JP5465394B2 - Water purification device - Google Patents

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Description

本発明は、食品加工場などから排出される有機性の高い工場廃水を高効率に浄化して公共水域に排出できるようにした水質浄化装置に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a water purification apparatus capable of highly efficiently purifying highly organic factory wastewater discharged from a food processing plant or the like and discharging it to public water areas.

有機性の高い工場廃水の処理及び浄化の方法として、従来から接触酸化法や、活性汚泥法の多くが採用されている。この中で、小型の浄化装置は接触酸化法、大型の浄化装置は活性汚泥法が排水処理の分野では主流である。この接触酸化法は、濾材すなわち接触材に汚水を接触させることにより、汚濁物質を濾材の表面に沈殿・吸着させるとともに、濾材表面に付着棲息する微生物による酸化作用によって浄化するというものである。   Conventionally, many of catalytic oxidation methods and activated sludge methods have been adopted as methods for treating and purifying highly organic factory wastewater. Of these, the catalytic oxidation method is the mainstream for small purification devices, and the activated sludge method is the mainstream for large purification devices in the wastewater treatment field. In this contact oxidation method, filthy water is brought into contact with a filter medium, that is, a contact medium, so that polluted substances are precipitated and adsorbed on the surface of the filter medium and purified by an oxidizing action by microorganisms adhering to the filter medium surface.

このような従来の接触酸化法を適用した水質浄化装置は、複数の沈殿槽や接触材による吸着槽に区分けした浄化槽に汚水を導入していき、段階的に異物や汚濁の成分を除去するというものである。そして、この接触材による吸着過程において、濾材表面に付着棲息する各種の微生物や植物による生物酸化を利用して、生物化学的に汚濁成分が浄化される。   Such a conventional water purification device to which the contact oxidation method is applied, introduces sewage into a septic tank divided into a plurality of sedimentation tanks and adsorption tanks with contact materials, and gradually removes foreign substances and contaminant components. Is. And in the adsorption process by this contact material, the pollutant component is purified biochemically by utilizing bio-oxidation by various microorganisms and plants adhering to the filter medium surface.

また、このような接触材を用いる小型の浄化装置では、汚濁成分の吸着・生物分解効率を上げるために、接触材の接触面積を増やすことが有効である。このため、特開平８−３１８１０６号公報にも示されているように、プラスチックを用いてハニカム状としたり、その全体の嵩に対して比接触面積が大きくなるような形状としたりした接触材が使用されている。   Further, in a small purification apparatus using such a contact material, it is effective to increase the contact area of the contact material in order to increase the adsorption / biodegradation efficiency of the pollutant components. For this reason, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-318106, a contact material made of a honeycomb using plastic or a shape having a specific contact area larger than the overall bulk is provided. It is used.

ところが、従来から利用されている浄化装置は、プラスチック接触材を使った接触酸化方式としたものが殆どであるが、プラスチック接触材は接触面積が比較的小さい。このため、所定の実滞留時間を確保して汚濁成分の吸着及び生物化学的な分解を図るには、装置が大型化することが避けられない。これに対し、近来では、空隙率が高くて接触面積が大きな濾材を使用することによって、装置全体の小型化を目指すようになってきている。   However, most of the purification devices that have been used in the past employ a contact oxidation method using a plastic contact material, but the contact area of the plastic contact material is relatively small. For this reason, it is inevitable that the apparatus becomes large in order to secure a predetermined actual residence time and to adsorb polluted components and to perform biochemical decomposition. In contrast, recently, the use of a filter medium having a high porosity and a large contact area has been aimed at reducing the size of the entire apparatus.

しかしながら、接触材や濾材についてはその最適なものが追求されてはいるものの、浄化装置の槽の大型化は依然として解消されていない現状にある。このため、旧来と変わらず、浄化装置の面積及び容積が大掛かりとなっている。また、接触材としては、簡単にしかも低廉で製作できるプラスチックが多用されている。このように従来の浄化装置では、接触材として使用するプラスチック接触材の接触面積が比較的小さいことから接触面積を増やすためには槽が大型化してしまうほか、接触材についてもその最適化が進んでいないという現状にある。   However, although the optimum contact materials and filter media have been pursued, the increase in the size of the tank of the purification device has not been solved yet. For this reason, the area and volume of a purification apparatus are large as before. As the contact material, plastic that can be easily manufactured at low cost is often used. As described above, in the conventional purification apparatus, the contact area of the plastic contact material used as the contact material is relatively small. Therefore, in order to increase the contact area, the tank is enlarged, and the contact material is also optimized. The current situation is not.

そこで、本発明者は、非特許文献１に記載のように、容器包装の有色ガラスや建設廃材の板ガラス等の廃ガラスを原料とした発泡ガラスを用いた水質浄化システムの研究を行っている。吸水性の連続間隙構造の発泡ガラスは、ミクロンオーダの微細な気泡を有するため、比表面積も高いことから、生物浄化に寄与する生物量も多く、ＳＳの捕捉性が高い。また、発泡ガラスが軽いことから取り扱いも容易であり、接触材として適している。   Therefore, as described in Non-Patent Document 1, the present inventor has been researching a water purification system using foamed glass made of waste glass such as colored glass for containers and packaging and plate glass for construction waste materials. Foamed glass with a water-absorbing continuous interstitial structure has fine bubbles on the order of microns, and therefore has a high specific surface area. Therefore, it has a large amount of organisms contributing to biological purification and has a high SS trapping ability. In addition, since the foamed glass is light, it is easy to handle and is suitable as a contact material.

