專利名稱：廢水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用膜分離活性污泥法處理有機性廢水的方法。
背景技術(shù)：
作為廢水處理方法之一，有一種將膜筒浸漬在活性污泥槽，通過過 濾對活性污泥和處理液進行固液分離的膜分離活性污泥法。該方法進行
固液分離時，可以將活性污泥濃度(Mixed Liquor Suspended Solid,以下稱 作MLSS)從5000mg/l極高地提高到20000mg/l。因此，該方法具有能夠 減小活性污泥槽的容積，能夠縮短活性污泥槽內(nèi)的反應時間的優(yōu)點。另 外，由于是利用膜進行過濾，所以處理水中不會混入懸浮物質(zhì)(Suspended Solid,以下有時稱作SS)。因此，該方法不需要最終沉淀槽，能夠減少處 理設(shè)施的占地面積。并且，無論活性污泥的沉降性好壞，均可進行過濾， 所以減輕了活性污泥的管理。膜分離活性污泥法具有上述眾多優(yōu)點，所 以近年來得到了快速的普及。
膜筒使用平膜或中空纖維膜。特別是中空纖維膜，其膜自身的強度 高，所以與從有機性廢水混入的夾雜物接觸時，對膜表面的損害少，能 夠經(jīng)得起長期使用。另外，其還具有能夠與過濾方向反方向地噴出過濾 水等介質(zhì)以進行除去膜表面的附著物的反洗的優(yōu)點。但是，隨著活性污 泥或活性污泥中的微生物代謝所生成的生物源性聚合物在膜面的附著， 有效的膜面積減少，過濾效率降低。因此，需要一次次進行反洗，存在 不能長期穩(wěn)定地進行過濾的問題。
對于這樣的問題，例如日本特開2000-157846號公報(專利文獻l)中 公開了從中空纖維膜筒的下部用空氣等進行曝氣的方法。該方法中，在 膜的振動效果和氣泡向上方移動產(chǎn)生的攪拌效果的作用下，能夠?qū)⒏街?在膜表面和膜間的活性污泥凝聚物和由原水帶入的夾雜物剝落，從而防
止這些物質(zhì)的蓄積。具體地說，例如在中空纖維膜筒的下部設(shè)置底部環(huán)， 并且在底部環(huán)側(cè)粘結(jié)固定層設(shè)置2個以上的貫通孔，利用來自筒下部的
曝氣在底部環(huán)內(nèi)形成空氣積存部，從而由2個以上的貫通孔均勻地產(chǎn)生氣泡。
但是，有機性廢水中的有機物濃度劇烈變動的情況下，或者氧化劑、 酸性液體和堿性液體等流入了活性污泥槽內(nèi)的情況下，有時微生物會向 體外排出異常的量的代謝產(chǎn)物(稱作生物源性聚合物)。生物源性聚合物異 常地持續(xù)高濃度的狀態(tài)時，即使曝氣也不能充分剝離附著在膜外表面的 生物源性聚合物，膜過濾阻力升高。
另一方面，日本特開2005-40747號公報(專利文獻2)中公開了一種 方法，其中，測定生物處理槽(曝氣槽)中生物源性聚合物的量，適時地減 少生物處理槽中的生物源性聚合物的量，以防止膜面附著過量的聚合物。 該方法中，作為生物源性聚合物的量求出COD(化學需氧量，chemical oxygen demand)值進行代替。但是，COD值中還包括能夠通過膜的微孔 而不附著在膜上的有機物的值。因此，對由于生物源性聚合物的附著所 引起的膜面積減少的風險進行的評價大大超出實際，由此導致超出必要 地降低生物源性聚合物的作業(yè)，從而存在廢水處理的作業(yè)效率降低的可 能性。
另外，日本特開2002-1333號公報(專利文獻3)中公開了一種減少過 濾性阻礙成分的方法，該過濾性阻礙成分由存在于生物處理槽內(nèi)的高分 子有機化合物構(gòu)成。該方法中，加入凝聚劑后，利用濾材分離過濾性阻 礙成分，或者通過進行離心分離來棄掉過濾性阻礙成分。因此，這是一 種非常費事的方法。
專利文獻h日本特開2000-157846號公報
