窒素化合物含有酸性液の処理装置および処理方法
【課題】原子力発電所や火力発電所の復水脱塩装置の再生時に排出されるモノエタノールアミン含有希塩酸廃液等の窒素化合物含有酸性液を効率的かつ経済的に処理する。
【解決手段】アニオン交換膜２１によって原水室２２とアルカリ溶液室２３とに隔てられた中和透析装置２の原水室２２に窒素化合物含有酸性液を通水すると共に、アルカリ溶液室２３にアルカリ溶液を通水して該酸性液を中和および脱塩した後、中和脱塩処理液中の窒素化合物を電気脱イオン装置４で濃縮する。アニオン交換膜２１およびアルカリ溶液を用いた中和透析処理で、窒素化合物含有酸性液の中和と脱塩を行うことができ、得られた中和脱塩処理液から窒素化合物を効率的に分離濃縮することができる。
【解決手段】アニオン交換膜２１によって原水室２２とアルカリ溶液室２３とに隔てられた中和透析装置２の原水室２２に窒素化合物含有酸性液を通水すると共に、アルカリ溶液室２３にアルカリ溶液を通水して該酸性液を中和および脱塩した後、中和脱塩処理液中の窒素化合物を電気脱イオン装置４で濃縮する。アニオン交換膜２１およびアルカリ溶液を用いた中和透析処理で、窒素化合物含有酸性液の中和と脱塩を行うことができ、得られた中和脱塩処理液から窒素化合物を効率的に分離濃縮することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素化合物を有する酸性液から、効率的に窒素化合物を分離して濃縮する処理装置と方法に関する。詳しくは原子力発電所や火力発電所の復水脱塩装置の再生時に排出されるモノエタノールアミン含有希塩酸廃液等の窒素化合物含有酸性液から、モノエタノールアミン等の窒素化合物を効率的に分離濃縮する処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電や火力発電の復水工程では、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）などのアミン類が蒸気生成ラインの防食剤として用いられている。通常、これらのアミン類は、ライン中に設けられた復水脱塩装置（以下「コンデミ」と称す場合がある。）のカチオン交換樹脂に捕捉され、復水脱塩装置の再生の際に再生廃液に含まれて排出される。排出されたアミン類は、ＣＯＤ源や富栄養化源となって河川や湖沼を汚染するため、これを処理する必要がある。
【０００３】
従来、モノエタノールアミンの処理方法として、電気分解（例えば、特許文献１）、生物処理、活性炭吸着、又は湿式酸化（触媒分解、熱分解）による方法が提案されているが、いずれも、反応速度が遅い、処理エネルギーコストが過大である、などの問題がある。
【０００４】
特許文献２，３では、貴金属担持触媒を用いてアミン化合物を接触酸化処理しているが、アミン濃度が高い場合は触媒の劣化速度も速くなり、触媒の交換頻度が増す上に、酸化剤の添加コストも莫大となり、非経済的である。また、加温下で反応させるため、加熱エネルギーコストも問題となる。
【０００５】
特許文献４では、アルカノールアミン含有酸性廃液を中和せずにそのまま減圧蒸留濃縮しているが、濃縮により腐食性が増すため、高価な防食処理を施した濃縮装置が必要となる。一般に、液中のＣｌ−濃度が５％を超えると、多くの材料は、耐腐食性を維持し得ず、例えばフェライト系ステンレス２５ＣｒはＣｌ−濃度５％以下では使用できるが、５％を超えると使用することができない（装置材料耐食表：化学工業社出版）。
【０００６】
特許文献５では、陰イオン交換膜を用いた電気透析処理でＣｌ−を除去した後、湿式触媒処理でモノエタノールアミン以外の含有物質を分解処理し、その後にモノエタノールアミンを回収しているが、電気透析のコストも触媒処理のコストも莫大となるため非経済的である。特に、コンデミ再生廃液中には、イオン交換樹脂の再生に用いられた多量の塩酸が共存することにより、次のような問題がある。即ち、Ｈ＋イオンとその他カチオン成分（モノエタノールアミン、アンモニア、ヒドラジンなど）ではモル電気伝導率の関係から、当量として同等であっても、電気透析で移動する移動量はＨ＋イオンが圧倒的に多い（例えば、２５℃の水溶液中の無限希釈におけるモル伝導率λ∞は、Ｈ＋：３４９．８Ｓ・ｃｍ２／ｍｏｌ、ＮＨ４＋：７３．５Ｓ・ｃｍ２／ｍｏｌ）。従って、このコンデミ再生廃液の処理においては、単に電気透析を用いても、Ｈ＋イオンの移動ばかりに電力が消費され、エネルギーコストが過大になり、極めて非効率的である。
【０００７】
また、特許文献６では、廃酸から酸を除去回収するために、イオン交換膜を用いた電気透析が用いられているが、膜面積が過大になる上に、原理的に廃酸よりも高濃度な酸を得ることができず、また、水の浸透により透析廃液量のほうが原液より増大する、透析廃液の中にも廃酸が混入する、などといった制約や欠点がある。
【０００８】
特許文献７では、有機アミン含有再生廃液の処理に当たり、この廃液を加熱して水分を蒸発させ、得られた濃縮液から有機アミンを気化させているが、この廃液からの水分の蒸発に多大な熱エネルギーが必要となる上に、濃縮によりＣｌ−イオン濃度が非常に高くなるために、装置への腐食の影響が懸念される。また、アルカリを添加して中和した後加熱蒸発させる場合には、ＮａＯＨ等のアルカリの添加で塩類濃度が高くなり、塩の析出のためにメンテナンス頻度が高くなることが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２３９３７１号公報
【特許文献２】特許第３７３９４５２号公報
【特許文献３】特許第３５６８２９８号公報
【特許文献４】特許第３０８３５０４号公報
【特許文献５】特開２００５−６６５４４号公報
【特許文献６】特開２００７−７６５５号公報
【特許文献７】特開平９−３１４１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように、従来、コンデミの再生時に排出されるモノエタノールアミン含有希塩酸廃液等の窒素化合物含有酸性液を効率的かつ経済的に処理することができる技術は提供されておらず、その開発が望まれている。
即ち、窒素化合物含有酸性液を直接電気透析に供しても、極めて非効率であり、電気透析の前処理として、窒素化合物含有酸性液を中和すると共にＣｌ−イオンだけを効果的に除去できる手法が望まれる。また、中和に当たり、液量や総イオン量を増加させることがなく、Ｃｌ−イオンの除去手段としても、濃縮による腐食性の増大の問題があることから、腐食性を増大させることのない技術が望まれる。
【００１１】
本発明は、コンデミの再生時に排出されるモノエタノールアミン含有希塩酸廃液等の窒素化合物含有酸性液を効率的かつ経済的に処理する装置と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】
【００１２】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、アニオン交換膜およびアルカリ溶液を用いた中和透析処理で、窒素化合物含有酸性液の中和と脱塩を行うことができ、得られた中和脱塩処理液から窒素化合物を効率的に分離濃縮することが可能となることを見出した。
【００１３】
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【００１４】
本発明（請求項１）の窒素化合物含有酸性液の処理装置は、窒素化合物を含有する酸性液の処理装置であって、アニオン交換膜によって一方の室と他方の室とに隔てられた前記一方の室に該酸性液を通水すると共に、前記他方の室にアルカリ溶液を通水して該酸性液を中和および脱塩する中和脱塩装置と、該中和脱塩装置で中和および脱塩された中和脱塩処理液中の窒素化合物を濃縮する濃縮装置とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２の窒素化合物含有酸性液の処理装置は、請求項１において、前記濃縮装置が、蒸留濃縮装置、電気脱イオン装置および電気透析装置のいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の窒素化合物含有酸性液の処理装置は、請求項２において、前記濃縮装置が電気脱イオン装置又は電気透析装置であり、該電気脱イオン装置又は電気透析装置の陽極室に通水される陽極水が酸化性の物質又は陽極酸化されて酸化性となる物質を含まないことを特徴とする。
【００１７】
請求項４の窒素化合物含有酸性液の処理装置は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記中和脱塩処理液のｐＨが５〜９であることを特徴とする。
【００１８】
本発明（請求項５）の窒素化合物含有酸性液の処理方法は、窒素化合物を含有する酸性液の処理方法であって、アニオン交換膜によって一方の室と他方の室とに隔てられた前記一方の室に該酸性液を通水すると共に、前記他方の室にアルカリ溶液を通水して該酸性廃液を中和および脱塩する中和脱塩工程と、該中和脱塩工程で中和および脱塩された中和脱塩処理液中の窒素化合物を濃縮する濃縮工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の窒素化合物含有酸性液の処理方法は、請求項５において、前記濃縮工程が、蒸留濃縮装置、電気脱イオン装置および電気透析装置のいずれかによる濃縮工程であることを特徴とする。
【００２０】
請求項７の窒素化合物含有酸性液の処理方法は、請求項６において、前記濃縮工程が電気脱イオン装置又は電気透析装置による濃縮工程であり、該電気脱イオン装置又は電気透析装置の陽極室に、酸化性の物質又は陽極酸化されて酸化性となる物質を含まない陽極水を通水することを特徴とする。
【００２１】
請求項８の窒素化合物含有酸性液の処理方法は、請求項５ないし７のいずれか１項において、前記中和脱塩処理液のｐＨが５〜９であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、窒素化合物含有酸性液を、まず、アニオン交換膜を介するアルカリ溶液による中和透析処理で中和および脱塩処理することにより、後段の濃縮処理に有利な液に調整することができる（請求項１，５）。
即ち、前述の如く、窒素化合物含有酸性液を直接電気透析処理して、窒素化合物（ＭＥＡ、ＮＨ４＋などのカチオン成分）を除去しようとしても、カチオン側で移動させる対象イオンが主にＨ＋イオンとなり、極めて非効率であるが、アニオン交換膜を用いた中和透析により、電気透析処理又は電気脱イオン処理の阻害因子となるＨ＋イオンが窒素化合物よりも十分少なくなる程度にまで中和することにより、後段の電気脱イオン装置又は電気透析装置で効率的に窒素化合物を除去することができるようになる。しかも、この中和透析により、Ｈ＋イオンのみならず、Ｃｌ−イオンも脱塩除去されることにより、総イオン溶解量が少ない溶液とすることができ、後段の濃縮処理が容易となる。
【００２３】
窒素化合物含有酸性液に直接アルカリを添加して中和すると、Ｎａ＋などのアルカリ金属イオンが増加し、後工程の電気脱イオン装置又は電気透析装置において、カチオン成分移動量に占めるＮａ＋比率が上がり、窒素化合物の移動効率が低下するが、本発明によるアニオン交換膜を用いる中和透析処理は、窒素化合物含有酸性液に直接アルカリを添加して中和する方法とは異なり、中和処理液の総イオン量を上げることがない。
【００２４】
また、中和脱塩処理液中の窒素化合物を蒸留濃縮する場合であっても、予め、中和、脱塩処理されているため、濃縮時に高酸性、高塩類濃度となることによる装置腐食の問題も解消される。
【００２５】
本発明において、中和脱塩処理液中の窒素化合物の濃縮は、蒸留濃縮装置、電気脱イオン装置又は電気透析装置で行うことが好ましく、特に、電気脱イオン装置又は電気透析装置を用いることが好ましく、とりわけ電気脱イオン装置によることが濃縮効率の面で好ましい（請求項２，６）。
【００２６】
中和脱塩処理液中の窒素化合物の濃縮を電気脱イオン装置又は電気透析装置で行う場合、この電気脱イオン装置又は電気透析装置の陽極室には、酸化性の物質又は陽極酸化されて酸化性となる物質を含まない水又は水溶液を陽極水として通水することが好ましい（請求項３，７）。即ち、電気脱イオン装置又は電気透析装置では、除去対象イオンとしては、カチオン成分だけではなく、アニオン成分の移動もあるため、濃縮室にＣｌ−が入り込む。Ｃｌ−が陽極と接触すると陽極酸化反応を受けて、酸化力のある次亜塩素酸になり、イオン交換樹脂やイオン交換膜を劣化させる。Ｃｌ−濃度が低い場合はその影響は少ないが、中和、脱塩処理後の中和脱塩処理液でもＣｌ−濃度は１０〜２０ｇ／Ｌと高いため、例えば、濃縮室から流出した濃縮液と陽極室から流出した陽極水とを混合して陽極室に循環させると、濃縮室に濃縮されたＣｌ−が陽極室で陽極酸化反応を受けて次亜塩素酸となり、イオン交換樹脂やイオン交換膜の劣化を促進して、装置の寿命を低下させる原因となる。同様に陰極水と濃縮液は混合して循環するためＣｌ−が入っていることから、陽極水に混合して循環させると陰極水と濃縮液中のＣｌ−が次亜塩素酸となる。
