CN110139836A - 好氧性生物处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种好氧性生物处理方法，其是通过配置于反应槽(3)内的氧溶解膜模块(32)而使氧溶解于该反应槽(3)内的被处理水，再对被处理水进行好氧性生物处理的好氧性生物处理方法，所述好氧性生物处理方法的特征在于，通过在所述反应槽(3)中使生物附着载体悬浊或流动，从而防止生物附着于所述氧溶解膜模块(32)。

Description

好氧性生物处理方法
技术领域
本发明涉及对有机性的被处理水进行好氧性生物处理的方法，特别涉及使用氧溶解膜而使氧溶解在反应槽内的被处理水中的MABR(膜曝气生物膜反应器)方式的好氧性生物处理方法。
背景技术
在基于MABR方式的好氧性生物处理方法中，通过氧溶解膜而使氧溶解于被处理水中，进行好氧性生物处理。作为氧溶解膜，大多情况下如专利文献1那样地使用中空纤维膜。
专利文献1：日本专利第4907992号公报。
在以往的MABR中，通过附着于疏水性非多孔膜的生物来处理排水中的有机性物质。此疏水性非多孔膜虽具有氧的溶解效率高且能够以低压力进行氧溶解的优点，但由于生物膜的附着，氧供给速度大幅度地降低。通过强曝气、强搅拌等以使生物膜不会变厚的方式进行控制，从而能够某种程度地防止氧供给速度的下降，但即使如此，使用硅中空纤维膜等时，氧供给速度则成为最大速度的1/10以下。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种通过防止生物附着于氧溶解膜从而能够将氧溶解膜的氧供给速度保持为较高的好氧性生物处理方法。
本发明将以下作为内容。
[1]一种好氧性生物处理方法，其是通过配置于反应槽内的氧溶解膜而使氧溶解于该反应槽内的被处理水，再对被处理水进行好氧性生物处理的好氧性生物处理方法，所述好氧性生物处理方法的特征在于，通过在所述反应槽中使生物附着载体悬浊或流动，从而防止生物附着于所述氧溶解膜。
[2]如[1]的好氧性生物处理方法，其中，所述生物附着载体的粒径为0.1～20mm，以所述反应槽的容积的1～50％添加所述生物附着载体。
[3]一种好氧性生物处理方法，其是通过配置于反应槽内的氧溶解膜而使氧溶解于该反应槽内的被处理水，再对被处理水进行好氧性生物处理的好氧性生物处理方法，所述好氧性生物处理方法的特征在于，通过使所述反应槽内的MLSS浓度为10000mg/L以上，从而防止生物附着于所述氧溶解膜。
[4]如[1]至[3]中任一项所述的好氧性生物处理方法，其中，基于所述氧溶解膜的氧供给速度的平均值为15g-O2/m2/天以上。
发明效果
在本发明的一个方式的好氧性生物处理方法中，通过生物附着载体的悬浊或流动，从而防止(包含抑制)生物附着于氧溶解膜。由此，能稳定得到显著高的氧溶解速度。需要说明的是，为了氧溶解所必需的压力与以往相同。
对于使活性碳、海绵等生物附着载体流动的动力而言，设为基于泵的原水供给、微量的曝气就足够了，其成本低至能够无视的程度。
在本发明的一个方式中，通过将反应槽内的MLSS浓度提高至10000mg/L以上，能够防止生物附着于氧溶解膜。对于MLSS的混合所需的曝气量而言，设为用于氧供给的曝气量的1/20以下就足够了，动力成本低至能够无视的程度。
附图说明
图1是表示本发明的好氧性生物处理方法的反应装置的示意性纵剖面图。
图2是实施例1的说明图。
图3是实施例2、3及比较例1的说明图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明更详细地说明。图1是进行本发明的好氧性生物处理方法的反应装置的示意性纵剖面图。对此反应装置1而言，在反应槽3内设置氧溶解膜模块2。氧溶解膜模块2设置1个或多个。氧溶解膜模块2可以上下多级地设置。
原水通过配管4及喷嘴5而供给至反应槽3的底部，形成活性碳等载体的流动床F。通过流动床F的处理水溢流至沟槽6，从流出口7流出。
氧溶解膜模块2具备非多孔质的氧溶解膜，透过膜的氧由于溶解于反应槽3内的被处理水，因此在反应槽3内不会产生气泡。
