JP2000288538A

JP2000288538A - 窒素含有排水の処理方法

Info

Publication number: JP2000288538A
Application number: JP11100391A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takashima; 勇二高島; Shinichi Ohashi; 伸一大橋
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】アンモニア態窒素と硬度成分（Ｃａ、Ｍｇ）
が共存する排水をアンモニアストリッピング法又は触媒
酸化法で処理してアンモニア態窒素を除去する場合に、
上記方法の処理装置や触媒におけるスケール発生を防止
して長期にわたって安定な処理を継続するとともに、処
理装置や触媒のメンテナンス頻度を少なくしてコスト低
減を図る。【解決手段】アンモニア態窒素と硬度成分が共存する
排水２を陽イオン交換樹脂塔４、６に接触させて排水中
の硬度成分を除去する。その後、排水をアンモニアスト
リッピング法又は触媒酸化法によるアンモニア態窒素除
去装置２８で処理してアンモニア態窒素を除去する。陽
イオン交換樹脂としては、弱酸性陽イオン交換樹脂を用
いることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニア態窒素
を含む排水をアンモニアストリッピング法又は触媒酸化
法で処理して排水中のアンモニア態窒素を除去する方法
に関し、さらに詳述すると、アンモニア態窒素と硬度成
分（Ｃａ、Ｍｇ）が共存する排水を処理する場合に好適
に使用される排水処理方法に関する。アンモニア態窒素
と硬度成分が共存する排水としては、例えば、アンモニ
アを使用する工場や発電所等において、アンモニア貯蔵
タンクにアンモニアを補給する際に、タンクの安全弁を
介してタンク外に放出されるアンモニア含有ガスを、Ｃ
ａ²⁺やＭｇ²⁺を含有する工業用水で洗浄、吸収したとき
に発生する排水等が挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】発電所や各種の産業プラントから排出さ
れる排水には、アンモニア態窒素が含まれるものがあ
る。アンモニア態窒素については、現状ではすべての水
域に関わる排水基準による規制はないが、近年閉鎖性水
域などで富栄養化問題が深刻化しており、そのためアン
モニア態窒素についての排水水質規制の動きも活発化し
ている。

【０００３】従来、排水中のアンモニア態窒素の除去方
法としては、生物学的硝化脱窒素処理が一般的であった
が、この生物学的処理法は、運転管理が難しい、広い設
置スペースが必要になる、発生汚泥の処理が必要にな
る、高濃度のアンモニア態窒素含有排水の処理に適さな
い（濃度５００ｍｇ／Ｌのアンモニア態窒素を除去する
のが限度）、といった問題があるため、生物学的処理法
に代わる新しいアンモニア態窒素除去方法が提案されつ
つある。

【０００４】上述した新しいアンモニア態窒素除去方法
に関しては、物理化学的処理法として、アンモニアスト
リッピング法及び触媒酸化法（いずれも後述）が各社か
ら提案されている。これらの物理化学的処理法は、運転
管理が容易である、広い設置スペースを必要としない、
汚泥が発生しない、高濃度のアンモニア態窒素含有排水
を処理できる、といった利点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】アンモニア態窒素含有
排水をアンモニアストリッピング法又は触媒酸化法で処
理する場合、排水中にアンモニア態窒素と硬度成分が共
存していると、処理装置や触媒におけるスケール発生と
いう問題が生じる。すなわち、上記いずれの方法におい
ても、排水中にＣａ、Ｍｇといった硬度成分が存在する
と、これら成分が処理装置（熱交換器、加熱器、処理
槽、配管等）内でスケールとして析出し、処理装置の安
定な運転を妨害する。また、触媒酸化法においては、触
媒の表面に硬度成分がスケールとして付着・析出し、こ
れが触媒毒として作用したり、触媒同士が付着する原因
となったりして、触媒性能を低下させる。したがって、
安定した処理を維持するためには、上記いずれの方法に
おいても定期的な処理装置内のスケール除去作業が必要
となり、また触媒酸化法では定期的な触媒交換が必要と
なるので、これらが経済的に大きな負担になっていた。

