(57)【要約】【課題】  脱窒反応で生成した窒素ガスを再利用して循環する経済的な方法で脱窒材を流動化させることで、材料の固着を防ぎ、長期間の脱窒性能を確保する。【解決手段】  硫黄とアルカリ土類金属の炭酸塩とを含む脱窒材と、硝酸性窒素を含有する排水とを接触させて排水中の硝酸性窒素を処理する方法において、脱窒材7を充填した層に、排水を循環ポンプ2により、脱窒反応によって生成する窒素を主成分とするガスを圧縮機10により循環させて気液混合流体として連続的又は間欠的に充填層の流動化開始速度の1.0〜2.0倍の速度で流通循環させる。混合流体のガスと排水との体積比率（ガス／排水）は0.05〜0.8の範囲であることがよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄とアルカリ土類金属の炭酸塩とを含む脱窒材と、硝酸性窒素を含有する排水とを接触させて排水中の硝酸性窒素を処理するための処理装置であって、脱窒材を充填した層に、充填層の流動化開始速度の1.0〜2.0倍の速度で、排水と脱窒反応によって生成する窒素を主成分とするガスからなる混合流体を流通循環させる手段を備えたことを特徴とする硝酸性窒素の処理装置。
【請求項２】
縦型の充填層を有する処理装置であることを特徴とする請求項１記載の硝酸性窒素の処理装置。
【請求項３】
硫黄とアルカリ土類金属の炭酸塩とを含む脱窒材と、硝酸性窒素を含有する排水とを接触させて排水中の硝酸性窒素を処理する方法において、脱窒材を充填した層に、充填層の流動化開始速度の1.0〜2.0倍の速度で排水と脱窒反応によって生成する窒素を主成分とするガスからなる混合流体を、連続的又は間欠的に流通循環することを特徴とする硝酸性窒素の処理方法。
【請求項４】
請求項３記載の硝酸性窒素の処理方法であって、反応の進行で微細になった脱窒材を浮遊させて充填層から排出することを特徴とする硝酸性窒素の処理方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の硝酸性窒素の処理方法であって、流動化開始速度の1.3〜1.7倍の速度で混合流体を流通循環させて微細化された脱窒材を浮遊させることを特徴とする硝酸性窒素の処理方法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載の硝酸性窒素の処理方法であって、混合流体のガスと排水との体積比率（ガス／排水）が0.05〜0.8の範囲であることを特徴とする硝酸性窒素の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は硝酸性窒素を含有する排水から脱窒材を用いて生物化学的に硝酸性窒素を除去するに際し、脱窒活性を維持することができる脱窒装置及び処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
硫黄とアルカリ土類金属の炭酸塩とを含む脱窒材を用いた排水処理は、脱窒材を充填した槽に希薄硝酸イオン液を含む処理対象排水を投入することにより行われていた。投入方法としては、かけ流し式、バッチ式があった。かけ流し方式とは、容器の中に脱窒材を充填し、連続的に処理対象排水を容器内に流し込み、オーバーフローさせながら処理する方式である。この方式では、液量、硝酸イオン濃度も少ない場合は、反応で生成する窒素の量も少なく、連続運転が可能であった。バッチ式とは、容器内に間欠的に一定量の液を貯め、処理が終わると処理済液を排出する方式である。どちらの方式も、脱窒材と処理対象排水が接触することで、脱窒材の中や表面に存在する菌が脱窒反応を起こし、処理を行なうものである。このシステムを高濃度、大容量の排水処理に適用しようとすると、生成する窒素を効果的に抜くことが必要になる。
【０００３】
また、排水の中和や重金属処理を目的として消石灰などを添加させた排水のように、カルシウムイオンを多く含んでいる排水では石膏が析出しやすい状況にある。生成する石膏や脱窒材への生物被膜の影響によって局部的に脱窒材が固着し、脱窒材と排水との効果的な接触が妨げられ、窒素ガスが局部的に滞留するほか、脱窒材の性能を著しく低下させる問題があった。窒素ガスを抜く方法としては、脱窒材に機械的な振動を与える方法、超音波振動を与える方法、水循環する方法、装置を減圧にしてガスを抜く方法等、様々な方法が試みられている（特許文献１参照）。
