(57)【要約】【課題】次亜ハロゲン酸化合物によってアンモニアを分解する際にハロゲン化水素が生成しても、アルカリ薬液を加える必要のないアンモニア処理装置を開発すること。【解決手段】アンモニア処理装置は、主として吸着剤収容装置１、次亜ハロゲン酸化合物を酸化剤として含むアンモニア処理用液２１を収容する処理用液収容装置２、吸着剤収容装置１と処理用液収容装置２との間でアンモニア処理用液２１を循環するための送液ポンプ３、およびハロゲン化水素除去装置６から構成されている。ハロゲン化水素除去装置６は、水槽６２、負極６３、正極６４、複数の水素イオン透過膜６５、および複数のハロゲンイオン透過膜６６から構成されており、負極６３と正極６４との間は複数の水素イオン透過膜６５と複数のハロゲンイオン透過膜６６とで仕切られている。  【選択図】図１
2005254108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアを収容するアンモニア収容装置、次亜ハロゲン酸化合物を含むアンモニア処理用液を収容する処理用液収容装置、上記アンモニア処理用液を上記アンモニア収容装置と上記処理用液収容装置との間で循環させる液循環装置、および上記アンモニアを上記次亜ハロゲン酸化合物により酸化処理することにより生成するハロゲン化水素を上記アンモニア処理用液から除去するハロゲン化水素除去装置を備えたことを特徴とするアンモニア処理装置。
【請求項２】
上記アンモニア収容装置は、アンモニアを吸着した吸着剤を収容する吸着剤収容装置であることを特徴とする請求項１記載のアンモニア処理装置。
【請求項３】
上記ハロゲン化水素除去装置は、負極を背面側に有する水素イオン透過膜と正極を背面側に有するハロゲンイオン透過膜とを対向させて形成された、電界下で上記アンモニア処理用液を通過させる流路を備えたものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のアンモニア処理装置。
【請求項４】
上記ハロゲン化水素除去装置から排出されるハロゲン化水素を含有する水溶液を電気分解して水素とハロゲンとを生成する電気分解装置、上記ハロゲンを上記処理用液収容装置に供給するハロゲン供給装置を備えたことを特徴とする請求項１記載のアンモニア処理装置。
【請求項５】
上記吸着剤は、ゼオライトであり、上記アンモニア処理用液は、上記ゼオライトからのアンモニアの脱離を促進する金属イオンを含むことを特徴とする請求項２項記載のアンモニア処理装置。
【請求項６】
上記次亜ハロゲン酸化合物は、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸、あるいは次亜臭素酸塩であることを特徴とする請求項１項または請求項２記載のアンモニア処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア処理装置に関し、詳しくはアンモニアを次亜ハロゲン酸化合物により分解処理するアンモニア処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化剤を使ってアンモニア廃水を処理する装置としては、後記の特許文献１から塩素イオンを含むアンモニア廃水を電解処理し、塩素イオンから生成した次亜塩素酸イオンによってアンモニアを分解する方法が公知である。この方法では、アンモニアの分解効率を上げるためアンモニア廃水にアルカリ薬液を加え、ｐＨを８〜１２に調整しながら分解処理を行う。
【０００３】
ところで上記の従来技術のようなアンモニアの処理方法においては、次亜塩素酸によってアンモニアを分解する際に、下式（１）に示すように塩酸が発生し、被処理廃水のｐＨが低下する問題がある。したがってアルカリ薬液を用いて８〜１２に調整されたｐＨの低下を防ぐためには、更にアルカリ薬液を加える必要があり、また被処理廃水が酸性、特に強酸性である場合、ｐＨ調整のために大量のアルカリ薬液を添加する必要があって、そのためにｐＨ調整の管理並びに大量のアルカリ薬液が要求される問題があった。
２ＮＨ３＋ＨＣｌＯ→Ｎ２＋３ＨＣｌ＋３Ｈ２Ｏ・・・・・・・・・・（１）
