JP2020195974A - Sewage treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、好気性微生物によって汚泥を含んだ汚水を処理する汚水処理装置に関する。 The present invention relates to a sewage treatment apparatus for treating sewage containing sludge by aerobic microorganisms.
この種の装置として、例えば図4に示す装置があった。
この図4に示した装置は、バブル生成タンク1と処理タンク2とを近接して設けている。このように両タンク1,2を近接して設けたのは、これらタンク1,2を設置するときのスペース効率を上げるためである。
上記のようにしたタンク1,2のそれぞれには汚泥を含んだ処理対象水を入れている。そして、バブル生成タンク1側にはそのタンク1内の処理対象水を、バブル生成手段3を介して循環させるための循環ポンプP1を設けるとともに、このポンプP1の吐出方向下流側にバブル生成タンク1内に設けたバブル生成手段3を接続し、このバブル生成手段3からバブル生成タンク1に、ファインバブル(以下には「FB」という)あるいはウルトラファインバブル(以下には「UFB」という)を含んだ処理対象水を直接排出するようにしている。
As an apparatus of this type, for example, there was an apparatus shown in FIG.
In the device shown in FIG. 4, the
Each of the
また、上記バブル生成タンク1と処理タンク2とを供給パイプ4で直接接続するとともに、この供給パイプ4には処理対象水をバブル生成タンク1から処理タンク2へ圧送するための供給ポンプP2を設けている。
また、上記供給パイプ4とは別の戻りパイプ5を介して上記両タンク1,2を直接接続している。この戻りパイプ5には処理タンク2の処理対象水をバブル生成タンク1へ戻すための戻しポンプP3を設けている。
Further, the
Further, both
上記バブル生成タンク1の処理対象水は上記タンク1と循環ポンプP1とバブル生成手段3との間で循環し、この循環によってFBまたはUFBがバブル生成タンク1内に供給される。したがって、バブル生成タンク1内の処理対象水には酸素が溶存されることになる。
このように酸素を溶存した処理対象水が供給ポンプP2の作用で処理タンク2へ送られる。この送られてきた処理対象水を処理タンク2内に一定時間滞留させると、処理タンク2内では好気性微生物が活性化して汚泥が分解される。
なお、処理タンク2内で汚泥が十分に分解されないときには、処理タンク2内の処理対象水を、戻りパイプ5を介してバブル生成タンク1に戻す。
The water to be treated in the
The water to be treated in which oxygen is dissolved in this way is sent to the
When the sludge is not sufficiently decomposed in the
上記のようにバブル生成タンク1に戻された処理対象水は循環ポンプP1及びバブル生成手段3を循環し、バブル生成タンク1内にはFBまたはUFBが供給される。したがって、バブル生成タンク1内では酸素が再び溶存されることになる。
このように酸素が溶存された処理対象水は処理タンクへ供給され、処理タンク2内で好気性微生物を活性化させ、汚泥の分解に寄与する。
The water to be treated returned to the
The water to be treated in which oxygen is dissolved in this way is supplied to the treatment tank, activates aerobic microorganisms in the
なお、上記のようにバブル生成タンク1と処理タンク2とを分けたのは次の理由からである。
バブル生成手段3では、FBあるいはUFBが生成されるが、FBあるいはUFBを生成する過程では、多くのOHラジカルも同時に生成されてしまう。このOHラジカルは、好気性微生物にダメージを与え、その活性を著しく阻害してしまう。ただし、OHラジカルは反応性が高いので、生成後速やかに消滅すると考えられている。
そこで、バブル生成タンク1と処理タンク2とを別々に設けることによって、バブル生成タンク1から処理タンク2への供給過程でOHラジカルが消滅することを期待した。
なお、特に文献調査はしていない。
The
In the bubble generating means 3, FB or UFB is generated, but in the process of generating FB or UFB, many OH radicals are also generated at the same time. This OH radical damages aerobic microorganisms and significantly inhibits their activity. However, since OH radical is highly reactive, it is considered that it disappears immediately after its formation.
Therefore, by providing the
No particular literature search has been conducted.
上記した従来の装置では、スペース効率を考慮して、バブル生成タンク1と処理タンク2とを近接させてそれらを直接接続していたが、このような装置では、バブル生成タンク1に放出されたOHラジカルが残存したまま処理タンク2へ供給されてしまう。そのため、処理タンク2では好気性微生物がダメージを受け、汚泥の分解効率が悪くなるという問題が発生していた。
In the above-mentioned conventional device, in consideration of space efficiency, the
一方、バブル生成タンク1と処理タンク2との距離を大きくすれば、バブル生成タンク1から処理タンク2への処理対象水の供給過程を長くできるので、その間でOHラジカルの量を減少させられることが考えられる。しかし、バブル生成タンク1と処理タンク2との距離を大きくすればするほど、上記両タンク1,2を設置する際のスペース効率が悪くなるという問題が発生する。
つまり、従来の装置では、OHラジカルを消滅させることとスペース効率を良くすることとが、二律背反的な関係にあった。
この発明の目的は、スペース効率を維持しながら、好気性微生物に対するOHラジカルの悪影響を排除して、効率的な処理ができる汚水処理装置を提供することである。
On the other hand, if the distance between the
That is, in the conventional apparatus, the elimination of OH radicals and the improvement of space efficiency have been in a trade-off relationship.
