专利名称：排水处理装置的制作方法
技术领域：
本实用 新型涉及排水处理装置，其利用基于膜过滤的固液分离方式和基于活性污 泥的生物处理，除了对排水中的有机物进行处理以外，还对氮、磷进行高程度的处理。
背景技术：
关于用于处理下水及工业排水等的排水处理装置及排水处理方法，至今已经提出 了各种提案。尤其是，作为利用活性污泥除去排水中的B0D、氮及磷的方法，非专利文献1中 所记载的现有方法1为如下构成按叙述顺序配置厌气槽、无氧槽及好气槽，其后设置用于 进行固液分离的沉淀槽。进一步配置从好气槽向前段的无氧槽运送硝化液的循环配管、从 沉淀槽向厌气槽运送返送污泥的返送配管。首先向厌气槽中导入排水和返送污泥，将二者混合。返送污泥中所含有的聚磷菌 吸收该排水中的溶解性BOD的同时释放出菌体内蓄积的磷。接下来将厌气槽内的液体导入至无氧槽中。来自后段的好气槽的硝化液也被导入 至该无氧槽中，来自厌气槽的流出液与该硝化液在无氧状态下相接触。来自厌气槽的流出 液中的污泥中所含有的脱氮菌将排水中的BOD成分作为供氢体进行脱氮，由此将硝化液中 的氧化态氮转变为氮气进行去除。随后将该无氧槽内的液体导入至好气槽内进行曝气处理，在好气状态下使排水中 的BOD氧化分解，同时利用污泥中的硝化细菌将有机态氮及氨态氮硝化，并且聚磷菌对磷 进行过量再摄取，从而将磷从液体中除去。最后将该好气槽内的液体导入至沉淀槽中，固液分离为处理水和活性污泥，将处 理水流放出，将沉降的污泥的一部分经由返送配管返送至厌气槽中，将残余的污泥作为剩 余污泥排出。已知还有如下方式在上述处理方式中，省略沉淀槽，取而代之在好气槽内配置膜 单元，将该膜单元的透过水作为处理水(专利文献1中记载的现有方法2及专利文献2中 记载的现有方法3)。专利文献1 日本特开2008-155080号公报专利文献2 日本特开2001-314890号公报非专利文献1 厌气-无氧-好气法运转管理手册(嫌気-無酸素-好気法運転 管理“二二 7 > )(案)(平成9年，P3)
实用新型内容现有的排水处理方法由于具有以上构成，因而存在以下各种问题。在现有方法1中，利用重力沉降将污泥与处理水充分地固液分离需要花费时间， 不能在维持高处理效率的同时提高厌气槽、无氧槽及好气槽的活性污泥浓度。另外，由于硝 化菌难以保持，因而处理水质不稳定。进一步地，由于作为生物处理槽的厌气槽、无氧槽及 好气槽的活性污泥浓度分别为1500 3000mg/L的低浓度，因而各处理槽的容积增大，需要较大的占地面积。另外，为了进行从好气槽向无氧槽的硝化液的循环以及从沉淀槽向厌气槽的返送，需要配管及动力，具有设备大规模化、设备费及运转费增多等问题。在利用膜分离来代替沉淀槽中的固液分离的现有方法2及3的情况下，为了防止 污泥等向膜表面的附着，从膜的下部进行曝气。通过该曝气，浸渍有膜的槽的溶解氧量变 高，该液体若直接循环至厌气槽或无氧槽，则磷及氮的去除性降低。因此，在现有方法2中， 在浸渍有膜的好气槽的后段设有滞留槽，在该处消耗并调整污泥混合液中的过剩的溶解氧 量，并从该滞留槽进行向厌气槽及无氧槽的返送。然而，这需要增加1个滞留槽这样的槽， 还需要用于在滞留槽中搅拌污泥混合液的动力，具有设备费及运转费增多的问题。另外，在 现有方法3中，在将膜浸渍槽的混合液向无氧槽返送的同时将无氧槽的混合液向厌气槽返 送，尽可能地降低因膜曝气而为过量的溶解氧的影响。但是其需要用于进行从好气槽向无 氧槽、从无氧槽向厌气槽的污泥液循环的配管及动力，具有设备费及运转费增多的问题。另 夕卜，在专利文献1中还记载了利用膜分离代替沉淀槽中的固液分离，不进行膜的曝气，且不 设有滞留槽的方法，但该方法为在膜分离槽的膜面形成污泥层(滤饼层)进行过滤的方式， 滤饼层形成的同时膜差压增高，具有过滤水量降低的问题。