TWI388512B - 有機性排水之處理方法 - Google Patents

Description

有機性排水之處理方法

本發明涉及有機性排水的處理方法，本發明特別是涉及下述的有機性排水的處理方法，其中，在以需氧方式對有機性排水進行生物處理後，為了去除包含生物處理水中的生物代謝物的溶解性物質、懸濁性物質，添加無機凝集劑，進行凝集處理，該方法在減少無機凝集劑的添加量的基礎上獲得良好的凝集處理水。

作為有機性排水的處理方法，廣泛地採用生物處理法。另外，為了去除生物處理水中的懸濁物質、溶解性物質等的污染物質，或為了在排水量多的場合將水回收，對生物處理水進行凝集處理，進一步，還在凝集處理後進行膜處理。

在對生物處理水進行凝集處理時，為了促進凝集作用而添加的凝集劑(無機凝集劑)是與營運成本直接有關的要素，故人們希望減少其添加量，但是，在生物處理水的凝集處理中，溶解有機物(S－TOC)，特別是生物代謝物的凝集處理困難，通常，必須要求大量的凝集劑。

特別是在近年，水資源的再利用受到人們重視，進行排水回收多了起來，但是，為了對作為排水而排出的水高度地淨化，以達到生物處理後可再利用的水準，必須要求大量的凝集劑。為此，生物處理水的凝集處理中的凝集劑的添加量減少成為重要的課題。

另外，作為凝集劑的添加量的減少方法，人們還提出同時採用高分子凝集促進劑等的方法，但是，由於花費用於添加促進劑的成本，故目前的現狀是，人們要求更加簡單且低價格的方法。

本發明的目的在於解決上述過去的問題點，提供一種有機性排水的處理方法，其中，在以需氧方式對有機性排水進行生物處理後，為了去除包含生物處理水中的生物代謝物的溶解性物質、懸濁性物質，添加無機凝集劑，進行凝集處理，該方法可在減少無機凝集劑的添加量的基礎上，獲得良好的凝集處理水。

本案發明人對上述課題進行了銳意的硏究，注意到在需氧性生物處理反應槽末級的pH值高的排水中，一般無機凝集劑的必要添加量增加。另外發現，與此相反，在需氧性生物處理反應槽末級的pH值在7.3以下，最好在6.5~6.9的範圍內的場合，可按照較少的無機凝集劑添加量，獲得相同的凝集效果，由此，完成了本發明。

即，本發明(申請專利範圍第1項)的有機性排水的處理方法涉及下述的方法，其係將有機性排水導入生物處理反應槽中，以需氧方式對其進行生物處理，在從該生物處理反應槽出口流出的生物處理水中添加無機凝集劑，進行凝集處理，其中該生物處理反應槽內的出口區域的生物處理水的pH值在7.3以下。

申請專利範圍第2項所述的有機性排水的處理方法涉及申請專利範圍第1項所述的有機性排水的處理方法，其特徵在於使上述凝集處理水通過逆滲透膜分離裝置，對其進行處理。

申請專利範圍第3項所述的有機性排水的處理方法涉及申請專利範圍第1或2項所述的有機性排水的處理方法，其特徵在於上述生物處理反應槽內的出口區域的生物處理水的pH值在6.5~6.9的範圍內。

如申請專利範圍第4項所述的有機性排水的處理方法涉及申請專利範圍第1~3項中的任何一項所述的有機性排水的處理方法，其特徵在於上述生物處理反應槽包括多級的生物處理區域，末級的生物處理區域的出口區域的生物處理水的pH值在7.3以下。

如申請專利範圍第5項所述的有機性排水的處理方法涉及申請專利範圍第4項所述的有機性排水的處理方法，其特徵在於上述末級的生物處理區域以外的至少一部分的生物處理區域的水的pH值超過7.3。

如申請專利範圍第6項所述的有機性排水的處理方法涉及申請專利範圍第1~5項中的任何一項所述的有機性排水的處理方法，其特徵在於上述有機性排水為在生物處理時消耗鹼的排水。

如申請專利範圍第7項所述的有機性排水的處理方法涉及申請專利範圍第1~6項中的任何一項所述的有機性排水的處理方法，其特徵在於上述凝集劑為鐵系凝集劑和/或鋁系凝集劑。

按照本發明，將有機性排水導入生物處理反應槽，以需氧方式對其進行生物處理，將無機凝集劑添加於從生物處理反應槽出口流出的生物處理水中，對其進行凝集處理，此時，生物處理反應槽內的出口區域的生物處理水的pH值在7.3以下，最好在6.5~6.9的弱酸性，由此能以較少的無機凝集劑添加量，獲得良好的凝集效果。

