(57)【要約】  【課題】  中和処理を容易かつ安価に行うことができるアンモニア含有廃液の中和処理装置及び中和処理方法を提供する。【解決手段】  アンモニア含有廃液を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置３と、蒸発濃縮装置３で発生した蒸気を冷却凝縮する凝縮器６と、凝縮器６で生成された凝縮液を貯留する中和処理タンク２と、中和処理タンク２内の凝縮液に緩衝剤を混合する混合装置５と、緩衝剤が混合された凝縮液に酸を加えて中和する中和装置９とを備えるアンモニア含有廃液の中和処理装置１である。【選択図】  図１
2007144263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア含有廃液を蒸発濃縮する蒸発濃縮手段と、
前記蒸発濃縮手段で発生した蒸気を冷却凝縮する凝縮手段と、
前記凝縮手段で生成された凝縮液を貯留する中和処理タンクと、
前記中和処理タンク内の凝縮液に緩衝剤を混合する混合手段と、
緩衝剤が混合された凝縮液に酸を加えて中和する中和手段とを備えるアンモニア含有廃液の中和処理装置。
【請求項２】
前記緩衝剤は、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）である請求項１に記載のアンモニア含有廃液の中和処理装置。
【請求項３】
前記中和処理タンク内の液体を下部から取り出し、外部循環させて前記中和処理タンクの上部へ供給する循環ラインを更に備える請求項１又は２に記載のアンモニア含有廃液の中和処理装置。
【請求項４】
前記循環ラインを通過する液体の水素イオン濃度（ｐＨ）を検出するｐＨ検出手段と、
前記循環ラインにおける前記ｐＨ検出手段よりも下流側から分岐して前記中和処理タンク内の液体を排出する排出ラインと、
前記排出ラインを開閉する排出弁と、
前記排出弁の開閉動作を制御する開閉制御手段とを更に備え、
前記開閉制御手段は、前記ｐＨ検出手段での検出値に基づいて前記排出弁の開閉を行う請求項３に記載のアンモニア含有廃液の中和処理装置。
【請求項５】
アンモニア含有廃液を蒸発濃縮する蒸発濃縮工程と、
前記蒸発濃縮工程で発生した蒸気を冷却凝縮する凝縮工程と、
前記凝縮工程で生成された凝縮液を中和処理タンクに貯留する貯留工程と、
前記中和処理タンク内の凝縮液に緩衝剤を混合する混合工程と、
緩衝剤が混合された凝縮液に酸を加えて中和する中和工程とを備えるアンモニア含有廃液の中和処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂の再生等によって生じるアンモニア含有廃液を中和処理する中和処理装置及び中和処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン交換樹脂の再生によって生じる廃液や写真廃液等には、アンモニアが含有されている。このようなアンモニア含有廃液を排出する場合は、廃液の水素イオン濃度（ｐＨ）を例えば水汚濁防止法に規定されている排水規制値の範囲内に調整しなければならない。
【０００３】
このため、アンモニア含有廃液を排出する際に、この廃液を中和処理する装置として、例えば、特許文献１に開示されている装置が知られている。
【０００４】
この装置は、アンモニアを含有する写真廃液を蒸発濃縮し、発生した蒸気を冷却凝縮して凝縮液を得る蒸発濃縮装置において、該凝縮液に炭酸ガスを接触させる手段を有することを特徴としており、これにより、凝縮液を炭酸ガスによって中和処理し、廃液の水素イオン濃度（ｐＨ）を規制値の範囲内に調整するものである。
【特許文献１】特開平８−１９２１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような装置では、蒸発凝縮液の中和処理に用いる炭酸ガスが高価なので、ランニングコストが高くなるという問題を有していた。
【０００６】
また、アンモニア含有廃液の蒸発凝縮液は、一般的に希薄なアルカリ溶液となっているので、上記のような装置では、炭酸ガスを接触させた時に蒸発凝縮液の水素イオン濃度（ｐＨ）が急激に変動し、ｐＨを規制値の範囲内に調整することが困難となっていた。
【０００７】
