JPH05503253A - 廃水からアンモニアを除去する方法 - Google Patents

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】 水からアンモニアを除去　る　法 本発明は、廃水からアンモニアを除去する方法に係わる。

廃水からアンモニアと除去するのは通常は生物学的処理によって行われる。１リ ツトル当たり１ｇ以上の大量のアンモニアを含んだ水は、生存微生物にとって致 死的である。

このような水を生物学的処理するためには、工程を変更し、硝化ステップ及び脱 硝ステップを加えることが必要であるが、これはかなりの追加コストをもたらす 。

アンモニアを除去するためには物理的方法もある。

空気または水蒸気を用いてアンモニアをストリッピングするのは、かなりの投資 を必要とし、これは大規模プラントによってのみ可能である。

イオン交換は、濃度が低いときのみに考え得る。実際、再生溶出液を処理するの は困難であるため、問題は単にシフトされるにすぎない。

電気透析のような膜技術は優れた結果を与えるが、膜の有効寿命、破断などに係 わる多くの問題が未解決のまま残されている。かかる技術はコストも高い。

ドイツ特許出願公開第３，７３２，８９６号は、まずホスフェートを、次いでマ グネシアを廃水に続けて加えることにより、水性媒質中で難溶性の塩、即ちリン 酸アンモニウムマグネシウムを形成することに基づく化学的方法を開示している 。しかしながら、この方法では廃水中に含まれているアンモニアを完全に除去す ることはできない、この方法を改善してアンモニア除去率を増大する目的で、同 じ発明者による欧州特許出願公開第３３５，２８０号は、３段階プロセスを提案 している。このプロセスは、ホスフェート添加ステップとマグネシア添加ステッ プの間に酸処理を挿入することからなる。この３段階プロセスはより複雑であり 、従ってコストもかかるし、２種の固体反応物を取扱う必要がある。

本発明者らは、単一反応物を使用し、単一ステップでアンモニアを除去する方法 を見い出した。

本発明の方法の１つの大きな利点は、取扱い及び計量が容易な液体反応物を使用 することである。

本発明の方法の別の利点は、アンモニアの除去率が従来方法よりも著しく優れて いることである。

有利な可能性としては、処理した廃水のアンモニア含有量が減るため、本発明の 方法の後に生物学的処理を行なうことができる。

最後に、本発明の方法によってアンモニアとホスフェートとが廃水から同時に除 去され得ることは、特記すべき重要事項である。

廃水中に含まれるアンモニウム性窒素を除去するための本発明の方法は、マグネ シウムイオン源、ホスフェートイオン源及び酸を含む単一液体反応物を廃水に加 えることにより、アンモニウム性窒素をリン酸アンモニウムマグネシウムの形態 で沈澱させることからなることを特徴とする。

リン酸アンモニウムマグネシウムは式ＮＨ＜ＭｇＰＯ，に対応し、一般に六水和 物の形態で晶出する。この塩は水に極めて難溶性であり、マグネシウムまたはリ ン酸を定量するために分析化学においても使用される。

単一液体反応物は、等モル量のホスフェートイオン及びマグネシウムイオンを含 むのが好ましい。これは、リン酸アンモニウムマグネシウムの化学量論係数に対 応する。しかしながら、ホスフェート／マグネシウムの比は約０，５〜１．５の 間で変えることができる。

廃水が、アンモニアの他にホスフェートイオンをも含むならば、所望の化学量論 係数を得るために、それも反応物の組成において考慮される。

反応物は通常、アンモニウムイオン１モル当たり約０゜８〜２モルのマグネシウ ムイオン及びホスフェートを含む。

通常は、アンモニウムイオンに対して過剰のマグネシウム及びホスフェートイオ ンを使用する。

一般に、アンモニウムイオン１モル当たり１．１〜１．５モルの過剰なマグネシ ウムイオン及びホスフェートを使用すれば十分である。

マグネシウムイオン源は通常は酸化マグネシウム、即ちマグネシアＭｇ○である 。しかしながら、塩化マグネシウムまたは硫酸マグネシウムのようなマグネシウ ム塩を使用することもできる。

