JP2008510619A - 無酸素性生物学的削減システムと方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機物質及び他の成分の濃度を削減するための廃水処理のシステム及び方法を提案する。
【解決手段】廃水処理用の無酸素性生物学的削減システム及び方法は、膜嫌気性固定システムに配置された無酸素性生物学的削減エレメント（９０）である。廃水（１００）は、実質的に好気性生物学的処理のない過程が組み込まれた処理により、膜ろ過に適する排水を生成する。排水は、精密ろ過、限外ろ過、あるいはそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた膜エレメント（３０）を通して、ろ過される。そして膜の排水は、無酸素性生物学的削減エレメント（９０）で処理されて、処理排水流（９４）を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、従来の廃水排出の一次処理を用い、そして実質的に好気性生物学的処理のない過程を用いて処理されて、膜ろ過に適した排水を生成する、膜嫌気性固定システムで生成される排水流から有機物質及び他の成分の濃度の削減のための、システムと過程に関する。排水は、精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過、逆浸透あるいはそれらの組み合わせを用いる膜ろ過システムで処理される。この新しいシステム及び過程は、ろ過処理段階の部分として、有機物質及び他の成分の濃度を削減するために無酸素性生物学的削減処理を導入する。

米国環境保護局によって定められている二次放出規準に合致するための処理済排水を生成する現在既知の方法は、一般的に好気性酸化過程を備える。本発明は、生物分解性の有機化合物の固定のために物理的分離と無酸素処理を用いることで二次規準に合致する。有機物質の除去に加えて、この過程は、硝酸イオンと過塩素酸塩イオンのような廃水中の他の可能性のある汚染物質の処理及び／または除去を組み合わせてもよい。

本発明は、廃水を処理するためのシステムと方法を目的とする。

実質的に好気性生物学的処理のない過程を組み込んだ処理によって、排水が処理されて、膜処理に適した排水を生成する。

排水は、精密ろ過、限外ろ過、あるいはそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた膜エレメントを通して、ろ過される。
そして、この膜の排水は、無酸素性生物学的削減エレメントにおいて処理されて、処理排水流を生成する。

本発明によれば、生物分解性の有機化合物の安定のために物理的分離と無酸素処理を用いることで、二次放出規準に合致する。また、有機物質の除去に加えて、この過程は硝酸イオン及び過塩素酸イオンのような廃水中の他の可能性汚染物質の処理・除去を可能にする。

本発明の、これら及び他の特徴、範囲、並びに利点は、以下の図面、説明、並びに請求項を参照することにより、より良く理解されるであろう。

以下の詳細な説明は、本発明を実行するための現在考えられるところの最良の形態を表す。この説明は、限定された意味に解釈されるものではなく、この発明の一般的な原理を説明する目的のみで作成されたものである。

図１によれば、膜嫌気性安定化システム１０に配置された無酸素性生物学的削減エレメント９０の機能図が例示される。基本的に嫌気性工程と組み合わせた無酸素性生物学的削減エレメント９０の開示の目的のために、システム１０は廃水流入１００用の従来の前処理システム１２を有する。

そして、前処理排水１４は、スクリーンエレメント２０でろ過されて、膜ろ過のためのスクリーン済み排水２４を生成する。膜エレメント３０は、排水流体３２と廃物流３４を生成する。廃物流３４は、固体濃縮エレメント４０で処理されて、固体流４２及び再循環流１６を生成する。
一次の膜エレメント３０からの排水流体３２は、無酸素性生物学的削減エレメント９０で処理されて、有機物及び／または他の成分の濃度が低減される。無酸素性生物学的削減エレメント９０での処理により、排水流体３２から、例えば、無機の過塩素酸イオン（ＣｌＯ４）が取り除かれる。排水流体３２は、成分の望ましい除去を達成するために、補助化学物質９２として電子供与体有機基体或いは電子受容体で補助する必要がある。別の例において、硝酸イオン（ＮＯ_３）のような電子受容体９２が、可溶性有機物の望ましい除去を達成するために、無酸素性生物学的削減エレメント９０で処理を受ける排水流体３２に加えられる。電子受容体補助化学物質の他の例は、硫酸塩と臭素酸塩、そして電子供与体補助化学物質の他の例は、エタノール、メタノール、コーンシロップ、糖蜜等である。

無酸素性生物学的削減エレメント９０の排水は、更に処理されるために、二次膜エレメント５０のための過程供給流９６として用いられる。無酸素性生物学的削減エレメント９０の処理排水流９４もまた、廃棄され、あるいはシステムにおいて更なる処理なく有益に利用される。二次の膜エレメント５０は、分離流７２及び廃棄流７４を出力する蒸留エレメント７０及びメタンガス６２及び処分用液体６４を出力する高レート嫌気的消化エレメント６０のような他のエレメントと連絡する。二次の膜５０は、放出または再利用のための排水５２を出力してもよい。

以下の実験例は、本発明の方法を実行する際のシステムの利用を例示する。

浄化する廃水は、６０ｍｇ／ＬのＢＯＤ濃度で表される可溶性の有機物質で汚染されている。この廃水の揮発性酸種は、３０ｍｇ／Ｌの酢酸濃度を示した。

この廃水は、通常１．０ｍｇ／Ｌ以下の濃度の浮遊固体と、濃度ゼロの硝酸塩（ＮＯ⁻ _３ −Ｎ）と、濃度約２５０ｍｇ／Ｌの硫酸塩とを有する。この廃水の温度は、１６℃から２６℃の間であり、そしてｐＨは７．０から７．３の間である。

