JPH07214068A - アンモニア化合物を含有する廃液等の被処理液の処理方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 たとえばフッ化アンモニウム等のアンモニア
化合物を含有する廃液中から、フッ酸等の酸と、苛性カ
リ等のアルカリを別々に再生，回収する廃液等の被処理
液の処理方法と、その処理装置に関し、大量のスラッジ
を発生させることがなく、またアンモニアガスや窒素酸
化物を系外に排出させることもなく、しかもフッ酸等の
酸をそのまま回収して再利用を可能ならしめることを目
的とするものである。 【構成】 アンモニア化合物を含有する廃液等の被処理
液を、必要に応じて中和した後、バイポーラ膜９、陽イ
オン交換膜７、陰イオン交換膜８、酸を回収する酸ライ
ン11a 、及び必要に応じてアルカリを回収するアルカリ
ライン11b を備えた電気透析装置10により、酸及び必要
に応じてアルカリを再生回収するとともに、前記電気透
析装置10のアルカリライン11b からアンモニアガスを発
生させ且つ回収することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アンモニア化合物を含
有する廃液等の被処理液の処理方法とその装置、さらに
詳しくは、たとえばフッ化アンモニウム等のアンモニア
化合物を含有する廃液中から、フッ酸等の酸と、苛性カ
リ等のアルカリを別々に再生、回収する廃液等の被処理
液の処理方法と、その処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のアンモニア化合物を含有
する廃液の処理方法、たとえばその一例としてのフッ化
アンモニウムを含む廃液の処理方法としては、消石灰を
用いて処理する方法がある。

【０００３】すなわち、この方法は、図７に示すよう
に、原液を貯留してアンモニアガスを発生させるための
第１貯留槽22と、そのアンモニアガス及びスラッジ除去
後の上澄液を貯留するための第２貯留槽23とを設置して
行うもので、先ずフッ酸とフッ化アンモニウムとを含有
する原液としての廃液を第１貯留槽22に貯留し、その状
態でその第１貯留槽22に消石灰〔Ｃａ(ＯＨ)₂〕を入れ
ると、下記の反応が生じ、第１貯留槽22からアンモニア
ガスが発生するとともに、フッ化カルシウム〔ＣａＦ₂]
や未反応の消石灰がスラッジとして沈澱する。

【０００４】Ｃａ(ＯＨ)₂＋２ＮＨ₄Ｆ→ＣａＦ₂ ＋２Ｎ
Ｈ₃ ＋２Ｈ₂Ｏ Ｃａ(ＯＨ)₂＋２ＨＦ→ＣａＦ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ

【０００５】上記のようにしてアンモニアガスが原液中
から除去され、スラッジが沈澱した後は、分離された上
澄液が第２貯留槽23に供給される。

【０００６】供給される上澄液には、水の他にＮＨ₄Ｏ
Ｈや前記第１貯留槽22で沈澱，分離されなかったフッ化
カルシウムや未反応の消石灰が含有されており、第２貯
留槽23に供給された上澄液はアルカリ性となる。

【０００７】従って、そのままの状態で排出できないた
め、塩酸を第２貯留槽23に添加して中和する必要があ
る。

【０００８】このようにして塩酸を添加して、第２貯留
槽23内の液をｐＨ6.5 〜7.5 とすることにより、排出可
能な処理水が得られることとなるのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような処理方法で処理を行うと、消石灰やフッ化カルシ
ウムを含むスラッジが大量に発生するという問題点があ
った。そして、このようなスラッジは、その後の処理が
必要であり、中和反応に用いる消石灰自体も再利用する
ことのできないものであるため、上記のような消石灰を
用いること自体、処理方法として決して効率の良いもの
ではない。

【００１０】さらに、上記のような処理方法によれば、
第１貯留槽22でフッ化アンモニウムのみならずフッ酸も
消石灰と反応して沈澱を生じさせるため、フッ酸を回収
し、再利用することはできない。