【００２７】
従って、陽極室は隣接する脱塩室又は濃縮室とカチオン交換膜（バイポーラ膜であってもよい）により分離した上で、陽極水を循環する場合、濃縮液や他の室の流出液と混合することなく、陽極室のみで陽極水を循環して、陽極室に、酸化性の物質やＣｌ−イオンのように陽極酸化されて酸化性となる物質が流入しないようにすることが好ましい。
【００２８】
本発明において、窒素化合物含有酸性液の中和、脱塩処理は、得られる中和脱塩処理液のｐＨが５〜９程度となるまで行うことが好ましく、このようなｐＨとなるまで中和、脱塩処理を行うことにより、後工程の窒素化合物の濃縮処理における阻害物質を十分に除去した中和脱塩処理液を得ることができる（請求項４，８）。
【００２９】
本発明は、特に原子力発電や火力発電の復水脱塩工程から排出されるコンデミ再生廃液の処理に有効であり、モノエタノールアミン含有希塩酸廃液等のコンデミ再生廃液に含まれる復水の防食剤由来のＭＥＡやＮＨ４−成分を、廃液中の酸成分や塩成分の濃縮による腐食の問題を引き起こすことなく、効率的に濃縮して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の窒素化合物含有酸性液の処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明に係る窒素化合物の濃縮装置として好適な電気脱イオン装置の一例の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明に係る窒素化合物の濃縮装置として好適な電気脱イオン装置の他の例の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図４】比較例１で採用した電気脱イオン装置の構成を示す系統図である。
【図５】実施例１で採用した中和透析装置の構成を示す系統図である。
【図６】比較例２におけるアニオン交換処理の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に本発明の窒素化合物含有酸性液の処理装置および処理方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
なお、本明細書では、本発明で処理する窒素化合物含有酸性液が、酸として塩酸（ＨＣｌ）を含み、このような窒素化合物含有酸性液をアルカリ溶液として水酸化ナトリウム水溶液を用いて中和、脱塩処理する場合を例示して、本発明を説明するが、本発明で処理対象とする窒素化合物含有酸性液に含まれる酸は、塩酸に限らず、硫酸等の他の酸であってもよい。窒素化合物含有酸性液に含まれる酸が硫酸等の他の酸の場合、以下の説明において、Ｃｌ−イオンはＳＯ４２−イオン等の酸のＨ＋の対となるアニオンであり、また、アルカリ溶液として水酸化ナトリウム水溶液以外のアルカリ溶液を用いた場合、以下の説明において、Ｎａ＋イオンはＫ＋イオン等のアルカリのＯＨ−の対となるカチオンである。
【００３３】
図１は、本発明の窒素化合物含有酸性液の処理装置の実施の形態を示す系統図であり、この装置は、原水槽１、中和透析装置２、中継槽を兼ねた電気脱イオン装置４の被処理液循環槽３、電気脱イオン装置４、および処理水槽５で主に構成される。
【００３４】
［窒素化合物含有酸性液］
本発明の処理対象となる窒素化合物を含有する酸性液としては、特に制限はないが、例えば火力発電所や加圧水型原子力発電所などにおいて、防食剤としてモノエタノールアミン（ＭＥＡ）やモルホリンなどの有機アミンを添加した復水の脱塩装置（コンデミ）に用いられるカチオン交換樹脂を再生した廃液（以下、「コンデミ再生酸性廃液」と称す場合がある。）を挙げることができる。
【００３５】
カチオン交換樹脂の再生には、塩酸や硫酸等の酸が用いられるため、このコンデミ再生酸性廃液には脱着した有機アミン（正確には有機アミンの酸塩）と再生薬品としての塩酸や硫酸などの酸のほか、微量の銅イオン、鉄イオン、また有機アミンの分解物であるアンモニアなどが含まれている。
【００３６】
このようなコンデミ再生酸性廃液の有機アミン濃度やその他の水質成分濃度やｐＨは、その廃液の種類によって異なるが、例えば以下のような水質である。
【００３７】
【表１】
【００３８】
［中和、脱塩処理］
本発明においては、まず、アニオン交換膜によって一方の室と他方の室とに隔てられた一方の室に窒素化合物含有酸性液（以下「原水」と称す場合がある。）を通水すると共に、他方の室にアルカリ溶液を通水して原水を中和および脱塩する。
【００３９】
この原水の中和、脱塩処理に用いる装置としては、アニオン交換膜を用いた中和透析装置（拡散透析装置）２が好適に使用される。
【００４０】
図１は、原水の中和、脱塩処理に、中和透析装置（拡散透析装置）２を用いた例を示し、原水槽１内の原水は、ポンプＰ１により、プレフィルター１１で微粒子成分が除去された後、内部がアニオン交換膜２１で原水室２２とアルカリ溶液室２３とに仕切られた中和透析装置２の原水室２２に導入される。ここでプレフィルター１１は必要に応じて設けられるものである。一方、アルカリ溶液室２３には、アルカリ溶液貯槽２４から、ポンプＰ２によりアルカリ溶液が導入される。
【００４１】
このアルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム等の溶解性アルカリ化合物の水溶液を用いることができる。
【００４２】
一般に、コンデミに用いられる樹脂比率はアニオン交換樹脂よりもカチオン交換樹脂の方が高く、コンデミ再生廃液としてはカチオン交換樹脂の再生酸性廃液よりも、ＮａＯＨを含むアニオン交換樹脂の再生廃液（以下「コンデミ再生アルカリ廃液」と称す場合がある。）の方が過剰となっている。
また、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混床樹脂を分離するために、１６重量％のＮａＯＨ水溶液を用いてアニオン交換樹脂、１６重量％ＮａＯＨ水溶液、カチオン交換樹脂の比重差を利用して分離する技術を用いている現場では、別途、この分離に用いたアルカリ廃液が排出される。
このようにコンデミの再生現場では、アルカリ廃液が過剰に排出されるため、本発明においては、このようなコンデミ再生アルカリ廃液等のアルカリ廃液をアルカリ溶液として用いることもできる。
アルカリ溶液としては、更に他の施設から排出されるアルカリ廃液を用いてもよい。
【００４３】
中和透析装置２では、原水室２２に導入された原水中のＣｌ−イオンがアニオン交換膜２１を透過してアルカリ溶液室２３に移動することにより脱塩され、一方、アルカリ溶液室２３内のＯＨ−イオンがアニオン交換膜２１を透過して原水室２２に移動することにより原水が中和される。原水室２２の流出液は原水槽１に返送され、原水は循環処理される。一方、アルカリ溶液室２３からの流出液もアルカリ溶液貯槽２４に返送されて循環される。
【００４４】
このような中和透析装置２による中和、脱塩処理においては、次のような態様を採用することが好ましい。
【００４５】
(1) アニオン交換膜２１としては、耐酸性、耐アルカリ性に優れた膜を用いる。また、中和透析装置２の接液面も、耐腐食性に優れた材料で構成されていることが好ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂でライニングしたものが好ましい。
【００４６】
(2) Ｃｌ−イオンおよびＯＨ−イオンの透過移動速度を高めるために、アニオン交換膜面近傍の濃度分極を低減するべく、膜面流速を高めることが好ましく、具体的には、原水室２２側およびアルカリ溶液室２３側の膜面流速をそれぞれ０．１ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えば１〜８ｃｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。膜面流速が低いとＣｌ−イオンおよびＯＨ−イオンの移動速度を速くすることができず、所望の中和脱塩処理液を得るために長時間を要するようになる。ただし、膜面流速を過度に高くすることは、装置構成上現実的ではない。このような膜面流速を得るために、原水ポンプＰ１およびアルカリ溶液ポンプＰ２としては、高流速送液が可能なダイヤフラムポンプ等を用いることが好ましい。
【００４７】
(3) アルカリ溶液としては、原水の酸濃度よりも高いアルカリ濃度のものを用いることが好ましく、原水の酸濃度に対して、規定（Ｎ）値で１倍以上、特に２〜４倍程度のアルカリ濃度のアルカリ溶液を用いることが好ましい。即ち、例えば、原水のＨＣｌ濃度が、１．２Ｎであれば、アルカリ溶液としては、１．２〜４．８Ｎ、特に２Ｎ程度のＮａＯＨ水溶液を用いることが好ましい。このアルカリ溶液のアルカリ濃度が低いと、効率的な中和を行えない。ただし、アルカリ溶液は、その取り扱い性等の面で、上記濃度以下とすることが好ましい。
従って、特にアルカリ溶液として、前述のコンデミ再生アルカリ廃液等の廃液を用いる場合、必要に応じてＮａＯＨ等のアルカリを添加してｐＨ調整を行うことが好ましい。
【００４８】
(4) 中和、脱塩処理は、得られる中和脱塩処理液（原水室２２からの流出液）のｐＨが中性、例えば５〜９程度になった時点で終了し、得られた中和脱塩処理液は次の濃縮処理に供することが好ましい。
この中和脱塩処理液のｐＨが３未満では、中和、脱塩処理が不十分であり、濃縮処理に先立ち、中和、脱塩処理を行うことによる本発明の効果を十分に得ることができない。中和脱塩処理液のｐＨを過度に上げると、アルカリ溶液室２３側からアニオン交換膜２１を透過して原水室２２側に移行するＮａ＋イオン量が増え（以下に記載するように、アニオン交換膜であっても若干量のカチオン成分の透過がある。）、後工程の濃縮処理における総イオン量が増加して非効率である。
【００４９】
このｐＨ管理の目的で、中和透析装置２の原水室２２の流出配管に通液型ｐＨ計を設置して、原水室２２の流出液のｐＨを監視し、このｐＨ値が所定値に達したら、原水室２２の流出液の送液を、原水槽１から電気脱イオン装置４の被処理液循環槽３に切り換えるようにしても良い。
【００５０】
アニオン交換膜２１であってもカチオン成分を透過することは一般的に知られており、上述のような中和、脱塩処理で、アルカリ溶液２３側から原水室２２へのカチオン成分（例えばＮａＯＨのＮａ＋イオン）の移動が、また、原水室２２側からアルカリ溶液室２３への窒素化合物由来のカチオン成分の移動がある。
従って、原水の中和、脱塩処理に使用されたアルカリ溶液（以下、「アルカリ廃液」と称す場合がある）は、原水から透析したＣｌ−イオンを含み、原水の中和（原水室へのＯＨ−イオンの透析）でｐＨが低下した弱アルカリ性の液であると共に、原水室２２からアニオン交換膜２１を透過した若干量の窒素化合物を含むものである。ただし、この窒素化合物濃度は低いことから、このアルカリ廃液は、触媒酸化装置等で窒素化合物を分解した後、酸で中和して放流することができる。
【００５１】
なお、中和透析装置２における原水室２２の原水流通方向とアルカリ溶液室２３のアルカリ溶液の流通方向は、並流であっても向流であってもよいが、酸性液のアルカリ消費量とアルカリ性液の酸消費量に差をつけて、出口水質を中性に近づけるには、図１に示すように向流通水であることが好ましい。
【００５２】
また、原水およびアルカリ溶液は一過式で通水することも可能であるが、一般的には、一過式の通水では十分な中和透析を行えないことから、図１に示すような循環通水とすることが好ましい。
バッチ式ではなく、連続処理を行う場合には、原水槽１に原水を導入すると共に、中和透析装置２の原水室２２から返送された中和脱塩処理液を原水槽１に受け、この原水槽１から槽内液の一部を取り出して次の濃縮処理に供することが好ましい。
【００５３】
図１において、中和透析装置２には、１枚のアニオン交換膜２１により原水室２２とアルカリ溶液室２３とがそれぞれ１室ずつ形成されているが、中和透析装置２の構成はこれに何ら限定されず、例えば、アルカリ溶液室／アニオン交換膜／原水室／アニオン交換膜／アルカリ溶液室／アルカリ交換膜／原水室／アニオン交換膜／アルカリ溶液室というように、複数枚のアニオン交換膜により、複数の原水室とアルカリ溶液室とが交互に形成されたものであってもよい。
【００５４】
本発明によれば、このような中和透析装置を用いた中和、脱塩処理により、原水を、前述の如く、ｐＨ５〜９、例えばｐＨ６〜８（ｐＨ７程度）の中性に中和すると共に、好ましくはＣｌ−イオン濃度が原水のＣｌ−イオン濃度の３０〜５０％にまで低減した中和脱塩処理液を得ることができる。なお、この中和脱塩処理液中の窒素化合物を電気脱イオン装置又は電気透析装置で濃縮する場合、通電のための被処理液のイオン濃度を確保する上で中和脱塩処理液の窒素化合物濃度は１０００ｍｇ／Ｌ以上、特に５０００〜２００００ｍｇ／Ｌ程度であることが好ましい。
