專利名稱：有機(jī)廢液處理裝置以及有機(jī)廢液處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)廢液處理裝置，特別涉及通過生物膜處理有機(jī)廢液的有機(jī)廢液處理裝置。
此外，本發(fā)明涉及有機(jī)廢液處理方法，特別涉及通過生物膜處理有機(jī)廢液的有機(jī)廢液處理方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)由工廠排出的廢水的成分·性狀等條件，以最適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚碛袡C(jī)系廢液(以下稱為有機(jī)廢液)，在滿足排放規(guī)定值的條件下排放。排放規(guī)定值作為有機(jī)廢液應(yīng)該滿足的標(biāo)準(zhǔn)值有生化需氧量(BOD)。BOD表示為微生物分解水中有機(jī)物時消耗的氧量，BOD越大表示水污染程度越嚴(yán)重。成為BOD對象的成分稱為BOD成分。
由制造半導(dǎo)體的各工序排出的異丙醇(IPA)、氫氧化四甲銨(TMAH)等有機(jī)廢液的BOD成分通常用生物膜法分解，排放到工廠外的水域。生物膜法中BOD成分由膜狀附著于處理裝置內(nèi)的固定床的表面的微生物氧化分解。在這種處理裝置中采用使用氧分解有機(jī)物的需氧性微生物，因此用泵向配置在處理裝置內(nèi)的氣體擴(kuò)散管導(dǎo)入空氣，由氣體擴(kuò)散管向微生物供給氧。
專利文獻(xiàn)1中公開了現(xiàn)有的有機(jī)廢液處理方法。該方法中，采用蓄留槽、濕式催化氧化塔、中和槽和加壓生物過濾槽處理高濃度有機(jī)廢液。
首先，原液(高濃度有機(jī)廢液)被導(dǎo)入蓄留槽后，通過泵經(jīng)過配管導(dǎo)入濕式催化氧化塔。在連接蓄留槽與濕式催化塔的配管上，連接設(shè)置有壓縮機(jī)的含氧氣體供給管，由壓縮機(jī)加壓的含氧氣體在配管的中途被吹入原液中。濕式催化氧化塔是在高壓容器中填充催化劑而形成催化劑層的，其中導(dǎo)入的原液以向上流動或向下流動的方式通過催化劑層，將原液在高溫高壓下進(jìn)行氧化處理。接著，在濕式催化氧化塔被處理的濕式氧化處理液在中和槽調(diào)節(jié)pH后，供給到加壓生物過濾槽。加壓生物過濾槽裝備有濕式氧化處理液配管、用于導(dǎo)入空氣的氣體擴(kuò)散管和支承粒狀介質(zhì)層的支承材料層。在加壓生物過濾槽中，由配管導(dǎo)入濕式氧化處理液，由氣體擴(kuò)散管導(dǎo)入的空氣與濕式氧化處理液同時以向上流動的方式通過粒狀介質(zhì)層。此時，濕式氧化處理液通過在粒狀介質(zhì)表面附著的生物膜被需氧微生物處理同時受到過濾作用，除去濕式催化氧化處理液中的BOD成分、CODcr成分等。
專利文獻(xiàn)1特開平5-261394號公報(第2-5頁，圖3)發(fā)明內(nèi)容在使用需氧性微生物的生物膜法中，至少需要作為用于微生物發(fā)育·增殖的餌料的有機(jī)物，進(jìn)而氧、溫度、營養(yǎng)成分的三個條件決定微生物的活度。即，由氧、溫度、營養(yǎng)成分的三個條件決定有機(jī)廢液處理裝置的處理容許能力。就氧而言，在20℃的清水中在大氣壓下最大溶解8.8mg/L。因此，可以供給需氧性微生物的氧分最大是8.8mg/L。由于成為對象的微生物不同，就溫度而言，活度最大的溫度有差異，但通常最適溫度被認(rèn)為是30～40℃。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則，就營養(yǎng)成分而言，按照重量比需要BOD∶N∶P＝100∶5∶1左右的氮、磷。
利用需氧性微生物氧化分解反應(yīng)的有機(jī)廢液處理裝置的情況，影響微生物的活度的三個條件分別有最適值，但在如現(xiàn)有的生物膜法，在大氣壓下使氧溶解于有機(jī)廢液中的方法中，通常只能使5～6％的氧溶解于有機(jī)廢液中而達(dá)不到最大值。通常生物膜法的處理能力即使在溫度、營養(yǎng)成分的量最適的情況下，BOD負(fù)荷量(BOD體積負(fù)荷量)為1-2kg/m3/天左右。即，按照BOD量換算，1天生物膜槽每1m3只能處理1-2kg。其結(jié)果，采用現(xiàn)有的生物膜法的裝置中，有機(jī)廢液中的BOD負(fù)荷量大時，有必要將生物膜槽變?yōu)榇笮筒⒋罅颗渲梦⑸?，有必要?gòu)筑大規(guī)模的處理裝置。進(jìn)而，BOD負(fù)荷量大時以及處理裝置沒有場地時，有必要作為產(chǎn)業(yè)廢棄物依靠外部業(yè)者來處理。
