により直流電圧を印加することにより槽内の処理液の電解反応を行う。.電解処 ノ. 5 : 理後の電解処理液は、 適： I引き抜いて放流す'る。 .尚、 本実施例では、 前記電極間 '〖こはイオン交換膜などの隔膜を設置しない構成とする。 また、 .好瑋には前記電解 ·'· .■'■ ' ：槽 1 2·は密閉型とする。.さらにまた、 '本実施例.において、 廃水 2 0を循環型電解 槽に導入する前に、 固液分離、 スケール成分除去等の前処理を適宜行うことが好 ましい。

： ' ： . (作用） ：' ■ J. ' - ：' ：: ·■ . ' 本実施例における処理装置め作用を説明すると、 前記原水槽 1 0に貯留された

NH₂C 1 +HC 1 O →NHC 1₂ + H₂0 · · · (4)

さらに、 上記式 （3) 及び式 （4) にて生成した NH₂C 1と NHC 1₂は、 下記式 （5) の溶液反応によって窒素ガス （N₂) まで分解される。

NH₂C 1 +NHC 12 → N₂+3H++3C 1- · · · (5)

本実施例おけるアンモニア成分の次亜塩素酸による分解の過程では、 上記した ようにクロラミンが中間生成物として生成され、 該生成された NH₂C 1と NH C 1₂の等モル反応により窒素ガスに分解される。 系内において、 PHが 5以下 の酸性領域になると上記反応に寄与できないトリクロラミン （NC 1₃) が大量 発生し、 処理水中に残留する。 また、 多量の塩素ガスが発生し、 排ガス中に放出 されるため危険である。 従って、 本実施例のように pHを 5以上とすることで、 塩素ガス、 トリクロラミンの発生を抑制でき、 上記式 （1) 〜 （5) によるアン モニァの分解を効率的に進めることができる。

また、 pH 8未満とすることでアンモニアストリッビングによるアンモニアの 排ガスへの流出も抑制できる。

さらに、 電解槽 12の電流密度を、 処理すべき廃水性状に合わせて適正に保つ ことで、 次亜塩素酸の過剰発生を抑制することができるとともに、 モノクロラミ ンとジク口ラミンの反応効率を高めることができるため、 クロラミンゃ遊離塩素 の残留を抑制することができる。 また、 残留塩素濃度を抑制することで、 副反応 による硝酸態窒素 （N0₃_N) の発生も抑制できる。

また、 本実施例では、 処理系内を循環系としているため、 廃水中に Ca、 Mg などのスケール成分が含まれる場合でも、 電解槽 12内の電極表面の流速を高め ることができ、 電極表面へのスケール付着の防止を図ることができるとともに、 陽極における副反応により発生した酸素を速やかに系外に排出するため、 酸素に よる陽極の劣化を防止でき、 電極寿命を長くすることができる。

(処理装置の実施例 2 λ

図 2に本実施例 2に係る処理装置の概略構成図を示す。 以下、 実施例 2乃至実 施例 8において、 上記した実施例 1と同様の構成についてはその詳細な説明を省 略する。

本実施例 2は、 上記実施例 1の構成に加えて、 電解処理液の還元手段を備えた ： 構成と ¾つてい 。：前言己還元手段としては、.,図'' に示されるよう 前記循環調整 槽 1 1に還元剤 2 2を供給する手段が好適に用いられる。 前記還元剤 2 2として は、 チォ硫酸ナトリウム等の周知の還元剤を使用することができる。

このように、 舉内に還元手段を設けること.で、，過剰に発生しだ塩素を.確実に分 解することができ.、クロラミンゃ遊離塩素の残留.を抑制することができる。また、 - , 残留塩素濃度'を抑制することで、：副反応による NO ー Nの発生も抑制できる。 ： ： . (処理装置あ実施例 3 ) '

図 3に示される実施例 3は、 上記実施例 1の構成に加えて、 循環系内に生物処

処理液を引き抜き、.該電解処理液に対して還元手段を設け、 還元液 .少なくとも' . ' "部を循環系内に返送する構成と ¾つている。 具体的〖；は、 前 循環調整槽 1 :1' から流出する調整液 （循環系のため電解処璉液 含む) の少な と' 部を引き. + 瘃き、 .還元槽 1, 5に導入し、 ,該遠元槽 ΐ 5+にて還元剤： 2 3·を供給して電解処理液 を還元し、 この還元液の少なくとも一部 2 4を前記循環調整槽 1 1に返送する。 他の還元液は放流するようにしても良い。 尚、 前記還元剤 2 3としては、 チォ硫 酸ナトリゥム等の周知の還元剤を使用することができる。

