JPH07328656A

JPH07328656A - アンモニア性窒素含有排水の処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JPH07328656A
Application number: JP14860294A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yo; 敏楊; Tomio Iwai; 富雄岩井
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1994-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】臭素イオン存在下でのオゾン添加によるアン
モニア性窒素含有排水の処理において、排水中へのオゾ
ン添加量を適切に制御して排水中へのオゾンの過剰添加
を防止し、硝酸性窒素等の副生成を抑制しつつアンモニ
ア性窒素の除去を行うとともに、オゾン添加量の制御を
瞬時的に最適に行って処理系内の瞬間的な変動に正確に
対応する。【構成】アンモニア性窒素除去後の処理水の吸光度に
基づいてアンモニア性窒素含有排水へのオゾン添加量を
制御する。例えば、吸光度測定手段２０で測定した処理
水の吸光度が設定値以上になったときにはオゾン添加量
が適正量より過剰であり、設定値より小さいときにはオ
ゾン添加量が適正量より少ないと制御手段２２が判定し
て、オゾン含有ガス発生装置１４を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種産業排水などのア
ンモニア性窒素含有排水に臭素イオンの存在下でオゾン
を添加することによりアンモニア性窒素を除去する排水
処理方法及び装置に関し、さらに詳述すると、アンモニ
ア性窒素含有排水へのオゾン添加量を適切に制御して排
水処理を行う方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、オゾン添加によって排水中の有機
物を酸化、分解することは行われていたが、アンモニア
性窒素は安定性が高いため、排水中のアンモニア性窒素
をオゾン添加によって酸化、分解することは困難である
と考えられていた。しかし、最近になって、臭素イオン
の存在下においてアンモニア性窒素含有排水にオゾンを
添加することにより、アンモニア性窒素を酸化して除去
できることが見い出され、これを利用した排水の処理方
法が提案されている（特開平３−１８１３９０号、特開
平４−６６１９０号）。

【０００３】臭素イオン存在下でのオゾン添加によるア
ンモニア性窒素の酸化、除去においては、まず排水中に
存在する臭素イオンと添加されたオゾンとが反応して次
亜臭素酸イオンＢｒＯ^-（あるいは次亜臭素酸ＨＢｒ
Ｏ）が生成する（下記式１）。次に、生成したＢｒＯ^-
（あるいはＨＢｒＯ）とアンモニア性窒素とが反応し
て、アンモニア性窒素が窒素ガス化される（下記式
２）。

【０００４】Ｏ₃ ＋Ｂｒ^- → ＢｒＯ^- ＋Ｏ₂ …（１）２ＮＨ₄ ⁺ ＋３ＢｒＯ^- → Ｎ₂ ＋３Ｂｒ^- ＋３Ｈ₂Ｏ＋２Ｈ⁺ …（２）

【０００５】したがって、臭素イオン存在下でのオゾン
添加によるアンモニア性窒素含有排水の処理では、Ｂｒ
^-がオゾンと反応してＢｒＯ^-になり、次いでＮＨ₄ ⁺と反
応してＢｒ^-に戻り、さらにオゾンと反応してＢｒＯ^-に
なるというサイクルを繰り返すもので、Ｂｒ^-は触媒的
な作用を示す。

【０００６】オゾン添加によってアンモニア性窒素を除
去する連続排水処理装置は、例えば図３に示す構成のも
のである。図３において、２は反応槽、４は反応槽２内
の上部に設置された原水注入装置、６は原水注入装置４
に接続された原水導入管、８は原水導入管６に連結され
た臭素イオン含有水導入管、１０は反応槽２内の下部に
設置された散気装置、１２は散気装置１０に接続された
オゾン含有ガス導入管、１４はオゾン含有ガス導入管１
２に接続されたオゾン含有ガス発生装置、１６は反応槽
２上部に連結された排ガス排出管、１８は反応槽２底部
に連結された処理水排出管を示す。

