JP6935653B2 - Sulfur material for denitrification - Google Patents
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Description
本発明は、養豚排水等に含まれる硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を除去するための脱窒用硫黄資材、ならびにこれを用いた脱窒処理装置および脱窒処理方法等に関する。 The present invention relates to a sulfur material for denitrification for removing nitrate nitrogen and nitrite nitrogen contained in pig farm wastewater and the like, a denitrification treatment apparatus and a denitrification treatment method using the same.
排水中に含まれる硝酸性窒素(NO3 −−N)は、人の健康および環境汚染(主に地下水汚染)に影響をもたらすことが知られている。硝酸性窒素による健康被害として、メトヘモグロビン血症等が知られている。 Nitrate nitrogen (NO 3 -− N) contained in wastewater is known to affect human health and environmental pollution (mainly groundwater pollution). Methemoglobinemia and the like are known as health hazards caused by nitrate nitrogen.
1999年に地下水および公共用水域の水質汚濁に係る人の健康保護に関する環境基準項目として、NO3 −−Nおよび亜硝酸性窒素(NO2 −−N)の合計の基準値が10mg/Lに設定された。しかし、この地下水における環境基準の超過率は依然として高い状況にある。地下水汚染の原因には、過剰施肥や家畜排せつ物の不適正処理、未処理生活排水の地下浸透などが挙げられており、家畜排せつ物由来による汚染は、過剰施肥に次いで高い結果となっている。 In 1999, the total standard value of NO 3 − -N and nitrite nitrogen (NO 2 − −N) was increased to 10 mg / L as an environmental standard item for the protection of human health related to water pollution in groundwater and public water bodies. It was set. However, the excess rate of environmental standards in this groundwater is still high. Causes of groundwater pollution include excessive fertilization, improper treatment of livestock excrement, and underground infiltration of untreated domestic wastewater, and contamination due to livestock excrement is the second highest result after excessive fertilization.
このような背景をふまえ、畜産において排水中に含まれる「アンモニア、アンモニウム化合物、亜硝酸化合物および硝酸化合物」の排水基準が水質汚濁防止法で定められた。この項目の一般基準値は100mg/Lであるが、畜産の場合これまでの処理技術では達成が困難なことから、2001年に1500mg/Lの暫定基準値が設けられた。その後、2004年に900mg/L、2013年に700mg/L、2016年に600mg/Lまで引き下げられており、今後は畜産でも一般基準値を目標とした汚水処理に取り組むことが求められている。なお、本明細書においては、「アンモニア、アンモニウム化合物、亜硝酸化合物および硝酸化合物」のことを「硝酸性窒素等」と記載し、またNO3 −−NとNO2 −−Nを総称して「NOx−N」と記載する。 Against this background, the Water Pollution Control Law stipulates the wastewater standards for "ammonia, ammonium compounds, nitrite compounds and nitric acid compounds" contained in wastewater in livestock. The general standard value for this item is 100 mg / L, but in the case of livestock, it is difficult to achieve with conventional treatment techniques, so a provisional standard value of 1500 mg / L was established in 2001. After that, it was reduced to 900 mg / L in 2004, 700 mg / L in 2013, and 600 mg / L in 2016, and in the future, it is required to work on sewage treatment aiming at the general standard value even in livestock. In this specification, "ammonia, ammonium compound, nitrite compound and nitric acid compound" are described as "nitrate nitrogen, etc.", and NO 3 − −N and NO 2 − −N are collectively referred to. Described as "NOx-N".
畜産のうち、特に養豚排水については、これまで硫黄脱窒法を活用した窒素低減技術が開発されてきた。硫黄脱窒法とは、Thiobacillus denitrificansなどの独立栄養細菌の一種である硫黄酸化脱窒細菌が、無酸素条件下で硫黄を酸化しながらNO3 −−NおよびNO2 −−Nを窒素ガスに還元する働きを利用した方法であり、この方法においては硫黄資材が用いられる。 Among livestock, especially for pig farming wastewater, nitrogen reduction technology utilizing the sulfur denitrification method has been developed so far. The sulfur denitrification method is a method in which sulfur oxidation denitrification bacteria, which are a type of independent vegetative bacteria such as Thiobacillus denitrificans , reduce NO 3 − −N and NO 2 − −N to nitrogen gas while oxidizing sulfur under anoxic conditions. In this method, a sulfur material is used.
しかしながら、硫黄脱窒法において、硫黄資材として粉末硫黄を利用する場合は、そのままでは撥水性を有するため排水処理に利用できず、水中に粉末硫黄を投入した後に家庭用中性洗剤等の界面活性剤を添加し、撹拌することで親水化させる必要があり、この作業が多大な労力を有するという問題があった。一方、粉末硫黄の代わりに工業用原料として流通している粗砕硫黄(粒径40mm程度の粗粒を含む)を用いるとそのまま水中に沈降するため親水化処理は不要であるが、単位重量あたりの接触面積が小さいため粉末硫黄に比べて脱窒活性が低いという問題があった。 However, in the sulfur denitrification method, when powdered sulfur is used as a sulfur material, it cannot be used for wastewater treatment because it has water repellency as it is. It is necessary to add and stir to make it hydrophilic, and there is a problem that this work requires a great deal of labor. On the other hand, if crude sulfur (including coarse particles with a particle size of about 40 mm) that is distributed as an industrial raw material is used instead of powdered sulfur, it will settle in water as it is, so hydrophilization treatment is not required, but per unit weight. Since the contact area of sulfur is small, there is a problem that the denitrification activity is lower than that of powdered sulfur.
また、硫黄脱窒法においては、脱窒活性の進行に伴い増加する硫酸イオン(SO4 2−)による処理水のpH低下の防止対策と脱窒活性とに必要なアルカリ度の補給が求められるが、アルカリ度の補給のために添加装置を設けるとシステムが複雑になるおそれがあった。 Also, the sulfur in the denitrification, although supplementation prevention and denitrification activity of the alkalinity needed to pH drop in the treated water by sulfate ions increases with the progress of the denitrification activity of (SO 4 2-) is determined , There was a risk that the system would be complicated if an addition device was provided to replenish the alkalinity.
特許文献1には、別途のアルカリ度の補給を必要としない硫黄資材として、加熱溶融した硫黄に、炭酸カルシウムを均一に攪拌混合させて冷却固化し、この冷却で得られる固化物を破砕し、炭酸カルシウムと硫黄とを単一の粒子内に共存させた粒状または塊状の固形物とした組成物が記載されている。しかしながら、特許文献1に記載の組成物は、特殊な成型加工にコストを要し、また、粉末硫黄に比較して単位重量あたりの接触面積が小さいという問題があり、さらなる改善が求められていた。
In
本発明は、上記実情に鑑み、親水性とアルカリ度補給機能を兼ね備え、簡便に使用でき、脱窒性能が高く、かつ製造方法が容易である脱窒用硫黄資材を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a sulfur material for denitrification which has both hydrophilicity and alkalinity replenishment function, can be easily used, has high denitrification performance, and is easy to manufacture. ..
本発明の一態様は下記の事項に関する。 One aspect of the present invention relates to the following matters.
1. 粉末硫黄、アルカリ剤、および界面活性剤を含む、脱窒用硫黄資材。 1. 1. Sulfur material for denitrification, including powdered sulfur, alkaline agents, and surfactants.
2. 前記アルカリ剤が炭酸カルシウムおよび/または炭酸マグネシウムを含む、上記1に記載の脱窒用硫黄資材。 2. The sulfur material for denitrification according to 1 above, wherein the alkaline agent contains calcium carbonate and / or magnesium carbonate.
3. 前記アルカリ剤が、天然マグネサイトおよび/または合成マグネサイトを含む、上記1または2に記載の脱窒用硫黄資材。 3. 3. The sulfur material for denitrification according to 1 or 2 above, wherein the alkaline agent contains natural magnesite and / or synthetic magnesite.
4. 前記界面活性剤がノニオン系界面活性剤を含む、上記1〜3のいずれかに記載の脱窒用硫黄資材。 4. The sulfur material for denitrification according to any one of 1 to 3 above, wherein the surfactant contains a nonionic surfactant.
5. 脱窒用硫黄資材の総重量に対して、前記粉末硫黄の含有量が30〜69.5重量%であり、前記アルカリ剤の含有量が30〜69.5重量%であり、かつ前記界面活性剤の含有量が0.5〜5重量%である、上記1〜4のいずれかに記載の脱窒用硫黄資材。 5. The content of the powdered sulfur is 30 to 69.5% by weight, the content of the alkaline agent is 30 to 69.5% by weight, and the surface activity is based on the total weight of the sulfur material for denitrification. The sulfur material for denitrification according to any one of 1 to 4 above, wherein the content of the agent is 0.5 to 5% by weight.
6. 前記アルカリ剤が炭酸カルシウムを含み、炭酸カルシウムの総重量に対する60メッシュパスの炭酸カルシウムの粒子の含有量が10重量%以下である、上記1〜5のいずれかに記載の脱窒用硫黄資材。 6. The denitrifying sulfur material according to any one of 1 to 5 above, wherein the alkaline agent contains calcium carbonate, and the content of calcium carbonate particles in a 60 mesh pass with respect to the total weight of calcium carbonate is 10% by weight or less.
7. 粉末硫黄、アルカリ剤、および界面活性剤を、混練する工程を含む、脱窒用硫黄資材の製造方法。 7. A method for producing a sulfur material for denitrification, which comprises a step of kneading powdered sulfur, an alkaline agent, and a surfactant.
8. 上記1〜6のいずれかに記載の脱窒用硫黄資材と、排水とを接触させる工程を含む、排水の脱窒処理方法。 8. A method for denitrifying wastewater, which comprises a step of bringing the sulfur material for denitrification according to any one of 1 to 6 into contact with wastewater.
9. 上記1〜6のいずれかに記載の脱窒用硫黄資材を含む脱窒処理装置。 9. A denitrification treatment apparatus containing the sulfur material for denitrification according to any one of 1 to 6 above.
