JPH1057947A - アンモニア等の含有液からのアンモニア等の分離方法と回収方法 - Google Patents
アンモニア等の含有液からのアンモニア等の分離方法と回収方法Info
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- JPH1057947A JPH1057947A JP8260100A JP26010096A JPH1057947A JP H1057947 A JPH1057947 A JP H1057947A JP 8260100 A JP8260100 A JP 8260100A JP 26010096 A JP26010096 A JP 26010096A JP H1057947 A JPH1057947 A JP H1057947A
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- chamber
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/20—Treatment of water, waste water, or sewage by degassing, i.e. liberation of dissolved gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0021—Degasification of liquids by bringing the liquid in a thin layer
- B01D19/0026—Degasification of liquids by bringing the liquid in a thin layer in rotating vessels or in vessels containing movable parts
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/10—Separation of ammonia from ammonia liquors, e.g. gas liquors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンモニア含有液からアンモニアを低コスト
で効率よく分離できる方法を提供する。 【解決手段】 アンモニア含有液を供給するストリッピ
ング装置１１内にモータ１８で高速回転する掻上げ部材
を設け、アンモニア含有液を気相に掻上げて微細化する
ことにより、気液接触面積を極端に大きくし、アンモニ
アの気相への放散効率を高めて分離する。
で効率よく分離できる方法を提供する。 【解決手段】 アンモニア含有液を供給するストリッピ
ング装置１１内にモータ１８で高速回転する掻上げ部材
を設け、アンモニア含有液を気相に掻上げて微細化する
ことにより、気液接触面積を極端に大きくし、アンモニ
アの気相への放散効率を高めて分離する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、アンモニア等の
含有液からアンモニア等を分離する方法と回収方法に関
する。
含有液からアンモニア等を分離する方法と回収方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】河川、湖沼、海域への窒素・りんの栄養
塩類の排出は、富栄養化による植物プランクトン、藻類
の異常な繁殖を引き起し、近年赤潮などの原因となって
いる。平成５年１０月１日水質汚濁防止法の改正で窒素
・りんの排出規制が決まり、５５業種に関しては５年間
の暫定猶予期間が設けられた。産業界では「どのような
技術がベストか？」と必死に検討されている。窒素の存
在形態としては、有機態窒素・アンモニヤ態窒素、硝酸
態窒素、亜硝酸窒素の４つある。この発明はアンモニア
態に窒素の分離及び回収方法に関するものである。アン
モニア態窒素の主な処理方法は微生物による方法であ
る。好気条件下（ばっ気槽）で ＮＨ４ ＋１．５Ｏ２→２Ｈ＋＋Ｈ２Ｏ＋ＮＯ２ − （１） ＮＯ２＋１／２Ｏ２→ＮＯ３ − （２） 微生物の働きでアンモニアを酸化し、亜硝酸化し、さら
に硝酸化される。その後、嫌気条件下で ＮＯ３ −＋０．３３ＣＨ３ＯＨ＝ＮＯ２ −＋０．６７Ｈ２Ｏ （３） ＮＯ２ −＋０．５ＣＨ３ＯＨ＝０．５Ｎ２＋０．５ＣＯ２＋ ０．５Ｈ２Ｏ＋ＯＨ− （４） 微生物の働きでＮＯ３ −、ＮＯ２ −はＮ２ガスになり系
外に出ていく。ＣＨ３ＯＨ（メタノール）は、Ｎ
Ｏ３ −、ＮＯ２の還元のための水素供与体として、添加
されるのが一般的である。一般的にアンモニアの硝化
（硝酸化）速度は、脱窒速度に比べて遅く、ばっ気槽１
ｍ３当り一日のＮＨ４−Ｎの負荷は０．２Ｋｇ以下であ
る。脱窒速度も１Ｋｇ程度である。それ故微生物による
アンモニア処理は大きな槽が必要であり、またその槽を
ばっ気又は攪拌するための動力が必要である。その上、
式（３）、（４）でもわかるように、メタノールなどの
水素供与体が必要となる。１モルのアンモニアに必要な
メタノールは０．８３モルいる。そのため、高濃度のア
ンモニア排水の場合、広いスペースとメタノールなど多
量にいることになり、総合コストが高くなる。アンモニ
ア濃度が高い場合、排水のｐＨを上げ、ばっ気又は充填
塔での気液接触で液相中のアンモニアをガス化して気相
に排出し、それをクラスバー等に吸収、アンモニアを回
