(57)【要約】  【課題】  体内に取り込むとメトヘモグロビン血症（ブルーベビー症候群）を発症させるおそれがある硝酸性窒素や亜硝酸性窒素によって汚染された地下水等をポーラスコンクリートブロックで処理し、短時間で効率良く窒素を除去することができる硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法を提供する。  【解決手段】  硝酸性窒素汚染水に有機物を添加した後、ポーラスコンクリートブロックで処理し、必要であれば次にリン吸着材で処理することを特徴とする硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝酸性窒素で汚染された水をポーラスコンクロートブロックで処理することを特徴とする硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法。
【請求項２】
ポーラスコンクリートブロックの連続空隙率が１５〜３５％であることを特徴とする請求項１記載の硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法。
【請求項３】
硝酸性窒素で汚染された水をポーラスコンクリートブロックで処理する際に、九十九折の流路にポーラスコンクリートブロックを設置することを特徴とする請求項１及び請求項２記載の硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法。
【請求項４】
硝酸性窒素で汚染された水にリンが含まれていて除去する必要がある場合は、ポーラスコンクリートブロックで処理した後に、リン吸着材で処理することを特徴とする請求項１、請求項２、及び請求項３記載の硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は硝酸性窒素または亜硝酸性窒素（本願では以下まとめて硝酸性窒素と表記する）によって汚染された地下水や溶液栽培の廃液の水質を浄化する硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化学肥料（窒素施肥等）の多量施用や畜産廃棄物等の不法投棄の増加により、世界的に地下水の硝酸性窒素汚染が問題視されている。
硝酸性窒素汚染は、生活廃水や農業廃水の多い河川や、化学肥料や堆肥中の窒素の地下水への浸透が原因とされている。
【０００３】
また、一方では野菜・果物等の効率的な栽培方法の一つとして溶液栽培が盛んにおこなわれている。この溶液栽培に使用された後の廃液も高濃度に硝酸性窒素で汚染されており、その処理費用は栽培農家の負担となっている。
【０００４】
日本においても地下水の硝酸性窒素汚染の報告例は多く見受けられる。特に農村地帯で硝酸性窒素汚染が重大な問題となっている。環境庁が１９９７年度に行なった調査では、６．５％の井戸で硝酸性窒素が要監視項目としての指針値（１０mgN/L）を越えていた。従って、１９９９年に硝酸性窒素を、公共用水域及び地下水の水質汚濁に係わる人の健康保護に関する環境基準の項目に追加したが、他の項目と比較して環境基準の超過率が高く（「２００２年度地下水質測定結果」において５．９％）なっている。このため、硝酸性窒素対策をより一層推進していくことが急務とされている。
【０００５】
硝酸態窒素を飲料水などにより体内に取り込むと、条件によっては消化管内の微生物により、亜硝酸態窒素に還元され、この亜硝酸態窒素が血液中に取り込まれて血中のヘモグロビンと結合するとメトヘモグロビンとなり、血液の酸素を運ぶ能力を阻害するメトヘモグロビン血症（ブルーベビー症候群）を発症させるおそれがある。特に乳幼児の胃腸内は酸度が弱いため、微生物による硝酸態窒素還元が起きやすく、メトヘモグロビン血症にかかりやすいと言われている。また、硝酸塩はアミンと反応して発ガン性のあるニトロソアミン類となる。
この為、日本では飲料水に対して１０mgN/Lの水質基準が設けられている。
【０００６】
硝酸性窒素によって汚染された地下水は、活性汚泥法による二次処理によっても硝酸性窒素を取り除くことはできない。
硝酸性窒素による汚染地下水の浄化方法技術としては、未燃カ−ボンを含んだ造粒石炭灰を充填した透過壁を用いる方法（例えば、特許文献１）、生分解性高分子を含む浄化壁（例えば還元剤を含む層）を地下水層に埋設する方法（例えば、特許文献２）、浄化材料（鉄粉）及び透水材料（珪砂）を含む透過性浄化壁を用いる方法（例えば、特許文献３）等が開発されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３１７８５０号公報
【特許文献２】特開２０００−２５４６８７号公報
【特許文献３】特開２００２−１３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これらの方法は煩雑であり、また高価である。
本発明は、化学肥料（窒素施肥等）や畜産廃棄物等によって汚染された地下水や溶液栽培の廃液を、従来よりも簡易な、しかも低コストで浄化する硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、ポーラスコンクリートブロックを用いて、８時間のような短期間に硝酸性窒素汚染水中の全窒素濃度を高効率で下げる方法を提供するものである。尚、現行の高度処理法の滞留時間は１２〜１６時間であり、本発明者らが提案する本方法は極めて効率的で低コストの方法である。
