JP2002186972A - 硝酸態窒素の電気化学的除去方法および装置 - Google Patents
硝酸態窒素の電気化学的除去方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】排水中の脱窒方法は生物的脱窒法が中心である
が、高効率、低コストで脱窒を行う。 【解決の手段】処置槽内にイオン通過性の隔膜を設け、
該隔膜を挟んで並行に陰極および陽極の電極板を設置し
た装置において、陰極と隔膜の間に導電性を有する材料
で成型された成型物を充填し、該成型物間に被処理水を
通水し、陰極と陽極間に直流電圧またはパルス電圧を印
加し、被処理水に含有されている硝酸態窒素を還元して
窒素ガスに変換し、被処理水に含有されている硝酸態窒
を除去する。
が、高効率、低コストで脱窒を行う。 【解決の手段】処置槽内にイオン通過性の隔膜を設け、
該隔膜を挟んで並行に陰極および陽極の電極板を設置し
た装置において、陰極と隔膜の間に導電性を有する材料
で成型された成型物を充填し、該成型物間に被処理水を
通水し、陰極と陽極間に直流電圧またはパルス電圧を印
加し、被処理水に含有されている硝酸態窒素を還元して
窒素ガスに変換し、被処理水に含有されている硝酸態窒
を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は各種廃水の水処理に
関するもので、更に詳しく述べるならば、生活排水、食
品工場、化学工場、石油プラント、製紙工場、半導体工
場、産業廃棄物貯留場からの廃水等に含まれる硝酸態窒
素を還元し除去する方法および装置に関する。
関するもので、更に詳しく述べるならば、生活排水、食
品工場、化学工場、石油プラント、製紙工場、半導体工
場、産業廃棄物貯留場からの廃水等に含まれる硝酸態窒
素を還元し除去する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】廃水中の硝酸態窒素を除去する方法とし
ては、いわゆる生物処理のうち、嫌気−好気処理によっ
て硝酸態窒素を窒素ガスに変換して除去する生物脱窒法
があるが、硝酸還元細菌の同化作用を利用するため処理
する硝酸濃度に限界がある。
ては、いわゆる生物処理のうち、嫌気−好気処理によっ
て硝酸態窒素を窒素ガスに変換して除去する生物脱窒法
があるが、硝酸還元細菌の同化作用を利用するため処理
する硝酸濃度に限界がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、生物脱窒法と比較して、より処理
時間が短く、処理経費の安価な処理法および装置を提供
することを目的とする。
みてなされたもので、生物脱窒法と比較して、より処理
時間が短く、処理経費の安価な処理法および装置を提供
することを目的とする。
【０００４】
【発明が解決するための手段】本発明の請求項１記載の
処理方法は、処置槽内にイオン通過性の隔膜を設け、該
隔膜を挟んで並行に陰極および陽極の電極板を設置した
装置において、陰極と隔膜の間に導電性を有する材料で
成型された成型物を充填し、該成型物間に被処理水を通
水し、陰極と陽極間に直流電圧またはパルス電圧を印加
し、被処理水に含有されている硝酸態窒素を還元して窒
素ガス又は揮発性窒素酸化物に変換し、被処理水に含有
されている硝酸態窒を除去する硝酸態窒素の電気化学的
除去方法である。この場合、隔膜は陰極側の液体が陽極
への流体混合を阻止すると同時に該成型物と陽極の直接
接触を防止する機能を有し、イオン特に硝酸イオン透過
性でであれば何でも良いが、具体的には連続気泡のある
ポリウレタン膜、不織布膜等が利用できる。また、隔膜
は導電性のない素材のほうが望ましい。また、電極の素
材は元素の周期表におけるるる3属Ａ，4属Ａ、5属Ａ，6
属Ａ、7属Ａ，8属、1属Ｂ、2属Ｂに含まれる元素および
その酸化物であり、一般に遷移金属と称される元素およ
びその酸化物を中心としてものであるが、ステンレスス
チールのような合金、炭素、炭素と金属や金属酸化物の
混合物も含まれ、導電性があるものであれば全ての素材
が利用可能である。なお、隔膜と陽極は直接接触せず空
間を形成し、陰極と成型物は直接接触しても良いし、接
触しなくても良い。成型物と隔膜は直接接触しても良い
し、接触しなくても良い。
処理方法は、処置槽内にイオン通過性の隔膜を設け、該
隔膜を挟んで並行に陰極および陽極の電極板を設置した
装置において、陰極と隔膜の間に導電性を有する材料で
成型された成型物を充填し、該成型物間に被処理水を通
