(57)【要約】【課題】アンモニア含有廃水からアンモニアガスを安価に、かつ発泡を生じることなく分離することができる方法を得る。【解決手段】アンモニア含有廃水をアンモニアストリッピング塔３に導入し、蒸気や空気と気液接触させてアンモニアガスを分離するものにおいて、アンモニアストリッピング塔３より排出された処理水を、熱交換器１を通して処理用のアンモニア含有廃水の加熱に用いたのち、アンモニアストリッピング塔３へと再循環させて上部に組み込まれた散水シャワー９より散水し、気泡を消泡させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア含有廃水浄化装置にアンモニア含有廃水を導入し、スチームと空気のうちの少なくともいずれかを吹き込んでストリッピング法によってアンモニアを除去するアンモニア除去工程を含むメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法において、前記アンモニア除去工程に際して、アンモニア含有廃水浄化装置より排出された処理水を再循環させてアンモニア含有廃水浄化装置内部に散水することを特徴とするメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法。
【請求項２】
アンモニア含有廃水浄化装置にアンモニア含有廃水を導入し、スチームと空気のうちの少なくともいずれかを吹き込んでストリッピング法によってアンモニアを除去するアンモニア除去工程を含むメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法において、前記アンモニア除去工程に際して、アンモニア含有廃水浄化装置に導入するアンモニア含有廃水に、酸を添加してｐＨを酸性として脱炭酸を行ったアンモニア含有廃水を用いることを特徴とするメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法。
【請求項３】
アンモニア含有廃水浄化装置にアンモニア含有廃水を導入し、スチームと空気のうちの少なくともいずれかを吹き込んでストリッピング法によってアンモニアを除去するアンモニア除去工程を含むメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法において、前記アンモニア除去工程に際して、アンモニア含有廃水浄化装置に導入するアンモニア含有廃水に、酸を加えてｐＨを酸性として脱炭酸を行い、さらにアルカリを添加してｐＨをアルカリ性としたアンモニア含有廃水を用いることを特徴とするメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家畜排泄物や生ごみ、汚泥などのメタン発酵消化脱離液を河川に放流可能な水質へと浄化処理する浄化処理方法、特に含有アンモニアの除去に用いられるストリッピング法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家畜排泄物や生ごみ、汚泥などのメタン発酵消化脱離液は、含まれるタンパク質などの含窒素化合物が嫌気性処理によってアンモニアとなるため、表１に示すように全窒素（Ｔ−Ｎ）濃度の非常に高い廃水となっている。逆に有機物の生物処理性を示すＢＯＤは低いので、廃水中からの窒素除去法として通常行われる生物脱窒を行うにはメタノール等の炭素源を添加する必要がある。しかしながらこのとき、ＢＯＤ源としてとして添加するに必要なメタノールの量は窒素１ｋｇあたり３ｋｇと見込まれており、この方式を採るとランニングコストが高くなり過ぎるという欠点がある。また、低温廃水や生物阻害物質を含む廃水の場合には、硝化・脱窒のための微生物の活性が低下するため、生物脱窒が行われないという欠点もある。
【０００３】
【表１】
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これらの難点を克服するものとして、廃水中のアンモニア態窒素をストリッピング装置で物理化学的に除去し、除去したアンモニアを触媒で酸化分解して無害の窒素ガスとして大気放出する方法が知られており、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に開示されている。図３は、このストリッピング処理により含有アンモニアを除去する工程を組込んだメタン発酵消化脱離液の浄化処理のフロー図である。メタン発酵消化脱離液は固液分離脱水処理されたのち、ストリッピング装置を用いたアンモニアストリッピング処理によって含有アンモニアが除去され、そののち、間欠曝気活性汚泥処理、オゾン処理を経て所定の水質へと浄化されたのち河川へ放流される
