CN101274809B

CN101274809B - 有机性排水的处理装置

Info

Publication number: CN101274809B
Application number: CN2008100880415A
Authority: CN
Inventors: 安池友时; 山田聪; 田中伦明
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: TW200848375A; CN101274809A; TWI494281B; JP5223219B2; JP2008246386A

Abstract

本发明的有机性排水的处理装置，在第1生物处理反应槽1中对有机性排水进行生物处理，在第1浮选槽2中对生物处理水无凝集地进行浮选分离。在第2生物处理反应槽3、8中对第1浮选槽2的分离水进行生物处理之后，进行固液分离。即便对于第1生物处理反应槽的处理水中的微生物体无凝集地进行固液分离，只要是浮选分离方式，则可充分地将所述微生物体分离并去除，因不使用凝集剂，所以可避免产生第2段生物处理反应槽中的有机物负荷增加以及凝集剂析出这些问题，而且也可减小装置设置面积以及曝气量。

Description

有机性排水的处理装置

技术领域

本发明涉及一种含有溶解性有机物的有机性排水的处理装置，特别是涉及一种下述有机性排水的处理装置，即，在设为2段的生物处理反应槽中对含有溶解性有机物的排水进行生物处理时，不仅可维持处理水的水质且减轻生物处理负荷，而且可减小装置设置面积。

背景技术

在有机性排水的处理中，一般实施生物处理，具体来说是采用活性污泥法(activated sludge process)及生物膜法(biofilm process)。在此类生物处理中，近年来，为了减轻环境负荷或通过回收水来节水，需要进一步经过高度处理的处理水。

为了提高生物处理水的水质，以前提出一种将生物处理反应槽分割成多段的多段式生物处理装置(例如，日本专利特开昭55-28759号公报、日本专利特开2000-42584号公报)。与1段式的生物处理装置相比，多段式的生物处理装置可获得水质更高的处理水。

然而，在仅将生物处理反应槽设为多段的常规的多段式生物处理装置中，可获得水质比1段式生物处理装置更高的处理水，但仍然存在需要较大的设置面积以及大量的曝气(aeration)这些问题。以下对其理由进行说明。

也就是说，在第1段生物处理反应槽中所生成的微生物体流入到第2段生物处理反应槽内，而成为第2段生物处理反应槽的有机物负荷(organicloading)，但在BOD(Biochemical Oxygen Demand，生化需氧量)低的第2段生物处理反应槽中，微生物体开始自我消化，溶析出已灭绝的微生物体的构成成分，引起水质恶化。已灭绝的微生物体的构成成分中包含胡敏素(humin)类等难分解性有机物，对这些难分解性有机物进行微生物式的分解时需要延长HRT(hydraulic retention time，水力滞留时间)，且设置面积变宽。

而且，第2生物处理反应槽中，因为氧化微生物体内积存物质，而消耗溶解氧(dissolved oxygen)，所以使曝气动力加大。

对此，提出以下方案：在多段式生物处理装置中，对来自第1段生物处理反应槽的生物处理水进行凝集处理，在第2段生物处理反应槽中对经固液分离机构分离的分离水进行生物处理(日本专利特愿2005-360619)。

此方案中，对第1段生物处理反应槽的处理水进行凝集处理使其固液分离，以此来去除微生物体，由此，可降低第2段生物处理反应槽的有机物负荷，解决上述常规的多段式生物处理装置的问题。

然而，日本专利特愿2005-360619所述的方案中，存在以下问题。

也就是说，第1段生物处理反应槽的处理水的凝集处理中，当使用无机凝集剂作为凝集剂时，在对处理水进行固液分离而得的分离水中残留有溶解金属盐，此溶解金属盐在第2段生物处理反应槽的污泥或散气管中析出。

因污泥中的金属盐析出，使污泥的比重增大，从而使曝气等搅拌时所需的动力增大。特别是，有载体(carrier)的流动床式的生物处理反应槽中，载体的比重变大，因此载体会堆积在反应槽下部，无法充分地流动。

而且，散气管中金属盐的析出，使得因曝气量降低而导致溶解氧不足，或者因差压(differential pressure)上升而导致曝气动力增大。

有机凝集剂中的大多数具有生物难分解性，当有机凝集剂流入第2段生物处理反应槽中时，会附着在载体表面，所以会导致妨碍氧透过、或降低生物活性。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够解决因如上的日本专利特愿2005-360619所述的多段式生物处理装置中的凝集处理所引起的问题的有机性排水的处理装置。

