JP2008279368A - 排水の処理機構及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＯＤ値やＢＯＤ値が仮に高濃度であったとしても処理を行うことができる排水の処理機構及び処理方法を提供しようとするもの。
【解決手段】汚染物質を含有する排水をミスト化して供給するサイクロン機構１を具備し、前記排水ミストをサイクロン機構１の旋回流２中で気化させつつ分離した固体分３は下方に移行させ、気化分４は上方から排出させるようにした。この排水処理機構・処理方法では、汚染物質を含有する排水ミストをサイクロン機構の旋回流中で気化させつつ分離した固体分は下方に移行させ、気化分は上方から排出させるようにしたので、生物処理方式とは異なりＣＯＤ値やＢＯＤ値の多寡に左右されずに処理を行うことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＣＯＤ値やＢＯＤ値が高い排水に特に有効な排水の処理機構及処理方法に関するものである。

従来、食品工場その他の各種工場や酪農・養豚・養鶏などの畜産業、養殖漁業、遊戯施設、水族館から排出される産業廃水、鉄道車両や自動車車両、船舶、航空機などの洗浄に用いられた水や搭載水（例えば、冷却水や汚水やバランス／バラスト水）などの排水、ビル、一般家庭、宿泊施設、入浴施設、病院、飲食店、各種学校等の教育施設、運動施設などから排出される生活廃水の水質浄化を目的に設置される凝集処理と活性汚泥処理とを利用した排水処理プラントの運転管理方法が提案されていた（特許文献１参照）。
この提案には、次の内容が記載されている。
すなわち、従来から排水等に含まれている不純物の浄化を行うべく好気性微生物を利用した活性汚泥処理装置が普及している。活性汚泥処理装置は、曝気槽および沈殿槽などの固液分離手段から構成され、好気性微生物の代謝活動を利用し、主として排水等に含まれる有機物を分解処理するもので、有機物の一部はＣＯ_２とＨ_２Ｏに分解されるとともに、その一部は好気性微生物自身の代謝活動や自己増殖に使われる。
このような活性汚泥法で処理できるＣＯＤ値は高くて約５００ｐｐｍ程度以下までであり、これ以上のＣＯＤ値の場合は前工程で希釈しておく必要がある。例えば、排水のＣＯＤ値が約１０，０００ｐｐｍの場合は約２０倍に希釈してから活性汚泥処理を行う。
しかし、前記活性汚泥法では約１０，０００ｐｐｍ以下程度の排水までは希釈をすることによりある程度安定した処理が行えるというものの、１００，０００ｐｐｍとかそれ以上のＣＯＤ値の場合は２００倍希釈を行う必要があり、高濃度すぎて実際上処理が困難であるという問題があった。すなわちＣＯＤ値が１００，０００ｐｐｍの排水１００リットルを処理するためには全体が２０，０００リットルつまり２０トンになるまで希釈を行わなくてはならず、これではとても現実的とは言いがたい。
特開２００７−６９１８２号公報