収、又は燃焼設備に導入して燃焼処理する方法が行なわ
れている。図１０は、従来のアンモニア分離方法とし
て、ばっ気槽による分離方法を示し、図１１は同じく気
液接触塔による分離方法を示している。
塩類の排出は、富栄養化による植物プランクトン、藻類
の異常な繁殖を引き起し、近年赤潮などの原因となって
いる。平成５年１０月１日水質汚濁防止法の改正で窒素
・りんの排出規制が決まり、５５業種に関しては５年間
の暫定猶予期間が設けられた。産業界では「どのような
技術がベストか？」と必死に検討されている。窒素の存
在形態としては、有機態窒素・アンモニヤ態窒素、硝酸
態窒素、亜硝酸窒素の４つある。この発明はアンモニア
態に窒素の分離及び回収方法に関するものである。アン
モニア態窒素の主な処理方法は微生物による方法であ
る。好気条件下（ばっ気槽）で ＮＨ４ ＋１．５Ｏ２→２Ｈ＋＋Ｈ２Ｏ＋ＮＯ２ − （１） ＮＯ２＋１／２Ｏ２→ＮＯ３ − （２） 微生物の働きでアンモニアを酸化し、亜硝酸化し、さら
に硝酸化される。その後、嫌気条件下で ＮＯ３ −＋０．３３ＣＨ３ＯＨ＝ＮＯ２ −＋０．６７Ｈ２Ｏ （３） ＮＯ２ −＋０．５ＣＨ３ＯＨ＝０．５Ｎ２＋０．５ＣＯ２＋ ０．５Ｈ２Ｏ＋ＯＨ− （４） 微生物の働きでＮＯ３ −、ＮＯ２ −はＮ２ガスになり系
外に出ていく。ＣＨ３ＯＨ（メタノール）は、Ｎ
Ｏ３ −、ＮＯ２の還元のための水素供与体として、添加
されるのが一般的である。一般的にアンモニアの硝化
（硝酸化）速度は、脱窒速度に比べて遅く、ばっ気槽１
ｍ３当り一日のＮＨ４−Ｎの負荷は０．２Ｋｇ以下であ
る。脱窒速度も１Ｋｇ程度である。それ故微生物による
アンモニア処理は大きな槽が必要であり、またその槽を
ばっ気又は攪拌するための動力が必要である。その上、
式（３）、（４）でもわかるように、メタノールなどの
水素供与体が必要となる。１モルのアンモニアに必要な
メタノールは０．８３モルいる。そのため、高濃度のア
ンモニア排水の場合、広いスペースとメタノールなど多
量にいることになり、総合コストが高くなる。アンモニ
ア濃度が高い場合、排水のｐＨを上げ、ばっ気又は充填
塔での気液接触で液相中のアンモニアをガス化して気相
に排出し、それをクラスバー等に吸収、アンモニアを回
収、又は燃焼設備に導入して燃焼処理する方法が行なわ
れている。図１０は、従来のアンモニア分離方法とし
て、ばっ気槽による分離方法を示し、図１１は同じく気
液接触塔による分離方法を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１０のよ
うなばっ気法は、多量の空気を吹き込む場合、水深より
圧力損失に抗して空気を吹き込まなければならず、動力
が大きくなる。気泡の接触時間も大きくとりにくい。
又、気液の接触面積は気泡の数と寸法により、気泡を細
かくすると気液接触に有利であるが、圧力損失が増大す
る。又、アルカリ剤に消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を使用
すると空気中の炭酸ガスと反応し（５）式のように Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２→ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ （５） 炭酸カルシュウムの沈澱物ができ、噴務ノズルをつまら
せることがある。図１１のような方法であると、気液接
触時間をばっ気法より大きくとれる。又、ブロワーの静
圧も低くできる。しかしながら、高い塔が必要で装置が
大型になることと、排水を塔頂まで持ち上げるポンプの
動力が大きくなる。又ばっ気法と同様、消石灰をアルカ
リ剤に使用した場合、充填材内で炭酸カルシュウムが析
出して、閉そくしたり、スケールの発生でストリピング
効率の低下が起る事がよくあり、一般的にはアルカリ剤
として消石灰、カーバイト滓の使用は困難である。力性
ソーダの使用すれば（５）式の反応は起らないが、コス
ト高である。そこで、この発明の課題は、省スペースで
アンモニアを効率よく確実に分離及び回収することがで
きるアンモニア含有液からのアンモニア分離方法と回収
方法を提供することにある。
うなばっ気法は、多量の空気を吹き込む場合、水深より
圧力損失に抗して空気を吹き込まなければならず、動力
が大きくなる。気泡の接触時間も大きくとりにくい。
又、気液の接触面積は気泡の数と寸法により、気泡を細
かくすると気液接触に有利であるが、圧力損失が増大す
る。又、アルカリ剤に消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を使用
すると空気中の炭酸ガスと反応し（５）式のように Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２→ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ （５） 炭酸カルシュウムの沈澱物ができ、噴務ノズルをつまら
せることがある。図１１のような方法であると、気液接
触時間をばっ気法より大きくとれる。又、ブロワーの静
圧も低くできる。しかしながら、高い塔が必要で装置が
大型になることと、排水を塔頂まで持ち上げるポンプの
動力が大きくなる。又ばっ気法と同様、消石灰をアルカ
リ剤に使用した場合、充填材内で炭酸カルシュウムが析
出して、閉そくしたり、スケールの発生でストリピング
効率の低下が起る事がよくあり、一般的にはアルカリ剤