【００５５】
［濃縮処理］
原水の中和脱塩処理液は、次いで、液中の窒素化合物の濃縮処理に供する。
【００５６】
この濃縮処理は、蒸留濃縮、或いは電気脱イオン装置又は電気透析装置などを用いて行うことができるが、特に、電気脱イオン装置又は電気透析装置を好適に用いることができ、とりわけ電気脱イオン装置を用いるのが好ましい。
【００５７】
電気脱イオン装置又は電気透析装置は、陽極および陰極と、陽極と陰極との間に、イオン透過性の隔膜により区画された希釈室および濃縮室とを備え、陽極／陰極間に直流電圧を印加することにより、希釈室に導入された中和脱塩処理液中の有機アミンおよびＮＨ４＋等の窒素化合物由来のイオンと、Ｎａ＋、Ｃｌ−などの酸、アルカリ由来のイオンをイオン透過性の隔膜を透過させて濃縮室内に分離回収する。
【００５８】
図１は、窒素化合物の濃縮に電気脱イオン装置４を用いた例を示し、中和透析装置２の原水室２２から流出した中和脱塩処理液は、電気脱イオン装置４の被処理液循環槽３を経て、ポンプＰ３により、プレフィルター１２にて微粒子成分が除去された後、電気脱イオン装置４に導入される。ここでプレフィルター１２は必要に応じて設けられるものである。
【００５９】
図２，３は、本発明において、窒素化合物の濃縮装置として好適に用いられる電気脱イオン装置の一例の概略構成を示す模式的な断面図であり、図２，３において、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００６０】
図１の電気脱イオン装置４は、電極（陽極４１、陰極４２）の間に複数のアニオン交換膜（Ａ膜）４３およびカチオン交換膜（Ｃ膜）４４を交互に配列して濃縮室４５と希釈室４６とを交互に形成したものである。
【００６１】
この希釈室４６には、カチオン交換体であるカチオン交換樹脂のみ、或いは、アニオン交換体であるアニオン交換樹脂とカチオン交換体であるカチオン交換樹脂が混合もしくは複層状に充填されている。なお、イオン交換体としては、イオン交換樹脂に限らず、イオン交換繊維もしくはグラフト交換体等を用いてもよい。希釈室４６に充填されるアニオン交換体とカチオン交換体の比率（体積比）は、アニオン交換体：カチオン交換体＝９５〜０：５〜１００とすることが好ましい。このように、カチオン交換体のみか、或いは、カチオン交換体とアニオン交換体との併用とする理由は、希釈室４６内には、カチオン交換体が流路となるセル中に存在していれば、除去効率の向上を図ることができるとの理由による。
【００６２】
また、濃縮室４５と、陽極室４７および陰極室４８にも、必要に応じてアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混合して充填されている。イオン交換樹脂などのイオン交換体のほか、活性炭又は金属等の電気伝導体が濃縮室４５、陽極室４７および陰極室４８に充填されていてもよい。電気伝導体としては、これら濃縮室、陽極室および陰極室における電気抵抗値を安定化させるため、被処理液又は希釈水の電気抵抗を低下させることができ、セルの通水圧力を高めないものであれば良く、特に制限はない。ただし、電極に直接触れることで酸化還元を受けやすい材料は不向きである。
【００６３】
陽極室４７には、アニオン交換樹脂を充填せず、充填する場合、カチオン交換樹脂のみとする。これは、アニオン交換樹脂が酸化劣化を受けやすいためである。
【００６４】
電気脱イオン装置４の被処理液である中和脱塩処理液は、希釈室４６に導入され、濃縮室４５、陽極室４７および陰極室４８には純水が導入される。被処理液が希釈室４６内を流通する間に、液中の有機アミン、ＮＨ４＋イオン、Ｎａ＋イオン等のカチオン成分がカチオン交換膜（Ｃ膜）４４を透過して濃縮室４５内に移行し、カチオン成分が濃縮室４５内に濃縮される。同様に、Ｃｌ−イオン等のアニオン成分がアニオン交換膜（Ａ膜）４３を透過して濃縮室４５に移行し、濃縮室４５内に濃縮される。
【００６５】
濃縮室４５から排出された濃縮液の一部は、濃縮率を高めるために、濃縮液循環槽４９を経てポンプＰ４により濃縮室４５の入口側に循環され、残部は産廃受槽（産業廃棄物受槽）１３に貯留される。従って、濃縮室４５には系外へ排出される濃縮液に相当する分の純水が補給水として導入される。
【００６６】
濃縮室４５から排出される濃縮液のうち、濃縮室４５の入口側に循環される循環液量は、目的とする濃縮度や処理効率に応じて適宜決定されるが、通常、濃縮室４５から排出される全濃縮液の１〜２０％程度とすることが好ましい。
【００６７】
希釈室４６から排出される希釈水は、被処理液である中和脱塩処理液中のカチオン成分およびアニオン成分が分離除去されたものであり、処理水槽５を経てポンプＰ５により排出され、必要に応じて触媒分解等の排水処理に供される。また、この希釈水は、電気脱イオン装置（又は電気透析装置）の電極水および／又は濃縮室に導入する純水として用いることもできる。更に、中和透析装置２に用いるアルカリ溶液調製のための純水として用いることもできる。
【００６８】
陽極室４７および陰極室４８から排出される電極室排水は、陽極水と陰極水を混和した後、必要に応じて適切な処理を行い、放流排出したり、電極室給水に再利用したりすることができるが、以下の理由により、陽極室４７へのＣｌ−イオンの侵入を避けるべく、電極水を循環使用する場合は、陽極水と陰極水とを混合せずに、陽極水のみを循環させることが好ましい。この陽極水は純水であってもよく、アルカリ溶液、例えば、０．１〜１Ｎ程度のＮａＯＨ等のアルカリ水溶液であってもよい。
【００６９】
電気脱イオン装置又は電気透析装置においては、除去対象イオンとして、カチオンだけでなくアニオン成分も移動させるため、濃縮室にＣｌ−イオンが入り込む。そのＣｌ−イオンが陽極と接触すると陽極酸化反応を受けて、酸化力のある次亜塩素酸になり、イオン交換樹脂やイオン交換膜を劣化される。中和脱塩処理液中のＣｌ−濃度が低い場合はその影響は少ないが、本発明において中和、脱塩処理を行った中和脱塩処理液であっても、通常Ｃｌ−濃度は１０〜２０ｇ／Ｌと未だ高濃度である。このため、陽極室４７とこれに隣接する濃縮室４５又は希釈室４６はカチオン交換膜（パイポーラ膜であってもよい。）で分離して、酸化性の物質や陽極酸化により酸化性となる物質の陽極室４７への侵入を防止することが好ましいことから、陽極水についても、このような物質を含まないことが好ましく、このため、陽極室４７には、このような物質を含まない、純水又はアルカリ溶液を供給し、陽極水を循環使用する場合には、陽極室のみで循環させることが好ましい。
【００７０】
なお、図２は本発明における濃縮装置として好適な電気脱イオン装置の一例を示すものであって、本発明で用いる電気脱イオン装置は、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００７１】
例えば、濃縮室や希釈室の数や配置についても特に制限はなく、より多くの濃縮室および希釈室を設けても良く、また、図３に示す如く、濃縮室４５および希釈室４６を１室ずつ設けた電気脱イオン装置４Ａであっても良い。この電気脱イオン装置４Ａであっても、図２の電気脱イオン装置４と同様に、希釈室４６に導入された中和脱塩処理液中の有機アミン、ＮＨ４＋イオン、Ｎａ＋イオン等のカチオン成分がカチオン交換膜（Ｃ膜）４４を透過して濃縮室４５内に移行し、カチオン成分が濃縮室４５内に濃縮される。同様に、Ｃｌ−イオン等のアニオン成分がアニオン交換膜（Ａ膜）４３を透過して濃縮室４５に移行し、濃縮室４５内に濃縮される。
【００７２】
また、窒素化合物の濃縮装置としては、電気脱イオン装置ではなく、希釈室等にイオン交換体が充填されていないこと以外は電気脱イオン装置と同様の構成とされた電気透析装置を用いることもできる。
【００７３】
電気透析装置および電気脱イオン装置では、イオン移動による同様の機構で濃縮が行われるが、以下の理由により、特に中和脱塩処理液中の除去対象イオン濃度が低い場合には、電気脱イオン装置を用いるほうが効率的である。
【００７４】
即ち、被処理液と希釈水では電気伝導率が異なるため、電気透析装置を用いた場合は希釈室内に電流密度分布が起こり、抵抗の高い出口側で電流が流れにくくなる。その電流密度分布の緩和に、イオン交換樹脂等のイオン交換体の充填が有効である。また、被処理液中の除去対象イオン濃度が低い場合、電気透析ではイオン交換膜面のみが除去対象イオンの吸着サイトとなり、十分な除去効率が得られない。これに対して、電気脱イオン装置であれば、膜面だけではなく希釈室内に充填されているイオン交換樹脂等のイオン交換体も除去対象イオンの吸着サイトとなり、広範囲な領域で除去対象イオンを吸着することができるため、高効率な除去（希釈、濃縮）が可能となる。
【００７５】
更に、窒素化合物の濃縮装置としては、蒸留濃縮装置を用いることもできる。この場合には、中和脱塩処理液を塩が析出しない程度に濃縮することが好ましい。
【００７６】
なお、中和脱塩処理液中の窒素化合物を電気脱イオン装置又は電気透析装置で濃縮する場合、電気脱イオン装置又は電気透析装置の希釈室へ流入させる中和脱塩処理液の窒素化合物濃度が低くなると、電気脱イオン装置又は電気透析装置の効率が低下するため、中和脱塩処理液の窒素化合物濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以下になった場合は、処理を中断して中和脱塩処理液を触媒分解処理装置に供給して窒素化合物を分解するようにすることもできる。
【００７７】
中和脱塩処理液中の窒素化合物が濃縮された窒素化合物濃縮液（電気脱イオン装置又は電気透析装置の濃縮室から排出される濃縮液）は、熱分解又は液中燃焼処理等により処理することができるが、それに先立ち、必要に応じて、この濃縮液を更に濃縮して、窒素化合物の濃度を高めても良い。この場合の濃縮手段としては特に制限はないが、蒸留濃縮装置、特に減圧蒸留濃縮装置を用いるのが濃縮効率の面で有利である。
【００７８】
この濃縮液の濃縮の程度は、特に制限はないが、熱分解又は液中燃焼処理に供される濃縮液中の窒素化合物濃度が２５重量％以上、例えば４０〜９５重量％程度となるように濃縮することが好ましい。なお、窒素化合物がモノエタノールアミンである場合、濃度が７０重量％を超えると引火点を有する化合物となるため、その取り扱いの点から上限を７０重量％とすることが好ましい。
【００７９】
なお、中和脱塩処理液の蒸留濃縮又は濃縮液の更なる蒸留濃縮で得られる凝縮水は、電気脱イオン装置又は電気透析装置の電極室および／又は濃縮室に導入する純水として用いることができる。
【００８０】
一方、中和脱塩処理液を電気脱イオン装置又は電気透析装置で濃縮した場合に得られる希釈水（電気脱イオン装置又は電気透析装置の希釈室から排出される希釈水）は、中和脱塩処理液中の窒素化合物、その他のイオン成分が分離除去されたものであるが、必要に応じて、この希釈水を更に触媒分解等で処理した後、中和、放流することができる。
【実施例】
【００８１】
以下に実施例、比較例および実験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００８２】
なお、以下において、原水としては、下記表２に示す水質のコンデミ再生酸性模擬廃液を用いた。
【００８３】
【表２】
【００８４】
また、以下において、中和透析装置による中和、脱塩処理は、原水およびアルカリ溶液の全量を循環通水することによって行われているが、本発明における中和、脱塩処理は何ら全量循環通水処理に限定されるものではなく、原水、アルカリ溶液の一部のみを循環通水するものであってもよく、また、全量を一過式で通水するものであってもよい。
また、電気脱イオン装置による濃縮処理においても、希釈水および濃縮液の全量を循環通水しているが、その一部のみを循環通水するものであってもよく、全量を一過性で通水するものであってもよい。電極水についても同様である。
【００８５】
説明の便宜上まず比較例を挙げる。
【００８６】
［比較例１］
コンデミ再生酸性模擬廃液を中和、脱塩処理することなく、直接電気脱イオン装置で処理する実験を行った。
【００８７】
電気脱イオン装置としては、図３に示す構成のものを用いた。この電気脱イオン装置（Ｓｉｅｍｅｎｓ社製ＭＸ）は、隔膜としてアニオン交換膜４３とカチオン交換膜４４を交互に備え、隔膜面積は各々０．７５ｄｍ２で、希釈室４６、濃縮室４５、陽極室４７および陰極室４８の容積は各々６０ｍＬである。
【００８８】
アニオン交換膜４３としては（株）アストム製アニオン交換膜「ネオセプタＡＨＡ」を、カチオン交換膜４４としては（株）アストム製カチオン交換膜「ネオセプタＣＭＢ」を用いた。