【０００７】図３の装置で排水処理を行う場合、原水導
入管６を流れるアンモニア性窒素含有排水（原水）に臭
素イオン含有水導入管８から臭素イオン含有水を添加
し、この原水を原水注入装置４から反応槽２内に導入す
る。そして、オゾン含有ガス発生装置１４で発生させた
オゾン含有ガスをオゾン含有ガス導入管１２を通して散
気装置１０から反応槽２内の原水に添加する。これによ
り、原水中のアンモニア性窒素が窒素ガスに分解されて
除去される。アンモニア性窒素が除去された処理水は処
理水排出管１８から排出される。また、反応槽２内に生
じた排ガスは排ガス排出管１６から排出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した臭素イオン存
在下でのオゾン添加によるアンモニア性窒素の除去にお
いては、従来、アンモニア性窒素除去後の処理水に含ま
れるアンモニア性窒素濃度をアンモニアモニタで検出
し、処理水中のアンモニア性窒素濃度が所定値以下にな
るようにフィードバック制御によって排水へのオゾン添
加量を制御する方法が提案されている。しかし、アンモ
ニアモニタを用いてフィードバック制御を行う従来のオ
ゾン添加量制御方法は、下記の問題点を有するものであ
った。

【０００９】（ａ）従来のオゾン添加量制御方法では、
処理水中のアンモニア性窒素濃度を測定するので、アン
モニア性窒素濃度がゼロになっているときにはオゾン添
加量が過剰であるか否かを検知することができず、その
ため排水中にオゾンが過剰に添加されることがある。こ
のように排水中にオゾンが過剰に添加された場合、不経
済であるとともに、好ましくない副生成物である硝酸性
窒素や臭素酸が生じる。この場合、硝酸性窒素の副生成
量は、オゾン添加量が少なすぎても多すぎても増加し、
オゾン添加量が適正であると減少する。

【００１０】したがって、排水中にオゾンを過剰に添加
することなくアンモニア性窒素を完全に除去することが
望ましいが、従来のオゾン添加量制御方法では、前記の
ようにオゾン添加量が過剰であることを検知できないた
め、排水中へのオゾンの過剰添加を防止してオゾン添加
量を適切に制御することが難しい。

【００１１】（ｂ）従来のオゾン添加量制御方法では、
処理水中のアンモニア性窒素濃度をアンモニアモニタで
測定するので、処理水中におけるアンモニア性窒素の存
在状況を瞬時に把握することができない。すなわち、現
在実用化されているアンモニアモニタとしてはイオン電
極を用いたものが一般的であるが、このアンモニアモニ
タは試薬を要するなどのモニタ自身の原理的な問題によ
って、処理水中のアンモニア性窒素濃度の測定にある程
度の時間を要する。そのため、従来の制御方法ではオゾ
ン添加量を瞬時的に最適制御することが難しい。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、臭素イオン存在下でのオゾン添加によるアンモニア
性窒素含有排水の処理を行うに際し、排水中へのオゾン
の過剰添加を防止してオゾン添加量を適切に制御するこ
とができ、しかもオゾン添加量の制御を瞬時的に最適に
行うことが可能な方法及び装置を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するために検討を行っている過程で、臭
素イオン存在下でのオゾン添加によるアンモニア性窒素
の除去においては、前記式２の反応により排水中のアン
モニア性窒素が完全に除去された後、排水中のオゾンが
過剰になると、Ｂｒ^-とオゾンとの式１の反応によって
生成するＢｒＯ^-、ＨＢｒＯ等の臭素酸化物が排水中に
蓄積されるとともに、この臭素酸化物に起因して処理水
が黄色に着色すること、この場合オゾン添加量の過剰分
が少量のときには処理水が淡黄色を呈し、オゾン添加量
の過剰分が増えるほど処理水が濃い黄色になることを見
い出した。

【００１４】そして、本発明者らは上記事実に基づいて
さらに検討を行った結果、黄色に吸収を有する波長の光
によって処理水の吸光度を測定すれば、処理水中におけ
るアンモニア性窒素の処理状況と臭素酸化物の蓄積状況
がわかること、すなわち、臭素イオン存在下でのオゾン
添加によるアンモニア性窒素の除去では、もともと排水
中に常時やや過剰のオゾンを存在させて前記式１、２の
反応を効率的に進行させるものであるが、上記吸光度の
値の大小によって排水中に適正量のオゾンが添加されて
いるのか、あるいは適正量より大過剰のオゾンが添加さ
れているのかを判断できることに想到した。