水し、陰極と陽極間に直流電圧またはパルス電圧を印加
し、被処理水に含有されている硝酸態窒素を還元して窒
素ガス又は揮発性窒素酸化物に変換し、被処理水に含有
されている硝酸態窒を除去する硝酸態窒素の電気化学的
除去方法である。この場合、隔膜は陰極側の液体が陽極
への流体混合を阻止すると同時に該成型物と陽極の直接
接触を防止する機能を有し、イオン特に硝酸イオン透過
性でであれば何でも良いが、具体的には連続気泡のある
ポリウレタン膜、不織布膜等が利用できる。また、隔膜
は導電性のない素材のほうが望ましい。また、電極の素
材は元素の周期表におけるるる3属Ａ，4属Ａ、5属Ａ，6
属Ａ、7属Ａ，8属、1属Ｂ、2属Ｂに含まれる元素および
その酸化物であり、一般に遷移金属と称される元素およ
びその酸化物を中心としてものであるが、ステンレスス
チールのような合金、炭素、炭素と金属や金属酸化物の
混合物も含まれ、導電性があるものであれば全ての素材
が利用可能である。なお、隔膜と陽極は直接接触せず空
間を形成し、陰極と成型物は直接接触しても良いし、接
触しなくても良い。成型物と隔膜は直接接触しても良い
し、接触しなくても良い。
【０００５】また、印加する電圧は直流電圧およびパル
ス電圧であるが、この場合、パルス電圧とは直流電圧以
外全ての波形の電流を指している。さらに、被処理水が
成型物間を通過する方法は上向流および下向流のいずれ
でも良い。
ス電圧であるが、この場合、パルス電圧とは直流電圧以
外全ての波形の電流を指している。さらに、被処理水が
成型物間を通過する方法は上向流および下向流のいずれ
でも良い。
【０００６】本発明の請求項２記載の処理方法は、請求
項１記載の除去方法のうち、導電性を有する材料で成型
された成型物が、金属、または金属の酸化物およびこれ
らの混合物を用いて成型した薄片状、球状、円筒状の成
型物である硝酸態窒素の電気化学的除去方法である。本
発明に使用される成型物の形状については特に制限がな
く、例えば薄片状、球状、円柱状などいずれでも良い
が、接触面積を増大するために珪素等の元素を混入させ
て成型物表面の祖度を増加させ、表面積を大きくするこ
ともできる。金属の種類は元素の周期表における3属
Ａ，4属Ａ、5属Ａ，6属Ａ、7属Ａ，8属、1属Ｂ、2属Ｂ
に含まれる元素およびその酸化物であり、一般に遷移金
属と称される元素およびその酸化物を中心としてもので
あるが、ステンレススチールのような合金も含まれる。
項１記載の除去方法のうち、導電性を有する材料で成型
された成型物が、金属、または金属の酸化物およびこれ
らの混合物を用いて成型した薄片状、球状、円筒状の成
型物である硝酸態窒素の電気化学的除去方法である。本
発明に使用される成型物の形状については特に制限がな
く、例えば薄片状、球状、円柱状などいずれでも良い
が、接触面積を増大するために珪素等の元素を混入させ
て成型物表面の祖度を増加させ、表面積を大きくするこ
ともできる。金属の種類は元素の周期表における3属
Ａ，4属Ａ、5属Ａ，6属Ａ、7属Ａ，8属、1属Ｂ、2属Ｂ
に含まれる元素およびその酸化物であり、一般に遷移金
属と称される元素およびその酸化物を中心としてもので
あるが、ステンレススチールのような合金も含まれる。
【０００７】本発明の請求項３記載の処理方法は、請求
項１記載の除去方法のうち、導電性を有する材料で成型
された成型物が、炭素および炭素と金属、または金属の
酸化物の混合物を用いて成型した成型物である硝酸態窒
素の電気化学的除去方法である。本発明に使用される成
型物の形状については特に制限がなく、例えば薄片状、
球状、円柱状などいずれでも良いが、接触面積を増大す
るために固形表面に微細孔を形成させても良い。炭素に
混合する素材としては、元素の周期表におけるるる3属
Ａ，4属Ａ、5属Ａ，6属Ａ、7属Ａ，8属、1属Ｂ、2属Ｂ
に含まれる元素およびその酸化物であり、一般に遷移金
属と称される元素およびその酸化物が考えられる。炭素
のみでも電気伝導性を有するので単独で使用可能である
が、遷移金属を混入されると、硝酸の還元能力が増加す
ることが、我々の実験で確認できている。
項１記載の除去方法のうち、導電性を有する材料で成型
された成型物が、炭素および炭素と金属、または金属の
酸化物の混合物を用いて成型した成型物である硝酸態窒
素の電気化学的除去方法である。本発明に使用される成
型物の形状については特に制限がなく、例えば薄片状、
球状、円柱状などいずれでも良いが、接触面積を増大す
るために固形表面に微細孔を形成させても良い。炭素に
