JP4357316B2 - Wastewater treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、畜産糞尿を固液分離処理する際に生成する排水などの各種排水を処理するための排水処理装置に関する。 The present invention relates to a wastewater treatment apparatus for treating various wastewaters such as wastewater generated when livestock manure is subjected to solid-liquid separation treatment.
畜産糞尿を固液分離処理する際に生成する排液には、規制値以上の有機物、アンモニアなどの窒素化合物、リン化合物などが含まれているため、これらをそのまま河川などに放流することはできない。そこで、従来、有機物、窒素化合物、リン化合物などを分解する様々な技術が開発されているが、本願に関連する技術として、特許文献1に記載されたものがある。
The wastewater produced when solid-liquid separation of livestock manure contains organic substances that exceed regulatory limits, nitrogen compounds such as ammonia, and phosphorus compounds, so these cannot be discharged directly into rivers. . Therefore, various techniques for decomposing organic substances, nitrogen compounds, phosphorus compounds, and the like have been developed, and there is a technique described in
特許文献1に記載された環境汚染物質の分解技術においては、超音波振動子および紫外線ランプが配置された反応容器内に、環境汚染物質を含有する水溶液を貯留し、この水溶液に対して超音波および紫外線を照射することによって有機物、窒素化合物、リン化合物などを分解する。
In the degradation technique of environmental pollutants described in
特許文献1に記載の分解技術においては、超音波発生手段として音波振動子が用いられているが、超音波振動子は、その性質上、サイズを大きくすることが困難であるため、装置を大型化して、処理能力を増大させることができない。
In the decomposition technique described in
また、超音波振動子は、文字通り、それ自体が超音波振動するため、比較的短期間のうちに劣化して、超音波発生機能が低下しやすく、耐久性が低い。このため、装置の性能を維持するには定期的な交換が必要であり、メンテナンスが面倒である。 In addition, since the ultrasonic vibrator literally vibrates ultrasonically, it deteriorates within a relatively short period of time, and the ultrasonic wave generation function is likely to be lowered and the durability is low. For this reason, periodic maintenance is necessary to maintain the performance of the apparatus, and maintenance is troublesome.
本発明が解決しようとする課題は、処理対象である排水中に含まれる有機物、アンモニア、リン化合物などを効率的に分解することができ、装置の大型化が容易であり、耐久性にも優れた排水処理装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that organic substances, ammonia, phosphorus compounds, etc. contained in the wastewater to be treated can be efficiently decomposed, the apparatus can be easily enlarged, and has excellent durability. It is to provide a waste water treatment device.
本発明の排水処理装置は、液体を収容可能な貯留槽と、処理槽内に当該処理槽と区画して配置され貯留槽内へ液体を流出させるための流出口を有する分解槽と、分解槽内に配置された微細気泡発生器と、微細気泡発生器へ液体を供給するための給液経路と、貯留槽内の液体を排出するための排液経路とを備えた排水処理装置であって、
分解槽の流出口を貯留槽内に収容された液体の液面より高い位置に設け、
微細気泡発生器が、流体が旋回可能な円筒状の旋回室と、給液経路から供給される液体を旋回室内へ導入するため旋回室の接線方向に設けられた2本の液体導入経路と、液体導入経路から流入する液体により前記旋回室内で発生する旋回流により形成された微細気泡混じりの流体を吐出するため旋回室の軸心方向の両端面にそれぞれ形成された吐出口とを備えたことを特徴とする
The waste water treatment apparatus of the present invention includes a storage tank that can store a liquid, a decomposition tank that is arranged in the processing tank and separated from the processing tank, and has an outlet for allowing the liquid to flow into the storage tank, and a decomposition tank A wastewater treatment device comprising a microbubble generator disposed inside, a liquid supply path for supplying liquid to the microbubble generator, and a drainage path for discharging liquid in the storage tank ,
The outlet of the decomposition tank is provided at a position higher than the liquid level of the liquid stored in the storage tank,
Fine-bubble generator, and the fluid is pivotable circular cylindrical swirl chamber, and two liquid introduction path provided in the tangential direction of the whirling chamber for introducing the liquid to be supplied to the swirl chamber from the liquid supply path A discharge port formed on each of both end surfaces in the axial direction of the swirl chamber for discharging fluid mixed with fine bubbles formed by swirling flow generated in the swirl chamber by the liquid flowing in from the liquid introduction path. It is characterized by
このような構成において、処理対象となる液体(被処理液)を給液経路を用いて微細気泡発生器へ供給すると、液体導入経路から旋回室内へ流入する被処理液によって旋回室内に流体旋回流が発生し、これによって旋回室内に微細気泡混じりの流体が形成され、この微細気泡混じりの流体は旋回室内を旋回しながら、やがて、吐出口から分解槽内へ吐出される。 In such a configuration, when a liquid to be processed (liquid to be processed) is supplied to the fine bubble generator through the liquid supply path, a fluid swirling flow is generated in the swirl chamber by the liquid to be processed flowing from the liquid introduction path into the swirl chamber. As a result, a fluid containing fine bubbles is formed in the swirl chamber, and the fluid containing fine bubbles is discharged from the discharge port into the decomposition tank while swirling in the swirl chamber.
