有机性排水的处理方法及处理装置

摘要

本发明通过添加铁盐，有效地改善生物处理槽内的活性污泥混合液中污泥的沉降性、浓缩性、过滤性，有效率地得到良好水质的处理水。在有机性排水中添加氯化亚铁、氯化铁、聚合硫酸铁等的铁盐进行生物处理时，在有机性排水中添加铁盐进行混合，将该混合水与活性污泥混合进行生物处理。通过在氢氧化铁的最适合pH附近预先混合有机性排水与铁盐，可防止由于氧化铁、碳酸铁的产生而发生的处理水的混浊。

权利要求

1.一种有机性排水的处理方法，其在有机性排水中添加铁盐进行生物处理，其特征在于，其包括：在有机性排水中添加铁盐进行混合的混合步骤；以及将来自混合步骤的混合水与活性污泥混合后进行生物处理的生物处理步骤，并且，所述混合步骤的pH是4.5～6.5，所述生物处理步骤的pH是5～6.5，并且，在所述混合步骤中，添加铁盐以使所述生物处理步骤中的所述活性污泥中的含铁量是10～45重量%，并且，所述有机性排水是地下水、河川水、湖沼水、自来水、或者对排水进行处理而得到的回收水。

2.如权利要求1所述的有机性排水的处理方法，其中，铁盐是选自由氯化铁、氯化亚铁、聚合硫酸铁、以及硫酸铁所组成的组中的至少一种。

3.如权利要求1或2所述的有机性排水的处理方法，其中，包括：对所述生物处理步骤中的活性污泥混合液进行膜分离处理的膜分离步骤。

4.如权利要求3所述的有机性排水的处理方法，其中，膜分离的分离膜是选自由精密过滤膜、超滤膜、以及纳米过滤膜所组成的组中的一种。

5.一种有机性排水的处理装置，其特征在于，

其包括：混合有机性排水与铁盐的混合槽、在该混合槽中添加铁盐的铁盐添加设备、以及将来自混合槽的混合水与活性污泥混合进行生物处理的生物处理槽，并且，所述混合槽的pH是4.5～6.5，所述生物处理槽的pH是5～6.5，并且，所述铁盐添加设备在所述混合槽中添加铁盐以使所述生物处理槽中的所述活性污泥中的含铁量是10～45重量%，并且，所述有机性排水是地下水、河川水、湖沼水、自来水、或者对排水进行处理而得到的回收水。

6.如权利要求5所述的有机性排水的处理装置，其中，包括：对所述生物处理槽的活性污泥混合液进行膜分离处理的膜分离设备。

说明书

有机性排水的处理方法及处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通过活性污泥法对有机性排水进行生物处理的有机性排水的处理方法及处理装置，特别是涉及一种改善通过活性污泥法对有机性排水进行生物处理时的污泥的沉降性、浓缩性、过滤性，有效率地得到良好水质的处理水的方法及装置。

背景技术

[0002] 作为有机性排水的处理方法，已知有生物处理。在生物处理法中，利用称为活性污泥的微生物群落的活性污泥法，可以适用于各种性状的含有机物的水，能够得到良好水质的处理水，因此，被广泛地使用。

[0003] 在通过活性污泥法进行处理的生物处理槽内，保持有导入处理槽的有机性排水与保持于槽内的活性污泥(微生物)的混合液(活性污泥混合液)。因此，为了得到经生物处理槽处理的澄清处理水，必须将该活性污泥混合液进行固液分离。

[0004] 作为活性污泥混合液的固液分离装置，有沉降池、膜分离装置、漂浮分离装置等，其中，膜分离装置与其他固液分离装置相比，固形物的分离能力高，若使用膜分离装置，可得到澄清的处理水。

[0005] 如此地对生物处理水进行固液分离时，为改善所得到的处理水的水质或处理效率，传统上，进行了如下的改进。

[0006] i)通过沉降池对生物处理水进行固液分离时，为了提升处理水的透视度，再设置过滤器。或是，使生物处理槽的MLSS浓度最适合化。或是，加大沉降池。

[0007] ii)为了改善污泥的沉降性、浓缩性，采用二级活性污泥法。或是，添加高比重的混凝剂等(铁盐、钙等)。或是，添加高分子混凝剂。

[0008] iii)对来自生物处理槽的活性污泥混合液进行膜分离的膜分离活性污泥法中，为了防止膜阻塞、提升通量(透过通量)，进行膜的药品洗净、处理水的间隔取出、膜的逆洗净、生物处理槽的MLSS浓度的最适合化、生物处理槽的污泥滞留时间(SRT)的最适合化等。