專利文獻(xiàn)1的有機(jī)廢液處理方法中，首先在高溫高壓下將高濃度有機(jī)廢液進(jìn)行濕式催化氧化處理后，在生物膜槽將殘留的以低分子量有機(jī)酸為主體的殘留BOD成分分解，由于除生物膜槽(加壓生物過濾槽)之外還需要濕式催化氧化塔，因此難于減少設(shè)置面積，也難于降低成本。
另外，在生物膜槽中通過氣體擴(kuò)散管導(dǎo)入空氣，因此為了向生物膜槽內(nèi)總體均勻地供給氧時，有必要在生物膜槽內(nèi)配置多個氣體擴(kuò)散管。另外，由于氣體擴(kuò)散管上設(shè)置的多個吹出孔距氧供應(yīng)源的距離不同，因此難于控制從各吹出孔均勻地吹出氧。另外，也會有微生物的遺體等堵塞氣體擴(kuò)散管的吹出孔，被遺體等堵塞的吹出孔和沒有堵塞的吹出孔也會有氧供給量不同的情況。因此，由氣體擴(kuò)散管供給氧時難于向生物膜槽中均勻地供給氧。如果向生物膜供給氧出現(xiàn)偏差，在生物膜不同部位微生物的活度不同，難于使生物膜總體的氧化分解效率提高。
本發(fā)明涉及的有機(jī)廢液處理裝置設(shè)置有加壓溶解槽和生物膜槽。
加壓溶解槽在加壓下使氧溶解于有機(jī)廢液。加壓溶解槽連接有用于導(dǎo)入有機(jī)廢液的第1配管、用于導(dǎo)入加壓的含氧氣體的第2配管和導(dǎo)出使含氧氣體中的氧在加壓下溶解后的有機(jī)廢液的第3配管。
生物膜槽保持比加壓溶解槽內(nèi)的壓力低的壓力。生物膜槽設(shè)置有槽主體和保持在槽主體內(nèi)設(shè)置的生物膜的生物膜保持結(jié)構(gòu)。生物膜槽的主體上連接有第3配管、和用于導(dǎo)出從第3配管導(dǎo)入并通過生物膜保持結(jié)構(gòu)的有機(jī)廢液的第4配管。
在此，含氧氣體是包括空氣、純氧、其他氧的氣體。
該有機(jī)廢液處理裝置中，在加壓溶解槽中，通過混合加壓的含氧氣體和有機(jī)廢液，加壓下使氧溶解于有機(jī)廢液。另外，在保持比加壓溶解槽低的壓力的生物膜槽內(nèi)，導(dǎo)入加壓下溶解了氧的有機(jī)廢液。由此，將有機(jī)廢液減壓，有機(jī)廢液中溶解的溶解氧的過飽和部分自然氣化，微細(xì)且大量的氧氣泡擴(kuò)散于有機(jī)廢液中。其結(jié)果是在生物膜槽中使氧均勻擴(kuò)散。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過在加壓下使氧溶解于有機(jī)廢液中，使氧的溶解量增加，同時在生物膜槽內(nèi)可以使微細(xì)且大量的氧氣泡均勻擴(kuò)散于有機(jī)廢液中。由此，提高生物膜槽的有機(jī)廢液的處理能力。


圖1本發(fā)明一實(shí)施方式涉及的有機(jī)廢液處理裝置1的系統(tǒng)圖。
圖2生物膜槽的放大圖(a)以及限制構(gòu)件的放大圖(b)。
圖3載體的斜視圖。
圖4說明槽主體14a截面積形成的傾斜部14d的傾斜角度的說明圖。
圖5在有機(jī)廢液中可溶解的氧量的比較圖。
圖6本發(fā)明第1以及第2變形例涉及的生物膜槽的剖面圖。
圖7本發(fā)明第3以及第4變形例涉及的生物膜槽的剖面圖。
圖8本發(fā)明第5變形例涉及的有機(jī)廢液處理裝置1的系統(tǒng)圖。
符號說明1有機(jī)廢液處理裝置2廢水貯水調(diào)整槽3，8，10，13，17配管4～7，12導(dǎo)入管9泵11加壓溶解槽14，141～144生物膜槽14a槽主體14b底面14c中央部14d傾斜部14e側(cè)壁部15生物膜保持結(jié)構(gòu)15a載體15b，15c限制構(gòu)件15e孔15d貫通孔16加熱器具體實(shí)施方式
1.結(jié)構(gòu)圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式涉及的有機(jī)廢液處理裝置1的系統(tǒng)圖。
有機(jī)廢液處理裝置1設(shè)置有廢水貯水調(diào)整槽(調(diào)整槽)2、加壓溶解槽11和生物膜槽14。
在廢水貯水調(diào)整槽2對有機(jī)廢液進(jìn)行pH調(diào)節(jié)以及營養(yǎng)成分供給，該有機(jī)廢液是由收集貯存從工廠的各制造裝置排出的有機(jī)廢液的原水槽導(dǎo)入的，其中該原水槽沒有圖示。