混合する素材としては、元素の周期表におけるるる3属
Ａ，4属Ａ、5属Ａ，6属Ａ、7属Ａ，8属、1属Ｂ、2属Ｂ
に含まれる元素およびその酸化物であり、一般に遷移金
属と称される元素およびその酸化物が考えられる。炭素
のみでも電気伝導性を有するので単独で使用可能である
が、遷移金属を混入されると、硝酸の還元能力が増加す
ることが、我々の実験で確認できている。
【０００８】本発明の請求項４記載の処理方法は、請求
項１記載の除去方法のうち、隔膜と陽極間に浸出した被
処理水を隔膜と陰極間に返送する硝酸態窒素の電気化学
的除去方法である。返送の方法は循環ポンプによる方
法、水中ポンプによる方法、エアリフトによる方法、陽
極と隔膜間の底部から流出させ、被処理水の流入ライン
に合流する方法等が考えられるがいずれの方法でも良
い。
項１記載の除去方法のうち、隔膜と陽極間に浸出した被
処理水を隔膜と陰極間に返送する硝酸態窒素の電気化学
的除去方法である。返送の方法は循環ポンプによる方
法、水中ポンプによる方法、エアリフトによる方法、陽
極と隔膜間の底部から流出させ、被処理水の流入ライン
に合流する方法等が考えられるがいずれの方法でも良
い。
【０００９】本発明の請求項５記載の処理装置は、請求
項４記載の除去方法のうち、被処理水および返送する被
処理水をｐＨ8以下にする硝酸態窒素の電気化学的除去
方法である。具体的には被処理水および返送する被処理
水をｐＨ調整槽に貯留させ塩酸、硫酸、酢酸等の酸を添
加しｐＨ調整後処理槽に流入させる方法や流入管や返送
管にスタチィックミキサーを設置し、直接インジェクタ
ーで酸を添加する方法等が考えられる。
項４記載の除去方法のうち、被処理水および返送する被
処理水をｐＨ8以下にする硝酸態窒素の電気化学的除去
方法である。具体的には被処理水および返送する被処理
水をｐＨ調整槽に貯留させ塩酸、硫酸、酢酸等の酸を添
加しｐＨ調整後処理槽に流入させる方法や流入管や返送
管にスタチィックミキサーを設置し、直接インジェクタ
ーで酸を添加する方法等が考えられる。
【００１０】本発明の請求項６記載の処理装置は、処置
槽内にイオン通過性の隔膜を設け、該隔膜を挟んで並行
に陰極および陽極の電極板を設置し、陰極と隔膜の間に
導電性を有する材料で成型された成型物を充填した充填
層を基本構成とした硝酸態窒素の電気化学的除去装置で
ある。
槽内にイオン通過性の隔膜を設け、該隔膜を挟んで並行
に陰極および陽極の電極板を設置し、陰極と隔膜の間に
導電性を有する材料で成型された成型物を充填した充填
層を基本構成とした硝酸態窒素の電気化学的除去装置で
ある。
【００1１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態に係
る硝酸態窒素の電気化学的除去方法および装置について
説明する。
る硝酸態窒素の電気化学的除去方法および装置について
説明する。
【００１２】まず、図１に従って、本発明の実施形態に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００１３】図１は硝酸態窒素の電気化学的除去装置の
概略図である。処理槽５内にイオン通過性の隔膜６を設
け、該隔膜を挟んで並行に陰極１および陽極４の電極板
を設置してあり、陰極１と隔膜６の間に導電性を有する
材料で成型された成型物７を充填する。
概略図である。処理槽５内にイオン通過性の隔膜６を設
け、該隔膜を挟んで並行に陰極１および陽極４の電極板
を設置してあり、陰極１と隔膜６の間に導電性を有する
材料で成型された成型物７を充填する。
【００１４】被処理水は流入管２を通して、処理槽５に
流入し、成型物７を通過して、流出管８より放流され
る。必要に応じて成型物７の底面に散気管を設置し、曝
気や循環ポンプにより処理水を攪拌し成型物と処理水の
接触効率を増強しても良い。また、被処理水の流れる方
向は図１では下向流であるが上向流でも良い。
流入し、成型物７を通過して、流出管８より放流され
る。必要に応じて成型物７の底面に散気管を設置し、曝
気や循環ポンプにより処理水を攪拌し成型物と処理水の
接触効率を増強しても良い。また、被処理水の流れる方
向は図１では下向流であるが上向流でも良い。
【００１５】陰極１は成型物と接触させて設置し、成型
物はマイナスの電荷を受ける。成型物間を通過する硝酸
イオンはマイナス電荷を受けて還元され亜硝酸を経て、
または直接、窒素ガスや揮発性の窒素酸化物に変換され
る。
物はマイナスの電荷を受ける。成型物間を通過する硝酸
イオンはマイナス電荷を受けて還元され亜硝酸を経て、
