CN1907883A - 有机性排水的处理方法 - Google Patents

Abstract

一种以需氧方式对有机性排水进行生物处理后，为了去除包括生物处理水中的生物代谢物的溶解性物质、悬浊性物质，添加无机凝集剂进行凝集处理的方法，其在减少无机凝集剂的添加量的基础上获得良好的凝集处理水。一种有机性排水的处理方法，其中，将有机性排水导入生物处理反应槽(1)中，以需氧方式对其进行生物处理，在从该生物处理反应槽(1)出口流出的生物处理水中添加无机凝集剂，进行凝集处理，该生物处理反应槽(1)内的出口区域的生物处理水的pH值在7.3以下。

Description

有机性排水的处理方法

技术领域

本发明涉及有机性排水的处理方法，本发明特别是涉及下述的有机性排水的处理方法，其中，在以需氧方式对有机性排水进行生物处理后，为了去除包含生物处理水中的生物代谢物的溶解性物质、悬浊性物质，添加无机凝集剂，进行凝集处理，该方法在减少无机凝集剂的添加量的基础上获得良好的凝集处理水。

背景技术

作为有机性排水的处理方法，广泛地采用生物处理法。另外，为了去除生物处理水中的悬浊物质、溶解性物质等的污染物质，或为了在排水量多的场合将水回收，对生物处理水进行凝集处理，进一步，还在凝集处理后进行膜处理。

在对生物处理水进行凝集处理时，为了促进凝集作用而添加的凝集剂(无机凝集剂)是与运营成本直接有关的要素，故人们希望减少其添加量，但是，在生物处理水的凝集处理中，溶解有机物(S-TOC)，特别是生物代谢物的凝集处理困难，通常，必须要求大量的凝集剂。

特别是在近年，水资源的再利用受到人们重视，进行排水回收多了起来，但是，为了对作为排水而排出的水高度地净化，以达到生物处理后可再利用的水准，必须要求大量的凝集剂。为此，生物处理水的凝集处理中的凝集剂的添加量减少成为重要的课题。

另外，作为凝集剂的添加量的减少方法，人们还提出同时采用高分子凝集促进剂等的方法，但是，由于花费用于添加促进剂的成本，故目前的现状是，人们要求更加简单且低价格的方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述过去的问题点，提供一种有机性排水的处理方法，其中，在以需氧方式对有机性排水进行生物处理后，为了去除包含生物处理水中的生物代谢物的溶解性物质、悬浊性物质，添加无机凝集剂，进行凝集处理，该方法可在减少无机凝集剂的添加量的基础上，获得良好的凝集处理水。

本发明人对上述课题进行了锐意的研究，注意到在需氧性生物处理反应槽末级的pH值高的排水中，一般无机凝集剂的必要添加量增加。另外发现，与此相反，在需氧性生物处理反应槽末级的pH值在7.3以下，最好在6.5～6.9的范围内的场合，可按照较少的无机凝集剂添加量，获得相同的凝集效果，由此，完成了本发明。

即，本发明(技术方案1)的有机性排水的处理方法涉及下述的方法，其中，将有机性排水导入生物处理反应槽中，以需氧方式对其进行生物处理，在从该生物处理反应槽出口流出的生物处理水中添加无机凝集剂，进行凝集处理，其特征在于该生物处理反应槽内的出口区域的生物处理水的pH值在7.3以下。

技术方案2所述的有机性排水的处理方法涉及技术方案1所述的有机性排水的处理方法，其特征在于使上述凝集处理水通过逆渗透膜分离装置，对其进行处理。

技术方案3所述的有机性排水的处理方法涉及技术方案1或2所述的有机性排水的处理方法，其特征在于上述生物处理反应槽内的出口区域的生物处理水的pH值在6.5～6.9的范围内。

技术方案4所述的有机性排水的处理方法涉及技术方案1～3中的任何一项所述的有机性排水的处理方法，其特征在于上述生物处理反应槽包括多级的生物处理区域，末级的生物处理区域的出口区域的生物处理水的pH值在7.3以下。