【０００６】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、アンモニア態窒素と硬度成分が共
存する排水をアンモニアストリッピング法又は触媒酸化
法で処理する場合に、処理装置や触媒におけるスケール
発生を防止して長期にわたって安定な処理を継続するこ
とができるとともに、処理装置や触媒のメンテナンス頻
度を少なくしてコスト低減を図ることができる窒素含有
排水の処理方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、アンモニア態窒素含有排水をアンモニアス
トリッピング法又は触媒酸化法により処理して排水中の
アンモニア態窒素を除去するに当たり、前記排水を陽イ
オン交換樹脂に接触させて排水中の硬度成分を除去した
後に、前記アンモニアストリッピング法又は触媒酸化法
による処理を行うことを特徴とする窒素含有排水の処理
方法を提供する。

【０００８】本発明では、予めイオン交換によって排水
中の硬度成分（Ｃａ、Ｍｇ）を除去した後に、排水をア
ンモニアストリッピング法又は触媒酸化法で処理する。
そのため、これらの方法による処理時には、被処理水中
に硬度成分は含まれておらず、したがってアンモニアス
トリッピング法又は触媒酸化法の処理装置や触媒におけ
るスケール発生を防止することができる。

【０００９】以下、本発明につきさらに詳しく説明す
る。本発明においては、まず、アンモニア態窒素含有排
水を陽イオン交換樹脂に接触させて排水中の硬度成分を
除去する。この場合、排水中の硬度成分を除去できるも
のであれば陽イオン交換樹脂の種類に限定はないが、弱
酸性陽イオン交換樹脂を用いることがより好ましい。弱
酸性陽イオン交換樹脂が好ましい理由は、強酸性陽イオ
ン交換樹脂に比べてイオン交換容量が大きく、かつ酸に
よる再生が容易（少ない再生剤で再生可能）だからであ
る。ただし、強酸性陽イオン交換樹脂は排水がどのよう
なｐＨであってもＣａ²⁺、Ｍｇ²⁺を吸着できるのに対
し、弱酸性陽イオン交換樹脂の場合は排水のｐＨがアル
カリ性でないとＣａ²⁺、Ｍｇ²⁺を吸着することができな
い。したがって、弱酸性陽イオン交換樹脂を用いる場合
は、排水のｐＨを９〜１２程度に調整してから弱酸性陽
イオン交換樹脂に接触させる。

【００１０】陽イオン交換樹脂のイオン形については、
Ｃａ形、Ｍｇ形以外のイオン形であればよいが、特にＨ
形、ＮＨ₄形又はアルカリ金属イオン形（Ｎａ形、Ｋ形
等）が好ましい。

【００１１】本発明で用いる陽イオン交換樹脂の具体例
として、強酸性陽イオン交換樹脂はアンバーライト（登
録商標、以下同じ）ＩＲ１２０Ｂ、ＩＲ１２４、２００
Ｃ、ダイヤイオン（登録商標、以下同じ）ＳＫ１Ｂ、Ｓ
Ｋ１０２、ＰＫ２０８、ＰＫ２１２等、弱酸性陽イオン
交換樹脂はアンバーライトＩＲＣ５０、ＩＲＣ７６、ダ
イヤイオンＷＫ１０、ＷＫ２０等を挙げることができ
る。

【００１２】本発明において、アンモニア態窒素含有排
水を陽イオン交換樹脂に接触させる際の装置構成に限定
はなく、１塔のイオン交換樹脂塔のみを用いる１塔方式
としてもよく、２塔以上のイオン交換樹脂塔に通水する
多塔方式としてもよい。特に好ましいのは、２塔以上の
イオン交換樹脂塔を直列に接続し、メリーゴーランド方
式で通水処理を行うことである。メリーゴーランド方式
とは、例えば、３つのイオン交換樹脂塔が接続されてい
る場合に、１番目（通水方向最上流側）の処理水中に含
まれる硬度成分の濃度（例えばカルシウム濃度（または
カルシウム硬度）、マグネシウム濃度（またはマグネシ
ウム硬度）あるいは両硬度の総和である全硬度）が所定
値を超えたときに、１番目の塔のイオン交換樹脂の再生
を行い、その後、再生した塔を通水方向最下流側に接続
して次の通水工程においては被処理水を２番目の塔→３
番目の塔→１番目の塔の順に通水するメンテナンス方式
をいう。

