JP5657327B2 - Waste water treatment method and waste water treatment system - Google Patents
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Description
本発明は、半導体や電池といった電子デバイス等の製造工場で使用される排水処理方法および排水処理システムにかかわるものであり、特に工場内で使用される窒素ガス製造装置と排水処理装置を組み合わせる事によって、工場全体として省エネ、低コストを達成しようとするものである。 The present invention relates to a wastewater treatment method and a wastewater treatment system used in a production factory for electronic devices such as semiconductors and batteries, and in particular, by combining a nitrogen gas production apparatus and a wastewater treatment apparatus used in the factory. The factory as a whole intends to achieve energy saving and low cost.
電子デバイス等の工場では、主として洗浄や原料加工のために、有機溶媒が使用される。これらの有機溶媒は、排水として廃棄されるが、環境汚染につながるために、そのまま廃棄するわけにはいかない。そのため、これらの排水を、環境に無害な物質に浄化するために、排水処理システムが提案されている。 In factories such as electronic devices, organic solvents are mainly used for cleaning and raw material processing. These organic solvents are discarded as wastewater, but cannot be discarded as they are because they lead to environmental pollution. Therefore, a wastewater treatment system has been proposed to purify these wastewaters into substances that are harmless to the environment.
有機溶媒等の窒素含有排水（以後「有機性排水」という。）の浄化処理にはいくつかの方法があるが、大気汚染がなく、コストも安価にできるという理由から微生物を利用した処理方法が多用されている。この処理方法の基本的な考え方は、有機性排水を嫌気性雰囲気中の脱窒菌を利用してアンモニア性窒素物質まで分解し、次にそのアンモニア性窒素物質を好気性雰囲気中の硝化菌を利用して硝酸性窒素物質に分解するというものである。硝酸性窒素物質は、再び脱窒菌を利用して窒素と水に分解することができる。 There are several methods for purifying nitrogen-containing wastewater such as organic solvents (hereinafter referred to as “organic wastewater”), but there are no treatment methods using microorganisms because there is no air pollution and the cost can be reduced. It is used a lot. The basic idea of this treatment method is to decompose organic wastewater into ammonia nitrogen substances using denitrifying bacteria in an anaerobic atmosphere, and then use the nitrifying bacteria in the aerobic atmosphere for the ammonia nitrogen substances. Then it decomposes into nitrate nitrogen material. The nitrate nitrogen material can be decomposed again into nitrogen and water using denitrifying bacteria.
従って、排水処理システムには、有機性排水を嫌気性雰囲気で分解する嫌気槽と、嫌気槽で生成されたアンモニア性窒素物質を分解する好気槽を有する。また、好気槽は槽内を好気性雰囲気にするために、空気を送風する曝気装置が備えられる。 Therefore, the wastewater treatment system has an anaerobic tank that decomposes organic wastewater in an anaerobic atmosphere, and an aerobic tank that decomposes ammoniacal nitrogen substances generated in the anaerobic tank. The aerobic tank is provided with an aeration device for blowing air in order to make the inside of the tank an aerobic atmosphere.
一方、電子デバイス等の工場では、さまざまな目的で窒素ガスが利用される。これは、原料の加工中に発火しやすい物質の取り扱いや、耐熱限界以上の温度で接合処理を行うことがあるからである。そのため、このような工場では、窒素ガスの製造装置を個別に有する場合が多い。 On the other hand, nitrogen gas is used for various purposes in factories such as electronic devices. This is because a material that tends to ignite during processing of the raw material or a joining process may be performed at a temperature higher than the heat resistance limit. For this reason, such factories often have individual nitrogen gas production apparatuses.
窒素ガスの製造は、深冷分離法や、膜分離法、ＰＳＡ式ガス分離法といった方法を利用する。いずれの方法も、空気を原材料とし、空気中の窒素以外の物質を分離することで窒素ガスを得るものである。空気中で窒素の次に多く含まれる成分は酸素であるので、窒素ガスを製造すると、その副産物として酸素リッチな空気（以後「酸素富化ガス」と呼ぶ）を得る事ができる。 Nitrogen gas is produced using a method such as a cryogenic separation method, a membrane separation method, or a PSA type gas separation method. In any method, air is used as a raw material, and nitrogen gas is obtained by separating substances other than nitrogen in the air. Since oxygen is the second most abundant component in the air, when nitrogen gas is produced, oxygen-rich air (hereinafter referred to as “oxygen-enriched gas”) can be obtained as a by-product.
以上のように電子デバイス等の工場では、排水処理システムと窒素ガス製造装置が併設される場合が多い。そこで、これらの設備全体としての省エネ運転が課題となる。 As described above, wastewater treatment systems and nitrogen gas production apparatuses are often installed in factories such as electronic devices. Therefore, energy saving operation as a whole of these facilities becomes a problem.
特許文献１には、窒素ガス製造装置の副産物である酸素富化ガスを好気性処理槽への曝気へ混入させることで、好気性処理槽中の酸素量を増やし、曝気を供給する曝気装置の省エネと酸素富化ガスの効率的な利用を狙った発明が開示されている。 Patent Document 1 discloses an aeration apparatus that increases the amount of oxygen in an aerobic treatment tank and supplies aeration by mixing oxygen-enriched gas, which is a by-product of the nitrogen gas production apparatus, into the aeration into the aerobic treatment tank. An invention aiming at energy saving and efficient use of oxygen-enriched gas is disclosed.
