(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素含有排水から窒素を除去する窒素含有排水処理システムであって、
窒素を除去すべき窒素含有排水を加温する加温手段と、
前記加温手段を介して加温された後の前記窒素含有排水に対してアルカリを添加し、この窒素含有排水を所定のアルカリ性に調整する調整手段と、
前記調整手段によってアルカリ性に調整された窒素含有排水から不溶性塩を分離する固液分離手段と、
前記固液分離手段によって前記不溶性塩が分離された後の窒素含有排水を、所定の放散用ガスと接触させることにより、この窒素含有排水からアンモニアを放散させる放散手段とを備え、
前記固液分離手段で分離された不溶性塩を、前記調整手段に導入する第１導入手段をさらに備える窒素含有排水処理システム。
【請求項２】
前記加温手段は、前記放散手段によってアンモニアが放散された後の放散処理水と熱交換する熱交換手段である請求項１記載の窒素含有排水処理システム。
【請求項３】
前記放散手段によってアンモニアが放散された後の放散処理水を、前記調整手段に導入する第２導入手段をさらに備える請求項１記載の窒素含有排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電設備における排水、下水・屎尿処理設備における排水、産業排水処理設備における排水などに含まれる窒素を除去する、窒素含有排水処理システム及び窒素含有排水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒素含有排水を処理する従来の排水処理システムの一例を図３に示す。
【０００３】
処理すべき窒素含有排水をｐＨ調整槽１１０に送り、ここで消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）を添加して所定のｐＨ値となるようにアルカリ性にｐＨ調整する。この処理により、窒素含有排水中に含まれる炭酸イオン（ＣＯ32-）などは、カルシウムイオン（Ｃａ2+）と反応して塩となりスケールとして析出する。
【０００４】
析出したスケールは沈殿物として回収できるため、凝集沈殿槽１２０に送って固液分離を行う。ここでスケールと分離された窒素含有排水を、凝集沈殿槽１２０から流出させ、熱交換器１３０を経由して加温した状態で放散塔１４０の塔頂に供給する。放散塔１４０内において、窒素含有排水を蒸気と接触させてアンモニアを放散させる。放散塔１４０の塔頂からの排出ガスを、所定の排ガス処理設備１５０に送り、ここで排出ガス中のアンモニア分を除去・回収する。一方、放散塔１４０において放散処理を受けた放散処理水は、熱源として熱交換１３０に供給した後、中和処理設備１７０において所定の中和処理が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ここで析出するスケールは、温度上昇に伴って溶解度が低下する性質を持っているため、凝集沈殿槽１２０から流出した窒素含有排水が熱交換器１３０によって加温されることにより、スケールの溶解度が低下して排水中にスケールが析出し、熱交換器１３０以降の配管１６０内や放散塔１４０内に、この析出したスケールが付着する状況となる。その結果、熱交換器１３０と放散塔１４０との間の配管１６０では、スケールによる目詰まりが生じ易く、一端目詰まりが生じた場合には、配管１６０を酸で洗浄する洗浄作業や、配管１６０の取り替え作業などが必要となる。
【０００６】
さらに、このようなスケールの発生原因となるアルカリ金属やアルカリ土類金属が高濃度で含有される窒素含有排水を処理する場合には、この現象が増長されることになり、洗浄作業等のために、排水処理システムの稼働を数日毎に停止しなければない事態となり、プロセス性能の安定維持がより一層困難となる。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、温度上昇に伴って溶解度が低下する特性を有するスケールであっても、前述した凝集沈殿槽以外でのスケールの発生を抑えて、排水処理システムのプロセス性能を安定して維持し得る窒素含有排水処理システム及び窒素含有排水処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１にかかる窒素含有排水処理システムは、窒素含有排水から窒素を除去する窒素含有排水処理システムであって、窒素を除去すべき窒素含有排水を加温する加温手段と、加温手段を介して加温された後の窒素含有排水に対してアルカリを添加し、この窒素含有排水を所定のアルカリ性に調整する調整手段と、調整手段によってアルカリ性に調整された窒素含有排水から不溶性塩を分離する固液分離手段と、固液分離手段によって不溶性塩が分離された後の窒素含有排水を、所定の放散用ガスと接触させることにより、この窒素含有排水からアンモニアを放散させる放散手段とを備え、固液分離手段で分離された不溶性塩を、調整手段に導入する第１導入手段をさらに備えて構成する。
【０００９】
アンモニアを効率よく放散させるため、放散手段には常温に比べてより高い温度の窒素含有排水を導入することが望ましく、この点、排水処理システムをこのように構成することで、予め加温手段によって加温された窒素含有排水が、調整手段、固液分離手段を経て、比較的高い温度のまま放散手段まで送ることができる。そして、固液分離手段以降の処理で加温されることがないため、温度上昇に伴って溶解度が低下する特性を有するスケールであっても、固液分離手段と放散手段との間の配管や放散手段での、スケールの発生を抑制することができる。
【００１０】
請求項２にかかる窒素含有排水処理システムは、請求項１における窒素含有排水処理システムにおいて、加温手段は、前記放散手段によってアンモニアが放散された後の放散処理水と熱交換する熱交換手段である。
【００１１】
このように加温手段を、放散処理水を熱源とする熱交換手段で構成することで、熱回収ができ、排熱を有効に利用することができる。
【００１３】
また、請求項１にかかる窒素含有排水処理システムでは、第１導入手段によって、固液分離手段で分離された不溶性塩を再び調整手段に導入することで、調整手段に導入された不溶性塩が種となり、この種を中心として不溶性塩が成長するため不溶性塩の成長が促される。この作用により、不溶性塩がより大きな粒となって固液分離手段において沈降分離し易くなる。