図４は、特許文献３に開示されているアンモニア含有廃水の処理装置のフロー図である。以下、本図により従来のアンモニア含有廃水の処理方法を説明する。図において、３はアンモニアストリッピング塔、６は排ガス燃焼器であり、１，４，５は熱交換器、２は加熱器、７は予熱炉、Ｂ１〜Ｂ４はポンプである。従来の処理方法においては、まず、アンモニア含有廃水に、図示しない消泡剤貯留タンクより供給される消泡剤が所定量添加される。次に、消泡剤が添加されたアンモニア含有廃水を、アンモニアストリッピング塔３から排出される処理水と熱交換器１において熱交換させて加熱したのち、さらに加熱器２で加温し、アンモニアストリッピング塔３の上部に供給する。一方、熱交換器４で加熱された空気と蒸気をアンモニアストリッピング塔３の下部より供給して気液接触させる。この気液接触によってアンモニア含有廃水からアンモニアガスがストリップされ、アンモニアストリッピング塔３の上部より排出される。排出されたアンモニアガスは、ポンプＢ１によって導入される空気と混合されたのち熱交換器５に送られ、排ガス燃焼器６から排出された高温の処理ガスとの熱交換により所定の温度まで昇温される。昇温されたアンモニアガスと空気との混合ガスは排ガス燃焼器６に供給され、充填された触媒の作用によって窒素ガス等に酸化分解される。排ガス燃焼器６から排出された処理ガスは、熱交換器５に送られて前述のごとくアンモニアガスと空気との混合ガスの昇温に用いられたのち、熱交換器４に送られてポンプＢ２によって導入されるアンモニアストリッピング用の空気の加温に使用される。熱交換器４より排出された処理ガスは、そのまま、あるいは二次処理を行ったのち、大気へと放出される。また、図３において破線で示されたポンプＢ１から予熱炉７へと至る経路は、運転開始時に用いられる経路であり、熱交換器５へ高温の処理ガスの供給が開始されるまでの間は、この経路を通して排ガス燃焼器６に加温した空気が供給される。
【０００４】
なお、本図の構成ではアンモニアストリッピング塔３に加熱された空気と蒸気の双方を供給してアンモニア含有廃水からアンモニアガスをストリップすることとしているが、空気のみ、あるいは蒸気のみを供給することとしてもよい。
【０００５】
【特許文献１】
特開  ２００２−５２３７９  号公報
【特許文献２】
特開平  ８−１４１５５２  号公報
【特許文献３】
特開平  ８−１９７０３９  号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、メタン発酵消化脱離液の浄化処理において含有アンモニアを除去する際には、一般にストリッピング法が用いられており、図３のごとく、アンモニアストリッピング塔３に加熱された空気と蒸気を供給してアンモニア含有廃水と気液接触させることによりアンモニアガスをストリップしている。しかしながら、このアンモニアガスのストリップの際、アンモニア含有廃水中に含まれる有機物や炭酸ガス等の影響で激しい発泡が起こり、アンモニア含有廃水の一部がアンモニアストリッピング塔３の上部より排出されるガス中に混入する可能性がある。このように排出ガス中への混入が生じると、混入したアンモニア含有廃水は最終的に排ガス燃焼器６へと到達し、充填された触媒の酸化分解作用を著しく低下させることとなるので、発泡に起因するアンモニア含有廃水の排出ガス中への混入を抑制することが重要課題である。このため、上記の図３に示した構成例では、アンモニアストリッピング塔３に供給するアンモニア含有廃水に予め消泡剤を添加することとして発泡を防止する方策が採られている。消泡剤には非シリコーン系の界面活性剤が用いられており、数十ｐｐｍ程度の微量を添加することにより大きな消泡効果が得られている。
【０００７】