として消石灰、カーバイト滓の使用は困難である。力性
ソーダの使用すれば（５）式の反応は起らないが、コス
ト高である。そこで、この発明の課題は、省スペースで
アンモニアを効率よく確実に分離及び回収することがで
きるアンモニア含有液からのアンモニア分離方法と回収
方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、請求項１の発明は、アンモニア等の含有液を
気相で微細化させることにより、アンモニア等を気相に
放散させる構成を採用したものである。請求項２の発明
は、複数の分離槽を多段に設け、多段分離槽に対するア
ンモニア等の含有液と気体の流れを対向させ、各分離槽
内でアンモニア等の含有液を高速回転する掻上げ部材で
気相に掻上げて微細化し、気相に放散させる構成を採用
したものである。請求項３の発明は、請求項１又は２記
載の分離方法で気相に放散させたアンモニア等をデミス
ターとスクラバーで処理する構成を採用したものであ
る。
するため、請求項１の発明は、アンモニア等の含有液を
気相で微細化させることにより、アンモニア等を気相に
放散させる構成を採用したものである。請求項２の発明
は、複数の分離槽を多段に設け、多段分離槽に対するア
ンモニア等の含有液と気体の流れを対向させ、各分離槽
内でアンモニア等の含有液を高速回転する掻上げ部材で
気相に掻上げて微細化し、気相に放散させる構成を採用
したものである。請求項３の発明は、請求項１又は２記
載の分離方法で気相に放散させたアンモニア等をデミス
ターとスクラバーで処理する構成を採用したものであ
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の状態を図
示例と共に説明する。図１は、この発明の回収方法の実
施に用いる回収装置を示し、ストリッピング装置１１
と、デミスター装置１２と、第１のスクラバー１３及び
第２のスクラバー１４によって構成され、ストッピング
装置１１は、第１室１５と第２室１６及び第３室１７か
らなり、第１室１５内に供給したアンモニア含有排水
は、第２室１６、第３室１７へとオーバーフローしなが
ら流動すると共に、各室には、モータ１８で高速回転す
る円板１９がアンモニア含有排水に下部が浸漬するよう
設けられ、この円板１９が掻上げ部材となり、アンモニ
ア含有排水を掻き上げて気相中に微細化し、気液接触さ
せることによりアンモニアを気相に放散させるようにな
っている。また、各室１５、１６、１７には、第３室１
７から気相申に供給した空気が、第２室１６及び第１室
１５へと、アンモニア含有排水の流れと対向するように
流れるようになっており、第１室１５から空気流と共に
アンモニアが取り出されるようになっており、取り出さ
れたアンモニアはデミスター装置１２に供給され、デミ
スター装置１２内でミストが除去され、水滴はドレンで
第１室１５に戻すか別のドレン受槽に送られる。
示例と共に説明する。図１は、この発明の回収方法の実
施に用いる回収装置を示し、ストリッピング装置１１
と、デミスター装置１２と、第１のスクラバー１３及び
第２のスクラバー１４によって構成され、ストッピング
装置１１は、第１室１５と第２室１６及び第３室１７か
らなり、第１室１５内に供給したアンモニア含有排水
は、第２室１６、第３室１７へとオーバーフローしなが
ら流動すると共に、各室には、モータ１８で高速回転す
る円板１９がアンモニア含有排水に下部が浸漬するよう
設けられ、この円板１９が掻上げ部材となり、アンモニ
ア含有排水を掻き上げて気相中に微細化し、気液接触さ
せることによりアンモニアを気相に放散させるようにな
っている。また、各室１５、１６、１７には、第３室１
７から気相申に供給した空気が、第２室１６及び第１室
１５へと、アンモニア含有排水の流れと対向するように
流れるようになっており、第１室１５から空気流と共に
アンモニアが取り出されるようになっており、取り出さ
れたアンモニアはデミスター装置１２に供給され、デミ
スター装置１２内でミストが除去され、水滴はドレンで
第１室１５に戻すか別のドレン受槽に送られる。
【０００６】ミストが取り除かれたアンモニアは、第１
のスクラバー１３へ入れられ、硫酸、塩酸等が入ってい
る循環液に吸収される。除去されなかったアンモニアは
第２のスクラバー１４で同様に吸収され、処理後の排ガ
スは外部に放出するか、または問題がなければストリッ
ピング装置に戻し、ガスの循環系を形成する。第１のス
クラバー１３の液管理はｐＨ計の指示でポンプを動かし
酸を投入する。なお、ごく少量の酸をポンプを用いて第
２のスクラバー１４にも定量的に入れる。第１のスクラ
バー１３の循環液がアンモニア塩で飽和しない程度にポ
ンプで水を第２のスクラバー１４へ定量的に送り、そこ
がら第１のスクラバー１３の方にオーバーフローしてい
く。このような方法で比較的簡単にスクラバーのアンモ
ニア除去効率を下げずにアンモニア塩濃度を濃くするこ
とができる。
のスクラバー１３へ入れられ、硫酸、塩酸等が入ってい
る循環液に吸収される。除去されなかったアンモニアは
第２のスクラバー１４で同様に吸収され、処理後の排ガ
スは外部に放出するか、または問題がなければストリッ
ピング装置に戻し、ガスの循環系を形成する。第１のス
クラバー１３の液管理はｐＨ計の指示でポンプを動かし
酸を投入する。なお、ごく少量の酸をポンプを用いて第
２のスクラバー１４にも定量的に入れる。第１のスクラ
バー１３の循環液がアンモニア塩で飽和しない程度にポ
