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JP2008194582A - Wastewater treatment method by foam centrifugation of food wastewater - Google Patents

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JP2008194582A
JP2008194582A JP2007030376A JP2007030376A JP2008194582A JP 2008194582 A JP2008194582 A JP 2008194582A JP 2007030376 A JP2007030376 A JP 2007030376A JP 2007030376 A JP2007030376 A JP 2007030376A JP 2008194582 A JP2008194582 A JP 2008194582A
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Japan
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wastewater
treatment method
wastewater treatment
microbubbles
bubble
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JP2007030376A
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Japanese (ja)
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Shu Takagi
周 高木
Toru Yoshizawa
徹 吉澤
Nobuyuki Haruta
信行 春田
Hirokazu Kawabata
浩和 川端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HARUTA KK
Toagosei Co Ltd
University of Tokyo NUC
Original Assignee
HARUTA KK
Toagosei Co Ltd
University of Tokyo NUC
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Abstract

【課題】少ない動力消費で、食品製造時等に排出される排水中の所定の物質を濃縮した相と希釈した相とに分離し、薬品等をできるだけ添加せずに、必要に応じて清流に流すことができるまでに排水を浄化しうる排水処理方法を提供する。また、上記の濃縮相を工程に戻して資源リサイクルすることもできる排水処理方法を提供する。さらには、大幅な設備投資や多大な運転コストを必要とせず、多量の排水を効率的に処理しうる排水処理方法を提供する。
【解決手段】排水に微小気泡を発生させ、排水中の気泡表面に付着可能な物質を前記微小気泡の表面に付着させて捕捉し、該微小気泡の集合体を取り出して遠心分離し、前記気泡表面に付着した物質を濃縮するとともに、一方前記排水を浄化する食品製造工程からの排水処理方法。
【選択図】なし
[PROBLEMS] To separate a predetermined substance in waste water discharged during food production, etc., into a concentrated phase and a diluted phase with less power consumption, and to stream as necessary without adding chemicals as much as possible. Provided is a wastewater treatment method capable of purifying wastewater before it can flow. Further, the present invention provides a wastewater treatment method in which the concentrated phase can be returned to the process for resource recycling. Furthermore, the present invention provides a wastewater treatment method capable of efficiently treating a large amount of wastewater without requiring a large capital investment and a large operation cost.
Microbubbles are generated in the drainage, and a substance that can adhere to the surface of the bubbles in the drainage is attached to the surface of the microbubbles and captured. The aggregate of the microbubbles is taken out and centrifuged, and the bubbles are collected. A wastewater treatment method from a food production process for concentrating substances adhering to the surface and purifying the wastewater.
[Selection figure] None

Description

本発明は食品排水を少ない動力消費で、外部からの薬剤添加等できるだけ行わずに浄化処理する排水処理方法に関する。   The present invention relates to a wastewater treatment method for purifying food wastewater with less power consumption and performing as little as possible addition of chemicals from the outside.

食品製造時の排水には蛋白質や糖質などを含有するものがある。それらの物質は排水中に溶解ないし懸濁浮遊している。これに対して例えば、蛋白質などの浮遊物質(Suspended Solid)を分離する方法として、限外濾過法や蒸発乾燥法などが挙げられる。しかし、これらの方法は食品製造の一般工程として採用するには多大な設備やエネルギーが必要となり、コストがかかりすぎる。食品製造時の排水処理として現実的ではない。また、薬剤を添加して排水中の溶解物質を凝集および沈殿させる方法は広く行われている。   Some effluents during food production contain proteins, sugars, and the like. These substances are dissolved or suspended in the waste water. On the other hand, as a method for separating suspended substances such as proteins, there are an ultrafiltration method, an evaporation drying method, and the like. However, these methods require a large amount of equipment and energy to be adopted as a general process for food production, and are too costly. It is not practical as wastewater treatment during food production. In addition, a method for aggregating and precipitating dissolved substances in waste water by adding a chemical is widely performed.

一方、昨今、環境保全への積極的な取り組みが要請されている。そのため食品排水という比較的環境負荷の小さいものであっても、極めて高度に浄化する処理システムの開発が望まれている。この場合、浄化処理後の排水に処理に用いた薬剤が微量でも混入することは好ましいこととはいえない。特に全有機炭素(TOC)濃度を低減させ、例えばCOD(化学的酸素要求量)やBOD(生物学的酸素要求量)において厳しい自然保護、環境汚染防止基準が課されるような地域にあっても、適合しうるよう排水を処理するシステムの構築が理想とされる。しかしながら、上述のとおり、従来の方法は排水についてこのような厳格な基準を満たさせることは難しく、実施上これを満足する処理システムはこれまで提案されていない。   On the other hand, active efforts for environmental conservation have been demanded recently. Therefore, it is desired to develop a treatment system that purifies water to a very high level even if it is a food wastewater with a relatively small environmental load. In this case, it is not preferable that the chemical used for the treatment is mixed even in a small amount in the waste water after the purification treatment. Especially in areas where the total organic carbon (TOC) concentration is reduced and, for example, COD (chemical oxygen demand) and BOD (biological oxygen demand) are subject to strict nature protection and environmental pollution prevention standards. However, it is ideal to construct a system for treating wastewater so that it can be adapted. However, as described above, it is difficult for the conventional method to satisfy such strict standards for drainage, and no treatment system that satisfies this has been proposed in practice.