【００１３】本発明において、イオン交換処理にメリー
ゴーランド方式を採用した場合、１番目の塔の陽イオン
交換樹脂が硬度成分でほぼ飽和になった時点で、１番目
の塔の陽イオン交換樹脂を再生することにより、再生廃
液中にアンモニア態窒素が混入するのを極力防止するこ
とができる。その理由は以下のごとくである。すなわ
ち、ＮＨ₄ ⁺はＣａ²⁺やＭｇ²⁺に比べて陽イオン交換樹脂
に対する選択性が弱いので、被処理水の通水によって陽
イオン交換樹脂に吸着されたＮＨ₄ ⁺（陽イオン交換樹脂
をＨ形又はアルカリ金属形で使用した場合）、あるいは
通水当初から樹脂に吸着されていたＮＨ₄ ⁺（陽イオン交
換樹脂をＮＨ₄形で使用した場合）は被処理水中のＣａ
²⁺やＭｇ²⁺とイオン交換されて下流側に押し出されてし
まう。したがって、通水を継続するうちに陽イオン交換
樹脂が硬度成分でほぼ飽和に達すると、その時点では陽
イオン交換樹脂中にＮＨ₄ ⁺は殆ど存在しなくなる。陽イ
オン交換樹脂中にＮＨ₄ ⁺が殆ど存在しないのであるか
ら、これを再生しても得られる再生廃液中にアンモニア
態窒素が殆ど混入しないのは当然である。再生廃液中に
アンモニア態窒素が殆ど混入していなければ、再生廃液
に対して何らの窒素除去処理を施すことなく放流若しく
は処理することができる。

【００１４】なお、１番目の塔内に充填されている陽イ
オン交換樹脂が硬度成分でほぼ飽和に達したか否かは、
１番目の塔から流出する処理水中の硬度成分濃度を監視
することによって知ることができ、処理水中の硬度成分
濃度、例えば全硬度が被処理水（原水）のそれとほぼ同
じになった時点でほぼ飽和に達したと判断すればよい。
また、被処理水中の硬度成分濃度がほぼ一定である場合
は、該硬度成分濃度と塔内に充填されている陽イオン交
換樹脂のイオン交換容量とから、飽和に達するまでに通
水可能な被処理水の通水量を予め計算によって求めるこ
とができるので、通水量がこの計算量に達した時点で陽
イオン交換樹脂が硬度成分でほぼ飽和に達したと判断す
るようにしてもよい。

【００１５】また、メリーゴーランド方式を採用した場
合は、１番目のイオン交換樹脂塔の陽イオン交換樹脂が
硬度成分でほぼ飽和になった時点においても、２番目以
降のイオン交換樹脂塔はまだ硬度成分を除去する能力を
十分に有しているため、１番目のイオン交換樹脂塔の再
生処理時にも２番目以降のイオン交換樹脂塔で排水の処
理を行うことができ、イオン交換処理装置の連続運転が
可能となるという利点もある。

【００１６】これに対して通水を１塔で行う場合は、処
理水中に硬度成分がリークし始めた時点で通水を停止
し、陽イオン交換樹脂の再生を行わなければならない
が、この時点では陽イオン交換樹脂中にまだＮＨ₄形の
ものが残っている。したがって、この樹脂を再生すると
再生廃液中に陽イオン交換樹脂から溶離されたアンモニ
ア態窒素が含まれることになる。そのため、この場合は
硬度成分を含む再生廃液に対して別途、窒素除去処理を
行わなければならないので好ましくない。

