JP2021079324A - Denitration treatment apparatus - Google Patents

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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 is designed so that drainage is passed upstream in a reactor including a denitration material. The denitration material includes sulfur and carbonate. The interior of the reactor and a downstream of the denitration material are filled with a floating filter medium. The denitration treatment apparatus includes a gas removal part for removing nitrogen gas generated in the denitration material by stirring, fluid flow or vibration in the reactor when the reactor removes nitrate nitrogen by action of sulfur oxidizing bacteria.SELECTED DRAWING: Figure 1

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 特開2001−070984号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-070984

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、いずれも窒素ガスにより微細な脱窒用資材が巻き上げられ、リアクターから脱窒用資材の一部が流出し、処理水の濁度が増加し、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, in each of the methods described in Patent Documents 1 and 2, fine denitrification material is wound up by nitrogen gas, a part of the denitrification material flows out from the reactor, and the turbidity of the treated water increases. It was found to be mixed in the aquarium. 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.

ここで、硫黄と炭酸塩などを含む脱窒用資材を使用せずに、硫黄源やアルカリを添加剤として排水に添加して、硫黄酸化細菌の働きによる硝酸性窒素の窒素への酸化等を行う方法が知られている。例えば、特許文献3には、独立栄養細菌を用いて排水中の亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を窒素ガスに還元して排水から除去する脱窒素方法において、独立栄養細菌の脱窒素槽からの浮上流出を膜分離装置またはろ過装置を用いて防止することにより、脱窒素槽内部で独立栄養細菌を高濃度化させる、排水からの窒素の除去方法が記載されている。しかしながら、脱窒用資材を使用しない方法では、脱窒用資材が水槽に混入する問題はそもそも生じないため、特許文献3に記載の方法は上記の課題を解決する方法を示唆するものではなかった。 Here, instead of using denitrification materials containing sulfur and carbonates, a sulfur source or alkali is added to the wastewater as an additive to oxidize nitrate nitrogen to nitrogen by the action of sulfur-oxidizing bacteria. How to do it is known. For example, Patent Document 3 describes in a denitrification method in which autotrophic bacteria are used to reduce nitrite nitrogen and nitrate nitrogen in wastewater to nitrogen gas and removed from the wastewater, from an autotrophic bacterium denitrification tank. A method for removing nitrogen from wastewater, which increases the concentration of autotrophic bacteria inside a denitrification tank by preventing floating outflow using a membrane separation device or a filtration device, is described. However, since the method that does not use the denitrifying material does not cause the problem that the denitrifying material is mixed in the water tank in the first place, the method described in Patent Document 3 does not suggest a method for solving the above-mentioned problems. ..

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、リアクター内部において脱窒用資材の下流に浮上濾材を充填することにより、上記の課題を解決できることを見出した。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors use a reactor provided with a gas removing unit for removing nitrogen gas, and fill the inside of the reactor with a floating filter medium downstream of the denitrifying material. By doing so, it was found that the above problems can be solved.

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。
[1] 脱窒用資材を含むリアクターに排水を上向流で通過させる脱窒処理装置であって、
脱窒用資材が硫黄および炭酸塩を含み、
リアクター内部、かつ脱窒用資材の下流に浮上濾材が充填され、
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] 浮上濾材が気泡構造を有する樹脂製の多孔質体である[1]に記載の脱窒処理装置。
[3] 排水を循環水として用い、
循環水を貯水できる水槽と、
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を有する[1]または[2]に記載の脱窒処理装置。
[4] 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を有する[3]に記載の脱窒処理装置。
[5] 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濁度測定部を有し、
制御部を有し、
制御部は、処理水の濁度が所定の閾値を超えた場合にポンプの流量を減らすように制御する[3]または[4]に記載の脱窒処理装置。
[6] リアクターの内部または下流に濁度測定部を有し、
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を有し、
処理水を下流側固液分離部の上流へバイパスできる分岐流路を有し、
制御部を有し、
制御部は、処理水の濁度が所定の閾値を超えた場合に処理水を下流側固液分離部の上流へバイパスさせる[3]または[4]に記載の脱窒処理装置。
[7] 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を有し、
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[6]に記載の脱窒処理装置。
[8] 硫黄は粒径5mm未満であり、
炭酸塩は粒径5mm未満である[1]〜[7]のいずれか一項に記載の脱窒処理装置。
[9] 浮上濾材のリアクターに対する充填率が1〜30体積%である[1]〜[8]のいずれか一項に記載の脱窒処理装置。
Specifically, the present invention and preferred configurations of the present invention are as follows.
[1] A denitrification treatment device that allows wastewater to pass through a reactor containing denitrification materials in an upward flow.
Denitrification material contains sulfur and carbonate,
A floating filter medium is filled inside the reactor and downstream of the denitrification material.
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 floating filter medium is a resin-made porous body having a bubble structure.
[3] Using wastewater as circulating water,
A water tank that can store circulating water and
The denitrification treatment apparatus according to [1] or [2], which has a circulation flow path for returning the treated water treated in the reactor to the water tank.
[4] The denitrification treatment apparatus according to [3], which is arranged upstream of the reactor and has an upstream solid-liquid separation unit for solid-liquid separation of circulating water.
[5] A pump is provided between the water tank and the reactor.
It has a turbidity measuring unit inside or downstream of the reactor.
Has a control unit
The denitrification treatment device according to [3] or [4], wherein the control unit controls to reduce the flow rate of the pump when the turbidity of the treated water exceeds a predetermined threshold value.
[6] A turbidity measuring unit is provided inside or downstream of the reactor.
It has a downstream solid-liquid separator that is located downstream of the reactor and separates the treated water.
It has a branch flow path that allows the treated water to be bypassed upstream of the solid-liquid separation section on the downstream side.
Has a control unit
The denitrification treatment apparatus according to [3] or [4], wherein the control unit bypasses the treated water to the upstream of the downstream solid-liquid separation unit when the turbidity of the treated water exceeds a predetermined threshold value.
[7] It has an upstream solid-liquid separation unit that is arranged upstream of the reactor and separates circulating water.
The denitrification treatment apparatus according to [6], wherein the upstream solid-liquid separation unit and the downstream solid-liquid separation unit are common.
[8] 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 [7], wherein the carbonate has a particle size of less than 5 mm.
[9] The denitrification treatment apparatus according to any one of [1] to [8], wherein the filling rate of the floating filter medium for the reactor is 1 to 30% by volume.