專利文獻2:日本特開2005-40747號公報
專利文獻3:日本特開2002-1333號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法，該方法對由于生物源性聚合
物的附著所引起的膜面積的減少風險進行適度的評價，防止膜過濾阻力 的升高，從而高效地處理廢水。
本發(fā)明人經(jīng)深入研究后發(fā)現(xiàn)，附著在膜外表面并阻礙過濾的物質(zhì)是 以糖、尤其是糖醛酸為主要成分的分子量從數(shù)十萬到數(shù)百萬的生物源性 聚合物。另外還發(fā)現(xiàn)，對有機物相對于活性污泥的量進行增減時，能夠 控制活性污泥的水相中的生物源性聚合物。即，本發(fā)明涉及的廢水處理 方法如下。
<1〉一種廢水處理方法，其包括向容納有包含微生物的活性污泥的活
性污泥槽中流入有機性廢水的流入工序；和在所述活性污泥槽中對所述
有機性廢水進行生物處理并利用設(shè)置于該活性污泥槽的分離膜裝置對處 理液進行固液分離的分離工序，
該處理方法的特征在于，所述分離工序中，將所述活性污泥的水相 中的糖濃度維持在設(shè)定值內(nèi)。
<2>如上述1所述的廢水處理方法，其特征在于，所述糖濃度是糖醛 酸濃度。
<3>如上述1或2所述的廢水處理方法，其特征在于，所述分離工序 中，對所述活性污泥槽中有機物相對于活性污泥的量進行增減，以使該 糖濃度維持在所述范圍內(nèi)。
<4>如上述3所述的廢水處理方法，其特征在于，所述有機物相對于 活性污泥的量的增減如下進行對流入所述活性污泥槽中的有機性廢水 量進行增減，或者，對流入所述活性污泥槽中的有機性廢水量和經(jīng)分離 膜裝置進行了固液分離的濾液排到活性污泥槽外的排出量進行增減。
<5>如上述3所述的廢水處理方法，其特征在于，所述有機物相對于 活性污泥的量的增減通過增減活性污泥濃度和/或活性污泥體積來進行。
<6>如上述1或2所述的廢水處理方法，其特征在于，根據(jù)分離膜裝 置的過濾通量確定所述糖濃度的設(shè)定值。
<7>如上述1、 2、 3、 6任一項所述的廢水處理方法，其特征在于， 所述活性污泥的水相中的糖濃度如下求出利用孔徑大于所述分離膜裝 置的分離膜的濾材對所述活性污泥進行過濾，對所得到的濾液中的糖濃
度進行測定。
根據(jù)本發(fā)明的廢水處理方法，通過監(jiān)視活性污泥槽中的糖濃度和/或 糖醛酸濃度來掌握導致膜堵塞的生物源性聚合物的量，在糖濃度和/或糖
醛酸濃度增高的情況下，可以通過降低BOD-SS負荷來防止分離膜的堵
塞，從而長期穩(wěn)定地進行固液分離。另一方面，糖濃度和/或糖醛酸濃度
遠遠低于設(shè)定值的情況下，也可以提高BOD-SS負荷，直至糖濃度和/或 糖醛酸濃度上升到設(shè)定值附近。由此，能夠提高廢水處理作業(yè)效率。


圖1是顯示進行本發(fā)明的廢水處理方法的體系的一例的框圖。 圖2表示活性污泥的濾紙濾液中的糖濃度與膜過濾阻力的關(guān)系。 圖3表示活性污泥中的COD差值與膜過濾阻力的關(guān)系。 圖4表示活性污泥的濾紙濾液中的糖醛酸濃度與糖濃度的關(guān)系。 圖5是活性污泥的濾紙濾液的GPC曲線圖。 圖6是活性污泥的濾紙濾液經(jīng)膜過濾后的GPC曲線圖。 圖7表示活性污泥的水相中的BOD-SS負荷與糖濃度的關(guān)系。 圖8是顯示實施例1中的膜間差壓、糖濃度和流入廢水量的經(jīng)時變 化的圖。
圖9是顯示實施例2中的膜間差壓、糖濃度和流入廢水量的經(jīng)時變 化的圖。
符號說明
1有機性廢水
2前處理設(shè)備
3流量調(diào)節(jié)槽
4活性污泥槽(曝氣槽)
5中空纖維膜型分離膜裝置
6底部環(huán)
7鼓風機
8抽吸泵
