废水处理方法
【专利说明】
[0001] 本申请是国际申请日为2011年8月9日（进入中国国家阶段日期；2013年2月 6日）、国际申请号为PCT/JP2011/068141(中国国家申请号为201180038948. 0)、发明名称 为"废水处理系统"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明设及一种废水处理方法，其具有通过从含有有机化合物的废水去除有机化 合物来净化该废水的废水处理系统。特别是设及一种废水处理方法，其具有通过从排放自 各种工厂、研究设施且含有有机化合物的工业废水高效地去除有机化合物来净化该工业废 水的废水处理系统。
【背景技术】
[0003] W往，作为对含有有机化合物的废水进行净化的废水处理装置而利用活性污泥处 理装置。活性污泥处理装置是主要使用含有细菌（细菌类）、原生动物、次生动物等好氧性 微生物群在内的活性污泥来净化废水的装置，例如在日本特开平9 - 10791号公报（W下 称作"专利文献1")中公开了其详细内容。
[0004] 在活性污泥处理装置中，通过向上述活性污泥中供给废水并进行揽拌及曝气，从 而使用微生物将该废水中所含有的有机化合物分解而去除，通过分离活性污泥来将该废水 净化为清洁的净水并排出。
[0005] 在上述活性污泥处理装置中，由于利用微生物进行有机化合物的分解，因此，连续 且稳定地维持适合该微生物分解有机化合物的条件是非常困难的。因此，在采用具备活性 污泥处理装置的废水处理系统的情况下，存在难W稳定地维持废水的处理能力的问题。
[0006] 另外，在处理还含有高浓度的对于微生物来说具有难分解性的有机化合物、对于 微生物来说具有较高毒性的有机化合物的废水的情况下，仅利用活性污泥处理装置进行废 水的净化是非常困难的。例如在处理含有1，4 -二氧六环的废水的情况下，由于利用普通 的微生物无法完全分解1，4 -二氧六环，因此，需要活性污泥处理之外的处理方法。
[0007] 因此，从活性污泥处理装置排出的水通常使用更换式废水处理装置进行处理，该 更换式废水处理装置采用盒式的活性炭作为吸附材料，在该情况下，利用盒式的活性炭去 除该水所含有的有机化合物，从更换式废水处理装置排出清洁的净水。
[000引但是，在更换式废水处理装置中，若吸附材料的吸附能力因持续一定时间连续吸 附有机化合物而达到饱和，则之后实质上不会进行吸附，需要更换新品的作业、或者从装置 暂时拆下吸附材料并进行再生处理的作业。因而，在采用利用更换式废水处理装置对从活 性污泥处理装置排出的水进行处理的废水处理系统的情况下，无法连续地处理该水，需要 每次都使废水处理系统自身停止。
[0009] 另外，水的净化与空气的净化不同，微生物的繁殖是不可避免的，吸附材料的寿命 会缩短。因而，在采用利用更换式废水处理装置对从活性污泥处理装置排出的水进行处理 的废水处理系统的情况下，需要频繁地进行上述吸附材料的更换作业、再生处理作业，也存 在其劳动力、运行成本增大的问题。
[0010] 另外，在利用活性污泥处理装置大量地处理含有高浓度的有机化合物的废水的情 况下，所需要的活性污泥的量也随之增大，装置的大型化、设置成本的增加是不可避免的。
[0011] 此外，在活性污泥处理装置中，需要基于应当处理的废水所含有的有机化合物的 量时常调节活性污泥的量而使其最佳化，但为此需要时常回收剩余的活性污泥并将其从装 置排出，存在该剩余污泥的废弃要花费精力、成本的问题。因而，在如上所述那样增加活性 污泥的量的情况下，存在应当废弃的剩余污泥的量也会增加、其运行成本也会大幅增加的 问题。
[001引为了解决该问题，在日本特开2006 - 55712号公报（W下称作"专利文献2")、 日本特开2008 - 188492号公报（W下称作"专利文献3")及日本特开2010 - 142792号 公报下称作"专利文献4")中，公开了通过交替地进行吸附工序和脱附工序来高效且 稳定地进行去除的吸脱附式的水处理装置和水处理系统，该水处理系统实现了水的连续净 化，基本上不需要更换吸附材料，能够高效且稳定地去除大量有机物质。
