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特許7092530酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理装置及びその方法
(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】
(24)【登録日】2022-06-20
(45)【発行日】2022-06-28
(54)【発明の名称】酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理装置及びその方法
(51)【国際特許分類】
C02F 1/20 20060101AFI20220621BHJP
【ＦＩ】
C02F1/20 B
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018056963
(22)【出願日】2018-03-23
(65)【公開番号】P2019166481
(43)【公開日】2019-10-03
【審査請求日】2021-02-22
(73)【特許権者】
【識別番号】391018592
【氏名又は名称】月島環境エンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002321
【氏名又は名称】弁理士法人永井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】結城 智博
(72)【発明者】
【氏名】五十嵐 純
(72)【発明者】
【氏名】堀江 麻位
(72)【発明者】
【氏名】安達 太起夫
【審査官】河野 隆一朗
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５２－０６２９５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５２－００３２６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５４－０７４８０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－２７７０７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５３－０１６３６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５５－０４２２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１１５６０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－０９３８０８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０２Ｆ １／２０
Ｂ０１Ｄ １９／００ － １９／０４
Ｃ０２Ｆ １／５８ － １／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸性成分及びアンモニアを含有する廃水をアルカリ添加せずにアンモニアストリッピング処理する第１次ストリッピング処理手段と、前記第１次ストリッピング処理手段での処理水に対して、アルカリを添加した状態でストリッピング部においてアンモニアストリッピング処理する第２次ストリッピング処理手段と、
を有し、
前記第１次ストリッピング処理手段のストリッピング部を構成する第１次ストリッピング塔、並びに前記第２次ストリッピング処理手段のストリッピング部を構成する第２次ストリッピング塔と、
前記廃水を前記第１次ストリッピング塔上部から流下させる第１次流下手段と、
前記第２次ストリッピング塔の下部からストリッピング用気体を前記第１次ストリッピング塔上部まで上昇させるストリッピング用気体供給手段と、
前記ストリッピング用気体を前記第１次ストリッピング塔の下部に導く連通手段と、
前記廃水を前記ストリッピング用気体と気液接触させて得た第１次処理水を、前記第２次ストリッピング塔の上部から流下させる第２次流下手段と、
を有し、
前記ストリッピング用気体供給手段が吹き込み管又はリボイラーであり、
前記第２次ストリッピング塔の上部と前記第１次ストリッピング塔の下部を連通するように前記連通手段が接続されており、前記ストリッピング用気体供給手段により、ストリッピング後のガスが第１次ストリッピング処理手段のストリッピングガスとして利用されるように、前記ストリッピング用気体を前記第２次ストリッピング塔の下部から前記第１次ストリッピング塔の上部まで上昇させることを特徴とする酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理装置。
【請求項2】
第１次流下手段及び第２次流下手段のそれぞれ下方に気液接触効率を高める充填材を有する請求項１記載の酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理装置。
【請求項3】
アンモニアストリッピング処理に使用するストリッピング用気体が、水蒸気、空気、アンモニアストリッピング処理後のガスの循環利用によるガス、のいずれか１つであること、または、これらのうち少なくとも２つ以上の混合ガスであり、ストリッピング温度を３５℃以上で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載する酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理装置。
