CN103648989A - 含胺排水的生物处理方法和处理装置 - Google Patents

Abstract

在作为超纯水回收系统有机排水的含胺排水的生物处理中，使条件变动时的处理稳定化，在运转开始时或者是排水组成或负荷变动时也可以进行稳定的处理。一种含胺排水的生物处理方法，其是将作为超纯水回收系统有机排水的含胺排水导入生物处理槽进行生物处理的方法，其中，根据该生物处理槽内液体的pH值，往该生物处理槽中添加酸。在作为超纯水回收系统有机排水的含胺排水的生物处理时，可检测通过胺的氧化所生成的氨使生物处理槽内液体的pH值上升，根据其pH值，在生物处理槽中添加酸，由此，可以使生物处理槽内液体调整为生物处理时最适合的pH值，因此，无论在运转开始时、或者是排水组成或排水负荷的变动时，均能够不降低生物处理的活性、进行稳定且有效的处理。

Description

含胺排水的生物处理方法和处理装置

技术领域

本发明涉及一种对来自超纯水回收系统的含胺有机排水进行生物处理的方法和装置。

背景技术

从半导体、液晶、等离子体显示器等的制造工艺来看，作为超纯水回收系统的有机排水，排出含胺排水，该含胺排水含有乙醇胺等各种的胺，并且含有N-甲基甲酰胺、四甲基氢氧化铵（TMAH）等的碱成分。作为这些的含胺排水的生物处理方法，能够适用活性污泥法（AS）、膜分离活性污泥法（MBR）、流动床式生物处理方法（FB）等。在任一种情况下，为了将排水中的碱成分中和并调整到生物处理所适用的pH值6.5～7.5程度，在生物处理槽的前级设置pH值调整槽，自动调整pH值（专利文献1）。

生物处理槽中，对胺进行生物分解，通过该生物分解所生成的氨经氧化后发生硝化成为硝酸，该硝酸的生成会使生物处理槽内的pH值降低。因此，在生物处理槽中，需要添加碱使pH值维持在中性。

为了降低用于中和伴随该硝化作用所造成pH值下降所需碱的添加量，也有进行脱氮处理来回收一部分的碱。在MBR法中多数采用该脱氮处理。作为脱氮方式，通常是利用作为有机物源利用排水中的胺的循环法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-80497号公报

发明内容

[发明要解决的课题]

在以往的生物处理装置中，在处理被良好进行的情况时，通过对生物处理槽前级的pH值调整槽添加少许的酸、及对生物处理槽添加碱，可以维持最适当的运转条件。

但是，在运转开始时或者是排水组成或排水负荷发生极端变化等时，生物处理槽内液体的pH值会有大的变化，会有处理变成不稳定的问题。该问题，在来自超纯水回收系统的含胺排水的处理时更为显著。

本发明的课题是提供一种含胺排水的生物处理方法和处理装置，其在来自超纯水回收系统的含胺有机排水的生物处理中，使条件变动时的处理稳定化，在运转开始时或排水组成或负荷变动时也可以进行稳定的处理。

[解决课题的方法]

本发明人等，对于作为超纯水回收系统有机排水的含胺排水的生物处理中在条件变动时的处理不稳定的原因进行了研究，得到如下的见解。

如前所述，在生物处理槽内进行胺的生物分解时，获知有如下经过，即，首先，通过胺的分解生成氨造成pH值上升，其次，氨被氧化形成硝酸而使pH值下降。

这些反应，在接近塞流（Plug flow）的生物处理槽或多级的生物处理槽中进行时，伴随着处理的进行，在生物处理槽的中间部分，发生经胺分解而生成铵并使pH值上升，因驯养进展所带来的经由氨的氧化而生成硝酸，使pH值下降。从而，在生物处理槽中，在所有的部分中，需要添加酸、碱双方。即，pH上升区域需要添加酸，pH降低区域需要添加碱。