10. 液体を収容可能な槽と、
前記槽内で、鉛直方向の隔壁により区画され、前記隔壁の直下の通液空間により連通された第1区画および第2区画と、
第1区画内の下部、第2区画内の下部および前記通液空間に、上記1〜6のいずれかに記載の脱窒用硫黄資材が通液空間より上方の高さまで堆積された硫黄資材層と、
前記通液空間近傍に連通し、第1区画の硫黄資材層および第2区画の硫黄資材層に加圧空気を供給する加圧空気供給管と、
を有する、上記8に記載の脱窒処理装置。
10. A tank that can hold liquids and
In the tank, the first compartment and the second compartment, which are partitioned by the partition wall in the vertical direction and communicated by the liquid passage space directly below the partition wall,
A sulfur material layer in which the sulfur material for denitrification according to any one of 1 to 6 above is deposited to a height above the liquid passage space in the lower portion in the first compartment, the lower portion in the second compartment, and the liquid passage space. When,
A pressurized air supply pipe that communicates with the vicinity of the liquid passage space and supplies pressurized air to the sulfur material layer in the first section and the sulfur material layer in the second section.
The denitrification treatment apparatus according to 8 above.
11. 液体を収容可能な槽と、
前記槽内で、鉛直方向の隔壁により区画され、前記隔壁の直下の通液空間により連通された第1区画および第2区画と、
第1区画内の下部、第2区画内の下部および前記通液空間に、上記1〜6のいずれか一項に記載の脱窒用硫黄資材が通液空間より上方の高さまで堆積された硫黄資材層と、
前記槽の外面および/または硫黄資材層内に設置された振動子と、
を有する、上記9に記載の脱窒処理装置。
11. A tank that can hold liquids and
In the tank, the first compartment and the second compartment, which are partitioned by the partition wall in the vertical direction and communicated by the liquid passage space directly below the partition wall,
Sulfur in which the denitrifying sulfur material according to any one of 1 to 6 above is deposited to a height above the liquid passage space in the lower portion in the first compartment, the lower portion in the second compartment, and the liquid passage space. Material layer and
With the vibrator installed on the outer surface of the tank and / or in the sulfur material layer,
The denitrification treatment apparatus according to 9 above.
12. 液体を収容可能な槽と、
前記槽内の下部に上記1〜6のいずれかに記載の脱窒用硫黄資材が堆積された硫黄資材層と、
前記槽外から硫黄資材層内に液体を供給する手段と、
を有し、
供給された液体は、層内底部で反転して上向流となる、上記9に記載の脱窒処理装置。
12. A tank that can hold liquids and
A sulfur material layer in which the sulfur material for denitrification according to any one of 1 to 6 is deposited in the lower part of the tank, and
A means for supplying a liquid from the outside of the tank into the sulfur material layer,
Have,
9. The denitrification treatment apparatus according to 9 above, wherein the supplied liquid is inverted at the bottom of the layer and becomes an upward flow.
本発明の一態様によると、養豚排水処理施設等における硫黄脱窒法において、簡便に使用でき、脱窒性能が高く、かつ製造方法が容易である脱窒用硫黄資材を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a sulfur denitrifying material that can be easily used, has high denitrification performance, and is easy to manufacture in a sulfur denitrification method in a pig farm wastewater treatment facility or the like.
<脱窒用硫黄資材>
本実施形態の脱窒用硫黄資材(単に「硫黄資材」とも記載する。)は、粉末硫黄と、アルカリ剤と、界面活性剤と、を含む。本実施形態の脱窒用硫黄資材は、粉末状であるため単位重量あたりの接触面積が大きく、高い脱窒効果を得られる。また、本実施形態の脱窒用硫黄資材は、粉末硫黄が界面活性剤で被覆されていて親水性が高いため排水になじみやすく、排水に投入するだけで脱窒処理に使用できる。さらに、本実施形態の脱窒用硫黄資材は、あらかじめアルカリ剤を含むため、アルカリ度の補給を別途行う必要がない。よって本実施形態の脱窒用硫黄資材は、非常に簡便に排水の脱窒処理に使用できる。加えて、本実施形態の脱窒用硫黄資材は、製造方法が非常に簡便である。
<Sulfur material for denitrification>
The denitrifying sulfur material of the present embodiment (also simply referred to as "sulfur material") includes powdered sulfur, an alkaline agent, and a surfactant. Since the sulfur material for denitrification of the present embodiment is in the form of powder, the contact area per unit weight is large, and a high denitrification effect can be obtained. Further, the sulfur material for denitrification of the present embodiment is easily compatible with wastewater because powdered sulfur is coated with a surfactant and has high hydrophilicity, and can be used for denitrification treatment only by adding it to wastewater. Further, since the sulfur material for denitrification of the present embodiment contains an alkaline agent in advance, it is not necessary to separately replenish the alkalinity. Therefore, the sulfur material for denitrification of the present embodiment can be used for denitrification treatment of wastewater very easily. In addition, the sulfur material for denitrification of the present embodiment has a very simple manufacturing method.
また、通常、純粋硫黄は消防法における危険物(可燃物)に該当し、運搬、保管などは法的に定められた条件を遵守する必要が生ずるが、本実施形態の脱窒用硫黄資材は、界面活性剤およびアルカリ剤が共存することにより、不燃性となり(すなわち消防法に於ける非危険物扱いとなる)、取り扱いが純粋硫黄に比べて容易である。 In addition, pure sulfur usually falls under the category of dangerous goods (combustibles) under the Fire Service Act, and it is necessary to comply with legally stipulated conditions for transportation, storage, etc. The coexistence of surfactants and alkaline agents makes them nonflammable (that is, they are treated as non-dangerous goods under the Fire Service Act) and are easier to handle than pure sulfur.
以下、本実施形態の脱窒用硫黄資材に含まれる原料等について詳細に説明する。なお、本明細書においては、NOx−Nを除去する脱窒処理を行う前の排水を「原水」と記載し、脱窒処理後の排水を「処理水」と記載する。 Hereinafter, the raw materials and the like contained in the sulfur material for denitrification of the present embodiment will be described in detail. In this specification, the wastewater before the denitrification treatment for removing NOx-N is described as "raw water", and the wastewater after the denitrification treatment is described as "treated water".
(粉末硫黄)
本実施形態の脱窒用硫黄資材に含まれる粉末硫黄の粒径は、粉末硫黄の少なくとも90重量%以上、好ましくは100重量%が150メッシュパスであることが好ましく、下限は特に限定されないが、例えば50重量%以上が500メッシュオンであるのが好ましい。粉末硫黄の粒径が150メッシュパスであることにより、硫黄資材の単位重量あたりの接触面積が大きくなり、高い脱窒効果を得ることができる。なお、本明細書における「粒径」は、JIS K6222−1に準拠した測定結果である。
(Powdered sulfur)
The particle size of the powdered sulfur contained in the sulfur material for denitrification of the present embodiment is preferably at least 90% by weight or more, preferably 100% by weight of the powdered sulfur in a 150 mesh pass, and the lower limit is not particularly limited. For example, it is preferable that 50% by weight or more is 500 mesh-on. When the particle size of the powdered sulfur is 150 mesh pass, the contact area per unit weight of the sulfur material becomes large, and a high denitrification effect can be obtained. The "particle size" in the present specification is a measurement result based on JIS K6222-1.
脱窒用硫黄資材の総重量に対する粉末硫黄の含有量は、30重量%以上が好ましく、40重量%以上がより好ましく、また、70重量%以下が好ましく、69.5重量%以下がより好ましく、60重量%以下がさらに好ましい。粉末硫黄の含有量が該範囲内にあることにより、十分な脱窒効果が得られ、かつ、アルカリ剤による効果とのバランスに優れた脱窒用硫黄資材を得ることができる。 The content of powdered sulfur with respect to the total weight of the denitrifying sulfur material is preferably 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, preferably 70% by weight or less, more preferably 69.5% by weight or less. More preferably, it is 60% by weight or less. When the content of the powdered sulfur is within the range, a sufficient denitrification effect can be obtained, and a sulfur denitrification material having an excellent balance with the effect of the alkaline agent can be obtained.
(アルカリ剤)
本実施形態の脱窒用硫黄資材はアルカリ剤を含む。アルカリ剤は、脱窒活性の進行により増加する硫酸イオン(SO4 2−)と反応して、処理水のpHの低下を防止し、脱窒活性の低下を抑制する。アルカリ剤としては、弱アルカリ粉末が好ましい。アルカリ剤としては、処理水のpHを、好ましくは6.5〜8.5、より好ましくは7.0〜8.5、さらに好ましくは7.2〜8.5に保持できるものが好ましい。
(Alkaline agent)
The sulfur material for denitrification of this embodiment contains an alkaline agent. Alkaline agent reacts with Sulfate ion (SO 4 2-) which increases with the progress of the denitrification activity of, and prevent a decrease in pH of the treated water to suppress the reduction in denitrification activity properties. As the alkaline agent, a weak alkaline powder is preferable. As the alkaline agent, those capable of maintaining the pH of the treated water preferably at 6.5 to 8.5, more preferably 7.0 to 8.5, and even more preferably 7.2 to 8.5 are preferable.
アルカリ剤としては、特に限定されないが、例えば、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、酸化カルシウム(CaO)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)、炭酸カルシウム(CaCO3)、および炭酸マグネシウム(MgCO3)が挙げられる。これらのうち、pH低下の防止に加え、硫黄酸化脱窒細菌の増殖及び脱窒反応に必要な炭酸イオンの供給ができるという観点から、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウムが好ましく、一態様として低コストであるという観点から炭酸カルシウムがより好ましい。 The alkaline agent is not particularly limited, but for example, sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), calcium oxide (CaO), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), calcium carbonate (CaCO). 3 ) and magnesium carbonate (MgCO 3 ). Of these, sodium hydrogen carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate are preferable from the viewpoint of preventing a decrease in pH and supplying carbonate ions necessary for the growth of sulfur-oxidizing denitrifying bacteria and the denitrifying reaction, as one embodiment. Calcium carbonate is more preferable from the viewpoint of low cost.