ンプで水を第２のスクラバー１４へ定量的に送り、そこ
がら第１のスクラバー１３の方にオーバーフローしてい
く。このような方法で比較的簡単にスクラバーのアンモ
ニア除去効率を下げずにアンモニア塩濃度を濃くするこ
とができる。
【０００７】次に、図２乃至図５は、ストリッピング装
置１１に使用する円板１９の異なった例を示している。
図２に示す例の円板１９は、円形板を放射状の波形に形
成し、中央部に回転軸へ取付けるためのボス２１を設け
た構造を有し、高速回転することにより、アンモニア含
有排水を波形部分で掻上げて飛散させるようになってい
る。図３（Ａ）、（Ｂ）に示す例の円板１９は、円板体
２２り外周に帯板をリング状にした環状板２３を固定
し、この環状板２３に多数の透孔２４を周方向に一定の
間隔で並べて設け、円板体２２の中央部に回転軸への取
付用ボス２５を設けた構造になっている。図４（Ａ）、
（Ｂ）に示す例の円板１９は、ボス２６の外周に固定し
た円板体２７の外周に多数の掻上板２８を放射状の配置
で固定したものである。図５（Ａ）、（Ｂ）に示す例の
円板１９は、ボス２９の外周に固定した円板体３０を一
定の間隔で固定し、掻上板３１群の両側端部をリング板
３２で結合したものである。これらの円板１９は下部を
アンモニア含有排水に浸漬させた状態で高速回転させる
と、該排水を気相に掻上げて微細化させることができ
る。
置１１に使用する円板１９の異なった例を示している。
図２に示す例の円板１９は、円形板を放射状の波形に形
成し、中央部に回転軸へ取付けるためのボス２１を設け
た構造を有し、高速回転することにより、アンモニア含
有排水を波形部分で掻上げて飛散させるようになってい
る。図３（Ａ）、（Ｂ）に示す例の円板１９は、円板体
２２り外周に帯板をリング状にした環状板２３を固定
し、この環状板２３に多数の透孔２４を周方向に一定の
間隔で並べて設け、円板体２２の中央部に回転軸への取
付用ボス２５を設けた構造になっている。図４（Ａ）、
（Ｂ）に示す例の円板１９は、ボス２６の外周に固定し
た円板体２７の外周に多数の掻上板２８を放射状の配置
で固定したものである。図５（Ａ）、（Ｂ）に示す例の
円板１９は、ボス２９の外周に固定した円板体３０を一
定の間隔で固定し、掻上板３１群の両側端部をリング板
３２で結合したものである。これらの円板１９は下部を
アンモニア含有排水に浸漬させた状態で高速回転させる
と、該排水を気相に掻上げて微細化させることができ
る。
【０００８】次に、アンモニア含有排水からのアンモニ
アの分離回収を具体的に説明する。図１に示すように、
アンモニア含有排水は第１室１５に入口より入れられて
第１室１５で高速回転する円板１９（１００〜３０００
ＲＰＭ）で掻上げられて微細化し空気中に滞留し、第２
室１６から来る空気と接触する。このとき、回転数を増
やすと排水の微細化がより効果的に行なえ、気液接触面
積が増大し、液中のアンモニアがガス化しやすくなる。
第１室１５に一定時間排水が滞留する間に第２室１６か
ら来た空気にアンモニアがガス化し、一定のアンモニア
分圧を示しながらデミスター装置１１に排出され、スク
ラバーへ送られる。排水が一定時間第１室１５に滞留し
た後、連続的に第２室１６へオーバーフローしていく。
水位の高さが第２室１６の方が少し低いため逆方向の水
の流れはない。第２室１６に入った排水はアンモニアが
かなり第１室１５でストリッピングされているので、ア
ンモニア濃度は低下している。第１室１５と同様一定時
間滞留している間に第３室１７から来た空気と接触し
て、アンモニアがガス化して第１室１５に送られる。一
方排水は一定時間滞留後第３室１７へオーバーフローし
て行く。第３室１７ではかなり排水中のアンモニア濃度
は低下しているが、一定期間滞留している間に回転円板
１９で微細化し、外部から入ってきた新鮮な空気と接触
しストリッピングされる。オーバーフロー口より装置外
部に処理水として排出される。一般的にガスの溶解度は
ヘンリーの法則に従う。図１のように第１室１５のアン
モニア分圧Ｐ１、液中のアンモニア濃度をＣ１、Ｈはヘ
ンリー常数とすると Ｐ１＝ＨＣ１ 同様に Ｐ２＝ＨＣ２ Ｐ３＝ＨＣ３ となる。仮に一室の滞留時間を２０分間とし、かつ、ア
ンモニアの除去率を９０％とし、ヘンリー常数及びアン
モニアの除去率の濃度依存性がないとする。 Ｃ２＝０．１Ｃ１ Ｃ３＝０．１Ｃ２＝０．０１Ｃ１ となり Ｐ２＝ＨＣ２＝０．１ＨＣ１＝０．１Ｐ１ Ｐ３＝ＨＣ３＝０．０１ＨＣ１＝０．０１Ｐ１ となる。一方、第１室１５より排出されるミストを伴っ
たアンモニアガス含有空気は途中に設置されているデミ
スター装置１２のミストキャッチーにてミストが除去さ
れ、その後、スクラバーに導入され、スクラバーの捕集
液（水又は酸）に吸収され、アンモニアを取り除かれた
空気は外部放出される。アンモニアスクラバーは一段で
も処理可能であるが多段にすると少量り捕集液でガス処
理できる。
アの分離回収を具体的に説明する。図１に示すように、
アンモニア含有排水は第１室１５に入口より入れられて
第１室１５で高速回転する円板１９（１００〜３０００
ＲＰＭ）で掻上げられて微細化し空気中に滞留し、第２
室１６から来る空気と接触する。このとき、回転数を増
やすと排水の微細化がより効果的に行なえ、気液接触面
積が増大し、液中のアンモニアがガス化しやすくなる。
第１室１５に一定時間排水が滞留する間に第２室１６か
ら来た空気にアンモニアがガス化し、一定のアンモニア
