(57)【要約】【課題】  高濃度の硝酸性窒素を含む被処理水について、還元工程を経た被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに効率良く分離でき、また、アンモニア性窒素含有水からアンモニア性窒素をｐＨ調整用アルカリ剤の添加が不要で低コストにて除去できる水処理方法及び装置を提供すること。【解決手段】  硝酸性窒素を含む被処理水を還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素を窒素ガスとアンモニア性窒素に還元する還元工程と、前記還元工程によって還元処理されて硝酸性窒素残留分とアンモニア性窒素とを含む被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すことにより、該被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに分離する分離工程と、前記分離工程で得られたアンモニア性窒素含有水からアンモニア性窒素を除去するアンモニア除去工程とを含む水処理方法。【選択図】  図１
2006239506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝酸性窒素を含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行う水処理方法において、硝酸性窒素を含む被処理水を還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素を窒素ガスとアンモニア性窒素に還元する還元工程と、前記還元工程によって還元処理されて硝酸性窒素残留分とアンモニア性窒素とを含む被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すことにより、該被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに分離する分離工程と、前記分離工程で得られたアンモニア性窒素含有水からアンモニア性窒素を除去するアンモニア除去工程とを含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
硝酸性窒素を含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行う水処理装置において、硝酸性窒素を含む被処理水を還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素を窒素ガスとアンモニア性窒素に還元する還元手段と、前記還元手段によって還元処理されて硝酸性窒素残留分とアンモニア性窒素とを含む前記還元手段からの被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すことにより、該被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに分離する分離手段と、前記分離手段で得られたアンモニア性窒素含有水からアンモニア性窒素を除去するアンモニア除去手段とを含むことを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
硝酸性窒素と放射性核種とを含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行う水処理方法において、硝酸性窒素と放射性核種とを含む被処理水を還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素を窒素ガスとアンモニア性窒素に還元する還元工程と、前記還元工程によって還元処理されて硝酸性窒素残留分、アンモニア性窒素及び放射性核種を含む被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すことにより、該被処理水を硝酸性窒素残留分含有水と、アンモニア性窒素及び放射性核種の含有水とに分離する分離工程と、前記分離工程で得られたアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水からアンモニア性窒素を除去するアンモニア除去工程とを含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
