JP3931279B2 - Water purification equipment for suspended solids - Google Patents
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- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、海水中のクラゲや汚染物質等の浮遊物質を除去する浄化装置に関し、特に火力発電所、製鉄所、石油精製所、石油化学工場、化学工場等に好適な浮遊物質含有海水の浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
発電所などでは、海水を冷却水として取り入れているが、この海水中にはクラゲ、赤潮、アオコ等と称される有機物からなる浮遊物質が含まれていることがある.
このような物質を含有した海水は浮遊物質(SS)、化学的酸素要求量(COD)が増大した富栄養化した状態であるため、これを冷却水として使用するには、事前に浮遊物質等を取り除いて浄化しておくことが必要である。そこで、一般には、海水を導入する第1段階でこれらの物質を除去し、浄化するための浄化装置を設けている。図1は、発電所システムの概要を示している。同図で、1は浄化装置、2は発電所である。海水3は浄化装置1に導入されて浮遊物質が取り除かれた後に発電所2の冷却水用に供給される。
【0003】
図2は、上記の発電所システム等に使用される従来の浄化装置の構成を示している。
【0004】
海水3はポンプ4によって原水槽5に導入される。原水槽5に導入された海水3は、さらにポンプ6により生物的処理のための硝化槽7に導かれる。この硝化槽7には栄養剤7が投入され、微生物による処理が行われる。さらに、海水3はメタノール注入装置9からメタノールが投入された脱窒リアクタ10で脱窒処理され、また、気泡が形成されているタンク11内で再曝気槽11を通過して、沈殿槽12に送られる。沈殿槽12では浮遊物質を自重により沈殿させ、上澄み液を砂ろ過装置13に送り、ろ過された海水を活性炭吸着装置14に導入して逆洗処理を行い、処理水として排出する。
【0005】
以上のように、従来の浄化装置は、沈殿処理、生物処理、化学的処理を複数段階組み合わせて海水の浄化を行ったり、またはそれらの処理のいずれかを単独で使用していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の浄化装置は、沈殿処理、生物処理、化学的処理を行うことが必要であるため、これらの処理を行うための大がかりな装置と大きな設置面積を必要としていた。また、生物処理を行うには、その運転管理が比較的難しく、且つ、処理に時間を要するという不都合があった。また、生物処理部を含む装置では、クラゲ除去を目的として運転する場合、夏場だけの運転となる。このため、秋、冬場に設備が遊休となり、シーズン到来時には生物処理の立ち上げに長期間(およそ1ヶ月)を要することになって、機動性に欠けるという不都合もあった。さらに、これらの処理を行うには、施設がおおがかりになるために時間を要し、そのため被処理水が腐敗して作業環境が悪化するという問題もあった。
【0007】
この発明の目的は、全体の構成を簡易且つ小規模とすることができ、運転管理も容易で処理時間も高速な海水浄化装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために以下の構成を備えている。
【0009】
(1) 取得した海水を被浄化液として一時貯留する浮上槽と、該浮上槽に気泡を導入し浮遊物質を該気泡に付着させることにより貯留槽内で浮上させる気泡発生部と、浮上した浮遊物質を取り除く分離部と、からなる加圧浮上分離装置と、
前記加圧浮上分離装置で浮遊物質が取り除かれた被浄化液を膜でろ過して清澄海水と非清澄海水とを分離する膜処理装置と、
前記清澄海水を酸化する酸化処理装置と、
前記浮上槽の前段に設けられ、海水を貯留するタンク内に凝集剤等を投入することで海水内の浮遊物質を凝集させる凝集部と、
を備え、
前記凝集部は、海水内の有機物を含む浮遊物質を凝集させる第1手段と、前記第1手段における凝集の効率を高める第2手段と、を含む。
この発明では、浮遊物質を気泡に付着させて浮上させ、これを分離部で取り除く。この操作は、気泡を強制発生させて、これに浮遊物質を付着させて浮遊させる物理的な作用であるため、沈殿処理、生物処理、化学的処理とは異なる。また、次の段階では、浮遊物質が取り除かれた被浄化液を膜でろ過して清澄海水と非清澄海水とを分離させる物理的な処理を行うため、この段階でも、沈殿処理、生物処理、化学的処理を含まない。さらに、次の段階では、清澄海水の酸化を行って、化学的酸素要求量(COD)を減少させる。この酸化処理は、有機物を酸化するだけであるため、沈殿槽などの大きな装置は不要である。
また、海水を一旦凝集部に集め、その後に加圧浮上分離装置に導入する。凝集部は、浮遊物質を凝集させてフロックを形成するもので、後工程での処理の効率化を図る。すなわち、フロックを加圧浮上装置に導くことにより、気泡へのフロックの付着が促されることになり、結果として浮上する浮遊物質の量を増大することができる。
