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JP2670999B2 - 硝酸塩のアルカリ性廃液の再生回収処理方法 - Google Patents

硝酸塩のアルカリ性廃液の再生回収処理方法

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Publication number
JP2670999B2
JP2670999B2 JP62290873A JP29087387A JP2670999B2 JP 2670999 B2 JP2670999 B2 JP 2670999B2 JP 62290873 A JP62290873 A JP 62290873A JP 29087387 A JP29087387 A JP 29087387A JP 2670999 B2 JP2670999 B2 JP 2670999B2
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JP
Japan
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exchange membrane
acid
nitrate
waste liquid
solution
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JP62290873A
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Inventor
政宣 杉澤
隆 佐々木
俶士 西本
Original Assignee
神鋼パンテツク 株式会社
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/445Ion-selective electrodialysis with bipolar membranes; Water splitting

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、硝酸塩のアルカリ性廃液の再生回収処理方
法に関し、詳細にはNi−Cd電池の製造工程等において排
出されるNaNO3−NaOH廃液等の如き硝酸塩のアルカリ性
廃液について、廃液処理し、また、同時に該廃液からア
ルカリ及び硝酸を再生し、回収する硝酸塩のアルカリ性
廃液の再生回収処理方法に関する。 (従来の技術) Ni−Cd電池の製造工程等においてNaNO3−NaOH廃液等
の如き硝酸塩のアルカリ性廃液が排出される。 従来、これらの硝酸塩のアルカリ性廃液は中和沈澱法
によって処理されていた。即ち、該廃液に酸を添加して
中和し、沈殿物を除去した後、得られた中性水溶液は公
共水域へ放流され、廃液処理されていた。しかし、この
中和沈澱法には、硝酸性の窒素が未処理のまま全て公共
水域へ排出され、富栄養化の原因となる等の公害上の問
題点即ち環境保全の面での問題点がある。そこで、この
対策として、前記中性水溶液を生物処理して窒素を除去
する方法即ち生物脱窒法が採用されている。 また、バイポーラ膜(陰陽複合イオン交換膜)を用い
たイオン交換膜電気透析装置により、種々の塩類溶液を
酸とアルカリとに分離する技術が、例えば特公昭32−39
62号公報に示されるように、古くから知られている。 (発明が解決しようとする問題点) ところが、上記の生物脱窒法には、高濃度の窒素含有
溶液の処理は困難であるという問題点がある。即ち、生
物脱窒法は、低濃度の窒素含有溶液であって、処理量が
少ない場合は比較的問題は少ないが、Ni−Cd電池の製造
工程等において排出されるNaNC3−NaOH廃液等の如き硝
酸塩のアルカリ性廃液のように高濃度の窒素含有溶液の
場合は、多量の水で希釈して処理を行う必要があるた
め、非常に広い生物処理装置の設置面積を必要とし、ま
た、この処理によって排出される処理水量が極めて膨大
であるという深刻な問題点がある。また、中和沈澱法に
は、前記公害上の問題点即ち環境保全の面での問題点の
他、NaNO3,NaOH等の如き金属塩,アルカリ等を捨てるこ
とになり、省資源の面での問題点がある。 また、バイポーラ膜を用いた前記イオン交換膜電気透
析装置に直接アルカリ性廃液を供給することは、陰イオ
ン交換膜に損傷を与える点で問題がある。 本発明はこの様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は従来のものがもつ以上のような問題点を
解消し、中和沈澱法におけるような硝酸性の窒素による
環境汚染という問題点を生じることなく、また、同時に
