申请日2011.08.09
公开(公告)日2013.04.24
IPC分类号C02F1/28; B01J20/18; C02F1/20; B01J20/34; B01J20/20
摘要
废水处理系统包括：曝气槽(2100)，其通过对含有有机物质的废水进行曝气处理而自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(2200)，其连接于上述曝气槽(2100)，且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所吸附的有机物质脱附的吸附元件(2211、2221);以及燃烧装置(2300)，其连接于上述曝气槽(2100)以及上述废水处理装置(2200)，使从上述曝气槽(2100)以及上述废水处理装置(2200)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。
权利要求书
1.一种废水处理系统，该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对该废水进行净化，其特征在于，
该废水处理系统包括：
曝气槽(2100)，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，并使含有有机物质的曝 气气体排出;
废水处理装置(2200)，其连接于上述曝气槽(2100)，且 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 加热气体接触来使所吸附的有机物质脱附的吸附元件(2211、 2221)，通过向上述吸附元件(2211、2221)供给废水，从而 使有机物质吸附于上述吸附元件(2211、2221)并作为处理水 排出，通过向上述吸附元件(2211、2221)供给加热气体，从 而使有机物质从上述吸附元件(2211、2221)脱附并作为含有 有机物质的脱附气体排出;以及
燃烧装置(2300)，其连接于上述曝气槽(2100)以及上 述废水处理装置(2200)，通过使从上述曝气槽(2100)以及 上述废水处理装置(2200)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来进行氧化分解，排出分解气体;
上述废水处理装置(2200)通过使上述吸附元件(2211、 2221)的完成脱附处理后的部分转移至进行吸附处理的部分， 并且使上述吸附元件(2211、2221)的完成吸附处理后的部分 转移至进行脱附处理的部分，从而能够连续地对处理水进行处 理。
2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，
上述废水处理装置(2200)通过向上述吸附元件(2211、 2221)吹送气体来吹散附着于上述吸附元件(2211、2221) 的剩余的废水，并将该剩余的废水作为去除废水排出。
3.根据权利要求2所述的废水处理系统，其特征在于，
从上述废水处理装置(2200)排出的去除废水作为废水被 再次供给至上述废水处理装置(2200)。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的废水处理系统，其特 征在于，
上述吸附元件(2211、2221)包含从由活性炭、活性碳纤 维和沸石构成的组选择的至少一种吸附材料。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的废水处理系统，其特 征在于，
上述废水处理系统构成为，使从上述燃烧装置(2300)排 出的分解气体进行热交换，从而对上述废水处理装置(2200) 的加热气体进行预热。
6.一种废水处理系统，该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对该废水进行净化，其特征在于，
该废水处理系统包括：
曝气槽(3100)，其通过对含有有机物质的废水进行曝气 处理而将曝气处理后的废水作为从废水中挥发去除有机化合物 后的一次处理水排出，并排出含有有机化合物的曝气气体;
废水处理装置(3200)，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 来使所吸附的有机化合物脱附的吸附元件(3211、3221)，通 过向上述吸附元件(3211、3221)供给上述一次处理水，使有 机化合物吸附于上述吸附元件(3211、3221)并作为二次处理 水排出，通过向上述吸附元件(3211、3221)供给加热气体， 使有机化合物从上述吸附元件(3211、3221)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(3211、 3221)的完成脱附处理后的部分转移至进行吸附处理的部分， 并且使上述吸附元件(3211、3221)的完成吸附处理后的部分 转移至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(3300)，其具有包含用于分解有机化 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，利用微生物分解而去除有机化合物，并作为三次 处理水排出;以及
燃烧装置(3400)，其连接于上述曝气槽(3100)以及上 述废水处理装置(3200)，使从上述曝气槽(3100)和废水处 理装置(3200)排出的含有有机化合物的曝气气体与脱附气体 的混合废气燃烧来进行氧化分解，排出分解气体。
7.根据权利要求6所述的废水处理系统，其特征在于，
上述废水处理装置(3200)通过向上述吸附元件(3211、 3221)吹送气体来吹散附着于上述吸附元件(3211、3221) 的剩余的废水，并将该剩余的废水作为去除废水排出。
8.根据权利要求7所述的废水处理系统，其特征在于，
上述废水处理系统构成为，将从上述废水处理装置(3200) 排出的去除废水作为废水再次供给至上述废水处理装置 (3200)。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的废水处理系统，其特 征在于，
上述吸附元件(3211、3221)包含从由活性炭、活性碳纤 维和沸石构成的组选择的至少一个构件。
10.根据权利要求6～9中任一项所述的废水处理系统，其 中，
上述废水处理系统构成为，使从上述燃烧装置(3400)排 出的分解气体进行热交换，从而对上述废水处理装置(3200) 的加热气体进行预热。
11.一种废水处理系统，该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对该废水进行净化，其特征在 于，
该废水处理系统包括：
废水处理装置(1100)，其包含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 的有机化合物脱附的吸附元件(1111、1121)，通过向上述吸 附元件(1111、1121)供给废水，使有机化合物吸附于上述吸 附元件(1111、1121)并作为一次处理水排出，通过向上述吸 附元件(1111、1121)供给加热气体，使有机化合物从上述吸 附元件(1111、1121)脱附，并作为含有有机化合物的脱附气 体排出;以及
活性污泥处理装置(1200)，其连接于上述废水处理装置 (1100)，具有包含用于分解有机化合物的微生物在内的活性 污泥，通过使从上述废水处理装置(1100)排出的一次处理水 与该活性污泥接触，利用微生物分解而去除有机化合物，并作 为二次处理水排出;