An object of the present invention is to provide a sewage treatment apparatus capable of efficient treatment by eliminating the adverse effects of OH radicals on aerobic microorganisms while maintaining space efficiency.
上記した課題を解決するため、本発明者は以下の仮説を立てた。
生成されたOHラジカルは通常の環境下では速やかに消滅すると言われているが、生成後直ちに消滅するわけではなく、多少の時間、残存するという仮説を立てた。
この仮説が正しいとすれば、従来装置においてバブル生成タンク1と処理タンク2とを近接させた場合には、バブル生成タンク1内で生成されたOHラジカルが残存したまま処理タンク2へ供給されて微生物の活性を妨げてしまうことになる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has made the following hypothesis.
It is said that the generated OH radicals disappear rapidly under normal circumstances, but it is hypothesized that they do not disappear immediately after formation and remain for some time.
If this hypothesis is correct, when the
言い換えれば、FBまたはUFBと同時に生成されるOHラジカルを、処理タンク2に到達するまでに消滅させれば、好気性微生物の活性を妨げることがない。つまり、OHラジカルの生成から所定時間が経過した処理対象水を処理タンク2へ供給すれば、処理効率を上げることができる。
In other words, if the OH radical generated at the same time as FB or UFB is eliminated by the time it reaches the
上記仮説を実証するために、この発明の装置を用いた実験を行なった。
この実験では、バブル生成手段から吐出された処理対象水を処理タンクまで送る経路に流通時間消費通路を設け、その長さをパラメータとして、処理対象水中の汚泥分解度を測定した。その結果は図2のグラフに示す通りである。
図2のグラフは、横軸に処理時間、縦軸に処理対象水中の全窒素量を初期値(未処理時の測定値)で除して正規化した値を示している。なお、全窒素量は汚泥中の有機物の分解度を示す指標で、分解が進むほど小さくなる。
In order to substantiate the above hypothesis, an experiment was conducted using the apparatus of the present invention.
In this experiment, a circulation time consumption passage was provided in the path for sending the treatment target water discharged from the bubble generation means to the treatment tank, and the sludge decomposition degree in the treatment target water was measured using the length as a parameter. The result is as shown in the graph of FIG.
In the graph of FIG. 2, the horizontal axis shows the treatment time, and the vertical axis shows the normalized value obtained by dividing the total amount of nitrogen in the water to be treated by the initial value (measured value at the time of untreatment). The total amount of nitrogen is an index showing the degree of decomposition of organic matter in sludge, and becomes smaller as the decomposition progresses.
また、図2中のグラフ(1),(2),(3),(4),(5)は、この発明の装置において流通時間消費通路を順に長くしたときの測定結果である。また、グラフ(6)はバブル生成タンク1と処理タンク2とを近接させた図4に示す従来装置での測定結果である。
これらの結果から、流通時間消費通路が比較的短いグラフ(1),(2)の場合には、グラフ(6)に示す従来装置と大差はなかった。しかし、流通時間消費通路がある程度以上長くしたときのグラフ(3),(4),(5)の場合には、従来よりも処理効率がよいことが分かった。
Further, the graphs (1), (2), (3), (4), and (5) in FIG. 2 are the measurement results when the circulation time consumption passage is lengthened in order in the apparatus of the present invention. Further, graph (6) is a measurement result by the conventional apparatus shown in FIG. 4 in which the
From these results, in the case of the graphs (1) and (2) in which the circulation time consumption passage is relatively short, there is no great difference from the conventional device shown in the graph (6). However, in the cases of the graphs (3), (4), and (5) when the distribution time consumption passage is lengthened to some extent or more, it was found that the processing efficiency is higher than before.
このことから、流通時間消費通路が長い装置では、流通時間消費通路中でOHラジカルが消滅している。その結果、OHラジカルが処理タンク内の好気性微生物の活性を阻害することがなく、処理効率が上がると推測できる。つまり、微細バブルとともに生成されたOHラジカルが消滅するためには、ある程度の時間が必要であるという上記仮説が実証された。
この仮説に基づいて下記の発明を完成した。
For this reason, in a device having a long circulation time consumption passage, OH radicals disappear in the circulation time consumption passage. As a result, it can be inferred that the OH radical does not inhibit the activity of aerobic microorganisms in the treatment tank and the treatment efficiency is improved. That is, the above hypothesis that a certain amount of time is required for the OH radicals generated together with the fine bubbles to disappear has been demonstrated.
Based on this hypothesis, the following invention was completed.