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、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. 4 is a schematic cross-sectional view of another example of the denitrification treatment apparatus of the present invention.

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、脱窒用資材を含むリアクターに排水を上向流で通過させる脱窒処理装置であって、脱窒用資材が硫黄および炭酸塩を含み、リアクター内部、かつ脱窒用資材の下流に浮上濾材が充填され、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。リアクター内部、かつ脱窒用資材の下流に浮上濾材が充填されていることにより、リアクターから脱窒用資材が流出することを抑制し、脱窒用資材が水槽にほとんど混入しなくなる。リアクター内部の上向流や生じた窒素ガスにより浮遊した(微細な)脱窒用資材の流出を防ぐことにより、脱窒用資材の消耗を抑制し、長期間に亘って安定的に硝酸性窒素除去装置を運転することができる。このように本発明は、ガス除去部を用いる場合に生じる、リアクターから脱窒用資材の一部が流出し、処理水の濁度が増加し、水槽に混入するという新規な課題に着目し、解決したものである。
通常、大規模かつ多大な費用を必要とする脱窒処理の改善において、本発明の脱窒処理装置を用いて脱窒処理をすることによって簡便かつ低コストで効率的な脱窒処理を実現できる。
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 is a denitrification treatment device for passing wastewater through a reactor containing a denitrification material in an upward flow, and the denitrification material contains sulfur and carbonate, and is inside the reactor and denitrified. A floating filter medium is filled downstream of the denitrifying material, and the nitrogen gas generated in the denitrifying material when the reactor removes nitrate nitrogen by the action of sulfur-oxidizing bacteria is removed by stirring, flowing or vibrating inside the reactor. It is equipped with a gas removing unit.
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 filling the floating filter medium inside the reactor and downstream of the denitrification material, the denitrification material is suppressed from flowing out from the reactor, and the denitrification material is hardly mixed in the water tank. By preventing the outflow of (fine) denitrifying materials suspended by the upward flow inside the reactor and the generated nitrogen gas, the consumption of denitrifying materials is suppressed and nitrate nitrogen is stably maintained over a long period of time. The removal device can be operated. As described above, the present invention focuses on a novel problem that occurs when a gas removing unit is used, in which a part of the denitrifying material flows out from the reactor, the turbidity of the treated water increases, and the treated water is mixed in the water tank. It is a solution.
In the improvement of denitrification treatment, which usually requires a large scale and a large amount of cost, the denitrification treatment using the denitrification treatment apparatus of the present invention can realize a simple, low-cost and efficient denitrification treatment. ..
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は、排水を循環水として用い、脱窒用資材を含むリアクターに加えて、さらに循環水を貯水できる水槽と、リアクターで処理された循環水を水槽に戻す循環流路とを有する態様であることが好ましい。
この好ましい態様について、本発明の脱窒処理装置の全体構成の好ましい態様として、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。本発明の脱窒処理装置は、脱窒用資材を含むリアクターを有していればよく、脱窒用資材を含むリアクターのみを有していてもよい。
<Overall configuration of denitrification processing equipment>
The denitrification treatment apparatus of the present invention uses wastewater as circulating water, and in addition to a reactor containing a denitrifying material, a water tank capable of further storing the circulating water and a circulation flow path for returning the circulating water treated by the reactor to the water tank. It is preferable that the mode has.
This preferred embodiment will be described with reference to the drawings as a preferred embodiment of the overall configuration of the denitrification treatment apparatus of the present invention. However, the denitrification treatment apparatus of the present invention is not limited to the drawings. The denitrification treatment apparatus of the present invention may have a reactor containing a denitrification material, and may have only a reactor containing the denitrification material.

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、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、リアクター21内部、かつ脱窒用資材10の下流に浮上濾材25が充填されている。図1では浮上濾材25はリアクター21の上部に浮上濾材層を形成している。ただし、脱窒用資材層22と浮上濾材層の間の処理水の中に浮上濾材25の一部が浮遊していてもよい(不図示)。
図1および後述の図2〜4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。
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 includes a water tank 11 capable of storing circulating water 12, a pump p, a reactor 21 containing a denitrification material 10, and a circulating flow for returning the treated water treated by the reactor 21 to the water tank. It has a road 31. 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 floating filter medium 25 is filled inside the reactor 21 and downstream of the denitrification material 10. In FIG. 1, the levitation filter medium 25 forms a levitation filter medium layer on the upper part of the reactor 21. However, a part of the floating filter medium 25 may be suspended in the treated water between the denitrification material layer 22 and the floating filter medium layer (not shown).
In FIGS. 1 and 2 to 4 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、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を備える。
図2に示した脱窒処理装置では、循環水12は、上流側固液分離部41で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2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。
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 has an upstream solid-liquid separation unit 41 arranged upstream of the reactor 21 for solid-liquid separation of circulating water in the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 21 includes a support layer 23 and a denitrification material layer 22.
In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 2, the circulating water 12 is solid-liquid separated by the upstream solid-liquid separation unit 41, and then partly returns to the water tank 11 as solid-liquid separated water 42. That is, in the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 2, 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.

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、図2に示した脱窒処理装置においてさらに濁度測定部61および制御部62を有する。図2に示した脱窒処理装置では、濁度測定部61は、リアクター21の下流に配置されている。ただし、濁度測定部61は、リアクター21の内部に配置されていてもよい(不図示)。
図3に示した脱窒処理装置では、制御部62は、リアクター21で処理された処理水の濁度が所定の閾値を超えた場合にポンプpの流量を減らすように制御することができる。
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 further includes a turbidity measuring unit 61 and a control unit 62 in the denitrification treatment device shown in FIG. In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 2, the turbidity measuring unit 61 is arranged downstream of the reactor 21. However, the turbidity measuring unit 61 may be arranged inside the reactor 21 (not shown).
In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 3, the control unit 62 can control the flow rate of the pump p to be reduced when the turbidity of the treated water treated by the reactor 21 exceeds a predetermined threshold value.

