TW201500298A

TW201500298A - 有機性排水之處理方法及處理裝置

Info

Publication number: TW201500298A
Application number: TW103106258A
Authority: TW
Inventors: Kazuya Komatsu; Nagomu Akasaki
Original assignee: Kurita Water Ind Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2015-01-01
Also published as: KR102078434B1; WO2014155845A1; JP5874672B2; TWI633067B; CN105073653A; KR20150134331A; JP2014198289A

Abstract

本發明目的在於對有機性排水，以厭氧性生物處理、好氧性生物處理、凝集處理及浮上或沉降分離、RO膜分離進行處理時，藉好氧性生物處理確實去除厭氧性生物處理中所生成的鹼度，減少凝集、固液分離所需之凝集劑用量，並且降低其後之RO膜的鹽類負載。透過以好氧性生物處理，在pH5.5~6.5之條件下，利用附著於載體的好氧性微生物，以貫流式進行處理，而藉好氧性生物處理確實去除厭氧性生物處理中所生成的鹼度。

Description

有機性排水之處理方法及處理裝置

本發明係有關於對有機性排水進行處理之方法及裝置，特別係有關於對有機性排水進行生物處理後，進一步進行逆滲透膜分離處理之方法及裝置。

近年來，水資源的回收再利用漸受重視，而積極進行排水的處理及回收。尤其是，由於超過濾(UF)膜或逆滲透(RO)膜所代表的具微細孔徑的膜分離裝置亦可去除高分子量之有機物質，可得高品質之處理水質，而經廣泛使用。此等膜分離裝置，因為膜的孔徑較小，當流入之有機物質濃度上升時，在膜面即易累積有機物質，致過濾阻力顯著上升，而不易注水。在此種情況下，在膜分離裝置的前段設置生物處理裝置，而於膜分離處理前先降低排水中的有機物質濃度，在穩定處理方面係屬有效。

以往，對於在RO膜分離的前段進行生物處理而言，專利文獻1中提出一種對有機性排水，以厭氧性生物處理、好氧性生物處理、凝集處理及浮上或沉降分離、 RO膜分離依序進行處理的方法。

於此方法中，藉由將較少生成汙染RO膜之生物代謝產物的厭氧性生物處理應用於好氧性生物處理的前處理，RO膜汙染減少，可長期持續進行穩定的處理。

專利文獻1之方法中，存有以下之不良情形。即，厭氧性生物處理過程中所生成的鹼度在經過好氧性生物處理後仍殘留，因該鹼度使凝集劑被消耗，以致凝集、固液分離所需之凝集劑添加量增大。其結果，過程中產生的汙泥量增加，同時RO膜的鹽類負載亦增加，使得透過水量降低。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2007-175582號公報

本發明係以解決上述專利文獻1之方法的問題，而提供一種可藉好氧性生物處理確實去除厭氧性生物處理中所生成的鹼度，減少凝集、固液分離所需之凝集劑用量，並且降低其後之RO膜的鹽類負載的有機性排水之處理方法及處理裝置為課題。

本發明人等為解決上述課題而重複進行研究的結果發現，藉由在好氧性生物處理中使用載體，同時控制pH條件並以貫流式進行處理，可藉好氧性生物處理確實去除厭氧性生物處理中所生成的鹼度。

本發明係基於此種見解而達成者，其要旨如下：

[1]一種有機性排水之處理方法，其係具有：厭氧性生物處理步驟，對有機性排水在厭氧下進行生物處理；好氧性生物處理步驟，對從該厭氧性生物處理步驟流出的厭氧性生物處理水在好氧下進行生物處理；固液分離步驟，對從該好氧性生物處理步驟流出的好氧性生物處理水添加凝集劑使其凝集後進行固液分離；及逆滲透膜分離步驟，對該固液分離步驟中所分離的分離水進行處理的有機性排水之處理方法，其特徵為：該好氧性生物處理步驟係在pH5.5~6.5之條件下，利用附著於載體的好氧性微生物，以貫流式進行處理的步驟。