在廢水貯水調(diào)整槽2上，連接有配管3，8和導(dǎo)入管4～7。配管3與貯存有機(jī)廢液的原水槽(沒有圖示)相連接，從原水槽向廢水貯水調(diào)整槽2導(dǎo)入有機(jī)廢液。導(dǎo)入管4將酸性溶液(例如，H2SO4)導(dǎo)入廢水貯水調(diào)整槽2內(nèi)，其中該酸性溶液用于調(diào)整導(dǎo)入廢水貯水調(diào)整槽2的有機(jī)廢液的pH值。導(dǎo)入管5將堿性溶液(例如，NaOH)導(dǎo)入廢水貯水調(diào)整槽2內(nèi)，其中該堿性溶液用于調(diào)整導(dǎo)入廢水貯水調(diào)整槽2的有機(jī)廢液的pH值。通過由導(dǎo)入管4、5導(dǎo)入的酸性溶液和/或堿性溶液，在對生物膜槽14的微生物增殖不構(gòu)成問題的程度上調(diào)節(jié)有機(jī)廢液的pH值。導(dǎo)入管6將磷(P)導(dǎo)入廢水貯水調(diào)整槽2內(nèi)。導(dǎo)入管7將氮(N)導(dǎo)入廢水貯水調(diào)整槽2內(nèi)。磷、氮作為用于生物膜槽14的微生物有效地氧化分解有機(jī)廢液所必要的營養(yǎng)源，以適當(dāng)?shù)牧繉?dǎo)入廢水貯水調(diào)整槽2內(nèi)。在此，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，磷、氮的量是以所謂最適的重量比BOD∶N∶P＝100∶5∶1左右導(dǎo)入的。但是，也可以依據(jù)廢液組成以及生物膜槽14的微生物種類調(diào)節(jié)磷、氮的量。在廢水貯水調(diào)整槽2中調(diào)節(jié)pH的同時，配管8導(dǎo)出已供給營養(yǎng)成分的有機(jī)廢液。
在加壓溶解槽11中，加壓下使氧溶解于在廢水貯水調(diào)整槽2中進(jìn)行了pH調(diào)節(jié)以及營養(yǎng)成分供給的有機(jī)廢液中。
加壓溶解槽11連接有用于導(dǎo)入由廢水貯水調(diào)整槽2輸送的有機(jī)廢液的配管10、用于導(dǎo)入用壓縮機(jī)等加壓到0.06～0.08MPa的含氧氣體的導(dǎo)入管12、用于導(dǎo)出加壓下溶解了氧的有機(jī)廢液的配管13。配管10的上游側(cè)通過泵9連接配管8。由廢水貯水調(diào)整槽2導(dǎo)出的有機(jī)廢液通過配管8由泵9升壓(加壓)到0.05MPa左右，通過配管10供給到加壓溶解槽11中。導(dǎo)入管12將加壓到0.08MPa左右的含氧氣體導(dǎo)入加壓溶解槽11內(nèi)。加壓溶解槽11內(nèi)的壓力由配管10導(dǎo)入的加壓的有機(jī)廢液的壓力、由導(dǎo)入管12供給的加壓的含氧氣體的壓力和朝向配管13的導(dǎo)出部的開度來調(diào)節(jié)。在此，由導(dǎo)入管12導(dǎo)入的氧的壓力優(yōu)選高于由配管10導(dǎo)入的有機(jī)廢液的壓力。
在加壓溶解槽11中，將導(dǎo)入的有機(jī)廢液噴霧到加壓的含氧氣體中，在加壓溶解槽11的底部滯留有機(jī)廢液。加壓溶解槽11內(nèi)加壓到規(guī)定的壓力，在加壓下使氧溶解于滯留的有機(jī)廢液。溶解了氧的有機(jī)廢液通過配管13導(dǎo)出到生物膜槽14。這樣在加壓溶解槽11中，由于在加壓下使氧溶解于有機(jī)廢液中，與在大氣壓等低壓力下使氧溶解于有機(jī)廢液中的情況相比，溶解氧量大幅增加。此外，含氧氣體是包括空氣、純氧、其他氧的氣體。
生物膜槽14中，將在加壓溶解槽11中在加壓下溶解了氧的有機(jī)廢液減壓到大氣壓而使微細(xì)且大量的氧氣化，向生物膜的微生物供給氧和營養(yǎng)成分的同時，由微生物氧化分解有機(jī)廢液中的BOD成分。
圖2是生物膜槽14的放大圖(a)和限制構(gòu)件15b、限制構(gòu)件15c的放大圖(b)。
如該圖(a)所示，生物膜槽14上連接有配管13的下游側(cè)和用于導(dǎo)出在生物膜槽14處理后的有機(jī)廢液的配管17。由加壓溶解槽11導(dǎo)出的溶解了氧的有機(jī)廢液通過配管13導(dǎo)入到生物膜槽14內(nèi)，通過生物膜保持結(jié)構(gòu)15，氧化分解BOD成分后，由配管17導(dǎo)出進(jìn)入下一工序。
生物膜槽14具有槽主體14a、保持含有需氧性微生物的生物膜的生物膜保持結(jié)構(gòu)15、和將生物膜槽14內(nèi)的溫度保持為微生物活度良好的溫度的加熱器16。
槽主體14a是筒狀體，槽主體14a的底面14b具有中央部14c和傾斜部14d。即，槽主體14a的底面14b向著中央部14c向下傾斜，越向下方截面變得越窄而形成錐形。即，底面14b形成從中央部14c直向上方截面越寬的式樣。傾斜部14d上端部分與側(cè)壁部14e連接而形成。
在底面14b的中央部連接配管13。配管13與底面14b的連接部處，配管13向上方開口。由配管13導(dǎo)入的有機(jī)廢液在槽主體14a內(nèi)由中央部14c開始從下方向上方以向上流動的方式導(dǎo)入。此時，槽主體14a的底面14b為從中央部14c漸漸截面變寬的形狀，因此導(dǎo)入的有機(jī)廢液邊沿槽主體14a的截面的總體展寬邊上升。另外，傾斜部14d的上端部分與槽主體14a的側(cè)壁部14e相連，因此導(dǎo)入的有機(jī)廢液即使在側(cè)壁部14e也沿槽主體14a的截面的總體展寬并上升。