【００１４】
請求項３にかかる窒素含有排水処理システムは、請求項１における窒素含有排水処理システムにおいて、放散手段によってアンモニアが放散された後の放散処理水を、調整手段に導入する第２導入手段をさらに備えて構成する。
【００１５】
放散処理水には調整手段で添加されたアルカリが含まれるため第２導入手段によって放散処理水を調整手段に導入することで、調整手段に添加するアルカリを回収して再利用できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１に実施形態にかかる窒素含有排水（以下、「原水」と称す。）の排水処理システムを示す。アンモニア態窒素を含む原水を、まず、熱交換器１０に送り、熱交換によって７０°〜８０°程度に加温する。そして加温した後の原水をｐＨ調整槽２０に導入する。
【００２０】
ｐＨ調整槽２０では、導入された原水に対してｐＨ調整剤としての水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などのアルカリを添加し、所定のｐＨ値（例えば１０．５程度）となるように、アルカリ性にｐＨ調整する。このように原水のｐＨ値をアルカリ性に調整することで、原水中に含まれるマグネシウムイオン（Ｍｇ2+）やカルシウムイオン（Ｃａ2+）などのアルカリ土類金属類が塩となりスケールとして析出する。
【００２１】
析出したスケールは沈殿物として回収できるため、アルカリを添加した原水は、撹拌されつつ凝集沈殿槽３０に送られ、凝集沈殿槽３０内で固液分離される。
【００２２】
凝集沈殿槽３０内で沈殿し分離されたスケールは、汚泥引き抜きポンプ６１にによって凝集沈殿槽３０底部から引き抜かれるが、引き抜いた汚泥の一部は分岐配管７１を経由させて、ｐＨ調整槽２０内に再導入する。このようにして導入した汚泥は種汚泥として作用し、凝集沈殿槽３０内でのスケールの成長を促すように作用する。
【００２３】
一方、凝集沈殿槽３０においてスケールが分離された後の上澄み液となった原水は、フィード液受層４０に送られた後、フィードポンプ６２によってストリッピング塔５０の塔頂に供給される。ストリッピング塔５０内には塔下部から蒸気が導入されており、塔頂から供給された原水が蒸気と接触して、原水からアンモニアガスがストリッピング（放散）される。ストリピングされたアンモニアガスは、循環ブロワ６３によってストリッピング塔５０の塔頂から吸引された後、図示しないアンモニアガス処理設備において触媒燃焼処理される。
【００２４】
また、ストリッピング塔５０においてストリッピング処理を受けた後の処理水は１００℃程度の高温度であり、この高温度の処理水を処理水ポンプ６４によって熱交換器１０に送り、原水を加温する熱源として利用することで熱回収を行う。熱交換器１０を経由した処理水は、図示しない中和処理設備において、酸を添加することにより中和処理する。また、処理水にはアルカリが含まれているため、熱交換器１０を経由した処理水の一部を、分岐配管７２によってｐＨ調整槽２０内に導入する。これにより、ｐＨ調整槽２０内に導入したアルカリを回収して再利用することができる。なお、熱交換器１０へ流入前の処理水を、ｐＨ調整槽２０に供給することもできる。
【００２５】
このように構成する排水処理システム（本システム）と図３に示した従来の排水処理システム（従来システム）の双方において、２５ｇ／ｌのアンモニア態窒素と、高濃度のアルカリ土類金属として０．１ｇ／ｌのカルシウムイオンとを含む原水を処理した。その結果、従来システムにおける、熱交換器１３０と放散塔１４０との間の配管１６０が、稼働１日で目詰まりを生じたが、本システムでは、同じ稼働日数においても、フィード液受層４０とストリッピング塔５０との間の配管には、スケールによる目詰まりが発生せず、３０日間の連続して稼働させることができ、本システムのプロセス性能が安定して維持できることが確認できた。
【００２６】
また、ｐＨ調整槽２０に導入する前に原水を加温することなく、図２に示すように、ｐＨ調整槽２０内に配設したスチーム配管８０によって、ｐＨ調整時に原水等を加熱する構成を試みた。しかし、加熱により溶解度が低下することに起因して、スチーム配管８０の配管表面にスケールが付着堆積して、スチーム配管８０による加熱効率が著しく低下してしまい、実用に耐えないことが確認できた。
【００２７】
以上説明した実施形態では、熱交換器１０を用いて原水を加温する構成を例示したが、この例に限定するものではなく、ヒータ等の所定の加熱機構によって、ｐＨ調整槽２０へ導入前の原水を加温する構成であればよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３にかかる窒素含有排水処理システムによれば、窒素含有排水をアルカリ性に調整する調整手段に導入する前に、窒素含有排水を加温する加温手段を備える構成を採用してので予め加温手段によって加温された窒素含有排水が、調整手段、固液分離手段を介し、比較的高い温度のまま放散手段まで送ることができ、しかも固液分離手段以降の処理で加温されることがないため、温度上昇に伴って溶解度が低下する特性を有するスケールであっても、固液分離手段と放散手段との間の配管や放散手段での、スケールの発生を抑制することが可能となる。これにより、温度上昇に伴って溶解度が低下する特性を有するスケールであっても、固液分離手段以外でのスケールの発生を抑えて、排水処理システムのプロセス性能を安定して維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる窒素含有排水処理システムを示すブロック図である。
【図２】ｐＨ調整層内にスチーム配管を配設した状態を示す説明図である。
【図３】従来の窒素含有排水処理システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…熱交換器（加温手段）、２０…ｐＨ調整層（調整手段）
３０…凝集沈殿層（固液分離手段）、５０…ストリッピング塔（放散手段）
７１…分岐配管（第１導入手段）、７２…分岐配管（第２導入手段）
【図１】
0004485007.tif 000002
【図２】
0004485007.tif 000003
【図３】
0004485007.tif 000004