特開平８−３１８１０６号公報JP-A-8-318106 松尾保成、田中健太，発泡廃ガラスを用いた水質浄化システム，環境浄化技術，日本工業出版，２００７年４月，６巻，４号，ページｐ．６２−６６Yasunari Matsuo, Kenta Tanaka, Water purification system using foamed waste glass, Environmental purification technology, Nihon Kogyo Publishing, April 2007, Vol. 6, No. 4, p. 62-66

ところで、上述のような接触酸化法では、硝化工程後に脱窒工程を行うことで効率的な窒素除去を行うが、硝化工程は溶存酸素が存在する好気状態で行い、脱窒工程は溶存酸素が存在しない無酸素状態で行う必要がある。そのため、従来、硝化工程と脱窒工程とは別々の槽で行っており、槽設備が大型化してしまう要因となっている。   By the way, in the contact oxidation method as described above, efficient nitrogen removal is performed by performing a denitrification step after the nitrification step, but the nitrification step is performed in an aerobic state in which dissolved oxygen exists, and the denitrification step is performed in dissolved oxygen. It is necessary to carry out in an oxygen-free state where no water is present. Therefore, conventionally, the nitrification process and the denitrification process are performed in separate tanks, which is a factor that increases the size of the tank equipment.

そこで、本発明においては、硝化工程および脱窒工程を行う水質浄化装置において、槽設備を小型化することが可能な水質浄化装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a water purification device capable of reducing the size of tank equipment in a water purification device that performs a nitrification step and a denitrification step.

本発明の水質浄化装置は、表面部分は溶存酸素が存在する好気状態であり、かつ中心部分は溶存酸素が存在しない無酸素状態である連続間隙構造の発泡ガラスを接触材とする槽を備えたものである。本発明によれば、接触材である連続間隙構造の発泡ガラスの表面部分は溶存酸素が存在する好気状態であるため、好気的微生物により硝化工程が行われる。一方、発泡ガラスの中心部分では、酸素の循環状態が悪く、溶存酸素が存在しない無酸素状態であるため、嫌気的微生物により脱窒工程が行われる。   The water purification apparatus of the present invention includes a tank having a contact material made of foam glass having a continuous gap structure in which the surface portion is in an aerobic state where dissolved oxygen exists and the central portion is in an oxygen-free state where no dissolved oxygen exists. It is a thing. According to the present invention, since the surface portion of the foam glass having a continuous gap structure as a contact material is in an aerobic state in which dissolved oxygen exists, the nitrification step is performed by an aerobic microorganism. On the other hand, the denitrification process is performed by anaerobic microorganisms at the central portion of the foam glass because the oxygen circulation state is poor and there is no oxygen in the presence of dissolved oxygen.

ここで、発泡ガラスは、見かけ比重０．３〜１．８、吸水率１５０〜３０％、粒径３０ｍｍ〜１００ｍｍのものであることが望ましい。見かけ比重０．３〜１．８、吸水率１５０〜３０％の発泡ガラスでは、粒径３０ｍｍ〜１００ｍｍの場合、中心部分は酸素の循環状態が悪く、嫌気的微生物の生息に適した無酸素状態となる。なお、硝化工程と脱窒工程とをバランス良く行うには、粒径５０ｍｍ超１００ｍｍ以下であることが好ましい。また、粒径３０ｍｍ未満では、中心部分まですべて好気状態となるので、嫌気的微生物の生息には適さず、脱窒工程は十分に行われない可能性がある。一方、粒径１００ｍｍ超では、表面部分を除く領域のほとんどが無酸素状態となり、嫌気的微生物の生息には適するが、硝化工程とのバランスが悪くなる。   Here, it is desirable that the foam glass has an apparent specific gravity of 0.3 to 1.8, a water absorption of 150 to 30%, and a particle size of 30 to 100 mm. For foamed glass with an apparent specific gravity of 0.3 to 1.8 and a water absorption rate of 150 to 30%, when the particle size is 30mm to 100mm, the central part has poor oxygen circulation and is anoxic and suitable for anaerobic microorganisms. It becomes. In order to perform the nitrification step and the denitrification step with good balance, the particle size is preferably more than 50 mm and not more than 100 mm. In addition, if the particle size is less than 30 mm, the entire central portion is in an aerobic state, so that it is not suitable for anaerobic microorganisms and the denitrification process may not be performed sufficiently. On the other hand, when the particle diameter exceeds 100 mm, most of the region excluding the surface portion is in an oxygen-free state, which is suitable for anaerobic microorganisms, but the balance with the nitrification process is deteriorated.

また、発泡ガラスは、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または炭素化合物の少なくとも一つの発泡剤を含むものであることが望ましい。アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物または炭素化合物の少なくとも一つの発泡剤を含む発泡ガラスが接触材である場合、接触材自身が弱アルカリであるため、アンモニア性窒素が硝酸性窒素に変化するときに起こる急激なｐＨ低下を防ぐことが可能となる。なお、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または炭素化合物としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、リン酸カルシウムや炭酸マグネシウムなどの発泡剤を用いることができる。   Moreover, it is desirable that the foam glass contains at least one foaming agent of an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound, or a carbon compound. When foamed glass containing at least one foaming agent of an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound, or a carbon compound is a contact material, the contact material itself is weakly alkaline, so when ammoniacal nitrogen changes to nitrate nitrogen It is possible to prevent the sudden pH drop that occurs in the process. As the alkali metal compound, alkaline earth metal compound or carbon compound, for example, a foaming agent such as calcium carbonate, calcium hydroxide, calcium phosphate or magnesium carbonate can be used.

