(57)【要約】【課題】処理水ポンプの吸込み側水温の低下に基づき、ＮＰＳＨの低減および放散塔の設置高さの低減を図り、設備費用およびその設置費用が安価で、かつメンテナンス性が良好な排水中のアンモニア除去装置を提供する。【解決手段】被処理水中のアンモニアを蒸気ストリッピングして放散するアンモニア放散塔１と、この放散したアンモニアを除去する触媒燃焼器２と、蒸気ストリッピング処理された処理水により前記被処理水を予熱する予熱器と、処理水を生物処理する生物処理装置４と、処理水をアンモニア放散塔下方の水タンク部１ａから生物処理装置４へ送水する処理水ポンプ５とを備えた排水中のアンモニア除去装置において、前記予熱器を、アンモニア放散塔下方の水タンク部１ａに設けた、例えばコイル状配管３ａとする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中のアンモニアを蒸気ストリッピングして放散するアンモニア放散塔と、この放散したアンモニアを除去する触媒燃焼器と、前記蒸気ストリッピング処理された処理水により前記被処理水を予熱する予熱器と、前記処理水を生物処理する生物処理装置と、前記処理水をアンモニア放散塔下方の水タンク部から生物処理装置へ送水する処理水ポンプとを備えた排水中のアンモニア除去装置において、
前記予熱器を、前記アンモニア放散塔下方の水タンク部に設けたことを特徴とする排水中のアンモニア除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンモニア除去装置において、前記予熱器は、前記水タンク部内部に設けたコイル状配管とし、被処理液をこのコイル状配管内に通水し、コイル状配管外方から前記水タンク部内の処理水により予熱する構成としたことを特徴とする排水中のアンモニア除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンモニア除去装置において、前記予熱器は、前記コイル状配管外周に洗浄水を散水する洗浄ノズルを備えたことを特徴とする排水中のアンモニア除去装置。
【請求項４】
請求項１に記載のアンモニア除去装置において、前記予熱器は、前記水タンク部外周部に設けたコイル状配管とし、被処理液をこのコイル状配管内に通水し、前記水タンク部の外壁を介してコイル状配管外方から、前記水タンク部内の処理水により予熱する構成としたことを特徴とする排水中のアンモニア除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンモニアを含む排水、例えば、畜産廃棄物のメタン発酵後の消化脱離液、し尿のメタン発酵後の消化脱離液、生ゴミのメタン発酵後の消化脱離液などの排水に水蒸気を吹込み、アンモニアを蒸気ストリッピングして放散させ、この放散したアンモニアを触媒酸化して除去する排水中のアンモニア除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前述のような畜産廃棄物などの消化廃液を、脱水工程、膜分離工程、生物処理工程、オゾン処理工程などにより、ＢＯＤ／ＣＯＤ／ＳＳ分／窒素成分／リン成分などを除去して浄化する廃液処理プラントは、よく知られている。
【０００３】
前記畜産廃液（消化廃液等）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おり、アンモニア除去工程と生物処理工程とを組み合わせることにより、前記生物処理工程の窒素負荷を低減することができる。その結果、生物処理装置の小型化による全体設備の小型化や、栄養源としてのメタノール削減によるランニングコストの低減が可能となる。
【０００４】
上記のようなアンモニア除去設備を含む廃液処理プラントの従来のシステム構成の一例を図４に示す。図４において、畜産廃液（消化廃液等）は一旦、廃液タンク１１に貯留された後、廃液ポンプ１２により脱水機１３に供給され、脱水ケーキと脱水ろ液とに分離される。脱水ケーキ１５は、図示しないベルトコンベヤなどで貯蔵庫などに搬出される。
【０００５】
