(57)【要約】【課題】  確実に窒素成分の除去を行ない、かつ、処理能力の安定した、水処理システムを提供する。【解決手段】  水処理システムでは、電解窒素除去装置３０において、アンモニアストリッピング装置１０で窒素除去された被処理水が、電解処理を施される。電解窒素除去装置３０は、被処理水を収容する電解槽３３と、電解槽３３内に設置されるアノード電極３１およびカソード電極３２を含む。アノード電極３１とカソード電極３２には、発電機４０から電力が供給される。排熱回収機構５０は、発電機４０の排熱を回収し、スチームまたは温水という形態で、アンモニアストリッピング装置１０に供給する。【選択図】        図１
2006021073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水の窒素成分を除去する水処理システムであって、
被処理水をアンモニアストリッピング法で処理するためのアンモニアストリッピング装置と、
前記アンモニアストリッピング装置で処理された被処理水に対して電解処理を施すための電解処理装置とを備え、
前記電解処理装置は、被処理水を収容する電解槽と、前記電解槽に収容される電極対と、前記電極対に電力を供給する発電手段と、前記発電手段において発生する排熱を回収して前記アンモニアストリッピング装置に供給する排熱回収手段とを含む、水処理システム。
【請求項２】
前記アンモニアストリッピング装置において被処理水から除去されたアンモニアガスを回収して焼却する焼却装置と、
前記焼却装置において発生する排熱を回収して前記アンモニアストリッピング装置に供給する排熱回収装置とをさらに備える、請求項１に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システムに関し、特に、被処理水から窒素成分を除去する水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排水の窒素成分を除去する技術が、種々開示されてきた。
【０００３】
たとえば、窒素含量の大きい有機性排水等に対する処理方法として、アンモニアストリッピング法がある。特許文献１では、窒素含量の高い有機性排水・汚泥を含む廃水をアルカリ性にさせてアンモニアストリッピング法を利用してアンモニア成分を除去した後、排水に対して強酸性溶液を加え、その後、生物処理によりメタン発酵させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１１３２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、生物処理には、生物の活動条件が気温等によって変動するという問題があった。微生物によって、処理が行なわれ、そして、気温等によって、当該微生物による被処理水の処理のための活動が影響を受けるからである。このことから、上記したような従来の水処理システムには、処理能力が安定しないという問題があると考えられる。
【０００５】
ただし、アンモニアストリッピング法だけでは、処理後の排水におけるアンモニア性窒素濃度としては、１０００ｍｇ／ｌ程度が限界であると考えられる。
【０００６】
このことから、窒素含量の高い排水において確実に窒素成分を除去するためには、アンモニアストリッピング法に、他の処理方法を組合わせる必要がある。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、確実に窒素成分の除去を行ない、かつ、処理能力の安定した、水処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従った水処理システムは、被処理水の窒素成分を除去する水処理システムであって、被処理水をアンモニアストリッピング法で処理するためのアンモニアストリッピング装置と、前記アンモニアストリッピング装置で処理された被処理水に対して電解処理を施すための電解処理装置とを備え、前記電解処理装置は、被処理水を収容する電解槽と、前記電解槽に収容される電極対と、前記電極対に電力を供給する発電手段と、前記発電手段において発生する排熱を回収して前記アンモニアストリッピング装置に供給する排熱回収手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に従った水処理システムは、前記アンモニアストリッピング装置において被処理水から除去されたアンモニアガスを回収して焼却する焼却装置と、前記焼却装置において発生する排熱を回収して前記アンモニアストリッピング装置に供給する排熱回収装置とをさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に従うと、まず、アンモニアストリッピング法で処理することにより、被処理水に高濃度で含まれるアンモニアをある程度除去でき、さらに、被処理水に対して電解処理を施すことにより、アンモニア成分を、ほぼ確実に、かつ、安定した処理能力で、除去できる。