第1の発明は、汚泥を含んだ処理対象水の流入口と、この流入口から流入する処理対象水を吸引及び吐出するポンプと、このポンプの吐出方向下流側に直接接続されるとともに好気性微生物を活性化させるための微細バブルを生成するバブル生成手段と、このバブル生成手段の下流側に設けた処理対象水の流出口と、上記バブル生成手段と上記流出口との間に設けられるとともに、上記バブル生成手段に直接接続され、処理対象水の流通時間を消費する流通時間消費通路とが備えられている。
そして、上記流通時間消費通路は、上記処理対象水が上記流通時間消費通路を流通する過程でOHラジカルを消滅させるのに必要な流通時間を保つ長さを有することを特徴とする。
なお、上記流通時間消費通路は上記バブル生成手段から流出口までの全過程である。
そして、上記OHラジカルの消滅には、完全消滅だけでなく、好気性微生物の活性に悪影響を及ぼさない範囲まで消滅させる場合も含まれる。
According to the first invention, an inlet of water to be treated containing sludge, a pump for sucking and discharging the water to be treated flowing from this inlet, and an aerobic one are directly connected to the downstream side in the discharge direction of the pump. It is provided between a bubble generating means for generating fine bubbles for activating microorganisms, an outlet of water to be treated provided on the downstream side of the bubble generating means, and the bubble generating means and the outlet. , A circulation time consumption passage that is directly connected to the bubble generating means and consumes the circulation time of the water to be treated is provided.
The circulation time consumption passage is characterized in that the water to be treated has a length that maintains the circulation time required to eliminate OH radicals in the process of flowing through the circulation time consumption passage.
The circulation time consumption passage is the entire process from the bubble generation means to the outlet.
The annihilation of the OH radical includes not only complete annihilation but also annihilation to a range that does not adversely affect the activity of aerobic microorganisms.
また、この発明における上記微細バブルとは、処理対象水中に長時間残存して酸素を溶存させることが可能な大きさの気泡のことである。例えば、バブルの直径が大きい場合には、処理対象水内での浮力が大きくなってバブル内の酸素が水面から短時間で大気に放出されてしまう。そのため、直径の大きなバブルを生成したとしても、処理対象水中の溶存酸素量を維持できなくなる。したがって、処理対象水中に酸素を溶存させることができない大きさの気泡は上記微細バブルから排除される。 Further, the fine bubbles in the present invention are bubbles having a size capable of remaining in the water to be treated for a long time and dissolving oxygen. For example, when the diameter of the bubble is large, the buoyancy in the water to be treated becomes large and the oxygen in the bubble is released from the water surface to the atmosphere in a short time. Therefore, even if a bubble having a large diameter is generated, the amount of dissolved oxygen in the water to be treated cannot be maintained. Therefore, bubbles having a size in which oxygen cannot be dissolved in the water to be treated are excluded from the fine bubbles.
第2の発明は、上記流通時間は2.1秒以上であることを特徴とする。つまり、OHラジカルは2.1秒以上の流通時間で消滅するということである。 The second invention is characterized in that the distribution time is 2.1 seconds or more. That is, the OH radical disappears in a circulation time of 2.1 seconds or more.
第3の発明は、上記流出口をタンクに接続し、この流出口から上記タンクに酸素が溶存した処理対象水を供給して、このタンク内の全窒素量が基準値以下になる流通時間消費通路の基準長さXを実験的に特定し、この特定された基準長さXを用いてOHラジカルを消滅させる必要時間T=S・X/Q(ただし、Sは通路断面積、Qは単位時間当たりの流通量)を算出し、この算出された必要時間Tを定数にして上記流通時間消費通路の必要長さx=T・Q/Sを求めたことを特徴とする。 In the third invention, the outlet is connected to a tank, and the water to be treated in which oxygen is dissolved is supplied from the outlet to the tank, and the total amount of nitrogen in the tank is equal to or less than the reference value. The reference length X of the passage is experimentally specified, and the time required to eliminate OH radicals using this specified reference length X T = S · X / Q (where S is the passage cross-sectional area and Q is the unit. (Distribution amount per hour) was calculated, and the required length x = TQ / S of the distribution time consumption passage was obtained by setting the calculated required time T as a constant.
第4の発明は、上記処理対象水を冷却する冷却手段を付加したことを特徴とする。
なお、上記冷却手段は処理対象水の循環通路に設けてもよいし、循環通路とは別にタンクなどに接続してもよい。
The fourth invention is characterized in that a cooling means for cooling the water to be treated is added.
The cooling means may be provided in the circulation passage of the water to be treated, or may be connected to a tank or the like separately from the circulation passage.
この発明によれば、バブル生成手段で微細バブルとともに生成されたOHラジカルが流通時間消費通路を通過する過程で消滅させることができる。
そのため、流通時間消費通路を通過した後に流出口から流出する処理対象水中にはOHラジカルがほとんど含まれていない。したがって、上記流出口を処理タンクに接続すれば、処理タンク内の好気性微生物に対するOHラジカルによるダメージをなくして好気性微生物の活性を維持できる。その結果、浄化機能が十分に発揮される。
According to the present invention, OH radicals generated together with fine bubbles by the bubble generation means can be extinguished in the process of passing through the flow time consumption passage.
Therefore, OH radicals are hardly contained in the water to be treated that flows out from the outlet after passing through the circulation time consumption passage. Therefore, if the outlet is connected to the treatment tank, the activity of the aerobic microorganism can be maintained by eliminating the damage caused by the OH radical to the aerobic microorganism in the treatment tank. As a result, the purification function is fully exhibited.