【０００４】
脱窒材に機械的な振動を与える方法とは、例えば、装置を外部からハンマーで叩き、装置に振動を与えることにより装置内の脱窒材に衝撃を与えてガスを抜く方法である。超音波振動を与える方法とは、超音波によって装置外部から衝撃を与えガスを抜く方法である。水循環する方法とは、装置内部に水を流しその水流によってガスを抜く方法である。装置を減圧にしてガスを抜く方法とは装置内を負圧にし、その圧力差によってガスを抜く方法である。いずれの方法も、効果的にガスが抜けず、コスト的にも高価になること、特に大型装置では非常に高価になるなどの問題があった。
【０００５】
また、装置内の脱窒材が固着する問題に関しては、効果的な方法がなかった。その結果、脱窒材の自身の荷重を減らし、少しでも脱窒材同士を密着させないために、脱窒材の充填高さを高くすることができず、１,０００mm程度とされていた。従って、充填量が多い場合には装置面積が大きくなり、装置費、所要面積が多く必要となる難点があった。
【０００６】
また、脱窒反応が進行するに従って、脱窒材が消耗する結果、微細な粒子になるが、この粒子が脱窒材の間に存在し、脱窒材の固着を助長し、ガスが抜けるのを妨げるという問題が生じていた。
【０００７】
【特許文献１】特開2003-334590号公報
【特許文献２】特開2004-174328号公報
【０００８】
これらの問題を解決する方法として、特許文献２では、脱窒材のかさ密度を0.2〜0.7と軽くし、水流や気流により材料を流動又は浮遊させる方法で、生成した窒素ガスを効果的に抜きとる方法が提案されている。しかしながら、流動する方法として水流と気流を開示しているものの、長期間安定的に活性を維持しつつ運転できる流速条件を教えるものではなく、気流に使用するガスも脱窒槽で発生する窒素ガスを再利用することは教えていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明はこれらの問題を解消しようとするもので、反応で生成した窒素ガスを再利用して循環する経済的な方法で脱窒材を流動化させることで、材料の固着を防ぎ、反応で生成したガスを効果的に抜き、反応後の微細粒子を脱窒材から分離できるようにするものである。更に、本発明に基づけば脱窒材の充填高さも高くすることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、硫黄とアルカリ土類金属の炭酸塩とを含む脱窒材と、硝酸性窒素を含有する排水とを接触させて排水中の硝酸性窒素を処理するための処理装置であって、脱窒材を充填した層に、充填層の流動化開始速度の1.0〜2.0倍の速度で、排水と脱窒反応によって生成する窒素を主成分とするガスからなる混合流体を流通循環させる手段を備えたことを特徴とする硝酸性窒素の処理装置である。
【００１１】
また、本発明は、硫黄とアルカリ土類金属の炭酸塩とを含む脱窒材と、硝酸性窒素を含有する排水とを接触させて排水中の硝酸性窒素を処理する方法において、脱窒材を充填した層に、充填層の流動化開始速度の1.0〜2.0倍の速度で排水と脱窒反応によって生成する窒素を主成分とするガスからなる混合流体を、連続的又は間欠的に流通循環することを特徴とする硝酸性窒素の処理方法である。
【００１２】
ここで、処理装置の形状としては、縦型の充填層を有する処理装置が好ましい例として挙げられる。また、処理方法において、1）反応の進行で微細になった脱窒材を浮遊させて充填層から排出すること、2）流動化開始速度の1.3〜1.7倍の速度で混合流体を流通循環させて脱窒材を浮遊させること、又は3）混合流体のガスと排水との体積比率（ガス／排水）が0.05〜0.8の範囲であることのいずれか１以上を満足させることは、より好ましい方法となる。
【００１３】