9濾液 10滅菌槽 11處理水
12污泥抽取泵
具體實施例方式
本發(fā)明的廢水處理方法包括向容納有包含^[生物的活性污泥的活性
污泥槽中流入有機性廢水的流入工序；和將在該活性污泥槽中對經(jīng)生物 處理的處理液用設(shè)置在活性污泥槽的分離膜裝置對處理液進行固液分離 的分離工序。
流入工序中有從流入活性污泥槽的有機性廢水中除去夾雜物的前處 理設(shè)備、調(diào)節(jié)流入活性污泥槽的有機性廢水的流量的流量調(diào)節(jié)槽等。另 外，分離工序中有對廢水進行生物處理的活性污泥槽和對處理后的液體 進行固液分離的膜分離裝置、用于抽出濾液的抽吸泵等。
流入工序中，在一定的流量下， 一邊調(diào)整流量一邊將粗略除去了大 的固體成分等的有機性廢水送入活性污泥槽。在該活性污泥槽中，有機 性廢水中的有機物(BOD成分)被活性污泥中的微生物分解?；钚晕勰嗖?的大小和有機性廢水在活性污泥槽中的停留時間取決于有機性廢水的排 水量、該廢水中的有機物濃度。另外，活性污泥槽中的活性污泥濃度可 以設(shè)定在5g/L 15g/L左右。分離工序中，利用分離膜裝置對活性污泥槽 中的活性污泥與有機性廢水進行固液分離。設(shè)置于活性污泥槽的浸漬型 分離膜裝置由分離膜和集水部構(gòu)成，并且設(shè)置有底部環(huán)。由鼓風機將氣 體送入該底部環(huán)，使上述膜搖動，并且，通過將水流沖到上述膜面來施 加剪切力，由此防止堵塞。分離膜裝置的集水部管線連接抽吸泵，在抽 吸泵的作用下，膜的內(nèi)面與外面產(chǎn)生壓力梯度，從而實現(xiàn)固液分離。
分離膜使用的膜筒可以使用平膜、中空纖維膜等公知的分離膜。其 中，中空纖維膜由于其膜自身的強度高，與有機性廢水中的夾雜物接觸 后，膜表面受到的損害少，能夠經(jīng)得住長期使用，因此其是優(yōu)選的。另 外，過濾膜還可以進行反洗，通過與過濾方向反方向地噴出過濾水等來
除去膜表面的附著物。分離膜裝置不僅可以浸漬設(shè)置于活性污泥槽內(nèi)， 還可以與活性污泥槽連接設(shè)置。所以，本方法不僅適用于浸漬型的膜分 離活性污泥法，還適用于將分離膜裝置設(shè)置于不同于活性污泥槽的其他 槽的情況、加壓型分離膜裝置的情況。這些方法的情況下，使活性污泥 在活性污泥槽與分離膜裝置之間循環(huán)，濃縮液返回到活性污泥槽。根據(jù) 需要，分離膜可以是兩個以上的系列。通過采取兩個以上系列的分離膜， 分離膜能夠每一個系列地進行分離作業(yè)或停止分離作業(yè)，從而能夠調(diào)整 廢水處理的速度。
作為在用于上述廢水處理方法的處理中使用的裝置，例如可以舉出 圖1所示的裝置。
首先，流入活性污泥槽內(nèi)的有機性廢水1在前處理設(shè)備2中除去夾
雜物后，暫時蓄留在流量調(diào)節(jié)槽3中，然后從流量調(diào)節(jié)槽3以一定的流 量供給到活性污泥槽(曝氣槽)4中。
活性污泥槽4中，有機性廢水1中的有機物(BOD成分)被置于槽中 的活性污泥中的微生物分解除去?；钚晕勰嗖?中的活性污泥混合液的 固液分離用浸漬在槽內(nèi)的分離膜裝置5進行。分離膜裝置5的下部設(shè)置 有底部環(huán)6和鼓風機7，氣體從鼓風機送入該底部環(huán)。用抽吸泵8抽吸經(jīng) 分離膜裝置5處理的濾液9，根據(jù)需要在滅菌槽10消毒后，作為處理水 ll放出。活性污泥槽4中，微生物在分解BOD成分的同時，將代謝產(chǎn)物 排放到體外。對于以該微生物的代謝產(chǎn)物中的糖、蛋白質(zhì)為主要成分的 生物源性聚合物來說，特別是當有機物過量地流入活性污泥槽中的情況 下，或者流入水中的有機物濃度劇烈變化的情況下，氧化劑、酸性液體 和堿性液體等流入活性污泥槽內(nèi)時，生物源性聚合物會明顯地排到體外， 促進了分離膜的堵塞。本發(fā)明中，能夠通過測定容納在活性污泥槽4中 的活性污泥的水相中的糖濃度、優(yōu)選糖醛酸濃度來正確評價生物源性聚 合物引起的分離膜發(fā)生堵塞的風險。