技术方案5所述的有机性排水的处理方法涉及技术方案4所述的有机性排水的处理方法，其特征在于上述末级的生物处理区域以外的至少一部分的生物处理区域的水的pH值超过7.3。

技术方案6所述的有机性排水的处理方法涉及技术方案1～5中的任何一项所述的有机性排水的处理方法，其特征在于上述有机性排水为在生物处理时消耗碱的排水。

技术方案7所述的有机性排水的处理方法涉及技术方案1～6中的任何一项所述的有机性排水的处理方法，其特征在于上述凝集剂为铁系凝集剂和/或铝系凝集剂。

按照本发明，将有机性排水导入生物处理反应槽，以需氧方式对其进行生物处理，将无机凝集剂添加于从生物处理反应槽出口流出的生物处理水中，对其进行凝集处理，此时，生物处理反应槽内的出口区域的生物处理水的pH值在7.3以下，最好在6.5～6.9的弱酸性，由此能以较少的无机凝集剂添加量，获得良好的凝集效果。

按照本发明，通过调整生物处理反应槽内的出口区域的生物处理水的pH值，可谋求无机凝集剂添加量的减少、凝集状态的改善的作用机理的具体情况是不清楚的，但是，人们推定，凝集性差的生物代谢物通过这样的条件而重整，其凝集性得以改善。

按照本发明，通过借助添加酸等方式，调整生物处理反应槽内的出口区域的生物处理水的pH值的简单操作，可在不要求特别的装置的情况下，大幅度地减少与处理成本直接有关的无机凝集剂使用量。

附图说明

图1(a)～(c)为表示适合实施本发明的有机性排水的处理方法的处理装置的具体实例的系统图；

图2为表示根据实施例1～3、比较实例1和参考实例1的结果而求出的，无机凝集剂添加量为300mg/L的场合和为400mg/L的场合的曝气槽的设定pH值和凝集处理水的FI值之间的关系的曲线图。

具体实施方式

下面对本发明的有机性排水的处理方法的实施形式进行具体描述。

(有机性排水)

在本发明中，构成处理对象的有机性排水只要是进行普通生物处理的包含有机物排水即可，并不特别限定，列举有比如电子产业排水、化学工场排水、食品工场排水等。在比如，电子器件制造过程中，从显影工序、剥离工序、蚀刻工序、清洗工序等，大量地产生各种有机性排水，而且，人们希望将排水回收，将其净化处理成纯水程度再次使用，由此，这些排水适合用作本发明的处理对象排水。

对于这样的有机性排水，列举有包含比如异丙醇、乙醇等的有机性排水、包含乙醇胺(MEA)、羟基化四甲铵(TMAH)等的有机态氮、氨态氮的有机性排水、包含二甲亚砜(DMSO)的有机硫化合物的有机性排水。

特别是，本发明对于在生物处理时，消耗碱的有机性排水是有效的。即，如果以需氧方式对包含有机态氮、氨态氮的有机性排水进行生物处理，则通过硝化反应，生成硝酸和/或亚硝酸，另外，如果以需氧方式对包含有机硫化合物排水进行生物处理，则生成硫酸，生成的酸消耗碱。如果消耗碱，则pH值降低，生物的处理活性降低，由此，在对这样的排水进行生物处理时，如果在生物处理反应槽中添加碱，将pH值保持在7.5以上，保持生物活性，则获得较高的处理能力。

作为在该生物处理时消耗碱的有机性排水，列举有比如，Kj-N(凯氏定氮法)浓度在5mg/L以上，特别是10～1000mg/L的范围内这样的排水。

在通过本发明，对这样的排水进行处理的场合，将生物处理反应槽的上游侧的区域调整到适合生物处理的pH值，将出口区域的pH值调整到7.3以下，由此，可有效地获得本发明的效果。

(生物处理反应槽)

