TWI596063B - Method for treating organic waste water and treating waste containing organic matter - Google Patents

Description

含有機物排水的處理方法以及含有機物排水的處理裝置

本發明是關於一種對於含有機物排水進行厭氧性生物處理後，進行好氧性生物處理，並對於好氧性生物處理水，進行膜分離處理的含有機物排水的處理方法以及處理裝置，尤其是關於一種如下所述的含有機物排水的處理方法以及處理裝置，亦即：在作為厭氧性生物處理槽之後的好氧性生物處理槽，採用了膜分離活性污泥式的好氧性生物處理槽的含有機物排水的處理中，改善好氧性生物處理污泥的膜過濾性而維持高的膜的透過水量(通量)，並降低了實施藥品洗淨的頻率的含有機物排水的處理方法以及處理裝置。

以往，作為含有機物排水的處理方法，已知有下列方法：

在對於含有機物排水進行厭氧性生物處理之後，進行好氧性生物處理，並對於好氧性生物處理水進行固液分離(例如：專利文獻1)。

此外，作為好氧性生物處理水的固液分離設備，也已知有採用：膜分離裝置濃縮活性污泥的膜分離活性污泥法(例如：專利文獻2)。

在作為好氧性生物處理水的固液分離設備是採用膜分離裝置的情況下，在厭氧性生物處理中造成膜污染的原因 的代謝產物的生成量是比好氧性生物處理中的代謝產物的生成量更少，因此，與對於含有機物排水(原水)直接進行好氧性生物處理後，進行膜分離處理的情況相比，在好氧性生物處理的前段進行厭氧性生物處理的情況下，能夠降低膜污染，可減少實施膜的藥品洗淨的頻率。

〔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2009-297688號公報

如前所述，在利用膜分離裝置對於好氧性生物處理水進行固液分離的情況下，藉由在好氧性生物處理的前段進行厭氧性生物處理，能夠降低因代謝產物所引起的膜污染，然而，在厭氧性生物處理中，與好氧性生物處理相比，粘質物的生成量較少，絮狀物的形成力量較弱，因此，會在厭氧性生物處理水中含有直徑不足10μm的微細的SS(固體)成分。這些微細的SS成分在後段的好氧處理之後也會殘留很多，在膜分離處理中，會在膜表面形成緻密的濾餅層，容易導致跨膜壓差的上升。因此，在對於厭氧性生物處理水進行好氧性生物處理，並使用膜分離裝置進行固液分離，以獲得無SS成分的清澈的處理水的情況下 ，係存在著下列的問題：亦即，不能獲得高的膜通量；需要頻繁地進行膜的藥品洗淨。

本發明的課題在於：解決上述以往的問題，提供一種如下所述的含有機物排水的處理方法以及含有機物排水的處理裝置，亦即：在對於含有機物排水進行厭氧性生物處理後，進行好氧性生物處理，並對於好氧性生物處理水進行膜分離處理時，改善好氧性生物處理污泥的膜過濾性，進而維持高的膜通量，而可降低實施膜的藥品洗淨的頻率。

本發明人為了解決上述課題，專心研究的結果發現，藉由控制：膜分離活性污泥式的好氧性生物處理槽中的污泥滯留時間，能夠促進微細SS成分在好氧性生物處理槽內的分解，藉此，可改善好氧性生物處理污泥的膜過濾性，可提高後段的膜分離裝置的膜通量。

本發明是基於上述創見而開發完成的，其要旨如下。

(1)一種含有機物排水的處理方法，其具有：對於含有機物排水進行厭氧性生物處理的厭氧性生物處理工序；對於從該厭氧性生物處理工序流出的厭氧性生物處理水，進行好氧性生物處理的好氧性生物處理工序；和對於該好氧性生物處理工序的好氧性生物處理水，進行固液分離的膜分離工序，其特徵在於：將前述好氧性生物處理工序中的污泥滯留時間控制在15天以上。

(2)一種含有機物排水的處理方法，其特徵在於：在上述(1)中，將前述好氧性生物處理工序中的污泥滯留時間控制在20~50天。

(3)一種含有機物排水的處理裝置，其具有：對於含有機物排水進行厭氧性生物處理的厭氧性生物處理槽；對於從該厭氧性生物處理槽流出的厭氧性生物處理水，進行好氧性生物處理的好氧性生物處理槽；和對於該好氧性生物處理槽的好氧性生物處理水，進行固液分離的膜分離設備，其特徵在於：將前述好氧性生物處理槽內的污泥滯留時間控制在15天以上。