微細気泡発生器の吐出口から分解槽内へ吐出された微細気泡混じりの流体は、分解槽内を拡散しながら上昇していき、分解槽に設けられた流出口から貯留槽内へ落下し、貯留槽内に一時貯留され、排液経路によって、貯留槽外へ排出される。 The fluid mixed with fine bubbles discharged from the outlet of the fine bubble generator into the decomposition tank rises while diffusing in the decomposition tank, falls from the outlet provided in the decomposition tank into the storage tank, It is temporarily stored in the storage tank and discharged outside the storage tank through the drainage path.
このように、被処理液を微細気泡発生器へ供給すると微細気泡混じりの流体となって分解槽内へ吐出され、分解槽内を拡散、上昇した後、貯留槽内へ落下し、貯留槽内に一時貯留された後、排出されるという過程を経ることにより、被処理液中に含まれる有機物、アンモニア化合物、リン化合物などを効率的に分解することができる。すなわち、微細気泡発生器におけるキャビテーション気泡の発生、圧壊で生じる局所的な物理化学的作用および微細気泡発生器から発生する超音波による分解作用により、被処理液中に含まれる有機物、アンモニア化合物、リン化合物などを効率的に分解することができる。 In this way, when the liquid to be treated is supplied to the fine bubble generator, it is discharged into the decomposition tank as a fluid mixed with fine bubbles, diffuses and rises in the decomposition tank, then falls into the storage tank, The organic matter, ammonia compound, phosphorus compound, etc. contained in the liquid to be treated can be efficiently decomposed through a process of being temporarily stored in and then discharged. That is, due to the generation of cavitation bubbles in the fine bubble generator, local physicochemical action caused by crushing, and decomposition by ultrasonic waves generated from the fine bubble generator, organic substances, ammonia compounds, phosphorus contained in the liquid to be treated Compounds and the like can be decomposed efficiently.
また、本発明の廃水処理装置は、超音波振動子を用いることなく、超音波による分解作用を得ることができるので、被処理液の連続処理や装置の大型化が可能であり、超音波振動子の交換なども不要であり、維持管理が簡単であり、耐久性にも優れている。 In addition, since the wastewater treatment apparatus of the present invention can obtain a decomposition action by ultrasonic waves without using an ultrasonic vibrator, continuous treatment of the liquid to be treated and enlargement of the apparatus are possible. There is no need to replace the child, it is easy to maintain, and has excellent durability.
本発明の排水処理装置において、前述したような、被処理液中の有機物、アンモニア、リン化合物の分解作用が生じる理由については一部不明な点もあるが、以下のような機構によるものではないかと推測される。 In the wastewater treatment apparatus of the present invention, there are some unclear points as to why the organic substance, ammonia, and phosphorus compound in the liquid to be treated are decomposed as described above, but it is not due to the following mechanism. I guess that.
被処理液が供給された微細気泡発生器においては、液体導入経路から旋回室へ流入した被処理液が旋回室内で高速旋回することにより、その中心部分には負圧空洞部が生じる。この負圧空洞部は渦キャビテーションの発達したボルテックスキャビテーションであり、キャビテーション気泡の集合体と考えられる。このボルテックスキャビテーションの軸心方向の両端部はキャビテーション気泡が集合し続けることによって発達していき、旋回室の吐出口方向へと成長する。 In the fine bubble generator to which the liquid to be treated is supplied, the liquid to be treated which has flowed into the swirl chamber from the liquid introduction path swirls at a high speed in the swirl chamber, thereby generating a negative pressure cavity at the center thereof. This negative pressure cavity is vortex cavitation with developed vortex cavitation, and is considered to be an aggregate of cavitation bubbles. Both ends of the vortex cavitation in the axial direction develop as cavitation bubbles continue to gather and grow in the direction of the discharge port of the swirl chamber.