硝酸性窒素と放射性核種とを含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行う水処理装置において、硝酸性窒素と放射性核種とを含む被処理水を還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素を窒素ガスとアンモニア性窒素に還元する還元手段と、前記還元手段によって還元処理されて硝酸性窒素残留分、アンモニア性窒素及び放射性核種を含む被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すことにより、該被処理水を硝酸性窒素残留分含有水と、アンモニア性窒素及び放射性核種の含有水とに分離する分離手段と、前記分離手段で得られたアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水からアンモニア性窒素を除去するアンモニア除去手段とを含むことを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高濃度の硝酸性窒素を含む被処理水、また、放射性核種と高濃度の硝酸性窒素とを含む被処理水を対象として、硝酸性窒素の除去を行う水処理方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
硝酸性窒素（ＮＯ３−）を除去する技術として、硝酸性窒素を含む被処理水を還元触媒の存在下で水素ガス（還元剤）と接触させる還元除去技術が広く知られている。還元触媒としては、パラジウム−銅などが用いられる。被処理水に含まれる硝酸性窒素を還元触媒を用いて還元除去する場合、すべて窒素ガスに還元して除去することが理想であるが、一部、アンモニア性窒素（ＮＨ４＋）が生成し、このアンモニア窒素を除去することが必要となる。そして、高濃度の硝酸性窒素を処理する場合、硝酸性窒素を完全に還元除去することは困難であり、還元処理後の水はアンモニア性窒素と硝酸性窒素残留分とを含むものなり、還元処理（還元工程）を経た被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに効率良く分離することが必要となる。
【０００３】
また、核燃料の再生処理の過程で生じる排水は、硝酸性窒素に加えて放射性核種を含んでおり、そのような排水を処理する場合は、放射性核種を分離しなければならない。
【０００４】
従来、水中に含まれる硝酸性窒素を還元触媒を用いて還元除去する場合に、アンモニア性窒素が処理水中に残存することを抑制するようにした硝酸性窒素の除去方法が提案されている（特開平９−２９９９６３号公報）。この方法は、還元処理後の処理水の一部を還元処理前の被処理水中に循環して被処理水中硝酸性窒素濃度を低下させることにより、高濃度の硝酸性窒素と高濃度の水素とが反応してアンモニア窒素が生成することを抑制するようにしたものである。
【０００５】
しかし、この従来の方法は、水道原水のような比較的低濃度（数十ｍｇ／Ｌ）の硝酸性窒素を対象としており、高濃度（例えば数百〜数万ｍｇ／Ｌ）の硝酸性窒素が対象の場合にはアンモニア性窒素の生成を十分に抑制できず、数百〜数万ｍｇ／Ｌといった高濃度の硝酸性窒素を含む水には適用できない。
【０００６】
一方、硝酸性窒素の還元工程で生成したアンモニア性窒素を除去するようにした硝酸性窒素含有水の処理方法が提案されている（特開２０００−２７１５７５号公報）。この方法では、還元工程を経た水からアンモニア性窒素を除去する手段として、陽イオン交換体による吸着除去、ブレイクポイント法によるアンモニア性窒素の分解、ストリッピング法によるアンモニア性窒素の揮散などが提案されている。
【０００７】
しかし、この従来方法によるこれらのアンモニア性窒素除去手段では、それぞれ次のような問題がある。陽イオン交換体による吸着除去では、高濃度硝酸性窒素からは高濃度のアンモニア性窒素が発生するため、それらをすべて吸着除去しようとすれば、大量の吸着剤が必要となり、吸着装置も非常に大型化してしまう。また、吸着剤の再生処理のために大量の再生剤が必要になる。また、放射性核種を含む水の場合は、アンモニア性窒素のみならず放射性核種も吸着されるため、アンモニア性窒素と放射性核種とを分離することができない。
【０００８】
また、ブレイクポイント法によるアンモニア性窒素の分解では、還元工程を経た水に塩素系酸化剤を添加してアンモニア性窒素を分解除去するようにしたものであるから、アンモニア性窒素に対して数倍量の酸化剤が必要なため、高濃度のアンモニア性窒素を分解除去しようとすれば非常に大量の酸化剤が必要であり、実用的でない。また、放射性核種を含む水の場合は、アンモニア性窒素分解後の水には硝酸性窒素残留分と放射性核種とが含まれており、硝酸性窒素残留分と放射性核種とを分離することができない。
【０００９】
また、ストリッピング法によるアンモニア性窒素の揮散では、アンモニア性窒素を含有する水を約ｐＨ１０以上に調整して、アンモニア性窒素を揮散除去するようにしたものである。ところが、高濃度硝酸性窒素の還元工程を経た水は酸性であり、これをそのまま約ｐＨ１０にまでｐＨを高めるためには、大量のアルカリ剤が必要になる。また、放射性核種を含む水の場合は、アンモニア性窒素揮散除去後の水には硝酸性窒素残留分と放射性核種とが含まれており、硝酸性窒素残留分と放射性核種とを分離することができない。
【特許文献１】特開平９−２９９９６３号公報（第２頁）