また、処理対象水の流入口と流出口との間で微細バブルが生成され、その中でOHラジカルを減少もしくは消滅させることができるので、タンク内で微細バブルを生成するのとは異なり、従来のバブル生成タンクを不要にできる。このようにバブル生成タンクが不要なので、スペース効率が良くなる。
さらに、バブル生成タンクと処理タンクとの間を結ぶポンプも不要になり、装置の構成をシンプルにできる。
Further, since fine bubbles are generated between the inlet and outlet of the water to be treated and OH radicals can be reduced or eliminated in the bubbles, unlike the conventional generation of fine bubbles in the tank. Bubble generation tank can be eliminated. Since the bubble generation tank is not required in this way, space efficiency is improved.
Furthermore, the pump that connects the bubble generation tank and the processing tank is no longer required, and the device configuration can be simplified.
第2の発明では、流通時間消費通路を通過する処理対象水の流通時間を2秒以上保つようにしたので、その間にバブル生成手段で生成されたOHラジカルを消滅させることができる。したがって、流出口からは、OHラジカルが流出しない。 In the second invention, since the circulation time of the water to be treated passing through the circulation time consumption passage is maintained for 2 seconds or more, the OH radicals generated by the bubble generation means can be extinguished during that time. Therefore, OH radicals do not flow out from the outlet.
第3の発明によれば、流通時間消費通路の基準長さXを実験的に求めて必要時間Tを特定することができる。この必要時間Tを基にすれば、装置条件が変化したときの流通時間消費通路の必要長さを求めることができる。 According to the third invention, the required time T can be specified by experimentally obtaining the reference length X of the circulation time consumption passage. Based on this required time T, it is possible to obtain the required length of the distribution time consumption passage when the device conditions change.
第4の発明によれば、処理対象水がバブル生成手段を通過する過程で高温になったとしてもそれを冷やすことができるので、処理対象水を好気性微生物にとっての適温に保つことができる。例えば、好気性微生物の最も活性化する適温は約30℃〜40℃と言われている。 According to the fourth invention, even if the water to be treated becomes hot in the process of passing through the bubble generating means, it can be cooled, so that the water to be treated can be kept at an appropriate temperature for aerobic microorganisms. For example, it is said that the optimum temperature at which aerobic microorganisms are most activated is about 30 ° C to 40 ° C.
図1に示す第1実施形態は、従来のようなバブル生成タンクを不要にし、処理タンクTのみで浄化機能を果たすことができる点に特徴を有する。
そして、この発明に係る汚水処理装置Aを処理タンクTの外部に設け、当該汚水処理装置Aを介して処理対象水を循環させるようにしている。
この汚水処理装置Aは、流入口6と流出口7との間で処理対象水の流通経路を構成している。そして、上記流入口6と流出口7との間には、流入口6側から順に、循環ポンプP1、バブル生成手段3及び流通時間消費通路8を設けている。なお、この流通時間消費通路8とはバブル生成手段3から流出口7までの全長をいう。
The first embodiment shown in FIG. 1 is characterized in that the conventional bubble generation tank is not required and the purification function can be fulfilled only by the processing tank T.
Then, the sewage treatment device A according to the present invention is provided outside the treatment tank T so that the water to be treated is circulated through the sewage treatment device A.
The sewage treatment device A constitutes a distribution path for the water to be treated between the
上記循環ポンプP1は、処理タンクTの処理対象水を吸い込んでそれをバブル生成手段3に供給する。バブル生成手段3は、循環ポンプP1から圧送されてきた処理対象水を通過させるが、その通過過程の処理対象水中に微細バブルを生成する。
なお、このバブル生成手段3は、例えば、細孔吹き出し攪拌方式、加圧溶解方式、旋回液流方式、及び剪断方式などがあるが、この実施形態ではどのような方式を用いてもよい。
また、この第1実施形態では、上記のようなバブル生成手段3を用いて、微細バブルとしてファインバブルであるFBまたはウルトラファインバブルであるUFBを生成している。通常、FBとは直径が100〔μm〕以下の気泡のこと、UFBとは直径が1〔μm〕以下の気泡のことをいう。このような微細バブルは浮力が小さいため、処理対象水中に停滞して酸素を溶存させることができる。なお、いずれのバブルを選択するかは処理対象水の質や量などに応じて決めればよい。
The circulation pump P1 sucks the water to be treated in the treatment tank T and supplies it to the bubble generation means 3. The bubble generation means 3 passes the water to be treated pumped from the circulation pump P1 and generates fine bubbles in the water to be treated during the passing process.
The bubble generating means 3 includes, for example, a pore blowing stirring method, a pressure melting method, a swirling liquid flow method, a shearing method, and the like, but any method may be used in this embodiment.
Further, in the first embodiment, the bubble generation means 3 as described above is used to generate FB which is a fine bubble or UFB which is an ultrafine bubble as fine bubbles. Usually, FB means a bubble having a diameter of 100 [μm] or less, and UFB means a bubble having a diameter of 1 [μm] or less. Since such fine bubbles have a small buoyancy, they can stay in the water to be treated and dissolve oxygen. It should be noted that which bubble should be selected may be determined according to the quality and quantity of the water to be treated.