このとき、ボルテックスキャビテーションの軸心両端部は、旋回室より断面積の小さな吐出口から排出されるとき、圧力の高まった液体により急激に圧縮され圧壊する。このようにボルテックスキャビテーションの軸心両端部は、成長してくるキャビテーション気泡が液圧により連続的に圧壊する部分となっている。このようなキャビテーション気泡の圧壊時には、温度が5000℃〜数万℃で、圧力が数千気圧の、高温、高圧の局所的な反応場が形成され、物理化学的作用を引き起こすため、有機物、アンモニア、リン化合物の分解作用を発揮するものと推測される。 At this time, both ends of the axial center of the vortex cavitation are rapidly compressed and crushed by the liquid whose pressure has been increased when discharged from the discharge port having a smaller cross-sectional area than the swirl chamber. Thus, both ends of the axial center of the vortex cavitation are portions where the growing cavitation bubbles are continuously crushed by the hydraulic pressure. When such cavitation bubbles are crushed, a local reaction field at a high temperature and a high pressure with a temperature of 5000 ° C. to tens of thousands of ° C. and a pressure of several thousand atmospheres is formed, causing a physicochemical action. It is presumed that the phosphorous compound decomposes.
さらに、ボルテックスキャビテーションはキャビテーションエロージョンを最も激しく引き起こすことで知られているが、物理的反応作用が強いキャビテーション気泡の連続的な圧壊により、音圧数十dBの超音波が、可聴域付近から数百kHzまでの連続した帯域で発生する。したがって、被処理液中においては、超音波振動子を用いることなく、超音波周波数に対応した二次的キャビテーション気泡の発生、圧壊が発生している。 Furthermore, vortex cavitation is known to cause the most severe cavitation erosion. However, due to the continuous crushing of cavitation bubbles with strong physical reaction, ultrasonic waves with a sound pressure of several tens of dB are generated from the vicinity of the audible range of several hundreds. It occurs in a continuous band up to kHz. Therefore, secondary cavitation bubbles corresponding to the ultrasonic frequency are generated and collapsed in the liquid to be processed without using an ultrasonic vibrator.
すなわち、比較的低周波の超音波で発生する「殺菌作用などの物理的反応を引き起こす性質を持ったキャビテーション気泡」から、数百kHzの高周波の超音波で発生する「強い化学的反応を引き起こす性質を持ったキャビテーション気泡」に至るまで、多種多様な物理的作用、化学的作用を持つキャビテーション気泡を発生させることが可能であり、これによって、有機物、アンモニア、リン化合物の分解作用が生じるものと推測される。 In other words, from “cavitation bubbles with the property of causing a physical reaction such as bactericidal action” generated by relatively low frequency ultrasonic waves, “the property of causing strong chemical reactions” generated by high frequency ultrasonic waves of several hundred kHz It is possible to generate cavitation bubbles with a wide variety of physical and chemical effects, leading to the decomposition of organic matter, ammonia, and phosphorus compounds. Is done.
このように、可聴域付近から数百kHzまでの連続した帯域の超音波が発生するため、超音波の物理的反応、化学的反応の周波数依存性に縛られることなく、多目的な排水処理が可能となる。さらに、周波数の異なる超音波振動子を複数個用いる必要もないので、前述したように、超音波振動子の交換などが不要であり、維持管理が簡単であり、耐久性にも優れている。 In this way, ultrasonic waves in a continuous band from around the audible range to several hundred kHz are generated, so multipurpose wastewater treatment is possible without being restricted by the frequency dependence of the physical and chemical reactions of the ultrasonic waves. It becomes. Furthermore, since it is not necessary to use a plurality of ultrasonic vibrators having different frequencies, it is not necessary to replace the ultrasonic vibrator as described above, the maintenance and management are simple, and the durability is excellent.
