特許 5928070 アンモニア含有排水からのアンモニア除去方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5928070

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月1日

(54)【発明の名称】アンモニア含有排水からのアンモニア除去方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/20 20060101AFI20160519BHJP

   B01D 61/00 20060101ALI20160519BHJP

   B01D 61/24 20060101ALI20160519BHJP

   B01D 63/02 20060101ALI20160519BHJP

   B01D 65/06 20060101ALI20160519BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/20 B

   B01D61/00

   B01D61/24

   B01D63/02

   B01D65/06

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-73056(P2012-73056)

(22)【出願日】2012年3月28日

(65)【公開番号】特開2013-202475(P2013-202475A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年6月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067736

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 晃

(74)【代理人】

【識別番号】100096677

【弁理士】

【氏名又は名称】伊賀 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 圭司

(72)【発明者】

【氏名】川口 洋一

【審査官】 金 公彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１３７８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１８２３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１６３８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０５１４３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−０６６５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９０２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２３５１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０５８９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１３５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０７５９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３５３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７５３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３３５６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１８２１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０００−５０９３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３８８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２７７２８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 A.Hasanoglu，Ammonia removal from wastewater streams through membrane contactors:Experimental and theoretical analysis of operation parameters and configuration，Chemical Engineering Journal，２０１０年 ６月 １日，Volume 160 Issue2，pp.530-537

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／２０− １／２６

Ｃ０２Ｆ １／３０− １／３８

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンモニアを含有する排水から該アンモニアを除去する方法であって、
上記アンモニア含有排水のｐＨを１０以上で温度を５０℃以上に調整した上で疎水性中空糸が組み込まれた脱気膜装置に送液し、流体としての減圧ガスと５００秒以上１０００秒以内の時間で向流接触させることを特徴とするアンモニア除去方法。

【請求項2】

上記アンモニア含有排水のｐＨを１３以上に調整することを特徴とする請求項１記載のアンモニア除去方法。

【請求項3】

上記アンモニア含有排水を送液させた後の脱気膜装置を酸溶液で洗浄することを特徴とする請求項１又は２記載のアンモニア除去方法。

【請求項4】

上記脱気膜装置に送液させる前のアンモニア含有排水の圧力と、該脱気膜装置に送液させてアンモニアを除去した後の排水の圧力との圧力差を測定し、その圧力差が所定以上となったときに該脱気膜装置を上記酸溶液で洗浄することを特徴とする請求項３記載のアンモニア除去方法。

【請求項5】

上記減圧ガスに代えて硫酸溶液を流体として用い、該硫酸溶液と上記アンモニア含有排水とを向流接触させることを特徴とする請求項１又は２記載のアンモニア除去方法。

【請求項6】

上記アンモニア含有排水を送液させた後の脱気膜装置を酸溶液で洗浄することを特徴とする請求項５記載のアンモニア除去方法。

【請求項7】

上記脱気膜装置に送液させる前のアンモニア含有排水の圧力と、該脱気膜装置に送液させてアンモニアを除去した後の排水の圧力との圧力差を測定し、その圧力差が所定以上となったときに該脱気膜装置を上記酸溶液で洗浄することを特徴とする請求項６記載のアンモニア除去方法。

【請求項8】

上記流体としての硫酸溶液を送液させた後の脱気膜装置を水又は有機酸溶液で洗浄することを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項記載のアンモニア除去方法。

【請求項9】

上記脱気膜装置に導入される前の硫酸溶液の圧力と、該脱気膜装置を通過させ除去したアンモニアを含む硫酸溶液との圧力差を測定し、その圧力差が所定以上となったときに該脱気膜装置を上記水又は有機酸溶液で洗浄することを特徴とする請求項８記載のアンモニア除去方法。

