JP2004344765A

JP2004344765A - Water purifying material and its manufacturing method

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Publication number: JP2004344765A
Application number: JP2003144377A
Authority: JP
Inventors: Hideo Sugimoto; 英夫杉本
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently remove nitrate nitrogen contained in water at a low cost. <P>SOLUTION: In this manufacturing method for the water purifying material, first alkaline waste sludge being one of raw materials is solidified (step 101). In solidifying the alkaline waste sludge, the alkaline waste sludge produced in an underground continuous wall construction may be allowed to stand as it is or the solidification of the alkaline waste sludge may be fastened by charging cement or lime in the alkaline waste sludge. Next, the solid of waste sludge obtained by solidfying the alkaline waste sludge is mixed with sulfur to obtain the water purifying material (step 102). The mixing ratio of the solid of waste sludge and sulfur may be set, for example, to 50-90:50-10 in a weight ratio. It is desirable to preliminarily adjust the size (particle size) of the manufactured water purifying material appropriately corresponding to a use form or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硝酸態窒素を含んだ水を浄化する水質浄化材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、地下水や水道水に含まれる有害汚染物質として硝酸態窒素が問題となっている。かかる問題は、湖沼、河川等の閉鎖性水域において窒素やリンによる水質の富栄養化が進行し、その結果、硝酸態窒素という形で地下水に流入することが原因であると考えられている。
【０００３】
硝酸態窒素は、農薬、除草剤、肥料、糞尿などに含まれる窒素成分が微生物により分解を受けた結果生じてくる物質であるが、この硝酸性窒素が体内に入ると、還元されて亜硝酸性窒素に変化し、発ガン性物質であるニトロソアミンという物質を生成したり、血液中のヘモグロビンの機能を低下させて酸素欠乏を引き起こしてチアノーゼ症状に陥る、いわゆるメトヘモグロビン血症を引き起こしたりすることが指摘されている。
【０００４】
そのため、浄水場はもとより、飲料水の水源となる河川、湖沼、地下水等に含まれる硝酸態窒素をあらかじめ健康被害を生じない濃度以下となるように除去しなければならない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２３２８７６号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−１１３６９３号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平１０−２８６５９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
水に含まれる硝酸態窒素を除去する方法として、該硝酸態窒素をプラントで還元して窒素ガスに変える試みがなされており、既に実用化されているものもある。
【０００９】
ここで、プラントで実用化されている手法としては、スリースラッジ法、デュアルスラッジ法、シングルスラッジ法などがあるが、いずれも、中間工程において硝酸態窒素を還元させるために水素供与体（通常、メタノール）が別途必要となる、あるいはｐＨを中和するアルカリ剤の添加が必要となるという問題や、その結果として反応過程が複雑になるという問題を生じており、大量の汚染水を効率よくかつ低コストに処理するには未だ改善の余地があった。
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、水に含まれる硝酸態窒素を低コストでかつ効率よく除去可能な水質浄化材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る水質浄化材の製造方法は請求項１に記載したように、水硬性材料を含むアルカリ性排泥が該水硬性材料の固化作用によって排泥固化体として固化した後、該排泥固化体に硫黄及び硫黄酸化細菌のうち、少なくとも前記硫黄を添加するものである。
【００１２】
また、本発明に係る水質浄化材の製造方法は請求項２に記載したように、水硬性材料を含むアルカリ性排泥が該水硬性材料の固化作用によって排泥固化体として固化する前に、前記アルカリ性排泥に硫黄及び硫黄酸化細菌のうち、少なくとも前記硫黄を添加するものである。
【００１３】
また、本発明に係る水質浄化材は請求項３に記載したように、水硬性材料を含むアルカリ性排泥が該水硬性材料の固化作用によって固化した排泥固化体と、硫黄及び硫黄酸化細菌のうち、少なくとも前記硫黄とが混合されてなるものである。
【００１４】
また、本発明に係る水質浄化材は請求項４に記載したように、水硬性材料を含むアルカリ性排泥と、硫黄及び硫黄酸化細菌のうち、少なくとも前記硫黄とが、前記アルカリ性排泥の固化前に混合されてなるものである。
【００１５】
本発明に係る水質浄化材及びその製造方法においては、硫黄が電子供与体となって硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
【００１６】
すなわち、本発明に係る水質浄化材と硝酸態窒素を含む汚染水とが接触すると、水質浄化材中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、汚染水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
【００１７】
一方、硫黄は自ら酸化されることにより硫酸となるが、アルカリ性排泥中のアルカリ成分によって中和される。例えば、アルカリ性排泥中の炭酸カルシウムや水酸化カルシウムと中和することにより、硫酸は中性の石膏となる。そのため、硫酸によってｐＨが小さくなり、硫黄酸化細菌の酵素活性が低下するのを防止することができることはもちろん、従来、産業廃棄物として処分せざるを得なかったアルカリ性排泥を、硝酸態窒素を無害化する原材料として有効利用することができるという顕著な作用効果を奏する。
【００１８】
地下水等に含まれる硝酸態窒素汚染の問題は、微生物分野では本願出願の時点で既に知られているところであるとともに、かかる硝酸態窒素を脱窒させる方法として硫黄と硫黄酸化細菌とを使用できる可能性や石灰石で硫酸を中和させることができることも知られている。
【００１９】
一方、土木建築業界においては、地中連続壁工法などの泥水工法でアルカリ性排泥が大量に発生し、その廃棄処分が大きな社会的問題となっている。
【００２０】