また、本発明の排水処理装置を構成する分解槽における反応は、水の熱分解反応によって生成するOHラジカルの反応によるものである。水分子の分解により水素ラジカル、OHラジカルが生成される。このOHラジカルはオゾンより酸化力が強く、求電子性をもつ強力な酸化剤である。このため、水素結合からの水素引き抜き反応があり、反応物質の選択性が低く、活性が高く、また、揮発性物質やイオン性物質を分解する性質があることが知られている。したがって、被処理液中に含まれるアンモニアは、このOHラジカルとの反応によって窒素と水に分解される。また、被処理液中のリン化合物の分解は水素ラジカルとの反応により行われる。 The reaction in the decomposition tank constituting the waste water treatment apparatus of the present invention is due to the reaction of OH radicals generated by the thermal decomposition reaction of water. Hydrogen radicals and OH radicals are generated by the decomposition of water molecules. This OH radical has a stronger oxidizing power than ozone and is a powerful oxidizing agent having electrophilicity. For this reason, it is known that there is a hydrogen abstraction reaction from a hydrogen bond, the selectivity of the reactant is low, the activity is high, and there is a property of decomposing volatile substances and ionic substances. Therefore, ammonia contained in the liquid to be treated is decomposed into nitrogen and water by the reaction with the OH radicals. In addition, the phosphorus compound in the liquid to be treated is decomposed by reaction with hydrogen radicals.
以上のように、分解槽における被処理液中のアンモニア、リン化合物はOHラジカルの反応により分解されるのであるが、液中のOHラジカルが増加すると、OHラジカル同士が結合して過酸化水素になり、酸化力は低下し、分解速度は低下する。分解によって生成した窒素、リンは被処理液が分解槽の流出口から貯留槽へ落下する際に脱気される。 As described above, ammonia and phosphorus compounds in the liquid to be treated in the decomposition tank are decomposed by the reaction of OH radicals, but when the OH radicals in the liquid increase, the OH radicals combine to form hydrogen peroxide. As a result, the oxidizing power decreases and the decomposition rate decreases. Nitrogen and phosphorus produced by the decomposition are deaerated when the liquid to be treated falls from the outlet of the decomposition tank to the storage tank.
本発明の排水処理装置においては、以上のような様々な反応が生じているため、処理対象である排水中に含まれる有機物、アンモニア、リン化合物などを効率的に分解、除去することができる。また、超音波振動子が不要であるため、耐久性に優れ、装置の大型化も比較的容易である。 In the wastewater treatment apparatus of the present invention, since various reactions as described above occur, organic substances, ammonia, phosphorus compounds and the like contained in the wastewater to be treated can be efficiently decomposed and removed. In addition, since an ultrasonic transducer is unnecessary, the durability is excellent and the size of the apparatus is relatively easy.
ここで、前記分解槽の流出口を貯留槽内に収容される液体の液面より高い位置に設けたことにより、分解槽の流出口から流出する被処理液体は貯留槽内の被処理液面に向かって落下することとなるため、脱気が促進され、分解によって生じた窒素や水素などを効率良く大気中へ拡散させることができる。 Here, by providing the outlet of the decomposition tank at a position higher than the liquid level of the liquid stored in the storage tank, the liquid to be processed flowing out of the outlet of the decomposition tank is the liquid level to be processed in the storage tank. Therefore, deaeration is promoted, and nitrogen or hydrogen generated by the decomposition can be efficiently diffused into the atmosphere.
一方、前記貯留槽内または前記分解槽内に紫外線発生手段を配置することもできる。このような構成とすれば、紫外線発生手段から被処理液に対して紫外線を照射することが可能となり、微細気泡発生器から発生する超音波によって被処理液中に生成する過酸化水素に紫外線が当たることで、高活性のOHラジカルが形成されるので、これらのOHラジカルによりアンモニア、リン化合物の分解をさらに促進することができる。 On the other hand, an ultraviolet ray generating means may be disposed in the storage tank or the decomposition tank. With such a configuration, it becomes possible to irradiate the liquid to be processed from the ultraviolet ray generating means, and ultraviolet rays are generated on the hydrogen peroxide generated in the liquid to be processed by the ultrasonic waves generated from the fine bubble generator. By hitting, since highly active OH radicals are formed, decomposition of ammonia and phosphorus compounds can be further promoted by these OH radicals.
なお、紫外線発生手段を貯留槽内に配置すれば、分解槽の流出口から貯留槽内へ落下する被処理液に対して効率的に紫外線を照射することができる。この場合、貯留槽内における分解槽の周囲に複数の紫外線発生手段を配置すれば、分解槽の流出口から貯留槽内へ落下する被処理液に対して満遍なく紫外線を照射することができる。また、紫外線発生手段を分解槽内に配置すれば、分解槽内におけるアンモニア、リン化合物の分解を促進することができる。 In addition, if an ultraviolet-ray generation means is arrange | positioned in a storage tank, an ultraviolet-ray can be efficiently irradiated with respect to the to-be-processed liquid which falls in the storage tank from the outflow port of a decomposition tank. In this case, if a plurality of ultraviolet ray generating means are arranged around the decomposition tank in the storage tank, the liquid to be treated falling from the outlet of the decomposition tank into the storage tank can be uniformly irradiated with ultraviolet rays. Further, if the ultraviolet ray generating means is disposed in the decomposition tank, it is possible to promote the decomposition of ammonia and phosphorus compounds in the decomposition tank.
