CN117615837A - 废水处理方法 - Google Patents

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田中健
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Abstract

本发明的目的在于实现处理水的生产性的提高，并且充分发挥通过松弛实现的膜清洗效果。对膜滤芯(18)进行曝气，并且将过滤动作和过滤停止动作作为一个循环，反复进行该循环。使用与气体滞留室(52)连接的排气阀(62)，与各循环的过滤停止动作的开始时刻相配合，将排气阀(62)暂时打开后关闭。

Description

废水处理方法
技术领域
本发明涉及对废水进行固液分离而生成处理水的废水处理方法。
背景技术
在使用膜分离活性污泥法(MBR)的废水处理系统中，无法避免在废水的过滤中，污垢在膜滤芯的膜片上沉积，导致膜滤芯的透过阻力增大。因此，通常定期地停止废水的过滤动作，仅进行对膜滤芯的曝气，以使污垢从膜片剥离。
也就是说，对膜滤芯进行曝气，并且将使膜滤芯的二次侧(处理水侧)产生负压而过滤废水的过滤动作和停止过滤动作的过滤停止动作作为一个循环，反复进行该循环。其中，过滤停止动作中的曝气被称为松弛，该循环被称为间歇过滤循环。
另外，通过伴随膜片相对于膜滤芯的滤板的摆动而产生的膜滤芯内的压力脉冲来发挥从膜片剥离污垢的剥离作用。此外，在过滤动作中，通量(渗透通量)越高，膜滤芯的跨膜压差越大，使膜片贴着滤板的力越大，膜滤芯内的压力脉冲越小。因此，为了充分发挥通过松弛实现的膜清洗效果，需要增大间歇过滤循环中的过滤停止动作的时间的比例，确保用于使膜滤芯的跨膜压差成为均衡状态(零)的时间。
专利文献1和专利文献2公开了一种废水处理方法，使用了设置在将膜分离槽和处理水槽连接的处理水配管系统的中途的大气开放阀。在现有技术的废水处理方法中，在过滤停止动作时，打开大气开放阀，将处理水配管系统的一部分向大气开放，使膜滤芯的跨膜压差处于均衡状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-288543号公报
专利文献2：日本特开平9-75686号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，如果增大间歇过滤循环中的过滤停止动作的时间的比例，则虽然能够充分发挥通过松弛实现的膜清洗效果，但每单位时间的处理水的生产量(生成量)变少，处理水的生产性(生产效率)降低。
另一方面，如果减小间歇过滤循环中的过滤停止时间的比例，则在过滤停止动作开始后膜滤芯的跨膜压差为均衡状态的时间变短，难以充分发挥通过松弛实现的膜清洗效果。
而且，如图1所示，如果过滤动作中的通量变高，则膜滤芯的跨膜压差变大，在过滤停止动作开始后，膜滤芯的跨膜压差可能无法成为均衡状态，导致下一个过滤动作开始，无法充分发挥通过松弛实现的膜清洗效果。
另一方面，在现有技术的废水处理方法中，由于在过滤停止动作时，将处理水配管系统的一部分向大气开放，因此到再次开始过滤动作为止的时间变长，处理水的生产性降低。
因此，本发明的一个方式的目的在于，在实现处理水的生产性的提高的同时，充分发挥通过松弛实现的膜清洗效果。
用于解决问题的手段
本发明的一方式所涉及的废水处理方法是通过对浸渍于膜分离槽内的废水(被处理水)的膜滤芯进行曝气，并且将使所述膜滤芯的二次侧(处理水侧)产生负压而进行废水的过滤的过滤动作和停止该过滤动作的过滤停止动作作为一个循环，并反复进行该循环，从而对废水进行固液分离而生成处理水的废水处理方法，其中，使用与使处理水中所含的气体滞留的气体滞留室连接且用于向所述气体滞留室供给流体的阀，并与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将所述阀暂时打开后关闭。