在作为污水、食品排水、化学排水等通常的一般排水的含胺排水的生物处理中，排水的碱度高，因此，经由胺分解所生成的氨、氨氧化所生成的硝酸，导致的pH值的变动小。因此，在许多情况下，不需要对生物处理槽添加酸、碱，仅通过脱氮进行的碱回收就能够使生物处理槽的pH值充分维持在中性。在例外的碱度低的情况下，只需在生物处理槽内添加少量的碱即可，但在任何情况下也没有必要在生物处理槽内添加酸。即，以往，在对于一般排水的含胺排水的生物处理中，没有认识到生物处理槽内的氨的生成是生物处理的活性降低的原因，没有对生物处理槽添加酸。

但是，半导体、液晶、等离子体显示器等的超纯水回收系统的有机排水，在超纯水中仅溶化少许的有机物，几乎不含有碱度，因此，没有pH缓冲作用，pH值变动极大。因此，大大地受到经胺分解所生成的氨导致的pH值上升的影响，大大地超出生物反应所必要的pH值范围，该结果，会使生物处理的活性降低并使处理变不稳定。这种倾向，当对生物处理槽的排水的流入变成断续的情形时，会得到助长，而且越接近连续的程度就越能减轻。这种倾向，当生物处理槽为塞流型时，会进一步被助长，当为完全混合型的生物处理槽时，会被减轻。

本发明是以如此的见解为基础所达成的发明，以下为其要旨。

[1]一种含胺排水的生物处理方法，其是将作为超纯水回收系统有机排水的含胺排水导入生物处理槽进行生物处理的方法，其特征在于，根据该生物处理槽内液体的pH值，往该生物处理槽中添加酸。

[2]如[1]所述的含胺排水的生物处理方法，其特征在于，往具有完全混合槽内液体的结构的前述生物处理槽中连续导入前述含胺排水。

[3]如[1]或[2]所述的含胺排水的生物处理方法，其特征在于，往前述生物处理槽中添加酸以使前述pH值成为8.5以下。

[4]一种含胺排水的生物处理装置，其是作为超纯水回收系统有机排水的含胺排水的生物处理装置，其特征在于，其具有导入该含胺排水的生物处理槽、测定该生物处理槽内的液体pH的pH计、和根据该pH计的测定值而往该生物处理槽中添加酸的酸添加设备。

[5]如[4]所述的含胺排水的生物处理装置，其特征在于，前述生物处理槽是具有完全混合槽内的液体的结构的生物处理槽，并且往该生物处理槽中连续导入前述含胺排水。

[6]如[4]或[5]所述的含胺排水的生物处理装置，其特征在于，通过前述酸添加设备来添加酸以使前述pH计的测定值成为8.5以下。

[发明的效果]

根据本发明，在对作为超纯水回收系统有机排水的含胺排水进行生物处理时，检测经胺的氧化所生成的氨使生物处理槽内液体的pH值上升，根据其pH值，在生物处理槽中添加酸，由此，能够使生物处理槽内的液体调整为生物处理时最适合的pH值，所以无论在运转开始时或者是排水组成或排水负荷的变动时，都能够在不降低生物处理的活性的情形下进行稳定且高效的处理。

具体实施方式

下面，对本发明的含胺排水的生物处理方法及处理装置的实施方式进行详细的说明。

本发明中，作为处理对象的含胺排水，是来自半导体、液晶、等离子体显示器等的超纯水回收系统的有机排水，如此的超纯水回收系统有机排水，通常具有如下的水质。

<来自超纯水回收系统的有机排水的水质>

pH：8～11

TOC（总有机碳）值：10～200mg/L

TOC值成分：单乙醇胺、N-甲基甲酰胺、TMAH等的胺等

TOC值成分中胺的比例：50～95%

本发明中，将如此的来自超纯水回收系统的含胺有机排水导入生物处理槽中进行生物处理时，测定生物处理槽内液体的pH值，根据此值往生物处理槽中添加酸。

来自超纯水回收系统的有机排水，如上所述，通常是pH值为8～11左右的碱性。

在该排水中，没有含生物处理所必要的营养盐，因此，优选添加必要的营养盐来供于生物处理。

作为生物处理槽，并没有特别限定，能够使用通常的曝气槽。如前所述，生物处理槽为塞流型时pH变动的影响大，因此，作为生物处理槽，优选能够完全混合槽内的液体的生物处理槽，具体而言，优选使用如以下的（1）和/或（2）的处理槽，进一步地，优选不串联设置复数的生物处理区域，而是设置成单槽结构。