按照本發明，通過調整生物處理反應槽內的出口區域的生物處理水的pH值，可謀求無機凝集劑添加量的減少、凝集狀態的改善的作用機理的具體情況是不清楚的，但是，人們推定，凝集性差的生物代謝物通過這樣的條件而重整，其凝集性得以改善。

按照本發明，通過借助添加酸等方式，調整生物處理反應槽內的出口區域的生物處理水的pH值的簡單操作，可在不要求特別的裝置的情況下，大幅度地減少與處理成本直接有關的無機凝集劑使用量。

下面對本發明的有機性排水的處理方法的實施形式進行具體描述。

(有機性排水)

在本發明中，構成處理物件的有機性排水只要是進行普通生物處理的包含有機物排水即可，並不特別限定，列舉有比如電子產業排水、化學工廠排水、食品工廠排水等。在比如，電子器件製造過程中，從顯影步驟、剝離步驟、蝕刻步驟、清洗步驟等，大量地產生各種有機性排水，而且，人們希望將排水回收，將其淨化處理成純水程度再次使用，由此，這些排水適合用作本發明的處理物件排水。

對於這樣的有機性排水，列舉有包含比如異丙醇、乙醇等的有機性排水、包含乙醇胺(MEA)、羥基化四甲銨(TMAH)等的有機態氮、氨態氮的有機性排水、包含二甲亞碸(DMSO)等的有機硫化合物的有機性排水。

特別是，本發明對於在生物處理時，消耗鹼的有機性排水是有效的。即，如果以需氧方式對包含有機態氮、氨態氮的有機性排水進行生物處理，則通過硝化反應，生成硝酸和/或亞硝酸，另外，如果以需氧方式對包含有機硫化合物排水進行生物處理，則生成硫酸，生成的酸消耗鹼。如果消耗鹼，則pH值降低，生物的處理活性降低，由此，在對這樣的排水進行生物處理時，如果在生物處理反應槽中添加鹼，將pH值保持在7.5以上，保持生物活性，則獲得較高的處理能力。

作為在該生物處理時消耗鹼的有機性排水，列舉有比如，Kj－N(凱氏定氮法(kjeldahl method)濃度在5mg/L以上，特別是10~1000mg/L的範圍內這樣的排水。

在通過本發明，對這樣的排水進行處理的場合，將生物處理反應槽的上游側的區域調整到適合生物處理的pH值，將出口區域的pH值調整到7.3以下，由此，可有效地獲得本發明的效果。

(生物處理反應槽)

用於以需氧方式對有機性排水進行生物處理的需氧性生物處理反應槽，只要有機物的分解效率優良、並且可按照本發明調整反應槽內的出口區域的生物處理水的pH值即可，可採用已知的生物處理方式的生物反應槽。可採用比如，在槽內以浮游狀態保持活性污泥的浮游方式、將活性污泥附著而保持於載體上的生物膜方式等。另外，在生物膜方式的場合，可為固定床式、流動床式、展開床式等的任意的微生物床方式，另外，載體可任意地採用活性碳、各種塑膠載體、海綿載體等。

在浮游方式的場合，必須要求將活性污泥從處理水分離的固液分離機構，在生物處理反應槽的後級設置沉澱槽、膜分離裝置等的固液分離機構。在其他方式的場合，由於將活性污泥保持在生物處理反應槽內部，故可省略這樣的固液分離機構。

作為載體最好為海綿載體，如果為海綿載體，則可高濃度地保持微生物。作為海綿材料也沒有特別的限定，但是，最好採用酯系聚氨脂。作為載體的投入量也沒有特別的限制，但是，通常，最好生物處理反應槽中的載體相對槽容量的表觀容量在10~50%的範圍內。

本發明所採用的生物處理反應槽為用於在需氧性狀態，通過微生物的方式對有機物進行分解的反應槽，其為下述的曝氣槽，其中，設置用於將氧(空氣)供給槽內的散氣管、曝氣機等的氧氣供給機構。

該生物處理反應槽既可為一槽式，也可為多槽式，另外，在1槽式的場合，可在槽內設置分隔壁。

(pH值調整)