窒素ガス製造装置の副産物である酸素富化ガスを排水浄化システムで利用するのは、窒素ガス製造装置の効率的な利用である。しかし、排水処理システム自体がさまざまな副産物を排出するので、これらの利用をさらに検討する余地がある。本発明は、このような見地から工場内設備である窒素ガス製造装置と排水処理システムの、より効率的な利用を目指して想到されたものである。 The use of the oxygen-enriched gas, which is a by-product of the nitrogen gas production apparatus, in the waste water purification system is efficient use of the nitrogen gas production apparatus. However, since the wastewater treatment system itself emits various by-products, there is room for further consideration of their use. The present invention has been conceived with the aim of more efficient use of a nitrogen gas production apparatus and a wastewater treatment system, which are facilities in a factory, from such a viewpoint.
本発明は、上記課題を解決するために、嫌気槽から排出される窒素ガスを窒素ガス製造装置の製造ガスとともに、工場内のユースポイントで利用する。具体的には、本発明の排水処理方法は、
窒素ガス製造装置を用いる施設から排出される排水を嫌気槽中で処理し一次処理水を得る嫌気処理工程と、
前記一次処理水を曝気が供給された好気槽中で処理し二次処理水を得る好気処理工程を有する排水処理方法であって、
前記嫌気処理工程で発生した放出気体を前記窒素ガス製造装置の原料空気とする工程と、
前記放出気体中の窒素濃度が所定値以上であった場合は、前記窒素ガス製造装置の製造した窒素ガスと混合する工程とを有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention uses nitrogen gas discharged from an anaerobic tank together with the production gas of a nitrogen gas production apparatus at a use point in a factory. Specifically, the wastewater treatment method of the present invention includes:
An anaerobic treatment step of treating the waste water discharged from the facility using the nitrogen gas production apparatus in an anaerobic tank to obtain primary treated water;
A wastewater treatment method comprising an aerobic treatment step of treating the primary treated water in an aerobic tank supplied with aeration to obtain secondary treated water,
A step of using the released gas generated in the anaerobic treatment step as the raw material air of the nitrogen gas production device;
And a step of mixing with the nitrogen gas produced by the nitrogen gas production apparatus when the nitrogen concentration in the released gas is a predetermined value or more.
また、本発明の排水処理システムは、
原料空気を取り込む吸入口と
生成した窒素を送出する主ガス送出口と
副生産された酸素富化ガスを送出する副ガス送出口を有する窒素ガス製造装置と、
有機物を含む排水を導入し嫌気雰囲気で一次処理水を得る嫌気槽と、
前記一次処理水を導入し好気雰囲気で二次処理水を得る好気槽と、
空気を吸入し前記好気槽へ曝気を供給する曝気装置と、
前記嫌気槽からの放出ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度計と、
前記嫌気槽から、前記窒素ガス製造装置の吸入口の上流側若しくは主ガス送出口の下流側へ流路を切り替える三方弁と、
前記酸素濃度計の出力値に応じて前記三方弁を切り替える制御装置を有する。
Moreover, the wastewater treatment system of the present invention is
A nitrogen gas production apparatus having a suction port for taking in raw air, a main gas delivery port for delivering the produced nitrogen, and a secondary gas delivery port for delivering the by-produced oxygen-enriched gas;
An anaerobic tank that introduces wastewater containing organic matter and obtains primary treated water in an anaerobic atmosphere;
An aerobic tank for introducing the primary treated water and obtaining secondary treated water in an aerobic atmosphere;
An aeration apparatus for inhaling air and supplying aeration to the aerobic tank;
An oxygen concentration meter for detecting the oxygen concentration in the gas released from the anaerobic tank;
A three-way valve for switching the flow path from the anaerobic tank to the upstream side of the suction port of the nitrogen gas production apparatus or the downstream side of the main gas delivery port;
A controller that switches the three-way valve in accordance with an output value of the oximeter;
本発明によれば、嫌気槽から排出される放出ガス（窒素リッチなガス）を、工場内で利用するために窒素ガス製造装置で製造した窒素ガスと共に、工場内のユースポイントで利用するので、排水処理システムを有効に利用することができる。 According to the present invention, since the exhaust gas discharged from the anaerobic tank (nitrogen-rich gas) is used at the use point in the factory, together with the nitrogen gas produced by the nitrogen gas production apparatus for use in the factory, The wastewater treatment system can be used effectively.
また、さらに窒素ガス製造装置の副産物である酸素富化ガスを好気槽の曝気に混入させることで、工場設備の効率的な運用および省エネを実現することができる。 Further, by mixing oxygen-enriched gas, which is a by-product of the nitrogen gas production apparatus, into the aeration of the aerobic tank, it is possible to realize efficient operation and energy saving of factory equipment.
以下、本発明の排水処理システムを図を用いて説明する。なお、本実施の形態での説明は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲内で本説明以外の形態へ変更することを妨げるものではない。 Hereinafter, the waste water treatment system of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the description in the present embodiment is an example of the present invention and does not preclude changing to a form other than the present description within the scope of the present invention.