脱水ろ液は一旦、ろ液タンク１４に貯留された後、アンモニア除去設備１０に供給される。即ち、脱水ろ液は、脱水ろ液ポンプ７により予熱器３に供給され、予熱された後、アンモニア放散塔１に供給され、アンモニア放散塔１の上部から散水される。一方、アンモニア放散塔１の下側部には、ボイラー６から水蒸気が吹き込まれ、放散塔内の棚段や充填層において、水蒸気と前記散水された脱水ろ液とを直接接触させてアンモニアを放散させる、所謂、蒸気ストリッピングが行なわれる。
【０００６】
蒸気ストリッピングによりガス化したアンモニアは、触媒燃焼器２により、酸化分解して無害化した後、大気中に放出される。気相中のアンモニアの触媒酸化に関しては、例えば、特開平８−２４６５１号公報や特開２０００１−２５７７８号公報に記載され、よく知られている。
【０００７】
アンモニア放散塔１において、蒸気ストリッピング処理された処理水は、アンモニア放散塔１下方の水タンク部１ａに貯留された後、処理水ポンプ５により、予熱器３を経由して生物処理装置４に供給され、浄化処理されて、例えば、河川に放流される。
【０００８】
上記システムの各部の動作温度の一例を示すと下記のとおりである。予熱器３に対し、例えば３０℃のろ液が供給され、このろ液は、蒸気ストリッピング処理された処理水により９０℃まで予熱される。ボイラー６からアンモニア放散塔１に吹き込まれる水蒸気の温度は、例えば１２０℃であり、この場合、アンモニア放散塔１下方の水タンク部１ａに貯留される処理水温は、約１００℃となる。処理水ポンプ５の入口温度は、配管等で冷却されて若干低下し、９０〜９５℃程度となる。予熱器３で冷却後の処理水は、約４０℃となって生物処理装置４に供給される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の排水中のアンモニア除去装置においては、下記のような問題があった。
【００１０】
前記アンモニア除去装置の場合、処理水をアンモニア放散塔下方の水タンク部から生物処理装置へ送水する処理水ポンプ５の入口処理水温度は、前述のように、９０〜９５℃程度となる。そのため、処理水ポンプ５において、キャビテーションが発生し易い問題がある。
【００１１】
一般に、ポンプや水車などの水力機械において、ある点の圧力がその液温における飽和蒸気圧まで降下すると、その部分で液体が沸騰し蒸気泡の発生と崩壊が起こる。これをキャビテーションといい、圧力がさらに降下すると効率，出力，ポンプ揚程などが低下し、また、気泡の崩壊に伴う騒音と振動を発生し、さらには周囲材料に損傷を生ずる。従って、液温が高い程、キャビテーションが発生し易い。
【００１２】
ポンプ吸込み部でのキャビテーションの発生を防止する為には、ポンプの有効吸込ヘッド（Ｎｅｔ　Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｓｕｃｔｉｏｎ　Ｈｅａｄ：ＮＰＳＨという。）を大とする必要があり、図４のシステムの場合、数ｍ程度（最低でも３ｍ）のＮＰＳＨを確保する必要がある。
【００１３】
図４において、アンモニア放散塔１の水タンク１ａの水面から処理水ポンプ５までの高さをＮＰＳＨとして示すが、設備設置面からアンモニア放散塔１の塔頂までの設備高さは、前記水面が最下限にある時を考えた場合、はぼ、アンモニア放散塔１の塔長とＮＰＳＨの高さを加えた長さとなる。アンモニア放散塔１の塔長は、使用設備によって、５ｍ，７ｍなどがあるが、前記ＮＰＳＨ（最低３ｍ）を加えると、塔頂までの設備高さは８ｍ〜１０ｍの高さとなる為、放散塔周囲にサービスステージ用鉄塔が必要となるとともに、低層建屋のみの牧場などに設置する場合には、放散塔の塔頂に避雷針を設置する必要が生ずる。
【００１４】
かかる構成の場合、廃液処理プラントの設備費用および現地設置工事費用が高額となる問題がある。
【００１５】
なお、予熱器３を、アンモニア放散塔１下方の水タンクと処理水ポンプ５との間に設置することにより、処理水ポンプ５の入口温度を下げて、前記ＮＰＳＨを低減する方法が考えられる。しかしながらこの場合、処理水ポンプを吸込み形式で使用することとなるので、脱水ろ液中のスケールやＳＳ分等の付着物が、除去し難い問題がある。