来自鼓风机B的空气通过配管8而供给至氧溶解膜模块2，从氧溶解膜模块2流出的排气经由配管9排出。需要说明的是，空气在氧溶解膜模块2中可以从上方向下方流动，也可以从下方向上方流动，还可以横向流动。向多个氧溶解膜通气的情况下，可以串联地进行通气，也可以并联地进行通气。
作为前述载体，优选活性碳、沸石、砂、海绵、塑料、纤维素、凝胶(例如PVA、PEG、聚氨酯、聚乙烯等)、橡胶等生物附着载体。
生物附着载体的真比重优选为0.9-2.5左右、特别优选为1.0～2.0。生物附着载体的尺寸(基于JIS筛网目数的粒径)优选为0.1mm～20mm左右、特别优选0.2mm～5mm左右。
生物附着载体优选以反应槽容积的1～50％添加，特别优选以5～40％左右添加。
在图1中，形成有载体的流动床，但也可以使载体悬浊。优选的是，通过反应槽内的液体的曝气、液体的流动以及机械操作中的1种或2种以上而使载体悬浊或流动。
如此地，通过使载体悬浊或流动，能够防止生物附着于氧溶解膜，从而能够较高地保持来自氧溶解膜的氧供给速度。
通过将反应槽的MLSS浓度保持为高浓度，也能够防止生物附着于氧溶解膜。MLSS浓度保持为10000mg/L以上、优选保持为10000～50000mg/L、特别优选保持为20000～30000mg/L。
通过将MLSS浓度保持为高浓度从而能够防止对氧溶解膜的附着的理由不明确，但考虑如下理由。也就是，当MLSS浓度高时，在浮游于槽内的污泥中，存在有许多的生物，通过该生物而消耗养分。因此，由于使生物能增殖的养分未遍及膜表面，认为对膜面的生物附着被加以抑制。另外，认为是由于通过使MLSS浓度为高浓度，可发挥与存在有载体的情况同样的效果(例如，刮去附着于膜表面的生物等)的缘故。
MLSS浓度通常为600～6000mg/L左右(例如，在废水中为800～2000mg/L、在工业排水中为4000～6000mg/L左右)，在如此的浓度范围中，通过添加载体，能够较高地保持氧供给速度。
为了将MLSS保持为高浓度，优选在反应槽内的处理液中设置过滤膜，将此过滤膜的透过水作为处理水取出。
本发明方法对处理半导体制造排水、液晶制造排水、化学工程排水、食品制造排水、废水等水为适宜。
氧溶解膜模块2的氧溶解膜也可以为中空纤维膜、平膜、螺旋膜中的任一者，但优选中空纤维膜。膜的材质能够使用通常用于MABR的硅(silicone)、聚乙烯、聚酰亚胺、聚氨酯等，但优选硅。也可以使用强度高、用非多孔聚合物涂布多孔中空纤维而得到的复合膜。
对于中空纤维膜而言，优选的是，内径为0.05～4mm、特别是为0.2～1mm、厚度为0.01～0.2mm、特别是为0.02～0.1mm。当内径比上述小时，通气压力损失大，当内径比上述大时，表面积变小而氧的溶解速度降低。当厚度比上述范围小时，物理强度变小，容易产生断裂。相反地，当厚度比上述范围大时，氧透过阻抗变大而氧溶解效率下降。
中空纤维膜的长度优选为0.5～3m左右、特别优选为1～2m左右。当中空纤维膜过长时，在生物膜大量地附着的情况下，发生断裂、或者固化成团状而表面积变小，氧溶解效率下降，压力损失变大等问题。当中空纤维膜过短时，则成本变高。平膜、螺旋膜的长度也基于同样的理由优选为0.5～1.5m。
实施例
[实施例1](基于载体流动床而防止生物膜附着)
如图2所示，在内径13mm、长度500mm的透明聚氯乙烯管11中放入平均径为0.7mm(JIS筛网目数)的破碎碳(省略图示)25mL，作为氧溶解膜插入8支内径为0.5mm、外径为0.7mm的硅管12，将聚氯乙烯管11的上下密闭。对于硅管12，以15mL/min将空气进行通气。入口压力设为5kPa。
对于聚氯乙烯管11，将原水槽13内的合成排水(NH4-N400mg/L、NaHCO3：800mg/L、K2HPO4：100mg/L)通过泵14及配管15、16以40mL/min循环通水于原水槽13与透明聚氯乙烯管11。通过此通水而使破碎碳流动。在原水槽13中设置pH计17，通过注药泵18而从药液槽19添加NaOH水溶液，以使pH不成为7以下。
