(57)【要約】【課題】使用電力量が少なく、コンパクトで、かつメンテナンスが容易な触媒燃焼器を備えたアンモニア除去設備を得る。【解決手段】アンモニアを含有する脱水ろ液を導入し、ボイラーより供給される蒸気と接触させてアンモニアをガス化するアンモニア放散塔３と、ガス化したアンモニアを導入し、触媒層内において空気により酸化させて窒素に変換する触媒燃焼器８Ａとを備えるものにおいて、触媒燃焼器８Ａに可燃性ガス供給用ノズル８２と温度検出手段９を設け、温度検出手段９の検出温度によって可燃性ガス調節弁７を調節して導入する可燃性ガスの流量を制御し、触媒層を所定の温度に保持する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアを含有する排水に蒸気を直接接触させてアンモニアをガス化するアンモニア放散塔と、アンモニア放散塔よりガス化したアンモニアを導入し、加熱した触媒層内において導入した空気により酸化させて窒素を発生する触媒燃焼器とを有するアンモニア除去設備において、
前記触媒燃焼器が、触媒層の加熱に用いる可燃性ガスを導入するノズルと、触媒層内の温度を検出する温度検出手段とを備えてなることを特徴とするアンモニア除去設備。
【請求項２】
触媒燃焼器に備えられた前記ノズルから導入される可燃性ガスの流量が、前記温度検出手段により検出された温度により制御されるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンモニア除去設備。
【請求項３】
アンモニアを含有する排水に蒸気を直接接触させてアンモニアをガス化するアンモニア放散塔と、アンモニア放散塔よりガス化したアンモニアを導入し、加熱した触媒層内において導入した空気により酸化させて窒素を発生する触媒燃焼器とを有するアンモニア除去設備において、
前記触媒燃焼器が、触媒層の加熱に用いる液体燃料を霧化して導入する噴霧ノズルと、触媒層内の温度を検出する温度検出手段とを備えてなることを特徴とするアンモニア除去設備。
【請求項４】
触媒燃焼器に備えられた前記噴霧ノズルから導入される液体燃料の流量が、前記温度検出手段により検出された温度により制御されるよう構成されていることを特徴とする請求項３に記載のアンモニア除去設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、畜産廃液等のアンモニアを多量に含有する排水に水蒸気を吹き込んでアンモニアを気化させ、次いで窒素に変換して除去するアンモニア除去設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のごとく、畜産排泄物等の消化廃液の処理プラントでは、脱水処理工程、膜分離処理工程、生物処理工程、オゾン処理工程等によって消化廃液中のＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ分、窒素成分、リン成分等を除去し、廃液の浄化を行っている。
上記の脱水処理工程により得られる畜産廃液等の脱水ろ液中には高濃度のアンモニア性窒素が含まれているので、アンモニア除去工程を生物処理工程と組み合わせて用いれば、生物処理工程の窒素負荷を低減することができる。したがって、アンモニア除去設備を導入すれば、生物処理装置の小型化が可能となり、処理プラントを全体として小型化できる。また、生物処理装置において栄養源として用いられるメタノールの量を低く抑えることが可能となるので、処理プラントのランニングコストも低減される。
【０００３】
図３は、アンモニア除去設備を備えたこの種の廃液処理プラントの従来の構成例を示すフロー図である。畜産廃液は、廃液タンク３１に貯留されたのち、廃液ポンプ３２によって脱水機３３へと送られ、脱水ケーキと脱水ろ液とに分離される。このうち、脱水ケーキはベルトコンベヤなどによって図示しない貯蔵庫等に搬出される。一方、脱水ろ液は、ろ液タンク３４に貯留されたのちアンモニア除去設備２０へと送られ、アンモニア除去処理が行われる。アンモニア除去処理によりガス化したアンモニアは無害化処理したのち大気中に放出され、処理水は生物処理装置４０へと送られて浄化処理が行われる。
【０００４】
すなわち、脱水機３３で分離された脱水ろ液は、ポンプ１によってアンモニア除去設備２０へ導入され、熱交換器２によって予熱されたのち、アンモニア放散塔３へと送られて上部から散水される。散水された脱水ろ液は、放散塔内部の棚段や充填層において、ボイラー５によって放散塔下部に吹き込まれた蒸気と直接接触し、アンモニアが放散される。ガス化したアンモニアは触媒燃焼器８に送られ、酸化分解によって無害化されたのち大気へと放出される。この触媒燃焼器８は電気ヒーター８１を内蔵しており、起動時には、電気ヒーター８１に通電し、バイパス弁１２を開けて燃焼空気ブロア１１により外部より導入した空気を加熱循環させて内部の触媒層を均等に加熱、昇温させる。所定の温度に上昇したのち、空気調節弁１３を調節してアンモニアの酸化分解に必要な空気を導入し、アンモニア放散塔３からガス化したアンモニアを供給して酸化分解が行われる。なお、酸化分解処理の際には、酸化反応熱を触媒層の加熱に用いて運転される。アンモニアの酸化分解処理を終えたガスは、触媒燃焼器８より空気予熱器１０へと送られ、アンモニアの酸化分解に使用される空気の加熱に用いられたのち、大気へと放出される。一方、アンモニア放散塔３で生じた処理水は、一旦、放散塔下部の水タンクに貯えられたのち、処理水排水ポンプ６により、熱交換器２を経て生物処理装置４０へと供給され、浄化処理される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の畜産排泄物等の消化廃液の処理プラントでは、アンモニア除去設備の触媒燃焼器として、電気ヒーターの通電加熱により昇温する方式の触媒燃焼器を装備してガス化したアンモニアの酸化分解を行っている。本方式では電気ヒーターへの投入電力を調整することにより発熱量が調整でき、触媒層の温度を容易に制御できる。しかしながら、本構成の触媒燃焼器においても、以下のごとき問題点がある。
