JP2021079322A - Denitration treatment apparatus - Google Patents

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Yuto Hataya
祐人 端谷
高志 西田
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高志 西田
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Abstract

To provide a denitration treatment apparatus which has high activity of denitration and is designed to cause no mixing of a denitration material into a tank.SOLUTION: A denitration treatment apparatus includes; a tank 11 capable of storing circulation water 12; a reactor 21 including a denitration material 10; a circulation passage 31 for returning processed water processed in the reactor 21 to the tank; an upstream solid-liquid separation part 41 for subjecting the circulation water to solid-liquid separation, which is disposed upstream of the reactor 21; and a downstream solid-liquid separation part 51 for subjecting the processed water to solid-liquid separation, which is disposed downstream of the reactor 21. The denitration material 10 includes sulfur 1 and carbonate 2. The denitration treatment apparatus includes a gas removal part 24 for removing nitrogen gas generated in the denitration material 10 by stirring, fluid flow or vibration in the reactor 21 when the reactor 21 removes nitrate nitrogen by action of sulfur oxidizing bacteria.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、脱窒処理装置に関する。 The present invention relates to a denitrification treatment device.

生活排水、産業排水、畜産排水、水産養殖排水等の水中から、硝酸性窒素および/または亜硝酸性窒素を除去する脱窒処理装置が求められている。例えば、近年では、水生生物、特に海洋生物を陸上で養殖するための水槽中の飼育水について、海洋生物由来のアンモニアが亜硝酸性窒素または硝酸性窒素として蓄積しやすい閉鎖循環系で、浄化することが求められている。
水中の硝酸性窒素の処理方法として、硫黄と炭酸塩などを含む脱窒用資材を使用して、硫黄酸化細菌の働きによる硝酸性窒素の窒素への酸化と、その際に生じる硫酸イオンの中和を行う方法(SLAD法)が知られている(特許文献1および2参照)。
There is a demand for a denitrification treatment device that removes nitrate nitrogen and / or nitrite nitrogen from water such as domestic wastewater, industrial wastewater, livestock wastewater, and aquaculture wastewater. For example, in recent years, aquatic organisms, especially marine organisms, have been purified in aquaculture tanks for culturing on land in a closed circulatory system in which ammonia derived from marine organisms tends to accumulate as nitrite nitrogen or nitrate nitrogen. Is required.
As a method for treating nitrate nitrogen in water, a denitrifying material containing sulfur and carbonate is used to oxidize nitrate nitrogen to nitrogen by the action of sulfur-oxidizing bacteria, and among the sulfate ions generated at that time. A method for performing sum (SLAD method) is known (see Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、水槽中の海水を閉鎖循環系で浄化するに当たり、水槽から連続的に海水の一部を抜き出し、その少なくとも一部を硫黄とカルシウム系成分からなる脱窒無機材料が充填された脱窒装置を通過させて硝酸性窒素を除去し、再び水槽に戻す海水中の硝酸性窒素の処理方法が記載されている。 In Patent Document 1, when purifying seawater in a water tank with a closed circulation system, a part of seawater is continuously extracted from the water tank, and at least a part thereof is filled with a denitrifying inorganic material composed of sulfur and calcium-based components. A method for treating nitrate nitrogen in seawater after removing nitrate nitrogen by passing it through a denitrifying device and returning it to the aquarium is described.

特許文献2には、水槽内の被処理水等の閉鎖系において、水流発生部材を備え、水流発生部材によって形成された水流経路の途中に、硫黄と炭酸カルシウム系成分からなる硝酸性窒素除去材料層を設けた硝酸性窒素の処理装置が記載されている。 In Patent Document 2, a water flow generating member is provided in a closed system such as water to be treated in a water tank, and a nitrate nitrogen removing material composed of sulfur and a calcium carbonate-based component is provided in the middle of a water flow path formed by the water flow generating member. A device for treating nitrate nitrogen with a layer is described.

特開2002−273475号公報JP-A-2002-273475 特開2002−370097号公報JP-A-2002-37097

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、多量の脱窒用資材を使用する必要があり、脱窒の活性が低いと考えられた。特に、特許文献1に記載の方法は、積極的に脱窒用資材の近傍に水流を発生させる特許文献2に記載の方法と比較して、脱窒用資材の表面に窒素ガスの気泡が生じやすく、気泡に起因して脱窒の活性が低下することがわかった。
さらに、特許文献1および2に記載の方法では、いずれもリアクターから脱窒用資材の一部が流出し、水槽に混入することがわかった。脱窒用資材が水槽へ流出すると、例え少量であっても水生生物に多大な影響を及ぼすことがわかった。
However, in the method described in Patent Document 1, it is necessary to use a large amount of denitrifying material, and it is considered that the denitrification activity is low. In particular, the method described in Patent Document 1 causes bubbles of nitrogen gas to be generated on the surface of the denitrifying material as compared with the method described in Patent Document 2 in which a water flow is positively generated in the vicinity of the denitrifying material. It was found that it was easy and the denitrification activity decreased due to air bubbles.
Further, it was found that in each of the methods described in Patent Documents 1 and 2, a part of the denitrifying material flows out from the reactor and is mixed in the water tank. It was found that when the denitrifying material flows out into the aquarium, even a small amount has a great effect on aquatic organisms.

本発明が解決しようとする課題は、脱窒の活性が高く、脱窒用資材が水槽に混入しない脱窒処理装置を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a denitrification treatment apparatus having high denitrification activity and preventing denitrification materials from being mixed in a water tank.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、窒素ガスを除去するガス除去部を備えるリアクターを用い、かつ、リアクターの上流側および下流側に固液分離部を設けることにより、上記の課題を解決できることを見出した。
具体的に、本発明および本発明の好ましい構成は、以下のとおりである。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors used a reactor provided with a gas removing part for removing nitrogen gas, and provided solid-liquid separation parts on the upstream side and the downstream side of the reactor. It was found that the above-mentioned problems can be solved by providing the above-mentioned problems.
Specifically, the present invention and preferred configurations of the present invention are as follows.

[1] 循環水を貯水できる水槽と、
脱窒用資材を含むリアクターと、
リアクターで処理された処理水を水槽に戻す循環流路と、
リアクターの上流に配置されて循環水を固液分離する上流側固液分離部と、
リアクターの下流に配置されて処理水を固液分離する下流側固液分離部とを有し、
脱窒用資材が硫黄および炭酸塩を含み、
リアクターが、硫黄酸化細菌の働きにより硝酸性窒素を除去する場合に脱窒用資材に生じる窒素ガスを、リアクター内部の撹拌、流動または振動により除去するガス除去部を備える、脱窒処理装置。
[2] ガス除去部が、窒素ガスを、リアクター内部の撹拌により除去する[1]に記載の脱窒処理装置。
[3] 水槽とリアクターの間にポンプを有し、
リアクターの内部または下流に酸化還元電位測定部を有し、
処理水の酸化還元電位が常に−300〜+30mVの範囲となるようにポンプの流量を制御する制御部を有する[1]または[2]に記載の脱窒処理装置。
[4] 上流側固液分離部および下流側固液分離部が共通である[1]〜[3]のいずれか一項に記載の脱窒処理装置。
[5] 硫黄は粒径5mm未満であり、
炭酸塩は粒径5mm未満である[1]〜[4]のいずれか一項に記載の脱窒処理装置。
[1] A water tank that can store circulating water and
Reactors containing denitrification materials and
A circulation channel that returns the treated water treated in the reactor to the aquarium,
An upstream solid-liquid separator located upstream of the reactor to separate circulating water.
It has a downstream solid-liquid separation section that is located downstream of the reactor and separates the treated water.
Denitrification material contains sulfur and carbonate,
A denitrification treatment apparatus comprising a gas removing unit for removing nitrogen gas generated in a denitrifying material when the reactor removes nitrate nitrogen by the action of sulfur-oxidizing bacteria by stirring, flowing or vibrating inside the reactor.
[2] The denitrification treatment apparatus according to [1], wherein the gas removing unit removes nitrogen gas by stirring inside the reactor.
[3] A pump is provided between the water tank and the reactor.
It has a redox potential measuring unit inside or downstream of the reactor.
The denitrification treatment apparatus according to [1] or [2], which has a control unit that controls the flow rate of the pump so that the redox potential of the treated water is always in the range of −300 to +30 mV.
[4] The denitrification treatment apparatus according to any one of [1] to [3], wherein the upstream solid-liquid separation unit and the downstream solid-liquid separation unit are common.
[5] Sulfur has a particle size of less than 5 mm and has a particle size of less than 5 mm.
The denitrification treatment apparatus according to any one of [1] to [4], wherein the carbonate has a particle size of less than 5 mm.

