JP2006314968A - Frozen and concentrated wastewater treatment apparatus for recovering recirculated water - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、日用排水や各種下水、地下塩水、雨水などの非清浄水(廃水)から再利用可能な水を簡易に回収することのできる凍結濃縮廃水処理装置に関するものである。なお、本発明では、処理対象とする前記非清浄水を廃水という語に代表させて、本発明の説明を行う。 The present invention relates to a freeze-concentrated wastewater treatment apparatus that can easily recover reusable water from non-clean water (wastewater) such as daily wastewater, various sewage, underground salt water, and rainwater. In the present invention, the non-clean water to be treated is represented by the term “waste water” to explain the present invention.
水は、動植物にとっての最重要資源であり、どのような地域においてもその重要性に遜色はない。しかし、その供給容易性から考えると、乾燥地帯などの利用可能な水量が極度に少ない地域では、特に水の確保が最重要課題であると言っても過言ではない。このような地域においては、特に大量に必要な灌漑用水などの確保は、大変困難であり、その確保には、様々な試みがなされている。 Water is the most important resource for animals and plants, and its importance is no different in any region. However, considering its ease of supply, it is no exaggeration to say that securing water is the most important issue, especially in areas where the amount of available water is extremely small, such as dry areas. In such an area, it is very difficult to secure a particularly large amount of irrigation water, and various attempts have been made to secure it.
まず、地下水の汲み上げにより、用水を確保することが行われている。この地下水を汲み上げて灌漑用水として用いる方法では、灌漑用水への用途であるため使用水量が多く、地下水の水位を低下させ、ひいては地下水の枯渇に至ることになる。 First, water is secured by pumping up groundwater. In this method of pumping up groundwater and using it as irrigation water, it is used for irrigation water, so the amount of water used is large, lowering the level of groundwater, and eventually leading to depletion of groundwater.
その他の方法として、集中下水処理場を設け、下水を浄化して再利用水を得て、この再利用水を灌漑水に用いる試みがなされている。この方法では、集中下水処理場を建設するだけで多大なコストが必要であり、また、下水を浄化するために用いられる逆浸透膜処理の運転コストが高く、これら設備投資および運転コストをまかなうための莫大な資金が必要となる。その一方で、下水処理を放置した場合、各種廃水は垂れ流し状態となるため、水質汚染、ひいては環境汚染が深刻化することになる。 As another method, a centralized sewage treatment plant is provided, and sewage is purified to obtain reused water, and an attempt is made to use this reused water as irrigation water. This method requires a large amount of cost just by constructing a centralized sewage treatment plant, and the operating cost of the reverse osmosis membrane treatment used to purify the sewage is high, so that the capital investment and operating cost can be covered. The enormous amount of money is required. On the other hand, if the sewage treatment is left unattended, various wastewaters will sag, causing water pollution and, consequently, environmental pollution.
前述のような水資源が少なく、かつ下水道が普及していない地域における各種用水の経済的確保を考えた場合、大規模な集中下水処理施設ではなく、分散型の比較的小型の再利用水製造装置が必要であることに、思い至る。このような分散型の比較的小型の再利用水製造装置に転用できそうな装置として、廃水の減量を目的に開発された凍結濃縮廃水処理装置を挙げることができる(特許文献1)。 When considering economically securing various types of irrigation water in areas where water resources are scarce and sewage is not widespread as described above, it is not a large-scale centralized sewage treatment facility, but rather distributed, relatively small, reused water production I come up with the need for a device. As an apparatus that can be diverted to such a dispersion-type relatively small reused water production apparatus, a freeze-concentrated wastewater treatment apparatus developed for the purpose of reducing wastewater can be cited (Patent Document 1).
前記凍結濃縮廃水処理装置は、過冷却した廃水を利用してシャーベット状の氷(氷粒)を連続的に生成し、生成した氷粒を機械的に分離する装置である。この装置では、図10に示すように、製氷タンク1011内に撹拌翼1012が備えられており、パイプ1013を介して廃水Hが供給される。製氷タンク1011の内周壁の上部には、過冷却解除板1014が配置されている。そして、製氷タンク1011内の廃液Hは過冷却水製造熱交換器1015にて過冷却された後、製氷タンク1011内に戻されるが、この時、過冷却解除板1014に向かって噴射される。過冷却された廃水Hは過冷却解除板1014に衝突することにより、瞬間的にその一部に氷Iが生成する。生成したシャーベット状の氷Iと液のままの過冷却された廃水Hが製氷タンク1011内に貯留される。したがって、製氷タンク1011内には、廃水H(パイプ1013から供給された廃水と、過冷却水製造熱交換器1015にて冷却された後に戻された廃水との混合廃水)と氷Iが混在することになり、これら廃水Hと氷Iは撹拌翼1012により撹拌される。
The freeze-concentrated wastewater treatment device is a device that continuously generates sherbet-like ice (ice particles) using supercooled waste water and mechanically separates the generated ice particles. In this apparatus, as shown in FIG. 10, a
前記製氷タンク1011内の氷Iは廃水Hととともに遠心分離機1016に供給され、この遠心分離機1016により廃水Hと氷Iとは機械的に分離される。氷Iは清澄な氷結晶であり、不純物は含んでいない。したがって、氷Iを分離していくことにより、廃水H中の水分量が減り、その分だけ、廃水Hの濃度が濃くなっていく。
The ice I in the ice making
前記遠心分離機1016にて分離された廃液Hは、再び過冷却水製造熱交換器1015に供給される。廃水Hは不純物を含むため、その氷点は0℃より低くなっている。そのため、廃水Hは過冷却水製造熱交換器1015により−0.5から−2.0℃程度までに冷却され、過冷却状態にされる。このように過冷却された廃水Hは、過冷却解除板1014に衝突して過冷却解除され、氷Iが生成される。
The waste liquid H separated by the
前記遠心分離機1016によって分離された氷Iは、氷融解熱交換器1017に供給され、この氷融解熱交換器1017において融解されて融解水Wとなる。この融解水Wの汚れ濃度は、排出水質基準以下となる。
The ice I separated by the
このように、従来の凍結濃縮廃水処理装置は、廃水H中から水分のみを氷Iとして取り出し、この氷Iを融解水Wとして排出する機能を有している。この凍結濃縮廃水処理装置は、廃水処理において廃棄物として処理される廃水量を減容することを主目的としており、連続的に氷を生成させ、生成した氷を廃水から分離除去することにより、廃水Hを濃縮し、廃棄物とする廃水量を減容する。この凍結濃縮廃水処理装置では、廃水を当初の投入量に対して10分の1程度に減容することができ、廃水の処理コストを低減可能としている。なお、図中の符号1018は、前記製氷タンク1011内の廃水と、前記分離機1016にて分離された廃水とを前記過冷却水製造熱交換器1015へ供給する廃水循環供給管を示す。
Thus, the conventional freeze-concentrated wastewater treatment apparatus has a function of taking out only moisture from the wastewater H as ice I and discharging the ice I as melt water W. This freeze-concentrated wastewater treatment device is mainly intended to reduce the volume of wastewater that is treated as waste in wastewater treatment, continuously generating ice, and separating and removing the generated ice from wastewater, Concentrate wastewater H to reduce the volume of wastewater used as waste. In this freeze-concentrated wastewater treatment device, the volume of wastewater can be reduced to about 1/10 of the initial input amount, and the wastewater treatment cost can be reduced. In addition, the code |
前記凍結濃縮廃水処理装置を分散型の比較的小型の再利用水製造装置に転用することにより、水資源が少なく下水道の設置が不十分な地域における灌漑用水などに利用可能な水量を、環境の汚染や破壊を伴うことなく、確保可能となるものと期待される。 By diverting the freeze-concentrated wastewater treatment device to a distributed and relatively small reused water production device, the amount of water available for irrigation water in areas where water resources are small and sewerage is insufficient is reduced. It is expected to be secured without contamination or destruction.
しかしながら、実際に前記凍結濃縮廃水処理装置を再利用水製造装置として使用してみると、以下のような問題点があり、解決しなければならないことが、判明した。 However, when the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus is actually used as a reuse water production apparatus, it has been found that there are the following problems that must be solved.