发明效果
根据本发明的一个方式，能够实现处理水的生产性的提高，并且充分发挥通过松弛实现的膜清洗效果。
附图说明
图1是说明以往的课题的图，是表示膜滤芯的跨膜压差与时间之间的关系的图。
图2是用于实施实施方式1所涉及的废水处理方法的废水处理系统的示意图。
图3是表示曝气动作、过滤动作及过滤停止动作与排气阀或大气开放阀的开闭动作之间的关系的时序图。
图4是用于实施实施方式2所涉及的废水处理方法的废水处理系统的示意图。
具体实施方式
〔实施方式1〕
以下，参照图2及图3对本发明的实施方式进行说明。图2是用于实施实施方式1所涉及的废水处理方法的废水处理系统的示意图。图3是表示曝气动作、过滤动作及过滤停止动作与排气阀的开闭动作之间的关系的时序图。
(废水处理系统10)
如图2所示，用于实施实施方式1所涉及的废水处理方法的废水处理系统10是使用膜分离活性污泥法(MBR)对废水(被处理水)E进行固液分离而生成处理水(滤液)T的系统。废水处理系统10具备存积废水E的膜分离槽12。在膜分离槽12的适当位置设置有检测膜分离槽12内的废水E的水位的水位计14。
在膜分离槽12内配设有用于对废水E进行固液分离的膜模块16，膜模块16浸渍于膜分离槽12内的废水E。膜模块16具有以立起的状态并列设置的复数个平膜型的膜滤芯18。膜滤芯18具有滤板20和设置于滤板20的两个侧面的膜片22。各膜片22的周缘部固定于各滤板20的侧面。由于各膜片22的除了周缘部以外的部位未固定于各滤板20，因此各膜片22能够相对于各滤板20摆动。在各滤板20与各膜片22之间、以及各滤板20的内部形成有用于使透过膜片22的处理水(滤液)T流通的通路。
在膜分离槽12内的膜模块16的下侧配设有对复数个膜滤芯18进行曝气的曝气装置24，曝气装置24与生成压缩空气的鼓风机(未图示)连接。曝气装置24向复数个膜滤芯18供给压缩空气以进行膜面清洗，此外，向废水中所含的活性污泥供给氧。由此，膜分离槽12内成为需氧状态，利用活性污泥进行废水的硝化处理。
废水处理系统10具备存积处理水T的处理水槽26，处理水槽26配设在与膜分离槽12隔离的位置。处理水槽26内的处理水T的水位低于膜分离槽12内的废水E的水位。
废水处理系统10具备连接膜分离槽12和处理水槽26的处理水配管系统28。并且，处理水配管系统28的具体结构如下。
第一配管30的一端部连接于膜模块16，在第一配管30的另一端部连接有用于容纳由膜模块16生成的处理水T的集管32。集管32位于比膜分离槽12内的处理水T的水位高的位置。另外，第二配管34的一端部连接于集管32，第二配管34的另一端部连接于处理水槽26。在第二配管34上，从集管32侧(上游侧)依次配设有检测与膜滤芯18的跨膜压差对应的压力的压力计36、检测处理水T的流量的流量计38、调节阀40及关闭阀42。
第三配管44的一端部连接于第二配管34的流量计38与调节阀40之间，第三配管44的另一端部与处理水槽26连接。在第三配管44上，从第三配管44的一端部侧依次配设有抽吸阀46、抽吸泵48及关闭阀50。
根据上述结构，在进行重力过滤动作的情况下，由计算机构成的控制装置关闭抽吸阀46并且打开关闭阀42，调整调节阀40的开度来调整过滤量。于是，通过膜分离槽12与处理水槽26的水位差，在复数个膜滤芯18的二次侧(处理水侧)产生负压，进行废水E的重力过滤动作。另外，在进行停止重力过滤动作的过滤停止动作的情况下，控制装置关闭关闭阀42。
在进行抽吸过滤动作的情况下，控制装置关闭关闭阀42，并且打开抽吸阀46及关闭阀50。然后，控制装置驱动抽吸泵48。于是，通过抽吸泵48的抽吸力，在复数个膜滤芯18的二次侧(处理水侧)产生负压，进行废水E的抽吸过滤动作。另外，在进行停止抽吸过滤动作的过滤停止动作的情况下，控制装置停止抽吸泵48的驱动，关闭关闭阀50。
