特開 2024-117959 脱窒処理装置および注水装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024117959

(43)【公開日】2024-08-30

(54)【発明の名称】脱窒処理装置および注水装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/34 20230101AFI20240823BHJP

   C02F 3/06 20230101ALI20240823BHJP

【ＦＩ】

C02F3/34 101B

C02F3/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023024076

(22)【出願日】2023-02-20

(71)【出願人】

【識別番号】501438773

【氏名又は名称】一般財団法人畜産環境整備機構

(71)【出願人】

【識別番号】506370331

【氏名又は名称】群立機器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 康男

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 是文

【テーマコード（参考）】

4D003

4D040

【Ｆターム（参考）】

4D003AA01

4D003BA02

4D003CA07

4D003DA01

4D003DA04

4D003DA07

4D003EA01

4D003EA23

4D003EA30

4D003FA10

4D040AA04

4D040AA12

4D040AA13

4D040AA34

(57)【要約】

【課題】脱窒用硫黄資材を使用して硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理水を脱窒する場合に装置構成の簡略化が可能な脱窒処理装置および注水装置を提供する。
【解決手段】脱窒処理装置は、脱窒用硫黄資材によって形成される資材層の内部に硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理水を注入する注水装置を備える。注水装置は、少なくとも一部が資材層に埋設される可撓性チューブ１１１を備える。可撓性チューブ１１１は、その可撓性チューブ１１１の内部への被処理水ＰＷの圧送時に拡張されて被処理水ＰＷを資材層へ放出する放水スリット１１１ｓを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

硫黄酸化脱窒細菌を表面に増殖させかつ脱窒用電子供与体としての硫黄を供給する脱窒用硫黄資材と、該脱窒用硫黄資材を堆積させる処理槽と、該処理槽に堆積した前記脱窒用硫黄資材によって形成される資材層の内部に硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理水を注入する注水装置と、を備え、
前記注水装置は、少なくとも一部が前記資材層に埋設される可撓性チューブと、該可撓性チューブの内部へ前記被処理水を圧送するポンプとを備え、
前記可撓性チューブは、該可撓性チューブの内部への前記被処理水の圧送時に拡張されて前記被処理水を前記資材層へ放出する放水スリットを有することを特徴とする、脱窒処理装置。

【請求項2】

前記可撓性チューブは、該可撓性チューブの先端部の周方向に延びる複数の前記放水スリットを有することを特徴とする、請求項１に記載の脱窒処理装置。

【請求項3】

前記注水装置は、前記可撓性チューブの先端に取り付けられる先鋭形状のプラグをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の脱窒処理装置。

【請求項4】

前記注水装置は、前記可撓性チューブの内部に収容されて前記可撓性チューブの前記資材層への差し込みを可能にする棒状の剛性部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の脱窒処理装置。

【請求項5】

前記ポンプは、カスケードポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の脱窒処理装置。

【請求項6】

前記被処理水が前記処理槽に堆積した前記資材層を通過することで脱窒されて前記処理槽の上部に貯留される処理水を前記処理槽の外部へ流出させる処理水流出部をさらに備え、
前記処理水流出部は、上下に延びて下端に前記処理水の入口を有する導入管と、前記導入管の周壁に連結されて前記導入管から前記処理槽の外部へ前記処理水を流出させる導出管と、前記導入管の前記入口に対向して前記入口の下方に間隙をあけて配置されるとともに前記入口の外縁よりも外側に外縁を有する遮蔽部材と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の脱窒処理装置。

【請求項7】

前記遮蔽部材の上面は、前記導入管の前記入口と同心で上向きに凸の円錐状の傾斜面であることを特徴とする、請求項６に記載の脱窒処理装置。

【請求項8】

硫黄酸化脱窒細菌を表面に増殖させかつ脱窒用電子供与体としての硫黄を供給する脱窒用硫黄資材によって形成される資材層の内部に硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理水を注入する注水装置であって、
少なくとも一部が前記資材層に埋設される可撓性チューブを備え、
前記可撓性チューブは、該可撓性チューブの内部への前記被処理水の圧送時に拡張されて前記被処理水を前記資材層へ放出する放水スリットを有することを特徴とする、注水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、脱窒処理装置および注水装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から養豚排水等に含まれる硝酸性窒素および亜硝酸性窒素（以下、「NOx-N」と表記する。）を除去するための脱窒用硫黄資材が知られている（下記特許文献１を参照）。この脱窒用硫黄資材は、粉末硫黄、マグネサイトを含むアルカリ剤、および界面活性剤を含む（ただし、水不溶性または難溶性のバインダーで一体化された脱窒用硫黄資材を除く）。この脱窒用硫黄資材は、養豚排水処理施設等における硫黄脱窒法において、簡便に使用でき、脱窒性能が高く、かつ製造方法が容易である。