[0013] 但是，在专利文献2和专利文献4所述的水处理系统中也存在技术问题。例如在 专利文献4中，从活性污泥装置产生的剩余污泥在沉淀槽中分离。但是，即便是极其微量的 剩余污泥，若该剩余污泥无法被分离而流出，则剩余污泥将贬存在连接于活性污泥装置的 后段的吸脱附式的水处理装置的吸附材料中。
[0014] 在加热气体中，由于剩余污泥不会从吸附材料脱离，因此，存在吸附材料的吸附能 力在短时间内降低的情况，在形成该种状况的情况下，与更换式吸附装置同样，每次都需要 使废水处理系统停止，并需要更换吸附材料，导致花费精力、成本增大等成为问题。
[0015] 另外，在废水中的有机化合物的浓度较高的情况下，为了降低对活性污泥的负荷， 有时在向活性污泥装置导入废水之前，利用工业用水等稀释几十倍~几百倍。例如，在处理 含有高浓度的1，4 -二氧六环该样的对于微生物来说具有难分解性的有机化合物、对于微 生物来说是具有较高毒性的有机化合物的废水的情况下，也存在进行进一步稀释的情况。
[0016] 在该样的情况下，由于不仅进行活性污泥处理后的排水量也增大，而且因排水量 的增大而导致吸附线速增大，由此，即使有机化合物量与未稀释的情况相同，也存在吸附能 力降低的情况，连接于后续的吸脱附式的水处理装置的大型化、成本增大等成为课题。
[0017] 另外，专利文献3所述的水处理系统通过利用燃烧装置使含有在进行脱水工序和 脱附工序时排出的有机物质在内的脱附气体氧化分解等来进行处理，由此构成了完善型的 水处理系统。
[001引 W使用催化剂的燃烧装置为例，通过将从脱附工序排出的脱附气体预热至例如 30(TC并供给至催化剂燃烧装置内，使其与催化剂接触，由此能够使脱附气体中的有机物质 氧化分解。另外，在有机物质氧化分解时产生燃烧热量，出口气体温度高于入口气体温度， 因此，通过进行出口气体和入口气体之间的热交换，能够削减预热所需要的运行成本。
[0019] 但是，在上述专利文献2和专利文献3所述的水处理系统中也存在技术问题。例 如在从研究所、工厂等排出的废水中，根据吸附材料的不同，多数情况也含有难W高效地从 废水去除的有机物质，吸附材料对于例如己醒等低分子量、低沸点的有机物质的吸附能不 太高，在仅使用专利文献2和专利文献3所述的水处理系统对也含有该有机物质的废水进 行处理的情况下，由于装置大型化、运行成本增大，因此，寻求更加高效的水处理系统。
[0020] 另外，在含有高浓度的上述列举的低沸点的有机物质的情况下，在脱水工序、脱附 工序的初期，低沸点的有机物质除了从吸附材料脱附之外，有时也立即从附着于吸附材料 的水等气化，排出暂时含有非常高浓度的有机物质的脱附气体。在该种情况下，在专利文献 3所述的与燃烧装置组合的水处理系统中，脱附气体中的有机物质的浓度变动较大，不稳 定。目P，燃烧装置内的有机物质的燃烧热量和燃烧装置的出口温度不稳定，因此，存在基于 出口气体和入口气体之间的热交换的预热所需要的控制设备增大、或者装置构造非常复杂 的问题。
[0021] 另外，在采用销金催化剂的燃烧装置的情况下，若受到脱附气体中的有机物质浓 度变动的影响而暂时在超过约500°c的环境中继续进行处理，则销金催化剂将发生烧结 (粒状化），催化剂的处理能逐渐降低。另外，由于在废水中含有的上述列举的低沸点的有 机物质的浓度越高，越可能排出暂时超过爆炸下限的脱附气体，因此需要用外部空气进行 稀释、或设置大型的缓冲罐等用于使脱附气体中的有机物质浓度均衡化的部件，从而燃烧 装置大型化、成本增大，因此，要求脱附气体中的有机物质浓度变得均衡。
[0022] 专利文献1 ;日本特开平9 - 10791号公报 [002引专利文献2 ;日本特开2006 - 55712号公报
[0024] 专利文献3 ;日本特开2008 - 188492号公报
[0025] 专利文献4 ;日本特开2010 - 142792号公报
【发明内容】
[0026] 本发明的一个技术方案的目的在于提供一种废水处理系统，该废水处理系统实现 水的连续净化，且基本上不需要更换吸附材料，能够高效且稳定地去除多种大量的有机物 质，并且，能够使从废水处理装置排出并使向燃烧装置供给的废气中的有机物质浓度变得 稳定。
[0027] 本发明的另一个技术方案的目的在于提供一种废水处理系统，该废水处理系统能 够防止活性污泥处理装置大型化、防止运行成本增大，在不使系统停止的前提下即使在含 有生物分解性较低的有机化合物的废水中也能够连续地进行废水的净化，从而能够高效且 稳定地处理废水。