此外，上述控制装置基于来自水位计14及流量计38的检测结果等，进行重力过滤动作和抽吸过滤动作的切换。
在集管32的上部设置有使处理水T中所含的气体滞留的气体滞留室52，气体滞留室52与集管32的内部连通。在气体滞留室52的适当位置设置有检测气体滞留室52内的处理水T的水位的水位计54。此外，气体滞留室52也可以是与集管32分离且配设于比集管32高的位置的气体滞留罐。处理水T中所含的气体主要是空气，但并不限定于空气。
废水处理系统10具备连接气体滞留室52和处理水槽26的排气配管系统56。并且，排气配管系统56的具体结构如下。
第四配管58的一端部连接于气体滞留室52，在第四配管58的另一端部连接有产生负压的喷射器60。在第四配管58的中途配设有用于将滞留于气体滞留室52的气体排出的排气阀62。排气阀62经由第四配管58与气体滞留室52连接。另外，第五配管64的一端部连接于喷射器60，第五配管64的另一端部连接于处理水槽26。在第五配管64上，从喷射器60侧依次配设有防止向处理水槽26侧逆流的止回阀66及喷射泵68。
第六配管70的一端部连接于喷射器60，第六配管70的另一端部向大气开放。在第六配管70的另一端部的下侧配设有用于回收处理水T的漏斗72。第七配管74的一端部连接于漏斗72，第七配管74的另一端部与处理水槽26连接。
根据上述结构，上述控制装置在水位计54检测到规定的第一低水位时，驱动喷射泵68，打开排气阀62。这样，高速的处理水T被供给到喷射器60，使喷射器60产生负压。由此，气体滞留室52内的气体被抽吸，经由第四配管58及第六配管70向大气开放。此时，与气体滞留室52内的气体一起被抽吸的处理水T的一部分经由第四配管58、喷射器60、第六配管70、漏斗72及第七配管74被回收到处理水槽26。规定的第一低水位是指比基准水位低的水位，是需要排出气体滞留室52内的气体的水位。另外，基准水位是指进行排气阀62的关闭动作时的基准水位。
当水位计54检测到基准水位时，上述控制装置关闭排气阀62，停止驱动喷射泵68。于是，气体滞留室52内的气体的抽吸动作停止，处理水T积存于第四配管58中的排气阀62与喷射器60之间。
此外，上述控制装置也可以不基于水位计54的检测结果执行排气阀62的开闭动作等，而是定期地执行排气阀62的开闭动作等。
如上所述，在第四配管58中的排气阀62与喷射器60之间积存有处理水T。因此，当打开排气阀62时，积存于第四配管58中的排气阀62与喷射器60之间的处理水T的一部分被供给到气体滞留室52。也就是说，排气阀62是用于排出滞留在气体滞留室52中的气体的阀，并且是用于向气体滞留室52供给作为流体的处理水T的阀。
(废水处理方法)
如图2和图3所示，实施方式1所涉及的废水处理方法是通过对浸渍于膜分离槽12内的废水E的复数个膜滤芯18进行曝气，并且将过滤动作和过滤停止动作作为一个循环，反复进行该循环(间歇过滤循环)，从而对废水E进行固液分离而生成处理水T的方法。其中，过滤动作是指在复数个膜滤芯18的二次侧产生负压来进行废水E的过滤的动作，包括重力过滤动作和抽吸过滤动作。过滤停止动作是指停止过滤动作的动作。
而且，在实施方式1所涉及的废水处理方法中，上述控制装置与各间歇过滤循环的过滤停止动作的开始时刻相配合，将排气阀62暂时打开后关闭，以使在处理水配管系统28中不产生气锁(气泡)。
具体而言，上述控制装置在各循环的过滤停止动作开始的同时或开始后立即暂时打开排气阀62，然后在经过规定时间(例如1秒)后关闭。其中，打开排气阀62时的开度不需要是全开，只要能够向气体滞留室52供给适量的处理水T，也可以是微小的开度。
在反复进行间歇过滤循环期间，当水位计54检测到规定的第二低水位时，上述控制装置使喷射泵68驱动，打开排气阀62。于是，气体滞留室52内的气体被排出，气体滞留室52内的处理水T的水位上升。然后，当水位计54检测到基准水位时，上述控制装置关闭排气阀62，停止驱动喷射泵68。其中，规定的第二低水位是指比上述规定的第一低水位低的水位，是指在处理水配管系统28中产生气锁之前的水位。换言之，规定的第二低水位是指用于避免处理水配管系统28中的气锁的水位。