【0003】

特許文献１に記載された硫黄脱窒用資材は、形状が砂に類似する顆粒である。この資材を脱窒処理に用いる場合、この資材を槽に充填して形成した資材層に被処理水を下向流または上向流で均一に浸透させ、被処理水と資材層中の資材とを偏りなく接触させることが不可欠である。被処理水と資材との十分な接触を確保するための装置として、公知の下向流式または上向流式の砂ろ過装置が候補になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６９３５６５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記のような砂ろ過装置では、微細な砂が槽底に脱落して処理対象液の円滑な流入または流出を阻害することを防ぐために、支持砂利層と集散水装置の設置が不可欠である。このため、砂ろ過装置を硫黄脱窒装置に転用すると、装置の構造が複雑になり、装置製作の初期費用が高くなるという課題がある。できるだけ安価に硫黄脱窒装置を導入するためには、装置構造を単純化し制作費を下げることが重要である。

【0006】

本発明は、脱窒用硫黄資材を使用してNOx-Nを含む被処理水を脱窒する場合に、上記の課題を解決して、装置構成が簡略化された脱窒処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る脱窒処理装置は、硫黄酸化脱窒細菌を表面に増殖させかつ脱窒用電子供与体としての硫黄を供給する脱窒用硫黄資材と、該脱窒用硫黄資材を堆積させる処理槽と、該処理槽に堆積した前記脱窒用硫黄資材によって形成される資材層の内部にNOx-Nすなわち硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理水を注入する注水装置と、を備え、前記注水装置は、少なくとも一部が前記資材層に埋設される可撓性チューブと、該可撓性チューブの内部へ前記被処理水を圧送するポンプとを備え、前記可撓性チューブは、該可撓性チューブの内部への前記被処理水の圧送時に拡張されて前記被処理水を前記資材層へ放出する放水スリットを有する。

【0008】

前記脱窒処理装置において、前記可撓性チューブは、該可撓性チューブの先端部の周方向に延びる複数の前記放水スリットを有してもよい。

【0009】

前記脱窒処理装置において、前記注水装置は、前記可撓性チューブの先端に取り付けられる先鋭形状のプラグをさらに備えてもよい。

【0010】

前記脱窒処理装置において、前記注水装置は、前記可撓性チューブの内部に収容されて前記可撓性チューブの前記資材層への差し込みを可能にする棒状の剛性部材をさらに備えてもよい。

【0011】

前記脱窒処理装置において、前記ポンプは、カスケードポンプであってもよい。

【0012】

前記脱窒処理装置は、前記被処理水が前記処理槽に堆積した前記資材層を通過することで脱窒されて前記処理槽の上部に貯留される処理水を前記処理槽の外部へ流出させる処理水流出部をさらに備え、前記処理水流出部は、上下に延びて下端に前記処理水の入口を有する導入管と、前記導入管の周壁に連結されて前記導入管から前記処理槽の外部へ前記処理水を流出させる導出管と、前記導入管の前記入口に対向して前記入口の下方に間隙をあけて配置されるとともに前記入口の外縁よりも外側に外縁を有する遮蔽部材と、を備えてもよい。

【0013】

前記脱窒処理装置において、前記遮蔽部材の上面は、前記導入管の前記入口と同心で上向きに凸の円錐状の傾斜面であってもよい。

【0014】

本発明の一態様に係る注水装置は、硫黄酸化脱窒細菌を表面に増殖させかつ脱窒用電子供与体としての硫黄を供給する脱窒用硫黄資材によって形成される資材層の内部にNOx-Nすなわち硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理水を注入する注水装置であって、少なくとも一部が前記資材層に埋設される可撓性チューブを備え、前記可撓性チューブは、該可撓性チューブの内部への前記被処理水の圧送時に拡張されて前記被処理水を前記資材層へ放出する放水スリットを有する。

【発明の効果】

【0015】

本発明の上記各態様によれば、脱窒用硫黄資材を使用してNOx-Nを含む被処理水を脱窒する場合に、上記従来の上向流式または下向流式の砂ろ過装置よりも装置構成が簡略化された脱窒処理装置および注水装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る脱窒処理装置および注水装置の実施形態を示す断面図。

【図2】図１の注水装置の可撓性チューブ、プラグ、および剛性部材の断面図。

【図3】図１の注水装置のポンプとその周辺の構成の一例を示す概略図。

【図4】図１の脱窒処理装置の処理水流出部の構成の一例を示す斜視図。

【図5】図４の処理水流出部の変形例を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して本発明に係る脱窒処理装置および注水装置の実施形態を説明する。

