CN101495414A - 废水再利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够从废水中稳定地获得再利用水的废水再利用方法,该方法通过按照使透过膜之前的残留臭氧浓度达到0.01~1.0mg/L来在下水道处理水等废水中添加少量的臭氧,使臭氧与废水中含有的微细固体物质接触,将微细固体物质的表面性质改性为易凝集性。此后,从凝集剂添加装置3添加PAC等凝集剂,使微细固体物质在凝集槽5或管线混合器中凝集,然后,通过耐臭氧性的分离膜6如陶瓷膜进行膜过滤,获得透过膜之后的残留臭氧浓度低于0.5mg/L的再利用水。由于臭氧消耗量少,因此,运行成本降低,而且,可以防止膜面的堵塞。

Description

废水再利用方法
技术领域
本发明涉及通过膜过滤下水道处理水及其他各种废水而获得再利用水的废水再利用方法。
背景技术
为了有效利用水资源,已经开发了将各种废水进行膜过滤而获得再利用水的技术。例如,在专利文献1和2中,公开了一种通过将净化水处理场所的过滤池的洗涤废水进行膜过滤,而作为净水再利用的方法。在专利文献1和2中所述的发明的情况下,虽然废水的性质较好,但在将废水单独进行膜过滤时,根据废水的性质,有可能短时间内发生膜面被废水中的有机物等堵塞,而不能使用。
作为防止这种膜面堵塞的技术,如专利文献3和4所示,提出了在原水中添加臭氧以便将造成膜面堵塞的有机物分解的方法。然而,为了充分分解有机物,需要大量的臭氧。在专利文献3中,为了在膜面上残留尽可能分解有机物的臭氧,供给大量的臭氧使得透过膜后的过滤水中的残留臭氧浓度为0.5mg/L。另外,在专利文献4中,虽然透过膜后的过滤水中的残留臭氧浓度为0.05~1.0mg/L,但在后继阶段在膜过滤水中进一步添加臭氧。由于产生臭氧需要大量的电力,因此,这样添加大量臭氧时,存在运行成本增高的问题。另外,有机物被大量的臭氧分解,会通过膜面,因而,在原水为含有有机物的废水的情况下,具有膜过滤水中残留有机物浓度高的问题。由于这些原因,在将废水进行膜过滤而获得再利用水的方法中,几乎不利用臭氧来进行。专利文献3和4的主要目的均是净化处理比较干净的原水。
专利文献1:日本特开平11-235587号公报
专利文献2:日本特开2001-87764号公报
专利文献3:日本特开2003-285059号公报
专利文献4:日本特许第3449248号公报
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种废水再利用方法,该方法能够以低成本防止膜面堵塞,同时由含有有机物的废水稳定地获得再利用水。
为了解决上述问题而实施的本发明的废水再利用方法的特征在于,在作为原水的废水中,以使透过膜之前的残留臭氧浓度为0.01~1.0mg/L的范围添加少量的臭氧,使得臭氧与废水中含有的微细固体物质接触,将微细固体物质的表面性质改性为易凝集性,然后添加凝集剂使微细固体物质凝集,通过耐臭氧性的分离膜进行膜过滤,获得透过膜之后的残留臭氧浓度低于0.5mg/L的再利用水。
这里,废水与臭氧的接触可以通过具有臭氧发生器的臭氧接触塔进行,另外,废水与臭氧的接触也可以通过用注射器或泵将臭氧供给至废水中来进行。在本发明中,可以采用在即将进行凝集工序之前测定残留臭氧浓度,控制臭氧添加量,使得透过膜之前的残留臭氧浓度为0.01~1.0mg/L的范围的方法,或者在凝集工序和膜过滤工序之间测定残留臭氧浓度,控制透过膜之前的残留臭氧浓度为0.01~1.0mg/L的范围的方法。