このように非シリコーン系の界面活性剤等の消泡剤をアンモニア含有廃水中に添加する方法を採れば、アンモニアストリッピング塔３での発泡が抑えられ、排ガス燃焼器６の触媒の酸化分解作用の低下が抑制される。しかしながら、添加使用量は少量ではあるが、この消泡剤は単価が高いので処理運転コストが上昇し、畜産排泄物の消化廃液処理の場合には、消泡剤のコストのみで約  １０円／ｍ３に達するという問題点がある。
【０００８】
本発明は上記の問題点を顧慮してなされたもので、本発明の目的は、アンモニア含有廃水からアンモニアガスが、安価に、かつ過大な発泡を引起すことなく安定して分離処理されるメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明においては、
アンモニア含有廃水浄化装置にアンモニア含有廃水を導入し、スチームと空気のうちの少なくともいずれかを吹き込んでストリッピング法によってアンモニアを除去するアンモニア除去工程を含むメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法において、
（１）上記のアンモニア除去工程に際して、アンモニア含有廃水浄化装置より排出された処理水を再循環させてアンモニア含有廃水浄化装置内部に散水することとする。
【００１０】
（２）あるいは、上記のアンモニア除去工程に際して、アンモニア含有廃水浄化装置に導入するアンモニア含有廃水に、酸を添加してｐＨを酸性として脱炭酸を行ったアンモニア含有廃水を用いることとする。
【００１１】
（３）あるいは、上記のアンモニア除去工程に際してアンモニア含有廃水浄化装置に導入するアンモニア含有廃水に、酸を加えてｐＨを酸性として脱炭酸を行い、さらにアルカリを添加してｐＨをアルカリ性としたアンモニア含有廃水を用いることとする。
【００１２】
上記の（１）のごとく、処理水を再循環させて散水すれば、気液接触の際に発生した気泡が効果的に消泡され、排出ガスへのアンモニア含有廃水の混入が抑制される。なお、処理水には発泡成分である炭酸ガスを含まないので、散水による発泡は生じない。
【００１３】
また、上記の（２）のごとく、アンモニア含有廃水を脱炭酸を行ったのちアンモニア含有廃水浄化装置に導入すれば、導入されたアンモニア含有廃水には発泡成分である炭酸ガスが含まれないので発泡が防止される。
【００１４】
また、上記の（３）のごとく、アンモニア含有廃水を脱炭酸を行ったのち、さらにアルカリを添加してアルカリ性としアンモニア含有廃水浄化装置に導入すれば、上記の（２）のごとく発泡が防止されるばかりでなく、廃水中のアンモニウムイオンと遊離アンモニアの平衡関係から遊離アンモニアの割合が大きくなってアンモニア除去率が向上するので、導入する蒸気量や空気量の低減、温度の低下が可能となり、運転コストを廉くすることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、第１の発明の浄化処理方法が適用されるアンモニア含有廃水浄化装置の構成例を示すフロー図である。なお、本図においても、従来の浄化処理方法を説明するために示した図４のフロー図の構成要素と同一機能を有する構成要素には同一符号が付されており、重複する説明は省略する。
【００１７】
本フロー図の構成の特徴は、アンモニアストリッピング塔３から排出された処理水が、熱交換器１に送られて処理用のアンモニア含有廃水の加熱に寄与したのち、ポンプ８によってアンモニアストリッピング塔３へと循環供給され、アンモニア含有廃水用の供給ノズルよりさらに上部に備えられた散水シャワー９より槽内へ散水されるよう構成されていることにある。
【００１８】
本構成のごとくアンモニアストリッピング塔３から排出された処理水を再循環させて散水すれば、高温の空気および蒸気とアンモニア含有廃水との気液接触の際に発生した気泡が散水によって破泡され、効果的に消泡されるので、アンモニアストリッピング塔３の上部より排出されるガス中へのアンモニア含有廃水の混入が防止されることとなる。
【００１９】
図２は、第２の発明の浄化処理方法および第３の発明の浄化処理方法が適用されるアンモニア含有廃水浄化装置の構成例を示すフロー図である。なお、本図においても、図４のフロー図の構成要素と同一機能を有する構成要素には同一符号が付されている。
【００２０】
本フロー図の構成の特徴は、アンモニア含有廃水に酸を添加するポンプＢ５、酸を添加したアンモニア含有廃水から炭酸ガスを除去する脱炭酸塔１０、炭酸ガスを除去したアンモニア含有廃水にアルカリを添加するポンプＢ６が配設されている点にある。