廃液から再利用できるアルカリ及び酸を再生回収でき、
更に、高濃度の窒素含有溶液の場合であっても、生物脱
窒法の場合におけるような非常に広い処理装置の設置面
積を必要とせず、しかもバイポーラ膜を用いたイオン交
換膜電気透析装置における陰イオン交換膜に損傷を与え
ることがなく、環境保全、省資源、経済性等の面に優れ
た廃液処理ならびに廃液からの酸、アルカリの再生回収
処理が出来る硝酸塩のアルカリ性廃液の再生回収処理方
法を提供しようとするものである。 (問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するために、本発明は次のような構
成の硝酸塩のアルカリ性廃液の再生回収処理方法として
いる。すなわち、本発明は、硝酸塩のアルカリ性廃液
を、中和処理し、該処理で得られる中性塩溶液をバイポ
ーラ膜と陰イオン交換膜及び陽イオン交換膜を組み合わ
せてなるイオン交換膜電気透析装置により、酸とアルカ
リとに分離して再生回収する硝酸塩のアルカリ性廃液の
再生回収処理方法であって、前記中和処理を、回収され
た酸の一部を使用して行うことを特徴とする硝酸塩のア
ルカリ性廃液の再生回収処理方法である。 (作 用) 本発明の硝酸塩のアルカリ性廃液の再生回収処理方法
は、以上のような構成としているので、処理系をクロー
ズドシステムとすることが出来、そのため中和沈澱法に
おけるような硝酸性の窒素による環境汚染という問題点
を生じることなく、硝酸塩のアルカリ性廃液の廃液処理
が可能となる。また、同時に再利用できるアルカリ及び
酸を効率良く再生回収できるようになる。更に、この再
生回収処理において、陰イオン交換膜の損傷を生じ難
く、また、高濃度の窒素含有溶液の場合であっても、生
物脱窒法の場合に比べて処理装置の設置面積を小さくで
きるものである。この作用の詳細を以下に説明する。 硝酸塩のアルカリ性廃液を、中和処理する。即ち、こ
の廃液はアルカリ性であるので、酸を添加して中和す
る。この中和処理を行う理由は、後工程において使用さ
れるイオン交換膜電気透析装置の陰イオン交換膜の損傷
を防止すること、即ち、この陰イオン交換膜は元来アル
カリに弱く、アルカリ脆化して割れが生じたり、溶解し
たりすることがあるので、それを防止するためである。
この中和処理により、硝酸塩のアルカリ性廃液は、硝酸
塩溶液即ち硝酸塩の中性溶液と化する。 上記中和処理で得られる硝酸塩溶液は、バイポーラ膜
と陰イオン交換膜及び陽イオン交換膜を組み合わせてな
るイオン交換膜電気透析装置により、酸とアルカリとに
分離して再生回収する。その構成主要部の概念図を第1
図に示す。バイポーラ膜はB、陽イオン交換膜はC、陰
イオン交換膜はAで示される。即ち、前記バイポーラ膜
を使用したイオン交換膜電気透析装置は、バイポーラ
膜,陰イオン交換膜,陽イオン交換膜を一組とするセル
を幾つか有し、そのセルは膜を介して形成された希釈室
即ち塩ライン(1)、その両側に配された濃縮室即ちア
ルカリライン(2)および酸ライン(3)から構成され
ている。この装置において、塩ライン(1)に前記硝酸
塩溶液を循環して流し、アルカリライン(2)にアルカ
リまたは脱塩水を循環して流し、酸ライン(3)に酸ま
たは脱塩水を循環して流し、装置の両端の電極(4),
(5)に直流電流を通電すると、塩ライン(1)の塩の
水溶液が脱塩され、アルカリ成分が透析され、アルカリ
ライン(2)にはアルカリが再生され、アルカリまたは
脱塩水の循環流と合流し、回収される。一方、酸ライン
(3)には酸が再生され、酸または脱塩水の循環流と合
流し、回収される。この回収酸の一部は、前工程の廃液
の中和処理に再利用する。 このとき、上記装置の塩ライン(1)に導入される硝
酸塩溶液は、前工程の中和処理により、中性化されたも
のとなっているので、アルカリに弱い陰イオン交換膜の
損傷を防止できるのである。 本発明において、塩ライン(1)において脱塩された
水溶液即ち脱塩水は、前記イオン交換膜電気透析装置に
おけるアルカリライン(2)または酸ライン(3)の循
環用溶液として再利用することができる。また、再生回
収されるアルカリは、アルカリライン(2)の循環用溶
液、また再生回収される酸は、酸ライン(3)の循環用
溶液として再利用することもできる。尚、この回収酸を
酸ライン(3)の循環用溶液として再利用する場合即ち
酸ライン(3)へ通液する場合は、この通液を断続的に
行うのが望ましい。この通液を断続的に行うことによ
り、生成酸の濃度を制御でき、生成酸の塩ライン(1)
への逆拡散が少なくなり、電流効率も向上するからであ
る。 また、上記のように、再生される酸、アルカリは、再
利用または/および回収することが出来、脱塩水は再利