図4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4に示した脱窒処理装置は、図2に示した脱窒処理装置において、上流側固液分離部41が下流側固液分離部51を兼ね、さらに濁度測定部61、制御部62、分岐流路、分岐流路に配置された分岐バルブ64、循環流路31に配置されたバルブ63を備える。分岐流路は、処理水を下流側固液分離部51の上流へバイパスできる。
下流側固液分離部51は、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。
図4に示した脱窒処理装置では、分岐バルブ64が開状態の場合、処理水の一部または全部が分岐流路を通過して、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。
また、循環流路31に配置されたバルブ63が開状態の場合、図4に示した脱窒処理装置では、処理水の一部または全部が循環流路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、水槽11に戻る。
図4に示した脱窒処理装置では、制御部62は、リアクター21で処理された処理水の濁度が所定の閾値を超えた場合に、分岐バルブ64を開状態とするように制御し、処理水を下流側固液分離部51の上流へバイパスさせることができる。この場合は、さらに制御部62が、循環流路31に配置されたバルブ63を閉状態とするように制御することが好ましい。
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. 4 is a schematic cross-sectional view of another example of the denitrification treatment apparatus of the present invention. In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 2, in the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 2, the upstream side solid-liquid separation unit 41 also serves as the downstream side solid-liquid separation unit 51, and further, the turbidity measurement unit 61 and the control unit 62. , A branch flow path, a branch valve 64 arranged in the branch flow path, and a valve 63 arranged in the circulation flow path 31. The branch flow path can bypass the treated water to the upstream of the downstream solid-liquid separation unit 51.
The downstream solid-liquid separation unit 51 is arranged downstream of the reactor 21 to separate the treated water into solid and liquid.
In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 4, when the branch valve 64 is in the open state, part or all of the treated water passes through the branch flow path, and the downstream solid-liquid separation unit 51 (upstream solid-liquid separation unit 51). After further solid-liquid separation with (also serving as 41), a part of the solid-liquid separated water 42 returns to the water tank 11.
Further, when the valve 63 arranged in the circulation flow path 31 is in the open state, in the denitrification treatment device shown in FIG. 4, the treated water in which a part or all of the treated water has passed through the circulation flow path 31 is on the downstream side. After further solid-liquid separation by the solid-liquid separation unit 51 (which also serves as the upstream solid-liquid separation unit 41), the process returns to the water tank 11.
In the denitrification treatment apparatus shown in FIG. 4, the control unit 62 controls the branch valve 64 to be opened when the turbidity of the treated water treated by the reactor 21 exceeds a predetermined threshold value. The treated water can be bypassed upstream of the downstream solid-liquid separation unit 51. In this case, it is preferable that the control unit 62 further controls the valve 63 arranged in the circulation flow path 31 so as to close the valve 63.
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ことが好ましい。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 preferably 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。
本発明では、リアクターが排水(循環水)を脱窒用資材に上向流で通水する構造である。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。
本発明では、リアクター内部、かつ脱窒用資材の下流に浮上濾材が充填される。
本発明ではリアクターが、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。
さらにリアクターには、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.
In the present invention, the reactor has a structure in which wastewater (circulating water) is passed through the denitrification 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.
In the present invention, the floating filter medium is filled inside the reactor and downstream of the denitrification material.
In the present invention, 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.
Further, 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)等の排水(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 wastewater (circulating water) of, 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、排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 wastewater treatment.
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5mm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、4mm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 5 mm, preferably from the viewpoint of increasing the contact area per unit weight and enhancing denitrification activity, preferably 4 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、排水のpHの低下を防止し、脱窒の活性の低下を抑制する。また、硫黄酸化細菌の増殖およ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 waste water, to suppress the reduction in denitrification activity. It also supplies carbonate ions necessary for the growth of sulfur-oxidizing 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、排水の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 waste 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5mm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、4mm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 5 mm, preferably 4 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%未満であることが好ましく、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%以上であることがより好ましく、45質量%以上であることが特に好ましい。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%未満であることがより好ましく、55質量%未満であることが特に好ましい。 The denitrification material preferably 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, and contains carbonate with respect to the total mass of the denitrification material. The ratio is more preferably 40% by mass or more, and particularly preferably 45% by mass or more. The content ratio of carbonate to the total mass of the denitrifying material is more preferably less than 60% by mass, and particularly preferably less than 55% by mass.

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、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 material wear. 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.

(浮上濾材)
本発明では、リアクター内部、かつ脱窒用資材の下流に浮上濾材が充填される。ここで、濾材が浮上するためには、浮上濾材の見かけ比重は1.0未満であることが必要である。なお、本明細書において、見かけ比重とは、含水状態における浮上濾材の質量を浮上濾材の体積で除して求めた比重であり、浮上濾材の実質的な比重を示すものである。具体的には、樹脂製の多孔質体を50cmのメスシリンダーに見かけ容積で30cm量り取り、その質量から算出することができる(単位:g/cm)。
(Floating filter medium)
In the present invention, the floating filter medium is filled inside the reactor and downstream of the denitrification material. Here, in order for the filter medium to float, the apparent specific gravity of the floating filter medium needs to be less than 1.0. In the present specification, the apparent specific weight is a specific weight obtained by dividing the mass of the floating filter medium in a water-containing state by the volume of the floating filter medium, and indicates a substantial specific weight of the floating filter medium. Specifically, a resin-made porous body can be weighed in a 50 cm 3 graduated cylinder with an apparent volume of 30 cm 3 and calculated from the mass (unit: g / cm 3 ).