ここで流動化開始速度とは、脱窒材が固着していない状態で動きだし浮遊し始める際の混合流体の速度を意味するものである。循環速度を、混合流体の充填層流通速度を流動化開始速度の1.0〜2.0倍に規定したのは、1.0倍未満では脱窒材が流動化ないため十分に脱窒材同士の固着を防止できず、2.0倍を超えると脱窒材の流動が激しすぎ、材料間の摩擦による材料の消耗が大きいことに加え、動力的にも大きくなり経済的ではないからである。更には、流動化開始速度の1.3倍から1.7倍が、設備的にも経済的にもより好ましい。
【００１４】
本発明で使用する硫黄と炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等のアルカリ土類金属の炭酸塩を含む脱窒材は、上記特許文献１〜２等で公知である。通常、硫黄と石灰石等アルカリ土類金属の炭酸塩の粉末を結合剤で結合させるか、硫黄を一旦溶融させ、それが固化するときの結合作用により結合させて、粒状や塊状の形状にしたものが使用される。その他、必要により繊維類や酸化鉄類や多孔質材を含むことができる。通常、硫黄20〜80wt％、アルカリ土類金属の炭酸塩を80〜20wt％含む。
【００１５】
好ましい脱窒材は、硫黄と炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等のアルカリ土類金属の炭酸塩からなる脱窒材（新日鐵化学株式会社製バチルエース：登録商標）であり、かさ密度0.9〜1.1、径は同じであるが長さの異なる円筒形のものである。初期段階ではさまざまな長さがあるが、脱窒反応が進行することによって脱窒材自身が消耗することにより、径も長さも小さくなっていく。よって、脱窒材の粒径や長さには特に制限はないが、好ましくは径5mm程度、長さ2〜9mm程度のものがよい。
【００１６】
脱窒材と排水が接触している部分では常時脱窒反応が行なわれており、反応によって生成する硫酸イオンと脱窒材中に存在するアルカリ土類金属イオン等によって石膏等の硫酸塩が生成する。通常の操作では、石膏等の濃度は溶解度以内を保つようになっているが、装置内は完全に均一濃度ではなく、局部的に濃度が高いところと低いところが出来るのを完全に防ぐことが出来ない。そのため、局部的に濃度が高いところでは石膏等の固体が析出し、脱窒材を固着させるようになる。これによって、脱窒材が有効に作用出来ない部分ができ、反応率が低下する。固着部分が出来ると、排水の流路が妨げられて偏流がおき、固着が起きていない部分でも充分な接触時間が得られずに反応率を低下させる。また、析出した石膏等が脱窒材の表面を覆い、脱窒材に生息している脱窒菌と排水との接触を妨げ、脱窒反応を阻害する。加えて、脱窒反応の結果窒素ガスが生成するが、脱窒材の固着部分が出来ると、ガスの排出が妨げられ、ガスが気泡となって脱窒材の隙間などに蓄積されていく。この気泡により排水と脱窒材との接触が妨げられ、硝酸性窒素処理能力が低下する。
【００１７】
排水中の硝酸性窒素（NO3、NO2）は、脱窒材に生息する硫黄酸化細菌により、窒素ガスに還元されると共に、脱窒材中の硫黄は硫酸イオンに酸化され、硫酸イオンは脱窒材中のアルカリ土類金属の炭酸塩と反応してアルカリ土類金属の硫酸塩となる。したがって、排水処理を続けることによって、脱窒材は消費され、粉化も次第に進行するようになる。
【００１８】
脱窒材は、充填塔等に充填し、その充填層へ排水を上向に流すことが連続的に排水処理するためには好ましい。この場合において、発生した窒素ガスが脱窒材の表面に付着すると脱窒材と排水の接触が妨げられて脱窒が十分に進行しない。また、粉化物や石膏等を含むスライム状の物質が脱窒材の表面に付着しても脱窒が十分に進行しない。
【００１９】
そこで、本発明では脱窒材を充填した層に、充填層の流動化開始速度の1.0〜2.0倍の速度で、排水と脱窒反応によって生成する窒素を主成分とするガスからなる混合流体を流通循環させる手段を備えた処理装置を使用する。そして、この流通循環を連続的又は間欠的に行うことにより、脱窒材の表面に付着したガス、粘着物質等の被覆物を効率的に除去する。
【００２０】
処理装置は、脱窒材を充填する充填層を設けた塔型形状等の適当な形状の槽と、排水と脱窒反応によって生成する窒素を主成分とするガスからなる混合流体を流通循環させる手段とを有する。