本发明者等人，为了解决所述问题进行了潜心研究，结果发现：在第1段生物处理反应槽中分解了大部分溶解性有机物之后，对在此生物处理反应槽中生成的微生物体无凝集地进行固液分离，且进一步在第2段生物处理反应槽中对已将此微生物体分离出的分离水进行生物处理，这样，即使对微生物体无凝集地进行固液分离，只要是浮选分离方式，则可以充分地将所述微生物体分离去除，因不使用凝集剂，所以可避免产生第2段生物处理反应槽中的有机物负荷增加及凝集剂析出这些问题，而且可减小装置设置面积及曝气量。

本发明是根据如上观点而完成的，以下说明本发明的要点。

[1]一种有机性排水的处理装置，其特征在于包括：

具有生物膜的流动床式的第1生物处理反应槽，对有机性排水进行生物处理；

无凝集且浮选分离方式的第1固液分离机构，对从所述第1生物处理反应槽流出的生物处理水进行固液分离；以及

流动床式或膜分离活性污泥式的第2生物处理反应槽，对经该第1固液分离机构分离的分离水进行生物处理。

[2]如[1]所述的有机性排水的处理装置，其特征在于还包括：

第2固液分离机构，对从所述第2生物处理反应槽流出的生物处理水进行固液分离；以及

高度处理机构，去除经所述第2固液分离机构分离的分离水中所含的溶解物。

[3]如[1]或[2]所述的有机性排水的处理装置，其特征在于：

所述第1生物处理反应槽的溶解性BOD去除率为30～99％。

[4]如[1]至[3]中任一项所述的有机性排水的处理装置，其特征在于还包括：

向由所述第1固液分离机构固液分离的水中添加浮选助剂的机构。

[5]如[2]至[4]中任一项所述的有机性排水的处理装置，其特征在于还包括：

向由所述第2固液分离机构固液分离的水中添加凝集剂的机构。

[6]如[2]至[5]中任一项所述的有机性排水的处理装置，其特征在于：

所述高度处理机构包括膜分离机构。

根据本发明，在第1生物处理反应槽中使大部分溶解性有机物质分解之后，利用第1固液分离机构使第1生物处理反应槽中所生成的微生物体无凝集地分离，进一步在第2生物处理反应槽中对已去除该微生物体的分离水进行生物处理之后，利用第2固液分离机构对第2生物处理反应槽中所生成的微生物体进行分离。这样，通过进行生物处理、固液分离这2段处理，可减少生物代谢物质量，且可降低流入高度处理机构中的有机物质浓度，从而可稳定地进行排水处理。

而且，第1固液分离机构中，不使用凝集剂，而是无凝集地进行浮选分离，由此，可有效地去除第1生物处理反应槽的处理水中的SS(SuspendedSubstance，悬浮物)，且可以避免使用凝集剂时第2生物处理反应槽中的有机物负荷的增大或由凝集剂而引起金属盐析出这些问题，而且，可降低用于凝集处理的药剂成本且减少装置设备，从而可有效地进行处理。

本发明的有机性排水的处理装置，通过如上所述的2段生物处理，在须进一步对已充分去除有机物质的水进行高度处理时较有效，通过后续的高度处理，可获得水质良好的处理水。此高度处理机构的处理水的水质极佳，因此可直接用作再利用的水，或者回收作为纯水、超纯水的原水(rawwater)。

而且，利用高度处理机构，对已充分降低有机物质浓度的水进行处理，所以可减轻高度处理的负荷，如果高度处理机构为膜分离装置，则可防止膜污染，使通量(flux)随着时间降低的程度减小、长期保持稳定的处理。而且，如果所述高度处理机构是离子交换装置，则通过减小有机物负荷、有机污染，而可实现提高处理水质、降低树脂再生频率、降低树脂交换频率。而且，如果所述高度处理机构是氧化装置，则通过降低有机物负荷，可节省氧化剂的使用量、且使装置实现小型化。