本出願人は、かかる問題や、ガソリン精製等での脱硫工程で硫黄が余剰しつつある社会状況をも踏まえつつ、上述した微生物分野における公知技術を土木建築業界で活かすことはできないかという点に着眼し、さまざまな研究開発を行った結果、上述した新規な知見を得たものであり、その知見は産業上きわめて有意義な知見であることを念のため付言しておく。
【００２１】
水硬性材料にはセメントや石灰が含まれる。
【００２２】
水硬性材料を含むアルカリ性排泥は、主として地中連続壁工法、泥水シールドなどの泥水工法で生じた排泥が対象となるが、運送の便宜のため、固化させる目的で水硬性材料が添加された排泥であってアルカリ性を呈しているものであれば、上述した泥水工法で生じた排泥に限定されるものではない。また、水硬性材料の固化作用は、セメントによる水和反応を主として意味する。
【００２３】
排泥固化体、又は排泥固化体として固化する前のアルカリ性排泥に上述した各物質を添加するにあたっては、製造された水質浄化材を用いて硝酸態窒素を含む汚染水を浄化する際に硫黄酸化細菌を添加することができるので、水質浄化材として製造する時に添加すべき物質としては、少なくとも硫黄だけで足りる。
【００２４】
かかる構成によれば、汚染水浄化作業を行う際の作業性は低下するが、硫黄酸化細菌による酸化を防止できるので、製造された水質浄化材を長期間貯蔵しておくことができる。
【００２５】
一方、水質浄化材として製造する際、硫黄に加えて硫黄酸化細菌を添加しておけば、汚染水浄化作業を行う際の作業性が向上する。
【００２６】
なお、硫黄の酸化反応を硫黄酸化細菌が触媒するには、微生物活性が高くなるまで待たねばならず、それには日数を要するため、アルカリ性排泥に添加したとしても、硫黄の酸化反応が始まるまでには、アルカリ性排泥が固化する。
【００２７】
したがって、水質浄化材中にわずかに残る自由水で酸化反応が生じる以外、硫黄が酸化されてしまう懸念はほとんどなく、やはり長期間貯蔵が可能となる。排泥固化体に添加する場合にも、貯蔵環境を乾燥状態あるいは低湿度状況に維持しておけば、やはり長期間貯蔵が可能である。
【００２８】
なお、硫黄の酸化反応を触媒する硫黄酸化細菌の酵素活性に必要な酵素活性物質、例えば炭素源あるいは有機物については、必要に応じて適宜添加すればよい。例えば、炭、木材、サトウキビの絞りかす、廃材などが考えられる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水質浄化材及びその製造方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
（第１実施形態）
【００３１】
本実施形態に係る水質浄化材は、水硬性材料であるセメントを含むアルカリ性排泥が該セメントによる固化作用（水和反応による固化作用）で固化した排泥固化体と硫黄とを混合してなる。
【００３２】
原材料であるアルカリ性排泥は、地中連続壁工事で発生した排泥を用いるのがよい。地中連続壁工事においては、地盤掘削を行う際、掘削された孔壁の崩落を防止すべく、掘削孔内に安定液として泥水を入れながら掘削を行うが、掘削終了後は、水中コンクリートを打設しながら安定液を置換回収する。
【００３３】
この使用済安定液が排泥となるが、水中コンクリートと置換回収されたものであるため、排泥中にはセメントが混入しており、それゆえ、かかる排泥は、アルカリ性排泥となっている。
【００３４】
図１は、本実施形態に係る水質浄化材の製造方法の手順を示したフローチャートである。同図でわかるように、本実施形態に係る水質浄化材の製造方法においては、まず、原材料の一つであるアルカリ性排泥を固化させる（ステップ１０１）。
【００３５】
アルカリ性排泥を固化させるにあたっては、地中連続壁工事で生じたアルカリ性排泥をそのまま放置してもよいし、セメントや石灰を投入して固化を早めるようにしてもよい。
【００３６】
次に、アルカリ性排泥を固化してなる排泥固化体と硫黄とを混合し、水質浄化材とする（ステップ１０２）。
【００３７】
排泥固化体と硫黄との混合比は、重量比で例えば５０〜９０：５０〜１０とすればよい。
【００３８】
製造された水質浄化材は、利用の形態等に応じて、適宜、大きさ（粒径）を調整しておくことが望ましい。かかる粒度調整は、排泥固化体の段階で行うことも可能であり、クラッシャー等で排泥固化体を適当な大きさに破砕しながら硫黄を混合するようにすれば、粒度調整工程と混合工程を一工程で済ませることができる。
【００３９】
製造された水質浄化材を用いて硝酸態窒素が含まれた汚染水を浄化するにあたっては、さまざまな利用形態が可能である。
【００４０】
例えば、排水口を有する処理槽に水質浄化材をあらかじめ充填しておき、該処理槽に上述した汚染水を投入するとともに、硫黄酸化細菌を添加し、嫌気環境下で静置する。硫黄酸化細菌は土壌に混じった状態で添加してもよい。
【００４１】
このようにすれば、静置中、硫黄酸化細菌は硫黄を酸化するとともに、酸化の際、硫黄が電子供与体となって硝酸態窒素を脱窒し、窒素ガスに還元する。
【００４２】
なお、硫黄の酸化反応を触媒する硫黄酸化細菌の酵素活性に必要な酵素活性物質、例えば炭素源あるいは有機物については、必要に応じて適宜添加すればよい。
【００４３】
処理槽内の硝酸態窒素の濃度を監視しながら、一定濃度以下、例えば人体の健康に無害となる濃度以下になったならば、元の汚染水は、硝酸態窒素が脱窒されたと判断できるので、これを処理水として排水口から排水する。
【００４４】
なお、硫黄の酸化反応に伴い、硫酸が生じるが、かかる硫酸はアルカリ性排泥に含まれる水酸化カルシウムや炭酸カルシウムによって中和され、石膏として処理槽内に沈殿するので、処理水をｐＨ処理せずにそのまま河川等に放流することができる。
【００４５】
また、硝酸態窒素で汚染された地下水が溢れ出ている排水溝や湖沼あるいは湿地等に上述した水質浄化材を硫黄酸化細菌とともに投入するようにしてもよい。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、水質浄化材と硝酸態窒素を含む汚染水とが接触すると、水質浄化材中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、汚染水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
【００４７】
一方、硫黄は自ら酸化されることにより硫酸となるが、アルカリ性排泥中のアルカリ成分によって中和されるため、硫酸によってｐＨが小さくなり、硫黄酸化細菌の酵素活性が低下するのを防止することができる。
【００４８】
なお、アルカリ性排泥はリンの吸着能が高いため、本実施形態に係る水質浄化材は、硝酸態窒素の浄化作用のみならず、リンを吸着除去する作用効果も有する。
【００４９】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、従来、産業廃棄物として処分せざるを得なかったアルカリ性排泥を、硝酸態窒素を無害化する原材料として有効利用することができるという顕著な作用効果を奏する。
【００５０】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、汚染水浄化作業を行われるまで、硫黄酸化細菌は水質浄化材に添加されない。そのため、硫黄酸化細菌による酸化を防止することが可能となり、製造された水質浄化材を長期間貯蔵しておくことができる。
【００５１】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、ガソリン精製等での脱硫工程で余剰しがちな硫黄を有効活用することもできる。
【００５２】
（第２実施形態）
【００５３】
次に、第２実施形態について説明する。
【００５４】
本実施形態に係る水質浄化材は、水硬性材料であるセメントを含むアルカリ性排泥が該セメントによる固化作用（水和反応による固化作用）で固化した排泥固化体と硫黄と硫黄酸化細菌とを混合してなる。
【００５５】
原材料であるアルカリ性排泥については第１実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００５６】
図２は、本実施形態に係る水質浄化材の製造方法の手順を示したフローチャートである。同図でわかるように、本実施形態に係る水質浄化材の製造方法においては、まず、原材料の一つであるアルカリ性排泥を固化させる（ステップ１１１）。