そこでこの発明は、ＣＯＤ値やＢＯＤ値が仮に高濃度であったとしても処理を行うことができる排水の処理機構及び処理方法を提供しようとするものである。

前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
(１)〔Ａ〕この発明の排水の処理機構は、汚染物質を含有する排水をミスト化して供給するサイクロン機構を具備し、前記排水ミストをサイクロン機構の旋回流中で気化させつつ分離した固体分は下方に移行させ、気化分は上方から排出させるようにしたことを特徴とする。
〔Ｂ〕この発明の排水の処理方法は、汚染物質を含有する排水をミスト化する工程と、前記排水ミストにサイクロン作用を及ぼす工程とを具備し、前記排水ミスト化をサイクロン機構で気化させつつ固体分は下方に移行させ、気化分は上方から排出させるようにしたことを特徴とする。前記２つの工程の処理は順次行ってもよいし、同時に行ってもよい。
（２）排水をミスト化する手段として種々の方法を採用することができるが、排水をノズルでミスト状に噴射する方式や、超音波振動子を利用する方式、吸上げエジェクト方式などを例示することができる。また、排水に圧力をかけてオリフィスからミスト状に噴出させる方式や、鉄板などに激突させてミスト状に散布する方式、排水流にコンプレッサーでエアを吹き付けて細分化して分散させる方式などを採用することができる。
前記排水ミストの粒径はさまざまな排水の内容に応じて気化可能な範囲にあればよいが、１０〜２００μｍの範囲が気化効率の点から好ましい。排水ミストはサイクロン機構の壁面から直接供給してもよいし、サイクロンの空気流中に一緒に供給してもよい。
前記排水として、梅調味加工排液（ＣＯＤが10万ｐｐｍを越えることが多い）や焼酎の製造過程でできる焼酎滓などが例示できる。また、うどんを茹でる際の茹で汁や食べ残しのお汁、各種工場の化学排水などを例示することができる。これらの排水は大きな環境問題となっており、海洋投入も禁止されてきており早急な対策が求められていた。
（３）この排水処理機構・処理方法では、汚染物質を含有する排水ミストをサイクロン機構の旋回流中で気化させつつ分離した固体分は下方に移行させ、気化分は上方から排出させるようにしたので、生物処理方式とは異なりＣＯＤ値やＢＯＤ値の多寡に左右されずに処理を行うことができる。例えば、水溶性の汚染物質が溶解する排水ミストをサイクロン機構の旋回流中で気化させつつ、気化による溶質濃度の増大に伴って析出して分離された固体分は下方に移行させ、気化分は上方から排出させるようにすることができる。
(４) 前記サイクロン機構に熱風を吹き込むようにしたこととしてもよい。このように構成すると、排水ミストはサイクロン機構の内壁に沿って旋回する間に熱風から熱エネルギーを得て気化効率が向上し、固体分の分離性に優れたものとすることが出来る。
(５) 前記排水は昇温させてからミスト化するようにしたこととしてもよい。このように構成すると、昇温（例えば６０〜１００℃）された排水ミストのサイクロン機構における気化効率が向上し、固体分の分離性に優れたものとすることが出来る。
また、前記排水ミストをサイクロン機構の内壁から昇温させるようにしてもよい。このように構成すると、排水ミストはサイクロン機構の内壁面から熱エネルギーを得て気化効率が向上し、固体分の分離性に優れたものとすることが出来る。
(６) 前記排水に水溶性で且つ水よりも低沸点の溶剤を添加して処理するようにしたこととしてもよい。
このように構成すると、排水の気化が促進されることにより、サイクロン機構での固体分の分離効率が向上することとなる。水溶性で且つ水よりも低沸点の溶剤は少量添加するだけでも分離効率の向上が見られる。前記水溶性で且つ水よりも低沸点の溶剤としてイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)を例示することができる。