また、このような発泡ガラスは、粒径５μｍ〜２００μｍのガラス粉粒体のみか、この粒径５μｍ〜２００μｍのガラス粉粒体に粒径０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの磁器粉粒体、川砂、海砂あるいは石粉のいずれか一つ以上を組み合わせたものと、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または炭素化合物の少なくとも一つの発泡剤を混合して得られた混合物を６００℃〜１０００℃に加熱してガラス成分を溶融、発泡、焼成、粉砕および分級したものであることが望ましい。これにより、発泡するガラス粉粒体のみならず、発泡しない磁器粉粒体、川砂、海砂あるいは石粉のいずれか一つ以上を組み合わせることによって、任意に比重を調整した発泡ガラスが得られる。   Further, such foamed glass is only a glass particle having a particle size of 5 μm to 200 μm, or a porcelain particle having a particle size of 0.5 mm to 5.0 mm, a river sand, and a glass particle having a particle size of 5 μm to 200 μm. A mixture obtained by mixing at least one foaming agent of an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound, or a carbon compound with a combination of any one or more of sea sand and stone powder at 600 ° C. to 1000 ° C. It is desirable that the glass component is melted, foamed, fired, pulverized and classified by heating. Thereby, the foam glass which adjusted the specific gravity arbitrarily is obtained not only by the glass powder granule which foams but by combining any one or more of the ceramic powder granule which does not foam, river sand, sea sand, or stone powder.

また、発泡ガラスは、メッシュサイズ２ｍｍ〜３０ｍｍのネット状の袋に、１〜２０ｋｇ袋詰めされたものが、槽内に複数個投入されていることが望ましい。これにより、発泡ガラス単体で接触曝気槽に投入する場合と比較して、発泡ガラスの取り扱いが容易となる。   In addition, it is desirable that a plurality of foamed glass packed in 1 to 20 kg bags in a net-like bag having a mesh size of 2 to 30 mm is put in the tank. Thereby, compared with the case where it introduce | transduces into a contact aeration tank with a foam glass single-piece | unit, handling of foam glass becomes easy.

あるいは、発泡ガラスは、メッシュサイズ２ｍｍ〜３０ｍｍで、一辺５０〜５００ｍｍあるいは直径５０〜５００ｍｍで、高さ３００〜１０００ｍｍからなるカートリッジ式の筒状篭に、１〜２０ｋｇ充填されたものが、槽内に複数個投入されていることが望ましい。これにより、発泡ガラス単体やネット状の袋への袋詰めの場合と比べて、筒状篭に詰めた接触材は筒状篭内で空隙を作ることができるため、浄化装置内の接触材の閉塞による汚水の流通の弊害を防ぐとともに、接触材の交換を容易にすることができる。   Alternatively, the foamed glass is filled with 1 to 20 kg in a cartridge type cylindrical basket having a mesh size of 2 mm to 30 mm and a side of 50 to 500 mm or a diameter of 50 to 500 mm and a height of 300 to 1000 mm. It is desirable to put a plurality of them in As a result, the contact material packed in the cylindrical bag can create a void in the cylindrical bag compared to the case of packing into a foam glass alone or a net-shaped bag. It is possible to prevent the adverse effect of the sewage flow due to the blockage and facilitate the exchange of the contact material.

（１）表面部分は溶存酸素が存在する好気状態であり、かつ中心部分は溶存酸素が存在しない無酸素状態である連続間隙構造の発泡ガラスを接触材とする接触酸化槽を備えたことにより、一つの槽で硝化と脱窒の両方を行うことができるので、槽設備を小型化することが可能となる。 (1) By providing a contact oxidation tank using a foamed glass having a continuous gap structure in which the surface portion is in an aerobic state in which dissolved oxygen exists and the center portion is in an oxygen-free state in which no dissolved oxygen is present. Since both nitrification and denitrification can be performed in one tank, the tank equipment can be downsized.

（２）発泡ガラスが、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または炭素化合物の少なくとも一つの発泡剤を含むものであることにより、接触材自身が弱アルカリであるため、アンモニア性窒素が硝酸性窒素に変化するときに起こる急激なｐＨ低下を防ぐことが可能となる。これにより、ｐＨ低下による硝化工程の阻害を防ぐとともに、ｐＨを中性化する新たなアルカリ剤の投入が不要となる。 (2) Since the foam glass contains at least one foaming agent of an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound or a carbon compound, the contact material itself is weakly alkaline, so that ammonia nitrogen is changed to nitrate nitrogen. It is possible to prevent a sudden pH drop that occurs when Thereby, while inhibiting the nitrification process by pH fall, the injection | pouring of the new alkaline agent which neutralizes pH becomes unnecessary.

