JPH11347535A - アンモニア含有排水の処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンモニア含有排水中のアンモニアを低コス
トにて効率的に分離して分解除去する。 【解決手段】 アンモニア含有排水を１００ｋｇ／ｃｍ
²以上の高圧で噴霧槽５内に噴霧してアンモニアガスと
水とに分離する。分離したアンモニアガスを触媒分解装
置６で窒素と水とに接触分解する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアンモニア含有排水
のストリッピング処理法に係り、特に、ボイラ、電気集
塵機、エアーヒータ、熱交換器、その他のプラントの金
属表面に付着したアンモニアの塩を水洗浄した際に生じ
る洗浄排水や、洗浄剤としてアンモニアを用いたアンモ
ニア洗浄液、除銅防錆液、中和防錆液等の洗浄排水など
のアンモニア含有排水中のアンモニアを低コストにて効
果的に処理することができるアンモニア含有排水の処理
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラ、電気集塵機、エアーヒータ、熱
交換器、その他のプラントの金属表面に付着したアンモ
ニアの塩は、伝熱阻害や腐食の原因となるため、定期的
に水洗浄して除去されている。この水洗浄で排出される
洗浄排水は、一般に、スケールから溶出した硫酸イオン
により酸性を呈し、また鉄分、アンモニアを多量に含ん
でいるため、直接放流することはできない。このため、
従来においては、この洗浄排水を苛性ソーダにより中和
し、鉄分を沈降分離する排水処理が行われている。

【０００３】また、洗浄剤としてアンモニアを用いたア
ンモニア洗浄液、除銅防錆液、中和防錆液等の洗浄排水
については銅イオン等の金属除去及びＣＯＤ処理が行わ
れている。

【０００４】また、最近では、環境対策の一環として窒
素が規制されるようになってきたため、アンモニア含有
排水については、次亜塩素酸酸ソーダを使用する薬品分
解処理法や生物処理法を適用してアンモニアをより高度
に除去することも行われている。

【０００５】更に、アンモニア含有排水をストリッピン
グ処理して、アンモニアを直接ガス状に分離する方法も
あり、エアストリッピング法（特開平６−３３５６８８
号公報）や蒸気ストリッピング法が提案されている。

【０００６】また、アンモニア含有排水を加圧して噴霧
ノズルでストリッピング塔内に噴出させてガス状のアン
モニアを分離する方法も提案されている（特開平７−３
１９６６号公報、同７−１１６６５０号公報）。このう
ち、特に、特開平７−１１６６５０号公報では、ストリ
ッピング塔で分離されたアンモニアガスを銅クロム系触
媒のようなアンモニア分解触媒を充填した反応管に通気
して、下記反応式に従って、空気とアンモニアの反応
で、窒素と水とに分解している。

【０００７】４ＮＨ₃＋３Ｏ₂→２Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏ なお、アンモニア分解触媒としては、特開平７−１１６
６５０号公報に記載される銅クロム系触媒の他、酸化触
媒と還元触媒との組み合わせや白金系触媒も知られてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のアンモニアの処
理方法のうち、薬品による分解方法では、排水中のアン
モニア濃度が高い場合には大量の薬品が必要となる上
に、副生する硝酸（通常は初期アンモニア濃度の２〜３
％生成する。）のために処理水のＴ−Ｎが高くなり、し
かも処理期間も長くなるなどの問題があった。

【０００９】また、生物処理法では、排水中のアンモニ
ア濃度が高いと、窒素負荷量が大き過ぎて対応し得ない
などの問題があった。

【００１０】更に、エアーストリッピングでは、ストリ
ッピング効率を高めるためには、大容量の空気（気液比
３０００以上）及び大型のストリッピング塔が必要とな
り、蒸気ストリッピングでは加熱源としてのボイラが必
要となるため、設備が大掛りとなるなどの問題があっ
た。特開平７−３１９６６号公報や同７−１１６６５０
号公報に記載されるアンモニア含有排水の噴霧ストリッ
ピングでは、好適な噴霧条件の検討がなされていないた
めに、アンモニアを短時間で十分に低い濃度にまで除去
し得なかった。