【請求項4】
第１次ストリッピング処理手段のストリッピング部を構成する第１次ストリッピング塔、並びに第２次ストリッピング処理手段のストリッピング部を構成する第２次ストリッピング塔と、
酸性成分及びアンモニアを含有する廃水を前記第１次ストリッピング塔上部から流下させる第１次流下手段と、
前記第２次ストリッピング塔の下部からストリッピング用気体を前記第１次ストリッピング塔上部まで上昇させるストリッピング用気体供給手段と、
前記ストリッピング用気体を前記第１次ストリッピング塔の下部に導く連通手段と、
前記廃水を前記ストリッピング用気体と気液接触させて得た第１次処理水を、前記第２次ストリッピング塔の上部から流下させる第２次流下手段と、
を有し、
前記ストリッピング用気体供給手段が吹き込み管又はリボイラーであり、
前記第２次ストリッピング塔の上部と前記第１次ストリッピング塔の下部を連通するように前記連通手段が接続されており、前記ストリッピング用気体供給手段により、ストリッピング後のガスが第１次ストリッピング処理手段のストリッピングガスとして利用されるように、前記ストリッピング用気体を前記第２次ストリッピング塔の下部から前記第１次ストリッピング塔の上部まで上昇させる、酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理装置を用いる、酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理方法であって、
酸性成分及びアンモニアを含有する廃水をアルカリ添加せずに前記第１次ストリッピング処理手段のストリッピング部において第１次アンモニアストリッピング処理し、
第１次ストリッピング処理した後の処理水に対して、アルカリを添加した状態で前記第２次ストリッピング処理手段のストリッピング部において第２次アンモニアストリッピング処理する、
ことを特徴とする酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
アンモニア含有廃水のアンモニアストリッピング処理は、例えば特許文献１などにより公知である。
このアンモニアストリッピング処理は、アンモニアの酸解離指数がｐＫａ＝９．３であることから、効率よくストリッピング処理を行うために水酸化ナトリウム等の不揮発性アルカリを添加し、遊離アンモニアが過剰になるｐＨ９．３以上好ましくはｐＨ１１以上で行われている。これを理由とともに技術内容をさらに説明する。
このアンモニアストリッピング処理は、アンモニアの酸解離指数がｐＫａ＝９．３であることから、効率よくストリッピング処理を行うために水酸化ナトリウム等の不揮発性アルカリを添加し、遊離アンモニアが過剰になるｐＨ９．３以上好ましくはｐＨ１１以上で行われている。これを理由とともに技術内容をさらに説明する。
【0003】
廃水中に硫酸、塩酸、または炭酸などの酸が存在する系では、廃水（酸性成分及びアンモニアを含有する廃水）中のアンモニアと酸がアンモニウム塩を形成し、ストリッピング処理での妨害となる。このため水酸化ナトリウム等の不揮発性アルカリを酸と当量以上添加する必要があり、前処理で消費するアルカリの量が増加する。
【0004】
共存する酸が炭酸の場合、炭酸アンモニウムまたは炭酸水素アンモニウムは３５～６０℃で分解し、Ｈ2Ｏ＋ＮＨ3＋ＣＯ2となるため、アルカリを添加せずに放散を行うことは可能ではある。
【0005】
しかし、処理水中のアンモニアの濃度を低いレベル（例えば数１００ｐｐｍ以下）まで達成したい場合には効率的でなく、アルカリの添加が必要になる。効果的なアンモニアの放散を行うためにはｐＨを高い状況にする必要があり、その結果多量のアルカリを必要としていた。
例えば炭酸ナトリウム系水溶液のｐＨでみると、Ｈ2ＣＯ3水溶液で３～４．５程度、ＮａＨＣＯ3水溶液で８．４程度、Ｎａ2ＣＯ3水溶液で１０．５～１２程度であるため、アルカリとして水酸化ナトリウムを用いる場合、ｐＨ９．３以上とするには炭酸根に対し等モル以上、ｐＨ１１以上とするには炭酸根に対し２倍モル程度以上のアルカリの添加が必要であった。
例えば炭酸ナトリウム系水溶液のｐＨでみると、Ｈ2ＣＯ3水溶液で３～４．５程度、ＮａＨＣＯ3水溶液で８．４程度、Ｎａ2ＣＯ3水溶液で１０．５～１２程度であるため、アルカリとして水酸化ナトリウムを用いる場合、ｐＨ９．３以上とするには炭酸根に対し等モル以上、ｐＨ１１以上とするには炭酸根に対し２倍モル程度以上のアルカリの添加が必要であった。
【0006】
従来技術のアンモニアストリッピング処理では、例えば図４に示すフローを採用することが考えられる。すなわち、アンモニア含有廃水１０に対し、アルカリ１１を添加し、ｐＨ調整槽１２において廃水のｐＨを９．３以上好ましくは１１以上に調整し、ｐＨ調整された廃水は、ポンプ１３により、熱交換器１４を通し、ストリッピング塔１５よりポンプ１６により系外に排出される処理水１７と熱交換を行い、加熱した後、流路２０を通してストリッピング塔１５に導入する。
ストリッピング塔１５内では、蒸気又は加熱空気などのストリッピング用気体１８と気液接触し、廃水中のアンモニアは排気ガス１９とし、ストリッピング塔１５より上部排気する。また、アンモニア濃度が下がった処理水１７はストリッピング塔１５下部よりポンプ１６により抜出し、前述の通り、導入廃水と熱交換器１４により熱交換したのち、系外に排出する。接触効率向上のため、ストリッピング塔１５内部には、不規則充填物などの充填材１５ａを充填することが考えられる。