すなわち、本構成の触媒燃焼器において昇温時間を短縮するためには、内蔵する電気ヒーターの容量を大きくする必要があり、また、導入されるガスに含まれるアンモニアの量の変動如何に係らず触媒層温度を一定温度範囲に維持するためには、相応の大容量の電気ヒーターを組込んで運転する必要がある。したがって、このような運転が必要となる場合に本構成の触媒燃焼器を用いれば、アンモニア除去設備の受電電力量が大きくなり、受電設備が大型化するという難点がある。
【０００６】
また、本構成の触媒燃焼器のごとく電気ヒーターを内蔵して用いれば、電気ヒーターがガスと直接することとなる。したがって、前段に配置されるアンモニア放散塔からのミストが漏れ出て電気ヒーターに付着し、電気ヒーターが腐食する可能性がある。このため、本構成の触媒燃焼器を用いる場合には、電気ヒーターの外面を定期的に洗浄する必要があり、メンテナンスが煩雑になるという問題点がある。なお、電気ヒーターを触媒燃焼器の筐体の外側に配置すれば電気ヒーターがミストにより腐食する恐れがなく、メンテナンスは容易となるが、加熱効率が低下するため電気ヒーターの所要容量が大きくなるので得策とは言えない。
【０００７】
本発明は、上記のごとき従来技術の問題点を考慮してなされたもので、その目的は、使用電力量が少なく、コンパクトで、かつメンテナンスが容易な触媒燃焼器を備えたアンモニア除去設備を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記の目的を達成するために、
アンモニアを含有する排水に蒸気を直接接触させてアンモニアをガス化するアンモニア放散塔と、アンモニア放散塔よりガス化したアンモニアを導入し、加熱した触媒層内において導入した空気により酸化させて窒素を発生する触媒燃焼器とを有するアンモニア除去設備において、
（１）触媒燃焼器に、触媒層の加熱に用いる可燃性ガスを導入するノズルと、触媒層内の温度を検出する温度検出手段とを備えることとし、
（２）例えば、上記ノズルから導入される可燃性ガスの流量を、上記の温度検出手段により検出された温度により制御するよう構成することとする。
【０００９】
（３）あるいは、触媒燃焼器に、触媒層の加熱に用いる液体燃料を霧化して導入する噴霧ノズルと、触媒層内の温度を検出する温度検出手段とを備えることとし、
（４）例えば、上記の噴霧ノズルから導入される液体燃料の流量を、上記の温度検出手段により検出された温度により制御するよう構成することとする。
上記の（１）のごとく構成すれば、ノズルより都市ガスやＬＰガス等の可燃性ガスを導入し、空気と反応させて燃焼させれば燃焼熱が生じるので、触媒層の加熱、昇温が可能となり、温度検出手段により温度を監視しながら運転することができる。なお、燃焼排ガスを、図３に示したバイパス弁１２を設けたバイパス回路と同様のバイパス回路を通して循環させ、導入した可燃性ガスと混合させれば、希薄な燃焼性ガスが得られ、かつ温風を循環できるので均等加熱に効果的である。特に、上記の（２）のごとくとすれば、可燃性ガスの流量が自動的に制御され、その結果、発熱量が制御されて触媒層が所定の温度に保持されることとなる。
【００１０】
また、上記の（３）のごとく構成すれば、噴霧ノズルより灯油等の液体燃料を霧化して導入し、燃焼させることにより、触媒層の加熱、昇温が可能となり、上記の（４）のごとくとすれば、発熱量が自動的に制御されて触媒層が所定の温度に保持される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアンモニア除去設備の実施の形態を実施例を挙げて説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではなく、同一理念に基づく構成に広く適用されるものである。
＜実施例１＞
図１は、本発明のアンモニア除去設備の第１の実施例の構成を示すフロー図である。本図に示したアンモニア除去設備２０Ａの、図３に示したアンモニア除去設備２０との相違点は、触媒燃焼器８Ａに、従来の電気ヒーターに代って、触媒層の加熱に用いる可燃性ガス供給用ノズル８２が備えられ、ガスボンベ４に充填されたＬＰガスが可燃性ガス調節弁７で流量調節して供給されるよう構成されていること、触媒燃焼器８Ａに触媒層の温度を測定する温度検出手段９が備えられていること、さらに、上記の可燃性ガス調節弁７が温度検出手段９の検出温度によって制御可能に構成されていることにある。
【００１２】