【００５７】
アルカリ性排泥を固化させるにあたっては、地中連続壁工事で生じたアルカリ性排泥をそのまま放置してもよいし、セメントや石灰を投入して固化を早めるようにしてもよい。
【００５８】
次に、アルカリ性排泥を固化してなる排泥固化体と硫黄と硫黄酸化細菌とを混合し、水質浄化材とする（ステップ１１２）。
【００５９】
排泥固化体と硫黄との混合比は、重量比で例えば５０〜９０：５０〜１０とすればよい。
【００６０】
製造された水質浄化材は、利用の形態等に応じて、適宜、大きさ（粒径）を調整しておくことが望ましい。かかる粒度調整は、排泥固化体の段階で行うことも可能であり、クラッシャー等で排泥固化体を適当な大きさに破砕しながら硫黄及び硫黄酸化細菌を混合するようにすれば、粒度調整工程と混合工程を一工程で済ませることができる。
【００６１】
製造された水質浄化材を用いて硝酸態窒素が含まれた汚染水を浄化するにあたっては、さまざまな利用形態が可能である。
【００６２】
例えば、排水口を有する処理槽に水質浄化材をあらかじめ充填しておき、該処理槽に上述した汚染水を投入し、嫌気環境下で静置する。
【００６３】
このようにすれば、静置中、硫黄酸化細菌は硫黄を酸化するとともに、酸化の際、硫黄が電子供与体となって硝酸態窒素を脱窒し、窒素ガスに還元する。
【００６４】
なお、硫黄の酸化反応を触媒する硫黄酸化細菌の酵素活性に必要な酵素活性物質、例えば炭素源あるいは有機物については、必要に応じて適宜添加すればよい。
【００６５】
処理槽内の硝酸態窒素の濃度を監視しながら、一定濃度以下、例えば人体の健康に無害となる濃度以下になったならば、元の汚染水は、硝酸態窒素が脱窒されたと判断できるので、これを処理水として排水口から排水する。
【００６６】
なお、硫黄の酸化反応に伴い、硫酸が生じるが、かかる硫酸はアルカリ性排泥に含まれる水酸化カルシウムや炭酸カルシウムによって中和され、石膏として処理槽内に沈殿するので、処理水をｐＨ処理せずにそのまま河川等に放流することができる。
【００６７】
また、汚染された地下水が溢れ出ている排水溝や湖沼あるいは湿地等に上述した水質浄化材を投入するようにしてもよい。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、水質浄化材と硝酸態窒素を含む汚染水とが接触すると、水質浄化材中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、汚染水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
【００６９】
一方、硫黄は自ら酸化されることにより硫酸となるが、アルカリ性排泥中のアルカリ成分によって中和されるため、硫酸によってｐＨが小さくなり、硫黄酸化細菌の酵素活性が低下するのを防止することができる。
【００７０】
なお、アルカリ性排泥はリンの吸着能が高いため、本実施形態に係る水質浄化材は、硝酸態窒素の浄化作用のみならず、リンを吸着除去する作用効果も有する。
【００７１】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、従来、産業廃棄物として処分せざるを得なかったアルカリ性排泥を、硝酸態窒素を無害化する原材料として有効利用することができるという顕著な作用効果を奏する。
【００７２】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、ガソリン精製等での脱硫工程で余剰しがちな硫黄を有効活用することもできる。
【００７３】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、水質浄化材中に硫黄及び硫黄酸化細菌があらかじめ混合されているので、浄化現場での作業性は大幅に向上する。
【００７４】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、貯蔵環境を乾燥状態あるいは低湿度状況に維持しておけば、硫黄の酸化反応を抑制することが可能となり、本実施形態に係る水質浄化材を長期間貯蔵することができる。
【００７５】
本実施形態では、硫黄の酸化反応を触媒する硫黄酸化細菌の酵素活性に必要な酵素活性物質、例えば炭素源あるいは有機物については、必要に応じて適宜添加すればよいものとしたが、これに代えて、水質浄化材を、水硬性材料であるセメントや石灰を含むアルカリ性排泥が該水硬性材料による固化作用で固化した排泥固化体と、硫黄と、硫黄酸化細菌と、上述した酵素活性物質とを混合して構成してもよい。
【００７６】
（第３実施形態）
【００７７】
次に、第３実施形態について説明する。
【００７８】
本実施形態に係る水質浄化材は、水硬性材料であるセメントを含むアルカリ性排泥と硫黄とを該アルカリ性排泥が固化する前に混合してなる。
【００７９】
原材料であるアルカリ性排泥は、第１実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００８０】
図３は、本実施形態に係る水質浄化材の製造方法の手順を示したフローチャートである。同図でわかるように、本実施形態に係る水質浄化材の製造方法においては、まず、原材料の一つであるアルカリ性排泥と硫黄とを混合する（ステップ１２１）。
【００８１】
アルカリ性排泥と硫黄との混合比は、重量比で例えば５０〜９０：５０〜１０とすればよい。
【００８２】
次に、硫黄が混合されたアルカリ性排泥を固化させ、水質浄化材とする（ステップ１２２）。
【００８３】
アルカリ性排泥を固化させるにあたっては、硫黄が混合された後、そのまま放置してもよいし、セメントや石灰を投入して固化を早めるようにしてもよい。
【００８４】
製造された水質浄化材は、利用の形態等に応じて、適宜、大きさ（粒径）を調整しておくことが望ましい。
【００８５】
製造された水質浄化材を用いて硝酸態窒素が含まれた汚染水を浄化するにあたっては、さまざまな利用形態が可能である。
【００８６】
例えば、排水口を有する処理槽に水質浄化材をあらかじめ充填しておき、該処理槽に上述した汚染水を投入するとともに、硫黄酸化細菌を添加し、嫌気環境下で静置する。硫黄酸化細菌は土壌に混じった状態で添加してもよい。
【００８７】
このようにすれば、静置中、硫黄酸化細菌は硫黄を酸化するとともに、酸化の際、硫黄が電子供与体となって硝酸態窒素を脱窒し、窒素ガスに還元する。
【００８８】
なお、硫黄の酸化反応を触媒する硫黄酸化細菌の酵素活性に必要な酵素活性物質、例えば炭素源あるいは有機物については、必要に応じて適宜添加すればよい。
【００８９】
処理槽内の硝酸態窒素の濃度を監視しながら、一定濃度以下、例えば人体の健康に無害となる濃度以下になったならば、元の汚染水は、硝酸態窒素が脱窒されたと判断できるので、これを処理水として排水口から排水する。
【００９０】
なお、硫黄の酸化反応に伴い、硫酸が生じるが、かかる硫酸はアルカリ性排泥に含まれる水酸化カルシウムや炭酸カルシウムによって中和され、石膏として処理槽内に沈殿するので、処理水をｐＨ処理せずにそのまま河川等に放流することができる。
【００９１】
また、汚染された地下水が溢れ出ている排水溝や湖沼あるいは湿地等に上述した水質浄化材を硫黄酸化細菌とともに投入するようにしてもよい。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、水質浄化材と硝酸態窒素を含む汚染水とが接触すると、水質浄化材中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、汚染水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
【００９３】
一方、硫黄は自ら酸化されることにより硫酸となるが、アルカリ性排泥中のアルカリ成分によって中和されるため、硫酸によってｐＨが小さくなり、硫黄酸化細菌の酵素活性が低下するのを防止することができる。
【００９４】
なお、アルカリ性排泥はリンの吸着能が高いため、本実施形態に係る水質浄化材は、硝酸態窒素の浄化作用のみならず、リンを吸着除去する作用効果も有する。
【００９５】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、従来、産業廃棄物として処分せざるを得なかったアルカリ性排泥を、硝酸態窒素を無害化する原材料として有効利用することができるという顕著な作用効果を奏する。