上述控制装置也可以不是在各循环的过滤停止动作开始的同时或开始后立即暂时打开排气阀62，然后在经过规定时间后关闭，而是采用如下方式。
上述控制装置在各间歇过滤循环的过滤停止动作开始的同时或开始后立即暂时打开排气阀62，在复数个膜滤芯18的跨膜压差成为零时关闭排气阀62。上述控制装置基于来自压力计36的检测结果判断复数个膜滤芯18的跨膜压差成为零。
(作用效果)
如上所述，上述控制装置与各间歇过滤循环的过滤停止动作的开始时刻相配合，将排气阀62暂时打开后关闭。由此，与各间歇过滤循环的过滤停止动作的开始时刻相配合，将积存于第四配管58中的排气阀62与喷射器60之间的处理水T的一部分供给到气体滞留室52。于是，复数个膜滤芯18的二次侧的负压被缓和，复数个膜滤芯18的跨膜压差成为均衡状态。也就是说，能够不将处理水配管系统28的一部分向大气开放，而在维持处理水连续地存在于处理水配管系统28中的状态(形成虹吸的状态)的同时，在各间歇过滤循环的过滤停止动作开始后，在短时间内使复数个膜滤芯18的跨膜压差成为均衡状态。由此，能够提高通量(渗透通量)，实现废水处理系统10的处理水T的生产性(生产效率)的提高，并且能够充分地发挥通过松弛实现的膜清洗效果。
另外，如上所述，上述控制装置与各间歇过滤循环的过滤停止动作的开始时刻相配合，将排气阀62暂时打开后关闭，以使在处理水配管系统中不产生气锁。由此，能够稳定地进行各间歇过滤循环的过滤动作。
因此，根据实施方式1所涉及的废水处理方法，能够实现废水处理系统10的处理水T的生产性的提高，并且能够充分地发挥通过松弛实现的膜清洗效果，并且能够稳定地进行各间歇过滤循环的过滤动作。
〔实施方式2〕
以下，参照图3及图4对本发明的实施方式2进行说明。图3是表示曝气动作、过滤动作、过滤停止动作和大气开放阀的开闭动作的关系的时序图。
图4是用于实施实施方式2所涉及的废水处理方法的废水处理系统的示意图。此外，为了便于说明，对具有与在本发明的实施方式中说明的构件相同的功能的构件标注相同的附图标记，不重复其说明。
(废水处理系统)
如图4所示，用于实施实施方式2所涉及的废水处理方法的废水处理系统10A是使用膜分离活性污泥法(MBR)对废水E进行固液分离而生成处理水T的系统。废水处理系统10A具有与废水处理系统10相同的结构，在废水处理系统10A的结构中，仅对与废水处理系统10的不同点进行说明。
第八配管76的一端部连接有气体滞留室52，在第八配管76的另一端部连接有用于将气体滞留室52向大气开放的大气开放阀78。大气开放阀78经由第八配管76与气体滞留室52连接。当大气开放阀78打开时，气体滞留室52向大气开放，并且空气(大气)被供给到气体滞留室52。也就是说，大气开放阀78是用于使气体滞留室52向大气开放的阀，并且是用于向气体滞留室52供给作为流体的空气的阀。
(废水处理方法)
如图3及图4所示，实施方式2所涉及的废水处理方法是通过对浸渍于膜分离槽12内的废水E的复数个膜滤芯18进行曝气，并且将过滤动作和过滤停止动作作为一个循环，反复进行该循环(间歇过滤循环)，从而对废水E进行固液分离而生成处理水T的方法。而且，在实施方式2所涉及的废水处理方法中，上述控制装置与各间歇过滤循环的过滤停止动作的开始时刻相配合，将大气开放阀78暂时打开后关闭，以使在处理水配管系统28中不产生气锁(气泡)。
具体而言，上述控制装置在各循环的过滤停止动作开始的同时或开始后立即暂时打开大气开放阀78，然后在经过规定时间(例如1秒)后关闭。其中，打开大气开放阀78时的开度不需要是全开，只要能够向气体滞留室52供给适量的空气，也可以是微小的开度。