用于以需氧方式对有机性排水进行生物处理的需氧性生物处理反应槽，只要有机物的分解效率优良、并且可按照本发明调整反应槽内的出口区域的生物处理水的pH值即可，可采用已知的生物处理方式的生物反应槽。可采用比如，在槽内以浮游状态保持活性污泥的浮游方式、将活性污泥附着而保持于载体上的生物膜方式等。另外，在生物膜方式的场合，可为固定床式、流动床式、展开床式等的任意的微生物床方式，另外，载体可任意地采用活性碳、各种塑料载体、海绵载体等。

在浮游方式的场合，必须要求将活性污泥从处理水分离的固液分离机构，在生物处理反应槽的后级设置沉淀槽、膜分离装置等的固液分离机构。在其它方式的场合，由于将活性污泥保持在生物处理反应槽内部，故可省略这样的固液分离机构。

作为载体最好为海绵载体，如果为海绵载体，则可高浓度地保持微生物。作为海绵材料也没有特别的限定，但是，最好采用酯系聚氨脂。作为载体的投入量也没有特别的限制，但是，通常，最好生物处理反应槽中的载体相对槽容量的表观容量在10～50％的范围内。

本发明所采用的生物处理反应槽为用于在需氧性状态，通过微生物的方式对有机物进行分解的反应槽，其为下述的曝气槽，其中，设置用于将氧(空气)供给槽内的散气管、曝气机等的氧气供给机构。

该生物处理反应槽既可为一槽式，也可为多槽式，另外，在1槽式的场合，可在槽内设置分隔壁。

(pH值调整)

按照本发明，在生物处理反应槽内部，从反应槽排出生物处理水的出口附近(槽内的出口区域。以下，有将其仅称为“出口区域”的情况。)的pH值调整到7.3以下，最好在6.5～7.1的范围内，特别是最好在6.5～6.9的弱酸性。在该调整的pH值小于6.5的场合，在普通的生物处理中，具有活性降低的倾向，溶解有机物等的去除不充分，其结果是，为了获得后述的所需的FI值的水，凝集处理要求大量的无机凝集剂。如果该调整的pH值超过7.3，则可通过生物处理，去除有机物，但是，为了获得所需的FI值的水，仍要求大量的无机凝集剂。如果调整的pH值在7.3以下，特别是在6.5～6.9的范围内，则在后级的凝集处理中，可通过少的无机凝集剂添加量，获得所需的FI值的水。

在本发明中，也可将生物处理反应槽内的任意区域均调整到上述pH值，但是，在形成多个生物处理区域的场合，即通过使生物处理反应槽为多槽式，或者即使为1槽式，仍通过分隔壁将其分隔为多个区域等的情况下，最好仅仅末级的生物处理区域的出口区域的pH值在7.3以下，最好在6.5～6.9的范围内，其它的前级侧的生物处理区域的pH值高于7.3。在此场合，最好，将出口区域以外的其它的区域的pH值调整到适合生物处理的pH值。于是，最好，在多槽式的场合，最终槽的出口区域的pH值在7.3以下，其前级的槽的pH值为适合生物处理的pH值。另外，即使在于1槽式的场合设置分隔壁等，实现活塞流(プラグフロ-)的情况下，最好，同样地仅仅使末级区域的pH值在7.3以下。

即，对于包含前述的有机态氮、氨态氮的有机性排水、包含有机硫化合物的有机性排水这样的消耗碱的有机性排水，最好，在生物处理反应槽中添加碱，pH值保持在7.5以上，比如，在7.5～8.5的范围内，为此，在对这样的有机性排水进行处理的场合，最好，形成多级的生物处理区域，仅仅使末级的生物处理区域的出口区域的pH值在7.3以下，特别是最好在6.5～6.9的范围内，其它的前级侧的生物处理区域的pH值在7.5以上。