本発明の一態様として、アルカリ剤として、炭酸マグネシウムを用いるのが好ましい。炭酸カルシウム等のカルシウムを含むアルカリ剤を用いると、脱窒反応において、不溶性の硫酸カルシウム(石膏)が形成され脱窒処理装置(脱窒リアクター)内に不溶性成分が沈積し、硫黄資材の長期使用により、資材層が固化し、脱窒能力が低下する等の問題が生じる場合がある。一方、炭酸マグネシウムは、脱窒反応前は水に不溶であるため排水処理上好ましく、さらに脱窒反応により形成される硫酸マグネシウムは水にとけやすくて不溶性成分が生じにくい。よって、炭酸マグネシウムを用いると、炭酸カルシウムを用いる場合に比べて、資材層が固化する問題が生じにくく、好適な場合がある。 As one aspect of the present invention, it is preferable to use magnesium carbonate as the alkaline agent. When an alkaline agent containing calcium such as calcium carbonate is used, insoluble calcium sulfate (plaster) is formed in the denitrification reaction, and insoluble components are deposited in the denitrification treatment device (denitrification reactor), so that the sulfur material can be used for a long time. As a result, the material layer may be solidified, causing problems such as a decrease in denitrification ability. On the other hand, magnesium carbonate is preferable for wastewater treatment because it is insoluble in water before the denitrification reaction, and magnesium sulfate formed by the denitrification reaction is easily dissolved in water and an insoluble component is unlikely to be generated. Therefore, the use of magnesium carbonate is less likely to cause the problem of solidification of the material layer as compared with the case of using calcium carbonate, and may be preferable.
炭酸マグネシウムとしては、高純度の炭酸マグネシウム、または、炭酸マグネシウムを主成分として含むマグネサイトが好ましい。例えば、マグネサイト中のMgCO3の含有量は、50重量%以上であるのが好ましく、70重量%以上であるのがより好ましく、90重量%以上であるのがさらに好ましい。マグネサイトは、天然マグネサイト(鉱物)であっても合成マグネサイトであってもよい。アルカリ剤としてマグネサイトを含む硫黄資材を用いると、脱窒反応が進みやすいpHに保持できる。 As the magnesium carbonate, high-purity magnesium carbonate or magnesite containing magnesium carbonate as a main component is preferable. For example, the content of MgCO 3 in magnesite is preferably 50% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, and further preferably 90% by weight or more. Magnesite may be natural magnesite (mineral) or synthetic magnesite. When a sulfur material containing magnesite is used as the alkaline agent, the pH can be maintained at a pH at which the denitrification reaction easily proceeds.
ただし、後述の実施例で示すように、炭酸マグネシウムとして塩基性炭酸マグネシウム(一般的に、mMgCO3・Mg(OH)2・nH2O(式中、m=3〜5、n=3〜8)で表される)のように、ヒドロキシ基を有する炭酸マグネシウム化合物を用いると、脱窒反応が進みにくくなり好ましくない場合がある。アルカリ剤中、ヒドロキシ基を有する炭酸マグネシウム化合物の含有量は5重量%以下が好ましく、0重量%であってもよい。 However, as shown in Examples described later, as magnesium carbonate, basic magnesium carbonate (generally, mMgCO 3 · Mg (OH) 2 · nH 2 O (in the formula, m = 3-5, n = 3-8) ), When a magnesium carbonate compound having a hydroxy group is used, the denitrification reaction may not proceed easily, which may not be preferable. The content of the magnesium carbonate compound having a hydroxy group in the alkaline agent is preferably 5% by weight or less, and may be 0% by weight.
これらアルカリ剤は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。 These alkaline agents may be used alone or in combination of two or more.
アルカリ剤の形状は粉末状または粒状であることが好ましい。アルカリ剤(特に炭酸カルシウム)の平均粒径は特に限定されないが、60メッシュオンかつ5メッシュパスが好ましく、50メッシュオンかつ5メッシュパスがより好ましい。 The shape of the alkaline agent is preferably powdery or granular. The average particle size of the alkaline agent (particularly calcium carbonate) is not particularly limited, but 60 mesh-on and 5 mesh paths are preferable, and 50 mesh-on and 5 mesh passes are more preferable.
また、アルカリ剤として粒径が小さい微細粒子の含有量が多すぎると処理水に於いて白濁が生じ排水に問題を生じる場合があり、処理水を排出する前に沈殿させる工程が別途必要になる場合がある。アルカリ剤の好ましい粒径は、アルカリ剤の種類によって決めることができる。例えば、アルカリ剤(特に炭酸カルシウム)中、粒径60メッシュパスの微細粒子の含有量が多すぎると処理水に於いて白濁が生じ排水に問題を生じる場合があるため、処理水を排出する前に沈殿させる工程が別途必要になる場合がある。よってアルカリ剤(特に炭酸カルシウム)全重量のうち、60メッシュパスの粒子の重量割合は10重量%以下であることが好ましく、5重量%未満であることがより好ましく、0重量%であってもよい。 Further, if the content of fine particles having a small particle size as an alkaline agent is too large, white turbidity may occur in the treated water and a problem may occur in wastewater, and a separate step of precipitating before discharging the treated water is required. In some cases. The preferable particle size of the alkaline agent can be determined by the type of the alkaline agent. For example, if the content of fine particles having a particle size of 60 mesh pass is too large in an alkaline agent (particularly calcium carbonate), white turbidity may occur in the treated water and a problem may occur in drainage. A separate step of precipitating may be required. Therefore, the weight ratio of the particles of the 60 mesh pass to the total weight of the alkaline agent (particularly calcium carbonate) is preferably 10% by weight or less, more preferably less than 5% by weight, and even 0% by weight. good.
アルカリ剤の配合量は、特に限定されないが、脱窒用硫黄資材の総重量に対して、30重量%以上が好ましく、40重量%以上がより好ましく、また、70重量%以下が好ましく、69.5重量%以下がより好ましく、60重量%以下がさらに好ましい。 The blending amount of the alkaline agent is not particularly limited, but is preferably 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, and preferably 70% by weight or less, based on the total weight of the sulfur material for denitrification. 5% by weight or less is more preferable, and 60% by weight or less is further preferable.
また、脱窒用硫黄資材中の粉末硫黄とアルカリ剤の配合比(重量比)は、特に限定されないが、比率(粉末硫黄:アルカリ剤)は、好ましくは3:7〜7:3であり、より好ましくは4:6〜6:4であり、さらに好ましくは5:5である。配合比が該範囲内にあることにより、脱窒活性と、pH低下の抑制とのバランスに優れる。 The compounding ratio (weight ratio) of powdered sulfur and the alkaline agent in the sulfur material for denitrification is not particularly limited, but the ratio (powdered sulfur: alkaline agent) is preferably 3: 7 to 7: 3. It is more preferably 4: 6 to 6: 4, and even more preferably 5: 5. When the compounding ratio is within the range, the balance between the denitrification activity and the suppression of pH decrease is excellent.
(界面活性剤)
本実施形態の脱窒用硫黄資材は界面活性剤を含む。界面活性剤を含むことにより粉末硫黄に親水性が付与され、硫黄資材が粉末状であっても養豚排水等の排水に硫黄資材がなじみやすくなるため、この硫黄資材を排水中に投入するのみで簡便に使用できる。
(Surfactant)
The sulfur material for denitrification of this embodiment contains a surfactant. The inclusion of a surfactant imparts hydrophilicity to the powdered sulfur, and even if the sulfur material is in powder form, the sulfur material becomes more familiar with wastewater such as pig breeding wastewater, so simply adding this sulfur material into the wastewater Easy to use.
界面活性剤は特に限定されず、ノニオン系、アニオン系、カチオン系および両性のうちいずれであってもよいが、主成分(界面活性剤の総重量に対して好ましくは50重量%以上であり、100重量%であってもよい)がノニオン系界面活性剤であるのが好ましい。ノニオン系であると泡立ちが少なく処理水中のpHや温度変化の影響を受けにくく、硫黄資材が扱いやすくなる。界面活性剤のHLB値は、特に限定されないが、10〜13程度が好ましい。 The surfactant is not particularly limited and may be any of nonionic, anionic, cationic and amphoteric, but the main component (preferably 50% by weight or more based on the total weight of the surfactant). It may be 100% by weight), which is preferably a nonionic surfactant. If it is a nonionic type, there is little foaming and it is not easily affected by changes in pH and temperature in the treated water, making it easier to handle sulfur materials. The HLB value of the surfactant is not particularly limited, but is preferably about 10 to 13.
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンカルボン酸エステル、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンソルビタンエステル、アセチレングリコールが挙げられる。 Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene distyrene phenyl ether, polyoxyethylene carboxylic acid ester, sorbitan ester, and polyoxy. Examples thereof include ethylene sorbitan ester and acetylene glycol.
アニオン系界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、{(モノ、ジ、トリ)アルキル}ナフタレンスルホン酸塩などが挙げられる。 Examples of anionic surfactants include alkyl sulfates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfates, alkylbenzene sulfonates, {(mono, di, tri) alkyl} naphthalene sulfonates. And so on.
カチオン系界面活性剤としては、例えば、第4級アンモニウム塩、或いはピリジニウム塩などが挙げられ、具体的には、ラウリルトリメチルアンモニウム塩、ステアリルトリメチルアンモニウム塩、ラウリルジメチルエチルアンモニウム塩、オクタデシルジメチルエチルアンモニウム塩、ジメチルベンジルラウリルアンモニウム塩、セチルジメチルベンジルアンモニウム塩、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム塩、トリメチルベンジルアンモニウム塩、トリエチルベンジルアンモニウム塩、ジメチルジフェニルアンモニウム塩、ベンジルジメチルフェニルアンモニウム塩、ヘキサデシルピリジニウム塩、ラウリルピリジニウム塩、ドデシルピリジニウム塩、ステアリルアミンアセテート、ラウリルアミンアセテート、オクタデシルアミンアセテートなどが挙げられる。 Examples of the cationic surfactant include a quaternary ammonium salt or a pyridinium salt, and specifically, a lauryltrimethylammonium salt, a stearyltrimethylammonium salt, a lauryldimethylethylammonium salt, an octadecyldimethylethylammonium salt and the like. , Dimethylbenzyllaurylammonium salt, cetyldimethylbenzylammonium salt, octadecyldimethylbenzylammonium salt, trimethylbenzylammonium salt, triethylbenzylammonium salt, dimethyldiphenylammonium salt, benzyldimethylphenylammonium salt, hexadecylpyridinium salt, laurylpyridinium salt, dodecyl Examples thereof include pyridinium salt, stearylamine acetate, laurylamine acetate and octadecylamine acetate.