按照本發明，在生物處理反應槽內部，從反應槽排出生物處理水的出口附近(槽內的出口區域。以下，有將其僅稱為“出口區域”的情況。)的pH值調整到7.3以下，最好在6.5~7.1的範圍內，特別是最好在6.5~6.9的弱酸性。在該調整的pH值小於6.5的場合，在普通的生物處理中，具有活性降低的傾向，溶解有機物等的去除不充分，其結果是，為了獲得後述的所需的FI值的水，凝集處理要求大量的無機凝集劑。如果該調整的pH值超過7.3，則可通過生物處理，去除有機物，但是，為了獲得所需的FI值的水，仍要求大量的無機凝集劑。如果調整的pH值在7.3以下，特別是在6.5~6.9的範圍內，則在後級的凝集處理中，可通過少的無機凝集劑添加量，獲得所需的FI值的水。

在本發明中，也可將生物處理反應槽內的任意區域均調整到上述pH值，但是，在形成多個生物處理區域的場合，即通過使生物處理反應槽為多槽式，或者即使為1槽式，仍通過分隔壁將其分隔為多個區域等的情況下，最好僅僅末級的生物處理區域的出口區域的pH值在7.3以下，最好在6.5~6.9的範圍內，其他的前級側的生物處理區域的pH值高於7.3。在此場合，最好，將出口區域以外的其他的區域的pH值調整到適合生物處理的pH值。於是，最好，在多槽式的場合，最終槽的出口區域的pH值在7.3以下，其前級的槽的pH值為適合生物處理的pH值。另外，即使在於1槽式的場合設置分隔壁等，活塞流(plug flow)的情況下，最好，同樣地僅僅使末級區域的pH值在7.3以下。

即，對於包含前述的有機態氮、氨態氮的有機性排水、包含有機硫化合物的有機性排水這樣的消耗鹼的有機性排水，最好，在生物處理反應槽中添加鹼，pH值保持在7.5以上，比如，在7.5~8.5的範圍內，為此，在對這樣的有機性排水進行處理的場合，最好，形成多級的生物處理區域，僅僅使末級的生物處理區域的出口區域的pH值在7.3以下，特別是最好在6.5~6.9的範圍內，其他的前級側的生物處理區域的pH值在7.5以上。

該pH值調整的方法沒有特別的限制，但是，在生物處理反應槽中添加酸的方法簡單。酸可採用鹽酸、硫酸等的任意的酸。酸通常添加於生物處理反應槽內的出口區域，但是，也可添加於生物處理反應槽的前半(入口區域)或生物處理反應槽的前級。更具體地說，對於酸的添加的pH值調整方法，列舉有測定生物處理反應槽內部的出口區域的pH值，或從生物處理反應槽流出的生物處理水的pH值，控制添加於生物處理反應槽中的酸注入量的方法。

另外，酸必須添加於生物處理反應槽內的水中，即使在將酸添加於從生物處理反應槽流出的水中的情況下，仍無法獲得本發明的效果。

(凝集處理)

在通過生物處理反應槽，對有機性排水進行需氧性生物處理而獲得的生物處理水的凝集處理中，採用普通的凝集處理裝置。該凝集處理裝置的凝集槽既可僅僅為1個槽，也可為2個槽。

對於凝集處理所採用的無機凝集劑，可列舉有氯化鐵、聚硫酸鐵等的鐵系凝集劑；硫酸鋁、氯化鋁、聚氯化鋁等的鋁系凝集劑，但是，從凝集效果的方面來說，最好採用鐵系凝集劑。這些鐵系凝集劑既可採用1種，也可同時採用2種以上。

在凝集處理時，根據需要添加pH調整劑，調整到適合於所採用的無機凝集劑的pH值。即，作為pH值條件，比如，在鐵系凝集劑的場合，有效的方式是在pH值在5.5以下的情況下進行反應，在鋁系凝集劑的場合，有效的方式是在pH值在5.0以下的情況下反應，然後，將pH值調整到6.0以上，由此，最好根據需要，添加酸、鹼進行pH值的調整。雖然通過這樣的pH值條件的凝集處理，獲得良好的處理水質的具體的理由不清楚，但是，人們推定，這與將生物代謝中的蛋白成分的電荷被中和有關。

通過凝集處理，生物處理水中的溶解有機物、懸濁物結塊。為了使該凝集塊成長，也可在第1凝集槽中添加無機凝集劑，在第2凝集槽中添加高分子凝集劑。

已生成的凝集塊實現固液分離，從處理水分離。固液分離方式可採用沉澱、加壓上浮等，但是，生物處理水的凝集塊容易上浮分離，另外，與沉澱槽相比較，較小面積的裝置為好，由此，最好採用加壓上浮方式。

(逆滲透膜處理)