【００２１】
混合流体を充填層を流通させて脱窒材を流動化させるため、充填層の流動化開始速度の1.0〜2.0倍の速度で、混合流体を流通循環させる。ここで流動開始速度は、混合流体中の液とガスの混合割合によって異なり、液単独流体より液とガスを含む混合流体の方が、速度的には小さくてよい。したがって、混合流体を使用することにより、これを循環させるためのポンプ動力等を小さくすることができる。適当な混合割合は、体積比率（ガス/液）で0.05〜0.8の範囲である。体積比率が0.05未満では、窒素ガスがほとんど循環されず、ガスを循環させる効果がほとんどなくなる。また、体積比率が0.8を超えると、ガスの流速が大きくなりすぎるため、経済的ではない。なお、充填層の流動化開始速度は、前記のとおりの意味を有するが、これは混合流体のガス/液比、脱窒材の真比重や形状、充填層の高さや充填層を設けた槽の形状等によって変化する。したがって、使用する充填層を含む処理装置について、ガス/液比を変化させたいくつかの混合流体を流すことにより、予め流動化開始速度を求めておくことがよい。これは、充填層を透明な容器又は窓を有する容器内に設けておき、これに混合流体を流して、充填層が流動化を開始するときの速度を計測すること等により求めることができる。なお、流動化開始速度は流動させる材料の形状や比重によって異なるが、例えば、径５mm、長さ２mm〜９mm、かさ密度0.95の材を１ｍ充填して流動させる場合は、流動化開始速度は3〜8cm/s程度であるが、一般的にも正常形状の脱窒材の破損や流出を防止するため1〜10cm/s程度の範囲とすることがよい。なお、ここでいう流動化開始速度の数値は、循環させる混合流体量(cm3/s)を充填層の断面積(cm2)で除することにより計算したものである。
【発明の効果】
【００２２】
反応で生成した窒素ガスを再利用して循環する経済的な方法で脱窒材を流動化させることで、材料の固着を防ぎ、長期間の脱窒性能を確保することができる。更に、本発明によれば、硫黄と炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等のII族元素の炭酸塩からなる脱窒材と、硝酸性窒素を含有する排水とを接触させて排水中の硝酸性窒素を処理する方法において、脱窒材を充填した層に、充填層の流動化開始速度以上の速度で排水とガスを循環し、脱窒材を浮遊させ、反応の結果生成した石膏等による固着を防ぐとともに、反応の結果生成した窒素ガスを脱窒材から効果的に分離し、反応後の様々な大きさになった脱窒材は流動化により分級させ、微細な粒子を上方に集めることができる。これにより、脱窒材の充填高さを高くすることが可能になり、処理するための装置を大型化させず、設置スペースを小さくできる装置が提供できる。また、微細な粒子を分級することにより装置内を閉塞させず安定した処理を行なうことができる。本発明の用途は広く産業上益するところ大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を示すが、これらに限定されるものではない。
図１は、本発明の実施に好適な装置の１例を示す概念図である。処理槽1は下部に排水入口５と循環水入口３を、上部に循環水出口４、処理排水出口６を備え、槽内には脱窒材７が充填されている。処理排水出口６からの排水は系外に排出されるよう構成されている。循環ガス入口８は処理槽下部に、循環ガス出口９は処理排水出口６より上部に備える。この循環ガスには、脱窒反応によって生成する窒素が槽の上部空間にたまっているのでこれを利用する。この上部空間は、所望の循環速度で循環ガスを流すことができる容積を有し、外気とは連通していないか、循環時には弁等により外気が多量に流入しない構造されることがよい。そして、循環ガスと循環水は、処理槽1の下部で混合され、混合流体となって、充填層を流通し、脱窒材を流動化させる。
【００２４】