【００１０】
本発明者らは、硝酸性窒素によって汚染された地下水にはリンが含まれていないこと、含まれていても水道水として利用する場合は法律による規制値以下であることに着目し、全窒素濃度のみを下げれば良いことに気付き、本発明を完成させた。
すなわち、化学肥料（窒素施肥等）や畜産廃棄物等によって土壌中に散布されたリンや窒素のうち、リンの大部分は土壌中のアルミニウムと結合し不溶性のリンを形成し地下水中に溶け出すことはない。しかし、窒素は硝酸性窒素として地下水を汚染してしまう。
【００１１】
上記課題を解決するための、本発明の硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法は、硝酸性窒素で汚染された地下水や溶液栽培の廃液をポーラスコンクリートブロックと接触させて、ポーラスコンクリートブロック上の生物膜によって処理し、次に必要であれば更にリン吸着材で処理することを特徴とするものである。
【００１２】
すなわち、本発明は、硝酸性窒素で汚染された水をポーラスコンクリートブロックで処理することを特徴とする硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法である（請求項１）。
そして、ポーラスコンクロートブロックの連続空隙率が１５〜３５％であることを特徴とする請求項１記載の硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法である（請求項２）。
さらに、硝酸性窒素で汚染された水をポーラスコンクリートブロックで処理する際に、九十九折の流路にポーラスコンクリートブロックを設置することを特徴とする請求項１及び請求項２記載の硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法である（請求項３）。
また、硝酸性窒素で汚染された水にリンが含まれていて除去する必要がある場合は、ポーラスコンクリートブロックで処理した後に、リン吸着材で処理することを特徴とする請求項１、請求項２、及び請求項３記載の硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法である（請求項４）。
【００１３】
汚染水中に溶存している窒素の形態としては、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、アンモニア性窒素がある。また、リンの形態としては、無機性リン酸イオンと有機リンとがある。
本発明の硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法では、汚染水を先ずポーラスコンクリートブロックと接触させてポーラスコンクリートブロック上の生物膜によって硝酸性窒素汚染水中の有機リン、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を同化することによって水中から除去し、さらに嫌気層によって脱窒により窒素が除去される。また、ポーラスコンクリートブロックはカルシウムを多く含むため無機リンがカルシウムと不溶性の塩を形成し、無機リンも除くことができる。
更に、ポーラスコンクリートブロックで処理した処理水を放流する場合等で、リンの放流基準値を超えている場合には、リン吸着材と接触させることによって、取り除けなかった低濃度の無機リンを吸着・除去できる。
【００１４】
本発明に用いられるポーラスコンクリートブロックは、特にその形状・性質を限定されるものではないが、硝酸性窒素汚染水と接触する面積（比表面積）が多い程好ましい。形状としては、直方体、立方体、球形、非球形等の何れの形状でも良い。連続空隙率は、１５〜３５％が好ましい。１５％以下だとゴミ等により連続空隙が閉塞する可能性が高くなり、また、比表面積が小さくなり硝酸性窒素汚染水との接触効率が低下する。逆に３５％以上だと強度的に問題を生じる。ポーラスコンクリートブロックの圧縮強度は最低限ハンドリング強度が確保されていれば問題なく、約１０Ｎ／ｍｍ2以上あれば問題はない。
【００１５】
また、ポーラスコンクリートブロックの材料としては通常のポーラスコンクリートブロックを製造する材料であれば良く、ポルトランドセメント、混合セメント、及びエコセメント等の水硬性材料、砕石、再生骨材、及び軽量骨材等の粗骨材、砂及び再生骨材等の細骨材、混和剤等が例示される。また、フライアッシュ、スラグ、シリカ質粉末等を混入しても良い。
【００１６】
本発明に用いられるリン吸着材は、火山灰と硫酸第一鉄とを混合・焼成したものである。該混合・焼成品は脆い性質を有しているため、使用時にはネット、不織布、金網等の通水性袋、通水性容器等に入れて使用するのが好ましい。形態としては塊状、粒状、粗粉、または微粉状でも良い。また、水硬性材料や樹脂等でブロック状に成形しても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法について説明する。
本発明の硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法は、汚染水をポーラスコンクリート上の生物膜によって処理を行うものである。本処理過程では、処理水中に溶解している有機性窒素やアンモニア性窒素を生物膜上の硝化菌によって硝酸性窒素に変え、硝酸性窒素汚染水中に最初から含まれる硝酸性窒素と共に更に脱窒菌によって窒素ガスに変えた後、大気中へ放出させるものである。