【請求項10】

複数の上記脱気膜装置を使用することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載のアンモニア除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンモニア含有排水からのアンモニア除去方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アンモニアは化学工業の分野において基礎的な窒素源であり、極めて重要な物質として多分野で利用されている。そのアンモニアを含んだ工場排水等は、一般排水として工場外へ放流されると環境汚染につながる恐れがあるため、水質汚濁防止法といった法令や条例で規制されている。そのため、アンモニアを含んだ排水中のアンモニア性窒素の除去に対する新しい処理技術の開発が求められている。

【0003】

従来、このようなアンモニアを含有する排水からアンモニアを除去する方法としては、アンモニアを物理的に除去するアンモニアストリッピング法（例えば、特許文献１参照）や培養生物を用いた生物処理法（例えば、特許文献２参照）等が利用されてきた。

【0004】

しかしながら、アンモニアストリッピング法では、排水が脱アンモニア塔内の充填材を落下する間にアンモニアを除去する方法であるので、ストリッピングの効率を上げるためには脱アンモニア塔の塔高を高いものにする必要があり、装置は極めて大きなものになる。また、気体となったアンモニアガスを吸収したり分解したりする手段が別途必要となるという問題がある。

【0005】

また、生物処理法では、排水の濃度変化に対応させることが困難であり、また生物の培養環境として広大な池等の設備を必要とし、操業も複雑となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平０８−１９７０３９号公報

【特許文献2】特開平０９−２９０２９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

そこで、本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、従来のように装置設備や処理環境が複雑になることなく、効率的に且つ効果的に、工場排水等のアンモニアを含有する排水からアンモニアを除去することができるアンモニア除去方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

すなわち、本発明に係るアンモニア除去方法は、アンモニアを含有する排水から該アンモニアを除去する方法であって、上記アンモニア含有排水のｐＨを１０以上で温度を５０℃以上に調整した上で疎水性中空糸が組み込まれた脱気膜装置に送液し、流体としての減圧ガスと５００秒以上１０００秒以内の時間で向流接触させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係るアンモニア除去方法によれば、従来のように装置設備や処理環境が複雑になることなく、効率的に且つ効果的に、工場排水等のアンモニアを含有する排水からアンモニアを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態に係るアンモニアの除去方法の流れの一例を示すシステムフロー図である。

【図2】ｐＨを８〜１３の間で変化させたアンモニア含有排水についての接触時間と排水中のアンモニア性窒素濃度の関係を示すグラフである。

【図3】液温を１０℃〜５０℃の間で変化させたアンモニア含有排水についての接触時間と排水中のアンモニア性窒素濃度の関係を示すグラフである。

【図4】第２の実施形態に係るアンモニアの除去方法の流れの一例を示すシステムフロー図である。

【図5】流体としての硫酸溶液を用いて向流接触させた場合におけるアンモニア含有排水の接触時間に対する排水中のアンモニア性窒素濃度の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係るアンモニアの除去方法の具体的な実施の形態（以下、本実施の形態という。）について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明に要旨を変更しない範囲で変更が可能である。

【0012】

＜第１の実施形態＞
本実施の形態に係るアンモニアの除去方法は、工場排水等のアンモニアを含有する排水（以下、「アンモニア含有排水」、又は単に「排水」ともいう。）からそのアンモニアを除去する方法であって、アンモニアを効率的に且つ効果的に除去することを可能にする。

【0013】

具体的に、このアンモニアの除去方法は、アンモニア含有排水のｐＨを１０以上に調整した上で、そのｐＨ調整したアンモニア含有排水を疎水性中空糸が組み込まれた脱気膜装置に送液し、流体としての減圧ガス（空気）と向流接触させることを特徴としている。

【0014】

図１は、本実施の形態に係るアンモニアの除去方法の流れの一例を示すシステムフロー図である。この図１並びに後述の図４のシステムフロー図においては、「脱気膜装置１３，１４」として、排水中のアンモニアを除去する脱気膜装置を２つ備える構成を示している。処理に際しては、基本的には、その双方の脱気膜装置を運転させてアンモニア除去処理を行い、脱気膜装置を構成する脱気膜が目詰まりした場合には、その目詰まりした一方を停止させて、例えば洗浄等の処理を行うことによってその脱気膜の目詰まりを除去することができる。