本発明によって、脱窒の活性が高く、脱窒用資材が水槽に混入しない脱窒処理装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a denitrification treatment apparatus having high denitrification activity and preventing denitrification materials from being mixed in a water tank.

図1は、本発明の脱窒処理装置の一例の断面概略図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of the denitrification treatment apparatus of the present invention. 図2は、本発明の脱窒処理装置の他の一例の断面概略図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of another example of the denitrification treatment apparatus of the present invention. 図3は、本発明の脱窒処理装置の他の一例の断面概略図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another example of the denitrification treatment apparatus of the present invention. 図4は、比較例1の脱窒処理装置の断面概略図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the denitrification treatment apparatus of Comparative Example 1. 図5は、比較例2の脱窒処理装置の断面概略図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the denitrification treatment apparatus of Comparative Example 2.

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be based on typical embodiments or specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments. In this specification, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value.

[脱窒処理装置]
本発明の脱窒処理装置は、循環水を貯水できる水槽と、
脱窒用資材を含むリアクターと、
リアクターで処理された処理水を水槽に戻す循環流路と、
リアクターの上流に配置されて循環水を固液分離する上流側固液分離部と、
リアクターの下流に配置されて処理水を固液分離する下流側固液分離部とを有し、
脱窒用資材が硫黄および炭酸塩を含み、
リアクターが、硫黄酸化細菌の働きにより硝酸性窒素を除去する場合に脱窒用資材に生じる窒素ガスを、リアクター内部の撹拌、流動または振動により除去するガス除去部を備える。
この本発明の脱窒処理装置の構成によれば、脱窒の活性が高く、脱窒用資材が水槽に混入しない。いかなる理論に拘泥するものでもないが、窒素ガスを除去するガス除去部を備えるリアクターを用いることにより、生じる窒素ガスの気泡を除去しやすくでき、脱窒の活性が高くなる。リアクターの上流側および下流側に固液分離部を設けることにより、リアクターから脱窒用資材が流出した場合であっても、脱窒用資材が水槽にほとんど混入しなくなる。
以下、本発明の脱窒処理装置の好ましい態様を説明する。
[Denitrification processing equipment]
The denitrification treatment device of the present invention includes a water tank capable of storing circulating water and a water tank.
Reactors containing denitrification materials and
A circulation channel that returns the treated water treated in the reactor to the aquarium,
An upstream solid-liquid separator located upstream of the reactor to separate circulating water.
It has a downstream solid-liquid separation section that is located downstream of the reactor and separates the treated water.
Denitrification material contains sulfur and carbonate,
The reactor is provided with a gas removing unit that removes nitrogen gas generated in a denitrifying material when nitrate nitrogen is removed by the action of sulfur-oxidizing bacteria by stirring, flowing or vibrating inside the reactor.
According to the configuration of the denitrification treatment apparatus of the present invention, the denitrification activity is high and the denitrification material is not mixed in the water tank. Although not bound by any theory, by using a reactor provided with a gas removing unit for removing nitrogen gas, it is possible to easily remove bubbles of the generated nitrogen gas and increase the denitrification activity. By providing the solid-liquid separation portions on the upstream side and the downstream side of the reactor, even if the denitrification material flows out from the reactor, the denitrification material is hardly mixed in the water tank.
Hereinafter, preferred embodiments of the denitrification treatment apparatus of the present invention will be described.

<脱窒処理装置の全体構成>
本発明の脱窒処理装置の全体構成を、図面を用いて説明する。ただし、本発明の脱窒処理装置は、図面によって限定して解釈されるものではない。
図1は、本発明の脱窒処理装置の一例の断面概略図である。図1に示した脱窒処理装置は、循環水12を貯水できる水槽11と、リアクター21の上流に配置されて循環水を固液分離する上流側固液分離部41(下流側固液分離部51を兼ねる)と、ポンプpと、脱窒用資材10を含むリアクター21と、リアクター21で処理された処理水を水槽に戻す循環流路31を有する。図1に示した脱窒処理装置では、脱窒用資材10が硫黄1および炭酸塩2を含む。図1に示した脱窒処理装置では、リアクター21が窒素ガスをリアクター21内部の撹拌により除去するガス除去部24を備える。
図1に示した脱窒処理装置では、循環流路31を通過した処理水は、下流側固液分離部51(上流側固液分離部41を兼ねる)でさらに固液分離されてから、一部が固液分離水42として水槽11に戻る。すなわち、図1に示した脱窒処理装置では、上流側固液分離部41を通過した循環水12の一部のみをポンプpでリアクター21に送液し、その残りを固液分離水42として水槽11に適宜戻すことができる。
図1および後述の図2〜5では、ポンプpは水槽11とリアクター21の間に配置されているが、水槽11とリアクター21の間に加えて循環流路31に別のポンプが配置されていてもよい。
<Overall configuration of denitrification processing equipment>
The overall configuration of the denitrification treatment apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the denitrification treatment apparatus of the present invention is not limited to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of the denitrification treatment apparatus of the present invention. The denitrification treatment device shown in FIG. 1 has a water tank 11 capable of storing circulating water 12 and an upstream solid-liquid separating section 41 (downstream solid-liquid separating section) arranged upstream of the reactor 21 to separate the circulating water. It also has a pump p, a reactor 21 containing the denitrifying material 10, and a circulation flow path 31 for returning the treated water treated by the reactor 21 to the water tank. In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 1, the denitrification material 10 contains sulfur 1 and carbonate 2. In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 1, the reactor 21 includes a gas removing unit 24 that removes nitrogen gas by stirring inside the reactor 21.
In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 1, the treated water that has passed through the circulation flow path 31 is further solid-liquid separated by the downstream solid-liquid separation unit 51 (which also serves as the upstream solid-liquid separation unit 41). The part returns to the water tank 11 as solid-liquid separated water 42. That is, in the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 1, only a part of the circulating water 12 that has passed through the upstream solid-liquid separation unit 41 is sent to the reactor 21 by the pump p, and the rest is used as the solid-liquid separation water 42. It can be returned to the water tank 11 as appropriate.
In FIGS. 1 and 2 to 5 described later, the pump p is arranged between the water tank 11 and the reactor 21, but another pump is arranged in the circulation flow path 31 in addition to the space between the water tank 11 and the reactor 21. You may.