本発明により、以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
(1)処理対象である液体を収容可能な貯留槽と、処理槽内に当該処理槽と区画して配置され貯留槽内へ液体を流出させるための流出口を有する分解槽と、分解槽内に配置された微細気泡発生器と、微細気泡発生器へ液体を供給するための給液経路と、貯留槽内の液体を排出するための排液経路とを備えた排水処理装置において、分解槽の流出口を貯留槽内に収容された液体の液面より高い位置に設け、微細気泡発生器が、流体が旋回可能な円筒状の旋回室と、給液経路から供給される液体を旋回室内へ導入するため旋回室の接線方向に設けられた2本の液体導入経路と、液体導入経路から流入する液体により旋回室内で発生する旋回流により形成された微細気泡混じりの流体を吐出するため旋回室の軸心方向の両端面にそれぞれ形成された吐出口とを備えたことにより、処理対象である液体中に含まれる有機物、アンモニア、リン化合物などを効率的に分解することができ、装置の大型化が容易であり、耐久性にも優れたものとなる。 (1) A storage tank that can store a liquid to be processed, a decomposition tank that is arranged in the processing tank and separated from the processing tank, and has an outlet for allowing the liquid to flow into the storage tank; In a wastewater treatment apparatus comprising: a microbubble generator disposed in a tank; a liquid supply path for supplying liquid to the microbubble generator; and a drainage path for discharging liquid in the storage tank. of an outlet provided at a higher position than the liquid surface of the liquid contained in the reservoir, a fine bubble generator, swivel and fluid pivotable circular cylindrical swirl chamber, the liquid supplied from the liquid supply path In order to discharge the fluid mixed with fine bubbles formed by the two liquid introduction paths provided in the tangential direction of the swirl chamber for introduction into the room and the swirl flow generated in the swirl chamber by the liquid flowing in from the liquid introduction path. respectively formed on both end faces in the axial direction of the whirling chamber By providing an outlet, it is possible to efficiently decompose organic substances, ammonia, phosphorus compounds, etc. contained in the liquid to be processed, the equipment can be easily enlarged, and has excellent durability It becomes.
(1)分解槽の流出口を貯留槽内に収容される液体の液面より高い位置に設けたことにより、分解槽の流出口から流出する被処理液体は貯留槽内の被処理液体に向かって落下することとなるため、脱気が促進され、分解によって生じた窒素や水素などを効率良く大気中へ放散させることができる。 (1) By providing the outlet of the decomposition tank at a position higher than the liquid level of the liquid stored in the storage tank, the liquid to be processed flowing out of the outlet of the decomposition tank faces the liquid to be processed in the storage tank. Therefore, deaeration is promoted, and nitrogen or hydrogen generated by the decomposition can be efficiently diffused into the atmosphere.
(3)貯留槽内または分解槽内に紫外線発生手段を配置することにより、微細気泡発生器から発生する超音波で被処理液中に生成する過酸化水素に紫外線が当たって高活性のOHラジカルが形成されるので、アンモニア、リン化合物の分解をさらに促進することができる。 (3) By arranging ultraviolet ray generating means in the storage tank or in the decomposition tank, ultraviolet rays hit the hydrogen peroxide generated in the liquid to be treated by the ultrasonic waves generated from the fine bubble generator and highly active OH radicals. Therefore, decomposition of ammonia and phosphorus compounds can be further promoted.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態である排水処理装置について説明する。図1は本発明の実施の形態である排水処理装置を示す縦断面図であり、図2は図1におけるA−A線断面図であり、図3および図4は図1に示す排水処理装置の使用状態を示す図であり、図5は図4の一部切欠拡大図であり、図6は図5におけるB−B線断面図である。 Hereinafter, a waste water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view showing a wastewater treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are wastewater treatment apparatuses shown in FIG. 5 is a partially cutaway enlarged view of FIG. 4, and FIG. 6 is a sectional view taken along line BB in FIG.