また、蒸発凝縮液のｐＨ調整が困難であるという問題は、中和処理に炭酸ガスを用いる場合だけでなく、塩酸や硫酸を用いる場合にも生じていた。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、中和処理を容易かつ安価に行うことができるアンモニア含有廃液の中和処理装置及び中和処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の前記目的は、アンモニア含有廃液を蒸発濃縮する蒸発濃縮手段と、前記蒸発濃縮手段で発生した蒸気を冷却凝縮する凝縮手段と、前記凝縮手段で生成された凝縮液を貯留する中和処理タンクと、前記中和処理タンク内の凝縮液に緩衝剤を混合する混合手段と、緩衝剤が混合された凝縮液に酸を加えて中和する中和手段とを備えるアンモニア含有廃液の中和処理装置により達成される。
【００１０】
また、前記緩衝剤は、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）であることが好ましい。
【００１１】
また、前記各中和処理装置は、前記中和処理タンク内の液体を下部から取り出し、外部循環させて前記中和処理タンクの上部へ供給する循環ラインを更に備えることが好ましい。
【００１２】
また、この中和処理装置は、前記循環ラインを通過する液体の水素イオン濃度（ｐＨ）を検出するｐＨ検出手段と、前記循環ラインにおける前記ｐＨ検出手段よりも下流側から分岐して前記中和処理タンク内の液体を排出する排出ラインと、前記排出ラインを開閉する排出弁と、前記排出弁の開閉動作を制御する開閉制御手段とを更に備え、前記開閉制御手段は、前記ｐＨ検出手段での検出値に基づいて前記排出弁の開閉を行うことが好ましい。
【００１３】
また、本発明の前記目的は、アンモニア含有廃液を蒸発濃縮する蒸発濃縮工程と、前記蒸発濃縮工程で発生した蒸気を冷却凝縮する凝縮工程と、前記凝縮工程で生成された凝縮液を中和処理タンクに貯留する貯留工程と、前記中和処理タンク内の凝縮液に緩衝剤を混合する混合工程と、緩衝剤が混合された凝縮液に酸を加えて中和する中和工程とを備えるアンモニア含有廃液の中和処理方法により達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るアンモニア含有廃液の中和処理装置及び中和処理方法によれば、中和処理を容易かつ安価に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るアンモニア含有廃液の中和処理装置１の概略構成図である。この中和処理装置１は、例えば、原子力発電所におけるイオン交換樹脂の再生によって生じるアンモニア含有廃液を中和処理する装置であって、アンモニア含有廃液を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置３と、蒸発濃縮装置３で発生した蒸気を冷却凝縮する凝縮器６と、凝縮器６で生成された凝縮液を貯留する中和処理タンク２と、中和処理タンク２内の凝縮液に緩衝剤を混合する混合装置５と、緩衝剤が混合された凝縮液に酸を加える中和装置９とを備えている。
【００１６】
蒸発濃縮装置３は、例えばフラッシュ式蒸発濃縮装置であり、アンモニア含有廃液が収容される蒸発缶１０と、蒸発缶１０にアンモニア含有廃液を供給する廃液供給ライン１９と、蒸発缶１０内の廃液を循環搬送する廃液循環ライン１１と、廃液を蒸発缶１０から廃液循環ライン１１へ送出する廃液ポンプ１３と、廃液循環ライン１１内に設けられた加熱器１８とを備えている。蒸発缶１０内の上部には、蒸気に含まれるミストを捕集するためのデミスター２２が設けられている。廃液循環ライン１１からは、蒸発濃縮装置３で濃縮されたアンモニア含有廃液を回収する廃液回収ライン１２が分岐しており、分岐部には、ラインの切替を行う切替弁１４が設けられている。
【００１７】
加熱器１８は、廃液循環ライン１１を通過するアンモニア含有廃液を蒸発缶１０内で蒸発させるために加熱する装置であって、複数の伝熱管を備えた公知のものを用いることができる。また、加熱器１８は、熱源である図示しないボイラから加熱蒸気を加熱器１８に供給する加熱蒸気供給ライン２０と、加熱器１８において熱交換された加熱蒸気を蒸気ドレンと共に回収する蒸気ドレンライン２１とに接続されている。
【００１８】
凝縮器６は、蒸発濃縮装置３で発生した蒸気を凝縮器６に供給する蒸気供給ライン１５と、図示しない冷却塔と凝縮器６との間で冷却水の授受を行う冷却水ライン４２とに接続されており、冷却水と熱交換することにより蒸気を冷却凝縮し、凝縮液を生成するように構成されている。また、凝縮器６は、生成された凝縮液を中和処理タンク２に供給する凝縮液供給ライン４１と、凝縮液供給ライン４１へ凝縮液を送出する凝縮液ポンプ４４とを備えている。