【0010】
このように、この発明では、沈殿槽等のおおがかりな設備を必要とせず、また、処理に長時間を要したり運転管理も複雑・煩雑化することがない。
【0011】
(2)前記酸化処理装置は、清澄海水に紫外線を照射することで該清澄海水を酸化する。
【0012】
被浄化液内の有機物の酸化を紫外線により行うようにすることで、装置の小型化と処理の高速化、容易化を実現できる。
【0013】
(3)前記酸化処理装置は、清澄海水にオゾンを注入することで該清澄海水を酸化する。
【0014】
被浄化液にオゾンを注入することでも、有機物の酸化を促進することができる。構造もオゾン注入装置を設けるだけであるため簡単であり、小型化と処理の高速化も実現可能である。
【0017】
(4)前記加圧浮上分離装置と膜処理装置間に海水の一時貯蔵郡を設ける。
【0018】
加圧浮上分離装置と膜処理装置とは、それぞれ物理的な作用により浮遊物質を分離・除去するもので、その処理速度は、沈殿処理、生物処理、化学的処理により浮遊物質を取り除く従来の装置に比較してかなり高速である。このため、これらの2つの装置間に処理速度の差があると、処理の効率が低下してしまう。そこで、この発明では、これらの加圧浮上分離装置と膜処理装置間に海水の一時貯蔵部を設け、この一時貯留部をバッファとして使う。これにより、これらの2つの装置間に処理速度の差があっても、これによる全体の処理速度の低下を緩和することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図3は、この発明の実施形態である海水浄化装置の横成図である。
【0020】
原水槽20には図外のポンプから海水が導入され、被浄化液はこの原水槽20から原水ポンプ21より取水される。取水された被浄化液は、加圧浮上分離装置22に導かれる。加圧浮上分離装置22は、凝集撹はん槽23と、浮上槽24と、気泡水製造装置25と、スカムレーキ26とを備えている。
【0021】
擬集撹はん槽23は、急速撹はん槽23aと、緩速撹はん槽23bとで構成され、急速撹はん槽23aには塩鉄を含む擬集剤27と苛性ソーダ29がポンプ28とポンプ30により供給され、緩速撹はん槽23bには高分子凝集剤31がポンプ32により供給される。擬集剤27は、後段の浮上槽24でスカムを効果的に浮上させるために有機物を適切に凝集させる。苛性ソーダ29は、PH調整を行う中和剤として供給される。また、高分子凝集剤31は、凝集助剤として機能し、スカム生成の効率を高める。また、急速撹はん槽23aには撹はん羽根33が、緩速撹はん槽23bには撹はん羽根34がそれぞれ配置されている。
急速撹はん槽23a、擬集剤27、苛性ソーダ29、ポンプ28、ポンプ30がこの発明の第1手段に相当し、緩速撹はん槽23b、高分子凝集剤31、ポンプ32が同じく第2手段に相当する。
【0022】
前記気泡水製造装置25は、超微細気泡を生成し、この気泡を擬集撹はん槽23からの被浄化液とともに浮上槽24に導入する。これらは、浮上槽24の底面から導入することが好ましく、これにより、気泡が浮上するまでの期間に被浄化液内の凝集物(有機物)が気泡表面に十分に付着してスカムとして液成分と分離される。
【0023】
前記浮上槽24の上部には、板状のスカムレーキ26が液面に沿って回転可能に配置されている。モータ33は、このスカムレーキ26を回転し、スカムレーキ26が浮上槽24の液面上を回転することにより、その液面に浮上しているスカムをすくい取り、スカム取り出し口35に排出する。このスカム取り出し口35に排出されたスカムはスカム排出パイプ36によりスカム槽34に排出される。これにより、被浄化液に含まれる固形の有機物のかなりの量が分離・排出される。
【0024】
図4は、浮上槽24内での凝集物の気泡付着状態を示している。液体成分39には、多くの超微細気泡38が混合していて、この気泡38表面に、凝集物37が付着している。同図に示すように、気泡38は、凝集物35の体積に比してかなり小さいため、凝集物35には複数の気泡36が接触する。このため、凝集物の浮力を十分に大きくすることができ、液面上にこれらを集めて凝集物の大きな塊のスカムとして抽出することができる。
【0025】
なお、浮上槽24でスカムが取り除かれた被浄化液は、一旦、被浄化液貯留部40に排出され、これの一部がポンプ41により気泡水製造装置25に導かれる。このため、浮上槽24に供給される気泡水はスカムの取り除かれたきれいな液内に超微細気泡の形成されたものとなる。
【0026】
被浄化液貯留部40内の被浄化液は、処理水貯蔵タンク50に導かれる。この貯蔵タンク50は、加圧浮上分離装置22の処理速度と後段の膜処理装置52の処理速度の相違を吸収する働きをするバッファとして機能する。加圧浮上分離装置22と膜処理装置52は、双方とも沈殿設備などを用いない物理的な処理を行うものであるため処理速度が大きい。そこで、この貯蔵タンク50を設けることにより、それらの処理速度の相違を吸収することが可能になる。
【0027】