[2]如[1]之有機性排水之處理方法，其中前述好氧性生物處理步驟中的pH條件為pH5.8~6.3。

[3]如[1]或[2]之有機性排水之處理方法，其係在前述好氧性生物處理步驟中，將前述厭氧性生物處理水裝入好氧性生物處理槽，在好氧下進行生物處理之方法，其中前述載體為海綿載體，該好氧性生物處理槽之載體填充率為10~50%。

[4]如[1]至[3]中任一項之有機性排水之處理方法，其中前述凝集劑為鐵系凝集劑。

[5]如[4]之有機性排水之處理方法，其中前述鐵系凝集劑為氯化鐵，以FeCl₃(38%)之添加量計，其添加量為30~80體積ppm。

[6]如[1]至[5]中任一項之有機性排水之處理方法，其係對前述分離水經過膜過濾的過濾水，在前述逆滲透膜分離步驟中進行處理。

[7]一種有機性排水之處理裝置，其係具有：厭氧性生物處理手段，對有機性排水在厭氧下進行生物處理；好氧性生物處理手段，對從該厭氧性生物處理手段流出的厭氧性生物處理水在好氧下進行生物處理；凝集劑添加手段，對從該好氧性生物處理手段流出的好氧性生物處理水添加凝集劑；固液分離手段，使添加有該凝集劑的水固液分離；及逆滲透膜分離手段，對該固液分離手段中所分離的分離水進行處理的有機性排水之處理裝置，其特徵為：該好氧性生物處理手段係在pH5.5~6.5之條件下，利用附著於載體的好氧性微生物，以貫流式進行處理的手段。

[8]如[7]之有機性排水之處理裝置，其中前述好氧性生物處理手段中的pH條件為pH5.8~6.3。

[9]如[7]或[8]之有機性排水之處理裝置，其中前述好氧性生物處理手段係盛裝前述厭氧性生物處理水並在好氧下進行生物處理的好氧性生物處理槽，前述載體為海綿載體，該好氧性生物處理槽之載體填充率為10~ 50%。

[10]如[7]至[9]中任一項之有機性排水之處理裝置，其中前述凝集劑為鐵系凝集劑。

[11]如[10]之有機性排水之處理裝置，其中前述鐵系凝集劑為氯化鐵，以FeCl₃(38%)之添加量計，其添加量為30~80體積ppm。

[12]如[7]至[11]中任一項之有機性排水之處理裝置，其係具有對前述分離水進行膜過濾的膜過濾裝置，該膜過濾裝置之過濾水係在前述逆滲透膜分離手段中經處理。

根據本發明，由於可藉在酸性條件下進行曝氣的好氧性生物處理確實去除厭氧性生物處理中所生成的鹼度，而能夠減少後段之凝集、固液分離所需之凝集劑添加量，其結果，可謀求產生汙泥量之減少、RO膜的鹽類負載之降低，得以進行有效的處理。

第1圖係表示本發明之有機性排水之處理裝置的實施形態的系統圖。

以下，就本發明之實施形態詳細加以說明。

本發明係如第1圖所示，以有機性排水為原水，在厭氧性生物處理槽1進行厭氧性生物處理後，在好氧性生物處理槽2進行好氧性生物處理，並對好氧性生物處理水添加凝集劑而在凝集槽3進行凝集處理後，使凝集處理水在固液分離槽3固液分離，再對分離水在RO膜分離裝置5進行RO膜分離處理的有機性排水之處理，其中在好氧性生物處理槽2設有載體，並利用附著於載體的好氧性微生物，在pH5.5~6.5之條件下以貫流式進行生物處理。

[有機性排水]

在本發明中，作為處理對象物的有機性排水只要為一般待進行生物處理的含有機物之排水即可，不特別限定，可列舉例如電子產業排水、化學工廠排水、食品工廠排水等。舉例來說，在電子零件製程中，由於各種含有機物之排水會從顯影步驟、剝離步驟、蝕刻步驟、清洗步驟等當中大量產生，並且，較佳為將排水回收淨化成純水等級予以再使用，故而，此等排水係適用於作為本發明之處理對象排水。

作為此類有機性排水，可列舉例如含有異丙醇、乙醇等的有機性排水、含有單乙醇胺(MEA)、氫氧化四甲銨(TMAH)等有機態氮、氨態氮的有機性排水、含有二甲亞碸(DMSO)等有機硫化合物的有機性排水。