【００１９】
中和処理タンク２は、底部に立設されている第１仕切板５３により仕切られた反応室４５と排出室４６とを備えている。反応室４５は、底部との間に空間を有するように設けられた第２仕切板５４を備えており、底部にある液体から順に排出室４６に流入させるように構成されている。また、中和処理タンク２は、反応室４５に設けられた撹拌装置６０と、中和処理タンク２内の液体を排出室４６から反応室４５に戻して循環させる循環ライン３４とを備えている。撹拌装置６０は、モーター６１と、モーター６１の回転軸に取り付けられた複数の撹拌羽根６２とを備えており、モーター６１の回転により撹拌羽根６２が回転し、反応室４５内の液体を撹拌するように構成されている。
【００２０】
循環ライン３４は、循環ポンプ３５を備えており、中和処理タンク２内の液体を下部から取り出し、外部循環させて中和処理タンク２の上部へ供給することにより液体を撹拌するように構成されている。また、循環ライン３４の途中には、循環ライン３４を通過する液体の水素イオン濃度（ｐＨ）を検出するｐＨ検出装置３７と、このｐＨ検出装置３７よりも下流側から分岐して中和処理タンク２内の液体を排出する排出ライン３８とが設けられている。排出ライン３８は、排出ライン３８を開閉する排出弁３６を備えており、排出弁３６の開閉動作を制御する開閉制御部３９がｐＨ検出装置３７での検出値に基づいて排出弁３６の開閉を行うように構成されている。
【００２１】
混合装置５は、中和処理タンク２とは別体で設置され、緩衝剤が供給される補給用ホッパー３１と、中和処理タンク２の上部に設置され、緩衝剤を反応室４５に投入する投入用ホッパー３２とを備えており、補給用ホッパー３１と投入用ホッパー３２との間には、緩衝剤を移送する粉体移送機３３が設置されている。緩衝剤としては、凝縮液に対して均一に溶解するものが好ましく、例えば、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）及び炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）等を挙げることができる。また、緩衝剤は、本実施形態では、粉体であるが、液体であってもよい。
【００２２】
中和装置９は、アンモニアを中和するための中和液が貯留されている中和液タンク８と、中和液を中和処理タンク２の反応室４５に供給する中和液供給ライン５１と、中和液供給ライン５１へ中和液を送出する中和液ポンプ５２とを備えている。中和液としては、中和用として一般に用いられる安価な酸を使用することができ、炭酸ガス等の弱酸以外に、塩酸、硫酸等の強酸を例示することができる。
【００２３】
次に、以上のように構成されたアンモニア含有廃液の中和処理装置１を用いてアンモニア含有廃液を中和処理する方法を説明する。
【００２４】
まず、アンモニア含有廃液を廃液供給ライン１９から蒸発缶１０に供給した後、図２に示すように、アンモニア含有廃液を蒸発濃縮する蒸発濃縮工程（ステップＳ１）を行う。具体的には、蒸発缶１０内のアンモニア含有廃液が廃液循環ライン１１を通過するように切替弁１４を操作し、廃液ポンプ１３を作動させて廃液を循環させる。廃液循環ライン１１を循環する廃液は、加熱器１８によって加熱された後に、蒸発缶１０内へミスト状に噴射され、水分の一部が蒸発する。発生した蒸気は、デミスター２２により余分なミストが捕集された後、蒸気供給ライン１５を経て凝縮器６に供給される。この時、アンモニア含有廃液中のアンモニア成分の一部が蒸気と共に凝縮器６に供給される。また、水分の一部が蒸発した廃液は、濃度が徐々に高くなり、濃縮廃液になる。この濃縮廃液は、廃液回収ライン１２を経て外部に排出される。
【００２５】
次に、蒸発濃縮工程（ステップＳ１）で発生した蒸気を冷却凝縮する凝縮工程（ステップＳ２）を行う。具体的には、凝縮器６に供給された蒸気を冷却ライン４２からの冷却水によって冷却して凝縮液を生成する。この時、蒸気と共に凝縮器６に供給されたわずかなアンモニア成分が凝縮液に溶解するので、凝縮液は希薄なアルカリ溶液になる。その後、凝縮液ポンプ４４を作動させ、凝縮液供給ライン４１を介して生成された凝縮液を中和処理タンク２の反応室４５に供給する（ステップＳ３）。反応室４５内の凝縮液の量が増加して水位が上昇すると、第２仕切板５４の下方を通過した凝縮液が第１仕切板５３を越えて排出室４６内に流入する。
【００２６】