図2は、本発明の脱窒処理装置の他の一例の断面概略図である。図2に示した脱窒処理装置は、図1に示した脱窒処理装置においてさらに酸化還元電位測定部61および制御部62を有し、さらにリアクター21が支持層23および脱窒用資材層22を含む。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of another example of the denitrification treatment apparatus of the present invention. The denitrification treatment apparatus shown in FIG. 2 further includes an oxidation-reduction potential measuring unit 61 and a control unit 62 in the denitrification treatment apparatus shown in FIG. including.

図3は、本発明の脱窒処理装置の他の一例の断面概略図である。図3に示した脱窒処理装置は、循環水12を貯水できる水槽11と、リアクター21の上流に配置されて循環水を固液分離する上流側固液分離部41と、ポンプpと、脱窒用資材10を含むリアクター21と、リアクター21で処理された処理水を水槽に戻す循環流路31と、リアクター21の下流に配置されて処理水を固液分離する下流側固液分離部51を有する。図3に示した脱窒処理装置では、リアクター21が窒素ガスをリアクター21内部の撹拌により除去するガス除去部24を備える。
図3に示した脱窒処理装置では、循環流路31を通過した処理水は、下流側固液分離部51でさらに固液分離されてから、水槽11に戻る。
以下、本発明の脱窒処理装置を構成する各部材の詳細について説明する。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another example of the denitrification treatment apparatus of the present invention. The denitrification treatment device shown in FIG. 3 has a water tank 11 capable of storing circulating water 12, an upstream solid-liquid separating unit 41 arranged upstream of the reactor 21 for solid-liquid separation of circulating water, a pump p, and denitrification. A reactor 21 containing a nitrogenizing material 10, a circulation flow path 31 for returning the treated water treated in the reactor 21 to a water tank, and a downstream solid-liquid separation unit 51 arranged downstream of the reactor 21 for solid-liquid separation of the treated water. Has. In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 3, the reactor 21 includes a gas removing unit 24 that removes nitrogen gas by stirring inside the reactor 21.
In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 3, the treated water that has passed through the circulation flow path 31 is further solid-liquid separated by the downstream solid-liquid separation unit 51, and then returns to the water tank 11.
Hereinafter, details of each member constituting the denitrification treatment apparatus of the present invention will be described.

<水槽>
脱窒処理装置は、循環水を貯水できる水槽を有する。水槽の大きさは特に制限はなく、循環水の量にあわせて設計することができる。
<Aquarium>
The denitrification treatment device has a water tank capable of storing circulating water. The size of the water tank is not particularly limited and can be designed according to the amount of circulating water.

<リアクター>
脱窒処理装置は、脱窒用資材を含むリアクターを有する。脱窒用資材層を通過する際に、脱窒用資材層(硫黄の表面など)に生育している硫黄酸化細菌の働きによる硫黄脱窒反応により、硝酸性窒素等が窒素ガスに変化し、窒素ガスがリアクターの外へ排出される。
リアクターの構造に特に制限はなく、循環水を脱窒用資材に上向流で通水する構造であっても、下向流で通水する構造であってもよい。本発明では、リアクターが循環水を脱窒用資材に上向流で通水する構造であることが好ましい。例えば、リアクターの出口を、リアクターの入口に比べて、鉛直上方向の任意の位置に配置することが好ましい。
リアクターには、脱窒用資材層を形成させて脱窒用資材が浮上し難くすることが好ましい。リアクターには、支持層および脱窒用資材層を形成させることが脱窒用資材の交換の観点からより好ましい。支持層としては、砂利を含む、支持砂利層を用いることが好ましい。
<Reactor>
The denitrification treatment device has a reactor containing a denitrification material. When passing through the denitrification material layer, the sulfur denitrification reaction caused by the action of sulfur-oxidizing bacteria growing on the denitrification material layer (such as the surface of sulfur) changes nitrate nitrogen and the like into nitrogen gas. Nitrogen gas is discharged out of the reactor.
The structure of the reactor is not particularly limited, and may be a structure in which circulating water is passed through the denitrifying material in an upward flow or a structure in which water is passed in a downward flow. In the present invention, it is preferable that the reactor has a structure in which circulating water is passed through the denitrifying material in an upward flow. For example, it is preferable to arrange the outlet of the reactor at an arbitrary position in the vertical upward direction as compared with the inlet of the reactor.
It is preferable that the denitrification material layer is formed in the reactor to prevent the denitrification material from floating. It is more preferable to form a support layer and a denitrification material layer in the reactor from the viewpoint of exchanging the denitrification material. As the support layer, it is preferable to use a support gravel layer containing gravel.

(脱窒用資材)
脱窒用資材は、硫黄酸化細菌の働きにより硝酸性窒素を除去するための用途であることが好ましく、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を除去するための用途であることがより好ましい。脱窒用資材は、例えば、畜産業、農業、水産業(養殖業、魚の飼育業等を含む)等の循環水から硝酸性窒素等を除去するための用途であることが好ましい。
(Material for denitrification)
The denitrifying material is preferably used for removing nitrate nitrogen by the action of sulfur-oxidizing bacteria, and more preferably for removing nitrate nitrogen and nitrite nitrogen. The denitrifying material is preferably used for removing nitrate nitrogen or the like from circulating water in, for example, livestock industry, agriculture, fishery industry (including aquaculture, fish breeding, etc.).

(1)硫黄
脱窒用資材は、硫黄を含む。
本発明では、界面活性剤で親水化処理された硫黄を用いてもよい。
粒径0.1mm以上である硫黄を利用する場合は、そのままでは撥水性を有する。そのため、硫黄1kgあたりの界面活性剤の含有量が100mg/kg−S以上の条件下で硫黄を界面活性剤で親水化処理することにより、循環水の処理に利用しやすくする。
硫黄が界面活性剤で親水化処理されていることは、例えば、硫黄の表面が界面活性剤の被膜で覆われていることを公知の方法で観察することにより確認することができる。
(1) Sulfur The denitrifying material contains sulfur.
In the present invention, sulfur hydrophilized with a surfactant may be used.
When sulfur having a particle size of 0.1 mm or more is used, it has water repellency as it is. Therefore, by hydrophilizing sulfur with a surfactant under the condition that the content of the surfactant per 1 kg of sulfur is 100 mg / kg-S or more, it is facilitated to be used for the treatment of circulating water.
The fact that sulfur is hydrophilized with a surfactant can be confirmed, for example, by observing that the surface of sulfur is covered with a coating of the surfactant by a known method.

硫黄は、粒径0.1mm以上であることにより、生じる窒素ガスの気泡を抜けやすくでき、脱窒の活性が高められる。硫黄は、粒径0.5mm以上であることが好ましく、粒径1mm以上であることがより好ましい。硫黄は、粒径10mm未満であることが、単位重量あたりの接触面積を大きくして脱窒の活性を高める観点から好ましく、5mm以下であることが好ましく、3mm以下であることがより好ましい。
脱窒用資材に含まれる硫黄の平均粒径が上記の粒径の範囲であることが好ましい。また、脱窒用資材に含まれる硫黄の90質量%以上が上記の粒径の範囲であることが好ましく、95質量%以上が上記の粒径の範囲であることがより好ましい。なお、本明細書における「粒径」は、JIS K 6222−1に準じて測定した粒径である。
When sulfur has a particle size of 0.1 mm or more, it can easily escape air bubbles of the generated nitrogen gas, and the denitrification activity is enhanced. Sulfur preferably has a particle size of 0.5 mm or more, and more preferably 1 mm or more. Sulfur has a particle size of less than 10 mm, preferably from the viewpoint of increasing the contact area per unit weight and enhancing denitrification activity, preferably 5 mm or less, and more preferably 3 mm or less.
The average particle size of sulfur contained in the denitrifying material is preferably in the above particle size range. Further, 90% by mass or more of sulfur contained in the denitrification material is preferably in the above particle size range, and 95% by mass or more is more preferably in the above particle size range. The "particle size" in the present specification is a particle size measured according to JIS K 6222-1.