该pH值调整的方法没有特别的限制，但是，在生物处理反应槽中添加酸的方法简单。酸可采用盐酸、硫酸等的任意的酸。酸通常添加于生物处理反应槽内的出口区域，但是，也可添加于生物处理反应槽的前半(入口区域)或生物处理反应槽的前级。更具体地说，对于酸的添加的pH值调整方法，列举有测定生物处理反应槽内部的出口区域的pH值，或从生物处理反应槽流出的生物处理水的pH值，控制添加于生物处理反应槽中的酸注入量的方法。

另外，酸必须添加于生物处理反应槽内的水中，即使在将酸添加于从生物处理反应槽流出的水中的情况下，仍无法获得本发明的效果。

(凝集处理)

在通过生物处理反应槽，对有机性排水进行需氧性生物处理而获得的生物处理水的凝集处理中，采用普通的凝集处理装置。该凝集处理装置的凝集槽既可仅仅为1个槽，也可为2个槽。

对于凝集处理所采用的无机凝集剂，可列举有氯化铁、聚硫酸铁等的铁系凝集剂；硫酸铝、氯化铝、聚氯化铝等的铝系凝集剂，但是，从凝集效果的方面来说，最好采用铁系凝集剂。这些铁系凝集剂既可采用1种，也可同时采用2种以上。

在凝集处理时，根据需要添加pH调整剂，调整到适合于所采用的无机凝集剂的pH值。即，作为pH值条件，比如，在铁系凝集剂的场合，有效的方式是在pH值在5.5以下的情况下进行反应，在铝系凝集剂的场合，有效的方式是在pH值在5.0以下的情况下反应，然后，将pH值调整到6.0以上，由此，最好根据需要，添加酸、碱进行pH值的调整。虽然通过这样的pH值条件的凝集处理，获得良好的处理水质的具体的理由不清楚，但是，人们推定，这与将生物代谢中的蛋白成分的电荷被中和有关。

通过凝集处理，生物处理水中的溶解有机物、悬浊物结块。为了使该凝集块成长，也可在第1凝集槽中添加无机凝集剂，在第2凝集槽中添加高分子凝集剂。

已生成的凝集块实现固液分离，从处理水分离。固液分离方式可采用沉淀、加压上浮等，但是，生物处理水的凝集块容易上浮分离，另外，与沉淀槽相比较，较小面积的装置为好，由此，最好采用加压上浮方式。

(逆渗透膜处理)

凝集处理水也可还将水通过逆渗透(RO)膜分离装置，进行RO膜处理。

在此场合，在RO膜处理之前，为了去除凝集处理水中的残留SS，最好使凝集处理水通过过滤器，进行过滤处理。过滤器可采用填充有砂、无烟煤等的滤材的填充层型过滤器、使用精密过滤(MF)膜、超滤(UF)膜等的膜的膜过滤器。在此场合，也可直接通过膜对凝集槽的水进行过滤。

作为RO膜分离装置可采用已有的任意的装置。

按照本发明，由于可通过较少的无机凝集剂添加量，获得FI值低的凝集处理水，将其供到RO膜分离装置，故可抑制RO膜分离装置的膜通量(フラックス)的降低，可长期稳定地获得处理水(透过水)。

另外，所谓FI值，是将水通过RO膜分离装置，判断进行脱离子处理时向RO膜分离装置供水的水质是否适合RO膜处理的指标。即使在凝集处理水中的溶解有机物、SS的量基本相同的情况下，如果通过RO膜对其处理，仍具有膜通量(フラックス)早期降低的情况和不降低的情况，在这样的场合，RO供水的FI值不产生差别。

使试样水通过具有规定的孔径的膜过滤器，进行测定过滤规定量所要求的时间的操作，FI值可通过初始的所需时间、规定时间通水后的所需时间而求出，该FI值用于判断容易产生或难以产生膜污染、膜孔堵塞的水质。一般，即使在FI值在5以下的水质的情况下，仍允许进行RO供水，但是，通常人们希望为FI在3以下的水质。于是，在本发明中，最好对生物处理水进行凝集处理，获得FI值在3以下的水，通过RO膜对其进行处理。

(处理装置)