（３）発泡ガラスが、粒径５μｍ〜２００μｍのガラス粉粒体のみか、粒径０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの磁器粉粒体、川砂、海砂あるいは石粉のいずれか一つ以上を組み合わせたものと、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または炭素化合物の少なくとも一つの発泡剤を混合して得られた混合物を６００℃〜１０００℃に加熱してガラス成分を溶融、発泡、焼成、粉砕および分級したものであることにより、任意に比重を調整した発泡ガラスが得られる。これにより、用途に応じて、水に浮く発泡ガラスと沈む発泡ガラスとを製造することが可能となる。 (3) Foamed glass is a combination of one or more of glass particles having a particle size of 5 μm to 200 μm, or porcelain particles having a particle size of 0.5 mm to 5.0 mm, river sand, sea sand, or stone powder. A mixture obtained by mixing at least one foaming agent of an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound or a carbon compound with a temperature of 600 ° C. to 1000 ° C. to melt, foam, fire, grind and By being classified, a foamed glass having a specific gravity adjusted arbitrarily can be obtained. Thereby, it becomes possible to manufacture the foamed glass which floats on water and the foamed glass which sinks according to a use.

（４）発泡ガラスが、メッシュサイズ２ｍｍ〜３０ｍｍのネット状の袋に１〜２０ｋｇ袋詰めされたものが、槽内に複数個投入されていることにより、発泡ガラス単体で接触曝気槽に投入する場合と比較して、発泡ガラスの取り扱いが容易となり、装置が組み易く、メンテナンスが容易となる。 (4) The foamed glass is packed in a net-like bag having a mesh size of 2 mm to 30 mm and packed in 1 to 20 kg, and a plurality of the foamed glass is put into the tank. Compared to the case, the handling of the foam glass becomes easy, the apparatus is easy to assemble, and the maintenance becomes easy.

（５）発泡ガラスが、メッシュサイズ２ｍｍ〜３０ｍｍで、一辺５０〜５００ｍｍあるいは直径５０〜５００ｍｍで、高さ３００〜１０００ｍｍからなるカートリッジ式の筒状篭に、１〜２０ｋｇ充填されたものが、槽内に複数個投入されていることにより、発泡ガラス単体やネット状の袋への袋詰めの場合と比べて、筒状篭に詰めた接触材は筒状篭内で空隙を作ることができるため、浄化装置内の接触材の閉塞による汚水の流通の弊害を防ぐとともに、接触材の交換を容易にすることができる。 (5) A tank in which 1 to 20 kg of foamed glass is filled in a cartridge type cylindrical basket having a mesh size of 2 mm to 30 mm and a side of 50 to 500 mm or a diameter of 50 to 500 mm and a height of 300 to 1000 mm is a tank. The contact material packed in the cylindrical bag can create a void in the cylindrical bag compared with the case of packing into a single foam glass or a net-shaped bag by being put in a plurality. In addition, it is possible to prevent the adverse effect of the sewage flow due to the blockage of the contact material in the purification device and to facilitate the replacement of the contact material.

図１は本発明の実施の形態における水質浄化装置を水、空気および汚泥の給排系統とともに示す概略断面図である。
図１において、本発明の実施の形態における浄化装置は、第１、第２および第３の接触曝気槽１ａ，１ｂ，１ｃと沈殿槽１ｄとに区分けした槽本体１を備える。接触曝気槽１ｃおよび沈殿槽１ｄのそれぞれには、底部に溜まる沈殿物および循環水を空気流にのせて回収するためのエアリフト管２ｃ，２ｄが底部の近くまで差し込まれている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a water purification device according to an embodiment of the present invention together with a water / air / sludge supply / discharge system.
In FIG. 1, the purification apparatus in the embodiment of the present invention includes a tank body 1 divided into first, second and third contact aeration tanks 1a, 1b, 1c and a precipitation tank 1d. In each of the contact aeration tank 1c and the settling tank 1d, air lift pipes 2c and 2d for collecting the sediment and circulating water collected at the bottom on an air stream are inserted to the vicinity of the bottom.

これらのエアリフト管２ｃ，２ｄは、槽本体１の上方に配管した汚泥排出管５に接続されるとともに、外部に設けたコンプレッサ等の空気供給源６に接続したエア供給管３から分岐した給気管（図示せず。）が接続されている。これらの給気管の接続位置は、エアリフト管２ｃ，２ｄの下端から少し離れた部分であり、空気がエアリフト管２ｃ，２ｄ内を上昇する向きの流れとなるように、給気管の先端に設けたノズル（図示せず。）をエアリフト管２ｃ，２ｄの中に差し込んで上向きの姿勢として配置している。   These air lift pipes 2c and 2d are connected to a sludge discharge pipe 5 piped above the tank body 1, and are also supplied from an air supply pipe 3 connected to an air supply source 6 such as a compressor provided outside. (Not shown) is connected. The connection positions of these air supply pipes are portions slightly apart from the lower ends of the air lift pipes 2c and 2d, and are provided at the ends of the air supply pipes so that the air flows in the direction of rising in the air lift pipes 2c and 2d. A nozzle (not shown) is inserted into the air lift pipes 2c and 2d and arranged in an upward posture.

また、沈砂槽１ｄを除く各接触曝気槽１ａ，１ｂ，１ｃには、エア供給管３に接続した散気管３ａ−１，３ｂ−１，３ｃ−１、逆洗管３ａ−２，３ｂ−２，３ｃ−２を底部側まで配管し、これらの散気管３ａ−１，３ｂ−１，３ｃ−１、逆洗管３ａ−２，３ｂ−２，３ｃ−２の流路端から空気を放出可能とする。また、各接触曝気槽１ａ，１ｂ，１ｃには、水位近くから底部付近までドラフトチューブ管３ａ−３，３ｂ−３，３ｃ−３が設けられており、前述の散気管３ａ−１，３ｂ−１，３ｃ−１はこれらのドラフトチューブ管３ａ−３，３ｂ−３，３ｃ−３内にそれぞれ差し込まれている。   In addition, the contact aeration tanks 1a, 1b, and 1c except the sand settling tank 1d include air diffusion pipes 3a-1, 3b-1, 3c-1, and backwash pipes 3a-2, 3b-2 connected to the air supply pipe 3. , 3c-2 can be piped to the bottom side, and air can be discharged from the flow path ends of these air diffusers 3a-1, 3b-1, 3c-1 and backwash tubes 3a-2, 3b-2, 3c-2 And Each contact aeration tank 1a, 1b, 1c is provided with draft tube tubes 3a-3, 3b-3, 3c-3 from the vicinity of the water level to the vicinity of the bottom portion, and the above-mentioned diffusion tubes 3a-1, 3b- 1,3c-1 is inserted into these draft tube tubes 3a-3, 3b-3, 3c-3, respectively.