[0009] 例如，在专利文献1中，公开了一种方法，其是在膜浸渍型生物处理槽中添加混凝剂，使磷凝聚，防止磷溶出于生物处理水中，并且，防止黏液附着于后级的逆渗透膜分离装置。

[0010] 另外，本申请人先前提出了一种膜分离活性污泥法，其是在生物处理槽中对有机性排水进行生物处理，将活性污泥混合液进行膜分离，其中，为了防止分离膜阻塞，在生物处理槽中添加铁盐，并且，将生物处理槽的pH调整为5～6.5(专利文献2)。

[0011] 专利文献1：日本特开2008-86849号公报

[0012] 专利文献2：日本特开2008-200639号公报

[0013] 如在专利文献2中的记载，通过在生物处理槽中添加铁盐，并且将生物处理槽的pH调整为5～6.5，可形成极坚固且大的絮状物，改善污泥的沉降性、浓缩性、过滤性，并且提高处理水的透视度。特别是，在膜分离活性污泥法中，若使用此方法，则可达到能够维持高的膜通量的优异效果。

[0014] 然而，若在生物处理槽中直接添加铁盐，根据情况的不同，会有处理水成茶褐色混浊的现象。根据本发明人等研究的结果，可知该现象是由于在生物处理槽中添加的铁盐在生物处理槽中变成氧化铁或碳酸铁，不能用于形成絮状物，而是成为微粒子渗漏于处理水中。

发明内容

[0015] 本发明的目的是提供一种解决上述问题，通过添加铁盐，在结果上改善生物处理槽内的活性污泥混合液中的污泥的沉降性、浓缩性、过滤性，有效率地得到良好水质的处理水的有机性排水的处理方法及处理装置。

[0016] 本发明人等为解决上述课题，进行了锐意研究。其结果是，发现通过在生物处理前，在氢氧化铁的最适合pH附近预先混合有机性排水和铁盐，可防止由于氧化铁、碳酸铁的产生而引起的处理水的混浊。

[0017] 本发明是基于上述发现而完成的发明。

[0018] 第1技术方案，在有机性排水中添加铁盐进行生物处理的方法中，其特征在于，包括：在有机性排水中添加铁盐进行混合的混合步骤；以及将来自混合步骤的混合水与活性污泥混合后进行生物处理的生物处理步骤。

[0019] 第2技术方案，其特征在于，在第1技术方案中，所述混合步骤的pH是4.5～6.5，所述生物处理步骤的pH是5～6.5。

[0020] 第3技术方案，其特征在于，在第1或第2技术方案中，在所述混合步骤中，添加铁盐以使所述生物处理步骤中的所述活性污泥中的含铁量是10～45重量％。

[0021] 第4技术方案，其特征在于，在第1至第3技术方案中的任一项技术方案中，包括：对所述生物处理步骤中的活性污泥混合液进行膜分离处理的膜分离步骤。

[0022] 第5技术方案，在有机性排水中添加铁盐进行生物处理的装置中，其特征在于，包括：在有机性排水中添加铁盐进行混合的混合槽；以及将来自混合槽的混合水与活性污泥混合进行生物处理的生物处理槽。

[0023] 第6技术方案，其特征在于，在第5技术方案中，所述混合槽的pH是4.5～6.5，所述生物处理槽的pH是5～6.5。

[0024] 第7技术方案，其特征在于，在第5或第6技术方案中，在所述混合槽中添加铁盐以使所述生物处理槽中的所述活性污泥中的含铁量是10～45重量％。

[0025] 第8技术方案，其特征在于，在第5至第7技术方案中的任一项技术方案中，包括：对所述生物处理槽的活性污泥混合液进行膜分离处理的膜分离设备。

[0026] 根据本发明，通过在进行生物处理之前，在氢氧化铁的最适合pH附近预先混合有机性排水及铁盐，可使添加的铁盐作为氢氧化铁有效地作用。由此，可于生物处理槽内形成极坚固且大的絮状物，有效地改善污泥的沉降性、浓缩性、过滤性，减低铁分流出于处理水。

[0027] 在将活性污泥混合液通过沉降池进行固液分离的沉降型生物处理中，可降低处理水的SS，提高透视度。

[0028] 在对活性污泥混合液进行膜分离的膜分离活性污泥法中，可防止膜阻塞，提高膜通量，维持长期稳定的膜通量。

附图说明

[0029] 图1是表示本发明的有机性排水的处理装置的实施方式的系统图。

[0030] 图2是表示本发明的有机性排水的处理装置的其他实施方式的系统图。

具体实施方式

[0031] 以下，参照附图详细地说明本发明的有机性排水的处理方法及处理装置的具体实施方式。

[0032] 图1、2是表示本发明的有机性排水的处理装置的实施方式的系统图。在图1、2中，具有相同功能的部件，标示相同符号。

[0033] 本发明中，在生物处理槽2中导入由有机性排水构成的原水，在通过活性污泥进行生物处理时，在铁盐混合槽1中，在原水中添加铁盐进行混合，将所得到的混合水通过生物处理槽2进行生物处理。

