高新排水处理系统及排水处理技术

专利名称:高新排水处理系统及排水处理技术
技术领域
本发明涉及排水处理系统及排水处理方法,尤其涉及利用了膜分离活性污泥法的排水处理系统及排水处理方法,其中,所述膜分离活性污泥法通过膜过滤来获得处理水。
背景技术
目前,在工业排水或污水等的处理系统中使用膜分离活性污泥法。膜分离活性污泥法是如下所述的方法,即,在生物反应槽内通过利用了活性污泥的生物反应处理来处理被处理水,并利用浸渍在生物反应槽内的膜元件对被处理水进行过滤从而获得处理水(膜过滤水)。该方法采用了膜过滤作为固液分离的方法,因此能够防止浊质成分向处理水的流出,且能够完全地除去大肠杆菌,从而具有能够稳定地获得卫生且透明度高的处理水的特征。另外,由于能够保持活性污泥的高浓度,因此能够实现处理时间的缩短及处理设施的紧凑化。这样,膜分离活性污泥法是优点非常多的处理法,但存在膜的孔眼堵塞这样的大问题。尤其是不形成凝聚体的微细的污泥、生物的代谢物等高分子有机物成为引起孔眼堵塞的原因。该孔眼堵塞有损于维持膜的运转的稳定性,且成为限制每单位面积的过滤量 (Flux)的主要原因。为了解决该问题,提出有如下方法,即,间歇性地或暂时地使活性污泥沉淀在生物反应槽内,将含有微细的污泥等的上清液抽出,由此实现过滤处理的提高,确保膜的运转的稳定性,维持或不降低膜的每单位面积的过滤流量(Flux)(例如,参照专利文献1)。在从生物反应槽抽出的上清液中含有沉淀速度慢的微细的污泥、不形成凝聚体的微生物及/或微生物群、以及没有进入到污泥中的微生物代谢物即有机性高分子。上述物质再次流入到生物反应槽中而到达膜会使过滤膜孔眼堵塞,因此在专利文献1所公开的方法中,将从生物反应槽抽出的上清液向排水处理系统外排出。专利文献1日本特开2004-141874号公报然而,若将原水流量的一部分作为上清液抽出而向排水处理系统外排出,则膜过滤的水量减少作为上清液而被抽出的水量。从而,在适用膜分离活性污泥法的目的在于处理水的再利用的情况下,存在能够再利用的水量减少这样的问题。S卩,基于膜分离活性污泥法的膜过滤的目的仅在于排水的净化处理,若处理水除了放流到河川、海洋等环境中以外没有特别用途,则过滤后的水量的减少不会造成什么问题。另外,由于抽出的上清液是实施了生物处理后的上清液,因此放流到环境中也不会特别地在水质上产生问题。然而,在发挥与通常的活性污泥法相比处理水的水质非常好的膜分离活性污泥法的特征、而对过滤后的处理水进行再利用的情况下,尤其在利用NF膜 (Nanofiltration Membrane)或 RO 膜(Reverse Osmosis Membrane)进行膜过滤以实现再利用的情况下,膜过滤水量减少直接导致了再利用水量减少。若不将抽出的上清液放流到系统外的环境中而将其送回排水处理系统内,则能够防止膜过滤水量的减少。然而,由于含在上清液中而排出的、沉淀速度慢的微细的污泥、不形成凝聚体的微生物及/或微生物群、以及没有进入到污泥中的微生物代谢物即有机性高分子再次流入到生物反应槽中,因此会到达膜,从而产生使过滤膜孔眼堵塞等恶劣影响。

发明内容
本发明是鉴于上述情况而作成的,其目的在于提供一种即使在从被处理水抽出上清液的情况下也不会减少被膜过滤的被处理水的水量且能够防止膜的孔眼堵塞的排水处理系统及排水处理方法。为了达成上述目的,本发明所涉及的排水处理系统具备生物反应槽,其利用活性污泥来处理被处理水并通过膜过滤来分离处理水;一个或多个最初沉淀池,设置在该生物反应槽的前段且将被处理水直接或间接地向所述生物反应槽供给,所述排水处理系统的特征在于,具备上清液抽出机构,其抽出所述生物反应槽内的上清液;凝集剂添加机构,其向利用所述上清液抽出机构抽出的上清液中添加凝集剂;混合机构,其将利用所述凝集剂添加机构添加进去的凝集剂与上清液混合;上清液送回机构,其将利用所述混合机构混合后的上清液向所述一个或多个最初沉淀池中的至少一个及/或原水供给槽送回,所述原水供给槽向所述最初沉淀池供给原水。根据本发明,排水处理系统抽出生物反应槽内的上清液,向该抽出的上清液添加凝集剂并使它们混合,将混合后的上清液向设置在生物反应槽的前段的一个或多个最初沉淀池中的一个及/或将原水向所述最初沉淀池供给的原水供给槽送回,因此即使在从原水抽出上清液的情况下也不会减少膜过滤的原水的水量,且能够防止膜的孔眼堵塞。