TWI511937B - An anaerobic treatment method and treatment device for the drainage of terephthalic acid - Google Patents

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Description

含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法及處理裝置
本發明係有關一種含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法及處理裝置，特別是藉由厭氣性處理，有效地分解除去排水中之難分解性對苯二甲酸之方法及裝置。
來自聚對苯二甲酸乙二酯之製造步驟的排水，通常含有對苯二甲酸或對甲苯酸、苯甲酸等。
使排水進行厭氣性處理時，在厭氣性處理系內必須具有為合成菌體時之營養鹽類、微量金屬等。例如，硫酸離子對排水中之CODcr而言，SO4 2- 必須為約1.5%。於化學系之排水或電子產業排水中，在此等之菌體合成時幾乎完全不含必要的成分。於此等排水之厭氣性處理時，添加礦物成分。硫酸離子因在甲烷發酵槽內藉由硫酸還原菌被分解，產生硫化氫氣體，而增加排氣處理之負荷。由於硫化氫會阻害甲烷發酵且降低處理效率，硫酸離子必須以菌體合成時必要的濃度以上的方式添加。
對苯二甲酸及對甲苯酸，對厭氣性處理而言為難分解性。
厭氣性處理中含有不易分解的難分解性有機物之排水，被好氣性處理。厭氣性處理與好氣性處理相比時，具有可高負荷處理的運轉費用降低且CO2 排出量亦少的優點。因此，企求使含有對苯二甲酸或對甲苯酸之排水進行厭氣性處理。
於專利文獻1中記載，為提高厭氣性處理時之對苯二甲酸的分解效率時，於含有對苯二甲酸之排水進行臭氧處理後，再進行厭氣性處理。然而，該方法雖為處理效率高者，惟為進行臭氧處理時之裝置複雜且處理成本亦高。
於專利文獻2中記載，為防止小顆粒污泥浮出、流出時，於排水中添加鐵鹽與硫酸離子源，以鐵鹽與硫酸離子反應生成硫化鐵(FeS)，以硫化鐵填充小顆粒污泥之空洞的厭氣性排水處理方法。該方法由於所添加的硫酸離子源作為FeS析出，故必須提高厭氣性處理槽內之硫酸離子濃度。
如前所述，於排水之厭氣性處理中，提高系內之硫酸離子濃度時，產生硫化氫氣體。為抑制硫化氫氣體產生時，習知的排水之厭氣性處理方法，沒有使硫酸離子濃度較菌體合成時必要的濃度更高。
[習知技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開平6-269797號公報
專利文獻2：日本專利第3814851號公報
本發明係以提供一種將含難分解性對苯二甲酸之排水在不需複雜的裝置設備或繁雜的操作下，以低成本且有效地進行厭氣性處理，高度地分解除去對苯二甲酸之方法及裝置為課題。
本發明人等為解決上述課題，再三深入研究檢討的結果，發現含有對苯二甲酸之排水的厭氣性處理，添加一定量的硫酸根(SO4 2- )時，厭氣性處理中對苯二甲酸的分解效率會跳躍性地提高。
本發明係以該見解為基準所達成者，以下述為主旨。
[1]　一種含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其係使含有對苯二甲酸之排水進行厭氣性處理的方法，其特徵為以於厭氣性處理水中之硫酸離子濃度為5～200mg/L的方式，在該排水中添加硫酸根。
[2]　如[1]記載的含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其係以於前述排水中之硫酸根的含量為60～400mg/L的方式，在該排水中添加硫酸根。
[3]　如[1]或[2]記載的含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其中在前述排水中，以相對於該排水中對苯二甲酸而言硫酸根之含量為10質量%以上的方式添加硫酸根。
[4]　如[1]～[3]中任一項記載的含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其中前述排水含有50～2000mg/L之對苯二甲酸。
[5]　如[1]～[4]中任一項記載的含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其中前述排水中另含有對甲苯酸。