ストリッピング塔１５内では、蒸気又は加熱空気などのストリッピング用気体１８と気液接触し、廃水中のアンモニアは排気ガス１９とし、ストリッピング塔１５より上部排気する。また、アンモニア濃度が下がった処理水１７はストリッピング塔１５下部よりポンプ１６により抜出し、前述の通り、導入廃水と熱交換器１４により熱交換したのち、系外に排出する。接触効率向上のため、ストリッピング塔１５内部には、不規則充填物などの充填材１５ａを充填することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特許３６６７５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、上記従来技術例のように、酸性成分及びアンモニアを含有する廃水について、アンモニアストリッピングを行い、処理水のアンモニア濃度を効果的に低濃度に低減しようとする場合、炭酸根に対し一酸塩基としてモル換算で等モル以上、２倍モル近くのアルカリを添加する必要があり、結果として、多量のアルカリ添加が必要であった。
【0009】
そこで、本発明が解決しようとする主たる課題は、アンモニア含有廃水のアンモニアストリッピング処理に当り、廃水に対して添加するアルカリ使用量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記アルカリ（例えば水酸化ナトリウム）使用量を低減する課題は、次の態様によって解決できる。
すなわち、酸性成分及びアンモニアを含有する廃水をアルカリ添加せず、又は全添加量の一部量を添加した状態でストリッピング部においてアンモニアストリッピング処理する第１次ストリッピング処理手段と、
第１次ストリッピング処理手段での処理水に対して、アルカリ全添加量又は残量を添加した状態でストリッピング部においてアンモニアストリッピング処理する第２次ストリッピング処理手段とを有する、
ことを特徴とする酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理装置によって解決できる。
すなわち、酸性成分及びアンモニアを含有する廃水をアルカリ添加せず、又は全添加量の一部量を添加した状態でストリッピング部においてアンモニアストリッピング処理する第１次ストリッピング処理手段と、
第１次ストリッピング処理手段での処理水に対して、アルカリ全添加量又は残量を添加した状態でストリッピング部においてアンモニアストリッピング処理する第２次ストリッピング処理手段とを有する、
ことを特徴とする酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理装置によって解決できる。
【0011】
上記態様において、第１次ストリッピング処理手段及び第２次ストリッピング処理手段のストリッピング部を共通としたストリッピング塔を使用できる。
そして、前記ストリッピング塔は上部に第１次ストリッピング処理手段を有し、下部に第２次ストリッピング処理手段を有し、
前記ストリッピング塔の下部からストリッピング用気体を前記ストリッピング塔上部まで吹き上げる吹き込み手段と、
前記廃水を前記ストリッピング塔上部から流下させる第１次流下手段と、
前記廃水を前記ストリッピング用気体と気液接触させて得た第１次処理水を、前記第１次ストリッピング処理手段の下方で流下させる第２次流下手段と、
を有する形態とすることができる。
そして、前記ストリッピング塔は上部に第１次ストリッピング処理手段を有し、下部に第２次ストリッピング処理手段を有し、
前記ストリッピング塔の下部からストリッピング用気体を前記ストリッピング塔上部まで吹き上げる吹き込み手段と、
前記廃水を前記ストリッピング塔上部から流下させる第１次流下手段と、
前記廃水を前記ストリッピング用気体と気液接触させて得た第１次処理水を、前記第１次ストリッピング処理手段の下方で流下させる第２次流下手段と、
を有する形態とすることができる。
【0012】
また、第１次ストリッピング処理手段のストリッピング部を構成する第１次ストリッピング塔、並びに第２次ストリッピング処理手段のストリッピング部を構成する第２次ストリッピング塔を有し、
前記廃水を前記第１次ストリッピング塔上部から流下させる第１次流下手段と、
前記第２次ストリッピング塔の下部からストリッピング用気体を前記第２次ストリッピング塔上部まで上昇させるストリッピング用気体供給手段と、
前記ストリッピング用気体を前記第１次ストリッピング塔の下部に導く連通手段と、
前記廃水を前記ストリッピング用気体と気液接触させて得た第１次処理水を、前記第２次ストリッピング塔の上部から流下させる第２次流下手段と、
を有する形態も提案される。
前記廃水を前記第１次ストリッピング塔上部から流下させる第１次流下手段と、
前記第２次ストリッピング塔の下部からストリッピング用気体を前記第２次ストリッピング塔上部まで上昇させるストリッピング用気体供給手段と、
前記ストリッピング用気体を前記第１次ストリッピング塔の下部に導く連通手段と、
前記廃水を前記ストリッピング用気体と気液接触させて得た第１次処理水を、前記第２次ストリッピング塔の上部から流下させる第２次流下手段と、
を有する形態も提案される。
【0013】
他方で、第１次流下手段及び第２次流下手段のそれぞれ下方に気液接触効率を高める充填材を設けることができる。
【0014】