(4)一種含有機物排水的處理裝置，其特徵在於：在上述(3)中，將前述好氧性生物處理槽中的污泥滯留時間控制在20~50天。

(5)一種含有機物排水的處理裝置，其特徵在於：在上述(3)或(4)中，前述膜分離設備，是浸漬於前述好氧性生物處理槽內的浸漬型膜分離裝置，而前述好氧性生物處理槽具有：用來取出剩餘污泥的取出設備；以及用來控制從該剩餘污泥的取出設備取出的剩餘污泥的量的控制設備。

根據本發明，是將好氧性生物處理槽的污泥滯留時間控制在15天以上，優選的是20~50天，藉此，能夠促進在厭氧性生物處理中生成並流入好氧性生物處理槽內的微細的SS(固體)成分的分解，並能改善好氧性生物處理污泥的膜過濾性，能夠將對其進行固液分離的膜分離裝置 維持高的膜通量，可降低藥品洗淨的頻率，而可進行有效的處理。

茲參照附圖對於本發明的含有機物排水的處理方法及處理裝置的實施方式進行詳細說明如下。

第1圖是表示本發明的含有機物排水的處理裝置的實施方式的一個例子的系統圖，第1圖中，元件符號1為厭氧性生物處理槽，元件符號2為好氧性生物處理槽。在厭氧性生物處理槽1內填充載體3。在好氧性生物處理槽2內浸漬配置著浸漬型膜模組4，在膜模組4的下方設置散氣管(曝氣設備)5。元件符號P1、P2為泵浦，元件符號PI為壓力計。

第1圖中，含有機物排水(原水)從配管11導入到厭氧性生物處理槽1的底部，在厭氧性生物處理槽1內向上進行流動的期間，進行厭氧性生物處理。厭氧性生物處理水從配管12導入到好氧性生物處理槽2。好氧性生物處理槽2內的好氧性生物處理水，使用膜模組4進行固液分離，膜透過水作為處理水而從配管13取出。剩餘污泥是從配管14取出。

作為厭氧性生物處理槽1的處理方式，並沒有特別限定，除了如第1圖所示的填充了流動性載體3的流動床式之外，還可以是固定床式處理槽，此外，也可以是下列兩種方法：在槽內以高密度形成沉降性大的顆粒污泥的污泥 層，並向上流動地進行原水的通液而進行高負荷高速處理的UASB(Up flow Anaerobic Sludge Blanket：向上流厭氧性污泥床)法；使用比該UASB法高度更高的反應槽以高流速進行原水的通液，並使污泥層以高展開率展開而以更高負荷進行厭氧性處理的EGSB(Expanded Granule Sludge Blanket：厭氧膨脹顆粒污泥床)法。

此外，既可以是將酸生成反應和甲烷生成反應在同一處理槽內進行單相式，也可以是將各反應以不同的處理槽進行的雙相式。

採用了載體的流動床式處理槽、固定床式處理槽或者是採用了UASB、EGSB的顆粒的處理槽，都能夠進行COD_Cr負荷為5 kg/m³/天以上的高負荷處理，因此都是優選。

如第1圖所示的好氧性生物處理槽2，是在槽內浸漬配置了膜模組4的浸漬型膜分離活性污泥處理槽，但膜模組並不限定於像這樣地設置在好氧性生物處理槽2內，也可採用在好氧性生物處理槽2外部，設置膜模組的槽外型膜分離活性污泥法。在槽外型膜分離活性污泥法的情況下，可在與處理槽2分開設置的曝氣槽內浸漬膜模組而獲得膜透過水，並且將膜濃縮水循環至好氧性生物處理槽2。

在浸漬型膜模組以外，也可採用一般的膜模組，但從動力較小即可、難以被施加剪切力而污泥的大小不會變小、以及不容易發生膜的堵塞的觀點而言，優選的是採用：浸漬型膜模組。

作為膜的種類，可採用SS的固液分離性優異的MF(精密過濾)膜、UF(超濾)膜，作為其型式並沒有特別限制，平膜、管狀膜、中空絲膜的任意一個都可採用。

第1圖的好氧性生物處理槽2中，在膜模組4的下方設置有散氣管5，藉由像這樣地在膜模組4的下方設置散氣管5，膜模組4的膜面附著物因散氣所執行的曝氣流的洗淨作用，而一部分會被剝離除去，提高了膜透過性。

另外，好氧性生物處理槽2，也可設置為多段，例如：將前段作為脫氮槽，將後段作為硝化槽，使污泥從硝化槽朝向脫氮槽進行循環。這種情況下，優選的是，膜模組是設置在硝化槽或設置在可使硝化槽的污泥循環的另外的曝氣槽(膜浸漬槽)。