【００１１】また、アンモニアを触媒分解する場合にお
いても、従来の銅クロム系触媒等では反応温度が高温
（２５０℃以上）である点に問題があり、白金系触媒で
は反応温度は低い（２００℃）が、高価であるなどの問
題があった。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決し、アン
モニア含有排水中のアンモニアを低コストにて効率的に
分離して分解することができるアンモニア含有排水の処
理法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のアンモニア含有
排水の処理法は、アンモニア含有排水を１００ｋｇ／ｃ
ｍ²以上の高圧で噴霧槽内に噴霧することによりストリ
ッピング処理してアンモニアガスと水とに分離し、分離
されたアンモニアガスを接触分解して窒素と水を得るこ
とを特徴とする。

【００１４】アンモニア含有排水を１００ｋｇ／ｃｍ²
以上の高圧で噴霧することにより、該排水中のアンモニ
アを低濃度にまで短時間で効率的に分離することがで
き、分離したアンモニアを効率的に接触分解することが
できる。

【００１５】本発明においては、アンモニア分解触媒と
しては、遷移金属成分を含有する多孔質カーボン粒子，
鉄，マンガン組成物、鉄−マンガン組成物からなるもの
を用いるのが好ましく、ここで、多孔質カーボン粒子と
しては原油煤又は重油煤が好適である。

【００１６】また、処理するアンモニア含有排水中のア
ンモニア濃度が低い場合には、逆浸透膜分離処理し、ア
ンモニア濃度を高めた濃縮水をストリッピング処理する
のが好ましい。

【００１７】本発明による高圧噴霧ストリッピング処理
でアンモニアを分離した後の水は循環してストリッピン
グ処理を繰り返すことにより、アンモニアを低濃度にま
で除去することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明のア
ンモニア含有排水の処理法の実施の形態を示す系統図で
ある。

【００１９】図１（ａ）に示す方法では、原水槽１内の
アンモニア含有排水を、まず、逆浸透膜分離装置２に通
水し、透過水を処理水槽３に送水し、濃縮水を原水槽１
に循環して処理することで、原水槽１内のアンモニア含
有排水のアンモニア濃度を高める。本発明では、このよ
うな逆浸透膜処理により、ストリッピング処理に供する
アンモニア含有排水のアンモニア濃度を２〜３重量％程
度に高めるのが好ましい。

【００２０】このようにしてアンモニア濃度を高めた原
水槽１内のアンモニア含有排水は、高圧ポンプ４で昇圧
して噴霧槽５内に１００ｋｇ／ｃｍ²以上の高圧下で噴
霧してアンモニアガスと処理水とに分離する。

【００２１】なお、処理するアンモニア含有排水のｐＨ
が過度に低いと、アンモニアがイオン化してガス状で分
離することができないため、この場合には苛性ソーダ、
水酸化カルシウム等のアルカリ剤を添加してｐＨ１１前
後（ｐＨ１０．５〜１１．５程度）にｐＨ調整するのが
好ましい。

【００２２】アンモニア含有排水の噴霧圧力が１００ｋ
ｇ／ｃｍ²よりも低いと、噴霧ストリッピングによりア
ンモニアを十分に分離することができない。噴霧圧力は
高い程、アンモニアの分離効率の面からは好ましいが、
高圧ポンプの昇圧能力等を勘案した場合、噴霧圧力は１
００〜２０００ｋｇ／ｃｍ²程度とするのが好ましい。

【００２３】アンモニアを分離した後の処理水は、噴霧
槽５の底部から抜き出し原水槽１に返送し、処理水のア
ンモニア濃度が所定濃度になるまで循環処理する。

【００２４】噴霧槽５内のアンモニアガスを含む排ガス
はブロアで吸引し、触媒分解装置６に通気してアンモニ
アを分解除去した後系外へ排出する。

【００２５】アンモニアの分解に用いる触媒としては、
遷移金属成分を含有する多孔質カーボン粒子，鉄，マン
ガン組成物、鉄−マンガン組成物などを用いるのが好ま
しく、このような触媒を充填した触媒分解装置６への通
気条件としてはＳＶ５００ｈｒ^-1以上、温度２００℃以
上、好ましくはＳＶ５００〜４５００ｈｒ^-1、温度２０
０〜２５０℃が好適である。

【００２６】なお、アンモニア分解率は、後述の実施例
に示されるように、鉄−マンガン組成物の方が、多孔質
カーボン粒子，鉄，マンガン組成物よりも高いが、コス
トは多孔質カーボン粒子，鉄，マンガン組成物の方が安
価であることから、アンモニア分解率と触媒コストを勘
案して、両者を組み合わせて用いても良い。すなわち、
マンガン−鉄組成物は、脱臭用触媒として市販されてい
るので、これにさらに多孔質カーボン粒子である原油
煤、重油煤を加え、成型助剤を加えて押し出し成型し
て、触媒コストの低減をはかることができる。この触媒
中、原油煤、重油煤の混合割合は１０％以上４０％以下
が効果的である。また、成型時にベーマイト、ギブサイ
ト等のアルミナ化合物、Ｍｇ−スメクタイトを１０〜３
０％加え、触媒機能を高めることもできる。