【特許文献１】特開平７-１００４６６号公報（請求項１、段落番号００２６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来技術における如上の諸問題に鑑みて、次亜ハロゲン酸化合物によってアンモニアを分解する際にハロゲン化水素が生成しても、アルカリ薬液を加える必要のないアンモニア処理装置を開発することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアンモニア処理装置は、アンモニアを収容するアンモニア収容装置、次亜ハロゲン酸化合物を含むアンモニア処理用液を収容する処理用液収容装置、上記アンモニア処理用液を上記アンモニア収容装置と上記処理用液収容装置との間で循環させる液循環装置、および上記アンモニアを上記次亜ハロゲン酸化合物により酸化処理することにより生成するハロゲン化水素を上記アンモニア処理用液から除去するハロゲン化水素除去装置を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、上記ハロゲン化水素除去装置を備えたことによりアンモニアを次亜ハロゲン酸化合物により処理する際に生成するハロゲン化水素をアンモニア処理用液から除去することが可能となって、アルカリ薬液を加える必要がなくなる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下において、同じ機能の部位については同じ符号を付して、図１に後続する図においては説明を省略することがある。
【０００８】
実施の形態１．
図１および図２は、本発明のアンモニア処理装置における実施の形態１を説明するものであって、図１はアンモニア処理装置の説明図であり、図２は図１におけるハロゲン化水素除去装置６の詳細説明図である。図１において、アンモニア処理装置は、その主要部として前記アンモニア収容装置の一例としての吸着剤収容装置１、処理用液収容装置２、前記液循環装置の一例としての送液ポンプ３、酸化剤供給装置４、酸化剤生成用補助装置５、ハロゲン化水素除去装置６、およびハロゲン化水素収容タンク７から構成されている。
図１、図２および後記の図３、図４における矢印は、流体の流れ方向を示す。
【０００９】
吸着剤収容装置１には、吸着剤を充填した吸着塔１１が内蔵されており、またアンモニアを含む被処理廃水Ａを流して処理済み水Ｂとして取り出す配管１２が接続されている。吸着剤収容装置１は、上記被処理廃水中のアンモニアを上記吸着剤により吸着して当該被処理廃水から除去して処理済み水Ｂとする機能、および分解処理対象の上記アンモニアを上記吸着剤に吸着した状態で収容する機能とを兼務することになる。上記吸着剤としては、被処理廃水Ａに含まれているアンモニアを吸着する作用を有する限り特に制限はなく例えばゼオライト、アルミナ、あるいはその他の斯界で周知あるいは公知のものが用いられるが、就中、ゼオライトはアンモニア吸着能力が一層優れていて、しかも被処理廃水Ａが酸性を呈するものであってもアンモニアを吸着するので特に好ましい。
【００１０】
処理用液収容装置２は、酸化剤を含むアンモニア処理用液２１を収容する。酸化剤供給装置４では、酸化剤生成用補助装置５から酸化剤を生成するために必要な薬品が補給されて当該酸化剤が生成され、それが必要に応じて処理用液収容装置２に供給され、かくして当該装置２に収容されたアンモニア処理用液２１に含まれている酸化剤は、アンモニアを酸化分解するに必要な濃度とすることが可能となる。また処理用液収容装置２は、吸着剤収容装置１と送液ポンプ３を備えた配管２２にて接続されていて、アンモニア処理用液２１は、送液ポンプ３により配管２２を通じて吸着剤収容装置１と処理用液収容装置２との間で循環される。
【００１１】
上記の酸化剤としては、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸、次亜臭素酸塩、次亜沃素酸、次亜沃素酸塩などの次亜ハロゲン酸化合物類が用いられるが、アンモニア処理用液２１がナトリウムイオン、カリウムイオン、あるいはその他のアルカリ金属やアルカリ土類属などの金属からなる陽イオンを含んでいると、ゼオライトなどの吸着剤に吸着したアンモニアが当該陽イオンによってイオン交換されてアンモニア処理用液２１中に脱離し易くなって上記酸化剤によるアンモニアの分解効率が向上する効果がある。したがってアンモニア処理用液２１としては、上記陽イオンを含む次亜ハロゲン酸塩を用いるか、あるいは次亜ハロゲン酸と共に上記陽イオンの塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、あるいはその他の酸塩を含むものが好ましい。
【００１２】