本發明，在這樣的含有機物排水的處理中，是將好氧性生物處理槽2的污泥滯留時間(SRT)控制在15天以上，優選的是，控制在20~50天。具體而言，控制來自配管14的剩餘污泥的取出量，以使得好氧性生物處理槽2的污泥滯留時間為15天以上，優選的是20~50天。藉由使得好氧性生物處理槽2中的污泥滯留時間為15天以上，優選的是20天以上，藉此，能促進在厭氧性生物處理槽1中生成並流入好氧性生物處理槽2的微細的SS成分的分解，能改善好氧性生物處理污泥的膜過濾性，防止膜通量的降低。但是，即使讓好氧性生物處理槽2的污泥滯留時間過度變長，也不能獲得與此相稱的效果，而且為了延長污泥滯留時間而使好氧性生物處理槽容量變得過大的話， 污泥的自我消化的產物會增加，容易導致膜受到污染，因此，優選的是，好氧性生物處理槽2的污泥滯留時間為50天以下，尤其是30天以下。

作為好氧性生物處理槽2的其他處理條件，從膜過濾性、處理效率的各方面考慮，優選的是，COD_Cr負荷為0.7~5 kg/m³/天，尤其是1~2.5 kg/m³/天；BOD負荷為0.3~3 kg/m³/天，尤其是0.5~2 kg/m³/天；MLSS濃度是2,000~20,000 mg/L，尤其是4,000~12,000 mg/L。

作為被上述本發明的含有機物排水的處理裝置所處理的含有機物排水，是一般的可被生物處理的含有機物排水即可，並沒有特別限定，例如：可舉出電子產業排水、化學工廠排水、食品工廠排水等。例如：在電子零件製造過程中，會從顯影工序、剝離工序、蝕刻工序、洗淨工序等大量地產生各種有機物的排水，而且人們期望回收排水並淨化為純水程度予以再利用，因此，這些排水適於作為本發明的處理對象物的排水，藉由將本發明的含有機物排水的處理裝置的處理水依據需要做更進一步的高度處理的話，就能夠獲得高純度水。

作為上述的有機性排水，例如可舉出：含有異丙醇、乙醇等的有機性排水；含有單乙醇胺(MEA)、四甲基氫氧化銨(TMAH)等的有機氮、氨氮的有機性排水；含有二甲基亞碸(DMSO)等的有機硫化合物的有機性排水。

〔實施例〕

以下，將列舉實施例及比較例對本發明進行更具體的說明。

〔比較例1，實施例1、2〕

將下述水質的電子零件製造工廠的排水作為原水，使用第1圖所示的含有機物排水的處理裝置來進行處理。

<原水水質>

COD_Cr：1,500~3,000 mg/L(平均2,000 mg/L)T-N：30~70 mg/L(平均50 mg/L)T-P：3.0 mg/L(Ca，Mg，K，其他微量金屬一起作為營養劑添加)

作為厭氧性生物處理槽1，是使用槽容量10L( 16 cm×H60 cm的圓筒狀)的槽，其水力學的滯留時間是4.8小時，並加溫至溫度35℃進行處理。

在厭氧性生物處理槽1中，填充有4 L的聚丙烯製的圓筒狀載體( 3 mm×5 mm)，將啤酒工廠的排水處理設施的顆粒作為種子污泥投入500 mL，馴養2個月之後，將處理水導入好氧性生物處理槽2。

作為好氧性生物處理槽2，是採用槽容量1.5 L的槽，作為膜模組4，是採用中空絲型的MF膜(旭化成化學股份有限公司製造的“Microza MF試驗用模組(商品名)”，聚偏二氟乙烯製，孔徑0.10μm)，並浸漬配置在好氧性生物處理槽2內的散氣管5的上方。

對於好氧性生物處理槽2，是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，在膜模組4中，按照吸引過濾6分鐘/停止2分鐘的循環週期，並且過濾時的通量是0.4 m/天的量進行吸引，藉此，以進行膜分離處理。