【0015】

なお、当該システムとしては、図１のように脱気膜装置を２つ備える態様に限定されるものではなく、３つ以上備えるようにしてもよく、処理すべきアンモニア含有排水の量等に応じて脱気膜装置の数を変更することができる。

【0016】

図１に示すように、先ず、例えば工場排水等のアンモニア含有排水の原液は、排水供給槽１１に一旦収容され、送液ポンプ１２の駆動によって脱気膜装置１３，１４の液導入口１３ａ，１４ａから導入される。一方、大気から回収した空気（ガス）は、真空ポンプ１５により真空引きされ、減圧ガスとして脱気膜装置１３，１４の流体導入口１３ｂ，１４ｂに導入される。

【0017】

脱気膜装置１３，１４には、疎水性中空糸からなる脱気膜が組み込まれている。脱気膜装置１３，１４では、アンモニア含有排水が液導入口１３ａ，１４ａから導入されると、流体導入口１３ｂ，１４ｂから導入された減圧ガスと向流接触するようになる。すると、ヘンリーの法則に基づいて、アンモニア含有排水中のアンモニア濃度が低下する。すなわち、非解離性の溶存アンモニアが脱気されて（空気中に移行して）除去される。

【0018】

脱気膜装置１３，１４に組み込まれた疎水性中空糸からなる脱気膜としては、特に限定されないが、例えばその中空糸の径が３００μｍ程度で、空孔サイズが０．０３μｍ程度、（平均）空孔率が４０〜５０％程度である。このように、脱気膜装置１３，１４では、構成部材である脱気膜の空孔サイズが小さいことから、例えば有機物等の分子径の大きな成分はその空孔から抜け出ずにアンモニア含有排水中に残存し、除去対象となるアンモニアのみが確実に除去される。

【0019】

本実施の形態に係るアンモニアの除去方法においては、このとき、アンモニア含有排水のｐＨを調整した上で、脱気膜装置１３，１４に導入することが重要となる。具体的には、アンモニア含有排水をｐＨ１０以上、好ましくは１１以上、より好ましくはｐＨ１３以上に調整して導入する。このように、アンモニア含有排水のｐＨを予めｐＨ１０以上、好ましくは１１以上、より好ましくはｐＨ１３以上に調整した上で脱気膜装置１３，１４に導入させることによって、アンモニアの除去効率を効果的に高めることができる。

【0020】

ここで図２に、ｐＨを８〜１３の間で変化させたアンモニア含有排水（アンモニア性窒素濃度：７〜８ｇ／Ｌ、液温２５℃）の各サンプルについて、脱気膜装置を用いて減圧ガスと向流接触させた時間に対するアンモニア含有排水中に残留したアンモニア性窒素濃度の関係を示す。なお、この試験では、中空糸径約３００μｍ、空孔サイズ約０．０３μｍ、（平均）空孔率約４０〜５０％の脱気膜を組み込んだ脱気膜装置を用い、排水流量５Ｌ／分、減圧ガス圧力−０．０５ＭＰａＧとして処理した。

【0021】

図２に示されるように、アンモニア含有排水のｐＨが８〜９の中性付近では、接触時間を長くしても殆どアンモニアが除去されないが、ｐＨを１０以上に調整した場合には、接触時間を長くするに従って、効果的に排水中のアンモニア性窒素濃度が減少し、アンモニアが除去されることが分かる。このことは、予めｐＨを１０以上に調整することによって、排水中の非解離性のアンモニアが増大するためと考えられる。また特に、ｐＨを１３以上に調整した場合には、接触時間５００秒程度の短時間で約７０％以上のアンモニアが除去され、より効率的に除去できることが分かる。

【0022】

アンモニア含有排水のｐＨ調整は、例えば図１に示す排水供給槽１１にて行うことができる。また、そのｐＨ調整においては、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリを添加して行うことができる。