[002引本发明人等为了解决上述课题，基于深入研究的结果，终于完成了本发明。目P，本 发明如下所述。
[0029] 在基于本发明的一个方面的废水处理系统中，废水处理系统通过从含有有机物质 的废水去除有机物质来净化该废水，其中，该废水处理系统包括；曝气槽，其通过对含有有 机物质的废水进行曝气处理而从废水中使有机物质挥发去除，排出含有有机物质的曝气气 体；废水处理装置，其连接于上述曝气槽，包含通过与含有有机物质的废水接触来吸附有 机物质、并通过与加热气体接触来使吸附的有机物质脱附的吸附元件，通过向上述吸附元 件供给废水，从而使有机物质吸附于上述吸附元件并作为处理水排出，通过向上述吸附元 件供给加热气体，从而使有机物质从上述吸附元件脱附并作为含有有机物质的脱附气体排 出；W及燃烧装置，其连接于上述曝气槽W及上述废水处理装置，通过使从上述曝气槽排出 的有机物质的曝气气体与从废水处理装置排出的含有有机物质的曝气气体与脱附气体的 混合气体燃烧而使其氧化分解，排出分解气体；上述废水处理装置通过使上述吸附元件的 完成脱附处理后的部分转移到进行吸附处理的部分，并且使上述吸附元件的完成吸附处理 后的部分转移到进行脱附处理的部分，从而能够连续地对处理水进行处理。
[0030] 在另一个技术方案中，上述废水处理装置通过向上述吸附元件吹送气体而将附着 于上述吸附元件的剩余的废水吹散，并将被该剩余的废水作为去除废水排出。
[0031] 在另一个技术方案中，从上述废水处理装置排出的去除废水作为废水再次供给到 上述废水处理装置。
[0032] 在另一个技术方案中，上述吸附元件包含从由活性炭、活性碳纤维和沸石构成的 组中选择的至少一种的吸附材料。
[0033] 在另一个技术方案中，上述废水处理系统构成为，使从上述燃烧装置排出的分解 气体进行热交换来对上述废水处理装置的加热气体进行预热。
[0034] 在基于本发明的另一个方面的废水处理系统中，废水处理系统通过从含有有机化 合物的废水去除有机化合物来净化该废水，该废水处理系统包括；曝气槽，其通过对含有有 机化合物的废水进行曝气处理而将曝气处理后的废水作为使有机化合物从废水中挥发去 除有机化合物后的一次处理水排出，并且，该曝气槽排出含有有机化合物的曝气气体；废水 处理装置，其包含通过与含有有机化合物的上述一次处理水接触来吸附有机化合物、并通 过与加热气体接触来使吸附的有机化合物脱附的吸附元件，该废水处理装置通过向上述吸 附元件供给上述一次处理水而使有机化合物吸附于上述吸附元件并作为二次处理水排出， 通过向上述吸附元件供给加热气体而使有机化合物从上述吸附元件脱附并作为含有有机 化合物的脱附气体排出，通过使上述吸附元件的完成脱附处理后的部分转移到进行吸附处 理的部分，并使上述吸附元件的完成吸附处理后的部分转移到进行脱附处理的部分，从而 能够连续地对二次处理水进行处理；活性污泥处理装置，其具有包含分解有机化合物的微 生物在内的活性污泥，通过使上述二次处理水与该活性污泥接触而利用微生物分解而去除 有机化合物，作为=次处理水排出；W及燃烧装置，其连接于上述曝气槽W及上述废水处理 装置，使从上述曝气槽和废水处理装置排出的含有有机化合物的曝气气体与脱附气体的混 合废气燃烧而使其氧化分解，排出分解气体。
[0035] 在另一个技术方案中，上述废水处理装置通过向上述吸附元件吹送气体而将附着 于上述吸附元件的剩余的废水吹散，该剩余的废水作为去除废水排出。
[0036] 在另一个技术方案中，上述废水处理系统构成为，将从上述废水处理装置排出的 去除废水作为废水再次供给到上述废水处理装置。
[0037] 在另一个技术方案中，上述吸附元件包含从由活性炭、活性碳纤维和沸石构成的 组中选择的至少一种的吸附材料。
[003引在另一个技术方案中，上述废水处理系统构成为，使从上述燃烧装置排出的分解 气体进行热交换来对上述废水处理装置的加热气体进行预热。
[0039] 基于本发明的另一方面的废水处理系统通过从含有有机化合物的废水去除有机 化合物来净化该废水，该废水处理系统包括废水处理装置和活性污泥处理装置。