両性界面活性剤としては、例えば、カルボキシベタイン、イミダゾリンベタイン、スルホベタイン、アミノカルボン酸などが挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants include carboxybetaine, imidazoline betaine, sulfobetaine, aminocarboxylic acid and the like.
これら界面活性剤は、一種を単独で使用しても二種以上を組み合わせて使用してもよい。 These surfactants may be used alone or in combination of two or more.
界面活性剤と他の原料を混合するときは、界面活性剤を水等の溶媒で希釈して用いてもよいし、溶媒等で希釈せずにそのまま用いてもよい。 When the surfactant and other raw materials are mixed, the surfactant may be diluted with a solvent such as water and used, or may be used as it is without being diluted with a solvent or the like.
界面活性剤の含有量は、脱窒用硫黄資材の総重量に対して、0.5〜5重量%が好ましく、1〜3重量%がより好ましい。 The content of the surfactant is preferably 0.5 to 5% by weight, more preferably 1 to 3% by weight, based on the total weight of the sulfur material for denitrification.
本実施形態の脱窒用硫黄資材は、粉末状、又は粉末状と粒状との混合形態であるのが好ましく、一態様として、150メッシュパスの粉末状硫黄と、60メッシュオンかつ5メッシュパスの粉末状および/または粒状のアルカリ剤(特に炭酸カルシウム)との混合物であるのがより好ましい。本実施形態の脱窒用硫黄資材は、粗砕状またはペレット状の従来の硫黄資材に比べて、単位重量あたりの接触面積が大きく、高い脱窒効果を達成できる。 The sulfur material for denitrification of the present embodiment is preferably in the form of powder or a mixed form of powder and granules, and as one embodiment, 150 mesh pass of powdered sulfur and 60 mesh on and 5 mesh pass. More preferably, it is a mixture with a powdery and / or granular alkaline agent (particularly calcium carbonate). The sulfur material for denitrification of the present embodiment has a large contact area per unit weight as compared with the conventional sulfur material in the form of coarse crushed or pellets, and can achieve a high denitrification effect.
<脱窒用硫黄資材の製造方法>
本実施形態の脱窒用硫黄資材の製造方法は、粉末硫黄と、界面活性剤と、アルカリ剤とを混練する工程(以下、単に「混練工程」ともいう)を含む。混練工程は、公知のリボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、タンブラーブレンダー、2軸撹拌機等を用いて行うことができる。混練工程において、原料の混合順序は限定されず、すべての原料を同時に混合してもよいし、段階的に混合しながら混練してもよい。混練工程は、特に限定はされないが、好ましくは、常温・常圧条件下で行う。なお、本明細書において、常温とは20℃±20℃(0℃〜40℃)のことをいい、常圧とは特に加圧も減圧も行っていない圧力のことをいい、通常大気圧に等しい圧力(約1atm)のことをいう。また、混練工程は、水等の溶媒を用いて行ってもよい。本実施形態の脱窒用硫黄資材の製造方法は、特許文献1に記載されているような特殊な成型工程を含まず、簡便な方法である。
<Manufacturing method of sulfur material for denitrification>
The method for producing a sulfur material for denitrification of the present embodiment includes a step of kneading powdered sulfur, a surfactant, and an alkaline agent (hereinafter, also simply referred to as "kneading step"). The kneading step can be performed using a known ribbon blender, Henschel mixer, tumbler blender, twin-screw stirrer or the like. In the kneading step, the mixing order of the raw materials is not limited, and all the raw materials may be mixed at the same time, or may be kneaded while being mixed stepwise. The kneading step is not particularly limited, but is preferably carried out under normal temperature and pressure conditions. In this specification, normal temperature means 20 ° C ± 20 ° C (0 ° C to 40 ° C), and normal pressure means pressure that is neither pressurized nor depressurized, and is usually at atmospheric pressure. It means the same pressure (about 1 atm). Further, the kneading step may be carried out using a solvent such as water. The method for producing the sulfur material for denitrification of the present embodiment is a simple method without including a special molding step as described in
<脱窒処理方法>
本実施形態の脱窒用硫黄資材は、例えば、畜産業、農業、水産業(養殖業、魚の飼育業等を含む)等の排水から硝酸性窒素等を除去するのに用いることができ、特に、養豚排水等の畜産業の分野の排水からの硝酸性窒素等の除去に好適に用いられる。ここで養豚排水とは、豚舎の糞尿や洗浄水を含む排水を意味する。養豚排水には、硫黄脱窒反応(硫黄を利用して硝酸性窒素等を窒素ガスに還元すると同時に硫酸イオンを生成する反応)を行う硫黄酸化脱窒細菌が存在する。本実施形態の脱窒用硫黄資材を用いると、養豚排水中の硫黄酸化細菌が資材表面で増殖し、その代謝反応により硝酸性窒素等が窒素ガスへと変換され、窒素を系外へ放出することができる。また、本実施形態の脱窒用硫黄資材は、水族館等の魚飼育水等の排水処理において硝酸性窒素等を除去する際にも用いることができる。
<Denitrification treatment method>
The sulfur material for denitrification of the present embodiment can be used for removing nitrate nitrogen and the like from wastewater of, for example, livestock industry, agriculture, fishery industry (including aquaculture industry, fish breeding industry, etc.), and in particular. , Suitable for removing nitrate nitrogen and the like from wastewater in the field of livestock industry such as pig farming wastewater. Here, the pig farming wastewater means wastewater containing manure and washing water from the piggery. Sulfur oxidative denitrification bacteria that carry out a sulfur denitrification reaction (a reaction that uses sulfur to reduce nitrate nitrogen or the like to nitrogen gas and at the same time generate sulfate ions) are present in pig farm wastewater. When the sulfur material for denitrification of the present embodiment is used, sulfur-oxidizing bacteria in the wastewater of pigs grow on the surface of the material, and nitrate nitrogen and the like are converted into nitrogen gas by the metabolic reaction, and nitrogen is released to the outside of the system. be able to. Further, the sulfur material for denitrification of the present embodiment can also be used for removing nitrate nitrogen and the like in wastewater treatment of fish breeding water and the like in an aquarium and the like.
本実施形態の脱窒処理方法においては、脱窒用硫黄資材と、養豚排水等の硝酸性窒素等を含む排水とを接触させる工程を含む。液体を収容可能な槽内で、脱窒用硫黄資材と、硝酸性窒素等を含む排水とを接触させ、脱窒反応させるのが好ましい。 The denitrification treatment method of the present embodiment includes a step of bringing the sulfur material for denitrification into contact with wastewater containing nitrate nitrogen or the like such as pig farming wastewater. It is preferable that the sulfur material for denitrification and the wastewater containing nitrate nitrogen or the like are brought into contact with each other in a tank capable of containing a liquid to cause a denitrification reaction.
本発明の一態様として、脱窒用硫黄資材を使用して排水等の脱窒処理を行う際には、脱窒処理装置(「脱窒リアクター」とも記載する)を用いるのが好ましい。脱窒処理装置は、例えば、養豚排水処理施設の後段に設置され、当該施設の放流水(養豚排水)を対象として脱窒処理を行う。 As one aspect of the present invention, it is preferable to use a denitrification treatment device (also referred to as "denitrification reactor") when performing denitrification treatment of wastewater or the like using a sulfur material for denitrification. The denitrification treatment device is installed, for example, after the pig farming wastewater treatment facility, and denitrifies the discharged water (pig farming wastewater) of the facility.
脱窒処理装置の一態様は、液体を収容可能な槽と;槽内で、鉛直方向の隔壁により区画され、隔壁の直下の通液空間により連通された第1区画および第2区画と;第1区画内の下部、第2区画内の下部および通液空間に、脱窒用硫黄資材が通液空間より上方の高さまで堆積された硫黄資材層とを有するのが好ましい。脱窒処理装置として、好ましくは、土木工事用土砂沈殿分離タンク(ノッチタンク)を用いることができる。 One aspect of the denitrification treatment device is a tank capable of accommodating a liquid; a first compartment and a second compartment in the tank which are partitioned by a vertical partition wall and communicated by a liquid passage space directly below the partition partition; It is preferable to have a sulfur material layer in which the denitrifying sulfur material is deposited to a height above the liquid passage space in the lower portion in the first compartment, the lower portion in the second compartment, and the liquid passage space. As the denitrification treatment device, a sediment sedimentation separation tank (notch tank) for civil engineering work can be preferably used.
