(57)【要約】【課題】硫黄成分が溶融して他の主原料の周りに均等に分散して固着し硫黄成分等主原料同士の結合力が非常に強い硫黄系硝酸性窒素浄化材を連続的かつ低廉に量産することができる硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置を提供する。【解決手段】本発明の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置１は、一端側に設けられた硫黄成分等主原料投入口２と他端側に設けられた硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口３とを備えたハウジング本体４と、ハウジング本体４を加熱するための加熱手段５とを有し、ハウジング本体４内には、一端側から他端側に向かって硫黄成分等主原料を搬送するための搬送用スクリュー６が設けられ、搬送用スクリュー６は、スクリュー羽根７のピッチが一端側から他端側に向かって徐々に小さくなるように構成されている。【選択図】図３
2014000493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に設けられた硫黄成分等主原料投入口と他端側に設けられた硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口とを備えたハウジング本体と、該ハウジング本体を加熱するための加熱手段とを有し、前記ハウジング本体内には、一端側から他端側に向かって硫黄成分等主原料を搬送するための搬送用スクリューが設けられ、該搬送用スクリューは、スクリュー羽根のピッチが一端側から他端側に向かって徐々に小さくなるように構成されていることを特徴とする硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、ハウジング本体を一端側から他端側に向かって徐々に高温となるように加熱するよう構成されている請求項１に記載の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置。
【請求項３】
前記ハウジング本体は、軸方向が略水平方向に延在するように配置された筒状体にて構成され、前記加熱手段は、前記ハウジング本体の上部と下部が略同一温度に加熱されるように構成されている請求項１または２に記載の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置。
【請求項４】
前記硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口の周囲には加温手段が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置。
【請求項５】
前記ハウジング本体は両端部が略密閉された筒状体に構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置に関し、より詳しくは、硫黄酸化細菌をはじめとする脱窒菌による生物的処理によって水中の硝酸性窒素を脱窒処理する硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素（以下、硝酸性窒素という）による地下水汚染は地下水環境基準の超過率が高く、農用地等の環境保全を目的とした対策が懸案となっている。
【０００３】
この硝酸性窒素によって汚染された地下水を脱窒浄化する方法としては、硫黄酸化脱窒細菌による硝酸性窒素の生物学的処理があり、例えば硫黄系硝酸性窒素浄化材に硫黄酸化脱窒細菌を担持させて地中に埋設し透過壁を形成して硝酸性窒素を処理する方法（特開２０１０−１２４３８号公報）などが提案されている。この方法によれば、硫黄系硝酸性窒素浄化材に担持された硫黄酸化脱窒細菌は、硫黄系硝酸性窒素浄化材の硫黄を食しながらNO3を無害なN2へ変換するように作用して地下水を浄化させることができる。
【０００４】
ところで、上記処理方法において大量に使用される硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造方法としては、硫黄粉末、炭酸塩または砕石等の硫黄成分を含む主原料をプレス成形する方法（特許第４２６９０８７号公報）、硫黄成分を含む主原料を混合、加熱し、硫黄成分を溶融させた後、冷却固化して製造する方法などが採用されている。
【０００５】
しかし、前者の方法では、プレスで硫黄成分を含む主原料を押圧成形するのみであるため、硫黄成分等主原料が十分に分散して均等化されず、硫黄成分等主原料同士の結合力も非常に弱く、硫黄成分等が水処理中に徐々に剥離して流出することで処理能力の減少や脱窒菌の流出、汚泥堆積も生起するため、頻繁に硫黄系硝酸性窒素浄化材の補給やメンテナンスを行う必要があった。
【０００６】