【００２７】なお、アンモニア含有排水の高圧噴霧ノズ
ルとしては扇形又は円錐ノズルが好ましく、排ガスの吸
引は、このノズルの周辺から行うのが好ましい。

【００２８】噴霧槽の容量は、処理量、即ち、噴霧水量
により異なるが、噴霧水量２〜１０ｍ³／ｈｒで処理す
る場合、２０〜４０ｍ³程度であることが好ましい。ま
た、排風量（排ガスの吸引量）は、容量２０〜４０ｍ³
程度の噴霧槽であれば４５０Ｎｍ³／ｈｒ以上、例えば
４５０〜３６００Ｎｍ³／ｈｒ程度が好ましい。

【００２９】図１（ａ）に示す方法は、回分式にて逆浸
透膜処理して原水槽１内のアンモニア含有排水を濃縮す
るのに対し、図１（ｂ）に示す方法は、原水槽１のアン
モニアを逆浸透膜分離装置２に通水し、連続的に濃縮水
を噴霧槽５に噴霧する点が図１（ａ）に示す方法と異な
り、その他は同様にして処理が行われる。この図１
（ｂ）に示す方法でも、アンモニアを逆浸透膜処理して
濃縮した後、高圧噴霧ストリッピング処理し、分離した
アンモニアガスを触媒分解装置６で分解することにより
効率的な処理を行える。

【００３０】本発明の方法では、図１に示す如く、処理
水を循環し、その処理時間を延長することにより、処理
水のアンモニア濃度を１０ｍｇ／Ｌ以下に低減すること
ができる。しかし、アンモニア濃度を更に低減するに
は、高圧噴霧ストリッピングのみでは必要な処理時間が
徒に長くなるため、本発明による高圧噴霧ストリッピン
グでアンモニア濃度を１００〜２００ｍｇ／Ｌ程度にま
で低減された時点で、処理水を次亜塩素酸ソーダ等の塩
素処理や生物処理等の処理に供してもよい。

【００３１】このような本発明の高圧噴霧ストリッピン
グ及び触媒分解処理法であれば、薬剤としては、場合に
よりｐＨ調整用のアルカリ剤を用いるのみで、大掛りな
設備を必要とすることなく、短時間で効率的にかつ安価
にアンモニア含有排水のアンモニアを分離して除去する
ことができる。

【００３２】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００３３】実施例１ 図１（ａ）に示す方法（ただし、逆浸透膜分離装置は不
使用）でアンモニア０．２重量％を含む水洗浄排水（ｐ
Ｈ１１．０）の処理を行った。

【００３４】このアンモニア含有排水１ｍ³を原水槽１
に入れ、高圧ポンプ４で２５０ｋｇ／ｃｍ³に昇圧して
噴霧槽（容量３５ｍ³）５内に扇形ノズルを用いて噴霧
し、５ｍ³／ｈｒの噴霧速度で高圧噴霧ストリッピング
を行ってアンモニアガスを分離し、処理水を原水槽１に
循環した。

【００３５】なお、噴霧槽５内の排ガスは噴霧ノズル近
傍からブロア４により排風量３６００Ｎｍ³／ｈｒで吸
引し、アンモニア分解触媒として鉄−マンガン組成物を
充填した触媒分解装置６にＳＶ１５００ｈｒ^-1、温度２
００℃で通気することによりアンモニアガスを窒素と水
とに分解した。

【００３６】この操作を２．５時間行ったときの処理水
のアンモニア濃度及びｐHは表１に示す通りであった。

【００３７】なお、触媒分解装置６の入口側のアンモニ
アガス濃度は１０００ｐｐｍであったが、出口側のアン
モニアガス濃度は１０ｐｐｍ以下であった。

【００３８】実施例２、比較例１ アンモニア含有排水の噴霧圧力を１００ｋｇ／ｃｍ
²（実施例２）又は５０ｋｇ／ｃｍ²（比較例１）とした
こと以外は実施例１と同様にストリッピングを行ったと
ころ、２．５時間後の処理水のアンモニア濃度及びｐH
は表１に示す通りであった。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１より、１００ｋｇ／ｃｍ²以上の高圧
噴霧ストリッピングによれば、アンモニアを効率的に分
離できることがわかる。

