CN102050551A

CN102050551A - 洒水式滤床型排水处理装置

Info

Publication number: CN102050551A
Application number: CN2010102739185A
Authority: CN
Inventors: 小山登一郎
Original assignee: Net Co Ltd
Current assignee: Net Co Ltd; Net Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2011-05-11
Also published as: JP2011092862A

Abstract

本发明提供一种设置有生物处理用的接触材料的洒水式滤床型排水处理装置。其具有：具备第一接触材料(15)的厌氧部(13)、具备第二接触材料(16)的好氧部(14)、将通过好氧部(13)中的生物反应生成了的反应热传递至厌氧部(13)的机构(27)。优选在同一处理槽内的上部设置厌氧部(13)，并且在下部设置好氧部(14)。

Description

洒水式滤床型排水处理装置

技术领域

本发明涉及用于处理含有机物排水的洒水式滤床型排水处理装置。

背景技术

作为用于将工厂排水或家庭排水或污水等含有机物的排水进行生物处理的技术，已知有活性污泥处理法、厌氧·好氧活性污泥处理法、生物学的硝化脱氮法、洒水式滤床等。

使用了生物的这些处理法比物理化学的处理法更廉价，而且是自古以来被使用着。例如，对于啤酒或烧酒等的酿造排水，因为含有高浓度的BOD成分，所以适用厌氧处理法。另外，对于含有中浓度BOD成分的食品排水、机械工厂排水、污水等，适用活性污泥处理法。例如在日本，在总量限制严格的东京湾、伊势湾、大阪湾、濑户内等地域，由于在BOD成分的除去同时需要进行氮的处理，因此使用生物学的硝化脱氮法。

另一方面，洒水式滤床在二十世纪前半期流行，在欧美、日本被活用。但是，大部分对活性污泥处理法进行设备变更。该原因是，目前的洒水式滤床需要大规模的占地面积，另外存在产生蝶蝇等的问题。

另外，在这些生物反应中，如上述，虽说能够比物理化学反应更廉价地处理但需要大规模的处理装置，需要大量的初期成本、运营成本。具体而言，作为初期成本，能够列举用于构筑用于大量保持生物的大规模的构造物即生物反应槽的成本。作为运营成本，能够列举用于进行用于在生物反应槽中使排水和生物接触的搅拌动力的能量成本、或在好氧处理中用于氧供给的曝气能量的成本等。

这种用于使初期成本或运营成本降低的各种技术开发正在盛行。作为初期成本的降低策略，例如尝试使反应速度提高而使处理设备紧凑化。为使微生物保持量增大而利用生物薄膜等是其中的一个环节。还探讨了通过提高生物反应槽的处理温度而使生物反应速度提高，使用紧凑的设备进行处理。但是，该情况下，需要用于提高处理温度的能量成本。作为运营成本的降低策略，最近重新考虑不需要曝气的厌氧处理(日本特开2008-036529号公报)。也正在重新考虑不需要曝气的洒水式滤床法。

发明内容

本发明的目的在于提供通过使生物反应速度提高而能够紧凑地构成，同时能够不需要曝气能量的处理装置。

为实现上述目的，本发明提供一种洒水式滤床型排水处理装置，其设置有生物处理用的接触材料，其特征在于，具有：具备第一接触材料的厌氧部、具备第二接触材料的好氧部、将通过好氧部中的生物反应生成了的反应热传递至厌氧部的机构。

根据本发明的洒水式滤床型排水处理装置，优选的是，在同一处理槽内的上部设置厌氧部，并且在下部设置好氧部。

根据本发明的洒水式滤床型排水处理装置，优选的是，将通过好氧部中的生物反应生成了的反应热传递至厌氧部的机构是热交换器。

根据本发明的洒水式滤床型排水处理装置，优选的是，在厌氧部具备的第一接触材料和在好氧部具备的第二接触材料中，至少所述第一接触材料是在芯材上编入污泥附着丝的垫状的接触材料。