他方、後者の方法では、溶融炉内に硫黄成分を含む主原料を投入して加熱し、硫黄成分を溶融化させた後、冷却粉砕して硫黄系硝酸性窒素浄化材を作製しているが、小ロットのバッチ方式であり、硫黄臭や粉塵などで作業環境も劣悪でコスト高となることに加え、一定の品質を備えた硫黄系硝酸性窒素浄化材を連続製造できず、硫黄酸化脱窒細菌による地下水浄化技術の実用化を妨げる一因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４２６９０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の課題は、硫黄成分が溶融して他の主原料の周りに均等に分散して固着し硫黄成分等主原料同士の結合力が非常に強い硫黄系硝酸性窒素浄化材を連続的かつ低廉に量産することができる硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するものは、一端側に設けられた硫黄成分等主原料投入口と他端側に設けられた硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口とを備えたハウジング本体と、該ハウジング本体を加熱するための加熱手段とを有し、前記ハウジング本体内には、一端側から他端側に向かって硫黄成分等主原料を搬送するための搬送用スクリューが設けられ、該搬送用スクリューは、スクリュー羽根のピッチが一端側から他端側に向かって徐々に小さくなるように構成されていることを特徴とする硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置である。
【００１０】
前記加熱手段は、ハウジング本体を一端側から他端側に向かって徐々に高温となるように加熱するよう構成されていることが好ましい。前記ハウジング本体は軸方向が略水平方向に延在するように配置された筒状体にて構成され、前記加熱手段は、前記ハウジング本体の上部と下部が略同一温度に加熱されるように構成されていることが好ましい。前記硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口の周囲には加温手段が設けられていることが好ましい。前記ハウジング本体は両端部が略密閉された筒状体に構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載した硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置によれば、硫黄成分が溶融して他の主原料の周りに均等に分散して固着し硫黄成分等主原料同士の結合力が非常に強い硫黄系硝酸性窒素浄化材を連続的かつ低廉に量産することができる。
請求項２に記載した硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置によれば、硫黄成分が溶融して他の主原料の周りに均等に分散して固着し硫黄成分等主原料同士の結合力がより強い硫黄系硝酸性窒素浄化材を製造できる。
請求項３に記載した硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置によれば、硫黄成分が溶融して他の主原料の周りに均等に分散して固着し硫黄成分等主原料同士の結合力がより強い硫黄系硝酸性窒素浄化材を製造できる。
請求項４に記載した硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置によれば、上記請求項１ないし３の効果に加え、硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口付近で硫黄系硝酸性窒素浄化材が急激に冷却し硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口を詰まらせることを抑止できる。
請求項５に記載した硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置によれば、上記請求項１ないし４の効果に加え、粉塵が舞うことが抑制されると共に硫黄臭の少ない良好な作業環境で硫黄系硝酸性窒素浄化材を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の硝酸性窒素浄化材の製造装置の一実施例の側面概略図である。
【図２】図１に示した硝酸性窒素浄化材の製造装置の平面概略図である。
【図３】図１に示した硝酸性窒素浄化材の製造装置の縦断面概略図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の硝酸性窒素浄化材の製造装置の他の実施例の側面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、加熱手段５にて硫黄成分を液状化させつつ、ハウジング本体４内に配した搬送用スクリュー６のスクリュー羽根７のピッチを一端側から他端側に向かって徐々に小さくなるように構成したことで、搬送される硫黄成分等主原料が攪拌させられながら徐々に圧せられ、溶融した硫黄成分が他の主原料の周りに均等に分散して固着し硫黄成分等主原料同士の結合力が非常に強い硫黄系硝酸性窒素浄化材を連続的かつ低廉に量産できる硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置１を実現した。
