TWI585049B - Organic drainage of the treatment device - Google Patents

Description

有機性排水的處理裝置

本發明是關於一種將對於有機性排水進行過厭氧處理，接著進行好氧處理後的處理液，利用膜來進行固液分離的生物處理裝置，尤其是關於一種適於有機性排水是從液晶顯示器或半導體製造工廠排出的，且全部有機物之中的碳原子數為4以下的有機物的比例為70%以上的情形的有機性排水的處理裝置。

在液晶顯示器或半導體製造工廠等的電子產業工廠中，會排出含有單乙醇胺、四甲基氫氧化銨、二甘醇單N-丁基醚、異丙醇之類的在加工工序中作為洗淨劑、剝離劑等使用的特定的低分子有機物的排水。以往，在適用厭氧處理的食品、飲料工廠等的含有澱粉、糖、蛋白質等的高分子有機物的排水中，多數情況下，在分解過程中所生成的各種慢分解性成分的一部分會殘留在處理水中，但是，在電子產業工廠排水中所含的低分子有機物不會生成慢分解性的中間體，而是迅速分解成醋酸、甲烷。因此，在電子產業工廠排水的厭氧處理中，即使對於BOD為300~500 mg/L左右的排水，也能夠以95%以上的高除去率進行處理，在處理液中的有機物濃度顯著變低(BOD為20 mg/L以下)。

作為對於這種來自半導體工廠等的有機性排水進行生 物處理的裝置，已知是有對於有機性排水進行厭氧處理後，進行好氧處理，接下來進行固液分離的裝置(專利文獻1，2)。在專利文獻2中，是將膜配置在硝化槽內。

厭氧處理中，造成膜污染的原因的代謝產物的生成量比好氧處理更少，因此，以上述方式來進行厭氧→好氧→膜分離的加工處理，與對於原水直接進行好氧處理然後進行膜分離的情況相比，膜受到的污染減小，能夠減少膜的藥品清洗頻率。此外，由於進行厭氧處理的緣故，因此還有污泥產生量減小、曝氣空氣量減小的效果。

對於生物處理液進行膜分離處理的分離膜模組中，有使膜模組浸漬於曝氣槽內並吸取過濾水的浸漬型、和將槽內污泥循環至設於曝氣槽外的膜模組並吸取處理水的槽外設置型，其中，槽外設置型係使污泥以高流速循環到膜模組內，因此，與浸漬型相比，一般會增多動力成本，因此，如專利文獻2所示的浸漬型獲得廣泛普及。

[先前技術文獻] 專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-175582號公報

專利文獻2：日本特開2006-305555號公報

如上所述，電子產業工廠排水的厭氧處理中，即使對 於BOD為300~500 mg/L左右的排水，也能夠以95%以上的高除去率進行處理，在處理液中的有機物濃度顯著變低(BOD為20 mg/L以下)。因此，當作為電子產業排水的厭氧處理的後段的膜分離模組，若採用浸漬型時，為了保有膜模組的浸漬空間，曝氣槽容量變大，好氧處理槽以極低的BOD負荷及槽內污泥濃度進行運轉。

具有浸漬型膜模組的好氧處理槽內的污泥濃度低至2,000 mg/L以下時，不會在膜表面形成過濾濾餅層，卻反而變得容易堵塞，除此之外，在減少污泥的取出量而將SRT過度地變長的情況下，污泥將會分散化而易導致堵塞。是以，設置在電子產業排水的厭氧處理的後段的具有浸漬型膜模組的好氧處理槽中，存在著膜污染劇烈、清洗頻率增加的問題。

本發明的目的在於提供：一種排水處理裝置，其利用厭氧處理槽對於有機性排水進行厭氧處理，並利用好氧處理槽對於厭氧處理槽的處理液進行好氧處理，並利用膜分離模組進行固液分離而獲得處理水，其能夠抑制膜分離模組的膜污染，以減少清洗頻率。

第1發明(技術方案1)的有機性排水的處理裝置，其利用厭氧處理槽對於有機性排水進行厭氧處理，並利用好氧處理槽對於厭氧處理槽的處理液進行好氧處理，並且用膜分離模組進行固液分離而獲得處理水，其特徵在於：膜 分離模組是槽外設置型膜分離模組。