【００４１】実施例３ 図１（ａ）に示す方法に従って、アンモニア０．０２重
量％を含む水洗浄排水の処理を行った。まず、このアン
モニア含有排水１０ｍ³を原水槽１に入れ、小型逆浸透
膜分離装置（処理量１ｍ³／ｈｒ）２で１０時間循環処
理して透過水９ｍ³を処理水槽３に分離し、濃縮水１ｍ³
を原水槽１に残した。

【００４２】透過水のアンモニア濃度は６ｍｇ／Ｌ、濃
縮水のアンモニア濃度は２０４０ｍｇ／Ｌであった。

【００４３】この濃縮水を高圧ポンプ４で２５０ｋｇ／
ｃｍ³に昇圧して噴霧槽（容量３５ｍ³）５内に扇形ノズ
ルを用いて噴霧し、５ｍ³／ｈｒの噴霧速度で高圧噴霧
ストリッピングを行ってアンモニアガスを分離し、処理
水を原水槽１に循環した。

【００４４】なお、噴霧槽５内の排ガスは噴霧ノズル近
傍からブロア４により排風量３６００Ｎｍ³／ｈｒで吸
引し、アンモニア分解触媒として鉄−マンガン組成物を
充填した触媒分解装置６にＳＶ７５０ｈｒ^-1、温度２０
０℃で通気することによりアンモニアガスを窒素と水と
に分解した。

【００４５】この操作を２．５時間行ったときの処理水
のアンモニア濃度は８．０ｍｇ／Ｌであった。

【００４６】また、触媒分解装置６の入口側のアンモニ
アガス濃度は１０００ｐｐｍであったが、出口側のアン
モニアガス濃度は表２に示す通り著しく低減された。

【００４７】実施例４ 実施例３において、触媒分解装置６に充填するアンモニ
ア分解触媒として、多孔質カーボン粒子と鉄−マンガン
組成物との混合成型物を用いたこと以外は同様にして処
理を行ったところ、得られた処理水のアンモニア濃度は
同様に８．０ｍｇ／Ｌで、触媒分解装置６の入口側のア
ンモニアガス濃度も１０００ｐｐｍであったが、出口側
のアンモニアガス濃度は表２に示す通りであった。

【００４８】

【表２】

【００４９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のアンモニア
含有排水の処理法によれば、各種アンモニア含有排水中
のアンモニアを短時間で効率的に分離し、分離したアン
モニアガスを効率的に触媒分解して除去することがで
き、処理コストの低減及び工期の大幅な短縮を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンモニア含有排水の処理法の実施の
形態を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 原水槽 ２ 逆浸透膜分離装置 ３ 処理水槽 ４ 高圧ポンプ ５ 噴霧槽 ６ 触媒分解装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊倉 友江 東京都品川区八潮１丁目２番２号 東京電 力株式会社大井火力発電所内 (72)発明者 穐本 信行 東京都品川区八潮１丁目２番２号 東京電 力株式会社大井火力発電所内 (72)発明者 竹下 雅宣 大阪府大阪市中央区北浜２−２−22 栗田 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 清滝 一宏 大阪府大阪市中央区北浜２−２−22 栗田 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 小池 一栄 大阪府大阪市中央区北浜２−２−22 栗田 エンジニアリング株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンモニア含有排水を１００ｋｇ／ｃｍ
   ²以上の高圧で噴霧槽内に噴霧することによりストリッ
   ピング処理してアンモニアガスと水とに分離し、分離さ
   れたアンモニアガスを接触分解して窒素と水を得ること
   を特徴とするアンモニア含有排水の処理法。
2. 【請求項２】 請求項１において、遷移金属成分を含有
   する多孔質カーボン粒子，鉄，マンガン組成物からなる
   アンモニア分解触媒を用いることを特徴とするアンモニ
   ア含有排水の処理法。
3. 【請求項３】 請求項２において、多孔質カーボン粒子
   が原油煤又は重油煤であることを特徴とするアンモニア
   含有排水の処理法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項におい
   て、アンモニア含有排水を逆浸透膜分離処理し、濃縮水
   をストリッピング処理することを特徴とするアンモニア
   含有排水の処理法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項におい
   て、ストリッピング処理でアンモニアを分離した水を循
   環して再度ストリッピング処理することを特徴とするア
   ンモニア含有排水の処理法。