【0018】

図１は、本発明に係る脱窒処理装置および注水装置の実施形態を示す概略的な断面図である。本実施形態の脱窒処理装置１００は、たとえば、養豚排水などの排水ＤＷを前処理施設１０に流入させて膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）により生物処理と膜分離を行ったろ過水を被処理水ＰＷとし、その被処理水ＰＷに残留するNOx-Nを除去する脱窒処理を行う装置である。

【0019】

NOx-Nは、たとえば、家畜の糞尿に含まれるアンモニウムが酸化されて酸化窒素の形で存在する窒素のことであり、被処理水ＰＷ中ではそれぞれ硝酸イオンおよび亜硝酸イオンとして存在する。水質汚濁防止法では、「アンモニア、アンモニウム化合物、亜硝酸化合物、及び硝酸化合物」が有害物質の一項目として規制されている。この規制項目を以下「硝酸性窒素等」と略称する。

【0020】

図１に示す例において、脱窒処理装置１００の前段に設置される前処理施設１０は、たとえば、活性汚泥曝気槽１１と、膜分離槽１２と、膜ユニット１３と、を備えるＭＢＲ処理施設である。養豚排水などの排水ＤＷは、たとえば、活性汚泥曝気槽１１へ流入して撹拌され、活性汚泥曝気槽１１から隔壁を越えて膜分離槽１２へ流入する。膜ユニット１３は、たとえば、膜分離槽１２内に配置され、排水ＤＷ中の活性汚泥等をろ過し、NOx-Nを含むろ過水を通過させる。

【0021】

本実施形態の脱窒処理装置１００は、処理槽１０１と、脱窒用硫黄資材１０２と、注水装置１１０と、を備えている。また、図１に示す例において、脱窒処理装置１００は、たとえば、処理水流出部１２０と、エアブロー装置１３０と、を備えている。処理槽１０１は、たとえば、金属製、コンクリート製、または樹脂製のタンクであり、覆蓋を設けてもよい。

【0022】

脱窒用硫黄資材１０２は、たとえば、粉末硫黄、マグネサイトを含むアルカリ剤、および界面活性剤を含み、資材表面で硫黄酸化脱窒細菌を増殖させる微生物担体として機能する。硫黄酸化脱窒細菌は、硫黄を利用してNOx-Nを窒素ガスに還元すると同時に硫酸イオンを生成する硫黄脱窒反応を行う。すなわち、脱窒用硫黄資材１０２は、硫黄酸化脱窒細菌を表面に馴養しかつ脱窒の電子供与体としての硫黄を供給する。脱窒用硫黄資材１０２は、処理槽１０１に収容され、その処理槽１０１の底部から所定の高さまで堆積して資材層１０３を形成する。

【0023】

注水装置１１０は、たとえば、少なくとも一部が資材層１０３に埋設される一本以上の可撓性チューブ１１１を備えている。可撓性チューブ１１１の本数は、たとえば、被処理水ＰＷの流量に応じて増減させることができる。可撓性チューブ１１１の素材としては、たとえば、ポリウレタンなど、弾性を有する樹脂材料を用いることができる。

【0024】

また、注水装置１１０は、たとえば、可撓性チューブ１１１の内部へ被処理水ＰＷを圧送するポンプ１１２を備えていてもよい。ポンプ１１２は、たとえば、カスケードポンプが好適である。カスケードポンプは、たとえば、２００［ｌ／ｍ］以下の小流量において他のポンプと比較して高い圧力を出力することができ、他のポンプと比べて小型で、メンテナンスが容易である。ポンプ１１２の出口には、たとえば、逆止弁１１３が設けられている。

【0025】

図２は、図１の注水装置１１０の可撓性チューブ１１１、プラグ１１４、および剛性部材１１５の断面図である。注水装置１１０は、たとえば、可撓性チューブ１１１に加え、プラグ１１４を備えていてもよく、剛性部材１１５を備えていてもよい。なお、処理槽１０１内に可撓性チューブ１１１を配置した状態で脱窒用硫黄資材１０２を投入して、資材層１０３に可撓性チューブ１１１を埋設する場合、注水装置１１０は、プラグ１１４および剛性部材１１５を有しなくてもよい。

【0026】

図２に示すように、可撓性チューブ１１１は、たとえば、一つ以上の放水スリット１１１ｓを有している。放水スリット１１１ｓは、たとえば、ニッパーやカッターなどの工具によって可撓性チューブ１１１に切れ目を入れることによって形成することができる。図２の拡大図Ａに示すように、可撓性チューブ１１１内へ被処理水ＰＷが圧送されておらず、可撓性チューブ１１１の内側と外側の圧力差がない状態において、放水スリット１１１ｓは可撓性チューブ１１１の弾性によって閉じている。