附图说明

图1(a)及图1(b)是表示本发明的有机性排水的处理装置的实施形态的***图。

1：第1生物处理反应槽 1A：散气管

2：第1浮选槽 3：第2生物处理反应槽

3A：散气管 4：凝集槽

4A：第1凝集部 4B：第2凝集部

5：第2浮选槽 6：过滤装置

7：RO膜分离装置 8：第2生物处理反应槽

8A：散气管 10：载体

20：槽外膜组件

具体实施方式

以下，对于本发明的有机性排水的处理装置的处理方法的实施形态进行详细说明。

[有机性排水]

本发明中，作为处理对象的有机性排水，只要是进行普通生物处理的包含有机物的排水即可，并无特别限定，可列举例如：电子产业排水、化学工厂排水、食品工厂排水等。例如，电子零件制造过程中，从显影工序、剥离工序、蚀刻工序、清洗工序等，大量产生各种有机性排水，而人们希望回收排水，将其净化处理成纯水的程度后再次使用，所以，这些排水适合用作本发明的处理对象的排水。

对于这样的有机性排水，可列举例如：包含异丙醇、乙醇等的有机性排水，包含一乙醇胺(MEA，Mono Ethanol Amine)、四甲基氢氧化铵(TMAH，Tetramethyl ammonium hydroxide)等有机态氮、氨态氮的有机性排水，包含二甲亚砜(DMSO，Dimethyl Sulfoxide)等有机硫化合物的有机性排水。

本发明的有机性排水的有机物浓度并无特别限定，但本发明特别适用于溶解性TOC(Total Organic Carbon，总有机碳)大于等于100mg/L，例如为200～25000mg/L的含高浓度有机物的排水的处理。

[生物处理反应槽]

<第1生物处理反应槽>

作为用于对排水进行生物处理的生物处理反应槽，只要有机物的分解效率优异即可，可采用现有的需氧性或厌氧性的生物处理反应槽，但本发明中，作为第1生物处理反应槽，使用生物膜方式的流动床式生物处理反应槽。作为第1生物处理反应槽，优选对菌体进行造粒的UASB(upflow anaerobicsludge bed，升流式厌氧污泥床)方式或使用载体的生物处理反应槽。

作为载体，可使用活性炭、各种塑料载体、海绵载体等任一种，但优选使用海绵载体。如果使用海绵载体，则可使微生物维持高浓度。对于海绵材料也无特别限定，但优选酯系聚氨酯。对于载体的投入量也无特别制限，但是，通常，优选生物处理反应槽中的载体相对于槽容量的表观容量(apparent capacity)为10～50％左右，特别优选是30～50％左右。

作为在需氧性状态下微生物式地对有机物进行分解的需氧性生物处理反应槽，可使用设有用于向槽内供给氧(空气)的散气管、曝气机等氧气(空气)供给机构的曝气槽。

另一方面，作为在厌氧性状态下微生物式地对有机物进行分解的厌氧性生物处理反应槽，可使用UASB方式或保持载体的厌氧槽。

第1生物处理反应槽，可为需氧性生物处理反应槽或厌氧性生物处理反应槽的1槽式，也可为需氧性生物处理反应槽及/或厌氧性生物处理反应槽的多槽式，而且，在1槽式的情况下，也可在槽内设置分隔壁。也就是说，本发明中，作为第1生物处理反应槽，可采用多槽式。

<第2生物处理反应槽>

本发明中，作为第2生物处理反应槽，使用流动床式或膜分离活性污泥式的生物处理反应槽。关于流动床式生物处理反应槽，与上述第1生物处理反应槽中的流动床式生物处理反应槽相同，也可为具有载体的生物膜式生物处理反应槽。此时，关于使用的载体的种类及其投入量，也与上述第1生物处理反应槽中的相同。

而且，作为膜分离活性污泥式的生物处理反应槽，可采用在生物处理反应槽的槽外设有膜组件的槽外型MBR(Membrane Bioreactor，膜生物反应器)方式，也可采用在生物处理反应槽的槽内浸渍配置有膜组件的浸渍型MBR。如果使用膜分离活性污泥式生物处理反应槽，可在槽内将活性污泥高度浓缩，提高生物处理效率。

作为第2生物处理反应槽，采用利用载体的流动床式或膜分离活性污泥式生物处理反应槽，这样，可将难分解成分分解菌体保持在槽内，且可有效地进行处理。特别是当使用膜分离活性污泥式的生物处理反应槽时，是将作为后段的第2固液分离机构的浸渍膜配置在此生物处理反应槽内，这样可使装置设置小型化。