各接触曝気槽１ａ，１ｂ，１ｃでは、有機物やアンモニアの酸化に必要な酸素を供給するために散気管３ａ−１，３ｂ−１，３ｃ−１から空気を供給する。また、後述する各接触酸化槽１ａ〜１ｃの発泡ガラス接触材７には生物膜が付着して次第に肥大化していくので、定期的に各逆洗管３ａ−２，３ｂ−２，３ｃ−２によって接触材を逆洗する。この逆洗によって、成長肥大化している生物膜は強制的に剥離させられ、この剥離分は汚泥として各槽の底部に溜まっていき、この溜まった分はエアリフト管２ｄによる吸引によって汚泥排出管（図示せず。）に回収される。   In each of the contact aeration tanks 1a, 1b, and 1c, air is supplied from the diffuser tubes 3a-1, 3b-1, and 3c-1 in order to supply oxygen necessary for oxidation of organic matter and ammonia. Moreover, since the biofilm adheres to the foamed glass contact material 7 of each of the contact oxidation tanks 1a to 1c, which will be described later, the backwash tubes 3a-2, 3b-2, 3c-2 are periodically enlarged. Back-wash the contact material. By this backwashing, the growing and enlarged biofilm is forcibly separated, and the separated portion is accumulated as sludge at the bottom of each tank, and this accumulated portion is sucked by the air lift tube 2d to the sludge discharge pipe ( (Not shown).

このような槽本体１の構造では、供給配管４から送り込まれた汚水は、第１接触曝気槽１ａから第２、第３接触曝気槽１ｂ、１ｃの順に流れる。そして、エア供給管３から空気を供給すると、各給気管３ａ−１〜３ｃ−１を経由した空気がドラフトチューブ管３ａ−３〜３ｃ−３の内部を上昇流となるように送り込まれ、このときの空気流に吸引されるようにして各接触曝気槽１ａ〜１ｃの底部の水がそれぞれの槽で循環しながら曝気されるようになる。   In such a tank body 1 structure, the sewage sent from the supply pipe 4 flows in the order from the first contact aeration tank 1a to the second and third contact aeration tanks 1b and 1c. And if air is supplied from the air supply pipe 3, the air which passed through each air supply pipe | tube 3a-1-3c-1 will be sent so that the inside of draft tube pipe | tube 3a-3-3c-3 may become an upward flow, The water at the bottom of each of the contact aeration tanks 1a to 1c is aerated while being circulated in the respective tanks so as to be sucked by the current air flow.

第１接触曝気槽１ａと第２接触曝気槽１ｂとの間の隔壁１ａ−１、第２接触曝気槽１ｂと第３接触曝気槽１ｃとの間の隔壁１ｂ−１、および、第３接触曝気槽１ｃと処理水槽１ｄとの間の隔壁１ｃ−１には、それぞれ移流口１ａ−２，１ｂ−２，１ｃ−２を設けている。移流口１ａ−２，１ｂ−２，１ｃ−２では、流水がこの開口部分を通り抜けて下流側へ流れるようになっている。そして、この隔壁１ａ−１，１ｂ−１によって区画された三つの部屋の一つ以上には、廃ガラスを利用した多孔質の発泡ガラス接触材７を配置している。   Partition wall 1a-1 between first contact aeration tank 1a and second contact aeration tank 1b, partition wall 1b-1 between second contact aeration tank 1b and third contact aeration tank 1c, and third contact aeration Advection ports 1a-2, 1b-2, and 1c-2 are provided in the partition wall 1c-1 between the tank 1c and the treated water tank 1d, respectively. In the advection ports 1a-2, 1b-2, and 1c-2, flowing water passes through the opening and flows downstream. And the porous foamed glass contact material 7 using waste glass is arrange | positioned at one or more of the three rooms divided by these partition walls 1a-1 and 1b-1.

