氮处理方法和氮处理系统技术方案

提出了能高效率地进行氮化合物的去除、同时可谋求装置的小型化和降低成本的氮化合物的氮处理方法。是一种用电化学手段处理被处理水中的氮化合物的方法，其中，作为构成阴极的金属材料，使用的是含有周期表第Ｉｂ族元素或第ＩＩｂ族元素的导电体或在导电体上被覆了该元素的物品。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有有机态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮、硝酸离子、氨态氮和氨的废水的氮处理方法和氮处理系统。
技术介绍
历来，作为河湖水体富营养化的原因之一，氮化合物的存在是众所周知的。此外，这种氮化合物在一般家庭生活废水中或工厂废水中大量存在，是难以净化处理的物质，这也是众所周知的。以往，作为这种氮化合物的净化处理，一般都进行生物处理，但由于是通过先使氨态氮转化成硝酸态氮的硝化步骤和使硝酸态氮转化成氮气的脱氮步骤这两个步骤进行的，必须有两个反应槽，同时由于处理时间长，有处理效率低下的问题。此外，在该生物处理中，为了保有脱氮细菌，必须有大容量的厌气槽，有导致设备建设成本高昂、装置设置面积增大的问题。进而，该脱氮细菌除周围温度环境外还受到被处理水中所含成分等的显著影响，因而，尤其在温度很低的冬季期间，活动低下且脱氮作用低下，有处理效率变得不稳定的问题。因此，为了解决上述技术课题，已经有人提出了在被处理水中通过电流，使氨、亚硝酸态氮、硝酸态氮氧化或还原分解而成为氮气的方法。用该电解进行的被处理水的处理方法中，在阳极上使用诸如白金、铱、钯等金属材料或这些的氧化物等导电性材料。因此，通过在被处理水中通过电流，在阳极上生成活性氧或次氯酸，当与其发生化学反应时，氮化合物就转化成氮气，从而进行了氮化合物的处理。进而，在特开昭54-16844号公报中，公开了在阳极上使用白金、在阴极上使用不锈钢等，通过被处理水的电解使有机废水无害化的方法。然而，在先有技术上用电解进行的氮化合物的处理方法中，在稀薄氯离子条件下氮化合物的去除处理能力低，因而实际上在生活废水或工厂废水的处理中要处理氮化合物是困难的。此外，硝酸态氮难以变成氮气而且低浓度硝酸离子难以去除，因而有作为水中的氮成分残留而无法去除这样的问题。因此，本专利技术就是为了解决先有技术上的技术课题而形成的，提出了即使在稀薄氯离子条件下也能高效率地去除低浓度氮化合物，同时可以谋求装置的小型化和成本降低的氮化合物的氮处理方法和氮处理系统。
技术实现思路
本专利技术是一种用电化学手段处理被处理水中的氮化合物的方法，其特征在于构成阴极的金属材料使用的是含有周期表第Ib族或第IIb族元素的导电体或被覆了该元素的导电体。此外，本专利技术是一种用电化学手段处理被处理水中的氮化合物的方法，其特征在于构成阴极的金属材料是含有周期表第Ib族或第IIb族元素的导电体或被覆了该元素的导电体，同时被处理水含有卤素离子或含卤素离子的化合物。进而，本专利技术是一种用电化学手段处理被处理水中的氮化合物的方法，其特征在于构成阴极的金属材料是含有周期表第Ib族或第IIb族元素的导电体或被覆了该元素的导电体，同时被处理水含有氯离子或含氯离子的化合物。进而，本专利技术的氮处理方法，除上述氮处理方法外，其特征还在于被处理水中所含的氯离子或含氯离子的化合物的氯离子的数量是10ppm以上。进而，本专利技术的氮处理方法，除上述各专利技术外，其特征还在于，作为构成阴极的金属材料，使用的是含有铜和锌或者铜和铁或者铜和镍或者铜和铝的合金或烧结体。进而，本专利技术的氮处理方法，除上述各专利技术外，其特征还在于，在阴极与阳极之间，配置了成为能阻止氧气气泡通过并使阳极侧不受水流影响的构造、同时又允许离子通过的遮蔽部件。进而，本专利技术的氮处理方法，其特征在于，构成阳极的导电性材料是不溶性材料或者炭，同时使阴极面积等于或大于阳极面积。进而，本专利技术的氮处理方法，除上述各专利技术外，其特征还在于被处理水是用生物处理净化槽处理后的水。本专利技术的氮处理系统，其特征在于，把用上述各专利技术的氮处理方法处理被处理水中的氮化合物的氮处理装置配置在生物处理净化槽后段。