図２において、ハロゲン化水素除去装置６は、水槽６２、負極６３、正極６４、複数の水素イオン透過膜６５、および複数のハロゲンイオン透過膜６６から構成されている。当該透過膜６５、６６としては、例えば旭ガラス社製の商品名セレミオン中に含まれている水素イオン用透過膜およびハロゲンイオン用透過膜などが用いられる。水槽６２は、その側壁に負極６３と正極６４とが互いに対向するように設置されており、負極６３と正極６４との間は複数の水素イオン透過膜６５と複数のハロゲンイオン透過膜６６とで仕切られていて、且つ両透過膜６５、６６は交互に設置されている。図２では、３枚の水素イオン透過膜６５と３枚のハロゲンイオン透過膜６６が用いられた例が示されており、その場合には水槽６２内は、同図の向かって左から順に水槽部分６２１〜水槽部分６２７の７部分に分割されていて、それらがアンモニアを次亜ハロゲン酸化合物による酸化分解により生成したハロゲン化水素を含むアンモニア処理用液２１を通過させる流路となっている。
【００１３】
ハロゲン化水素除去装置６は、配管２３および配管６７を通じて処理用液収容装置２と接続されており、処理用液収容装置２内のアンモニア処理用液２１は、配管２３を通じて上記水槽部分６２１〜水槽部分６２７のそれぞれに分配供給される。一方、ハロゲン化水素除去装置６の水槽部分６２１、６２２、６２４、６２６、および６２７のそれぞれは、配管６７を通じて処理用液収容装置２と接続されている。またハロゲン化水素除去装置６の水槽部分６２３および６２５のそれぞれは、配管６１を通じてハロゲン化水素収容タンク７と接続されている。
【００１４】
つぎに上記アンモニア処理装置の動作に就き説明する。先ずアンモニアを含む被処理廃水Ａは、配管１２を通じて矢印の方向に流されて、未だアンモニアを吸着していない、あるいはアンモニア吸着能力を有する吸着剤が充填された吸着剤収容装置１に供給されてアンモニアが吸着除去され、処理済み水Ｂとなって吸着剤収容装置１から配管１２の出口から外部に排出される。かかる操作は、上記吸着剤のアンモニア吸着能が飽和するまで続けられ、その後、一旦上記被処理廃水の吸着剤収容装置１への供給が中止され、吸着剤収容装置１は、アンモニア分解工程に付される。上記被処理廃水としては、アンモニアを含む家庭廃水、各種施設廃水、工業廃水、雨水井から下水道管を通って移送された雨水と下水との混合水などのアンモニアを含む各種の廃水が例示される。
【００１５】
上記アンモニア分解工程においては、送液ポンプ３の稼動により処理用液収容装置２内に収容された次亜ハロゲン酸化合物を含むアンモニア処理用液２１が吸着剤収容装置１と処理用液収容装置２との間で循環される。この循環により、吸着剤収容装置１内のアンモニアは次亜ハロゲン酸化合物により酸化分解され、またその際に次亜ハロゲン酸化合物の分解によりハロゲン化水素が生成する。次亜ハロゲン酸化合物として次亜塩素酸または次亜臭素酸を使用した場合の反応式を下式（２）および下式（３）に示す。即ち次亜塩素酸からはＨＣｌが、次亜臭素酸からはＨＢｒがそれぞれ生じる。この酸化分解の結果、アンモニア処理用液２１は、次亜ハロゲン酸化合物の濃度が逓減し、ハロゲン化水素の濃度が逓増し、ｐＨが逓減する。
２ＮＨ３＋ＨＣｌＯ→Ｎ２＋３ＨＣｌ＋３Ｈ２Ｏ  ・・・・・・・・・・（２）
２ＮＨ３＋ＨＢｒＯ→Ｎ２＋３ＨＢｒ＋３Ｈ２Ｏ  ・・・・・・・・・・（３）
【００１６】
よって処理用液収容装置２内のアンモニア処理用液２１は、配管２３を通じてハロゲン化水素除去装置６の水槽部分６２１〜水槽部分６２７に移送され、水素イオン透過膜６５とハロゲンイオン透過膜６６との間の通路に流される。負極６３と正極６４とに直流電圧が印加されているので、上記通路を流れる間にアンモニア処理用液２１に含まれているハロゲン化水素は、水素イオンとハロゲンイオンとに解離する。図２において、黒丸は水素イオンを、白丸はハロゲンイオンを、斜線入り丸はナトリウムイオンなどの金属陽イオンをそれぞれ示す。
【００１７】
水素イオンは、水素イオン透過膜６５を透過し、ハロゲンイオンはハロゲンイオン透過膜６６を透過するが、金属陽イオンは両透過膜６５、６６を透過出来ない。したがって、水槽６２内の水素イオン透過膜６５とハロゲンイオン透過膜６６で仕切られた水槽部分のうち、水槽部分６２３と水槽部分６２５においては、水素イオンとハロゲンイオンとが入り込んで来るのでハロゲン化水素として濃縮される。一方、水槽部分６２１、６２２、６２４、６２６、および６２７ではそれらのイオンが出て行くので、ハロゲン化水素が除去される。よって、水槽部分６２３と水槽部分６２５を通過したアンモニア処理用液２１は、酸濃縮液として配管６１を通じてハロゲン化水素収容タンク７に回収収容され、水槽部分６２１、６２２、６２４、６２６、および６２７を通過したアンモニア処理用液２１は、配管６７を通じて処理用液収容装置２内に還流される。この結果、処理用液収容装置２内のアンモニア処理用液２１は、アルカリ薬液を使用することなく中性に近づけることが可能となる。
【００１８】