また、希釈室４６および濃縮室４５には、それぞれ、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を等体積で混合したものを充填した。陽極室４７および陰極室４８にはカチオン交換樹脂のみを充填した。
カチオン交換樹脂としては三菱化学（株）製カチオン交換樹脂「ＳＫ１Ｂ」を用い、アニオン交換樹脂としては三菱化学（株）製アニオン交換樹脂「ＳＡ１０Ａ」を用いた。
【００８９】
図４は、用いた電気脱イオン装置の通水系統図であり、図１，３に示す電気脱イオン装置と同一部材には同一符号を付してある。図４に示すように、ポンプＰ４で濃縮液循環槽４９内の濃縮液を濃縮室４５に導入した後、濃縮液循環槽４９に循環通水した。また、被処理液循環槽３内にコンデミ再生酸性模擬廃液を入れ、この廃液をポンプＰ３で電気脱イオン装置の希釈室４６に導入し、希釈室４６からの希釈水は、被処理液循環槽３に返送して循環通水した。陽極室４７の陽極水、陰極室４８の陰極水も同様に、それぞれポンプＰ６，Ｐ７により、陽極水循環槽５１と陽極室４７、陰極水循環槽５２と陰極室４８を循環通水した。ただし、濃縮液と陰極水とは混合して循環通水してもよい。
【００９０】
被処理液循環槽３内にはコンデミ再生酸性模擬廃液を３Ｌ入れ、５００ｍＬ／ｈｒの流量で希釈室４６に通水し、一方、濃縮液循環槽４９に濃縮液として超純水を、被処理液量３Ｌの１／５の０．６Ｌに入れ、１００ｍＬ／ｈｒの流量で濃縮室４５に循環通水した。被処理液ポンプＰ３の出口側には、孔径１０μｍのプレフィルター（保安フィルター）１２を設け、被処理液中の微粒子成分を除去して、これが希釈室４６に流入するのを防止した。
【００９１】
陽極室４７、陰極室４８には超純水をそれぞれ７５ｍＬ／ｈｒの流量で循環通水した。
【００９２】
濃縮液、電極水として用いた超純水は、栗田工業（株）小型連続再生式純水装置（クリテノン（登録商標）ＳＨ型）で製造した比抵抗値１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水である。
この電気脱イオン装置には、直流電源装置（菊水電子工業（株）コンパクト可変スイッチング電源ＰＡＫ３５−１０Ａ）で２．５Ａの定電流設定（電流密度３．３Ａ／ｄｍ２）で通電して処理を行った。
【００９３】
この条件で、各々の室に循環通水を継続して行い、被処理液循環槽３内の希釈水のＭＥＡ濃度を経時的に測定し、ＭＥＡ濃度（ｍｇ／Ｌ）と被処理液量３Ｌを掛け合わせたＭＥＡ量（ｍｇ）の処理前からの減少量を、カチオン交換膜面積と通水時間で割った量（ｇ／ｈｒ／ｄｍ２）を、ＭＥＡ移動量として評価した。
【００９４】
また、移動したＭＥＡ量（ｇ／ｈｒ）に実験で用いたカチオン交換膜面積０．７５ｄｍ２を除した後、ＭＥＡ分子量の６１．０８（ｇ／ｍｏｌ）で除して、ＭＥＡモル移動量（ｍｏｌ／ｈｒ／ｄｍ２）を求め、用いた電流量２．５Ａ（Ｃ／ｓｅｃ）を、ファラデー定数９６４８５（Ｃ／ｍｏｌ）で除した０．０９３２（ｍｏｌ／ｈｒ）で割ることにより、ＭＥＡ移動の電流効率を算出した。
結果を表３に示した。
【００９５】
［実施例１］
コンデミ再生酸性模擬廃液を、接液面がポリテトラフルオロエチレンでコーティングされた中和透析装置（（株）アストム製）に通して中和、脱塩処理した後に、電気脱イオン装置で処理したこと以外は、比較例１と同様にして処理を行った。
この中和透析装置の系統図を図５に示す。図５において、図１に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００９６】
この中和透析装置では、原水槽１内の被処理液をポンプＰ１で原水室２２に導入した後、原水槽１に循環通水する一方で、アルカリ溶液貯槽２４内のアルカリ溶液をアルカリ溶液室２３に循環通水するように構成されている。
【００９７】
中和透析は、以下のように実施した。
アニオン交換膜２１としては、耐酸、耐アルカリ性に優れた（株）アストム製アニオン交換膜「ネオセプタＡＨＡ」を用いた。
コンデミ再生酸性模擬廃液５Ｌを原水槽１に入れて原水室２２に循環通水し、一方、アルカリ溶液としては、２ＮのＮａＯＨ水溶液（ＮａＯＨ濃度７．３重量％、コンデミ再生酸性模擬廃液のＨＣｌモル濃度１．２Ｎに対して約１．７倍）を被処理液と等量の５Ｌ準備し、中和透析装置２のアルカリ溶液室２３に導入し、アルカリ溶液貯槽２４を経て循環通水した。
【００９８】
原水循環ポンプＰ１およびアルカリ溶液循環ポンプＰ２としては、ダイヤフラムポンプを用い、原水室２２およびアルカリ溶液室２３の膜面流速がいずれも１ｃｍ／ｓｅｃとなるように通水した。
【００９９】
原水ポンプＰ１の出口側には、孔径１０μｍのプレフィルター（保安フィルター）１１を設けて原水中の微粒子成分を除去した。
【０１００】
この処理中に、原水槽１内の液ｐＨを測定し、ｐＨが７．８まで低下したときに、循環通水を停止し、原水槽１内の液５Ｌを電気脱イオン装置の被処理液として、比較例１と同様に処理し（ただし、濃縮液量は、被処理液量の１／５の１Ｌとした。）、同様にＭＥＡ移動速度とＭＥＡ移動の電流効率を求め、結果を表３に示した。
【０１０１】
また、原水であるコンデミ再生酸性模擬廃液の水質および中和脱塩処理液の水質と、中和、脱塩処理後のアルカリ溶液（アルカリ廃液）の水質を表４に示した。
なお、表４には、後掲の比較例２におけるアニオン交換処理水の水質を併記した。
【０１０２】
また、電気脱イオン装置における処理を１７時間継続した後の電気脱イオン装置の被処理液循環槽内の希釈水のＭＥＡ濃度と、濃縮液循環槽内の濃縮液のＭＥＡ濃度、この値から求めた濃度倍率と産廃削減効果を調べ、結果を表５に示した。
【０１０３】
なお、中和透析装置のアルカリ溶液側には、コンデミ再生酸性模擬廃液から若干の窒素化合物の移行があるため、アルカリ廃液はコバルト触媒湿式酸化装置（栗田工業製）で分解後、中和して放流した。
【０１０４】
［実施例２］
実施例１において、電気脱イオン装置における通電量を４Ａとし、電流密度を５．３Ａ／ｄｍ２としたこと以外は同様にして処理を行い、同様にＭＥＡ移動速度とＭＥＡ移動の電流効率を求め、結果を表３に示す。
【０１０５】
【表３】
【０１０６】
【表４】
【０１０７】
【表５】
【０１０８】
表３より次のことが分かる。
比較例１では、ｐＨが０．１以下でＨ＋濃度が大過剰のコンデミ再生酸性模擬廃液をそのまま電気脱イオン装置で処理したため、ＭＥＡ移動の電流効率が非常に悪い結果となった。
これに対して、実施例１，２では中和透析でＣｌ−を脱塩すると共に中和しているため、ＭＥＡ移動速度が上がり、電流効率も著しく高い。
【０１０９】
また、表４より明らかなように、中和透析処理後は、Ｃｌ−濃度が処理前の４０％に削減することができており、中和しながら脱塩が可能であることが分かる。
【０１１０】
更に、表５に示されるように、中和透析後の中和脱塩処理液のＭＥＡ濃度１２５００ｍｇ／Ｌに対して、電気脱イオン装置の希釈水のＭＥＡ濃度は８００ｍｇ／Ｌまで低減され、濃縮液のＭＥＡ濃度は７２０００ｍｇ／Ｌとなった。これは濃縮倍率で５．８倍となり、このような処理をせずにコンデミ再生酸性模擬廃液を産業廃棄物として排出した場合に比べ、産廃削減効果としては８３％の削減率を得ることとなり、これを熱分解又は液中燃焼処理する場合の処理コストを大幅に低減することができる。
【０１１１】
［比較例２］
コンデミ再生酸性模擬廃液をアニオン交換処理してＣｌ−の脱塩処理を行う実験を行った。
処理フローを図６に示す。
【０１１２】
アニオン交換樹脂５Ｌを充填したカラムに、コンデミ再生酸性模擬廃液を５Ｌ通水し、流出液をアニオン交換処理水として回収した（工程ａ）。その後、エアー押し出した後（工程ｂ）、２ＮのＮａＯＨ水溶液を１Ｌ通水してアニオン交換樹脂を再生した後（工程ｃ）、エアー押し出しし（工程ｄ）、更に純水通水（洗浄）（工程ｅ）を行った。工程ｂ〜ｅの流出液は押出水として回収した。
【０１１３】
上記の工程ａ〜ｅを一度終えた後、再度、工程ａ〜ｅを行い、アニオン交換処理水、押出水を採取し、アニオン交換処理水は蒸留濃縮に供し、押出水は触媒酸化処理に供した。
【０１１４】
この処理におけるコンデミ再生酸性模擬廃液の水質と、アニオン交換処理水の水質と、工程ｂの流出液の水質を表６に示した。
【０１１５】
【表６】
【０１１６】
表６より、次のことが分かる。
アニオン交換処理では、中和透析に特有なＮａ＋のリークがなく、Ｃｌ−濃度も５４０００ｍｇ／Ｌから１６４００ｍｇ／Ｌに低減することはできたが、アニオン交換樹脂中の表面細孔にＭＥＡ、ＮＨ４＋が水溶液ごと吸着してしまうため、樹脂中に残された液をエアー押し出しした際に、これらの窒素化合物が検出された。つまり、工程ｂの最初の押出水のＭＥＡ濃度だけでも７６００ｍｇ／Ｌとなってしまい、さらには、ＭＥＡはアニオン交換樹脂に残留するため、２ＮのＮａＯＨ再生液にも１５００ｍｇ／Ｌ、純水洗浄時にも５００ｍｇ／ＬのＭＥＡが検出されており、後段の触媒酸化処理が高負荷となり経済的に合わないことが分かる。
【０１１７】
［実験例１］
実施例１において、２０日間電気脱イオン装置における処理を継続し、２０日後の電圧と陽極室の圧力損失を調べ、初期値に対する増加の程度を求めて結果を表７に示した。
【０１１８】
［実験例２］
実験例１において、陽極室に、Ｃｌ−イオンを含む濃縮液を混合して循環させたこと以外は同様にして処理を行い、同様に２０日後の電圧と陽極室の圧力損失を調べ、初期値に対する増加の程度を求めて結果を表７に示した。
この実験例２では、陽極室で次亜塩素酸が発生するためイオン交換樹脂（特にアニオン交換樹脂）が劣化し、粒径が細かくなったイオン交換樹脂が濃縮液循環槽に流入してくる様子が見られた。
【０１１９】
【表７】
【０１２０】
表７の結果から次のことが分かる。
実験例２では、イオン交換樹脂表面が酸化劣化を受けて一部分解した樹脂が空隙を埋めることで陽極室の圧力損失が上がった上に、おそらくは、樹脂からのイオン交換基の脱落などによって電圧が上昇した。
一方、実験例１では、陽極室での酸化性物質の生成を防止した条件となっているため、実験例２のような劣化挙動は見られなかった。
【符号の説明】
【０１２１】
１ 原水槽
２ 中和透析装置
３ 被処理液循環槽
４，４Ａ 電気脱イオン装置
５ 処理水槽
１３ 産廃受槽
２１ アニオン交換膜
２２ 原水室
２３ アルカリ溶液室
２４ アルカリ溶液貯槽
４１ 陽極
４２ 陰極
４３ アニオン交換膜（Ａ膜）
４４ カチオン交換膜（Ｃ膜）
４５ 濃縮室
４６ 希釈室
４７ 陽極室
４８ 陰極室
４９ 濃縮液循環槽
５１ 陽極水循環槽
５２ 陰極水循環槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素化合物を有する酸性液から、効率的に窒素化合物を分離して濃縮する処理装置と方法に関する。詳しくは原子力発電所や火力発電所の復水脱塩装置の再生時に排出されるモノエタノールアミン含有希塩酸廃液等の窒素化合物含有酸性液から、モノエタノールアミン等の窒素化合物を効率的に分離濃縮する処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電や火力発電の復水工程では、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）などのアミン類が蒸気生成ラインの防食剤として用いられている。通常、これらのアミン類は、ライン中に設けられた復水脱塩装置（以下「コンデミ」と称す場合がある。）のカチオン交換樹脂に捕捉され、復水脱塩装置の再生の際に再生廃液に含まれて排出される。排出されたアミン類は、ＣＯＤ源や富栄養化源となって河川や湖沼を汚染するため、これを処理する必要がある。
【０００３】
従来、モノエタノールアミンの処理方法として、電気分解（例えば、特許文献１）、生物処理、活性炭吸着、又は湿式酸化（触媒分解、熱分解）による方法が提案されているが、いずれも、反応速度が遅い、処理エネルギーコストが過大である、などの問題がある。
【０００４】
特許文献２，３では、貴金属担持触媒を用いてアミン化合物を接触酸化処理しているが、アミン濃度が高い場合は触媒の劣化速度も速くなり、触媒の交換頻度が増す上に、酸化剤の添加コストも莫大となり、非経済的である。また、加温下で反応させるため、加熱エネルギーコストも問題となる。
【０００５】
特許文献４では、アルカノールアミン含有酸性廃液を中和せずにそのまま減圧蒸留濃縮しているが、濃縮により腐食性が増すため、高価な防食処理を施した濃縮装置が必要となる。一般に、液中のＣｌ−濃度が５％を超えると、多くの材料は、耐腐食性を維持し得ず、例えばフェライト系ステンレス２５ＣｒはＣｌ−濃度５％以下では使用できるが、５％を超えると使用することができない（装置材料耐食表：化学工業社出版）。
【０００６】
