废水处理方法_3

文档序号:8332177阅读:来源:国知局
5000mg/L的废水。另外,排水量为10L/虹,各溶剂的排 出量为1,4 -二氧六环lOOOOmg/虹、己醒HOOOOmg/虹、己二醇50000mg/虹。使温度30°C 的水W空间速度(SV) 5流动,测量运转500小时之后的废水处理装置、活性污泥处理装置、 燃烧装置的出入口的1,4 -二氧六环、己二醇、己醒浓度,计算各溶剂排出量来确认去除效 果。
[0164] 溶剂浓麼评价
[01化]利用气相色谱法分析测量入口及/或出口的水浓度和气体。
[01W 连施例1 - 1
[0167] 作为废水处理装置的吸附材料,制作两个使用平均细孔直径17. lA、BET比表面 积1500mVg、总孔容0. 47mVg的活性碳纤维的、130mm(p、厚度150mm的重量200g的吸 附元件,将其设置于图2的减振切换方式的废水处理装置,将原水W处理水量10L/虹的方 式导入,得到一次处理水。
[0168] 接着,使用外部空气作为废水处理装置的进行脱水工序时的气体,将脱水的风速 设为50cm/sec。使用130°C的空气作为脱附工序的加热气体,将脱附的风速设为50cm/sec。 吸附工序的吸附时间设为60min,脱水工序的脱水时间设为5min,脱附工序的脱附时间设 为55min,从而形成切换循环。
[0169] 此时的一次处理水中的1,4 -二氧六环浓度如图6所示为300mg/虹,去除率为 97%。但是,己醒和己二醇浓度分别为126000mg/虹和45000mg/虹,去除率约为10%。
[0170] 另外,如图8所示,脱附气体中的各溶剂浓度为1,4 -二氧六环20化pm,己醒 1800卵m,己二醇 400ppm。
[0171] 利用本实施例的废水处理装置净化后的水在500小时之后也依然能够W约97% 的效率进行1,4 -二氧六环的处理。由于连续进行吸附和脱附来进行处理,因此,性能不会 降低,能够稳定地W高效率进行处理。
[0172] 接着,使用由容量为60化的原水调整槽、容量为75L的稀释槽容量、容量均为 125化的两个载体流动曝气槽、容量为125化的两个活性污泥槽和容量为250化的沉淀槽构 成的图5的活性污泥处理装置,W供给量lOL/hr导入从废水处理装置排出的一次处理水, 得到二次处理水。向上述载体流动曝气槽投入聚己締醇交联凝胶载体(直径约4mm) 12化。
[0173] 另外,由于上述一次处理水中的有机化合物浓度较高,对于微生物负荷较高,因 此,利用从稀释槽供给的工业用水稀释20倍,并W 20化/虹导入到载体流动曝气槽和活性 污泥槽。图7示出运转开始500小时的时刻下的二次处理水的各浓度和量。
[0174] 由于1,4 -二氧六环浓度是生物难W分解的有机溶剂,因此,二次处理水中的1, 4 -二氧六环量为300mg/虹,没有降低。但是,生物分解性较高的己二醇、己醒分别大幅度 地降低至400mg/虹、200mg/虹,能够良好地处理。
[0175] 接着,作为燃烧装置的催化剂,在图5的燃烧装置中设置销金催化剂0. 4L,W风量 0. 4NmVmin供给从上述废水处理装置排出的脱附气体,在利用热交换器和预热加热器升温 到30(TC之后使与催化剂接触,利用催化剂将脱附气体中的溶剂氧化分解,得到分解气体。 图9示出运转开始500虹之后的分解气体中的各溶剂的浓度。
[0176] 分解气体中的1,4一二氧六环、己醒、己二醇浓度分别为1卵mW下,能够良好地处 理。另外,分解气体的平均温度为420°C,如图5所示,如果该分解气体通过热交换器在向燃 烧装置供给的气体的预热中使用,则使用预热加热器所需要的电量为3kWh,能够W非常低 的电量进行预热。
[0177] 比较例1 - 1
[0178] 使用由容量为6(K)L的原水调整槽、容量为75L的稀释槽容量、容量均为1250L的 两个载体流动曝气槽、容量为125化的两个活性污泥槽和容量为250化的沉淀槽构成的图5 的活性污泥处理装置,W供给量lOL/hr导入原水,得到处理水。向上述载体流动曝气槽投 入聚己締醇交联凝胶载体(直径约4mm) 12化。
[0179] 另外,由于上述原水中的有机化合物浓度较高,对于微生物负荷较高,因此,利用 从稀释槽供给的工业用水稀释20倍,W 20化/虹导入到载体流动曝气槽和活性污泥槽。图 6示出运转开始500小时的时刻下的处理水的各浓度和量。