酸性成分及びアンモニアを含有する廃水のアンモニアストリッピング処理方法として、
酸性成分及びアンモニアを含有する廃水をアルカリ添加せず、又は全添加量の一部量を添加した状態で第１次ストリッピング部において第１次アンモニアストリッピング処理し、
第１次ストリッピング処理した後の処理水に対して、アルカリ全添加量又は残量を添加した状態で第２次ストリッピング部において第２次アンモニアストリッピング処理する、形態を提供する。
酸性成分及びアンモニアを含有する廃水をアルカリ添加せず、又は全添加量の一部量を添加した状態で第１次ストリッピング部において第１次アンモニアストリッピング処理し、
第１次ストリッピング処理した後の処理水に対して、アルカリ全添加量又は残量を添加した状態で第２次ストリッピング部において第２次アンモニアストリッピング処理する、形態を提供する。
【0015】
ところで、アンモニアを含有する廃水中のアンモニウム塩のうち、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムの分解温度は２００℃超であるが、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムは３５～６０℃付近で熱分解するため、アンモニア廃水中に炭酸が多量に存在する系では、前処理により廃水のｐＨを調整せずとも、ストリッピング塔に直接導入することで、廃水中の炭酸アンモニウムはアンモニアと二酸化炭素に分解するため、炭酸アンモニウムとして存在しているアンモニウム分は廃水中から分離が可能である（ただし、ストリッピング塔の保護上、廃水のｐＨは最低限、弱酸性からアルカリ側に調整する必要はある。）。
【0016】
他方で、アンモニアの平衡上、ｐＨ調整をせずに処理水のアンモニア濃度を、例えば日本の排水規制レベルまで削減することは、通常のアンモニア廃水中には、遊離アンモニアが少ない状況であることが多いため、ストリッピング塔の過剰設計を招き、実用性に乏しい。
そこで、本発明は、ストリッピング処理を、多段とした塔において実施するか、複数の塔を直列に連結した設備を用いることで、アルカリ消費量を減らし、なおかつ処理水のアンモニア濃度を排水規制値レベルまで削減する形態を提案するものである。
そこで、本発明は、ストリッピング処理を、多段とした塔において実施するか、複数の塔を直列に連結した設備を用いることで、アルカリ消費量を減らし、なおかつ処理水のアンモニア濃度を排水規制値レベルまで削減する形態を提案するものである。
【0017】
例えば、炭酸アンモニアを含む廃水の場合、前段のストリッピング処理（第１次ストリッピング処理）では、廃水中の主に炭酸アンモニウムを除去する。脱炭酸アンモニウムされた廃水をアルカリ（例えば水酸化ナトリウム）でｐＨ調整を行う。その後、後段でストリッピング処理（第２次ストリッピング処理）を行い、例えば日本の排水規制値レベルまで低減されたアンモニウム濃度の処理水を系外に排出する。
【0018】
直列複数塔に比べ単塔多段の方法は設置面積が少なくて済むことやダクトが不要なこと、総塔高さが低くなることなど、経済的に優位である。
ストリッピング塔上部に廃水を供給し、塔上部で脱炭酸のための第１次ストリッピング処理を行う。この時アンモニアも一部放散する。脱炭酸アンモニウムされた廃水を塔中段より抜出し、例えばｐＨ調整槽（タンク）に受ける。ｐＨ調整槽にてｐＨ調整の後、脱炭酸アンモニウム廃水をストリッピング塔中段に戻し、第２次ストリッピング処理を行う。
ストリッピング塔上部に廃水を供給し、塔上部で脱炭酸のための第１次ストリッピング処理を行う。この時アンモニアも一部放散する。脱炭酸アンモニウムされた廃水を塔中段より抜出し、例えばｐＨ調整槽（タンク）に受ける。ｐＨ調整槽にてｐＨ調整の後、脱炭酸アンモニウム廃水をストリッピング塔中段に戻し、第２次ストリッピング処理を行う。
【0019】
アルカリ添加のためのｐＨ測定は、塔中段から抜き出した液によることも可能であるが、より厳密な放散処理を行うためには処理水のｐＨを測定して制御することも可能である。
また、アルカリの多少の過剰使用を認め、酸等の濃度変動が小さい場合はｐＨ管理せず一定量のアルカリを添加する方法でもよい。
また、アルカリの多少の過剰使用を認め、酸等の濃度変動が小さい場合はｐＨ管理せず一定量のアルカリを添加する方法でもよい。
【0020】
ストリッピング塔頂部から排出されるガスはＣＯ2、ＮＨ3及び放散に用いたガス（水蒸気放散の場合は水蒸気）が主体であり、その後に、触媒を用いた分解設備、焼却炉などで無害化することができる。また、凝縮して炭酸アンモニウムを回収すること、硫酸又は硫酸酸性硫酸アンモニウム溶液に吸収することで硫酸アンモニウムとして回収することも可能である。
【0021】
上記態様によると、ストリッピング処理におけるアンモニア含有廃水のｐＨ調整に使うアルカリの消費量を削減することができる。
処理水中のアンモニア濃度が十分に低減されるので、日本国内のみならず海外の排水排出基準（アンモニア性窒素）、Ｎ規制等も満足できる。
従来例においては、ストリッピング前のアルカリによるｐＨ調整でアンモニア含有廃水中の炭酸は炭酸塩として液側で回収していた。
上記態様によると、炭酸を炭酸アンモニウムのままあるいは炭酸ガスとアンモニアガスとしてガス側に移行させることで、アルカリの消費量を削減できる。
それにより、河川放流に際してｐＨ調整（中和）に必要な酸の消費量も低減できる。