此外，在跨膜壓差上升到30 kPa的時候，就提起膜模組4，實施藥品洗淨(在有效氯為0.3%的NaClO+NaOH(調整為pH 12)溶液中浸漬6小時)。

<比較例1>

在依照上述條件進行處理時，從好氧性生物處理槽2，依照150 mL/天的條件取出剩餘污泥(污泥滯留時間=10天)，並且運轉1個月。

<實施例1>

上述比較例1的運轉後，從好氧性生物處理槽2，依照75 mL/天的條件取出剩餘污泥(污泥滯留時間=20天)，除此以外，與上述比較例1相同，並且運轉2個月。

<實施例2>

上述實施例1的運轉後，從好氧性生物處理槽2，依照30 mL/天的條件取出剩餘污泥(污泥滯留時間=50天)，除此以外，與上述比較例1相同，並且運轉3個月。

將比較例1及實施例1、2中的跨膜壓差的經時變化 標示於第2圖中。

在比較例1及實施例1、2中，均在厭氧性生物處理槽1中，對於10 kg/m³/天的COD_Cr負荷，在試驗期間穩定地獲得90%前後的除去率，好氧性生物處理槽2的處理水的COD_Cr在10 mg/L以下(平均5.4 mg/L)穩定地進行。

在比較例1及實施例1、2中，在剩餘污泥取出量變更後，能看到運轉穩定後的期間的跨膜壓差的上升速度在比較例1中是1.6 kPa/天，在實施例1中是0.3 kPa/天，在實施例2中是0.6 kPa/天，比較例1中需要以大約15~20天執行1次的頻率進行藥品洗淨，相對於此，在實施例1、2中，能將藥品洗淨的頻率下降為2個月1次左右。

此外，對於厭氧生物處理水的SS(固體)成分做分析的結果是，厭氧生物處理水中含有60~100 mg/L的SS，並且一直流入好氧性生物處理槽2。對於厭氧性物處理水及好氧性生物處理槽污泥的SS成分的粒徑分佈測定的結果是，在厭氧生物處理水中，粒徑不足10μm的微細的SS成分占40%，即使是在比較例1的好氧性生物處理槽污泥中，粒徑不足10μm的微細的SS成分也占約10%。相對於此，在實施例1、2中的好氧性生物處理槽污泥中，粒徑不足10μm的微細的SS成分，分別顯著減少為約0.3%、1.2%，由此可知，在好氧性生物處理槽內，微細SS成分被分解，並且其與膜過濾性的提高具有相關聯性 。

是以，根據本發明可知，在組合了厭氧性生物處理和膜分離活性污泥處理的處理中，能夠降低因藉由厭氧性生物處理所生成的微細的SS成分所導致的膜污染，可減少膜的洗淨頻率，並維持著高膜通量來進行運轉。

1‧‧‧厭氧性生物處理槽

2‧‧‧好氧性生物處理槽

3‧‧‧載體

4‧‧‧膜模組

5‧‧‧散氣管

11、12、13、14‧‧‧配管

P1、P2‧‧‧泵浦

PI‧‧‧壓力計

第1圖是表示本發明的實施方式的系統圖。

第2圖是表示實施例1、2及比較例1中的跨膜壓差的經時變化的圖表。

1‧‧‧厭氧性生物處理槽

2‧‧‧好氧性生物處理槽

3‧‧‧載體

4‧‧‧膜模組

5‧‧‧散氣管

11、12、13、14‧‧‧配管

P1、P2‧‧‧泵浦

PI‧‧‧壓力計

Claims (5)

1. 一種含有機物排水的處理方法，其具有：對於電子零件製造工廠的含有機物排水進行厭氧性生物處理的厭氧性生物處理工序；對於從該厭氧性生物處理工序流出的厭氧性生物處理水，進行好氧性生物處理的好氧性生物處理工序；和對於該好氧性生物處理工序的好氧性生物處理水，進行固液分離的膜分離工序，並得到可再利用於電子零件製造的高純度水，其特徵在於：將前述好氧性生物處理工序中的污泥滯留時間控制在20~50天，且將MLSS濃度控制在2000~20000mg/L。
2. 如申請專利範圍第1項所述的含有機物排水的處理方法，其中，將前述好氧性生物處理工序中的污泥滯留時間控制在20~30天。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的含有機物排水的處理方法，其中，前述厭氧性生物處理工序的厭氧性生物處理槽，為流動床式處理槽、固定床式處理槽、UASB、EGSB之任一種，並將COD_Cr負荷控制在5kg/m³/天以上。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述的含有機物排水的處理方法，其中，前述厭氧性生物處理工序的厭氧性生物處理槽，係填充聚丙烯製載體來作為流動性載體之上向流型的流動床式處理槽。
5. 如申請專利範圍第3項所述的含有機物排水的處理方法，其中，前述厭氧性生物處理工序的厭氧性生物處理槽，係填充聚丙烯製載體來作為流動性載體之上向流型的流動床式處理槽。