该第2生物处理反应槽与第1生物处理反应槽相同，可为设有在需氧性状态下微生物式地对有机物进行分解的需氧性生物处理反应槽(槽内设有用于供给氧(空气)的散气管、曝气机等氧气(空气)供给机构的曝气槽)，也可为在厌氧性状态下微生物式地对有机物进行分解的厌氧性生物处理反应槽。

第2生物处理反应槽，可采用需氧性生物处理反应槽或厌氧性生物处理反应槽的1槽式，也可采用需氧性生物处理反应槽及/或厌氧性生物处理反应槽的多槽式，而且，在1槽式的情况下，也可在槽内设置分隔壁。也就是说，本发明中，作为第2生物处理反应槽，可采用多槽式。

[第1固液分离机构]

本发明中，作为对来自第1生物处理反应槽的生物处理水进行固液分离的第1固液分离机构，在不添加凝集剂的无凝集处理中，采用的是浮选分离方式的固液分离机构。对于浮选分离方式而言，特别优选加压浮选分离方式，为了使浮选分离稳定，也可添加介面活性剂(interfacial activeagent)等浮选助剂。

根据本发明，可利用无凝集的浮选分离而高效地对来自第1生物处理反应槽的生物处理污泥进行固液分离，其理由如下所述。

多段式生物处理装置的第1生物处理反应槽，通过反应槽分割而达到有机物负荷高的条件，第1生物处理反应槽中生成的微生物体处于对数增殖期(logarithmic growth phase)。对数增殖期的微生物体的状态为，具有亲水基团的细胞外多糖类的分泌量少、斥水性增强。斥水性增强的微生物体，因受到斥水的相互作用而容易吸附气泡，即使无凝集，只要是浮选分离，那么就能够以快于沉淀分离的通水速度(LV)进行固液分离。

另外，对数增殖期的微生物体，因未形成块体(block)所以在水中呈分散状态，无凝集的沉淀分离必须达到极低LV，处理效率明显变差。

作为浮选分离、优选加压浮选分离的处理条件，并无特别制限，但优选例如通水LV为5～25m/hr。当LV高出此范围时会有SS流出，而当低于此范围时在经济性不佳。

而且，当使用浮选助剂时，作为浮选助剂，可使用1种或者2种或2种以上的不饱和脂肪酸盐等，对于原水，所述浮选助剂的添加量优选为0.1～10mg/L左右。另外，通常，浮选助剂是在加压浮选分离之前添加。

一般来说，污泥的固液分离采用的是按照常规方法添加凝集剂的凝集处理，本发明中，为了避免在添加了聚合氯化铝(PAC，Poly AluminumChloride)或氯化铁(III)等无机凝集剂或有机凝集剂时所产生的问题，而实施无凝集的浮选分离，其理由如下所述。

也就是说，如果添加无机凝集剂，则如上所述，凝集处理的处理水中残留有由无机凝集剂而来的溶解金属盐，在第2生物处理反应槽中，所述溶解金属盐会在载体或散气管中产生析出。

溶解金属盐在载体上的析出，会减少微生物体的附着部，从而减少附着的微生物量，因此会引起有机物分解速度的降低。而且，因载体的比重加大，所以载体堆积在第2生物处理反应槽下部，无法充分流动，而使曝气等搅拌时所需的动力增大。

而且，金属盐在散气管上的析出，会使得因曝气量降低而导致溶解氧不足，或者因差压上升而导致曝气动力增大。

另一方面，当凝集剂不足而凝集不充分时，微小絮凝体(flock)增大，流出到固液分离机构的分离水中的絮凝体增多。当第2生物处理反应槽为MBR方式时，凝集剂的泄漏部分附着在膜面，导致膜面堵塞。

这样，因存在溶解金属盐，所以可能引起损害第2生物处理反应槽功能的严重问题，因此，本发明中的第1固液分离机构中，未使用无机凝集剂。

而且，大多数有机凝集剂具有生物难分解性，当其流入到生物处理反应槽中时，如上所述，会附着在载体表面，从而可能导致阻止氧透过或使生物活性降低，因此，本发明中的第1固液分离机构中，与无机凝集剂同样，也未添加有机凝集剂。