【特許文献１】特開２０００−２７１５７５号公報（第２−３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明の課題は、高濃度の硝酸性窒素を含む被処理水について、硝酸性窒素の還元工程を有して硝酸性窒素を除去するに際し、前記還元工程を経た被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに効率良く分離することができるとともに、アンモニア性窒素含有水からアンモニア性窒素をｐＨ調整用アルカリ剤の添加が不要で低コストにて除去することができる水処理方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の課題は、放射性核種と高濃度の硝酸性窒素とを含む被処理水について、硝酸性窒素の還元工程を有して硝酸性窒素を除去するに際し、前記還元工程を経た被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水とに分離でき、しかも効率良く分離することができるとともに、アンモニア性窒素及び放射性核種を含む含有水からアンモニア性窒素をｐＨ調整用アルカリ剤の添加が不要で低コストにて除去することができる水処理方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１３】
請求項１の発明は、硝酸性窒素を含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行う水処理方法において、硝酸性窒素を含む被処理水を還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素を窒素ガスとアンモニア性窒素に還元する還元工程と、前記還元工程によって還元処理されて硝酸性窒素残留分とアンモニア性窒素とを含む被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すことにより、該被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに分離する分離工程と、前記分離工程で得られたアンモニア性窒素含有水からアンモニア性窒素を除去するアンモニア除去工程とを含むことを特徴とする水処理方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、硝酸性窒素を含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行う水処理装置において、硝酸性窒素を含む被処理水を還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素を窒素ガスとアンモニア性窒素に還元する還元手段と、前記還元手段によって還元処理されて硝酸性窒素残留分とアンモニア性窒素とを含む前記還元手段からの被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すことにより、該被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに分離する分離手段と、前記分離手段で得られたアンモニア性窒素含有水からアンモニア性窒素を除去するアンモニア除去手段とを含むことを特徴とする水処理装置である。
【００１５】
請求項３の発明は、硝酸性窒素と放射性核種とを含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行う水処理方法において、硝酸性窒素と放射性核種とを含む被処理水を還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素を窒素ガスとアンモニア性窒素に還元する還元工程と、前記還元工程によって還元処理されて硝酸性窒素残留分、アンモニア性窒素及び放射性核種を含む被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すことにより、該被処理水を硝酸性窒素残留分含有水と、アンモニア性窒素及び放射性核種の含有水とに分離する分離工程と、前記分離工程で得られたアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水からアンモニア性窒素を除去するアンモニア除去工程とを含むことを特徴とする水処理方法である。
【００１６】
請求項４の発明は、硝酸性窒素と放射性核種とを含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行う水処理装置において、硝酸性窒素と放射性核種とを含む被処理水を還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素を窒素ガスとアンモニア性窒素に還元する還元手段と、前記還元手段によって還元処理されて硝酸性窒素残留分、アンモニア性窒素及び放射性核種を含む被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すことにより、該被処理水を硝酸性窒素残留分含有水と、アンモニア性窒素及び放射性核種の含有水とに分離する分離手段と、前記分離