【００１７】本発明をさらに詳細に説明すると、本発明
では、イオン交換樹脂による処理水中にＮＨ₄ ⁺が含まれ
ていても、このＮＨ₄ ⁺は後段のアンモニアストリッピン
グ法又は触媒酸化法による処理で除去されるので問題は
なく、換言すれば、被処理水中のＮＨ₄ ⁺は陽イオン交換
樹脂によって除去する必要はない。そのため、例えばＨ
形の陽イオン交換樹脂を用いて１塔方式でイオン交換処
理を行う場合は、アンモニア態窒素含有排水を通水する
ことにより、当初は排水中のＣａ²⁺やＭｇ²⁺と共にＮＨ
₄ ⁺も除去され、陽イオン交換樹脂の一部がＮＨ₄形にな
るが、陽イオン交換樹脂に一旦吸着されたＮＨ₄ ⁺は選択
性の強い被処理水中のＣａ²⁺やＭｇ²⁺とイオン交換され
て次第に下流側に押し出されるため、しまいには処理水
中にＮＨ ₄ ⁺がリークするようになる。このような状態に
なってもＮＨ₄ ⁺に比べて選択性の強い硬度成分はまだリ
ークしないので、イオン交換樹脂塔へのアンモニア態窒
素含有排水の通水を継続することができる。その後、処
理水中に硬度成分がリーク始めた時点で再生を行えばよ
い。

【００１８】また、前述したメリーゴーランド方式を採
用した場合は、当初、すべてのイオン交換樹脂塔の陽イ
オン交換樹脂をＨ形にして通水を開始したとすると、１
番目のイオン交換樹脂塔からＮＨ₄ ⁺がリークするように
なると、リークしたＮＨ₄ ⁺は２番目以降のイオン交換樹
脂塔で吸着され、該塔内の陽イオン交換樹脂はＨ形から
次第にＮＨ₄形に移行する。そして、１番目の塔から流
出する処理水中の硬度成分濃度が原水のそれとほぼ同じ
になった時点で１番目の塔を通水から切り離し、該塔内
の陽イオン交換樹脂を酸で再生する。再生が終了した
ら、該塔を最下流側に接続し、今度は今まで２番目に位
置していたイオン交換樹脂塔を最上流側の塔として原水
を各塔に順に通水して処理を継続し、以後、このような
操作を繰り返してアンモニア態窒素含有排水の処理を行
う。

【００１９】ここで、２番目のイオン交換樹脂塔を最上
流側にして通水を再開したときには、２番目以降の塔内
に充填されている陽イオン交換樹脂はほぼＮＨ₄形にな
っているが、上述のごとく原水中の硬度成分は選択性の
相違によってＮＨ₄形の樹脂にも吸着されるため、この
状態でイオン交換樹脂塔へのアンモニア態窒素含有排水
の通水を継続することができる。なお、最下流側に接続
した再生後のイオン交換樹脂塔内の陽イオン交換樹脂も
通水を継続するうちにＨ形からＮＨ₄形に移行すること
は勿論である。

【００２０】上述の説明は、陽イオン交換樹脂としてＨ
形のものを使用した場合であるが、Ｎａ形等のアルカリ
金属形の陽イオン交換樹脂を使用した場合もＨ形の場合
とほぼ同じである。ただし、陽イオン交換樹脂としてＮ
Ｈ₄形のものを使用した場合は、被処理水中のＮＨ₄ ⁺は
樹脂に吸着されないので、通水当初から処理水中にＮＨ
₄ ⁺がリークするという点で上述の場合とは異なる。