上記のようにしたバブル生成手段3の下流側に接続された流通時間消費通路8には、螺旋部8aを備えて通路長さを確保している。したがって、直線上のパイプを通過するよりも、このような螺旋部8aを備えた通時間消費通路8を経由する方が、より長い流通時間を確保できる。
そして、この流通時間消費通路8を通過した処理対象水は流出口7から流出する。したがって、上記流入口6と流出口7を処理タンクT内に設ければ、この処理タンクT内の処理対象水は当該装置Aを介して循環することになる。
The circulation
Then, the water to be treated that has passed through the circulation
今、図示のように流入口6と流出口7とを処理タンクTに設けて、循環ポンプP1を駆動すれば、上記したように処理タンクTの処理対象水中には、バブル生成手段3を通過する過程でUFBが生成される。
このように処理対象水中にUFBが生成されると、それと同時にOHラジカルも生成されてしまう。しかし、この第1実施形態では、処理対象水が流通時間消費通路8を通過する過程で十分な時間を消費するので上記OHラジカルは消滅し、処置タンクTにはOHラジカルが供給されない。つまり、溶存酸素のみを含んだ処理対象水が処理タンクTに供給されることになる。
Now, if the
When UFB is generated in the water to be treated in this way, OH radicals are also generated at the same time. However, in this first embodiment, since the water to be treated consumes a sufficient amount of time in the process of passing through the circulation
また、流通時間消費通路8の長さについて実験した結果が図2である。
この実験条件は次のとおりである。
[処理装置]
図1に示すように、処理タンクT内の処理対象水内に上記流入口6及び流出口7を設けるとともに、流通時間消費通路8の長さを3〔m〕,4〔m〕,5〔m〕,6〔m〕,10〔m〕にした5つの汚水処理装置Aと、上記供給パイプ4を1〔m〕にした従来装置とを実験装置として用いた。なお、上記流通時間消費通路8及び供給パイプ4の内径は全て同じ、20〔mm〕にした。
Further, FIG. 2 shows the result of an experiment on the length of the distribution
The experimental conditions are as follows.
[Processing device]
As shown in FIG. 1, the
[処理対象水及び微生物]
この実験に用いた処理対象水は千葉県の船橋漁港の岸壁から採取した海水30〔L〕を用いた。この海水30〔L〕中には約1〔kg〕の堆積汚泥が含まれていた。そして、汚泥の分解処理には汚泥中の好気性微生物を利用し、実験中に微生物を添加することはしなかった。
[Water to be treated and microorganisms]
The water to be treated used in this experiment was seawater 30 [L] collected from the quay of Funabashi fishing port in Chiba prefecture. About 1 [kg] of sedimentary sludge was contained in the seawater 30 [L]. Aerobic microorganisms in the sludge were used for the decomposition treatment of the sludge, and no microorganisms were added during the experiment.
[バブル生成手段]
この実験では、すべての実験装置において同じバブル生成手段3を用いた。このバブル生成装置3はUFBが生成されるものである。
また、バブル生成手段3に接続した循環ポンプP1の排出量も全て同じ、40〔L/分〕にした。
[Bubble generation means]
In this experiment, the same bubble generating means 3 was used in all the experimental devices. In this
Further, the discharge amount of the circulation pump P1 connected to the bubble generation means 3 was also set to 40 [L / min], which is the same.
[処理対象水温度]
処理タンクTの処理対象水温度が、好気性微生物が最も活性化する30℃前後になるように温度管理をした。ただし、処理対象水がバブル生成手段3を通過するときに摩擦熱が発生し、処理対象水温度が上昇するのでこの実施形態では図示しないクーラーで冷却した。上記クーラーは処理タンクTの処理対象水の一部を取り出して冷却し、その後に処理タンクTへ戻すようにしたものである。
[Water temperature to be treated]
The temperature of the water to be treated in the treatment tank T was controlled so as to be around 30 ° C. at which aerobic microorganisms were most activated. However, frictional heat is generated when the water to be treated passes through the bubble generating means 3, and the temperature of the water to be treated rises. Therefore, the water to be treated was cooled by a cooler (not shown) in this embodiment. The cooler takes out a part of the water to be treated in the treatment tank T, cools it, and then returns it to the treatment tank T.
上記のようにした汚水処理装置Aの循環ポンプP1を駆動開始から12時間もしくは24時間ごとに処理タンクT内の処理対象水をサンプリングし、120時間経過後にサンプリングを終了した。このようにサンプリングした処理対象水中の全窒素量〔mg/L〕を測定し、その測定結果を図2のグラフ(1)〜(5)に示している。
なお、グラフ(6)は、装置構造以外の条件をこの実施形態の装置と同じにした従来装置の測定結果である。
これらグラフは、横軸に処理時間、縦軸に処理対象水中の全窒素〔−〕を示したものである。この全窒素〔−〕は、測定した全窒素量〔mg/L〕を初期値(未処理時の測定値)で除して正規化したものである。なお、全窒素量は汚泥中の有機物の分解度を示す指標で、分解が進むほど小さくなる値である。全窒素〔−〕がゼロというのは、処理対象水中に窒素が含まれていないことを示している。
The water to be treated in the treatment tank T was sampled every 12 hours or 24 hours from the start of driving the circulation pump P1 of the sewage treatment device A as described above, and the sampling was completed after 120 hours had elapsed. The total amount of nitrogen [mg / L] in the water to be treated sampled in this way was measured, and the measurement results are shown in graphs (1) to (5) of FIG.