【0023】

また、本実施の形態に係るアンモニアの除去方法においては、上述のようにアンモニア含有排水のｐＨを調整するとともに、その温度（液温）を調整することが好ましい。具体的には、アンモニア含有排水の温度を予め５０℃以上に高めた上で脱気膜装置１３，１４に導入させることが好ましい。このように、アンモニア含有排水のｐＨを調整するとともに、その温度を５０℃以上に調整した上で脱気膜装置１３，１４に導入させることによって、アンモニアの除去効率をより一層に高めることができ、アンモニア含有排水中のアンモニアをほぼ確実に除去することができる。

【0024】

ここで図３に、液温を１０℃〜５０℃の間で変化させたアンモニア含有排水（アンモニア性窒素濃度：７〜８ｇ／Ｌ、ｐＨ１０）の各サンプルについて、脱気膜装置を用いて減圧ガスと向流接触させた時間に対するアンモニア含有排水中に残留したアンモニア性窒素濃度の関係を示す。なお、脱気膜装置を含めた脱気処理条件は上述のｐＨ検討に際しての条件と同様である。

【0025】

図３に示されるように、アンモニア含有排水の温度を高くするにつれて、接触時間の経過の伴い効果的に排水中のアンモニア性窒素濃度が減少しており、アンモニアが除去されることが分かる。その中でも特に、排水の温度を５０℃以上に調整した場合には、接触時間５００秒程度の短時間で殆どのアンモニアが除去され、１０００秒程度の短時間で完全に除去されたことが分かる。このことは、予め液温を５０℃以上に調整することによって、ヘンリー定数が大きくなるためであると考えられる。

【0026】

このように、アンモニア含有排水中のアンモニアを脱気膜装置１３，１４により除去するにあたっては、上述のように予め排水のｐＨを１０以上に調整するとともに、その温度を５０℃以上に調整することによって、より効率的に且つ効果的に、アンモニアを除去することができる。

【0027】

アンモニア含有排水の温度調整は、例えば図１に示す排水供給槽１１を恒温槽として５０℃以上の温度に制御することによって行うことができる。また、排水供給槽１１の周囲にヒータ等を設けて、収容したアンモニア含有排水を加熱して５０℃以上に調整するようにしてもよい。

【0028】

以上のようにして脱気膜装置１３，１４に導入され、アンモニアが除去された排水１０は、図１に示すように払出槽１６に送液され、送液ポンプ１７を介して排水処理に移行する。なお、この排水１０を再び排水供給槽１１に戻し入れるように循環させて、繰り返し脱気膜装置１３，１４に導入することもできる。

【0029】

一方で、真空ポンプ１５で真空引きされた空気は、脱気膜装置１３，１４を通過後にアンモニア含有排水中に含まれていたアンモニアガスと共に回収硫安スクラバー１８に回収される。なお、回収硫安スクラバー１８には、供給された硫酸溶液が収容されており、アンモニアガスを回収して硫酸アンモニウムを生成させる。生成した硫酸アンモニウムは、送液ポンプ１９を介して再利用される。

【0030】

ところで、上述のように、脱気膜装置１３，１４を構成する脱気膜の空孔サイズは小さく、そのため、有機物等の分子径の大きな液体成分は脱気膜を通過せずにアンモニア含有排水中に残存する。しかしながら、連続的に長期間に亘って排水処理に用いると、それら有機物や排水中の塩が原因となって膜の目詰まりが生じることがある。このような目詰まりが生じると、アンモニア除去効率は著しく低下する。

【0031】

そこで、このアンモニアの除去方法においては、アンモニア含有排水を送液させた後の脱気膜装置１３，１４を構成する脱気膜を、硫酸等の酸溶液で洗浄することが好ましい。具体的には、図１に示すように、例えば硫酸溶液を膜再生用液貯留槽２１に供給して収容し、送液ポンプ２２により、液導入口１３ａ，１４ａを介して脱気膜装置１３，１４に硫酸溶液を導入することによって、目詰まりが生じた脱気膜を洗浄する。なお、例えば、目詰まりが生じた脱気膜が脱気膜装置１３に構成されている場合、その脱気膜装置１３を停止させ、もう一方の脱気膜装置１４の処理能力を増強させてアンモニア除去処理を補足するようにする。