処理水貯蔵タンク50に一旦貯蔵された被浄化液は、ポンプ51により膜処理装置52に導かれる。この装置は、前記加圧浮上分離装置で浮遊物質が取り除かれた海水を膜浸透圧でろ過して清澄海水と非清澄海水とを分離する。膜処理装置52は、原水槽53と、その原水槽に貯留した被浄化液を取り出すポンプ54と、ポンプ54で取り出された被浄化液を導入して浸透圧により清澄海水と非清澄海水とを分離するモジュール55と、膜面に付着している有機物をエアーにより下方に押し出すためのコンプレッサー56と、を備えている。逆洗排水槽57には、膜面の有機物を含む汚染液が排水される。また、ろ過排水、ドレイン排水も逆洗排水槽57に対して行われる。
【0028】
UV酸化装置58は、以上のようにして有機物を除去した被浄化液を紫外線照射により酸化して、有機物に由来する化学的酸素要求量(COD)の酸化分解を行う。このUV酸化装置58は、被浄化液に対して紫外線を照射するだけであるために、大掛かりなものとはならない。
【0029】
以上の構成により、原水槽20に取水された海水は、以下の工程により有機物の浮遊物質(SS)が除去され、また、化学的酸素要求量(COD)が低下される。
【0030】
海水は、まず、凝集撹はん槽23によりフロック形成される。このフロックは浮上槽24で気泡に付着することで浮上してスカムとなり、スカムレーキ26により取り除かれる。ここまでの段階で、被浄化液(海水)に含まれるかなりの量の浮遊物質(SS)が除去される。
【0031】
次に、このようにして浮遊物質(SS)が除去された被浄化液は、膜処理装置52において、浸透圧により清澄海水と非清澄海水とに分離される。非清澄海水は逆洗排水槽57にろ過排水として排水され、清澄海水だけが取り出される。この処理により、非常に微細な浮遊物質(SS)も除去される。
【0032】
次の段階では、浮遊物質(SS)のほとんどが除去された被浄化液が紫外線照射により酸化され、化学的酸素要求量(COD)が低下される。
【0033】
図5は、上記の装置により、各工程で浮遊物質(SS)と化学的酸素要求量(COD)の低下状態を示す。第3工程の膜処理装置52の工程を終了した段階でも430mg/Lから70mg/L以下に低下する。第4工程のUV酸化処理を行うと、化学的酸素要求量(COD)が<50mg/Lまで低下する。
【0034】
なお、UV酸化装置58に替えて、他の酸化手段を使用することも可能である。例えば、清澄海水にオゾンを注入することで該清澄海水を酸化することも可能である。このような装置も清澄海水を酸化するだけであるために、おおがかりなものとはならない。
【0035】
【発明の効果】
この発明によれば、装置が小型で処理速度が高速の加圧浮上分離装置と膜処理装置を用いるために、沈殿槽等のおおがかりな設備を必要とせず、また、処理に長時間を要することがない。また、微生物を使用したりすることもないため、運転管理が容易である。
【0036】
また、被浄化液内の有機物の酸化を紫外線やオゾンにより行うようにすることで、装置の小型化と処理の高速化を容易に実現できる。
【0037】
また、海水を一旦凝集部に集め、その後に加圧浮上分離装置に導入することにることができる。
【0038】
また、これらの加圧浮上分離装置と膜処理装置間に海水の一時貯蔵部を設けることより、これらの2つの装置間に処理速度の差があっても、これによる全体の処理速度の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、海水浄化装置が適用される発電所システムの概略図
【図2】は、従来の海水浄化システムの構成図
【図3】は、この発明の実施形態である海水浄化装置の構成図
【図4】は、加圧浮上分離装置の動作を説明するための図
【図5】は、名工程でのSSとCODの低下状態を示す図
【符号の説明】
22:加圧浮上分離装置
23:凝集撹はん槽
24:浮上槽
25:気泡水製造装置
52:膜処理装置
58:UV酸化装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a purification device for removing floating substances such as jellyfish and pollutants in seawater, and particularly for purification of floating substance-containing seawater suitable for thermal power plants, ironworks, oil refineries, petrochemical plants, chemical factories, etc. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Seawater is taken in as cooling water at power plants, etc., but this seawater may contain suspended substances made of organic substances such as jellyfish, red tide, and blue sea bream.