【００１１】一方、アンモニア化合物の他の例としての
硝酸アンモニウムを含有する廃液の処理方法としては、
上記フッ化アンモニウムを含む廃液の処理方法と同様の
処理方法も採用しうるが、より簡易な方法として単に中
和して処理する方法もある。

【００１２】しかし、この中和のみによる方法では、硝
酸塩が廃水とともに系外に排出されるため、廃液中の硝
酸性窒素等の窒素酸化物が社会問題化されている現状で
は好ましくない。

【００１３】すなわち、窒素酸化物が未処理のまま公共
水域へ排出されると、富栄養化の原因となる等の環境保
全面での問題が生ずることとなるのである。

【００１４】さらに、上記いずれの方法においても、中
和反応によりアンモニアガスが発生するため、その発生
したアンモニアガスを系外に排出しないように考慮する
必要があるが、そのための設備も大掛かりとなる。

【００１５】本発明は、上記のような問題点をすべて解
決するためになされたもので、大量のスラッジを発生さ
せることがなく、またアンモニアガスや窒素酸化物を系
外に排出させることもなく、しかもフッ酸等の酸をその
まま回収して再利用を可能ならしめることを課題とする
ものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために、アンモニア化合物を含有する廃液
等の被処理液の処理方法とその装置としてなされたもの
で、処理方法としての特徴は、アンモニア化合物を含有
する廃液等の被処理液を、必要に応じて中和した後、バ
イポーラ膜９、陽イオン交換膜７、陰イオン交換膜８、
酸を回収する酸ライン11a 、及び必要に応じてアルカリ
を回収するアルカリライン11b を備えた電気透析装置10
により、酸及び必要に応じてアルカリを再生回収すると
ともに、前記電気透析装置10のアルカリライン11b から
アンモニアガスを発生させ且つ回収することにある。

【００１７】また処理装置としての特徴は、アンモニア
化合物を含有する廃液等の被処理液を通過させて酸及び
必要に応じてアルカリを回収する酸ライン11a 、アルカ
リライン11b 、バイポーラ膜９、陽イオン交換膜７、及
び陰イオン交換膜８を備えた電気透析装置10と、該電気
透析装置10のアルカリライン11b から発生するアンモニ
アガスを回収するための手段とを具備したことにある。

【００１８】

【作用】そして、アンモニア化合物を含有する廃液等の
被処理液を先ず中和すると、中性塩とアンモニアが生成
され、その生成物が前記電気透析装置10を通過すると、
該電気透析装置10中で中性塩が分離してその電気透析装
置10の酸ライン11a 及びアルカリライン11b から酸及び
アルカリがそれぞれ回収されることとなる。

【００１９】また、アンモニアは前記電気透析装置10の
アルカリライン11b からガスとして得られ、系外に排出
されないようアンモニアガスの回収手段によって回収さ
れることとなるのである。

【００２０】一方、被処理液を中和せずに前記電気透析
装置10を通過させると、該電気透析装置10の酸ライン11
a から酸が回収されるとともに、アルカリライン11b か
らはアンモニアのみが回収されることとなる。

【００２１】この場合にも、発生したアンモニアガスは
系外に排出されないようアンモニアガスの回収手段によ
って回収されることとなる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２３】実施例１ 先ず、一実施例としての廃液の処理装置の構成について
説明する。

【００２４】図１において、１は原液としての廃液（本
実施例ではＮＨ₄ＦとＨＦを含有する廃液）を貯留する
ための原液貯留槽で、その原液を中和するための中和反
応槽３に流路２を介して接続されている。

【００２５】４は、前記中和反応槽３に中和するために
供給するアルカリ（本実施例ではＫＯＨ）を貯留するた
めのアルカリ貯留槽で、前記中和反応槽３に流路５を介
して接続されている。

【００２６】10は、前記中和反応槽３で得られた中性塩
を含有する被処理液を、酸とアルカリとに分離するため
の電気透析装置で、その入口部は流路６を介して前記中
和反応槽３に接続されている。