上述控制装置也可以不是在各循环的过滤停止动作开始的同时或开始后立即暂时打开大气开放阀78，然后在经过规定时间后关闭，而是采用如下方式。
上述控制装置在各间歇过滤循环的过滤停止动作开始的同时或开始后立即暂时打开大气开放阀78，在复数个膜滤芯18的跨膜压差成为零时关闭大气开放阀78。
(作用效果)
如上所述，上述控制装置与各间歇过滤循环的过滤停止动作的开始时刻相配合，将大气开放阀78暂时打开后关闭。由此，与各间歇过滤循环的过滤停止动作的开始时刻相配合，将空气供给到气体滞留室52。于是，复数个膜滤芯18的二次侧的负压被缓和，复数个膜滤芯18的跨膜压差成为均衡状态。也就是说，能够不将处理水配管系统28的一部分向大气开放，而在维持处理水连续地存在于处理水配管系统28中的状态(形成虹吸的状态)的同时，在各间歇过滤循环的过滤停止动作开始后，在短时间内使复数个膜滤芯18的跨膜压差成为均衡状态。由此，能够提高通量，实现废水处理系统10A的处理水T的生产性(生产效率)的提高，并且能够充分发挥通过松弛实现的膜清洗效果。
另外，如上所述，上述控制装置与各间歇过滤循环的过滤停止动作的开始时刻相配合，将大气开放阀78暂时打开后关闭，以使在处理水配管系统中不产生气锁。由此，能够稳定地进行各间歇过滤循环的过滤动作。
也就是说，根据实施方式2所涉及的废水处理方法，能够实现废水处理系统10A的处理水T的生产性的提高，并且能够充分地发挥通过松弛实现的膜清洗效果，并且能够稳定地进行各间歇过滤循环的过滤动作。
〔总结〕
本发明的方式1所涉及的废水处理方法是通过对浸渍于膜分离槽内的废水(被处理水)的膜滤芯进行曝气，并且将使所述膜滤芯的二次侧(处理水侧)产生负压而进行废水的过滤的过滤动作和停止该过滤动作的过滤停止动作作为一个循环，并反复进行该循环，从而对废水进行固液分离而生成处理水的废水处理方法，其中，使用与使处理水中所含的气体滞留的气体滞留室连接且用于向所述气体滞留室供给流体的阀，并与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将所述阀暂时打开后关闭。
根据上述的结构，与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将所述阀暂时打开后关闭。由此，与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将流体供给到所述气体滞留室。于是，所述膜滤芯的二次侧的负压在短时间内被缓和，所述膜滤芯的跨膜压差成为均衡状态。也就是说，能够不将连接所述膜分离槽和处理水槽的处理水配管系统的一部分向大气开放，而在维持处理水连续地存在于处理水配管内的状态(形成虹吸的状态)的同时，在各循环的所述过滤停止动作开始后，使所述膜滤芯的跨膜压差成为均衡状态。因此，能够实现处理水的生产性(生产效率)的提高，并且能够充分地发挥通过松弛实现的膜清洗效果。
本发明的方式2所涉及的废水处理方法，在所述方式1中，所述阀也可以是配设于将用于产生负压的喷射器和所述气体滞留室连接的配管的中途的排气阀。
根据上述结构，与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将所述排气阀暂时打开后关闭。由此，与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将处理水供给到所述气体滞留室。
本发明的方式3所涉及的废水处理方法，在所述方式1中，所述阀也可以是用于将所述气体滞留室向大气开放的大气开放阀。
根据上述结构，与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将所述大气开放阀暂时打开后关闭。由此，与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将空气供给到所述气体滞留室。