【００２１】ここで、本発明で硬度成分の除去に使用す
る陽イオン交換樹脂のイオン形と再生について述べる。
まず、強酸性陽イオン交換樹脂について述べる。強酸性
陽イオン交換樹脂をＨ形で使用する場合は、塩酸等の酸
を再生剤として用いることにより、イオン交換樹脂に吸
着されている硬度成分を脱離するとともに、イオン形を
Ｈ形にし、このＨ形で硬度成分の除去に使用する。強酸
性陽イオン交換樹脂をＮＨ₄形で使用する場合は、ＮＨ₄
Ｃｌ等のアンモニウム塩を再生剤として用いることによ
り、硬度成分を脱離するとともに、イオン形をＮＨ₄形
にする。強酸性陽イオン交換樹脂をアルカリ金属形で使
用する場合は、例えばＮａ形のときはＮａＣｌ等のナト
リウム塩を再生剤として用いることにより、硬度成分を
脱離するとともに、イオン形をアルカリ金属形にする。
なお、強酸性陽イオン交換樹脂をＮＨ₄形又はＮａ形で
使用する場合、再生剤としてＮＨ₄ＯＨやＮａＯＨ等の
アルカリを使用することはできない。硬度成分が吸着さ
れている陽イオン交換樹脂にアルカリを通薬すると、硬
度成分が水酸化物として析出してしまうからである。

【００２２】次に、弱酸性陽イオン交換樹脂について述
べる。弱酸性陽イオン交換樹脂をＨ形で使用する場合の
再生方法は、前述した強酸性陽イオン交換樹脂の場合と
同じである。弱酸性陽イオン交換樹脂をＮＨ₄形で使用
する場合は、まず、硬度成分が吸着されている樹脂に酸
を通薬することにより、硬度成分を脱離するとともに、
イオン形をＨ形にする。次に、Ｈ形にした樹脂にＮＨ₄
ＯＨを通薬してＮＨ₄形にする。この際、弱酸性陽イオ
ン交換樹脂の特性から、ＮＨ₄ＯＨの代わりにＮＨ₄Ｃｌ
等のアンモニウム塩を通薬してもＮＨ₄形にすることは
できない。また、弱酸性陽イオン交換樹脂の場合は、強
酸性陽イオン交換樹脂の場合と異なり、硬度成分が吸着
されている樹脂にＮＨ₄Ｃｌ等のアンモニウム塩を通薬
してもＮＨ₄形にすることはできない。弱酸性陽イオン
交換樹脂をアルカリ金属形で使用する場合は、前記ＮＨ
₄形の場合と同様に、まず酸で再生してＨ形にした後
に、ＮａＯＨ等のアルカリ金属の水酸化物水溶液を通薬
してＮａ形にする。この場合も、ＮａＯＨ等のアルカリ
剤に代えてＮａＣｌ等の塩を使用してもＮａ形にするこ
とはできない。

【００２３】以上のように、強酸性陽イオン交換樹脂の
場合はいずれのイオン形で使用しても再生の手間に大差
はないが、弱酸性陽イオン交換樹脂の場合は再生が簡単
であるという理由でＨ形で使用するのが最適である。す
なわち、Ｈ形は酸の通薬のみで再生することができるの
に対し、ＮＨ₄形やアルカリ金属形の場合は酸の通薬後
にもう一回他の薬剤を通薬する必要がある。ただし、前
述したようにイオン交換容量が大きい点、酸による再生
が容易である点で、強酸性陽イオン交換樹脂よりも弱酸
性陽イオン交換樹脂の方が好ましいことに変わりはな
い。

【００２４】本発明では、前述したイオン交換処理によ
って排水中の硬度成分を除去した後に、アンモニアスト
リッピング法又は触媒酸化法によって排水中のアンモニ
ア態窒素を除去する。アンモニアストリッピング法は、
被処理水のｐＨを上げてアンモニウムイオン（ＮＨ₄ ⁺）
を揮発性の遊離アンモニア（ＮＨ₃）に変えたのち、被
処理水を多量の空気と接触させ、アンモニアを大気に逸
散させて窒素除去を行う方法である。アンモニアストリ
ッピング法では、通常、被処理水のｐＨを１１以上にす
るとともに、被処理水を所定温度に加熱する。