本实用新型是为解决上述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供排水处理装 置及处理方法，其中，在活性污泥的存在下以厌气槽、无氧槽、好气槽的顺序流通排水，利用 浸渍膜通过固液分离获得处理水，在该方法中，具有抑制设备费及运转费的简单构成且能 够高程度地进行排水中的BOD除去、脱氮及脱磷。本实用新型为解决上述课题反复进行了深入研究，结果发现，通过将好气槽与用 于浸渍膜的槽(膜分离槽)分开来进行功能分担，同时采用能够利用少量的膜曝气量来有 效地防止膜表面的污泥附着的中空纤维型的分离膜组件，能够充分降低膜分离槽中的溶解 氧量，能够将膜分离槽的污泥液直接返送至厌气槽及无氧槽。通过采用该方法，返送污泥中 的溶解氧量足够低，因而不会对厌气槽中的磷释放及无氧槽中的脱氮作用带来不良影响。S卩，本实用新型涉及的排水处理装置为各自分离地含有厌气槽、无氧槽、好气槽及 中空纤维膜分离槽的排水处理装置，其中，所述装置具有将返送污泥从中空纤维膜分离槽 直接循环至厌气槽和无氧槽的循环配管，处理水经厌气槽、无氧槽、好气槽和中空纤维膜分 离槽的顺序进行处理。另外，本实用新型所涉及的上述排水处理装置中，上述好气槽由两个以上的槽构 成，与膜分离槽相连接的好气槽中的溶解氧量低于其它好气槽中的溶解氧量。进一步地，本实用新型涉及排水处理方法，其为使用了各自独立地含有厌气槽、无 氧槽、好气槽和中空纤维膜分离槽的排水处理装置的排水处理方法，其中，处理水经厌气 槽、无氧槽、好气槽和中空纤维膜分离槽的顺序进行处理，返送污泥从中空纤维膜分离槽直 接循环至厌气槽及无氧槽中。另外，本实用新型涉及的上述排水处理方法中，所述中空纤维膜分离槽中的溶解 氧量低于所述好气槽中的溶解氧量。进而，本实用新型涉及的上述排水处理方法中，所述返送污泥中的溶解氧量为 1. Omg/L 以下。本实用新型所提供的排水处理装置及排水处理方法能够有效地进行有机物、氮及 磷的去除，能够提供高品质的处理水。
图1为表示实施例1中使用的本实用新型的排水处理装置及处理方法的一方式的 系统图。图2为表示实施例2中使用的本实用新型的排水处理装置及处理方法的一方式的 系统图。图3为表示比较例2中使用的排水处理装置及处理方法的系统图。图4为表示比较例3中使用的排水处理装置及处理方法的系统图。符号说明1原水配管2厌气槽3无氧槽4a 4b好气槽5膜分离槽6分离膜7处理水配管8循环泵9循环配管10分配箱11剩余污泥配管12a 12c搅拌机13散气管14曝气鼓风机15a 15c曝气配管I6滞留槽
具体实施方式
下面对用于实施本实用新型的方式(下文称为“本实施方式”)进行详细说明。另 夕卜，本实用新型并不限于以下的本实施方式，在其要旨的范围内可以进行各种变形来实施。 此外，在附图中，同一要素采用同一符号，省略重复说明。关于附图中上下左右等位置关系， 只要没有特别说明，基于附图所示的位置关系；附图的尺寸比例并不限于图示的比例。图1为表示本实施方式的排水处理装置及处理方法的一方式的系统图。在图1的 处理装置中，原水自原水配管1顺次流通至厌气槽(磷释放槽)2、无氧槽(脱氮槽)3、备有 曝气配管15a的好气槽4、备有曝气配管15b的膜分离槽5，进行处理。利用浸渍在膜分离 槽5内的分离膜6分离出的透过水作为处理水从处理水配管7排出至体系外。膜分离槽5 内的含有污泥的混合液通过循环泵8经由循环配管9在分配箱10中作为返送污泥被分配 至厌气槽2和无氧槽3。剩余污泥经由自循环配管9分支的剩余污泥配管11适当排出。在该方法中，首先在厌气槽2中将原水与来自膜分离槽5的返送污泥利用搅拌机 12a进行混合，返送污泥中含有的聚磷菌吸收溶解性BOD的同时释放出菌体内蓄积的磷，因而在除去BOD成分的同时进行磷酸的释放。