圖4是由槽主體14a的截面積說明傾斜部14d的傾斜角度的說明圖。該圖(a)是比側(cè)壁部14e處的截面積(在此，與傾斜部14d的上端部的截面積大致相同)更上方的側(cè)壁部處的截面積為S1的情況，該圖(b)是截面積為較S1大的S2的情況。
截面積S1的情況中，只要使導(dǎo)入的有機(jī)廢液沿狹窄的截面積S1均勻展寬即可，因此傾斜部14d的傾斜角度θ1即使小也可以。即，此時如果使導(dǎo)入的有機(jī)廢液沿緩緩傾斜的傾斜部14d，即截面積在上下方向急劇變化的傾斜部14d上升，可以均勻擴(kuò)散至側(cè)壁部以上的截面。
另一方面，截面積為S2的情況，有必要使導(dǎo)入的有機(jī)廢液沿側(cè)壁部的寬的截面積均勻展寬，傾斜部14d的傾斜角度θ2必須大于θ1。即，此時如果不使導(dǎo)入的有機(jī)廢液沿急劇傾斜的傾斜部14d，即截面積為上下方向緩緩變化的傾斜部14d上升，就不能均勻擴(kuò)散至側(cè)壁部以上的截面。
因此，根據(jù)槽主體14a的截面積(傾斜部14d的上端部分的截面積或側(cè)壁部14e的截面積)，調(diào)節(jié)傾斜角度而形成底部14b的傾斜部14d，以使由配管13導(dǎo)入的有機(jī)廢液在槽主體14a內(nèi)均勻展寬。
如圖2(a)所示，在槽主體14a與配管13的連接部即底面14a的上方，在槽主體14a內(nèi)設(shè)置生物膜保持結(jié)構(gòu)15。生物膜保持結(jié)構(gòu)15設(shè)置有承載生物膜的載體15a、和在載體15a的上方以及下方分別設(shè)置的限制構(gòu)件15b以及限制構(gòu)件15c。如圖2(b)所示，限制構(gòu)件15b以及限制構(gòu)件15c為網(wǎng)孔狀形成多個貫通孔15d的板狀構(gòu)件。限制構(gòu)件15b以及限制構(gòu)件15c只要是形成有機(jī)廢液能很好地通過的貫通孔，對網(wǎng)狀的貫通孔的形成就沒有特別限定。在底面14a的上方，在槽主體14a的內(nèi)壁上固定限制構(gòu)件15b。在限制構(gòu)件15b的上方以規(guī)定的間隔在槽主體14a的內(nèi)壁上固定限制構(gòu)件15c。載體15a配置于限制構(gòu)件15b和限制構(gòu)件15c之間，限制上下方向的移動。
載體15a例如是樹脂制的球狀拉西環(huán)。如圖3所示，載體15a具有多個孔15e。載體15a的內(nèi)外壁上附著有微生物作為生物膜。生物膜由分解BOD成分的需氧性微生物構(gòu)成。這種載體15a中，有機(jī)廢液通過載體15a的內(nèi)外壁，在槽主體14a內(nèi)上升。因此，可以使生物膜與有機(jī)廢液的接觸面積變大，由生物膜的微生物，可以有效地氧化分解BOD成分。
加熱器16是在槽主體14a的外壁卷繞電熱絲而構(gòu)成。在此，加熱器16將槽主體14a內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)為所謂微生物的活度為最大的溫度，即30-40℃。根據(jù)生物膜的微生物種類，通過加熱器16可以適當(dāng)改變槽主體14a內(nèi)的溫度。
在槽主體14a的底部14b的中央部14c中，配管13向上方開口，將加壓下溶解了氧的有機(jī)廢液以向上流動的方式導(dǎo)入槽主體14a內(nèi)。此時，槽主體14a的底面14b為從中央部14c漸漸截面變寬的形狀，因此導(dǎo)入的有機(jī)廢液一邊沿傾斜部14d處槽主體14a處截面的總體展寬一邊上升。另外，傾斜部14d的上端部分與槽主體14a的側(cè)壁部14e相連，因此導(dǎo)入的有機(jī)廢液在傾斜部14d上方的側(cè)壁部14e處也展寬并上升至槽主體14a的截面的總體。其結(jié)果導(dǎo)入的有機(jī)廢液在槽主體14a內(nèi)均勻地展寬至截面方向的總體，以大致均勻的流速上升，通過生物膜保持結(jié)構(gòu)15，因此可以向生物膜保持結(jié)構(gòu)15的總體均勻地供給有機(jī)廢液。
另外，槽主體14a內(nèi)的壓力為大氣壓，即保持比加壓溶解槽11內(nèi)的氣壓足夠低的壓力，因此在加壓溶解槽11處加壓的有機(jī)廢液快速減壓，有機(jī)廢液中的飽和氧量降低，有機(jī)廢液中溶解的氧中過飽和部分的氧自然氣化。過飽和部分的氧的氣化時，以極為微細(xì)且大量的泡的狀態(tài)產(chǎn)生氧。另外，在底部14a中越向上方截面越寬而形成錐狀的傾斜部14d，因此有機(jī)廢液易在槽主體14a內(nèi)均勻地上升至截面總體，極為微細(xì)且大量的氧氣泡均勻地擴(kuò)散至槽主體14a內(nèi)的總體。其結(jié)果，可以向生物膜保持結(jié)構(gòu)15的微生物均等且充足地供給氧。