このように、 電解処理液に対して還元手段を用いることにより、 残留するクロ ラミンや遊離塩素を還元できるため硝酸の発生が抑制できると共に、 還元により 転化したアンモニア性窒素を再度処理することができ、 窒素除去率が向上する。

(処理装置の実施例 5 )

図 5に示される実施例 5は、 上記実施例 4の構成に加えて、 前記還元手段の後 流側に、 生物処理による脱窒手段を設けた構成となっている。 これは、 前記還元 槽 1 5にて、 前記循環調整槽 1 1から引き抜かれた電解処理液が導入され、 還元 剤 2 3により還元を行った後に、 該還元槽 1 5から流出する還元液を生物処理す る生物処理装置 1 6を設け、 該生物処理装置 1 6にて還元液中に残留する N O ₃ 一 Nなどの窒素化合物及び B OD成分を処理する。 これにより、 還元液中に窒素 化合物及び B OD成分が残留した場合でもこれを確実に処理することができ、 処 理水の水質を向上させることが可能である。 また、 前記生物処理装置 1 6に導入 される還元液は、循環系の電解槽 1 2により大部分の窒素が除去されているため、 該生物処理装置 1 6におけるメタノール等の栄養源の添加量を大幅に低減するこ とができ、 経済的である。

(処理装置の実施例 6 )

図 6に示される実施例 6は、 上記実施例 1の構成に加えて、 循環系から電解処 理液を引き抜き、 該引き抜いた電解処理液に対して活性炭吸着処理を行う構成と なっている。 これは、 前記循環調整槽 1 1から流出する調整液 （電解処理液を含 む） の少なくとも一部を引き抜き、 活性炭吸着装置 1 7にて活性炭吸着処理を行 つた後に放流する。 これにより、 処理液中に C OD成分、 色度などが残留した場 合でもこれらを除去することができるとともに、 電解により副次的に発生したト リハロメ夕ンが残留する場合でも、 確実に除去することができる。

(処理装置の実施例 7 )

図 7に示される実施例 7は、 上記実施例 1の構成に加えて、 系内の電解処理液 を還元する還元手段と、 系内を循環する電解処理液中の O R P若しくは残留塩素 '濃 を検出する検出手段と、 これ より得ち..れナ検出値に ¾づき前記還元手段を 制御する手段と、 を備えた構成とな όている。 具体的には、 前記循環調整槽 1 1 に還元剤 2 2を供給する手段と、 前記循環調整槽 1 1内の O R Ρ若しくは残留塩 素濃度を検出する R P計荐しくは残留塩素濃度計 1 8と、.. 'これらの計測器によ . 5 . り得られた検出値に基づき前記還元 2 2の供給量を 脚す '制御手段 1 9と、 ^:

を備え、系内の OR P、残留塩素濃度に応じた還元剤の供給を行う。これにより、 ：還元剤を循環系内に直接供給した場合であっても、 還元剤の過剰供給を防止する • ことができ、 還元剤の過剰供給による次亜塩素酸の分解を防ぎ アンモニア分解

的材質としては、 ステンレス、 フェライト等が挙げられる。 さらに、 該触媒部材

34の形状は、 板状、 球状、 メッシュ板状等何れでもよく、 特に限定されるもの ではない。

本電解槽の実施例 1のように、 電解タンク 30内に触媒部材 34を配置するこ とによって、該触媒部材 34の触媒作用により処理液中の硝酸生成反応を抑制し、 電流効率を向上させることができ、 延いてはァンモニァ除去効率を向上させるこ とができる。

ここで、 本電解槽実施例 1に係る電解槽 12を用いて電解試験を行つた結果を 図 10に示す。 また、 触媒部材 34を設置しない電解槽を用いた場合を比較例 1 とした。 試験条件としては、 NaC 1 ： 8. 2 g/1 + (NH₄) ₂S0₄： 4. 7 gZ 1の溶液を用い、陽極材質を P t (白金)、陰極材質を T i (チタン）とし、 電流密度を 5 A/ dm²とした。本試験では pH調整は行わなかった。その結果、 図 10に示されるように、 触媒部材を設置しない比較例 1に比べて、 触媒部材を 設置した本電解槽実施例 1ではアンモニア分解効率が約 7 %高くなつた。従って、 本実施例の電解槽はアンモニア分解効率を向上させる有効な装置であることが明 らかである。