在第1發明中，優選的是，上述有機性排水中的全部有機物中的碳原子數4以下的有機物的比例是70%以上。

在第1發明中，優選的是，上述有機性排水是從液晶顯示器或半導體製造工廠排出的有機性排水。

第1發明中，有機性排水的處理裝置是利用厭氧處理槽對於有機性排水進行厭氧處理，並利用好氧處理槽對於厭氧處理槽的處理液進行好氧處理，並使用膜分離模組來進行固液分離而獲得處理水，其中，該膜分離模組是槽外設置型膜分離模組。如此一來，好氧處理槽容積不會受到膜的設置空間的影響，好氧處理槽的BOD負荷、污泥濃度、SRT，能夠在膜污染很少的適當條件下進行運轉，膜清洗的頻率變少。

第2發明(技術方案4)的有機性排水的處理裝置，其利用厭氧處理槽對於有機性排水進行厭氧處理，並利用好氧處理槽對於厭氧處理槽的處理液進行好氧處理，並使用膜分離模組來進行固液分離而獲得處理水，其特徵在於：在該好氧處理槽中具有添加厭氧處理液以外的有機物的設備。

在第2發明中，優選的是，上述有機性排水中的全部有機物中的碳原子數4以下的有機物的比例是70%以上。

在第2發明中，優選的是，作為上述有機物，是在好 氧處理槽中添加上述有機性排水的一部分。

在第2發明中，優選的是，上述有機性排水是從液晶顯示器或半導體製造工廠排出的有機性排水。

第2發明中，有機性排水的處理裝置是利用厭氧處理槽對於有機性排水進行厭氧處理，並利用好氧處理槽對於厭氧處理槽的處理液進行好氧處理，並使用膜分離模組來進行固液分離而獲得處理水，其中，在好氧處理槽中添加厭氧性處理液以外的有機物源，使好氧污泥成長。如此一來，利用厭氧處理所生成的微細的SS(固體)成分進入污泥絮狀物之中，可改善膜過濾性，減少膜清洗頻率。

第1圖是表示第1及第2發明的有機性排水的處理裝置的流程的圖，有機性排水在用厭氧處理槽1厭氧處理後，導入好氧處理槽2，利用從散氣管2a散出的空氣曝氣而進行好氧處理。好氧處理液利用泵浦3供給至槽外的膜模組4，滲透水作為處理水被取出。濃縮水則返送至好氧處理槽2。

本發明作為處理對象物的有機性排水是從液晶顯示器或半導體製造工廠排出的有機性排水，全部有機物中的碳原子數4以下的有機物的比例(重量比例)是70%以上的排水是比較適宜的。

作為這種碳原子數4以下的有機物，可舉出：異丙醇(IPA)、乙醇、單乙醇胺(MEA)、四甲基氫氧化銨(TMAH) 、二甲基亞碸(DMSO)等。

厭氧處理槽的處理方式並不特別限定，但從能夠進行COD_cr負荷為5k g/m³/天以上的高負荷處理的觀點來看，優選的是，像UASB、EGSB這樣的採用顆粒的處理方式、或者流動床、固定床這樣的存在著載體的處理方式。另外，也可在厭氧處理槽的前段設置酸生成槽。

作為用於對厭氧性生物處理水進行好氧性生物處理的好氧處理槽，只要有機物的分解效率優異的話即可，能夠使用已知的好氧性生物處理方式的生物反應槽。例如：能夠採用將活性污泥以浮游狀態保持在槽內的浮游方式、使活性污泥附著於載體來保持的生物膜方式等。此外，就生物膜方式而言，可以是固定床式、流動床式、展開床式等任意的微生物床方式，此外，活性碳、各種塑膠載體、海綿載體等都可使用作為載體。

[第1發明]

第1發明中，好氧處理槽中，優選的，是COD_cr負荷為0.5~2 kg/m³/天，尤其是為0.7~1.5 kg/m³/天(BOD負荷為0.3~1.5 kg/m³/天，尤其是為0.5~1 kg/m³/天)。從膜過濾性方面來看，好氧處理槽中，優選的是，在SRT為5~100天，尤其是為10~60天的範圍進行剩餘污泥的取出，MLSS濃度維持在2,000~15,000 mg/L，尤其是3,000~6,000 mg/L。也可以是，將好氧處理槽設為多段，將前段作為脫氮槽，將後級作為硝化槽，使污泥從硝化槽 循環至脫氮槽。

該實施方式中，將膜模組4設為槽外設置型，因此，好氧處理槽容積不受膜的設置空間的影響，好氧處理槽的BOD負荷、污泥濃度、SRT，能夠在膜污染少的適當條件下進行運轉，膜的清洗頻率變少。膜分離模組的膜，優選的是MF、UF。藉由將污泥以及空氣等的氣體進行散氣，以提高氣體在膜表面的吹掃流速(橫掃流速)，能夠提高過濾性。從提高過濾性和消耗動力的觀點來看，膜表面的污泥、氣體的吹掃流速優選為0.3~3 m/秒，尤其優選為0.5~1 m/秒。