(1) 廃水中には、通常、紙の滓などからなる縣濁物が含まれているが、過冷却された廃水が過冷却解除されることにより氷粒を生じるプロセスにおいて、縣濁物は氷粒の生成を妨害する作用を担うので、縣濁物の含有量によって、氷粒の生成量が大きく影響される。また、廃水中に縣濁物が存在すると、過冷却解除によって氷粒が生成する際に、縣濁物は氷粒内に取り込まれてしまうため、氷粒を融解させて得られる再利用水に縣濁物が混入して、水質を汚染することになる。また、縣濁物は、氷核となり得るので、縣濁物が含まれた未処理水(廃水)が過冷却水製造熱交換器に導入されると、その場で過冷却解除現象が起こり、配管が閉塞(氷結)してしまう可能性が高くなる。 (1) Wastewater usually contains suspensions such as paper cake, but in the process of generating ice particles when the supercooled wastewater is released from supercooling, Since it plays the role of hindering the generation of ice particles, the amount of ice particles generated is greatly influenced by the content of the suspended matter. In addition, if suspended matter is present in the wastewater, when ice particles are generated by the release of supercooling, the suspended matter is taken into the ice particles, so that it can be reused water obtained by melting the ice particles. Suspended materials will contaminate the water quality. In addition, since suspended matter can become ice nuclei, when untreated water (waste water) containing suspended matter is introduced into the supercooled water production heat exchanger, the phenomenon of supercooling release occurs on the spot, There is a high possibility that the piping will be blocked (freezing).
(2) 過冷却状態の水は環境温度や外部からの物理的刺激によって容易に氷化する。そのため、過冷却解除板と呼称される板状部材に過冷却水を衝突させることによって、氷粒が得られる。しかし、過冷却水の水温は、過冷却水とする廃水の組成によって微妙に変動し、それに伴って、氷化の程度も変動する。理想的には、過冷却解除板に衝突した過冷却水は、過冷却板から流れ落ちると同時に氷粒化して、製氷タンク内に落下する。ところが、環境温度や、廃水の組成の変動によって、同一運転条件であっても、過冷却板に衝突した時の氷化速度が速く、過冷却板上に氷結する場合がある。過冷却板上に氷結が始まると、その氷結層は経時的に成長しやすく、成長が続くと、過冷却板の上部に位置する過冷却水供給管を閉塞するに至ることがある。過冷却供給管の先端が氷結すると、供給管全体が凍結するに至る。その場合には、装置の運転を停止し、過冷却板から成長した氷を剥離し、供給管の凍結を解除する作業しなければならない。そこまで至る前に冷却解除板上の付着氷を剥離すれば、装置の長時間停止を回避できるが、冷却解除板上の付着氷の剥離作業中は、やはり装置の運転を停止せざるを得ない。 (2) Supercooled water is easily frozen by environmental temperature and external physical stimulation. Therefore, ice particles are obtained by making the supercooling water collide with a plate-like member called a supercooling release plate. However, the temperature of the supercooling water varies slightly depending on the composition of the wastewater used as the supercooling water, and the degree of icing varies accordingly. Ideally, the supercooling water colliding with the supercooling release plate flows down from the supercooling plate, and at the same time, forms ice particles and falls into the ice making tank. However, depending on the environmental temperature and fluctuations in the composition of the wastewater, even if the operating conditions are the same, the icing speed when colliding with the supercooling plate is fast and icing may occur on the supercooling plate. When icing starts on the supercooling plate, the icing layer easily grows with time, and if the growth continues, the supercooling water supply pipe located above the supercooling plate may be blocked. When the tip of the supercooling supply pipe freezes, the entire supply pipe is frozen. In that case, it is necessary to stop the operation of the apparatus, peel off the grown ice from the supercooling plate, and release the freezing of the supply pipe. If the attached ice on the cooling release plate is peeled before reaching that point, the device can be stopped for a long time, but the operation of the device must still be stopped during the removal of the attached ice on the cooling release plate. Absent.
(3) 過冷却解除によって生成した氷粒は、製氷タンク内の廃水中に浮遊し、その後、廃水とともに分離機に送られ、汚水と分離される。従来の凍結廃水処理装置を大量の再利用水を得ることを主目的に用いる場合には、汚水からの氷粒の分離効率を高める必要がある。 (3) The ice particles generated by releasing the supercooling float in the waste water in the ice making tank, and are then sent to the separator together with the waste water to be separated from the sewage. When the conventional frozen wastewater treatment apparatus is used mainly for obtaining a large amount of reused water, it is necessary to increase the efficiency of separating ice particles from sewage.
(4) 従来の凍結濃縮廃水処理装置では、廃水中に有害微生物が存在していた場合、その微生物は氷粒形成時に分離されずに氷粒中にも取り込まれる。すなわち、廃水中の微生物は、氷粒生成から再利用水生成までの工程で分離除去することができず、そのまま再利用水に含まれてしまう。したがって、廃水中に有害微生物が含まれている可能性がある場合は、得られた再利用水を、そのままで中水や灌漑用水に使用することができない。 (4) In the conventional freeze-concentrated wastewater treatment apparatus, when harmful microorganisms are present in the wastewater, the microorganisms are not separated during the formation of ice grains but are also taken into the ice grains. That is, the microorganisms in the wastewater cannot be separated and removed in the steps from the generation of ice particles to the generation of reused water, and are included in the reused water as they are. Therefore, when there is a possibility that harmful microorganisms are contained in the wastewater, the obtained reused water cannot be used as it is for middle water or irrigation water.
このように、従来の凍結濃縮廃水処理装置を大量の良質な再利用水を得るための再利用水製造装置として使用する場合には、氷粒の安定的生成と、生成量の向上、生成した氷粒の汚水からの分離効率の向上、生成した再利用水の滅菌度の向上が必要である。さらに、大量の再利用水を得るためには、装置の連続運転が必須であるので、過冷却板の氷結を防止することが重要となる。 As described above, when the conventional freeze-concentrated wastewater treatment device is used as a reused water production device for obtaining a large amount of high-quality reused water, stable generation of ice particles, improvement of the production amount, and production It is necessary to improve the efficiency of separating ice particles from sewage and to improve the sterilization degree of the recycled water produced. Furthermore, in order to obtain a large amount of reused water, continuous operation of the apparatus is essential, so it is important to prevent freezing of the supercooling plate.
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、灌漑用水や中水などの大量使用水として用いることのできる良質な再利用水を廃水から効率的に回収することのできる凍結濃縮廃水処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and is a freezing capable of efficiently recovering high-quality reused water that can be used as a large amount of water such as irrigation water and middle water from wastewater. It is to provide a concentrated wastewater treatment apparatus.
前記課題を解決するために、本発明の請求項[1]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、廃水を過冷却する過冷却水製造熱交換器と、前記過冷却水製造熱交換器へ供給される廃水中の懸濁物を除去する懸濁物除去手段と、前記過冷却水製造熱交換器によって過冷却された過冷却廃水の過冷却解除を行い、前記廃水中に氷粒を発生させる過冷却解除手段と、前記氷粒を含む廃水から氷粒を分離し、分離した氷粒から清浄な再利用水を得る再利用水生成手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to claim [1] of the present invention includes a supercooling water production heat exchanger for supercooling wastewater, and the supercooling water production heat. Suspension removing means for removing suspended matter in the wastewater supplied to the exchanger, supercooling wastewater supercooled by the supercooled water production heat exchanger is desupercooled, and ice is added to the wastewater. It has a supercooling release means for generating grains, and a reuse water generating means for separating ice grains from the waste water containing the ice grains and obtaining clean reuse water from the separated ice grains.
本発明の請求項[2]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[1]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記懸濁物除去手段が精密濾過膜分離槽であることを特徴とする。 According to claim [2] of the present invention, the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water is the freeze-concentration wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to the above-mentioned claim [1], wherein the suspension removing means is It is a microfiltration membrane separation tank.
本発明の請求項[3]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[2]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記精密濾過膜分離槽には有用微生物が添加されていることを特徴とする。 A freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to claim [3] of the present invention is the freeze-concentration wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to claim [2]. Is characterized by the addition of useful microorganisms.
本発明の請求項[4]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[1]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記懸濁物除去手段が凝集濾過装置であることを特徴とする。 According to claim [4] of the present invention, the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water is the freeze-concentration wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to the above-mentioned claim [1], wherein the suspension removing means is It is a coagulation filtration device.