[0034] 本发明中，作为处理对象的有机性排水，可列举将地下水、河川水、湖沼(含水坝湖)水等的自然水、自来水、或排水进行处理所得的回收水，本发明可以适合使用于将这些水作为原水进行处理并将所得处理水用于纯水制造的情形。

[0035] 这些水，原本BOD浓度低，为0.1～100mg/L左右，使用这些水作为纯水制造的用水时，通过假单胞菌属(Pseudomonas)等的称为贫营养细菌的微生物为主体，进行生物处理后，以超滤(UF)膜、或孔径为0.2μm以下左右的膜进行固液分离。用于纯水制造用水的处理的膜，孔径小，因此，容易发生阻塞。特别是，在自然水中含容易阻塞膜的腐殖质或尿素，有时不溶性悬浮物(SS)浓度也高。根据本发明，能够得到高防止阻塞效果，因此，在原水中，可含有超过1mg/L的高浓度腐殖质或尿素中一者或两者，另外，也可含0.1～30mg/L左右范围的SS。

[0036] 通过使生物处理槽中MLSS浓度为2,000～50,000mg/L，尤其是5,000～20,000mg/L的高浓度，可提高生物处理效率。

[0037] 在此，MLSS中有机物量的比率，具体上活性污泥有机性浮游物质MLVSS(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)/MLSS比优选为0.1～0.8左右，特别优选为0.2～0.6的范围。生物处理槽中导入的含有机物的水的有机物浓度极低时(例如，作为可进行生物分解的有机物的可分解有机碳(Assimirable organic carbon，以下称为“AOC”)，浓度未满100ng/L左右)，生物处理槽内活性污泥增殖变少，MLVSS/MLSS比有时也超出上述范围。
此时，在生物处理槽中添加微量有机物，或混合有机物浓度高的其他的含有机物的水即可。

[0038] 另外，在生物处理槽内，也可使载体浮游。作为如此的浮游性载体，可列举海棉、凝胶等。生理处理槽的BOD负荷与通常的活性污泥法相同即可，例如优选为0.5～5.0kg-BOD/日，特别优选为0.5～2.0kg-BOD/日左右，即使是更低的负荷，通过铁盐的效果而使污泥不会分散，产生充分强度的大的絮状物(floc)，可进行良好的处理。

[0039] 本发明中，如此地，在生物处理槽中对原水进行生物处理之前，首先将原水送入铁盐混合槽1，通过与pH计1B连动的pH调整剂添加设备1C，根据需要，添加pH调整剂，调整成pH4.5～6.5，在此pH条件下添加铁盐，进行搅拌混合。

[0040] 作为铁盐，并无特别限制，可使用氯化铁、氯化亚铁、聚合硫酸铁、硫酸铁等的铁盐。这些铁盐可使用单独1种，也可并用2种以上。铁盐优选制成其水溶液后添加。作为用于将铁盐的水溶液添加至混合槽1的设备，可使用各种加药泵。

[0041] 铁盐的添加量优选是使生物处理槽2内的活性污泥MLSS中的含铁量(Fe含量)成为10～45重量％，更优选成为10～35重量％。铁盐的添加量过少时，不能得到充分的添加效果，过多时，活性污泥量增加，同时絮状物强度降低。

[0042] 另外，铁盐添加量的控制优选是分析活性污泥MLSS中的Fe含量进行，但简便上也可由原水的BOD控制，例如，每原水BOD 1mg/L中的铁盐的以Fe换算的添加量，优选为约0.03～0.3mg/L左右。优选一边添加此添加量范围的铁盐，一边分析污泥MLSS中的Fe含量，进行铁盐添加量的微调整。

[0043] 在原水的脱碳酸处理水中添加铁盐的铁盐混合槽1的pH未满4.5，则产生氢氧化铁的极微细粒子，污泥沉降性恶化，若超过6.5时，再次溶解空气中的二氧化碳气体，产生碳酸铁，并且腐殖质酸等的凝聚变差。因此，铁盐混合槽1中的pH优选为4.5～6.5，特别优选为4.5～5.5。