ホスフェートイオン源は通常はリン酸Ｈ３Ｐ○、であるが、アルカリ金属または アルカリ土類金属ホスフェートも同じく適している。

酸は１例えば塩酸、硫酸、ギ酸または酢酸といった無機または有機の強酸である が、塩酸を使用するのが好ましい。

約１〜２のｐＨを得るのに必要な量の酸を使用する。

単一液体反応物は、マグネシウムイオン及びホスフェート源と、強酸と、必要に よっては水とを単に混合することにより調製される。

まず、廃水のアンモニウム性窒素の含有量を化学的または物理的測定法によって 決定し、次いで、アンモニウム性窒素の含有量に対して０．８〜２モル、好まし くは１．１〜１．５モルのマグネシウムイオン及びホスフェートを含む反応物を 導入する。

約５０％過剰の反応物を用いると、リン酸アンモニウムマグネシウムが実質的に 定量的に沈澱する。同じ過剰量のマグネシウムイオン及びホスフェートを２ステ ツプで別々に加えると、廃水中に含まれる窒素の９０％しか除去されない。

単一反応物を加えた後、媒質のｐＨを塩基で調整する。

ｐＨは７より大きい、好ましくは９より大きい必要があり、９〜１１が有利であ る。

ｐＨを調整するためには、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたはこれらの混 合物のような無機塩基を使用する。

ソーダを含む水のような工業処理から回収される塩基を、予め精製せずに使用す ることもできる。

塩形成は発熱性であるため、媒質を加熱することは無意味である。塩は即座に沈 澱する。それを、濾過、遠心分離または沈降のような物理的方法によって廃水か ら分離する。

上記方法は、連続的または非連続的のいずれかで運用することができる。連続運 用する場合には、廃水の窒素含有量を連続的に測定する窒素アナライザによって 、単一反応物のための流入マイクロ弁を直接作動させる。ｐＨは、塩基を加える ことにより反応器内で調整され、塩は、好ましくは沈降によって分離される。

本発明の方法によって、アンモニウムイオンの形態で窒素を含む全ての廃水を処 理することができる。特に本発明は、アンモニウム性窒素を１ｇ／１以上含む廃 水の処理、及びアンモニウムイオン及びホスフェートイオンを含む廃水の処理に 特に適している。

廃水は、工業、農業または家庭に由来するものであり得る。

工業由来の大量のアンモニアを含んだ廃水は、動物または植物材料を使用する工 業や、含窒素生成物を取り扱う化学工業から排出されるものである。これらの例 としては、ペクチンもしくはゼラチン工場や屠殺場のような農業−食料品の第一 次産業を挙げることができる。化学工業のなかでは肥料製造を挙げることができ る。

農業廃水では、家畜飼育セクターから生じるもので、スラリー状ブタ液肥が最も 周知な例である。

以下、本発明を非限定的な実施例によって説明する。

大１１０２ １ｇ／ｌのアンモニウムイオン形態の窒素を含む塩化アンモニウム水溶液を調製 した。

３０ｇの水、８．２ｇのリン酸、３ｇのマグネシア及び８．２ｇの塩酸から反応 物を調製した。７５ｍｍｏｌのマグネシウム及び７５ｍｍｏ＋のホスフェートを 含む反応物５０ｇを得た。

反応物を塩化アンモニウム溶液に加え、水酸化ナトリウム溶液を用いてｐＨを１ ０に調整した。

表１に、使用した反応物の過剰量の関数として浄化率をまとめた。

実施例１と同一の１　ｇ　／　１の窒素を含む塩化アンモニウム水溶液を調製し た０種々の量のリン酸ジカリウムを加え、次いで等モル量の硫酸マグネシウムを 加えた。水酸化ナトリウム溶液を用いてｐＨを９．９に調整した。