本发明与现有技术不同,为了改善凝集性的目的,少量添加臭氧,并且与凝集剂组合,使废水中的微细固体物质形成凝集性良好的絮凝物,从而防止了分离膜的过滤面的堵塞。由于为了该目的而在废水中添加的臭氧量极少至使得透过膜之前的废水中的残留臭氧浓度为0.01~1.0mg/L、透过膜之后低于0.5mg/L,所以与专利文献3和4中所述的现有技术相比,可以明显降低用于产生臭氧的运行成本。另外,因为有机物没有进行过度分解,所以可以抑制膜过滤水中的残留有机物浓度,而且,与不使用臭氧的情况相比,可以将膜过滤流量提高到大约2倍。因此,根据本发明,即使废水是象下水道处理水这样的含有较多有机成分的水质时,也能够用对废水中的微细固体物质进行膜过滤的方法获得再利用水。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的流程图。
图2是表示本发明的第一实施方式的变型的流程图。
图3是表示本发明的第二实施方式的流程图。
图4是示出了本发明的第三实施方式的流程图。
附图标记说明如下:
1  臭氧接触塔
2  臭氧发生器
3  凝集剂添加装置
4  臭氧浓度测定器
5  凝集槽
6  分离膜
7  管线混合器
8  气体扩散装置
9  注射器
具体实施方式
以下示出了本发明的优选实施方式。
图1是表示本发明的第一实施方式的图,1为臭氧接触塔,2为将臭氧供给至该臭氧接触塔的臭氧发生器,3为凝集剂添加装置,4为臭氧浓度测定器,5为凝集槽,6为耐臭氧性分离膜。作为原水的实例,可举出下水道水、旁流水、工业废水、垃圾浸出水、屎尿、农业废水、畜产废水、养殖废水等处理后的废水。
首先将作为原水的废水导入臭氧接触塔1,在废水中添加臭氧。在该实施方式中,废水作为下向流与臭氧接触,但废水也可以作为上向流与臭氧接触。作为将臭氧供给臭氧接触塔的方法,如图1所示,具有在臭氧接触塔1内设置气体扩散筒或气体扩散板等气体扩散装置8的方法、通过在臭氧接触槽1外部设置的注射器、泵等将臭氧溶解在原水中之后投入到臭氧接触塔的方法等。臭氧用于通过与废水中含有的微细固体物质接触而将微细固体物质表面性质改性为易凝集性。关于臭氧对微细固体物质的表面性质进行改性的机理,在学术上还不是十分清楚,例如推定是起因于微细固体物质的表面电荷的改变。这种表面性质的改性通过少量的臭氧在极短的时间内进行,因此,滞留时间大约0.1~10分钟就很充分。另外,作为消耗臭氧的物质,除了作为微细固体物质的SS(悬浮固体)、有机物(COD)以外,还可以列举出NO2-N等。
在本发明中,通过臭氧浓度测定器4测定从臭氧接触塔1排出后的废水中的残留臭氧浓度,控制臭氧发生器2,使得残留臭氧浓度通常在0.01~1.0mg/L的范围内。即使残留臭氧浓度超过1.0mg/L,凝集改善效果也不会提高,臭氧发生器2的耗电量增加,运行成本增加,同时,有可能产生的其他问题是,有机物分解加快,膜过滤水中的残留有机物浓度提高。此外,在膜过滤之前的残留臭氧浓度低于0.01mg/L时,凝集改善效果不充分,因此,0.01~1.0mg/L的范围是优选的。更优选的是,膜过滤前的残留臭氧浓度为0.01mg/L以上、低于0.5mg/L的范围,还更优选的是,膜过滤前的残留臭氧浓度为0.01mg/L以上、低于0.05mg/L的范围,减低必要的臭氧量而抑制有机物分解是理想的。这样,在结合使用臭氧浓度测定器4与臭氧发生器2时,可以根据原水的浓度的变动添加所需量的臭氧。
如上所述,在废水中添加臭氧,将废水中含有的微细固体物质的表面性质改性为易凝集性,然后,由凝集剂添加装置3添加凝集剂。可以采用PAC(聚氯化铝)、氯化铁、硫酸铝、高分子凝集剂等以往常用的凝集剂。此后,将废水在凝集槽5内缓慢搅拌,形成凝集的絮凝物。在以上工序中,由于改善了凝集,可以形成凝集性良好的絮凝物。
从凝集槽5排出的废水通过分离膜6进行膜过滤。分离膜6的材料必须是耐臭氧性的。可以使用陶瓷膜,除此以外可以使用PVdF等耐臭氧性的高分子膜。膜形状可以采用整件型、管型、平膜、中空纤维膜等各种类型,它可以是外压式也可以是内压式。膜的种类优选是MF膜或者UF膜。在该实施方式中,使用陶瓷制的整件型MF膜,将废水死端过滤(dead end filter),获得除去了微细固体物质的再利用水。如上所述,由于废水中的微细固体物质变成凝集性良好的絮凝物,因此,防止了膜面堵塞,即使是象下水道处理水这种含有较多有机成份的废水的情况下,也可以长期稳定地获得再利用水。然而,不用说,定期的回洗操作和药品洗涤是必要的。通过分离膜6进行膜过滤时,臭氧被消耗,膜过滤后的残留臭氧浓度变得低于0.5mg/L。另外,在透过膜后的残留臭氧浓度超过0.5mg/L时,为了达到改善凝集的目的,供给了过量的臭氧,因此,必须减少臭氧添加量。