[0180] 生物分解性较高的己二醇、己醒分别大幅度地降低至600mg/虹、400mg/虹,能够良 好地处理。但是,由于1,4 -二氧六环浓度是生物难W分解的有机化合物,因此,处理水中 的1,4 -二氧六环量为lOOOOmg/虹,没有降低。
[01W] 接着,作为废水处理装置的吸附材料,制作两个使用平均细孔直径1 了 lA、邸T 比表面积15001112/肖、总孔容0.471113/肖的活性碳纤维的、130111111<1)、厚度150111111的重量200径的 吸附元件,将其设置于图2的减振切换方式的废水处理装置,将从活性污泥装置排出的一 次处理水W处理水量20化/虹的方式导入,得到二次处理水。
[0182] 接着,使用外部空气作为废水处理装置的进行脱水工序时的气体,将脱水的风速 设为50cm/sec。使用130°C的空气作为脱附工序的加热气体,将脱附的风速设为50cm/sec。
[0183] 吸附工序的吸附时间设为60min,脱水工序的脱水时间设为5min,脱附工序的脱 附时间设为55min,形成切换循环。此时的二次处理水中的1,4 -二氧六环浓度为5000mg/ 虹,己醒浓度为550mg/虹,己二醇浓度为350mg/虹,如图7所示,与实施例1 - 1相比,尤其 1,4 -二氧六环的处理效率显著降低。
[0184] 另外,如图8所示,脱附气体中的各溶剂浓度为1,4-二氧六环1(K)卵m、己醒 100卵m、己二醇50卵m。
[0185] 接着,作为燃烧装置的催化剂,在图5的燃烧装置中设置销金催化剂0.化,W风量 0. 4NmVmin供给从上述废水处理装置排出的脱附气体,在利用热交换器和预热加热器升温 到30(TC之后,使其与催化剂接触,利用催化剂使脱附气体中的溶剂氧化分解,得到分解气 体。
[0186] 图9示出运转开始500虹之后的分解气体中的各溶剂的浓度。分解气体中的1, 4 -二氧六环、己醒、己二醇浓度分别为Ippm W下,能够良好地处理。但是,分解气体的平 均温度为320°C,如图5所示,若通过热交换器在向燃烧装置供给的气体的预热中使用该分 解气体,则使用预热加热器所需要的电量为15kWh,与实施例1 - 1相比较,在预热中需要5 倍的电量。
[0187] 连施方式4
[018引图10是本发明的实施方式4的废水处理系统的系统结构图。下面,参照该图10 说明本实施方式的废水处理系统2A的结构。
[01例 废水化理系统2A
[0190] 如图10所示,本实施方式的废水处理系统2A主要包括曝气槽2100、废水处理装置 2200及燃烧装置2300。
[0191] 曝气槽 2100
[0192] 曝气槽2100包括产生气泡的曝气装置2111。曝气槽2100通过从配管线路L2001 供给含有有机溶剂的废水,由此废水中的有机物质挥发,从配管线路L2002排出废水中的 有机物质降低了的一次处理水。另外,通过从配管线路L2003向曝气装置2111导入气体而 从废水中挥发去除有机物质,作为含有挥发去除的有机物质的曝气气体从配管线路L2004 排出。
[019引 废水化理装晉2200
[0194] 废水处理装置2200具有分别收纳有吸附元件221U2221的第1处理槽2210和第 2处理槽2220。吸附元件221U2221通过与废水接触来吸附一次处理水所含有的有机物质。 [01巧]因而,在废水处理装置2200中,通过向吸附元件221U2221供给废水来利用吸附 元件221U2221吸附有机物质,由此,废水被净化并作为二次处理水排出。
[0196] 另外,吸附元件221U2221通过与加热气体接触来对所吸附的有机物质进行脱 附。因而,在废水处理装置2200中,通过向吸附元件221U2221供给加热气体来使有机物 质从吸附元件221U2221脱附,由此,加热气体作为含有有机物质的脱附气体而排出。
[0197] 在第1处理槽2210和第2处理槽2220中分别连接有配管线路L2002、L2005、 L2006、L2007。配管线路L2002是用于将从曝气槽2100排出的一次处理水供给到第1处 理槽2210和第2处理槽2220的配管线路,并利用阀V2201、V2202切换相对于第1处理槽 2210和第2处理槽2220的连接/非连接状态。