以下，對於第1發明的實施例及比較例進行說明。

[實施例1]

依照第1圖所示的流程，依下述條件處理下述的原水。

<原水>

電子零件製造工廠的排水(有機成分MEA、TMAH、IPA)

水質：BOD為350 mg/L，T-N為20 mg/L，T-P為1 mg/L(與其他的無機鹽一起作為營養劑添加)

水量：4.1 m³/天

<厭氧處理槽>

槽容量300 L(φ 600×H1100 mm的圓筒狀)

溫度25℃

將啤酒工廠的排水處理設施的顆粒作為種子污泥投入60 L，將聚丙烯製的圓筒狀載體(φ 3 mm×5 mm)投入120 L，並向上流動地進行通水。馴養2個月後，將處理水導入好氧槽。

<好氧處理槽>

槽容量150 L

溫度25℃

將電子零件製造工廠排水處理設備的活性污泥作為種子污泥開始進行處理，使用20%的NaOH進行調整使pH成為6.8。以SRT為50天的周期來取出污泥。

<膜模組>

槽外設置型管狀UF膜(Norit製，孔徑0.03μm，膜面積5.1 m²/根×2根)

從好氧槽以4.2 m³/小時/根的流量循環污泥(好氧處理液)，並從模組下部以4.2 Nm³/小時/根的流量導入空氣。

依照吸取5分鐘/逆洗10秒鐘的循環周期進行過濾及逆洗。處理水吸取時流量為0.26 m³/小時/根，逆洗流量 為1.5 m³/小時/根。吸取結束時的跨膜壓差超過40 kPa的時刻，即停止膜過濾，進行藥品洗淨(將NaOCl溶液(有效氯0.3%、用NaOH調整pH為12)導入模組，滯留2小時)。

[比較例1]

在實施例1中，採用將浸漬型中空絲MF膜單元(三菱Rayon公司製，孔徑0.4μm，膜面積6 m²/片×3片)浸漬配置在槽內的下述的好氧MBR來代替好氧處理槽及膜模組。

槽容量650 L

溫度25℃

將電子零件製造工廠排水處理設備的活性污泥作為種子污泥開始進行處理。

用20%的NaOH進行調整使pH為6.8。

在達到第30天之前，以SRT為50天的方式來取出污泥，在此以後減少取出量使得SRT變成為150天。

從膜單元下部以0.25 Nm³/分鐘的量進行曝氣。

按照吸取7分鐘/停止1分鐘的循環周期進行處理，處理水吸取時流量是0.51 m³/小時(平均通量是0.6 m/天)。

吸取結束時的跨膜壓差超過40 kPa的時刻，即停止膜過濾，提起膜，進行藥品洗淨(在NaOCl溶液(有效氯 0.3%、用NaOH調整pH為12)中浸漬2小時)。

[結果]

厭氧處理槽中，在比較例、實施例中均是在試驗期間穩定地獲得95%以上的除去率，厭氧處理水的BOD在10 mg/L前後穩定地變化，此外，好氧MBR的處理水的BOD在3 mg/L以下穩定地變化。

好氧處理槽的運轉開始後，從3周後(運轉天數0)開始測定跨膜壓差的變化，並標示於第2圖中。

在實施例1中，能夠以1次/月左右的頻率來執行藥品清洗，相對於此，在比較例1中，最初需要1次/2周左右的頻率進行洗淨。

對於好氧槽的污泥濃度，在實施例1中，在5,500 mg/L前後變化，相對於此，在比較例1中，為1,200~1,500 mg/L。考慮到由於污泥濃度過低，膜容易堵塞，在從第30天開始，將SRT從50天→150天延長的時候，污泥濃度上升至4,000~4,500 mg/L。但是，膜的交換頻率在剛延長SRT之後，察覺到有延長至1次/3周左右的傾向，但在這個之後，再次回到1次/2周左右。對於槽內TOC，在實施例1、至第30天為止的比較例中為80~100 mg/L，相對於此，在比較例1中，延長SRT經過1個月後上升到300 mg/L左右，這可認為是在藉由延長SRT後，污泥的自我消化產物蓄積的情況對此產生了影響。

從以上的實施例1及比較例1可知，在組合了厭氧處理和好氧處理及膜分離的有機性排水處理中，藉由採用槽外設置膜，能夠在膜污染少的適當的條件進行運轉，能夠降低膜的清洗頻率，或以更高的通量進行運轉。