【実施例１】
【００１４】
本発明の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置を図１ないし図４に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の本発明の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置１は、図３に示すように、一端側に設けられた硫黄成分等主原料投入口２と他端側に設けられた硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口３とを備えたハウジング本体４と、ハウジング本体４を加熱するための加熱手段５とを有し、ハウジング本体４内には、一端側から他端側に向かって硫黄成分等主原料を搬送するための搬送用スクリュー６が設けられ、搬送用スクリュー６は、スクリュー羽根７のピッチが一端側から他端側に向かって徐々に小さくなるように構成されている。以下、各構成について順次詳述する。
【００１５】
硫黄成分等主原料投入口２は、硫黄成分等主原料をハウジング本体４内に投入するための部位であり、この実施例では、一端側（図１または図２中右側）の上部に開口して設けられている。
【００１６】
硫黄成分等主原料投入口２には、ロータリーバルブ（図示しない）などの開閉手段が装着されていることが好ましく、これにより、硫黄臭が外部により漏れない硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置が構成され、硫黄臭の少ない良好な作業環境で硫黄系硝酸性窒素浄化材を作製することができる。
【００１７】
硫黄成分等主原料としては、硫黄粉末の他、例えばアルカリ（土類）金属炭酸塩または砕石の粒状体などが含まれ、これらが混合機を用いてプレミックスされた後、硫黄成分等主原料投入口２へ投入される。
【００１８】
硫黄粉末は、硫黄系硝酸性窒素浄化材に担持された硫黄酸化脱窒細菌が食することにより、NO3を無害なN2へ変換するように作用して地下水を浄化させるものである。硫黄粉末としては、例えば石油脱硫や石炭脱硫プラントの回収硫黄や天然硫黄などが挙げられるが特に限定されるものではない。
【００１９】
アルカリ（土類）金属炭酸塩は、硫黄酸化細菌の炭素源となる炭酸を有した化合物であり、例えばカルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属の炭酸塩、ナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属の炭酸塩あるいは重炭酸塩またはそれらの混合物などが挙げられる。中でも、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムは自然界に石灰石やドロマイトとして豊富に存在し、かつ適度な水不溶性を有していることから、硫黄系硝酸性窒素浄化材の寿命という面から有用である。
【００２０】
砕石は透過壁の崩れを防止し、長期にわたって透過壁内の間隙を確保するために混合されるものである。脱窒反応で硫黄成分等が溶出して体積が微減するが、透過壁が強固な砕石を有することにより、間隙が安定的に確保され窒素ガスおよび汚泥を排出しやすくすることができる。
【００２１】
硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口３は、ハウジング本体４内で製造された硫黄系硝酸性窒素浄化材を外部に排出する部位であり、この実施例では、一端側（図１中左側）の下部において下方に向かって開口するように設けられている。
【００２２】
ハウジング本体４は、硫黄系硝酸性窒素浄化材を製造するための部位であり、この実施例では、軸方向が略水平方向に沿って延在するように配置された円筒体４ａにて構成され、両端部４ｂａ，４ｃが略密閉された形状に構成されている。これにより、硫黄臭が外部により漏れない硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置が構成され、硫黄臭の少ない良好な作業環境で硫黄系硝酸性窒素浄化材を作製することができる。
【００２３】
なお、この実施例のハウジング本体４は、支柱８ａ，８ｂにより略水平方向に延在するように支持されているが、一端側より他端側が若干低くなるように斜めに支持されていてもよく、これにより、硫黄系硝酸性窒素浄化材が重力の影響を受けて硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口３からより排出されやすくなる。
【００２４】
加熱手段５は、ハウジング本体４を加熱して、硫黄成分等主原料のうちの硫黄粉末を溶融するためのものである。この実施例の加熱手段５は、ハウジング本体４を一端側から他端側に向かって徐々に高温となるように加熱するよう構成されている。
【００２５】