本発明で用いる浮上濾材の見かけ比重は、0.1以上1.0未満であることが好ましく、0.5以上1.0未満であることがより好ましく、0.8以上1.0未満であることがさらに好ましい。浮上濾材の見かけ比重を上記範囲とすることにより、空隙率や比表面積を所望の範囲とすることができる。これにより、浮上濾材の浮上性と濾過効率が高められている。 The apparent specific gravity of the floating filter medium used in the present invention is preferably 0.1 or more and less than 1.0, more preferably 0.5 or more and less than 1.0, and 0.8 or more and less than 1.0. Is even more preferable. By setting the apparent specific gravity of the floating filter medium in the above range, the porosity and the specific surface area can be set in a desired range. As a result, the levitation property and filtration efficiency of the levitation filter medium are improved.

浮上濾材に捕捉された脱窒用資材を、浮上濾材上にフロック化して浮上濾材ごと沈降させた後、浮上濾材から脱離しやすくする(再利用の)観点から、浮上濾材は、複数の浮上濾材が独立した状態で、すなわち互いに接続されずに、充填されることが好ましい。遊離した脱窒用資材の回収装置をリアクター外部にさらに設置する場合と比較して、リアクター内部に浮上濾材を充填する方が、遊離した脱窒用資材の損失が少なくなり、かつ、リアクター外部からリアクター内部に戻すための回収コストも不用となる。
同様の観点から、浮上濾材は、脱窒用資材の下流のリアクター内部において、自由に移動可能に充填されることが好ましい。具体的には、浮上濾材は、脱窒用資材まで移動可能に充填されることが好ましい。例えば、リアクターの出口と脱窒用資材との間に、浮上濾材よりも目開きが小さな隔壁を設けないことが好ましい。また、浮上濾材が浮上濾材層を形成する場合は、浮上濾材層と脱窒用資材との間に、浮上濾材よりも目開きが小さな隔壁を設けないことが好ましい。
From the viewpoint of facilitating (reuse) the denitrification material captured by the levitation filter medium after being flocculated on the levitation filter medium and settled together with the levitation filter medium, the levitation filter medium is a plurality of levitation filter media. Are preferably filled in an independent state, i.e. not connected to each other. Compared with the case where a recovery device for the free denitrification material is further installed outside the reactor, filling the reactor with a floating filter medium reduces the loss of the free denitrification material and allows the denitrification material to be lost from the outside of the reactor. The recovery cost for returning to the inside of the reactor is also unnecessary.
From the same viewpoint, it is preferable that the floating filter medium is filled freely and movably inside the reactor downstream of the denitrification material. Specifically, it is preferable that the floating filter medium is movably filled up to the denitrification material. For example, it is preferable not to provide a partition wall having a smaller opening than the floating filter medium between the outlet of the reactor and the denitrifying material. Further, when the floating filter medium forms the floating filter medium layer, it is preferable not to provide a partition wall having a smaller opening than the floating filter medium between the floating filter medium layer and the denitrifying material.

浮上濾材の材料としては特に制限はない。例えば、樹脂、セラミックスなどを挙げることができる。浮上濾材は樹脂製であることが好ましい。すなわち、本発明では、浮上濾材が気泡構造を有する樹脂製の多孔質体であることが好ましい。
多孔質構造を形成する樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴム、エラストマー等を挙げることができる。
The material of the floating filter medium is not particularly limited. For example, resins, ceramics and the like can be mentioned. The floating filter medium is preferably made of resin. That is, in the present invention, it is preferable that the floating filter medium is a resin-made porous body having a bubble structure.
Examples of the resin forming the porous structure include thermosetting resins, thermoplastic resins, rubbers, and elastomers.

熱可塑性樹脂としては、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、スチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、ABS樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリアミド樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、およびそれらの共重合体などが使用できる。 Examples of the thermoplastic resin include polyvinyl alcohol resin, acrylic resin, methacrylic resin, vinyl acetate resin, vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, styrene resin, ethylene vinyl acetate resin, ABS resin, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyacetal, and polyamide resin. Polyester, polyurethane, and copolymers thereof can be used.

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、およびそれらの共重合体などが使用できる。 As the thermosetting resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, polyurethane resin, silicone resin, diallyl phthalate resin, and copolymers thereof can be used.

ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBR、MBR、CR、フッ素ゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、EPM、EPDM、およびそれらの共重合体などが使用できる。 As the rubber, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, epichlorohydrin rubber, NBR, MBR, CR, fluororubber, acrylic rubber, silicone rubber, EPM, EPDM, and copolymers thereof can be used.

エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリブタジエン系エラストマー、およびそれらの共重合体などが使用できる。
上述した樹脂、ゴム、エラストマーは、単独で使用することもでき、また、2種類以上を混合して使用することもできる。
As the elastomer, styrene-based elastomers, polyolefin-based elastomers, polyurethane-based elastomers, polyester-based elastomers, polyamide-based elastomers, polybutadiene-based elastomers, and copolymers thereof can be used.
The above-mentioned resins, rubbers, and elastomers can be used alone, or two or more of them can be mixed and used.

中でも、樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレンを用いることが好ましく、特に、ポリビニルアルコールを用いることが好ましい。すなわち、本発明で用いる浮上濾材は、気泡構造を有するポリビニルアルコール製の多孔質体であることが特に好ましい。 Among them, as the resin, polyvinyl alcohol, polyurethane, polypropylene and polyethylene are preferably used, and in particular, polyvinyl alcohol is preferably used. That is, it is particularly preferable that the floating filter medium used in the present invention is a porous body made of polyvinyl alcohol having a bubble structure.

浮上濾材は多孔質体であることが微細な脱窒用資材を捕捉しやすくする観点から好ましく、気泡構造を有することがより好ましく、発泡体であることが特に好ましい。本明細書においては、気泡構造とは、連続気泡構造を意味し、気泡自体が繋がり、浮上濾材を貫通する貫通孔が形成されている構造をいう。このため、排水は浮上濾材を通過することができる。連続気泡構造を有する浮上濾材は、吸水性に優れたスポンジ状の構造体である。
なお、浮上濾材は、脱窒用資材以外の任意の浮遊物質(SS)を捕捉する機能を持たせてもよい。
The floating filter medium is preferably a porous body from the viewpoint of facilitating the capture of fine denitrifying materials, more preferably has a bubble structure, and particularly preferably a foam. In the present specification, the bubble structure means an open cell structure, and refers to a structure in which the bubbles themselves are connected to form a through hole penetrating the floating filter medium. Therefore, the drainage can pass through the floating filter medium. The floating filter medium having an open cell structure is a sponge-like structure having excellent water absorption.
The floating filter medium may have a function of capturing any suspended solids (SS) other than the denitrifying material.