[0040] 上述废水处理装置具有通过与含有有机化合物的废水接触来吸附有机化合物、并 通过与加热气体接触来使所吸附的上述有机化合物脱附的、含有吸附材料的吸附元件，通 过向上述吸附元件供给含有有机化合物的废水，使有机化合物吸附于上述吸附元件，将通 过吸附元件后的水作为一次处理水排出。之后，通过向上述吸附元件供给加热气体，使吸附 于上述吸附元件的上述有机化合物脱附，作为含有上述有机化合物的脱附气体排出。
[0041] 在此，上述废水处理装置通过使上述吸附元件的完成脱附处理后的部分转移到进 行吸附处理的部分，并使上述吸附元件的完成吸附处理后的部分转移到进行脱附处理的部 分，由此能够连续地对废水进行处理。
[0042] 上述活性污泥处理装置连接于上述废水处理装置，且具有包含微生物的活性污 泥，该微生物将从上述废水处理装置排出的一次处理水中的上述有机化合物分解，通过使 一次处理水与活性污泥接触而利用微生物分解而去除上述有机化合物，并作为二次处理水 排出。
[0043] 在本发明的废水处理装置中，优选的是，上述废水处理装置通过向上述吸附元件 吹送气体而将附着于上述吸附元件的剩余的废水吹散，将被吹散的废水作为去除废水排 出。在该情况下，也优选从上述废水处理装置排出的去除废水作为废水再次供给到上述废 水处理装置。
[0044] 在本发明的废水处理装置中，优选上述吸附元件包含从活性炭、活性碳纤维和沸 石中的至少任一种。
[0045] 在本发明的废水处理装置中，优选的是连接燃烧装置，使从上述废水处理装置排 出的脱附气体燃烧而使其氧化分解。
[0046] 采用本发明的废水处理系统，由于能够高效且连续地去除多种大量的有机物质， 且基本上不必更换吸附材料，还能够W稳定的浓度向燃烧装置供给脱附气体中的有机物 质，因此，具有能够W低成本、高能力稳定地从水中去除有机物质并对从废水处理装置排出 的废气进行处理的优点。
[0047] 采用本发明的废水处理系统，能够形成可防止活性污泥处理装置大型化、防止运 行成本增大，能够不使系统停止地连续地净化废水、能够高效且稳定地处理尤其是含有高 浓度的具有不易分解性的有机化合物的废水。
【附图说明】
[0048] 图1是本发明的实施方式1的废水处理系统的系统结构图。
[0049] 图2是示出在本发明的实施方式1的废水处理系统中能够利用的另一个废水处理 装置的例子的示意图。
[0化0] 图3是示出在本发明的实施方式1的废水处理系统中能够利用的另一个废水处理 装置的例子的示意图。
[0化1] 图4是本发明的实施方式2的废水处理系统的系统结构图。
[0052] 图5是本发明的实施方式3的废水处理系统的系统结构图。
[0化3] 图6是示出实施例1 - 1和比较例1 - 1的一次处理水中的"1，4 -二氧六环"、 "己醒"和"己二醇"的浓度的图。
[0化4] 图7是示出实施例1 - 1和比较例1 - 1中的、开始运转500小时的时刻下的二 次处理水的各个浓度和量的图。
[0055] 图8是示出实施例1 - 1和比较例1 - 1的脱附气体中的各个溶剂浓度的图。
[0056] 图9是示出实施例1 - 1和比较例1 - 1中的、开始运转500小时之后的分解气 体中的各个溶剂浓度的图。
[0057] 图10是本发明的实施方式4的废水处理系统的系统结构图。
[005引图11是示出在本发明的实施方式4的废水处理系统中能够利用的另一个废水处 理装置的例子的示意图。
[0059] 图12是示出在本发明的实施方式4的废水处理系统中能够利用的又一个废水处 理装置的例子的示意图。
[0060] 图13是本发明的实施方式5的废水处理系统的系统结构图。
[0061] 图14是本发明的实施方式6的废水处理系统的系统结构图。
[0062] 图15是使本发明的实施例的混合废气中的合计溶剂浓度在脱附时的历时变化形 成曲线而得到的图表。
[0063] 图16是使从本发明的实施例中的燃烧装置排出的分解气体温度在脱附时的历时 变化形成曲线而得到的图表。
[0064] 图17是示出实施例2 - 1、比较例2 - 1~2 - 4的原水浓度、二次处理水浓度和 使用蒸气量的图。
[0065] 图18是示出实施例2 - 1、比较例2 - 1~2 - 4的混合废气平均浓度、分解气体 浓度和预热加热器使用电力的图。