分圧を示しながらデミスター装置１１に排出され、スク
ラバーへ送られる。排水が一定時間第１室１５に滞留し
た後、連続的に第２室１６へオーバーフローしていく。
水位の高さが第２室１６の方が少し低いため逆方向の水
の流れはない。第２室１６に入った排水はアンモニアが
かなり第１室１５でストリッピングされているので、ア
ンモニア濃度は低下している。第１室１５と同様一定時
間滞留している間に第３室１７から来た空気と接触し
て、アンモニアがガス化して第１室１５に送られる。一
方排水は一定時間滞留後第３室１７へオーバーフローし
て行く。第３室１７ではかなり排水中のアンモニア濃度
は低下しているが、一定期間滞留している間に回転円板
１９で微細化し、外部から入ってきた新鮮な空気と接触
しストリッピングされる。オーバーフロー口より装置外
部に処理水として排出される。一般的にガスの溶解度は
ヘンリーの法則に従う。図１のように第１室１５のアン
モニア分圧Ｐ１、液中のアンモニア濃度をＣ１、Ｈはヘ
ンリー常数とすると Ｐ１＝ＨＣ１ 同様に Ｐ２＝ＨＣ２ Ｐ３＝ＨＣ３ となる。仮に一室の滞留時間を２０分間とし、かつ、ア
ンモニアの除去率を９０％とし、ヘンリー常数及びアン
モニアの除去率の濃度依存性がないとする。 Ｃ２＝０．１Ｃ１ Ｃ３＝０．１Ｃ２＝０．０１Ｃ１ となり Ｐ２＝ＨＣ２＝０．１ＨＣ１＝０．１Ｐ１ Ｐ３＝ＨＣ３＝０．０１ＨＣ１＝０．０１Ｐ１ となる。一方、第１室１５より排出されるミストを伴っ
たアンモニアガス含有空気は途中に設置されているデミ
スター装置１２のミストキャッチーにてミストが除去さ
れ、その後、スクラバーに導入され、スクラバーの捕集
液（水又は酸）に吸収され、アンモニアを取り除かれた
空気は外部放出される。アンモニアスクラバーは一段で
も処理可能であるが多段にすると少量り捕集液でガス処
理できる。
【０００９】ここでヘンリーの法則について説明する。 ヘンリーの法則 放散・吸収操作は液相中の溶質物質が液相から気液界面
に移動し、気相に放散、次いで気相本体中に拡散する逐
次プロセスである。この際問題となるのは気液界面にお
ける溶質ガスの分配関係、つまりガスの溶解度（放散度
の逆）については、よく知られたヘンリーの法則（「一
定温度において一定量の液に溶解するガス質量はガスの
分圧に比例する。」）が成立する。 Ｐ＝ＨＣ （６） ここに、Ｐ：溶解ガスの分狂（ａｔｍ） Ｈ：ヘンリー定数（ａｔｍ・ｍ３／ｋｇ−ｍｏｌ） Ｃ：溶解ガスの液中濃度（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ３） 比較的水に溶けやすいガスアンモニア、塩化水素等では
ヘンリーの法則は成立しない。しかし、これらのガスで
も分圧が低い場合には近似的にヘンリーの法則に従うも
のとみてよい。ヘンリー定数は一般的には温度が高いと
大きくなる、すなわち（６）式から温度が高いとガスの
溶解度が小さくなり、放散し易くなる。表１にＮＨ３−
Ｈ２Ｏ系のヘンリー定数、表２にアンモニア−水系の気
液平衡データーを示す。また、図６に各気体の水に対す
る溶解度を示す。
に移動し、気相に放散、次いで気相本体中に拡散する逐
次プロセスである。この際問題となるのは気液界面にお
ける溶質ガスの分配関係、つまりガスの溶解度（放散度
の逆）については、よく知られたヘンリーの法則（「一
定温度において一定量の液に溶解するガス質量はガスの
分圧に比例する。」）が成立する。 Ｐ＝ＨＣ （６） ここに、Ｐ：溶解ガスの分狂（ａｔｍ） Ｈ：ヘンリー定数（ａｔｍ・ｍ３／ｋｇ−ｍｏｌ） Ｃ：溶解ガスの液中濃度（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ３） 比較的水に溶けやすいガスアンモニア、塩化水素等では
ヘンリーの法則は成立しない。しかし、これらのガスで
も分圧が低い場合には近似的にヘンリーの法則に従うも
のとみてよい。ヘンリー定数は一般的には温度が高いと
大きくなる、すなわち（６）式から温度が高いとガスの
溶解度が小さくなり、放散し易くなる。表１にＮＨ３−
Ｈ２Ｏ系のヘンリー定数、表２にアンモニア−水系の気
液平衡データーを示す。また、図６に各気体の水に対す
る溶解度を示す。
【表１】 ガスの吸収・放散の速度を考える場合には、二重境膜説
は有用な学説である。この説によると図７に示すよう
に、気相と液相の接する界面に沿ってガス側にも液側に
も乱れのない薄い境膜が形成され、この境膜内での被放
散物質の拡散が遅いので物質移動の抵抗になる。この境
膜内の拡散の推進力は境界と液本体の溶質濃度の差とガ
ス本体と境界の被放散物質の分圧差である。液側、ガス
側における単位時間、単位面積当りの移動量ＮＡ（ｋｇ
−ｍｏｌ／ｍ２Ｈｒ）は等しいので、次式が成立する。 ＮＡ＝ｋＧ（ｐ−ｐｉ）＝ｋＬ（Ｃｉ−Ｃ） （７） ここに、ｋＬ：液相物質移動係数（ｍ／Ｈｒ） Ｃｉ：界面における溶質の濃度（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ３） ｐｉ：界面における溶質の分圧（ａｔｍ，Ｐａ） ｋＧ：気相物質移動係数（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ２・ａｔｍ
・Ｈｒ） Ｃ ：本体中の溶質濃度（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ３） ｐ ：ガス本体の溶質の分圧（ａｔｍ，Ｐａ） ｋＧ及びｋＬの値には、ガス側及び液相における溶質の