上述废水处理装置(1200)通过使上述吸附元件(1111、 1121)的完成脱附处理后的部分转移至进行吸附处理的部分， 并且使上述吸附元件(1111、1121)的完成吸附处理后的部分 转移至进行脱附处理的部分，从而能够连续地对废水进行处理。
12.根据权利要求11所述的废水处理系统，其特征在于，
上述废水处理装置(1200)通过向上述吸附元件(1111、 1121)吹送气体来吹散附着于上述吸附元件(1111、1121)的 剩余的废水，并将该剩余的废水作为去除废水排出。
13.根据权利要求12所述的废水处理系统，其特征在于，
从上述废水处理装置(1200)排出的去除废水作为废水再 次供给至上述废水处理装置(1200)。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的废水处理系统， 其特征在于，
上述吸附元件(1111、1121)包含从由活性炭、活性碳纤 维和沸石构成的组选择的至少一个构件。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的废水处理系统， 其特征在于，
该废水处理系统具备燃烧装置，该燃烧装置连接于上述废 水处理装置(1200)，使从上述废水处理装置排出的脱附气体 燃烧来进行氧化分解，并排出分解气体。
说明书
废水处理系统
技术领域
本发明涉及一种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。特别是涉及一种通过从排 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
以往，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(以下称作“专利文献1”)中公开了其详细内容。
在活性污泥处理装置中，通过向上述活性污泥中供给废水 并进行搅拌及曝气，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。
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，存在难以稳定地维持废水的处 理能力的问题。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
为了解决该问题，在日本特开2006-55712号公报(以下 称作“专利文献2”)、日本特开2008-188492号公报(以下称 作“专利文献3”)及日本特开2010-142792号公报(以下称 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。
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，则剩余污泥将贮存在连接于 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。
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，在形成这种 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。
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1，4-二氧六环这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。
在这样的情况下，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。
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。
以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300℃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。
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，多数情况也含有难以高效地从废水去除的 有机物质，吸附材料对于例如乙醛等低分子量、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。
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。在这种 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。即，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。
另外，在采用铂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℃的 环境中继续进行处理，则铂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。
专利文献1：日本特开平9-10791号公报
专利文献2：日本特开2006-55712号公报
专利文献3：日本特开2008-188492号公报
专利文献4：日本特开2010-142792号公报
发明内容
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。
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。
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。即，本发明如下所述。
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;以及燃烧装置，其连接于上述曝气槽以及上述废水处 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。
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。
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。
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。
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。
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，其通过对含有有机物质的 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，作为三次处理水排出;以及燃烧 装置，其连接于上述曝气槽以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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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，还能够以 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 有能够以低成本、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。
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。