下面参照附图，对适合于本发明实施的处理装置的一个实例进行描述。

图1(a)为表示适合实施本发明的有机性排水的处理方法的处理装置的系统图，图1(b)、图1(c)为表示该生物处理装置的另一实例的系统图。

在图1(a)中，标号1表示需氧性生物处理反应槽(曝气槽)，其具有散气管1A，另外，在该槽内部投入有载体1B。在该生物处理反应槽1的内部的生物处理水出口部设置筛网1C，在该筛网1C的附近的上游侧，设置用于将酸注入到生物处理反应槽1的内部的配管1D。

标号2表示第1凝集槽，标号3表示第2凝集槽，分别具有搅拌机2A，3A。另外，在第1凝集槽2中设置无机凝集剂的注入配管2B，在第2凝集槽3中设置有pH调整剂和高分子凝集剂的注入配管3B。

标号4表示固液分离槽(加压上浮槽)，标号5表示过滤器，标号6表示RO膜分离装置。

将有机性排水导入需氧性生物处理反应槽1中，在需氧条件下对其进行生物处理，生物处理水流出。但在该生物处理反应槽1的内部的出口区域添加酸，由此，将该出口区域的生物处理水的pH值调整在7.3以下，最好将其调整在6.5～6.9的范围内。接着，通过在第1凝集槽2中添加无机凝集剂的方式，对生物处理水进行凝集处理，然后，再在第2凝集槽3中添加pH调整剂和高分子凝集剂，块变得粗大，接着，将凝集处理水送给加压上浮槽4，对凝集块进行固液分离处理。在通过过滤器5去除残留SS之后，通过RO膜分离装置6，对加压上浮槽4的分离水进行RO膜处理，透过水作为处理水而被取出。

图1(b)的生物处理槽11为浮游式的生物处理反应槽，具有散气管11A，并且在槽11的内部设置分隔壁11B、11C，将槽11的内部分隔为3个生物处理区域。在该生物处理反应槽11的最终区域设置酸的注入配管11D，3个生物处理区域中的仅仅末级的生物处理区域按照pH值调整在7.3以下，最好pH值在6.5～6.9的范围内的方式构成。在沉淀槽12中，对该生物处理反应槽11的生物处理水进行固液分离，分离污泥的一部分作为剩余污泥而排到系统之外，剩余部作为返送污泥而返回到生物处理反应槽11的入口侧。沉淀槽12的分离水按照本发明，导入比如，图1(a)的第1、第2凝集槽中，进一步进行凝集处理。

另外，在图1(c)中，按照2槽多级设置生物过滤式的生物处理反应槽，在生物过滤槽21，22中分别设置散气管21A、22A和生物过滤层21B、22B。在后级的生物过滤槽22的入口配管中设置用于注入酸的配管22C，按照将生物过滤槽22的生物处理水的pH值调整在7.3以下，最好pH值在6.5～6.9的范围内的方式构成。按照本发明，将该生物过滤槽22的生物处理水导入比如，图1(a)的第1、第2凝集槽中，进一步对其进行凝集处理。

此外，图1所示的装置为本发明可采用的处理装置的一个实例，本发明完全不限于图示的方法，如前面所述，生物处理反应槽、凝集槽可采用其它的各种形式。

(实施例)

下面列举实施例、参考实例和比较实例，对本发明进行更加具体的说明。

实施例1～3、比较实例1、参考实例1

通过图1所示的装置，按照本发明，进行有机性排水的处理。已处理的有机性排水的水质、采用的曝气槽和凝集槽的样式和运转条件如下面所述，按照2400L/天的处理量进行处理。

调查此时的生物处理水的水质(曝气槽流出水的水质)、凝集处理水的水质(针对在将第2凝集槽流出水静置30分钟后，通过No.5A滤纸过滤的水，按照ASTM D 4189-95测定的FI值)，其结果在表1中给出。

另外，图2表示根据这些结果，对无机凝集剂添加量为300mg/L的场合、400mg/L的场合的曝气槽的设定pH值和凝集处理水的FI值之间的关系制成曲线的曲线图。

(有机排水水质)