特許文献５では、陰イオン交換膜を用いた電気透析処理でＣｌ−を除去した後、湿式触媒処理でモノエタノールアミン以外の含有物質を分解処理し、その後にモノエタノールアミンを回収しているが、電気透析のコストも触媒処理のコストも莫大となるため非経済的である。特に、コンデミ再生廃液中には、イオン交換樹脂の再生に用いられた多量の塩酸が共存することにより、次のような問題がある。即ち、Ｈ＋イオンとその他カチオン成分（モノエタノールアミン、アンモニア、ヒドラジンなど）ではモル電気伝導率の関係から、当量として同等であっても、電気透析で移動する移動量はＨ＋イオンが圧倒的に多い（例えば、２５℃の水溶液中の無限希釈におけるモル伝導率λ∞は、Ｈ＋：３４９．８Ｓ・ｃｍ２／ｍｏｌ、ＮＨ４＋：７３．５Ｓ・ｃｍ２／ｍｏｌ）。従って、このコンデミ再生廃液の処理においては、単に電気透析を用いても、Ｈ＋イオンの移動ばかりに電力が消費され、エネルギーコストが過大になり、極めて非効率的である。
【０００７】
また、特許文献６では、廃酸から酸を除去回収するために、イオン交換膜を用いた電気透析が用いられているが、膜面積が過大になる上に、原理的に廃酸よりも高濃度な酸を得ることができず、また、水の浸透により透析廃液量のほうが原液より増大する、透析廃液の中にも廃酸が混入する、などといった制約や欠点がある。
【０００８】
特許文献７では、有機アミン含有再生廃液の処理に当たり、この廃液を加熱して水分を蒸発させ、得られた濃縮液から有機アミンを気化させているが、この廃液からの水分の蒸発に多大な熱エネルギーが必要となる上に、濃縮によりＣｌ−イオン濃度が非常に高くなるために、装置への腐食の影響が懸念される。また、アルカリを添加して中和した後加熱蒸発させる場合には、ＮａＯＨ等のアルカリの添加で塩類濃度が高くなり、塩の析出のためにメンテナンス頻度が高くなることが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２３９３７１号公報
【特許文献２】特許第３７３９４５２号公報
【特許文献３】特許第３５６８２９８号公報
【特許文献４】特許第３０８３５０４号公報
【特許文献５】特開２００５−６６５４４号公報
【特許文献６】特開２００７−７６５５号公報
【特許文献７】特開平９−３１４１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように、従来、コンデミの再生時に排出されるモノエタノールアミン含有希塩酸廃液等の窒素化合物含有酸性液を効率的かつ経済的に処理することができる技術は提供されておらず、その開発が望まれている。
即ち、窒素化合物含有酸性液を直接電気透析に供しても、極めて非効率であり、電気透析の前処理として、窒素化合物含有酸性液を中和すると共にＣｌ−イオンだけを効果的に除去できる手法が望まれる。また、中和に当たり、液量や総イオン量を増加させることがなく、Ｃｌ−イオンの除去手段としても、濃縮による腐食性の増大の問題があることから、腐食性を増大させることのない技術が望まれる。
【００１１】
本発明は、コンデミの再生時に排出されるモノエタノールアミン含有希塩酸廃液等の窒素化合物含有酸性液を効率的かつ経済的に処理する装置と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】
【００１２】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、アニオン交換膜およびアルカリ溶液を用いた中和透析処理で、窒素化合物含有酸性液の中和と脱塩を行うことができ、得られた中和脱塩処理液から窒素化合物を効率的に分離濃縮することが可能となることを見出した。
【００１３】
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【００１４】
本発明（請求項１）の窒素化合物含有酸性液の処理装置は、窒素化合物を含有する酸性液の処理装置であって、アニオン交換膜によって一方の室と他方の室とに隔てられた前記一方の室に該酸性液を通水すると共に、前記他方の室にアルカリ溶液を通水して該酸性液を中和および脱塩する中和脱塩装置と、該中和脱塩装置で中和および脱塩された中和脱塩処理液中の窒素化合物を濃縮する濃縮装置とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２の窒素化合物含有酸性液の処理装置は、請求項１において、前記濃縮装置が、蒸留濃縮装置、電気脱イオン装置および電気透析装置のいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の窒素化合物含有酸性液の処理装置は、請求項２において、前記濃縮装置が電気脱イオン装置又は電気透析装置であり、該電気脱イオン装置又は電気透析装置の陽極室に通水される陽極水が酸化性の物質又は陽極酸化されて酸化性となる物質を含まないことを特徴とする。
【００１７】
請求項４の窒素化合物含有酸性液の処理装置は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記中和脱塩処理液のｐＨが５〜９であることを特徴とする。
【００１８】
本発明（請求項５）の窒素化合物含有酸性液の処理方法は、窒素化合物を含有する酸性液の処理方法であって、アニオン交換膜によって一方の室と他方の室とに隔てられた前記一方の室に該酸性液を通水すると共に、前記他方の室にアルカリ溶液を通水して該酸性廃液を中和および脱塩する中和脱塩工程と、該中和脱塩工程で中和および脱塩された中和脱塩処理液中の窒素化合物を濃縮する濃縮工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の窒素化合物含有酸性液の処理方法は、請求項５において、前記濃縮工程が、蒸留濃縮装置、電気脱イオン装置および電気透析装置のいずれかによる濃縮工程であることを特徴とする。
【００２０】
請求項７の窒素化合物含有酸性液の処理方法は、請求項６において、前記濃縮工程が電気脱イオン装置又は電気透析装置による濃縮工程であり、該電気脱イオン装置又は電気透析装置の陽極室に、酸化性の物質又は陽極酸化されて酸化性となる物質を含まない陽極水を通水することを特徴とする。
【００２１】
請求項８の窒素化合物含有酸性液の処理方法は、請求項５ないし７のいずれか１項において、前記中和脱塩処理液のｐＨが５〜９であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、窒素化合物含有酸性液を、まず、アニオン交換膜を介するアルカリ溶液による中和透析処理で中和および脱塩処理することにより、後段の濃縮処理に有利な液に調整することができる（請求項１，５）。
即ち、前述の如く、窒素化合物含有酸性液を直接電気透析処理して、窒素化合物（ＭＥＡ、ＮＨ４＋などのカチオン成分）を除去しようとしても、カチオン側で移動させる対象イオンが主にＨ＋イオンとなり、極めて非効率であるが、アニオン交換膜を用いた中和透析により、電気透析処理又は電気脱イオン処理の阻害因子となるＨ＋イオンが窒素化合物よりも十分少なくなる程度にまで中和することにより、後段の電気脱イオン装置又は電気透析装置で効率的に窒素化合物を除去することができるようになる。しかも、この中和透析により、Ｈ＋イオンのみならず、Ｃｌ−イオンも脱塩除去されることにより、総イオン溶解量が少ない溶液とすることができ、後段の濃縮処理が容易となる。
【００２３】
窒素化合物含有酸性液に直接アルカリを添加して中和すると、Ｎａ＋などのアルカリ金属イオンが増加し、後工程の電気脱イオン装置又は電気透析装置において、カチオン成分移動量に占めるＮａ＋比率が上がり、窒素化合物の移動効率が低下するが、本発明によるアニオン交換膜を用いる中和透析処理は、窒素化合物含有酸性液に直接アルカリを添加して中和する方法とは異なり、中和処理液の総イオン量を上げることがない。
【００２４】
また、中和脱塩処理液中の窒素化合物を蒸留濃縮する場合であっても、予め、中和、脱塩処理されているため、濃縮時に高酸性、高塩類濃度となることによる装置腐食の問題も解消される。
【００２５】
本発明において、中和脱塩処理液中の窒素化合物の濃縮は、蒸留濃縮装置、電気脱イオン装置又は電気透析装置で行うことが好ましく、特に、電気脱イオン装置又は電気透析装置を用いることが好ましく、とりわけ電気脱イオン装置によることが濃縮効率の面で好ましい（請求項２，６）。
【００２６】
中和脱塩処理液中の窒素化合物の濃縮を電気脱イオン装置又は電気透析装置で行う場合、この電気脱イオン装置又は電気透析装置の陽極室には、酸化性の物質又は陽極酸化されて酸化性となる物質を含まない水又は水溶液を陽極水として通水することが好ましい（請求項３，７）。即ち、電気脱イオン装置又は電気透析装置では、除去対象イオンとしては、カチオン成分だけではなく、アニオン成分の移動もあるため、濃縮室にＣｌ−が入り込む。Ｃｌ−が陽極と接触すると陽極酸化反応を受けて、酸化力のある次亜塩素酸になり、イオン交換樹脂やイオン交換膜を劣化させる。Ｃｌ−濃度が低い場合はその影響は少ないが、中和、脱塩処理後の中和脱塩処理液でもＣｌ−濃度は１０〜２０ｇ／Ｌと高いため、例えば、濃縮室から流出した濃縮液と陽極室から流出した陽極水とを混合して陽極室に循環させると、濃縮室に濃縮されたＣｌ−が陽極室で陽極酸化反応を受けて次亜塩素酸となり、イオン交換樹脂やイオン交換膜の劣化を促進して、装置の寿命を低下させる原因となる。同様に陰極水と濃縮液は混合して循環するためＣｌ−が入っていることから、陽極水に混合して循環させると陰極水と濃縮液中のＣｌ−が次亜塩素酸となる。
【００２７】
従って、陽極室は隣接する脱塩室又は濃縮室とカチオン交換膜（バイポーラ膜であってもよい）により分離した上で、陽極水を循環する場合、濃縮液や他の室の流出液と混合することなく、陽極室のみで陽極水を循環して、陽極室に、酸化性の物質やＣｌ−イオンのように陽極酸化されて酸化性となる物質が流入しないようにすることが好ましい。
【００２８】
本発明において、窒素化合物含有酸性液の中和、脱塩処理は、得られる中和脱塩処理液のｐＨが５〜９程度となるまで行うことが好ましく、このようなｐＨとなるまで中和、脱塩処理を行うことにより、後工程の窒素化合物の濃縮処理における阻害物質を十分に除去した中和脱塩処理液を得ることができる（請求項４，８）。
【００２９】
本発明は、特に原子力発電や火力発電の復水脱塩工程から排出されるコンデミ再生廃液の処理に有効であり、モノエタノールアミン含有希塩酸廃液等のコンデミ再生廃液に含まれる復水の防食剤由来のＭＥＡやＮＨ４−成分を、廃液中の酸成分や塩成分の濃縮による腐食の問題を引き起こすことなく、効率的に濃縮して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の窒素化合物含有酸性液の処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明に係る窒素化合物の濃縮装置として好適な電気脱イオン装置の一例の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明に係る窒素化合物の濃縮装置として好適な電気脱イオン装置の他の例の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図４】比較例１で採用した電気脱イオン装置の構成を示す系統図である。
【図５】実施例１で採用した中和透析装置の構成を示す系統図である。
【図６】比較例２におけるアニオン交換処理の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に本発明の窒素化合物含有酸性液の処理装置および処理方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
なお、本明細書では、本発明で処理する窒素化合物含有酸性液が、酸として塩酸（ＨＣｌ）を含み、このような窒素化合物含有酸性液をアルカリ溶液として水酸化ナトリウム水溶液を用いて中和、脱塩処理する場合を例示して、本発明を説明するが、本発明で処理対象とする窒素化合物含有酸性液に含まれる酸は、塩酸に限らず、硫酸等の他の酸であってもよい。窒素化合物含有酸性液に含まれる酸が硫酸等の他の酸の場合、以下の説明において、Ｃｌ−イオンはＳＯ４２−イオン等の酸のＨ＋の対となるアニオンであり、また、アルカリ溶液として水酸化ナトリウム水溶液以外のアルカリ溶液を用いた場合、以下の説明において、Ｎａ＋イオンはＫ＋イオン等のアルカリのＯＨ−の対となるカチオンである。
【００３３】
図１は、本発明の窒素化合物含有酸性液の処理装置の実施の形態を示す系統図であり、この装置は、原水槽１、中和透析装置２、中継槽を兼ねた電気脱イオン装置４の被処理液循環槽３、電気脱イオン装置４、および処理水槽５で主に構成される。
【００３４】
［窒素化合物含有酸性液］