食品排水として例えば、豆腐製造において排出される大豆ホエー排水が挙げられる。大豆ホエーは豆乳ににがりを添加し凝固させた後、できた豆腐から分離される液体分であり、大豆由来の蛋白質や糖質を含んでいる。
これに関連して、大豆ホエーを炭酸飲料として再利用する方法(特許文献1)や、凝固剤を添加して木綿豆腐等に加工すること(特許文献2)が提案されているが、いずれも薬剤等の添加を必要とする。また、豆腐製造において遠心分離を利用して所定の物質を分離した例もあるが(特許文献3〜6)、排水の全量を遠心分離により処理するには大規模な設備と多大なエネルギーが必要となる。上記の限外濾過などと同様に、排水処理方法として実際的ではない。
Examples of food wastewater include soybean whey wastewater discharged in tofu production. Soy whey is a liquid component separated from tofu after adding bittern to soy milk and solidifying it, and it contains protein and sugar derived from soybeans.
In relation to this, a method of reusing soybean whey as a carbonated beverage (Patent Document 1) and a method of adding a coagulant and processing it into cotton tofu (Patent Document 2) have been proposed. It is necessary to add drugs. In addition, there is an example in which a predetermined substance is separated using centrifugal separation in tofu production (Patent Documents 3 to 6), but large-scale equipment and enormous energy are required to process the entire amount of wastewater by centrifugation. It becomes. Similar to the ultrafiltration described above, it is not practical as a wastewater treatment method.

特開昭50−064465号公報Japanese Patent Laid-Open No. 50-064465 特開平04−218354号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-218354 特開昭52−130942号公報Japanese Patent Laid-Open No. 52-130942 特開昭53−121993号公報JP-A-53-121993 特開昭59−203462号公報JP 59-203462 A 特開平04−187695号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-187695

本発明は、少ない動力消費で、食品製造時等に排出される排水中の所定の物質を濃縮した相と希釈した相とに分離し、薬品等をできるだけ添加せずに、必要に応じて清流に流すことができるまでに排水を浄化しうる排水処理方法の提供を目的とする。また、上記の濃縮相を工程に戻して資源リサイクルすることもできる排水処理方法の提供を目的とする。さらには、大幅な設備投資や多大な運転コストを必要とせず、多量の排水を効率的に処理しうる排水処理方法の提供を目的とする。   The present invention separates a predetermined substance in waste water discharged at the time of food production etc. into a concentrated phase and a diluted phase with less power consumption, and if necessary, without adding chemicals etc. It aims at providing the waste water treatment method which can purify | clean waste water before it can be made to flow. It is another object of the present invention to provide a wastewater treatment method in which the concentrated phase can be returned to the process and recycled. It is another object of the present invention to provide a wastewater treatment method that can efficiently treat a large amount of wastewater without requiring a large capital investment and a large operating cost.

(1)排水に微小気泡を発生させ、排水中の気泡表面に付着可能な物質を前記微小気泡の表面に付着させて捕捉し、該微小気泡の集合体を取り出して遠心分離し、前記気泡表面に付着した物質を濃縮するとともに、一方前記排水を浄化することを特徴とする食品製造工程からの排水処理方法。
(2)前記気泡表面に付着可能な物質が蛋白質であることを特徴とする(1)に記載の排水処理方法。
(3)前記気泡表面に付着可能な物質が炭水化物であることを特徴とする(1)に記載の排水処理方法。
(4)前記排水が豆腐製造時に排出される大豆ホエー含有水であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の排水処理方法。
(5)前記遠心分離により、前記気泡表面に付着可能な物質を濃縮した相を泡沫層として、前記気泡表面に付着可能な物質を希釈した相を液層として分離することを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項に記載の排水処理方法。
(1) Microbubbles are generated in the drainage, and a substance capable of adhering to the surface of the bubbles in the drainage is attached to and captured on the surface of the microbubbles. The aggregate of the microbubbles is taken out and centrifuged, and the surface of the bubbles A method for treating wastewater from a food production process, wherein the substance adhering to the water is concentrated and the wastewater is purified.
(2) The wastewater treatment method according to (1), wherein the substance that can adhere to the bubble surface is a protein.
(3) The wastewater treatment method according to (1), wherein the substance that can adhere to the bubble surface is a carbohydrate.
(4) The waste water treatment method according to any one of (1) to (3), wherein the waste water is soybean whey-containing water discharged during the production of tofu.
(5) The centrifugal separation separates a phase in which the substance capable of adhering to the bubble surface is concentrated as a foam layer and a phase in which the substance capable of adhering to the bubble surface is diluted as a liquid layer (1) The wastewater treatment method according to any one of (4) to (4).

本発明の排水処理方法によれば、少ない動力消費で、排水中の所定の物質を濃縮した相と希釈した相とに分離し、薬剤等をできるだけ添加せずに排水を浄化することができ、必要に応じて厳しい環境汚染防止基準の課されるような地域の清流であっても流すことができるほどに浄化しうるという優れた効果を奏する。また、必要に応じて上記の濃縮相を食品製造工程に戻して再利用しうるものとし、資源リサイクルをも実現しうる。
さらに、本発明の排水処理方法は、食品製造工程からの排水の処理に適し、大幅な設備投資や多大な運転コストを必要とせず、多量の排水を効率的に処理する。
According to the wastewater treatment method of the present invention, with a small amount of power consumption, the predetermined substance in the wastewater can be separated into a concentrated phase and a diluted phase, and the wastewater can be purified without adding chemicals as much as possible. Even if it is a clear stream in a region where strict environmental pollution prevention standards are imposed, it has an excellent effect that it can be purified as needed. Further, if necessary, the concentrated phase can be returned to the food production process for reuse, and resource recycling can be realized.
Furthermore, the wastewater treatment method of the present invention is suitable for the treatment of wastewater from the food production process, and does not require a large facility investment or a large operation cost, and efficiently treats a large amount of wastewater.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の排水処理方法は、(i)排水に微小気泡を多数発生させ、その微小気泡を集合させる工程と、(ii)その気泡集合体を取り出して遠心分離し、所定の物質を希釈した相と、その物質を濃縮した相とに分離する工程とを有する。これにより、食品製造時等の排水を浄化することができ、好ましくは厳しい環境保護基準の課される地域の清流にも流すことができるほどに浄化する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The wastewater treatment method of the present invention includes (i) a step of generating a large number of microbubbles in the wastewater and collecting the microbubbles, and (ii) a phase in which the bubble aggregate is taken out and centrifuged to dilute a predetermined substance. And separating the material into a concentrated phase. This makes it possible to purify wastewater at the time of food production, etc., and preferably to such a degree that it can be flowed into clear streams in areas where strict environmental protection standards are imposed.