根据本发明的洒水式滤床型排水处理装置，优选的是，具有将由厌氧部处理了的排水供给到好氧部的机构和使好氧部的处理水循环到厌氧部的机构。

对本发明的原理进行说明。即，若在好氧部将排水中的BOD成分好氧分解，则生成分解热。若将该热移动至厌氧部，则厌氧部的温度上升，在厌氧部的反应速度上升。厌氧部的温度上升和好氧部的温度上升相关联，反应成倍地加速，进而发热。由此，有效地利用通过好氧部的反应生成的热量，不使用外部能量，而实现高效率的反应。另外，因为作为洒水式滤床型排水处理装置，所以能够不需要曝气地进行反应。

根据本发明，能够通过在好氧部生成的热将厌氧部加热，由此，不用使用来自外部的能量就能够使在厌氧部的反应速度提高。因此，处理效率高，能够紧凑地实现除去率高的处理装置。另外，因为作为洒水式滤床型排水处理装置，所以存在不需要曝气的优点。因此，根据本发明，能够实现初期成本以及运营成本低廉的、用于含有机物的排水的处理装置。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的洒水式滤床型排水处理装置的概略构成的图；

图2是图1中的厌氧部的接触材料的整体的立体图；

图3是将图2的接触材料中的各单丝及污泥附着丝的排列方向设为横方向的立体图；

图4是将图2的接触材料中的各单丝及污泥附着丝的排列方向设为横方向的正面图；

图5是将与图2的接触材料中的各单丝及污泥附着丝的排列方向成直角的方向设为横方向的立体图；

图6是表示本发明其它实施方式的洒水式滤床型排水处理装置的概略构成的图；

图7是表示本发明再其它实施方式的洒水式滤床型排水处理装置的概略构成的图；

图8是将在图7中的主要部分放大表示的图。

符号说明

12 隔壁

13 厌氧部

14 好氧部

15 接触材料

16 接触材料

26 排热管

27 热交换器

具体实施方式

图1表示本发明实施方式的洒水式滤床型排水处理装置的概略构成。在此，11为处理槽，其内部由隔壁12分为上下两段，上段侧构成厌氧部13，同时下段侧构成好氧部14。厌氧部13由被密封的厌氧反应槽构成，在其内部设置有用于进行生物处理的接触材料15。在好氧部14设置有用于进行生物处理的接触材料16。

17为被处理排水的流入管，其与设置在厌氧部13的内部的接触材料15的上方的洒水管18连接。被处理排水从洒水管18朝向接触材料15洒水。

隔壁12通过以朝向其中央部形成下斜度的方式构成，由此在其中央部形成有集水部19。在好氧部14的接触材料16的上方的位置设置洒水管20，该洒水管20与集水部19连通，由此能够将来自该集水部19的水朝向接触材料16洒水。

在处理槽11的底部即好氧部14的底部连通有与用于将处理完的水向系统外排出的处理水配管21。22为旁通管，其将处理水配管21和流入管17连接，由于具备循环泵23，从而能够使从好氧部14排出的处理水的一部分向厌氧部13循环。

在好氧部14设置空气入口25。26是来自好氧部14的排气管，在好氧部14的上部开口的同时，将隔壁12贯通被引导至厌氧部13，与在厌氧部13设于洒水管18和接触材料15之间的热交换器27连接。28是来自热交换器27的排气管，贯通厌氧部13的槽壁并被引导向系统外。在厌氧部13的槽顶部设置有被水封的脱气装置29。

图2～图5表示设于厌氧部13的接触材料15的一例的详情。如图所示，接触材料15具有立体的网状的芯材31，形成为沿该芯材31配置有污泥附着丝32的构成。即，构成为在立体形成的芯材31上编入了污泥附着丝32的垫状。

芯材31由例如合成树脂制的硬度强的单丝33构成，该单丝33例如图3所示由将多个的Ω字状的部分和倒Ω字状的部分交互配置成凹凸状的连续丝构成。而且，对于芯材31，通过将多根的单丝33、33、...并列配置，同时将相邻的单丝33、33的Ω字状的部分之间即凸部之间或者倒Ω字状的部分之间即凹部之间由连结丝34互相接合，由此形成为如上述立体的网状。