本発明の処理対象となる窒素化合物を含有する酸性液としては、特に制限はないが、例えば火力発電所や加圧水型原子力発電所などにおいて、防食剤としてモノエタノールアミン（ＭＥＡ）やモルホリンなどの有機アミンを添加した復水の脱塩装置（コンデミ）に用いられるカチオン交換樹脂を再生した廃液（以下、「コンデミ再生酸性廃液」と称す場合がある。）を挙げることができる。
【００３５】
カチオン交換樹脂の再生には、塩酸や硫酸等の酸が用いられるため、このコンデミ再生酸性廃液には脱着した有機アミン（正確には有機アミンの酸塩）と再生薬品としての塩酸や硫酸などの酸のほか、微量の銅イオン、鉄イオン、また有機アミンの分解物であるアンモニアなどが含まれている。
【００３６】
このようなコンデミ再生酸性廃液の有機アミン濃度やその他の水質成分濃度やｐＨは、その廃液の種類によって異なるが、例えば以下のような水質である。
【００３７】
【表１】
【００３８】
［中和、脱塩処理］
本発明においては、まず、アニオン交換膜によって一方の室と他方の室とに隔てられた一方の室に窒素化合物含有酸性液（以下「原水」と称す場合がある。）を通水すると共に、他方の室にアルカリ溶液を通水して原水を中和および脱塩する。
【００３９】
この原水の中和、脱塩処理に用いる装置としては、アニオン交換膜を用いた中和透析装置（拡散透析装置）２が好適に使用される。
【００４０】
図１は、原水の中和、脱塩処理に、中和透析装置（拡散透析装置）２を用いた例を示し、原水槽１内の原水は、ポンプＰ１により、プレフィルター１１で微粒子成分が除去された後、内部がアニオン交換膜２１で原水室２２とアルカリ溶液室２３とに仕切られた中和透析装置２の原水室２２に導入される。ここでプレフィルター１１は必要に応じて設けられるものである。一方、アルカリ溶液室２３には、アルカリ溶液貯槽２４から、ポンプＰ２によりアルカリ溶液が導入される。
【００４１】
このアルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム等の溶解性アルカリ化合物の水溶液を用いることができる。
【００４２】
一般に、コンデミに用いられる樹脂比率はアニオン交換樹脂よりもカチオン交換樹脂の方が高く、コンデミ再生廃液としてはカチオン交換樹脂の再生酸性廃液よりも、ＮａＯＨを含むアニオン交換樹脂の再生廃液（以下「コンデミ再生アルカリ廃液」と称す場合がある。）の方が過剰となっている。
また、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混床樹脂を分離するために、１６重量％のＮａＯＨ水溶液を用いてアニオン交換樹脂、１６重量％ＮａＯＨ水溶液、カチオン交換樹脂の比重差を利用して分離する技術を用いている現場では、別途、この分離に用いたアルカリ廃液が排出される。
このようにコンデミの再生現場では、アルカリ廃液が過剰に排出されるため、本発明においては、このようなコンデミ再生アルカリ廃液等のアルカリ廃液をアルカリ溶液として用いることもできる。
アルカリ溶液としては、更に他の施設から排出されるアルカリ廃液を用いてもよい。
【００４３】
中和透析装置２では、原水室２２に導入された原水中のＣｌ−イオンがアニオン交換膜２１を透過してアルカリ溶液室２３に移動することにより脱塩され、一方、アルカリ溶液室２３内のＯＨ−イオンがアニオン交換膜２１を透過して原水室２２に移動することにより原水が中和される。原水室２２の流出液は原水槽１に返送され、原水は循環処理される。一方、アルカリ溶液室２３からの流出液もアルカリ溶液貯槽２４に返送されて循環される。
【００４４】
このような中和透析装置２による中和、脱塩処理においては、次のような態様を採用することが好ましい。
【００４５】
(1) アニオン交換膜２１としては、耐酸性、耐アルカリ性に優れた膜を用いる。また、中和透析装置２の接液面も、耐腐食性に優れた材料で構成されていることが好ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂でライニングしたものが好ましい。
【００４６】
(2) Ｃｌ−イオンおよびＯＨ−イオンの透過移動速度を高めるために、アニオン交換膜面近傍の濃度分極を低減するべく、膜面流速を高めることが好ましく、具体的には、原水室２２側およびアルカリ溶液室２３側の膜面流速をそれぞれ０．１ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えば１〜８ｃｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。膜面流速が低いとＣｌ−イオンおよびＯＨ−イオンの移動速度を速くすることができず、所望の中和脱塩処理液を得るために長時間を要するようになる。ただし、膜面流速を過度に高くすることは、装置構成上現実的ではない。このような膜面流速を得るために、原水ポンプＰ１およびアルカリ溶液ポンプＰ２としては、高流速送液が可能なダイヤフラムポンプ等を用いることが好ましい。
【００４７】
(3) アルカリ溶液としては、原水の酸濃度よりも高いアルカリ濃度のものを用いることが好ましく、原水の酸濃度に対して、規定（Ｎ）値で１倍以上、特に２〜４倍程度のアルカリ濃度のアルカリ溶液を用いることが好ましい。即ち、例えば、原水のＨＣｌ濃度が、１．２Ｎであれば、アルカリ溶液としては、１．２〜４．８Ｎ、特に２Ｎ程度のＮａＯＨ水溶液を用いることが好ましい。このアルカリ溶液のアルカリ濃度が低いと、効率的な中和を行えない。ただし、アルカリ溶液は、その取り扱い性等の面で、上記濃度以下とすることが好ましい。
従って、特にアルカリ溶液として、前述のコンデミ再生アルカリ廃液等の廃液を用いる場合、必要に応じてＮａＯＨ等のアルカリを添加してｐＨ調整を行うことが好ましい。
【００４８】
(4) 中和、脱塩処理は、得られる中和脱塩処理液（原水室２２からの流出液）のｐＨが中性、例えば５〜９程度になった時点で終了し、得られた中和脱塩処理液は次の濃縮処理に供することが好ましい。
この中和脱塩処理液のｐＨが３未満では、中和、脱塩処理が不十分であり、濃縮処理に先立ち、中和、脱塩処理を行うことによる本発明の効果を十分に得ることができない。中和脱塩処理液のｐＨを過度に上げると、アルカリ溶液室２３側からアニオン交換膜２１を透過して原水室２２側に移行するＮａ＋イオン量が増え（以下に記載するように、アニオン交換膜であっても若干量のカチオン成分の透過がある。）、後工程の濃縮処理における総イオン量が増加して非効率である。
【００４９】
このｐＨ管理の目的で、中和透析装置２の原水室２２の流出配管に通液型ｐＨ計を設置して、原水室２２の流出液のｐＨを監視し、このｐＨ値が所定値に達したら、原水室２２の流出液の送液を、原水槽１から電気脱イオン装置４の被処理液循環槽３に切り換えるようにしても良い。
【００５０】
アニオン交換膜２１であってもカチオン成分を透過することは一般的に知られており、上述のような中和、脱塩処理で、アルカリ溶液２３側から原水室２２へのカチオン成分（例えばＮａＯＨのＮａ＋イオン）の移動が、また、原水室２２側からアルカリ溶液室２３への窒素化合物由来のカチオン成分の移動がある。
従って、原水の中和、脱塩処理に使用されたアルカリ溶液（以下、「アルカリ廃液」と称す場合がある）は、原水から透析したＣｌ−イオンを含み、原水の中和（原水室へのＯＨ−イオンの透析）でｐＨが低下した弱アルカリ性の液であると共に、原水室２２からアニオン交換膜２１を透過した若干量の窒素化合物を含むものである。ただし、この窒素化合物濃度は低いことから、このアルカリ廃液は、触媒酸化装置等で窒素化合物を分解した後、酸で中和して放流することができる。
【００５１】
なお、中和透析装置２における原水室２２の原水流通方向とアルカリ溶液室２３のアルカリ溶液の流通方向は、並流であっても向流であってもよいが、酸性液のアルカリ消費量とアルカリ性液の酸消費量に差をつけて、出口水質を中性に近づけるには、図１に示すように向流通水であることが好ましい。
【００５２】
また、原水およびアルカリ溶液は一過式で通水することも可能であるが、一般的には、一過式の通水では十分な中和透析を行えないことから、図１に示すような循環通水とすることが好ましい。
バッチ式ではなく、連続処理を行う場合には、原水槽１に原水を導入すると共に、中和透析装置２の原水室２２から返送された中和脱塩処理液を原水槽１に受け、この原水槽１から槽内液の一部を取り出して次の濃縮処理に供することが好ましい。
【００５３】
図１において、中和透析装置２には、１枚のアニオン交換膜２１により原水室２２とアルカリ溶液室２３とがそれぞれ１室ずつ形成されているが、中和透析装置２の構成はこれに何ら限定されず、例えば、アルカリ溶液室／アニオン交換膜／原水室／アニオン交換膜／アルカリ溶液室／アルカリ交換膜／原水室／アニオン交換膜／アルカリ溶液室というように、複数枚のアニオン交換膜により、複数の原水室とアルカリ溶液室とが交互に形成されたものであってもよい。
【００５４】
本発明によれば、このような中和透析装置を用いた中和、脱塩処理により、原水を、前述の如く、ｐＨ５〜９、例えばｐＨ６〜８（ｐＨ７程度）の中性に中和すると共に、好ましくはＣｌ−イオン濃度が原水のＣｌ−イオン濃度の３０〜５０％にまで低減した中和脱塩処理液を得ることができる。なお、この中和脱塩処理液中の窒素化合物を電気脱イオン装置又は電気透析装置で濃縮する場合、通電のための被処理液のイオン濃度を確保する上で中和脱塩処理液の窒素化合物濃度は１０００ｍｇ／Ｌ以上、特に５０００〜２００００ｍｇ／Ｌ程度であることが好ましい。
【００５５】
［濃縮処理］
原水の中和脱塩処理液は、次いで、液中の窒素化合物の濃縮処理に供する。
【００５６】
この濃縮処理は、蒸留濃縮、或いは電気脱イオン装置又は電気透析装置などを用いて行うことができるが、特に、電気脱イオン装置又は電気透析装置を好適に用いることができ、とりわけ電気脱イオン装置を用いるのが好ましい。
【００５７】
電気脱イオン装置又は電気透析装置は、陽極および陰極と、陽極と陰極との間に、イオン透過性の隔膜により区画された希釈室および濃縮室とを備え、陽極／陰極間に直流電圧を印加することにより、希釈室に導入された中和脱塩処理液中の有機アミンおよびＮＨ４＋等の窒素化合物由来のイオンと、Ｎａ＋、Ｃｌ−などの酸、アルカリ由来のイオンをイオン透過性の隔膜を透過させて濃縮室内に分離回収する。
【００５８】
図１は、窒素化合物の濃縮に電気脱イオン装置４を用いた例を示し、中和透析装置２の原水室２２から流出した中和脱塩処理液は、電気脱イオン装置４の被処理液循環槽３を経て、ポンプＰ３により、プレフィルター１２にて微粒子成分が除去された後、電気脱イオン装置４に導入される。ここでプレフィルター１２は必要に応じて設けられるものである。
【００５９】
図２，３は、本発明において、窒素化合物の濃縮装置として好適に用いられる電気脱イオン装置の一例の概略構成を示す模式的な断面図であり、図２，３において、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００６０】
図１の電気脱イオン装置４は、電極（陽極４１、陰極４２）の間に複数のアニオン交換膜（Ａ膜）４３およびカチオン交換膜（Ｃ膜）４４を交互に配列して濃縮室４５と希釈室４６とを交互に形成したものである。
【００６１】
この希釈室４６には、カチオン交換体であるカチオン交換樹脂のみ、或いは、アニオン交換体であるアニオン交換樹脂とカチオン交換体であるカチオン交換樹脂が混合もしくは複層状に充填されている。なお、イオン交換体としては、イオン交換樹脂に限らず、イオン交換繊維もしくはグラフト交換体等を用いてもよい。希釈室４６に充填されるアニオン交換体とカチオン交換体の比率（体積比）は、アニオン交換体：カチオン交換体＝９５〜０：５〜１００とすることが好ましい。このように、カチオン交換体のみか、或いは、カチオン交換体とアニオン交換体との併用とする理由は、希釈室４６内には、カチオン交換体が流路となるセル中に存在していれば、除去効率の向上を図ることができるとの理由による。
【００６２】
また、濃縮室４５と、陽極室４７および陰極室４８にも、必要に応じてアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混合して充填されている。イオン交換樹脂などのイオン交換体のほか、活性炭又は金属等の電気伝導体が濃縮室４５、陽極室４７および陰極室４８に充填されていてもよい。電気伝導体としては、これら濃縮室、陽極室および陰極室における電気抵抗値を安定化させるため、被処理液又は希釈水の電気抵抗を低下させることができ、セルの通水圧力を高めないものであれば良く、特に制限はない。ただし、電極に直接触れることで酸化還元を受けやすい材料は不向きである。
【００６３】
陽極室４７には、アニオン交換樹脂を充填せず、充填する場合、カチオン交換樹脂のみとする。これは、アニオン交換樹脂が酸化劣化を受けやすいためである。
【００６４】