【００２７】12は、前記電気透析装置10の酸ライン11a
側から得られる酸（フッ酸）を濃縮するための酸濃縮器
で、前記電気透析装置10の酸ライン11a に流路13を介し
て接続されている。

【００２８】14は、前記酸濃縮器12で濃縮された酸を回
収し貯留するための酸貯留槽で、流路15を介して前記酸
濃縮器12に接続されている。

【００２９】16は、前記電気透析装置10を通過させる水
の循環流路を示す。

【００３０】17は、前記電気透析装置10のアルカリライ
ン11b から回収されるアルカリ（ＫＯＨ）を、前記中和
のために再使用すべく前記アルカリ貯留槽４へ供給する
ための流路で、前記電気透析装置10のアルカリライン11
b とアルカリ貯留槽４とに接続されている。

【００３１】18は、前記電気透析装置10のアルカリライ
ン11b からアルカリ（ＫＯＨ）とともに回収されるアン
モニアガスを水で吸収して得られたアンモニア（ＮＨ₄
ＯＨ）を貯留するためのアンモニア貯留槽で、前記電気
透析装置10のアルカリライン11b に流路19を介して接続
されている。

【００３２】また、このアンモニア貯留槽18に接続され
ている流路20は、回収したアンモニアを製造ライン（製
造プロセス）に供給するためのものである。

【００３３】尚、図３において、11d,11d は電極液ライ
ンを示す。

【００３４】次に、上記のような処理装置によって廃液
を処理する方法について説明する。

【００３５】先ず、被処理液としてのフッ化アンモニウ
ム（ＮＨ₄Ｆ）とフッ酸（ＨＦ）を含有する廃液を、前
工程としての製造ラインから流路21を経て原液貯留槽１
に供給し、貯留する。

【００３６】次に、その原液貯留槽１内の原液を流路２
を経て中和反応槽３に供給する。

【００３７】一方、この中和反応槽３には、アルカリ貯
留槽４から別の流路５を経て苛性カリ（ＫＯＨ）を供給
する。

【００３８】このようなアルカリを供給することによ
り、中和反応槽３内で下記の反応が生じる。

【００３９】ＮＨ₄Ｆ＋ＫＯＨ→ＫＦ＋ＮＨ₃ ＋Ｈ₂Ｏ ＨＦ＋ＫＯＨ→ＫＦ＋Ｈ₂Ｏ

【００４０】一方上澄液としての被処理液に含有されて
いるアンモニアや中性塩としてのＫＦは、流路６を経て
電気透析装置10を通過し、その電気透析装置10により酸
であるＨＦとアルカリであるＫＯＨとが酸ライン11a 及
びアルカリライン11b からそれぞれ別々に回収される。

【００４１】この場合において、電気透析装置10のアル
カリライン11b からは、上記ＫＯＨの他に、アンモニア
がＮＨ₄ＯＨとして回収されることとなるが、そのＮＨ₄
ＯＨはアルカリ条件下では溶解度が低いため、下記の反
応によりアンモニアガスが発生する。 ＮＨ₄ＯＨ→ＮＨ₃ ＋Ｈ₂Ｏ

【００４２】しかし、発生したアンモニアガスは水に吸
収されてアンモニア貯留槽18に速やかに回収されること
となる。

【００４３】従ってアンモニアが系外に排出されること
もないのである。

【００４４】そして、前記アンモニア貯留槽18に回収さ
れたアンモニアは、流路20を介して元の製造プロセス
（製造ライン）に供給され、再利用されることとなるの
である。