【００９６】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、ガソリン精製等での脱硫工程で余剰しがちな硫黄を有効活用することもできる。
【００９７】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、汚染水浄化作業が行われるまで、硫黄酸化細菌は水質浄化材に添加されない。そのため、硫黄酸化細菌による酸化を防止することが可能となり、製造された水質浄化材を長期間貯蔵しておくことができる。
【００９８】
（第４実施形態）
【００９９】
次に、第４実施形態について説明する。
【０１００】
本実施形態に係る水質浄化材は、水硬性材料であるセメントを含むアルカリ性排泥と硫黄と硫黄酸化細菌とを該アルカリ性排泥が固化する前に混合してなる。
【０１０１】
原材料であるアルカリ性排泥については第１実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１０２】
図４は、本実施形態に係る水質浄化材の製造方法の手順を示したフローチャートである。同図でわかるように、本実施形態に係る水質浄化材の製造方法においては、まず、原材料の一つであるアルカリ性排泥に硫黄及び硫黄酸化細菌を混合する（ステップ１３１）。
【０１０３】
アルカリ性排泥と硫黄との混合比は、重量比で例えば５０〜９０：５０〜１０とすればよい。
【０１０４】
ここで、硫黄の酸化反応を硫黄酸化細菌が触媒するには、微生物活性が高くなるまで待たねばならず、それには日数を要する。したがって、アルカリ性排泥に添加したとしても、硫黄の酸化反応が始まる前にアルカリ性排泥が固化することとなり、後述する水質浄化材中にわずかに残る自由水で酸化反応が生じる以外、硫黄が酸化されてしまう懸念はほとんどない。
【０１０５】
次に、硫黄と硫黄酸化細菌とが混合されたアルカリ性排泥を固化させ、水質浄化材とする（ステップ１３２）。
【０１０６】
アルカリ性排泥を固化させるにあたっては、硫黄及び硫黄酸化細菌が混合されたアルカリ性排泥をそのまま放置してもよいし、セメントや石灰を投入して固化を早めるようにしてもよい。
【０１０７】
このように製造された水質浄化材は、利用の形態等に応じて、適宜、大きさ（粒径）を調整しておくことが望ましい。
【０１０８】
製造された水質浄化材を用いて硝酸態窒素が含まれた汚染水を浄化するにあたっては、さまざまな利用形態が可能である。
【０１０９】
例えば、排水口を有する処理槽に水質浄化材をあらかじめ充填しておき、該処理槽に上述した汚染水を投入し、嫌気環境で静置する。
【０１１０】
このようにすれば、静置中、硫黄酸化細菌は硫黄を酸化するとともに、酸化の際、硫黄が電子供与体となって硝酸態窒素を脱窒し、窒素ガスに還元する。
【０１１１】
なお、硫黄の酸化反応を触媒する硫黄酸化細菌の酵素活性に必要な酵素活性物質、例えば炭素源あるいは有機物については、必要に応じて適宜添加すればよい。
【０１１２】
処理槽内の硝酸態窒素の濃度を監視しながら、一定濃度以下、例えば人体の健康に無害となる濃度以下になったならば、元の汚染水は、硝酸態窒素が脱窒されたと判断できるので、これを処理水として排水口から排水する。
【０１１３】
なお、硫黄の酸化反応に伴い、硫酸が生じるが、かかる硫酸はアルカリ性排泥に含まれる水酸化カルシウムや炭酸カルシウムによって中和され、石膏として処理槽内に沈殿するので、処理水をｐＨ処理せずにそのまま河川等に放流することができる。
【０１１４】
また、汚染された地下水が溢れ出ている排水溝や沼あるいは湿地等に上述した水質浄化材を投入するようにしてもよい。
【０１１５】
以上説明したように、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、水質浄化材と硝酸態窒素を含む汚染水とが接触すると、水質浄化材中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、汚染水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
【０１１６】
一方、硫黄は自ら酸化されることにより硫酸となるが、アルカリ性排泥中のアルカリ成分によって中和されるため、硫酸によってｐＨが小さくなり、硫黄酸化細菌の酵素活性が低下するのを防止することができる。
【０１１７】
なお、アルカリ性排泥はリンの吸着能が高いため、本実施形態に係る水質浄化材は、硝酸態窒素の浄化作用のみならず、リンを吸着除去する作用効果も有する。
【０１１８】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、従来、産業廃棄物として処分せざるを得なかったアルカリ性排泥を、硝酸態窒素を無害化する原材料として有効利用することができるという顕著な作用効果を奏する。
【０１１９】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、ガソリン精製等での脱硫工程で余剰しがちな硫黄を有効活用することもできる。
【０１２０】
また、本実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、水質浄化材中に硫黄及び硫黄酸化細菌があらかじめ混合されているので、浄化現場での作業性は大幅に向上する。
【０１２１】
ここで、上述したように、硫黄及び硫黄酸化細菌をアルカリ性排泥に添加しても、硫黄の酸化反応が始まる前にアルカリ性排泥が固化する。そのため、水質浄化材中にわずかに残る自由水で酸化反応が生じる以外、硫黄が酸化されてしまう懸念がほとんどなくなり、やはり長期間の保存が可能となる。
【０１２２】
本実施形態では、硫黄の酸化反応を触媒する硫黄酸化細菌の酵素活性に必要な酵素活性物質、例えば炭素源あるいは有機物については、必要に応じて適宜添加すればよいものとしたが、これに代えて、水質浄化材を、水硬性材料であるセメントや石灰を含むアルカリ性排泥と、硫黄と、硫黄酸化細菌と、上述した酵素活性物質とを混合固化するようにしてもよい。
【０１２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る水質浄化材及びその製造方法によれば、従来、産業廃棄物として処分せざるを得なかったアルカリ性排泥を、硝酸態窒素を無害化する原材料として有効利用することができるという顕著な作用効果を奏する。
【０１２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法のフローチャート。
【図２】第２実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法のフローチャート。
【図３】第３実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法のフローチャート。
【図４】第４実施形態に係る水質浄化材及びその製造方法のフローチャート。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a water purification material for purifying water containing nitrate nitrogen and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Recently, nitrate nitrogen has been a problem as a harmful pollutant contained in groundwater and tap water. It is considered that such a problem is caused by the progress of eutrophication of water quality by nitrogen and phosphorus in closed water areas such as lakes and rivers, and as a result, nitric nitrogen flows into groundwater.