または直接、窒素ガスや揮発性の窒素酸化物に変換され
る。
【００１６】一方、陽極側は隔膜を通過した硝酸イオン
が濃縮されるので、返送管３を通じて、陰極１と隔膜６
の間に返送すると硝酸の還元が効率よく行える。図１で
は、返送を水中ポンプで行う場合について示している
が、循環ポンプやエアリフトによる方法も可能である。
また、取水の位置は処理槽の底部、表層部、中層部のい
ずれでも良いし、処理槽の陽極と隔膜間の底面に返送管
を設置し、循環ポンプを介して流入管２に返送しても良
い。
が濃縮されるので、返送管３を通じて、陰極１と隔膜６
の間に返送すると硝酸の還元が効率よく行える。図１で
は、返送を水中ポンプで行う場合について示している
が、循環ポンプやエアリフトによる方法も可能である。
また、取水の位置は処理槽の底部、表層部、中層部のい
ずれでも良いし、処理槽の陽極と隔膜間の底面に返送管
を設置し、循環ポンプを介して流入管２に返送しても良
い。
【００１７】また、被処理水および陽極側よりの返送水
についてはｐＨを調整せずに処理できるが、ｐＨ8以下
の方が硝酸が還元される効率が高いので、被処理水およ
び陽極側よりの返送水を図示されていないｐＨ調整槽に
収容後、ｐＨ調整をして処理槽５に流入させても良い。
また、流入管２や返送管の一部に図示していないスタテ
ィックミキサーを設けて、インジェクターから酸を直接
注入しても良い。
についてはｐＨを調整せずに処理できるが、ｐＨ8以下
の方が硝酸が還元される効率が高いので、被処理水およ
び陽極側よりの返送水を図示されていないｐＨ調整槽に
収容後、ｐＨ調整をして処理槽５に流入させても良い。
また、流入管２や返送管の一部に図示していないスタテ
ィックミキサーを設けて、インジェクターから酸を直接
注入しても良い。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に説明する。
表1は硝酸イオンを含む工場排水を本装置で処理した結
果を示す。また凝集沈殿処理も同時に行い結果を比較し
た。
表1は硝酸イオンを含む工場排水を本装置で処理した結
果を示す。また凝集沈殿処理も同時に行い結果を比較し
た。
【００１９】 実験の結果、30分処理で原水の89.7％、60分処理で97.6
％の除去率が得られたが、凝集沈殿では殆ど効果が見ら
れなかった。
％の除去率が得られたが、凝集沈殿では殆ど効果が見ら
れなかった。
【００２０】一方、この排水の生物脱窒処理を行うに
は、処理水を嫌気性にする必要があり嫌気槽が必要にな
るほか、ＢＯＤの低い処理水では嫌気状態にすることが
難しい。
は、処理水を嫌気性にする必要があり嫌気槽が必要にな
るほか、ＢＯＤの低い処理水では嫌気状態にすることが
難しい。
【００２１】
【発明の効果】このように、本発明を利用すると、生物
脱窒法では難しい処理水でも、効率良く脱窒することが
できる。また、本発明の処理には生物が関与しないの
で、高濃度の硝酸イオンが含まれる排水や低温化での処
理でも効率良く処理ができる。
脱窒法では難しい処理水でも、効率良く脱窒することが
できる。また、本発明の処理には生物が関与しないの
で、高濃度の硝酸イオンが含まれる排水や低温化での処
理でも効率良く処理ができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る処理装置の概略図で
ある。
ある。
１：陰極 ２：流入管 ３：返送管 ４：陽極 ５：処理槽 ６：隔膜 ７：成型物充填層 ８：流出管 ９：返送ポンプ 10：成型物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 張 書廷 埼玉県坂戸市溝端町１丁目３番501号 (72)発明者 吉村 敏機 埼玉県川越市吉田642番13号 Ｆターム(参考） 4D061 DA08 DB18 DC14 EA04 EB01 EB07 EB13 EB17 EB19 EB22 EB27 EB28 EB29 EB31
Claims (6)
- 【請求項１】処置槽内にイオン通過性の隔膜を設け、該
隔膜を挟んで並行に陰極および陽極の電極板を設置した
装置において、陰極と隔膜の間に導電性を有する材料で
成型された成型物を充填し、該成型物間に被処理水を通
水し、陰極と陽極間に直流電圧またはパルス電圧を印加
し、被処理水に含有されている硝酸態窒素を還元して窒
素ガス又は揮発性窒素酸化物に変換し、被処理水に含有
されている硝酸態窒を除去する硝酸態窒素の電気化学的
除去方法。 - 【請求項２】請求項１記載の除去方法のうち、導電性を