この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
生物処理方式とは異なりＣＯＤ値やＢＯＤ値の多寡に左右されずに処理を行うことができるので、ＣＯＤ値等が仮に高濃度であったとしても処理を行うことができる排水処理機構及び方法を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を説明する。
この発明の処理の対象の排水として、梅調味加工排液（ＣＯＤ値が１０万ｐｐｍを越えることが多い）や焼酎の製造過程でできる焼酎滓などが例示できる。また、うどんを茹でる際の茹で汁や食べ残しのお汁、各種工場の化学排水などを例示できる。これらの排水は大きな環境問題となっており、海洋投入も禁止されてきており早急な対策が求められていたものである。
前記排水が梅調味加工廃液の場合、汚染物質として例えば食塩や蜂蜜成分などが溶解している。蜂蜜成分は、ブドウ糖、果糖のほか各種ビタミン、ミネラル、アミノ酸等を含んでいる。前記ブドウ糖は常温常圧で白色の粉末状の結晶であり、前記果糖は白色の結晶である。
(実施形態１)
図１に示すように、この実施形態の排水の処理機構は、水溶性の汚染物質（蜂蜜成分等）を含有（溶解）する排水（ＣＯＤ値が１２万ｐｐｍの梅調味加工排液）をミスト化した状態で供給するサイクロン機構１を具備し、前記排水ミストをサイクロン機構１の旋回流２中で気化させつつ、気化の進行によるミストの溶質濃度の増大に伴って析出して分離された固体分３は下方に移行(落下)させ、気化分４は上方の排出口５から排出させるようにしている。
排水をミスト化する手段として種々の方法を採用することができるが、排水をノズル６（いけうち社製）でミスト状（粒径約１０〜２００μｍ）に噴出（約１０〜２００ｃｃ／分）する方式を採用した。前記ノズル６はサイクロン機構１の上端の壁面に設け、配管(図示せず)により排水タンクに接続(図示せず)され加圧できるようにしている。前記排水ミストの粒径はさまざまな排水の内容に応じて気化可能な範囲にあればよいが、１０〜２００μｍの範囲が気化効率の点から好ましい。
前記サイクロン機構１には下方の供給口７から空気として熱風（１５０℃程度に設定した）を吹き込むようにしている。この空気８
(熱風)はサイクロン機構１の上方から内壁面９に沿って下方へ向かう旋回流２を形成し、下方の漏斗状の領域に至るとその中心域から上方へと向かう上昇流となり上端の排出口５から気化分４が排出される。
ここで、固体分３が分離される態様として、上記のように排水ミスト中に溶解していた汚染成分（蜂蜜成分等）が気化に伴って析出する場合の他に、排水ミスト中に混在していた微小固体が気化に伴って分離される場合を例示できる。
排水の処理が終了すると、サイクロン機構１の下方の乾燥残渣パウダー排出レバー10を操作し、乾燥残渣パウダー排出ダンパー11を回動させて開放し固形分(食塩や蜂蜜に含まれるブドウ糖や果糖の結晶粉末)を落下させて取り出す。なお、サイクロン機構１の上端の排出口５から排出する気化分４に臭気がある場合は、上端面に空気清浄用電解水注入口(図示せず)を形成して旋回流２中に電解水を上から噴霧するようにしてもよい。

次に、この実施形態の排水の処理機構の使用状態を説明する。
この排水の処理方法は、汚染物質（蜂蜜成分等）を含有(溶解)する排水（梅調味加工排液）をミスト化する工程と、前記排水ミストにサイクロン作用を及ぼす工程とを具備し、前記排水ミスト化をサイクロン機構１で気化させつつ固体分３は下方に移行させ、気化分４は上方から排出させるようにしている。前記２つの工程の処理は同時に行っている。
この排水処理機構・処理方法では、汚染物質（蜂蜜成分等）を含有(溶解)する排水ミストをサイクロン機構１の旋回流２中で気化させつつ分離した固体分３は下方に移行させ、気化分４は上方から排出させるようにしたので、生物処理方式とは異なりＣＯＤ値やＢＯＤ値の多寡に左右されずに処理を行うことができ、ＣＯＤ値等が仮に高濃度であったとしても処理を行うことができるという利点がある。
また、前記サイクロン機構１に空気８として熱風を吹き込むようにしたので、排水ミストはサイクロン機構１の内壁に沿って旋回する間に熱風から熱エネルギーを得て気化効率が向上し、固体分３の分離性に優れたものとすることが出来るという利点がある。
なお、前記排水は予め昇温（例えば６０〜１００℃）させてからミスト化するようにしてもよい。このようにすると、昇温された排水ミストのサイクロン機構１における気化効率が向上し、固体分３の分離性に優れたものとすることが出来る。また、前記排水ミストをサイクロン機構１の内壁から昇温させるようにしてもよい。このようにすると、排水ミストはサイクロン機構１の内壁面９から熱エネルギーを得て気化効率が向上し、固体分３の分離性に優れたものとすることが出来る。
この排水の処理機構・処理方法では、旋回空気中（気体）の排水ミストが、容器中に貯留されている状態と比較して表面積が増大して気化し易くなっていると共に、旋回流２におけるミストの気化の進行に伴う溶質濃度の増大を利用して析出させ分離させるようにしたものである。したがって、従来のような液体中に混在する固体の除去の為に遠心分離作用（分離物質の相対的な密度の差）を利用して分離するサイクロン方式とは原理的に全く異なる。