浮上濾材は、シート状であってもよいがキューブ状や球状の担体を複数用いることが好ましい。なお、担体の形状は特に限定されず棒状の担体なども用いることができるが、キューブ状や球状の担体を用いることが脱窒用資材の捕捉効率(吸着効率)を高める観点から好ましい。また、このような複数の担体は浮力によって圧密されて浮上濾材を構成することが好ましい。キューブ状の担体を用いる場合、1辺の長さは5〜60mmであることが好ましく、10〜30mmであることがより好ましい。また、担体が球状である場合は、担体の直径は5〜60mmであることが好ましく、10〜30mmであることがより好ましい。 The floating filter medium may be in the form of a sheet, but it is preferable to use a plurality of cube-shaped or spherical carriers. The shape of the carrier is not particularly limited, and a rod-shaped carrier or the like can be used, but it is preferable to use a cube-shaped or spherical carrier from the viewpoint of increasing the capture efficiency (adsorption efficiency) of the denitrifying material. Further, it is preferable that such a plurality of carriers are compacted by buoyancy to form a levitation filter medium. When a cube-shaped carrier is used, the length of one side is preferably 5 to 60 mm, more preferably 10 to 30 mm. When the carrier is spherical, the diameter of the carrier is preferably 5 to 60 mm, more preferably 10 to 30 mm.

連続気泡構造を有する浮上濾材は、発泡体であることが好ましく、発泡体は、例えば、エマルジョンを発泡させ、固化することで成形することができる。ここで、エマルジョンとは、上述した樹脂等を分散媒に分散した分散体であり、ラテックスとも呼ばれるものである。上述した樹脂等を分散させる分散媒としては、水や有機溶剤を使用することができる。また、樹脂を分散媒に分散する方法としては、各種の公知の方法が使用でき、例えば、樹脂の原料であるモノマーを分散媒に分散、乳化し、重合する方法を使用することができる。また、樹脂溶液を作製し、分散媒に分散、乳化する方法を使用することができる。また、自然界の植物、動物から得られるエマルジョンを使用することもでき、例えば、天然ゴムラテックスが挙げられる。 The floating filter medium having an open cell structure is preferably a foam, and the foam can be molded, for example, by foaming and solidifying an emulsion. Here, the emulsion is a dispersion in which the above-mentioned resin or the like is dispersed in a dispersion medium, and is also called latex. Water or an organic solvent can be used as the dispersion medium for dispersing the above-mentioned resin or the like. Further, as a method of dispersing the resin in the dispersion medium, various known methods can be used. For example, a method of dispersing, emulsifying, and polymerizing a monomer as a raw material of the resin in the dispersion medium can be used. Further, a method of preparing a resin solution, dispersing it in a dispersion medium, and emulsifying it can be used. Emulsions obtained from plants and animals in the natural world can also be used, and examples thereof include natural rubber latex.

上記のようにして得られる発泡体としては、市販のものを用いることもできる。例えば、雪ヶ谷科学工業株式会社製のY−CUBEを用いることができる。 As the foam obtained as described above, a commercially available foam can also be used. For example, Y-CUBE manufactured by Yukigaya Kagaku Kogyo Co., Ltd. can be used.

本発明で用いる浮上濾材の空隙率は90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましい。ここで、空隙率は、(単位体積あたりの原料重量−単位体積あたりの担体乾燥重量)/(単位体積あたりの原料重量)×100で求めることができる。 The porosity of the floating filter medium used in the present invention is preferably 90% or more, more preferably 95% or more. Here, the porosity can be obtained by (raw material weight per unit volume − carrier dry weight per unit volume) / (raw material weight per unit volume) × 100.

本発明で用いる浮上濾材の比表面積は、1000m/m以上であることが好ましく、2000m/m以上であることがより好ましい。さらに、比表面積は1000〜6000m/mであることが好ましく、2000〜5000m/mであることがより好ましい。
また、浮上濾材の気泡構造の平均気泡径は、100〜2000μmであることが好ましく、500〜1000μmであることがより好ましい。
The specific surface area of the floating filter medium used in the present invention is preferably 1000 m 2 / m 3 or more, and more preferably 2000 m 2 / m 3 or more. Furthermore, the specific surface area is preferably from 1000~6000m 2 / m 3, more preferably 2000~5000m 2 / m 3.
The average bubble diameter of the bubble structure of the floating filter medium is preferably 100 to 2000 μm, more preferably 500 to 1000 μm.

浮上濾材の引張強度(MPa)は、0.05〜10MPaであることが好ましく、0.10〜8MPaであることがより好ましい。また、浮上濾材の引張伸度(%)は、120〜800%であることが好ましく、150〜500%であることがより好ましい。このように、本発明で用いる浮上濾材は、優れた強度を有しており、耐久性に優れていることが好ましい。このため、浮上濾材は繰り返し使用可能であり、浮上濾材を洗浄する際には、リアクター内で洗浄をする必要がなく、手洗い又は洗濯機等によって負荷をかけて洗浄することができる。 The tensile strength (MPa) of the levitation filter medium is preferably 0.05 to 10 MPa, more preferably 0.10 to 8 MPa. The tensile elongation (%) of the floating filter medium is preferably 120 to 800%, more preferably 150 to 500%. As described above, the floating filter medium used in the present invention preferably has excellent strength and excellent durability. Therefore, the floating filter medium can be used repeatedly, and when cleaning the floating filter medium, it is not necessary to wash the floating filter medium in the reactor, and the floating filter medium can be washed by hand washing or by applying a load by a washing machine or the like.