【００１６】
水温が低い場合は問題ないが、特に９０〜９５℃程度の脱水ろ液の場合には、スケールやＳＳ分等が加熱固化し剥がれ難くなるからである。そのため、熱交換器が大型化するとともに、熱交換器の洗浄が煩雑となる問題が生ずる。処理水ポンプを、図４に示すように押込み形式で使用した場合には、スケールやＳＳ分等は押し流され易く、比較的長期間の使用に耐える。
【００１７】
この発明は、上記の点に鑑みなされたもので、この発明の課題は、設備費用およびその設置費用が低コストで、かつメンテナンス性が良好な排水中のアンモニア除去装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、この発明においては、被処理水中のアンモニアを蒸気ストリッピングして放散するアンモニア放散塔と、この放散したアンモニアを除去する触媒燃焼器と、前記蒸気ストリッピング処理された処理水により前記被処理水を予熱する予熱器と、前記処理水を生物処理する生物処理装置と、前記処理水をアンモニア放散塔下方の水タンク部から生物処理装置へ送水する処理水ポンプとを備えた排水中のアンモニア除去装置において、前記予熱器を、前記アンモニア放散塔下方の水タンク部に設けたものとする（請求項１の発明）。
【００１９】
前記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２の発明が好ましい。即ち、請求項１に記載のアンモニア除去装置において、前記予熱器は、前記水タンク部内部に設けたコイル状配管とし、被処理液をこのコイル状配管内に通水し、コイル状配管外方から前記水タンク部内の処理水により予熱する構成とする（請求項２の発明）。
【００２０】
上記構成によれば、水タンク部に貯留された処理水の水温を、予熱器としてのコイル状配管で低下させた後、処理水ポンプに供給することとなる為、必要ＮＰＳＨを低減でき、放散塔を含む設備設置高さが低減できる。また、処理水ポンプの吸込み抵抗の増加も無く、安定した処理水の搬送を継続できる。
【００２１】
また、水タンク部にコイル状配管を設置する場合、従来の予熱器としての熱交換器を設置する場合に比べて、コストダウンが図れるとともに、処理温度が比較的低いこともあって、コイル状配管内部にスケールやＳＳ分が付着しにくい構成とすることができる。また、長期間使用後、コイル状配管内部にスケールなどが付着した場合でも、図示しない逆洗設備を接続して、洗浄剤で逆洗することにより、複雑な形状の熱交換器と比較して、容易に洗浄再生が可能となる。
【００２２】
さらに、前記請求項２に記載のアンモニア除去装置において、前記予熱器は、前記コイル状配管外周に洗浄水を散水する洗浄ノズルを備えたものとする（請求項３の発明）。これにより、コイル状配管の外面にスケールやＳＳ分が付着した場合でも、運転中もしくは定期的に吹き付け洗浄することにより、コイル状配管の熱交換性能の低下を長期間、防止することができる。
【００２３】
また、請求項１に記載のアンモニア除去装置において、前記予熱器は、前記水タンク部外周部に設けたコイル状配管とし、被処理液をこのコイル状配管内に通水し、前記水タンク部の外壁を介してコイル状配管外方から、前記水タンク部内の処理水により予熱する構成とする（請求項４の発明）。
【００２４】
上記構成により、スケールやＳＳ分の付着に基づく配管外面の汚れが無くなるとともに、配管内部に著しい異物の付着が発生した場合でも、コイル状配管を着脱して、代品に容易に交換できる為、メンテナンスが容易となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図面に基づき、本発明の実施例について以下に述べる。
【００２６】
図１は、この発明の実施例に係る排水中のアンモニア除去装置の模式的構成を示す。図１において、図４に示した部材と同一機能部材には同一番号を付して、その詳細説明を省略する。また、図４に示した一部の部材を省略して示す。