図1に、脱窒処理装置の一例の模式図を示す。脱窒処理装置10は、鉛直方向の隔壁12aおよび12bにより3つの区画(第1区画10a、第2区画10b、第3区画10c)に区画されており、隔壁12aの直下の通液空間により第1区画10aおよび第2区画10bが連通している。第1区画10a内の下部、第2区画10b内の下部および通液空間には、本実施形態の脱窒用硫黄資材が、通液空間より上方の高さまで堆積された硫黄資材層11が存在する。なお、本実施形態の脱窒用硫黄資材は粉末状であるが、あらかじめ界面活性剤を含み親水性であるので、別途親水化処理を行うことなく直接脱窒処理装置10の中に投入することができる。脱窒用硫黄資材11は、特に限定されないが、例えば、有効容積500Lのノッチタンク当たり100〜250kgが投入される。
FIG. 1 shows a schematic diagram of an example of a denitrification treatment device. The
脱窒処理においては、第1区画10aに養豚排水等の原水1を流入し、第3区画10cまで自然流下させる。液は、流下中に、硫黄資材層11中を通過し、この際硫黄脱窒反応により硝酸性窒素等が窒素ガスに変化し、系外へ排出される。
In the denitrification treatment,
原水は、例えば流入量100〜1500mL/分、水有効容積当たりの水理学的滞留時間(HRT)0.2〜3.5日で連続投入される。槽内の硫黄資材層11中の脱窒用硫黄資材の表面には、硫黄酸化脱窒細菌が増殖し、硫黄を利用した脱窒が進行する。硫黄酸化脱窒細菌は、硫黄を利用して硝酸性窒素等を窒素ガスに還元すると同時に硫酸イオンを生成する。ここで、本実施形態の脱窒用硫黄資材はアルカリ剤を含むため、別途炭酸カルシウム等のアルカリ剤を投入しなくても処理水のpHが低下するのを防止することができる。必要に応じて、さらに炭酸カルシウム等のアルカリ剤が、脱窒リアクター内の第1区画10a、第2区画10b及び第3区画10cから選ばれる少なくとも1区画に投入されてもよく、複数区画に投入されてもよい。
Raw water is continuously charged, for example, with an inflow of 100 to 1500 mL / min and a hydraulic residence time (HRT) of 0.2 to 3.5 days per effective volume of water. Sulfur oxide denitrifying bacteria grow on the surface of the sulfur material for denitrification in the
なお、隔壁で仕切られた硫黄資材投入区画の数は、図1では第1区画10aと第2区画10bの2区画である態様を示しているが、さらに区画数を増やして、好ましくは3区画、より好ましくは4区画以上に多段化すると処理性能を向上させることができる。
The number of sulfur material input compartments partitioned by the partition wall is shown in FIG. 1 as two compartments, the
脱窒処理装置(例えば底部に排水流下用間隙を有する隔壁(バッフル)によって複数区画に仕切られた上部開放型水槽)の下部の脱窒用硫黄資材層は、圧密によって徐々に通液抵抗が増大し、上流区画(第1区画10a)の水位が上昇し、ついには隔壁12aの上部を越流するようになる場合がある。越流が生じると原水は硫黄資材層11を通過せずに脱窒処理装置の槽から流出するようになり、脱窒効果は大幅に低下してしまう。この問題を解決するための一態様として、上流区画10aと下流区画の水位差を大きくする(好ましくは25cm、より好ましくは50cm、さらに好ましくは75cm)ことで、通水抵抗の高まった資材層を液が浸透・通過できるようにするのが好ましい。また、脱窒処理装置への硫黄資材の投入量を調整して、設定水位差以上に水位が上昇して処理対象液が隔壁12aを越流してしまうことのないように硫黄資材層11の層厚を調整するのも好ましい。
The sulfur material layer for denitrification at the bottom of the denitrification treatment device (for example, an upper open type water tank divided into multiple sections by a partition wall (baffle) having a drainage flow gap at the bottom) gradually increases the liquid passage resistance due to compaction. However, the water level in the upstream section (
脱窒処理装置内で原水が隔壁12aの上部を越流してしまうのを防ぐための別の一態様として、硫黄資材層の圧密を定期的に解除することが好ましく、例えば、有孔管(例えば有孔塩ビ管)を底面全体に配置しブロアーで送気する方法が挙げられるが、隔壁12aの直下は硫黄資材の圧密が強く進行する傾向があり、このブロアーで送気する方法のみでは圧密の解除および越流の防止には不十分であった。そこで、本発明者らは、この問題を解決すべく鋭意検討を行い、脱窒処理装置が、液体を収容可能な槽と;槽内で、鉛直方向の隔壁により区画され、隔壁の直下の通液空間により連通された第1区画および第2区画と;第1区画内の下部、第2区画内の下部および通液空間に、脱窒用硫黄資材が通液空間より上方の高さまで堆積された硫黄資材層と;通液空間近傍に連通し、第1区画の硫黄資材層および第2区画の硫黄資材層に加圧空気を供給する加圧空気供給管とを有することにより、硫黄資材層11の圧密を解除できることを見出した。
As another aspect of preventing raw water from overflowing the upper part of the
硫黄資材層の圧密の解除に優れた脱窒処理装置の一例の模式図を図2Aに示す。 FIG. 2A shows a schematic view of an example of a denitrification treatment device excellent in releasing the consolidation of the sulfur material layer.
脱窒処理装置20は上述の図1の脱窒処理装置10の構成に、さらに、コンプレッサー21と加圧空気導入管23を備える。加圧空気導入管23は、隔壁12aの直下の通液空間近傍に連通しており、その末端が通液空間近傍で空気吹き出し部材であるT字部材24と結合している。脱窒処理装置20は、さらに加圧空気導入管23上に電磁弁22を備え、コンプレッサー21からの加圧空気の流入を調整してもよい。
The
T字部材24は、図3に示すように、横棒部24aとその中央部に垂直に連結した縦棒部24bを有し、3末端は開放されていて内部は連続した空間となっている。T字部材24の縦棒部24bは加圧空気導入管23と連結され、T字部材24の横棒部24aはその両末端のうち、一方の末端が第1区画10a内、他方の末端が第2区画10b内に位置し、横棒部24aの長さ方向が隔壁12aの壁面とほぼ垂直になるように脱窒リアクター20の底部近くに固定されるのが好ましい。T字部材24の大きさは、特に限定されないが、例えば、脱窒処理装置の総容量が2m3程度の場合、横棒部および縦棒部の長さが、それぞれ3〜10cmで、内部の穴の直径は3〜10mm程度であるのが好ましい。
As shown in FIG. 3, the T-shaped
脱窒処理装置20においては、コンプレッサー21で加圧された空気が、加圧空気導入管23を通ってT字部材24の横棒部24aの両末端から、第1区画内と第2区画内の硫黄資材層中に噴射され(噴出空気4)、硫黄資材層の圧密が解除される。この加圧空気の噴射の噴射時間および頻度は、特に限定されないが、例えば1回あたり3〜6秒で、回数は1日1〜4回に設定してもよく、加圧空気導入管23中に設置された電磁弁22をタイマーで制御してもよい。
In the
脱窒処理装置20は、コンプレッサー21、電磁弁22、加圧空気導入管23およびT字部材24のいずれかを、必要に応じて2個以上備えてもよく、少なくともT字部材24を2個以上備えるのが好ましい。T字部材24を2つ設置する場合、例えば、T字状に分岐した加圧空気導入管の2末端にそれぞれT字部材24を接続し、2つのT字部材24をそれぞれ脱窒リアクター20の底部近くに固定してもよい。
The
さらに、脱窒処理装置は、上記の圧力空気による圧密解除に代わるかまたは併用する解除法の別の態様として、硫黄資材層底部高さに撹拌翼を位置させた攪拌機を設置し、定期的にまたは連続的に緩速撹拌してもよい。 Further, the denitrification treatment apparatus is periodically equipped with a stirrer in which a stirrer is positioned at the bottom height of the sulfur material layer as another embodiment of the deconsolidation method which replaces or is used in combination with the above-mentioned deconsolidation by pressure air. Alternatively, it may be continuously stirred at a slow speed.
さらに別の態様として、脱窒処理装置は、最終区画(第3区画10c)の水面下に水中ポンプを設置し、吸揚した液を導入管で隔壁下部の資材層付近に吐出することでも資材層の圧密を軽減できる。この際、硫黄資材層に短絡流の流路が形成されてしまうと原水の脱窒処理が不十分となってしまうため、液の吐出位置、吐出方向および吐出流量が適正となるように調整するのが好ましい。
In yet another embodiment, the denitrification treatment device is provided by installing a submersible pump under the water surface in the final compartment (
脱窒処理装置20は、さらに、有孔管(例えば有孔塩ビ管)を底面全体に配置しブロアーで送気する手段を備えて硫黄資材層の圧密を解除してもよい。
The
本実施形態においては、脱窒処理装置中の圧密を解除するために上述の方法のうち複数の方法を併用してもよい。 In the present embodiment, a plurality of the above-mentioned methods may be used in combination in order to release the consolidation in the denitrification treatment apparatus.
一方、上記のように硫黄資材層の圧密解除を実施した際に、空気流量が高すぎると隔壁12a下部の通液空間の資材層にトンネル状の空隙が生じ、液が資材層を浸透することなく流下するようになり脱窒性能が低下してしまう場合がある。これを防ぐための一態様として、該隔壁12a下部の通液空間から離れた位置の底部にも空気吹き出し部材を設置し、定期的に硫黄資材を該隔壁下部に吹き戻してもよい。
On the other hand, when the sulfur material layer is deconsolidated as described above, if the air flow rate is too high, a tunnel-like void is generated in the material layer of the liquid passage space under the
図2Bに、硫黄資材層の圧密解除を行う際、通液空間の資材層にトンネル状の空隙が形成されるのを防ぐことができる脱窒処理装置の一態様を示す。図2Bの脱窒処理装置30は、図2Aの脱窒処理装置の底面に2つの勾配31を設けたものである。脱窒処理処置30中の隔壁12a下部の左右(第1区画10aおよび第2区画10b)の槽底面を隔壁12aの直下が凹部の最深部になるように勾配31を設けることにより、T字部材24からの通気で舞い上がった硫黄資材が勾配31によって誘導されながら沈降し隔壁下部への堆積状態に自然に戻ることができる。
FIG. 2B shows an aspect of a denitrification treatment device capable of preventing the formation of tunnel-shaped voids in the material layer of the liquid passage space when the sulfur material layer is deconsolidated. The
脱窒処理装置は、振動子(不図示)を備えてもよい。振動子は、脱窒用硫黄資材の表面から発生した窒素気泡が硫黄資材層中に埋封され硫黄資材と原水との接触を阻害するのを防ぐため常時又は定期的に硫黄資材層を振動させ脱泡することができると共に硫黄資材層の圧密の解除や短絡流の流路形成防止にもなる。振動子は、例えば空気圧式もしくは電動式等の、バイブレーター又はノッカー等でノッチタンク等の脱窒処理装置の外面および/又は硫黄資材層内に配置される。 The denitrification treatment device may include a vibrator (not shown). The vibrator constantly or periodically vibrates the sulfur material layer in order to prevent nitrogen bubbles generated from the surface of the sulfur material for denitrification from being embedded in the sulfur material layer and hindering contact between the sulfur material and raw water. In addition to being able to defoam, it also releases the tightness of the sulfur material layer and prevents the formation of a short-circuit flow flow path. The vibrator is arranged on the outer surface of a denitrification treatment device such as a notch tank and / or in a sulfur material layer by a vibrator, a knocker, or the like, for example, a pneumatic type or an electric type.