另外,以所述排水处理系统为基础,本发明的另一方面的排水处理系统的特征在于,所述上清液送回机构包括连结所述生物反应槽与作为所述上清液的送回地点的最初沉淀池的配管,所述凝集剂添加机构及所述凝集剂混合机构设置在所述配管的中途。根据本发明,能够在配管内容易地向上清液添加凝集剂并使它们混合。本发明所涉及的排水处理方法,其是污水处理系统所进行的污水处理方法,所述污水处理系统具备生物反应槽,其利用活性污泥来处理被处理水并通过膜过滤来分离处理水;一个或多个最初沉淀池,设置在该生物反应槽的前段且将被处理水直接或间接地向所述生物反应槽供给,所述污水处理方法的特征在于,包括上清液抽出步骤,抽出所述生物反应槽内的上清液;凝集剂添加步骤,向在所述上清液抽出步骤中抽出的上清液中添加凝集剂;混合步骤,将在所述凝集剂添加步骤中添加进去的凝集剂与上清液混合;上清液送回步骤,将在所述混合步骤中混合后的上清液向所述一个或多个最初沉淀池中的至少一个及/或原水供给槽送回,所述原水供给槽向所述最初沉淀池供给原水。另外,本发明所涉及的另一方面的排水处理方法的特征在于,在所述上清液送回步骤中,所述生物反应槽内的上清液通过连结所述生物反应槽与作为所述上清液的返回地点的最初沉淀池的配管送回,在所述凝集剂添加步骤中,所述凝集剂从设置在所述配管的中途的注入口注入,在所述凝集剂混合步骤中,设置在所述配管的所述注入口下游的混合器将所述注入的凝集剂与上清液混合。发明效果根据本发明,排水处理系统抽出生物反应槽内的上清液,向该抽出的上清液添加凝集剂并使它们混合,将混合后的上清液向设置在所述生物反应槽的前段的一个或多个最初沉淀池中的一个、及/或将原水向所述最初沉淀池供给的原水供给槽送回,因此即使在抽出被处理水的上清液的情况下也不会减少通过膜过滤处理而被再利用的处理水的量,且能够防止膜的孔眼堵塞。

图1是本发明的第一实施方式所涉及的排水处理系统的装置系统图。图2是表示该实施方式所涉及的排水处理系统进行的基于膜分离活性污泥法的上清液抽出工序的流程图。图3是本发明的第二实施方式所涉及的排水处理系统的装置系统图。图4是表示该实施方式所涉及的排水处理系统进行的上清液抽出工序的流程图。图5是本发明的第三实施方式所涉及的排水处理系统的装置系统图。图6是表示该实施方式所涉及的排水处理系统进行的上清液抽出工序的流程图。图7是本发明的第四实施方式所涉及的排水处理系统的装置系统图。图8是本发明的第五实施方式所涉及的排水处理系统的装置系统图。图9是本发明的第六实施方式所涉及的排水处理系统的装置系统图。
具体实施例方式以下,参照

本发明的实施方式。(第一实施方式)图1是本发明的第一实施方式所涉及的排水处理系统的装置系统图。如该图所示,排水处理系统具备流量调整槽80、最初沉淀池70和生物反应槽100,从工厂或家庭排出的工业排水或污水作为有机性的原水而按流量调整槽80、最初沉淀池70和生物反应槽100 这样的顺序通过排水处理系统。生物反应槽100包括无氧槽10、需氧(需气)槽20和膜分离槽30。无氧槽10在无氧条件下利用原水所含有的活性污泥中的脱氮菌进行脱氮处理,将硝酸或亚硝酸分解成氮气和水。在无氧槽10的底部设置有搅拌原水来促进生物反应的无氧槽搅拌装置120。需氧槽20在需氧条件下在活性污泥中取入磷,并且利用活性污泥中的硝化菌进行硝化处理。在需氧槽20的底部设有产生气泡以向被处理水供给空气的需氧槽曝气装置 170。在膜分离槽30的内部设置有固液分离用的膜40。膜40将膜过滤水(处理水)与污泥分离,并将分离出的膜过滤水回收而进行再利用。该膜40的形状可以是平膜、中空丝、 管状膜、块状膜中的任一种。另外,该膜40的材质可以是PVDF或PAN、CA等有机原材料,也可以是陶瓷、金属等无机原材料。在膜分离槽30的底部设有产生气泡以清洗膜40的膜清洗散气装置110、包括用于抽出剩余污泥180的未图示的阀等开闭装置的配管。膜分离槽30与无氧槽10通过用于污泥循环的配管130而连接,在该配管130上设有污泥循环泵145。