有する材料で成型された成型物が、金属、または金属の
酸化物およびこれらの混合物を用いて成型した成型物で
ある硝酸態窒素の電気化学的除去方法。 - 【請求項３】請求項１記載の除去方法のうち、導電性を
有する材料で成型された成型物が、炭素および炭素と金
属、または金属の酸化物の混合物を用いて成型した成型
物である硝酸態窒素の電気化学的除去方法。 - 【請求項４】請求項１記載の除去方法のうち、隔膜と陽
極間に浸出した被処理水を隔膜と陰極間に返送する硝酸
態窒素の電気化学的除去方法。 - 【請求項５】請求項3記載の除去方法のうち、被処理水
および返送する被処理水をｐＨ8以下に調整する硝酸態
窒素の電気化学的除去方法。 - 【請求項６】処置槽内にイオン通過性の隔膜を設け、該
隔膜を挟んで並行に陰極および陽極の電極板を設置し、
陰極と隔膜の間に導電性を有する材料で成型された成型
物を充填した充填層を基本構成とした硝酸態窒素の電気
化学的除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000384335A JP2002186972A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | 硝酸態窒素の電気化学的除去方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000384335A JP2002186972A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | 硝酸態窒素の電気化学的除去方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002186972A true JP2002186972A (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=18851816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000384335A Pending JP2002186972A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | 硝酸態窒素の電気化学的除去方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002186972A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100404434C (zh) * | 2005-01-28 | 2008-07-23 | 田宝凤 | 动态零排放造纸污水处理方法及处理剂 |
| JP2013027864A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-02-07 | Ihi Corp | 排ガスの処理方法及び処理装置 |
| WO2013085022A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | パナソニック株式会社 | 硝酸還元方法、硝酸還元触媒、硝酸還元電極、燃料電池、及び水処理装置 |
-
2000
- 2000-12-18 JP JP2000384335A patent/JP2002186972A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100404434C (zh) * | 2005-01-28 | 2008-07-23 | 田宝凤 | 动态零排放造纸污水处理方法及处理剂 |
| JP2013027864A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-02-07 | Ihi Corp | 排ガスの処理方法及び処理装置 |
| WO2013085022A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | パナソニック株式会社 | 硝酸還元方法、硝酸還元触媒、硝酸還元電極、燃料電池、及び水処理装置 |
| JP5655161B2 (ja) * | 2011-12-09 | 2015-01-14 | パナソニック株式会社 | 硝酸還元方法、硝酸還元触媒、硝酸還元電極、燃料電池、及び水処理装置 |
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