Seawater containing such substances is in a eutrophied state with increased suspended matter (SS) and chemical oxygen demand (COD). It is necessary to remove and purify. Therefore, in general, a purification device for removing and purifying these substances in the first stage of introducing seawater is provided. FIG. 1 shows an outline of a power plant system. In the figure, 1 is a purification device and 2 is a power plant. The
[0003]
FIG. 2 shows a configuration of a conventional purification device used in the above power plant system or the like.
[0004]
Seawater 3 is introduced into the
[0005]
As described above, conventional purification apparatuses purify seawater by combining a plurality of stages of precipitation treatment, biological treatment, and chemical treatment, or use any one of these treatments alone.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional purification apparatus needs to perform precipitation treatment, biological treatment, and chemical treatment, it requires a large-scale device and a large installation area for performing these treatments. In addition, in order to perform biological treatment, the operation management is relatively difficult, and the treatment takes time. In addition, in an apparatus including a biological treatment unit, when it is operated for the purpose of removing jellyfish, it is operated only in summer. For this reason, the equipment became idle in the autumn and winter seasons, and when the season arrived, it took a long time (approximately one month) to start up the biological treatment, and there was a disadvantage that it lacked mobility. Furthermore, in order to perform these treatments, it takes time because the facilities are overwhelmed, so that there is a problem that the water to be treated is spoiled and the working environment is deteriorated.
[0007]
An object of the present invention is to provide a seawater purification device that can be simplified and reduced in overall structure, easy in operation management, and high in processing time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration in order to solve the above problems.
[0009]
(1) A floating tank that temporarily stores the acquired seawater as the liquid to be purified, a bubble generating unit that floats in the storage tank by introducing bubbles into the floating tank and attaching floating substances to the bubbles, and a floating that floats A separation unit for removing substances, and a pressurized flotation separation device comprising:
A film processing apparatus for separating by filtration and fining seawater and non clarifying seawater purification target solution suspended solids have been removed in the upper floatation separator a membrane,
An oxidation treatment device for oxidizing the clear seawater;
An agglomeration part that is provided in a preceding stage of the levitation tank and aggregates suspended solids in seawater by introducing a flocculant into a tank for storing seawater;
With
The aggregating portion includes first means for aggregating suspended solids including organic matter in seawater, and second means for increasing the efficiency of aggregation in the first means.
In the present invention, the floating substance is attached to the bubbles and floats, and is removed by the separation unit. This operation is a physical action in which bubbles are forcibly generated and a suspended substance is attached to the bubbles to float, so that it is different from precipitation treatment, biological treatment, and chemical treatment. In the next stage, the liquid to be purified from which suspended substances have been removed is filtered through a membrane , and physical treatment is performed to separate the clear seawater and non-clear seawater. Does not include chemical treatment. In the next stage, the clear seawater is oxidized to reduce the chemical oxygen demand (COD). Since this oxidation treatment only oxidizes organic substances, a large apparatus such as a precipitation tank is not necessary.
Moreover, seawater is once collected in the agglomeration part and then introduced into the pressure levitation separator. The agglomeration part aggregates floating substances to form a floc, and improves the efficiency of processing in a later process. That is, by guiding the floc to the pressurized levitation device, the adhesion of the floc to the bubbles is promoted, and as a result, the amount of floating substance that floats can be increased.
[0010]
As described above, the present invention does not require an expensive facility such as a sedimentation tank, and does not require a long time for processing or complicated or complicated operation management.
[0011]
(2) The oxidation treatment apparatus oxidizes the clear seawater by irradiating the clear seawater with ultraviolet rays.
[0012]
By oxidizing the organic substance in the liquid to be purified with ultraviolet rays, it is possible to reduce the size of the apparatus and increase the processing speed and ease.
[0013]
(3) The oxidation treatment apparatus oxidizes the clear seawater by injecting ozone into the clear seawater.
[0014]
By injecting ozone into the liquid to be purified, the oxidation of the organic matter can be promoted. The structure is simple because only the ozone injecting device is provided, and miniaturization and high-speed processing can be realized.
[0017]
( 4 ) A temporary storage group for seawater is provided between the pressurized flotation separator and the membrane treatment device.