この廃水は、導管３２を通じて、９５Ｌから１１５Ｌの間の粒状のスラッジを含む、直径４５０ｍｍで２５０Ｌの高密度ポリエチレン円筒形反応器である、無酸素性生物学的削減エレメント９０に供給される。反応器は常温で運転される。ペレット形の粒状のスラッジは、醸造所排水で動作する、市販の上向流嫌気性スラッジベッド（ＵＳＡＢ）から得られる。固定媒体反応器のような膜状の反応器、及び似た物質を使うことができる。
例えば、硝酸イオン(ＮＯ⁻ _３)の形の電子受容体物質は、導管９２を通じて、カルシウム硝酸塩溶液の形で、約１２５ｍｇ／Ｌ（ＮＯ⁻ _３−Ｎ）で反応器に入る給水に投与される。

反応器は、供給が反応器の底から導入されて、粒状のスラッジを通って上昇するように、配置される。この反応器の水圧留置時間は、約１０分から４時間の間である。沈殿配置が、固形物を排水流から分離して反応器内に残せるように、反応器の一番上に置かれる。ペレットの形の粒状のスラッジが実験に利用されている間に、バクテリア増殖用の他の支援媒体、例えば、砂、プラスチック等のバクテリア増殖用支援媒体を用いてもよい。

処理済排水流９４は、６ヶ月以上の運転データに基づくと、３０ｍｇ／Ｌ以下の可溶性ＢＯＤ_５、３．３ｍｇ／Ｌの検出限界以下の濃度の酢酸、３０ｍｇ／Ｌ以下の濃度の浮遊固形物、並びに４ｍｇ／Ｌから１５ｍｇ／Ｌの間の濃度の硝酸イオン（ＮＯ⁻ _３−Ｎ）を含む。

他の運転条件は、浄化される廃水の硝酸イオン及び／または過塩素酸イオン、及び濃度の異なる組み合わせの状況を含む。酢酸のような電子供与体の形、または酸素、硝酸塩あるいは過塩素酸塩のような電子受容体の形の補助化学物質源９２の使用は、供給流内の化学成分及び処理目的の組み合わせに依存する。補助化学物質は、購入化学物質源から、あるいは他の廃水流からの成分として、供給される。

上述した実施の形態や実施例自体に関して本発明を詳細に示して説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、形式や詳細において、前述した及び他の変更が可能であることが、当業者には理解されるであろう。

本発明の実施例による、膜嫌気性固定システムの一例に組み込まれた無酸素性生物学的削減システムの機能図を示す。

符号の説明

２０：スクリーンエレメント、３０：膜エレメント、９０：無酸素性生物学的削減エレメント、１００：廃水

Claims (14)

1. 膜ろ過に適した排水を生成するために廃水を処理し、前記処理が実質的に好気性生物学的処理のない過程が組み込まれているステップ、
   前記排水を、精密ろ過、限外ろ過、あるいはそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた膜エレメントを通して、ろ過するステップ及び、
   処理排水流を生成するために、無酸素性生物学的削減エレメントで前記膜の排水を処理するステップ
   から成ることを特徴とする廃水処理のための方法。
2. 更に、補助化学物質を前記無酸素性生物学的削減エレメントに導入するステップから成ることを特徴とする請求項１に記載の廃水処理のための方法。
3. 更に、二次の膜エレメントにおいて前記処理排水流をろ過するステップから成ることを特徴とする請求項１に記載の廃水処理のための方法。
4. 廃水排出に連絡した、実質的に好気性生物学的処理のない、前処理システムと、
   前記前処理システムに連絡するスクリーンエレメントと、
   前記スクリーンエレメントに連絡する膜エレメントと、
   前記膜エレメントに連絡し、前記膜エレメントからの排水流体を処理して処理排水流を生成するための、無酸素性生物学的削減エレメントと
   から成ることを特徴とする廃水流を処理するためのシステム。
5. 前記処理排水流が更に二次の膜エレメントでろ過されることを特徴とする請求項４に記載の廃水流を処理するためのシステム。
6. 前記無酸素性生物学的削減エレメントに連絡して、補助化学物質源があることを特徴とする請求項４に記載の廃水流を処理するためのシステム。
7. 前記無酸素性生物学的削減エレメントが、ほぼ常温で運転されることを特徴とする請求項４に記載の廃水流を処理するためのシステム。
8. 前記無酸素性生物学的削減エレメントは、排水流体が、前記無酸素性生物学的削減エレメントの底で導入されて、スラッジ材を含む媒体を通じて上向きに流れるように、構成されていることを特徴とする請求項４に記載の廃水流を処理するためのシステム。
9. 前記無酸素性生物学的削減エレメント内の水圧留置時間は、１０分と４時間との間であることを特徴とする請求項４に記載の廃水流を処理するためのシステム。
10. 前記無酸素性生物学的削減エレメントの一番上に沈殿エレメントが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の廃水流を処理するためのシステム。
11. 前記補助化学物質が電子受容体であることを特徴とする請求項６に記載の廃水流を処理するためのシステム。
12. 前記補助化学物質が、酸素、硝酸塩、硫酸塩、臭素酸塩及び過塩素酸塩のグループから選ばれることを特徴とする請求項１１に記載の廃水流を処理するためのシステム。
13. 前記補助化学物質が電子供与体であることを特徴とする請求項６に記載の廃水流を処理するためのシステム。
14. 前記補助化学物質が、酢酸、エタノール、メタノール、コーンシロップ及び糖蜜のグループから選ばれることを特徴とする請求項１３に記載の廃水流を処理するためのシステム。

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