[6]　如[1]～[5]中任一項記載的含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其中為了於排水中添加硫酸根，係在排水中添加選自由硫酸、硫酸鐵(I)、硫酸鐵(II)、聚硫酸鐵、硫酸銨、硫酸鋁，硫酸鈉及硫酸鉀所成群之至少1種。
[7]　一種含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理裝置，其係使含對苯二甲酸之排水進行厭氣性處理的裝置，其特徵為具有以於厭氣性處理水中之硫酸離子濃度為5～200mg/L的方式，在該排水中添加硫酸根的手段。
[8]　如[7]記載之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理裝置，其係具有以於前述排水中之硫酸根的含量為60～400mg/L的方式，在該排水中添加硫酸根的手段。
[9]　如[7]或[8]記載之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理裝置，其中於前述排水中，以相對於該排水中之對苯二甲酸而言硫酸根之含量為10質量%以上的方式，添加硫酸根。
[10]　如[7]～[9]中任一項記載之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理裝置，其中前述排水中含有50～2000mg/L之對苯二甲酸。
[11]　如[7]～[10]中任一項記載之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理裝置，其中前述排水中另含有對甲苯酸。
[發明之效果]
藉由本發明，以厭氣性處理水中之硫酸離子濃度為5～200mg/L的方式，藉由在含有對苯二甲酸之排水中添加硫酸根(SO4 2- )，可藉由厭氣性處理有效地分解除去難分解性對苯二甲酸，製得高水質的處理水(申請專利範圍第1,7項)。
本發明可在不需複雜的裝置設備或繁雜的操作下，以簡單的裝置、容易且以低成本實施。
於本發明中，硫酸根以相對於排水中之對苯二甲酸而言為10質量%以上，排水中之含量為60～400mg/L的方式添加較佳(申請專利範圍第2,3,8,9項)。
本發明係以含有50～2000mg/L之對苯二甲酸，且含有對甲苯酸之含對苯二甲酸之排水的處理為宜(申請專利範圍第4,5,10,11)。
[為實施發明之形態]
於下述中，詳細地說明本發明之實施形態。
於本發明中，於含有對苯二甲酸之排水的厭氣性處理時，於排水中添加一定量的硫酸根。藉由於排水中添加較菌體合成時必要量的過剩量之硫酸根，可促進硫酸還原反應。藉此考慮降低氫氣分壓，結果形成厭氣性處理系內為還原狀態，促進甲烷生成反應，分解除去難分解性對苯二甲酸。
[含對苯二甲酸之排水]
本發明中處理的原水，為含有對苯二甲酸之排水，自化學產業領域或電子產業領域等之各種產業領域所排出的含有對苯二甲酸之排水，例如聚對苯二甲酸乙二酯之製造步驟排水等。
含有對苯二甲酸之排水中的對苯二甲酸濃度，通常約為50～2000mg/L，較佳者約為100～1000mg/L，惟不受此等所限制。排水中之對苯二甲酸濃度較該下限值更少時，一般處理之有意差值變小；較該上限值更多時，恐會有對苯二甲酸容易結晶化，處理效率降低。
含有對苯二甲酸之排水，亦尚可含有對甲苯酸、苯甲酸、糖、有機酸等之易分解性有機物等。
在厭氣性處理添加硫酸根，對提高對甲苯酸之厭氣性處理效率亦極為有效，即使對含有對苯二甲酸與對甲苯酸之排水而言，亦展現良好的處理效果。
排水中之對甲苯酸的含量，較佳者為5000mg以下、更佳者為50～5000mg/L、最佳者為100～2000mg/L，惟不受此等所限制。
[硫酸根]
為在排水中添加硫酸根(SO4 2- )時之藥劑，以硫酸、硫酸鐵(I)、硫酸鐵(II)、聚硫酸鐵等之含有SO4 2- 之酸性溶液、硫酸銨、硫酸鋁、硫酸鈉、硫酸鉀等之可溶性硫酸鹽等之1種或2種以上較佳，惟不受此等所限制。
硫酸鈣、硫酸鎂對水為難溶性，惟為低濃度時，可溶於水中。
為添加硫酸根時之藥劑，較佳者以SO4 2- 濃度為5～30質量%之水溶液的方式添加。
硫酸根對排水之添加量過少時，藉由添加硫酸根，無法得到充分的本發明之效果；過多時，會產生多量的硫化氫氣體。