【００１５】そして、本発明者らは、上記吸光度に基づ
いてオゾン添加量が適正量より過剰であるかないかを判
断し、オゾン添加量が適正量より過剰とならないように
オゾン添加量を調節することにより、余分なオゾンを添
加することなくアンモニア性窒素の除去を適正に行うこ
とができること、また吸光度の測定は迅速かつ高感度に
行うことができるため、処理水の吸光度に基づいてオゾ
ン添加量の制御を行うことにより、オゾン添加量を瞬時
的に最適制御できることを知見し、本発明をなすに至っ
た。

【００１６】したがって、本発明は、アンモニア性窒素
含有排水に臭素イオンの存在下でオゾンを添加すること
により、該排水中のアンモニア性窒素を除去する排水処
理方法において、アンモニア性窒素除去後の処理水の吸
光度に基づいてアンモニア性窒素含有排水へのオゾン添
加量を制御することを特徴とするアンモニア性窒素含有
排水処理方法を提供する。

【００１７】また、本発明は、反応槽と、反応槽にアン
モニア性窒素含有排水を導入する原水導入機構と、反応
槽中のアンモニア性窒素含有排水にオゾン含有ガスを添
加するオゾン添加機構と、アンモニア性窒素含有排水に
臭素イオン含有水を添加する臭素イオン添加機構とを具
備する排水処理装置において、アンモニア性窒素除去後
の処理水の吸光度を測定する吸光度測定手段と、吸光度
測定手段で測定した処理水の吸光度に基づいてアンモニ
ア性窒素含有排水へのオゾン添加量を制御する制御手段
とを設けたことを特徴とするアンモニア性窒素含有排水
処理装置を提供する。

【００１８】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、アンモニア性窒素除去後の処理水
の吸光度を測定する場合、光源部、吸収セル、受光部、
光電測光部等によって吸光度測定手段を構成することが
できる。また、臭素酸化物は可視部から紫外部まで幅広
い吸収スペクトルを有し、特に４００ｎｍ付近の波長に
安定した高い吸収が見られるため、４００ｎｍ付近、例
えば３８０〜４２０ｎｍにおける吸光度を測定すること
が適当である。この場合、吸光度は臭素酸化物の濃度が
同一の処理水でもｐＨによって値が変動するため、処理
水のｐＨを一定にして吸光度を測定することが好まし
い。

【００１９】上記吸光度測定では、セル内の光路の長さ
によって感度が変わり、光路が長いほど吸光度が大きく
なるため、セル長の長いフローセルを使用することによ
り、吸光度の信頼性を向上させることができる。さら
に、処理水中には気泡が含まれていることがあるので、
気泡による妨害を除去するために気泡除去機構を設けた
り、セル径を大きくして気泡の影響を除くことが好まし
い。

【００２０】また、処理水中の臭素酸化物は不安定であ
るため、アンモニア性窒素除去後にできるだけ速やかに
処理水の吸光度を測定することが好ましく、これによっ
てより正確な値が得られる。このように速やかに吸光度
を測定する手段としては、例えば吸光度測定手段を処理
水排出管に設けた場合には処理水の流速を速くする手
段、あるいは吸光度測定手段を反応槽近傍、もしくは直
接反応槽に設ける手段等を挙げることができる。吸光度
測定手段を反応槽近傍に設ける場合、反応槽の処理水出
口付近に処理水排出管とは別にサンプル管を設け、この
サンプル管によって処理水の一部を抜き出して吸収セル
に導入する構成等を採用することができる。吸光度測定
手段を直接反応槽に設ける構成としては、反応槽出口部
付近（処理水存在箇所）の槽外に光源及び受光部を互い
に対向するように設置するとともに、反応槽の壁部に前
記光源及び受光部の設置位置に対応して透明窓部を形成
し、上記光源から透明窓部を通して受光部に光を照射す
ることにより反応槽自体を吸収セルとする構成等を採用
することができる。