【0032】

このようにして膜再生用酸貯留槽２１から導入された硫酸溶液によって酸洗浄が行われると、その硫酸溶液が循環して膜再生用酸貯留槽２１内に脱気膜の目詰まりの原因となっていた有機物等の化合物が移行されることになる。この硫酸溶液は、送液ポンプ２２を介して払出槽１６に送液され、アンモニアが除去された排水と共に排水処理に施される。

【0033】

この脱気膜の酸洗浄は、一定期間毎に定期的に行うようにしてもよいが、処理される排水１０の種類によって脱気膜に及ぼす目詰まりの影響は異なることから、目詰まりによってアンモニア除去効率が低下する前に処理することが好ましい。具体的にその方法としては、例えば、脱気膜装置１３，１４に送液させる前のアンモニア含有排水の圧力と脱気膜装置１３，１４に送液させてアンモニアを除去した後の排水の圧力をそれぞれ測定し、それらの圧力の圧力差に応じて脱気膜の目詰まりを検知して酸洗浄を行うようにする。

【0034】

より具体的には、図１に示すように、例えば、排水供給槽１１と脱気膜装置１３，１４との間の配管内に圧力計２３を設けて、排水供給槽１１から送液され脱気膜装置１３，１４に導入される前のアンモニア含有排水の圧力を測定する。また、脱気膜装置１３，１４と払出槽１６との間の配管内に圧力計２４を設けて、脱気膜装置１３，１４に送液させてアンモニアを除去した後の排水の圧力を測定する。そして、それらの測定した圧力の圧力差を測定してモニタリングし、その圧力差が所定以上となったときに目詰まりが生じたと判断してその脱気膜を含む脱気膜装置１３（又は１４）を停止させ、脱気膜に対して酸洗浄を行うようにする。

【0035】

脱気膜に目詰まりが生じると、アンモニア含有排水と減圧ガスとの接触が減少し、アンモニア除去効率が低下してしまう。そのため、脱気膜装置１３，１４に対する送液前後の排水の圧力差に着目し、その圧力差が所定以上となったときは脱気膜に目詰まりが生じていると判断し、アンモニア除去効率を回復させるために脱気膜に対して酸洗浄処理を行って、脱気膜の目詰まりを取り除く。これにより、過度に脱気膜装置１３，１４のアンモニア除去効率を低下させることなく効率的な処理を行うことが可能となる。また、酸洗浄を効率的に行うことによって、その脱気膜も繰り返し使用することが可能となる。

【0036】

この酸洗浄処理は、例えば脱気膜装置１３，１４において、各圧力計２３，２４にて測定した圧力値を受信して圧力差を算出し、その圧力差が所定以上となったときに目詰まりが生じた脱気膜を含む脱気膜装置を自動的に停止させ、その脱気膜を酸洗浄するように制御する洗浄制御部を設けて、自動制御する構成としてもよい。

【0037】

ここで、このアンモニアの除去方法において、流体としての減圧ガスを送流して通過させた側の脱気膜装置１３，１４を構成する脱気膜は、ガスを通過させたことから脱気膜の目詰まりは生じ難い。しかしながら、仮に減圧ガスを通過させた脱気膜においても目詰まりが生じた場合には、アンモニア除去効率が低下することになる。したがって、この場合にも、脱気膜装置１３，１４を構成する脱気膜の目詰まりを的確に検知できるようにすることが好ましい。

【0038】

このように減圧ガスを通過させた脱気膜についても目詰まりを的確に検知することにより、その脱気膜を含む脱気膜装置を速やかに停止させることができ、アンモニア除去効率の低下による不十分な処理が生じてしまうことを防ぐことが可能となり、操業効率を高めることができる。また、このように目詰まりを的確に検知できることにより、運転を停止させた脱気膜装置に対して、その目詰まりの原因に応じた洗浄等の適切な処理を迅速に行うことができる。