[0003]
Nitrate nitrogen is a substance produced as a result of decomposition of nitrogen components contained in pesticides, herbicides, fertilizers, manure, etc. by microorganisms. When this nitrate nitrogen enters the body, it is reduced to nitrite. Nitrosamine, which is a carcinogenic substance, and changes blood nitrogen to reduce the function of hemoglobin in the blood, causing oxygen deficiency to cause cyanosis symptoms, causing so-called methemoglobinemia. Has been pointed out.
[0004]
For this reason, nitrate nitrogen contained in rivers, lakes, marshes, groundwater, and the like, which serve as drinking water sources, as well as water purification plants, must be removed in advance to a concentration that does not cause health damage.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-232876 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-113693
[Patent Document 3]
JP-A-10-286590
[Problems to be solved by the invention]
As a method for removing nitrate nitrogen contained in water, an attempt has been made to reduce the nitrate nitrogen in a plant to convert it into nitrogen gas, and some methods have already been put to practical use.
[0009]
Here, as a method put into practical use in a plant, there are a sludge sludge method, a dual sludge method, a single sludge method, and the like. In each case, a hydrogen donor (usually, (Methanol) is required separately, or the addition of an alkali agent to neutralize the pH is required, and as a result, the reaction process becomes complicated. There was still room for improvement in processing at low cost.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a water purification material capable of efficiently removing nitrate nitrogen contained in water at low cost and a method for producing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing a water purification material according to the present invention is characterized in that, as described in claim 1, alkaline sludge containing a hydraulic material is solidified as a sludge solidified body by the solidifying action of the hydraulic material. After that, at least the sulfur among sulfur and sulfur oxidizing bacteria is added to the solidified waste fluid.
[0012]
Further, in the method for producing a water purification material according to the present invention, as described in claim 2, before the alkaline wastewater containing hydraulic material solidifies as a wastewater solidified body by the solidifying action of the hydraulic material, At least the above sulfur among sulfur and sulfur oxidizing bacteria is added to alkaline sludge.
[0013]
Further, as described in claim 3, the water purification material according to the present invention is characterized in that an alkaline sludge containing a hydraulic material is solidified by solidification of the hydraulic material, Among them, at least the above sulfur is mixed.
[0014]
Further, as described in claim 4, the water purification material according to the present invention is characterized in that alkaline sludge containing a hydraulic material and at least the sulfur among sulfur and sulfur oxidizing bacteria are not solidified before the alkaline sludge is solidified. Is mixed.
[0015]
In the water purification material and the method for producing the same according to the present invention, sulfur serves as an electron donor to reduce nitrate nitrogen to nitrogen gas.
[0016]
That is, when the water purification material according to the present invention comes into contact with contaminated water containing nitrate nitrogen, sulfur in the water purification material is oxidized by the enzymatic activity of the sulfur-oxidizing bacteria, and the sulfur is added along with the oxidation reaction. Becomes an electron donor and reduces nitrate nitrogen in contaminated water to nitrogen gas.
[0017]
On the other hand, sulfur is converted into sulfuric acid by being oxidized by itself, but is neutralized by an alkaline component in alkaline sludge. For example, sulfuric acid becomes neutral gypsum by neutralizing with calcium carbonate and calcium hydroxide in alkaline sludge. Therefore, sulfuric acid can be used to prevent the pH from decreasing and the enzyme activity of sulfur-oxidizing bacteria from lowering.Also, the alkaline sludge, which had to be disposed of as industrial waste, is converted to nitrate nitrogen. It has a remarkable effect that it can be effectively used as a detoxifying raw material.
[0018]
The problem of nitrate nitrogen contamination contained in groundwater and the like is already known in the field of microorganisms at the time of filing the present application, and sulfur and sulfur-oxidizing bacteria can be used as a method for denitrifying such nitrate nitrogen. It is also known that sulfuric acid can be neutralized with limestone.
[0019]
On the other hand, in the civil engineering and construction industry, a large amount of alkaline sludge is generated by a muddy water method such as an underground diaphragm wall method, and disposal thereof has become a major social problem.
[0020]
The present applicant considers whether the above-mentioned known technology in the field of microorganisms can be utilized in the civil engineering and construction industry, taking into account such problems and the social situation where sulfur is becoming excessive in the desulfurization process in gasoline refining and the like. As a result of focusing on and conducting various research and development, the above-mentioned new findings have been obtained, and it should be noted that these findings are industrially extremely significant.
[0021]
Hydraulic materials include cement and lime.
[0022]
Alkaline wastewater containing hydraulic material is mainly the wastewater generated by the muddy water method such as the underground continuous wall method and the muddy water shield.However, for the convenience of transportation, hydraulic material is added for the purpose of solidification. It is not limited to the sludge generated by the above-mentioned muddy water method, as long as the sludge is an alkaline one that exhibits alkalinity. Further, the solidifying action of the hydraulic material mainly means a hydration reaction by cement.
[0023]
When adding each of the above-described substances to the solidified sludge or the alkaline sludge before solidifying as the solidified sludge, when purifying contaminated water containing nitrate nitrogen using the manufactured water purification material, Since sulfur-oxidizing bacteria can be added, at least sulfur is sufficient as a substance to be added when producing a water purification material.
[0024]
According to such a configuration, the workability in performing the contaminated water purification work is reduced, but the oxidation by the sulfur oxidizing bacteria can be prevented, so that the produced water purification material can be stored for a long time.
[0025]
On the other hand, when manufacturing as a water purification material, if sulfur oxidizing bacteria are added in addition to sulfur, workability in performing contaminated water purification work is improved.
[0026]
In order for sulfur oxidizing bacteria to catalyze the sulfur oxidation reaction, it is necessary to wait until the microbial activity becomes high, and it takes a number of days. , The alkaline sludge solidifies.
[0027]
Therefore, there is almost no concern that sulfur is oxidized except for the oxidation reaction being caused by the free water slightly remaining in the water purification material, and the storage can be performed for a long time. Even when it is added to the solidified sludge, long-term storage is possible if the storage environment is maintained in a dry state or a low humidity state.
[0028]
Enzymatically active substances necessary for the enzymatic activity of sulfur-oxidizing bacteria that catalyze the sulfur oxidation reaction, such as carbon sources or organic substances, may be appropriately added as necessary. For example, charcoal, wood, sugarcane marc, waste material and the like can be considered.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a water purification material and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same reference numerals are given to components and the like that are substantially the same as those in the related art, and description thereof is omitted.