本発明の請求項[5]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[1]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記懸濁物除去手段が加圧浮上装置であることを特徴とする。 A freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to claim [5] of the present invention is the freeze-concentration wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to claim [1], wherein the suspension removing means is It is a pressure levitation device.
本発明の請求項[6]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[1]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記懸濁物除去手段が泡沫分離装置であることを特徴とする。 According to claim [6] of the present invention, the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water is the freeze-concentration wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to claim [1], wherein the suspended matter removing means It is a foam separation device.
本発明の請求項[7]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[1]〜[6]のいずれか1項に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、さらに、前記過冷却水製造熱交換器へ供給される廃水の温度を一定に保つ廃水恒温化手段を有することを特徴とする。 A freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to claim [7] of the present invention is a freeze-concentration wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to any one of claims [1] to [6]. Further, the present invention is characterized by further comprising a waste water constant temperature means for keeping the temperature of the waste water supplied to the supercooled water production heat exchanger constant.
本発明の請求項[8]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[7]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記廃水恒温化手段が、外部からの流入廃水を撹拌下で一時的に貯留し、貯留した廃水を前記過冷却水製造熱交換器に供給する循環タンクを有することを特徴とする。 The freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to claim [8] of the present invention is the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to the above-mentioned claim [7], wherein the waste water isothermalizing means comprises: It is characterized by having a circulation tank that temporarily stores inflow wastewater from outside and supplies the stored wastewater to the supercooled water production heat exchanger.
本発明の請求項[9]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[8]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記循環タンクに流入される廃水の少なくとも一部を太陽熱に曝し、その後に該循環タンクに供給する屋外温度調整配管が付設されていることを特徴とする。 The freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to claim [9] of the present invention is flowed into the circulation tank in the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to claim [8]. An outdoor temperature adjusting pipe is provided for exposing at least a part of the waste water to solar heat and then supplying it to the circulation tank.
本発明の請求項[10]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[8]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記再利用水生成手段によって得られた再利用水を装置外に供給する再利用水供給管が付設され、該供給管の一部に太陽光被照射部が設けられ、該太陽光被照射部から下流の配管が少なくとも部分的に前記循環タンク内を通過していることを特徴とする。 According to claim [10] of the present invention, the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water is the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to the above-mentioned claim [8]. A recycled water supply pipe for supplying the obtained reused water to the outside of the apparatus is attached, a solar irradiation unit is provided in a part of the supply pipe, and a pipe downstream from the solar irradiation unit is at least partially In particular, it passes through the circulation tank.
本発明の請求項[11]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[1]〜[10]のいずれか1項に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記再利用水生成手段が、前記過冷却解除手段の下部に設けられるとともに廃水源からの廃水が注入される製氷タンクと、該製氷タンクから排出された氷粒を洗浄する洗浄手段と、該洗浄手段から排出された洗浄水と氷粒とを分離する分離機とから構成されていることを特徴とする。 A freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for collecting reused water according to claim [11] of the present invention is a freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for collecting reused water according to any one of the above-mentioned claims [1] to [10]. The reclaimed water generating means is provided below the supercooling release means and an ice making tank into which waste water from a waste water source is injected, and a washing means for washing the ice particles discharged from the ice making tank, It is characterized by comprising a separator for separating the washing water discharged from the washing means and the ice particles.
本発明の請求項[12]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[11]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記洗浄手段が清浄水を満たした洗浄槽であることを特徴とする。 According to claim [12] of the present invention, the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water is the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to the above-mentioned claim [11], wherein the cleaning means supplies clean water. It is characterized by being a filled washing tank.
本発明の請求項[13]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[11]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記洗浄手段が温風装置であることを特徴とする。 The recycle water recovery freeze concentration wastewater treatment apparatus according to claim [13] of the present invention is the recycle water recovery freeze concentration wastewater treatment apparatus according to claim [11], wherein the cleaning means is a hot air apparatus. It is characterized by being.
本発明の請求項[14]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[11]に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記洗浄手段が清浄水を散布するシャワー装置であることを特徴とする。 According to claim [14] of the present invention, the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water is the freeze-concentration wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to the above-mentioned claim [11], wherein the cleaning means supplies clean water. It is a shower device for spraying.
本発明の請求項[15]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[1]〜[10]のいずれか1項に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記再利用水生成手段が、その先端に前記過冷却解除版が固定される回転軸と、この回転軸に該回転軸を囲むように固定された倒立円錐状の固液分離壁とを有してなる遠心分離装置であることを特徴とする。 A freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for collecting reused water according to claim [15] of the present invention is a freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for collecting reused water according to any one of the above-mentioned claims [1] to [10]. In the above, the reuse water generating means includes a rotating shaft to which the supercooling release plate is fixed at a tip thereof, and an inverted conical solid-liquid separation wall fixed to the rotating shaft so as to surround the rotating shaft. It is characterized by being a centrifuge which has.
本発明の請求項[16]にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、前記請求項[1]〜[15]のいずれか1項に記載の再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置において、前記再利用水生成手段に生成した再利用水を装置外に供給する再利用水供給管が付設され、該供給管には太陽熱による殺菌構造が設けられていることを特徴とする。 A freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for collecting reused water according to claim [16] of the present invention is a freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for collecting reused water according to any one of claims [1] to [15]. In the above, a reuse water supply pipe for supplying the reuse water generated in the reuse water generating means to the outside of the apparatus is attached, and the supply pipe is provided with a solar heat sterilization structure.
本発明にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、生活廃水などからなる下水から灌漑用水や中水として利用可能な良好な水質の再利用水を効率的に回収することができるという効果を奏する。 The freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to the present invention is capable of efficiently recovering reused water having good water quality that can be used as irrigation water or middle water from sewage composed of domestic wastewater or the like. Play.
以下に、本発明にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例は本発明を好適に説明するための例示に過ぎず、なんら本発明を限定するものではない。 Below, the Example of the freeze concentration waste water processing apparatus for the reuse water collection | recovery concerning this invention is described in detail based on drawing. In addition, the Example shown below is only the illustration for demonstrating this invention suitably, and does not limit this invention at all.
図1は、本発明にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置の概略構成を示すもので、図9に示した構成と同一要素には同一符号を付して説明を簡略化する。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to the present invention. The same components as those shown in FIG.
本発明にかかる再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置は、図1に示すように、廃水を過冷却する過冷却水製造熱交換器1015と、前記過冷却水製造熱交換器1015へ供給される廃水中の懸濁物を除去する懸濁物除去手段1と、前記過冷却水製造熱交換器1015によって過冷却された過冷却廃水の過冷却解除を行い、前記廃水中に氷粒を発生させる過冷却解除手段3と、前記氷粒を含む廃水から氷粒を分離し、分離した氷粒から清浄な再利用水を得る再利用水生成手段4と、を有することを特徴とする。かかる本発明の基本構成に対して、本実施例では、さらに、前記過冷却水製造熱交換器1015へ供給される廃水の温度を一定に保つ廃水恒温化手段2を設けている。なお、本発明では、過冷却解除手段3としては、従来のように板状に成形された過冷却解除板でも良いし、過冷却廃水が衝突する平面を有するブロックでも良いし、他の形状でもかまわない。要するに過冷却解除が可能であれば、形状、材質には限定されない。また、製氷タンク1011の底部には、濃縮廃水引き抜き配管1011aが設けられている。
As shown in FIG. 1, the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for recovering reused water according to the present invention is supplied to a supercooling water
前記構成の凍結濃縮廃水処理装置では、まず、廃水は、製氷タンク1011に供給される前に、縣濁物除去手段1によって含有縣濁物を除去される。縣濁物が除去された廃水は、製氷タンク1011に一旦貯留され、廃水恒温化手段2を介して過冷却水製造熱交換器1015に供給される。前記廃水恒温化手段2は、過冷却水製造熱交換器1015に供給される廃水の温度を年間を通じてほぼ一定の温度範囲(廃水中に氷核が残らない温度範囲)にする役目を果たすものである。この廃水恒温化手段2によって、氷核の存在し得ない温度範囲の廃水を過冷却水製造熱交換器1015に供給することができ、供給廃水温度が一定に維持されることによって、過冷却水製造熱交換器1015によって冷却されて直ぐに氷化が始まる異常事態を回避することができ、さらに、過冷却水製造熱交換器1015は、その負荷が低減されるばかりでなく、氷粒の効率的な生成を誘導するに好適な過冷却を廃水に対して行うことができる。この点について、すなわち、廃水恒温化手段2において、廃水温度を一定に保つ効果について、さらに説明すると、次の2点にまとめられる。
In the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus having the above-described configuration, first, the wastewater is removed from the suspended matter by the suspended matter removing means 1 before being supplied to the
まず、第1に、廃水中の氷核を融解できる温度[約0.5℃:逆に温度を高く設定すると、過冷却水製造熱交換器にて、廃水を所定の温度(過冷却状態)まで下げるのに要する冷却エネルギーが大きくなり(過冷却水製造熱交換器にかかる負荷が大きくなり)、ランニングコストが増大する]に保つことで、配管内での閉塞(氷結)を防ぐことができる。 First, the temperature at which ice nuclei in the wastewater can be melted [approx. 0.5 ° C: Conversely, if the temperature is set high, the wastewater is heated to a predetermined temperature (supercooled state) in the supercooled water production heat exchanger The cooling energy required to reduce the pressure to the maximum (the load on the supercooled water production heat exchanger increases and the running cost increases) can be maintained to prevent clogging (freezing) in the piping. .