【００４５】一方、電気透析装置10によりＨＦとＫＯＨ
とが酸ライン11a 及びアルカリライン11b から回収され
ることについて詳細に説明すると、前記中性塩貯留槽３
から電気透析装置10へ供給される中性塩（ＫＦ）とアン
モニア（ＮＨ₄ＯＨ）を含む溶液は、その電気透析装置1
0の中性塩ライン11c を通過するが、このとき中性塩ラ
イン中のＫＦとＮＨ₄ＯＨは、図３に示すようにＫ⁺イオ
ンとＦ^-イオン、及びＮＨ₄ ⁺イオンとＯＨ^-イオンに電離
している。

【００４６】そして、陽イオンであるＫ⁺とＮＨ₄ ⁺は陽
イオン交換膜７を介してアルカリライン11b 側へ移動
し、陰イオンであるＦ^-とＯＨ^-は陰イオン交換膜８を介
して酸ライン11a 側へ移動する。

【００４７】一方、バイポーラ膜９に接液するアルカリ
ライン11b と酸ライン11a に存在する水の一部がバイポ
ーラ膜９の内部に浸透し、Ｈ⁺とＯＨ^-に電離し、Ｈ⁺は
陰極側に移動し、ＯＨ^-は陽極側に移動する。

【００４８】従って、バイポーラ膜９内で電離したＨ⁺
は、バイポーラ膜９の陽イオン交換膜を介して酸ライン
11a 側へ移動し、その酸ライン11a において上記のよう
にして得られたＦ^-と結合してＨＦが生成される。

【００４９】また、バイポーラ膜９内で電離したＯＨ^-
は、バイポーラ膜９の陰イオン交換側を介してアルカリ
ライン11b 側へ移動し、そのアルカリライン11b におい
て上記のようにして得られたＫ⁺，ＮＨ₄ ⁺と結合してＫ
ＯＨ及びＮＨ₄ＯＨが生成される。

【００５０】一方、中性塩ライン11c では、原液中に含
有されているＫＦ及びＮＨ₄ＯＨが消費された状態で通
過する。

【００５１】電気透析装置10の酸ライン11a から回収さ
れたＨＦは、酸濃縮器12で濃縮され、さらに酸貯留槽14
へ供給されて貯留される。

【００５２】このようにして貯留されたＨＦは、そのま
ま回収酸として回収され、或いは図２に示すように元の
製造プロセスに供給されて再度使用される。

【００５３】一方、電気透析装置10のアルカリライン11
b から回収されたＫＯＨは、流路17を経てアルカリ貯留
槽４に供給され、前述の中和反応用として再利用され
る。

【００５４】以上のように、本実施例では、図２に示す
ごとく廃液中のフッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）とフッ
酸（ＨＦ）とは、苛性カリ（ＫＯＨ）で一旦中和された
状態で電気透析装置10を通過するが、その電気透析装置
10で酸としてＨＦが回収されるとともにアルカリとして
ＫＯＨが回収され、結果としてＨＦが廃液中から分離し
て回収されることとなる。

【００５５】また、アルカリとして回収されたＫＯＨ
は、中和反応用に再利用され、有効利用が図られること
となる。

【００５６】さらに、アルカリライン11b からアンモニ
アガスが別途回収されるが、そのアンモニアガスは、水
に吸収された状態でアンモニア貯留槽18に速やかに回収
され、そのアンモニアガスの系外への排出が防止される
こととなるのである。

【００５７】実施例２ 本実施例は、廃液の処理装置及び処理方法の他の実施例
である。

【００５８】本実施例においては、被処理液としての原
液を、中和反応を行うことなくそのまま電気透析装置10
を通過させる点で上記実施例１と相違する。

【００５９】すなわち、本実施例では、苛性カリ（ＫＯ
Ｈ）によって中和反応を行わないため、実施例１のよう
な中和反応槽３が不要であるとともに、ＫＯＨを貯留す
るアルカリ貯留槽４も不要となる。

【００６０】従って、本実施例の処理装置では、原液貯
留槽１，電気透析装置10，酸濃縮器12，酸貯留槽14，及
びアンモニア貯留槽18のみが設けられることとなる。

【００６１】本実施例においては、原液は直接電気透析
装置10へ供給されるが、アルカリとしてのＫＯＨが添加
されていないため、電気透析装置10中には中性塩として
のＫＦは存在しない。