Kj-N：38.2mg/L

S-TOC：352mg/L

(曝气槽)

槽容量：2400L

曝气量：200L/min

载体：将边长为3mm的方形的海绵以表观容量为槽容量的50％添加

曝气槽内出口区域的设定pH值：如表1所示

(另外，pH值通过在曝气槽内的出口区域，添加作为酸的HCl的方式而调整。在未添加酸的场合，象比较实例1那样，出口区域的pH值为7.5。)

(第1凝集槽)

槽容量：50L

无机凝集剂：38重量％的氯化铁水溶液，添加量如表1所示

槽内pH值：3.0～5.0(通过添加HCl而调整)

搅拌机：平叶片40mm×200mm，180rpm

(第2凝集槽)

槽容量：50L

搅拌机：平叶片40mm×200mm，60rpm

槽内pH值：5.0(通过添加NaOH而调整)

比较实例2

在比较实例1中，在从曝气槽流出的生物处理水中添加酸，其流出水的pH值为表1中所示的值，除此以外按照相同的方式调查生物处理水水质、凝集处理水水质，其结果在表1中列出。

                                                       表1

实例		比较实例1			实施例1			实施例2			实施例3			参考实例1			比较实例2
																				1-1	1-2	1-3	1-1	1-2	1-3	2-1	2-2	2-3	3-1	3-2	3-3	2-1	2-2	2-3	3-1	3-2	3-3
		曝气槽内出口区域pH值		7.5			7.2			6.8			6.5			6.0			7.5(*6.8)
无机凝集剂添加量(mg/L)																						700	400	300	700	400	300	700	400	300	700	400	300	700	400	300	700	400	300
		生物处理水水质(mg/L)	TOC	10.8			10.5			10.6			10.4			12.5			10.8
Nox-N	35.8																					35.5			25.3			5.2			0.2			35.8
				NH4-N	0.3			0.2			8.8			28.9			34.7			0.3
凝集处理水FI值		2.8	5.3																				6.1	2.5	2.7	3.4	2.3	2.5	2.9	2.3	2.6	3.0	2.9	4.2	5.8	2.7	4.8	5.8

^*在曝气槽流出水中添加酸，pH值调整到6.8

根据表1和图2而知道，按照本发明，仅仅通过调整曝气槽内出口区域的pH值，使作为凝集处理效果的指标的FI值达到相同效果的无机凝集剂添加量，可大幅的被减少。

另外，根据比较实例2而知道，即使在曝气槽出口水中添加酸的情况下，仍无法获得本发明的效果。

Claims (7)

1.一种有机性排水的处理方法，其中，将有机性排水导入生物处理反应槽中，以需氧方式对其进行生物处理，在从该生物处理反应槽出口流出的生物处理水中添加无机凝集剂，进行凝集处理，其特征在于：

该生物处理反应槽内的出口区域的生物处理水的pH值在7.3以下。

2.根据权利要求1所述的有机性排水的处理方法，其特征在于使上述凝集处理水通过逆渗透膜分离装置，对其进行处理。

3.根据权利要求1所述的有机性排水的处理方法，其特征在于上述生物处理反应槽内的出口区域的生物处理水的pH值在6.5～6.9的范围内。

4.根据权利要求1所述的有机性排水的处理方法，其特征在于上述生物处理反应槽包括多级的生物处理区域，末级的生物处理区域的出口区域的生物处理水的pH值在7.3以下。

5.根据权利要求4所述的有机性排水的处理方法，其特征在于上述末级的生物处理区域以外的至少一部分的生物处理区域的水的pH值超过7.3。

6.根据权利要求1所述的有机性排水的处理方法，其特征在于上述有机性排水为在生物处理时消耗碱的排水。

7.根据权利要求1～6中的任何一项所述的有机性排水的处理方法，其特征在于上述凝集剂为铁系凝集剂和/或铝系凝集剂。

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