另外，也可以向生物膜保持結(jié)構(gòu)15的微生物均等且充足地供給導(dǎo)入槽主體14a內(nèi)的有機(jī)廢液中含有的營養(yǎng)成分。
2.作用效果2-1.氧的溶解量圖5為比較有機(jī)廢液中氧的溶解量的比較圖。
如該圖所示，現(xiàn)有生物膜法中采用由氣體擴(kuò)散管供給空氣的情況中，有機(jī)廢液中溶解的氧濃度(溶解氧)通常為5-6mg/L左右。另外，使用本實(shí)施方式所涉及的加壓溶解槽11在0.06MPa的壓力下使空氣溶解時，溶解氧為10.8mg/L左右。使用實(shí)施方式所涉及的加壓溶解槽11在0.06MPa的壓力下使純氧溶解于有機(jī)廢液時，溶解氧量為34.6mg/L，與通過氣體擴(kuò)散管使空氣溶解于有機(jī)廢液的情況相比，可以使約5-6倍的氧溶解于有機(jī)廢液中。
2-2.向生物膜供給氧在現(xiàn)有的生物膜法中，以向附著于生物膜上的微生物盡可能均勻地供給氧為目的利用氣體擴(kuò)散管等，人為地生成氧的微細(xì)氣泡，將空氣中的氧成分供給到廢液中。但是，為了使其在生物膜槽內(nèi)的總體均勻地擴(kuò)散，有必要在生物膜槽內(nèi)配置多個氣體擴(kuò)散管陣列。另外，由氣體擴(kuò)散管供給空氣，從空氣的供給源到氣體擴(kuò)散管的各吹出孔的距離不同，因此難于均勻地控制由各吹出孔的供給量，另外，微生物的遺體等污泥堵塞吹出孔時，由各吹出孔的供給量有出現(xiàn)偏差的可能。
然而本實(shí)施方式中，將在加壓溶解槽11中加壓下溶解了氧的有機(jī)廢液通過配管13由生物膜槽14的底面14b的中央部14c導(dǎo)入到大氣壓的生物膜槽14內(nèi)，將有機(jī)廢液快速減壓，使有機(jī)廢液中的過飽和溶解氧自然氣化，因此與通過氣體擴(kuò)散管供給空氣的情況相比，可以使更微細(xì)的氧氣泡在生物膜槽14內(nèi)的總體均勻地擴(kuò)散，從而可以向生物膜均勻地供給氧。由于是過飽和氧的氣化而產(chǎn)生的微細(xì)氧氣泡，載體15(拉西環(huán))開口面積小的孔15e中也可以進(jìn)入足夠的氧氣泡，在載體上形成多個開口面積小的孔15e，可以增加在載體15a內(nèi)外壁上形成的生物膜的面積。另外，由于是微細(xì)的氧氣泡，在有機(jī)廢液中停留時間長，可以向生物膜的需氧性微生物充分供給氧。由此，可以提高生物膜的BOD氧化分解能力。
進(jìn)而，配管13所連接的中央部14c越向上方截面積越寬，生物膜槽14的底面14形成錐狀，因此可以使導(dǎo)入的有機(jī)廢液持續(xù)有效地擴(kuò)散到截面總體。由此，可以使氣化的氧更有效地擴(kuò)散到生物膜槽14的總體。
另外，為了形成小氣泡，氣體擴(kuò)散管的吹出孔必須為小孔徑，由配管13以及生物膜槽14中配管13的導(dǎo)入部供給有機(jī)廢液，可以調(diào)節(jié)為供給有機(jī)廢液所必要的直徑，沒有必要如氣體擴(kuò)散管的吹出孔直徑那樣小。因此，生物的遺體等污泥堵塞配管13以及生物膜槽14中配管13的導(dǎo)入部，而使供給流量變動的可能性低。
另外，在本實(shí)施方式中還有如下效果沒有使用氣體擴(kuò)散管，因此不存在設(shè)置氣體擴(kuò)散管的施工，設(shè)置生物膜槽14的施工變得容易。
2-3.BOD處理能力在現(xiàn)有的生物膜法中，通常有機(jī)廢液中的溶解氧量為5-6mg/L左右，生物膜槽14的需氧性生物可以利用的氧量是有限的。因此，如果考慮BOD除去率為90％，24小時生物膜每1m3可分解的BOD量(BOD的處理容許能力)約為1-2kg。
與此相對，在本實(shí)施方式中，如上述2-1中所述，與現(xiàn)有的相比，有機(jī)廢液中的溶解氧量可以提高至5-6倍左右，因此BOD的處理容許能力可以提高至約3-5kg/m3/天。由此，可以謀求生物膜槽14的小型化。
2-4.總結(jié)本實(shí)施方式所涉及的有機(jī)廢液處理裝置1中，在加壓溶解槽11中加壓下大量的氧溶解于有機(jī)廢液中，在生物膜槽14中，有機(jī)廢液快速減壓，有機(jī)廢液中的溶解氧之中過飽和部分變?yōu)槲⒓?xì)且大量的氣泡，供給生物膜，在生物膜處BOD成分被氧化分解。通過生物膜保持結(jié)構(gòu)15有機(jī)廢液中大量含有微細(xì)的氧氣泡，由于是微細(xì)的氧氣泡，所以在有機(jī)廢液中停留時間長，可以向需氧性微生物充分供給氧。因此，在需氧性微生物的活度提高的狀態(tài)下，可以由需氧性微生物分解BOD成分。
另外，在廢水貯水調(diào)整槽2中，作為需氧性微生物營養(yǎng)成分的磷、氮以需氧性微生物的活度為最大的重量比混合，生物膜槽14內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)為需氧性微生物的活度為最大的溫度。因此，向需氧性微生物提供最適的溫度以及營養(yǎng)成分，進(jìn)而向生物膜的總體均勻地供給微細(xì)且大量的氧氣泡，因此可以大幅提高需氧性微生物的BOD處理容許能力。