図１には、本発明の排水処理システム１の概要を示す。工場からの有機性排水５０は、まず嫌気槽２に送られる。嫌気槽２には、脱窒菌が生成している。これらの微生物は、有機物と亜硝酸や硝酸などの硝酸性窒素物質を使って増殖する従属栄養細菌と呼ばれる微生物である。これらの微生物は、嫌気性雰囲気中では、酸素の代わりに硝酸性窒素物質で代謝を行い、窒素を放出する。また、この際に有機物をアンモニア性窒素物質に分解する。 In FIG. 1, the outline | summary of the waste water treatment system 1 of this invention is shown. The organic waste water 50 from the factory is first sent to the anaerobic tank 2. In the anaerobic tank 2, denitrifying bacteria are generated. These microorganisms are so-called heterotrophic bacteria that grow using organic substances and nitrate nitrogen substances such as nitrous acid and nitric acid. In an anaerobic atmosphere, these microorganisms metabolize with a nitrate nitrogen substance instead of oxygen to release nitrogen. At this time, the organic substance is decomposed into an ammoniacal nitrogen substance.
アンモニア性窒素物質に分解された有機性排水（以後「一次処理水５１」とも呼ぶ。）は、好気槽３に移される。好気槽３では、硝化菌が発生しており、酸素の存在下でアンモニア性窒素物質を亜硝酸や硝酸（硝酸性窒素物質）に分解する。 Organic wastewater decomposed into ammonia nitrogen material (hereinafter also referred to as “primary treated water 51”) is transferred to the aerobic tank 3. In the aerobic tank 3, nitrifying bacteria are generated, and ammonia nitrogen material is decomposed into nitrous acid and nitric acid (nitric nitrogen material) in the presence of oxygen.
好気槽３で生成された硝酸性窒素物質５３は、一部が嫌気槽２へ返される。脱窒菌が必要な硝酸性窒素物質の供給のためである。また、嫌気槽２ではアンモニア性窒素物質が生成されるが、その際の副産物として生成される水酸基は、好気槽３へ一次処理水５１の一部として送られる。好気槽３中の硝化菌はもともと中性で活動するが、アンモニア性窒素物質を分解して硝酸性窒素物質を生成すると、水素イオンが発生し、好気槽３の中が酸性になってしまう。一次処理水５１中の水酸基は、これを中和するために使われる。 A part of the nitrate nitrogen material 53 generated in the aerobic tank 3 is returned to the anaerobic tank 2. This is for the supply of nitrate nitrogen substances that require denitrifying bacteria. Moreover, although an ammoniacal nitrogen substance is produced | generated in the anaerobic tank 2, the hydroxyl group produced | generated as a by-product in that case is sent to the aerobic tank 3 as a part of primary treated water 51. The nitrifying bacteria in the aerobic tank 3 are originally neutral, but when the ammonia nitrogen substance is decomposed to produce nitrate nitrogen substance, hydrogen ions are generated and the aerobic tank 3 becomes acidic. End up. The hydroxyl group in the primary treated water 51 is used to neutralize it.
好気槽３で処理された排水５２（以後「二次処理水５２」とも呼ぶ）は、沈殿槽（図示せず）に送られ、汚泥を沈殿させる。汚泥は、硝化菌といった微生物の集合体であるので、定期的に汲みだして好気槽３へ返される。 The waste water 52 treated in the aerobic tank 3 (hereinafter also referred to as “secondary treated water 52”) is sent to a sedimentation tank (not shown) to precipitate sludge. Since sludge is an aggregate of microorganisms such as nitrifying bacteria, it is periodically pumped and returned to the aerobic tank 3.
また、好気槽３には、液中を好気性雰囲気にするために、曝気装置４が配設される。曝気装置４は、大気４０ａをブロア５で吸引し、好気槽３の底に配置した散気管６から吹き出す装置である。ブロア５で大気４０ａを吸引する際に、酸素富化装置７中の酸素富化膜８を通過させて酸素濃度を高くした気体を送ることで、処理の効果をより高くすることができる。 The aerobic tank 3 is provided with an aeration device 4 in order to make the liquid in an aerobic atmosphere. The aeration device 4 is a device that sucks the air 40 a with the blower 5 and blows it out from the air diffuser 6 disposed at the bottom of the aerobic tank 3. When the air 40a is sucked by the blower 5, the effect of the treatment can be further enhanced by sending a gas having a high oxygen concentration through the oxygen-enriched film 8 in the oxygen-enriching device 7.
次に窒素ガス製造装置１０について同じく図１を参照して説明する。窒素ガス製造装置１０としては、ＰＳＡ（プレッシャー・スイング・吸着）式ガス分離装置を例示する。ＰＳＡ式ガス分離装置には、吸着槽が２連（１１ａと１１ｂ）装備されている。なお、２連の吸着槽をまとめて示す場合は、吸着槽１１という。この吸着槽１１には、分子篩炭（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｉｅｖｉｎｇ Ｃａｒｂｏｎ）が充填されている。この分子篩炭は、分子の大きさによって吸着速度に差がある。 Next, the nitrogen gas production apparatus 10 will be described with reference to FIG. An example of the nitrogen gas production apparatus 10 is a PSA (pressure / swing / adsorption) type gas separation apparatus. The PSA gas separation apparatus is equipped with two adsorption tanks (11a and 11b). In addition, when showing two adsorption tanks collectively, it is called adsorption tank 11. The adsorption tank 11 is filled with molecular sieving carbon. This molecular sieve charcoal has a difference in adsorption rate depending on the size of the molecule.
そして、吸着時に加圧すると分子の小さい酸素が、酸素より分子の大きな窒素より早く吸着される。逆に、減圧すると吸着した酸素が脱着する。そこで、２連の吸着槽１１を交互に加圧減圧を繰り返すことで、窒素ガスと酸素富化ガスを得る事ができる。 When pressurized during adsorption, oxygen having a small molecule is adsorbed faster than nitrogen having a larger molecule than oxygen. Conversely, when the pressure is reduced, the adsorbed oxygen is desorbed. Therefore, nitrogen gas and oxygen-enriched gas can be obtained by alternately repeating the pressurization and depressurization of the two adsorption tanks 11.