脱窒用資材は、脱窒用資材の全質量に対して硫黄の含有割合が30質量%以上70質量%未満である。脱窒用資材の全質量に対して硫黄の含有割合が40質量%以上であることが好ましく、45質量%以上であることがより好ましい。脱窒用資材の全質量に対して硫黄の含有割合が60質量%未満であることが好ましく、55質量%未満であることがより好ましい。 The denitrification material has a sulfur content of 30% by mass or more and less than 70% by mass with respect to the total mass of the denitrification material. The sulfur content is preferably 40% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, based on the total mass of the denitrification material. The sulfur content is preferably less than 60% by mass, more preferably less than 55% by mass, based on the total mass of the denitrifying material.

(2)炭酸塩
脱窒用資材は、炭酸塩を含む。
炭酸塩としては、アルカリ剤として用いられる炭酸塩を用いることができる。炭酸塩は、脱窒の進行により増加する硫酸イオン(SO 2−)と中和反応をして、循環水のpHの低下を防止し、脱窒の活性の低下を抑制する。また、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をする。
(2) Carbonate The denitrifying material contains carbonate.
As the carbonate, a carbonate used as an alkaline agent can be used. Carbonate, and the neutralization reaction with the Sulfate ion (SO 4 2-) which increases with the progress of the denitrification to prevent deterioration of the pH of the circulating water, suppressing a decrease in denitrification activity. It also supplies carbonate ions necessary for the growth of sulfur-oxidizing denitrifying bacteria and the denitrification reaction.

炭酸塩としては、弱アルカリ剤が好ましい。炭酸塩としては、循環水のpHを、好ましくは6.5〜8.5、より好ましくは7.0〜8.5、特に好ましくは7.2〜8.5に保持できるものが好ましい。
炭酸塩として、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)、炭酸ナトリウム(NaCO)、炭酸カルシウム(CaCO)が好ましく、低コストである炭酸カルシウムがより好ましい。
炭酸塩は、一種類を単独で使用してもよく、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。
As the carbonate, a weak alkaline agent is preferable. The carbonate preferably has a pH of circulating water that can be maintained at preferably 6.5 to 8.5, more preferably 7.0 to 8.5, and particularly preferably 7.2 to 8.5.
As the carbonate, sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), and calcium carbonate (CaCO 3 ) are preferable, and calcium carbonate, which has a low cost, is more preferable.
One type of carbonate may be used alone, or two or more types may be used in combination.

炭酸塩は、粉末状または粒状であることが好ましい。炭酸塩は、生じる窒素ガスの気泡を抜けやすくでき、脱窒の活性が高められる観点から粒径0.1mm以上であることが好ましく、粒径0.5mm以上であることがより好ましく、粒径1mm以上であることが特に好ましい。炭酸塩は、粒径10mm未満であることが、単位重量あたりの接触面積を大きくして中和反応の活性を高める観点から好ましく、5mm以下であることが好ましく、3mm以下であることがより好ましい。
脱窒用資材に含まれる炭酸塩の平均粒径が上記の粒径の範囲であることが好ましい。また、脱窒用資材に含まれる炭酸塩の90質量%以上が上記の粒径の範囲であることが好ましく、95質量%以上が上記の粒径の範囲であることがより好ましい。
The carbonate is preferably powdery or granular. The carbonate has a particle size of 0.1 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, and a particle size of 0.5 mm or more, from the viewpoint that bubbles of the generated nitrogen gas can be easily removed and the denitrification activity is enhanced. It is particularly preferably 1 mm or more. The diameter of the carbonate is preferably less than 10 mm, preferably 5 mm or less, and more preferably 3 mm or less, from the viewpoint of increasing the contact area per unit weight and enhancing the activity of the neutralization reaction. ..
The average particle size of the carbonate contained in the denitrifying material is preferably in the above particle size range. Further, 90% by mass or more of the carbonate contained in the denitrification material is preferably in the above particle size range, and 95% by mass or more is more preferably in the above particle size range.

脱窒用資材は、脱窒用資材の全質量に対して炭酸塩の含有割合が30質量%以上70質量%未満である。脱窒用資材の全質量に対して炭酸塩の含有割合が40質量%以上であることが好ましく、45質量%以上であることがより好ましい。脱窒用資材の全質量に対して炭酸塩の含有割合が60質量%未満であることが好ましく、55質量%未満であることがより好ましい。 The denitrification material has a carbonate content of 30% by mass or more and less than 70% by mass with respect to the total mass of the denitrification material. The content ratio of the carbonate is preferably 40% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, based on the total mass of the denitrifying material. The carbonate content is preferably less than 60% by mass, more preferably less than 55% by mass, based on the total mass of the denitrifying material.

脱窒用資材では、硫黄粒子および炭酸塩粒子が互いに独立した状態で均一に混合されていることが、製造方法が容易である観点から好ましい。すなわち、脱窒用資材では、硫黄および炭酸塩が同一の粒内に共存していないことが好ましい。 In the denitrification material, it is preferable that the sulfur particles and the carbonate particles are uniformly mixed in an independent state from each other from the viewpoint of easy production method. That is, in the denitrification material, it is preferable that sulfur and carbonate do not coexist in the same grain.

(3)界面活性剤
脱窒用資材は、所定量の界面活性剤を含むことが好ましい。
界面活性剤の含有量が硫黄の含有量に対して0.1質量%(硫黄1kgあたりの界面活性剤の含有量に換算して1mg)以下であることが好ましく、0.08質量%(硫黄1kgあたりの界面活性剤の含有量に換算して0.8mg)以下であることがより好ましく、0.06質量%以下であることが特に好ましい。
(3) Surfactant The denitrifying material preferably contains a predetermined amount of the surfactant.
The content of the surfactant is preferably 0.1% by mass (1 mg in terms of the content of the surfactant per 1 kg of sulfur) with respect to the sulfur content, and is preferably 0.08% by mass (sulfur). It is more preferably 0.8 mg) or less in terms of the content of the surfactant per 1 kg, and particularly preferably 0.06% by mass or less.

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界面活性剤を用いることができる。本発明では、これらの中でも界面活性剤がノニオン系界面活性剤を含むことが好ましく、界面活性剤の主成分(界面活性剤の50質量%以上)がノニオン系界面活性剤であることがより好ましい。ノニオン系界面活性剤は、泡立ちが少なく、循環水中のpHや温度変化の影響を受けにくく、脱窒用資材が扱いやすくなる。 The surfactant is not particularly limited, and nonionic, anionic, cationic and amphoteric surfactants can be used. In the present invention, among these, it is preferable that the surfactant contains a nonionic surfactant, and it is more preferable that the main component of the surfactant (50% by mass or more of the surfactant) is a nonionic surfactant. .. Nonionic surfactants have less foaming, are less susceptible to changes in pH and temperature in circulating water, and make denitrification materials easier to handle.