另外，生物膜槽14的底部14a形成錐狀，因此由底部14a導(dǎo)入的有機(jī)廢液沿截面方向均勻地展寬并上升，可以使有機(jī)廢液均勻地通過生物膜。即，可以向生物膜均勻地供給營養(yǎng)成分以及氧，并以均勻的處理量分解有機(jī)廢液。
3.變形例3-1.圖6(a)為本發(fā)明第1變形例涉及的生物膜槽141。對與上述實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)使用同一符號，因而省略其說明。在該生物膜槽141中，除底面14b的中央部14c連接的配管13之外，配管13a以及配管13b與傾斜部14d連接。配管13a以及配管13b的上游側(cè)連接于配管13的中途，從配管13分支。在該生物膜槽141中，不僅從配管13，而且也從配管13a以及配管13b向生物膜槽14內(nèi)導(dǎo)入有機(jī)廢液，因此可以快速且均勻地向生物膜槽14內(nèi)導(dǎo)入有機(jī)廢液。通過使用該生物膜槽141的有機(jī)廢液處理裝置1，也可以得到與上述實(shí)施方式相同的作用效果。
相對于通過中央部14c的垂線而對稱配置配管13a以及配管13b向傾斜部14d的連接部時，導(dǎo)入的有機(jī)廢液易于均勻擴(kuò)散。
在此，在傾斜部14d上連接2根配管，但也可以連接3根或以上的配管。
3-2.圖6(b)為本發(fā)明第2變形例涉及的生物膜槽142。該生物膜槽142中，底面14b的中央部14c沒有連接配管13，在傾斜部14d上連接配管13a以及配管13b。配管13a以及配管13b的上游側(cè)與配管13的前端相連接，從配管13分支。通過使用了該生物膜槽142的有機(jī)廢液處理裝置1，由配管13a以及配管13b可以均勻地向生物膜槽14內(nèi)導(dǎo)入有機(jī)廢液，得到與上述實(shí)施方式相同的作用效果。
相對于通過中央部14c的垂線而對稱配置配管13a以及配管13b向傾斜部14d的連接部時，導(dǎo)入的有機(jī)廢液易于均勻擴(kuò)散。
在此，在傾斜部14d上連接2根配管，但也可以連接3根或以上的配管。
3-3.圖7(a)為本發(fā)明第3變形例涉及的生物膜槽143。該生物膜槽143其底面14沒有形成錐狀，而是形成平板狀。配管13連接于底面14的中央部。該生物膜槽143的底面14沒有形成錐狀，但由配管13導(dǎo)入的有機(jī)廢液從底面14的中央部以向上流動的方式被導(dǎo)入，因此有機(jī)廢液易于均勻地在生物膜槽143內(nèi)擴(kuò)散，易于均勻地向生物膜供給微細(xì)的氧氣泡。
3-4.圖7(b)為本發(fā)明第4變形例涉及的生物膜槽144。該生物膜槽144在側(cè)壁部連接配管13。來自配管13的有機(jī)廢液以橫向流動的方式導(dǎo)入生物膜槽144內(nèi)，在生物膜槽144中有機(jī)廢液急速減壓，產(chǎn)生微細(xì)且大量的氧氣泡，因此可以向生物膜均勻地供給氧。
3-5.圖8為本發(fā)明第5變形例涉及的有機(jī)廢液處理裝置1的系統(tǒng)圖。在該變形例中，使加壓溶解槽11的有機(jī)廢液以及生物膜槽14的處理水(經(jīng)生物膜分解有機(jī)廢液后的液體)循環(huán)到調(diào)整槽2。從加壓溶解槽11使加壓下溶解氧后的有機(jī)廢液返回，另外，從生物膜槽14使處理水返回，由此提高調(diào)整槽2中的氧濃度，可以容易地提高在生物膜槽14中處理的有機(jī)廢水中的溶解氧濃度。
3-6.在上述實(shí)施方式中，通過加熱器16加熱生物膜槽14，但生物膜槽14的加熱方法也可以用熱交換器加熱、使用溫水加熱、注入溫水加熱來代替加熱器加熱。另外，也可以組合加熱器加熱、熱交換器加熱、使用溫水加熱、注入溫水加熱的任何一種或以上。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，該裝置設(shè)置有加壓溶解槽和生物膜槽，所述加壓溶解槽是加壓下使氧溶解于有機(jī)廢液中的加壓溶解槽，該加壓溶解槽連接有用于導(dǎo)入有機(jī)廢液的第1配管、用于導(dǎo)入加壓的含氧氣體的第2配管、和導(dǎo)出使上述含氧氣體中的氧在加壓下溶解后的有機(jī)廢液的第3配管；而所述生物膜槽是保持比上述加壓溶解槽內(nèi)的壓力低的壓力的生物膜槽，其具有槽主體、保持在上述槽主體內(nèi)設(shè)置的生物膜的生物膜保持結(jié)構(gòu)，其中上述槽主體連接上述第3配管和第4配管，其中該第4配管用于導(dǎo)出由上述第3配管導(dǎo)入并通過生物膜保持結(jié)構(gòu)的有機(jī)廢液。