また、既設ストリッピング処理設備を改良する場合、ストリッピング処理を行う上で必要な熱源は、既に用意されており、新たに外部から加熱する必要はなく、既設のストリッピング塔を延長し炭酸ストリッピング部を設けるだけであるので、設備規模も従来とほぼ同じとすることができる。
処理水中のアンモニア濃度が十分に低減されるので、日本国内のみならず海外の排水排出基準（アンモニア性窒素）、Ｎ規制等も満足できる。
従来例においては、ストリッピング前のアルカリによるｐＨ調整でアンモニア含有廃水中の炭酸は炭酸塩として液側で回収していた。
上記態様によると、炭酸を炭酸アンモニウムのままあるいは炭酸ガスとアンモニアガスとしてガス側に移行させることで、アルカリの消費量を削減できる。
それにより、河川放流に際してｐＨ調整（中和）に必要な酸の消費量も低減できる。
また、既設ストリッピング処理設備を改良する場合、ストリッピング処理を行う上で必要な熱源は、既に用意されており、新たに外部から加熱する必要はなく、既設のストリッピング塔を延長し炭酸ストリッピング部を設けるだけであるので、設備規模も従来とほぼ同じとすることができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によると、ストリッピング処理におけるアンモニア含有廃水のｐＨ調整に使うアルカリの消費量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の第１実施の形態の概要フロー図である。
【図2】本発明の第２実施の形態の概要フロー図である。
【図3】他の実施の形態の概要フロー図である。
【図4】従来技術例の概要フロー図である。
【図5】実験結果を示すグラフである。
【図6】実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0024】
次に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、本実施の形態は、本発明の一例である。
【0025】
【0026】
本発明の実施の形態は、例えば図１に示すように、酸性成分及びアンモニアを含有する廃水１０をアルカリ添加せず、又は全添加量の一部量を添加した状態でストリッピング部においてアンモニアストリッピング処理する第１次ストリッピング処理手段２１と、第１次ストリッピング処理手段２１での処理水に対して、アルカリ全添加量又は残量を添加した状態でストリッピング部においてアンモニアストリッピング処理する第２次ストリッピング処理手段２４とを有するものである。
【0027】
実施の形態における「ストリッピング部」は、ストリッピング塔、廃水を流下させる流下手段、ストリッピング用気体をストリッピング塔上部まで上昇させるストリッピング用気体供給手段を有し、廃水とストリッピング用気体と気液接触させる領域又は部分を意味している。
【0028】
図１に示す第１の実施の形態では、第１次ストリッピング処理手段２１及び第２次ストリッピング処理手段２４のストリッピング部を共通としたストリッピング塔１５０を使用したものである。
【0029】
ストリッピング塔１５０の下部から、蒸気又は加熱空気などのストリッピング用気体１８をストリッピング塔１５０上部まで上昇させるストリッピング用気体供給手段（吹き込み管、リボイラーなどを含む）と、処理されるべき廃水をストリッピング塔１５０上部から流下させる散液ノズルなどの第１次流下手段２１Ａと、廃水をストリッピング用気体１８と気液接触させて得た第１次処理水を、第１次ストリッピング処理手段２１の下方で流下させる第２次流下手段２４Ａと、を有する形態である。
【0030】
第１の実施の形態では、アンモニア含有廃水１０を、アルカリ（例えば水酸化ナトリウム）添加せず、ポンプ１３により、熱交換器１４を通し加熱した後、流路２０を通してストリッピング塔１５０に導入する。熱交換器１４においては、ストリッピング塔１５０からポンプ１６により系外に排出される処理水１７と熱交換を行う。
ここで、本発明は、アルカリ使用量を低減する目的を有するから、廃水１０にアルカリをまったく添加しない状態でストリッピング塔１５０へ供給するのが好ましいが、処理に必要とされる全添加量の一部のアルカリ量を廃水１０に添加した状態でストリッピング塔１５０へ供給することもできる。この場合のアルカリ添加は、例えば図４の例のように実施することができる。
ここで、本発明は、アルカリ使用量を低減する目的を有するから、廃水１０にアルカリをまったく添加しない状態でストリッピング塔１５０へ供給するのが好ましいが、処理に必要とされる全添加量の一部のアルカリ量を廃水１０に添加した状態でストリッピング塔１５０へ供給することもできる。この場合のアルカリ添加は、例えば図４の例のように実施することができる。
【0031】
ストリッピング塔１５０内では、第１次流下手段２１Ａから廃水が流下され、ストリッピング塔１５０内を上昇するストリッピング用気体１８と気液接触が図られる。気液接触効率を高めるために、不規則充填物などの充填材２１Ｂが充填されている。
【0032】
第１段階で気液接触が図られアンモニア及び酸性ガスのストリッピング処理がなされた第１次処理水は、充填材２１Ｂの下方に設けられた分離手段により分離され、ｐＨ調整槽１２に送られる。図示例の分離手段は、分散傘２２及び分離筒２３を有し、分離筒２３外方に集水された第１次処理水は、管路２５を介してｐＨ調整槽１２に供給される。そして、第１次処理水に対してアルカリ１１が添加され、ポンプ２６により管路２７を介して、第２次ストリッピング処理手段２４に供給される。
【0033】
