申请日2004.03.31
公开(公告)日2005.01.26
IPC分类号C02F1/461; C02F1/52; C02F3/10; C02F1/463
摘要
提供了一种含有有机物的废水的处理装置和处理方法，该装置和方法能有效并且充分地分解废水中含有的有机物。提供了一种含有有机物的废水的处理装置，包括氧溶解装置和流动床式生物反应器，氧溶解装置是在通过电解处理和/或凝聚处理对废水中含有的难分解性有机物进行初步处理之后、用于氧溶解的装置，流动床式生物反应器是用于对由该氧溶解装置提供的溶解了接近饱和状态的氧的废水进行处理的装置，以及一种含有有机物的废水的处理方法，其特征在于通过氧溶解装置使氧在通过电解处理装置和/或凝聚处理装置对含有有机物的废水进行一次处理以后获得的初步处理废水中溶解至接近饱和状态，接着将该溶解了接近饱和状态的氧的废水提供给流动床式生物反应器进行微生物处理。
权利要求书
1、一种含有有机物的废水的处理装置，它装备了初步处理含有有机物的废 水的电解处理装置和/或凝聚处理装置、用于使氧在初步处理废水中溶解至接近 饱和状态的氧溶解装置、和内含微生物载体的流动床式生物反应器，该流动床 式生物反应器用于处理由氧溶解装置提供的溶解了接近饱和状态的氧的废水。
2、权利要求1所述的处理装置，其中流动床式生物反应器的载体是活性 炭、或者混有活性炭的树脂制载体、硅胶或高分子含水凝胶。
3、权利要求1或2所述的处理装置，其中含有有机物的废水是含有涂料的 废水。
4、权利要求1-3的任一项所述的处理装置，还具有用于脱氮处理废水的脱 氮装置。
5、一种含有有机物的废水的处理方法，其特征在于通过氧溶解装置使氧在 通过电解处理装置和/或凝聚处理装置对含有有机物的废水进行初步处理而获得 的初步处理废水中溶解至接近饱和状态，接着将该溶解了接近饱和状态的氧的 废水提供给流动床式生物反应器，以进行微生物处理。
6、权利要求5所述的处理方法，其特征在于还通过脱氮装置对上述微生物 处理后的废水进行脱氮处理。
7、一种含有有机物的废水的处理装置，它装备了初步处理含有有机物的废 水的初步处理装置、用于使氧在初步处理废水中溶解至接近饱和状态的氧溶解 装置、和内含微生物载体的流动床式生物反应器，该流动床式生物反应器用于 处理由该氧溶解装置提供的溶解了接近饱和状态的氧的废水，以及脱氮装置， 具有向流动床式生物反应器中提供该氧溶解装置的废水、使在该生物反应器中 处理过的废水返回到氧溶解装置中的机构，以及向脱氮装置提供该氧溶解装置 内的废水、使脱氮处理后的废水返回到氧溶解装置的机构。
8、权利要求7所述的处理装置，其中废水的初步处理装置是电解处理装置 和/或凝聚处理装置。
9、权利要求7或8所述的处理装置，其中流动床式生物反应器的载体是活 性炭、或者混有活性炭的树脂制载体、硅胶或高分子含水凝胶。
10、权利要求7-9的任一项所述的处理装置，其中含有有机物的废水是含有 涂料的废水。
11、含有有机物的废水的处理方法，其特征在于废水处理方法具有以下工 序：(1)初步处理含有有机物的废水的工序，
(2)通过氧溶解装置，使氧在初步处理废水中溶解至接近饱和状态的工 序，(3)将溶解了接近饱和状态的氧的废水提供给内含微生物载体的流动床式 生物反应器，并进行微生物处理的工序，
(4)将微生物处理后的废水返回到氧溶解装置，同时将氧溶解装置内的废 水提供给脱氮装置，通过脱氮装置进行脱氮处理的工序，
(5)将脱氮处理后的废水返回到氧溶解装置的工序，
通过使氧溶解装置内的废水经由流动床式生物反应器内和脱氮装置内两方 面进行循环，由此进行微生物处理和脱氮处理。