また、ポーラスコンクリート上の生物膜によって、ＢＯＤ（生物学的酸素要求量）を低下させることが可能であり、二次処理水中の有機物を無機性酸化物と二酸化炭素に容易に変換することが可能となる。
【００１８】
本発明による硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法では、ポーラスコンクリート上の微生物による脱窒能を活性化するため酢酸ナトリウム水溶液等の有機物を添加する必要がある。
【００１９】
以上のことより、本発明による硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法は、化学肥料（窒素施肥等）や畜産廃棄物等によって汚染された地下水や溶液栽培の廃液を対象とする。
本発明による硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法は極めて効率的で安価である。また、メンテナンスも容易である。
【実施例】
【００２０】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【００２１】
実施例１
実験に供した硝酸性窒素汚染水について説明する。
硝酸性窒素汚染水の調製： 
全有機炭素（ＴＯＣ）１ｐｐｍ、全リン（ＴＰ）２．０ｐｐｍ、全窒素（ＴＮ）２０．０ｐｐｍになるように、２００リットルの水道水に、ペプトン２．３ｇ、Ｎａ2ＨＰＯ4１．８２ｇ、ＮａＮＯ3１２．２ｇを添加・溶解し二次処理水を調製した。
【００２２】
次にポーラスコンクリートブロックについて説明する。
ポーラスコンクリートブロックの製造：
ポーラスコンクリートブロックの組成：
（kg／ｍ3）
水                                                          ３８．０
早強ポルトランドセメント                                  １４５．０
骨材〔５号砕石〕                                        １４２６．０
細骨材〔珪砂７号〕                                        １７４．０
混和材〔太平洋セメント（株）製「ポアミックス」（商品名）〕    ２９．０
【００２３】
型枠（１００×１００×１００mm）内に、上記配合のコンクリートを詰め、Ｖｉｃｏｎ（櫻井建材産業（株）製、ＶＩＰＡＯ−１５６）で成型、４時間６５℃で養生した後、脱枠してポーラスコンクリートブロックを得た。
このポーラスコンクリートブロックの連続空隙率は約２８％、圧縮強度は約１２Ｎ／ｍｍ2であった。
【００２４】
次にリン吸着材について説明する。
リン吸着材の製造：
火山灰（関東ローム）と硫酸第一鉄とを重量比１０：１で混合し、４５０〜５５０℃で１時間焼成した。該焼成物をポリプロピレン製網目状袋に詰めて使用した。
【００２５】
水質浄化：
上述のように調製した硝酸性窒素汚染水を２００リットル容量のコンテナ（第一槽）に貯え、該コンテナにホースで連結した５０リットル容量のコンテナ（第二槽）内に上述のように製造したポーラスコンクリートブロック２８個を九十九折の流路に設置した。
ここで、コンテナ（第二槽）内を九十九折の流路にし、該流路にポーラスコンクリートブロックを設置するのは、限られた処理空間内でポーラスコンクリートブロックとの接触回数を多くするためである。
さらに、ポーラスコンクリートブロックの設置したコンテナを上述のように製造したリン吸着材を４０ｋｇ入れた５０リットル容量のコンテナ（第三層）にホースで連結した。この時のポーラスコンクリートブロックおよびリン吸着材を入れた各コンテナの実質の空容積は約１８リットルであった。
硝酸性窒素汚染水は、第一槽側面上部から第二槽底部へ流入し、更に第二槽側面上部から第三層底部へ導かれ、そして第三槽側面上部から８時間後に排出されるように装置を組んだ。
また、第一槽と第二層とを連結する部分のみ送水装置を組込み、１０８リットル／日で送水・処理した。また、第二槽には、有機物（炭素量）濃度が第二槽内の最終濃度が２５．０ｐｐｍになるように酢酸ナトリウム水溶液を添加した。この酢酸の添加は、生物膜上の微生物による脱窒能を活性化するために添加するものである。
【００２６】
硝酸性窒素汚染水および第三槽から排出された処理水のリン酸イオン、窒素、及び有機物（炭素量）の測定結果を示す。
【表１】
2006110517.tif 000002
【００２７】
表１に示したように、本発明による硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法によれば、全リン酸イオンで除去率９２．５％、全窒素で除去率９３．５％、有機物（炭素量）で除去率９２．４％である。
【００２８】
以上説明したように本発明に係わる硝酸性窒素汚染水の水質浄化方法によれば、化学肥料（窒素施肥等）や畜産廃棄物等によって汚染された地下水や溶液栽培の廃液中に含まれる硝酸性窒素を極めて効率的に除去できるだけでなく、仮に対象処理水中にリン酸イオンが含まれていたとしても該リン酸イオンをも極めて効率良く除去することができ、且つ処理に要する時間も従来の高度処理法よりも大幅に短縮できる効果がある。