利用第1固液分离机构无凝集地进行处理，由此，可起到以下效果：减少凝集剂、用于调整pH值的药品、以及包含凝集反应所需要的反应槽及计量仪的设备。

而且，当对原水TOC浓度大于等于100mg/L的含高浓度有机物的排水进行生物处理时，悬浊物质浓度增大，凝集沉淀分离时因添加了大量的凝集剂，所以污泥(sludge)容积增大，使得污泥界面增高，固液分离变得困难，但本发明中的无凝集的浮选分离中污泥容积未增大，可容易地进行固液分离。

[第2固液分离机构]

当对于来自第2生物处理反应槽的生物处理水进行固液分离时，可无凝集地进行处理，也可进行凝集处理，但为了利用第2固液分离机构可靠地去除微生物体和高分子有机物质，优选在固液分离之前进行凝集处理。在后段实施高度处理时，特别优选添加凝集剂进行凝集处理。

生物处理水的凝集处理中，使用的是通常的凝集处理装置。该凝集处理装置的凝集槽可仅为1槽，也可多段地设为2槽或2槽以上。

一般来说，凝集处理装置是由用于使凝集剂与被处理水充分接触的急速搅拌槽、和使凝集絮凝体成长的慢速搅拌槽构成。因此，当将2槽或2槽以上的凝集槽设为多段时，优选将前段凝集槽作为急速搅拌槽，而将后段凝集槽作为慢速搅拌槽。

作为凝集处理中使用的无机凝集剂，可列举三氯化铁、聚硫酸铁等铁系凝集剂，硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝等铝系凝集剂，但从凝集效果方面考虑，优选铁系凝集剂。这些无机凝集剂，可单独使用1种，也可同时使用2种或2种以上。

进行凝集处理时，根据需要而添加pH值调整剂，以调整为所使用的无机凝集剂所适合的pH值。也就是说，作为pH值条件，例如，铁系凝集剂中，以pH 4～8的pH值进行反应是有效的；铝系凝集剂中，以小于等于pH 5.0的pH值进行反应之后，调整为大于等于pH 6.0的pH值后有效，所以，优选根据需要，添加盐酸(HCl)、硫酸(H₂SO₄)等酸，或者氢氧化钠(NaOH)等碱来调整pH值。在这样的pH值条件下进行凝集处理，可获得良好的处理水质，其详细理由尚不明确，但可推断，与生物代谢物中的蛋白质(albuminoid)成分的电荷被中和有关。

通过凝集处理，使生物处理水中的溶解性有机物和悬浊物变成絮凝体。为了使所述凝集絮凝体成长，可在第1凝集槽中添加无机凝集剂，在第2凝集槽中添加高分子凝集剂。

作为对第2生物处理反应槽的生物处理水、优选对该生物处理水进行凝集处理后所得的凝集处理水进行固液分离的第2固液分离机构，并不限定为沉淀槽、浮选槽、离心分离机等，只要是生物处理水的凝集絮凝体容易浮选分离、且面积小于沉淀槽的装置即可，所以，特别优选加压浮选槽。而且，作为第2固液分离机构，特别优选使用浸渍膜等膜分离机构。此时，如上所述，使用浸渍型MBR来作为第2生物处理反应槽，这样，将作为第2固液分离机构的浸渍膜配置在第2生物处理反应槽内，从而可使装置小型化。

[高度处理机构]

另外，本发明中，也可进行高度处理，以此去除对第2生物处理反应槽的生物处理水进行固液分离后所得的分离水中所含的溶解物。

关于高度处理机构，可为进一步去除利用第1、第2生物处理机构、第1、第2固液分离机构去除排水中的有机物后所得的处理水中所残留的溶解有机物(dissolved organic matter)的类型，而且，可为去除处理水中所含的溶剂盐类的类型，也可为去除上述两者的类型。

作为高度处理机构，可列举如下类型。

膜分离装置：例如，用于去除有机物或脱盐的RO膜(Reverse Osmosismembrane，反浸透膜)、NF膜(nano-filter membrane，纳米过滤膜)、UF膜(ultrafiltration membrane，超过滤膜)分离装置等

离子交换装置：例如，用于脱盐或去除有机物的阴离子交换树脂塔、阳离子交换树脂塔、阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混合填充而成的混床塔、电脱盐装置等

氧化装置：例如，用于去除有机物的臭氧氧化装置、过氧化氢氧化装置、氯氧化装置、紫外线氧化装置等、或者同时使用这些装置的氧化装置。另外，通常来说，多数情况下，在此氧化装置的后段设有用于离子交换、膜分离等的装置。