[0066] 图19是本发明的实施方式7的废水处理系统的系统结构图。
[0067] 图20是示出在本发明的实施方式7的废水处理系统中能够利用的另一个废水处 理装置的例子的示意图。
[0068] 图21是示出在本发明的实施方式7的废水处理系统中能够利用的又一个废水处 理装置的例子的示意图。
[0069] 图22是本发明的实施方式8的废水处理系统的系统结构图。
[0070] 图23是本发明的实施方式9的废水处理系统的系统结构图。
[0071] 图24是表示实施例3 - 1、比较例3 - 1~3 - 3的原水、处理水、分解气体、蒸气 量、电量和污泥量的图。
[00。] 附图梳巧说巧
[0073] 1A、1B、1C、2A、2B、2C、3A、3B、3C 废水处理系统；1100、2200、3200 废水处理装置； 1110、2210、3210第1处理槽；1111、1121、2211、2221 吸附元件；1120、2220、3220 第2处 理槽；1150、1170、2250、2270、3211、3221、3250、3270 吸附材料；1161、2261、3261 旋转轴； 1175、2275、3275 单位吸附单元；1181、2281、3281 导入管；1182、2282、3282 导出管；1185、 2285、3285 框体；1200、3300 活性污泥处理装置；1210、2100、3100、3310曝气槽；1211、 2111、3111、3311 曝气装置；1220、3320 沉淀槽；1300、2300、3400 燃烧装置；1310、2310、 2311、3410、3411热交换器；1320、2320、3420燃烧炉；132U2321电热加热器；3112加温装 置；L1001 ~L1015、L2001 ~L2014、L3001 ~L3019 配管线路；V1101 ~V1112、V2201 ~ V2212、V3201 ~V3212 阀。
【具体实施方式】
[0074] 下面，参照【附图说明】基于本发明的各实施方式的废水处理系统。另外，在W下说明 的各实施方式中，在提及个数、量等的情况下，除了存在特别记载的情况之外，本发明的范 围并不一定限定于该个数、量等。另外，对于相同部件、相当的部件，有时标注相同的附图标 记，且不反复进行重复的说明。另外，酌情组合各个实施方式的结构来进行使用是起初就预 定的。
[00巧]连施方式1
[0076] 图1是本发明的实施方式1的废水处理系统的系统结构图。下面，参照该图1说 明本实施方式的废水处理系统1A的结构。
[0077] 废水化理系统1A
[007引如图1所示，本实施方式的废水处理系统1A主要包括废水处理装置1100和活性 污泥处理装置1200。
[00巧]废水化理装晉1100
[0080] 废水处理装置1100具有收纳有吸附元件1111的第1处理槽1110和收纳有吸附 元件1121的第2处理槽1120。吸附元件1111、1121通过与含有有机化合物的废水接触来 吸附上述废水所含有的有机化合物。
[0081] 目P，在废水处理装置1100中，通过向吸附元件1111、1121供给上述废水来利用吸 附元件111U1121吸附上述废水所含有的有机化合物，由此，上述废水被净化，并作为一次 处理水被排出。
[0082] 另外，吸附元件111U1121通过与加热气体接触来使所吸附的上述有机化合物脱 附。因而，在废水处理装置1100中，通过向吸附元件111U1121供给加热气体来使上述有 机化合物从吸附元件111U1121脱附，由此，加热气体作为含有有机化合物的脱附气体被 排出。
[0083] 在第1处理槽1110和第2处理槽1120分别连接有配管线路1^001、1^002、1^003、 L1004。配管线路L1001是用于将含有有机化合物的废水供给到第1处理槽1110和第2处 理槽1120的配管线路，利用阀VI101、VI102切换该配管线路L1001相对于第1处理槽1110 和第2处理槽1120的连接/非连接状态。
[0084] 配管线路L1002是用于将加热气体供给到第1处理槽1110和第2处理槽1120的 配管线路，利用阀VI103、VI104切换该配管线路L1002相对于第1处理槽1110和第2处理 槽1120的连接/非连接状态。<