[厭氧性生物處理]

作為用以對原水在厭氧下進行生物處理的厭氧性生物處理手段，只要為有機物分解效率優良者即可，可使用既知之厭氧性生物處理方式的生物反應槽。

厭氧性生物處理手段可為在同一槽進行酸生成反應與甲烷生成反應的單相式、或在個別的槽進行各反應的兩相式。各反應槽可採浮遊方式(攪拌方式)、汙泥床方式(汙泥氈方式)等任意方式，又可為載體添加型、造粒汙泥型。

作為厭氧性生物處理手段不特別限定，惟具備酸生成槽與UASB(上向流式厭氧性汙泥氈)方式的反應槽者，由於可進行高負載運作而較佳。

[好氧性生物處理]

在本發明中，好氧性生物處理係利用使活性汙泥附著於載體而保持的生物膜方式，以貫流式進行處理。此外，好氧性生物處理之貫流式處理由於不需要藉由汙泥之沉降分離或返送、抽除的濃度管理，而易於運作管理。再者，將後段產生的SS凝集去除時，亦可去除一部分生物處理中去除不盡的殘留有機物。

好氧性生物處理的方式可為固定床式、流化床式、展開床式等任意微生物床方式。作為在好氧性狀態下以微生物將有機物分解的好氧性生物處理槽，可使用設有用以對槽內供給氧氣(空氣)之散氣管、曝氣機等氧氣供給手段的曝氣槽。

作為載體，活性炭、各類塑膠載體、海綿載體等均可使用。惟，若為海綿載體，則可將微生物維持於高濃度而較佳。作為海綿素材亦不特別限定，較佳為酯系聚胺甲酸酯。載體之投入量也無特別限制，一般而言，以相對於生物處理槽之槽容量的載體之視容量(以下，將此比率稱為「填充率」)計，較佳設為10~50%左右，特佳設為30~50%左右。

本發明中，係將好氧性生物處理槽內的pH控制於5.5~6.5。為此，可對好氧性生物處理槽添加鹽酸、硫酸等酸來進行pH控制，但在原水中含有氮化合物時，因硝化使pH下降，從而添加氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼來加以調整。好氧性生物處理槽內的pH未達5.5時，好氧性生物處理所致之有機物分解不充分，有有機物殘留之虞；超過6.5時則無法充分去除厭氧性生物處理中所殘留的鹼度。從而，好氧性生物處理槽的pH係調整成5.5~6.5，較佳為5.8~6.3左右。

好氧性生物處理槽可為單槽式或多槽式，且，若為單槽式時，可於槽內設置間壁。若為多槽式時，最後段之生物處理槽的pH係調整成5.5~6.5，較佳為pH5.8~6.3。而且，此時，前段側之好氧性生物處理槽的pH可為6.5~8.0程度。

[凝集處理]

對原水在厭氧下經生物處理後在好氧下進行生物處理所得之好氧性生物處理水，為利用後段的固液分離手段確實去除微生物體與高分子有機物質，係於固液分離前先經過凝集處理。好氧性生物處理水的凝集處理係使用一般的凝集處理裝置。該凝集處理裝置之凝集槽可僅為單槽，亦可以多層設置2槽以上。

作為凝集處理所使用的無機凝集劑，可列示氯化鐵、聚硫酸鐵等鐵系凝集劑、硫酸鋁、氯化鋁、聚氯化鋁等鋁系凝集劑，基於凝集效果方面較佳為鐵系凝集劑。此等無機凝集劑可單獨使用1種，亦可併用2種以上。

凝集處理時，係視需求添加pH調整劑予以調整成對使用之無機凝集劑屬合適的pH。舉例來說，若為鐵系凝集劑，在pH5.5以下使其反應係屬有效；若為鋁系凝集劑，在pH5.0以下使其反應後，予以調整成pH6.0以上則屬有效，因此，較佳為視需求添加鹽酸、硫酸等酸、或氫氧化鈉等鹼來進行pH調整。