[0030]
(1st Embodiment)
[0031]
The water purification material according to the present embodiment is obtained by mixing sulfur and sludge solidified by solidification of alkali sludge containing cement as a hydraulic material by solidification by the cement (solidification by a hydration reaction). .
[0032]
As the alkaline sludge, which is a raw material, it is preferable to use the sludge generated in the underground continuous wall construction. In the underground continuous wall construction, when excavating the ground, excavation is performed while muddy water is added as a stable liquid in the excavation hole to prevent the excavated hole wall from collapsing. Replace and collect the stable liquid while casting.
[0033]
Although this used stable liquid becomes sludge, it is replaced with underwater concrete, and cement is mixed in the sludge. Therefore, such sludge becomes alkaline sludge. I have.
[0034]
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a method for manufacturing a water purification material according to the present embodiment. As can be seen from the figure, in the method for producing a water purification material according to the present embodiment, first, alkaline sludge, which is one of the raw materials, is solidified (step 101).
[0035]
When solidifying the alkaline sludge, the alkaline sludge generated in the underground continuous wall construction may be left as it is, or cement or lime may be charged to accelerate the solidification.
[0036]
Next, a solidified sludge obtained by solidifying the alkaline sludge and sulfur are mixed to obtain a water purification material (step 102).
[0037]
The mixing ratio between the solidified sludge and sulfur may be, for example, 50 to 90:50 to 10 by weight.
[0038]
It is desirable to adjust the size (particle size) of the produced water purification material appropriately according to the form of use and the like. Such particle size adjustment can also be performed at the stage of the solidified sludge. If the sulfur is mixed while crushing the solidified sludge to an appropriate size with a crusher or the like, the particle size adjusting step and the mixing step can be performed. Can be completed in one step.
[0039]
Various uses are possible for purifying contaminated water containing nitrate nitrogen using the produced water purification material.
[0040]
For example, a treatment tank having a drain port is filled in advance with a water purification material, the above-mentioned contaminated water is charged into the treatment tank, sulfur oxidizing bacteria are added, and the mixture is allowed to stand in an anaerobic environment. The sulfur oxidizing bacteria may be added in a state mixed with the soil.
[0041]
By doing so, the sulfur-oxidizing bacteria oxidize sulfur during standing, and at the time of oxidation, the sulfur becomes an electron donor to denitrify nitrate nitrogen and reduce it to nitrogen gas.
[0042]
Enzymatically active substances necessary for the enzymatic activity of sulfur-oxidizing bacteria that catalyze the sulfur oxidation reaction, such as carbon sources or organic substances, may be appropriately added as necessary.
[0043]
While monitoring the concentration of nitrate nitrogen in the treatment tank, if the concentration falls below a certain concentration, for example, a concentration that is harmless to human health, it can be determined that the original contaminated water has denitrified nitrate nitrogen. Therefore, this water is drained from the drain outlet as treated water.
[0044]
Sulfuric acid is generated with the oxidation reaction of sulfur.Sulfuric acid is neutralized by calcium hydroxide and calcium carbonate contained in alkaline sludge and precipitates as gypsum in the treatment tank. Can be discharged directly into rivers, etc.
[0045]
Further, the above-mentioned water purification material may be introduced together with the sulfur-oxidizing bacteria into a drainage ditch, a lake or a marsh, or a wetland where groundwater contaminated with nitrate nitrogen overflows.
[0046]
As described above, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, when the water purification material comes into contact with the contaminated water containing nitrate nitrogen, the sulfur in the water purification material is converted into the enzyme of the sulfur-oxidizing bacteria. While being oxidized by the activity, the sulfur becomes an electron donor along with the oxidation reaction, and reduces nitrate nitrogen in the contaminated water to nitrogen gas.
[0047]
On the other hand, sulfur is oxidized into sulfuric acid by itself, but it is neutralized by alkaline components in alkaline sludge, so that sulfuric acid lowers the pH and prevents the enzyme activity of sulfur-oxidizing bacteria from decreasing. Can be.
[0048]
In addition, since the alkaline sludge has a high phosphorus-adsorbing ability, the water purification material according to the present embodiment has not only a function of purifying nitrate nitrogen but also a function of adsorbing and removing phosphorus.
[0049]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, it is possible to effectively use alkaline sludge, which had to be disposed of as industrial waste, as a raw material for detoxifying nitrate nitrogen. It has a remarkable effect of being able to do so.
[0050]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, the sulfur oxidizing bacteria are not added to the water purification material until the contaminated water purification operation is performed. Therefore, it is possible to prevent oxidation by sulfur-oxidizing bacteria, and the produced water purification material can be stored for a long time.
[0051]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, it is possible to effectively utilize excess sulfur which tends to be excessive in a desulfurization step in gasoline refining or the like.
[0052]
(2nd Embodiment)
[0053]
Next, a second embodiment will be described.
[0054]
The water purification material according to the present embodiment comprises a solidified sludge obtained by solidifying an alkaline sludge containing cement, which is a hydraulic material, by a solidification action (solidification action by a hydration reaction) of the cement, and sulfur and sulfur oxidizing bacteria. Mix.
[0055]
The alkaline sludge as a raw material is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0056]
FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the method for producing a water purification material according to the present embodiment. As can be seen from the figure, in the method for producing a water purification material according to the present embodiment, first, alkaline sludge, which is one of the raw materials, is solidified (step 111).
[0057]
When solidifying the alkaline sludge, the alkaline sludge generated in the underground continuous wall construction may be left as it is, or cement or lime may be charged to accelerate the solidification.
[0058]
Next, the solidified sludge obtained by solidifying the alkaline sludge is mixed with sulfur and sulfur oxidizing bacteria to obtain a water purification material (step 112).
[0059]
The mixing ratio between the solidified sludge and sulfur may be, for example, 50 to 90:50 to 10 by weight.
[0060]
It is desirable to adjust the size (particle size) of the produced water purification material appropriately according to the form of use and the like. Such a particle size adjustment can also be performed at the stage of the solidified sludge. If the solidified sludge is crushed to an appropriate size with a crusher or the like and the sulfur and sulfur-oxidizing bacteria are mixed, the particle size adjustment The step and the mixing step can be completed in one step.
[0061]
Various uses are possible for purifying contaminated water containing nitrate nitrogen using the produced water purification material.
[0062]
For example, a treatment tank having a drain port is filled with a water purification material in advance, and the above-mentioned contaminated water is charged into the treatment tank and left standing under an anaerobic environment.
[0063]
By doing so, the sulfur-oxidizing bacteria oxidize sulfur during standing, and at the time of oxidation, the sulfur becomes an electron donor to denitrify nitrate nitrogen and reduce it to nitrogen gas.