该厌气槽2的处理液接下来在无氧槽3中与来 自膜分离槽5的返送污泥通过搅拌机12b进行混合，利用污泥中的脱氮菌有效进行脱氮处 理，进行氮的去除。该脱氮处理液进一步在具有经散气管13而与曝气鼓风机14相连接的 曝气配管15a的好气槽4中进行好气处理，进行BOD的好气分解、利用污泥中的硝化细菌来 硝化氨性氮及利用聚磷菌向污泥中排入磷。该好气处理液接着被移送至具有经散气管13 而与曝气鼓风机14相连接的曝气配管15b的膜分离槽5中，用分离膜6进行膜分离，由此 可得到高度去除了 BOD成分、氮成分及磷成分的处理水。吸收了高浓度磷的污泥作为剩余 污泥从剩余污泥配管11排出，由此除去磷。来自膜分离槽5的返送污泥以混合液的形式被 直接返送至厌气槽2及无氧槽3。在本实施方式中，在这样的处理中，利用分离膜6进行处理水的固液分离，因而不 必使用需要较大占地面积的沉淀槽。另外，在本实施方式中，厌气槽2、无氧槽3、好气槽4及 膜分离槽5各自分离，特别是好气槽4与膜分离槽5相分离，由此使这些槽进行功能分担。 具体地说，好气槽4作为进行BOD分解、硝化、磷吸收等生物处理的槽发挥功能。另外，膜分 离槽5作为进行过滤(固液分离)的槽发挥功能。利用这样的功能分担，例如若将膜分离 槽5进行多系列化，则在继续进行好气槽4中的生物处理的同时也可以进行膜分离槽5的 分离膜6的保养(清洗等)。另外，在本实施方式中，各槽的分离例如可以通过采用将单独的槽相连接、并形成 为在相邻接的2个槽之间设置间隔壁的构成等的方法来进行。该间隔壁可以具有用于连接 2个槽的开口部或缝隙，但优选处理水从一处向所期望的一定方向流动而不存在开口部或缝隙。在本实施方式中，膜分离槽5中的分离膜6为中空纤维膜，可以使用精密过滤(MF) 膜或超滤(UF)膜等。为了提高利用分离膜6的分离效率，优选经常对膜表面进行曝气；然 而若使用中空纤维膜作为分离膜6，则即使来自曝气配管15b的曝气量为少量也能有效地 防止膜表面的污泥附着，因此可将膜分离槽5内的溶解氧量保持在低值。因而不需要用于 降低溶解氧量的滞留槽。从将膜分离槽5内的溶解氧量保持在低值的观点考虑，在本实施 方式中，针对膜分离槽5中的中空纤维膜的曝气量例如可以为5 10m7hr/根，优选为7 10m7hr/根。基于同样的观点，针对膜分离槽5中的分离膜6的总曝气量例如可以为30m3/ hr以下、优选为20m3/hr以下、更优选为15m3/hr以下。使用单一的泵，将这样的溶解氧量低的来自膜分离槽5的污泥混合液直接返送至 作为生物处理槽的厌气槽2及无氧槽3，可以将这些槽的污泥浓度维持在高浓度，提高处理 效率。例如，在优选方式中，膜分离槽5中及返送污泥中的溶解氧量为1.0mg/L以下。艮口， 通过将溶解氧量低的污泥返送至厌气槽2中，可以将厌气槽2中的污泥浓度维持在高浓度， 同时可有效进行厌气处理中的磷的释放。另外，同样地，即使在无氧槽3中也能将槽内的污 泥浓度维持在高浓度，可以对在好气槽4中进行了硝化的硝酸性氮、亚硝酸性氮有效进行 脱氮处理。对于各槽中的活性污泥浓度来说，从提高处理效率的观点考虑，厌气槽中例如可 以为4000mg/L以上，优选为4000 6000mg/L ；无氧槽中例如可以为6000mg/L以上，优选 为6000 9600mg/L ；好气槽中例如可以为6000mg/L以上，优选为6000 9600mg/L。在本实施方式中，对于来自膜分离槽5的混合液的返送量，在各槽中，考虑到在考 虑返送量的情况下的实际滞留时间以及对应于返送量的带入的溶解氧量(持6込&溶存酸素量)，在以原水流量为100%的情况下，向厌气槽2的混合液的返送量可以为50% 150%，优选为100%左右。基于同样的观点，向无氧槽3的混合液的返送量可以为150% 300%，优选为200%左右。