【００２５】触媒酸化法は、触媒の存在下で酸化剤を用
いて被処理水中のアンモニア態窒素を窒素ガスに酸化分
解する方法（湿式触媒酸化処理法）である。触媒酸化法
では、一般に、金属触媒の存在下、被処理水を所定温度
（通常１００〜３７０℃）に加熱するとともに、被処理
水を液相を保持する圧力にまで加圧し、かつ酸素含有ガ
ス（例えば空気）等を酸化剤として被処理水に供給す
る。触媒としては、例えば、銀、金、白金、コバルト、
ニッケル、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、インジ
ウム、イリジウムやこれらの酸化物、塩化物、硫化物等
から選ばれる触媒成分を適宜担体に担持させたものが使
用される。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は本発明方法の実施に用いる
排水処理装置の一例を示すフロー図である。図１におい
て、２は排水貯槽、４及び６は直列に接続された第１イ
オン交換樹脂塔及び第２イオン交換樹脂塔であり、これ
らの塔４、６にはそれぞれＨ形の弱酸性陽イオン交換樹
脂が充填されている。８は排水貯槽２と第１イオン交換
樹脂塔４との間に設けられた原水導入管で、この原水導
入管８にはポンプ１０、流量計１２及びアルカリ添加機
構１４が設けられている。また、図中１６は第２イオン
交換樹脂塔６に接続されたイオン交換処理水排出管、１
８はイオン交換処理水が導入される中間水槽、２０は中
間水槽１８に接続されたイオン交換処理水導入管、２２
はイオン交換処理水導入管２０に介装されたポンプ、２
４はイオン交換処理水導入管２０に接続された熱交換
器、２６は加熱器、２８はアンモニアストリッピング法
又は触媒酸化法によるアンモニア態窒素除去装置、３０
は処理水流出管、３２は第１及び第２イオン交換樹脂塔
４、６の処理水中のカルシウム濃度をそれぞれ測定する
Ｃａ計、３４は再生用水貯槽、３６は再生用水貯槽３４
に接続された押出用配管、３８は再生用配管、４０は再
生用配管３８にエジェクタ４２を介して連結された塩酸
計量槽を示す。前記Ｃａ計３２は、アルゴンガスを用い
てプラズマを発生させ、カルシウム特有の発光を測定す
る高周波プラズマ発光法によるものである。なお、Ｃａ
計３２に代えて、水中のマグネシウム濃度を測定する測
定器や、全硬度を測定する測定器を用いてもよい。

【００２７】本装置によるアンモニア態窒素含有排水の
処理は、次のように行われる。まず、排水貯槽２内の原
水（硬度成分を含むアンモニア態窒素含有排水）をポン
プ１０の作動により第１イオン交換樹脂塔４及び第２イ
オン交換樹脂塔６に下向流で順次通水する。これによ
り、原水中の硬度成分が除去される。また、通水初期
は、硬度成分と共にＮＨ₄ ⁺も同様に除去される。このと
き、アルカリ添加機構１４によって被処理水にアルカリ
を添加し、被処理水のｐＨを９〜１２程度に調整する。
イオン交換後の処理水は中間水槽１８に貯留される。な
お、上述のように通水当初の処理水中にはアンモニア態
窒素は含まれていないので、この時の処理水は中間水槽
１８に導入せずにそのまま放流してもよい。

【００２８】中間水槽１８内のイオン交換処理水はポン
プ２２の作動により熱交換器２４、加熱器２６、アンモ
ニア態窒素除去装置２８に順次通水され、アンモニア態
窒素除去装置２８においてイオン交換処理水中のアンモ
ニア態窒素が除去される。アンモニア態窒素除去装置２
８の処理水は処理水流出管３０に流出し、熱交換器２４
でイオン交換処理水と熱交換を行った後、放流又は再利
用される。

【００２９】本装置では、Ｃａ計３２によって第１イオ
ン交換樹脂塔４及び第２イオン交換樹脂塔６の処理水中
のカルシウム濃度をそれぞれ測定し、第１イオン交換樹
脂塔４の処理水中のカルシウム濃度が予め設定した規定
値、好ましくは上記処理水中のカルシウム濃度が原水中
のカルシウム濃度とほぼ同じ値に達したときに、第１イ
オン交換樹脂塔４の陽イオン交換樹脂の再生処理を行
う。再生処理は次のように行う。