まず気泡集合体を形成する工程(i)について図1に基づいて説明する。
図1は、本発明の排水処理方法に用いられる装置の好ましい態様を模式的に示す装置図である(ただし本発明は本態様により限定して解釈されるものではない。)。この工程においては、まず、食品製造時等に排出された排水18が気泡塔2に容れられる。ここで気泡塔2は図示したもののような長さのある円筒形の気泡塔を用いることが好ましい。気泡塔の大きさは特に限定されないが、豆腐の工業生産において大豆ホエーを処理するようなときには、例えば気泡塔2の高さを500〜3000mmとすることが好ましく、より好ましくは1000〜2000mmであり、気泡塔2の断面直径を50〜150mmとすることが好ましく、75〜100mmがより好ましい。気泡塔の直径が大きすぎると、気泡集合体の流動が対流してしまい、浮上分離効果が得られなくなることがある。ここで気泡塔2はその長手方向を鉛直線方向にして設置し、頂部19により密閉した状態とすることが好ましい。このように密閉状態とすることで、後述する微小気泡17を効果的に集合させ良好な気泡集合体層12を形成することができるとともに遠心分離機本体16への移送効率を高めることができる。
First, the step (i) of forming the bubble aggregate will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is an apparatus diagram schematically showing a preferred embodiment of an apparatus used in the wastewater treatment method of the present invention (however, the present invention is not construed as being limited by this embodiment). In this step, first, waste water 18 discharged during food production or the like is stored in the bubble column 2. The bubble column 2 is preferably a cylindrical bubble column having a length as shown in the figure. The size of the bubble column is not particularly limited, but when processing soy whey in the industrial production of tofu, for example, the height of the bubble column 2 is preferably 500 to 3000 mm, more preferably 1000 to 2000 mm. The cross-sectional diameter of the bubble column 2 is preferably 50 to 150 mm, more preferably 75 to 100 mm. If the diameter of the bubble column is too large, the flow of bubble aggregates may convect and the floating separation effect may not be obtained. Here, it is preferable that the bubble column 2 is installed with its longitudinal direction set to the vertical direction and sealed by the top 19. In this sealed state, the microbubbles 17 described later can be effectively gathered to form a good bubble aggregate layer 12 and the transfer efficiency to the centrifuge main body 16 can be increased.

気泡塔2に仕込む排水18の量は特に限定されないが、図示したような縦長の円筒形気泡塔を用いるときには、例えば、気泡塔の高さの1/5〜2/3の高さまで排水を仕込むことが好ましく、1/4〜2/3がより好ましい。そしてこの排水18は送液配管4によって循環されている。詳しくは、排水18が循環方向pに向けて配管4内を送液ポンプ3により送られ、ベンチュリ管状の微小気泡発生手段1を経て、気泡塔2内に戻される。このとき、循環する排水と、別配管27内をコンプレッサー9により空気流通方向qに向けて送られてくる空気とが、微小気泡発生手段1中で混合され、これにより気泡塔2内に良好な気泡17を発生させることができる。発生した微小気泡17は気泡塔2内の液体層11を通過して排水の表面(排水と泡沫の界面)13上に徐々に集合して気泡集合体層12を形成する(ただし、界面13は図示したもののように明確なものでなくてもよい。)。さらに上記の排水循環及び空気との混合を行い、微小気泡発生手段1より微小気泡を送りつづければ、気泡集合体層12は高さを増していき、気泡塔2の頂部19に近づいていく。気泡集合体を形成するときの温度は特に限定されず、例えば10〜80℃で行うことが好ましく、20〜70℃がより好ましい。
ここで、上記の排水循環のための配管4及び空気を送るための配管27には、必要に応じて流量計5、圧力計6、バルブ8などを設けることが好ましい。
The amount of the drainage 18 charged into the bubble column 2 is not particularly limited, but when using a vertically long cylindrical bubble column as shown, for example, the drainage is charged to a height of 1/5 to 2/3 of the height of the bubble column. Is preferable, and 1/4 to 2/3 is more preferable. The drainage 18 is circulated by the liquid feeding pipe 4. Specifically, the drainage 18 is sent through the pipe 4 by the liquid feed pump 3 in the circulation direction p, and returned to the bubble column 2 through the venturi-shaped microbubble generating means 1. At this time, the circulated waste water and the air sent in the separate pipe 27 in the air flow direction q by the compressor 9 are mixed in the micro-bubble generating means 1, so that the inside of the bubble column 2 is good. Bubbles 17 can be generated. The generated microbubbles 17 pass through the liquid layer 11 in the bubble column 2 and gradually gather on the drainage surface (drainage / foam interface) 13 to form the bubble aggregate layer 12 (however, the interface 13 is It doesn't have to be as clear as the one shown.) Furthermore, if the above-mentioned drainage circulation and mixing with air are performed and the microbubbles are continuously sent from the microbubble generating means 1, the bubble aggregate layer 12 increases in height and approaches the top 19 of the bubble column 2. . The temperature at which the bubble aggregate is formed is not particularly limited. For example, the temperature is preferably 10 to 80 ° C, and more preferably 20 to 70 ° C.
Here, it is preferable to provide a flow meter 5, a pressure gauge 6, a valve 8, and the like as necessary in the pipe 4 for drainage circulation and the pipe 27 for sending air.