【0039】

具体的にその目詰まりの検知方法としては、図１に示すように、例えば、脱気膜装置１３，１４に導入される前の減圧ガスの圧力を圧力計２５で測定するとともに、脱気膜装置１３，１４通過後の減圧ガス、すなわち除去したアンモニアを含む減圧ガスの圧力を圧力計２６で測定することによって、それらの測定した圧力の圧力差に応じて検知するようにする。

【0040】

より具体的には、脱気膜の目詰まりが発生してアンモニア除去効率が低下している場合、脱気膜装置１３，１４に導入される前の減圧ガスの圧力と脱気膜装置１３，１４通過後の減圧ガスの圧力との差は大きくなる。したがって、上述した圧力計２５，２６で測定したそれぞれの圧力の圧力差が所定以上となったときに脱気膜装置１３，１４を構成する脱気膜に目詰まりが生じていると判断することができる。

【0041】

脱気膜に目詰まりが生じると、アンモニア含有排水と減圧ガスとの接触が減少し、アンモニア除去効率が低下してしまう。そのため、脱気膜装置１３，１４に対する送液前後の排水の圧力差に着目し、その圧力差が所定以上となったときは脱気膜に目詰まりが生じていると判断し、そして、目詰まりが検知された場合には、その脱気膜装置の運転を停止させるようにする。これにより、例えば脱気膜装置１３の脱気膜に目詰まりが生じた場合には、迅速にもう一方の脱気膜装置１４の処理能力を高めて補足することで、過度にアンモニア除去効率を過度に低下させることなく効率的な処理を行うことが可能となる。

【0042】

なお、この減圧ガス側の脱気膜の目詰まりの検知についても、例えば脱気膜装置１３，１４において、各圧力計２５，２６にて測定した圧力値を受信して圧力差を算出し、その圧力差が所定以上となったときに自動的に警告等を発して脱気膜装置の運転を停止させるように制御する制御部を設けて、自動制御する構成としてもよい。

【0043】

以上のように、本実施の形態に係るアンモニアの除去方法によれば、予めそのｐＨを１０以上に調整し、さらに好ましくはその温度を５０℃以上に調整したアンモニア含有排水を脱気膜装置に送液させることによって、高い除去率で排水からアンモニアを除去することができる。

【0044】

しかも、上述のように、少なくとも脱気膜装置、送液ポンプ、真空ポンプを用いた設備点数の少ないシンプルな設備によって行うことができ、従来のように設備構成や処理環境が複雑になることなく、効率的に且つ効果的に、アンモニアを除去することができる。

【0045】

＜第２の実施形態＞
上述の第１の実施形態では、脱気膜装置１３，１４内において、アンモニア含有排水を流体としての減圧ガスと向流接触させる例について説明したが、これに限られるものではなく、減圧ガスに代えて硫酸溶液を流体として用いて向流接触させるようにしてもよい。なお、下記の説明において、上述した第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0046】

図４は、第２の実施形態に係るアンモニアの除去方法の流れの一例を示すシステムフロー図である。図４に示すように、先ず、例えば工場排水等のアンモニア含有排水の原液は、排水供給槽１１に一旦収容され、送液ポンプ１２の駆動によって脱気膜装置１３，１４の液導入口１３ａ，１４ａから導入される。一方、流体として用いる硫酸溶液が、硫酸／硫安槽３１に供給されて収容され、送液ポンプ３２の駆動によって脱気膜装置１３，１４の流体導入口１３ｂ，１４ｂに導入される。

【0047】

このとき、上述の第１の実施形態と同様に、脱気膜装置１３，１４にてアンモニアを除去するに先立ち、例えば排水供給槽１１内において、アンモニア含有排水のｐＨを１０以上に調整する。また、好ましくは、ｐＨを１０以上に調整するとともに、その液温を５０℃以上となるように調整する。