[0044] 在传统的活性污泥法中，通常在生物处理槽中添加铁盐用于防止膨化、除去磷等目的。然而，此时，铁盐的添加量是仅止于除去磷用的极微量的添加，或可防止膨化左右的添加。另外，通常，不进行控制pH，或进行控制pH时，为除去磷或硝化，将pH设为6.5以上。

[0045] 本发明中，如后所述，生物处理槽的pH优选为5～6.5，特别优选为5.5～6.0，进而，除了满足此条件以外，在另外设置的混合槽1，添加铁盐于原水，该槽的pH优选设为4.5～6.5。

[0046] 通过如此操作，生物处理水的SS经常为5mg/L以下，通常为2mg/L以下，透视度达到3m以上。另外，适用于对生物处理水进行膜分离的膜分离活性污泥法时，可使膜通量自通常的0.5m/日至1m/日左右。

[0047] 在该铁盐混合槽1中，为了充分地混合原水与铁盐，优选以3～20分钟左右的滞留时间进行搅拌混合。

[0048] 在铁盐混合槽1中添加铁盐而混合的水，接着，送往生物处理槽2进行生物处理。

[0049] 该生物处理槽2通过连动于pH计2B的pH调整剂添加设备2C，根据需要，添加pH调整剂，优选pH5～6.5，特别优选为5.5～6.0，在通过散气管2A进行的曝气下，进行生物处理。

[0050] 另外，在铁盐混合槽1及生物处理槽2中，作为根据需要所添加的pH调整剂，可使用盐酸等的酸或碱，为了防止水垢产生，在碱方面，比起消石灰，优选使用苛性钠等的钠系碱。

[0051] 通过分离膜对生物处理水进行固液分离时，作为分离膜，可为MF(精密过滤)膜、UF(超滤)膜、NF(纳米过滤)膜等中的任一种。膜的形态可为平膜、管状膜、中空丝等中的任一种。作为膜的材质，可举例如PVDF(聚偏氟乙烯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)等，但不局限于此。分离膜可如图1所示，浸渍配置于生物处理槽2内，也可如图2所示，除了生物处理槽2外，作为另外的加压型膜分离装置进行设置。但是，浸渍膜不易破坏絮状物(floc)，是较适宜的。

[0052] 在图1的生物处理槽中，将来自铁盐混合槽1的混合水，导入生物处理槽2，使其与活性污泥混合，并且，在生物处理槽2内的底部所设置的散气管2A的曝气下，进行生物处理。

[0053] 该生物处理槽2通过其添加设备2C添加酸或碱等的pH调整剂，使pH计2B检测出的pH成规定范围。经生物处理的水透过分离膜3，作为处理水取出。另外，图1中以泵4取出透过水，但也可通过重力取出透过水。

[0054] 生物处理槽2内的剩余污泥由取出管2D所取出。另外，也可将取出的污泥的一部分，通过臭氧等进行可溶解化处理后，送返生物处理槽2。

[0055] 图1中，在生物处理槽2内浸渍配置分离膜3，但是，如图2所示，也可将生物处理槽2内的生物处理水，通过泵5，供给于加压型膜分离装置6，作为处理水取出透过水，并将浓缩水的一部分(或全部)返送至生物处理槽2。

[0056] 作为膜分离装置6使用的膜的种类，可列举MF膜或UF膜等，膜组件形式除了中空丝膜、平膜以外，可列举螺旋膜等，但不局限于这些。

[0057] 图2的情形，也可将膜分离装置6的浓缩水的一部分导入污泥可溶解化槽，通过臭氧等进行可溶解化后，返送至生物处理槽2。

[0058] 另外，如前所述，因为不易破坏絮状物，比起如图2的加压型膜分离装置6，优选使用图1所示的浸渍型分离膜3。

[0059] 根据本发明，如图1、2所示，在将生物处理水通过直接膜分离进行固液分离的有机性排水的生物处理方法中，特别是在通过浸渍于生物处理槽内的浸渍膜组件对生物处理水进行膜分离的有机性排水的生物处理方法中，可防止膜阻塞，有效地防止膜通量降低，在该方面，能够得到良好水质的处理水。

[0060] 但是，本发明中，生物处理水的固液分离除使用分离膜以外，也可使用沉降槽、旋流器等，在使用沉降槽时，能够改善沉降槽中污泥的沉降性、浓缩水，并且可减低分离水(处理水)的SS、提升透视度。

[0061] 在使用任一种固液分离设备时，作为与液体部分相分离的固形物(分离污泥)，根据需要，将一部分作为返送污泥返送至生物处理槽，优选污泥于生物处理槽中的滞留时间为2～50日左右取出污泥，特别优选为5～20日左右取出污泥。或是，在使用浸渍型分离膜时，优选以形成如此的污泥滞留时间的方式取出污泥。取出的污泥可以作为剩余污泥排出，也可以通过臭氧反应槽或消化槽等的减容化装置进行减体积(减容化)。