より具体的には、例えば吸着槽１１ｂで加圧しながら原料空気４０を流すことで酸素を吸着させ窒素ガス４１Ｎを得ている場合は、他の吸着槽１１ａは、減圧し分子篩炭に吸着した酸素４１ｏを放出させる。これらは、図示しないバルブと圧力および減圧装置によって行われる。なお、分子篩炭に吸着した酸素を放出させることを逆洗と呼ぶ。 More specifically, for example, when the nitrogen gas 41N is obtained by adsorbing oxygen by flowing the raw material air 40 while being pressurized in the adsorption tank 11b, the other adsorption tank 11a is depressurized and oxygen adsorbed on the molecular sieve charcoal 41o is released. These are performed by a valve and a pressure and pressure reducing device (not shown). Note that releasing oxygen adsorbed on molecular sieve charcoal is called backwashing.
従って、窒素ガス製造装置１０には、原料空気４０を取り込む吸入口１０ａと、原料空気４０から分離した主ガスとなる窒素ガス４１を送出する主ガス送出口１０ｂと、副産物として得られる酸素富化ガス４２を送出する副ガス送出口１０ｃを有する。副ガスである酸素富化ガス４２は、直接若しくは昇圧装置１３を介して、ブロア５に酸素富化ガス４２ｂを供給する酸素富化装置７に、若しくはブロア５が吐き出し散気管６に送られるパイプ中に、供給される。曝気中に酸素を混入させることで、曝気量が少なくても好気槽３は十分に好気性雰囲気を維持することができる。 Therefore, the nitrogen gas production apparatus 10 has an inlet 10a for taking in the raw air 40, a main gas outlet 10b for sending out nitrogen gas 41 as a main gas separated from the raw air 40, and an oxygen enrichment obtained as a by-product. A secondary gas delivery port 10c for delivering the gas 42 is provided. The oxygen-enriched gas 42, which is a secondary gas, is sent to the oxygen-enriching device 7 that supplies the oxygen-enriched gas 42b to the blower 5 directly or via the booster 13, or a pipe through which the blower 5 is discharged and sent to the diffuser pipe 6. Supplied inside. By mixing oxygen during aeration, the aerobic tank 3 can sufficiently maintain an aerobic atmosphere even if the amount of aeration is small.
酸素富化装置７は、大気４０ａを酸素富化膜８に通すことによって酸素富化ガス４２ｂを得ているが、窒素ガス製造装置１０からの副産物である酸素富化ガス４２ａが投入されると、より高い酸素濃度を有する酸素富化ガス４２ｂを容易に得る事ができ、酸素富化膜８の効率的な利用を図ることができる。この点は、設備全体から見て低コストに寄与する。なお、酸素富化装置７を通過しているか否かに関わらず、酸素富化ガス４２ａがブロア５に供給されていれば、酸素富化ガス４２ａは曝気装置４に送り込まれていると言える。 The oxygen enrichment apparatus 7 obtains the oxygen enriched gas 42b by passing the atmosphere 40a through the oxygen enriched film 8, but when the oxygen enriched gas 42a, which is a byproduct from the nitrogen gas production apparatus 10, is input. Thus, the oxygen-enriched gas 42b having a higher oxygen concentration can be easily obtained, and the oxygen-enriched film 8 can be used efficiently. This point contributes to low costs in terms of the entire equipment. If the oxygen-enriched gas 42 a is supplied to the blower 5 regardless of whether or not it passes through the oxygen-enriched device 7, it can be said that the oxygen-enriched gas 42 a is sent to the aeration device 4.
なお、ＰＳＡ式ガス分離装置１０では、空気から酸素を分離して窒素を得るので、酸素および窒素以外の成分である、浮遊物、水分、二酸化炭素といった不純物とみなされる物質は、フィルタ、冷却、二酸化炭素吸着といった方法で、空気から分離するような前処理工程を行ってもよい。図１では、前処理工程を行う機器を、一括して前処理装置１２として表したが、それぞれ別々の装置で構成してもよい。 In the PSA type gas separation apparatus 10, nitrogen is obtained by separating oxygen from the air. Therefore, substances regarded as impurities such as suspended matter, moisture, and carbon dioxide, which are components other than oxygen and nitrogen, are filtered, cooled, You may perform the pre-processing process of isolate | separating from air by methods, such as a carbon dioxide adsorption. In FIG. 1, the devices that perform the pretreatment process are collectively shown as the pretreatment device 12, but may be configured as separate devices.
窒素ガス製造装置１０で製造された窒素ガス４１は、一度バッファタンク１４に貯留され、配管等によって工場内使用窒素ガス４７として工場内のユースポイント１８に送られる。 The nitrogen gas 41 produced by the nitrogen gas production apparatus 10 is once stored in the buffer tank 14 and sent to the use point 18 in the factory as a nitrogen gas 47 used in the factory through piping or the like.