[019引配管线路L2006是用于将加热气体供给到第1处理槽2210和第2处理槽2220的 配管线路,并利用阀V2203、V2204切换相对于第1处理槽2210和第2处理槽2220的连接 /非连接状态。
[0199] 配管线路L2005是用于从第1处理槽2210和第2处理槽2220排出二次处理水的 配管,并利用阀V2205、V2206切换相对于第1处理槽2210和第2处理槽2220的连接/非 连接状态。
[0200] 配管线路L2007是用于从第1处理槽2210和第2处理槽2220排出脱附气体的配 管线路,并利用阀V2207、V2208切换相对于第1处理槽2210和第2处理槽2220的连接/ 非连接状态。
[0201] 第1处理槽2210和第2处理槽2220通过操作上述阀V2201~V2208的打开和关 闭而交替地作为吸附槽和脱附槽而发挥功能,具体地讲,在第1处理槽2210作为吸附槽而 发挥功能的情况下,第2处理槽2220作为脱附槽而发挥功能,在第1处理槽2210作为脱附 槽而发挥功能的情况下,第2处理槽2220作为吸附槽而发挥功能。目P,在本实施方式的废 水处理装置2200中,吸附槽和脱附槽虽时间流逝而交替切换。
[0202] 另外,配管线路L2002连接于第1处理槽2210和第2处理槽2220中的、作为吸附 槽而发挥功能的槽,用于向该吸附槽供给一次处理水。配管线路L2006连接于第1处理槽 2210和第2处理槽2220中的、作为脱附槽而发挥功能的槽,用于向该脱附槽供给加热气体。
[0203] 另外,配管线路L2005连接于第1处理槽2210和第2处理槽2220中的、作为吸附 槽而发挥功能的槽,用于从该吸附槽排出二次处理水。配管线路L2007连接于第1处理槽 2210和第2处理槽2220中的、作为脱附槽而发挥功能的槽,用于排出脱附气体。
[0204] 吸附元件221U2221利用含有活性炭、活性碳纤维或者沸石中的至少任一种的吸 附材料构成。作为吸附元件2211、2221,优选使用粒状、颗粒状、蜂窝状等的活性炭、沸石,但 更优选使用活性碳纤维。由于活性碳纤维采用在表面具有微孔的纤维状构造,因此与水的 接触效率较高,特别是吸附水中的有机物质的吸附速度变快,与其他的吸附材料相比是能 够实现极高的吸附效率的构件。
[0205] 能够用作吸附元件221U2221的活性碳纤维的物理性质虽没有特别的限定,但 优选邸T比表面积为700mVg~2000mVg,孔容为0. 4cmVg~0. 9cmVg,平均细孔直径为 17A. ~18A0
[0206] 其原因在于,在BET比表面积不足700mVg,孔容不足0. 4cmVg,平均细孔直径不足 1 了A前情况下,有机物质的吸附量变低。其原因还在于,在BET比表面积超过2〇〇〇mVg,孔 容超过0. 9cmVg,平均细孔直径超过18A的情况下,由于细孔直径变大,因此,对分子量较 小的物质等的吸附能力降低、或者强度变弱、或者原材料的成本升高而不够经济。
[0207] 燃烧装晉2300
[020引燃烧装置2300是使从曝气槽2100排出的曝气气体和从废水处理装置2200排出 的脱附气体的混合废气燃烧来氧化分解的装置,该燃烧装置2300连接于配管线路L2008、 L2009、L2010、L2011。
[0209] 燃烧装置2300具有热交换器2310和加热炉2320,热交换器2310用于对导入至加 热炉2320的曝气气体和脱附气体的混合废气进行预热,加热炉2320使用电加热器2321使 导入的脱附气体燃烧。
[0210] 配管线路L2008是用于使从曝气槽2100的配管线路L2004排出的曝气气体和从 废水处理装置2200的配管线路L2007排出的脱附气体混合并作为混合废气供给至热交换 器2310的配管线路,配管线路L2009是用于将利用热交换器2310进行预热后的脱附气体 导入至加热炉2320的配管线路。
[0211] 另外,配管线路L2010、L2011是用于使脱附气体在加热炉2320中燃烧而生成的分 解气体经由热交换器2310排出到外部的配管线路。