脱窒処理装置は、さらに硫黄資材含有槽内(第1区画10aおよび第2区画10b)の液温を加温する手段(加温手段)を備えてもよく、これにより低温期の硫黄酸化脱窒細菌による脱窒活性の低下を抑制して通年にわたり養豚排水から脱窒を行うことができる。脱窒リアクターの槽内の液温は硫黄酸化脱窒細菌の活動できる10〜40℃であるのが好ましく、30〜40℃であるのがより好ましい。
The denitrification treatment apparatus may further include means (heating means) for heating the liquid temperature in the sulfur material-containing tank (
上記加温手段を備える脱窒処理装置の一態様を以下説明する。脱窒処理装置の最終区画(最下流区画)内に循環ポンプとして水中ポンプを設置し、最終区画内の液の一部(循環液)を最初の区画(最上流区画)内に返送する循環ラインを設け、この循環ライン上に加温手段を設ける。例えば、図1の脱窒処理装置において、第3区画10c内に水中ポンプを設置し、この水中ポンプに接続された循環ラインが、加温手段を経て末端の液排出口から第1区画10a内に循環液を排出できるように設置される。これにより、第3区画10c内の液の一部が加温された状態で第1区画内10a内に供給され、脱窒活性の低下を抑制することができる。
An aspect of the denitrification treatment device provided with the above heating means will be described below. A circulation line in which a submersible pump is installed as a circulation pump in the final section (most downstream section) of the denitrification treatment device, and a part of the liquid (circulating liquid) in the final section is returned to the first section (upstream section). Is provided, and a heating means is provided on this circulation line. For example, in the denitrification treatment apparatus of FIG. 1, a submersible pump is installed in the
加温手段としては、例えば、既存の養豚排水処理施設は、養豚排水を活性汚泥法に供するための曝気槽を備えているが、この曝気槽内の液の熱を利用する方法が好ましい。曝気槽内では、ブロアーの熱及び地中温によって通年で高い水温(例えば、冬期でも15℃以上)が維持されている場合が多い。一態様として、循環ラインの一部を、例えば、長さ5〜10m(好ましくは10m)程度の水道用ステンレス製フレキシブル管とし、曝気槽内の液中にコイル状に巻いて浸漬させて循環液を加温するのが好ましい。これにより、曝気槽内の液温を脱窒装置に移行させることができ、冬期でも一定の水温維持が可能となる。また、この循環ラインの液排出口を、脱窒処理装置の最初の区画内(図1の装置の場合は第1区画10a内)における通液空間近傍に設置すると、加温と同時に、硫黄資材層の圧密の解除も行うことができ好ましい。
As a heating means, for example, an existing pig farming wastewater treatment facility is provided with an aeration tank for subjecting pig farming wastewater to an activated sludge method, and a method of utilizing the heat of the liquid in the aeration tank is preferable. In the aeration tank, a high water temperature (for example, 15 ° C. or higher even in winter) is often maintained throughout the year due to the heat of the blower and the underground temperature. As one aspect, a part of the circulation line is made of, for example, a stainless steel flexible pipe for water supply having a length of about 5 to 10 m (preferably 10 m), wound in a coil in the liquid in the aeration tank, and immersed in the circulating liquid. It is preferable to heat. As a result, the liquid temperature in the aeration tank can be transferred to the denitrification device, and a constant water temperature can be maintained even in winter. Further, if the liquid discharge port of this circulation line is installed near the liquid passage space in the first section of the denitrification treatment device (in the case of the device of FIG. 1 in the
本実施形態の一態様として、図1、図2A、または図2Bに示すような脱窒リアクターを2個以上直列または並列に配置してもよい。 As one aspect of this embodiment, two or more denitrification reactors as shown in FIGS. 1, 2A, or 2B may be arranged in series or in parallel.
脱窒処理装置の別の一態様として、液体を収容可能な槽と;該槽内の下部に脱窒用硫黄資材が堆積された硫黄資材層と;該槽外から硫黄資材層内に液体を供給する手段とを有する、上向流方式の脱窒処理装置(脱窒リアクター)が好ましい。上向流方式の脱窒処理装置の一例の模式図を図4に示す。 As another aspect of the denitrification treatment device, a tank capable of containing a liquid; a sulfur material layer in which a sulfur material for denitrification is deposited in the lower part of the tank; and a liquid from outside the tank into the sulfur material layer. An upward flow type denitrification treatment device (denitrification reactor) having a means for supplying is preferable. A schematic diagram of an example of the upward flow type denitrification treatment device is shown in FIG.
図4の脱窒処理装置は、液体を収容可能な円塔型の槽41と、槽41中の下部に硫黄資材が堆積された硫黄資材層42と、硫黄資材層42中に槽外から原水を供給する原水供給管43とを備える。原水供給管43の一末端が硫黄資材層42中に配置されるのが好ましく、硫黄資材層中の原水供給管43の末端が、底部近く、例えば、槽41の底面から硫黄資材層42の高さの好ましくは1/2以下、より好ましくは1/4以下までの位置に配置される。脱窒処理装置の槽41の形状は円筒型に限らず、例えば底面が矩形の角型であってもよい。また、槽41のサイズは図4に記載の数字に限らず、例えば、円筒型である場合、実際の排水処理施設等では、底面の直径が50cm〜4m程度であってもよく、高さは、150cm〜3m程度であってもよい。硫黄資材の量は、特に限定されないが、例えば槽41の容積1Lあたり200g〜600g投入される。
The denitrification treatment apparatus of FIG. 4 has a
原水供給管43は、複数本備えられてもよい。また、原水供給管43の原水が流入する側の末端および/または原水が放出される側の末端が分岐していてもよい。
A plurality of raw
図4の脱窒処理装置においては、原水が原水供給管43により連続的に下向流で供給される。原水の供給方法は、特に限定されないが、ポンプで供給してもよいし、水頭差を利用してもよい。硫黄資材層42中に放出された原水は、槽41の底部で反転して上向流となり、原水が硫黄資材層42中を通過する間に硫黄脱窒反応により原水中の硝酸性窒素等が窒素ガスに変化し、処理水として系外へ排出される。ここで、この脱窒処理装置において、短絡流の流路が形成されてしまうと原水の脱窒処理が不十分となってしまうため、必要に応じて、例えば、原水供給管43から加圧空気を硫黄資材層42中に挿入し、硫黄資材層を均一化させるのも好ましい。
In the denitrification treatment apparatus of FIG. 4, raw water is continuously supplied in a downward flow by the raw
本実施形態の一態様として、図4に示すような上向流方式の脱窒処理装置を2個以上直列または並列に配置してもよい。 As one aspect of this embodiment, two or more upward flow type denitrification treatment devices as shown in FIG. 4 may be arranged in series or in parallel.
以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<例A>
(1)脱窒用硫黄資材
硫黄粉末(硫黄99.5%、150メッシュパス)をベースに、炭酸カルシウム(30メッシュパスかつ50メッシュオン)、および粘度調整をしたノニオン系界面活性剤(親油基の炭素数22でHLB値12.8)を、リボンブレンダーや2軸攪拌機を使用して混練し、脱窒用硫黄資材1(以下、単に「硫黄資材1」とも記載する)を製造した。各原料の配合割合は、粉末硫黄48.5重量%、炭酸カルシウム48.5重量%、ノニオン系界面活性剤3重量%であり、硫黄資材1は150メッシュパスの硫黄と30メッシュパスかつ50メッシュオンの炭酸カルシウムを含む粉末状であった。
<Example A>
(1) Sulfur material for denitrification Based on sulfur powder (sulfur 99.5%, 150 mesh pass), calcium carbonate (30 mesh pass and 50 mesh on), and a nonionic surfactant (parent oil) whose viscosity has been adjusted. The HLB value of 12.8) with 22 carbon atoms of the group was kneaded using a ribbon blender or a twin-screw stirrer to produce a sulfur denitrifying material 1 (hereinafter, also simply referred to as “
(2)実験装置
脱窒リアクターとして、図4に示す液部有効容積2.23Lの円筒型プラスチックカラム(約8cmφ×約48cm H)を用いた。この脱窒リアクターに、開発した硫黄資材1を1kg(見かけ容積1.12L、層厚22.7cm)投入した。試験の原水には、養豚農家の汚水処理施設から排出される活性汚泥処理水を用いた。ただし、試験開始23日目以降は、防疫面の問題が生じ農場に立ち入ることができなくなったため、千葉県畜産総合研究センターの活性汚泥処理水に硝酸ナトリウムを2.0g/L添加して試験の原水とした。原水は原水貯留槽に移し、そこからダイアフラム定量ポンプにより流入量1.0〜6.5mL/分、液部有効容積あたりの水理学的滞留時間(HRT)0.2〜1.5日でリアクターの下部から連続注入した(図5)。原水流入量の調整により、NOx−N負荷量を変動させることで脱窒活性への影響を検討した。注入した原水はリアクター底面に沈積した硫黄資材層を通過後、リアクター上部から処理水として排出した。なお、原水の水温を一定に維持するため、試験開始7日目以降は原水貯留槽に水中ヒーターを投入して水温を20℃程度に調整した。硫黄酸化脱窒細菌の植種は行わなかった。リアクターの運転は、2015年11月18日から2016年1月19日までの62日間行った。
(2) Experimental equipment As the denitrification reactor, a cylindrical plastic column (about 8 cm φ × about 48 cm H) having an effective volume of 2.23 L in the liquid part shown in FIG. 4 was used. 1 kg of the developed sulfur material 1 (apparent volume 1.12 L, layer thickness 22.7 cm) was put into this denitrification reactor. Activated sludge treated water discharged from a sewage treatment facility of a pig farmer was used as the raw water for the test. However, after the 23rd day of the test, due to epidemic prevention problems, it was not possible to enter the farm, so 2.0 g / L of sodium nitrate was added to the activated sludge treated water of the Chiba Prefectural Livestock Research Center for the test. It was made into raw water. The raw water is transferred to a raw water storage tank, from which the inflow volume is 1.0 to 6.5 mL / min by a diaphragm metering pump, and the hydraulic residence time (HRT) per effective volume of the liquid part is 0.2 to 1.5 days. Continuous injection was performed from the lower part of the (Fig. 5). The effect on denitrification activity was investigated by varying the NO x −N load by adjusting the inflow of raw water. The injected raw water passed through the sulfur material layer deposited on the bottom surface of the reactor and then discharged as treated water from the upper part of the reactor. In order to keep the temperature of the raw water constant, a submersible heater was put into the raw water storage tank from the 7th day after the start of the test to adjust the water temperature to about 20 ° C. Sulfur oxide denitrifying bacteria were not planted. The reactor was operated for 62 days from November 18, 2015 to January 19, 2016.