凝集處理水也可還將水通過逆滲透(RO)膜分離裝置，進行RO膜處理。

在此場合，在RO膜處理之前，為了去除凝集處理水中的殘留SS，最好使凝集處理水通過篩檢程式，進行過濾處理。篩檢程式可採用填充有砂、無煙煤等的濾材的填充層型篩檢程式、使用精密過濾(MF)膜、超濾(UF)膜等的膜的膜篩檢程式。在此場合，也可直接通過膜對凝集槽的水進行過濾。

作為RO膜分離裝置可採用已有的任意的裝置。

按照本發明，由於可通過較少的無機凝集劑添加量，獲得FI值低的凝集處理水，將其供到RO膜分離裝置，故可抑制RO膜分離裝置的膜通量流動的降低，可長期穩定地獲得處理水(透過水)。

另外，所謂FI值，是將水通過RO膜分離裝置，判斷進行脫離子處理時向RO膜分離裝置供水的水質是否適合RO膜處理的指標。即使在凝集處理水中的溶解有機物、SS的量基本相同的情況下，如果通過RO膜對其處理，仍具有膜通量流動早期降低的情況和不降低的情況，在這樣的場合，RO供水的FI值不產生差别。

使試樣水通過具有規定的孔徑的膜篩檢程式，進行測定過濾規定量所要求的時間的操作，FI值可通過初始的所需時間、規定時間通水後的所需時間而求出，該FI值用於判斷容易產生或難以產生膜污染、膜孔堵塞的水質。一般，即使在FI值在5以下的水質的情況下，仍允許進行RO供水，但是，通常人們希望為FI在3以下的水質。於是，在本發明中，最好對生物處理水進行凝集處理，獲得FI值在3以下的水，通過RO膜對其進行處理。

(處理裝置)

下面參照附圖，對適合於本發明實施的處理裝置的一個實例進行描述。

第1(a)圖為表示適合實施本發明的有機性排水的處理方法的處理裝置的系統圖，第1(b)圖、第1(c)圖為表示該生物處理裝置的另一實例的系統圖。

在第1(a)圖中，標號1表示需氧性生物處理反應槽(曝氣槽)，其具有散氣管1A，另外，在該槽內部投入有載體1B。在該生物處理反應槽1的內部的生物處理水出口部設置篩網1C，在該篩網1C的附近的上游側，設置用於將酸注入到生物處理反應槽1的內部的配管1D。

標號2表示第1凝集槽，標號3表示第2凝集槽，分別具有攪拌機2A，3A。另外，在第1凝集槽2中設置無機凝集劑的注入配管2B，在第2凝集槽3中設置有pH調整劑和高分子凝集劑的注入配管3B。

標號4表示固液分離槽(加壓上浮槽)，標號5表示篩檢程式，標號6表示RO膜分離裝置。

將有機性排水導入需氧性生物處理反應槽1中，在需氧條件下對其進行生物處理，生物處理水流出。但在該生物處理反應槽1的內部的出口區域添加酸，由此，將該出口區域的生物處理水的pH值調整在7.3以下，最好將其調整在6.5~6.9的範圍內。接著，通過在第1凝集槽2中添加無機凝集劑的方式，對生物處理水進行凝集處理，然後，再在第2凝集槽3中添加pH調整劑和高分子凝集劑，塊變得粗大，接著，將凝集處理水送給加壓上浮槽4，對凝集塊進行固液分離處理。在通過篩檢程式5去除殘留SS之後，通過RO膜分離裝置6，對加壓上浮槽4的分離水進行RO膜處理，透過水作為處理水而被取出。

第1(b)圖的生物處理槽11為浮游式的生物處理反應槽，具有散氣管11A，並且在槽11的內部設置分隔壁11B、11C，將槽11的內部分隔為3個生物處理區域。在該生物處理反應槽11的最終區域設置酸的注入配管11D，3個生物處理區域中的僅僅末級的生物處理區域按照pH值調整在7.3以下，最好pH值在6.5~6.9的範圍內的方式構成。在沉澱槽12中，對該生物處理反應槽11的生物處理水進行固液分離，分離污泥的一部分作為剩餘污泥而排到系統之外，剩餘部作為返送污泥而返回到生物處理反應槽11的入口側。沉澱槽12的分離水按照本發明，導入比如，第1(a)圖的第1、第2凝集槽中，進一步進行凝集處理。

另外，在第1(c)圖中，按照2槽多級設置生物過濾式的生物處理反應槽，在生物過濾槽21，22中分別設置散氣管21A、22A和生物過濾層21B、22B。在後級的生物過濾槽22的入口配管中設置用於注入酸的配管22C，按照將生物過濾槽22的生物處理水的pH值調整在7.3以下，最好pH值在6.5~6.9的範圍內的方式構成。按照本發明，將該生物過濾槽22的生物處理水導入比如，第1(a)圖的第1、第2凝集槽中，進一步對其進行凝集處理。