したがって、本構成の触媒燃焼器８Ａにおいては、ＬＰガスを可燃性ガス供給用ノズル８２から触媒燃焼器８Ａの内部へと供給し、充填されたアンモニア酸化触媒層において酸化させ、生じた発熱を用いることによって触媒層の温度を制御することができる。このとき生じる発熱量は可燃性ガス供給用ノズル８２から導入されるＬＰガスの流量を調節することによって容易に制御され、短時間に触媒層の温度を所定温度まで昇温する必要がある場合にも、また、ガス化したアンモニアの導入量に変動がある場合にも容易に対応することができるので、従来の触媒燃焼器に組込まれていた電気ヒーターのごとき他の加熱手段を別途備える必要はない。したがって、触媒燃焼器、さらにはこれを用いるアンモニア除去設備の使用電力量が低減でき、大型の受電設備を必要としないのでコンパクトに構成することができる。また、定期的な洗浄を必要とする電気ヒーターが組込まれないため、メンテナンスも極めて容易となる。
【００１３】
なお、図１に示した実施例の構成では触媒燃焼器８Ａに１個の可燃性ガス供給用ノズル８２を備えるものとしているが、複数の可燃性ガス供給用ノズルを触媒燃焼器に均等に配するマルチノズル方式を採用すれば、ＬＰガスの等配性が向上し触媒層の温度をより均一に保持できるので、より好適である。また、図１に示したように、触媒燃焼器８Ａに供給するＬＰガスをボイラー５の加熱に用いるガスと共用すれば、所要設備は低減され、コンパクトに構成できる。
なお、上記の実施例では可燃性ガスとしてＬＰガスを用いることとしているが、ＬＰガスに替えて都市ガス等の他の可燃性ガスを用いることとしてもよい。
【００１４】
＜実施例２＞
図２は、本発明のアンモニア除去設備の第２の実施例の構成を示すフロー図である。本図に示したアンモニア除去設備２０Ｂの特徴は、触媒燃焼器８Ｂに、従来の電気ヒーターに代って、触媒層の加熱に用いる液体燃料を霧化して導入する噴霧ノズル８３が備えられ、液体燃料タンク１７に貯留された灯油がポンプ１５により流量を調節して供給されるよう構成されていること、触媒燃焼器８Ｂに触媒層の温度を測定する温度検出手段９が備えられていること、さらに、上記のポンプ１５、空気調節弁１３、バイパス弁１２が温度検出手段９の検出温度によって制御可能に構成されていることにある。
【００１５】
本構成においても、ポンプ１５を制御することにより噴霧ノズル８３を通して供給される灯油の流量が調節され、発熱量が制御されるので、第１の実施例の構成の場合と同様に、短時間に触媒層の温度を所定温度まで昇温する必要がある場合にも、また、ガス化したアンモニアの導入量に変動がある場合にも容易に対応することができ、電気ヒーター等の他の加熱手段を併置する必要はない。
また、図２に示した構成のアンモニア除去設備２０Ｂでは、触媒燃焼器８Ｂの加熱に用いられている灯油をボイラー５の加熱にも併用し、設備のコンパクト化が図られている。
【００１６】
なお、第２の実施例では液体燃料として灯油を用いているが、他の液体燃料を用いることとしてもよい。本構成の触媒燃焼器を用いれば、コンパクトでメンテナンスの容易なアンモニア除去設備を得ることができ、例えば牧場等のガス供給設備のない場所にも設置することが可能となる。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、
アンモニアを含有する排水に蒸気を直接接触させてアンモニアをガス化するアンモニア放散塔と、アンモニア放散塔よりガス化したアンモニアを導入し、加熱した触媒層内において導入した空気により酸化させて窒素を発生する触媒燃焼器とを有するアンモニア除去設備を、
（１）請求項１、さらには請求項２のごとく構成することとしたので、従来の触媒燃焼器に備えられていた電気ヒーターが不要となり、使用電力量が少なく、コンパクトで、かつメンテナンスが容易な触媒燃焼器を備えたアンモニア除去設備が得られることとなった。
【００１８】
（２）また、請求項３、さらに請求項４のごとく構成すれば、同様に触媒燃焼器に電気ヒーターを設置する必要がないので、使用電力量が少なく、コンパクトで、かつメンテナンスが容易な触媒燃焼器を備えたアンモニア除去設備として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンモニア除去設備の第１の実施例の構成を示すフロー図
【図２】本発明のアンモニア除去設備の第２の実施例の構成を示すフロー図
【図３】アンモニア除去設備を備えたこの種の廃液処理プラントの従来の構成例を示すフロー図
【符号の説明】
１    ポンプ
２    熱交換器
３    アンモニア放散塔
４    ガスボンベ（ＬＰガス）
５    ボイラー
６    処理水排水ポンプ
８Ａ，８Ｂ    触媒燃焼器
９    温度検出手段
１０    空気予熱器
１１    燃焼空気ブロア
１７    液体燃料タンク
２０Ａ，２０Ｂ    アンモニア除去設備
８２    可燃性ガス供給用ノズル
８３    噴霧ノズル８３
【図１】
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【図２】
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【図３】
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