膜分离槽30内的被处理水经由该配管130从膜分离槽30被送回到无氧槽10中而进行再处理。无氧槽10与最初沉淀池70通过配管巧4连结。该配管154与无氧槽10的槽上部位置连接,在向槽内部突出的配管巧4的前端部分设有使上清液流入的端口 152。在配管 154的无氧槽10外侧部分设有上清液抽出阀160、上清液抽出泵150、管路混合器90、将凝集剂60向配管154内注入的注入口 156。上清液抽出泵150经由端口 152及配管巧4吸引无氧槽10内的上清液,并向最初沉淀池70送水。上清液抽出泵160通过开闭来控制上清液从无氧槽10向最初沉淀池70的流入的开始及停止。注入口 156是上清液在配管154中流动时注入凝集剂60的开口。管路混合器90设置在注入口 156的下游,将在配管154中流动的来自无氧槽10的上清液与从注入口 156注入的凝集剂60混合。另外,在排水处理系统中还设有用于控制污泥循环泵145、上清液抽出泵150、管路混合器90、无氧槽搅拌装置120、需氧槽曝气装置170、膜清洗散气装置110等的运转或阀开闭的控制部200。这里,配管154、配管前端的端口 152、上清液抽出泵150和上清液抽出阀160构成上清液抽出机构。需要说明的是,可以在设置上清液抽出泵150,也可以在不使用上清液抽出泵150的情况下仅由上清液抽出阀160构成上清液抽出机构。这种情况下,利用水位差而仅通过上清液抽出阀160的开闭来抽出上清液。另外,凝集剂60的注入口 156构成凝集剂添加机构,管路混合器90构成混合机构。添加的凝集剂60没有特别限制,从氯化铁、聚氯化铝、硫酸铝、聚硫酸铁等无机系凝集剂、聚丙烯酰胺系等有机高分子系的凝集剂、使用了壳聚糖、聚谷氨酸等的生物降解性的凝集剂等中选定与该设施的上清液中所含有的物质适合的凝集剂即可。另外,也可以在添加凝集剂60前或同时添加用于进行pH调整的酸、碱等药剂。需要说明的是,上清液的抽出可以在使用污泥性状测定装置进行测定,该污泥性状的值变成某值时进行,也可以通过定时器设定而定期地进行,其中,所述污泥性状是指粘度、粒度分布、过滤比阻力、上清液透视度、上清液浊度、处理水色度、!OC等。在上述结构的排水处理系统中,在通常运转时,从工厂或家庭排出的工业排水或污水作为有机性的被处理水的原水向流量调整槽80流入。在流量调整槽80中,对要流入最初沉淀池70的原水的流量进行调整,原水从流量调整槽80向最初沉淀池70流入。从最初沉淀池70溢流出的被处理水140向无氧槽10流入。在无氧槽10中在无氧条件下进行脱氮处理。被处理水从无氧槽10向需氧槽20 流动,在需氧槽20中在需氧条件下进行硝化处理。被处理水从需氧槽20向膜分离槽30流动,在膜分离槽30中被膜40固液分离。分离后的膜过滤水被回收而再利用。另一方面,分离出的被处理水作为循环污泥通过配管130而返回到无氧槽10中,在排水处理系统的系统内循环。另外,进行剩余污泥180的抽出。图2是表示本实施方式所涉及的排水处理系统进行的基于膜分离活性污泥法的上清液抽出工序的流程图。在上述的通常过滤运转(步骤S101)中开始上清液抽出工序时, 控制部200停止被处理水140的流入、停止无氧槽10的无氧槽搅拌装置120的搅拌并停止污泥循环(步骤S102),静置无氧槽10的被处理水而使污泥沉淀(步骤S103)。静置无氧槽10 —定期间而使污泥沉淀后,驱动上清液抽出泵150,从而经由端口 152向配管巧4抽出上清液(步骤S104)。抽出的上清液可以不是全部上清液,或者也可以根据情况而含有一部分沉淀的污泥的上部的污泥。接下来,从配管154的注入口 156向被抽出而在配管154中流动的上清液中添加凝集剂60(步骤S105),利用管路混合器对添加了凝集剂60的上清液进行混合(步骤 S106),并将混合后的上清液送回到最初沉淀池70 (步骤S107)。上清液的送回结束后,再次开始被处理水140的流入、无氧槽搅拌装置120的搅拌及污泥循环(步骤S108),由此结束上清液抽出工序,返回到通常运转(步骤S109)。这样,通过将从无氧槽10抽出的上清液不向排水处理系统的系统外排出而送回到最初沉淀池70中,由此能够在膜分离槽30中对抽出的上清液进行膜过滤。