ここで、微小気泡発生手段1について詳しく説明する。微小気泡発生手段1は循環させた排水と空気とを混合し、気泡塔内に微小気泡を発生させることができれば特に限定されない。例えば、特開2003−230824号公報に記載された、(a)液体を導入する液体導入部と、(b)導入される液体に気体を混入する気体導入部と、(c)混入された気体から多数の微小気泡を生成させる微小気泡生成部と、(d)発生した多数の微小気泡の放出口とを有し、(e)該液体は界面活性剤を含んでおり、該界面活性剤の作用により該微小気泡生成部で生成された多数の微小気泡の合体を抑制しながら該微小気泡を放出させることができるものを用いることができる。   Here, the microbubble generating means 1 will be described in detail. The microbubble generating means 1 is not particularly limited as long as the circulated waste water and air can be mixed to generate microbubbles in the bubble column. For example, as described in JP-A-2003-230824, (a) a liquid introduction part for introducing a liquid, (b) a gas introduction part for mixing a gas into the introduced liquid, and (c) a mixed gas And (d) a discharge port for a large number of generated microbubbles, and (e) the liquid contains a surfactant, It is possible to use a device capable of releasing the microbubbles while suppressing coalescence of a large number of microbubbles generated by the microbubble generating unit by the action.

図2は微小気泡発生手段1の好ましい実施態様を模式的に示す拡大断面図である。図示した微小気泡発生手段は、ノズル本体101とそこに流体連通可能に連結された末広ノズル部102とを有している。ノズル本体101は略円筒状の形状を有しており、ノズル本体の内壁で囲まれる空間も円筒状を有していることが好ましい。ノズル本体101の先端側は開口状となっており末広ノズル102と連結されている。ノズル本体101の基端側には排水循環用の配管4が連結されている。そしてノズル本体101の底部には気体を導入する気体流通配管27が挿通されている。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a preferred embodiment of the microbubble generator 1. The illustrated microbubble generating means includes a nozzle body 101 and a divergent nozzle portion 102 connected to the nozzle body 101 so as to be in fluid communication therewith. The nozzle main body 101 has a substantially cylindrical shape, and the space surrounded by the inner wall of the nozzle main body preferably has a cylindrical shape. The front end side of the nozzle body 101 has an opening shape and is connected to the divergent nozzle 102. A drain circulation pipe 4 is connected to the base end side of the nozzle body 101. A gas circulation pipe 27 for introducing gas is inserted through the bottom of the nozzle body 101.

図示した末広ノズル102は、流れ方向に断面積が初め小さくなった後に次第に大きくなるノズルであり、ベンチュリ管に類似した形状を有している。末広ノズル102は、ノズル本体101の先端側の開口部に流体連通可能に連結される基端部108と、気液混合流体を放出する放出口を構成する先端部109とを有している。末広ノズル102の基端部108には、流断面積を絞った絞り部が形成されており、絞り部によって形成されたスロート110を通過すると、内壁は連続状に拡径していく。末広ノズル102の内壁で囲まれた空間、好ましくは略円錐形状の空間が良好な微小気泡を発生させる。   The illustrated divergent nozzle 102 is a nozzle that gradually increases after the cross-sectional area first decreases in the flow direction, and has a shape similar to a Venturi tube. The divergent nozzle 102 has a proximal end portion 108 that is connected to an opening portion on the distal end side of the nozzle body 101 so that fluid communication is possible, and a distal end portion 109 that constitutes a discharge port that discharges the gas-liquid mixed fluid. A narrowed portion with a reduced flow cross-sectional area is formed at the base end portion 108 of the divergent nozzle 102. When the throat 110 formed by the narrowed portion is passed, the inner wall diameter continuously increases. A space surrounded by the inner wall of the divergent nozzle 102, preferably a substantially conical space, generates good microbubbles.