（1）全面曝气的生物处理槽

（2）制成水槽形状，从排水的流入部到流出部的长度是宽度的5倍以下

如前所述，生物处理槽中断续的导入排水会使pH变动的影响变大，因此，优选排水连续的优选能以规定的流量导入生物处理槽中。

对生物处理槽的酸的添加，是以使生物处理槽内的液体的pH值成为在生物处理最适合的pH7～8.5的方式来进行。因此，生物处理槽内液体的pH值超过8.5时，优选通过添加硫酸、盐酸等的酸使生物处理槽内液体的pH值调整至8.5以下。生物处理槽内液体的pH值低于7时，优选添加氢氧化钠、氢氧化钾等的碱。

如此的根据生物处理槽内的液体的pH值进行的酸、或碱的添加，能够通过与在生物处理槽中设置的pH计进行联动的加药设备自动地进行。

在生物处理槽中，可以填充用于保持污泥的载体。载体可以任意地为流动床、固定床，但是，从槽内液体的混合的角度，优选流动床式载体。另外，其填充率优选为相对于槽容积是10～50%左右。

[实施例]

以下通过举出实验例、实施例及比较例来对本发明进行更具体的说明。

在以下的实验例、实施例及比较例中，在下述水质的来自液晶工厂的超纯水回收系统的含胺有机排水中，在如下所示的添加营养盐后的pH值9.5的水中，添加硫酸使水调整至pH值7.5，将其作为原水进行处理。

<有机排水水质>

TOC值：103mg/L

主成分：单乙醇胺

其它的成分：N-甲基甲酰胺、TMAH等（单乙醇胺与N-甲基甲酰胺与TMAH的合计为总TOC值的90%以上）

另外，上述有机排水中几乎不含有P、Ca、K、Mg、Na、S等，因此，添加磷酸二钠与磷酸一钾使以磷换算添加量合计为1mg/L，添加硫酸镁使以镁换算添加量计为1mg/L、添加氯化钙使以钙换算添加量计为1mg/L。添加后的排水的pH为9.5。

[实验例1]

将3L的曝气槽3槽串联排放，在各曝气槽中填充20容量%的10mm方形的聚氨基甲酸乙酯海绵载体，构成生物处理装置，使用该生物处理装置进行原水的生物处理。在第1曝气槽（第一级的曝气槽）与第3曝气槽（第三级的曝气槽）中设置pH计，在pH计的测定值下降至7.0时添加1N的NaOH水溶液。3槽都进行通空气使成为3vvm，少量添加其它位置的净化槽废水的生物污泥，将原水向3个曝气槽内连续通水并开始处理。曝气槽的滞留时间各自为3小时，合计为9小时。

其结果是，在处理开始后的第2天的处理水（第3曝气槽的流出水）的TOC值（溶解性TOC值）为50mg/L，处理开始后的第3天的处理水的TOC值也有42mg/L。

测定pH时获知，处理水为pH9.0、第2曝气槽（第二级的曝气槽）内液体也上升至pH8.8。到第4天时处理水的TOC值还有39mg/L、pH8.8～9.0。

然后，继续进行处理两星期，处理水的TOC值并没有降至20mg/L以下。

[比较例1]