次に本発明特有の構成について説明する。本発明では、嫌気槽２内で発生する窒素ガスをそのまま廃棄するのではなく、窒素ガス製造装置１０の原料として利用する。そのため、密閉された嫌気槽２から排出された放出ガス４４中の酸素濃度を検出する酸素濃度計２０と、嫌気槽２から窒素ガス製造装置１０の吸入口１０ａの上流側と、窒素ガス製造装置１０の主ガス送出口１０ｂの下流側へ流路を切り替えることができる三方弁２２と、酸素濃度計２０による酸素濃度に応じて三方弁２２を制御する制御装置２１を有する。 Next, a configuration unique to the present invention will be described. In the present invention, the nitrogen gas generated in the anaerobic tank 2 is not discarded as it is, but is used as a raw material for the nitrogen gas production apparatus 10. Therefore, the oxygen concentration meter 20 for detecting the oxygen concentration in the released gas 44 discharged from the sealed anaerobic tank 2, the upstream side of the inlet 10 a of the nitrogen gas production apparatus 10 from the anaerobic tank 2, and the nitrogen gas production apparatus And a control device 21 that controls the three-way valve 22 according to the oxygen concentration of the oximeter 20.
嫌気槽２中の脱窒菌は、有機物をアンモニア性窒素物質にまで分解するが、その際に硝酸若しくは亜硝酸を消費し、水（水酸基）と窒素ガスを放出する。したがって嫌気槽２からは、窒素ガスが放出される。そこで、嫌気槽２から放出されたガスを、窒素ガス製造装置１０の原料空気４０とすることで、分離しなければならない酸素量が少なくて済む。 The denitrifying bacteria in the anaerobic tank 2 decompose organic substances into ammonia nitrogen substances, but at that time, nitric acid or nitrous acid is consumed, and water (hydroxyl group) and nitrogen gas are released. Therefore, nitrogen gas is released from the anaerobic tank 2. Therefore, by using the gas released from the anaerobic tank 2 as the raw material air 40 of the nitrogen gas production apparatus 10, the amount of oxygen that needs to be separated can be reduced.
特に窒素ガス製造装置１０がＰＳＡ式ガス分離方式の場合においては、原料空気４０中の酸素を分子篩炭に吸着させることで窒素ガスを得ているので、原料空気４０中の酸素が少なければ、分離させる酸素量が少なくてよい。その結果、２連の吸着槽１１の切替時間を長くすることができるので、窒素ガス製造装置１０を効率的に運転できるという効果を奏する。このような効果は、深冷分離法や膜分離法などに比べＰＳＡ式ガス分離方式の場合に、より顕著に表れる。 In particular, when the nitrogen gas production apparatus 10 is a PSA type gas separation system, nitrogen gas is obtained by adsorbing oxygen in the raw material air 40 to the molecular sieve charcoal. The amount of oxygen to be generated may be small. As a result, since the switching time of the two adsorption tanks 11 can be extended, there is an effect that the nitrogen gas production apparatus 10 can be operated efficiently. Such an effect is more prominent in the case of the PSA type gas separation method than in the cryogenic separation method or the membrane separation method.
酸素濃度計２０は、嫌気槽２から放出された放出ガス４４中の酸素濃度を計測するもので、方式は特に限定されるものではなく、磁気式、ジルコニア式、限界電流式といった方式を利用することができる。本発明では、酸素濃度計２０は持ち運び性や小型化を考慮する必要はないからである。ただし、計測した酸素濃度を電気式若しくは光学式に出力する出力端子を有する必要がある。三方弁２２を制御する制御装置２１に伝達するためである。なお、酸素濃度計２０は、窒素濃度計に置き換えてもよい。ただし、酸素濃度計２０であれば、嫌気槽２中の酸素濃度を常にモニタできるので、嫌気槽２の清掃作業における作業員の安全性も確保できるので好適である。 The oxygen concentration meter 20 measures the oxygen concentration in the released gas 44 released from the anaerobic tank 2, and the method is not particularly limited, and a method such as a magnetic method, a zirconia method, or a limiting current method is used. be able to. This is because in the present invention, it is not necessary to consider portability and downsizing of the oximeter 20. However, it is necessary to have an output terminal for outputting the measured oxygen concentration in an electrical or optical manner. This is for transmission to the control device 21 that controls the three-way valve 22. The oxygen concentration meter 20 may be replaced with a nitrogen concentration meter. However, since the oxygen concentration meter 20 can always monitor the oxygen concentration in the anaerobic tank 2, it is preferable because the safety of workers in the cleaning operation of the anaerobic tank 2 can be ensured.
制御装置２１も構成は特に限定されることはなく、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）とメモリの組合せで構成されていてもよいし、ＰＩＤ制御や所謂シーケンサと呼ばれるものであってもよい。制御の対象が複雑ではないからである。 The configuration of the control device 21 is not particularly limited, and may be configured by a combination of an MPU (Micro Processor Unit) and a memory, or may be a so-called PID control or a so-called sequencer. This is because the control target is not complicated.
三方弁２２は、嫌気槽２からの放出ガス４４を窒素ガス製造装置１０の吸入口１０ａの上流側と、主ガス送出口１０ｂの下流側のどちらかに流路変更をするように設置される。吸入口１０ａの上流側とは、吸入口１０ａであってもよいし、また吸入口１０ａに引き込まれる空気に混入させるような位置であってもよい。より具体的には、粉塵や水分、二酸化炭素を分離する前処理装置１２の直後などである。 The three-way valve 22 is installed so as to change the flow path of the gas 44 discharged from the anaerobic tank 2 either upstream of the inlet 10a of the nitrogen gas production apparatus 10 or downstream of the main gas outlet 10b. . The upstream side of the suction port 10a may be the suction port 10a or a position where it is mixed with the air drawn into the suction port 10a. More specifically, it is immediately after the pretreatment device 12 for separating dust, moisture and carbon dioxide.