浮上濾材は、脱窒用資材からリアクター出口までの間に隙間なく充填されていてもよく、脱窒用資材およびリアクター出口の少なくとも一方との間に距離が生じるように充填されていてもよい。浮上濾材は、脱窒用資材との間に距離が生じるように充填されていることが好ましい。本発明では、浮上濾材のリアクターに対する充填率が1〜30体積%であることが好ましい。リアクター内部の上向流や生じた窒素ガスにより浮遊した脱窒用資材の流出を防ぎやすくする観点から、浮上濾材のリアクターに対する充填率が1体積%以上であることが好ましく、3体積%以上であることがより好ましく、5体積%以上であることが特に好ましい。浮上濾材に捕捉された脱窒用資材を、浮上濾材上にフロック化して浮上濾材ごと沈降させた後、浮上濾材から脱離しやすくする観点から、浮上濾材のリアクターに対する充填率が30体積%以下であることが好ましく、20体積%以下であることがより好ましく、15体積%以下であることが特に好ましい。 The floating filter medium may be filled without a gap between the denitrifying material and the outlet of the reactor, or may be filled so as to create a distance between the denitrifying material and at least one of the outlets of the reactor. The floating filter medium is preferably filled so as to form a distance from the denitrifying material. In the present invention, the filling rate of the floating filter medium to the reactor is preferably 1 to 30% by volume. From the viewpoint of facilitating the outflow of the denitrifying material suspended by the upward flow inside the reactor and the generated nitrogen gas, the filling rate of the floating filter medium to the reactor is preferably 1% by volume or more, preferably 3% by volume or more. It is more preferable that there is, and it is particularly preferable that it is 5% by volume or more. From the viewpoint of facilitating denitrification material trapped in the levitation filter medium by flocculating it on the levitation filter medium and settling the levitation filter medium together with the levitation filter medium, the filling rate of the levitation filter medium to the reactor is 30% by volume or less. It is preferably 20% by volume or less, and particularly preferably 15% by volume or less.

リアクターは、ガス抜き配管を浮上濾材の下部に備えないことが好ましい。すなわち、浮上濾材よりも上部から窒素ガスをリアクターの外へ排出することが好ましい。また、例えば、リアクター内部の脱窒用資材に生じる窒素ガスの全量を、浮上濾材が形成する浮上濾材層に通過させて、浮上濾材よりも上部から窒素ガスをリアクターの外へ排出することが好ましい。 The reactor preferably does not have a degassing pipe underneath the levitation filter medium. That is, it is preferable to discharge the nitrogen gas to the outside of the reactor from above the floating filter medium. Further, for example, it is preferable that the entire amount of nitrogen gas generated in the denitrification material inside the reactor is passed through the floating filter medium layer formed by the floating filter medium, and the nitrogen gas is discharged to the outside of the reactor from above the floating filter medium. ..

処理水を排出するためのリアクターの出口が、リアクターの上部に備えられていることが好ましく、浮上濾材よりも上部(下流)に備えられていることがより好ましい。例えば、リアクターの出口の高さが、リアクター内部の処理水の水面と一致することが好ましい。
リアクターには、浮上濾材が水槽に混入しないようにする観点から、リアクターの出口に浮上濾材が流出しないサイズの目開きを有する隔壁などを設けてもよい。隔壁としては、任意の多孔板やスクリーンを用いることができる。隔壁は、排水は流通するが、浮上濾材が通過しない構造であればよく、例えばパンチングスクリーン、ワイヤーメッシュ、ハニカム材を挙げることができる。各構造の口径は、使用する浮上濾材の大きさを考慮して適宜選択することができる。隔壁は、金属製や樹脂製であることが好ましく、例えば、塩化ビニルやステンレスなどの材質であることが好ましい。
The outlet of the reactor for discharging the treated water is preferably provided in the upper part of the reactor, and more preferably provided in the upper part (downstream) of the floating filter medium. For example, it is preferable that the height of the outlet of the reactor coincides with the surface of the treated water inside the reactor.
From the viewpoint of preventing the floating filter medium from being mixed into the water tank, the reactor may be provided with a partition wall having a size such that the floating filter medium does not flow out at the outlet of the reactor. Any perforated plate or screen can be used as the partition wall. The partition wall may have a structure in which drainage flows but the floating filter medium does not pass through, and examples thereof include a punching screen, a wire mesh, and a honeycomb material. The diameter of each structure can be appropriately selected in consideration of the size of the floating filter medium to be used. The partition wall is preferably made of metal or resin, and is preferably made of a material such as vinyl chloride or stainless steel.

<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ことが好ましい。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 preferably 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排水(循環水など)を固液分離する上流側固液分離部、および/または、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を有することが好ましい。
上流側固液分離部を備えることにより、水槽からの循環水などの排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排水を供給でき、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 is arranged upstream of the reactor to solid-liquid separate wastewater (circulating water, etc.), and / or is arranged downstream of the reactor to solid-liquid the treated water. It is preferable to have a downstream solid-liquid separation unit for separation.
By providing the upstream solid-liquid separation unit, solid matter contained in wastewater such as circulating water from the water tank can be removed, and wastewater with less 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。本発明の脱窒処理装置の好ましい一態様では、ポンプの流量は、制御部によって処理水の濁度が所定の閾値の範囲となるように制御されることが好ましい。特に、脱窒処理装置が分岐流路を有さない場合、ポンプの流量は、制御部によって処理水の濁度が所定の閾値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. In a preferred embodiment of the denitrification treatment apparatus of the present invention, it is preferable that the flow rate of the pump is controlled by the control unit so that the turbidity of the treated water falls within a predetermined threshold range. In particular, when the denitrification treatment device does not have a branch flow path, the flow rate of the pump is preferably controlled by the control unit so that the turbidity of the treated water falls within a predetermined threshold range.