第2に、過冷却温度の制御を容易にすることができる。過冷却水製造熱交換器に流入する廃水温度を一定に保つことで、過冷却水製造熱交換器にかかる負荷が一定になり、過冷却水製造熱交換器で冷却された過冷却水の温度を一定に保つことが容易になる。なお、この過冷却温度は、設定値に対して±0.2℃程度の精度で制御する必要がある。なぜなら、過冷却温度が高くなると、生成される氷の量が減り、再利用水の回収量が低減し、逆に、過冷却温度が低くなると、熱交換器内で過冷却解除が生じ、配管閉塞を引き起こす可能性が極めて大きくなるからである。 Second, it is possible to easily control the supercooling temperature. By keeping the temperature of the wastewater flowing into the supercooling water production heat exchanger constant, the load on the supercooling water production heat exchanger becomes constant, and the temperature of the supercooling water cooled by the supercooling water production heat exchanger Can be kept constant. The supercooling temperature needs to be controlled with an accuracy of about ± 0.2 ° C. with respect to the set value. This is because when the supercooling temperature is high, the amount of ice produced is reduced, and the amount of recovered water is reduced. Conversely, when the supercooling temperature is low, the supercooling is released in the heat exchanger, and the piping is This is because the possibility of causing occlusion becomes extremely large.
前記過冷却水製造熱交換器1015にて過冷却された過冷却廃水は、過冷却解除手段3に向かって噴射され、過冷却解除手段3に衝突することによって、過冷却解除され、氷粒を生じる。廃水中の懸濁物は、前記縣濁物除去手段1によって除去されるため、過冷却廃水中には縣濁物が含まれていないので、従来に比べて、より大量の氷粒を生成させることができる。また、生成した氷粒中には、懸濁物が取り込まれることがなく、且つ、製氷タンク1011に貯留されている廃水中にも縣濁物が存在しないので、後工程の氷粒融解によって得られる再利用水中に縣濁物が同伴されることがない。したがって、本発明の凍結濃縮廃水処理装置によれば、縣濁物による再利用水の汚染は確実に防ぐことができる。
The supercooled wastewater supercooled in the supercooled water
前記氷粒は、再利用水生成手段4により廃水から効率的に分離され、氷融解熱交換器1017によって融解されて再利用水として回収される。
The ice particles are efficiently separated from the waste water by the reuse water generation means 4, melted by the ice
前述のように、製氷タンク1011内の廃水は、過冷却された後、過冷却解除されて氷粒を生成し、この氷粒は再利用水として回収されるため、製氷タンク1011内の廃水は、徐々に濃縮される。濃縮が過度になると、清浄な氷粒を得にくくなるので、図1に示すように、製氷タンク1011の底部に濃縮廃水引抜き配管1011aを設置し、濃縮された廃水を随時引き抜くことで、廃水が濃縮されていくのを防止することが望ましい。
As described above, the waste water in the
以上、本発明にかかる凍結濃縮廃水処理装置の基本的構成およびその作用を説明したが、以下の実施例では、かかる構成の本発明の凍結濃縮廃水処理装置の各構成要素について、より詳細を順次説明する。 The basic configuration and the operation of the freeze-concentration wastewater treatment apparatus according to the present invention have been described above. In the following examples, details of each component of the freeze-concentration wastewater treatment apparatus of the present invention having such a configuration will be sequentially described. explain.
本実施例2は、前記構成における縣濁物除去手段1の具体的構成の一例として、図2に示す精密濾過膜分離槽11を用いた場合を説明するものである。 The present Example 2 demonstrates the case where the microfiltration membrane separation tank 11 shown in FIG. 2 is used as an example of the specific structure of the suspension removal means 1 in the said structure.
この精密濾過膜分離槽11は、図2に示すように、廃水が導入されるチャンバー12内に精密濾過膜カートリッジ13が設置された構成の装置である。前記濾過膜カートリッジ13は、カートリッジ本体14とこの本体14の側面に固定されている精密濾過膜15とから構成されている。前記カートリッジ本体14内には側面と上部とに開口する多数の流路が形成されており、前記精密濾過膜15を透過した水が内部流路を通って、上部開口部から導き出されるようになっている。すなわち、チャンバー12内の廃水中の縣濁物は、精密濾過膜15によって濾過され、濾過されて縣濁物が除かれた水がカートリッジ本体14内に取り込まれ、分離された縣濁物はチャンバー12内の廃水中に残される。この縣濁物の除去には凝集剤を必要としないので、チャンバー12中にスカムとして沈積する2次廃棄物量が少なくて済む。このようにして縣濁物が分離された廃水は、上部開口部から導き出され、図1に示した製氷タンク1011に流し込まれる。前記チャンバー12の底部には、ブロワからの圧縮空気を泡として発生させる散気手段16が設けられている。この散気手段16から発生された多数の泡によって前記精密濾過膜15の表面に付着した縣濁物を剥離して、濾過性能の低下を防ぐようになっている。
As shown in FIG. 2, the microfiltration membrane separation tank 11 is an apparatus having a configuration in which a microfiltration membrane cartridge 13 is installed in a
前記精密濾過膜15は、メンブランフィルターであり、そのメッシュサイズとしては、0.4μmのものが好適に用いることができる。縣濁物として直径が1μmを超える大きさのものを除去できれば、縣濁物除去手段1の役目を果たすことができるからである。1μm以下のサイズの水不溶成分は、氷が生じる時の氷核となることがなく、直径が1μmを超えた水不溶成分は、過冷却解除時に形成される氷粒の氷核となり得る。したがって、直径1μmを超える大きさの縣濁物を除去しておかないと、氷粒として回収する水が縣濁物により汚染される虞がある。本実施例では、前述のようにメッシュサイズ0.4μmの精密濾過膜を用いているので、過冷却解除によって生じる氷粒に縣濁物が取り込まれることがない。また、この精密濾過膜分離槽11によって縣濁物が除去された廃水が製氷タンク1011内に流し込まれるので、製氷タンク1011内の廃水には縣濁物の混入がなく、氷粒タンク1011内に落下してくる氷粒の表面に縣濁物が付着して氷粒を汚染することもない。
The microfiltration membrane 15 is a membrane filter, and a mesh size of 0.4 μm can be suitably used. This is because the suspended matter removal means 1 can be fulfilled if the suspended matter having a diameter exceeding 1 μm can be removed. Water-insoluble components having a size of 1 μm or less do not become ice nuclei when ice is formed, and water-insoluble components having a diameter exceeding 1 μm can become ice nuclei of ice grains formed when the supercooling is released. Therefore, if the suspended matter having a diameter exceeding 1 μm is not removed, the water collected as ice particles may be contaminated by the suspended matter. In this embodiment, since the microfiltration membrane having a mesh size of 0.4 μm is used as described above, the suspended matter is not taken into the ice particles generated by the release of the supercooling. In addition, since the waste water from which the suspended matter has been removed by the microfiltration membrane separation tank 11 is poured into the
本実施例の変形例として、前記精密濾過膜分離槽11に有用微生物を添加した構成が可能である。有用微生物の添加方法としては、例えば、活性汚泥を槽内に添加する方法が挙げられる。活性汚泥とは、周知のように、有用な細菌、カビ類、藻類、原生動物、輪虫類、線虫類など有用微生物の集合体であり、前記各微生物は、それらの代謝活動を通して汚染物質を生物に無害な物質に変換してくれる。すなわち、活性汚泥(有用微生物集合体)を精密濾過膜分離槽11内に添加し、好気性雰囲気(酸素が存在する状態)に保つ(例えば、曝気する)ことにより、廃水中の汚染物質の分解が行われる。 As a modification of the present embodiment, a configuration in which useful microorganisms are added to the microfiltration membrane separation tank 11 is possible. As a method for adding useful microorganisms, for example, a method of adding activated sludge to the tank can be mentioned. As is well known, activated sludge is a collection of useful microorganisms such as useful bacteria, molds, algae, protozoa, rotifers, nematodes, etc., and each microorganism is a pollutant through their metabolic activity. Transforms into a substance that is harmless to living things. That is, activated sludge (useful microorganism aggregates) is added to the microfiltration membrane separation tank 11 and kept in an aerobic atmosphere (a state where oxygen is present) (for example, aerated), thereby decomposing pollutants in the wastewater. Is done.
