JP2004167471A - 水処理材、硝酸性窒素処理材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 硫黄酸化細菌による生物的処理によって硝酸性窒素を脱窒処理、更には脱リン処理するために使用される水処理材であって、石灰石等のアルカリ(土類)金属炭酸塩の粉末30〜70重量部及び硫黄粉末30〜70重量部を含有し、両者の合計100重量部に対して、水不溶性又は難溶性の有機系バインダー0.1〜30重量部を配合して該粉末を一体化してなる水処理材。なお、この水処理材はリン除去材としても効果を有する。
【選択図】 なし
Description
下記特許文献1、特許文献2には、硫黄と石灰石の溶融混合物に硫黄酸化細菌を含有させた脱窒システムが提案されており、メンテナンスの容易さと脱窒処理にかかるコストの面で優れた効果を示している。特許文献3では、脱窒処理材の製造を加熱溶融・急冷固化という工程を経ずに非加熱で硫黄と石灰石を混ぜてプレスにより造粒する方法を提案している。
本発明の硝酸性窒素処理材又は硝酸性窒素及びリン処理材(以下、水処理材ともいう)は、脱窒材又は脱窒材兼脱リン材として使用される。この水処理材はアルカリ(土類)金属炭酸塩(以下、炭酸塩ともいう)粉末、硫黄粉末及び水不溶性又は難溶性の有機系バインダー(以下、有機系バインダーともいう)を必須成分とし、必要に応じてこれらを担持する担体又はこれらに添加する無機添加材等からなることができる。
硫黄粉末の粒径についても、炭酸塩粉末の粒径と同様な理由により、数μm〜数100μm程度が好ましい。
バインダーとしては、アルミナやジルコニア等のセラミックス系接着剤やセメントや石膏などの無機系バインダーの使用が考えられるが、これらは比重が硫黄や炭酸塩にくらべ高いために、粉末同士や粉末と各種担体を接着させる場合には、かなりの添加量を必要とするため不利である。これに対して、有機系バインダーは、無機系バインダーに比較して比重が小さいことから添加量も少なくて済み、造粒も均一にでき、また接着力も高いという利点がある。
なお、本発明で担体という場合、それが粒径の小さい担体のときは通常全体の50v%以上を占める場合をいう。担体を複数種使用することも可能であり、この場合上記計算ではその合計をいう。また、通常50v%未満添加する成分は添加材という。
かかる無機添加材としては、上記小さな担体と同様な成分があるが、担体として作用する場合は、含まない。その他、必要に応じて水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの難燃剤や酸化鉄等の硫化水素発生防止剤等を添加してもよい。
例えば、処理材の製造容器に所定量の水又は有機溶剤に分散された有機系バインダー及び所定量の硫黄、炭酸塩の粉末と、必要に加えられる粒子や繊維等の担体又は添加材を加え、混練機、例えばホモジナイザー、ニーダー又は攪拌機により、均一に混練した後、乾燥機やブロワー又は自然乾燥等で乾燥することにより水分や有機溶剤を除去することで硝酸性窒素脱窒処理材が製造できる。
水又は有機溶剤を除去した後に、粉砕等により適度な粒度にしたものでもよい。水又は有機溶剤を除去する方法としては、自然乾燥、高温乾燥又は真空乾燥などの公知の方法でよい。
有機バインダーの配合量は、固形分としての数値を示す。有機バインダーとしてのポリスチレン樹脂は、東洋スチレン(株)製ハイインパクトポリスチレン(製品名:XL4)をトルエンに希釈した5%溶液を、また熱硬化性樹脂としてのウレタン樹脂は、大日本インキ化学工業(株)製水分散型ウレタン樹脂(製品名:1980NS)を樹脂分2〜20%に調整したものを使用した。
1000mlのガラスビーカー内に所定量のイオウ粉末と炭酸カルシウム粉末を入れてよく混合し、水又はトルエンで所定濃度に調整されたで有機バインダーを加え、粉末全体がよく湿るように金属ヘラで均一に攪拌混合する。60℃の恒温層で、1昼夜放置して水又は有機溶剤を完全に除去し、固化した処理材のかたまりを、軽く木槌で叩き粉砕して製造した。脱窒処理に用いた粒状の水処理材は、5〜20mmのものとした。