12、权利要求11所述的处理方法，其中使用电解处理装置和/或凝聚处理装 置进行废水的初步处理。
13、权利要求11或12所述的处理方法，其中流动床式生物反应器的载体 是活性炭、混有活性炭的树脂制载体或硅胶。
14、权利要求11-13的任一项所述的处理方法，其中含有有机物的废水是含 有涂料的废水。
说明书
含有有机物的废水的处理装置和处理方法
技术领域
本发明涉及含有有机物的废水的处理装置和处理方法。
现有技术
以往从涂料工厂排出的涂料废水之类的工业废水、农业废水等大量含有有机物的废水在进行凝聚分离(上浮或沉淀)处理或超过滤等的物理处理以后，根据活性污泥法，在需气条件下进行生物处理是普遍公知的(例如，参照日本专利公开号平6-55172、日本专利公开号2003-39078等)。然而在一般的活性污泥法中存在以下等问题：微生物分解有机物的能力有限，在该工艺中，难分解性的有机物例如含氮的水溶性有机物质仍然残存在处理水中，即使能够处理也需要非常长的时间。
一方面，对于这种含有大量难分解性物质的废水的处理，除了生物处理法，也大量地提出了使用臭氧分解法、芬顿法(フェントン)、UV照射法等物理·化学处理法。例如日本专利公开号平8-155308公开了在光氧化催化剂的存在下，通过照射紫外线和/或可见光线氧化分解含有有机物的废水的处理方法。然而，对于这些方法要充分地分解污染物质仍存在着困难，例如即使能够分解在处理上也多需要花大量的时间和费用。以涂料废水为例，废水中含有各种颜料、染料、有机树脂、交联剂、有机溶剂、界面活性剂、油脂和其它的有机成分，其组成和含量等随废水的种类和发生源的工厂、或发生的时间段等的不同也有所变化，是不确定的。而且，该废水的特征在于：这些成分之间的水溶性、物理·化学的分解性、生物的降解性等的相互差异很大，用电解处理、凝聚处理、臭氧分解法、芬顿法、UV照射法等的物理·化学处理法或活性污泥法等的一般工艺无法充分分解的有机物质还残存在于处理水中，因此，不能有效地处理的情况很多。
本发明的目的是提供一种含有有机物的废水的处理装置和处理方法，通过该装置和方法能够有效并且充分地分解废水中含有的有机物。进一涉地，本发明的目的是提供一种含有有机物的废水的处理装置和处理方法，该装置和方法能够有效地并且充分地分解废水中含有的有机物，特别是能够将含氮的有机物最终分解成氮气形式。
解决手段
本发明的发明者们为了解决上述问题，进行了深入研究，结果发现通过使用下述的废水处理装置进行生物处理，可以充分地分解该废水中的难分解性有机物质，由此完成了本发明，在该废水处理装置中，具有在首先通过电解处理和/或凝聚处理对含有有机物的废水进行初步处理之后，用于使氧溶解至接近饱和状态的氧溶解装置，和用于对由该氧溶解装置提供的溶解有接近饱和状态的氧的废水进行处理的流动床式生物反应器。
也就是说，本发明涉及的含有有机物的废水的处理装置，它具有氧溶解装置和流动床式生物反应器，氧溶解装置是在通过电解处理和/或凝聚处理对废水中含有的难分解性有机物进行初步处理之后、用于使氧溶解的装置，流动床式生物反应器是对由氧溶解装置提供的溶解了接近饱和状态的氧的废水进行处理的装置，本发明还涉及含有有机物的废水的处理方法，其特征在于通过氧溶解装置使氧在通过电解处理装置和/或凝聚处理装置对含有有机物的废水进行初步处理以后获得的初步处理废水中溶解至接近饱和状态，接着，将该溶解了接近饱和状态的氧的废水提供给流动床式生物反应器，进行微生物处理。