[0064]
Enzymatically active substances necessary for the enzymatic activity of sulfur-oxidizing bacteria that catalyze the sulfur oxidation reaction, such as carbon sources or organic substances, may be appropriately added as necessary.
[0065]
While monitoring the concentration of nitrate nitrogen in the treatment tank, if the concentration falls below a certain concentration, for example, a concentration that is harmless to human health, it can be determined that the original contaminated water has denitrified nitrate nitrogen. Therefore, this water is drained from the drain outlet as treated water.
[0066]
Sulfuric acid is generated with the oxidation reaction of sulfur.Sulfuric acid is neutralized by calcium hydroxide and calcium carbonate contained in alkaline sludge and precipitates as gypsum in the treatment tank. Can be discharged directly into rivers, etc.
[0067]
Further, the above-mentioned water purification material may be introduced into a drainage ditch, a lake or a marsh, or a wetland overflowing with contaminated groundwater.
[0068]
As described above, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, when the water purification material comes into contact with the contaminated water containing nitrate nitrogen, the sulfur in the water purification material is converted into the enzyme of the sulfur-oxidizing bacteria. While being oxidized by the activity, the sulfur becomes an electron donor along with the oxidation reaction, and reduces nitrate nitrogen in the contaminated water to nitrogen gas.
[0069]
On the other hand, sulfur is oxidized into sulfuric acid by itself, but it is neutralized by alkaline components in alkaline sludge, so that sulfuric acid lowers the pH and prevents the enzyme activity of sulfur-oxidizing bacteria from decreasing. Can be.
[0070]
In addition, since the alkaline sludge has a high phosphorus-adsorbing ability, the water purification material according to the present embodiment has not only a function of purifying nitrate nitrogen but also a function of adsorbing and removing phosphorus.
[0071]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, it is possible to effectively use alkaline sludge, which had to be disposed of as industrial waste, as a raw material for detoxifying nitrate nitrogen. It has a remarkable effect of being able to do so.
[0072]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, it is possible to effectively utilize excess sulfur which tends to be excessive in a desulfurization step in gasoline refining or the like.
[0073]
In addition, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, since sulfur and sulfur-oxidizing bacteria are previously mixed in the water purification material, workability at the purification site is greatly improved.
[0074]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, if the storage environment is maintained in a dry state or a low humidity state, it is possible to suppress the oxidation reaction of sulfur. Such a water purification material can be stored for a long time.
[0075]
In the present embodiment, the enzyme active substance necessary for the enzymatic activity of the sulfur-oxidizing bacteria that catalyzes the oxidation reaction of sulfur, such as a carbon source or an organic substance, may be appropriately added as necessary. The water purification material is a wastewater solidified body obtained by solidifying an alkaline wastewater containing cement or lime, which is a hydraulic material, by the solidifying action of the hydraulic material, sulfur, sulfur oxidizing bacteria, and the above-mentioned enzyme active substance. May be mixed.
[0076]
(Third embodiment)
[0077]
Next, a third embodiment will be described.
[0078]
The water purification material according to the present embodiment is obtained by mixing alkaline wastewater containing cement, which is a hydraulic material, and sulfur before the alkaline wastewater solidifies.
[0079]
The alkaline sludge, which is a raw material, is the same as in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.
[0080]
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the method for producing a water purification material according to the present embodiment. As can be seen from the figure, in the method for producing a water purification material according to the present embodiment, first, alkaline sludge, which is one of the raw materials, and sulfur are mixed (step 121).
[0081]
The mixing ratio between the alkaline sludge and the sulfur may be, for example, 50 to 90:50 to 10 by weight.
[0082]
Next, the alkaline wastewater mixed with sulfur is solidified and used as a water purification material (step 122).
[0083]
In solidifying the alkaline sludge, the sulfur may be mixed and then left as it is, or cement or lime may be charged to accelerate the solidification.
[0084]
It is desirable to adjust the size (particle size) of the produced water purification material appropriately according to the form of use and the like.
[0085]
Various uses are possible for purifying contaminated water containing nitrate nitrogen using the produced water purification material.
[0086]
For example, a treatment tank having a drain port is filled in advance with a water purification material, the above-mentioned contaminated water is charged into the treatment tank, sulfur oxidizing bacteria are added, and the mixture is allowed to stand in an anaerobic environment. The sulfur oxidizing bacteria may be added in a state mixed with the soil.
[0087]
By doing so, the sulfur-oxidizing bacteria oxidize sulfur during standing, and at the time of oxidation, the sulfur becomes an electron donor to denitrify nitrate nitrogen and reduce it to nitrogen gas.
[0088]
Enzymatically active substances necessary for the enzymatic activity of sulfur-oxidizing bacteria that catalyze the sulfur oxidation reaction, such as carbon sources or organic substances, may be appropriately added as necessary.
[0089]
While monitoring the concentration of nitrate nitrogen in the treatment tank, if the concentration falls below a certain concentration, for example, a concentration that is harmless to human health, it can be determined that the original contaminated water has denitrified nitrate nitrogen. Therefore, this water is drained from the drain outlet as treated water.
[0090]
Sulfuric acid is generated with the oxidation reaction of sulfur.Sulfuric acid is neutralized by calcium hydroxide and calcium carbonate contained in alkaline sludge and precipitates as gypsum in the treatment tank. Can be discharged directly into rivers, etc.
[0091]
In addition, the above-described water purification material may be introduced together with the sulfur oxidizing bacteria into a drain, a lake, a marsh, or a wetland overflowing with contaminated groundwater.
[0092]
As described above, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, when the water purification material comes into contact with the contaminated water containing nitrate nitrogen, the sulfur in the water purification material is converted into the enzyme of the sulfur-oxidizing bacteria. While being oxidized by the activity, the sulfur becomes an electron donor along with the oxidation reaction, and reduces nitrate nitrogen in the contaminated water to nitrogen gas.
[0093]
On the other hand, sulfur is oxidized into sulfuric acid by itself, but it is neutralized by alkaline components in alkaline sludge, so that sulfuric acid lowers the pH and prevents the enzyme activity of sulfur-oxidizing bacteria from decreasing. Can be.
[0094]
In addition, since the alkaline sludge has a high phosphorus-adsorbing ability, the water purification material according to the present embodiment has not only a function of purifying nitrate nitrogen but also a function of adsorbing and removing phosphorus.
[0095]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, it is possible to effectively use alkaline sludge, which had to be disposed of as industrial waste, as a raw material for detoxifying nitrate nitrogen. It has a remarkable effect of being able to do so.
[0096]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, it is possible to effectively utilize excess sulfur which tends to be excessive in a desulfurization step in gasoline refining or the like.