具体的には、この実施例の加熱手段５はハウジング本体４の外面に沿って張設されたシート状ヒーターで構成されており、図１に示すように、第１加熱手段５ａ、第２加熱手段５ｂ、第３加熱手段５ｃが一端側から他端側に向かって徐々により高温でハウジング本体４を加熱するように構成されており、それらの上部にそれぞれ張設された第４加熱手段５ｄ、第５加熱手段５ｅ、第６加熱手段５ｆも、一端側から他端側に向かって徐々により高温でハウジング本体４を加熱するように構成されている。
【００２６】
より具体的には、例えば、第１加熱手段５ａは１１５℃、第２加熱手段５ｂは１２５℃、第３加熱手段５ｃは１４５℃でハウジング本体４を加熱することにより、一端側から他端側に向かって徐々に高温となるように加熱することができ、また、第４加熱手段５ｄは１０５℃、第５加熱手段５ｅは１１５℃、第６加熱手段５ｆは１３５℃でハウジング本体４を加熱することにより、一端側から他端側に向かって徐々に高温となるように加熱することができる。なお、具体的な温度設定は、硫黄成分等主原料の種類やハウジング本体の材質または大きさ等に応じて適宜選択決定される。
【００２７】
このように、加熱手段５がハウジング本体４を一端側から他端側に向かって徐々に高温となるよう加熱することで、硫黄粉末を他端側に搬送されるにつれて飴状を経て液状に徐々に溶融させることができ、急激に硫黄粉末が液状化してハウジング本体４の下部内に溜まってしまうことがなく、硫黄成分が他の主原料（例えばアルカリ（土類）金属炭酸塩または砕石の粒状体など）の周りに均等に分散して固着し硫黄成分等主原料同士の結合力がより強い硫黄系硝酸性窒素浄化材を製造できる。
【００２８】
また、加熱手段５は、ハウジング本体４の上部と下部を略同一温度に加熱するように構成されている。これは、加熱手段５によりハウジング本体４が加熱されると、熱は上部に移動するため上部が下部より高い温度となる。上部が高くなると、搬送用スクリュー６によって上部に掻き上げられた硫黄粉末は下部より液状化が進むため、下部に落下して溜まってしまう。この現象を抑制するために、加熱手段５がハウジング本体４の上部と下部を略同一温度に加熱すると、硫黄成分が他の主原料（例えばアルカリ（土類）金属炭酸塩または砕石の粒状体など）の周りに均等に分散して固着し硫黄成分等主原料同士の結合力がより強い硫黄系硝酸性窒素浄化材が製造される。
【００２９】
具体的には、前述したように、第１加熱手段５ａは例えば１１５℃で加熱し、その上部に配された第４加熱手段５ｄは１０５℃で加熱することで、ハウジング本体４の上部と下部を略同一温度に加熱するように構成されており、また、第２加熱手段５ｂは１２５℃で加熱し、その上部に配された第５加熱手段５ｅは１１５℃で加熱することで、ハウジング本体４の上部と下部を略同一温度に加熱するように構成されており、さらに、第３加熱手段５ｃは１４５℃で加熱し、その上部に配された第６加熱手段５ｆは１３５℃で加熱することで、ハウジング本体４の上部と下部を略同一温度に加熱するように構成されている。なお、具体的な温度設定は、硫黄成分等主原料の種類やハウジング本体の材質または大きさ等に応じて適宜選択決定される。
【００３０】
搬送用スクリュー６は、ハウジング本体４の一端側から他端側に向かって硫黄成分等主原料を搬送するためのものであり、図３に示すように、ハウジング本体４内の中央付近に軸方向に沿ってシャフト６ａが回転可能に支持され取り付けられている。
【００３１】
搬送用スクリュー６は、駆動手段（図示しない）によりシャフト６ａが回転（１回転７〜１５分程度の低速で回転）するように構成されており、硫黄成分等主原料投入口２から投入された硫黄成分等主原料がスクリュー羽根７間に配され、シャフト６ａの回転に伴ってスクリュー羽根７が回転することで、硫黄成分等主原料がハウジング本体４の一端側から他端側に向かって順次搬送されるように構成されている。
【００３２】
また、搬送用スクリュー６は、スクリュー羽根７のピッチが一端側から他端側に向かって徐々に小さくなるように構成されている。具体的には、この実施例では、図３に示すように、硫黄成分等主原料投入口２付近のスクリュー羽根７のピッチ（スクリュー羽根７間の長さ）はｍであるが、徐々に小さくなって硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口３付近では、ｍの略１／２の長さのｎとなるように構成されている。なお、一端側から他端側に向かって徐々に小さくなるスクリュー羽根７のピッチは、これに限定されるものではなく、ハウジング本体４の大きさや硫黄成分等主原料の種類等に応じて適宜設定される。
【００３３】
このように、本発明の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置１は、加熱手段５によってハウジング本体４の一端側から他端側に向かって徐々に高い温度で加熱され、徐々に溶融化が進行して粉体から飴状体、飴状体から液体へ変化する硫黄成分の体積減にもかかわらず、スクリュー羽根７のピッチが小さくなってスクリュー羽根７間の空間も狭くなるように構成されることで、硫黄成分等主原料がハウジング本体４の一端側から他端側に向かうにつれて圧縮されて、硫黄成分が他の主原料の周りに均等に分散して固着し硫黄成分等主原料同士の結合力が非常に強い硫黄系硝酸性窒素浄化材を連続的に量産できるように構成されている。