这些高度处理机构，也可适当地组合使用2种或2种以上。而且，作为高度处理机构的一部分，也可再添加过滤装置或活性炭处理装置等其他处理装置。

当使用RO膜分离装置作为高度处理机构时，特别优选在RO膜分离装置的前段设置过滤装置，来去除水中的SS。作为过滤装置，可使用填充了砂、无烟煤(Anthracite)等滤材的填充层型过滤装置，使用MF膜(Microfiltration membrane，精密过滤膜)、UF膜等膜的膜过滤装置等。

[有机性排水的处理装置]

以下，参照附图说明本发明的有机性排水的处理装置的一例。

图1(a)及图1(b)是表示本发明的有机性排水的处理装置的实施形态的***图。另外，图1是本发明的有机性排水的处理装置的一例，本发明的有机性排水的处理装置并不限于图1所示的装置。例如，高度处理机构并不限于RO膜分离装置，也可为离子交换装置或氧化装置，生物处理反应槽并不限于曝气槽，也可为厌氧性生物处理反应槽。

图1(a)中的有机性排水的处理装置包括：作为第1生物处理反应槽的曝气槽(以下称作“第1生物处理反应槽”)1；对于来自第1生物处理反应槽1的生物处理水，无凝集地、也就是说不添加任何凝集剂地进行固液分离的第1浮选槽(以下称作“第1浮选槽”)2；导入有来自第1浮选槽2的分离水的、作为第2生物处理反应槽的曝气槽(以下称作“第2生物处理反应槽”)3；对来自第2生物处理反应槽3的生物处理水进行凝集处理的凝集槽4；对来自凝集槽4的凝集处理水进行固液分离的、作为第2固液分离机构的浮选槽(以下称作“第2浮选槽”)5；导入有第2浮选槽的分离水的过滤装置6；以及导入有过滤装置6的过滤水的作为高度处理机构的RO膜分离装置7。

另外，图1(a)及图1(b)中，第1生物处理反应槽1及第2浮选槽2可分别配置成2段或2段以上，按照生物处理反应槽→浮选槽→生物处理反应槽→浮选槽的顺序进行多段处理。

将原水(有机性排水)导入到第1生物处理反应槽1中，在散气管1A的曝气下，进行需氧性生物处理。该第1生物处理反应槽1中，去除原水中的大部分溶解性有机物质(S-TOC)，由此可降低流入到后段的第2生物处理反应槽3的溶解性有机物质浓度。该第1生物处理反应槽1是位于最前段的生物处理槽，所以，槽内每一微生物量的BOD负荷量变高，因此抑制了微生物间的食物链的自我分解。

第1生物处理反应槽1的较佳运转形态，根据原水中所含的有机物质的分解性而有些不同，但优选以BOD槽负荷1.5～60Kg-BOD/m³/day，TOC槽负荷0.6～24Kg-C/m³/day，去除原水中的30～99％的溶解性BOD(S-BOD)的负荷量。

而且，如果在第1生物处理反应槽1中进行上述高负荷运转，将难以形成沉淀性优良的微生物絮凝体，因此，如图所示，优选向槽内投入载体10，以稳定地保持微生物量。添加了载体时的保持污泥量会根据载体及填充率而有所不同，但一般来说，当以槽容量的30～50％的表观容量而填充有海绵状的载体时，每一槽的污泥保持量达到2500～6000mg-VSS/L左右，因此，当槽负荷为1.5～60Kg-BOD/m³/day时，污泥负荷达到0.5～10Kg-BOD/Kg-VSS/day，成为分散菌的发生区域。

接着，对于来自第1生物处理反应槽1的生物处理水，在第1浮选槽2中无凝集地添加浮选助剂进行浮选分离，然后，第1浮选槽2的分离水被导入到第2生物处理反应槽3中，在散气管3A的曝气下，进行需氧性生物处理。该第2生物处理反应槽3中，对经过第1生物处理反应槽1的生物处理后所残留的溶解性有机物质进行分解。该第2生物处理反应槽3中，较理想的是可靠地进行分解，以尽可能地降低流入到作为后段高度处理机构的RO膜分离装置7中的有机物浓度。该第2生物处理反应槽3，特别优选将载体10保持在槽内的类型、或者以MBR方式保持菌体的类型，这样，在低负荷下也能稳定地保持微生物量。该第2生物处理反应槽3的槽负荷为0.03～2Kg-BOD/m³/day，特别好的是0.1～1.2Kg-BOD/m³/day。而且，当采用使用载体的生物处理反应槽时，优选以槽容量的30～50％的表观容量来填充载体；当采用MBR方式是，优选MLSS浓度为2000～12000mg/L。