凝集劑之添加量只要為如可得所需凝集效果的量即可，無特別限制，根據本發明，由可藉好氧性生物處理高程度去除厭氧性生物處理中所殘留的鹼度而言，若為例如氯化鐵等鐵系凝集劑，以FeCl₃(38%)之添加量計為30~80ppm(體積)左右時，比起以往可大幅刪減，其結果，凝集處理水之固液分離中產生的汙泥量亦可大幅減少。

藉由凝集處理，生物處理水中的溶解性有機物或懸浮物即絮凝化。為使該凝集絮凝物生長，亦可在第1凝集槽予以添加無機凝集劑、在第2凝集槽予以添加高分子凝集劑。

[固液分離]

作為對好氧性生物處理水進行凝集處理所得之凝集處理水的固液分離手段，有沉澱槽、浮上槽、離心分離機等，不特別限定，由生物處理水的凝集絮凝物容易發生浮上分離，且宜為面積較沉澱槽為小的裝置而言，特佳為將加壓浮上槽，尤為凝集加壓浮上槽作成小型。再者，好氧性生物處理水的固液分離亦可採用浸漬膜等的膜分離手段。

[RO膜分離處理]

藉固液分離得到的分離水，接著在RO膜分離裝置經處理，以此去除分離水中所殘留的溶存有機物與溶存鹽類。

較佳為在該RO膜分離裝置的前段設置過濾裝置來去除水中的SS。作為過濾裝置，可採用填充有砂、無煙煤等濾材的填充層型過濾裝置、使用精密過濾(MF)膜、超過濾(UF)膜等膜的膜過濾裝置等。

在本發明中，藉好氧性生物處理高程度去除厭氧性生物處理中所殘留的鹼度來減少凝集處理所需之凝集劑量，由此可降低固液分離水中的鹽類濃度，而降低RO膜分離裝置的鹽類負載，其結果，可增加該RO膜分離裝置的透過水量。

[實施例]

以下舉出實施例及比較例對本發明更具體地加以說明。

在以下的實施例及比較例中，好氧性生物處理槽的pH調整及凝集處理時的pH調整係藉由對好氧性生物處理槽或待凝集處理的好氧性生物處理水添加氫氧化鈉或鹽酸來進行。

[實施例1]

以下述水質之液晶工廠的有機性排水為原水，以1.6L/d之處理水量進行處理。

<原水水質>

pH：10

TOC：100mg/L

T-N：20mg-N/L

PO₄-P：0.5mg-P/L

(添加其他微量金屬、礦物質作為營養劑)

將原水首先以上向流注入至下述規格的厭氧性生物處理槽後，再注入至下述規格的好氧性生物處理槽。

<厭氧性生物處理槽>

槽容量：4L(直徑10cm×高度50cm之圓筒狀)

溫度：30℃

以啤酒工廠排水處理設施的厭氧顆粒為植種汙泥取0.8L，投入1.6L聚丙烯製圓筒狀載體( 3mm×5mm)並培養2個月者。

<好氧性生物處理槽>

槽容量：4L

以40%之填充率添加聚胺甲酸酯海綿(3mm見方)，投入工廠排水處理設施的活性汙泥(MLSS約6,000mg/L)作為植種汙泥並培養3週者。

pH5.8~6.0

對好氧性生物處理槽的處理水，添加以FeCl₃(38%)添加量計如表1，2所示的量的38重量%氯化鐵(FeCl₃)水溶液，將pH調整成5.5進行凝集處理，並針對靜置30分鐘經沉降分離後的上澄液，調查MFF值。又，針對將該上澄液以孔徑0.45μm濾紙過濾後的過濾水測定TOC濃度。

將此等結果示於表1，2。

[比較例1]

除將實施例1中好氧性生物處理槽的pH調整成6.8~7.0以外係同樣地進行，調查MFF值及TOC濃度，將結果示於表1，2。

[比較例2]