図1,図2に示すように、本実施形態の排水処理装置1は、処理対象である排水を収容可能な円筒形の貯留槽2と、この貯留槽2内に当該貯留槽2と区画して配置された分解槽3と、分解槽3内に配置された微細気泡発生器4と、微細気泡発生器4へ排水を供給するための給液経路5と、貯留槽2内の液体を排出するための排液経路6とを備えている。分解槽3は下方が漏斗状をした八角筒形状であり、その上端に、貯留槽2内へ液体を流出させるための流出口3aが開設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
貯留槽2の上部は、着脱可能な中蓋8および上蓋9で閉塞されており、中蓋3には通気孔8aが開設され、上蓋9には通気管9aが取り付けられている。中蓋8には4本の紫外線殺菌灯7が垂下状態に取り付けられ、これらの紫外線殺菌灯7は、貯留槽2内において分解槽3を囲む状態となるように配置されている。
The upper part of the
微細気泡発生器4は、後述する図5,図6に示すように、流体が旋回可能な円筒状の旋回室10と、給液経路5から供給される液体を旋回室10内へ導入するため旋回室10の接線方向に設けられた2本の液体導入経路11と、これらの液体導入経路11から流入する液体により旋回室10内で発生する旋回流Rで形成された微細気泡MB混じりの流体を吐出するため、旋回室10の軸心方向の両端面に、それぞれ形成された吐出口12とを備えている。
As shown in FIGS. 5 and 6 to be described later, the
排水処理装置1を使用する場合、図3の下方領域に示すように、給液経路5および排液経路6をそれぞれ送水管5a,6aを介してポンプPの吐水口P1および吸水口P2に接続し、排水処理装置1とポンプPとの間に循環経路を形成する。そして、排水処理装置1の貯留槽2内に処理対象である排水Wを入れ、中蓋8および上蓋9で貯留槽2の上面開口部を閉止する。
When the waste
この後、紫外線殺菌灯7を点灯し、ポンプPを作動させると、貯留槽2内の排水Wは排液経路6を経由してポンプPに吸い込まれた後、給液経路5を経由して微細気泡発生器4に向かって供給される。微細気泡発生器3へ供給される排水Wは分岐部材14内で2つに分流した後、2本の液体導入経路11からそれぞれ旋回室10内へ流入する。
Thereafter, when the ultraviolet
図5,図6に示すように、接線方向から旋回室10内へ流入する排水Wによって旋回室10内には旋回流Rが発生し、これによって旋回室R内に微細気泡MB混じりの流体が形成され、この微細気泡MB混じりの流体は旋回室10内を旋回しながら、やがて、旋回室10の両端にある吐出口12からそれぞれ分解槽3内へ吐出される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the swirl flow R is generated in the
微細気泡発生器4の吐出口12から分解槽3内へ吐出された微細気泡MB混じりの流体は、図4に示すように、分解槽3内を拡散しながら上昇していき、分解槽3の上端にある流出口3aから貯留槽2内へ落下し、貯留槽2内で一時滞留した後、排液経路6を経由してポンプPに吸い込まれ、貯留槽2外へ排出された後、給液経路5を経由して再び微細気泡発生器4へ供給され、前述の過程を繰り返す。
As shown in FIG. 4, the fluid mixed with the microbubbles MB discharged from the
このように、排水Wを微細気泡発生器4へ供給すると微細気泡MB混じりの流体となって分解槽3内へ吐出され、分解槽3内を拡散、上昇した後、貯留槽2内へ落下し、貯留槽2内に一時貯留された後、排出されるという過程を繰り返すことにより、排水W中に含まれる有機物、アンモニア化合物、リン化合物などを効率的に分解することができる。
As described above, when the waste water W is supplied to the
図5,図6に示すように、排水Wが送り込まれた微細気泡発生器4においては、液体導入経路11から旋回室10へ流入した排水Wが旋回室10内で高速旋回することにより、その中心部分には負圧空洞部Vが生じる。この負圧空洞部Vは渦キャビテーションの発達したボルテックスキャビテーションであり、キャビテーション気泡の集合体であると考えられる。この負圧空洞部Vの軸心C方向の両端部は、キャビテーション気泡が集合し続けることによって発達していき、旋回室10の吐出口12方向へと成長する。
As shown in FIGS. 5 and 6, in the
このとき、負圧空洞部Vの軸心C方向の両端部は、旋回室10よりも断面積の小さな吐出口12から排出されるとき、圧力の高まった流体によって急激に圧縮され圧壊する。このように負圧空洞部Vの軸心C方向の両端部は、成長してくるキャビテーション気泡が液圧により連続的に圧壊する部分となっている。このようなキャビテーション気泡の圧壊時には、温度が5000℃〜数万℃で、圧力が数千気圧の高温、高圧の局所的な反応場が形成され、物理化学的作用を引き起こすため、有機物、アンモニア、リン化合物の分解作用を発揮するものと推測される。
At this time, both ends of the negative pressure cavity V in the direction of the axis C are rapidly compressed and crushed by the fluid with increased pressure when discharged from the