而且，本发明的发明者们为了解决上述问题，进行了深入研究，结果发现：通过使用下述的废水处理装置进行生物处理，可以充分地分解该废水中的难分解性有机物质，在该废水处理装置中，具有在首先通过电解处理和/或凝聚处理对含有有机物的废水进行初步处理之后，用于使氧溶解至接近饱和状态的氧溶解装置，以及用于对由该氧溶解装置提供的溶解有接近饱和状态的氧的废水进行处理的流动床式生物反应器，而且另外设置了脱氮装置，通过使脱氮装置和氧溶解装置之间的废水循环，可以充分分解硝酸性氮，由此完成本发明。
也就是说，本发明涉及含有有机物的废水的处理装置，该装置装备了对含有有机物的废水进行初步处理的初步处理装置、用于使氧在初步处理废水中溶解至接近饱和状态的氧溶解装置、用于处理由该氧溶解装置提供的溶解有接近饱和状态的氧的废水的流动床式生物反应器以及脱氮装置，它具有将该氧溶解装置的废水提供给流动床式生物反应器、并将生物反应器处理过的废水返回到氧溶解装置的机构，以及将该氧溶解装置内的废水提供给脱氮装置，并将脱氮处理过的废水返回到氧溶解装置的机构。本发明还涉及含有有机物的废水的处理方法，其特征在于：通过将该氧溶解装置内的废水经由流动床式生物反应器内和脱氮装置内两方面进行循环，以进行微生物处理和脱氮处理。
发明的实施方式
根据本发明，所谓含有有机物的废水是从工厂或企业排出的工业废水、农业废水、生活废水等，特别列举了含有涂料废水的例子。所谓的涂料废水可以列举的有，例如汽车或各种工业制品等的涂漆生产线、五金工厂的涂料ブ-ス水、涂料制造工厂等排出的含有涂料成分的废水，各种工厂的洗涤水等。以汽车涂漆线的废水为例，其中大致是沉淀物1～100克/升、CODMn1,000～10,000毫克/升、TOC1,000～15,000毫克/升、BOD1,000～5,000毫克/升、TN100～600毫克/升和有机溶剂1～10,000毫克/升。这里的CODMn是指化学的氧需求量、TOC是指全有机碳元素量，BOD是指生化学的氧需求量、TN是指全氮元素量。
由于上述含有有机物的废水大量含有树脂、颜料、固化剂等的固形份，所以本发明中首先将其供应给除去固形份等的初步处理。作为该初步处理，可以列举的有添加凝聚剂或电解处理等，通过这些方法，可以分离除去凝聚、漂浮或沉降物。
作为凝聚剂可以列举的有例如以硫酸铝、多氯化铝、氯化铁等为代表的无机系凝聚剂，表面活性剂等的低分子凝聚剂、阴离子性、弱阴离子性、非离子性或阳离子性的高分子凝聚剂等，根据废水的种类，这些凝聚剂可以单独使用，或组合多种使用。另外，电解处理是在废水中插入电极流通电流，利用通过水的电解分解生成的氧和氢的微细的气泡来吸附废水中的颜料和树脂等，通过气泡的浮力下将这些物质汇集至废水表面的方法，和通过凝聚剂的处理组合使用也是有效果的。电解处理是在常规提供的废水中投入电解质并溶解，在该水槽内以适当间隔地配置多个电极，在电极间通电并进行电解。适宜地使用铝电极作为电极，硝酸钠、氯化钠等作为电解质。
由于进行了上述的凝聚剂处理和电解处理等以后的废水中还残留有亲水性的有机溶剂、部分树脂、固化剂等，所以本发明使用废水处理装置来进行生物处理，以此作为上述处理后序的二次处理，前述废水处理装置具有使氧溶解至接近饱和状态的氧溶解装置和用于处理由该氧溶解装置提供的溶解了接近饱和状态的氧的废水的流动床式生物反应器。或者由于进行了上述的凝聚剂处理和电解处理等以后的废水中还残留有亲水性的有机溶剂、部分树脂、硬化剂等，所以本发明使用循环式废水处理装置来进行生物处理，以此作为上述处理后序进行的二次处理，前述循环式废水处理装置具有使氧溶解至接近饱和状态的氧溶解装置，用于对由该氧溶解装置提供的溶解了接近饱和状态的氧的废水进行处理的流动床式生物反应器，和脱氮装置，并具有将该氧溶解装置的废水提供给流动床式生物反应器、并将通过生物反应器处理的废水返回到氧溶解装置的机构以及将该氧溶解装置内的废水提供给脱氮装置、并将脱氮处理过的废水返回到氧溶解装置的机构。上述流动床式生物反应器是一种生物反应装置，该反应装置设有由附着增殖了微生物的载体形成的填充层，以向上流动的方式通废水而使填充层成为流动床，其和作为一般的生物处理装置的活性污泥装置相比，具有由于更耐受水质变化和气候变化等而可以得到稳定的处理水质，而且剩余的污泥产生量极少，不用沉淀槽，维持运转管理简便的优点。并且由于装置结构紧凑，可以设置在较小的空间。