此外，第1圖所示的裝置為本發明可採用的處理裝置的一個實例，本發明完全不限於圖示的方法，如前面所述，生物處理反應槽、凝集槽可採用其他的各種形式。

(實施例)

下面列舉實施例、參考實例和比較實例，對本發明進行更加具體的說明。

實施例1~3、比較實例1、參考實例1

通過第1圖所示的裝置，按照本發明，進行有機性排水的處理。已處理的有機性排水的水質、採用的曝氣槽和凝集槽的樣式和運轉條件如下面所述，按照2400L/天的處理量進行處理。

調查此時的生物處理水的水質(曝氣槽流出水的水質)、凝集處理水的水質(針對在將第2凝集槽流出水靜置30分鐘後，通過No.5A濾紙過濾的水，按照ASTM D 4189－95測定的FI值)，其結果示於表1。

另外，第2圖表示根據這些結果，對無機凝集劑添加量為300mg/L的場合、400mg/L的場合的曝氣槽的設定pH值和凝集處理水的FI值之間的關係製成曲線的曲線圖。

(有機排水水質)

Kj－N：38.2mg/L S－TOC：352mg/L

(曝氣槽)

槽容量：2400L曝氣量：200L/min載體：將邊長為3mm的方形的海綿以表觀容量為槽容量的50%添加曝氣槽內出口區域的設定pH值：如表1所示

(另外，pH值通過在曝氣槽內的出口區域，添加作為酸的HCl的方式而調整。在未添加酸的場合，如比較實例1那樣，出口區域的pH值為7.5。)

(第1凝集槽)

槽容量：50L無機凝集劑：38重量%的氯化鐵水溶液，添加量如表1所示槽內pH值：3.0~5.0(通過添加HCl而調整)攪拌機：平葉片40mm×200mm，180rpm

(第2凝集槽)

槽容量：50L攪拌機：平葉片40mm×200mm，60rpm槽內pH值：5.0(通過添加NaOH而調整)

比較實例2

在比較實例1中，在從曝氣槽流出的生物處理水中添加酸，其流出水的pH值為表1中所示的值，除此以外按照相同的方式調查生物處理水水質、凝集處理水水質，其結果在表1中列出。

根據表1和第2圖可知，按照本發明僅僅通過調整曝氣槽內出口區域的pH值，使作為凝集處理效果的指標的FI值達到相同效果的無機凝集劑添加量，可大幅的被減少。

另外，根據比較實例2可知，即使在曝氣槽出口水中添加酸的情況下，仍無法獲得本發明的效果。

1．．．需氧性生物處理反應槽(曝氣槽)

2．．．第1凝集槽

3．．．第2凝集槽

4．．．固液分離槽

5．．．過濾器

6．．．RO膜分離裝置

11．．．需氧性生物處理反應槽

12．．．沈澱槽

21,22．．．生物過濾槽

第1圖為表示適合實施本發明的有機性排水的處理方法的處理裝置的具體實例的系統圖。

第2圖為表示根據實施例1~3、比較實例1和參考實例1的結果而求出的，無機凝集劑添加量為300mg/L的場合和為400mg/L的場合的曝氣槽的設定pH值和凝集處理水的FI值之間的關係的曲線圖。

Claims (4)

1. 一種有機性排水之處理方法，其係將有機性排水導入生物處理反應槽中，以需氧方式對其進行生物處理，在從該生物處理反應槽出口流出的生物處理水中添加無機凝集劑，以進行凝集處理，其特徵在於其係為於該生物處理反應槽內自該反應槽排出生物處理水的出口附近(以下稱出口區域)的生物處理水的pH值設定為6.5~7.3使凝集處理水通過逆滲透膜分離裝置，對其進行處理之有機性排水之處理方法；其中該生物處理反應槽係具備多級之生物處理區域，最末級的生物處理區域之出口區域的生物處理水之pH值設定為6.5~7.3；該最末級之生物處理區域以外之至少一部分之生物處理區域之水的pH值超過7.3而8.5以下。
2. 如申請專利範圍第1項之有機性排水之處理方法，其特徵在於該生物處理反應槽內的出口區域的生物處理水的pH值在6.5~6.9的範圍內。
3. 如申請專利範圍第1或2項之有機性排水之處理方法，其中有機性排水為在生物處理時消耗鹼的排水。
4. 如申請專利範圍第1或2項之有機性排水之處理方法，其中凝集劑為鐵系凝集劑和/或鋁系凝集劑。