连结丝34例如由与单丝33相比更细纤维度的合成树脂制的硬度强的连续丝形成，在沿立体的网状的芯材31的厚度方向的一端部及另一端部以一根单丝33上缠绕多条连结丝34的方式配置，在使相邻的单丝33、33的Ω字状的部分之间或者倒Ω字状的部分之间重叠的状态下，能够将这些Ω字状的部分之间或者倒Ω字状的部分之间互相接合。

另外，在单丝33、33的Ω字状的部分或者倒Ω字状的部分的不存在单丝33而成为开口的部分35，成为多根连结丝34遍及单丝33的长度方向的构成。而且，连结丝34的构成为，通过这样仅配置于沿立体的网状的芯材31的厚度方向的一端部及另一端部，由此，不配置在沿该芯材31的厚度方向的内侧的部分。

沿这种构成的立体的网状的芯材31配置污泥附着丝32。该污泥附着丝32例如能够由腈纶高膨体(アクリハイバルク)纤维那样的污泥的附着性良好的丝条形成，另外，由比构成芯材31的单丝33更粗的纤维度地形成，按规定的体积比例占据由芯材31所形成的立体的空间内。

另外，污泥附着丝32以成为和芯材31的单丝33相反的凹凸状的方式配置。即，单丝33的Ω字状的凸部成为倒Ω字状的凹部，相反，单丝33的倒Ω字状的凹部成为Ω字状的凸部，沿该单丝33配置。即，污泥附着丝32在沿芯材31的厚度方向的一端部及另一端部配置于开口的部分35。而且，污泥附着丝32在该成为开口的部分35缠绕连结丝34，另外，通过在成为开口的部分35的缘部通过连结丝34绑住单丝33，由此，和立体的网状的芯材31一体化。在沿该芯材31的厚度方向的一端部及另一端部之外的沿该芯材31的厚度方向的内侧的部分，虽然污泥附着丝32沿着单丝33，但不与该单丝33连结，而以自单丝33浮起的自由的状态配置。

另外，图2是接触材料15的整体的立体图，图3是将各单丝33及污泥附着丝32的排列方向设为横方向的立体图，图4是将各单丝33及污泥附着丝32的排列方向设为横方向的正面图，图5是将与各单丝33及污泥附着丝32的排列方向成直角的方向设为横方向的立体图。

作为设置于好氧部14的接触材料16，能够任意地使用和用于公知的洒水式滤床的接触材料相同的材料。或者，也适宜使用和用于上述的厌氧部13的接触材料15相同的材料。

在这种构成中，从图1的流入管17向系统内流入的排水在厌氧部13被从洒水管18进行洒水。该被洒水的排水接触了热交换器27后流下与接触材料15接触。通过在运转开始时向接触材料15供给种污泥，从而在其表面上形成生物薄膜。与接触材料15接触的排水通过生物薄膜被厌氧处理后，从接触材料15流下，由隔壁12阻挡而集中于集水部19。

接触材料15如上述为网状，具有相应的体积且生物薄膜被大体积地形成，所以使被洒水的排水有效地接触生物薄膜，能够进行良好的厌氧处理。

被收集于集水部19的排水在被导向设置于好氧部14的洒水管20后，朝向接触材料16洒水。在好氧部14，从空气入口25无动力地向系统内供给空气，形成好氧性氛围。另外，通过在运转开始时也向接触材料16供给种污泥，在其表面上形成生物薄膜。因此，被洒水的排水通过生物薄膜进行好氧处理。

此时，通过好氧生物反应即好氧分解，生成分解热。于是，好氧部14的氛围气体的温度上升。该氛围气体例如在中浓度排水中上升2～3℃程度，在高浓度排水中上升4～8℃程度。温度上升了的氛围气体成为与此相关的上升流，被向排气管26引导，在通过厌氧部13的热交换器27的内部之后，经过排气管28向系统外排出。

在热交换器27中，将通过该热交换器27的内部的气体所具有的热向厌氧部13放出。该热特别地向与该热交换器27接触的排水传递，使其温度上升。由此，厌氧部13被加温，厌氧部13的温度上升，从而厌氧处理的速度提高。