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。
アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤としては、例えば、特開2018−094553号公報の[0044]〜[0046]に記載のものを挙げることができ、この公報は参照して本明細書に組み込まれる。
界面活性剤は、一種類を単独で使用してもよく、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。
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.
Examples of the anionic surfactant, the cationic surfactant, and the amphoteric surfactant include those described in JP-A-2018-0945553, [0044] to [0046], which are referred to in this publication. And incorporated herein by reference.
One type of surfactant may be used alone, or two or more types may be used in combination.

(4)脱窒用資材の製造方法
脱窒用資材の製造方法は、特に制限はない。例えば、硫黄1kgあたりの界面活性剤の含有量が100mg/kg−S以上の条件下で硫黄を界面活性剤で親水化処理する親水化処理工程と、水洗浄工程を含むことが好ましい。ただし、本発明では、界面活性剤で親水化処理されていない硫黄を用いて脱窒用資材を製造してもよい。
水洗浄工程としては特に制限はないが、親水化処理された硫黄を含む組成物に対して水洗浄を繰り返して、界面活性剤の含有量を硫黄の含有量に対して0.1質量%以下とすることが好ましい。
(4) Manufacturing method of denitrifying material The manufacturing method of denitrifying material is not particularly limited. For example, it is preferable to include a hydrophilization treatment step of hydrophilizing sulfur with a surfactant under the condition that the content of the surfactant per 1 kg of sulfur is 100 mg / kg-S or more, and a water washing step. However, in the present invention, a denitrifying material may be produced using sulfur which has not been hydrophilized with a surfactant.
The water washing step is not particularly limited, but the composition containing hydrophilized sulfur is repeatedly washed with water to reduce the content of the surfactant to 0.1% by mass or less with respect to the sulfur content. Is preferable.

硫黄1kgあたりの界面活性剤の含有量が100mg/kg−S以上の条件とすることで、硫黄を界面活性剤の被膜で十分に覆って、親水化することができる。硫黄1kgあたりの界面活性剤の含有量が1000mg/kg−S以上の条件とすることが好ましい。 By setting the content of the surfactant per 1 kg of sulfur to 100 mg / kg-S or more, the sulfur can be sufficiently covered with a coating of the surfactant to make it hydrophilic. It is preferable that the content of the surfactant per 1 kg of sulfur is 1000 mg / kg-S or more.

脱窒用資材の製造方法は、硫黄と、炭酸塩と、必要に応じてさらに界面活性剤を混合する混合工程を含むことが好ましい。混合工程は特に制限はなく、例えば公知の撹拌機などを用いて行うことができる。混合工程では、水をさらに混合してもよい。
混合工程は、親水化処理工程の前に行っても、親水化処理工程と同時に行っても、親水化処理工程の後に行ってもよい。混合工程は、親水化処理工程と同時に行うことが好ましい。すなわち、親水化処理工程において、硫黄と、炭酸塩と、界面活性剤とを、硫黄1kgあたりの界面活性剤の含有量が100mg/kg−S以上の条件下で硫黄を界面活性剤で親水化処理することが好ましい。
The method for producing the denitrifying material preferably includes a mixing step of further mixing sulfur, carbonate, and if necessary, a surfactant. The mixing step is not particularly limited, and can be performed using, for example, a known stirrer. In the mixing step, water may be further mixed.
The mixing step may be performed before the hydrophilic treatment step, at the same time as the hydrophilic treatment step, or after the hydrophilic treatment step. The mixing step is preferably performed at the same time as the hydrophilic treatment step. That is, in the hydrophilic treatment step, sulfur, carbonate, and a surfactant are hydrophilized with a surfactant under the condition that the content of the surfactant per 1 kg of sulfur is 100 mg / kg-S or more. It is preferable to process.

水洗浄工程では、特に制限はなく、公知の方法で水洗浄をすることができる。水洗浄工程は、水洗浄を2回以上繰り返すことが好ましい。 The water washing step is not particularly limited, and water washing can be performed by a known method. In the water washing step, it is preferable to repeat the water washing twice or more.

(ガス除去部)
本発明の脱窒処理装置では、リアクターが、硫黄酸化細菌の働きにより硝酸性窒素を除去する場合に脱窒用資材の生じる窒素ガスを、リアクター内部の撹拌、流動または振動により除去するガス除去部を備える。本発明の脱窒処理装置はガス除去部を備えるため、粒径の小さい硫黄を用いる場合でも窒素ガスの気泡を除去しやすくでき、脱窒の活性を高くできる。
窒素ガスを撹拌により除去する方法としては、撹拌子をリアクター底部に投入して外部から磁力等を加えてリアクター内部を撹拌する方法や、脱窒用資材層に到達するプロペラを備える撹拌装置をリアクター内部に設置して回転させてリアクター内部を撹拌する方法などを挙げることができる。
窒素ガスを流動により除去する方法としては、曝気装置をリアクター底部に設置して気体を噴出させてリアクター内部を流動する方法や、リアクター上部と下部(脱窒用資材層のある高さ部分)をつなぐバイパス流路を設けて脱窒用資材層に循環流を生じさせてリアクター内部を流動する方法などを挙げることができる。
窒素ガスを振動により除去する方法としては、振動子をリアクター底部に投入して外部から制御してリアクター内部を振動する方法や、振動装置をリアクター外部に設置してリアクター全体を振動する方法などを挙げることができる。
本発明では、ガス除去部が、窒素ガスを、リアクター内部の撹拌により除去することが好ましい。その中でも、脱窒用資材層に到達するプロペラを備える撹拌装置をリアクター内部に設置して回転させてリアクター内部を撹拌する方法がより好ましい。撹拌装置を用いる場合、撹拌速度は特に制限はないが、50rpm以下であることが好ましく、30rpm以下であることがより好ましい。撹拌速度を上限値以下とすることが、脱窒用資材の摩耗の観点から好ましい。50rpm以下であることが好ましく、30rpm以下であることがより好ましい。撹拌速度の下限値は、例えば1rpm以上とすることができ、5rpm以上であることが、粒径の小さい硫黄を用いる場合でも窒素ガスの気泡を除去しやすくできる観点から好ましい。
(Gas removal unit)
In the denitrification treatment apparatus of the present invention, a gas removing unit that removes nitrogen gas generated by a denitrifying material when the reactor removes nitrate nitrogen by the action of sulfur-oxidizing bacteria by stirring, flowing or vibrating inside the reactor. To be equipped. Since the denitrification treatment apparatus of the present invention includes a gas removing unit, it is possible to easily remove bubbles of nitrogen gas even when sulfur having a small particle size is used, and the denitrification activity can be increased.
As a method of removing nitrogen gas by stirring, a method of throwing a stirrer into the bottom of the reactor and applying a magnetic force or the like from the outside to stir the inside of the reactor, or a stirrer equipped with a propeller reaching the denitrification material layer is used in the reactor. Examples thereof include a method in which the inside of the reactor is agitated by installing it inside and rotating it.
As a method of removing nitrogen gas by flow, an aeration device is installed at the bottom of the reactor to eject gas to flow inside the reactor, and the upper and lower parts of the reactor (the height part with the denitrification material layer) are used. Examples thereof include a method in which a bypass flow path to be connected is provided to generate a circulating flow in the denitrification material layer to flow inside the reactor.
As a method of removing nitrogen gas by vibration, a method of throwing an oscillator into the bottom of the reactor and controlling it from the outside to vibrate the inside of the reactor, or a method of installing a vibrating device outside the reactor to vibrate the entire reactor, etc. Can be mentioned.
In the present invention, it is preferable that the gas removing unit removes nitrogen gas by stirring inside the reactor. Among them, a method in which a stirring device including a propeller that reaches the denitrification material layer is installed inside the reactor and rotated to stir the inside of the reactor is more preferable. When a stirring device is used, the stirring speed is not particularly limited, but is preferably 50 rpm or less, and more preferably 30 rpm or less. It is preferable that the stirring speed is not more than the upper limit value from the viewpoint of wear of the denitrifying material. It is preferably 50 rpm or less, and more preferably 30 rpm or less. The lower limit of the stirring speed can be, for example, 1 rpm or more, and 5 rpm or more is preferable from the viewpoint that bubbles of nitrogen gas can be easily removed even when sulfur having a small particle size is used.