接着，来自第2生物处理反应槽3的生物处理水被导入到凝集槽4中。该凝集槽4是由导入有生物处理水的第1凝集部(后述的表1中记作“No.2-1凝集部”)4A与导入有来自第1凝集部4A的水的第2凝集部4B(后述的表1中记作“No.2-2凝集部”)构成的双槽式生物处理反应槽，生物处理水首先在第1凝集部4A中添加无机凝集剂后受到凝集处理，之后，进一步在第2凝集部4B中添加pH值调整剂及/或高分子凝集剂，而使絮凝体粗大，然后，凝集处理水被送到第2浮选槽5，添加浮选助剂且利用浮选法使凝集絮凝体固液分离。

然后，对于第2浮选槽5的分离水，在过滤装置6中去除残留SS，之后在RO膜分离装置7中进行RO膜分离处理，取出渗透水作为处理水。

图1(b)中的有机性排水的处理装置中，代替图1(a)中的第2生物处理反应槽3的曝气槽，而设置散气管8A以及槽外具有膜组件20的槽外型MBR方式生物处理反应槽，作为第2生物处理反应槽8，且利用泵(bump)P，将第2生物处理反应槽8中的混合液传送给膜组件20，使其浓缩、循环，省略了凝集槽4以及第2浮选槽，而其他结构均与图1(a)所示的装置相同。图1(b)中，对于与图1(a)所示的部件具有相同功能的部件，使用相同符号。

图1(b)所示的有机性排水的处理装置中，第1浮选槽2的分离水被导入到作为第2生物处理反应槽8的槽外型MBR方式生物处理反应槽中，实施相同的处理。关于该槽外型MBR方式生物处理反应槽的处理条件，优选MLSS浓度为5000mg/L、槽负荷为1.0Kg-BOD/m³/day、通量为0.4m³/m²·day。

来自该槽外型MBR方式生物处理反应槽8的生物处理水，在经过生物处理后由槽外的膜组件20进行膜过滤，因此，如图1(a)所示，可不经过凝集处理、浮选分离，而直接导入到RO膜分离装置7内进行处理。

图1(a)及图1(b)所示的装置中，在RO膜分离装置7的前段进行生物处理及固液分离这2段处理，由此可获得高水质的处理水，而且，可将FI值低的水供给到RO膜分离装置7中，所以，可抑制RO膜分离装置7的膜通量的降低，且可长期稳定地获得处理水。

另外，所谓FI值是用作如下指标，此指标用来判断将水通入RO膜分离装置中进行去离子(deioniztion)处理时，供给到RO膜分离装置的水的水质是否适于RO膜处理。即使水中的溶解有机物或SS的量大致相等，当对所述水进行RO膜处理时，也可能出现膜通量会在处理的早期就降低、以及不会降低的情况，这时，供给到RO的水的FI值会产生差异。

FI值可根据以下方法求出：进行操作，即，向具有预定孔径的滤膜(membrane filter)通入样品水，计测过滤预定量所需要的时间后，根据初期的需要时间及通入水预定时间之后的需要时间而求出，该FI值用于判断水质是容易还是不易引起膜污染、膜堵塞。一般来说，即便是FI值小于等于5的水质，也有时会被允许作为供给到RO的水(即RO的供水)，但通常来说，希望是FI值小于等于3的水质。因此，本发明中，当使用RO膜分离装置作为高度处理机构时，优选利用生物处理及固液分离这2段处理来获得FI值小于等于3的水，而作为供给到RO膜分离装置的水。

[实施例]

以下，列举实施例及比较例，对本发明进行更具体的说明。

[实施例1]

图1(a)所示的装置中，将主成分为四甲基氢氧化铵(TMAH)的为如下水质的工厂排水作为原水，以2000L/day的处理水量进行处理。另外，可推断，该原水的生物处理中磷的量不足，因此，以使TOC∶P＝100∶3的方式向原水中添加磷酸进行处理。另外，作为浮选助剂，使用油酸钾。