另外,在该实施方式中,在即将进行凝集工序之前用臭氧浓度测定器4测定废水中的残留离子浓度,如图2所示,还可以在凝集工序与膜过滤工序之间测定残留臭氧浓度,控制臭氧添加量至使透过膜之前的残留臭氧浓度低于1.0mg/L。这是因为在凝集工序中废水中的残留臭氧浓度基本上没有改变。
图3示出了本发明的第二实施方式,其中使用管线混合器7代替第一实施方式的凝集槽5。管线混合器7在管内配置了搅拌用固定叶片,可以采用市售产品。添加了凝集剂的废水在管线混合器7的内部流动的期间搅拌,形成絮凝物。其他构成与第一实施方式相同。
图4示出了本发明的第三实施方式,其中没有臭氧接触塔1,在配管中利用注射器9,以直接添加臭氧。如上所述,由于由臭氧在短时间内进行了凝集改善效果,因此可以采用与臭氧接触塔1相比接触时间变短的第三实施方式。另外,为了将臭氧与原水有效地混合,除了注射器9以外,还可以在送水用泵的吸引侧供给臭氧。
如以上所述,根据本发明,即使在废水含有较多有机成份的情况下,运行成本与现有技术相比也能大幅降低,同时,通过膜过滤可以稳定地获得再利用水。另外,因为有机物不会被臭氧过度分解,因此,可以抑制膜过滤水中的残留有机物浓度,与不使用臭氧时相比膜过滤流量可以提高到大约2倍。
以下给出本发明的实施例。
实施例
根据图1所示的流程,进行由下水道处理水获得再利用水的实验。臭氧接触塔的滞留时间为10分钟,在实施例1中,控制臭氧发生器,以便将透过膜之前的残留臭氧浓度维持在0.03~0.04mg/L的范围内。另外,在实施例2中,控制臭氧发生器,使得透过膜之前的残留臭氧浓度为0.4mg/L。此外在实施例3中,控制臭氧发生器,使得透过膜之前的残留臭氧浓度为0.7mg/L。在任何一种情况下,使用PAC作为凝集剂,以2mg-Al/L的浓度添加到废水中。所使用的分离膜是孔径为0.1μm的整件型陶瓷膜。另外,为了对比,进行不添加臭氧(比较例1)和臭氧浓度为1.5mg/L(比较例2)的实验。结果总结在表1中。
表1
Figure A20078002796500081
在实施例1和2中,因为添加少量的臭氧来获得凝集改善效果,所以可以防止膜的堵塞,并且维持高的膜过滤流量。与此相反,在不添加臭氧的比较例1中,膜过滤流量减小一半。另外,在臭氧添加量超过本发明范围的比较例2中,虽然可以维持高的膜过滤流量,但没有发现比实施例更高的效果,臭氧被无端浪费,导致成本增高。

Claims (5)

1.一种废水再利用方法,其特征在于,在作为原水的废水中,以使透过膜之前的残留臭氧浓度为0.01~1.0mg/L的范围来添加少量的臭氧,使臭氧与废水中含有的微细固体物质接触,将微细固体物质的表面性质改性为易凝集性,然后,添加凝集剂使微细固体物质凝集,通过耐臭氧性的分离膜进行膜过滤,获得透过膜之后的残留臭氧浓度低于0.5mg/L的再利用水。
2.根据权利要求1所述的废水再利用方法,其特征在于,废水与臭氧的接触通过具备臭氧发生器的臭氧接触塔进行。
3.根据权利要求1所述的废水再利用方法,其特征在于,废水与臭氧的接触通过用注射器或泵向废水中供给臭氧来进行。
4.根据权利要求1或2所述的废水再利用方法,其特征在于,在即将进行凝集工序之前测定残留臭氧浓度,控制臭氧添加量,使得透过膜之前的残留臭氧浓度为0.01~1.0mg/L。
5.根据权利要求1或2所述的废水再利用方法,其特征在于,在凝集工序与膜过滤工序之间测定残留臭氧浓度,控制臭氧添加量,使得透过膜之前的残留臭氧浓度为0.01~1.0mg/L。
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