用与实验例1相同的生物处理装置，填充20容量%的通过另外途径充分附着硝化细菌的海棉载体，在相同条件下流通相同水质的原水并进行生物处理。

其结果是，在通水4日后处理水的TOC值变为10mg/L，5日后下降至3mg/L。处理水的氨性氮浓度为2mg/L以下，硝酸性氮浓度为40mg/L以上。

处理水的TOC值3～5mg/L持续一个星期，因此，负荷增加为3倍。

其结果是，负荷增加的第二天，处理水的硝酸性氮几乎没有被检出，取而代之的是氨性氮被检出为45mg/L程度。又，其TOC值也超过20mg/L、处理水的TOC值持续3天为20～25mg/L。处理水的pH为8.8～9.1。

然后，处理渐渐恶化，一星期后其处理水的TOC值超过30mg/L。

因为处理没有恢复，所以将负荷下降回到原始程度。但是，这之后处理一星期以上也几乎没有恢复，处理水的TOC值没有变到10mg/L以下。

[实施例1]

在第1曝气槽与第3曝气槽中设置pH计，并设定当pH计的测定值超过8时就往各曝气槽中自动添加1N的H₂SO₄水溶液，继续进行比较例1的处理。

其结果是，3日后其处理水的TOC值变成5mg/L以下，一星期后该处理水的氨性氮浓度也变成1mg/L以下。

因此，负荷上升至3倍。其结果是，从负荷上升经5日后，处理水的TOC值为5mg/L以下、处理水的氨性氮浓度为1mg/L以下，状况稳定，在这之后，该处理并没有恶化。

[实施例2]

在9L的曝气槽（1槽）中设置pH计、以及与pH计设定为连动并且添加1N的NaOH水溶液或1N的H₂SO₄水溶液使pH计的测定值变为7.0～8.5的加药设备，在曝气槽中填充20容量%的10mm方形的聚氨基甲酸乙酯海绵载体，并且少量添加其它位置的净化槽活性污泥，然后，用与实施例1同水质的原水以相同负荷（负荷上升后的负荷）来进行通水。

其结果是，1星期后其处理水的TOC值为3～5mg/L。另外，2星期后其硝化反应也变完全，处理水的氨性氮浓度变为1mg/L程度。

上面使用特定的方案来详细地说明了本发明，但是，对于本领域技术人员而言，很明显在不离开本发明的宗旨和范围的情形下，可以进行各种变更。

另外，本申请是根据2011年7月22日提出的日本专利申请（特愿2011-161104）而提出的，在此通过引用的方式将其全体援用于本申请中。

Claims (8)

1.一种含胺排水的生物处理方法，其是将来自超纯水回收系统的含胺有机排水导入生物处理槽进行生物处理的方法，其特征在于，根据该生物处理槽内的液体的pH值，往该生物处理槽中添加酸。

2.如权利要求1所述的含胺排水的生物处理方法，其特征在于，该生物处理槽具有完全混合槽内的液体的结构，并且往该生物处理槽中连续导入前述含胺排水。

3.如权利要求1或2所述的含胺排水的生物处理方法，其特征在于，往前述生物处理槽中添加酸以使前述pH值成为8.5以下。

4.如权利要求3所述的含胺排水的生物处理方法，其特征在于，在前述pH值低于7时添加碱。

5.一种含胺排水的生物处理装置，其是对来自超纯水回收系统的含胺有机排水进行生物处理的装置，其特征在于，其具有：

导入该含胺排水的生物处理槽；

测定该生物处理槽内的液体的pH的pH计；以及

根据该pH计的测定值，往该生物处理槽中添加酸的酸添加设备。

6.如权利要求5所述的含胺排水的生物处理装置，其特征在于，前述生物处理槽具有完全混合槽内的液体的结构，并且往该生物处理槽中连续导入前述含胺排水。

7.如权利要求5或6所述的含胺排水的生物处理装置，其特征在于，通过前述酸添加设备来添加酸以使前述pH计的测定值成为8.5以下。

8.如权利要求6所述的含胺排水的生物处理装置，其特征在于，其具备在前述pH值低于7时添加碱的设备。