在本实施方式中，从将溶解氧量低的返送污泥返送至厌气槽及无氧槽中，且在各 生物处理槽中充分进行水处理的观点考虑，各槽内的溶解氧量例如优选为如下量厌气槽 0. lmg/L以下；无氧槽0. 3mg/L以下；好气槽2. Omg/L以下；膜分离槽1. Omg/L以下。从 在各生物处理槽充分进行水处理的观点出发，对于各槽中处理水的滞留时间来说，厌气槽 滞留时间例如可以为1小时 3小时，优选为1. 5小时 2小时；无氧槽滞留时间例如可以 为2小时 9小时，优选为3小时 7小时；好气槽滞留时间例如可以为2小时 6小时， 优选为3小时 4. 5小时。另外，从充分进行固液分离且得到溶解氧量低的返送污泥的观 点出发，处理水的膜分离槽滞留时间例如可以为2小时以下，优选为1小时以下。图2为示出本实施方式的排水处理装置及处理方法的另一方式的系统图。图2的 处理装置中，好气槽4具有第1好气槽4a (具备曝气配管15a)及第2好气槽4b (具备曝气 配管15b)这两个槽的构成，除此之外，具有与图1的装置同样的构成。来自无氧槽3的处 理水顺次流通至第1好气槽4a、第2好气槽4b、接下来流通至膜分离槽5进行处理。在如图2所示的设置两个以上的好气槽4的构成中，可以分别调整两个槽各自的 曝气量及处理水的滞留时间。因此，例如通过减少更靠近膜分离槽5的好气槽(例如好气 槽4b)中的曝气量和/或滞留时间，能够容易地削减流入其后的膜分离槽5的污泥中的剩 余溶解氧量。另外，由于能够削减好气槽4中的曝气量，因此能够经济地进行水处理。在设 置两个以上的好气槽4的构成中，可以对各槽的容积以及各槽中的曝气量、溶解氧量等进 行适当设定。在例如图2所示的设有好气槽4a及4b这两个好气槽的方式中，从削减流入 至其后的膜分离槽5中的污泥中的溶解氧量且有效进行好气槽4中的水处理的观点出发， 例如可将第1好气槽4a相对于第2好气槽4b的容积比设为第1好气槽第2好气槽= 1 (1 3)。基于同样的观点，对于各个槽中的溶解氧量，可优选第1好气槽4a中为2 4mg/L、第2好气槽4b中为1 2mg/L。通过使用本实施方式的排水处理装置及处理方法，可以高度进行排水中的BOD去 除、脱氮及脱磷。例如，在一方式中，可以得到如下水质的处理水B0D为10mg/L以下，优选 为小于5mg/L ；总磷含量为小于0. 5mg/L，优选为0. 3mg/L以下、例如为0. lmg/L以下；和/ 或总氮含量为15mg/L以下，优选为小于12mg/L，更优选为小于llmg/L。实施例下面举出实施例及比较例对本实施方式进行进一步的具体说明，然而本实用新型 的范围并不仅限于下面的实施例。〔实施例1〕采用图1所示的装置对以下水质的原水进行处理，所得到的处理水的水质示于表
Io(原水水质)BOD :200mg/LT-P :7mg/LT-N :50mg/L[0063]NH3-N :40mg/L各成分的分析使用以下的分析方法BOD JIS K 010221 及 32. 3T-P JIS K 010246. 3. 3T-N JIS K 010245. 2NH3-N 离子色谱法原水流量、各槽的滞留时间、污泥混合液返送量等处理条件如下所示。(处理条件)原水流量1.0m3/hr厌气槽滞留时间1· 5hr无氧槽滞留时间3· Ohr好气槽滞留时间3· Ohr膜分离槽滞留时间1· Ohr膜分离槽内污泥混合液向厌气槽的返送量1. OmVhr膜分离槽内污泥混合液向无氧槽的返送量2. OmVhr剩余污泥的排出量2· 5 3. 2kg/D好气槽中的曝气量0· 6 0. 7m3/min返送污泥中溶解氧量0· 95mg/L厌气槽中溶解氧量0· 09mg/L无氧槽中溶解氧量0· 25mg/L好气槽中溶解氧量1. 