【００２７】
図１と図４の相違点は、アンモニア放散塔１の水タンク部１ａに、処理水予熱用のコイル状配管３ａを収納した点のみである。水タンク部１ａの処理水出口部付近にコイル状配管を設置することにより、処理水ポンプ５の吸込み側の水を選択的に冷却することができ、吸込み側水温の低下に基づき、ＮＰＳＨの低減および放散塔の設置高さの低減を図ることができる。
【００２８】
図４の説明に準じて、図１の各部の動作温度の一例を示すと下記のとおりである。予熱器としてのコイル状配管３ａに対し、例えば、図４と同様に、３０℃のろ液が供給され、このろ液は、蒸気ストリッピング処理された処理水により９０℃まで予熱される。ボイラー６からの水蒸気温度は、図４と同様に１２０℃であり、この場合、アンモニア放散塔１下方の水タンク部１ａの上部に貯留される処理水温は約１００℃であるが、コイル状配管３ａ内を通流するろ液により冷却されて、処理水ポンプ５の入口温度は、約４０℃となる。
【００２９】
上記のように、処理水ポンプ５の吸込み側の水温は、従来の９０〜９５℃から、約４０℃に低下するので、ＮＰＳＨが約１ｍにまで低減する。これにより、放散塔の塔長５ｍの場合には、設置高さが６ｍにまで低減することができ、アンモニア放散塔周囲に大掛かりな鉄骨製のサービスステージや避雷針を設置することなく、アンモニア除去設備を設置できる。従って、設備費および据付コストの低減が可能となる。また、屋内設置も可能となり、設置場所の制約が減る効果もある。
【００３０】
次に、図２について述べる。図２は、アンモニア放散塔１の水タンク部１ａに収納したコイル状配管３ａの中央部に、洗浄ノズル３ｂを設置した実施例をイメージ的に示した模式図である。かかる構成により、コイル状配管３ａの外面に、スケールやＳＳ分が付着した場合でも、運転中などに洗浄水を散水することにより、汚れを落とし熱交換性能を改善することができる。
【００３１】
次に、図３について述べる。図３は、アンモニア放散塔１の水タンク部１ａの外面に、ろ液予熱用のコイル状配管３ｃを巻き付ける形で予熱器を構成した実施例を示す。かかる構成により、コイル状配管３ｃの外面のスケールやＳＳ分の付着に基づく汚れが無くなるとともに、長期間運転を行ない、コイル状配管内部がスケールなどで閉塞した場合でも、容易にコイル状配管を交換取付けが可能となる等、オーバーホールコストの低減も可能で、メンテナンスが容易となる。
【００３２】
【発明の効果】
前述のように、この発明によれば、被処理水中のアンモニアを蒸気ストリッピングして放散するアンモニア放散塔と、この放散したアンモニアを除去する触媒燃焼器と、前記蒸気ストリッピング処理された処理水により前記被処理水を予熱する予熱器と、前記処理水を生物処理する生物処理装置と、前記処理水をアンモニア放散塔下方の水タンク部から生物処理装置へ送水する処理水ポンプとを備えた排水中のアンモニア除去装置において、前記予熱器を、前記アンモニア放散塔下方の水タンク部に設けたものとしたので、
処理水ポンプの吸込み側水温の低下に基づき、ＮＰＳＨの低減および放散塔の設置高さの低減を図ることができ、その結果、設備費用およびその設置費用が低コストで、かつメンテナンス性が良好な排水中のアンモニア除去装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例に関わるアンモニア除去装置の模式的構成図
【図２】この発明の異なる実施例に関わるアンモニア除去装置の模式的構成図
【図３】この発明のさらに異なる実施例に関わるアンモニア除去装置の模式的構成図
【図４】従来のアンモニア除去装置の一例の模式的構成図
【符号の説明】
１：アンモニア放散塔、２：触媒燃焼器、３ａ，３ｃ：コイル状配管、３ｂ：洗浄ノズル、４：生物処理装置、５：処理水ポンプ、６：ボイラ、７：脱水ろ液ポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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