このように精密濾過膜分離槽11に有用微生物を添加した状態で運転すれば、精密濾過膜15における縣濁物の除去に加えて、有用微生物の代謝活動に伴う有機物の分解処理が同時に行われることになり、汚水の浄化の程度をより高めることができる。その結果、製氷タンク1011内の廃水がより一層浄化されることになり、廃水と一時的に混交状態に置かれる氷粒の汚染もより少なくなる。そのため、後段の氷粒洗浄工程の負荷を低減できる。
In this way, if the microfiltration membrane separation tank 11 is operated in a state where useful microorganisms are added, in addition to the removal of suspended matter in the microfiltration membrane 15, the organic substance is decomposed simultaneously with the metabolic activity of the useful microorganisms. As a result, the degree of purification of sewage can be further increased. As a result, the waste water in the
本実施例3は、前記縣濁物除去手段1の具体的構成の他の一例として、図3に示す凝集濾過装置21を用いた場合を説明するものである。 In the third embodiment, as another example of the specific configuration of the suspended matter removing means 1, a case where a coagulation filtration device 21 shown in FIG. 3 is used will be described.
この凝集濾過装置21は、図3に示すように、廃水に凝集剤と必要に応じて凝集助剤とを混入して反応させる反応槽22と、凝集剤と反応した廃液を貯留して廃液中の縣濁物を凝集させる凝集槽23と、前記凝集成分を濾過する濾過槽24とが順次連結された構成の装置である。前記反応槽22と凝集槽23とは隣接され、凝集槽23内の廃水は、ポンプ25により汲み出されて濾過槽24に流し込まれる。濾過槽24は、図に示すように、濾過層26を中位部分に有しており、廃水は下部から導入され中位の濾過層26を通過することにより浮遊凝集成分が濾過され、上部から縣濁物を含まない廃水として取り出され、前記製氷タンク1011に流し込まれる。前記濾過槽24の底部には、ブロワからの圧縮空気を泡として発生させる散気手段が設けられている。この散気手段から発生された多数の泡によって前記濾過層26に付着した浮遊凝集成分を剥離して、濾過性能の低下を防ぐようになっている。このように濾過層26の洗浄に薬剤を用いず、泡洗浄により濾過層のメンテナンスを行うので、薬品廃液の処理が不要であり、経済的、環境保護的に優れている。
As shown in FIG. 3, this agglomeration filtration device 21 contains a
前記凝集濾過装置21では、前記精密濾過膜ほどには、微細サイズの濾過を行えないが、1μmを超える大きさの縣濁物の除去は可能である。また、凝集剤を用いた濾過であるので、縣濁物のみでなく、半溶解状態の不純物も凝集させて除去できる特徴があるため、廃水の浄化特性は高いと言える。したがって、本実施例の凝集濾過装置21を縣濁物除去手段1として用いることにより、過冷却解除によって生じる氷粒に縣濁物が取り込まれることがなくなる。また、この凝集濾過装置21によって縣濁物が除去された廃水が製氷タンク1011内に流し込まれるので、製氷タンク1011内の廃水には縣濁物の混入がなく、氷粒タンク1011内に落下してくる氷粒の表面に縣濁物が付着して氷粒を汚染することもない。
The coagulation filtration device 21 cannot perform filtration as fine as the microfiltration membrane, but can remove suspended matters having a size exceeding 1 μm. In addition, since filtration is performed using a flocculant, not only the suspended matter but also semi-dissolved impurities can be aggregated and removed, so that it can be said that the purification property of wastewater is high. Therefore, by using the coagulation filtration device 21 of this embodiment as the suspended matter removing means 1, suspended matter is not taken into the ice particles produced by the release of supercooling. In addition, since the waste water from which the suspended matter has been removed by the agglomeration filtration device 21 is poured into the
本実施例4は、前記縣濁物除去手段1の具体的構成の他の一例として、図4に示す加圧浮上装置31を用いた場合を説明するものである。 In the fourth embodiment, as another example of the specific configuration of the suspended matter removing means 1, a case where a pressure levitation device 31 shown in FIG. 4 is used will be described.
この加圧浮上装置31は、図4に示すように、廃水に凝集剤を混入して反応させる反応槽32と、凝集剤と反応した廃液を貯留して廃液中の縣濁物を凝集させる凝集槽33と、前記凝集成分を微細な気泡を用いて除去する浮上分離槽34とが順次連結された構成の装置である。前記反応槽32と凝集槽33とは隣接され、凝集槽33内の廃水は、加圧水が合流される配管35により汲み出されて浮上分離槽34に流し込まれる。前記反応槽32と凝集槽33とには、それぞれ撹拌手段が設けられている。前記浮上分離槽34は、図に示すように、前記凝集槽33から送られてきた廃水中の凝集成分を、加圧水に含まれている微細な気泡34aに付着させて強制的に浮上させ、スカムとして浮上した縣濁成分を上部に設けた掃動手段34bにより除去する構成の装置である。なお、前記加圧水には、処理水の一部を使用するため、余分な水源が不要である。
As shown in FIG. 4, the pressure levitation device 31 includes a
前記浮上分離装置31では、前記精密濾過膜ほどには、微細サイズの濾過を行えないが、1μmを超える大きさの縣濁物の除去は十分に可能である。また、凝集剤を用いた濾過であるので、縣濁物のみでなく、半溶解状態の不純物も凝集させて除去できる特徴があるため、廃水の浄化特性は高いと言える。また、縣濁物を凝集させた後の分離は、加圧水の注入により生じた極めて微細な気泡により強制的に浮上させて除去する構成であるため、装置を小型化できるという特徴がある。前記気泡は廃水表面に至った場合、直ぐに消泡されないことが望ましい。そのため、かかる気泡による分離装置では、発泡剤の添加が常套手段となっている。ところが、ほとんどの廃水には、洗剤成分が含有されているので、この含有洗剤成分が発泡剤の役目を果たすことができ、少量の発泡剤を添加するのみで、場合によっては、発泡剤を全く添加しなくとも、凝集成分の強制浮上が実現できる。 The levitation separator 31 cannot filter as finely as the microfiltration membrane, but can sufficiently remove suspended matters having a size exceeding 1 μm. In addition, since filtration is performed using a flocculant, not only the suspended matter but also semi-dissolved impurities can be aggregated and removed, so that it can be said that the purification property of wastewater is high. In addition, the separation after agglomerating the suspended matter has a configuration in which the apparatus can be reduced in size because it is forcibly lifted and removed by extremely fine bubbles generated by injection of pressurized water. When the bubbles reach the surface of the waste water, it is desirable that the bubbles are not immediately removed. Therefore, in such a separation apparatus using bubbles, the addition of a foaming agent has become a conventional means. However, since most of the wastewater contains a detergent component, the contained detergent component can serve as a foaming agent, and in some cases, only a small amount of foaming agent is added. Even if it is not added, forced flocculation of agglomerated components can be realized.