附图简单说明第1图是一幅显示用来实现本专利技术的氮处理方法的氮处理装置概要的说明图；第2图是一幅阳极构造说明图；第3图是一幅由各种单质金属构成的阴极的还原特性显示图；第4图是一幅由各种铜合金构成的阴极的还原特性显示图；第5图是一幅被处理水中在添加氯化钾的情况下NO3-浓度变化的显示图；第6图是一幅本专利技术的第1具体应用例说明图；第7图是一幅本专利技术的第2具体应用例说明图；第8图是一幅本专利技术的第3具体应用例说明图；第9图是一幅本专利技术的第4具体应用例说明图。实施专利技术的最佳形态以下，根据附图详述本专利技术的实施形态。本实施例中的氮处理装置1的构成如下构成有图上未显示的废水流入口和流出口的处理室4的处理槽2，和至少一部分浸渍于该处理室4内的被处理水中的相向配置的一对电极，即阳极5和阴极6，用于给该阳极5和阴极6通电的电源7，和用于控制该电源7的图上未显示的控制装置。此外，图中10是作为用来搅拌处理槽2内部的搅拌手段的搅拌子。所述阴极6由含有周期表第Ib族或第IIb族元素的导电体或在导电体上被覆了该元素的物品，例如铜和锌或铜和铁或铜和镍或铜和铝的合金或烧结体构成，而所述阳极5由含有不溶性金属例如白金、铱、钯或其氧化物的不溶性电极或炭等构成。进而，位于阳极5和阴极6之间、围绕阳极5设置一个形成了如第2图中所示的圆筒状的遮蔽部件9。该遮蔽部件9是用诸如玻璃纤维或塑料丝网等非导电性部件构成的，因此，可以阻止从阳极5发生的氧气气泡通过而到达阴极6侧。此时，存在于阳极5侧的离子可以通过该遮蔽部件9而移动到阴极6侧。此外，遮蔽部件9也使得被处理水流动产生的搅拌或所述搅拌子10产生的搅拌不会对阳极5产生流水影响。借助于以上构成，使含有硝酸性氮的被处理水贮留在处理槽2内的处理室4中，利用所述控制装置把电源7接通，从而给阴极6和阳极5通电。因此，在阴极6侧，被处理水中所含的硝酸离子通过还原反应转化成亚硝酸离子(反应A)。进而，通过硝酸离子的还原反应生成的亚硝酸离子进一步通过还原反应转化成氨(反应B)。以下显示反应A和反应B反应A反应B另一方面，在阳极5侧，从阳极5表面发生活性氧或次氯酸，因此，被处理水中的氨会被氧化而生成氮气(反应C)。以下显示反应C反应C因此，被处理水中的硝酸态氮、亚硝酸态氮和氨态氮等的氮化合物就可以在同一处理槽2内处理。在此参照第3图和第4图说明阴极6的构成电极。在实际氮处理的电解时，氮处理能力尤其会因构成阴极6的金属种类而有显著差异。第3图是由各种单质金属构成的阴极的还原特性显示图。第3图中显示的实验结果显示出在没有氯离子的条件下，在使添加了0.001 M KNO3的溶液300ml电解的情况下，随着时间推移的NO3-浓度。要说明的是，此时使用的阳极5是白金，且阴极6与阳极5的面积比是10∶1。如第3图中所示，当阴极6用含有周期表第Ib族元素或第IIb族元素的导电体例如锌、铜、银、锌与铜的合金即黄铜构成时，可以看出硝酸态氮即低浓度NO3-的还原特性是显著高的。此外，在相同条件下，白金、镍、钛几乎没有显示还原特性。因此，当阴极6用含有周期表第Ib族元素或第IIb族元素的导电体构成时，可以看出在NO3-和NO2-的处理中是有效的。进而，第4图是用各种铜合金构成的阴极的还原特性显示图。第4图中显示的实验结果是用与第3图的实验同样的条件进行的。按照第4图，在铜与镍和锰的合金即Advance、铜与锡的合金即磷青铜、铜与镍的合金即铜镍合金分别用于阴极6的情况下，与所述锌等单质金属分别用于阴极6的情况下相比，NO3-的减少比例是少的。从上述可以看出，在没有氯离子或稀本文档来自技高网...

【技术保护点】
氮处理方法，该方法是用电化学手段处理被处理水中的氮化合物的方法，其特征在于 作为构成阴极的金属材料，使用的是含有周期表第Ⅰｂ族元素或第Ⅱｂ族元素的导电体，或被覆了该元素的导电体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：池上和男，广直树，中泽范行，井关正博，米崎孝广，金井大，虫明克彦，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]