2.一種有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，上述第3配管在上述生物膜保持結(jié)構(gòu)的下方與上述槽主體相連接，上述第4配管在上述生物膜保持結(jié)構(gòu)的上方與上述槽主體相連接。
3.如權(quán)利要求2記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，上述第3配管連接上述槽主體的底面。
4.如權(quán)利要求3記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，上述第3配管連接于上述底面的中央部并向上方開口。
5.如權(quán)利要求4記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，上述槽主體的底面具有朝向中央部向下方傾斜的傾斜部。
6.如權(quán)利要求5記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，根據(jù)上述槽主體的截面積，調(diào)節(jié)上述傾斜部的傾斜角度。
7.如權(quán)利要求2記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，連接于上述第3配管的第5配管在上述生物膜保持結(jié)構(gòu)的下方進(jìn)一步連接上述槽主體。
8.如權(quán)利要求7記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，上述第3配管以及上述第5配管連接于上述槽主體的底面。
9.如權(quán)利要求8記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，上述槽主體的底面具有朝向中央部向下方傾斜的傾斜部，上述第3配管連接于上述中央部，上述第5配管連接于上述傾斜部。
10.如權(quán)利要求1記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，在上述第1配管中途裝有用于將上述有機(jī)廢液升壓并向上述加壓溶解槽中加壓輸送的升壓裝置。
11.如權(quán)利要求10記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，上述生物膜保持結(jié)構(gòu)具有許多在內(nèi)部具有多個孔的載體。
12.如權(quán)利要求11記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，上述生物膜保持結(jié)構(gòu)還具有如下限制構(gòu)件設(shè)置于上述槽主體中并位于上述多個載體的下方，限制上述多個載體向下方移動的第1限制構(gòu)件，和設(shè)置于上述槽主體中并位于上述多個載體的上方，限制上述多個載體向上方移動的第2限制構(gòu)件。
13.如權(quán)利要求12記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，上述第1限制構(gòu)件和上述第2限制構(gòu)件為網(wǎng)孔狀形成貫通孔的板狀構(gòu)件。
14.如權(quán)利要求1記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，還具有調(diào)整槽，其與用于導(dǎo)入有機(jī)廢液的第6配管、用于導(dǎo)入酸性溶液和/或堿性溶液的第7配管、用于導(dǎo)入針對上述生物膜的營養(yǎng)成分的第8配管和上述第1配管相連，通過上述酸性溶液和/或堿性溶液調(diào)節(jié)pH值，同時將添加了上述營養(yǎng)成分的有機(jī)廢液通過上述第1配管送出到上述加壓溶解槽中。
15.如權(quán)利要求14記載的有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，上述生物膜槽進(jìn)而具有用于調(diào)節(jié)上述有機(jī)廢液溫度的溫度調(diào)節(jié)裝置。
16.一種有機(jī)廢液處理方法，該方法為通過加壓溶解槽和設(shè)置有生物膜的生物膜槽處理有機(jī)廢液的方法，包括以下步驟將上述有機(jī)廢液和加壓的含氧氣體導(dǎo)入上述加壓溶解槽的第1導(dǎo)入步驟；在上述加壓溶解槽中，使上述含氧氣體含有的氧溶解于上述有機(jī)廢液中的溶解步驟；將溶解了上述氧的上述有機(jī)廢液由上述加壓溶解槽導(dǎo)入上述生物膜槽的第2導(dǎo)入步驟；在上述生物膜槽中，通過上述生物膜分解上述有機(jī)廢液的分解步驟。