【００３４】
また、硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口３の周囲には加温手段９が設けられている。これにより、外気と装置内との温度差によって、硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口３付近で硫黄系硝酸性窒素浄化材が急激に冷却して硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口３を詰まらせることを抑止できる。
【００３５】
つぎに、硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置１における製造方法について説明する。
硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置１を使用するには、加熱手段５にてハウジング本体４を加熱し、搬送用スクリュー６を１回転７〜１５分程度の低速で回転させた状態で、硫黄成分等主原料投入口２から予め混合機にてプレミックスした硫黄成分等主原料をハウジング本体４内に投入する。
【００３６】
ハウジング本体４内に投入された硫黄成分等主原料は、スクリュー羽根７間に配され回転させられながら攪拌され、ハウジング本体４の一端側から他端側に向かって搬送される。この間、硫黄成分等主原料は、スクリュー羽根７のピッチが徐々に小さくなりスクリュー羽根７間の空間が狭くなる中で加熱されると共に、硫黄成分が粉体から飴状体、飴状体から液体へ変化して体積が減少する中で、ハウジング本体４の一端側から他端側に向かうにつれて次第に圧縮されて、硫黄成分が他の主原料の周りに均等に分散して固着し硫黄成分等主原料同士の結合力が非常に強い硫黄系硝酸性窒素浄化材が製造される。
【００３７】
ハウジング本体４内の他端側で製造された硫黄系硝酸性窒素浄化材は、硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口３から、径が約３０ｍｍほどの粒状体として外部に順次排出される。この粒状体を冷却して常温化し、脱窒細菌が棲息している液体や固体粉末を用いて脱窒細菌を硫黄系硝酸性窒素浄化材に担持させ、脱窒細菌入り硫黄系硝酸性窒素浄化材として地中に埋設し、透過壁の形成材等として使用する。
【００３８】
さらに、図５に示した本発明の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置の他の実施例について説明する。
この実施例の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置１０と前述した硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置１との基本的な相違は、硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口の位置のみであり、他は同様である。硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置１と同一構成部分については同一符号を付し説明を省略する。
【００３９】
具体的には、硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置１０は、ハウジング本体４が他端側に向かって縮径する縮径部１１を有し、この縮径部１１の端部に硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口１２が設けられている。このように、本発明の硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置には、下方に向かって開口した硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口ではなく、硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置の他端側に向かって開口した硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口を有するものも含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１    硫黄系硝酸性窒素浄化材の製造装置
２    硫黄成分等主原料投入口
３    硫黄系硝酸性窒素浄化材排出口
４    ハウジング本体
５    加熱手段
６    搬送用スクリュー
７    スクリュー羽根
８    支柱
９    加温手段
【図１】
2014000493.tif 000003
【図２】
2014000493.tif 000004
【図３】
2014000493.tif 000005
【図４】
2014000493.tif 000006
【図５】
2014000493.tif 000007