また、電解槽本実施例 1、及び以下に述べる電解槽実施例 2乃至 5においても、 前記電解槽 12は実際には循環系とされる。 液を循環させるための具体的構成を 図 11に示す。 図 11における電解槽 12に図 9の電解槽実施例 1を循環系電解 槽 12として用いて液を循環させた場合と、 比較例 2として液を循環させない場 合について電解試験を行った結果を図 12に示す。 図 11に示されるように、 電 解槽 12は、 筒状の電解タンク 30内に所定間隔を隔てて陰極 31と陽極 32と を対向配置し、 該電解タンク 30の一端側に設けられた液入口 30 bからタンク 内に導入した液を押出し流れにより他端側に設けられた液出口 30 aから排出し、 排出された液は調整槽 11に導入され、 該調整槽 11にてアル力リ貯留タンク 3 5からアルカリ剤の供給を受けた後、 ポンプ 13によって前記液入口 3 Obより 電解タンク 30内に循環される構成となっている。

試験条件としては、 NaC 1 ： 8. 2 g/1 + (NH₄) ₂S0₄ : 4. 7 g/ 1の溶液を用い、 陽極材質を P t (白金)、 陰極材質を T i (チタン） とし、 電流 密度を S.A dm²とした.。 本試験では寧解槽^ '施例 1及び比較例 2'ともに

調整を行った。 また、 液循環を行う場合の循環流量は 2. 6 I Zm i nとした。 その結果、 図 1 2 示されるように、 循環を行わない比較例.2に比べて、 循環を 行う電解槽実施例.1 はアンモニア分解率が約 8 %高くな た。 この結果より、 ： 5 .瘡環系の電解槽の方が勃率的にアン ΐニァ分解を狞うことが明らかであり、 これ . ： は、 液を循環させてアンモュァ分解を行うことにより.液の次亜塩素酸濃度が均一 ； となり、 硝酸生成を抑制することが きるためと考えられる。 ：.

(電解槽の実施例 2 )

図 1 3に示される電解槽の実施例 2.は、上記電解槽の実施例 1の構成に加えて、 ；: ^: ： 10 :¾ 竈 タ ^ク： 3 ήの ¾液の ρ Η調整 ナ ¾構成 な ¾ る ^具.：:

体的には; アルカリ剤を貯留するテルカリ剤貯留タンク 3 5を設け、 槽内の ρ Η に応じて該アルカリ剤を供給 ύ 電解処理液の ρ Ηを 5以上且つ 8未満の範囲内 維持するよ.うにする。

： : ;のように、 電解タンク 3 0内の処理液の ρ.Ηを.5以上且つ 8未満の範囲内と ： 15 することで、 雩解反 に伴う.塩化物イオン濃度の低下を抑制するこどが可能 あ :； り、 またタ ：ク内に触媒部材 3 4を設置すること より、 硝酸生成を抑制し、 ァ ンモニァ分解 閛す 電 効率を向上させる とができる。 . ― - ： '.ここで、 J:言 3電解槽の実施例 1と同様に、'本電解撣の実施例 2に係る電解槽 1 2を用.いて電解試験 ¾行 た結菓を R1 4に示す。：触舉 材 ³.4を言置 ない場 . .. 20 合を比較例 3としお。 ^; 験条' と:レては、 N a:H :: 8'.. 2.g; rナ (¾H₄) ₂ \ S 0₄ : 4. 7 g/ lの溶液を用い、陽極材質を. P t (白金)、陰極:材質を T i (チ タン） とし、 電流密度を S A/dm²とレた。 本試験では、 電解槽の実施例 2及 び比較例 3ともに溶液の p H調整を行い、 該溶液の p Hを ·以上且つ 8禾満の範 ' 囲内に維持した。.その結果、 図 1 4に示されるように、 触 部材を設置しない比 25 較例 3に比べて、 触媒部材を設置した電解槽の実施例 2の電解槽ではアンモニア 分解効率が約.6 %高くなつた。 従？て、 本実施例 2.の電解槽はアン ニァ分解効 . 率を向上させる有効な構成であること わかった ₆ ま 、'図 ·έに未 た p H調整 を行わない場合に比べて、 電解槽の実施例 2 ¾ 比較例 3と.もにアンモニア分解 ... 効率が高ぐ、 ρΉ調整が分解効率の向 お寄与することも明ら力である。 (電解槽の実施例 3 )

図 1 5に示される電解槽の実施例 3は、上記電解槽の実施例 1の構成に加えて、 前記触媒部材 3 4 ' を前記陰極 3 1と前記陽極 3 2の間に設置する構成としてい る。 このとき、 前記触媒部材 3 4 ' は、 陰極 3 1と陽極 3 2間の電圧上昇を抑制 するため、 メッシュ状とすることが好ましい。 このように、 電極間に触媒部材 3 4 ' を設置することにより、 効率良く反応を促進することができる。

(電解槽の実施例 4 )