<循環流路>
本発明の脱窒処理装置は、リアクターで処理された処理水を水槽に戻す循環流路を有する。リアクターで処理された処理水は、脱窒用資材を通過することによって脱窒され、硝酸性窒素の濃度が低くなって水槽に戻される。
<Circulation flow path>
The denitrification treatment apparatus of the present invention has a circulation flow path for returning the treated water treated by the reactor to the water tank. The treated water treated in the reactor is denitrified by passing through the denitrifying material, and the concentration of nitrate nitrogen is lowered and returned to the water tank.

<上流側固液分離部および下流側固液分離部>
本発明の脱窒処理装置は、リアクターの上流に配置されて循環水を固液分離する上流側固液分離部と、リアクターの下流に配置されて処理水を固液分離する下流側固液分離部とを有する。
上流側固液分離部を備えることにより、水槽からの循環水に含まれる固形物を除去して、リアクターに固形物が少ない循環水を供給でき、脱窒の効率を高めることができる。水槽からの循環水に含まれる固形物としては、例えば、水生生物の糞や、餌の残りなどを挙げることができる。
下流側固液分離部を備えることにより、リアクターからの処理水に含まれる脱窒用資材を除去して、脱窒用資材が水槽に混入しないようにできる。特に、脱窒用資材が、粒径の小さい硫黄や、粒径の小さい炭酸塩を用いる場合であっても、下流側固液分離部を備えることにより、これらが水槽に混入しないようにできる。
本発明の脱窒処理装置は、上流側固液分離部および下流側固液分離部が共通であっても、別個独立していてもよい。本発明の脱窒処理装置は、上流側固液分離部および下流側固液分離部が共通であることが、部材を統合して低コスト化できる観点から特に好ましい。
<Upstream solid-liquid separator and downstream solid-liquid separator>
The denitrification treatment apparatus of the present invention has an upstream solid-liquid separation unit located upstream of the reactor for solid-liquid separation of circulating water and a downstream solid-liquid separation unit located downstream of the reactor for solid-liquid separation of treated water. Has a part.
By providing the upstream solid-liquid separation unit, the solid matter contained in the circulating water from the water tank can be removed, and the circulating water having a small amount of solid matter can be supplied to the reactor, and the efficiency of denitrification can be improved. Examples of the solid matter contained in the circulating water from the aquarium include aquatic organism feces and food residue.
By providing the downstream solid-liquid separation unit, it is possible to remove the denitrification material contained in the treated water from the reactor and prevent the denitrification material from being mixed in the water tank. In particular, even when the denitrification material uses sulfur having a small particle size or a carbonate having a small particle size, it is possible to prevent these from being mixed in the water tank by providing a solid-liquid separation portion on the downstream side.
In the denitrification treatment apparatus of the present invention, the upstream side solid-liquid separation part and the downstream side solid-liquid separation part may be common or independent. In the denitrification treatment apparatus of the present invention, it is particularly preferable that the upstream side solid-liquid separation part and the downstream side solid-liquid separation part are common from the viewpoint of integrating the members and reducing the cost.

<ポンプ>
本発明の脱窒処理装置は、水槽とリアクターの間にポンプを有することが好ましい。ポンプの流量は、制御部によって処理水の酸化還元電位が常に−300〜+30mVの範囲となるように制御されることが好ましい。
<Pump>
The denitrification treatment apparatus of the present invention preferably has a pump between the water tank and the reactor. The flow rate of the pump is preferably controlled by the control unit so that the redox potential of the treated water is always in the range of −300 to +30 mV.

<酸化還元電位測定部>
本発明のリアクターの内部または下流に酸化還元電位測定部を有することが好ましい。リアクターの下流に酸化還元電位測定部を有することが装置内の異常を早期発見できる観点からより好ましい。
本発明では、処理水の酸化還元電位が常に−300〜+30mVの範囲であることが好ましい。処理水の酸化還元電位を確認することにより、好気条件であるか嫌気条件であるかを確認できる。処理水の酸化還元電位が+30mV以下であれば、硫黄酸化細菌の働きにより硝酸性窒素を除去しやすくなる。
処理水の酸化還元電位の上限値は、0mV以下であることがより好ましく、−50mV以下であることが特に好ましい。処理水の酸化還元電位の下限値は、−200mV以上であることがより好ましい。
<Redox potential measuring unit>
It is preferable to have a redox potential measuring unit inside or downstream of the reactor of the present invention. It is more preferable to have a redox potential measuring unit downstream of the reactor from the viewpoint of early detection of abnormalities in the apparatus.
In the present invention, it is preferable that the redox potential of the treated water is always in the range of −300 to +30 mV. By confirming the redox potential of the treated water, it is possible to confirm whether the condition is aerobic or anaerobic. When the redox potential of the treated water is +30 mV or less, nitrate nitrogen can be easily removed by the action of sulfur-oxidizing bacteria.
The upper limit of the redox potential of the treated water is more preferably 0 mV or less, and particularly preferably −50 mV or less. The lower limit of the redox potential of the treated water is more preferably −200 mV or more.

<制御部>
本発明の脱窒処理装置は、ポンプの流量を制御する制御部を有することが好ましい。特に、処理水の酸化還元電位が常に−300〜+30mVの範囲となるようにポンプの流量を制御する制御部を有することがより好ましい。
処理水の酸化還元電位が上限値を超える場合、ポンプの流量を減らすか、ポンプを停止させて、循環水がリアクターに流入する量を減らすように制御することが好ましい。
処理水の酸化還元電位が下限値を下回る場合、ポンプの流量を増やして、循環水がリアクターに流入する量を増やすように制御することが好ましい。
<Control unit>
The denitrification treatment apparatus of the present invention preferably has a control unit that controls the flow rate of the pump. In particular, it is more preferable to have a control unit that controls the flow rate of the pump so that the redox potential of the treated water is always in the range of −300 to +30 mV.
When the redox potential of the treated water exceeds the upper limit, it is preferable to reduce the flow rate of the pump or stop the pump to control the amount of circulating water flowing into the reactor.
When the redox potential of the treated water is below the lower limit, it is preferable to increase the flow rate of the pump to control the amount of circulating water flowing into the reactor.

<脱窒処理装置の製造方法>
脱窒処理装置の製造方法は、特に制限はない。公知の方法で脱窒処理装置を製造することができる。
<Manufacturing method of denitrification treatment equipment>
The manufacturing method of the denitrification treatment device is not particularly limited. The denitrification treatment apparatus can be manufactured by a known method.