第１、第２、第３接触曝気槽１ａ，１ｂ、１ｃの一つ以上の槽の中には、廃ガラスを利用して製造した多孔質の発泡ガラスにより形成される発泡ガラス接触材７を設ける。なお、使用する発泡ガラスは、粒径５μｍ〜２００μｍのガラス粉粒体のみか、この粒径５μｍ〜２００μｍのガラス粉粒体に粒径０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの磁器粉粒体、海砂あるいは石粉のいずれか一つ以上を組み合わせたものと、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または炭素化合物の少なくとも一つの発泡剤を混合して得られた混合物を６００℃〜１０００℃に加熱してガラス成分を溶融、発泡、焼成、粉砕および分級したものであって、見かけ比重０．３〜１．８、吸水率３０〜１５０％、粒径３０ｍｍ〜１００ｍｍのものである。なお、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物および炭素化合物は、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、リン酸カルシウムや炭酸マグネシウムなどの発泡剤を用いる。   In one or more of the first, second, and third contact aeration tanks 1a, 1b, and 1c, a foam glass contact material 7 formed of porous foam glass manufactured using waste glass is provided. Provide. In addition, the foam glass to be used is only a glass particle having a particle size of 5 μm to 200 μm, or a porcelain particle having a particle size of 0.5 mm to 5.0 mm, sea sand, or a glass particle having a particle size of 5 μm to 200 μm. Alternatively, a mixture obtained by mixing any one or more of stone powder and at least one blowing agent of an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound, or a carbon compound is heated to 600 ° C to 1000 ° C. A glass component is melted, foamed, fired, pulverized and classified, and has an apparent specific gravity of 0.3 to 1.8, a water absorption of 30 to 150%, and a particle size of 30 mm to 100 mm. In addition, as the alkali metal compound, the alkaline earth metal compound, and the carbon compound, for example, a foaming agent such as calcium carbonate, calcium hydroxide, calcium phosphate, or magnesium carbonate is used.

この発泡ガラス接触材７は、粒径３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の発泡ガラスだけを自然の状態のまま投入するか、もしくは前記発泡ガラスを２ｍｍ〜３０ｍｍのネット状の袋に１〜２０ｋｇ袋詰めしたものを複数個投入するか、もしくは前記発泡ガラスをメッシュサイズ２ｍｍ〜３０ｍｍで、一辺５０〜５００ｍｍあるいは直径５０〜５００ｍｍで、高さ３００〜１０００ｍｍからなるカートリッジ式の筒状篭に１〜２０ｋｇ充填したものを複数個投入して、第１，第２、第３接触曝気槽１ａ，１ｂ，１ｃの水位近くまでほぼ一様な密度となるようにしている。発泡ガラスの自然の状態のままの投入、袋詰めまたは充填に際しては、加圧等の操作は加えず多数の発泡ガラスを投入することで、内部にできる空隙をランダムにすることができる。図２はカーリッジ式の筒状篭１０への発泡ガラス１１の充填状況を示している。   This foamed glass contact material 7 is a material in which only foamed glass having a particle size of about 30 mm to 100 mm is put in a natural state or the foamed glass is packed in a net-shaped bag of 2 mm to 30 mm in a bag of 1 to 20 kg. A plurality of the above-mentioned foamed glass filled with 1 to 20 kg of a cartridge type cylindrical basket having a mesh size of 2 to 30 mm, a side of 50 to 500 mm or a diameter of 50 to 500 mm and a height of 300 to 1000 mm. A plurality of them are introduced so that the density is almost uniform up to near the water level of the first, second, and third contact aeration tanks 1a, 1b, and 1c. When the foamed glass is charged as it is in the natural state, packed in a bag, or filled, a large number of foamed glass is added without performing an operation such as pressurization, thereby making it possible to randomize the voids formed inside. FIG. 2 shows a state of filling the foamed glass 11 into the cartridge-type cylindrical basket 10.

なお、発泡ガラス接触材７の真の空隙率（充填によって生じる空隙＋気孔内部の空隙）は約６６％程度であって、市販されているプラスチック濾材の空隙率（８６〜９１％）より若干低いが、気孔内部を考慮した比表面積は２，０００〜５，０００ｍ2／ｍ3となり、従来のプラスチック接触材（一般に流通しているもの１００〜３００ｍ2／ｍ3）よりも１０倍以上の比表面積を持つ。このように比表面積が多いことによって、発泡ガラスは有機汚濁水の浄化に必要な微生物量が多いため、他のプラスチック接触材を用いた浄化施設よりも容積は小さくて済み、第１〜第３接触曝気槽１ａ，１ｂ，１ｃの容量を小型化することができるという大きな利点がある。 The true porosity of the foamed glass contact material 7 (the void generated by filling + the void inside the pores) is about 66%, which is slightly lower than the porosity (86-91%) of the commercially available plastic filter media. However, the specific surface area considering the inside of the pores is 2,000 to 5,000 m 2 / m 3 , which is 10 times higher than the conventional plastic contact material (100 to 300 m 2 / m 3 ). Has a surface area. Since the foam glass has a large amount of microorganisms necessary for purification of organic polluted water due to such a large specific surface area, the volume can be smaller than the purification facilities using other plastic contact materials. There is a great advantage that the capacity of the contact aeration tanks 1a, 1b, and 1c can be reduced.

また、発泡ガラスは多孔質かつ凹凸が多いので、プラスチック濾材と比べると親水性が高く、浄化に貢献する微生物が付着しやすくなり、その棲息環境を直ぐに造り出すことができる。そして、発泡ガラスの表面には微小な凹凸があるので、微生物が付着する表面積が広くなることによっても、微生物の付着が促される。したがって、生物酸化による汚濁物質の生物学的な分解のための環境も不足なく作られることになり、浄化機能を確実に高めることができるという点で有利となる。   In addition, since foamed glass is porous and has many irregularities, it has higher hydrophilicity than plastic filter media, and microorganisms that contribute to purification are easily attached, so that the habitat environment can be created immediately. Since the surface of the foam glass has minute irregularities, the adhesion of microorganisms is also promoted by increasing the surface area to which microorganisms adhere. Therefore, an environment for biological decomposition of pollutants due to biooxidation can be created without shortage, which is advantageous in that the purification function can be surely enhanced.