[0212] 作为燃烧装置2300,其种类虽没有特别限定,但能够使用例如在650°C~800°C的 高温下使脱附气体直接氧化分解的直接燃烧装置、利用销金催化剂等使脱附气体进行催化 剂氧化反应来氧化分解的催化剂燃烧装置、一边利用蓄热体进行热回收一边经济地进行直 接氧化分解的蓄热式直接燃烧装置、通过组合销金催化剂等和蓄热体来高效地使脱附气体 进行催化剂氧化反应从而氧化分解的蓄热式催化剂燃烧装置等。通过使用该燃烧装置2300 使脱附气体氧化分解,能够完全去除有机物质。 悦1引 废水化理系统2A的废水净化化理
[0214] 接着,参照图10说明在本实施方式的废水处理系统2A中进行的废水净化处理的 详细内容。另外,虽然W下说明基于废水处理装置2200的第1处理槽2210作为吸附槽而 发挥功能、且第2处理槽2220作为脱附槽而发挥功能的状态,但在切换上述吸附槽和脱附 槽的情况下,也能够进行同样的处理。
[0215] 如图10所示,含有有机溶剂的废水经由配管线路L2001而导入到曝气槽2100。被 导入的废水借助从配管线路L2003向曝气装置2111导入的气体进行曝气处理,通过从废水 中挥发有机溶剂来从废水中去除有机溶剂,去除有机物质后的水被导入到配管线路L2002, 作为一次处理水从曝气槽而排出,导入到废水处理装置2200。含有利用曝气处理从废水中 挥发去除的有机物质的曝气气体被导入到配管线路L2004,作为曝气气体而排出。
[0216] 从曝气槽2100排出的一次处理水被输送到第1处理槽2210并与吸附元件2211接 触,该一次处理水所含有的有机物质被吸附元件2211吸附。有机物质被吸附元件2211吸 附后的水被导入到配管线路L2005,作为二次处理水从废水处理装置2200排出。
[0217] 另一方面,在导入上述废水的同时,加热气体经由配管线路L2006被导入到废水 处理装置2200。所导入的加热气体被输送至第2处理槽2220并与吸附元件2221接触,使 吸附于吸附元件2221的有机化合物脱附。含有从吸附元件2221脱附的有机物质的加热气 体被导入至配管线路L2007,作为脱附气体从废水处理装置2200排出。
[0218] 从曝气槽2100排出的曝气气体和从废水处理装置2200排出的脱附气体在配管线 路L2008中被混合,作为混合废气被输送至燃烧装置2300,通过在加热炉2320中燃烧而被 氧化分解。在加热炉2320中生成的分解气体被导入至配管线路L2011并从燃烧装置2300 排出。该分解气体是对主要含有二氧化碳和水蒸气的人体无害的气体。
[0219] 通过使用W上那样的废水处理系统2A,由此曝气槽2100作为废水处理装置2200 的预备处理装置而发挥功能。具体地讲,由于能够在曝气槽中大幅度去除废水中的特别是 低沸点的有机物质,因此降低了对于废水处理装置的有机物质负荷量,因此,能够形成可防 止废水处理装置2200大型化、运行成本增大并且能够高效且稳定地处理废水的废水处理 系统。
[0220] 另外,根据废水中的有机物质的物理性质的不同,从废水处理装置2200排出的脱 附气体存在浓度变动较大的情况,但由于从曝气槽2100排出的曝气气体为高浓度且是恒 定的浓度,因此,能够通过混合曝气气体和脱附气体来抑制脱附气体的浓度变动。
[0221] 因此,能够形成可使向燃烧装置2300供给的废气的有机物质气体浓度变得稳定、 能够防止燃烧装置大型化、运行成本增大并且能够高效且稳定地对从曝气槽2100和废水 处理装置2200排出的废水进行处理的废水处理系统。
[0222] 另外,通过形成如上的废水处理系统2A,由于基本上无需更换吸附材料,因此,能 够不使系统停止地连续净化废气。目P,与使用具备盒式的吸附材料的更换式废水处理装置 作为曝气槽2100的后处理废水处理装置的情况相比,不需要将盒式的吸附材料更换为新 品的作业、拆卸后的再生处理作业,不会导致其劳动力、运行成本增大。
[0223] 另外,通过形成如上的废水处理系统2A,由此在废水处理装置2200的第1处理槽 2210和第2处理槽2220中交替地连续重复吸附处理和脱附处理。通过采用如此交替地连 续重复吸附处理和脱附处理的结构,由此能够W低成本、高能力稳定地去除废水所含有的 有机物质。因而,通过采用上述结构,能够形成可高效且稳定地对废水进行净化处理的废水 处理系统。