【0027】

また、図２の拡大図Ｂに示すように、可撓性チューブ１１１内へ被処理水ＰＷが圧送されて、可撓性チューブ１１１の内側の圧力が外側の圧力よりも高くなると、放水スリット１１１ｓが拡張され、放水スリット１１１ｓから資材層１０３へ被処理水ＰＷが放出される。しかし、被処理水ＰＷの圧送が停止されて、可撓性チューブ１１１の内側と外側の圧力差が低くなると、図２の拡大図Ａに示すように、可撓性チューブ１１１の弾性によって放水スリット１１１ｓが閉じる。

【0028】

図２に示す例において、可撓性チューブ１１１は、たとえば、可撓性チューブ１１１の先端部の周方向に延びる複数の放水スリット１１１ｓを有している。たとえば、可撓性チューブ１１１の外径が１２［ｍｍ］、内径が１０［ｍｍ］である場合、可撓性チューブ１１１の周方向における各々の放水スリット１１１ｓの長さは、可撓性チューブ１１１の外周面の周長の１／３以下にすることができる。

【0029】

また、複数の放水スリット１１１ｓは、可撓性チューブ１１１の長さ方向に間隔をあけて形成することができる。この場合、可撓性チューブ１１１の長さ方向に隣り合う放水スリット１１１ｓは、可撓性チューブ１１１の周方向に位置をずらして形成することができる。たとえば、可撓性チューブ１１１の長さ方向に隣り合う放水スリット１１１ｓを、可撓性チューブ１１１の周方向に１８０度ずらして形成することができる。

【0030】

これにより、可撓性チューブ１１１の周方向に延びる複数の放水スリット１１１ｓを、可撓性チューブ１１１の外周面の両側に交互に形成することができる。また、可撓性チューブ１１１の長手方向に隣り合う放水スリット１１１ｓを、所定の角度ずつ周方向にずらして形成してもよい。これにより、可撓性チューブ１１１の周方向に延びる複数の放水スリット１１１ｓを、可撓性チューブ１１１の外周面に間隔をあけて螺旋状に形成することができる。

【0031】

なお、放水スリット１１１ｓは、可撓性チューブ１１１の内側と外側の圧力差が小さいときに可撓性チューブ１１１の弾性によって閉じるものであれば、可撓性チューブ１１１の周方向に延びる構成に限定されない。たとえば、放水スリット１１１ｓは、可撓性チューブ１１１の長手方向に延びていてもよく、十字型、アスタリスク型、または放射状に形成されていてもよい。

【0032】

プラグ１１４は、たとえば、円錐形や角錐形など、先端が尖った先鋭形状を有する金属製の部材である。プラグ１１４は、たとえば、可撓性チューブ１１１の先端の開口部から可撓性チューブ１１１の内側に挿入され、図示を省略するホースバンドなどの締結具によって可撓性チューブ１１１の先端に取り付けられる。可撓性チューブ１１１の先端部の内側に挿入されるプラグ１１４の基端部は、たとえば、可撓性チューブ１１１の内径と等しいか、それよりも僅かに大きい外径を有する円筒状または円柱状の形状を有している。

【0033】

剛性部材１１５は、可撓性チューブ１１１の内部に収容される棒状の部材である。剛性部材１１５は、たとえば、図１に示す資材層１０３に可撓性チューブ１１１を埋設する際に、可撓性チューブ１１１を資材層１０３へ差し込むことを可能にする剛性を有している。剛性部材１１５としては、たとえば、農業用資材として流通しているグラスファイバーポールなどを使用することが可能である。

【0034】

剛性部材１１５の長さは、たとえば、可撓性チューブ１１１の長さよりも短くされる。これにより、可撓性チューブ１１１の基端部の可撓性を確保することができる。また、剛性部材１１５は、プラグ１１４に固定されていてもよく、プラグ１１４に固定されていなくてもよい。なお、プラグ１１４を使用せず、たとえば、剛性部材１１５の先端を可撓性チューブ１１１の先端から突出させ、可撓性チューブ１１１を剛性部材１１５の外周にホースバンドなどの締結部材によって固定することも可能である。

【0035】

図３は、図１の注水装置１１０のポンプ１１２とその周辺の構成の一例を示す概略図である。ポンプ１１２の入口と前処理施設１０の膜ユニット１３とを接続する配管には、たとえば、逆止弁１１６が設けられている。また、ポンプ１１２の出口に接続された配管には、たとえば、アキュムレータ１１７が設けられている。