主ガス送出口１０ｂの下流側とは、主ガス送出口１０ｂであってもよいし、バッファタンク１４であってもよい。また、主ガス送出口１０ｂの下流側は、バッファタンク１４に送る前に設けられた貯留場所であってもよい。具体的には、昇圧装置２３などである。嫌気槽２から三方弁２２を通じて流れる窒素ガス４５は、量的には窒素ガス製造装置１０からの窒素ガス４１と比較して少ないので、直接バッファタンク１４や主ガス送出口１０ｂに接続しては、窒素ガスが逆流するおそれもあるからである。 The downstream side of the main gas outlet 10b may be the main gas outlet 10b or the buffer tank 14. Further, the downstream side of the main gas outlet 10b may be a storage place provided before being sent to the buffer tank 14. Specifically, it is a booster 23 or the like. Since the nitrogen gas 45 flowing from the anaerobic tank 2 through the three-way valve 22 is quantitatively smaller than the nitrogen gas 41 from the nitrogen gas production apparatus 10, it should be connected directly to the buffer tank 14 or the main gas delivery port 10b. This is because nitrogen gas may flow backward.
三方弁２２も制御装置２１によって流路を切り替えることができれば、タイプに限定されない。中を流す気体に腐食性のガスが混入するおそれは少ないからである。 The three-way valve 22 is not limited to the type as long as the flow path can be switched by the control device 21. This is because there is little possibility that corrosive gas is mixed into the gas flowing through the inside.
次に本発明の排水処理システム１の動作について説明する。工場内で生成された有機性排水５０は、嫌気槽２に送られ、有機物がアンモニア性窒素物質に分解され一次処理水５１となる。一次処理水５１は、好気槽３に送られ、硝酸性窒素物質にまで分解される。硝酸性窒素物質は一部脱窒菌用として嫌気槽２にもどされる（５３）。また、好気槽３では処理液が酸性となるが、一次処理水５１がアルカリ性のため中和される。 Next, operation | movement of the waste water treatment system 1 of this invention is demonstrated. The organic waste water 50 generated in the factory is sent to the anaerobic tank 2, and the organic matter is decomposed into an ammoniacal nitrogen substance to become primary treated water 51. The primary treated water 51 is sent to the aerobic tank 3 and decomposed into nitrate nitrogen material. The nitrate nitrogen material is partially returned to the anaerobic tank 2 for denitrifying bacteria (53). In the aerobic tank 3, the treatment liquid becomes acidic, but the primary treatment water 51 is neutralized because it is alkaline.
有機物が十分に分解された処理水は、二次処理水５２として沈殿槽に送られ、上澄みは全窒素計などで窒素含有量を確認した後、放流される。 The treated water in which the organic matter is sufficiently decomposed is sent to the precipitation tank as the secondary treated water 52, and the supernatant is discharged after confirming the nitrogen content with a total nitrogen meter or the like.
一方、窒素ガス製造装置１０は、前処理された原料空気４０を取り込み、酸素を吸着分離することで窒素ガス４１を主ガス送出口１０ｂから、また副産物として酸素富化ガス４２を副ガス送出口１０ｃから送出する。窒素ガス４１はバッファタンク１４に送られ、そこからユースポイント１８に工場内で利用する窒素ガス４７として送られる。酸素富化ガス４２は、昇圧装置１３を用いて昇圧した後、酸素富化装置７を介してブロア５から曝気として好気槽３内の散気管６に送られる。 On the other hand, the nitrogen gas production apparatus 10 takes in the pretreated raw material air 40 and adsorbs and separates oxygen to thereby separate the nitrogen gas 41 from the main gas outlet 10b and the oxygen-enriched gas 42 as a by-product as an auxiliary gas outlet. Send from 10c. The nitrogen gas 41 is sent to the buffer tank 14, and from there to the use point 18 as nitrogen gas 47 used in the factory. The oxygen-enriched gas 42 is boosted using the booster 13, and then sent from the blower 5 to the air diffuser 6 in the aerobic tank 3 as aeration through the oxygen enricher 7.
嫌気槽２からの放出ガス４４は、酸素濃度計２０によって酸素濃度が測定される。測定値は、信号Ｓｏとして制御装置２１に送られる。制御装置２１は、嫌気槽２からの放出ガス４４中の酸素量が十分に低い濃度であれば、三方弁２２で窒素ガス製造装置１０の下流側に流路を切り替える。すなわち、嫌気槽２からの放出ガス４４中の酸素濃度が十分に低いということは、放出ガス４４中の窒素濃度がそのままでも十分に工場内で使用できるほど高いと判断して、放出ガス４４をそのまま工場内で利用する。もちろん、昇圧装置２３を介してバッファタンク１４に送ってもよいし、そのまま、特定のユースポイント１８に送ってもよい。 The oxygen concentration of the released gas 44 from the anaerobic tank 2 is measured by the oxygen concentration meter 20. The measured value is sent to the control device 21 as a signal So. If the amount of oxygen in the gas 44 released from the anaerobic tank 2 is sufficiently low, the control device 21 switches the flow path to the downstream side of the nitrogen gas production device 10 with the three-way valve 22. That is, the fact that the oxygen concentration in the released gas 44 from the anaerobic tank 2 is sufficiently low means that the nitrogen concentration in the released gas 44 is high enough to be used in the factory as it is. Use as it is in the factory. Of course, it may be sent to the buffer tank 14 via the booster 23 or may be sent to a specific use point 18 as it is.