【００２１】
本構成の装置を用いた処理においては、まず、アンモニア含有廃水にポンプＢ５によって吸引された酸（例えば硫酸）を添加してｐＨを  ６．５  以下とし、この廃水を脱炭酸塔１０の上部から供給して溶存している炭酸ガスを除去する。なお、脱炭酸塔１０での炭酸ガスの除去には膜分離法、真空脱気法、あるいは空気曝気法のいずれかを用いればよい。このように脱炭酸塔１０で炭酸ガスを除去したアンモニア含有廃水に、続いてポンプＢ６で吸引されたアルカリ（例えば  ＮａＯＨ  ）を添加してｐＨをアルカリ性としたのち、熱交換器１、加熱器２で加温してアンモニアストリッピング塔３へと送り、高温の空気および蒸気と気液接触させて、アンモニアガスをストリップする。このような方法によってアンモニア含有廃水の浄化処理を行えば、アンモニアストリッピング塔３へは炭酸ガスを除去したアンモニア含有廃水が送られるので、気液接触の際に発泡する恐れがない。また、アンモニア含有廃水はアルカリ性廃液としてアンモニアストリッピング塔３へ送られるので、遊離アンモニアの割合が大きくなってアンモニア除去率が向上する。なお、脱炭酸塔１０での炭酸ガスの除去の際、廃液のｐＨはアルカリ側になるので、特に高いアンモニア除去率を必要としない場合には、ポンプＢ６によるアルカリの添加は略してもよい。
【００２２】
なお、上記の図１および図２に示した構成のアンモニア含有廃水浄化装置では、いずれの場合も、アンモニアストリッピング塔３に加熱された空気と蒸気の双方を供給してアンモニア含有廃水からアンモニアガスをストリップすることとしているが、従来の方法の説明の際に述べたように、空気のみ、あるいは蒸気のみを供給することとしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法においては、
（１）アンモニア除去工程に際して請求項１に記載のごとき方法を用いることとしたので、アンモニア含有廃水浄化装置で生じた発泡が消泡剤を添加しなくとも確実に、かつ安価に消泡されることとなり、アンモニア含有廃水からアンモニアガスが安定して、かつ安価に分離処理されるメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法が得られることとなった。
【００２４】
（２）また、請求項２に記載のごとき方法を用いれば、アンモニア含有廃水から発泡成分である炭酸ガスが予め除去され、アンモニア含有廃水浄化装置での発泡が防止されるので、アンモニア含有廃水からアンモニアガスが安定して、かつ安価に分離処理されるメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法として好適である。
【００２５】
（３）さらに請求項３に記載のごとき方法を用いれば、アンモニア含有廃水浄化装置におけるアンモニア除去率が向上し、蒸気や空気の供給量や供給温度を低減できるので、特にランニングコストの安いメタン発酵消化脱離液の浄化処理方法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の浄化処理方法が適用されるアンモニア含有廃水浄化装置の構成例を示すフロー図
【図２】第２の発明の浄化処理方法および第３の発明の浄化処理方法が適用されるアンモニア含有廃水浄化装置の構成例を示すフロー図
【図３】ストリッピング処理により含有アンモニアを除去する工程を組込んだメタン発酵消化脱離液の浄化処理のフロー図
【図４】従来のアンモニア含有廃水の処理方法を示す処理装置のフロー図
【符号の説明】
１    熱交換器
２    加熱器
３    アンモニアストリッピング塔
４    熱交換器
５    熱交換器
６    排ガス燃焼器
７    予熱炉
８    ポンプ
９    散水シャワー
１０    脱炭酸塔
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６    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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