ストリッピング塔１５０内において、アルカリ添加後の廃水は、第２次流下手段２４Ａから流下され、ストリッピング塔１５０内を上昇するストリッピング用気体１８と気液接触が図られる。気液接触効率を高めるために、不規則充填物などの充填材２４Ｂが充填されている。
【0034】
第２次ストリッピング処理手段２４においては、ｐＨが高い状況で処理が行われるので主にアンモニアのストリッピング処理がなされる。
かくして、第２次ストリッピング処理手段２４及び第１次ストリッピング処理手段２１によって、廃水に対してストリッピング処理がなされ、ストリッピング処理後のアンモニアは排気ガス１９とし、ストリッピング塔１５０より上部排気される。排気ガス１９のその後の処理は前述のとおりである。
他方で、アンモニア濃度が下がった処理水１７はストリッピング塔１５０下部よりポンプ１６により抜出し、前述の通り、導入廃水と熱交換器１４により熱交換したのち、系外に排出される。
かくして、第２次ストリッピング処理手段２４及び第１次ストリッピング処理手段２１によって、廃水に対してストリッピング処理がなされ、ストリッピング処理後のアンモニアは排気ガス１９とし、ストリッピング塔１５０より上部排気される。排気ガス１９のその後の処理は前述のとおりである。
他方で、アンモニア濃度が下がった処理水１７はストリッピング塔１５０下部よりポンプ１６により抜出し、前述の通り、導入廃水と熱交換器１４により熱交換したのち、系外に排出される。
【0035】
上記の実施の形態による利点は次のとおりである。
１．第２次ストリッピング処理手段２４によって、主にアンモニアがストリッピングされる。
ストリッピング後のガスは第１次ストリッピング処理手段２１のストリッピングガスとして利用される。
２．従来技術例では、原廃水中の炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの炭酸分に対してアルカリを添加する必要があるので、アルカリ消費量は多い。
これに対して、実施の形態では、第１次ストリッピング処理手段２１において、実質的にアルカリを添加しないで、アンモニア及び酸性ガスのストリッピング処理がなされ、結果として、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムが除去される。このように炭酸分が除去された第１次処理水に対してアルカリ添加を行う。
第１次処理水には、既に炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムが除去され、その濃度はかなり低くなっている結果、その残留炭酸分に対して、必要とされる量のアルカリ（アンモニアを乖離させるためのアルカリ）量で足りるので、アルカリ消費量が少なくて足りる。
３．ストリッピング塔１５０下部からの処理水１７については、その後の処理過程（図示せず）において、河川に放流するために、残留炭酸分に相当する少ない量のアルカリを中和するだけの酸の使用量で足りるので、中和用の酸の使用量をも低減できる。
４．添加するアルカリ量が少なくなるので、処理水の塩濃度が低くなる。
５．従来技術例においては、添加するアルカリが多くかつ塩濃度が高いので、結晶が析出する可能性が高い。
これに対し実施の形態では、第１次ストリッピング処理手段２１ゾーンではアルカリ分がない又はごく少量であるので、結晶の析出は皆無である。
第２次ストリッピング処理手段２４ゾーンではアルカリ分が少ないので、結晶が析出する可能性が低い。
６．第２次ストリッピング処理手段２４ゾーンでストリッピングされたアンモニアガス成分は、炭酸アンモニウムが分解する３５～６０℃以上では炭酸ガスに対してはイナートとしてふるまうため、第１次ストリッピング処理手段２１ゾーンでは実質的にストリッピング用ガス量の増大となり第１次ストリッピング処理手段２１ゾーンでの炭酸ガスストリッピング効果の増大となる。
１．第２次ストリッピング処理手段２４によって、主にアンモニアがストリッピングされる。
ストリッピング後のガスは第１次ストリッピング処理手段２１のストリッピングガスとして利用される。
２．従来技術例では、原廃水中の炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの炭酸分に対してアルカリを添加する必要があるので、アルカリ消費量は多い。
これに対して、実施の形態では、第１次ストリッピング処理手段２１において、実質的にアルカリを添加しないで、アンモニア及び酸性ガスのストリッピング処理がなされ、結果として、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムが除去される。このように炭酸分が除去された第１次処理水に対してアルカリ添加を行う。
第１次処理水には、既に炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムが除去され、その濃度はかなり低くなっている結果、その残留炭酸分に対して、必要とされる量のアルカリ（アンモニアを乖離させるためのアルカリ）量で足りるので、アルカリ消費量が少なくて足りる。
３．ストリッピング塔１５０下部からの処理水１７については、その後の処理過程（図示せず）において、河川に放流するために、残留炭酸分に相当する少ない量のアルカリを中和するだけの酸の使用量で足りるので、中和用の酸の使用量をも低減できる。
４．添加するアルカリ量が少なくなるので、処理水の塩濃度が低くなる。
５．従来技術例においては、添加するアルカリが多くかつ塩濃度が高いので、結晶が析出する可能性が高い。