【００６２】すなわち、原液に含有されていたフッ化ア
ンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）とフッ酸（ＨＦ）とが図６に示
すようにそのまま電気透析装置10に供給される。

【００６３】従って、本実施例では図６に示すように電
気透析装置10内で電離する陽イオンはＨ⁺とＮＨ₄ ⁺であ
り、また陰イオンはＦ^-とＯＨ^-である。

【００６４】この結果、ＨＦは上記実施例１と同様に電
気透析装置10の酸ライン11a から回収されるが、実施例
１のごとき中性塩が存在しないので、アルカリライン11
b からはＮＨ₄ＯＨのみが回収されることとなる。

【００６５】従って、電気透析装置10の通過後に実施例
１と同様にアンモニアガスが発生するが、本実施例にお
いてもアンモニア貯留槽18が設けられているため、発生
したアンモニアガスは、水に吸収されて上記アンモニア
貯留槽18に速やかに回収されることとなる。

【００６６】このように、本実施例では、図５に示すご
とく廃液中のフッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）とフッ酸
（ＨＦ）とは、実施例１のように中和されることなくそ
のまま電気透析装置10を通過し、その電気透析装置10で
酸としてＨＦが回収される一方、アルカリは回収される
ことなく、アルカリライン11b からはアンモニアが発生
する。しかし、結果としては実施例１と同様にＨＦが廃
液中から分離して回収されたこととなる。

【００６７】本実施例においても、アンモニアガスが系
外に排出するのを防止できる。

【００６８】その他の実施例 尚、上記実施例では、被処理液としてフッ化アンモニウ
ム（ＮＨ₄Ｆ）とフッ酸（ＨＦ）とが含有された廃液を
処理する場合について説明したが、廃液中に含有される
アンモニア化合物の種類はこれに限定されるものではな
く、これ以外のアンモニア化合物を含有する廃液の処理
に適用することも可能である。

【００６９】たとえば、硝酸アンモニウム（ＮＨ₄Ｎ
Ｏ₃)と硝酸（ＨＮＯ₃)とが含有された廃液処理に適用す
ることも可能であり、この場合には中和反応用としてＫ
ＯＨを反応させると、次の反応が生ずる。

【００７０】ＮＨ₄ＮＯ₃ ＋ＫＯＨ→ＫＮＯ₃ ＋ＮＨ₃
＋Ｈ₂Ｏ ＨＮＯ₃ ＋ＫＯＨ→ＫＮＯ₃ ＋Ｈ₂Ｏ

【００７１】また、電気透析装置10の通過後には酸とし
て硝酸（ＨＮＯ₃)が回収されることとなる。

【００７２】このため、従来のように単なる中和反応の
みによって処理する方法のように、窒素酸化物が系外に
排出されないために、社会問題視されている公害等の問
題を生ずることもないのである。

【００７３】いずれにしても、被処理液中に含有されて
いるアンモニア化合物の種類は問うものではない。

【００７４】さらに、本発明においては実施例１のよう
に中和反応を用いる他、実施例２のように中和反応を利
用せずに処理することも可能であり、中和反応は必要に
応じてなされればい。

【００７５】また、本発明は、主として上記のような廃
液を処理することを主眼とするものではあるが、被処理
液の種類はこれに限定されるものではなく、廃液以外の
被処理液に本発明を適用することも可能である。

【００７６】さらに、上記実施例では、原液貯留槽１に
原液を一旦貯留し、その原液を中和反応槽３へ供給した
が、このような原液貯留槽１を設けることは本発明に必
須の条件ではなく、たとえば製造ライン等から供給され
る原水を原水貯留槽１に貯留せずに直接中和反応槽３に
供給することも可能である。