本実施例の加圧浮上装置31を縣濁物除去手段1として用いることにより、過冷却解除によって生じる氷粒に縣濁物が取り込まれることがなくなる。また、この加圧浮上装置31によって縣濁物が除去された廃水が製氷タンク1011内に流し込まれるので、製氷タンク1011内の廃水には縣濁物の混入がなく、氷粒タンク1011内に落下してくる氷粒の表面に縣濁物が付着して氷粒を汚染することもない。
By using the pressurized levitation device 31 of the present embodiment as the suspended matter removing means 1, suspended matter is not taken into the ice particles generated by the release of supercooling. Further, since the waste water from which the suspended matter has been removed by the pressurized levitation device 31 is poured into the
本実施例5は、前記縣濁物除去手段1の具体的構成の他の一例として、図5に示す泡沫分離装置41を用いた場合を説明するものである。 In the fifth embodiment, a case where a foam separation device 41 shown in FIG. 5 is used as another example of the specific configuration of the suspension removing means 1 will be described.
この泡沫分離装置41は、図5に示すように、廃水に凝集剤を混入して反応させる反応槽42と、凝集剤と反応した廃液を貯留して廃液中の縣濁物を凝集させる凝集槽43と、前記凝集成分を微細な気泡を用いて除去する気液接触塔44とが順次連結された構成の装置である。前記反応槽42と凝集槽43とは隣接され、凝集槽43内の廃水は、配管45により導出されて気液接触塔44に流し込まれる。前記反応槽42と凝集槽43とには、それぞれ撹拌手段が設けられている。前記気液接触塔44は、図に示すように、前記凝集槽43から送られてきた廃水中の凝集成分を底部のフィルター44aにより形成した微細な気泡44bに付着させて強制的に浮上させ、スカムとして浮上した縣濁成分を上部から除去する構成の装置である。前記フィルター44には塔外の送気ポンプ46から空気が吹き込まれるようになっている。この空気が前記フィルター44aにより微細化されて微細な気泡となって塔内の廃水中を浮上する。この微細な気泡は、前記実施例4に示した加圧浮上装置31における気泡ほど極度に微細ではないが、直径1μm以上の凝集成分を浮上させて分離することができる。前記気泡は廃水表面に至った場合、直ぐに消泡されないことが望ましい。そのため、かかる気泡による分離装置では、発泡剤の添加が常套手段となっている。ところが、ほとんどの廃水には、洗剤成分が含有されているので、この含有洗剤成分が発泡剤の役目を果たすことができ、発泡剤の添加が少量で十分となるか、場合によっては、全く添加しなくとも、凝集成分の強制浮上が実現できる。
As shown in FIG. 5, the foam separation device 41 includes a
前記泡沫分離装置41では、前記精密濾過膜ほどには、微細サイズの濾過を行えないが、1μmを超える大きさの縣濁物の除去は十分に可能である。また、凝集剤を用いた濾過であるので、縣濁物のみでなく、半溶解状態の不純物も凝集させて除去できる特徴があるため、廃水の浄化特性は高いと言える。また、縣濁物を凝集させた後の分離は、微細な気泡により強制的に浮上させて除去する構成であるため、装置を小型化できるという特徴がある。 The foam separation device 41 cannot perform filtration as fine as the microfiltration membrane, but can sufficiently remove suspended matters having a size exceeding 1 μm. In addition, since filtration is performed using a flocculant, not only the suspended matter but also semi-dissolved impurities can be aggregated and removed, so that it can be said that the purification property of wastewater is high. Further, the separation after agglomeration of the suspended matter is a configuration in which the air bubbles are forcibly lifted and removed by fine bubbles, so that the apparatus can be miniaturized.
本実施例の泡沫分離装置41を縣濁物除去手段1として用いることにより、過冷却解除によって生じる氷粒に縣濁物が取り込まれることがなくなる。また、この泡沫分離装置41によって縣濁物が除去された廃水が製氷タンク1011内に流し込まれるので、製氷タンク1011内の廃水には縣濁物の混入がなく、氷粒タンク1011内に落下してくる氷粒の表面に縣濁物が付着して氷粒を汚染することもない。
By using the foam separation device 41 of the present embodiment as the suspended matter removing means 1, suspended matter is not taken into the ice particles generated by the release of supercooling. Further, since the waste water from which the suspended matter has been removed by the foam separation device 41 is poured into the
本実施例6は、前記廃水恒温化手段2の具体的構成の一例として、図6に示す新設の循環タンク51と屋外温度調整配管52とを組み合わせた構成を用いた場合を説明するものである。
In the sixth embodiment, as an example of a specific configuration of the waste water thermostatic means 2, a case where a configuration in which a new circulation tank 51 and an outdoor
前記循環タンク51には前記縣濁物除去手段1によって縣濁物が除去された廃水の一部が貯留されるようになっている。前記縣濁物除去手段1を通過した廃水の配管は、分岐され、その一方は、前述のように、循環タンク51に開口し、他方の分岐管、すなわち屋外温度調整配管52は屋外に延出され、外気温により温度調整された後、前記循環タンク51に開口している。前記屋外温度調整配管52は屋外に蛇行するように露出されることにより外気温や太陽光の作用を受けて温度が上昇され、前記循環タンク51内の廃水温度を一定に保つために流量調節計53により適切流量が循環タンク51に供給されるようになっている。前記流量調節計53における調節は、循環タンク51に設置された温度センサ54により計測された循環タンク51内の廃水温度に基づいて、行われる。
A part of the waste water from which the suspended matter has been removed by the suspended matter removing means 1 is stored in the circulation tank 51. The waste water pipe that has passed through the suspension removal means 1 is branched, one of which opens to the circulation tank 51 as described above, and the other branch pipe, that is, the outdoor
前記構成では、製氷タンク1011には、過冷却廃水が過冷却解除されて生じた氷粒と冷却廃水とが貯留されるので、タンク内の温度は低く保たれ、氷粒の融解が促進されて氷粒の減容が生じる虞がない。すなわち、製氷タンク中に温度の高い廃水を直接供給すると、生成した氷を融かしてしまい、氷の回収量が減少する。それに対して、前述のように、循環タンクを設け、そこに廃水を供給することで、製氷タンク内での生成氷のロス(融解)を防ぐことができる。
In the above-described configuration, the
この氷粒タンク1011から冷却廃水が循環ポンプ51内に流れ込むが夏期などでは外からの供給される廃水温が高いので、循環タンク51内を撹拌するだけで、タンク内の廃水は適温に調整されて、冷却廃水中に存在していた氷核が融解される。しかし、冬期などの場合、外からの廃水は低温度であり、これらが混合された廃水はかなり低温度のままであるので、製氷タンク1011内の廃水中に生じた氷核がそのまま存在しつづけることになる。そのような冷却廃水がそのまま過冷却水製造熱交換器1015に送られて過冷却されると、容易に氷粒が発生する状態になる。その結果、過冷却解除手段4に向かう配管の中で廃水が氷化したり、過冷却解除手段4に氷粒が付着して剥離しがたくなるという問題が生じる。ここまでの事情は、循環タンク51を設けない従来の製氷タンク1011で生じていたことと同様である。従来の場合、冬期において供給廃水温が低下した場合、過冷却水製造熱交換器1015へ供給される廃水中に氷核が混入するのを防止することが難しかった。これに対して、本実施例では、循環タンク51を設けるとともに、そこに供給する廃水の少なくとも一部を屋外温度調整配管52を通すことにより温度を上げ、その温度上昇させた廃水を供給量を制御しつつ循環タンク51への供給するようになっている。したがって、冬期には供給廃水の大部分を屋外温度調整配管52に迂回させた後、循環タンク51に流入させることにより、循環タンク51内の廃水温を他の季節における廃水温と大差のない温度範囲、すなわち、氷核を融解するに十分な温度範囲に保つことが可能になる。
Cooling wastewater flows into the circulation pump 51 from the
本実施例7は、前記廃水恒温化手段2の具体的構成の他の一例として、図7に示す循環タンク51と、その一部に太陽光被照射部61を有する再利用水供給管62とを組み合わせた構成を用いた場合を説明するものである。
In the seventh embodiment, as another example of the specific configuration of the waste water
前記循環タンク51には、前記実施例6と同様に前記縣濁物除去手段によって縣濁物が除去された廃水が流入されるようになっていても良いし、外からの廃水は、従来装置と同様に、製氷タンク1011に流入された後、製氷タンク1011から廃水を供給されるようになっていても良いし、両方から同時に廃水が供給されるようになっていても良い。