処理槽1に充填される脱窒材７は、排水の量や濃度によって充填量を変えることができる。この脱窒材は、脱窒反応が進行することによって脱窒材自身が消耗して粉化するので、脱窒材を流動化する際、微細化された脱窒材を浮遊させ、処理排水出口６からの排水と共に取り出すことが好ましい。なお、循環時には排水の流出入を停止する場合は、循環終了後に浮遊する脱窒材を排水と共に取り出す。また、脱窒材が消耗して行くので、適時脱窒材の補充又は入れ替えを行うことが好ましい。
【００２５】
脱窒材７を流動させるには、循環ポンプ2で作った水流と、圧縮機10で作った窒素ガスを主とするガス流を混合して、充填層に流せばよい。循環ポンプ2は液単独の流れで充填層の流動を開始できる速度（液単独流動化開始速度という）とする能力以上、好ましくはその２倍程度の速度で排水を循環させることができる能力を有するものであることがよい。圧縮機10は、排水を循環させる液速度の1/20以上程度、好ましくは1/10以上の速度でガスを供給できるものであることがよい。また、循環ポンプ2、圧縮機10を使用せず、代わりにエジェクターポンプを使用すれば、装置が簡単である。エジェクターポンプを使用する場合も、流動化に必要な液量とガス量は循環ポンプ2、圧縮機10を使う場合と同じであればよい。
【００２６】
ここで、充填層の流動化開始速度とは、気液混合の状態で充填層の脱窒材が流動化し始める際の、混合流体の速度を意味する。また、液単独流動化開始速度とは、液のみの状態で充填層の脱窒材流動化し始める際の、液の速度を意味する。なお、流動化し始めるとは、固着していない状態の脱窒材が動きだし、一部が浮遊し始める際の液の速度でもある。
【００２７】
流動化によって、個々の脱窒材の間に空間ができ、固着化が防止できる。また、流動化させることにより脱窒材同士が擦れ、材料表面の石膏等の被覆を剥がすと共に、表面に付着しているガスが、効果的に分離され、脱窒材の活性を回復することができる。
【００２８】
装置内の脱窒材は前記のとおりさまざまな大きさで存在しているため、さまざまな大きさの脱窒材が密充填されてガスが抜けにくくなってくる。従って、流動化させることにより、さまざまな大きさになった脱窒材を分級させ、微細な粒子は充填層上方へ大きな粒子は充填層下方へ集めることができる。
【００２９】
水流に乗って充填層から排出されるような微細な粒子が流動化によって分級されると、微細な粒子は装置系外から取り出され、別途処理することができる。その際、微細な粒子を固液分離する装置を設けることにより、反応装置のスケーリング、閉塞を防ぐことができる。
【００３０】
図２は上記をふまえた変形例を示す概念図である。処理槽1aは下部に排水入口5aと循環水入口3aを、上部に処理排水出口6aを備え、槽内には脱窒材7aが各部屋ごとに充填されている。処理排水出口6aからの排水は固液分離器10aに連結されており、固液分離器10aによって分離された液体と固体はそれぞれ排水出口11と固体出口12から排出される。また、固液分離器10aの液の一部が循環水出口4aより循環ポンプ2aによって処理槽1aへ送られる。循環ガスは、処理槽1a上部空間に溜まった窒素ガスを循環ガス出口9aからエジェクター8aにより吸引する。処理槽1a内はいくつかの部屋に区切られており、切替えバルブ13によってそれぞれの部屋に液とガスが供給されるよう構成されている。図２のような装置では、脱窒材7aの流動化開始速度が大きい場合でも、処理槽1a内を区切ることにより循環ポンプ2aの容量は小さく抑えることができる。その際、循環ポンプ2aはそれぞれの部屋ごとに1台ずつ必要とするのではなく、それぞれの部屋に切替えバルブ13を備えることによりポンプの台数を大幅に削減することができる。切替えバルブ13はタイマー（図示せず）などによって順次切替えて開閉させるものであればよく、材質、口径などは処理する排水の量や種類によって自由に設計、選択できる。
【００３１】
前記の循環ポンプ2a及びエジェクター8aに生じる混合流体の循環流れによりそれぞれの部屋にて順次流動化が行なわれ、反応によって生成する気泡が蓄積せず、硝酸性窒素処理能力の低下が防止できる。この循環の際に、脱窒材7aの微細粒子は、処理排水出口6aから続く固液分離器10aに送られる。固液分離器10aは特に制限はなく、一般に使用されているフィルター等を用いるとより効果的である。固液を分離する装置を設けるにより、微細粒子は、装置系内から取り出され、別途処理することができる。また、処理槽内でのスケーリング、閉塞を防ぐことができる。