[0097]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, the sulfur-oxidizing bacteria are not added to the water purification material until the contaminated water purification operation is performed. Therefore, it is possible to prevent oxidation by sulfur-oxidizing bacteria, and the produced water purification material can be stored for a long time.
[0098]
(Fourth embodiment)
[0099]
Next, a fourth embodiment will be described.
[0100]
The water purification material according to the present embodiment is obtained by mixing alkaline sludge containing cement, which is a hydraulic material, with sulfur and sulfur oxidizing bacteria before the alkaline sludge solidifies.
[0101]
The alkaline sludge as a raw material is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0102]
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the method for producing a water purification material according to the present embodiment. As can be seen from the figure, in the method for producing a water purification material according to the present embodiment, first, sulfur and sulfur-oxidizing bacteria are mixed with alkaline sludge as one of the raw materials (step 131).
[0103]
The mixing ratio between the alkaline sludge and the sulfur may be, for example, 50 to 90:50 to 10 by weight.
[0104]
Here, in order for the sulfur oxidation bacteria to catalyze the sulfur oxidation reaction, it is necessary to wait until the microbial activity becomes high, which takes days. Therefore, even if added to the alkaline sludge, the alkaline sludge solidifies before the oxidation reaction of the sulfur starts, and the sulfur is not oxidized except for the free water remaining in the water purification material, which will be described later. There is little concern about being done.
[0105]
Next, the alkaline sludge in which the sulfur and the sulfur-oxidizing bacteria are mixed is solidified to obtain a water purification material (step 132).
[0106]
When solidifying the alkaline sludge, the alkaline sludge mixed with sulfur and sulfur oxidizing bacteria may be left as it is, or cement or lime may be charged to speed the solidification.
[0107]
It is desirable that the size (particle size) of the water purification material manufactured in this manner is appropriately adjusted according to the form of use or the like.
[0108]
Various uses are possible for purifying contaminated water containing nitrate nitrogen using the produced water purification material.
[0109]
For example, a treatment tank having a drain port is pre-filled with a water purification material, and the above-mentioned contaminated water is charged into the treatment tank and left standing in an anaerobic environment.
[0110]
By doing so, the sulfur-oxidizing bacteria oxidize sulfur during standing, and at the time of oxidation, the sulfur becomes an electron donor to denitrify nitrate nitrogen and reduce it to nitrogen gas.
[0111]
Enzymatically active substances necessary for the enzymatic activity of sulfur-oxidizing bacteria that catalyze the sulfur oxidation reaction, such as carbon sources or organic substances, may be appropriately added as necessary.
[0112]
While monitoring the concentration of nitrate nitrogen in the treatment tank, if the concentration falls below a certain concentration, for example, a concentration that is harmless to human health, it can be determined that the original contaminated water has denitrified nitrate nitrogen. Therefore, this water is drained from the drain outlet as treated water.
[0113]
Sulfuric acid is generated with the oxidation reaction of sulfur.Sulfuric acid is neutralized by calcium hydroxide and calcium carbonate contained in alkaline sludge and precipitates as gypsum in the treatment tank. Can be discharged directly into rivers, etc.
[0114]
Further, the above-mentioned water purification material may be put into a drain, a swamp, a swamp, or the like where the contaminated groundwater overflows.
[0115]
As described above, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, when the water purification material comes into contact with the contaminated water containing nitrate nitrogen, the sulfur in the water purification material is converted into the enzyme of the sulfur-oxidizing bacteria. While being oxidized by the activity, the sulfur becomes an electron donor along with the oxidation reaction, and reduces nitrate nitrogen in the contaminated water to nitrogen gas.
[0116]
On the other hand, sulfur is oxidized into sulfuric acid by itself, but it is neutralized by alkaline components in alkaline sludge, so that sulfuric acid lowers the pH and prevents the enzyme activity of sulfur-oxidizing bacteria from decreasing. Can be.
[0117]
In addition, since the alkaline sludge has a high phosphorus-adsorbing ability, the water purification material according to the present embodiment has not only a function of purifying nitrate nitrogen but also a function of adsorbing and removing phosphorus.
[0118]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, it is possible to effectively use alkaline sludge, which had to be disposed of as industrial waste, as a raw material for detoxifying nitrate nitrogen. It has a remarkable effect of being able to do so.
[0119]
Further, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, surplus sulfur which tends to be excessive in the desulfurization step in gasoline refining or the like can be effectively used.
[0120]
In addition, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present embodiment, since sulfur and sulfur oxidizing bacteria are previously mixed in the water purification material, workability at the purification site is greatly improved.
[0121]
Here, as described above, even if sulfur and sulfur-oxidizing bacteria are added to the alkaline sludge, the alkaline sludge solidifies before the sulfur oxidation reaction starts. Therefore, there is almost no fear that sulfur is oxidized except for the oxidation reaction being caused by the free water slightly remaining in the water purification material, and the storage for a long time is also possible.
[0122]
In the present embodiment, the enzyme active substance necessary for the enzymatic activity of the sulfur-oxidizing bacteria that catalyzes the oxidation reaction of sulfur, such as a carbon source or an organic substance, may be appropriately added as necessary. Then, the water purification material may be a solidified mixture of an alkaline sludge containing a hydraulic material such as cement or lime, sulfur, sulfur oxidizing bacteria, and the above-mentioned enzyme active substance.
[0123]
【The invention's effect】
As described above, according to the water purification material and the method for producing the same according to the present invention, alkaline sludge, which had to be disposed of as industrial waste, can be effectively used as a raw material for detoxifying nitrate nitrogen. It has a remarkable effect that it can be performed.
[0124]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of a water purification material and a method for manufacturing the same according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of a water purification material and a method of manufacturing the same according to a second embodiment.
FIG. 3 is a flowchart of a water purification material and a method of manufacturing the same according to a third embodiment.
FIG. 4 is a flowchart of a water purification material and a method for manufacturing the same according to a fourth embodiment.

Claims

After the alkaline sludge containing the hydraulic material solidifies as a solidified sludge by the solidifying action of the hydraulic material, at least the sulfur is added to the solidified sludge from among sulfur and sulfur-oxidizing bacteria. Manufacturing method of water purification material.

Before the alkaline sludge containing hydraulic material solidifies as a sludge solidified body by the solidifying action of the hydraulic material, at least the sulfur is added to the alkaline sludge among sulfur and sulfur-oxidizing bacteria. Manufacturing method of water purification material.

A water purification material comprising: a mixture of a waste sludge solidified by hardening an alkaline sludge containing a hydraulic material by a solidifying action of the hydraulic material and at least the sulfur among sulfur and sulfur oxidizing bacteria. .

A water purification material, characterized in that alkaline sludge containing hydraulic material and at least the sulfur among sulfur and sulfur oxidizing bacteria are mixed before solidification of the alkaline sludge.