表１に、使用した反応物の過剰量の関数として浄化率をまとめた。

実施例１及び２と同一の塩化アンモニウム水溶液に、４０ｇの水と、１８ｇのリ ン酸ジカリウムと、１３ｇの硫酸マグネシウムと、４ｇの塩酸とを含む単一反応 物を加えた。

反応物は、７５ｍｍｏ＋のマグネシウムと７５ｍｍｏ＋のホスフェートとを含ん でいた。この反応物をアンモニウム性溶液に加え、水酸化ナトリウム溶液を用い てｐ　Ｈ９，９に調整した。

表１に、使用した反応物の過剰量の関数として浄化率をまとめた。

表１ ７５ｍｍｏｌのマグネシウムと７５ｍｍｏｌのホスフェートと含む反応物が得ら れた２ に立１ １．８　ｇ／　ｌのアンモニウムイオン形態の窒素を含む、肉調理器の燃焼復水 から出た水試料に、比較例２の方法と適用した。

８０％過剰のリン酸ジカリウム及び硫酸マグネシウムを用いると、浄化率は９１ ％であった。

乱立■５ １リツトル当たり５５６ｐｐｍのアンモニウムイオン形態の窒素を含む、エアロ コンデンサ（ａ　ｅ　ｒ　ｏ　ｃ　ｏ　ｎ　ｄ　ｅｎｓｅｒｓ）から出た水試料 に、実施例１の方法を適用した。

３０％過剰の反応物を用いると、浄化率は９６％であった。

要　約、書 工業、農業または家庭からの流出物からアンモニア或いはアンモニアとホスフェ ートを、マグネシウムイオン、ホスフェートイオン及び酸を含む液体反応物を用 いてリン酸アンモニウムマグネシウムとして沈殿させることにより除去する方法 。

国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．リン酸アンモニウムマグネシウムの形態で沈澱させることにより廃水中に含 まれるアンモニウム性窒素を除去する方法であって、マグネシウムイオン源、ホ スフェートイオン源及び酸を含む単一液体反応物を前記廃水に加えることを特徴 とする方法。
2. ２．前記反応物のホスフェートイオン／マグネシウムイオンの比が０．５〜１． ５であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．ホスフェートイオン／マグネシウムイオンの比が１／１であることを特徴と する請求項２に記載の方法。
4. ４．前記反応物が、前記廃水中のアンモニウム性窒素１モル当たり０．８〜２モ ル、好ましくは１．１〜１．５モルのマグネシウム及びホスフェートを含むこと を特徴とする請求項３に記載の方法。
5. ５．前記マグネシウムイオン源が、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムまたは 塩化マグネシウム、好ましくは酸化マグネシウムである請求項１から４のいずれ か一項に記載の方法。
6. ６．前記ホスフェートイオン源が、リン酸またはアルカリ金属もしくはアルカリ 土類金属ホスフェート、好ましくはリン酸である請求項１から５のいずれか一項 に記載の方法。
7. ７．前記酸が、塩酸、硫酸、ギ酸または酢酸のような無機または有機の強酸、好 ましくは塩酸である請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. ８．ｐＨ１〜２を得るのに必要な量の酸を使用することを特徴とする請求項１か ら７のいずれか一項に記載の方法。
9. ９．前記反応物を加えた後に、媒質のｐＨを７より大きい、好ましく９より大き い値に調整することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. １０．ｐＨを９〜１１の値に調整することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. １１．ｐＨを、水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液またはこれらの混合 物を用いて調整することを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
12. １２．ｐＨを、工業処理から回収された塩基を予め精製することなく用いて調整 することを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
13. １３．前記廃水が更にホスフェートイオンをも含むことを特徴とする請求項１か ら１２のいずれか一項に記載の方法。
14. １４．前記廃水が工業、農業または家庭に由来するものであることを特徴とする 請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。