[0018]
The pressurized flotation separation device and membrane treatment device are used to separate and remove suspended solids by physical action, and the processing speed is the conventional device that removes suspended solids by precipitation treatment, biological treatment, and chemical treatment. It is considerably faster than. For this reason, if there is a difference in processing speed between these two apparatuses, the processing efficiency is lowered. Therefore, in the present invention, a temporary storage unit for seawater is provided between the pressurized flotation separation device and the membrane treatment device, and this temporary storage unit is used as a buffer. Thereby, even if there is a difference in processing speed between these two apparatuses, it is possible to mitigate the decrease in the overall processing speed.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 3 is a horizontal view of a seawater purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0020]
Seawater is introduced into the
[0021]
The
The
[0022]
The bubble
[0023]
A plate-shaped
[0024]
FIG. 4 shows the state of air bubbles adhering to the aggregate in the
[0025]
The to-be-purified liquid from which the scum has been removed in the
[0026]
The liquid to be purified in the liquid to be purified
[0027]
The liquid to be purified once stored in the treated
[0028]
The
[0029]
With the above configuration, the suspended matter (SS) of organic matter is removed from the seawater taken into the
[0030]
First, the seawater is flocked by the agitation and stirring
[0031]
Next, the liquid to be purified from which suspended substances (SS) have been removed in this manner is separated into clear seawater and non-clear seawater by osmotic pressure in the
[0032]
In the next stage, the liquid to be purified from which most of the suspended matter (SS) has been removed is oxidized by ultraviolet irradiation, and the chemical oxygen demand (COD) is reduced.
[0033]
FIG. 5 shows the state of reduction of suspended solids (SS) and chemical oxygen demand (COD) in each step by the above apparatus. Even at the stage where the process of the
[0034]
It should be noted that other oxidation means can be used in place of the
[0035]
【The invention's effect】
According to this invention, since the apparatus is small and uses a pressurized flotation separation apparatus and a membrane processing apparatus with a high processing speed, it does not require a large facility such as a sedimentation tank, and a long time is required for processing. There is nothing. Moreover, since no microorganisms are used, operation management is easy.
[0036]
Further, by oxidizing the organic substance in the liquid to be purified with ultraviolet rays or ozone, it is possible to easily reduce the size of the apparatus and increase the processing speed.
[0037]
Moreover, seawater can be once collected in the agglomeration part and then introduced into the pressurized flotation separator.
[0038]
In addition, by providing a temporary storage unit for seawater between the pressurized flotation separation device and the membrane treatment device, even if there is a difference in treatment speed between these two devices, the overall treatment speed is reduced. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
1 is a schematic diagram of a power plant system to which a seawater purification device is applied. FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional seawater purification system. FIG. 3 is a diagram of a seawater purification device according to an embodiment of the present invention. Fig. 4 is a diagram for explaining the operation of the pressurized flotation separation device. Fig. 5 is a diagram showing a decrease in SS and COD in the nominal process.
22: Pressurized flotation separator 23: Coagulation stirred tank 24: Flotation tank 25: Bubble water production apparatus 52: Membrane treatment apparatus 58: UV oxidation apparatus
Claims (4)
前記加圧浮上分離装置で浮遊物質が取り除かれた被浄化液を膜でろ過して清澄海水と非清澄海水とを分離する膜処理装置と、
前記清澄海水を酸化する酸化処理装置と、
前記浮上槽の前段に設けられ、海水を貯留するタンク内に凝集剤等を投入することで海水内の浮遊物質を凝集させる凝集部と、
を備え、
前記凝集部は、海水内の有機物を含む浮遊物質を凝集させる第1手段と、前記第1手段における凝集の効率を高める第2手段と、を含む浮遊物質含有海水の浄化装置。A floating tank that temporarily stores the obtained seawater as the liquid to be purified, a bubble generating section that floats in the storage tank by introducing bubbles into the floating tank and attaching floating substances to the bubbles, and removing floating substances that have floated A pressure levitation separator comprising: a separation unit;
A film processing apparatus for separating by filtration and fining seawater and non clarifying seawater purification target solution suspended solids have been removed in the upper floatation separator a membrane,
An oxidation treatment device for oxidizing the clear seawater;
An agglomeration part that is provided in a preceding stage of the levitation tank and aggregates suspended solids in seawater by introducing a flocculant into a tank for storing seawater;
With
The said aggregation part is a purification apparatus of floating substance containing seawater containing the 1st means to aggregate the floating substance containing the organic substance in seawater, and the 2nd means to raise the efficiency of aggregation in the said 1st means .
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