【００３０】まず、第１イオン交換樹脂塔４への通水を
停止し、再生用水貯槽３４内の再生用水（工業用水、純
水等）を押出用配管３６を通して下向流で第１イオン交
換樹脂塔４に導入することにより、第１イオン交換樹脂
塔４内の硬度成分を含む残留水を押し出し、流出水を第
２イオン交換樹脂塔６に通水する。第１イオン交換樹脂
塔４の押出操作が終了したら、原水を第２イオン交換樹
脂塔６のみに通水する。すなわち、イオン交換処理を一
時的に１塔方式にする。その後、再生用水貯槽３４内の
再生用水を再生用配管３８に流し、これに塩酸計量槽４
０から塩酸を添加して所定濃度の塩酸水溶液を調製した
後、この塩酸水溶液を上向流で第１イオン交換樹脂塔４
に導入する。これにより、第１イオン交換樹脂塔４内の
陽イオン交換樹脂に吸着されている硬度成分が脱離する
とともに、陽イオン交換樹脂のイオン形がＨ形になる。
その後、第２イオン交換樹脂塔６から第１イオン交換樹
脂塔４に原水が通水されるように流路の切り換えを行う
（２塔方式に戻す）。なお、酸による再生処理の前に第
１イオン交換樹脂塔４内の残留水を再生用水で押し出す
のは、押し出しを行わないで酸による再生処理を行う
と、再生排液中に硬度成分に加えてアンモニア態窒素が
含まれることになり、再生排液中のアンモニア態窒素除
去処理が必要になるからである。

【００３１】本装置では、上記のようにして第２イオン
交換樹脂塔６→再生後の第１イオン交換樹脂塔４の順の
通水を続けた後、例えば、第２イオン交換樹脂塔６の処
理水中のカルシウム濃度が原水中のカルシウム濃度とほ
ぼ同じ値に達したときに、前記と同様にして第２イオン
交換樹脂塔６の陽イオン交換樹脂の再生処理を行うもの
である。

【００３２】

【実験例】２本のカラムＡ及びＢに、Ｈ形の弱酸性陽イ
オン交換樹脂（アンバーライトＩＲＣ７６）をそれぞれ
１００ｍＬ充填した。また、ＮＨ₄ ⁺をアンモニア態窒素
（ＮＨ₄−Ｎ）として１７００ｍｇ／Ｌ、Ｃａ²⁺を４０
ｍｇ／Ｌ（asＣａ）含むｐＨ１１の模擬排水を調製し、
この模擬排水を原水としてカラムＡからカラムＢの順に
通水速度ＳＶ５０で通水した。

【００３３】その結果、カラムＢの出口からはＣａ²⁺の
濃度が０．１ｍｇ／Ｌの処理水が安定して得られた。ま
た、処理水中のＮＨ₄ ⁺濃度は、通水初期はゼロであった
が、約１０Ｌ通水後には原水中のＮＨ₄ ⁺濃度と同じ１７
００ｍｇ／Ｌになった。

【００３４】原水を２４０Ｌ通水したところでカラムＡ
の出口の処理水中のＣａ²⁺濃度が原水のそれとほぼ同じ
になった（この時、カラムＢの処理水中のＣａ²⁺の濃度
は０．１ｍｇ／Ｌ以下を維持）ので、この時点で通水を
停止し、カラムＡを常法により逆洗、沈静した後、１Ｎ
の塩酸水溶液４４０ｍＬをカラムに通薬し、次いで純水
で洗浄して、陽イオン交換樹脂を再生し、再生廃液を得
た。得られた再生廃液中のＣａ²⁺の濃度を分析したとこ
ろ、カラムＡに吸着させたＣａ²⁺のほぼ１００％が脱離
されていることがわかった。また、再生廃液中のＮＨ₄ ⁺
濃度は、１０ｍｇ／Ｌと極めて低濃度であった。