硫酸根係以排水中之SO4 2- 濃度為30～400mg/L的方式添加較佳，更佳者為60～400mg/L，特佳者為50～200mg/L，最佳者為70～200mg/L。
硫酸根相對於排水中之對苯二甲酸而言為10質量%以上、即以15～30質量%之比例添加於排水中較佳。對排水中之對苯二甲酸而言，硫酸根含量過少時，無法充分提高對苯二甲酸之分解效率。
處理對象排水含有對苯二甲酸與對甲苯酸時，硫酸根相對於排水中之對苯二甲酸與對甲苯酸之合計量而為10質量%以上，特別是以15～30質量%之比例添加於排水中較佳。
硫酸根以厭氣性處理所得的處理水中之硫酸離子濃度為5～200mg/L(較佳者為10～20mg/L)的方式添加於排水中。厭氣性處理水之硫酸離子濃度低於5mg/L之硫酸根添加量，無法充分得到本發明之硫酸根的添加效果。厭氣性處理水之硫酸離子濃度過高時，會有硫化氫氣體產生量變多，同時厭氣性處理水本身之水質惡化，且後段的處理步驟之負荷增大。
[厭氣性處理]
厭氣性處理方式，可在同一槽內以一相式進行藉由酸生成菌之酸生成步驟與藉由甲烷生成菌之甲烷發酵步驟，亦可在不同槽中以二相式進行此等步驟。
厭氣性處理之反應槽，可為固定床式、流動床式、可甲烷生成細菌藉由小顆粒之高負荷處理的UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket；上向流厭氣性污泥床)方式EGSB(Expanded Granule Slugde Bed；展開粒狀污泥床)方式等之任一種，較佳者為可高負荷處理的UASB方式或EGSB方式。
於一相式之厭氣性處理裝置中，硫酸根可添加於厭氣性處理槽、及流入厭氣性處理槽之原水中任一種之中。添加硫酸作為硫酸根時，為以添加硫酸來降低pH值，設置pH值調整槽時，以在其前段添加較佳。
於二相式厭氣性處理裝置中，硫酸根之添加處係視排水中之被處理物質的量而定予以選擇。排水中之易分解性物質多時，以在接近甲烷發酵槽的位置添加硫酸根較佳。排水中之易分解性物質少時，以於前段側、例如在酸生成槽中添加硫酸根較佳。此係因易分解性物質於分解時會消耗硫酸根，而導致對苯二甲酸或對甲苯酸之分解促進效果降低的情形。
於二相式處理裝置時，於添加硫酸作為硫酸根時，為降低pH值，設置pH值調整槽時，以在其前段添加硫酸較佳。
厭氣性處理之條件，係視採用的方式而不同，以pH值6～8、溫度25～39℃、滯留時間4小時～3日間、厭氣性污泥濃度10,000～40,000mg-VSS/L、負荷量1～15kg-BOD/m3 ‧day、CODcr負荷2～30kg-CODcr/m3 ‧day較佳。
厭氣性處理水，為分解殘留的有機物時，尚可提供給活性污泥處理等之好氣性處理、其他之後處理。於本發明中，厭氣性處理係可藉由厭氣性處理更有效地分解除去難分解性對苯二甲酸。使排水進行厭氣性處理後，即使進行好氣性處理時，仍可減輕厭氣性處理之負荷，且減低處理成本。
[硫化氫氣體之處理]
於本發明中，相對於含有對苯二甲酸之排水而言，由於以前述添加量添加硫酸根，不會阻害甲烷發酵，且可抑制硫化氫氣體產生，對苯二甲酸之分解效率變高。產生少量的硫化氫氣體時，亦可使硫化氫氣體進行生物脫硫處理。一般而言，生物脫硫處理係在被處理氣體中之硫化氫濃度有變動時，無法安定地生育硫氧化細菌，處理變得不安定。本發明藉由在排水中添加一定量的硫酸根，由於排氣中之硫化氫濃度安定，可安定地進行生物脫硫處理。
含有硫化氫之排氣的生物脫硫處理，以藉由專利第3235131號公報中記載的方法進行為宜。該方法係使含有硫化氫之排氣接觸洗淨液(例如有機性物質之好氣性微生物氧化時之處理液)，吸收氣體中之硫化氫，使所得的吸收液進行好氣性微生物氧化，藉由硫氧化細菌之氧化作用以使硫化氫氧化成硫酸離子或單體硫而無害化。
藉由該方法，不會降低甲烷氣體之含率，以低成本、有效地且不會伴隨脫硫而生成新的廢液，以高的脫硫率進行脫硫處理。惟硫化氫氣體之處理方法，不受限於該方法。
於下述中，以實施例及比較例更具體地說明本發明。
實施例及比較例中厭氣性處理的原水之水質，如下所述。
<原水水質>
CODcr：4050mg/L
對苯二甲酸濃度：400mg/L
對甲苯酸濃度：620mg/L
SO4 2- 濃度：30～40mg/L
pH值：10
[實施例1～3、比較例1,2]
藉由具備酸生成槽與EGSB甲烷發酵槽之2相式厭氣性處理裝置進行處理原水。在酸生成槽中導入原水進行處理後，在甲烷發酵槽中進行處理，在酸生成槽中循環部分甲烷發酵槽之處理水，同時取出殘留成份作為處理水。