17.如權(quán)利要求16記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，在上述第2導(dǎo)入步驟中，上述有機(jī)廢液從上述生物膜的下方導(dǎo)入。
18.如權(quán)利要求17記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，還具有將在上述分解步驟中分解的有機(jī)廢液從上述生物膜的上方導(dǎo)出的第1導(dǎo)出步驟。
19.如權(quán)利要求18記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，在上述第2導(dǎo)入步驟中，從上述生物膜槽的底面導(dǎo)入上述有機(jī)廢液。
20.如權(quán)利要求19記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，在上述第2導(dǎo)入步驟中，從上述底面的中央部導(dǎo)入上述有機(jī)廢液。
21.如權(quán)利要求20記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，上述生物膜槽的底面具有朝向中央部向下方傾斜的傾斜部，在上述第2導(dǎo)入步驟中，利用上述傾斜部，使從上述中央部導(dǎo)入的上述有機(jī)廢液在上述生物膜槽內(nèi)擴(kuò)散。
22.如權(quán)利要求21記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，根據(jù)上述槽主體的截面積調(diào)節(jié)上述傾斜部的角度。
23.如權(quán)利要求16記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，在上述第2導(dǎo)入步驟中，上述有機(jī)廢液由與上述生物膜槽相連接的多個配管導(dǎo)入。
24.如權(quán)利要求23記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，上述多個配管連接于上述生物膜槽的底面。
25.如權(quán)利要求24記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，上述生物膜槽的底面具有朝向中央部向下方傾斜的傾斜部，上述多個配管設(shè)置于上述中央部和上述傾斜部。
26.如權(quán)利要求16記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，在上述第1導(dǎo)入步驟之前，進(jìn)而包括在有機(jī)廢液中添加酸性溶液和/或堿性溶液，同時添加上述生物膜的營養(yǎng)成分的調(diào)節(jié)步驟。
27.如權(quán)利要求26記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，進(jìn)而包括在上述調(diào)節(jié)步驟之后，將上述有機(jī)廢液升壓的升壓步驟。
28.如權(quán)利要求27記載的有機(jī)廢液處理方法，其特征在于，進(jìn)而包括將上述生物膜槽內(nèi)的有機(jī)廢液保持為規(guī)定溫度的步驟，在上述分解步驟中，以上述有機(jī)廢液保持為上述規(guī)定溫度的狀態(tài)，分解上述有機(jī)廢液。
全文摘要
在通過生物膜法處理有機(jī)廢液的方法中，使對生物膜的需氧性微生物的氧供給量增加，提高BOD處理能力。一種有機(jī)廢液處理裝置，其特征在于，該裝置設(shè)置有加壓溶解槽11和生物膜槽14，該溶解槽是加壓下使氧溶解于有機(jī)廢液中的加壓溶解槽11，該加壓溶解槽11連接有用于導(dǎo)入有機(jī)廢液的第1配管10、用于導(dǎo)入加壓的含氧氣體的第2配管12、和導(dǎo)出使含氧氣體中的氧在加壓下溶解后的有機(jī)廢液的第3配管13，該生物膜槽是保持比加壓溶解槽11內(nèi)的壓力低的壓力的生物膜槽14，其具有槽主體14a、保持在槽主體14a內(nèi)設(shè)置的生物膜的生物膜保持結(jié)構(gòu)15，槽主體14a與第3配管13和第4配管17連接，其中該第4配管17用于導(dǎo)出由第3配管13導(dǎo)入并通過生物膜保持結(jié)構(gòu)15的有機(jī)廢液。
文檔編號C02F3/02GK1749188SQ20051008816
公開日2006年3月22日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者倉林克次, 星野郁男, 吉家義博, 巖本昌也 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社