35mg/L厌气槽中活性污泥浓度6000mg/L无氧槽中活性污泥浓度9000mg/L好气槽中活性污泥浓度9000mg/L膜分离槽中活性污泥浓度12000mg/L对分离膜(中空纤维膜)的曝气量7m3/hr/根X 2根=14m3/hr另外，分离膜使用中空纤维MF膜组件(旭化成化学(株)MicrOZaMUNC-640AX 2 根，过滤面积17. 5m2/根X 2根=35m2)。〔实施例2〕使用图2所示的设有两个好气槽4(4a及4b)的装置，除此以外与实施例1同样 地对原水进行处理，所得到的处理水的水质示于表1。另外，第ι好气槽4a的滞留时间为 1. 5hr ；第2好气槽4b的滞留时间为1. 5小时；返送污泥中溶解氧量0. 70mg/L ；厌气槽中 溶解氧量0. 06mg/L ；无氧槽中溶解氧量0. 20mg/L ；第1好气槽中溶解氧量1· 92mg/L ；第 2好气槽中溶解氧量0. 78mg/L ；除此之外的处理条件与实施例1相同。〔比较例1〕如实施例1，但分离膜为平膜MF(0. 8m2/张X44张=总过滤面积35m2)，对分离膜 的曝气量为32m7hr (总膜曝气量)，除此以外，与实施例1同样地对原水进行处理，所得到 的处理水的水质示于表1。返送污泥中溶解氧量2. Omg/L ；厌气槽中溶解氧量0. 35mg/L ； 无氧槽中溶解氧量0. 50mg/L ；好气槽中溶解氧量3. 00mg/L ；除此之外的处理条件与实施例1相同。〔比较例2〕如图3所示，在浸渍有分离膜6的好气槽4的后段设有滞留时间Ihr的滞留槽 16 (备有搅拌机12c)，从该滞留槽16进行向厌气槽2和无氧槽3的污泥返送，除此之外， 与实施例1同样地对原水进行处理，所得到的处理水的水质示于表1。返送污泥中溶解氧 量1. 5mg/L ；厌气槽中溶解氧量0. 30mg/L ；无氧槽中溶解氧量0. 45mg/L ；好气槽(膜分 离槽)中溶解氧量5. 00mg/L ；厌气槽中活性污泥浓度4350mg/L ；无氧槽中活性污泥浓 度6525mg/L ；好气槽(膜分离槽)中活性污泥浓度8700mg/L ；滞留槽中活性污泥浓度 8700mg/L ；除此之外的处理条件与实施例1相同。〔比较例3〕 如图4所示，将浸渍有分离膜6的好气槽4的污泥混合液以原水的4倍量返送至 无氧槽3，将无氧槽3的污泥混合液以原水的4倍量返送至厌气槽2，除此之外，与实施例1 同样地进行处理，所得到的结果示于表1。返送污泥中溶解氧量-.2. Omg/L ；厌气槽中溶解 氧量0. 20mg/L ；无氧槽中溶解氧量0. 50mg/L ；好气槽(膜分离槽)中溶解氧量2. Omg/ L ；厌气槽中活性污泥浓度4870mg/L ；无氧槽中活性污泥浓度7300mg/L ；好气槽(膜分离 槽)中活性污泥浓度9750mg/L ；除此之外的处理条件与实施例1相同。表 权利要求一种排水处理装置，其特征在于，其为各自分离地含有厌气槽、无氧槽、好气槽和中空纤维膜分离槽的排水处理装置，所述装置具有将返送污泥从中空纤维膜分离槽直接循环至厌气槽和无氧槽的循环配管，所述厌气槽、无氧槽、好气槽和中空纤维膜分离槽顺序连接。
2.如权利要求1所述的排水处理装置，其特征在于，所述好气槽由两个以上的槽构成， 与膜分离槽相连接的好气槽中的溶解氧量低于其它好气槽中的溶解氧量。
专利摘要本实用新型的目的在于提供排水处理装置，其为各自分离地含有厌气槽(2)、无氧槽(3)、好气槽(4)及中空纤维膜分离槽(5)的排水处理装置，其中，所述装置具有将返送污泥从中空纤维膜分离槽(5)直接循环至厌气槽(2)及无氧槽(3)的循环配管(9)，处理水以厌气槽(2)、无氧槽(3)、好气槽(4)及中空纤维膜分离槽(5)的顺序得到处理。
文档编号C02F9/14GK201762208SQ20102017329
公开日2011年3月16日 申请日期2010年4月14日 优先权日2009年4月28日
发明者塚原隆史, 山田孝志 申请人:旭化成化学株式会社