[0224] 另外,在上述本实施方式的废水处理系统2A中,举例示出采用第1处理槽2210和 第2处理槽2220交替地切换为吸附槽和脱附槽的结构的废水处理装置2200的情况进行了 说明,但也可W采用与其不同结构的废水处理装置。下面,参照图11和图12说明该例子。 [02巧]图11和图12是示出能够在本实施方式的废水处理系统中使用的另一个废水处理 装置的例子的示意图。另外,在上述图11和图12中,仅图示了废水处理装置所具备的吸附 材料和配置在该吸附材料附近的构成要素,省略其他的构成要素的图示。
[0226] 图11示出使用具有圆柱状外形的吸附材料2250的情况。如图11所示,在使用具 有圆柱状外形的吸附材料2250的情况下,在W流体能够沿着轴向流动的方式构成的吸附 材料2250的轴线中屯、设置旋转轴2261,利用致动器等驱动该旋转轴2261而使其旋转。 [0227] 而且,靠近吸附材料2250的轴向的两端面连接在图11中未图示的配管线路 L2002、L2005、L2006、L2007(参照图10),将吸附材料2250的一部分用作用于进行吸附处 理的部分(图11中利用区域2251表示的部分),将吸附材料2250的另外一部分用作用于 进行脱附处理的部分(图11中利用区域2252表示的部分)。
[022引即,在吸附材料2250的利用区域2251表示的部分中,从轴向的一个方向导入一次 处理水,从轴向的另一个方向排出二次处理水,在吸附材料2250的利用区域2252表示的部 分中,从轴向的一个方向导入加热气体,从轴向的另一个方向排出脱附气体。
[0229] 在此,在图11所示的废水处理装置中,吸附材料2250将旋转轴2261作为旋转中 屯、W预定的速度向图中箭头A方向旋转。由此,吸附材料2250的完成吸附处理后的部分向 进行脱附处理的区域移动,并且,吸附材料2250的完成脱附处理后的部分向进行吸附处理 的区域移动。因而,在该废水处理装置中,同时进行吸附处理和脱附处理,能够连续地进行 净化处理。
[0230] 另外,图12示出使用具有圆筒状外形的吸附材料2270的情况。如图12所示,在 使用具有圆筒状外形的吸附材料2270的情况下,例如,在周向上排列多个利用金属制的框 体2285包围的单位吸附单元2275而形成圆筒状,利用未图示的驱动器等驱动该吸附材料 2270绕轴线中屯、进行旋转驱动,使得流体能够沿着径向移动。
[0231] 而且,靠近吸附材料2270连接在图3中未图示的配管线路化2002、L2005、L2006、 L2007(参照图10),将吸附材料2270的单位吸附单元的一部分用作用于进行吸附处理的部 分(图12中利用区域2271表示的部分),将单位吸附单元的另外一部分用作用于进行脱附 处理的部分(图12中利用区域2272表示的部分)。
[0232] 即,在吸附材料2270的利用区域2271表示的单位吸附单元中,从径向外侧导入一 次处理水,朝向径向内侧排出二次处理水进而朝向轴向的一个方向排出,在吸附材料2270 的利用区域2272表示的单位吸附单元中,经由导入管2281从径向内侧导入加热气体,朝向 径向外侧排出脱附气体进而经由导出管2282排出。
[0233] 在此,在图12所示的废水处理装置中,吸附材料2270绕轴线中屯、W预定的速度向 图中箭头A方向阶段性地旋转。由此,吸附材料2270的完成吸附处理后的单位吸附单元向 进行脱附处理的区域移动,并且,吸附材料2270的完成脱附处理后的部分向进行吸附处理 的区域移动。因而,在该废水处理装置中,同时进行吸附处理和脱附处理,能够连续地进行 净化处理。
[0234] 另外,在使用图11和图12所示的形状的吸附材料2250、2270的情况下,虽也可W 利用填充有粒状物的材料、填充有纤维状物的材料构成该吸附材料2250、2270,但利用具有 蜂窝状构造的材料构成更佳。其原因在于,通过利用具有蜂窝状构造的材料构成吸附材料 2250、2270,能够将压力损失抑制为极低,处理能力增大,并且,能够将垃圾等固态物所导致 的堵塞的发生抑制为比较低。 悦巧] 连施方式5
[0236] 图13是示出本发明的实施方式5的废水处理系统的结构的示意图。另外,在图13 中,省略与上述本发明的实施方式4的废水处理系统2A同样的部分的图示。下面,参照该 图13说明本实施方式的废水处理系统2B的结构。 悦37] 废水化理系统2B
[023引如图13所示,本实施方式的废水处理系统2B与上述本发明的实施方式4的废水 处理系统
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