[0062] 实施例

[0063] 下面，说明实施例及比较例。

[0064] 为了便于说明，首先列举比较例。

[0065] 比较例1

[0066] 以图1所示的装置进行原水处理。但是，不使用铁盐混合槽，将原水直接导入生物3 2
处理槽。生物处理槽的容量是0.2m，在内部浸渍浸渍膜。作为浸渍膜，使用4m 大小的中空丝型，孔径为0.1μm的MF膜(三菱Rayon股份有限公司制)。

[0067] 在BOD浓度为4.2mg/L、SS浓度为3mg/L的河川水中添加磷酸二氢钾，成为磷浓度3
为0.3mg/L的有机性排水，将该有机性排水以3m/日的流量，供给于生物处理槽。通过设置于连接浸渍膜的处理水管中途的真空泵进行减压，自处理水管取出处理水(膜透过水)。

[0068] 该比较例1中，自实验开始起1日发生膜阻塞，不能取出处理水。此时处理水的TOC浓度为1.2mg/L，槽内的活性污泥混合液的性状如下所述。

[0069] <生物处理槽内的活性污泥混合液>

[0070] 含铁比率：MLSS的4.7重量％(以铁而言)

[0071] MLSS浓度：500mg/L

[0072] MLVSS浓度：220mg/L

[0073] pH：7.1

[0074] 比较例2

[0075] 放空比较例1中不能取出处理水的生物处理槽，在生物处理槽中，添加活性污泥，使MLSS浓度成为100mg/L，在该混合液中，作为铁盐，以铁换算的添加量为1,000mg/L的比率添加氯化铁。另外，连动于生物处理槽内的pH计，添加氢氧化钠进行pH调整，维持pH5.8。接着，在比较例1中作为处理对象的原水中，以铁换算的添加量为5mg/L的方式添加由氯化
3
铁制成的5.0重量％的水溶液，然后，以1.2m/日的流量，供给于生物处理槽，自通水开始3日后，浸渍膜的差压上升变小。

[0076] 此时，处理水的TOC浓度为145ng/L，生物处理槽内的活性污泥混合液的性状如下所述。

[0077] <生物处理槽内的活性污泥混合液>

[0078] 含铁比率：MLSS的35重量％(以铁而言)

[0079] MLSS浓度：1870mg/L

[0080] MLVSS浓度：140mg/L

[0081] pH：5.8

[0082] 然而，继续运转时，浸渍膜的差压上升，2周时间需要药品洗净。取出混合液，确认沉降性时，静置30分钟后的上清液成茶褐色混浊，测定SS时，为22mg/L。

[0083] 实施例1

[0084] 将原水导入生物处理槽的前级的铁盐混合槽(容量为10L)而非生物处理槽，并且在该铁盐混合槽中添加氯化铁水溶液，将有机性排水与氯化铁搅拌5分钟进行混合后，供给于生物处理槽，除此以外，以与比较例2相同的条件进行处理。该铁盐混合槽的pH为6.5。

[0085] 其结果是，浸渍型分离膜的差压几乎不上升，可稳定地运转2个月。2个月后的差压上升为30kPa。

[0086] 接着，自动调整铁的添加量，使铁盐混合槽的pH成为5.0。其结果是，后续的2个月间，浸渍膜的差压完全不上升。

[0087] 此时，处理水的TOC浓度为120ng/L，生物处理槽内的活性污泥混合液的性状如下所述。

[0088] <生物处理槽内的活性污泥混合液>

[0089] 含铁比率：MLSS的31重量％(以铁而言)

[0090] MLSS浓度：3,900mg/L

[0091] MLVSS浓度：1,570mg/L

[0092] pH：5.8

[0093] 接着，自生物处理槽取出浸渍膜，取而代之，设置直径为30cm，高度为50cm的圆形沉降池，在该沉降池中导入来自生物处理槽的生物处理液，进行固液分离，作为处理水取出分离水。另外，设置送返污泥路线，送返分离污泥于生物处理槽。污泥送返率为100％。

[0094] 其结果是，处理水SS在2个月的运转期间中，通常澄清，为5mg/L以下。

[0095] 使用特定的实施方式详细地说明了本发明，但本领域技术人员能够明白可进行各种改变而不脱离本发明的意旨及范围。

[0096] 另外，本申请是根据2008年7月28日提出的日本专利申请(特愿2008-193623)而提出的，在此，通过引用其全体的方式进行援引。