電気脱イオン装置４の被処理液である中和脱塩処理液は、希釈室４６に導入され、濃縮室４５、陽極室４７および陰極室４８には純水が導入される。被処理液が希釈室４６内を流通する間に、液中の有機アミン、ＮＨ４＋イオン、Ｎａ＋イオン等のカチオン成分がカチオン交換膜（Ｃ膜）４４を透過して濃縮室４５内に移行し、カチオン成分が濃縮室４５内に濃縮される。同様に、Ｃｌ−イオン等のアニオン成分がアニオン交換膜（Ａ膜）４３を透過して濃縮室４５に移行し、濃縮室４５内に濃縮される。
【００６５】
濃縮室４５から排出された濃縮液の一部は、濃縮率を高めるために、濃縮液循環槽４９を経てポンプＰ４により濃縮室４５の入口側に循環され、残部は産廃受槽（産業廃棄物受槽）１３に貯留される。従って、濃縮室４５には系外へ排出される濃縮液に相当する分の純水が補給水として導入される。
【００６６】
濃縮室４５から排出される濃縮液のうち、濃縮室４５の入口側に循環される循環液量は、目的とする濃縮度や処理効率に応じて適宜決定されるが、通常、濃縮室４５から排出される全濃縮液の１〜２０％程度とすることが好ましい。
【００６７】
希釈室４６から排出される希釈水は、被処理液である中和脱塩処理液中のカチオン成分およびアニオン成分が分離除去されたものであり、処理水槽５を経てポンプＰ５により排出され、必要に応じて触媒分解等の排水処理に供される。また、この希釈水は、電気脱イオン装置（又は電気透析装置）の電極水および／又は濃縮室に導入する純水として用いることもできる。更に、中和透析装置２に用いるアルカリ溶液調製のための純水として用いることもできる。
【００６８】
陽極室４７および陰極室４８から排出される電極室排水は、陽極水と陰極水を混和した後、必要に応じて適切な処理を行い、放流排出したり、電極室給水に再利用したりすることができるが、以下の理由により、陽極室４７へのＣｌ−イオンの侵入を避けるべく、電極水を循環使用する場合は、陽極水と陰極水とを混合せずに、陽極水のみを循環させることが好ましい。この陽極水は純水であってもよく、アルカリ溶液、例えば、０．１〜１Ｎ程度のＮａＯＨ等のアルカリ水溶液であってもよい。
【００６９】
電気脱イオン装置又は電気透析装置においては、除去対象イオンとして、カチオンだけでなくアニオン成分も移動させるため、濃縮室にＣｌ−イオンが入り込む。そのＣｌ−イオンが陽極と接触すると陽極酸化反応を受けて、酸化力のある次亜塩素酸になり、イオン交換樹脂やイオン交換膜を劣化される。中和脱塩処理液中のＣｌ−濃度が低い場合はその影響は少ないが、本発明において中和、脱塩処理を行った中和脱塩処理液であっても、通常Ｃｌ−濃度は１０〜２０ｇ／Ｌと未だ高濃度である。このため、陽極室４７とこれに隣接する濃縮室４５又は希釈室４６はカチオン交換膜（パイポーラ膜であってもよい。）で分離して、酸化性の物質や陽極酸化により酸化性となる物質の陽極室４７への侵入を防止することが好ましいことから、陽極水についても、このような物質を含まないことが好ましく、このため、陽極室４７には、このような物質を含まない、純水又はアルカリ溶液を供給し、陽極水を循環使用する場合には、陽極室のみで循環させることが好ましい。
【００７０】
なお、図２は本発明における濃縮装置として好適な電気脱イオン装置の一例を示すものであって、本発明で用いる電気脱イオン装置は、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００７１】
例えば、濃縮室や希釈室の数や配置についても特に制限はなく、より多くの濃縮室および希釈室を設けても良く、また、図３に示す如く、濃縮室４５および希釈室４６を１室ずつ設けた電気脱イオン装置４Ａであっても良い。この電気脱イオン装置４Ａであっても、図２の電気脱イオン装置４と同様に、希釈室４６に導入された中和脱塩処理液中の有機アミン、ＮＨ４＋イオン、Ｎａ＋イオン等のカチオン成分がカチオン交換膜（Ｃ膜）４４を透過して濃縮室４５内に移行し、カチオン成分が濃縮室４５内に濃縮される。同様に、Ｃｌ−イオン等のアニオン成分がアニオン交換膜（Ａ膜）４３を透過して濃縮室４５に移行し、濃縮室４５内に濃縮される。
【００７２】
また、窒素化合物の濃縮装置としては、電気脱イオン装置ではなく、希釈室等にイオン交換体が充填されていないこと以外は電気脱イオン装置と同様の構成とされた電気透析装置を用いることもできる。
【００７３】
電気透析装置および電気脱イオン装置では、イオン移動による同様の機構で濃縮が行われるが、以下の理由により、特に中和脱塩処理液中の除去対象イオン濃度が低い場合には、電気脱イオン装置を用いるほうが効率的である。
【００７４】
即ち、被処理液と希釈水では電気伝導率が異なるため、電気透析装置を用いた場合は希釈室内に電流密度分布が起こり、抵抗の高い出口側で電流が流れにくくなる。その電流密度分布の緩和に、イオン交換樹脂等のイオン交換体の充填が有効である。また、被処理液中の除去対象イオン濃度が低い場合、電気透析ではイオン交換膜面のみが除去対象イオンの吸着サイトとなり、十分な除去効率が得られない。これに対して、電気脱イオン装置であれば、膜面だけではなく希釈室内に充填されているイオン交換樹脂等のイオン交換体も除去対象イオンの吸着サイトとなり、広範囲な領域で除去対象イオンを吸着することができるため、高効率な除去（希釈、濃縮）が可能となる。
【００７５】
更に、窒素化合物の濃縮装置としては、蒸留濃縮装置を用いることもできる。この場合には、中和脱塩処理液を塩が析出しない程度に濃縮することが好ましい。
【００７６】
なお、中和脱塩処理液中の窒素化合物を電気脱イオン装置又は電気透析装置で濃縮する場合、電気脱イオン装置又は電気透析装置の希釈室へ流入させる中和脱塩処理液の窒素化合物濃度が低くなると、電気脱イオン装置又は電気透析装置の効率が低下するため、中和脱塩処理液の窒素化合物濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以下になった場合は、処理を中断して中和脱塩処理液を触媒分解処理装置に供給して窒素化合物を分解するようにすることもできる。
【００７７】
中和脱塩処理液中の窒素化合物が濃縮された窒素化合物濃縮液（電気脱イオン装置又は電気透析装置の濃縮室から排出される濃縮液）は、熱分解又は液中燃焼処理等により処理することができるが、それに先立ち、必要に応じて、この濃縮液を更に濃縮して、窒素化合物の濃度を高めても良い。この場合の濃縮手段としては特に制限はないが、蒸留濃縮装置、特に減圧蒸留濃縮装置を用いるのが濃縮効率の面で有利である。
【００７８】
この濃縮液の濃縮の程度は、特に制限はないが、熱分解又は液中燃焼処理に供される濃縮液中の窒素化合物濃度が２５重量％以上、例えば４０〜９５重量％程度となるように濃縮することが好ましい。なお、窒素化合物がモノエタノールアミンである場合、濃度が７０重量％を超えると引火点を有する化合物となるため、その取り扱いの点から上限を７０重量％とすることが好ましい。
【００７９】
なお、中和脱塩処理液の蒸留濃縮又は濃縮液の更なる蒸留濃縮で得られる凝縮水は、電気脱イオン装置又は電気透析装置の電極室および／又は濃縮室に導入する純水として用いることができる。
【００８０】
一方、中和脱塩処理液を電気脱イオン装置又は電気透析装置で濃縮した場合に得られる希釈水（電気脱イオン装置又は電気透析装置の希釈室から排出される希釈水）は、中和脱塩処理液中の窒素化合物、その他のイオン成分が分離除去されたものであるが、必要に応じて、この希釈水を更に触媒分解等で処理した後、中和、放流することができる。
【実施例】
【００８１】
以下に実施例、比較例および実験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００８２】
なお、以下において、原水としては、下記表２に示す水質のコンデミ再生酸性模擬廃液を用いた。
【００８３】
【表２】
【００８４】
また、以下において、中和透析装置による中和、脱塩処理は、原水およびアルカリ溶液の全量を循環通水することによって行われているが、本発明における中和、脱塩処理は何ら全量循環通水処理に限定されるものではなく、原水、アルカリ溶液の一部のみを循環通水するものであってもよく、また、全量を一過式で通水するものであってもよい。
また、電気脱イオン装置による濃縮処理においても、希釈水および濃縮液の全量を循環通水しているが、その一部のみを循環通水するものであってもよく、全量を一過性で通水するものであってもよい。電極水についても同様である。
【００８５】
説明の便宜上まず比較例を挙げる。
【００８６】
［比較例１］
コンデミ再生酸性模擬廃液を中和、脱塩処理することなく、直接電気脱イオン装置で処理する実験を行った。
【００８７】
電気脱イオン装置としては、図３に示す構成のものを用いた。この電気脱イオン装置（Ｓｉｅｍｅｎｓ社製ＭＸ）は、隔膜としてアニオン交換膜４３とカチオン交換膜４４を交互に備え、隔膜面積は各々０．７５ｄｍ２で、希釈室４６、濃縮室４５、陽極室４７および陰極室４８の容積は各々６０ｍＬである。
【００８８】
アニオン交換膜４３としては（株）アストム製アニオン交換膜「ネオセプタＡＨＡ」を、カチオン交換膜４４としては（株）アストム製カチオン交換膜「ネオセプタＣＭＢ」を用いた。
また、希釈室４６および濃縮室４５には、それぞれ、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を等体積で混合したものを充填した。陽極室４７および陰極室４８にはカチオン交換樹脂のみを充填した。
カチオン交換樹脂としては三菱化学（株）製カチオン交換樹脂「ＳＫ１Ｂ」を用い、アニオン交換樹脂としては三菱化学（株）製アニオン交換樹脂「ＳＡ１０Ａ」を用いた。
【００８９】
図４は、用いた電気脱イオン装置の通水系統図であり、図１，３に示す電気脱イオン装置と同一部材には同一符号を付してある。図４に示すように、ポンプＰ４で濃縮液循環槽４９内の濃縮液を濃縮室４５に導入した後、濃縮液循環槽４９に循環通水した。また、被処理液循環槽３内にコンデミ再生酸性模擬廃液を入れ、この廃液をポンプＰ３で電気脱イオン装置の希釈室４６に導入し、希釈室４６からの希釈水は、被処理液循環槽３に返送して循環通水した。陽極室４７の陽極水、陰極室４８の陰極水も同様に、それぞれポンプＰ６，Ｐ７により、陽極水循環槽５１と陽極室４７、陰極水循環槽５２と陰極室４８を循環通水した。ただし、濃縮液と陰極水とは混合して循環通水してもよい。
【００９０】
被処理液循環槽３内にはコンデミ再生酸性模擬廃液を３Ｌ入れ、５００ｍＬ／ｈｒの流量で希釈室４６に通水し、一方、濃縮液循環槽４９に濃縮液として超純水を、被処理液量３Ｌの１／５の０．６Ｌに入れ、１００ｍＬ／ｈｒの流量で濃縮室４５に循環通水した。被処理液ポンプＰ３の出口側には、孔径１０μｍのプレフィルター（保安フィルター）１２を設け、被処理液中の微粒子成分を除去して、これが希釈室４６に流入するのを防止した。
【００９１】
陽極室４７、陰極室４８には超純水をそれぞれ７５ｍＬ／ｈｒの流量で循環通水した。
【００９２】
濃縮液、電極水として用いた超純水は、栗田工業（株）小型連続再生式純水装置（クリテノン（登録商標）ＳＨ型）で製造した比抵抗値１５ＭΩ・ｃｍ以上の超純水である。
この電気脱イオン装置には、直流電源装置（菊水電子工業（株）コンパクト可変スイッチング電源ＰＡＫ３５−１０Ａ）で２．５Ａの定電流設定（電流密度３．３Ａ／ｄｍ２）で通電して処理を行った。
【００９３】
この条件で、各々の室に循環通水を継続して行い、被処理液循環槽３内の希釈水のＭＥＡ濃度を経時的に測定し、ＭＥＡ濃度（ｍｇ／Ｌ）と被処理液量３Ｌを掛け合わせたＭＥＡ量（ｍｇ）の処理前からの減少量を、カチオン交換膜面積と通水時間で割った量（ｇ／ｈｒ／ｄｍ２）を、ＭＥＡ移動量として評価した。
【００９４】
また、移動したＭＥＡ量（ｇ／ｈｒ）に実験で用いたカチオン交換膜面積０．７５ｄｍ２を除した後、ＭＥＡ分子量の６１．０８（ｇ／ｍｏｌ）で除して、ＭＥＡモル移動量（ｍｏｌ／ｈｒ／ｄｍ２）を求め、用いた電流量２．５Ａ（Ｃ／ｓｅｃ）を、ファラデー定数９６４８５（Ｃ／ｍｏｌ）で除した０．０９３２（ｍｏｌ／ｈｒ）で割ることにより、ＭＥＡ移動の電流効率を算出した。
結果を表３に示した。
【００９５】
［実施例１］
コンデミ再生酸性模擬廃液を、接液面がポリテトラフルオロエチレンでコーティングされた中和透析装置（（株）アストム製）に通して中和、脱塩処理した後に、電気脱イオン装置で処理したこと以外は、比較例１と同様にして処理を行った。
この中和透析装置の系統図を図５に示す。図５において、図１に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００９６】
この中和透析装置では、原水槽１内の被処理液をポンプＰ１で原水室２２に導入した後、原水槽１に循環通水する一方で、アルカリ溶液貯槽２４内のアルカリ溶液をアルカリ溶液室２３に循環通水するように構成されている。
【００９７】
中和透析は、以下のように実施した。