以本發(fā)明的方法進行處理能夠得到效果的廢水包括食品車間廢水、 制糖車間廢水、洗滌劑車間廢水、淀粉車間廢水、豆腐車間廢水等，在 BOD為100mg/L以上的廢水的情況下更加有效。
本發(fā)明中，需要將活性污泥的水相中的糖濃度維持在設(shè)定值內(nèi)。在
此，上述糖濃度的設(shè)定值的上限需要為100mg/L以下。大于該值時，生 物源性聚合物、活性污泥對分離膜的膜堵塞變得明顯，過濾壓力增高。 該上限優(yōu)選為80mg/L以下，更優(yōu)選為50mg/L以下，最優(yōu)選為約30mg/L。
糖濃度越低就越不易發(fā)生膜的堵塞，在這點上其是優(yōu)選的，但廢水 處理能力也會相應地降低?？紤]到廢水處理能力與堵塞的平衡，糖濃度 的下限需要為5mg/L，優(yōu)選為10mg/L，更優(yōu)選為約20mg/L。
另外，用糖醛酸濃度代替糖濃度并維持在上述設(shè)定值內(nèi)時，能夠更 準確地掌握膜的堵塞風險，在這點上，其是優(yōu)選的。特別是流入活性污 泥槽的有機性廢水含有大量的糖的情況下，使用糖濃度作為堵塞物質(zhì)的 指標時，除了生物源性聚合物中的糖之外，還測定了有機性廢水中的糖， 從而可能過高地評價堵塞物質(zhì)的量。這種情況下，通過測定糖醛酸濃度， 就能夠更準確地評價堵塞。糖醛酸濃度更優(yōu)選的上限為50mg/L以下，更 優(yōu)選為30mg/L以下，進一步優(yōu)選為20mg/L以下，最優(yōu)選為10mg/L。糖 醛酸濃度的優(yōu)選的下限為3mg/L以上，更優(yōu)選為5mg/L以上。
另外，各濃度優(yōu)選根據(jù)過濾通量來確定。本發(fā)明中，通常將過濾通 量設(shè)定為0.1m/D 1.0m/D,從能有效進行廢水處理的角度出發(fā)，優(yōu)選設(shè) 定為0.4m/D 0.8m/D。以這種情況下的糖濃度為指標，最優(yōu)選設(shè)定成下 述的范圍。
分離膜裝置的過濾通量設(shè)定為0.2m7D時，糖濃度為80mg/L以下； 分離膜裝置的過濾通量設(shè)定為0.4m/D時，糖濃度為50mg/L以下； 分離膜裝置的過濾通量設(shè)定為0.6m/D時，糖濃度為30mg/L以下； 分離膜裝置的過濾通量設(shè)定為0.8m/D時，糖濃度為10mg/L以下。 需要說明的是，0.6m/D的過濾通量是指24小時每1n^的過濾面積
通過0.6m3的濾液的運轉(zhuǎn)。
對于糖濃度的測定方法沒有特別限定，例如可舉出利用苯酚硫酸法
進行測定，根據(jù)用葡萄糖制作的標準曲線確定糖濃度的方法。
對糖濃度和/或糖醛酸濃度進行測定時，優(yōu)選將活性污泥用濾紙等孔
徑大于分離膜裝置的分離膜的濾材進行過濾，得到污泥濾液后再進行測
定。通過該操作，濾材僅捕獲活性污泥中的懸浮物，糖成分通過濾紙。 所以，測定該濾液中的糖濃度和/或糖醛酸濃度就可以更準確地測定成為 膜的堵塞物質(zhì)的生物源性聚合物的濃度。
濾材的孔徑優(yōu)選為分離膜裝置具備的分離膜的孔徑的5倍以上，進 一步優(yōu)選為10倍以上。并且，優(yōu)選以分離膜裝置具備的分離膜的孔徑的
約100倍以下作為上限，濾材的孔徑上限更優(yōu)選為10pm。另夕卜，親水性 材料對糖成分的吸附少，所以優(yōu)選濾材為親水性材料。作為這樣的濾材， 例如可以使用以纖維素為材料的濾紙。