本发明的方式4所涉及的废水处理方法，在上述方式1至3中的任一方式中，也可以与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将所述阀暂时打开后关闭，以使在将所述膜分离槽和存积处理水的处理水槽连接的处理水配管系统中不产生气锁(气泡)。
根据上述结构，与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将所述阀暂时打开后关闭，以使在所述处理水配管系统中不产生气锁。由此，能够稳定地进行各循环的所述过滤动作。
本发明的方式5所涉及的废水处理方法，在上述方式1至3中的任一方式中，也可以在各循环的所述过滤停止动作开始的同时或开始后立即暂时打开所述阀，在所述膜滤芯的跨膜压差成为零时关闭所述阀。
根据上述结构，在各循环的所述过滤停止动作开始的同时或开始后立即暂时打开所述阀，在所述膜滤芯的跨膜压差成为零时关闭所述阀。由此，能够与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，向所述气体滞留室供给流体，使所述膜滤芯的跨膜压差成为均衡状态。
〔附注事项〕
本发明并不限定于上述各实施方式，在权利要求所示的范围内能够进行各种变更，将不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
附图标记的说明
10 废水处理系统
12 膜分离槽
14 水位计
16 膜模块
18 膜滤芯
20 滤板
22 膜片
24 曝气装置
26 处理水槽
28 处理水配管系统
30 第一配管
32 集管
34 第二配管
36 压力计
38 流量计
40 调节阀
42 关闭阀
44 第三配管
46 抽吸阀
48 抽吸泵
50 关闭阀
52 气体滞留室
54 水位计
56 排气配管系统
58 第四配管
60 喷射器
62 排气阀
64 第五配管
66 止回阀
68 喷射泵
70 第六配管
72 漏斗
74 第七配管
10A 废水处理系统
76 第八配管
78 大气开放阀
E 废水(被处理水)
T 处理水(滤液)

Claims (5)

1.一种废水处理方法，通过对浸渍于膜分离槽内的废水的膜滤芯进行曝气，并且将使所述膜滤芯的二次侧产生负压而进行废水的过滤的过滤动作和停止该过滤动作的过滤停止动作作为一个循环，并反复进行该循环，从而对废水进行固液分离而生成处理水，其特征在于，
使用与使处理水中所含的气体滞留的气体滞留室连接且用于向所述气体滞留室供给流体的阀，并与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将所述阀暂时打开后关闭。
2.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，
所述阀是配设于将产生负压的喷射器和所述气体滞留室连接的配管的中途的排气阀。
3.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，
所述阀是用于将所述气体滞留室向大气开放的大气开放阀。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的废水处理方法，其特征在于，
与各循环的所述过滤停止动作的开始时刻相配合，将所述阀暂时打开后关闭，以使在将所述膜分离槽和存积处理水的处理水槽连接的处理水配管系统中不产生气锁。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的废水处理方法，其特征在于，
在各循环的所述过滤停止动作开始的同时或开始后暂时打开所述阀，在所述膜滤芯的跨膜压差成为零时关闭所述阀。
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