<濁度測定部>
本発明の脱窒処理装置の好ましい一態様では、リアクターの内部または下流に濁度測定部を有することが好ましい。リアクターの下流に濁度測定部を有することが脱窒処理装置の異常を早期発見する観点からより好ましい。
本発明では、処理水の濁度が常に200度以下の範囲であることが好ましい。処理水の濁度を確認することにより、脱窒用資材が水槽に混入する量を確認できる。処理水の濁度が200度以下であれば、浮上濾材の働きにより微細な脱窒用資材を除去しやすくなる。
処理水の濁度の上限値は、150度以下であることがより好ましく、100度以下であることが特に好ましい。
<Turbidity measurement unit>
In a preferred embodiment of the denitrification treatment apparatus of the present invention, it is preferable to have a turbidity measuring unit inside or downstream of the reactor. It is more preferable to have a turbidity measuring unit downstream of the reactor from the viewpoint of early detection of abnormalities in the denitrification treatment device.
In the present invention, it is preferable that the turbidity of the treated water is always in the range of 200 degrees or less. By checking the turbidity of the treated water, the amount of denitrifying material mixed in the water tank can be confirmed. When the turbidity of the treated water is 200 degrees or less, it becomes easy to remove fine denitrifying materials by the action of the floating filter medium.
The upper limit of the turbidity of the treated water is more preferably 150 degrees or less, and particularly preferably 100 degrees or less.

<分岐流路>
本発明の脱窒処理装置の好ましい一態様では、処理水を下流側固液分離部の上流へバイパスできる分岐流路を有することが好ましい。リアクターで処理された処理水は、分岐流路および下流側固液分離部を通過することによって固液分離され、脱窒用資材の濃度が低くなった後、固液分離水として水槽に戻されるか、循環水として再度リアクターへ導入されることが好ましい。
<Branch flow path>
In a preferred embodiment of the denitrification treatment apparatus of the present invention, it is preferable to have a branch flow path capable of bypassing the treated water to the upstream of the downstream solid-liquid separation portion. The treated water treated in the reactor is solid-liquid separated by passing through the branch flow path and the downstream solid-liquid separation part, and after the concentration of the denitrification material is lowered, it is returned to the water tank as solid-liquid separation water. Alternatively, it is preferable to introduce the circulating water into the reactor again.

<制御部>
本発明の脱窒処理装置は、ポンプの流量および/または分岐流路への切り替えを制御する制御部を有することが好ましい。
処理水の濁度が所定の閾値を超える場合、ポンプの流量を減らすか、ポンプを停止させて、排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。
または、処理水の濁度が所定の閾値を超える場合、処理水を下流側固液分離部の上流へバイパスさせるように分岐流路への切り替えをするように制御することが好ましい。制御部は、バルブおよび分岐バルブの開閉を制御することが好ましい。例えば、制御部は、リアクターで処理された処理水の濁度が所定の閾値を超えた場合に、分岐バルブを開状態とするように制御し、処理水を下流側固液分離部の上流へバイパスさせることが好ましい。この場合は、さらに制御部が、循環流路に配置されたバルブを閉状態とする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 and / or switching to the branch flow path of the pump.
When the turbidity of the treated water exceeds a predetermined threshold, it is preferable to reduce the flow rate of the pump or stop the pump to control the amount of wastewater flowing into the reactor.
Alternatively, when the turbidity of the treated water exceeds a predetermined threshold value, it is preferable to control the switching to the branch flow path so that the treated water is bypassed upstream of the downstream solid-liquid separation section. The control unit preferably controls the opening and closing of the valve and the branch valve. For example, the control unit controls the branch valve to be opened when the turbidity of the treated water treated in the reactor exceeds a predetermined threshold value, and the treated water is sent to the upstream of the downstream solid-liquid separation unit. It is preferable to bypass it. In this case, it is preferable that the control unit further controls the valve arranged in the circulation flow path so as to be closed.

<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。リアクター内部において脱窒用資材の下流に浮上濾材を充填する方法についても特に制限はない。
<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. There is no particular limitation on the method of filling the floating filter medium downstream of the denitrification material inside the reactor.

<飼育方法>
本発明の脱窒処理装置を用いて、排水(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 wastewater (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、排水(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、排水として、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, for denitrification materials placed in a container different from the water tank of the denitrification treatment device, although it depends on the water quality of wastewater (circulating water). It is preferable to add sulfur-oxidizing bacteria to acclimate the denitrification material. However, when water containing sulfur-oxidizing bacteria is used as wastewater, 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4に記載の構成の脱窒処理装置を準備した。すなわち、循環水として用いる排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、脱窒用資材および浮上濾材を含むリアクターと、濁度測定部と、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、分岐流路と、バルブおよび分岐バルブの開閉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。
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、脱窒用資材層の上側(下流側)に浮上濾材を充填率10体積%となるように充填させた。浮上濾材として、雪ヶ谷科学工業株式会社製の発泡PVA(ポリビニルアルコール)10mm角(キューブ状)である、気泡構造を有する樹脂製の多孔質体を用いた。この構成により、循環水を上向流として支持層、脱窒用資材層および浮上濾材をこの順で通過するようにした。
<Manufacturing of denitrification treatment equipment>
A denitrification treatment device having the configuration shown in FIG. 4 was prepared. That is, a water tank capable of storing wastewater used as circulating water, a filtration membrane (which also serves as an upstream solid-liquid separator and a downstream solid-liquid separator), a pump, a reactor containing a denitrifying material and a floating filter medium, and turbidity. The denitrification treatment apparatus of Example 1 having a degree measuring unit, a circulation flow path for returning the treated water treated by the reactor to the water tank, a branch flow path, and a control unit for controlling the opening and closing of the valve and the branch valve. Got ready.
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 a floating filter medium is filled on the upper side (downstream side) of the denitrification material layer with a filling rate of 10. It was filled so as to be% by volume. As the levitation filter medium, a foamed PVA (polyvinyl alcohol) 10 mm square (cube-shaped) resin porous body having a bubble structure manufactured by Yukigaya Kagaku Kogyo Co., Ltd. was used. With this configuration, the circulating water is used as an upward flow to pass through the support layer, the denitrification material layer, and the floating filter medium in this order.