糖醛酸濃度可以如下測定根據(jù)NELLY BLUMENKRANTZ， GUSTAV ASBOE-HANSEN著的《New Method for Quantitative Determination of Uremic Acid》ANALYTICAL BIOCHEMISTRY 54巻、 484 489頁(1973年發(fā)行)所記載的方法，使用作為聚糖醛酸之一的聚半 乳糖醛酸制作標準曲線，根據(jù)該標準曲線進行測定。具體地說，可以以 下述步驟進行測定。
1) 將0.5mL污泥濾液和濃度已知的聚半乳糖醛酸水溶液裝入試管， 在試管中分別加入3.0mL的0.0125MNa2B4O7的濃硫酸溶液。
2) 充分振蕩l)中的各液體，在沸騰熱水浴中加熱5分鐘，其后，在 冰水中冷卻20分鐘。
3) 在2)的各液體中加入50|iL的0.15°/。間羥基聯(lián)苯的0.5% NaOH溶液。
4) 充分攪拌3)中的各液體后，放置5分鐘，測定這些溶液的520nm 吸光度，比較濃度已知的聚半乳糖醛酸水溶液的值和污泥濾液的值，求 出濃度。
糖濃度和/或糖醛酸濃度的經(jīng)時變化可以通過定期地(例如數(shù)小時 數(shù)日 一次等)測定糖濃度和/或糖醛酸濃度來求出。
通過定期測定糖濃度和/或糖醛酸濃度，可以獲知糖濃度和/或糖醛酸 濃度即生物源性聚合物的濃度增高的情況，從而能在膜發(fā)生堵塞前采取 對策。最優(yōu)選一直監(jiān)視糖濃度和/或糖醛酸濃度，并將濃度調(diào)整在規(guī)定范 圍內(nèi)。
為了使活性污泥的水相中的糖濃度和/或糖醛酸濃度落入設(shè)定值內(nèi)，
可以舉出例如對活性污泥槽中相對于活性污泥的量的有機物量[kg]進行 增減的方法。這被稱作BOD-SS負荷，作為上述有機物量的指標，使用 每天流入活性污泥槽的BOD[kg/day]。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，BOD-SS負荷與活性污泥的水相中的糖濃度和/或糖醛 酸濃度密切相關(guān)。BOD-SS負荷高是指相對微生物的量而言，成為微生物 的食物的有機物更加大量地存在的狀況。在這種狀況下，微生物活躍地 進行代謝，過量地排出了成為堵塞物質(zhì)的生物源性聚合物即糖。反過來， 微生物處于饑餓狀態(tài)時，代謝活動減緩，不排出生物源性聚合物。并且， 微生物消耗糖，所以糖濃度變得更低。
因此，糖濃度和/或糖醛酸濃度變高時，降低BOD-SS負荷，而糖濃 度和/或糖醛酸濃度變低時，增加BOD-SS負荷即可。從而能夠防止生物 源性聚合物向膜附著，膜不會發(fā)生堵塞，能夠穩(wěn)定持續(xù)地進行固液分離。
作為BOD-SS負荷的增減方法，只需增減活性污泥槽內(nèi)的有機物量 即可。作為具體的方法，可以舉出下述的方法。例如，(l)對流入活性污 泥槽內(nèi)的有機性廢水的量進行增減的方法；(2)對流入活性污泥槽內(nèi)的有 機性廢水的量和經(jīng)分離膜裝置進行了固液分離的濾液排到活性污泥槽外 的排出量進行增減的方法；(3)增減過濾通量的方法等。
需要說明的是，增減有機物量的方法并不限于上述的方法，還可以 考慮下述的方法。例如，通過使用濾材分離固形有機物來從有機性廢水 中減少有機物量的方法；通過減少剩余污泥抽取量來提高活性污泥濃度 的方法(即通過控制剩余污泥抽取量來增減活性污泥濃度的方法)；通過降 低活性污泥槽的液面高度來減少其中存在的活性污泥量的方法(即通過控 制活性污泥槽的液面來控制活性污泥的容積，從而增減活性污泥量的方 法)；在活性污泥槽中加入水的方法等。