略円錐形状の空間111は側面視において、拡がり角θを40°未満にすることが実際的であり、20°以下とすることが好ましく、10°以下とすることがより好ましく、6°程度にすることが特に好ましい。拡がり角θが大きすぎると放出口近傍で流れの剥離が起きてしまい、流れに対する抵抗が大きくなることがある。そうなると、それだけノズルの入口の圧力を高くする必要があり、動力を余分に使うことになる。すなわち、拡がり角θを狭くすることにより、省エネルギー性に優れる点で好ましい。なお図示した実施形態の末広ノズル102では、その内部空間111の内壁を側面視(もしくは断面視)において直線状、つまり内部空間の形状を円錐状としたが、例えば、側面視(もしくは断面視)において内部壁が緩やかな湾曲面になるように形成してもよい。
スロート部110の最狭位置の孔の直径(スロート孔径)φは特に限定されない。例えば加工性を考慮し1mm以上とすることが実際的である。上限についても特に限定されず、例えば処理する排水の量により定めればよく、通常約100mm以下のものを用いることが実際的であり、大口径配管による大量処理を考慮して250mm以下の範囲のものとしてもよい。
排水の流量Vp(循環方向p)は特に限定されないが、スロート部を通過する流速を9〜20m/s程度とすることが好ましい。空気の流量Vq(空気流通方向q)は特に限定されないが、水に対する体積比率として1〜50%程度とすることが好ましい。
上述のように、拡がり角θ、スロート孔径φ、排水流量Vp、及び空気の流量Vqは処理する排水の量等により適宜定めればよく特に限定されるものではないが、これらの値を所定の範囲にすることで微小気泡17として一層良好なマイクロバブルを次々に多数発生させ送り込むことができる。マイクロバブルの大きさは特に限定されないが、その直径がマイクロメートルサイズであることが好ましく、平均直径10〜500μm程度であることが好ましい。
In the side view, the substantially conical space 111 is practically less than 40 °, preferably 20 ° or less, more preferably 10 ° or less, and about 6 °. It is particularly preferable to do this. If the divergence angle θ is too large, flow separation may occur in the vicinity of the discharge port, and resistance to the flow may increase. As a result, it is necessary to increase the pressure at the inlet of the nozzle, and power is used excessively. That is, it is preferable in that the energy saving property is excellent by narrowing the spread angle θ. In the divergent nozzle 102 of the illustrated embodiment, the inner wall of the inner space 111 is linear in side view (or sectional view), that is, the shape of the inner space is conical, but for example, in side view (or sectional view) The inner wall may be formed to have a gently curved surface.
The diameter (throat hole diameter) φ of the narrowest hole of the throat portion 110 is not particularly limited. For example, considering the workability, it is practical to set it to 1 mm or more. The upper limit is not particularly limited, and may be determined by, for example, the amount of wastewater to be treated. Usually, it is practical to use one having a size of about 100 mm or less. It may be a thing.
The flow rate Vp (circulation direction p) of the waste water is not particularly limited, but the flow rate passing through the throat portion is preferably about 9 to 20 m / s. The air flow rate Vq (air flow direction q) is not particularly limited, but is preferably about 1 to 50% as a volume ratio to water.
As described above, the divergence angle θ, the throat hole diameter φ, the drainage flow rate Vp, and the airflow rate Vq are not particularly limited as long as they are appropriately determined depending on the amount of wastewater to be treated. By making it into the range, it is possible to generate and send many better microbubbles one after another as the microbubbles 17. The size of the microbubbles is not particularly limited, but the diameter is preferably a micrometer size, and the average diameter is preferably about 10 to 500 μm.

排水流通配管4はポンプ3を介して気泡塔2に流体連通連結されており(図1参照)、加圧された排水がノズル101内に導入されることが好ましい。気体を導入する気体導入管27は、ノズル本体101の底壁を貫通して、ノズル本体101の長さ方向(流体の流方向)に平行して延出していることが好ましく、スロート110を通る仮想軸線113上に延設していることが好ましい。このようにすることで、気体導入管27の先端の空気出口114を、末広ノズル102の基端部108の開口に臨ませ、良好な微小気泡の発生を促すことができる。   The drainage circulation pipe 4 is fluidly connected to the bubble column 2 via the pump 3 (see FIG. 1), and it is preferable that pressurized wastewater is introduced into the nozzle 101. The gas introduction pipe 27 for introducing gas preferably penetrates the bottom wall of the nozzle body 101 and extends parallel to the length direction (fluid flow direction) of the nozzle body 101, and passes through the throat 110. It is preferable to extend on the virtual axis 113. By doing so, the air outlet 114 at the distal end of the gas introduction tube 27 can face the opening of the proximal end portion 108 of the divergent nozzle 102, and the generation of good microbubbles can be promoted.

ノズル本体101と末広ノズル102とを別体の部材から構成し、枠体117により連結したものを図示したが、これらを一体の一つの部材から構成してもよい。そして図示した態様においては、取り付け具118により気泡塔2に微小気泡発生手段1(ノズル本体101、末広ノズル102、枠体117)を接合している。ノズル本体101の構成部材は金属製(例えばステンレス製)であることが好ましく、末広ノズル102の構成部材はプラスチック製(例えばアクリル樹脂製)であることが好ましい。ただしこれらの材質は限定されるものではない。   Although the nozzle main body 101 and the divergent nozzle 102 are configured by separate members and connected by a frame body 117, they may be configured by a single integrated member. In the illustrated embodiment, the microbubble generator 1 (nozzle body 101, divergent nozzle 102, frame body 117) is joined to the bubble column 2 by the attachment 118. The constituent member of the nozzle body 101 is preferably made of metal (for example, stainless steel), and the constituent member of the divergent nozzle 102 is preferably made of plastic (for example, acrylic resin). However, these materials are not limited.

本発明の排水処理方法に用いられる排水は、好ましくは食品製造時に排出される排水であり、微小気泡に付着可能な物質を含有するものである。微小気泡に付着可能な物質としては、液中浮遊物質(SS)が挙げられ、浮遊物質は有機化合物のみならず、無機化合物、それらの複合化合物の固形分を含むものである。なかでも、食品製造時に排出される蛋白質、炭水化物、脂質、食品微粉末(例えば、平均粒子径10μm以下のもの)などが挙げられる。   The wastewater used in the wastewater treatment method of the present invention is preferably wastewater discharged during food production and contains a substance that can adhere to microbubbles. Examples of substances that can adhere to the microbubbles include suspended substances in liquid (SS). The suspended substances include not only organic compounds but also solids of inorganic compounds and complex compounds thereof. Among them, proteins, carbohydrates, lipids, food fine powders (for example, those having an average particle size of 10 μm or less) and the like that are discharged during food production can be mentioned.

例えば、豆腐製造時に排出される大豆ホエーには、蛋白質及び炭水化物の固形分が含まれており、通常、水溶性成分は水中に溶解しており、非水溶性成分は水中に浮遊し分散している。また、乳製品の製造時にも同様の排水が排出される。また米のとぎ汁は炭水化物を含有する。本発明の排水処理方法においては、上述の排水を浄化処理することができ、なかでも固形分を含む排水を処理することが好ましく、豆腐製造時に排出される大豆ホエーを処理することがより好ましい。大豆ホエーに含まれる固形分の含有量は、製造する豆腐の種類や量等により異なるが、固形分を10〜15%の範囲で含有する大豆ホエーが一般的である。   For example, soybean whey discharged during the production of tofu contains solids of protein and carbohydrates. Usually, water-soluble components are dissolved in water and water-insoluble components are suspended and dispersed in water. Yes. Similar wastewater is also discharged during the manufacture of dairy products. Rice soup also contains carbohydrates. In the wastewater treatment method of the present invention, the above-mentioned wastewater can be purified, and wastewater containing solids is preferably treated, and soy whey discharged during tofu production is more preferred. The content of solids contained in soy whey varies depending on the type and amount of tofu to be produced, but soy whey containing 10% to 15% solids is common.