続いて、中和処理タンク２内の凝縮液に緩衝剤を混合する混合工程（ステップＳ４）を行う。具体的には、所望の量の緩衝剤を、補給用ホッパー３１に供給し、粉体移送機３３により投入用ホッパー３２に移送した後に、反応室４５内へ投入する。次に、撹拌装置６０のモーター６１を作動させて、撹拌羽根６２の回転により凝縮液を撹拌する。また、循環ポンプ３５を作動させ、排出室４６内の凝縮液を循環ライン３４を介して外部循環させ、反応室４５へ再度供給することにより撹拌する。こうして、凝縮液と緩衝剤とが混合される。
【００２７】
その後、緩衝剤が混合された凝縮液に酸を加えて中和する中和工程（ステップＳ５）を行う。具体的には、中和液ポンプ５２を作動させ、所望の量の中和液を、中和液供給ライン５１を介して中和液タンク８から反応室４５に供給する。また、撹拌装置６０のモーター６１及び循環ポンプ３５を作動させ、上記と同様に中和処理タンク２内の液体を撹拌する。こうして緩衝剤が混合された凝縮液が中和される。
【００２８】
凝縮液の中和処理中、ｐＨ検出装置３７が循環ライン３４を通過する凝縮液の水素イオン濃度（ｐＨ）を検出しており、中和が進行してｐＨ検出装置３７での検出値が規定値（例えば、水汚濁防止法に規定されている排水規制値）に達した時、制御部３９が排出弁３６を開状体にする。こうして、中和処理されたアンモニア含有廃液が排水として排出ライン３８から外部に排出される。
【００２９】
本実施形態に係るアンモニア含有廃液の中和処理方法及び中和処理装置によれば、中和処理の際に、希薄なアルカリ溶液である蒸発凝縮液に予め緩衝剤を混合するので、塩酸等の強酸を加えても凝縮液のｐＨが急激に変動することがなく、ｐＨを一定範囲内に容易に調整することができる。したがって、中和処理に安価な酸を用いることができると共に、中和処理を容易に行うことができる。
【００３０】
また、中和処理を行う際に、循環ポンプ３５を作動させ、中和処理タンク２内の液体を外部循環させるので、液体を良好に撹拌することができる。
【００３１】
また、中和処理中、ｐＨ検出装置３７によって凝縮液のｐＨを検出して、排出弁３６の開閉を行うので、適正なｐＨで凝縮液を排出することができる。この結果、中和処理したアンモニア含有廃液を下水や河川に直接排出することができる。
【００３２】
また、緩衝剤は、特に炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）であることが好ましい。炭酸水素ナトリウムは、食品添加物としても使用されており、人体に対して無害なので、緩衝剤として使用された後に余剰分が下水や河川に放流されても、環境に悪影響を与えることがない。
【００３３】
本発明者らは、図１に示すアンモニア含有廃液の中和処理装置１を用いて、イオン交換樹脂の再生によって生じたアンモニア含有廃液の中和処理を実際に行った。
【００３４】
蒸発濃縮装置３に供給するアンモニア含有廃液の量は、６.３３ｍ３／バッチ（１２時間）とした。この場合に中和処理タンク２に貯留される液体の量は、２３.１ｍ３／バッチ（２４時間）であった。この中和処理タンク２内に緩衝剤（ＮａＨＣＯ３）を３８５ｇ／ｈｒの割合で投入し、３５ｗｔ％の塩酸を４６３ｋｇ／日の割合で供給して中和処理を行った。そして、中和処理を行った液体のｐＨをｐＨ検出装置３７により検出した。その結果、液体のｐＨは、６.０〜８.５の範囲で安定しており、排出可能な範囲内に維持されていた。
【００３５】
一方、上記と同一の条件で、緩衝剤を混合せずに中和処理を行った。その結果、中和処理を行った液体のｐＨは、２.５〜１１.５の範囲で大きく変動した。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るアンモニア含有廃液の中和処理装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す中和処理装置の作動を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  中和処理装置
２  中和処理タンク
３  蒸発濃縮装置
５  混合装置
６  凝縮器
９  中和装置
１０  蒸発缶
１１  廃液循環ライン
１８  加熱器
３１  補給用ホッパー
３２  投入用ホッパー
３３  粉体移送機
３４  循環ライン
３６  排出弁
３７  ｐＨ検出装置
３８  排出ライン
３９  開閉制御部
４５  反応室
４６  排出室
６０  撹拌装置
【図１】
2007144263.tif 000003
【図２】
2007144263.tif 000004