因此,能够在不减少从排水处理系统回收的膜过滤水的量的情况下抽出上清液。另外,在添加有凝集剂 60的上清液中含有有损膜过滤的稳定性的沉淀速度慢的微细的污泥、不形成凝聚体的微生物及/或微生物群、以及没有取入到污泥中的微生物代谢物即有机性高分子。上述物质粗大而沉淀在最初沉淀池70中,由此在最初沉淀池70中被除去。另外,未在最初沉淀池70 中除尽的上述物质被取入到无氧槽10中的活性污泥中,因此它们不会与膜40接触而导致膜40孔眼堵塞,不会有损稳定运转。需要说明的是,作为凝集剂添加机构及混合机构,可以使用具有搅拌机构的凝集剂混合槽,但由于凝聚体在最初沉淀池70中即使没有完全沉淀,但被取入到无氧槽10、需氧槽20或膜分离槽30中的活性污泥即可,因此不需要将凝聚体粗大化至完全在最初沉淀池70中沉淀这种程度。因此,只要将凝集剂60注入配管154中并利用管路混合器90充分地混合即可,不需要将凝聚体粗大化。另外,由于仅向上清液添加凝集剂60,因此凝聚对象成为上清液中含有的几十 几百mg/L的微量的沉淀速度慢的微细的污泥、不形成凝聚体的微生物及/或微生物群、以及没有取入到污泥中的微生物代谢物即有机性高分子,凝集剂60的添加量与向生物反应槽100直接添加的情况相比可以大幅变少。另外,上清液的送回地点根据最初沉淀池70的容量不同可以是作为原水供给槽的流量调整槽80,可以将流量调整槽80代替沉淀池而使用。另外,如图1所示,也可以向最初沉淀池70和流量调整槽80这两方送回上清液。(第二实施方式)图3是本发明的第二实施方式所涉及的排水处理系统的装置系统图。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于,不仅从无氧槽10还从需氧槽20抽出上清液这点。从而, 在本实施方式中,用于抽出上清液的配管巧4及端口 152不仅设置在无氧槽10上,还设置在需氧槽20上。图4是表示本实施方式所涉及的排水处理系统进行的上清液抽出工序的流程图。 在通常运转(步骤S101)中开始上清液抽出工序时,控制部200停止被处理水140的流入、 停止污泥循环及需氧槽20的需氧槽曝气装置170(步骤S202),静置需氧槽20内的被处理水而使污泥沉淀(步骤S20;3)。从步骤S104至步骤S107的处理与第一实施方式相同。在步骤S208中,通过再次开始被处理水140的流入、污泥循环及需氧槽曝气装置170所进行的曝气,由此结束上清液抽出工序,返回到通常运转(步骤S109)。(第三实施方式)图5是本发明的第三实施方式所涉及排水处理系统的装置系统图。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于,不仅从无氧槽10还从膜分离槽30抽出上清液这一点。从而,在本实施方式中,用于抽出上清液的配管巧4及端口 152设置在膜分离槽30上。图6是表示本实施方式所涉及的排水处理系统进行的上清液抽出工序的流程图。在通常运转(步骤S101)中开始上清液抽出工序时,控制部200停止被处理水140的流入、 停止污泥循环、剩余污泥180的抽出、膜分离槽30的膜清洗散气装置110及膜分离槽30 的膜40所进行的过滤(步骤S3(^),静置膜分离槽30内的被处理水而使污泥沉淀(步骤 S303)。从步骤S104至步骤S107的处理与第一实施方式相同。在步骤S308中,通过再次开始被处理水140的流入、污泥循环、剩余污泥180的抽出、膜分离槽30的膜清洗散气装置 110及膜分离槽30的膜40所进行的过滤,从而结束上清液抽出工序,返回到通常运转(步骤 S109)。如以上的第二实施方式及第三实施方式所示,构成上清液抽出机构的配管巧4及端口 152可以设置在构成生物反应槽100的无氧槽10、需氧槽20及膜分离槽30中的任一个槽上。(第四实施方式)图7是本发明的第四实施方式所涉及排水处理系统的装置系统图。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于,需氧槽20不为结构要素,本实施方式的膜分离槽30发挥第一及第三实施方式的需氧槽20及膜分离槽30的作用这一点。其它装置结构及上清液抽出工序与第一实施方式相同。