本発明に排水処理方法により大豆ホエーを処理するとき、その排水が製造直後(排出直後)のものであっても、その後一定期間保管したものであってもよい。大豆ホエーに含まれる蛋白質等は保管により変質することもあるが、本発明の排水処理方法によれば、そのように排水の状態に変化が生じたときにも、効果的に固形分等を濃縮した相と希釈した相とに分離することができ、良好な処理を行うことができる。なお、排水にはpH調整剤等の添加剤を含有させてもよく、例えば上述した微小気泡集合体の形成をコントロールするために適宜添加剤を含有させてもよい。   When soybean whey is treated by the wastewater treatment method of the present invention, the wastewater may be stored immediately after production (immediately after discharge) or stored for a certain period thereafter. Proteins, etc. contained in soy whey may be altered by storage, but according to the wastewater treatment method of the present invention, solids etc. are effectively concentrated even when the state of wastewater changes as such. Phase and diluted phase can be separated, and good treatment can be performed. The waste water may contain an additive such as a pH adjuster. For example, an additive may be appropriately added to control the formation of the above-described microbubble aggregate.

本発明の排水処理方法においては、上記のようにして気泡塔2に形成した微小気泡集合体の少なくとも一部を取出し、遠心分離を行う。この工程について図1に基づいて説明する(但し本発明はこの態様により限定して解釈されるものではない。)。気泡塔2に形成された微小気泡集合体12は、吸引ポンプ(図示せず)により、少しずつ吸引管15を通じて吸引方向rに向けて取り出される。このとき、吸引管15は遠心分離機本体16に接続され、さらにその遠心分離機本体16は捕集容器32に接続されている。このようにして泡沫遠心分離システム(吸引管15、遠心分離機本体16、捕集容器32)全体にわたり、微小気泡集合体12が流れるようにすることが好ましい。   In the wastewater treatment method of the present invention, at least a part of the microbubble aggregate formed in the bubble column 2 as described above is taken out and centrifuged. This process will be described with reference to FIG. 1 (however, the present invention is not construed as being limited by this embodiment). The microbubble aggregate 12 formed in the bubble column 2 is taken out gradually in the suction direction r through the suction pipe 15 by a suction pump (not shown). At this time, the suction tube 15 is connected to the centrifuge main body 16, and the centrifuge main body 16 is further connected to the collection container 32. Thus, it is preferable that the microbubble aggregate 12 flows over the entire foam centrifuge system (the suction tube 15, the centrifuge main body 16, and the collection container 32).

この泡沫遠心分離システムにおいて各部材の接続は通常の接合具によればよい。ここで遠心分離機本体16は軸棒27を有し、この軸棒27が支柱23に回動可能に設置されており、軸棒27が回転駆動機(図示せず)に接続されている。この回転駆動機(モーター等)により遠心分離機本体16が回転する。図示した泡沫遠心分離システムにおいては、支柱23及び捕集容器32が基板28に設置され固定されている。   In this foam centrifuge system, each member may be connected by a normal connector. Here, the centrifuge main body 16 has a shaft rod 27. The shaft rod 27 is rotatably installed on the support column 23, and the shaft rod 27 is connected to a rotary drive (not shown). The centrifuge main body 16 is rotated by this rotary drive (motor or the like). In the foam centrifuge system shown in the figure, the support column 23 and the collection container 32 are installed and fixed on the substrate 28.

吸引管15により取り出された気泡集合体は遠心分離機本体16に送られる。遠心分離機本体は回転方向tもしくはuに回転して、内部の気泡集合体を遠心分離することができる。このとき、遠心分離機本体16内部の気泡集合体は遠心分離されながら、後から流入してくる気泡集合体の押し出し力により移動方向sに向けて徐々に移動し、捕集容器32の底部に捕集される。捕集容器32内では、排水18に含まれる微小気泡の表面に付着可能な物質が濃縮された遠心分離後泡沫層24と、微小気泡の表面に付着可能な物質が希釈された遠心分離後液体層26とに分離され捕集される。遠心分離時の温度は特に限定されず、例えば10〜80℃で行うことが好ましく、20〜70℃がより好ましい。   The bubble aggregate taken out by the suction tube 15 is sent to the centrifuge main body 16. The centrifuge body can rotate in the rotation direction t or u to centrifuge the bubble aggregate inside. At this time, the bubble aggregate inside the centrifuge body 16 is gradually moved toward the moving direction s by the pushing force of the bubble aggregate flowing in later, and is moved to the bottom of the collection container 32 while being centrifuged. It is collected. In the collection container 32, the post-centrifugation foam layer 24 in which the substance that can adhere to the surface of the microbubbles contained in the drainage 18 is concentrated, and the post-centrifugal liquid in which the substance that can adhere to the surface of the microbubbles is diluted. Separated into layer 26 and collected. The temperature at the time of centrifugation is not specifically limited, For example, it is preferable to carry out at 10-80 degreeC, and 20-70 degreeC is more preferable.