なお、主ガス送出口１０ｂの下流側に流路を変更する場合は、制御装置２１は少なくともその旨の信号Ｓｄを生成する。すなわち、この制御装置２１が昇圧装置２３自体を制御している場合は、信号Ｓｄを内部信号として用い、昇圧装置２３を駆動させる。また、昇圧装置２３が独自で制御部を有する場合は、制御装置２１は信号Ｓｄを昇圧装置２３の制御部に送信する。昇圧装置２３の制御部はこの信号Ｓｄによって駆動のタイミングを知る。 In addition, when changing a flow path to the downstream of the main gas delivery port 10b, the control apparatus 21 produces | generates the signal Sd to that effect at least. That is, when the control device 21 controls the booster 23 itself, the booster 23 is driven using the signal Sd as an internal signal. Further, when the booster device 23 has its own control unit, the control device 21 transmits the signal Sd to the control unit of the booster device 23. The control unit of the booster 23 knows the drive timing from this signal Sd.
もし、酸素濃度計２０からの信号Ｓｏによって放出ガス４４中には、酸素が多く含まれていると判断された場合は、制御装置２１は、放出ガス４４を窒素ガス製造装置１０の吸入口１０ａ上流側に流路を切り替える。すなわち、放出ガス４４ａを窒素ガス製造装置１０の原料空気４０として使用する。なお、制御装置２１から三方弁２２への信号はＣｐとする。 If it is determined by the signal So from the oximeter 20 that the release gas 44 contains a large amount of oxygen, the control device 21 converts the release gas 44 into the suction port 10a of the nitrogen gas production apparatus 10. Switch the flow path upstream. That is, the released gas 44a is used as the raw material air 40 of the nitrogen gas production apparatus 10. The signal from the control device 21 to the three-way valve 22 is Cp.
酸素濃度が高いといっても、嫌気槽２から放出される放出ガス４４は、通常の空気より窒素リッチな気体なので、窒素ガス製造装置１０の原料空気４０として利用することで、吸着槽１１の切替時間を長くすることができる。吸着すべき酸素量が少ないからである。これは、逆洗の時間を短くでき、吸着槽１１の延命化という効果も奏する。 Even if the oxygen concentration is high, the released gas 44 released from the anaerobic tank 2 is a gas richer in nitrogen than ordinary air. Switching time can be lengthened. This is because the amount of oxygen to be adsorbed is small. This can shorten the time for backwashing and also has the effect of extending the life of the adsorption tank 11.
従って、放出ガス４４を窒素ガス製造装置１０に流す際には、ＰＳＡ式ガス分離装置１０の分離タンクの切替時間を長くするように制御することができる。ここで、酸素濃度計２０によって三方弁２２を制御する制御装置２１は、少なくとも放出ガス４４を窒素ガス製造装置１０の吸入口１０ａの上流側に送るという信号Ｓｓを生成する。すなわち、この制御装置２１自体がＰＳＡ式ガス分離装置１０の運転を制御してもよいし、ＰＳＡ式ガス分離装置１０を制御する制御部に、この信号Ｓｓを送信してもよい。ＰＳＡ式ガス分離装置１０が独自に制御部を有する場合は、制御部は信号Ｓｓを受信することで、吸着槽１１の切替時間を長めに変更する。 Therefore, when flowing the release gas 44 to the nitrogen gas production apparatus 10, it is possible to control so as to lengthen the switching time of the separation tank of the PSA type gas separation apparatus 10. Here, the control device 21 that controls the three-way valve 22 with the oximeter 20 generates a signal Ss that sends at least the release gas 44 to the upstream side of the suction port 10a of the nitrogen gas production device 10. That is, the control device 21 itself may control the operation of the PSA gas separation device 10 or may transmit this signal Ss to a control unit that controls the PSA gas separation device 10. When the PSA type gas separation apparatus 10 has a control unit by itself, the control unit receives the signal Ss to change the switching time of the adsorption tank 11 longer.
以上のように、本発明の排水処理システム１は、嫌気槽２からの放出ガス４４中の酸素濃度の高低によって放出ガス４４中の窒素ガス濃度を判断し、工場内で使用される窒素ガス製造装置１０の原料空気４０として、若しくは使用される窒素ガス４５ａとして利用することとしたので、工場の設備全体の効率的な運転ができる。また、窒素リッチな空気を窒素ガス製造装置１０の原料空気４０として利用することができるので、窒素ガス４１を効率的に製造することができる。特に窒素ガス製造装置１０がＰＳＡ式ガス分離方式である場合は、吸着分離する酸素量が少ないので、効率的な運転をすることができる。 As described above, the wastewater treatment system 1 of the present invention determines the nitrogen gas concentration in the released gas 44 based on the oxygen concentration in the released gas 44 from the anaerobic tank 2 and produces nitrogen gas used in the factory. Since it is used as the raw material air 40 of the apparatus 10 or the nitrogen gas 45a to be used, an efficient operation of the entire factory equipment can be performed. Moreover, since nitrogen-rich air can be used as the raw material air 40 of the nitrogen gas production apparatus 10, the nitrogen gas 41 can be produced efficiently. In particular, when the nitrogen gas production apparatus 10 is a PSA type gas separation system, since the amount of oxygen to be adsorbed and separated is small, an efficient operation can be performed.