手段で得られたアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水からアンモニア性窒素を除去するアンモニア除去手段とを含むことを特徴とする水処理装置である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の方法又は請求項２の装置は、数百〜数万ｍｇ／Ｌという高濃度の硝酸性窒素を含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行うに際し、還元処理されて硝酸性窒素残留分とアンモニア性窒素とを含む被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すようにしている。したがって、還元処理を経た被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに効率良く分離することができる。また、この分離処理によって得られるアンモニア性窒素含有水はアルカリ性であることから、このアンモニア性窒素含有水からアンモニア性窒素を、ｐＨ調整用アルカリ剤を添加することなく低コストにて除去することができる。
【００１８】
請求項３の方法又は請求項４の装置は、コバルト，セシウムなど放射性核種と、数百〜数万ｍｇ／Ｌという高濃度の硝酸性窒素とを含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行うに際し、還元処理されて硝酸性窒素残留分、アンモニア性窒素及び放射性核種を含む被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すようにしている。したがって、還元処理を経た被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水とに効率良く分離することができる。また、この分離処理によって得られるアンモニア性窒素及び放射性核種を含む含有水はアルカリ性であることから、このアンモニア性窒素及び放射性核種を含む含有水からアンモニア性窒素を、ｐＨ調整用アルカリ剤を添加することなく低コストにて除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の水処理方法を実施する水処理装置例を示すフロー図、図２は図１における分離装置の説明図である。
【００２０】
図１において、１は原水タンク、２は還元装置である触媒反応槽、３は分離装置、４はアンモニア除去装置である。原水タンク１には、ポンプＰ１を有する被処理水用のラインＬ１が連絡しており、高濃度の硝酸性窒素を含む被処理水が供給される。原水タンク１から触媒反応槽（還元手段）２の上部にポンプＰ２を有するラインＬ２が連絡し、触媒反応槽２の下部に水素ガス供給用のラインＬ３が連絡している。触媒反応槽２の下部から分離装置（分離手段）３にポンプＰ３を有するラインＬ４が連絡している。また、分離装置３の分離室陽極側にはポンプＰ４を有する放流用のラインＬ５が連絡しており、このラインＬ５のポンプＰ４の上流側位置に、ポンプＰ５を有する返送用のラインＬ６が連絡している。また、分離装置３の分離室陰極側からアンモニア除去装置（アンモニア除去手段）４にポンプＰ６を有するラインＬ７が連絡し、アンモニア除去装置４にはポンプＰ７を有する放流用のラインＬ８が連絡している。
【００２１】
還元手段としての触媒反応槽は、触媒反応方式として固定床方式、流動床方式、懸濁攪拌槽方式等のものがあり、これらの方式を適宜選択すればよい。この実施形態の触媒反応槽２は、固定床方式であって、ラインＬ２により被処理水が上部より導入され、ラインＬ３により水素ガスが下部より上向流にて導入されるものである。
【００２２】
分離手段としての前記分離装置３は、イオン交換膜と電気分解を利用して、触媒反応槽２からの被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに分離する装置であり、図２に示すように、分離室内に陽極３ａと陰極３ｂを対向配置し、さらに、この陽極３ａと陰極３ｂの間に一対のバイポーラ膜ＢＰを対向配置し、さらに、この一対のバイポーラ膜ＢＰの間にアニオン交換膜Ａとカチオン交換膜Ｃとを対向配置して構成されている。バイポーラ膜ＢＰは、アニオン交換層とカチオン交換層とを張り合わせた構造のイオン交換膜であり、電圧を印加すると水をＨ＋とＯＨ−に分解することができるものである。
【００２３】
また、アンモニア除去手段としての前記アンモニア除去装置４は、広く知られているアンモニアストリッピング法を実施する装置（アンモニアストリッピング装置）である。
【００２４】
次に、高濃度の硝酸性窒素を含む被処理水について、このように構成される水処理装置によって実施される硝酸性窒素の除去を行う水処理方法を説明する。高濃度の硝酸性窒素を含む被処理水を、原水タンク１から触媒反応槽２に導入して還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素は、窒素ガスとアンモニア性窒素に還元されるとともに、その一部が硝酸性窒素残留分として被処理水中に残留する（還元工程）。そして、窒素ガスは触媒反応槽２から排気される。