遠心分離機本体16の大きさは特に限定されず、処理する排水の量等により適宜選定すればよいが、大豆ホエーの工業生産における処理を考慮したとき、例えば直径100〜300mmが好ましく、150〜200mmがより好ましい。長さは150〜500mmが好ましく、200〜400mmがより好ましい。遠心分離機本体の回転による遠心力は特に限定されるものではなく、処理する排水の種類や濃度等に応じて適宜調節することができるが、例えば遠心力2〜20Gとなるよう回転させることが好ましい。   The size of the centrifuge main body 16 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the amount of wastewater to be treated. However, when considering the treatment in the industrial production of soybean whey, for example, a diameter of 100 to 300 mm is preferable, and 150 to 200 mm is more preferable. The length is preferably 150 to 500 mm, more preferably 200 to 400 mm. The centrifugal force due to the rotation of the centrifuge body is not particularly limited and can be adjusted as appropriate according to the type and concentration of the wastewater to be treated. For example, the centrifugal force can be rotated to 2 to 20 G. preferable.

捕集容器32に捕集された遠心分離後泡沫層24と、遠心分離後液体層26とは、図示したもののように2層に分かれて分離されるため、容易にそれぞれを分離して回収することができる。   Since the post-centrifugation foam layer 24 and the post-centrifugation liquid layer 26 collected in the collection container 32 are separated into two layers as shown in the figure, each is easily separated and recovered. be able to.

気泡表面に付着可能な物質の濃度についていうと、遠心分離を行う前の気泡集合体12において、排水18に比べ気泡表面に付着可能な物質を濃縮していてもよいが、ここでは気泡集合体が取り出されればよく濃縮されていなくてもよい。   Regarding the concentration of the substance that can adhere to the bubble surface, the substance that can adhere to the bubble surface may be concentrated in the bubble assembly 12 before the centrifugal separation, compared to the drainage 18. If it is taken out, it does not need to be concentrated.

そして、濃縮泡沫24における気泡表面に付着可能な物質の遠心分離後濃縮率は、3倍以下の濃縮率であることが実際的であり、その範囲で通常実用上の利点を有する。これに対し、希釈液体26における気泡表面に付着可能な物質の遠心分離後希釈率は、0.3以上の希釈率であることが実際的であり、その範囲で通常実用上の利点を有する。ここで、遠心分離後濃縮率は、「遠心分離後の泡沫24のTOCの質量濃度」を「気泡塔内に仕込んだ排水18のTOCの質量濃度」で除した値と定義する。遠心分離後希釈率は、「遠心分離後の液体26のTOCの質量濃度」を「気泡塔内に仕込んだ排水18のTOCの質量濃度」で除した値と定義する。   And it is practical that the concentration rate after the centrifugation of the substance which can adhere to the bubble surface in the concentration foam 24 is the concentration rate of 3 times or less, and it has a practical advantage in the range. On the other hand, the post-centrifugation dilution rate of the substance that can adhere to the bubble surface in the diluted liquid 26 is practically a dilution rate of 0.3 or more, and usually has practical advantages in that range. Here, the concentration ratio after centrifugation is defined as a value obtained by dividing “mass concentration of TOC of foam 24 after centrifugation” by “mass concentration of TOC of waste water 18 charged in the bubble column”. The dilution ratio after centrifugation is defined as a value obtained by dividing “mass concentration of TOC of liquid 26 after centrifugation” by “mass concentration of TOC of waste water 18 charged in the bubble column”.

このように、本発明の排水処理方法によれば、浮遊物質(SS)等を濃縮した濃縮泡沫24と、それを希釈した希釈液体26とを分離し、容易にそれぞれを回収しうる。これにより希釈液体26は例えば浄化槽のような排水浄化処理によりTOC濃度を希釈し浄化した排水として廃液できる。そして上記の濃縮後泡沫24については例えば有機肥料、堆肥や飼料等に活用してもよく、また食品製造に用いうるものである場合には製造工程に戻してリサイクルしてもよい。この場合、濃縮後の泡沫24は時間経過とともに液化するが、消泡剤を加えて液化を促進してもよい。   Thus, according to the wastewater treatment method of the present invention, the concentrated foam 24 obtained by concentrating suspended solids (SS) and the like and the diluted liquid 26 obtained by diluting the concentrated foam 24 can be separated and easily recovered. As a result, the diluted liquid 26 can be drained as wastewater that has been purified by diluting the TOC concentration by a wastewater purification process such as a septic tank. The above-mentioned concentrated foam 24 may be used for, for example, organic fertilizer, compost or feed, and may be recycled after returning to the manufacturing process if it can be used for food production. In this case, the concentrated foam 24 liquefies with time, but an antifoaming agent may be added to promote liquefaction.

本発明について実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより限定して解釈されるものではない。   The present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention should not be construed as being limited thereby.

図1に示した装置により以下のようにして大豆ホエー排水の処理を行った。
温度58℃、pH5.6の大豆ホエー排水18を気泡塔2(直径100mm、高さ1500mmの円筒形気泡塔)に仕込んだ。そして、ホエー排水を配管4を通して循環させ、別配管27から送り込んだ空気とベンチュリ管状の微小気泡発生手段1(拡がり角θ:6°、スロート孔径φ:3mm)で混合し、気泡塔2に供給した。このとき、ホエー排水の循環流量Vpを6.7[L/min]、空気流量Vqを0.6[L/min]とした。実験開始より、約10分後に泡沫遠心分離機本体16(直径140mm、長さ300mmの横型のものを用い、遠心力を6Gとした。)に気泡集合体が移動し始めた。
The apparatus shown in FIG. 1 was used to treat soybean whey wastewater as follows.
A soybean whey waste water 18 having a temperature of 58 ° C. and a pH of 5.6 was charged into a bubble column 2 (a cylindrical bubble column having a diameter of 100 mm and a height of 1500 mm). Then, the whey drainage is circulated through the pipe 4, mixed with the air sent from the other pipe 27 by the venturi-shaped microbubble generating means 1 (expansion angle θ: 6 °, throat hole diameter φ: 3 mm), and supplied to the bubble column 2. did. At this time, the circulation flow rate Vp of the whey drainage was set to 6.7 [L / min], and the air flow rate Vq was set to 0.6 [L / min]. About 10 minutes after the start of the experiment, the bubble aggregate started to move to the foam centrifuge body 16 (a horizontal type having a diameter of 140 mm and a length of 300 mm was used, and the centrifugal force was 6 G).