各槽的形式及處理條件，如下所述，原水流量為5L/day。
酸生成槽　槽容量：0.5L
酸生成槽　pH值：6.5～7.5
甲烷發酵槽　槽容量：2L
甲烷發酵槽　pH值：7～8
甲烷發酵槽　污泥濃度：67g/L as VSS
甲烷發酵槽　溫度：35℃
相對於自甲烷發酵槽至酸生成槽之循環水量：原水流量Q(=5L/day)而言，循環1Q(=5L/day)。
在比較例1中沒有在原水中添加硫酸。實施例1～3、比較例2中在酸生成槽之前段、以表1表示的SO4 2- 添加量，於原水中添加硫酸。硫酸係以20質量%之水溶液的方式添加。藉由添加硫酸以降低pH值，於添加硫酸後，添加氫氧化鈉以調整pH值。藉由添加硫酸，亦包含原水中所含的SO4 2- ，提供給厭氣性處理之排水中的SO4 2- 含量如表1所示。
以厭氣性處理所得的處理水之水質、與由處理結果求得的污泥之活性、是否有產生硫化氫氣體，如表1所示。
由表1可知，藉由本發明，可有效地使難分解性含有對苯二甲酸之排水進行厭氣性處理，製得高水質之處理水。
本發明使用特定的形態，詳細地說明，在沒有脫離本發明之意圖與範圍內，可作各種變更，係該業者所熟知。
而且，本發明係以2010年10月1日所申請的日本專利申請(特願2010-224001)為基準，藉由引用其全體予以援用。

Claims (11)

  1. 一種含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其係使含有對苯二甲酸之排水進行厭氣性處理的方法，其特徵為以於厭氣性處理所得之處理水中之硫酸離子濃度為5~200mg/L的方式，在該排水中添加硫酸根。
  2. 如申請專利範圍第1項之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其係以於前述排水中之硫酸根的含量為60~400mg/L的方式，在該排水中添加硫酸根。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其中在前述排水中，以相對於該排水中對苯二甲酸而言硫酸根之含量為10質量%以上的方式添加硫酸根。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其中前述排水含有50~2000mg/L之對苯二甲酸。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其中前述排水中另含有對甲苯酸。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理方法，其中為了於排水中添加硫酸根，係在排水中添加選自由硫酸、硫酸鐵(I)、硫酸鐵(II)、聚硫酸鐵、硫酸銨、硫酸鋁，硫酸鈉及硫酸鉀所成群之至少1種。
  7. 一種含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理裝置，其係使含對苯二甲酸之排水進行厭氣性處理的裝置，其特徵 為，該厭氣性處理係進行具有酸生成步驟與甲烷發酵步驟之生物性厭氣性處理者，且藉由具有厭氣性處理槽之一相式厭氣性處理裝置、或具有酸生成步驟與甲烷發酵步驟之二相式的厭氣性處理裝置來進行，具有以於厭氣性處理所得之處理水中之硫酸離子濃度為5~200mg/L的方式，在該排水中添加硫酸根的手段。
  8. 如申請專利範圍第7項之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理裝置，其係具有以於前述排水中之硫酸根的含量為60~400mg/L的方式，在該排水中添加硫酸根的手段。
  9. 如申請專利範圍第7或8項之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理裝置，其中於前述排水中，以相對於該排水中之對苯二甲酸而言硫酸根之含量為10質量%以上的方式，添加硫酸根。
  10. 如申請專利範圍第7或8項之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理裝置，其中前述排水中含有50~2000mg/L之對苯二甲酸。
  11. 如申請專利範圍第7或8項之含對苯二甲酸之排水的厭氣性處理裝置，其中前述排水中另含有對甲苯酸。
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