【0048】

そして、脱気膜装置１３，１４では、導入されたアンモニア含有排水と流体としての硫酸溶液とが向流接触することによって、アンモニア含有排水中に含まれる非解離性の溶存アンモニアが脱気されることによって、アンモニア含有排水中のアンモニアが除去される。

【0049】

ここで図５に、上述のようにアンモニア含有排水（ｐＨ１０、液温５０℃）を、流体としての硫酸溶液と向流接触させた場合における、その接触時間に対するアンモニア含有排水中に残留したアンモニア性窒素濃度の関係を示す。この図５のグラフでは、流体として減圧ガスを用いて向流接触させた場合（第１の実施形態）におけるアンモニア性窒素濃度の推移も併せて示す。

【0050】

なお、処理対象としたアンモニア含有排水は、アンモニア性窒素濃度が２．６〜２．９ｇ／Ｌの低濃度のものを用いた。また、この試験では、中空糸径約３００μｍ、空孔サイズ約０．０３μｍ、（平均）空孔率約４０〜５０％の脱気膜を組み込んだ脱気膜装置を用い、排水流量５Ｌ／分、硫酸流量２．５Ｌ／分として処理した。また、参照例としての減圧ガスによる処理では、減圧ガス圧力−０．０５ＭＰａＧとした。

【0051】

図５に示されるように、流体として硫酸溶液を用いた場合では、低濃度のアンモニア含有排水においても、２００秒未満の短時間の間でアンモニア性窒素濃度を１ｇ／Ｌ以下にすることができ、効率的にアンモニアを除去できることが分かる。しかも、流体として減圧ガスを用いた場合よりも、その除去効率が向上していることが分かる。さらに、硫酸溶液を用いた場合では、減圧ガスを用いた場合よりもアンモニア性窒素濃度の低減率が高く、より効果的にアンモニアを除去できることが分かる。

【0052】

このように、流体として硫酸溶液を用いてアンモニア含有排水と向流接触させることによって、低濃度のアンモニア含有排水であっても、効率的に且つ効果的に、アンモニアを除去することができる。

【0053】

以上のようにして脱気膜装置１３，１４に導入され、アンモニアが除去された排水１０は、図１に示すように払出槽１６に送液され、送液ポンプ１７を介して排水処理に移行する。一方で、硫酸溶液は、脱気膜装置１３，１４を通過後にアンモニア含有排水中に含まれていたアンモニアと共に、再び硫酸／硫安槽３１に回収される。

【0054】

なお、第２の実施形態に係るアンモニアの除去方法においても、排水供給槽１１から送液され脱気膜装置１３，１４に導入される前のアンモニア含有排水の圧力を圧力計２３で測定するとともに、脱気膜装置１３，１４に送液させてアンモニアを除去した後の排水の圧力を圧力計２４で測定し、それらの測定した圧力の圧力差が所定以上となったときに目詰まりが生じていると判断し、目詰まりが生じている脱気膜を含む脱気膜装置１３（又は１４）を停止させ、その目詰まりが生じた脱気膜に対して硫酸溶液等の酸を用いた酸洗浄を行うようにすることができる。なお、このとき、停止させた脱気膜装置１３（又は１４）に対してもう一方の脱気膜装置１４（又は１３）の処理能力を増強させてアンモニア除去処理を補足するようにする。

【0055】

具体的には、図４に示すように、例えば硫酸溶液が供給された硫酸／硫安槽３１から、送液ポンプ３２を介して、脱気膜装置１３，１４の液導入口１３ａ，１４ａから硫酸溶液を導入することによって、アンモニア含有排水が導入される側の脱気膜を洗浄する。

【0056】

このようにして硫酸／硫安槽３１から導入された硫酸溶液によって酸洗浄が行われると、その硫酸溶液が循環して硫酸／硫安槽３１内に脱気膜の目詰まりの原因となっていた有機物等の化合物が移行されることになる。この硫酸溶液は、送液ポンプ３２を介して払出槽１６に送液され、アンモニアが除去された排水と共に排水処理に施される。