担体として不織布を用いた。まず、水で所定濃度に調整されたで有機バインダーを所定量だけ担体全体に良く湿らせ、次に、イオウと炭酸カルシウムを所定量混合した粉体を、不織布担体表面に金属ヘラで均一塗布する。塗布量は、乾燥後重量で、不織布100cm2当たりに6gとした。60℃の恒温層で、1昼夜放置して水を完全に除去した。
担体として、繊維又はスラグを用いた。繊維又はスラグ担体を入れ、水又はトルエンで所定濃度に調整されたで有機バインダーを担体が全体によく湿る量を加える。次に、イオウと炭酸カルシウムを所定量混合したものを加えて金属ヘラで均一に攪拌混合する。60℃の恒温層で、1昼夜放置して水又は有機溶剤を完全に除去し、固化した処理材のかたまりを、軽く木槌で叩き粉砕して製造した。脱窒処理に用いた粒状の水処理材は、5〜20mmのものとした。
有機系バインダーを使用しない例(比較例1)、有機系バインダーが少な過ぎる例(比較例1)、逆に多すぎる例(比較例3)とし、配合割合を表1に示すとおりとした他は、実施例1と同様にして水処理材を得た。
表3に示す配合組成とした他は、実施例4〜8と同様にして、処理材を得た。
造粒性の評価:○;簡便に製造できる、×1);従来のイオウと炭酸カルシウムの加熱溶融法で手間がかかる。造粒物は、硬いが粉も多量に発生する。×2)バインダーが少なすぎるために、粉が多量に発生し造粒できない。
実施例2、比較例1と同様にして得た水処理材の各200gを、硝酸カリウムで調整した硝酸イオン880mg/lの硝酸液300mlとともに500mlのビーカーに入れ、更に予め調整しておいたイオウ酸化細菌入りの乾燥汚泥を1.0gづつ添加し良く攪拌して、25℃の恒温槽に10日間放置した。これによって硫黄酸化細菌の担持された水処理材を得て、この水処理材を硝酸性窒素とリン酸の同時除去材として使用した。
すなわち、循環式処理槽に、硝酸カリウムとリン酸ナトリウムで調整した硝酸イオン200mg/l、リン酸イオン100mg/lの溶液を500ml入れ、この溶液を上記水処理材を200gで32時間処理した。脱窒性能及び脱リン性能は、イオンクロマトグラフィーにて硝酸イオンとリン酸イオンの濃度を測定することにより行った。
この場合、循環は600ml/分のポンプを用い、1分/4時間の割合で間欠的に循環した。
その結果を、下記表4に示す。
Claims (6)
- 硫黄酸化細菌による生物的処理によって硝酸性窒素を脱窒処理するために使用される硝酸性窒素処理材であって、アルカリ(土類)金属炭酸塩粉末30〜70重量部及び硫黄粉末30〜70重量部を含有し、両者の合計100重量部に対して、該粉末を一体化するための水不溶性又は難溶性の有機系バインダー0.1〜30重量部を配合してなることを特徴とする硝酸性窒素処理材。
- アルカリ(土類)金属炭酸塩粉末及び硫黄粉末を、有機系バインダーで一体化してなる請求項1記載の硝酸性窒素処理材。
- アルカリ(土類)金属炭酸塩粉末及び硫黄粉末を、有機系バインダーによって、担体表面に付着担持していることを特徴とする請求項1記載の硝酸性窒素処理材。
- アルカリ(土類)金属炭酸塩粉末及び硫黄粉末の合計100重量部に対して、無機添加材を1〜100重量部含有する請求項1〜4のいずれかに記載の硝酸性窒素処理材。
- アルカリ(土類)金属炭酸塩粉末及び硫黄粉末を、水不溶性又は難溶性の有機系バインダーを与える有機系バインダー溶液に配合し、均一に混練した後、液体を除去することを特徴とする請求項1記載の硝酸性窒素処理材の製造方法。
- 硫黄酸化細菌による生物的処理によって硝酸性窒素を脱窒処理するとともに脱リン処理も行う水処理材であって、アルカリ(土類)金属炭酸塩粉末30〜70重量部及び硫黄粉末30〜70重量部を含有し、両者の合計100重量部に対して、該粉末を一体化するための水不溶性又は難溶性の有機系バインダー0.1〜30重量部を配合してなり、脱窒処理とともに脱リン処理も行うことを特徴とする水処理材。
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