(第五实施方式)图8是本发明的第五实施方式所涉及排水处理系统的装置系统图。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于,膜分离槽30不为结构要素,膜40收纳在壳体中,从而成为设置在需氧槽20外的侧流型这一点。其它装置结构及上清液抽出工序与第一实施方式相同。(第六实施方式)图9是本发明的第六实施方式所涉及排水处理系统的装置系统图。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于,上清液抽出机构由浮在水上的浮动型的抽出泵158构成这一点。其它装置结构及上清液抽出工序与第一实施方式相同。需要说明的是,上清液抽出机构可以通过组合一个或多个端口 152、一个或多个浮动型的抽出泵158而构成。另外,在上述实施方式中,对在生物反应槽100的前段设置有流量调整槽80及最初沉淀池70的情况进行了说明,但并不限定于此,也可以在生物反应槽100的前段设置两个以上的沉淀池70。这种情况下,将上清液送回到两个以上的沉淀池70中的至少一个沉淀池70即可。工业实用性本发明能够用于对工业排水或污水等进行净化处理。
权利要求
1.一种排水处理系统,其具备生物反应槽,其利用活性污泥来处理被处理水并通过膜过滤来分离处理水; 一个或多个最初沉淀池,设置在该生物反应槽的前段且将被处理水直接或间接地向所述生物反应槽供给,所述排水处理系统的特征在于,具备 上清液抽出机构,其抽出所述生物反应槽内的上清液; 凝集剂添加机构,其向利用所述上清液抽出机构抽出的上清液中添加凝集剂; 混合机构,其将利用所述凝集剂添加机构添加进去的凝集剂与上清液混合; 上清液送回机构,其将利用所述混合机构混合后的上清液向所述一个或多个最初沉淀池中的至少一个及/或原水供给槽送回,所述原水供给槽向所述最初沉淀池供给原水。
2.根据权利要求1所述的排水处理系统,其特征在于,所述上清液送回机构包括连结所述生物反应槽与作为所述上清液的送回地点的最初沉淀池的配管,所述凝集剂添加机构及所述凝集剂混合机构设置在所述配管的中途。
3.一种排水处理方法,其是污水处理系统所进行的污水处理方法,所述污水处理系统具备生物反应槽,其利用活性污泥来处理被处理水并通过膜过滤来分离处理水;一个或多个最初沉淀池,设置在该生物反应槽的前段且将被处理水直接或间接地向所述生物反应槽供给,所述排水处理方法的特征在于,包括上清液抽出步骤,抽出所述生物反应槽内的上清液; 凝集剂添加步骤,向在所述上清液抽出步骤中抽出的上清液中添加凝集剂; 混合步骤,将在所述凝集剂添加步骤中添加进去的凝集剂与上清液混合; 上清液送回步骤,将在所述混合步骤中混合后的上清液向所述一个或多个最初沉淀池中的至少一个及/或原水供给槽送回,所述原水供给槽向所述最初沉淀池供给原水。
4.根据权利要求3所述的排水处理方法,其特征在于,在所述上清液送回步骤中,所述生物反应槽内的上清液通过连结所述生物反应槽与作为所述上清液的返回地点的最初沉淀池的配管送回,在所述凝集剂添加步骤中,所述凝集剂从设置在所述配管的中途的注入口注入, 在所述凝集剂混合步骤中,设置在所述配管的所述注入口下游的混合器将所述注入的凝集剂与上清液混合。
全文摘要
本发明提供一种即使在从被处理水抽出上清液的情况下也不会减少膜过滤的被处理水的水量、且能够防止膜的孔眼堵塞的排水处理系统及排水处理方法。在所述排水处理系统中,驱动上清液抽出泵(150),从无氧槽(10)内的被处理水中抽出上清液。该上清液在配管(154)中流动,从配管(154)的注入口(156)添加凝集剂后,上清液与凝集剂在管路混合器(90)中混合,接着在配管(154)中流动,被送回到最初沉淀池(70)中。
文档编号C02F9/14GK102336499SQ20111019820
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者吉川慎一, 大西真人, 武村清和 申请人:株式会社日立工业设备技术

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