【0057】

また、第２の実施形態に係るアンモニアの除去方法においては、流体として硫酸溶液を用いている。そのため、流体としての硫酸溶液が導入される側の脱気膜においても、目詰まりが生じやすくなるため、適切に洗浄処理を施すことが好ましい。

【0058】

この流体としての硫酸溶液が導入される側の脱気膜の洗浄処理については、図４に示すように、脱気膜装置１３，１４に導入される前の硫酸溶液の圧力を圧力計３３で測定するとともに、脱気膜装置１３，１４通過後の除去したアンモニアを含む硫酸溶液の圧力を圧力計３４で測定し、それらの測定した圧力の圧力差に応じて洗浄処理を行うようにする。

【0059】

脱気膜の目詰まりが発生してアンモニア除去効率が低下している場合、脱気膜装置１３，１４に導入される前の硫酸溶液の圧力と脱気膜装置１３，１４通過後の硫酸溶液の圧力との差は大きくなるため、その圧力差によって目詰まりを的確に検知することができる。

【0060】

具体的には、それらの圧力の圧力差が所定以上となったときに脱気膜装置１３（又は１４）を構成する脱気膜に目詰まりが生じていると判断し、その脱気膜装置１３（又は１４）を停止させて、脱気膜に対する洗浄処理を施す。これにより、アンモニア除去効率を過度に低下させることなく効率的な処理を行うことを可能にする。

【0061】

流体としての硫酸溶液を導入する側の脱気膜に対する洗浄は、水又は有機酸溶液を用いて行うことができる。具体的には、図４に示すように、例えば水又は有機酸溶液を膜再生用液貯留槽２１に供給して収容し、送液ポンプ２２を介して、脱気膜装置１３，１４の液導入口１３ｂ，１４ｂから水又は有機酸溶液を導入して脱気膜を洗浄する。

【0062】

このようにして膜再生用液貯留槽２１から導入された水又は有機酸溶液によって酸洗浄が行われると、その水又は有機酸溶液が循環して、膜再生用液貯留槽２１内に脱気膜の目詰まりの原因となっていた塩等を含む化合物が移行されることになる。この塩等を含む化合物が含有された溶液は、送液ポンプ２２を介して払出槽１６に送液され、アンモニアが除去された排水と共に排水処理に施される。

【0063】

この脱気膜の洗浄は、一定期間毎に定期的に行うようにしてもよいが、処理される排水１０の種類によって脱気膜に及ぼす目詰まりの影響は異なることから、目詰まりによってアンモニア除去効率が低下する前に処理することが好ましい。したがって、上述のように、アンモニア含有排水を導入する側の脱気膜については、脱気膜装置１３，１４の通過前後におけるアンモニア含有排水の圧力差に応じて目詰まりを検知し、流体としての硫酸溶液を導入する側の脱気膜については、脱気膜装置１３，１４の通過前後における硫酸溶液の圧力差に応じて目詰まりを検知して、その脱気膜に対する洗浄を行う。このことによって、アンモニア除去効率を低下させることなく、効率的な処理を行うことが可能になる。

【0064】

以上、第２の実施形態として示したように、ｐＨを１０以上となるように調整し、好ましくはその温度を５０℃以上に調整したアンモニア含有排水に対して、減圧ガスに代えて硫酸溶液を向流接触させれば、アンモニア濃度が低い排水であっても、より高い除去率で効率的にアンモニアを除去することができる。

【符号の説明】

【0065】

１１ 排水供給槽、１２ 送液ポンプ、１３，１４ 脱気膜装置、１３ａ，１４ａ 液導入口、１３ｂ，１４ｂ 流体導入口、１５ 真空ポンプ、１６ 払出槽、１７ 送液ポンプ、１８ 回収硫安スクラバー、１９ 送液ポンプ、２１ 膜再生用液貯留槽、２２ 送液ポンプ、２３，２４，２５，２６ 圧力計、３１ 硫酸／硫安槽、３２ 送液ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】