Note that graph (6) is a measurement result of a conventional device in which conditions other than the device structure are the same as those of the device of this embodiment.
In these graphs, the horizontal axis shows the treatment time, and the vertical axis shows the total nitrogen [-] in the water to be treated. This total nitrogen [−] is normalized by dividing the measured total nitrogen amount [mg / L] by the initial value (measured value at the time of untreatment). The total amount of nitrogen is an index showing the degree of decomposition of organic matter in sludge, and is a value that becomes smaller as the decomposition progresses. A zero total nitrogen [-] indicates that the water to be treated does not contain nitrogen.
また、グラフ(1)〜(5)はそれぞれ流通時間消費通路8の長さが3〔m〕,4〔m〕,5〔m〕,6〔m〕,10〔m〕のときの測定結果を示している。
これらの結果から、グラフ(1),(2)に示すように流通時間消費通路8が3〔m〕及び4〔m〕のように短い場合は、従来装置の場合と比較したとき、処理時間が120時間での全窒素〔−〕の値がほとんど変わらないことが分かった。
このことから、流通時間消費通路8の長さが3〔m〕,4〔m〕の場合には、その流通長さではOHラジカルが完全に消滅せず、残留OHラジカルが処理タンクTに流入してしまったと推測できる。
このようなことから、OHラジカルが生成後直ちには消滅しないことが明らかであり、前記した発明者の仮説が立証された。
The graphs (1) to (5) show the measurement results when the lengths of the circulation
From these results, when the circulation
From this, when the lengths of the circulation
From these facts, it is clear that the OH radical does not disappear immediately after the generation, and the above-mentioned inventor's hypothesis has been proved.
これに対し、5〔m〕,6〔m〕,10〔m〕と流通時間消費通路8を長くした場合には、グラフ(3),(4),(5)に示すように、従来装置の場合よりも全窒素〔−〕の値が小さくなくなっている。特に5〔m〕,10〔m〕では全窒素〔−〕の値がゼロになっているが、このことは流出口7から流出した処理対象水にはOHラジカルがほとんどないかあるいは完全に消滅していると考えられる。
なぜなら、流出口7からOHラジカルが処理タンクTに流出し続ければ、処理タンクT内の好気性微生物の活性が失われ、全窒素〔−〕がゼロにならないと考えられるからである。
On the other hand, when the circulation
This is because if OH radicals continue to flow out from the
ただし、流出口7から流出するOHラジカルの量が微少であれば、好気性微生物の活性に影響を及ぼさないことは容易に想像できる。したがって、この発明におけるOHラジカルが消滅とは、完全消滅だけではなく、好気性微生物の活性に悪影響を及ぼさない範囲も含まれる。
そして、この発明は、全窒素〔−〕を基準にして流出口7から流出するOHラジカルの消滅を推定した点に特徴を有する。したがって、この発明では、全窒素〔−〕が完全にゼロになった場合だけでなく、汚泥の分解度の有効性が認められる範囲、例えば図2のグラフにおける流通時間消費通路8が6〔m〕の場合でも、OHラジカルがほとんど消滅しているかあるいは完全に消滅していると推定している。
However, if the amount of OH radicals flowing out from the
The present invention is characterized in that the disappearance of OH radicals flowing out from the
さらに、図2には示していないが、流通時間消費通路8の長さを4.5〔m〕にした装置についても上記と同様の実験を行なった。この実験は、従来装置と処理効果に差がなかった4〔m〕と、十分な効果が認められた5〔m〕との間の長さの流通時間消費通路8で、OHラジカルが消滅するかどうかを確認するためのものである。
その結果、上記通路8が4.5〔m〕の汚水処理装置の連続運転開始から120時間後に、処理タンクT内の全窒素〔−〕がゼロになったことを確認した。
Further, although not shown in FIG. 2, the same experiment as above was carried out for an apparatus in which the length of the distribution
As a result, it was confirmed that the total nitrogen [−] in the treatment tank T became zero 120 hours after the start of continuous operation of the sewage treatment device having the
以上のように、この実施形態では、流通時間消費通路8の長さをいろいろ変えた実験をくり返し、その中から全窒素量がゼロになった流通時間消費通路8の長さを基準長さXとし、OHラジカルを消滅させる必要時間Tを次の式1で求めた。
T=S・X/Q・・・(1)
なお、上記式(1)においてSは通路断面積、Qは処理対象水の単位時間当たりの流通量である。
As described above, in this embodiment, the experiment in which the length of the circulation
T = S ・ X / Q ・ ・ ・ (1)
In the above formula (1), S is the passage cross-sectional area, and Q is the amount of water to be treated per unit time.
そして、上記実験では、流通時間消費通路8の内径を20〔mm〕とし、Qを40〔L/分〕としたので、この条件と、流通時間消費通路8の基準長さX=4.5〔m〕を上記式(1)に当てはめて、OHラジカルを消滅させる必要時間Tを求めた。その結果T=2.1〔秒〕であった。
この結果から、OHラジカルは生成後ただちに消滅するのではなく、一定時間が必要であるということが明らかになった。
In the above experiment, the inner diameter of the circulation
From this result, it became clear that the OH radical does not disappear immediately after its formation, but requires a certain period of time.