次いで、気泡塔の気泡集合体12は、連続的に吸引管15を通って、泡沫遠心分離機本体16に移動してきた。約14分後に泡沫遠心分離機から、濃縮した泡沫24と、TOC濃度の薄い液体26とに分離され、流れ出始めた。
濃縮泡沫24における遠心分離後濃縮率は約1.7倍であり、希釈液体26の遠心分離後希釈率は約0.6倍であった。この結果から、本発明の排水処理方法により、効率的に大豆ホエー排水の浮遊物質の濃縮分離及び浄化処理ができることが分かる。
Subsequently, the bubble aggregate 12 in the bubble column has moved continuously through the suction tube 15 to the foam centrifuge body 16. After about 14 minutes, it was separated from the foam centrifuge into a concentrated foam 24 and a liquid 26 having a low TOC concentration, and started to flow out.
The concentration rate after centrifugation in the concentrated foam 24 was about 1.7 times, and the dilution rate after centrifugation of the diluted liquid 26 was about 0.6 times. From this result, it can be seen that the wastewater treatment method of the present invention can efficiently concentrate and purify suspended solids in soybean whey wastewater.

図1は、本発明の排水処理方法に用いられる装置の好ましい態様を模式的に示す装置図である。FIG. 1 is an apparatus diagram schematically showing a preferred embodiment of an apparatus used in the wastewater treatment method of the present invention. 微小気泡発生手段の好ましい実施態様を模式的に示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows typically the preferable embodiment of a microbubble generating means.

符号の説明Explanation of symbols

1 微小気泡発生手段
2 気泡塔
3 送液ポンプ
4 排水流通配管
5 流量計
6 圧力計
8 バルブ
9 コンプレッサー
11 液体層(排水層)
12 気泡集合体(気泡集合体層)
13 排水の表面(液層と気泡集合体層との界面)
15 吸引管
16 遠心分離機本体
17 微小気泡
18 排水(大豆ホエー)
19 気泡塔の頂部
23 支柱
24 濃縮泡沫層
26 希釈液体層
27 軸棒
28 基板
32 捕集容器
101 ノズル本体
102 末広ノズル
108 末広ノズルの基端部
109 末広ノズルの先端部
110 末広ノズルのスロート部
111 末広ノズル中央部の空間
113 仮想軸線
114 空気出口
117 枠体
118 固定具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microbubble generation means 2 Bubble tower 3 Liquid feed pump 4 Drainage distribution piping 5 Flowmeter 6 Pressure gauge 8 Valve 9 Compressor 11 Liquid layer (drainage layer)
12 Bubble aggregate (bubble aggregate layer)
13 Surface of drainage (interface between liquid layer and bubble aggregate layer)
15 Suction tube 16 Centrifuge body 17 Microbubbles 18 Drainage (soybean whey)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Top part of bubble column 23 Support | pillar 24 Concentrated foam layer 26 Diluted liquid layer 27 Axis rod 28 Substrate 32 Collection container 101 Nozzle main body 102 End wide nozzle 108 Base end part of end wide nozzle 109 End part of end wide nozzle 110 End part of end wide nozzle Space at the center of the divergent nozzle 113 Virtual axis 114 Air outlet 117 Frame 118 Fixing tool

Claims (5)

排水に微小気泡を発生させ、排水中の気泡表面に付着可能な物質を前記微小気泡の表面に付着させて捕捉し、該微小気泡の集合体を取り出して遠心分離し、前記気泡表面に付着した物質を濃縮するとともに、一方前記排水を浄化することを特徴とする食品製造工程からの排水処理方法。   Microbubbles are generated in the drainage, and a substance that can adhere to the surface of the bubbles in the drainage is attached to the surface of the microbubbles and captured. The aggregate of the microbubbles is taken out, centrifuged, and attached to the surface of the bubbles. A method for treating waste water from a food production process, wherein the material is concentrated and the waste water is purified. 前記気泡表面に付着可能な物質が蛋白質であることを特徴とする請求項1に記載の排水処理方法。   The wastewater treatment method according to claim 1, wherein the substance that can adhere to the bubble surface is a protein. 前記気泡表面に付着可能な物質が炭水化物であることを特徴とする請求項1に記載の排水処理方法。   The wastewater treatment method according to claim 1, wherein the substance that can adhere to the bubble surface is a carbohydrate. 前記排水が豆腐製造時に排出される大豆ホエー含有水であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の排水処理方法。   The wastewater treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the wastewater is soybean whey-containing water discharged during tofu production. 前記遠心分離により、前記気泡表面に付着可能な物質を濃縮した相を泡沫層として、前記気泡表面に付着可能な物質を希釈した相を液層として分離することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の排水処理方法。   5. The centrifugal separation separates a phase in which a substance capable of adhering to the bubble surface is concentrated as a foam layer and a phase in which the substance capable of adhering to the bubble surface is diluted as a liquid layer. The wastewater treatment method according to any one of the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105492977A (en) * 2013-02-06 2016-04-13 能源解决方案公司 Fluid treatment methods and systems
JP2017131893A (en) * 2017-05-15 2017-08-03 住友精密工業株式会社 Method and system for treating high-concentration organic wastewater

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