さらに、第１〜第３接触曝気槽１ａ，１ｂ，１ｃに発泡ガラスを投入することでその空隙はランダムとなり、人工的かつ規則的なハニカム状のプラスチック濾材を用いる場合に比べると、浮遊性物質の捕捉・捕集の効果を上げることができる。これにより、水の浄化機能がさらに一層増し、水の透明度も改善される。そして、ランダムな空隙を水が流れる過程においては、発泡ガラスの表面部分には溶存酸素が存在する好気状態部分と発泡ガラス内部の中心部分には溶存酸素が存在しない無酸素状態部分とがある。   Further, by introducing foamed glass into the first to third contact aeration tanks 1a, 1b, and 1c, the voids are random, which is a floating substance as compared with the case of using an artificial and regular honeycomb-shaped plastic filter medium. The effect of catching and collecting can be improved. This further increases the water purification function and improves the water transparency. In the process of water flowing through random voids, the surface portion of the foam glass has an aerobic state portion where dissolved oxygen exists and an oxygen-free portion where no dissolved oxygen exists at the center portion inside the foam glass. .

このため、発泡ガラス表面の好気状態部分では好気性微生物による硝化工程が行われ、水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素に変化（硝化）する。一方、発泡ガラスの中心部分は酸素の循環状態が悪く、溶存酸素が存在しない無酸素状態部分であるため、嫌気的微生物により脱膣工程が行われ、この硝酸性窒素が窒素ガスに変化する。これにより、有機物の酸化（硝化）と脱窒との両方を行うことができるので、槽設備を小型化することができるという利点がある。   For this reason, the nitrification process by an aerobic microorganism is performed in the aerobic state part of the foam glass surface, and ammonia nitrogen in water changes to nitrate nitrogen (nitrification). On the other hand, since the central portion of the foam glass is an oxygen-free portion where the oxygen circulation state is poor and no dissolved oxygen is present, a devaginating process is performed by anaerobic microorganisms, and the nitrate nitrogen is changed to nitrogen gas. Thereby, since both oxidation (nitrification) and denitrification of an organic substance can be performed, there exists an advantage that a tank installation can be reduced in size.

また、本実施形態において使用する発泡ガラスが、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または炭素化合物の少なくとも一つの発泡剤を含むものであることにより、接触材自身が弱アルカリである。したがって、この発泡ガラス接触材７によれば、アンモニア性窒素が硝酸性窒素に変化するときに起こる急激なｐＨ低下を防ぐことが可能である。これにより、本実施形態における水質浄化装置では、ｐＨ低下による硝化工程の阻害を防ぐことができるとともに、ｐＨを中性化する新たなアルカリ剤の投入は不要である。   Further, the foamed glass used in the present embodiment contains at least one foaming agent of an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound or a carbon compound, so that the contact material itself is weakly alkaline. Therefore, according to this foamed glass contact material 7, it is possible to prevent a rapid pH drop that occurs when ammoniacal nitrogen changes to nitrate nitrogen. Thereby, in the water purification apparatus in the present embodiment, it is possible to prevent the nitrification process from being hindered due to the pH drop, and it is not necessary to introduce a new alkaline agent that neutralizes the pH.

また、発泡ガラス接触材７として、発泡ガラスがネット状の袋に袋詰めされたものが、槽内に複数個投入される場合には、発泡ガラス単体で接触曝気槽に投入する場合と比較して、発泡ガラスの取り扱いが容易であり、装置が組み易く、メンテナンスが容易である。さらに、図２に示すように、発泡ガラス接触材７として、発泡ガラスがカートリッジ式の筒状篭１０に充填されたものが、槽内に複数個投入される場合には、発泡ガラス単体やネット状の袋への袋詰めの場合と比べて、筒状篭１０に詰めた発泡ガラス１１は筒状篭１０内で空隙を作ることができるため、浄化装置内の接触材の閉塞による汚水の流通の弊害を防ぐとともに、接触材の交換を容易にすることが可能となる。   Further, as the foam glass contact material 7, when foam glass is packed in a net-like bag, when a plurality of foam glass is put into the tank, it is compared with the case where the foam glass alone is put into the contact aeration tank. In addition, the handling of the foam glass is easy, the apparatus is easy to assemble, and the maintenance is easy. Further, as shown in FIG. 2, when a plurality of foamed glass contact materials 7 filled with foamed glass in a cartridge type cylindrical basket 10 are put into the tank, the foamed glass alone or the net Compared with the case of bagging into a cylindrical bag, the foamed glass 11 packed in the cylindrical basket 10 can create a void in the cylindrical basket 10, so that sewage is circulated due to the blocking of the contact material in the purification device. It is possible to prevent the adverse effects of the above and facilitate the replacement of the contact material.

本発明の水質浄化装置は、食品加工場などから排出される有機性の高い工場廃水を浄化して公共水域に排出するための装置として有用である。特に、本発明の水質浄化装置は、食品加工場などから出る有機性廃水でｐＨ２〜７、ｐＨ７〜１０、ｐＨ２〜１０の廃水処理に好適であり、梅工場などから排出される有機酸廃水（ｐＨ３程度）の処理では、特にｐＨを中性に調整することなく公共水域に排出できる基準ｐＨ５．８〜８．２にまで処理できる点で優れている。   The water quality purification apparatus of the present invention is useful as an apparatus for purifying highly organic factory wastewater discharged from food processing plants and the like and discharging it to public water areas. In particular, the water purification device of the present invention is suitable for wastewater treatment of pH 2-7, pH 7-10, pH 2-10 with organic wastewater from food processing plants, etc., and is an organic acid wastewater discharged from a plum factory ( In the treatment of about pH 3), it is excellent in that it can be treated to a standard pH of 5.8 to 8.2 that can be discharged into public water areas without adjusting the pH to neutral.