Similarly to the sixth embodiment, waste water from which the suspended matter has been removed by the suspended matter removing means may flow into the circulation tank 51. Similarly, after flowing into the
前記氷融解熱交換器1017により氷粒が融解されて得られた再利用水は、再利用水供給管61により外部に供給されるようになっている。この再利用供給管62は、屋外に露出され、その一部に太陽光被照射部61が設けられ、この部分で利用水の温度が上昇可能になっている。前記太陽光被照射部61の構造としては、太陽光温水生成装置として慣用の構造を用いることが可能である。配管としては、二重管構造とすれば、断熱性が確保でき、吸熱したエネルギーの放散を抑えることが可能である。この太陽光被照射部61としては、簡易には、配管を蛇行させ、その部分に黒色塗料により被覆する構成が可能である。
The reused water obtained by melting the ice particles by the ice
この利用水供給管62の下流にはバイパス管62aが設けられ、このバイパス管62aは利用水供給管62から分岐した後、前記循環タンク51内を迂回し、その後、再び利用水供給管62に合流する構成となっている。したがって、このバイパス管62aは前記太陽光被照射部61で得た熱エネルギーを循環タンク51内の廃水に与えることになる。
A bypass pipe 62 a is provided downstream of the use
前記バイパス管62aによる循環タンク51内の廃水への熱エネルギー供給量は、前記温度センサ54に連動する流量調整計63によって、制御されるようになっている。
The amount of heat energy supplied to the wastewater in the circulation tank 51 by the bypass pipe 62 a is controlled by a
本発明における廃水恒温化手段2を、上述のように、循環タンク51と、その一部に太陽光被照射部61を有する再利用水供給管62とを組み合わせた構成によって、実現した場合においても、前記実施例6で説明した供給廃水の屋外温度調整配管52を用いた場合と、同様の温度調整効果(換言すれば、氷核融解効果)を得ることができる。
Even when the waste water thermostatic means 2 according to the present invention is realized by the combination of the circulation tank 51 and the recycled
この実施例7の変形例として、前記太陽光被照射部61を紫外線透過性に優れる材質から構成することが可能である。太陽光被照射部61を紫外線透過性に優れる材質から構成することにより、供給管62内を通過する再利用水をこの太陽光被照射部61において殺菌することが可能になる。廃水中に有害な細菌が含まれている場合、この細菌は過冷却状態にしても死滅することがなく、生成氷粒中に含まれたままになるので、得られた再利用水は細菌的には汚染されたままとなる。従って、本発明の装置により得られた再利用水を中水や灌漑用水として利用するために装置の外に供給する前に、殺菌することには大変意義がある。そのための殺菌構造としては、前記紫外線透過性に優れた材質からなる太陽光被照射部61は簡易かつ安価に製造でき、しかも有用である。
As a modification of the seventh embodiment, the sunlight irradiated portion 61 can be made of a material that is excellent in ultraviolet transparency. By constructing the sunlight irradiated portion 61 from a material having excellent ultraviolet transmittance, the reused water passing through the
本実施例では、前記廃水恒温化手段2の具体的構成の他の一例を示す。この具体的構成は、本発明装置が気温の高い地域で用いられる場合に対応するためのものである。 In the present embodiment, another example of the specific configuration of the waste water thermostatic means 2 is shown. This specific configuration is for dealing with a case where the device of the present invention is used in an area where the temperature is high.
本実施例の装置では、まず、図8に示すように、循環タンク51に縣濁物除去手段1を通過した廃水を流入させる構造となっている。この廃水流入用のパイプ1013には廃水冷却用熱交換器75が取り付けられ、氷融解熱交換器1017から得られる再利用水を流す再利用水供給管76が前記熱交換器75を通過するようになっている。その結果、前記パイプ1013内の廃水は再利用水と熱交換して温度が低下されることになる。前記再利用水供給管76には流量調節計77が取り付けられており、この流量調節計77には前記循環タンク51内の廃水温度を検知する温度センサ54から制御信号が入力されるようになっている。本実施例では、循環タンク51、温度センサ54、廃水冷却用熱交換器75、再利用水供給管76、流量調節計77が、廃水恒温化手段2を構成する。
In the apparatus of the present embodiment, first, as shown in FIG. 8, the waste water that has passed through the suspension removal means 1 is caused to flow into the circulation tank 51. A waste water
気温の高い地域で、再利用水を得るために、凍結濃縮廃水処理装置を用いる場合、流入廃水の温度が高すぎ、循環タンク51内の廃水温度を適正な温度(約0.5℃)一定に保てない。循環タンク51内の廃水温度が上昇すると、過冷却水製造熱交換器1015にかかる負荷(冷却に要するエネルギー)が大きくなり、造水コストが増大する。
When using freeze-concentrated wastewater treatment equipment to obtain reused water in high-temperature areas, the temperature of the influent wastewater is too high, and the temperature of the wastewater in the circulation tank 51 is kept at an appropriate temperature (about 0.5 ° C). I can't keep it. When the temperature of the waste water in the circulation tank 51 rises, the load (energy required for cooling) applied to the supercooled water
このような高温地域に設置する場合の問題点は、本実施例装置の廃水恒温化手段の構成、すなわち、再利用水(氷融解水)の一部をバイパスさせ、流入廃水と熱交換させることにより流入廃水温度を下げることで、解決することができる。 The problem when installing in such a high temperature area is that the configuration of the waste water temperature isolating means of the apparatus of this embodiment, that is, a part of the reused water (ice melting water) is bypassed to exchange heat with the inflow waste water. This can be solved by lowering the influent wastewater temperature.
このように、本実施例によれば、流入廃水と再利用水を熱交換させることにより、流入廃水温度を下げることが可能となり、循環タンク51内の廃水の温度上昇を防ぐことができる。それによって、過冷却水製造熱交換器1015にかかる負荷(冷却に要するエネルギー)が低減でき、循環タンク51内の廃水温度を所定の温度(約0.5℃)一定に保つことができるので、過冷却水温度の制御が容易となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to lower the inflow wastewater temperature by exchanging heat between the inflow wastewater and the reused water, and to prevent the temperature of the wastewater in the circulation tank 51 from rising. Thereby, the load (energy required for cooling) applied to the supercooled water
本発明における構成要素である再利用水生成手段4としては、従来の装置に設けられていた製氷タンク1011と遠心分離機1016との組み合わせ構成でも良いが、さらに望ましくは、本実施例で示す組み合わせ構成か、次の実施例10に示す二重壁構造を有する遠心分離装置を用いる。
The reuse water generating means 4 which is a component in the present invention may be a combined configuration of an
本実施例で示す再利用水生成手段4は、図1および図7の装置では、共通に用いられており、前記過冷却解除手段の下部に設けられるとともに廃水源からの廃水が注入される製氷タンク1011と、該製氷タンク1011から排出された氷粒を洗浄する洗浄手段71と、該洗浄手段71から排出された洗浄水と氷粒とを分離する分離機1016とから構成されている。
The reuse water generating means 4 shown in this embodiment is commonly used in the apparatus shown in FIGS. 1 and 7, and is provided in the lower part of the supercooling release means and ice making from which waste water from a waste water source is injected. The
前記洗浄手段71としては、清浄水を満たした洗浄槽(不図示)や、温風装置(不図示)や、清浄水を散布するシャワー装置(不図示)を用いることができる。 As the cleaning means 71, a cleaning tank (not shown) filled with clean water, a warm air device (not shown), or a shower device (not shown) for spraying clean water can be used.