【００３５】再生終了後、上記と同じ模擬排水を今度は
カラムＢからカラムＡの順（前回と逆）にＳＶ５０で通
水した。カラムＡの出口の処理水中のＣａ²⁺の濃度は常
時０．１ｍｇ／Ｌ以下であった。原水を２００Ｌ通水し
た時点でカラムＢの出口の処理水中のＣａ²⁺濃度が原水
のそれとほぼ同じになったので、その時点で通水を停止
し、カラムＢを前回と同様に１Ｎの塩酸水溶液で再生し
た。再生終了後、原水を再びカラムＡからカラムＢの順
に通水して原水の処理を行った。

【００３６】上記実験から、アンモニア態窒素と硬度成
分が共存する排水を陽イオン交換樹脂に接触させること
によって排水中のＣａをほぼ完全に除去することがで
き、したがってその後に排水をアンモニアストリッピン
グ法又は触媒酸化法で処理することにより、処理装置や
触媒におけるスケール発生を防止することができること
が確認された。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る窒素含有排
水の処理方法によれば、アンモニア態窒素と硬度成分が
共存する排水をアンモニアストリッピング法又は触媒酸
化法で処理する場合に、処理装置や触媒におけるスケー
ル発生を防止して長期にわたって安定な処理を継続する
ことができるとともに、処理装置や触媒のメンテナンス
頻度を少なくしてコスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る窒素含有排水の処理方法の実施に
用いる排水処理装置の一例を示すフロー図である。

【符号の説明】

２排水貯槽４第１イオン交換樹脂塔６第２イオン交換樹脂塔８原水導入管１４アルカリ添加機構１８中間水槽２４熱交換器２６加熱器２８アンモニア態窒素除去装置３２Ｃａ計３４再生用水貯槽３６押出用配管３８再生用配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D025 AA07 AA09 AB19 BA09 BA10 BA12 BB09 CA05 DA10 4D037 AA08 AA13 AB12 BA23 CA11 CA15 4D038 AA06 AA08 AB29 BA02 BA06 BB08 BB16 4D050 AA09 AA13 AB35 BB01 BC06 BD02 BD08 CA03 CA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンモニア態窒素含有排水をアンモニア
ストリッピング法又は触媒酸化法により処理して排水中
のアンモニア態窒素を除去するに当たり、前記排水を陽
イオン交換樹脂に接触させて排水中の硬度成分を除去し
た後に、前記アンモニアストリッピング法又は触媒酸化
法による処理を行うことを特徴とする窒素含有排水の処
理方法。
【請求項２】排水を陽イオン交換樹脂に接触させるに
当たり、陽イオン交換樹脂を充填してなるイオン交換樹
脂塔の２塔以上を直列に接続し、アンモニア態窒素含有
排水をこれらの塔に順次通水するとともに、通水方向最
上流側のイオン交換樹脂塔の処理水中の硬度成分濃度を
監視し、硬度成分濃度が所定値に達したらこのイオン交
換樹脂塔を再生して通水方向最下流側に接続し、次回の
通水工程においては、今まで最上流側のイオン交換樹脂
塔の次に位置していたイオン交換樹脂塔を最上流側にし
てアンモニア態窒素含有排水の通水処理を行うことを特
徴とする請求項１に記載の窒素含有排水の処理方法。
【請求項３】排水を陽イオン交換樹脂に接触させるに
当たり、陽イオン交換樹脂を充填してなるイオン交換樹
脂塔の２塔以上を直列に接続し、アンモニア態窒素含有
排水をこれらの塔に順次通水するとともに、通水方向最
上流側のイオン交換樹脂塔の陽イオン交換樹脂が硬度成
分でほぼ飽和になった時点で、この通水方向最上流側の
イオン交換樹脂塔を再生して通水方向最下流側に接続
し、次回の通水工程においては、今まで最上流側のイオ
ン交換樹脂塔の次に位置していたイオン交換樹脂塔を最
上流側にしてアンモニア態窒素含有排水の通水処理を行
うことを特徴とする請求項１に記載の窒素含有排水の処
理方法。
【請求項４】陽イオン交換樹脂として弱酸性陽イオン
交換樹脂を用いる請求項１〜３のいずれか１項に記載の
窒素含有排水の処理方法。