また、上記式(1)において、必要時間Tが特定できれば、その必要時間Tを定数にして下記の式(2)が求められる。
x=T・Q/S・・・(2)
このような式(2)から、上記通路断面積Sや処理対象水の単位時間当たりの流通量Qが大きく変化したとしても、OHラジカルを消滅させるための流通時間消費通路8の必要長さxを求めることができる。
Further, if the required time T can be specified in the above equation (1), the following equation (2) can be obtained with the required time T as a constant.
x = TQ / S ... (2)
From such an equation (2), even if the passage cross-sectional area S and the circulation amount Q per unit time of the water to be treated change significantly, the required length x of the circulation
なお、上記流通時間消費通路8の長さを長くすればするほどOHラジカルを確実に消滅させることができること考えられる。
一方、流通時間消費通路8が長過ぎれば、流通経路での圧力損失が大きくなって送水のために大きなエネルギーが必要になり、循環ポンプも大型化せざるを得なくなる。したがて、流通時間消費通路8をやたらに長くすることは現実的でない。
また、実験的に流通時間消費通路8の適切な長さを決める場合にも、計算で求められた必要長さxで処理を実施した結果、全窒素〔−〕がゼロにならない場合には、上記必要長さxよりも長い(x+α)で実験を繰り返して実態に合った適切な必要長さを決めることができる。この場合には、計算によって上記必要長さxが事前に求められているので、流通時間消費通路8の長さをむやみに変化させる場合と比べて効率的な実験ができる。
It is considered that the longer the length of the circulation
On the other hand, if the circulation
Further, even when the appropriate length of the circulation
なお、上記には汚水の処理実験の処理時間が120時間で全窒素〔−〕がゼロになった流通時間消費通路8の長さ4.5〔m〕をこの発明の基準長さXとしている。ただし、実験的に特定するこの発明の基準長さXに対応する全窒素〔−〕はゼロに限らない。所定時間経過後の全窒素〔−〕の値が、従来装置を用いた場合の全窒素〔−〕の値と比べて十分に小さければ、流通時間消費通路8の通過時間でOHラジカルが消滅したと推測してもよい。そして、上記従来装置を用いた場合の全窒素〔−〕よりも十分に小さい値がこの発明の全窒素量の基準値である。
In the above, the length 4.5 [m] of the circulation
以上のように、この第1実施形態の処理装置では、バブル生成手段3によって生成されたOHラジカルを、流出口7から流出させる以前に消滅させることができる。したがって、流出口7を処理タンク内に臨ませておけば好気性微生物へのOHラジカルのダメージを抑えて処理効率を維持することができる。
さらに、処理タンクTの外に設けた汚水処理装置Aが従来のバブル生成タンクの機能を果たす。したがって、バブル生成タンクが不要になり、スペース効率が良くなる。
As described above, in the processing apparatus of the first embodiment, the OH radicals generated by the bubble generating means 3 can be extinguished before flowing out from the
Further, the sewage treatment device A provided outside the treatment tank T functions as a conventional bubble generation tank. Therefore, the bubble generation tank becomes unnecessary and space efficiency is improved.
また、上記流入口6及び流出口7を、処理タンクTではなく汚泥を含んだ池の中に位置させれば、池が処理タンクTの機能を果たすので、上記実施形態と同様に好気性微生物を活性化させ汚泥を含んだ処理対象水を処理できる。
さらに、河川などの水路に流入口6を接続し、流出口7を処理タンクなどに接続するようにしてもよい。この場合に、処理タンク内で処理した処理対象水を河川に戻すようにすれば、河川の浄化にも役立つ。
Further, if the
Further, the
図3に示す第2実施形態は、2つの汚水処理装置A1とA2とを設けこれら装置A1とA2とを直列に接続したものである。
ただし、汚水処理装置A1,A2のそれぞれは、単体では上記第1実施形態の汚水処理装置Aと同じである。図3において図1と同じ符号を付した構成要素は、第1実施形態と同じものである。
In the second embodiment shown in FIG. 3, two sewage treatment devices A1 and A2 are provided, and these devices A1 and A2 are connected in series.
However, each of the sewage treatment devices A1 and A2 is the same as the sewage treatment device A of the first embodiment by itself. The components having the same reference numerals as those in FIG. 1 in FIG. 3 are the same as those in the first embodiment.
このように、汚水処理装置A1とA2とを直列接続すれば、各汚水処理装置A1,A2を通過するごとに処理対象水中の溶存酸素量を多くすることができる。溶存酸素量が多くなれば好気性微生物をより活性化させることができる。
なお、図3中の符号T1は処理対象水が入った1次タンク、T2は汚水処理装置A1を介して1次タンクT1とつながる2次タンク、T3は汚水処理装置A2を介して2次タンクT2とつながる3次タンクである。
By connecting the sewage treatment devices A1 and A2 in series in this way, the amount of dissolved oxygen in the water to be treated can be increased each time the sewage treatment devices A1 and A2 are passed. The larger the amount of dissolved oxygen, the more aerobic microorganisms can be activated.