（実施形態２）
この実施形態では、前記実施形態１と異なる点を中心に説明する。
排水をミスト化した状態でサイクロン機構１に供給するため、前工程として別体のミスト化室(図示せず)を設置した。そして、前記別体のミスト化室で排水をミスト化し、ミストが浮遊する空気８をサイクロン機構１の下方の供給口７から吹き込むようにして供給するようにした。この空気８は加熱して熱風にして供給してもよいし、そのまま常温で供給してもよい。
排水をミスト化する手段として、実施形態１のようなノズル６を使用する方法の他に超音波振動子を利用する方式（霧状のミストが発生する）、吸上げエジェクト方式、排水に圧力をかけてオリフィスからミスト状に噴出させる方式、液滴を鉄板などに激突させてミスト状に飛散させる方式、排水流にコンプレッサーでエアを吹き付けて細分化して分散させる方式などを採用することができる。

次に、この実施形態の排水の処理機構の使用状態を説明する。
この排水の処理方法は、汚染物質（蜂蜜成分等）を含有(溶解)する排水（梅調味加工排液）をミスト化する工程と、前記排水ミストにサイクロン作用を及ぼす工程とを具備し、前記排水ミスト化をサイクロン機構１で気化させつつ固体分３は下方に移行させ、気化分４は上方から排出させるようにしている。前記２つの工程の処理は順次に行っている。

ＣＯＤ値やＢＯＤ値が仮に高濃度であったとしても処理を行うことができることによって、種々の排水処理の用途に適用することができる。
この発明のこの排水の処理機構・処理方法は、例えば排水が梅加工調味廃液の場合、これ含有される固形分として食塩や蜂蜜に含まれるブドウ糖や果糖の結晶粉末を分離回収することができる。すなわち、(1)固形分が分離された気化成分を再び液化することにより排水の淡水化機構・方法として適用することが可能であると共に、(2)固形分(食塩や蜂蜜に含まれるブドウ糖や果糖の結晶粉末)の回収機構・方法として適用することが可能である。また、この発明の考え方を応用することにより(3)排水の導電率の低減方法や、(4)排水中の残留塩素の除去などにも利用することができるものである。

この発明の排水の処理機構の実施形態１を説明する図。

符号の説明

１ サイクロン機構
２ 旋回流
３ 固体分
４ 気化分

Claims (5)

1. 汚染物質を含有する排水をミスト化して供給するサイクロン機構１を具備し、前記排水ミストをサイクロン機構１の旋回流２中で気化させつつ分離した固体分３は下方に移行させ、気化分４は上方から排出させるようにしたことを特徴とする排水の処理機構。
2. 前記サイクロン機構１に熱風を吹き込むようにした請求項１記載の排水の処理機構。
3. 前記排水は昇温させてからミスト化するようにした請求項１又は２記載の排水の処理機構。
4. 汚染物質を含有する排水をミスト化する工程と、前記排水ミストにサイクロン作用を及ぼす工程とを具備し、前記排水ミスト化をサイクロン機構１で気化させつつ固体分３は下方に移行させ、気化分４は上方から排出させるようにしたことを特徴とする排水の処理方法。
5. 前記排水に水溶性で且つ水よりも低沸点の溶剤を添加して処理するようにした請求項４記載の排水の処理方法。