用されるので、処理系から廃液、処理液を全く出さない
クローズドシステムとすることが出来る。 また、以上のように、本発明に係る装置は、イオン交
換膜電気透析装置及び中和折のための装置からなるもの
であるので、高濃度の窒素含有溶液の場合であっても、
生物脱窒法の場合に比べて処理装置の設置面積を小さく
できるものである。 (実施例) 本発明の実施例を以下に説明する。 Ni−Cd電池の製造工程から排出されたNaNO3−NaOH廃
液について、本発明の方法により再生回収処理を行っ
た。第2図に本処理のフローシートを示す。この図に示
すように、処理系は、この系から廃液、処理液を全く出
さないクローズドシステムとした。 廃液の組成は、NaNO3130g/l,NaOH150g/lである。この
廃液を中和タンク(a)に導入し、HNO3を添加して中和
処理した。この中和処理により、NaNO3−NaOH廃液は、N
aNO3溶液即ち硝酸塩の中性溶液と化する。 上記中和処理で得られたNaNO3溶液は、バイポーラ膜
と陰イオン交換膜及び陽イオン交換膜を組み合わせてな
るイオン交換膜電気透析装置(b)により、酸とアルカ
リとに分離して再生回収した。即ち、上記NaNO3溶液
を、イオン交換膜電気透析装置(b)に導入し、透析脱
塩した。この装置(b)は、バイポーラ膜,陰イオン交
換膜,陽イオン交換膜を一組とするセルを8セル有し、
有効膜面積10dm2のものを用いた。この運転条件は、溶
液の温度30℃、電流密度8A/dm2、膜面循環流速5cm/sec,
塩循環ラインの導電率は,40000μs/cmとした。アルカリ
ラインに再生されたNaOHは、アルカリタンク(図示され
ていない)に回収した。酸ラインに再生されたHNO3は、
酸タンク(図示されていない)に回収するとともに、そ
の一部をPH計連動で中和タンク(a)に注入し、中和処
理に再利用した。塩ラインにおいて脱塩された溶液は、
塩循環ラインへの投入溶液、アルカリライン(2)およ
び酸ライン(3)循環用溶液として再利用した。この場
合、酸ライン(3)の循環ポンプ(P3)の運転を断続的
に行うことにより、生成酸の濃度を制御でき、生成酸の
塩ライン(1)への逆拡散が少なくなり、電流効率も向
上する。 その結果、90AHの電気量でアルカリラインから150g/l
のNaOH、酸ラインから130g/lのHNO3を再生回収すること
ができた。電流効率は70%であった。塩ラインにおいて
脱塩された溶液は、脱塩水タンク(c)に回収した。 (発明の効果) 本発明は、中和沈澱法におけるような硝酸性の窒素に
よる環境汚染という問題点を生じることなく、硝酸塩の
アルカリ性廃液の廃液処理ができる。また、同時に廃液
からNi−Cd電池の製造工程等に再利用できるアルカリの
他、酸を再生回収できる。更に、高濃度の窒素含有溶液
の場合であっても、生物脱窒法の場合におけるような非
常に広い処理装置の設置面積を必要としない。従って、
環境保全、省資源、経済性等の面に優れた廃液処理なら
びに廃液からの酸、アルカリの再生回収処理が出来るよ
うになる。 さらに、アルカリ性の廃液を処理するものであるにも
かかわらず、バイポーラ膜を備えた電気透析装置の陰イ
オン交換膜を損傷するおそれがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係るバイポーラ膜と陰イオン交換膜及
び陽イオン交換膜を組み合わせてなるイオン交換膜電気
透析装置の構成主要部の概念図、第2図は実施例におけ
るNaNO3−NaOH廃液の再生回収処理方法のフローシート
を示す図である。 (1)……塩ライン、(2)……アルカリライン (3)……酸ライン、(4),(5)……電極 B……バイポーラ膜 C……陽イオン交換膜 A……陰イオン交換膜 (a)……中和タンク (b)……バイポーラ膜と陰イオン交換膜及び陽イオン
交換膜を組み合わせてなるイオン交換膜電気透析装置 (c)……脱塩水タンク (d)……PH計 (P1),(P2),(P3)……循環ポンプ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.硝酸塩のアルカリ性廃液を、中和処理し、該処理で
    得られる中性塩溶液をバイポーラ膜と陰イオン交換膜及
    び陽イオン交換膜を組み合わせてなるイオン交換膜電気
    透析装置により、酸とアルカリとに分離して再生回収す
    る硝酸塩のアルカリ性廃液の再生回収処理方法であっ
    て、前記中和処理を、回収された酸の一部を使用して行
    うことを特徴とする硝酸塩のアルカリ性廃液の再生回収
    処理方法。
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