本発明の実施の形態における水質浄化装置を水、空気および汚泥の給排水系統とともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the water purification apparatus in embodiment of this invention with the water / air supply system of water, air, and sludge. カートリッジ式の筒状篭への発泡ガラスの充填状況を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the filling condition of the foam glass to a cartridge type cylindrical bag.

符号の説明Explanation of symbols

１ａ，１ｂ，１ｃ 接触曝気槽
２ｃ，２ｄ エアリフト管
３ エア供給管
３ａ−１，３ｂ−１，３ｃ−１ 散気管
３ａ−２，３ｂ−２，３ｃ−２ 逆洗管
３ａ−３，３ｂ−３，３ｃ−３ ドラフトチューブ管
４ 供給配管
５ 汚泥排出管
６ コンプレッサ
７ 発泡ガラス接触材
１０ 筒状篭
１１ 発泡ガラス 1a, 1b, 1c Contact aeration tank 2c, 2d Air lift pipe 3 Air supply pipe 3a-1, 3b-1, 3c-1 Air diffuser 3a-2, 3b-2, 3c-2 Backwash pipe 3a-3, 3b- 3, 3c-3 Draft tube pipe 4 Supply pipe 5 Sludge discharge pipe 6 Compressor 7 Foamed glass contact material 10 Tubular bowl 11 Foamed glass

Claims (3)

粒径５μｍ〜２００μｍのガラス粉粒体のみか、粒径５μｍ〜２００μｍのガラス粉粒体に粒径０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの磁器粉粒体、川砂、海砂あるいは石粉のいずれか一つ以上を組み合わせたものと、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または炭素化合物の少なくとも一つの発泡剤を混合して得られた混合物を６００℃〜１０００℃に加熱してガラス成分を溶融、発泡、焼成、粉砕および分級した見かけ比重０．３〜１．８、吸水率１５０〜３０％、粒径３０ｍｍ〜１００ｍｍ、気孔内部を考慮した比表面積が２，０００〜５，０００ｍ2／ｍ3 、弱アルカリの発泡ガラスであり、表面部分は溶存酸素が存在する好気状態であり、かつ中心部分は溶存酸素が存在しない無酸素状態である連続間隙構造の発泡ガラスを接触材とする槽を備え、前記発泡ガラス表面の好気状態部分では好気的微生物による硝化工程が行われ、この硝化工程においては前記発泡ガラス自身が弱アルカリであることによりアンモニア性窒素が硝酸性窒素に変化するときに起こる急激なｐＨ低下を防ぎ、前記発泡ガラスの中心の無酸素状態部分では嫌気的微生物による脱窒工程が行われ、一つの槽で硝化と脱窒の両方が行われる水質浄化装置。 Either glass particles with a particle size of 5 μm to 200 μm, or glass particles with a particle size of 5 μm to 200 μm, porcelain particles with a particle size of 0.5 mm to 5.0 mm, river sand, sea sand, or stone powder A mixture obtained by mixing the above and at least one foaming agent of an alkali metal compound, alkaline earth metal compound or carbon compound is heated to 600 ° C. to 1000 ° C. to melt and foam the glass component. Firing, pulverized and classified apparent specific gravity of 0.3 to 1.8, water absorption of 150 to 30%, particle size of 30 mm to 100 mm, specific surface area considering pores inside of 2,000 to 5,000 m 2 / m 3 , weak a foam glass of an alkali, the surface portion is aerobic condition exists dissolved oxygen, and the central portion is a contact material foam glass continuous pore structure which is oxygen-free the absence of dissolved oxygen Wherein the foam in the aerobic state portion of the glass surface is made nitrification step by aerobic microorganisms, ammonia nitrogen is changed to nitrate nitrogen by in this nitrification step wherein foam glass itself is slightly alkaline A water purification apparatus that prevents an abrupt pH drop that sometimes occurs, a denitrification step by anaerobic microorganisms is performed in the anoxic portion of the center of the foam glass, and both nitrification and denitrification are performed in one tank. 前記発泡ガラスは、メッシュサイズ２ｍｍ〜３０ｍｍのネット状の袋に、１〜２０ｋｇ袋詰めされたものが、前記槽内に複数個投入されていることを特徴とする請求項１記載の水質浄化装置。   2. The water purification apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the foamed glass packed into a net-like bag having a mesh size of 2 mm to 30 mm and packed in an amount of 1 to 20 kg is put in the tank. . 前記発泡ガラスは、メッシュサイズ２ｍｍ〜３０ｍｍで、一辺５０〜５００ｍｍあるいは直径５０〜５００ｍｍで、高さ３００〜１０００ｍｍからなるカートリッジ式の筒状篭に、１〜２０ｋｇ充填されたものが、前記槽内に複数個投入されていることを特徴とする請求項１記載の水質浄化装置。   The foam glass has a mesh size of 2 to 30 mm, a side of 50 to 500 mm or a diameter of 50 to 500 mm, and a cartridge type cylindrical basket having a height of 300 to 1000 mm filled with 1 to 20 kg. The water purification device according to claim 1, wherein a plurality of the water purification devices are introduced into the water purification device.
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