作为用于上述生物反应器内的微生物载体，适宜的是中空状、凹凸状或多孔状等每单位体积的表面积较大的，或者吸收水时膨润的，带有流动性又具有使其不容易流出的粒径、比重的载体，作为载体的形状，可以是板状体、纤维状体、圆筒等特殊形状，也可以是海绵状体、粒·块状体，立方体状等任何形状，优选容易确保流动性和表面积的微小的粒状体。作为载体原材料，可以使用现有公知的各种有机·无机载体，例如可以列举的是粒状活性炭、粉碎的活性炭、木炭、沸石、云母、砂粒;聚乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、聚酯类树脂，聚氨酯类树脂等的树脂制载体;硅胶等的多孔性陶瓷;聚乙二醇类凝胶、聚乙烯醇系凝胶、聚氨酯类凝胶等高分子含水凝胶;无烟煤，以及在这些树脂制载体里混入活性炭等的载体，等等，这些载体可以是1种或2种或以上合并使用。在这些载体中，特别优选吸附有机物能力较高的活性炭、或者混有活性炭的树脂制载体、硅胶或高分子含水凝胶。从容易操作和有效表面积方面来考虑，合适的载体的粒径为0.3～15mm左右、优选0.5～10mm左右。氧溶解装置是一种对循环泵提供给上述的生物反应器的处理水进行曝气，并提高在由生物反应器内的载体所形成的填充层中为分解有机物而消耗的溶解氧至饱和氧浓度的装置，另外，其还具有在使生物反应器内的填充层的流动活跃的同时，剥离生长在载体表面的微生物膜的过剩部分，使其具有一定的厚度的功能。
作为上述氧溶解装置其形状等不受特定的限制，在有效地提供氧的前提下，根据需要可以使用能产生微细气泡的装置，也可以通入除通常的空气以外的纯氧或氧浓度比空气高的混合气体等。作为微细气泡发生装置，可以列举的有例如“拱顶扩散器”(dome diffuser)(KWI公司制造)等。对于上述生物反应器内的循环速度，在某种程度以上优选快的速度，并且根据载体的用量、大小或比重，生物反应器的形状、氧溶解装置的供氧能力等的不同而有较大的差异，适宜的循环速度(线速度)为1.5～30m/h的范围，优选5～20m/h的范围。当该循环速度小于1.5m/h时，处理水的水质恶化，当在30m/h以上时，发现载体有流出现象，这些都是不希望看到的。根据本发明，当含氮有机物存在于上述处理后的最终的处理水中时，进一步根据需要可以设置脱氮装置。由此可以维持适合直接向江河等公共水域释放的水质。
脱氮装置通常是一种将废水中的有机氮或氨等转换成硝酸根，将硝酸根按生物学方式转换成氮，并排放到大气中的装置，但并不限制于此，可以使用现有已知的厌氧性的生物处理槽。作为生物学的脱氮处理，可以列举的有例如回流含有脱氮菌的污泥的脱氮菌活性污泥法，将脱氮菌负载在载体上、高密度地滞留在脱氮槽内的方法(固定床式、流动床式等)等。在由上述氧溶解装置而来的溶解氧产生影响的情况下，根据需要，可以在氧溶解装置和脱氮装置之间另外设置用于除去溶解的氧的槽。另外本发明可以根据需要，可以适宜地和其它的废水处理装置，例如臭氧分解处理装置、UV处理装置、活性炭吸附处理装置，还有一般的活性污泥处理装置、在含有活性污泥的液体中设置有膜分离装置的膜分离活性污泥处理装置等组合使用。