【００７７】さらに、上記実施例では、電気透析装置10
の通過後にそのアルカリライン11bより発生するアンモ
ニアガスを、水で吸収してアンモニア貯留槽18に回収し
たが、発生したアンモニアガスを回収する手段はこれに
限定されるものではなく、たとえば冷却管中で凝縮して
回収してもよく、その回収の手段は問わない。

【００７８】その他、回収されたフッ酸等の酸を上記実
施例のように濃縮することも本発明に必須の条件ではな
い。

【００７９】

【発明の効果】叙上のように、本発明においては、アン
モニア化合物を含有する廃液等の被処理液を、必要に応
じて中和した後、電気透析装置を通過させて酸及びアル
カリを回収するとともに、電気透析装置のアルカリライ
ンからアンモニアガスを発生させ且つ収集手段により収
集して処理するため、電気透析装置の通過後に発生する
アンモニアガスは、上記収集手段によって速やかに回収
され、アンモニアガスの系外への排出が防止されるとい
う効果がある。

【００８０】また、必要に応じて中和反応を行っても、
従来の処理方法のように大量の消石灰等のスラッジを発
生させるようなこともない。

【００８１】さらに、中和のために従来の方法のごとき
不要な消石灰を使用することなく、中和に際して用いら
れる苛性カリ等のアルカリは、中和反応によって一旦用
い尽くされるものの、中和によって生じた中性塩が電気
透析装置を通過した後にアルカリラインから回収しうる
ため、その回収したアルカリを再度中和反応に利用する
ことができ、処理方法としての効率も従来に比べて良好
となる点がある。

【００８２】さらに重要な点は、アンモニア化合物とと
もに被処理液に含有されているフッ酸等の酸は、電気透
析装置通過後にその酸ラインから酸として再生，回収し
うるため、結果的にもともと被処理液に含有されていた
酸を、アンモニア化合物と分離して回収することができ
るという効果を得た。

【００８３】さらに、被処理液が硝酸アンモニウムの場
合には、中和反応を利用した従来の方法と異なり、電気
透析装置の通過後に硝酸を回収しうるため、系外へ窒素
酸化物を排出させないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の処理装置の概略ブロック図。

【図２】同実施例の処理工程を概略的に示すブロック
図。

【図３】同実施例の電気透析装置の概略模式図。

【図４】他実施例の処理装置の概略ブロック図。

【図５】同実施例の処理工程を概略的に示すブロック
図。

【図６】同実施例の電気透析装置の概略模式図。

【図７】従来の処理装置の一部断面概略側面図。

【符号の説明】

10…電気透析装置 18…アンモニア貯留
槽

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０１Ｃ 1/02 Ｅ Ｃ０２Ｆ 1/46 ＺＡＢ 9344−4Ｄ 1/58 ＺＡＢ Ｐ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンモニア化合物を含有する廃液等の被
   処理液を、必要に応じて中和した後、バイポーラ膜(9)
   、陽イオン交換膜(7) 、陰イオン交換膜(8) 、酸を回
   収する酸ライン(11a) 、及び必要に応じてアルカリを回
   収するアルカリライン(11b) を備えた電気透析装置(10)
   により、酸及び必要に応じてアルカリを再生回収すると
   ともに、前記電気透析装置(10)のアルカリライン(11b)
   からアンモニアガスを発生させ且つ回収することを特徴
   とするアンモニア化合物を含有する廃液等の被処理液の
   処理方法。
2. 【請求項２】 アンモニア化合物を含有する廃液等の被
   処理液を通過させて酸及び必要に応じてアルカリを回収
   する酸ライン(11a) 、アルカリライン(11b) 、バイポー
   ラ膜(9) 、陽イオン交換膜(7) 、及び陰イオン交換膜
   (8) を備えた電気透析装置(10)と、該電気透析装置(10)
   のアルカリライン(11b) から発生するアンモニアガスを
   回収するための手段とを具備したことを特徴とするアン
   モニア化合物を含有する廃液等の被処理液の処理装置。