<飼育方法>
本発明の脱窒処理装置を用いて、循環水の硝酸性窒素を処理しながら水槽で水生生物を飼育することができる。
水生生物としては、湖沼に棲む生物や、河川に棲む生物や、海に棲む生物(海洋生物)などを挙げることができ、海洋生物であることが好ましい。水生生物の種類としては、魚類、貝類、甲殻類、ウニ類、藻類、(水に棲む)哺乳類などを挙げることができ、魚類であることが好ましい。本発明では、水生生物が海洋魚(海水魚)であることが、陸上養殖が特に求められている観点から、より好ましい。
<Breeding method>
Using the denitrification treatment apparatus of the present invention, aquatic organisms can be bred in an aquarium while treating nitrate nitrogen in circulating water.
Examples of aquatic organisms include organisms living in lakes and marshes, organisms living in rivers, and organisms living in the sea (marine organisms), and marine organisms are preferable. Examples of the types of aquatic organisms include fish, shellfish, crustaceans, sea urchins, algae, and mammals (living in water), and fish are preferable. In the present invention, it is more preferable that the aquatic organism is a marine fish (saltwater fish) from the viewpoint that land aquaculture is particularly required.

<馴養>
本発明の脱窒処理装置を用いて水生生物を飼育する場合、循環水の水質にもよるが、脱窒処理装置の水槽とは別の容器に入れた脱窒用資材に対して硫黄酸化細菌を投入して、脱窒用資材の馴養をすることが好ましい。ただし、循環水として、硫黄酸化細菌を含む水を用いる場合は、脱窒用資材の馴養をしなくてもよい。
<Familiarity>
When aquatic organisms are bred using the denitrification treatment device of the present invention, sulfur-oxidizing bacteria are used for denitrification materials placed in a container different from the water tank of the denitrification treatment device, although it depends on the quality of circulating water. It is preferable to add the denitrifying material to acclimatize the denitrifying material. However, when water containing sulfur-oxidizing bacteria is used as circulating water, it is not necessary to acclimatize the denitrifying material.

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The materials, amounts used, ratios, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited by the specific examples shown below.

[実施例1]
<脱窒用資材の製造>
硫黄として、粒径2mmの粒状硫黄を用いた。
炭酸塩として、粒径1〜5mmのサンゴ砂(主成分は炭酸カルシウム)を用いた。
硫黄1kgと、炭酸塩1kgと、ノニオン系の界面活性剤とを混練し、硫黄を界面活性剤で親水化処理した。
親水化処理工程の後、親水化処理された硫黄を含む組成物に対して水洗浄を十分に繰り返して、水洗浄された組成物を得た。
水洗浄された組成物を、脱窒用資材とした。
脱窒用資材は、硫黄粒子および炭酸塩粒子が互いに独立した状態で均一に混合されており、すなわち硫黄および炭酸塩が同一の粒内に共存していなかった。
[Example 1]
<Manufacturing of materials for denitrification>
As the sulfur, granular sulfur having a particle size of 2 mm was used.
As the carbonate, coral sand having a particle size of 1 to 5 mm (main component is calcium carbonate) was used.
1 kg of sulfur, 1 kg of carbonate, and a nonionic surfactant were kneaded, and the sulfur was hydrophilized with the surfactant.
After the hydrophilization treatment step, the composition containing the hydrophilized sulfur was sufficiently washed with water to obtain a water-washed composition.
The water-washed composition was used as a denitrification material.
In the denitrification material, the sulfur particles and the carbonate particles were uniformly mixed in an independent state, that is, the sulfur and the carbonate did not coexist in the same grain.

<脱窒処理装置の製造>
図2に記載の構成の脱窒処理装置を準備した。すなわち、循環水を貯水できる水槽と、ろ過膜(上流側固液分離部および下流側固液分離部を兼ねる)と、ポンプと、脱窒用資材を含むリアクターと、酸化還元電位測定部と、リアクターで処理された処理水を水槽に戻す循環流路と、ポンプの流量を制御する制御部とを有する、実施例1の脱窒処理装置を準備した。また、リアクターには、窒素ガスをリアクター内部の撹拌により除去するガス除去部(撹拌装置)を設置した。なお、リアクター内には、支持層(支持砂利層)の上に、脱窒用資材を堆積した脱窒用資材層を積層し、循環水を上向流として支持層および脱窒用資材層を通過するようにした。
<Manufacturing of denitrification treatment equipment>
A denitrification treatment device having the configuration shown in FIG. 2 was prepared. That is, a water tank capable of storing circulating water, a filter membrane (which also serves as an upstream solid-liquid separator and a downstream solid-liquid separator), a pump, a reactor containing a denitrifying material, an oxidation-reduction potential measuring unit, and the like. The denitrification treatment apparatus of Example 1 having a circulation flow path for returning the treated water treated by the reactor to the water tank and a control unit for controlling the flow rate of the pump was prepared. In addition, the reactor was equipped with a gas removing unit (stirring device) that removes nitrogen gas by stirring inside the reactor. In the reactor, a denitrification material layer in which denitrification material is deposited is laminated on a support layer (support gravel layer), and the support layer and the denitrification material layer are provided by using circulating water as an upward flow. I tried to pass.

<脱窒用資材の馴養>
小型容器に、製造した脱窒用資材と硫黄酸化細菌を入れ、人工海水を循環通水して馴養した。脱窒用資材から窒素ガスが発生し始めたら馴養を終了した。
<Familiarization of denitrification materials>
The manufactured denitrification material and sulfur-oxidizing bacteria were placed in a small container, and artificial seawater was circulated and acclimatized. When nitrogen gas began to be generated from the denitrification material, the acclimatization was completed.

<水生生物の飼育>
人工海水を飼育水とした飼育装置で飼育されていた海洋魚を、実施例1の脱窒処理装置の水槽に飼育水とともに入れた。
実施例1の脱窒処理装置を用いて、水槽の循環水の一部をポンプでリアクターに送液し、リアクター内の脱窒用資材に上向流で通水して循環流路を介して水槽に循環させ、閉鎖循環系で海洋魚を飼育した。その際、ガス除去部として用いる撹拌装置により、リアクター内の脱窒用資材を1〜30rpmの速度で撹拌した。また、制御部により、処理水の酸化還元電位が常に−300〜+30mVの範囲となるようにポンプの流量を制御した。
飼育を10日間継続した。
その結果、脱窒用資材の表面を気泡が覆わずに脱窒の活性を高く維持でき、リアクターから流出した脱窒用資材が水槽に混入しないことがわかった。
<Breeding of aquatic organisms>
The marine fish bred in the breeding device using artificial seawater as the breeding water was put into the aquarium of the denitrification treatment device of Example 1 together with the breeding water.
Using the denitrification treatment apparatus of Example 1, a part of the circulating water in the water tank is pumped to the reactor, and the denitrifying material in the reactor is passed by an upward flow through the circulation flow path. It was circulated in an aquarium and marine fish were bred in a closed circulatory system. At that time, the denitrifying material in the reactor was stirred at a speed of 1 to 30 rpm by a stirring device used as a gas removing unit. In addition, the control unit controlled the flow rate of the pump so that the redox potential of the treated water was always in the range of −300 to +30 mV.
Breeding was continued for 10 days.
As a result, it was found that the denitrification activity could be maintained high without the air bubbles covering the surface of the denitrification material, and the denitrification material flowing out of the reactor did not mix in the water tank.