アニオン交換膜２１としては、耐酸、耐アルカリ性に優れた（株）アストム製アニオン交換膜「ネオセプタＡＨＡ」を用いた。
コンデミ再生酸性模擬廃液５Ｌを原水槽１に入れて原水室２２に循環通水し、一方、アルカリ溶液としては、２ＮのＮａＯＨ水溶液（ＮａＯＨ濃度７．３重量％、コンデミ再生酸性模擬廃液のＨＣｌモル濃度１．２Ｎに対して約１．７倍）を被処理液と等量の５Ｌ準備し、中和透析装置２のアルカリ溶液室２３に導入し、アルカリ溶液貯槽２４を経て循環通水した。
【００９８】
原水循環ポンプＰ１およびアルカリ溶液循環ポンプＰ２としては、ダイヤフラムポンプを用い、原水室２２およびアルカリ溶液室２３の膜面流速がいずれも１ｃｍ／ｓｅｃとなるように通水した。
【００９９】
原水ポンプＰ１の出口側には、孔径１０μｍのプレフィルター（保安フィルター）１１を設けて原水中の微粒子成分を除去した。
【０１００】
この処理中に、原水槽１内の液ｐＨを測定し、ｐＨが７．８まで低下したときに、循環通水を停止し、原水槽１内の液５Ｌを電気脱イオン装置の被処理液として、比較例１と同様に処理し（ただし、濃縮液量は、被処理液量の１／５の１Ｌとした。）、同様にＭＥＡ移動速度とＭＥＡ移動の電流効率を求め、結果を表３に示した。
【０１０１】
また、原水であるコンデミ再生酸性模擬廃液の水質および中和脱塩処理液の水質と、中和、脱塩処理後のアルカリ溶液（アルカリ廃液）の水質を表４に示した。
なお、表４には、後掲の比較例２におけるアニオン交換処理水の水質を併記した。
【０１０２】
また、電気脱イオン装置における処理を１７時間継続した後の電気脱イオン装置の被処理液循環槽内の希釈水のＭＥＡ濃度と、濃縮液循環槽内の濃縮液のＭＥＡ濃度、この値から求めた濃度倍率と産廃削減効果を調べ、結果を表５に示した。
【０１０３】
なお、中和透析装置のアルカリ溶液側には、コンデミ再生酸性模擬廃液から若干の窒素化合物の移行があるため、アルカリ廃液はコバルト触媒湿式酸化装置（栗田工業製）で分解後、中和して放流した。
【０１０４】
［実施例２］
実施例１において、電気脱イオン装置における通電量を４Ａとし、電流密度を５．３Ａ／ｄｍ２としたこと以外は同様にして処理を行い、同様にＭＥＡ移動速度とＭＥＡ移動の電流効率を求め、結果を表３に示す。
【０１０５】
【表３】
【０１０６】
【表４】
【０１０７】
【表５】
【０１０８】
表３より次のことが分かる。
比較例１では、ｐＨが０．１以下でＨ＋濃度が大過剰のコンデミ再生酸性模擬廃液をそのまま電気脱イオン装置で処理したため、ＭＥＡ移動の電流効率が非常に悪い結果となった。
これに対して、実施例１，２では中和透析でＣｌ−を脱塩すると共に中和しているため、ＭＥＡ移動速度が上がり、電流効率も著しく高い。
【０１０９】
また、表４より明らかなように、中和透析処理後は、Ｃｌ−濃度が処理前の４０％に削減することができており、中和しながら脱塩が可能であることが分かる。
【０１１０】
更に、表５に示されるように、中和透析後の中和脱塩処理液のＭＥＡ濃度１２５００ｍｇ／Ｌに対して、電気脱イオン装置の希釈水のＭＥＡ濃度は８００ｍｇ／Ｌまで低減され、濃縮液のＭＥＡ濃度は７２０００ｍｇ／Ｌとなった。これは濃縮倍率で５．８倍となり、このような処理をせずにコンデミ再生酸性模擬廃液を産業廃棄物として排出した場合に比べ、産廃削減効果としては８３％の削減率を得ることとなり、これを熱分解又は液中燃焼処理する場合の処理コストを大幅に低減することができる。
【０１１１】
［比較例２］
コンデミ再生酸性模擬廃液をアニオン交換処理してＣｌ−の脱塩処理を行う実験を行った。
処理フローを図６に示す。
【０１１２】
アニオン交換樹脂５Ｌを充填したカラムに、コンデミ再生酸性模擬廃液を５Ｌ通水し、流出液をアニオン交換処理水として回収した（工程ａ）。その後、エアー押し出した後（工程ｂ）、２ＮのＮａＯＨ水溶液を１Ｌ通水してアニオン交換樹脂を再生した後（工程ｃ）、エアー押し出しし（工程ｄ）、更に純水通水（洗浄）（工程ｅ）を行った。工程ｂ〜ｅの流出液は押出水として回収した。
【０１１３】
上記の工程ａ〜ｅを一度終えた後、再度、工程ａ〜ｅを行い、アニオン交換処理水、押出水を採取し、アニオン交換処理水は蒸留濃縮に供し、押出水は触媒酸化処理に供した。
【０１１４】
この処理におけるコンデミ再生酸性模擬廃液の水質と、アニオン交換処理水の水質と、工程ｂの流出液の水質を表６に示した。
【０１１５】
【表６】
【０１１６】
表６より、次のことが分かる。
アニオン交換処理では、中和透析に特有なＮａ＋のリークがなく、Ｃｌ−濃度も５４０００ｍｇ／Ｌから１６４００ｍｇ／Ｌに低減することはできたが、アニオン交換樹脂中の表面細孔にＭＥＡ、ＮＨ４＋が水溶液ごと吸着してしまうため、樹脂中に残された液をエアー押し出しした際に、これらの窒素化合物が検出された。つまり、工程ｂの最初の押出水のＭＥＡ濃度だけでも７６００ｍｇ／Ｌとなってしまい、さらには、ＭＥＡはアニオン交換樹脂に残留するため、２ＮのＮａＯＨ再生液にも１５００ｍｇ／Ｌ、純水洗浄時にも５００ｍｇ／ＬのＭＥＡが検出されており、後段の触媒酸化処理が高負荷となり経済的に合わないことが分かる。
【０１１７】
［実験例１］
実施例１において、２０日間電気脱イオン装置における処理を継続し、２０日後の電圧と陽極室の圧力損失を調べ、初期値に対する増加の程度を求めて結果を表７に示した。
【０１１８】
［実験例２］
実験例１において、陽極室に、Ｃｌ−イオンを含む濃縮液を混合して循環させたこと以外は同様にして処理を行い、同様に２０日後の電圧と陽極室の圧力損失を調べ、初期値に対する増加の程度を求めて結果を表７に示した。
この実験例２では、陽極室で次亜塩素酸が発生するためイオン交換樹脂（特にアニオン交換樹脂）が劣化し、粒径が細かくなったイオン交換樹脂が濃縮液循環槽に流入してくる様子が見られた。
【０１１９】
【表７】
【０１２０】
表７の結果から次のことが分かる。
実験例２では、イオン交換樹脂表面が酸化劣化を受けて一部分解した樹脂が空隙を埋めることで陽極室の圧力損失が上がった上に、おそらくは、樹脂からのイオン交換基の脱落などによって電圧が上昇した。
一方、実験例１では、陽極室での酸化性物質の生成を防止した条件となっているため、実験例２のような劣化挙動は見られなかった。
【符号の説明】
【０１２１】
１ 原水槽
２ 中和透析装置
３ 被処理液循環槽
４，４Ａ 電気脱イオン装置
５ 処理水槽
１３ 産廃受槽
２１ アニオン交換膜
２２ 原水室
２３ アルカリ溶液室
２４ アルカリ溶液貯槽
４１ 陽極
４２ 陰極
４３ アニオン交換膜（Ａ膜）
４４ カチオン交換膜（Ｃ膜）
４５ 濃縮室
４６ 希釈室
４７ 陽極室
４８ 陰極室
４９ 濃縮液循環槽
５１ 陽極水循環槽
５２ 陰極水循環槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素化合物を含有する酸性液の処理装置であって、
アニオン交換膜によって一方の室と他方の室とに隔てられた前記一方の室に該酸性液を通水すると共に、前記他方の室にアルカリ溶液を通水して該酸性液を中和および脱塩する中和脱塩装置と、
該中和脱塩装置で中和および脱塩された中和脱塩処理液中の窒素化合物を濃縮する濃縮装置と
を有することを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記濃縮装置が、蒸留濃縮装置、電気脱イオン装置および電気透析装置のいずれかであることを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理装置。
【請求項３】
請求項２において、前記濃縮装置が電気脱イオン装置又は電気透析装置であり、該電気脱イオン装置又は電気透析装置の陽極室に通水される陽極水が酸化性の物質又は陽極酸化されて酸化性となる物質を含まないことを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記中和脱塩処理液のｐＨが５〜９であることを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理装置。
【請求項５】
窒素化合物を含有する酸性液の処理方法であって、
アニオン交換膜によって一方の室と他方の室とに隔てられた前記一方の室に該酸性液を通水すると共に、前記他方の室にアルカリ溶液を通水して該酸性液を中和および脱塩する中和脱塩工程と、
該中和脱塩工程で中和および脱塩された中和脱塩処理液中の窒素化合物を濃縮する濃縮工程と
を有することを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理方法。
【請求項６】
請求項５において、前記濃縮工程が、蒸留濃縮装置、電気脱イオン装置および電気透析装置のいずれかによる濃縮工程であることを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理方法。
【請求項７】
請求項６において、前記濃縮工程が電気脱イオン装置又は電気透析装置による濃縮工程であり、該電気脱イオン装置又は電気透析装置の陽極室に、酸化性の物質又は陽極酸化されて酸化性となる物質を含まない陽極水を通水することを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理方法。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１項において、前記中和脱塩処理液のｐＨが５〜９であることを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理方法。
【請求項１】
窒素化合物を含有する酸性液の処理装置であって、
アニオン交換膜によって一方の室と他方の室とに隔てられた前記一方の室に該酸性液を通水すると共に、前記他方の室にアルカリ溶液を通水して該酸性液を中和および脱塩する中和脱塩装置と、
該中和脱塩装置で中和および脱塩された中和脱塩処理液中の窒素化合物を濃縮する濃縮装置と
を有することを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記濃縮装置が、蒸留濃縮装置、電気脱イオン装置および電気透析装置のいずれかであることを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理装置。
【請求項３】
請求項２において、前記濃縮装置が電気脱イオン装置又は電気透析装置であり、該電気脱イオン装置又は電気透析装置の陽極室に通水される陽極水が酸化性の物質又は陽極酸化されて酸化性となる物質を含まないことを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記中和脱塩処理液のｐＨが５〜９であることを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理装置。
【請求項５】
窒素化合物を含有する酸性液の処理方法であって、
アニオン交換膜によって一方の室と他方の室とに隔てられた前記一方の室に該酸性液を通水すると共に、前記他方の室にアルカリ溶液を通水して該酸性液を中和および脱塩する中和脱塩工程と、
該中和脱塩工程で中和および脱塩された中和脱塩処理液中の窒素化合物を濃縮する濃縮工程と
を有することを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理方法。
【請求項６】
請求項５において、前記濃縮工程が、蒸留濃縮装置、電気脱イオン装置および電気透析装置のいずれかによる濃縮工程であることを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理方法。
【請求項７】
請求項６において、前記濃縮工程が電気脱イオン装置又は電気透析装置による濃縮工程であり、該電気脱イオン装置又は電気透析装置の陽極室に、酸化性の物質又は陽極酸化されて酸化性となる物質を含まない陽極水を通水することを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理方法。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１項において、前記中和脱塩処理液のｐＨが５〜９であることを特徴とする窒素化合物含有酸性液の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１３１２１０（Ｐ２０１１−１３１２１０Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６２５１１（Ｐ２０１０−２６２５１１）
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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