【００１１】
なお、本発明の水処理システムは、単に、アンモニアストリッピング装置と電解処理装置とを並べただけでなく、アンモニアストリッピング装置が、電解処理装置に含まれる発電手段の排熱を利用できるように構成されている。これにより、エネルギーの有効利用が図られるとともに、アンモニアストリッピング装置において必要とされるボイラの規模を小さくすることができる。
【００１２】
また、本発明に従うと、アンモニアストリッピング装置で被処理水から除去されたアンモニアが焼却された際の熱も、当該アンモニアストリッピング装置に供給される。このため、水処理システムにおいて、さらに、エネルギーの有効利用が可能となり、また、アンモニアストリッピング装置のボイラの規模の縮小が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の水処理システムの実施の形態を説明する。各図を通して同じ符号を付したものは、特記する場合を除き、同じ作用を奏するものとし、説明を繰り返さない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態である水処理システムの構成を模式的に示す図である。
【００１５】
図１を参照して、水処理システムは、被処理水を導入されるアンモニアストリッピング装置１０と、アンモニアストリッピング装置１０で処理された被処理水を貯蔵するバッファ２０と、アンモニアストリッピング装置１０で処理された被処理水に対して電解処理を施す電解窒素除去装置３０と、電解窒素除去装置３０に電力を供給する発電機４０と、発電機４０で発生した熱を回収してアンモニアストリッピング装置１０に供給するための排熱回収機構５０とを備えている。
【００１６】
電解窒素除去装置３０は、被処理水を収容する電解槽３３と、電解槽３３内に設置されるアノード電極３１およびカソード電極３２を含む。電解窒素除去装置３０では、アノード電極３１とカソード電極３２との間に電流が流されることにより、電解槽３３内の被処理水に対する電解処理がなされる。アノード電極３１とカソード電極３２には、発電機４０から電力が供給される。本実施の形態では、電解窒素除去装置３０、発電機４０、および、排熱回収機構５０によって、電解処理装置が構成される。
【００１７】
電解槽３３では、アノード電極３１とカソード電極３２の間に電流が流されることにより、以下の反応が生じると考えられる。
【００１８】
まず、被処理水に含まれる塩化物イオンが、式（１）に示すように、塩素ガスとなり、そして、生じた塩素ガスの一部は、式（２）に示すように水和して次亜塩素酸となる。
【００１９】
２Ｃｌ−  ⇔  Ｃｌ２↑＋２ｅ−  （１）
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ  ⇔  Ｈ＋＋Ｃｌ−＋ＨＣｌＯ  （２）
そして、被処理水中のアンモニアは、式（２）に従って生じた次亜塩素酸と次に示す式（３）に従って反応することにより、窒素ガスとされて、被処理水から除去される。
【００２０】
2/3ＮＨ３＋ＨＣｌＯ  →  1/3Ｎ２↑＋ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ  （３）
なお、電解窒素除去装置３０には、被処理水中の塩化物イオン濃度が低い場合に、被処理水に塩化物イオンを供給する物質（塩化ナトリウム等）を添加するような機構を備えていても良い。
【００２１】
また、電解槽３３内に導入された被処理水に硝酸イオンが含まれる場合でも、当該硝酸イオンは、カソード電極３２表面で、亜硝酸イオンを経て（式（４）参照）、アンモニアに還元される（式（５）参照）。
【００２２】
ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  ⇔  ＮＯ２−＋２ＯＨ−  （４）
ＮＯ２−＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−  ⇔  ＮＨ３＋７ＯＨ−  （５）
そして、このように生じたアンモニアは、上記の式（３）に従って次亜塩素酸と反応する。
【００２３】
本実施の形態の水処理システムでは、多くの場合、アンモニア性の窒素濃度が５００００ｍｇ／ｌ程度の被処理水が、アンモニアストリッピング装置１０に導入され、アンモニア除去のための処理を施される。
【００２４】
アンモニアストリッピング装置１０は、アンモニアストリッピング塔を含む。そして、アンモニアストリッピング装置１０では、被処理水が、ボイラで７０〜９９℃程度まで高温にされた後、アンモニアストリッピング塔の内部に上方から噴霧され、キャリアーガスが、上記のアンモニアストリッピング塔の内部に上向流で通気される。そして、被処理水から揮発して液相から気相に移行したアンモニアが、塔頂部側からキャリアーガスとともに取り出され、塔底部側から、アンモニアを除去された被処理水が取り出される。
【００２５】