<原水水质>

S-TOC：328mg/L

Kj-N：76mg/L

PO₄-P：0.8mg/L

表1中表示所使用的装置的规格及处理条件。

而且，表2中表示各部分的水质，表3中表示添加到第1、第2生物处理反应槽中的载体的比重。

[实施例2]

图1(b)所示的装置中，与实施例1中的处理情况相同，将工厂排水作为原水，以2000L/day的处理水量进行处理。另外，可推断，该原水的生物处理中磷的量不足，所以，以使TOC∶P＝100∶3的方式将磷酸添加到原水中进行处理。作为浮选助剂，与实施例1相同，使用油酸钾。

表1中表示所使用的装置的规格及处理条件。

而且，表2中表示各部分的水质，表3中表示添加到第1生物处理反应槽中的载体的比重。

[比较例1]

设置沉淀槽(以下称作“第1沉淀槽”)来代替实施例1中的第1浮选槽，在沉淀槽中对第1生物处理反应槽的生物处理水进行固液分离，除此以外，均以与实施例1相同的方式进行处理。

表1中表示所使用的装置的规格及处理条件。

[比较例2]

设置凝集槽及沉淀槽(第1沉淀槽)来代替实施例1中的第1浮选槽，在凝集槽(包括第1凝集部(后述的表1中记作“No.1-1凝集部”)及第2凝集部(后述的表1中记作“No.1-2凝集部”)的双槽式的凝集槽)中，对第1生物处理反应槽1的生物处理水进行凝集处理，之后在沉淀槽进行固液分离，除此以外，均以与实施例1相同的方式进行处理。

表1中表示所使用的装置的规格及处理条件。

[表1]

※1：3mm见方的聚氨酯海绵表观容量

※2：38wt％(重量百分比)的三氯化铁水溶液

※3：通过添加NaOH进行调整

※4：填充有砂、无烟煤的双层过滤装置

※5：浮选助剂：油酸钾4mg/L

[表2]

※测试方法：ASTM D4189-95

[表3]

		实施例1	实施例2	比较例1	比较例2
						第1生物处理反应槽	载体比重[Kg/L]	1.03	1.03	1.03	1.03
第2生物处理反应槽	载体比重[Kg/L]	1.01	-	1.02	1.09

根据以上结果，可知如下内容。

实施例1、2中，在第1生物处理反应槽1中，可去除原水中的大部分有机物，而且可在进行自我消化之前将微生物体作为SS，在第1浮选槽2中对所述微生物体无凝集地进行固液分离并去除。而且，实施例1中，进一步在第2生物处理反应槽3中对第1生物处理反应槽1的无凝集的分离水进行处理，这样，可避免因溶解金属盐的析出所产生的载体比重增加及载体沉淀，进一步高度分解所残留的有机物，并且，通过在第2浮选槽5中去除SS，结果相比于比较例1及2，可获得S-TOC更低的处理水。

与此相对，比较例1中，因使用了沉淀槽而非浮选槽，所以，SS的分离性较差，对后段生物处理造成负荷，使有机物的去除性、凝集性、过滤性恶化。比较例2中，因使用了凝集槽及沉淀槽来代替浮选槽，所以，SS的去除性优良，但后段载体流动性明显恶化，所以，S-TOC恶化。

另外，在使用槽外型MBR方式生物处理反应槽来作为第2生物处理反应槽的实施例2中，S-TOC的去除性及RO膜处理水质良好，而且通量(渗透通量(permeation flux))也稳定。

Claims

1.一种有机性排水的处理装置，其特征在于包括：

具有生物膜的流动床式的第1生物处理反应槽，对有机性排水进行生物处理，所述有机性排水的溶解性总有机碳的浓度为200～25000mg/L；

无凝集且加压浮选分离方式的第1固液分离机构，对从所述第1生物处理反应槽流出的生物处理水进行固液分离；

膜分离活性污泥式的第2生物处理反应槽，对经所述第1固液分离机构分离的分离水进行生物处理；以及

高度处理机构，包括膜分离机构，且对来自所述第2生物处理反应槽的生物处理水进行处理。

2.根据权利要求1所述的有机性排水的处理装置，其特征在于其中所述的第1生物处理反应槽的溶解性BOD去除率为30～99％。

3.根据权利要求1所述的有机性排水的处理装置，其特征在于还包括：