これに対し実施の形態では、第１次ストリッピング処理手段２１ゾーンではアルカリ分がない又はごく少量であるので、結晶の析出は皆無である。
第２次ストリッピング処理手段２４ゾーンではアルカリ分が少ないので、結晶が析出する可能性が低い。
６．第２次ストリッピング処理手段２４ゾーンでストリッピングされたアンモニアガス成分は、炭酸アンモニウムが分解する３５～６０℃以上では炭酸ガスに対してはイナートとしてふるまうため、第１次ストリッピング処理手段２１ゾーンでは実質的にストリッピング用ガス量の増大となり第１次ストリッピング処理手段２１ゾーンでの炭酸ガスストリッピング効果の増大となる。
【0036】
図２に示す第２の実施の形態によっても上記の利点がもたらされる。
第２の実施の形態は、
第１次ストリッピング処理手段のストリッピング部を構成する第１次ストリッピング塔１５Ａ、並びに第２次ストリッピング処理手段のストリッピング部を構成する第２次ストリッピング塔１５Ｂを有し、
前記廃水を前記第１次ストリッピング塔１５Ａ上部から流下させる第１次流下手段２１Ａと、
前記第２次ストリッピング塔１５Ｂの下部からストリッピング用気体１８を前記第２次ストリッピング塔１５Ｂ上部まで上昇させるストリッピング用気体供給手段と、
前記ストリッピング用気体を前記第１次ストリッピング塔１５Ａの下部に導く連通手段２８と、
前記廃水１０を前記ストリッピング用気体と気液接触させて得た第１次処理水を、前記第２次ストリッピング塔１５Ｂの上部から流下させる第２次流下手段２４Ａと、
を有するものである。
第２次ストリッピング塔１５Ｂ上部まで上昇したストリッピング用気体は、連通手段２８を介して前記第１次ストリッピング塔１５Ａ上部までさらに上昇していく。なお、連通手段２８は、第１次ストリッピング塔１５Ａの充填材２１Ｂの設置位置より低い位置に接続しており、第１次ストリッピング塔１５Ａの下部に溜まった処理液の液面位置より高い位置で接続していると、圧力損失を小さくでき、ランニングコストを低減できるため特に好ましい。
第２の実施の形態は、
第１次ストリッピング処理手段のストリッピング部を構成する第１次ストリッピング塔１５Ａ、並びに第２次ストリッピング処理手段のストリッピング部を構成する第２次ストリッピング塔１５Ｂを有し、
前記廃水を前記第１次ストリッピング塔１５Ａ上部から流下させる第１次流下手段２１Ａと、
前記第２次ストリッピング塔１５Ｂの下部からストリッピング用気体１８を前記第２次ストリッピング塔１５Ｂ上部まで上昇させるストリッピング用気体供給手段と、
前記ストリッピング用気体を前記第１次ストリッピング塔１５Ａの下部に導く連通手段２８と、
前記廃水１０を前記ストリッピング用気体と気液接触させて得た第１次処理水を、前記第２次ストリッピング塔１５Ｂの上部から流下させる第２次流下手段２４Ａと、
を有するものである。
第２次ストリッピング塔１５Ｂ上部まで上昇したストリッピング用気体は、連通手段２８を介して前記第１次ストリッピング塔１５Ａ上部までさらに上昇していく。なお、連通手段２８は、第１次ストリッピング塔１５Ａの充填材２１Ｂの設置位置より低い位置に接続しており、第１次ストリッピング塔１５Ａの下部に溜まった処理液の液面位置より高い位置で接続していると、圧力損失を小さくでき、ランニングコストを低減できるため特に好ましい。
【0037】
図２に示す第２の実施の形態では、第１次ストリッピング塔１５Ａ下部からの第１次処理水は管路２５を通してポンプ２６ＡによってｐＨ調整槽１２に送られ、ここにアルカリ１１が添加され、ｐＨ調整水はポンプ２６により管路２７を介して、第２次ストリッピング塔１５Ｂに供給される。ｐＨ調整水は管路２７Ａによって返送することができる。
【0038】
前述のように、アルカリ添加のためのｐＨ測定は、ストリッピング塔１５０の中段から抜き出した液、あるいは第２の実施の形態では、第１次ストリッピング塔１５Ａから抜き出した液について行うことも可能であるが、より厳密な放散処理を行うためには処理水１７のｐＨを測定して制御することも可能である。たとえば、図３に示すように、処理水１７のｐＨ指示調節計３０でのｐＨ値に基づき、アルカリ添加量調整弁３１を用いて添加量調整を行うことができる。
なお、アルカリの多少の過剰使用を認め、酸等の濃度変動が小さい場合はｐＨ管理せず一定量のアルカリを添加する方法でもよい。
なお、アルカリの多少の過剰使用を認め、酸等の濃度変動が小さい場合はｐＨ管理せず一定量のアルカリを添加する方法でもよい。
【0039】
上記実施の形態において、ストリッピング用気体として水蒸気、空気などに加え、他のものも使用できる。例えば、ストリッピング塔からの排気ガス（ストリッピングに使用した気体）を焼却又は酸化分解などの処理を行った場合、排気ガスがもっている熱を利用して、処理後の排気ガスを再度ストリッピング用気体として循環利用することができる。さらに、これらの混合したガスを利用することもできる。
また、実施の形態は２段放散の構成であるが、３段放散以上の構成とすることも可能である。
また、実施の形態は２段放散の構成であるが、３段放散以上の構成とすることも可能である。
【0040】
酸としてＨ2ＳやＨＣＮなどの弱酸系揮発性物質を共存し、あらかじめこれらを分離処理したい場合にも上述の手段を用い実施することができる。
Ｈ2ＳやＨＣＮなどの弱酸系揮発性物質は、通常は揮発性が高いが、水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加しｐＨが上昇すると、ＮaＨＳ、Ｎa2Ｓ、ＮaＣＮなどの形でＨＳ-、Ｓ2-、ＣＮ-等のイオン化が促進され、その結果、ストリッピング処理によっても揮発せず、処理水中に残留することになる。