なお、アンモニアストリッピング装置１０で処理される際には、被処理水は、強アルカリ性の試薬を添加すること等により、アルカリ性にされることが好ましい。被処理水中のアンモニアが、アンモニアストリッピング装置１０で処理される際に、効率良く揮散して気相へ移行するからである。なお、このような観点から、この場合、被処理水は、ｐＨ９〜１３程度にあるように、アルカリ性にされることが好ましい。
【００２６】
アンモニアストリッピング装置１０における処理において塔底部側から取出された被処理水は、バッファ２０に導入される。このとき、被処理水におけるアンモニア性の窒素濃度は、１０００ｍｇ／ｌ程度となっていると考えられる。アンモニアストリッピング装置１０では、アンモニア性の窒素濃度がこの程度以下となると、アンモニアの除去効率が著しく低くなると考えられるからである。そして、バッファ２０内の被処理水は、電解槽３３に、適宜、導入される。
【００２７】
電解窒素除去装置３０では、主に上記したような式に従って、被処理水から窒素成分が除去される。
【００２８】
なお、上記したように、電解窒素除去装置３０のアノード電極３１およびカソード電極３２は、発電機４０から電力が供給される。
【００２９】
そして、本実施の形態の水処理システムでは、発電機４０の排熱を回収し、スチームまたは温水という形態で、アンモニアストリッピング装置１０に供給する排熱回収機構５０が備えられている。
【００３０】
アンモニアストリッピング装置１０は、上記したように、ボイラを利用して被処理水を加熱するが、この加熱の熱源（の一部）として、排熱回収機構５０から供給される熱を利用するように構成されている。
【００３１】
アンモニアストリッピング装置１０では、被処理水を加熱する際に、排熱回収機構５０から供給される熱が利用されるため、ボイラが供給することを必要とする熱量を低減させることが可能となる。このことから、アンモニアストリッピング装置１０において、ボイラの規模を小さくでき、これに伴って設置場所も小さくすることができる。つまり、本実施の形態の水処理システムでは、熱エネルギーの有効利用が可能となることに加え、コストの削減が可能である。
【００３２】
また、電解窒素除去装置３０では、電解処理により、被処理水中の窒素濃度をほぼゼロとすることができることに加え、生物処理と比較して、処理能力が安定している。つまり、本実施の形態の水処理システムでは、このような電解窒素除去装置３０が、アンモニアストリッピング装置１０と組合わされることにより、被処理水からより確実に窒素化合物を除去でき、かつ、安定した処理能力で被処理水に対する窒素除去の処理が行なえることになる。
【００３３】
なお、以上説明した本実施の形態では、バッファ２０から電解槽３３に被処理水を供給する際のポンプやバルブ等の説明が省略されている。電解窒素除去装置３０では、たとえば、いわゆるバッチ方式で、被処理水の電解処理がなされる。つまり、電解槽３３では、所定の量の被処理水が収容されて、電解処理を施され、電解処理が終了すると、被処理水は電解槽３３から排出される。そして、電解槽３３から被処理水が排出されると、次の回の電解処理の対象として、バッファ２０から電解槽３３に、被処理水が導入される。ただし、本発明の水処理システムでは、電解処理は、いわゆるバッチ方式でなされるものに限定されない。
【００３４】
図２は、図１に示された水処理システムの変形例の構成を模式的に示す図である。
【００３５】
図２に示された水処理システムでは、図１に示されたものに、さらに、焼却装置７０および排熱回収機構６０が備えられている。
【００３６】
焼却装置７０は、アンモニアストリッピング装置１０において除去されたアンモニアを焼却するための装置である。
【００３７】
排熱回収機構６０は、焼却装置７０で生じた熱を回収し、当該熱を、排熱回収機構５０と同様に、スチームまたは温水という形態で、アンモニアストリッピング装置１０に供給するための装置である。
【００３８】
図２に示された水処理システムの変形例では、図１に示されたものと比較して、さらに、エネルギーの有効利用が図れ、また、アンモニアストリッピング装置１０において必要とされるボイラの規模を小さくすることができる。
【００３９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態である水処理システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の水処理システムの変形例の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  アンモニアストリッピング装置、２０  バッファ、３０  電解窒素除去装置、３１  アノード電極、３２  カソード電極、３３  電解槽、４０  発電機、５０，６０  排熱回収機構、７０  焼却装置。
【図１】
2006021073.tif 000003
【図２】
2006021073.tif 000004