[比較例1]:下流側固液分離部なし
図4に記載の構成の脱窒処理装置を準備し、比較例1の脱窒処理装置とした。すなわち、循環水を貯水できる水槽と、ろ過膜(上流側固液分離部)と、ポンプと、脱窒用資材を含むリアクターと、酸化還元電位測定部と、リアクターで処理された処理水を水槽に戻す循環流路と、ポンプの流量を制御する制御部とを有する、脱窒処理装置を準備した。また、リアクターには、窒素ガスをリアクター内部の撹拌により除去するガス除去部(撹拌装置)を設置した。なお、リアクター内には、支持層(支持砂利層)の上に、脱窒用資材を堆積した脱窒用資材層を積層し、循環水を上向流として支持層および脱窒用資材層を通過するようにした。
比較例1の脱窒処理装置を用いた以外は実施例1と同様にして、水生生物の飼育を行った。
その結果、リアクターから流出した脱窒用資材が水槽に混入した。
[Comparative Example 1]: No downstream solid-liquid separation unit A denitrification treatment device having the configuration shown in FIG. 4 was prepared and used as the denitrification treatment device of Comparative Example 1. That is, a water tank capable of storing circulating water, a filtration membrane (upstream solid-liquid separation part), a pump, a reactor containing a denitrifying material, an oxidation-reduction potential measuring part, and a water tank containing treated water treated by the reactor. A denitrification treatment device having a circulation flow path for returning to the water and a control unit for controlling the flow rate of the pump was prepared. In addition, the reactor was equipped with a gas removing unit (stirring device) that removes nitrogen gas by stirring inside the reactor. In the reactor, a denitrification material layer in which denitrification material is deposited is laminated on a support layer (support gravel layer), and the support layer and the denitrification material layer are provided by using circulating water as an upward flow. I tried to pass.
Aquatic organisms were bred in the same manner as in Example 1 except that the denitrification treatment apparatus of Comparative Example 1 was used.
As a result, the denitrifying material that flowed out of the reactor was mixed into the water tank.

[比較例2]:ガス除去部なし
図5に記載の構成の脱窒処理装置を準備し、比較例2の脱窒処理装置とした。すなわち、循環水を貯水できる水槽と、ろ過膜(上流側固液分離部および下流側固液分離部を兼ねる)と、ポンプと、脱窒用資材を含むリアクターと、酸化還元電位測定部と、リアクターで処理された処理水を水槽に戻す循環流路と、ポンプの流量を制御する制御部とを有する、脱窒処理装置を準備した。ただし、リアクターには、ガス除去部(撹拌装置)を設置しなかった。なお、リアクター内には、支持層(支持砂利層)の上に、脱窒用資材を堆積した脱窒用資材層を積層し、循環水を上向流として支持層および脱窒用資材層を通過するようにした。
比較例2の脱窒処理装置を用いた以外は実施例1と同様にして、水生生物の飼育を行った。
その結果、脱窒用資材の表面を気泡(窒素ガス)が覆う状態となり、脱窒の活性が低下することがわかった。
[Comparative Example 2]: No gas removing unit A denitrification treatment device having the configuration shown in FIG. 5 was prepared and used as the denitrification treatment device of Comparative Example 2. That is, a water tank capable of storing circulating water, a filter membrane (which also serves as an upstream solid-liquid separator and a downstream solid-liquid separator), a pump, a reactor containing a denitrifying material, an oxidation-reduction potential measuring unit, and the like. A denitrification treatment device having a circulation flow path for returning the treated water treated by the reactor to the water tank and a control unit for controlling the flow rate of the pump was prepared. However, the reactor was not equipped with a gas removal unit (stirring device). In the reactor, a denitrification material layer in which denitrification material is deposited is laminated on a support layer (support gravel layer), and the support layer and the denitrification material layer are provided by using circulating water as an upward flow. I tried to pass.
Aquatic organisms were bred in the same manner as in Example 1 except that the denitrification treatment apparatus of Comparative Example 2 was used.
As a result, it was found that the surface of the denitrification material was covered with air bubbles (nitrogen gas), and the denitrification activity was reduced.

以上より、本発明の脱窒処理装置は、脱窒の活性が高く、脱窒用資材が水槽に混入しないことがわかった。そのため、本発明の脱窒処理装置は、閉鎖循環系における水生生物の長期間の飼育に特に適することがわかった。 From the above, it was found that the denitrification treatment apparatus of the present invention has high denitrification activity and the denitrification material does not mix in the water tank. Therefore, it was found that the denitrification treatment apparatus of the present invention is particularly suitable for long-term breeding of aquatic organisms in a closed circulatory system.

1 硫黄
2 炭酸塩
10 脱窒用資材
11 水槽
12 循環水
21 リアクター
22 脱窒用資材層
23 支持層
24 ガス除去部
31 循環流路
41 上流側固液分離部
42 固液分離水
51 下流側固液分離部
61 酸化還元電位測定部
62 制御部
p ポンプ
1 Sulfur 2 Carbonate 10 Denitrification material 11 Water tank 12 Circulating water 21 Reactor 22 Denitrification material layer 23 Support layer 24 Gas removal unit 31 Circulation flow path 41 Upstream solid-liquid separation unit 42 Solid-liquid separation water 51 Downstream solid Liquid separation unit 61 Redox potential measurement unit 62 Control unit p pump

Claims (5)

循環水を貯水できる水槽と、
脱窒用資材を含むリアクターと、
前記リアクターで処理された処理水を前記水槽に戻す循環流路と、
前記リアクターの上流に配置されて前記循環水を固液分離する上流側固液分離部と、
前記リアクターの下流に配置されて前記処理水を固液分離する下流側固液分離部とを有し、
前記脱窒用資材が硫黄および炭酸塩を含み、
前記リアクターが、硫黄酸化細菌の働きにより硝酸性窒素を除去する場合に前記脱窒用資材に生じる窒素ガスを、前記リアクター内部の撹拌、流動または振動により除去するガス除去部を備える、脱窒処理装置。
A water tank that can store circulating water and
Reactors containing denitrification materials and
A circulation flow path for returning the treated water treated in the reactor to the water tank, and
An upstream solid-liquid separator located upstream of the reactor to solid-liquid separate the circulating water.
It has a downstream solid-liquid separation section that is arranged downstream of the reactor and solid-liquid separates the treated water.
The denitrification material contains sulfur and carbonate and contains
A denitrification process comprising a gas removing unit that removes nitrogen gas generated in the denitrifying material by stirring, flowing or vibrating the inside of the reactor when the reactor removes nitrate nitrogen by the action of sulfur-oxidizing bacteria. apparatus.
前記ガス除去部が、前記窒素ガスを、前記リアクター内部の撹拌により除去する、請求項1に記載の脱窒処理装置。 The denitrification treatment apparatus according to claim 1, wherein the gas removing unit removes the nitrogen gas by stirring inside the reactor. 前記水槽と前記リアクターの間にポンプを有し、
前記リアクターの内部または下流に酸化還元電位測定部を有し、
前記処理水の酸化還元電位が常に−300〜+30mVの範囲となるように前記ポンプの流量を制御する制御部を有する、請求項1または2に記載の脱窒処理装置。
It has a pump between the water tank and the reactor
A redox potential measuring unit is provided inside or downstream of the reactor.
The denitrification treatment apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a control unit that controls the flow rate of the pump so that the redox potential of the treated water is always in the range of −300 to +30 mV.
前記上流側固液分離部および前記下流側固液分離部が共通である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の脱窒処理装置。 The denitrification treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the upstream side solid-liquid separation unit and the downstream side solid-liquid separation unit are common. 前記硫黄は粒径5mm未満であり、
前記炭酸塩は粒径5mm未満である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の脱窒処理装置。
The sulfur has a particle size of less than 5 mm and has a particle size of less than 5 mm.
The denitrification treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbonate has a particle size of less than 5 mm.
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