Reference numeral T1 in FIG. 3 is a primary tank containing water to be treated, T2 is a secondary tank connected to the primary tank T1 via the sewage treatment device A1, and T3 is a secondary tank via the sewage treatment device A2. It is a tertiary tank connected to T2.
この第2実施形態でも、上記1〜3次タンクT1,T2,T3の外に設けた汚水処理装置A1,A2内でUFBを生成するとともに、生成されたOHラジカルを減少または消滅させることができる。したがって、OHラジカルによって微生物にダメージを与えることなく、処理対象水の効率的な処理を実現できるとともに、従来のバブル生成タンクが不要になり、スペース効率を良くすることができる。
また、上記1次タンクT1を設けずに、最上流の汚水処理装置A1の流入口6を汚泥が堆積している池や河川などの中に設ければ、池や河川の水を2次タンクT2及び3次タンクT3に導いて処理することができる。
Also in this second embodiment, UFB can be generated in the sewage treatment devices A1 and A2 provided outside the 1st to 3rd tanks T1, T2 and T3, and the generated OH radicals can be reduced or eliminated. .. Therefore, efficient treatment of the water to be treated can be realized without damaging the microorganisms by OH radicals, and the conventional bubble generation tank becomes unnecessary, and space efficiency can be improved.
Further, if the
なお、図3では汚水処理装置A1とA2とを2次タンクT2を介して直列に接続したが、2次タンクT2を省略して装置A1,A2を直接直列に接続しても良い。
また、直列接続する汚水処理装置の数は2つに限らず、多くすればするほど最下流の流出口7から流出する処理対象水中の溶存酸素量を多くすることができる。そして、最下流の流出口7を設けたタンク内の処理対象水の浄化度が上がり、高い浄化度を実現することもできる。
ただし、処理対象水中の溶存酸素量には飽和値がある。そのため、飽和溶存酸素量に達すれば、それ以上汚水処理装置を接続しても意味はない。
In FIG. 3, the sewage treatment devices A1 and A2 are connected in series via the secondary tank T2, but the secondary tanks T2 may be omitted and the devices A1 and A2 may be directly connected in series.
Further, the number of sewage treatment devices connected in series is not limited to two, and the larger the number, the larger the amount of dissolved oxygen in the water to be treated that flows out from the most
However, there is a saturation value in the amount of dissolved oxygen in the water to be treated. Therefore, once the saturated dissolved oxygen amount is reached, there is no point in connecting a sewage treatment device any more.
なお、上記第1,2実施形態において、処理対象水を好気性微生物にとっての適温に維持するための冷却手段は、タンクに接続するだけでなく、処理対象水の流通過程のどこに設けてもよい。例えば、上記流通時間消費通路8を冷却する冷却手段を設ければ、バブル生成手段3で熱が発生したとしても、流出口7から流出する処理対象水を適温に保つことができる。
In the first and second embodiments, the cooling means for maintaining the temperature of the water to be treated at an appropriate temperature for aerobic microorganisms may be provided not only in the tank but also anywhere in the distribution process of the water to be treated. .. For example, if a cooling means for cooling the circulation
また、上記第1,2実施形態の流通時間消費通路8は、螺旋部8aを備えたパイプのほか、蛇行したパイプや、フレキシブルなホースなど、必要な流通時間が確保できればどのように構成してもよい。例えば、流通時間消費通路8をフレキシブルなホースで構成すれば、汚水処理装置の設置位置の自由度が高くなり、さらにスペース効率を上げることもできる。
Further, the distribution
この発明は、好気性微生物を利用した汚水処理装置に最適である。 The present invention is most suitable for a sewage treatment apparatus using aerobic microorganisms.
P1 循環ポンプ
3 バブル生成手段
6 流入口
7 流出口
8 流通時間消費通路
A,A1,A2 汚水処理装置
Claims (4)
この流入口から流入する処理対象水を吸引及び吐出するポンプと、
このポンプの吐出方向下流側に直接接続されるとともに好気性微生物を活性化させるための微細バブルを生成するバブル生成手段と、
このバブル生成手段の下流側に設けた処理対象水の流出口と、
上記バブル生成手段と上記流出口との間に設けられるとともに、上記バブル生成手段に直接接続され、処理対象水の流通時間を消費する流通時間消費通路と
が備えられ、
上記流通時間消費通路は、
上記処理対象水が上記流通時間消費通路を流通する過程でOHラジカルを消滅させるのに必要な流通時間を保つ長さを有する汚水処理装置。 The inlet of the water to be treated containing sludge and
A pump that sucks and discharges the water to be treated that flows in from this inflow port,
A bubble generating means that is directly connected to the downstream side of the discharge direction of this pump and generates fine bubbles for activating aerobic microorganisms.
The outlet of the water to be treated provided on the downstream side of this bubble generation means,
It is provided between the bubble generating means and the outlet, and is provided with a circulation time consumption passage which is directly connected to the bubble generating means and consumes the circulation time of the water to be treated.
The above distribution time consumption passage is
A sewage treatment apparatus having a length that maintains the circulation time required for extinguishing OH radicals in the process in which the water to be treated flows through the circulation time consumption passage.
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