Ｈ2ＳやＨＣＮなどの弱酸系揮発性物質は、通常は揮発性が高いが、水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加しｐＨが上昇すると、ＮaＨＳ、Ｎa2Ｓ、ＮaＣＮなどの形でＨＳ-、Ｓ2-、ＣＮ-等のイオン化が促進され、その結果、ストリッピング処理によっても揮発せず、処理水中に残留することになる。
【0041】
特にＨ2ＳやＨＣＮ等は有害であり、処理水中に残留した場合、別途処理水の処理が必要になる。そこで、酸としてＨ2ＳやＨＣＮなどの弱酸系揮発性物質を含有する廃水を上記実施形態の方法、すなわち酸性成分及びアンモニアを含有する廃水をアルカリ添加せず、又は全添加量の一部量を添加した状態でストリッピング部においてアンモニアストリッピング処理する第１次ストリッピング処理手段と、第１次ストリッピング処理手段での処理水に対して、アルカリ全添加量又は残量を添加した状態でストリッピング部においてアンモニアストリッピング処理する第２次ストリッピング処理手段により、これらの弱酸系揮発性物質をアンモニアとともにストリッピングガス側に移行させ、かつ本実施形態に続く排ガス処理に焼却又は酸化分解する方法を採用することにより安全かつ容易に分解することができる。
【0042】
次に実施例を示す。
実施例は、上記実施形態を模したビーカースケールで、蒸気による放散を想定した蒸留試験を実施した。蒸留試験は、単蒸留装置を使用し、次のように行った。
（原液条件）
ＮＨ4 ： １２０００ ｍｇ／ｋｇ
ＩＣ ： ５８００ ｍｇ／ｋｇ （ＣＯ3 2-換算で２８９７８ｍｇ／ｋｇ）
初期ｐＨ： ８．７
実施例は、上記実施形態を模したビーカースケールで、蒸気による放散を想定した蒸留試験を実施した。蒸留試験は、単蒸留装置を使用し、次のように行った。
（原液条件）
ＮＨ4 ： １２０００ ｍｇ／ｋｇ
ＩＣ ： ５８００ ｍｇ／ｋｇ （ＣＯ3 2-換算で２８９７８ｍｇ／ｋｇ）
初期ｐＨ： ８．７
【0043】
（比較例）
（１）原液５００ｍｌを丸底フラスコに仕込み、ｐＨが１１．５になるよう水酸化ナトリウム水溶液を添加後、沸騰石を１０個程度加えヒーターで加熱した。
（２）留出液が３０ｍｌとなった時点で、留出液３０ｍｌと丸底フラスコ内の液３０ｍｌをそれぞれ採取した。その後加熱した純水を丸底フラスコに６０ｍｌ加えた。これを１回の蒸留操作とする。
（３）（２）の操作を６回繰り返す。
（１）原液５００ｍｌを丸底フラスコに仕込み、ｐＨが１１．５になるよう水酸化ナトリウム水溶液を添加後、沸騰石を１０個程度加えヒーターで加熱した。
（２）留出液が３０ｍｌとなった時点で、留出液３０ｍｌと丸底フラスコ内の液３０ｍｌをそれぞれ採取した。その後加熱した純水を丸底フラスコに６０ｍｌ加えた。これを１回の蒸留操作とする。
（３）（２）の操作を６回繰り返す。
【0044】
（実施例）
（１）原液５００ｍｌを丸底フラスコに仕込み、沸騰石を１０個程度加えヒーターで加熱した。
（２）留出液が３０ｍｌとなった時点で、留出液３０ｍｌと丸底フラスコ内の液３０ｍｌをそれぞれ採取した。その後加熱した純水を丸底フラスコに６０ｍｌ加えた。
（３）（２）の操作を３回繰り返す。
（４）３回目の蒸留操作終了後に、ｐＨが１１．５になるように水酸化ナトリウム水溶液を添加した。
（５）その後、（２）の操作を３回行った（蒸留操作４～６回目を行った）。
（１）原液５００ｍｌを丸底フラスコに仕込み、沸騰石を１０個程度加えヒーターで加熱した。
（２）留出液が３０ｍｌとなった時点で、留出液３０ｍｌと丸底フラスコ内の液３０ｍｌをそれぞれ採取した。その後加熱した純水を丸底フラスコに６０ｍｌ加えた。
（３）（２）の操作を３回繰り返す。
（４）３回目の蒸留操作終了後に、ｐＨが１１．５になるように水酸化ナトリウム水溶液を添加した。
（５）その後、（２）の操作を３回行った（蒸留操作４～６回目を行った）。
【0045】
上記試験の結果を表１、図５及び図６に示す。
実施例と比較例のアンモニア除去率は６回目の蒸留操作後には同等になっており、水酸化ナトリウム使用量については明らかに実施例のほうが少なくなった。また、ＩＣ除去率については、実施例のほうが除去率が高くなっている。
よって、初めにアルカリを添加せずに放散し、その後アルカリを添加してアンモニアを放散することで、アルカリ使用量を抑えた効率の良いアンモニア放散ができることが示された。
【表1】
よって、初めにアルカリを添加せずに放散し、その後アルカリを添加してアンモニアを放散することで、アルカリ使用量を抑えた効率の良いアンモニア放散ができることが示された。
【産業上の利用可能性】
【0046】
本発明は、各種設備からの酸性成分及びアンモニアを含有する廃水に対して制限なく適用できる。
【符号の説明】
【0047】
１０ 廃水
１１ アルカリ
１２ ｐＨ調整槽
１４ 熱交換器
１５Ａ ストリッピング塔
１５Ｂ ストリッピング塔
１５０ ストリッピング塔
１８ ストリッピング用気体
２１Ａ 第１次流下手段
２４Ａ 第２次流下手段
１１ アルカリ
１２ ｐＨ調整槽
１４ 熱交換器
１５Ａ ストリッピング塔
１５Ｂ ストリッピング塔
１５０ ストリッピング塔
１８ ストリッピング用気体
２１Ａ 第１次流下手段
２４Ａ 第２次流下手段
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】