【0036】

また、ポンプ１１２は、たとえば、制御回路１１２ｃと、圧力センサ１１２ｓと、フロースイッチ１１２ｆとを備えている。制御回路１１２ｃは、たとえば、圧力センサ１１２ｓとフロースイッチ１１２ｆとを併用してポンプ１１２を制御する。これにより、ポンプ１１２は、前処理施設１０から可撓性チューブ１１１へ被処理水ＰＷを一定の圧力で圧送することができる。

【0037】

図４は、図１の脱窒処理装置１００の処理水流出部１２０の構成の一例を示す斜視図である。図１に示すように、可撓性チューブ１１１へ圧送された被処理水ＰＷは、放水スリット１１１ｓから放出されて処理槽１０１に堆積した資材層１０３を通過する。これにより、被処理水ＰＷに含まれるNOx-Nが除去され、被処理水ＰＷは、脱窒されて硝酸性窒素等が低減された処理水ＴＷとなって、処理槽１０１の上部に貯留される。

【0038】

処理水流出部１２０は、処理槽１０１の上部に貯留された処理水ＴＷを処理槽１０１の外部へ流出させる。処理水流出部１２０は、たとえば、図４に示すように、導入管１２１と、導出管１２２と、遮蔽部材１２３と、を備えている。

【0039】

導入管１２１は、たとえば、鉛直方向の上下に延び、下端に処理水ＴＷの入口１２１ｉを有し、上端は開放されている。導入管１２１の上端は、処理水ＴＷの液面よりも上方に位置し、導入管１２１の下端は、処理水ＴＷの液面下に位置している。これにより、導入管１２１は、サイホンブレーカとして機能し、導入管１２１と導出管１２２によってサイホンが形成されて処理槽１０１内の処理水ＴＷの水位が所定の水位よりも低下するのを防止する。また、導入管１２１は、たとえば、処理水ＴＷの入口１２１ｉの周囲に、導入管１２１の径方向に突出するフランジ１２１ｆを有している。

【0040】

導出管１２２は、たとえば、処理水ＴＷの液面下で導入管１２１の周壁に連結され、導入管１２１から処理槽１０１の外部へ処理水ＴＷを流出させる。遮蔽部材１２３は、導入管１２１の入口１２１ｉに対向して、入口１２１ｉの下方に間隙をあけて配置される。遮蔽部材１２３は、たとえば、導入管１２１の入口１２１ｉの外縁よりも外側に外縁を有する円板状の形状を有し、ボルトなどの締結部材によって導入管１２１のフランジ１２１ｆに固定されている。

【0041】

図５は、図４に示す処理水流出部１２０の変形例を示す斜視図である。この変形例において、処理水流出部１２０の導入管１２１は、フランジ１２１ｆを有しない。また、処理水流出部１２０は、たとえば、導入管１２１の下端部を包囲する円筒状の包囲部１２４を有している。包囲部１２４の上端は、たとえば、導入管１２１の下端よりも上方に位置し、包囲部１２４の下端は、導入管１２１の下端よりも下方に位置している。

【0042】

また、包囲部１２４は、たとえば、複数の支持部材１２４ｓを介して導入管１２１に固定されている。さらに、処理水流出部１２０の遮蔽部材１２３の上面は、たとえば、導入管１２１の入口１２１ｉと同心で、上向きに凸の円錐状の傾斜面１２３ａである。遮蔽部材１２３は、たとえば、ボルトなどの締結部材によって包囲部１２４に固定されている。遮蔽部材１２３の底面は、たとえば、平坦な面である。

【0043】

エアブロー装置１３０は、たとえば、エアコンプレッサ１３１と、逆止弁１３２とを備え、注水装置１１０のメンテンナンス時に、圧縮された高圧の空気を可撓性チューブ１１１の内部へ供給する。より具体的には、エアコンプレッサ１３１と逆止弁１３２は、たとえば、複数の可撓性チューブ１１１へ被処理水ＰＷを供給する給水マニホールドに接続された給気ラインに設けられている。

【0044】

たとえば、可撓性チューブ１１１の内部へ被処理水ＰＷとともに懸濁物質が侵入し、放水スリット１１１ｓから資材層１０３への被処理水ＰＷの放出性能が低下した場合には、ポンプ１１２による被処理水ＰＷの圧送を一時的に停止する。その後、エアブロー装置１３０のエアコンプレッサ１３１を作動させ、エアコンプレッサ１３１から、逆止弁１３２、吸気ラインおよび給水マニホールドを介して、圧縮空気を可撓性チューブ１１１の内部へ供給する。これにより、可撓性チューブ１１１の内部の懸濁物質を、圧縮空気とともに放水スリット１１１ｓから放出させ、放水スリット１１１ｓから資材層１０３への被処理水ＰＷの放出性能を回復させることができる。