図 1 6に示される電解槽の実施例 4は、上記電解槽の実施例 3の構成に加えて、 前記電解タンク 3 0内の処理液の p H調整手段を設けた構成となっている。 具体 的には、 アルカリ剤を貯留するアルカリ剤貯留タンク 3 5を設け、 槽内の p Hに 応じて該ァルカリ剤を供給し、 電解処理液の p Hを 5以上且つ 8未満の範囲内に 維持するようにする。これにより、さらに効率良く反応を促進することができる。

(電解槽の実施例 5 )

図 1 7に示される電解槽の実施例 5は、上記電解槽の実施例 1の構成に加えて、 前記触媒部材 3 4を前記陰極 3 1に接続し、 微弱電流を流すようにしている。 具 体的には、 前記陰極 3 1から所定間隔だけ離間させ、 前記陽極 3 2とは反対側に 位置するように前記触媒部材 3 4を設置し、 該触媒部材 3 4を前記電源装置 3 3 の陰極回路に接続する。 これにより、 該触媒部材 3 4の腐食を防止することがで きる。

産業上の利用可能性

本発明は、 省スペース化及び小型化が可能で、 且つ高効率で以つてアンモニア を分解除去できるため、 アンモニア性窒素を高濃度に含む廃水の処理にも適用で き、 例えば有機物下水道処理、 し尿処理、 畜産排水処理、 水産加工排水処理、 洗 浄排水処理、 工場排水処理、 湖水浄化処理等の何れにも有効に利用可能である。

Claims

請 の '範:「囲：

1. アンモニア性窒素含有廃水を、.電解槽を循環させながら塩素イオンの存 在下で電解処理し、.電解により生成した次亜塩素酸 ·アンモ ϋァ性窒素と反応さ .'5' せ i:窒素ガスに分解するアン乇 ア性窒素含有排水の電解処理方法において、 ^:

. 前記電解槽にて、 前記廃水を P.H 5以上且つ pH 8未満の範囲內で電解処理す

：ることを特徴とするアンモニア性窒素含有廃水の電解処理方法。 ：

2. 前記電解槽内に金属材料で形成された触媒部材を配置し、 アンモニア性 窒素の分解反応を促進するようにした.ことを特徴とする請求項 1記載のアンモニ

_:: ^;:.1 : 性窒¾¾奢 水の 纖¾ ^法。' '； :::·: ·: ； ; :^:: ：

3. 前記触媒部材に微弱電流を供給するようにしたことを特徴とする請求項 2記載のアンモニア性窒素含有廃水の電解処理方法。 .

4.：, 剪記廃水の pHを pH調整手段により ϋΗ5以上且つ. pH:8.未満の範囲

：内に調整することを特徴とする請求項 1若しくは 2記 «のアンモニア性窒素含有. 15 ： 廃水の電解処理方法。 ..

^; · 5. '^: 前記 ft解橹を含む循環系内に設けられた邊 手段により、 前記廃水を還 ..'+ する うにしたこ を特徵とする 求 1若:しくは 記載 (^アンモニア性窒素 .含有廃水の電解 理方法 . ： · · . · ：： .: ,. ：

. ； ,：6 · V： ：アンモニ X性窒素含有廃水が镩入する調整槽' 、 :該調整槽から供給され , 20 る廃水 ¾塩素イオン 0存在下：^電解処理する建解 Λと ^:； ..前記調整槽と ίίώ 解槽 間にて廃水を循環させる廃水循環手段と、 を備えたアンモニア性窒素含有廃水の 電解処理装置において、 . . .

前記電解槽が、 前記廃水を Ρ Η 5以上且つ ρ Η 8未満の範囲内で電解処理する . ことを特徴とするアンモニア性窒素含有廃水の電解処理装置。 ·

25 ： 7. 前記電解槽内に金属材料で形成された触媒部材を配置し、 アンモニア性 窒素 分解反応を促進するよう.に:し fこことを特攀とする請求 6記載のアンモ二' + .ァ性窒素含有廃水の電解処理装置。 : · . , . .':. ,· . , . 8. 前記電解槽が、 直流電禪に接続された陰樺 陽極を有し、 ....

前記触媒部材を前記直？^電源の障學』£接続し、 該触媒部材の電位を前記陰極 と同じ電位としたことを特徴とする請求項 7記載のアンモニア性窒素含有廃水の 電解処理装置。

9 . 前記調整槽が、 前記廃水の p Hを p H 5以上且つ p H 8未満の範囲内に 調整する P H調整手段を備えたことを特徴とする請求項 6若しくは 7記載のアン モニァ性窒素含有廃水の電解処理装置。

1 0 . 前記調整槽に、 前記廃水を還元する還元手段を設けたことを特徴とする 請求項 6若しくは 7記載のアンモニア性窒素含有廃水の電解処理装置。