(3)分析方法
pHはガラス電極法によって測定した。NO3 −−N、NO2 −−N、アンモニウム性窒素(NH4 +−N)、SO4 2−は、それぞれクロモトロープ酸法、ジアゾ化法、サリチル酸法、硫酸バリウム/比濁法により、吸光度式多項目水質測定器(PhotoFlex STD;セントラル科学、東京)により測定した。M−アルカリ度はドロップテストM−アルカリ度(WAD−AL−M;共立理化学研究所、東京)により測定した。
(3) Analytical method The pH was measured by the glass electrode method. NO 3 − −N, NO 2 − −N, ammonium nitrogen (NH 4 + −N), and SO 4 2- can be prepared by the chromotropic acid method, diazotization method, salicylic acid method, and barium sulfate / turbidimetry method, respectively. It was measured by an absorbance type multi-item water quality measuring instrument (PhotoFlex STD; Central Kagaku Corp., Tokyo). M-alkalinity was measured by a drop test M-alkalinity (WAD-AL-M; Kyoritsu Institute of Physical and Chemical Research, Tokyo).
表1に原水と処理水の水質の性状を示す。なお、表1の水質は、脱窒リアクターで処理した期間中の平均値を表す。 Table 1 shows the water quality properties of raw water and treated water. The water quality in Table 1 represents the average value during the treatment period in the denitrification reactor.
硫黄資材1を液で満たした脱窒リアクター内に投入したところ、全量が速やかに沈降することを確認した。沈降直後はリアクター内の液中に白濁が見られたものの、時間経過と
ともに徐々に薄れていった。試験期間中の原水のNO3 −−Nは207.7±53.1mg/L(平均±標準偏差)であり、NO2 −−NおよびNH4 +−Nはほとんど検出されなかった(表1)。
When the
処理水のNO3 −−Nは試験開始16日目以降に低減し始め、19日目に水質汚濁防止法の硝酸性窒素等の一般基準値である100mg/L以下まで低減した(図6)。23日目以降は処理水にNO3 −−Nは検出限界以下であった。その後、試験終了となる62日目まで100mg/L以下を維持することができた。試験期間中の水温は12.6〜22.7℃の範囲で推移し、その平均は18.6℃だった(図7)。また、NOx−N負荷量は0.28〜1.95kg−N/ton−資材・日の範囲で変動した(図7)。特に、脱窒活性発現後の21日目以降はNOx−N負荷量を0.28〜0.91kg−N/ton−資材・日の範囲で、経過日数に伴い徐々に上昇させた。その結果、62日目のNOx−N負荷量0.91kg−N/ton−資材・日では、処理水のNO3 −−Nは44.4mg/Lまで上昇したが、NOx−N除去率は83.1%と負荷量が上昇しても高い脱窒効果が維持された。また、21日目以降のNOx−N負荷量とNOx−N除去率の関係では、負荷量が低いほど除去率は高まる傾向が示された(図8)。純粋粉末硫黄を利用してNOx−N負荷量0.55kg−N/ton−資材・日の条件で80%程度の除去率が得られたことが報告されているが(長谷川輝明、田中康男(2015)簡易加温システムを備えた土砂沈殿分離タンク転用リアクターによる養豚排水用硫黄脱窒処理技術の開発:日本畜産環境学会会誌:14(1):47−55.)、本試験においては0.57kg−N/ton−資材・日以下でも100%近い除去率が得られた。21日目以降の水温とNOx−N除去率の関係では、水温が高いほど除去率も高くなる傾向が示された(図9)。よって、水温が高くなるにつれて脱窒活性が高まるものと推察される。 NO 3 - N of treated water began to decrease after the 16th day of the start of the test, and on the 19th day, it decreased to 100 mg / L or less, which is the general standard value for nitrate nitrogen, etc. of the Water Pollution Control Law (Fig. 6). .. After the 23rd day, NO 3 − -N in the treated water was below the detection limit. After that, it was possible to maintain 100 mg / L or less until the 62nd day when the test was completed. The water temperature during the test period varied from 12.6 to 22.7 ° C, with an average of 18.6 ° C (Fig. 7). The NOx-N load varied in the range of 0.28 to 1.95 kg-N / ton-materials / day (Fig. 7). In particular, after the 21st day after the onset of denitrification activity, the NOx-N loading amount was gradually increased in the range of 0.28 to 0.91 kg-N / ton-materials / day with the elapsed days. As a result, in the 62 days NOx-N load 0.91 kg-N / ton-material-date, the treated water NO 3 - -N is increased to 44.4mg / L, NOx-N removal rate A high denitrification effect was maintained even when the load increased to 83.1%. In addition, regarding the relationship between the NOx-N load and the NOx-N removal rate after the 21st day, the lower the load, the higher the removal rate tended to be (FIG. 8). It has been reported that a removal rate of about 80% was obtained using pure powdered sulfur under the conditions of NOx-N load 0.55 kg-N / ton-materials and days (Teruaki Hasegawa, Yasuo Tanaka (Terukiaki Hasegawa, Yasuo Tanaka). 2015) Development of sulfur denitrification treatment technology for pig farming wastewater by a sediment sedimentation separation tank conversion reactor equipped with a simple heating system: Journal of the Japan Livestock Environment Society: 14 (1): 47-55.), 0. A removal rate of nearly 100% was obtained even at 57 kg-N / ton-materials / day or less. Regarding the relationship between the water temperature and the NOx-N removal rate after the 21st day, it was shown that the higher the water temperature, the higher the removal rate (Fig. 9). Therefore, it is presumed that the denitrification activity increases as the water temperature rises.
硫黄脱窒処理では、脱窒に伴い硫黄酸化脱窒細菌により硫黄が酸化されSO4 2−が生成される。SO4 2−生成量(△SO4 2−)と窒素除去量(△NOx−N)との関係では、除去量が多くなるにつれて△SO4 2−も増加する傾向がみられ、高い相関が示された(R2=0.9825、P<0.01)(図10)。 Sulfur denitrification process, the sulfur is oxidized by sulfur oxide denitrifying bacteria with the denitrification SO 4 2-is produced. SO 4 2-generation amount (△ SO 4 2-) and nitrogen removal amount in relation (△ NOx-N) and the removal amount as increases △ SO 4 2-also tends to increase, a high correlation Shown (R 2 = 0.9825, P <0.01) (FIG. 10).
通常、△SO4 2−が増加すると処理水のpHは酸性に偏る。SO4 2−−Sが1000mg/L程度に達すると処理水のpHは5.8付近まで低下することが知られている。今回の試験では、原水のpHが7.5〜8.3であったのに対して、処理水のpHは6.8〜7.9の範囲で推移した(表1、図11)。△SO4 2−が大幅に増加したにも関わらず、処理水のpHはほぼ中性に維持されることが示された。この中和効果は脱窒用硫黄資材に配合した炭酸カルシウムが硫酸イオンと結合して硫酸カルシウムを形成することも寄与したと推察される。 Usually, △ pH of the treated water and SO 4 2-is increased biased acidic. PH of the treated water and SO 4 2--S reaches about 1000 mg / L is known to be reduced to near 5.8. In this test, the pH of the raw water was 7.5 to 8.3, while the pH of the treated water was in the range of 6.8 to 7.9 (Table 1, FIG. 11). △ SO 4 2-despite increased significantly, pH of treated water was shown to be maintained at approximately neutral. It is presumed that this neutralizing effect also contributed to the formation of calcium sulfate by combining calcium carbonate mixed with the sulfur material for denitrification with sulfate ions.
また、硫黄脱窒処理で脱窒活性を維持するのにアルカリ度は重要な要素である。試験期間中の処理水のM−アルカリ度は160±38.4mg/Lであったが(表1)、十分な脱窒活性が発現したことから炭酸カルシウムの配合量は十分であったといえる。 In addition, alkalinity is an important factor for maintaining denitrification activity in sulfur denitrification treatment. The M-alkalinity of the treated water during the test period was 160 ± 38.4 mg / L (Table 1), but it can be said that the amount of calcium carbonate blended was sufficient because sufficient denitrification activity was exhibited.
上記結果から、本実施形態の脱窒用硫黄資材は、資材の取り扱いが容易で、かつ硫黄脱窒に必要なアルカリ度の供給と中和機能に有効であることが示された。 From the above results, it was shown that the sulfur material for denitrification of the present embodiment is easy to handle and is effective for supplying and neutralizing the alkalinity required for sulfur denitrification.
なお、千葉県内養豚汚水処理施設の硝酸性窒素等の実態調査では、活性汚泥処理水のNO3 −−Nは平均184mg/Lであったことが報告されている。一方、今回の試験では試験開始後21日目以降にはNOx−Nがおよそ200mg/L低減した。このことから、現場の硝酸性窒素等低減対策に期待できると考えられる。 In a fact-finding survey of nitrate nitrogen, etc. at a pig farming sewage treatment facility in Chiba Prefecture, it was reported that the average NO 3 − -N of activated sludge treated water was 184 mg / L. On the other hand, in this test, NOx-N decreased by about 200 mg / L after 21 days after the start of the test. From this, it is considered that we can expect measures to reduce nitrate nitrogen, etc. at the site.