【0045】

以下、本実施形態の脱窒処理装置１００および注水装置１１０の作用について、前述の従来技術との対比に基づいて説明する。たとえば、養豚排水などの排水ＤＷに対しては、硝酸性窒素等の排水基準が定められており、排水ＤＷに含まれるNOx-Nを除去することで、硝酸性窒素等を基準値以下に低減する必要がある。前述の特許文献１に記載された脱窒用硫黄資材を使用することで、排水ＤＷに含まれるNOx-Nを除去して硝酸性窒素等を規制値以下に低減することができる。しかし、前述の下向流式または上向流式の砂ろ過装置の構造を転用すると、装置構成が複雑化して初期費用が増加するおそれがある。

【0046】

この課題を解決するために、支持砂利層および集散水装置の無い単純な槽に脱窒用硫黄資材１０２を投入し、資材層１０３の上部から被処理水ＰＷを注入するための複数本の筒状物を、先端が槽の底部に達するように挿入し、筒状物の先端から処理対象液を流出させる手法も考えられる。この場合、筒状物の先端にストレナー状部材やメッシュ状部材を装着しても、脱窒用硫黄資材１０２の貫入を完全には防ぐことができず、筒状物の閉塞が発生する。

【0047】

これに対し、本実施形態の脱窒処理装置１００は、前述のように、硫黄酸化脱窒細菌を表面に増殖させかつ脱窒用電子供与体としての硫黄を供給する脱窒用硫黄資材１０２と、その脱窒用硫黄資材１０２を堆積させる処理槽１０１と、を備えている。また、脱窒処理装置１００は、処理槽１０１に堆積した脱窒用硫黄資材１０２によって形成される資材層１０３の内部にNOx-Nすなわち硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理水を注入する注水装置１１０を備えている。この注水装置１１０は、少なくとも一部が資材層１０３に埋設される可撓性チューブ１１１と、その可撓性チューブ１１１の内部へ被処理水ＰＷを圧送するポンプ１１２とを備えている。そして、可撓性チューブ１１１は、その可撓性チューブ１１１の内部への被処理水ＰＷの圧送時に拡張されて被処理水ＰＷを資材層１０３へ放出する放水スリット１１１ｓを有している。

【0048】

このような構成により、本実施形態の脱窒処理装置１００によれば、NOx-Nを含む被処理水ＰＷをポンプ１１２によって可撓性チューブ１１１へ圧送することができる。その結果、可撓性チューブ１１１の内圧が上昇して放水スリット１１１ｓが拡張され、放水スリット１１１ｓから資材層１０３の内部へ被処理水ＰＷが放出され、被処理水ＰＷと粉末または顆粒状の脱窒用硫黄資材１０２とを十分に接触させることができる。このように、被処理水ＰＷが脱窒用硫黄資材１０２と十分に接触することで、被処理水ＰＷに含まれるNOx-Nが効率よく除去され、硝酸性窒素等が十分に低減された処理水ＴＷとなって、処理槽１０１の上部に貯留される。

【0049】

また、資材層１０３が閉塞した場合には、たとえば、資材層１０３から可撓性チューブ１１１を抜き取り、資材層１０３を構成する脱窒用硫黄資材１０２を洗浄した後に、可撓性チューブ１１１を資材層１０３に埋設することができる。この際、たとえば、高圧洗浄ノズルを使用することで、資材層１０３に可撓性チューブ１１１を容易に埋設することができる。したがって、本実施形態の脱窒処理装置１００によれば、上記従来の砂ろ過装置のような装置底部の集散水装置や支持砂利層などを設ける必要がなく、装置構成を簡略化することができる。

【0050】

また、可撓性チューブ１１１の放水スリット１１１ｓは、可撓性チューブ１１１の内部へ被処理水ＰＷが圧送されて可撓性チューブ１１１の内圧が上昇することで、拡張されて被処理水ＰＷを放出する。しかし、被処理水ＰＷの圧送が停止されて可撓性チューブ１１１の内圧が低下すると、可撓性チューブ１１１の弾性によって放水スリット１１１ｓが閉じるように復元する。

【0051】

これにより、可撓性チューブ１１１の放水スリット１１１ｓに顆粒状または粉末状の脱窒用硫黄資材１０２が侵入することが防止され、放水スリット１１１ｓの閉塞が防止される。なお、可撓性チューブ１１１に放水スリット１１１ｓを設ける代わりに、可撓性チューブ１１１の先端にストレナーを取り付けたり、ＳＵＳメッシュで覆ったＴ字型の配管部材を取り付けたりすることが考えられる。しかし、このような構成では、ストレナーやＳＵＳメッシュが脱窒用硫黄資材１０２によって目詰まりを生じて閉塞されたり、資材層１０３からの抜き取りや資材層１０３への再挿入時に破損したりする場合がある。