除將實施例1中好氧性生物處理槽的pH調整成4.8~5.0以外係同樣地進行，調查MFF值及TOC濃度，將結果示於表1，2。

由表1，2可明瞭以下所述者。

於實施例1中，藉由添加30mg/L的FeCl₃，MFF值為1.1、TOC為1.5mg/L，均為較低值，對於供給至RO膜，可得良好的水質。另一方面，於比較例1中，TOC與實施例雖無大的差異，但對於MFF值，則須添加FeCl₃至75mg/L，才會下降至1.1。茲認為此係因好氧性生物處理水中所殘留的鹼度使FeCl₃被消耗，在30mg/L凝集不充分所致。此外，在比較例2中，即使添加100mg/L的FeCl₃，TOC仍殘留5mg/L左右，未藉由凝集而減少。茲認為此係好氧性生物處理槽的pH較低，有機物去除不充分，使液晶工廠排水所含的低分子有機物殘留所致。

業已採用特定形態對本發明詳細加以說明，惟本領域具有通常知識者應理解，在不悖離本發明意圖暨範圍下可實施種種變更。

本申請案係基於2013年3月29日所申請之日本專利申請2013-074167，茲援用其全體以供引用。

1‧‧‧厭氧性生物處理槽

2‧‧‧好氧性生物處理槽

3‧‧‧凝集槽

4‧‧‧固液分離槽

5‧‧‧RO膜分離裝置

Claims

一種有機性排水之處理方法，其係具有：厭氧性生物處理步驟，對有機性排水在厭氧下進行生物處理；好氧性生物處理步驟，對從該厭氧性生物處理步驟流出的厭氧性生物處理水在好氧下進行生物處理；固液分離步驟，對從該好氧性生物處理步驟流出的好氧性生物處理水添加凝集劑使其凝集後進行固液分離；及逆滲透膜分離步驟，對該固液分離步驟中所分離的分離水進行處理的有機性排水之處理方法，其特徵為：該好氧性生物處理步驟係在pH5.5~6.5之條件下，利用附著於載體的好氧性微生物，以貫流式進行處理的步驟。
如請求項1之有機性排水之處理方法，其中該好氧性生物處理步驟中的pH條件為pH5.8~6.3。
如請求項1或2之有機性排水之處理方法，其係在該好氧性生物處理步驟中，將該厭氧性生物處理水裝入好氧性生物處理槽，在好氧下進行生物處理之方法，其中該載體為海綿載體，該好氧性生物處理槽之載體填充率為10~50%。
如請求項1至3中任一項之有機性排水之處理方法，其中該凝集劑為鐵系凝集劑。
如請求項4之有機性排水之處理方法，其中該鐵系凝集劑為氯化鐵，以FeCl₃(38%)之添加量計，其添加量為30~80體積ppm。
如請求項1至5中任一項之有機性排水之處理方法，其係對該分離水經過膜過濾的過濾水，在該逆滲透膜分離步驟中進行處理。
一種有機性排水之處理裝置，其係具有：厭氧性生物處理手段，對有機性排水在厭氧下進行生物處理；好氧性生物處理手段，對從該厭氧性生物處理手段流出的厭氧性生物處理水在好氧下進行生物處理；凝集劑添加手段，對從該好氧性生物處理手段流出的好氧性生物處理水添加凝集劑；固液分離手段，使添加有該凝集劑的水固液分離；及逆滲透膜分離手段，對該固液分離步驟中所分離的分離水進行處理的有機性排水之處理裝置，其特徵為：該好氧性生物處理手段係在pH5.5~6.5之條件下，利用附著於載體的好氧性微生物，以貫流式進行處理的手段。
如請求項7之有機性排水之處理裝置，其中該好氧性生物處理手段中的pH條件為pH5.8~6.3。
如請求項7或8之有機性排水之處理裝置，其中該好氧性生物處理手段係盛裝該厭氧性生物處理水並在好氧下進行生物處理的好氧性生物處理槽，該載體為海綿載體，該好氧性生物處理槽之載體填充率為10~50%。
如請求項7至9中任一項之有機性排水之處理裝置，其中該凝集劑為鐵系凝集劑。
如請求項10之有機性排水之處理裝置，其中該鐵系凝集劑為氯化鐵，以FeCl₃(38%)之添加量計，其添加量為30~80體積ppm。
如請求項7至11中任一項之有機性排水之處理裝置，其係具有對該分離水進行膜過濾的膜過濾裝置，該膜過濾裝置之過濾水係在該逆滲透膜分離手段中經處理。