【００２５】
この還元工程で用いられる還元触媒は、例えば、パラジウム，プラチナ等の貴金属と、銅，スズ，銀等の金属とを組み合わせて用いればよい。これらの貴金属及び金属を担持させる担体としては、例えば、アルミナ，チタニア，ジルコニア，活性炭等が使用できる。
【００２６】
次に、触媒反応槽２を経た被処理水は、分離装置３へ送られ、分離装置３においてバイポーラ膜ＢＰを用いた電気分解が施されることにより、硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに分離される（分離工程）。図２に示すように、分離装置３におけるアニオン交換膜Ａとカチオン交換膜Ｃの間に触媒反応槽２を経た被処理水が導入されると、硝酸性窒素残留分が陽極３ａ側で生成することで陽極３ａ側のバイポーラ膜ＢＰとアニオン交換膜Ａの間から硝酸性窒素残留分含有水が導出される一方、アンモニア性窒素が陰極３ｂ側で生成することで陰極３ｂ側のバイポーラ膜ＢＰとカチオン交換膜Ｃの間からアンモニア性窒素含有水が導出される。
【００２７】
そして、分離装置３で得られた硝酸性窒素残留分含有水は、その硝酸性窒素濃度が放流規制値を満たしている場合、ラインＬ５を通してそのまま放流される。なお、放流規制値を満たしていない場合、分離装置３で得られた硝酸性窒素残留分含有水は、ラインＬ６を通して触媒反応槽２へ戻されて、再度還元処理されるようになっている。
【００２８】
一方、分離装置３で得られたアンモニア性窒素含有水は、アンモニア除去装置４へ送られる。このアンモニア性窒素含有水は、アンモニアストリッピング法を行うアンモニア除去装置４において空気を吹き込むことで曝気される。これにより、アンモニア性窒素含有水中のアンモニア性窒素は、気相中に揮散（放散）されて除去される（アンモニア除去工程）。この場合、分離装置３で得られたアンモニア性窒素含有水はアルカリ性でありアンモニア性窒素が揮散しやすいことから、ｐＨ調整用アルカリ剤を添加することなく揮散によるアンモニア性窒素の除去を行うことができる。アンモニア性窒素が除去された処理水は、窒素成分が数十ｍｇ／Ｌ程度以下しか残っておらず放流規制値を満たし、放流される。また、揮散したアンモニア性窒素は、触媒反応塔を通して酸化分解され窒素として大気中へ排出される。
【００２９】
このように、数百〜数万ｍｇ／Ｌという高濃度の硝酸性窒素を含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行うに際し、還元処理されて硝酸性窒素残留分とアンモニア性窒素とを含む被処理水にバイポーラ膜を用いた電気分解を施すようにしている。したがって、還元処理を経た被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素含有水とに効率良く分離することができる。また、この分離処理によって得られるアンモニア性窒素含有水はアルカリ性であることから、アンモニアストリッピング法を行うアンモニア除去装置４においてアンモニア性窒素含有水からアンモニア性窒素を、ｐＨ調整用アルカリ剤を添加することなく低コストにて除去することができる。
【００３０】
次に、放射性核種と高濃度の硝酸性窒素とを含む被処理水について、硝酸性窒素を除去する処理を説明する。図３は本発明の別の水処理方法を実施する水処理装置例を示すフロー図、図４は図３における分離装置の説明図である。
【００３１】
図３において、１０１は原水タンク、１０２は還元装置である触媒反応槽、１０３は分離装置、１０４はアンモニア除去装置、１０５は固化処理装置である。原水タンク１０１には、ポンプＰ１０１を有する被処理水用のラインＬ１０１が連絡しており、高濃度の硝酸性窒素を含む被処理水が供給される。原水タンク１０１から触媒反応槽（還元手段）１０２の上部にポンプＰ１０２を有するラインＬ１０２が連絡し、触媒反応槽１０２の下部に水素ガス供給用のラインＬ１０３が連絡している。触媒反応槽１０２の下部から分離装置（分離手段）１０３にポンプＰ１０３を有するラインＬ１０４が連絡している。また、分離装置１０３の分離室陽極側にはポンプＰ１０４を有する放流用のラインＬ１０５が連絡しており、このラインＬ１０５のポンプＰ１０４の上流側位置に、ポンプＰ１０５を有する返送用のラインＬ１０６が連絡している。また、分離装置１０３の分離室陰極側からアンモニア除去装置（アンモニア除去手段）１０４にポンプＰ１０６を有するラインＬ１０７が連絡している。そして、アンモニア除去装置１０４から固化処理装置１０５にポンプＰ１０７を有するラインＬ１０８が連絡している。
【００３２】
触媒反応槽１０２は、この実施形態では、固定床方式のものであって、ラインＬ１０２により被処理水が上部より導入され、ラインＬ１０３により水素ガスが下部より上向流にて導入されるものである。
【００３３】