【００３２】
混合流体を循環させて流動化させる操作は、連続的に行ってもよいが、反応初期及び流動化操作後からしばらくの間は、良好な脱窒反応が進行するので、半日〜数日おき毎に流動化させる操作を行うことがよい。そして、その操作時間は、１分間〜1時間程度、好ましくは２〜１０分間程度である。
【実施例】
【００３３】
以下に実施例を示す。本発明はこれによってなんら制限を受けるものではない。
参考例１
図１に示すような装置を用い、液と脱窒反応によって生成する窒素ガスを入れて処理槽1内の脱窒材7を流動させた。すなわち、図１における透明プラスティック製の筒型の処理槽1（充填部塔径１５４mm、充填筒高さ４,６００mm、容積１５４L）に脱窒材７（硫黄-炭酸カルシウム系、径５mm、長さ２mm〜９mm）２０kg（充填高さにて１,０００mm）をランダム（大きさの違う粒子が処理槽内に混在している状態）に充填した。この処理槽１に、人工摸擬排水Ａ（硝酸カリウム水溶液を使用し、硝酸性窒素濃度で１０００mg-N／Lに調整し、石膏の析出しやすい条件として消石灰を添加してカルシウム濃度を１１００mg/Lに調整したもの）を１４４L投入し、循環ポンプ2とコンプレッサー10を用いて窒素ガスを各種の割合で配合した混合流体による充填層の流動化開始速度を計測した。液に対し0.3容積倍の窒素ガス量を供給した際の充填層の流動化開始速度は4.55ｃｍ/ｓであった。
【００３４】
この処理槽１を用いて、循環ポンプ2とコンプレッサー10により、人工摸擬排水Ａと窒素ガスの混合流体（窒素ガス/排水流速比＝0.3）を、充填層の流動化開始速度の1.3倍の速度で循環させる操作を１日１回５分間行なった。
【００３５】
参考例２
参考例1の処理装置を使用し、同様に脱窒材を充填し、人工摸擬排水Ａを投入し、排水と窒素ガスの混合流体（窒素ガス/排水流速比＝0.3）を、充填層の流動化開始速度の0.6倍の速度で循環させる操作を１日１回５分間行なった。
【００３６】
参考例３
参考例1の処理装置を使用し、同様に脱窒材を充填し、人工摸擬排水Ａを投入し、排水と窒素ガスの混合流体（窒素ガス/排水流速比＝0.3）を、充填層の流動化開始速度の2.1倍の速度で循環させる操作を１日１回５分間行なった。
【００３７】
参考例４
参考例１の処理装置を使用し、同様に脱窒材を充填し、人工摸擬排水Ａを投入し、排水を充填層の液単独流動化開始速度の1.0倍の速度で循環させ、窒素ガスは循環させず、充填層を流動化させる操作を１日１回５分間行なった。この場合の液単独流動化開始速度は7.3ｃｍ/ｓであった。
【００３８】
結果を表１にまとめて示す。ここで、液空塔速度及び窒素ガス空塔速度は、処理層へ循環させる液又はガス量cm3/secを、処理層の断面積cm2で除することにより得られる数値である。気液循環速度は両者の速度の合計である。また、記号は次の意味を有する。◎：効果大、○：やや効果あり、×：ほとんど効果なし。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表1によれば、充填層の流動化開始速度以上で混合流体を循環させることにより、生成ガスの除去、材料の固着防止が良好に行なえることが確認できた。また、30日運転後の摩擦による材料の消耗率も少なく、所要電力も抑えられることが確認された。これに対し、充填層の流動化開始速度の0.60倍で混合流体を循環させた場合は、生成ガスの除去には効果があるものの、材料が固着することが確認された。更に充填層の流動化開始速度の2.10倍で混合流体を循環させた場合は、生成ガスの除去、材料の固着防止が良好に行なえるが、30日運転後の摩擦による材料の消耗率が大きく、所要電力も大きくなり経済的でないことが確認された。なお、参考例４の排水のみを循環させた場合は、生成ガスの除去状況、脱窒材の固着防止状況のいずれも○であった。
【００４１】
実施例１