【0052】

また、本実施形態の脱窒処理装置１００において、可撓性チューブ１１１は、その可撓性チューブ１１１の先端部の周方向に延びる複数の放水スリット１１１ｓを有している。

【0053】

この構成により、可撓性チューブ１１１の内部への被処理水ＰＷの圧送時に、放水スリット１１１ｓから資材層１０３の内部へ被処理水ＰＷを放射状に放出させ、脱窒用硫黄資材１０２による被処理水ＰＷの処理効率を向上させることができる。また、可撓性チューブ１１１の内部への被処理水ＰＷの圧送が停止されて可撓性チューブ１１１の内圧が低下したときに、可撓性チューブ１１１の弾性によって放水スリット１１１ｓを閉じやすくすることができる。

【0054】

また、本実施形態の脱窒処理装置１００において、注水装置１１０は、可撓性チューブ１１１の先端に取り付けられる先鋭形状のプラグ１１４をさらに備えている。

【0055】

この構成により、たとえば、資材層１０３から可撓性チューブ１１１を抜き取って資材層１０３を洗浄した後に、資材層１０３に可撓性チューブ１１１を容易に挿入することが可能になる。より具体的には、可撓性チューブ１１１を介して先鋭形状のプラグ１１４に力を加えると、プラグ１１４の先端が資材層１０３に差し込まれ、プラグ１１４に続く可撓性チューブ１１１を資材層１０３に差し込むことができる。

【0056】

また、本実施形態の脱窒処理装置１００において、注水装置１１０は、可撓性チューブ１１１の内部に収容されて可撓性チューブ１１１の資材層１０３への差し込みを可能にする棒状の剛性部材１１５をさらに備えている。

【0057】

この構成により、たとえば、資材層１０３から可撓性チューブ１１１を抜き取って資材層１０３を洗浄した後に、資材層１０３に可撓性チューブ１１１を容易に挿入することが可能になる。より具体的には、可撓性チューブ１１１の外部から可撓性チューブ１１１を介して可撓性チューブ１１１の内部の剛性部材１１５に力を加え、可撓性チューブ１１１を資材層１０３に差し込むことができる。

【0058】

また、本実施形態の脱窒処理装置１００において、ポンプ１１２は、カスケードポンプである。

【0059】

この構成により、他の種類のポンプと比較して、ポンプ１１２を小型化しつつ、高い圧力を出力することができる。したがって、前処理施設１０の膜ユニットから被処理水ＰＷを吸引するポンプと、可撓性チューブ１１１へ被処理水ＰＷを圧送するポンプを、一台のポンプ１１２で賄うことが可能になる。また、前処理施設１０と脱窒処理装置１００との間に被処理水ＰＷを一時的に貯留する槽を設ける必要がなくなる。

【0060】

また、本実施形態の脱窒処理装置１００は、被処理水ＰＷが処理槽１０１に堆積した資材層１０３を通過することで脱窒されて処理槽１０１の上部に貯留される処理水ＴＷを処理槽１０１の外部へ流出させる処理水流出部１２０をさらに備えている。この処理水流出部１２０は、導入管１２１と、導出管１２２と、遮蔽部材１２３とを備える。導入管１２１は、上下に延びて下端に処理水ＴＷの入口１２１ｉを有する。導出管１２２は、導入管１２１の周壁に連結されて導入管１２１から処理槽１０１の外部へ処理水ＴＷを流出させる。遮蔽部材１２３は、導入管１２１の入口１２１ｉに対向して入口１２１ｉの下方に間隙をあけて配置されるとともに、入口１２１ｉの外縁よりも外側に外縁を有する。

【0061】

このような構成により、脱窒用硫黄資材１０２が脱窒によって発生する窒素ガスによって舞い上がり処理水ＴＷとともに処理槽１０１から流出するのを防止できる。より詳細には、可撓性チューブ１１１の放水スリット１１１ｓから処理槽１０１に堆積した資材層１０３の内部へ放出された被処理水ＰＷは、資材層１０３を通過して処理水ＴＷとなる。このとき、上方へ向かう処理水ＴＷの流れや、資材層１０３を構成する脱窒用硫黄資材１０２の表面でNOx-Nが還元されて発生する窒素ガスの気泡とともに、脱窒用硫黄資材１０２が浮上して処理槽１０１から流出しやすくなる。