[第2發明]

第1圖中是作為槽外設置型膜模組，但在第2發明中，可將膜模組浸漬配置在好氧處理槽2內。

第2發明中，在第1圖中，對於好氧處理槽2添加厭氧性處理液以外的有機物源，使好氧污泥成長。藉此，可利用厭氧處理所生成的微細的SS成分進入污泥絮狀物，而可改善膜過濾性。

作為添加的有機物的例子，可舉出：甲醇、醋酸、液糖、魚肉萃取物等。此時的有機物的添加量，作為好氧處理槽2的BOD負荷，優選的是，0.2~0.5 kg/m³/天左右。

此外，本發明中，作為該有機物，可分取該有機性排水(原水)的一部分，並使該分取的原水繞行(bypass)過厭氧處理槽1而添加至好氧處理槽2。該情況下，優選的是，分取原水流量的1~30%左右，尤其是分取原水流量的1~10%左右，添加至好氧處理槽2。

對於好氧處理槽，優選的是，COD_cr負荷為0.5~2 kg/m³/天，尤其是0.7~1.5 kg/m³/天(BOD負荷是0.3~1.5 kg/m³/天，尤其是0.5~1 kg/m³/天)。對於好氧處理槽，從膜過濾性的觀點來看，優選的是，SRT為10~200天，尤 其是10~100天的範圍進行剩餘污泥的取出，並維持MLSS濃度為2,000~15,000 mg/L，尤其是3,000~6,000 mg/L。也可以是，將好氧處理槽設為多段，將前段作為脫氮槽，將後段作為硝化槽，使污泥從硝化槽循環至脫氮槽。

該實施方式中，是將膜模組4作為槽外設置型，因此，好氧處理槽容積不會受到膜的設置空間的影響，在膜污染少的適當條件下，進行運轉好氧處理槽的BOD負荷、污泥濃度、SRT，而可使得膜的清洗頻率變少。但是，如前所述，膜模組也可是槽內設置型。

膜分離模組的膜，優選的是MF、UF，可為平膜、管狀膜、中空絲膜等之中的任何一個。利用對於膜面進行空氣等氣體的散氣，可提高膜表面的吹掃流速，並提高過濾性。

以下，將對於第2發明的實施例及比較例進行說明。

[實施例2]

按照第1圖所示的流程，依下述條件處理下述的原水。

<原水>

電子零件製造工廠的排水(有機成分MEA、TMAH、IPA)

水質：BOD 350 mg/L，T-N 20 mg/L，T-P 1 mg/L(與 其他無機鹽一起作為營養劑添加)

水量：4.1 m³/天

<厭氧處理槽>

槽容量300 L(φ 600×H1100mm的圓筒狀)

溫度25℃

將啤酒工廠的排水處理設施的顆粒作為種子污泥投入60 L，將聚丙烯製的圓筒狀載體(φ 3 mm×5 mm)投入120 L，向上流動地進行通水。馴養2個月後，將處理水導入好氧槽。

<好氧處理槽>

槽容量150 L

溫度25℃

將電子零件製造工廠排水處理設備的活性污泥作為種子污泥開始進行處理，用20%的NaOH進行調整使pH為6.8。以使SRT為50天的方式取出污泥。在好氧處理槽中以1 L/天的量，添加甲醇的10 wt%的水溶液。

<膜模組>

槽外設置型管狀UF膜(Norit製，孔徑0.03μm，膜面積5.1 m²/根×1根)

從好氧槽以4.2 m³/小時/根的流量循環污泥(好氧處理液)，並從模組下部以4.2 Nm³/小時/根的流量導入空氣。

以吸取5分鐘/逆洗10秒鐘的循環週期進行過濾及逆洗。處理水吸取時流量為0.23m³/小時/根，逆洗流量為1.5m³/小時/根。在吸取結束時的跨膜壓差超過50 kPa的時刻，即停止膜過濾，並進行藥品洗淨(將NaOCl溶液(有效氯0.3%、用NaOH調整pH為12)導入模組，滯留2小時)。

[實施例3]

未添加甲醇，將原水的90%(3.7 m³/天)供給至厭氧處理槽，將剩餘的10%(0.4 m³/天)和厭氧處理水導入好氧槽，除此以外，與實施例2同樣進行處理。

[比較例2]

未添加甲醇，除此以外，與實施例2同樣進行處理。原水按全量(100%)供給至厭氧處理槽。

[比較例3]

將原水的約50%(2.1 m³/天)供給至厭氧處理槽，將剩餘的約50%(2.0 m³/天)和厭氧處理水導入好氧槽，除此以外，與實施例2同樣進行處理。

[結果]