拡散係数と境膜の有効厚さが関係してくる。ガス吸収実
験からｋＧ及びｋＬを直接求めようとｐｉ及びＣｉを測
定しなければならないが、これは不可能に近いので、次
式で示す総括係数が用いられる。 ＮＡ＝ＫＧ（ｐ−ｐｅ）＝ＫＬ（Ｃｅ−Ｃ） （８） ここに、ＫＬ：液相総括物質移動係数（ｍ／Ｈｒ）、 Ｃｅ：ガス本体に対する平衡濃度（ｋｇ−ｍｏｌ／
ｍ３） ｐｅ：液本体に対する平衡分圧（ａｔｍ，Ｐａ） ＫＧ：気相総括物質移動係数（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ２・ａ
ｔｍ・Ｈｒ） ＫＧ、ＫＬとｋＧ、ｋＬの関係は次のようになる。 １／ＫＧ＝１／ｋＧ＋Ｈ／ｋＬ （９） １／ＫＬ＝１／ｋＬ＋１／ＨｋＧ （１０） ここでＨはヘンリー定数ｐｉ／Ｃｉ、ヘンリーの法則が
適用されない時は（ｐｉ−ｐｅ）／（Ｃｉ−Ｃｅ）とな
る。溶解度が大きい時はＨが小さいのでＨ／ｋＬを無視
することができてＫＧ＝ｋＧとなりガス側の抵抗が支配
的となる。
は有用な学説である。この説によると図７に示すよう
に、気相と液相の接する界面に沿ってガス側にも液側に
も乱れのない薄い境膜が形成され、この境膜内での被放
散物質の拡散が遅いので物質移動の抵抗になる。この境
膜内の拡散の推進力は境界と液本体の溶質濃度の差とガ
ス本体と境界の被放散物質の分圧差である。液側、ガス
側における単位時間、単位面積当りの移動量ＮＡ（ｋｇ
−ｍｏｌ／ｍ２Ｈｒ）は等しいので、次式が成立する。 ＮＡ＝ｋＧ（ｐ−ｐｉ）＝ｋＬ（Ｃｉ−Ｃ） （７） ここに、ｋＬ：液相物質移動係数（ｍ／Ｈｒ） Ｃｉ：界面における溶質の濃度（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ３） ｐｉ：界面における溶質の分圧（ａｔｍ，Ｐａ） ｋＧ：気相物質移動係数（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ２・ａｔｍ
・Ｈｒ） Ｃ ：本体中の溶質濃度（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ３） ｐ ：ガス本体の溶質の分圧（ａｔｍ，Ｐａ） ｋＧ及びｋＬの値には、ガス側及び液相における溶質の
拡散係数と境膜の有効厚さが関係してくる。ガス吸収実
験からｋＧ及びｋＬを直接求めようとｐｉ及びＣｉを測
定しなければならないが、これは不可能に近いので、次
式で示す総括係数が用いられる。 ＮＡ＝ＫＧ（ｐ−ｐｅ）＝ＫＬ（Ｃｅ−Ｃ） （８） ここに、ＫＬ：液相総括物質移動係数（ｍ／Ｈｒ）、 Ｃｅ：ガス本体に対する平衡濃度（ｋｇ−ｍｏｌ／
ｍ３） ｐｅ：液本体に対する平衡分圧（ａｔｍ，Ｐａ） ＫＧ：気相総括物質移動係数（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ２・ａ
ｔｍ・Ｈｒ） ＫＧ、ＫＬとｋＧ、ｋＬの関係は次のようになる。 １／ＫＧ＝１／ｋＧ＋Ｈ／ｋＬ （９） １／ＫＬ＝１／ｋＬ＋１／ＨｋＧ （１０） ここでＨはヘンリー定数ｐｉ／Ｃｉ、ヘンリーの法則が
適用されない時は（ｐｉ−ｐｅ）／（Ｃｉ−Ｃｅ）とな
る。溶解度が大きい時はＨが小さいのでＨ／ｋＬを無視
することができてＫＧ＝ｋＧとなりガス側の抵抗が支配
的となる。
【００１０】アンモニアストリッピングと被処理液のｐ
Ｈ 水中のアンモニア性窒素はアンモニアイオン（Ｎ
Ｈ４ ＋）と遊離アンモニア（ＮＨ３）が平衡を保って存
在しているが、ｐＨが高くなるにしたがって遊離アンモ
ニアの比率が高くなる。 この式においてｐＨが高くなると平衡は右に傾きｐＨ１
０以上ではほとんどが遊離アンモニアの形となる。水中
におけるアンモニアイオンと遊離アンモニアの比率はｐ
Ｈ、水温の影響を受けるが、この比率は次式によって求
めることができる。 ここで、Ｋｂはアンモニアイオンの解離定数で２５℃で
は１．８×１０−５ｍｏｌ、（Ｈ＋）は水素イオン濃
度、ＫＷは水の解離定数で（ＯＨ−）（Ｈ＋）＝１０
−１４（ｍｏｌ）２ これより２５℃、ｐＨ１０．０におけるＮＨ３の比率を
求めると となる。図８に各ｐＨにおけるＮＨ３とＮＨ４ ＋の関係
を示す。水のｐＨを上げることによって遊離の状態とな
ったアンモニアは外部に飛び出しやすい状態にあり、攪
拌、ばっ気等の物理的刺激を与えると水中より大気に出
てくる。これを容易にするためアンモニアストリッピン
グ法が用いられる。アンモニアストリッピング法は一般
的には高い塔の上部より被処理水を噴霧し、気液接触面
積を大きくするため、プラスチック性の充填材を入れ
る。式（８）よりＮａ単位接触面積当たりの物質移動量
であるので物質移動量は気液接触面積に比例する。言い
換えると、アンモニアストリッピングの効率を上げるに
は気液界面を大きくすればよい、今回、この点に注目し
て従来の高い塔の方式やばっ気方式を止め、回転円板で
被処理水を微細化し、気液接触面積を極端に大きくする
方法を考えた。同時に従来法の欠点であったアルカリ剤
に消石灰を使用した場合に起こりやすい炭酸カルシュム
の固着は防げる結果となった。なお、分離及び回収方法
は、塩素含有液の遊離塩素をガス化して取り出す方法に
も使用できる。
Ｈ 水中のアンモニア性窒素はアンモニアイオン（Ｎ
Ｈ４ ＋）と遊離アンモニア（ＮＨ３）が平衡を保って存
在しているが、ｐＨが高くなるにしたがって遊離アンモ
ニアの比率が高くなる。 この式においてｐＨが高くなると平衡は右に傾きｐＨ１