【0062】

しかし、処理槽１０１から処理水ＴＷを流出させる処理水流出部１２０の導入管１２１の入口１２１ｉの下方には、入口１２１ｉに間隙をあけて対向して配置されるとともに、入口１２１ｉの外縁よりも外側に外縁を有する遮蔽部材１２３が配置されている。そのため、導入管１２１の入口１２１ｉへ向けて浮上する脱窒用硫黄資材１０２は、遮蔽部材１２３によって遮られて沈降するか、または、遮蔽部材１２３の底面に沿って導入管１２１の入口１２１ｉの外縁よりも外側へ移動してから浮上する。したがって、脱窒用硫黄資材１０２が処理水ＴＷとともに導入管１２１の入口１２１ｉに侵入することが防止され、脱窒用硫黄資材１０２が処理槽１０１から流出するのを防止できる。

【0063】

また、図５に示す本実施形態の脱窒処理装置１００の処理水流出部１２０の変形例において、遮蔽部材１２３の上面は、導入管１２１の入口１２１ｉと同心で上向きに凸の円錐状の傾斜面１２３ａである。

【0064】

このような構成により、仮に処理水ＴＷとともに脱窒用硫黄資材１０２が遮蔽部材１２３と包囲部１２４との間の隙間に入り込んだとしても、遮蔽部材１２３の上面に脱窒用硫黄資材１０２が堆積するのを防止できる。より具体的には、処理水ＴＷとともに遮蔽部材１２３と包囲部１２４との間の隙間に入り込んだ脱窒用硫黄資材１０２が沈降して遮蔽部材１２３の上面に到達すると、堆積することなく傾斜面１２３ａに沿って滑り落ちる。これにより、遮蔽部材１２３の上面に脱窒用硫黄資材１０２が堆積するのを防止できる。

【0065】

また、本実施形態の注水装置１１０は、硫黄酸化脱窒細菌を表面に増殖させかつ脱窒用電子供与体としての硫黄を供給する脱窒用硫黄資材１０２によって形成される資材層１０３の内部にNOx-Nすなわち硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理水ＰＷを注入する装置である。注水装置１１０は、少なくとも一部が資材層１０３に埋設される可撓性チューブ１１１を備えている。可撓性チューブ１１１は、その可撓性チューブ１１１の内部への被処理水ＰＷの圧送時に拡張されて被処理水ＰＷを資材層１０３へ放出する放水スリット１１１ｓを有している。

【0066】

このような構成により、NOx-Nを含む被処理水ＰＷが可撓性チューブ１１１へ圧送されて、可撓性チューブ１１１の内圧が上昇すると、放水スリット１１１ｓが拡張され、放水スリット１１１ｓから資材層１０３の内部へ被処理水ＰＷが放出される。これにより、被処理水ＰＷと粉末または顆粒状の脱窒用硫黄資材１０２とを十分に接触させ、被処理水ＰＷに含まれるNOx-Nを効率よく除去することができ、排水規制項目である硝酸性窒素等が十分に低減された処理水ＴＷが得られる。

【0067】

また、資材層１０３が閉塞した場合には、たとえば、資材層１０３から可撓性チューブ１１１を抜き取り、資材層１０３を構成する脱窒用硫黄資材１０２を洗浄した後に、可撓性チューブ１１１を資材層１０３に埋設することができる。この際、高圧洗浄ノズル使用することで、資材層１０３に可撓性チューブ１１１を容易に埋設することができる。したがって、本実施形態の注水装置１１０を用いることで、脱窒処理装置１００に装置底部の集散水装置や支持砂利層などを設ける必要がなく、脱窒処理装置１００の装置構成を簡略化することができる。

【0068】

また、可撓性チューブ１１１の放水スリット１１１ｓは、被処理水ＰＷの圧送が停止されて可撓性チューブ１１１の内圧が低下すると、可撓性チューブ１１１の弾性によって放水スリット１１１ｓが閉じるように復元する。これにより、可撓性チューブ１１１の放水スリット１１１ｓに顆粒状または粉末状の脱窒用硫黄資材１０２が侵入することが防止され、放水スリット１１１ｓの閉塞が防止される。

【0069】

以上説明したように、本実施形態によれば、脱窒用硫黄資材１０２を使用してNOx-Nを含む被処理水ＰＷを脱窒する場合に、上記従来の砂ろ過装置よりも装置構成の簡略化が可能な脱窒処理装置１００および注水装置１１０を提供することができる。

【0070】

以上、図面を用いて本発明に係る脱窒処理装置および注水装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。

【符号の説明】

【0071】

１０１ 処理槽
１０２ 脱窒用硫黄資材
１０３ 資材層
１１０ 注水装置
１１１ 可撓性チューブ
１１１ｓ 放水スリット
１１２ ポンプ
１１４ プラグ
１１５ 剛性部材
１２０ 処理水流出部
１２１ 導入管
１２１ｉ 入口
１２２ 導出管
１２３ 遮蔽部材
１２３ａ 傾斜面
ＰＷ 被処理水
ＴＷ 処理水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】