厭氧處理槽中，在比較例、實施例中均是在試驗期間穩定地獲得95%以上的除去率，厭氧處理水的BOD在10 mg/L前後穩定地變化，此外，好氧MBR的處理水的BOD在3mg/L以下穩定地變化。

好氧處理槽的運轉開始後，測定跨膜壓差的變化，並顯示於第3圖、第4圖中。

在比較例2中，需要約1次/30天的頻率實施藥品洗淨，相對於此，在實施例2、3中，能夠將藥品清洗頻率減小到1次/40~50天左右。厭氧處理水中含有15~40 mg/L的SS，並一直流入好氧槽。測定厭氧處理水及好氧槽污泥的SS成分的粒徑分佈的結果是，厭氧處理水中粒徑不足10μm的微細成分占約40%，在比較例2中，好氧槽污泥中也殘留有約10%的粒徑不足10μm的微細成分。與此相對，在實施例2、3中，粒徑不足10μm的成分顯著減少為不足1%，可見在好氧槽內微細SS成分發生分解或進入污泥絮狀物，導致膜的過濾性提高。

另外，在增加了原水的旁路量(bypass)的比較例3中，清洗頻率大幅增加為1次/15天左右。就槽內的溶解性TOC濃度(平均值)而言，相對於比較例2中的35 mg/L、實施例2中的52 mg/L、實施例3中的45mg/L，顯著變高為120 mg/L，由此可知，好氧槽的有機物負荷過高，基質攝取時所生成的污泥代謝產物的分解不充分而被累積下來。

由以上的實施例2、3及比較例2、3可見，在組合了 厭氧處理和好氧處理及膜分離的有機性排水處理中，對於好氧處理槽添加厭氧處理液以外的有機物，藉此，能夠減小膜模組的膜污染，降低膜的清洗頻率，或以更高的通量進行運轉。

1‧‧‧厭氧處理槽

2‧‧‧好氧處理槽

2a‧‧‧散氣管

3‧‧‧泵浦

4‧‧‧膜模組

第1圖是實施方式的有機性排水的處理裝置的流程圖。

第2圖是表示實驗結果的圖表。

第3圖是表示實驗結果的圖表。

第4圖是表示實驗結果的圖表。

1‧‧‧厭氧處理槽

2‧‧‧好氧處理槽

2a‧‧‧散氣管

3‧‧‧泵浦

4‧‧‧膜模組

Claims (8)

1. 一種有機性排水的處理裝置，其利用厭氧處理槽對於有機性排水進行厭氧處理，並利用好氧處理槽對於厭氧處理槽的處理液進行好氧處理，並使用膜分離模組來進行固液分離而獲得處理水，其特徵在於：膜分離模組是槽外設置型膜分離模組，COD_cr負荷為0.5~2kg/m³/天，BOD負荷為0.3~1.5kg/m³/天，SRT為5~100天，MLSS濃度維持在2,000~15,000mg/L。
2. 如申請專利範圍第1項所述的有機性排水的處理裝置，其中，前述有機性排水中的全部有機物中的碳原子數4以下的有機物的比例是70%以上。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的有機性排水的處理裝置，其中，前述有機性排水是從液晶顯示器或半導體製造工廠排出的有機性排水。
4. 一種有機性排水的處理裝置，其利用厭氧處理槽對於有機性排水進行厭氧處理，並利用好氧處理槽對於厭氧處理槽的處理液進行好氧處理，並使用膜分離模組來進行固液分離而獲得處理水，其特徵：在該好氧處理槽中具有添加厭氧處理液以外的有機物的設備，且將有機性排水的1~30%繞行(bypass)過厭氧處理槽而添加至好氧處理槽，或是於好氧處理槽添加厭氧性處理液以外的有機物，使好氧處理槽的BOD負荷為0.2~ 0.5kg/m3/天。
5. 如申請專利範圍第4項所述的有機性排水的處理裝置，其中，前述有機性排水中的全部有機物中的碳原子數4以下的有機物的比例是70%以上。
6. 如申請專利範圍第4或5項所述的有機性排水的處理裝置，其中，作為前述有機物，是在好氧處理槽中添加前述有機性排水的一部分。
7. 如申請專利範圍第4或5項所述的有機性排水的處理裝置，其中，前述有機性排水是從液晶顯示器或半導體製造工廠排出的有機性排水。
8. 如申請專利範圍第4或5項所述的有機性排水的處理裝置，其中，前述膜分離模組是槽外設置型膜分離模組。