<例B>
次に、硫黄資材に用いるアルカリ剤について検討した。
<Example B>
Next, the alkaline agent used for the sulfur material was examined.
(実施例B1)
養豚農家の活性汚泥処理水を試験の原水として、1L容量のビーカー内に900mL投入し、それに対して上記硫黄資材1(アルカリ剤として炭酸カルシウムを使用)を450g充填した。ガラス撹拌棒で原水と硫黄資材1とを撹拌混合した後、静置させた。以降、経過日数に伴うpHおよびNO3 −−N濃度について、上記例Aの分析方法により測定した。試験期間は2017年9月1日から10月25日までの54日間実施した。経過日数に伴う処理水のpHを表2に示し、NO3 −−N濃度を図12に示す。
(Example B1)
Using the activated sludge treated water of a pig farmer as the raw water for the test, 900 mL was put into a beaker having a capacity of 1 L, and 450 g of the above sulfur material 1 (using calcium carbonate as an alkaline agent) was filled therein. The raw water and the
(実施例B2)
アルカリ剤として炭酸カルシウムに代えて、天然マグネサイト(粒径:60メッシュパス、200メッシュオン)を用いた以外は、硫黄資材1の製造方法と同様にして硫黄資材2を調製した。硫黄資材1に代えて硫黄資材2を用いた以外は実施例B1と同様にして原水を処理し、pHおよびNO3 −−N濃度を測定した。結果を表2および図12に示す。
(Example B2)
(実施例B3)
アルカリ剤として炭酸カルシウムに代えて、合成マグネサイト(粒径:150メッシュパス)を用いた以外は、硫黄資材1の製造方法と同様にして硫黄資材3を調製した。硫黄資材1に代えて硫黄資材3を用いた以外は実施例B1と同様にして原水を処理し、pHおよびNO3 −−N濃度を測定した。結果を表2および図12に示す。
(Example B3)
The
(参考例B4)
アルカリ剤として炭酸カルシウムに代えて、塩基性炭酸マグネシウム(粒径:200メッシュパス)を用いた以外は、硫黄資材1の製造方法と同様にして硫黄資材4を調製した。硫黄資材1に代えて硫黄資材4を用いた以外は実施例B1と同様にして原水を処理し、pHおよびNO3 −−N濃度を測定した。結果を表2および図12に示す。
(Reference example B4)
Sulfur material 4 was prepared in the same manner as in the method for producing
(参考例B5)
アルカリ剤として炭酸カルシウムに代えて、顆粒状の塩基性炭酸マグネシウムを用いた以外は、硫黄資材1の製造方法と同様にして硫黄資材5を調製した。硫黄資材1に代えて硫黄資材5を用いた以外は実施例B1と同様にして原水を処理し、pHおよびNO3 −−N濃度を測定した。結果を表2および図12に示す。
(Reference example B5)
上記実施例B1〜B3および参考例B4,B5において、各脱窒処理日数における、pHを表2に示す。 In Examples B1 to B3 and Reference Examples B4 and B5, the pH at each denitrification treatment day is shown in Table 2.
上記実施例B1〜B3および参考例B4,B5において、各脱窒処理日数における、NO3 ―−Nの濃度を図12に示す。 In Examples B1 to B3 and Reference Examples B4 and B5, the concentration of NO 3 -− N in each denitrification treatment day is shown in FIG.
図12に示したとおり、原水(脱窒処理前)のNO3 ―−Nの濃度は236.8mg/Lであった。試験開始以降、各実施例および参考例においてNO3 ―−Nの濃度は低減し、54日目におけるNO3 ―−Nの濃度および除去率は以下のとおりであった。
実施例B1:7.2mg/L(除去率97%)
実施例B2:5.4mg/L(除去率97.7%)
実施例B3:60.4mg/L(除去率74.5%)
参考例B4:145.6mg/L(除去率38.5%)
参考例B5:221.6mg/L(除去率6.4%)
As shown in FIG. 12, the concentration of NO 3 -− N in the raw water (before the denitrification treatment) was 236.8 mg / L. After the start of the test, the concentration of NO 3 -− N decreased in each Example and Reference Example, and the concentration of NO 3 -− N and the removal rate on the 54th day were as follows.
Example B1: 7.2 mg / L (removal rate 97%)
Example B2: 5.4 mg / L (removal rate 97.7%)
Example B3: 60.4 mg / L (removal rate 74.5%)
Reference example B4: 145.6 mg / L (removal rate 38.5%)
Reference example B5: 221.6 mg / L (removal rate 6.4%)
実施例B1〜B3より、アルカリ剤として天然マグネサイトまたは合成マグネサイトを用いた硫黄資材も、炭酸カルシウムを用いた場合と同様、NO3 ―−Nの除去率が高いことが示された。一方、塩基性炭酸マグネシウムを用いた硫黄資材では、NO3 ―−Nの除去率が低かった。この理由は定かではないが、天然マグネサイトまたは合成マグネサイトを含む硫黄資材を用いると、脱窒反応が進みやすいpHを保持できたためと推察される。 From Examples B1 to B3, it was shown that the sulfur material using natural magnesite or synthetic magnesite as the alkaline agent also has a high removal rate of NO 3 -−N as in the case of using calcium carbonate. On the other hand, in the sulfur material using basic magnesium carbonate, the removal rate of NO 3 -−N was low. The reason for this is not clear, but it is presumed that the use of a sulfur material containing natural magnesite or synthetic magnesite was able to maintain a pH at which the denitrification reaction was likely to proceed.
炭酸カルシウムを含む硫黄資材を用いる場合は、脱窒反応により形成される不溶性成分(硫酸カルシウム)が沈積し、脱窒処理の妨げになる場合がある。一方、実施例B2およびB3のように、マグネサイトを含む硫黄資材を用いると、マグネサイトは主成分が炭酸マグネシウムであり、脱窒反応により形成される硫酸マグネシウムは水に溶けやすいため、炭酸カルシウムを用いる場合のような不溶性成分の沈積の問題が起こりにくい。 When a sulfur material containing calcium carbonate is used, an insoluble component (calcium sulfate) formed by the denitrification reaction may be deposited, which may interfere with the denitrification treatment. On the other hand, when a sulfur material containing magnesite is used as in Examples B2 and B3, the main component of magnesite is magnesium carbonate, and magnesium sulfate formed by the denitrification reaction is easily dissolved in water, so calcium carbonate. The problem of deposition of insoluble components as in the case of using is less likely to occur.
よって、アルカリ剤として天然マグネサイトまたは合成マグネサイトを含む硫黄資材は、脱窒効果が高く、かつ、不溶性成分が生じにくいという観点で好ましいといえる。 Therefore, it can be said that a sulfur material containing natural magnesite or synthetic magnesite as an alkaline agent is preferable from the viewpoint of having a high denitrification effect and less likely to generate an insoluble component.
本発明は、養豚排水処理施設等における硝酸性窒素等の除去に用いることができる。 The present invention can be used for removing nitrate nitrogen and the like in pig farm wastewater treatment facilities and the like.
1:原水
2:処理水
3:加圧空気
4:噴出空気
10:脱窒処理装置
10a:第1区画
10b:第2区画
10c:第3区画
11:硫黄資材層
12a:隔壁
12b:隔壁
20:脱窒処理装置
21:コンプレッサー
22:電磁弁
23:加圧空気導入管
24:T字部材
24a:横棒部
24b:縦棒部
30:脱窒処理装置
31:勾配
41:槽
42:硫黄資材層
43:原水供給管
1: Raw water 2: Treated water 3: Pressurized air 4: Ejected air 10:
Claims (16)
前記槽内で、鉛直方向の隔壁により区画され、前記隔壁の直下の通液空間により連通された第1区画および第2区画と、
第1区画内の下部、第2区画内の下部および前記通液空間に、脱窒用硫黄資材が通液空間より上方の高さまで堆積された硫黄資材層と、
前記通液空間近傍に連通し、第1区画の硫黄資材層および第2区画の硫黄資材層に加圧空気を供給する加圧空気供給管と、
を有し、
前記脱窒用硫黄資材が、粉末硫黄、アルカリ剤、および界面活性剤を含む、脱窒処理装置。 A tank that can hold liquids and
In the tank, the first compartment and the second compartment, which are partitioned by the partition wall in the vertical direction and communicated by the liquid passage space directly below the partition wall,
Lower portion of the first compartment, a second at the bottom and the liquid passing space in the compartment, sulfur material layer removal窒用sulfur material is deposited to a height of above the liquid passing space,
A pressurized air supply pipe that communicates with the vicinity of the liquid passage space and supplies pressurized air to the sulfur material layer in the first section and the sulfur material layer in the second section.
Have a,
A denitrification treatment apparatus in which the sulfur material for denitrification contains powdered sulfur, an alkaline agent, and a surfactant.
前記槽内で、鉛直方向の隔壁により区画され、前記隔壁の直下の通液空間により連通された第1区画および第2区画と、
第1区画内の下部、第2区画内の下部および前記通液空間に、脱窒用硫黄資材が通液空間より上方の高さまで堆積された硫黄資材層と、
前記槽の外面および/または硫黄資材層内に設置された振動子と、
を有し、
前記脱窒用硫黄資材が、粉末硫黄、アルカリ剤、および界面活性剤を含む、脱窒処理装置。 A tank that can hold liquids and
In the tank, the first compartment and the second compartment, which are partitioned by the partition wall in the vertical direction and communicated by the liquid passage space directly below the partition wall,
Lower portion of the first compartment, a second at the bottom and the liquid passing space in the compartment, sulfur material layer removal窒用sulfur material is deposited to a height of above the liquid passing space,
With the vibrator installed on the outer surface of the tank and / or in the sulfur material layer,
Have a,
A denitrification treatment apparatus in which the sulfur material for denitrification contains powdered sulfur, an alkaline agent, and a surfactant.
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