分離装置１０３は、イオン交換膜と電気分解を利用して、触媒反応槽１０２からの被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水とに分離する装置であり、図４に示すように、分離室内に陽極１０３ａと陰極１０３ｂを対向配置し、さらに、この陽極１０３ａと陰極１０３ｂの間に一対のバイポーラ膜ＢＰを対向配置し、さらに、この一対のバイポーラ膜ＢＰの間にアニオン交換膜Ａとカチオン交換膜Ｃとを対向配置して構成されている。バイポーラ膜ＢＰは、アニオン交換層とカチオン交換層とを張り合わせた構造のイオン交換膜であり、電圧を印加すると水をＨ＋とＯＨ−に分解することができるものである。また、前記アンモニア除去装置１０４は、広く知られているアンモニアストリッピング法を実施する装置（アンモニアストリッピング装置）である。
【００３４】
次に、放射性核種と高濃度の硝酸性窒素とを含む被処理水について、このように構成される水処理装置によって実施される硝酸性窒素の除去を行う水処理方法を説明する。放射性核種と高濃度の硝酸性窒素を含む被処理水を、原水タンク１０１から触媒反応槽１０２に導入して還元触媒の存在下で水素ガスと接触させることにより、被処理水中の硝酸性窒素は、窒素ガスとアンモニア性窒素に還元されるとともに、その一部が硝酸性窒素残留分として被処理水中に残留する。そして、窒素ガスは触媒反応槽１０２から排気される。
【００３５】
この触媒反応槽１０２を経た被処理水は、分離装置１０３へ送られ、分離装置１０３においてバイポーラ膜ＢＰを用いた電気分解が施されることにより、硝酸性窒素残留分含有水と、アンモニア性窒素及び放射性核種の含有水とに分離される。図４に示すように、分離装置１０３におけるアニオン交換膜Ａとカチオン交換膜Ｃの間に触媒反応槽１０２を経た被処理水が導入されると、硝酸性窒素残留分が陽極１０３ａ側で生成することで陽極１０３ａ側のバイポーラ膜ＢＰとアニオン交換膜Ａの間から硝酸性窒素残留分含有水が導出される一方、アンモニア性窒素が陰極１０３ｂ側で生成し、放射性核種がアンモニア性窒素とともに陰極１０３ｂ側へ移動することで、陰極１０３ｂ側のバイポーラ膜ＢＰとカチオン交換膜Ｃの間からアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水が導出される。
【００３６】
そして、分離装置１０３で得られた硝酸性窒素残留分含有水は、その硝酸性窒素濃度が放流規制値を満たしている場合、ラインＬ１０５を通してそのまま放流される。なお、放流規制値を満たしていない場合、分離装置１０３で得られた硝酸性窒素残留分含有水は、ラインＬ１０６を通して触媒反応槽１０２へ戻されて、再度還元処理されるようになっている。
【００３７】
一方、分離装置１０３からアンモニア除去装置１０４へ送られたアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水は、アンモニアストリッピング法を行うアンモニア除去装置１０４において空気を吹き込むことで曝気される。これにより、この含有水中のアンモニア性窒素は、気相中に揮散（放散）されて除去される。この場合、分離装置１０３で得られたアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水はアルカリ性でありアンモニア性窒素が揮散しやすいことから、ｐＨ調整用アルカリ剤を添加することなく揮散によるアンモニア性窒素の除去を行うことができる。揮散したアンモニア性窒素は、触媒反応塔を通して酸化分解され窒素として大気中へ排出される。アンモニア性窒素が除去された放射性核種含有水は、窒素成分が数十ｍｇ／Ｌ程度以下しか残っておらず、ラインＬ１０８を通して固化処理装置１０５へ送られるようになっている。このアンモニア性窒素の除去を終えることで硝酸性窒素の除去については終了することとなる。
【００３８】
そして、アンモニア性窒素が除去された放射性核種含有水は、固化処理装置１０５にて固化処理される。放射性核種含有水は、例えば、アスファルトやガラス原料と一緒に高温で加熱され、その水分が蒸発して固化される。この蒸発によって分離された清浄な処理水が排出される。この固化処理に時点では、数百〜数万ｍｇ／Ｌという高濃度に含まれていた硝酸性窒素が先に述べたようにすでに除去されており、固化体としては放射性核種しか残らないので、固化体（放射性廃棄物）の量を大幅に減量することができる。
【００３９】
このように、放射性核種と、数百〜数万ｍｇ／Ｌという高濃度の硝酸性窒素とを含む被処理水について硝酸性窒素の除去を行うに際し、還元処理されて硝酸性窒素残留分、アンモニア性窒素及び放射性核種を含む被処理水にバイポーラ膜ＢＰを用いた電気分解を施すようにしている。したがって、還元処理を経た被処理水を硝酸性窒素残留分含有水とアンモニア性窒素及び放射性核種の含有水とに効率良く分離することができる。また、この分離処理によって得られるアンモニア性窒素及び放射性核種を含む含有水はアルカリ性であることから、アンモニアストリッピング法を行うアンモニア除去装置１０４において該含有水からアンモニア性窒素を、ｐＨ調整用アルカリ剤を添加することなく低コストにて除去することができる。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］：図1のように構成される水処理装置を用いて、硝酸性窒素：２０００ｍｇ／Ｌを含有する被処理水の処理を行った。