０以上ではほとんどが遊離アンモニアの形となる。水中
におけるアンモニアイオンと遊離アンモニアの比率はｐ
Ｈ、水温の影響を受けるが、この比率は次式によって求
めることができる。 ここで、Ｋｂはアンモニアイオンの解離定数で２５℃で
は１．８×１０−５ｍｏｌ、（Ｈ＋）は水素イオン濃
度、ＫＷは水の解離定数で（ＯＨ−）（Ｈ＋）＝１０
−１４（ｍｏｌ）２ これより２５℃、ｐＨ１０．０におけるＮＨ３の比率を
求めると となる。図８に各ｐＨにおけるＮＨ３とＮＨ４ ＋の関係
を示す。水のｐＨを上げることによって遊離の状態とな
ったアンモニアは外部に飛び出しやすい状態にあり、攪
拌、ばっ気等の物理的刺激を与えると水中より大気に出
てくる。これを容易にするためアンモニアストリッピン
グ法が用いられる。アンモニアストリッピング法は一般
的には高い塔の上部より被処理水を噴霧し、気液接触面
積を大きくするため、プラスチック性の充填材を入れ
る。式（８）よりＮａ単位接触面積当たりの物質移動量
であるので物質移動量は気液接触面積に比例する。言い
換えると、アンモニアストリッピングの効率を上げるに
は気液界面を大きくすればよい、今回、この点に注目し
て従来の高い塔の方式やばっ気方式を止め、回転円板で
被処理水を微細化し、気液接触面積を極端に大きくする
方法を考えた。同時に従来法の欠点であったアルカリ剤
に消石灰を使用した場合に起こりやすい炭酸カルシュム
の固着は防げる結果となった。なお、分離及び回収方法
は、塩素含有液の遊離塩素をガス化して取り出す方法に
も使用できる。
【００１１】
【実施例】図９のようなストリッピング装置にアンモニ
ア含有排水を入れ（１５Ｌ）、入口、出口のバルブを止
めて、一定の空気を送り、一定時間間隔で下のドレイン
より被処理液をサンプリングしてアンモニアを測定し
た。又同時に吹き込み空気ダクトの測定口より、熱線風
速計にて風量を測定し、空気の供給量を測定した。液温
は装置内に設置されているヒーターで上げ、温度センサ
ーにより測定した。又、ｐＨ計の指示でアルカリ剤を添
加、ｐＨを１１以上とした。その結果を表２と表３に示
し、これと対比するため、図１１で示した気液接触塔に
よる従来の除去率を図１２に示す。アンモニア水として
は硫酸アンモンを水に溶解させ実験排水とした。
ア含有排水を入れ（１５Ｌ）、入口、出口のバルブを止
めて、一定の空気を送り、一定時間間隔で下のドレイン
より被処理液をサンプリングしてアンモニアを測定し
た。又同時に吹き込み空気ダクトの測定口より、熱線風
速計にて風量を測定し、空気の供給量を測定した。液温
は装置内に設置されているヒーターで上げ、温度センサ
ーにより測定した。又、ｐＨ計の指示でアルカリ剤を添
加、ｐＨを１１以上とした。その結果を表２と表３に示
し、これと対比するため、図１１で示した気液接触塔に
よる従来の除去率を図１２に示す。アンモニア水として
は硫酸アンモンを水に溶解させ実験排水とした。
【表２】
【表３】
【００１２】
【発明の効果】以上のように、この発明によると、アン
モニア等の含有液を気相で微細化させることにより気相
に放散させるようにしたので、気液接触面積を極端に大
きくしてアンモニア等の含有液からのアンモニア等の分
離が効率よく行なえ、低いｐＨと温度及び少ない空気量
でアンモニア等の分離が可能になり、処理コスト及び設
備コストの低減が可能になる。また、アンモニア等の分
離のための設備の小型化及び省スペース化が可能にな
り、アンモニア等の捕集率を高めることができると共
に、炭酸カルシュムの付着防止も可能になる。
モニア等の含有液を気相で微細化させることにより気相
に放散させるようにしたので、気液接触面積を極端に大
きくしてアンモニア等の含有液からのアンモニア等の分
離が効率よく行なえ、低いｐＨと温度及び少ない空気量
でアンモニア等の分離が可能になり、処理コスト及び設
備コストの低減が可能になる。また、アンモニア等の分
離のための設備の小型化及び省スペース化が可能にな
り、アンモニア等の捕集率を高めることができると共
に、炭酸カルシュムの付着防止も可能になる。
【図１】この発明の回収方法を実施する回収装置の説明
図
図
【図２】円板の例を示す斜視図
【図３】（Ａ）は円板の例を示す正面図、（Ｂ）は同側
面図
面図
【図４】（Ａ）は円板の例を示す縦断正面図、（Ｂ）は
同側面図
同側面図
【図５】（Ａ）は円板の例を示す縦断正面図、（Ｂ）は
同側面図
同側面図
【図６】気体の水に対する溶解度を示すグラフ図
【図７】（Ａ）と（Ｂ）は気液界面での物質の移動を示
す説明図
す説明図
【図８】各ｐＨにおける遊離アンモニアとアンモニウム
イオンの関係を示す説明図
イオンの関係を示す説明図
【図９】実施例に用いた装置の説明図
【図１０】従来の分離方法を示す説明図
【図１１】従来の他の分離方法を示す説明図
【図１２】従来の気液比と除去率の関係を示すグラフ図
１１ ストリッピング装置 １２ デミスター装置 １３ 第１のスクラバー １４ 第２のスクラバー １５ 第１室 １６ 第２室 １７ 第３室 １８ モータ １９ 円板
Claims (3)
- 【請求項１】 アンモニア等の含有液を気相で微細化さ
せることにより、アンモニア等を気相に放散させること
を特徴とするアンモニア含有液からのアンモニア分離方
法。 - 【請求項２】 複数の分離槽を多段に設け、多段分離槽
に対するアンモニア等の含有液と気体の流れを対向さ
せ、各分離槽内でアンモニア等の含有液を高速回転する
掻上げ部材で気相に掻上げて微細化し、気相に放散させ