<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、処理水の濁度が100度を超えた場合は、バルブ63を閉じ、分岐バルブ64を開き、分岐流路を介して過膜(上流側固液分離部および下流側固液分離部を兼ねる)の上流へ処理水をバイパスするように制御した。
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. When the turbidity of the treated water exceeds 100 degrees by the control unit, the valve 63 is closed, the branch valve 64 is opened, and the perimmembrane (upstream solid-liquid separation unit and downstream solidification) is passed through the branch flow path. It was controlled to bypass the treated water to the upstream of (which also serves as a liquid separation part).
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]:浮上濾材なし
実施例1の脱窒処理装置から、浮上濾材を除いて、比較例1の脱窒処理装置とした。
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。
[Comparative Example 1]: No floating filter medium The floating filter medium was removed from the denitrification treatment device of Example 1 to obtain the denitrification treatment device of Comparative Example 1.
Aquatic organisms were bred in the same manner as in Example 1 except that the denitrification treatment apparatus of Comparative Example 1 was used.

[評価]
リアクターで処理された処理水の濁度を、濁度測定部で測定した。得られた結果を下記表1に記載した。なお、処理水の濁度は、JIS K 0801「濁度自動計測器」に準じて測定した。
[Evaluation]
The turbidity of the treated water treated in the reactor was measured by the turbidity measuring unit. The results obtained are shown in Table 1 below. The turbidity of the treated water was measured according to JIS K 0801 "Turbidity automatic measuring instrument".

Figure 2021079324
Figure 2021079324

以上より、本発明の脱窒処理装置は、脱窒用資材が水槽に混入せず、処理水の濁度を低くできることがわかった。また、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たことがわかった。
一方、浮上濾材を用いなかった比較例1では、リアクターから流出した脱窒用資材が水槽に混入してしまい、処理水の濁度が高くなることがわかった。
From the above, it was found that the denitrification treatment apparatus of the present invention can reduce the turbidity of the treated water without mixing the denitrification material into the water tank. It was also found that the denitrification activity could be maintained high without the air bubbles covering the surface of the denitrification material.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which the floating filter medium was not used, it was found that the denitrifying material flowing out from the reactor was mixed in the water tank and the turbidity of the treated water became high.

[比較例2]:ガス除去部なし
実施例1の脱窒処理装置から、ガス除去部を除いて、比較例2の脱窒処理装置とした。
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 part The denitrifying treatment device of Comparative Example 2 was used by removing the gas removing part from the denitrifying treatment device of Example 1.
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.

以上の実施例および各比較例より、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 Examples and each Comparative Example, 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
25 浮上濾材
31 循環流路
32 分岐流路
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 濁度測定部
62 制御部
63 バルブ
64 分岐バルブ
p ポンプ
1 Sulfur 2 Carbonate 10 Denitrifying material 11 Water tank 12 Circulating water 21 Reactor 22 Denitrifying material layer 23 Support layer 24 Gas removing part 25 Floating filter medium 31 Circulation flow path 32 Branch flow path 41 Upstream side solid-liquid separation part 42 Solid Liquid separation water 51 Downstream solid-liquid separation unit 61 Turbidity measurement unit 62 Control unit 63 Valve 64 Branch valve p Pump

Claims (9)

脱窒用資材を含むリアクターに排水を上向流で通過させる脱窒処理装置であって、
前記脱窒用資材が硫黄および炭酸塩を含み、
前記リアクター内部、かつ前記脱窒用資材の下流に浮上濾材が充填され、
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 denitrification treatment device that allows wastewater to pass upward through a reactor containing denitrification materials.
The denitrification material contains sulfur and carbonate and contains
A floating filter medium is filled inside the reactor and downstream of the denitrification material.
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.
前記浮上濾材が気泡構造を有する樹脂製の多孔質体である、請求項1に記載の脱窒処理装置。 The denitrification treatment apparatus according to claim 1, wherein the floating filter medium is a resin-made porous body having a bubble structure. 前記排水を循環水として用い、
前記循環水を貯水できる水槽と、
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を有する、請求項1または2に記載の脱窒処理装置。
Using the wastewater as circulating water,
A water tank that can store the circulating water and
The denitrification treatment apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a circulation flow path for returning the treated water treated in the reactor to the water tank.
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を有する、請求項3に記載の脱窒処理装置。 The denitrification treatment apparatus according to claim 3, further comprising an upstream solid-liquid separation unit that is arranged upstream of the reactor and solid-liquid separates the circulating water. 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濁度測定部を有し、
制御部を有し、
前記制御部は、前記処理水の濁度が所定の閾値を超えた場合に前記ポンプの流量を減らすように制御する、請求項3または4に記載の脱窒処理装置。
It has a pump between the water tank and the reactor
It has a turbidity measuring unit inside or downstream of the reactor.
Has a control unit
The denitrification treatment device according to claim 3 or 4, wherein the control unit controls to reduce the flow rate of the pump when the turbidity of the treated water exceeds a predetermined threshold value.
前記リアクターの内部または下流に濁度測定部を有し、
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を有し、
前記処理水を前記下流側固液分離部の上流へバイパスできる分岐流路を有し、
制御部を有し、
前記制御部は、前記処理水の濁度が所定の閾値を超えた場合に前記処理水を前記下流側固液分離部の上流へバイパスさせる、請求項3または4に記載の脱窒処理装置。
It has a turbidity measuring unit inside or downstream of the reactor.
It has a downstream solid-liquid separation section that is arranged downstream of the reactor and solid-liquid separates the treated water.
It has a branch flow path that allows the treated water to be bypassed upstream of the downstream solid-liquid separation section.
Has a control unit
The denitrification treatment apparatus according to claim 3 or 4, wherein the control unit bypasses the treated water to the upstream of the downstream solid-liquid separation unit when the turbidity of the treated water exceeds a predetermined threshold value.
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を有し、
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6に記載の脱窒処理装置。
It has an upstream solid-liquid separator located upstream of the reactor and solid-liquid separates the circulating water.
The denitrification treatment apparatus according to claim 6, 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1〜7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 7, wherein the carbonate has a particle size of less than 5 mm.
前記浮上濾材の前記リアクターに対する充填率が1〜30体積%である、請求項1〜8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 8, wherein the filling rate of the floating filter medium with respect to the reactor is 1 to 30% by volume.
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