【００４１】
還元工程では、還元触媒として、プラチナ（担持量５％）及び銅（担持量１％）をアルミナに担持させた平均粒径３ｍｍの触媒を用いた。この触媒を触媒反応槽に充填し、被処理水を触媒反応槽上部より流入させた。被処理水の空間速度は１０ｈｒ−１に設定した。また、触媒反応槽下部より１００％水素ガスを流通させた。水素ガスの空間速度は８０ｈｒ−１に設定した。
【００４２】
その結果、還元工程では、被処理水中の硝酸性窒素については、その６５％が窒素ガスとして除去され、１５％がアンモニア性窒素に還元され、２０％は硝酸性窒素残留分として残った。また、分離工程で得られたアンモニア性窒素含有水のｐＨ値が１０であり、アンモニア性窒素が揮散しやすいｐＨであり、アンモニア除去工程においてｐＨ調整用アルカリ剤の添加は不要であった。そして、アンモニア除去工程を経て得られた処理水の窒素濃度は、３０ｍｇ／Ｌであり、被処理水（硝酸性窒素濃度：２０００ｍｇ／Ｌ）の窒素を９８．５％除去することができた。
【００４３】
［比較例１］：分離工程を実施せず、その他の条件は実施例１と同じにて、硝酸性窒素：２０００ｍｇ／Ｌを含有する被処理水の処理を行った。
【００４４】
その結果、還元工程を経て得られた被処理水のｐＨ値は２であり、この被処理水をアンモニア除去工程にて処理したものの、アンモニア性窒素濃度は減少せず、また、アンモニア除去工程を経て得られた処理水の窒素濃度は、３００ｍｇ／Ｌと高くなってしまった。
【００４５】
［比較例２］：分離工程を実施せず、かつ、ｐＨ調整用アルカリ剤を添加してからアンモニア除去工程を実施し、その他の条件は実施例１と同じにて、硝酸性窒素：２０００ｍｇ／Ｌを含有する被処理水の処理を行った。
【００４６】
その結果、還元工程を経て得られた被処理水のｐＨ値は２であり、そのため、アルカリ剤（ここでは１ＮのＮａＯＨを使用）を添加してｐＨ値がほぼ１０になるように調整した。この時、被処理水１ｍ３当り約１０リットルものアルカリ剤が必要であり、大量の薬品を使用しなければならなかった。なお、このアンモニア除去工程を経て得られた処理水の窒素濃度は、３０ｍｇ／Ｌであった。
【００４７】
［実施例２］：図２のように構成される水処理装置を用いて、硝酸性窒素：２０００ｍｇ／Ｌ、コバルト（Ｃｏ２＋）：１０ｍｇ／Ｌ、セシウム（Ｃｓ＋）：１０ｍｇ／Ｌを含有する被処理水の処理を行った。ここで、Ｃｏ２＋とＣｓ＋は、放射性核種の模擬物質として放射性のない種類を用いた。
【００４８】
還元工程では、実施例１と同様に、還元触媒として、プラチナ（担持量５％）及び銅（担持量１％）をアルミナに担持させた平均粒径３ｍｍの触媒を用いた。この触媒を触媒反応槽に充填し、被処理水を触媒反応槽上部より流入させた。被処理水の空間速度は１０ｈｒ−１に設定した。また、触媒反応槽下部より１００％水素ガスを流通させた。水素ガスの空間速度は８０ｈｒ−１に設定した。
【００４９】
その結果、還元工程では、実施例１と同様に、被処理水中の硝酸性窒素については、その６５％が窒素ガスとして除去され、１５％がアンモニア性窒素に還元され、２０％は硝酸性窒素残留分として残った。また、分離工程で得られたアンモニア性窒素及び放射性核種（Ｃｏ２＋，Ｃｓ＋）を含む含有水のｐＨ値が１０であり、アンモニア性窒素が揮散しやすいｐＨであり、アンモニア除去工程においてｐＨ調整用アルカリ剤の添加は不要であった。
【００５０】
そして、アンモニア除去工程を経て得られた模擬放射性排水の窒素濃度は、３０ｍｇ／Ｌであり、被処理水（硝酸性窒素濃度：２０００ｍｇ／Ｌ）の窒素を９８．５％除去することができた。また、放射性核種（Ｃｏ２＋，Ｃｓ＋）は、その９９％以上が模擬放射性排水中に存在し、分離工程で得られた硝酸性窒素含有水や、アンモニア除去工程で揮散されたアンモニア性窒素には、その存在が認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の水処理方法を実施する水処理装置例を示すフロー図である。
【図２】図１における分離装置の説明図である。
【図３】本発明の別の水処理方法を実施する水処理装置例を示すフロー図である。
【図４】図３における分離装置の説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，１０１…原水タンク
２，１０２…触媒反応槽
３，１０３…分離装置
４，１０４…アンモニア除去装置
１０５…固化処理装置
【図１】
2006239506.tif 000003
【図２】
2006239506.tif 000004
【図３】
2006239506.tif 000005
【図４】
2006239506.tif 000006