由好氧部14处理了的处理水经过处理水配管21被排出到系统外。

在处理中高浓度排水的情况或脱氮处理的情况下，使循环泵23运转，进行处理水的循环。例如，在BOD浓度为100～500mg/L的情况下，使循环量为排水流入量的2～4是适宜的。进而，在BOD浓度超过500mg/L的情况下，进行5倍以上的循环是适宜的。另一方面，在脱氮处理的情况下，虽然循环量根据处理水的氮含量而不同，但通常优选为排水流入量的3倍以上的循环量。

根据以上的构成，由于为洒水式滤床型排水装置，所以不需要曝气，因此，也可以不需要曝气能量。另外，由于作为使生物反应速度提高的机构利用好氧部14的反应热，所以能够不使用外部能量而使反应温度上升。因此，能够成为初期成本及运营成本低廉的处理装置。而且，厌氧部13的温度上升与好氧部14的温度上升关联，成倍地加速反应而进一步地发热。另外，由于作为热移动的介质利用好氧部14的氛围气体，所以能够进行如上述的迅速的热量移动。因此，能够将洒水式滤床型的装置实现为最佳的构造。

虽然在图示的洒水式滤床型排水装置中，装置的高度更高，但由于能够用少量的循环量的处理水高效率地浸湿接触材料15、16的整体，因此是有利的。

图6表示本发明其它实施方式的洒水式滤床型排水处理装置的概略构成。与图1的装置的不同点在于，代替图1中的热交换器27，将厌氧部13和好氧部14的隔壁设为由热传导率高的材料形成的传热性隔壁36。来自好氧部14的排气不通过厌氧部13，而通过与好氧部14连通的排气管37直接被排出到系统外。

若为该种构成，则通过在好氧部14产生的热而温度上升了的氛围气体成为上升流并到达传热性隔壁37。由此，氛围气体保有的热通过传热性隔壁37被导入厌氧部13。

图7表示本发明的再其它实施方式的洒水式滤床型排水处理装置的概略构成。在此，设置与图6的不同的构造的传热性隔壁38。详细而言，传热性隔壁38具有同样由热传导率高的材料形成，并且向厌氧部13突出的多个翅片形状的热交换器39。热交换器39如图8所示，从好氧部14看时，成为将隔壁38的主体部分作为基准形成有多个凹部40的构成。另外，在好氧部14设置有和图6同样的排气管37。

若为该种构成，则隔壁38传热面积大，如图所示在好氧部14的内部升温而成为上升流的氛围气体41进入凹部40，由此能够有效地将该热导入厌氧部13。

[实施例]

(实施例1)

将BOD为200～320mg/L的机械工厂排水通过具备如图1所示的构成的装置的台式设备进行处理。在厌氧部13配置有如图2～图5所示的接触材料15。好氧部14的接触材料16使用和厌氧部13的接触材料15同样的材料。运转期间中的供试排水的温度为13～18℃。

台式设备的规格为如下。

反应槽整体容积：4m³

厌氧部13的容积：2m³

好氧部14的容积：2m³

厌氧部13中的接触材料15的填充量：1m³

好氧部14中的接触材料16的填充量：1m³

在该台式设备中，按下面的条件进行三个月的处理实验。即，在适应环境(馴養)期间的处理条件如下。

滞留时间：4～6小时

容积负荷：0.8～1.2kg-BOD/m³/天

在日常工作期间的处理条件如下。

滞留时间：2小时

容积负荷：2.4～3.8kg-BOD/m³/天

将根据本发明的方法的日常工作期间的处理结果表示于表1。另外，作为现有方法，将在图1的装置中的厌氧部13和好氧部14热分离，在这些厌氧部13和好氧部14之间不存在热传递，将这些厌氧部13和好氧部14串联连接地进行运转的结果一并表示于表1。

【表1】

如表1所示，根据本发明的方法，与现有方法相比能够大幅地提升BOD的除去率，从而能够得到良好的处理水。另外将通过本发明的方法得到的处理水用砂过滤装置进行再处理后，能够实现BOD为10mg/L以下。