実施の形態２．
図３は、本発明のアンモニア処理装置の実施の形態２において用いられる電解装置８の説明図であって、実施の形態２のアンモニア処理装置は、前記実施の形態１のそれとは、ハロゲン化水素収容タンク７が省略され、処理用液収容装置２とハロゲン化水素除去装置６との間に電解装置８が設置され、ハロゲン化水素除去装置６と電解装置８とが配管８１にて接続され、電解装置８と処理用液収容装置２とが配管８２および配管８３にて接続されている点において異なり、その他構成は同じである。図３において、電解装置８は、電解槽８４、電解槽８４の側壁に設置された負極８５と正極８６、電解槽８４内を２分するように設置された隔壁８７、および電解槽８４の天井に設けられた排気孔８８から構成されている。
【００１９】
前記実施の形態１で説明したように、ハロゲン化水素除去装置６内ではアンモニア処理用液２１からハロゲン化水素が除去されるが、実施の形態２ではかく除去されたハロゲン化水素水溶液（水槽部分６２３と水槽部分６２５を通過したアンモニア処理用液２１）は、配管８１を通じて電解槽８４内の当該負極８５側と正極８６側とに移送される。ついで負極８５と正極８６との間に直流電圧が印加されると、負極８５側では水素イオンが電子を受けとって水素ガスとして排気孔８８から放出される。正極８６側では、ハロゲンイオンが電子を奪われることで、塩素ガスや臭素ガスなどのハロゲンガスが発生する。これにより被電解水のｐＨが上昇し、中性に近づく。上記のハロゲンガスは、配管８３を通じて処理用液収容装置２に送り込まれてアンモニア処理用液２１に吹き込まれ、そこで次亜塩素酸や次亜臭素酸などの次亜ハロゲン酸化合物として回収される。
【００２０】
実施の形態３．
図４は、本発明のアンモニア処理装置における実施の形態３を説明するものである。前記図１においてアンモニアを含む被処理廃水Ａは、吸着剤収容装置１にてアンモニアが吸着除去され、処理済み水Ｂとなって配管１２の出口から外部に排出されることは実施の形態１において説明した通りであるが、実施の形態３のアンモニア処理装置は、前記実施の形態１のそれとは、ハロゲン化水素収容タンク７が省略され、且つ一端がハロゲン化水素除去装置６に接続された配管６１の他端が上記配管１２の出口またはその近傍に接続されている点で異なり、その他の構成は同じである。上記処理済み水Ｂが酸性である場合、ハロゲン化水素除去装置６から排出される酸濃縮液たるハロゲン化水素水溶液は、配管６１を通じて処理済み水Ｂとに混合されて一緒に排出することができる。その際、必要に応じて中和処理される。かくして、実施の形態１において用いられたハロゲン化水素収容タンク７を設ける必要がなくなって、設備コストが少なくなる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明のアンモニア処理装置は、以上説明した通り、アンモニアを次亜ハロゲン酸化合物により処理する際に生成するハロゲン化水素をアンモニア処理用液から除去することが可能となってアルカリ薬液を加える必要がなくなるので、アンモニア処理工程が簡素化され、またアルカリ薬液が不要なためにアンモニア処理のコストも小さくなるので、各種のアンモニア含有廃水の処理に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１におけるアンモニア処理装置の説明図である。
【図２】図１におけるハロゲン化水素除去装置６の詳細説明図である。
【図３】実施の形態２のアンモニア処理装置において用いられる電解装置８の説明図である。
【図４】実施の形態３におけるアンモニア処理装置の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  吸着剤収容装置１、１１  吸着塔、１２  配管、２  処理用液収容装置、
２１  アンモニア処理用液、２２  配管、２３  配管、３  送液ポンプ、
４  酸化剤供給装置、５  酸化剤生成用補助装置、６  ハロゲン化水素除去装置、
６１  配管、６２  水槽、６３  負極、６４  正極、６５  水素イオン透過膜、
６６  ハロゲンイオン透過膜、６７  配管、７  ハロゲン化水素収容タンク、
８  電解装置、８１  配管、８２  配管、８３  配管、８４  電解槽、８５  負極、
８６  正極、８７  隔壁、８８  排気孔。
【図１】
2005254108.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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