さらに、負圧空洞部Vはキャビテーションエロージョンを最も激しく引き起こす性質があるが、物理的反応作用が強いキャビテーション気泡の連続的な圧壊により、微細気泡発生器4の内外には、可聴域付近から数百kHzに至るまでの連続した帯域で音圧数十dBの超音波が発生する。したがって、排水W中においては、超音波振動子なしで、超音波周波数に対応した二次的キャビテーション気泡の発生、圧壊が発生している。
Further, the negative pressure cavity V has the property of causing cavitation erosion most severely, but due to the continuous crushing of cavitation bubbles having a strong physical reaction action, several hundreds of audible regions are present inside and outside the
すなわち、比較的低周波の超音波で発生する「殺菌作用などの物理的反応を引き起こす性質を持ったキャビテーション気泡」から、数百kHzの超音波で発生する「強い化学的反応を引き起こす性質を持ったキャビテーション気泡」に至るまで、多種多様な物理的作用、化学的作用を持つキャビテーション気泡が微細気泡発生器4によって発生し、これによっても有機物、アンモニア、リン化合物の分解作用が生じるものと推測される。
In other words, it has the property of causing a strong chemical reaction generated by ultrasonic waves of several hundred kHz from the “cavitation bubble having the property of causing physical reactions such as bactericidal action” generated by ultrasonic waves of relatively low frequency. Cavitation bubbles having a wide variety of physical and chemical effects are generated by the
このように、微細気泡発生器4により、可聴域付近から数百kHzまでの連続した帯域の超音波が発生するため、超音波の物理的反応、化学的反応の周波数依存性に縛られることなく、多目的な排水処理が可能となる。さらに、周波数の異なる超音波振動子を複数個用いる必要もないので、超音波振動子の交換などが不要であり、維持管理が簡単であり、耐久性にも優れている。
In this way, since the
また、排水処理装置1を構成する分解槽2内における反応は、水の熱分解反応によって生成するOHラジカルの反応によるものである。水分子の分解により水素ラジカル、OHラジカルが生成される。このOHラジカルはオゾンより酸化力が強く、求電子性をもつ強力な酸化剤である。このため、水素結合からの水素引き抜き反応があり、反応物質の選択性が低く、活性が高く、また、揮発性物質やイオン性物質を分解する性質がある。したがって、排水W中に含まれるアンモニアは、このOHラジカルとの反応によって窒素と水に分解される。また、排水W中にあるリン化合物の分解は水素ラジカルとの反応により行われる。
The reaction in the
このように、分解槽2における排水W中のアンモニア、リン化合物はOHラジカルの反応により分解されるのであるが、排水W中のOHラジカルが増加すると、OHラジカル同士が結合して過酸化水素になり、酸化力は低下し、分解速度は低下する。分解によって生成した窒素、リンは、図4で示したように、排水Wが分解槽3の流出口3aから貯留槽2へ落下する際に脱気される。
As described above, ammonia and phosphorus compounds in the waste water W in the
本実施形態の排水処理装置1においては、以上のような様々な反応が生じているため、処理対象である排水W中に含まれる有機物、アンモニア、リン化合物などを効率的に分解、除去することができる。また、超音波振動子が不要であるため、耐久性に優れ、装置の大型化も比較的容易である。
In the
また、本実施形態の排水処理装置1においては、分解槽3の流出口3aを貯留槽2内に収容される排水Wの液面より高い位置に設けている。これにより、分解槽3の流出口3aから流出する排水Wは貯留槽2内の排水Wの水面に向かって落下することとなるため、脱気が促進され、分解によって生じた窒素や水素などを効率良く大気中へ放散させることができる。
Moreover, in the waste
さらに、貯留槽2内には紫外線発生手段である紫外線殺菌灯7を配置し、排水Wに対して紫外線を照射しているため、微細気泡発生器4から発生する超音波によって排水W中に生成する過酸化水素に紫外線が当たることで、高活性のOHラジカルが形成される、これらのOHラジカルによりアンモニア、リン化合物の分解をさらに促進することができる。4本の紫外線殺菌灯7は、貯留槽2内において、分解槽3の周囲を囲むように配置されているため、分解槽3の流出口3aから貯留槽2内へ落下する排水Wに対して満遍なく紫外線を照射することができる。
Furthermore, an ultraviolet
本実施形態の排水処理装置1の用途は、特に限定するものではないが、固液分離処理を終えて固形成分が除去された家畜糞尿排水の処理手段として好適であるほか、微生物処理の前段あるいは後段の処理手段としても好適である。
The use of the
なお、排水処理装置1は、図3の下方領域に示した配管状態での使用に限定するものではなく、図3の上方領域に示すように、排水を貯留する予備槽13を設け、排水経路6と予備槽13との間の配管6bと、予備槽13とポンプPとの間の配管6cとを設けて、排水装置1と予備槽13とポンプPとの間に循環経路を形成して使用することもできる。このような配管状態で使用すれば、比較的大量の排水処理を行うことができる。