【００２１】本発明において、処理水の吸光度に基づく
オゾン添加量の制御は、例えば、処理水の吸光度が所定
の値以上になったときにオゾン添加量が適正量より過剰
になったと判定し、処理水の吸光度が所定の値より小さ
いときにはオゾン添加量が適正量より少ないと判定し
て、オゾン添加量を調節することにより行うことができ
る。この場合、オゾン添加量の調節は、例えば排水中に
導入するオゾン含有ガスの流量、オゾン含有ガス中のオ
ゾン濃度、あるいは原水流量等を調節することによって
行うことができる。

【００２２】また、原水中に測定波長と同一波長帯域に
吸収がある妨害成分が含まれている場合には、原水及び
処理水の吸光度を測定し、両吸光度の差が所定の値以上
になったときにオゾン添加量が適正量より過剰になった
と判定し、両吸光度の差が所定の値より小さいときには
オゾン添加量が適正量より少ないと判定して、オゾン添
加量を調節すればよい。

【００２３】なお、本発明において排水中に添加する臭
素イオン含有水としては、ＮａＢｒ、ＫＢｒ等の臭素化
合物の水溶液や、臭素イオンを比較的多量に含んでいる
海水などを用いることができる。また、オゾン添加時に
おける排水中の臭素イオン濃度及び排水中へのオゾン添
加量は、排水中のアンモニア性窒素濃度等に応じて適宜
選択されるが、通常、アンモニア性窒素含有量の１／１
０〜２倍の臭素イオン濃度及びアンモニア性窒素含有量
の５〜１５倍のオゾン添加量とするとよい。

【００２４】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。図
１は、本発明アンモニア性窒素含有排水処理装置の一例
を示す。なお、図１において図３と同一構成の部分には
同一参照符号を付してその説明を省略する。

【００２５】本装置においては、処理水排出管１８に光
源部、吸収セル、受光部、光電測光部等からなる吸光度
測定手段２０が設置されている。また、制御手段２２が
設置され、この制御手段とオゾン含有ガス発生装置１４
及び吸光度測定手段２０とがそれぞれ計装的に接続され
ている。

【００２６】本装置による排水処理では、吸光度測定手
段２０の吸収セルに処理水が導入され、処理水の４００
ｎｍ付近の吸光度が測定される。また、吸光度測定手段
２０で測定した吸光度が制御手段２２に伝達される。そ
して、この吸光度に基づいて制御手段２２がオゾン含有
ガス発生装置１４を制御し、オゾン含有ガス発生装置１
４におけるオゾン含有ガス発生量あるいはオゾン含有ガ
ス中のオゾン濃度が調節される。具体的には、処理水の
吸光度が設定値以上になったときにはオゾン添加量が適
正量より過剰であり、設定値より小さいときにはオゾン
添加量が適正量より少ないと制御手段２２が判定して、
オゾン含有ガス発生装置１４を制御する。

【００２７】なお、図１の装置では、制御手段２２でオ
ゾン含有ガス発生装置１４を制御するようにしたが、原
水導入管６を流れる原水流量を制御することもできる。
また、その他の構成についても本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更して差し支えない。

【００２８】次に、実験例を示す。実験例図１に示した構成の実験装置を作製し、下記条件でアン
モニア性窒素含有排水の処理を行った。アンモニア性窒
素含有排水（原水）としては、水道水にアンモニア性窒
素濃度が３００ｍｇＮ／リットルとなるようにＮＨ₄Ｃ
ｌを溶解したものを用いた。排水中に添加する臭素イオ
ン含有水としてはＮａＢｒ水溶液を用い、排水中のＮａ
Ｂｒ濃度が１３０ｍｇ／リットル（Ｂｒとして１０１ｍ
ｇＢｒ／リットル）となるように添加した。吸光度測定
手段２０の吸収セルとしてはセル長５０ｍｍのフローセ
ルを用い、分光光度計としては日本分光（株）製Ｕ−Ｂ
ＥＳＴを用いた。処理水は循環ポンプを使ってフローセ
ル内に送った。その他の条件は以下の通りとした。