前記洗浄手段71が清浄水を満たした洗浄槽である場合、製氷タンク1011から氷粒を洗浄槽に移すことにより槽内の清浄水により氷粒の表面から汚水が洗い流される。また、前記洗浄手段71が温風装置である場合、製氷タンク1011から氷粒を温風装置に移すことにより温風により氷粒の表面が融解され、その融解水により氷粒の表面から汚水が洗い流される。この場合、少量ながら氷粒の減容が生じる。前記洗浄手段71が清浄水を散布するシャワー装置である場合、製氷タンク1011から氷粒をシャワー装置に移すことにより散布清浄水により氷粒の表面から汚水が洗い流される。
When the washing means 71 is a washing tank filled with clean water, the sewage is washed away from the surface of the ice particles by the clean water in the tank by transferring the ice particles from the
前記清浄手段71により洗浄された氷粒を遠心分離機1016にかけることにより氷粒の表面から確実に廃水が除去され、清浄な氷粒が得られる。廃水が確実に除去された氷粒を氷融解熱交換器1017により融解して清浄な再利用水を得ることができる。
By applying the ice particles washed by the cleaning means 71 to the
本実施例では、本発明における構成要素である再利用水生成手段4の他の一例を示す。図9に示すように、この他の一例の再利用水生成手段4は、その先端に前記過冷却解除手段3が固定される回転軸81と、この回転軸81に該回転軸81を囲むように固定された倒立円錐状の固液分離壁82とを有してなる遠心分離装置である。
In this embodiment, another example of the reused water generating means 4 which is a component in the present invention is shown. As shown in FIG. 9, another example of the reused water generating means 4 includes a
前記固液分離壁82は、上方に向かって拡径した倒立円錐状の部材であり、回転軸81に固定されており、回転軸81が駆動されることにより高速に回転する。この固液分離壁82は、前記過冷却水製造熱交換器1015から過冷却水を導く過冷却水供給管83に面する側である外壁部82aとその反対側の内壁部82bとからなる二重壁構造を有している。前記外壁部82aは液密構造であり、前記内壁部82bはメッシュ構造である。前記回転軸81を支える支持体84の内底部分84aは傾斜され、傾斜最下部に液路85が形成され、この液路85は前記廃水恒温化手段2に導かれている。また、前記支持体84の外周は、二重壁構造となって立ち上がっており、内部に氷粒搬送路86が形成されている。この氷粒搬送路86の上端縁は前記倒立円錐状の固液分離壁82の上部開口縁を覆うように近接している。前記氷粒搬送路86は、前記氷融解熱交換器1017に導かれている。
The solid-liquid separation wall 82 is an inverted conical member whose diameter is increased upward, and is fixed to the
前記過冷却供給管83から下方に噴射された過冷却廃水は、回転軸81の先端に固定された過冷却解除手段3に衝突して氷粒を発生させる。発生した氷粒は、回転軸81の高速回転に伴う遠心力により、残りの廃水とともに固液分離壁82内に取り込まれ、廃水は、メッシュ構造の内壁部82bを介して氷粒から振り落とされる。振り落とされた廃水は、支持体84の傾斜内底部84aに導かれて液路85に入り、この液路85から前記廃水恒温化手段2に送られる。
The supercooled waste water sprayed downward from the supercooling supply pipe 83 collides with the supercooling release means 3 fixed to the tip of the
一方、氷粒は、遠心力により、廃水と分離されつつメッシュ構造の内壁82bに沿って上動され、固液分離壁82の上端縁に至った後、氷粒搬送路86内に落下する。氷粒搬送路86に落下した氷粒は、氷粒搬送路86を介して前記氷融解熱交換器1017に送られ、融解されて再利用水となる。
On the other hand, the ice particles are moved up along the inner wall 82 b of the mesh structure while being separated from the waste water by centrifugal force, reach the upper end edge of the solid-liquid separation wall 82, and then fall into the ice
本実施例では、再利用水生成手段4として、製氷タンク1011、清浄手段71、遠心分離機1016からなる組み合わせ構造の代わりに、内部に過冷却解除手段3を組み入れた二重壁構造の一台の遠心分離装置を用いているので、本発明にかかる凍結濃縮廃水処理装置全体の設置面積、設置コストを低減できるという顕著な効果が得られる。なお、前記二重壁構造の遠心分離装置の内部に清浄水シャワー手段を設けることも可能であり、シャワー手段の設置により氷粒の洗浄効果を高めることができる。
In the present embodiment, as the reuse water generation means 4, one unit of a double wall structure in which the supercooling release means 3 is incorporated inside instead of the combined structure consisting of the
なお、本発明の凍結濃縮廃水処理装置では、清浄な再利用水を大量に効率的に得るために、縣濁物除去手段を必須構成要素とし、これに廃水恒温化手段や、特定の再利用水生成手段を組み合わせることによりさらに効果を上げることができるとしたものであるが、これらの3要素を各々単独で従来の凍結濃縮廃水処理装置に設置した場合でも、従来の装置に比べて、より清浄な再利用水が得られるか、より効率的に再利用水が得られるか、あるいはこれらの効果を同時に得られるという効果を期待できる。 In the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus of the present invention, in order to efficiently obtain a large amount of clean reused water, the suspended matter removal means is an essential component, and the wastewater isothermal means or specific reuse Although it is said that the effect can be further improved by combining the water generating means, even when these three elements are each installed in a conventional freeze-concentrated wastewater treatment apparatus, compared with the conventional apparatus, It can be expected that clean reuse water can be obtained, reuse water can be obtained more efficiently, or these effects can be obtained simultaneously.
以上のように、本発明にかかる凍結濃縮廃水処理装置は、大規模施設を構築しなくとも、廃水から水質の良好な水を効率的にかつ経済的に回収することができので、灌漑用水や中水に不足している地域や、下水が完備されていない地域に小中規模の廃水浄化装置として用いることができ、下水処理の問題と、灌漑用水や中水などの大量に使用する用水の確保とを同時に解決することができ、環境保全、環境改善にも寄与することができる。 As described above, the freeze-concentrated wastewater treatment apparatus according to the present invention can efficiently and economically recover water with good water quality from wastewater without constructing a large-scale facility. It can be used as a small-to-medium-scale wastewater purification device in areas where there is a shortage of intermediate water or where sewage is not complete, and there are problems with sewage treatment and water used in large quantities such as irrigation water and intermediate water. Can be solved at the same time, contributing to environmental conservation and environmental improvement.
1 懸濁物除去手段
2 廃水恒温化手段
3 過冷却解除手段
4 再利用水生成手段
11 精密濾過膜分離槽
12 廃水チャンバー
13 精密濾過膜カートリッジ
14 カートリッジ本体
15 精密濾過膜
16 散気手段
21 凝集濾過装置
22 反応槽
23 凝集槽
24 濾過槽
25 ポンプ
26 濾過層
31 凝集濾過装置
32 反応槽
33 凝集槽
34 浮上分離槽
35 加圧水が合流される配管
34a 微細な気泡
34b 掃動手段
41 泡沫分離装置
42 反応槽
43 凝集槽
44 気液接触塔
45 配管
44a フィルター
44b 微細な気泡
46 送気ポンプ
51 循環タンク
52 屋外温度調整配管
53 流量調節計
54 温度センサ
61 太陽光被照射部
62,76 再利用水供給管
62a バイパス管
63,77 流量調整計
71 洗浄手段
75 廃水冷却用熱交換器
81 回転軸
82 倒立円錐状の固液分離壁
83 過冷却水供給管
82a 外壁部
82b 内壁部
84 回転軸を支える支持体
84a 内底部分
85 液路
86 氷粒搬送路
1011 製氷タンク
1011a 濃縮廃水引抜き配管
1012 攪拌翼
1013 パイプ
1014 過冷却解除板
1015 過冷却水製造熱交換器
1016 遠心分離機
1017 氷融解熱交換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Suspension removal means 2 Waste water constant temperature means 3 Supercooling cancellation means 4 Recycled water production | generation means 11 Microfiltration
Claims (16)
前記過冷却水製造熱交換器へ供給される廃水中の懸濁物を除去する懸濁物除去手段と、
前記過冷却水製造熱交換器によって過冷却された過冷却廃水の過冷却解除を行い、前記廃水中に氷粒を発生させる過冷却解除手段と、
前記氷粒を含む廃水から氷粒を分離し、分離した氷粒から清浄な再利用水を得る再利用水生成手段と、
を有することを特徴とする再利用水回収用凍結濃縮廃水処理装置。 A supercooled water production heat exchanger that supercools wastewater;
Suspension removal means for removing suspension in wastewater supplied to the supercooled water production heat exchanger;
Supercooling release means for performing supercooling release of supercooled wastewater subcooled by the supercooled water production heat exchanger, and generating ice particles in the wastewater,
Recycled water generating means for separating ice particles from waste water containing ice particles and obtaining clean recycled water from the separated ice particles;
A freeze-concentrated wastewater treatment apparatus for collecting recycled water.
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