In addition, the waste
次に、図7を参照して、本発明のその他の実施の形態である排水処理装置20について説明する。なお、図7に示す排水処理装置20おいて前述した排水処理装置1と同じ機能、効果を発揮する部分については図1〜図6と同じ符号を付して説明を省略する。
Next, with reference to FIG. 7, the waste
排水処理装置20においては、紫外線殺菌灯7を分解槽3内の微細気泡発生器4の上方部分に配置している。したがって、分解槽3内におけるアンモニア、リン化合物の分解を促進することができる。また、キャビテーション気泡の圧壊で発生するマイクロジェット流による原核生物(大腸菌など)に対する殺菌作用に加え、紫外線殺菌灯7の殺菌作用もあるので、放流の際には特に有用である。
In the
本発明の排水処理装置は、畜産糞尿を固液分離処理する際に生成する排水を処理する分野において利用することができるほか、固液分離された食品産業排水や工業排水を処理する分野においても広く利用することができる。 The waste water treatment apparatus of the present invention can be used in the field of treating waste water generated when solid-liquid separation of livestock manure is performed, and also in the field of treating food industry waste water and industrial waste water separated in solid and liquid. Can be widely used.
1,20 排水処理装置
2 貯留槽
3 分解槽
3a 流出口
4 微細気泡発生器
5 給液経路
6 排液経路
5a,6a,6b,6c 送水管
7 紫外線殺菌灯
8 中蓋
8a 通気孔
9 上蓋
9a 通気管
10 旋回室
11 液体導入経路
12 吐出口
13 予備槽
14 分岐部材
C 軸心
MB 微細気泡
P ポンプ
P1 吐水口
P2 吸水口
R 旋回流
V 負圧空洞部
W 排水
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記分解槽の流出口を前記貯留槽内に収容された液体の液面より高い位置に設け、
前記微細気泡発生器が、流体が旋回可能な円筒状の旋回室と、前記給液経路から供給される液体を前記旋回室内へ導入するため前記旋回室の接線方向に設けられた2本の液体導入経路と、前記液体導入経路から流入する液体により前記旋回室内で発生する旋回流により形成された微細気泡混じりの流体を吐出するため前記旋回室の軸心方向の両端面にそれぞれ形成された吐出口とを備えたことを特徴とする排水処理装置。 A storage tank that can store a liquid to be processed, a decomposition tank that is partitioned from the processing tank in the processing tank and has an outlet for allowing the liquid to flow into the storage tank, and in the decomposition tank A wastewater treatment device comprising: a fine bubble generator disposed in the liquid supply path; a liquid supply path for supplying liquid to the fine bubble generator; and a drainage path for discharging liquid in the storage tank. And
The outlet of the decomposition tank is provided at a position higher than the liquid level of the liquid stored in the storage tank,
The fine-bubble generator, and the fluid is pivotable circular cylindrical swirl chamber, two provided in a tangential direction of the swirl chamber for introducing the liquid to be supplied to the whirling chamber from said liquid supply path In order to discharge a fluid containing a fine bubble formed by a liquid introduction path and a swirl flow generated in the swirl chamber by the liquid flowing in from the liquid introduction path , both end surfaces in the axial direction of the swirl chamber are formed respectively . A wastewater treatment apparatus comprising a discharge port.
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