ることを特徴とするアンモニア等の含有液からのアンモ
ニア等の分離方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の分離方法で気相に
放散させたアンモニア等をデミスターとスクラバーで処
理することを特徴とするアンモニア等の含有液からのア
ンモニア等の回収方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8260100A JPH1057947A (ja) | 1996-08-24 | 1996-08-24 | アンモニア等の含有液からのアンモニア等の分離方法と回収方法 |
| KR1019970040109A KR100229176B1 (ko) | 1996-08-24 | 1997-08-22 | 암모니아 등의 함유액에서 암모니아 등의 분리방법과 회수방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8260100A JPH1057947A (ja) | 1996-08-24 | 1996-08-24 | アンモニア等の含有液からのアンモニア等の分離方法と回収方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1057947A true JPH1057947A (ja) | 1998-03-03 |
Family
ID=17343300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8260100A Pending JPH1057947A (ja) | 1996-08-24 | 1996-08-24 | アンモニア等の含有液からのアンモニア等の分離方法と回収方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1057947A (ja) |
| KR (1) | KR100229176B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001077027A1 (en) * | 2000-04-05 | 2001-10-18 | Waste Recycling And Processing Services Nsw. | Leachate treatment and disposal process and apparatus |
| EP4197974A1 (en) * | 2021-12-16 | 2023-06-21 | Idro Group S.r.l. | Process for the extraction and recovery of nitrogen contained in zootechnical wastewater by a skimming plant |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100794744B1 (ko) * | 2001-07-11 | 2008-01-21 | 주식회사 포스코 | 탈안수 중의 암모니아가스 제거방법 |
| KR101305056B1 (ko) * | 2012-10-26 | 2013-09-11 | (주)이엠티 | 폐수 속의 암모니아를 회수하기 위한 장치 및 그 회수하기 위한 방법 |
| KR102064063B1 (ko) | 2018-04-06 | 2020-01-09 | (주)이엠티 | 폐수 속의 재료를 회수하기 위한 장치 및 그 방법 |
-
1996
- 1996-08-24 JP JP8260100A patent/JPH1057947A/ja active Pending
-
1997
- 1997-08-22 KR KR1019970040109A patent/KR100229176B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001077027A1 (en) * | 2000-04-05 | 2001-10-18 | Waste Recycling And Processing Services Nsw. | Leachate treatment and disposal process and apparatus |
| EP4197974A1 (en) * | 2021-12-16 | 2023-06-21 | Idro Group S.r.l. | Process for the extraction and recovery of nitrogen contained in zootechnical wastewater by a skimming plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100229176B1 (ko) | 1999-11-01 |
| KR19980018894A (ko) | 1998-06-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050617 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050628 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051101 |