以上述条件进行2个月连续运转。其结果，硅管12出口气体的氧浓度的平均值为10.2％，氧溶解效率约为50％。期间，未确认污泥附着于硅管12。另外，处理水的NH4-N为检测界限(50μg/L)以下。
根据处理水量、除去氨浓度来计算硅膜的氧供给速度，其结果为90～120g-O2/m2/天。
[实施例2](通过将MLSS设为高浓度而防止生物膜附着)
如图3(a)，在3L的透明聚氯乙烯制曝气槽31中以成为10000mg/L的方式添加硝化污泥，进而，设置捆扎有800支内径为0.5mm、外径为0.7mm、长度为30cm的硅管的氧溶解膜模块32。
对于氧溶解膜模块32，以150mL/min将空气进行通气。入口的压力为5kPa。从曝气槽底部的散气管33以2分钟1次的频率、以6L/min的空气量进行10秒曝气。
对于曝气槽31，以7mL/min将与实施例1相同的合成排水进行通液。在曝气槽31中设置MF平膜的固液分离装置34，将过滤液作为处理液从配管35排出。
以上述运转条件进行2个月运转。其结果，在2个月后，MLSS成为12000mg/L。期间，未确认污泥附着于氧溶解膜模块32。另外，处理水氨浓度大致成为10mg/L以下，根据除去氨量算出的硅膜的氧溶解速度成为35～40g-O2/m2/天。
[比较例1]
如图3(b)，从上述图3(a)的装置去除MF平膜的固液分离装置34，除此以外，运转与实施例2同样的装置。需要说明的是，以2分钟1次的频率、以1L/min进行10秒曝气。其他条件与实施例2相同。
其结果，在运转2个月后，几乎未有浮游污泥。在氧溶解膜模块32中附着生长有厚度几毫米左右的生物膜。处理水氨浓度为290～340mg/L。根据除去氨量算出的硅膜的氧溶解速度为7～10g-O2/m2/天。
[实施例3](基于流动载体防止生物膜附着)
如图3(c)，使用与图3(b)相同的反应装置，在曝气槽中添加3mm见方的聚氨酯海绵1L。需要说明的是，在曝气槽内部，在配管35的取水部附近设置隔板，作为防止海绵(载体)流出的载体分离机构。以从设置于槽下部的原水供给管42向上流动的方式，从循环水槽40通过泵41以70mL/min将原水与处理水的混合液进行通液，以使聚氨酯海绵流动。另外，曝气以1分钟1次的频率、以1L/min进行5秒。
进行2个月连续运转的结果，来自配管35的处理水中的氨浓度大致成为检测界限以下。期间，未确认污泥附着于氧溶解膜模块32。之后，使循环水槽40内的合成排水的NH4-N浓度增加为600mg/L，进而持续2个月运转。
其结果，来自配管35的处理液中的氨浓度成为0～20mg/L。硅膜的氧供给速度成为45～55g-O2/m2/天。
以上的实施例1～3及比较例1的结果确认，根据本发明的方法，来自氧溶解膜的氧供给速度增加为几倍以上。
使用特定的方式详细说明了本发明，但本领域技术人员知晓在未脱离本发明的内容与范围的情况下能进行各种变更。
本申请基于在2017年3月16日所申请的日本专利申请2017-051092，其全部内容通过引用而加以援用。
附图标记说明
1：反应装置；
2：氧溶解膜模块；
3：反应槽。

Claims (4)

1.一种好氧性生物处理方法，其是通过配置于反应槽内的氧溶解膜而使氧溶解于该反应槽内的被处理水，再对被处理水进行好氧性生物处理的好氧性生物处理方法，所述好氧性生物处理方法的特征在于，
通过在所述反应槽中使生物附着载体悬浊或流动，从而防止生物附着于所述氧溶解膜。
2.如权利要求1所述的好氧性生物处理方法，其中，所述生物附着载体的粒径为0.1～20mm，以所述反应槽的容积的1～50％添加所述生物附着载体。
3.一种好氧性生物处理方法，其是通过配置于反应槽内的氧溶解膜而使氧溶解于该反应槽内的被处理水，再对被处理水进行好氧性生物处理的好氧性生物处理方法，所述好氧性生物处理方法的特征在于，
通过使所述反应槽内的MLSS浓度为10000mg/L以上，从而防止生物附着于所述氧溶解膜。
4.如权利要求1至3中任一项所述的好氧性生物处理方法，其中，基于所述氧溶解膜的氧供给速度的平均值为15g-O2/m2/天以上。
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