なお、放出ガス４４中の酸素濃度の測定については、放出ガス４４中の窒素ガス濃度を判断するための基データの取得が目的であるので、放出ガス４４の窒素ガス濃度を直接測定してもよい。 The measurement of the oxygen concentration in the released gas 44 is intended to acquire basic data for determining the nitrogen gas concentration in the released gas 44. Therefore, even if the nitrogen gas concentration in the released gas 44 is directly measured. Good.
本発明の排水処理システムは、半導体、電池といった電子デバイス製造工場を始め、化学工場、食品製造工場等、各種のプラント設備で窒素ガス製造装置と排水処理システムを共設している場所で利用することができる。 The wastewater treatment system of the present invention is used in a place where a nitrogen gas production apparatus and a wastewater treatment system are co-installed in various plant facilities such as a semiconductor factory, an electronic device factory such as a battery, a chemical factory, and a food factory. be able to.
１ 排水処理システム
２ 嫌気槽
３ 好気槽
４ 曝気装置
５ ブロア
６ 散気管
７ 酸素富化装置
８ 酸素富化膜
１０ 窒素ガス製造装置（ＰＳＡ式ガス分離装置）
１０ａ 吸入口
１０ｂ 主ガス送出口
１０ｃ 副ガス送出口
１１、１１ａ、１１ｂ 吸着槽
１２ 前処理装置
１３ 昇圧装置
１４ バッファタンク
１８ ユースポイント
２０ 酸素濃度計
２１ 制御装置
２２ 三方弁
２３ 昇圧装置
４０ 原料空気
４０ａ 大気
４１、４１Ｎ 窒素ガス
４１ｏ 酸素
４２、４２ａ、４２ｂ 酸素富化ガス
４４ 放出ガス
４５、４５ａ、４７ 窒素ガス
５０ 有機性排水
５１ 一次処理水
５２ 二次処理水
５３ 嫌気槽中の硝酸や亜硝酸（硝酸性窒素物質）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste water treatment system 2 Anaerobic tank 3 Aerobic tank 4 Aeration apparatus 5 Blower 6 Aeration pipe 7 Oxygen enrichment apparatus 8 Oxygen enrichment film 10 Nitrogen gas production apparatus (PSA type gas separation apparatus)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10a Suction port 10b Main gas delivery port 10c Subgas delivery port 11, 11a, 11b Adsorption tank 12 Pretreatment device 13 Booster 14 Buffer tank 18 Use point 20 Oxygen concentration meter 21 Control device 22 Three-way valve 23 Booster 40 Raw material air 40a Atmosphere 41, 41N Nitrogen gas 41o Oxygen 42, 42a, 42b Oxygen-enriched gas 44 Emission gas 45, 45a, 47 Nitrogen gas 50 Organic waste water 51 Primary treated water 52 Secondary treated water 53 Nitric acid and nitrous acid in anaerobic tank ( Nitrate nitrogen substance)
Claims (9)
前記一次処理水を曝気が供給された好気槽中で処理し二次処理水を得る好気処理工程を有する排水処理方法であって、
前記嫌気処理工程で発生した放出気体を前記窒素ガス製造装置の原料空気とする工程と、
前記放出気体中の窒素濃度が所定値以上であった場合は、前記窒素ガス製造装置の製造した窒素ガスと混合する工程とを有することを特徴とする排水処理方法。 An anaerobic treatment step of treating the waste water discharged from the facility using the nitrogen gas production apparatus in an anaerobic tank to obtain primary treated water;
A wastewater treatment method comprising an aerobic treatment step of treating the primary treated water in an aerobic tank supplied with aeration to obtain secondary treated water,
A step of using the released gas generated in the anaerobic treatment step as the raw material air of the nitrogen gas production device;
And a step of mixing with the nitrogen gas produced by the nitrogen gas production device when the nitrogen concentration in the released gas is a predetermined value or more.
生成した窒素を送出する主ガス送出口と
副生産された酸素富化ガスを送出する副ガス送出口を有する窒素ガス製造装置と、
有機物を含む排水を導入し嫌気雰囲気で一次処理水を得る嫌気槽と、
前記一次処理水を導入し好気雰囲気で二次処理水を得る好気槽と、
空気を吸入し前記好気槽へ曝気を供給する曝気装置と、
前記嫌気槽からの放出ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度計と、
前記嫌気槽から、前記窒素ガス製造装置の吸入口の上流側若しくは主ガス送出口の下流側へ流路を切り替える三方弁と、
前記酸素濃度計の出力値に応じて前記三方弁を切り替える制御装置を有する排水処理システム。 A nitrogen gas production apparatus having a suction port for taking in raw air, a main gas delivery port for delivering the produced nitrogen, and a secondary gas delivery port for delivering the by-produced oxygen-enriched gas;
An anaerobic tank that introduces wastewater containing organic matter and obtains primary treated water in an anaerobic atmosphere;
An aerobic tank for introducing the primary treated water and obtaining secondary treated water in an aerobic atmosphere;
An aeration apparatus for inhaling air and supplying aeration to the aerobic tank;
An oxygen concentration meter for detecting the oxygen concentration in the gas released from the anaerobic tank;
A three-way valve for switching the flow path from the anaerobic tank to the upstream side of the suction port of the nitrogen gas production apparatus or the downstream side of the main gas delivery port;
A wastewater treatment system having a control device that switches the three-way valve according to an output value of the oximeter.
The control device generates individual signals when switching the flow path of the three-way valve to the upstream side of the suction port of the nitrogen gas production device or the downstream side of the main gas delivery port, respectively. A wastewater treatment system according to claim 1.
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