図1に示すような装置を用い、人工摸擬排水Ｂ（硝酸カリウム水溶液を使用し、硝酸性窒素濃度で３００mg-N／Lに調整したもの）を用いて脱窒処理実験を行った。すなわち、参考例1の処理装置において脱窒材７（硫黄-炭酸カルシウム系、径５mm、長さ２mm〜９mm）８２kg（充填高さにて４,０００mm）を充填し、人工摸擬排水Ｂを１１３L投入して、その後この人工摸擬排水Ｂを１時間当たり１５Lを下部から連続的に定量ポンプで投入するかけ流し方式で供給して、脱窒処理を行った。
循環ポンプ2とコンプレッサー10により、人工摸擬排水Ｂと窒素ガスの混合流体（窒素ガス/排水流速比＝0.3）を、充填層の流動化開始速度の1.3倍の速度で循環させる操作を１日１回５分間行なった。
【００４２】
比較例１
実施例１と同様な実験において、１日に１回５分間の循環操作を行なわない条件である他は、実施例1と同様の条件で排水処理を実施した。
【００４３】
比較例２
実施例１と同様な実験において、人工摸擬排水Ｂと窒素ガスの混合流体（窒素ガス/排水流速比＝0.3）を、充填層の流動化開始速度の0.6倍として循環させた他は、実施例1と同様の条件で排水処理を実施した。
【００４４】
人工摸擬排水Ｂについて、実施例１及び比較例１で処理した処理済排水の硝酸性窒素濃度と反応速度を随時測定した。硝酸性窒素濃度と反応速度の経時変化を表２に示す。また、この時の反応速度の経時変化を図３に示す。
【００４５】
【表２】
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【００４６】
表２、図３の通り、実施例１は比較例１,２と比較して、長期安定して反応が行われることが確認された（反応速度は処理材1kg当り、1日当りの硝酸体窒素の処理量（mg）を示したものであり、ｍｇ-N／処理材ｋｇ・dayで表す）。また、比較例１、比較例２では、微細な粒子が脱窒材の間に存在し、脱窒材が密充填されており部分的な固着が確認されたが、実施例１では小さい粒子は充填層上方に集められ、微細粒子は水流に乗って充填層から排出されることが確認された。
【００４７】
実施例２
実施例1の処理装置において、人工摸擬排水Ｂを人工摸擬排水Ａに変え、人工模擬排水の供給量を１時間当たり５Lに変えたほかは、実施例１と同様の条件で脱窒処理及び循環操作を実施した。
【００４８】
比較例３
実施例２と同様の実験において、１日に１回５分間の循環操作を行なわない条件である他は、実施例２と同様の条件で実施した。
【００４９】
比較例４
実施例２と同様な実験において、人工摸擬排水Ａと窒素ガスの混合流体（窒素ガス/排水流速比＝0.3）を、充填層の流動化開始速度の0.6倍として循環させた他は、実施例２と同様の条件で排水処理を実施した。
硝酸性窒素濃度と反応速度の経時変化表３に示す。またこの時の反応速度の経時変化を図４に示す。
【００５０】
【表３】
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【００５１】
表３、図４から、実施例２は、比較例３、４と比較して、実施例１と同様に長期安定した脱窒反応効果が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を実施するための装置の1例を示す概念図
【図２】本発明を実施するための装置の変形例を示す概念図
【図３】処理時間と反応速度の関係を示すグラフ
【図４】処理時間と反応速度の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００５３】
1 、1a：処理槽
2 、2a：循環ポンプ
3 、3a：循環水入口
4 、4a:循環水出口
5 、5a：排水入口
6 、6a：処理排水出口
7 、7a：脱窒材
8 ：循環ガス入口
8a ：エジェクター
9 、9a：循環ガス出口
10 ：圧縮機
10a ：固液分離器
11 ：排水出口
12 ：固体出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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