【００２９】反応槽：容量１リットル原水流量：３リットル／day 反応槽へのオゾン添加量：４．３〜６．３ｇ／day 反応槽における排水のｐＨ：６．８フローセル内の流速：５ｍｌ／min

【００３０】（１）オゾン添加量６．３ｇ／dayの場合
の処理水をスペクトルスキャンした結果を図２に示す。
この処理水中には臭素酸化物が多く含まれている。図２
からわかるように、５００ｎｍから３６０ｎｍまで吸光
度が徐々に増加している。また、３９０ｎｍから紫外域
までは吸光度がさらに増加するが、この領域では水中の
有機物質による妨害が生じるおそれがあるとともに、吸
光度自体も多少ふらつきが生じている。したがって、本
発明では４００ｎｍ付近のスペクトルを利用することが
最も実用的である。

【００３１】（２）オゾン添加量を４．３〜６．３ｇ／
dayの範囲で変化させたときの排水の処理結果（処理水
中のアンモニア性窒素濃度及び硝酸性窒素濃度）と処理
水の吸光度との関係を調べた。吸光度の測定は４００ｎ
ｍで行った。結果を表１に示す。表１より、吸光度が
０．０４０前後になるようにオゾン発生装置１４を制御
すれば適切なオゾン添加量が得られ、そのオゾン添加量
は５．３ｇ／day前後であることがわかる。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、アンモニア性窒素除去
後の処理水の吸光度に基づいてアンモニア性窒素含有排
水へのオゾン添加量を制御することにより、排水中への
オゾン添加量を適切に制御して排水中へのオゾンの過剰
添加を防止し、硝酸性窒素や臭素酸の副生成を抑制しつ
つアンモニア性窒素の除去を行うことができるととも
に、オゾン添加量の制御を瞬時的に最適に行って、処理
系内の瞬間的な変動に正確に対応することができる。

【００３４】また、本発明は上記効果に加え、オゾン
使用量を削減できるため、コスト的に有利であるととも
に、気相や液相への排オゾン濃度が低くなるため、排オ
ゾン処理プロセスの負担を軽減することができる、ア
ンモニアモニタに比べて吸光度モニタは安価であり、ま
た駆動部がなく反応試薬なども使用しないため、モニタ
自身の維持管理を著しく簡素化することができる、とい
った利点も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明アンモニア性窒素含有排水処理装
置の一実施例を示すフロー図である。

【図２】図２は処理水の吸収スペクトルの一例である。

【図３】図３は従来のアンモニア性窒素含有排水処理装
置を示すフロー図である。

【符号の説明】

２反応槽４原水注入装置６原水導入管８臭素イオン含有水導入管１０散気装置１２オゾン含有ガス導入管１４オゾン含有ガス発生装置１６排ガス排出管１８処理水排出管２０吸光度測定手段２２制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンモニア性窒素含有排水に臭素イオン
の存在下でオゾンを添加することにより、該排水中のア
ンモニア性窒素を除去する排水処理方法において、アン
モニア性窒素除去後の処理水の吸光度に基づいてアンモ
ニア性窒素含有排水へのオゾン添加量を制御することを
特徴とするアンモニア性窒素含有排水処理方法。
【請求項２】反応槽と、反応槽にアンモニア性窒素含
有排水を導入する原水導入機構と、反応槽中のアンモニ
ア性窒素含有排水にオゾン含有ガスを添加するオゾン添
加機構と、アンモニア性窒素含有排水に臭素イオン含有
水を添加する臭素イオン添加機構とを具備する排水処理
装置において、アンモニア性窒素除去後の処理水の吸光
度を測定する吸光度測定手段と、吸光度測定手段で測定
した処理水の吸光度に基づいてアンモニア性窒素含有排
水へのオゾン添加量を制御する制御手段とを設けたこと
を特徴とするアンモニア性窒素含有排水処理装置。