(实施例2)

对于BOD为1000～2400mg/L的高浓度的食品排水，同样地利用具备如图1所示的构成的装置的台式设备进行处理实验。运转期间中的供试排水的温度为19～22℃。

台式设备的规格设为和实施例1的情况相同。在该台式设备中，按下面的条件进行三个月的处理实验。即，在适应环境期间的处理条件为如下。

滞留时间：24～48小时

容积负荷：0.8～1.6kg-BOD/m³/天

在日常工作期间的处理条件为如下。

滞留时间：12小时

容积负荷：2.0～4.8kg-BOD/m³/天

将根据本发明的方法的在日常工作期间的处理结果表示于表2。另外，作为现有方法，和实施例1的情况同样地将图1的装置中的厌氧部13和好氧部14热分离，在这些厌氧部13和好氧部14之间不存在热传递，将这些厌氧部13和好氧部14串联连接地进行运转的结果一并表示于表2。

【表2】

如表2所示，根据本发明的方法，与现有方法相比能够大幅地提升BOD除去率，从而能够得到良好的处理水。另外，将通过本发明的方法得到的处理水用砂过滤装置进行再处理后，能够实现BOD为50mg/L以下。

(实施例3)

将BOD为150～240mg/L的含氮食品排水同样地利用具备如图1所示的构成的装置的台式设备进行处理。运转期间中的供试排水的温度为15～20℃。

台式设备规格设为和实施例1的情况相同。而且，运转图1所示的循环泵23，使排水循环。循环量设为排水的量的3倍。

由此，在图1所示的好氧部14进行硝化，氨性氮被氧化成为硝酸，使其循环，在厌氧部13将BOD成分作为氢供给体对硝酸进行脱氮的处理。同时BOD也被处理。

供试排水的组成值如下。

BOD：150～240mg/L

T-N：48～102mg/L

NH₄-N：40～63mg/L

另外，“T-N”意思为总氮浓度(Total Nitrogen)。

在该台式设备中，按下面的条件进行三个月的处理实验。即，在适应环境期间的处理条件如下。

滞留时间：3～4小时

在日常工作期间的处理条件如下。

滞留时间：3小时

将根据本发明的方法的日常工作期间的处理结果表示于表3。另外，作为现有方法，将图1的装置中的厌氧部13和好氧部14热分离，在这些厌氧部13和好氧部14之间不存在热传递，将这些厌氧部13和好氧部14串联连接地进行运转的结果一并表示于表3。

【表3】

在现有方法中，没有在好氧部14和厌氧部13之间的热的移动，如表3所示，看不到好氧部14和厌氧部13的任何一个温度上升。与此相对，根据本发明的方法，能够在好氧部14和厌氧部13两方看到温度上升，因此，与现有方法相比能够大幅地提升除去效率，从而能够得到良好的处理水。另外，将通过本发明的方法得到的处理水用砂过滤装置进行再处理后，能够实现T-N为5mg/L以下。

Claims

1.一种洒水式滤床型排水处理装置，其设置有生物处理用的接触材料，其特征在于，该洒水式滤床型排水处理装置具有：具备第一接触材料的厌氧部、具备第二接触材料的好氧部、将通过好氧部中的生物反应生成了的反应热传递至厌氧部的机构。

2.如权利要求1所述的洒水式滤床型排水处理装置，其特征在于，在同一处理槽内的上部设置厌氧部，并且在下部设置好氧部。

3.如权利要求1或2所述的洒水式滤床型排水处理装置，其特征在于，将通过好氧部中的生物反应生成了的反应热传递至厌氧部的机构是热交换器。

4.如权利要求1或2所述的洒水式滤床型排水处理装置，其特征在于，在厌氧部具备的第一接触材料和在好氧部具备的第二接触材料中，至少所述第一接触材料是在芯材上编入污泥附着丝的垫状的接触材料。

5.如权利要求1或2所述的洒水式滤床型排水处理装置，其特征在于，具有将由厌氧部处理了的排水供给到好氧部的机构和使好氧部的处理水循环到厌氧部的机构。