其中，優(yōu)選對流入活性污泥槽內(nèi)的有機性廢水的量進行增減的方法， 因為其是最簡便的。具體地說，通過減少流入活性污泥槽內(nèi)的有機性廢 水的量，能夠降低糖濃度和域糖醛酸濃度。另一方面，糖濃度和/或糖醛 酸濃度低于設(shè)定值的情況下，可以通過增加流入活性污泥槽內(nèi)的有機性 廢水量來提高糖濃度和/或糖醛酸濃度。如此進行能夠在防止分離膜堵塞
的同時提高廢水處理的效率。
流入活性污泥槽內(nèi)的有機性廢水的增減量和BOD-SS負荷的增減量 需要取決于每次要處理的有機性廢水。例如，將流入活性污泥槽內(nèi)的有
機性廢水量減少例如一半的情況下，即將BOD-SS負荷減少一半的情況 下，掌握糖濃度和/或糖醛酸濃度有發(fā)生什么樣的變化趨勢?；谒玫?的趨勢，確定如何增減有機性廢水量。
具體的有機性廢水的增減量取決于活性污泥槽的大小、活性污泥的 種類等，根據(jù)具體情況進行具體分析，例如糖濃度和/或糖醛酸濃度升高 時，作為參考標準，將BOD-SS負荷降低到0.02kg-BOD/(kg'day)時，糖 濃度和/或糖醛酸濃度能夠在1周左右降低到原濃度的一半左右。
如上所述，在糖類、蛋白質(zhì)和核酸之類的生物源性聚合物中，附著 在分離膜表面并導致堵塞的主要是以糖、尤其是糖醛酸為主要成分的聚 合物。所以，通過像本發(fā)明那樣，將糖濃度和/或糖醛酸濃度維持在設(shè)定 值內(nèi)，能夠防止生物源性聚合物附著在膜表面而導致膜過濾阻力上升。 分離膜總歸是要發(fā)生堵塞并需要清洗的，但采用本發(fā)明的方法能夠?qū)⑵?頻率抑制到最小程度。并且，由于是使用糖濃度和/或糖醛酸濃度來評價 膜面積減少的風險，所以能夠避免連同能夠通過分離膜的生物源性聚合 物也一起檢測出從而過大地評價風險的情況。從而能夠充分必要地防止 生物源性聚合物在分離膜上的附著，防止廢水處理的作業(yè)效率降低。
實施例
下面說明本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明不受這些實施例的限定。 (附著在分離膜上的生物源性聚合物的確定)
通過以下的方法，在利用膜分離活性污泥法對從制糖車間和洗滌劑 車間排出的有機性廢水進行處理時，確定堵塞分離膜的物質(zhì)。
首先，將含有有機性廢水的活性污泥用具有l(wèi)pm孔徑的濾紙 (ADVANTEC公司，纖維素制，5C(商品名))過濾，將所得到的濾液(以下 稱作污泥濾液)用具有O.lpm孔徑的中空纖維膜(旭化成化學社制造， PVDF制，膜面積0.02m2，有效膜長度15cm，內(nèi)徑/外徑0.6/1.2mm)過 濾9分鐘，反洗1分鐘，以此作為一個循環(huán)，循環(huán)7次。
過濾阻力Rc存在下式(I)的關(guān)系。對由上述膜過濾實驗的結(jié)果得到的 值(膜間差壓、粘度、通量(Fhix))作圖，畫出Pn/OJ)與n的關(guān)系的近似曲 線，根據(jù)其斜率求出Rc。
Pn/(^J)=nxRc.........(I)
式(I)中，n表示過濾循環(huán)次數(shù)，Pn表示第n次循環(huán)的膜間差壓的平 均值[pa]， p表示水的粘度[pa's]、 J表示過濾通量[m/D]。
濾液中的糖濃度根據(jù)苯酚硫酸法進行測定。制作標準曲線時，使用 葡萄糖確定濃度。其結(jié)果如圖2所示，可知求出的過濾阻力值與濾液中 的糖濃度存在比例關(guān)系。
另一方面，對于糖醛酸濃度，依照上述的《New Method for Quantitative Determination of Uronic Acid 》 ANALYTICAL BIOCHEMISTRY 54巻、484 489頁(1973年發(fā)行)的方法，按以下步驟 求出聚半乳糖醛酸濃度。具體地說，以下述的步驟進行。
1) 將0.5mL污泥濾液和濃度已知的聚半乳糖醛酸水溶液裝入試管， 在試管中分別加入3.0mL的0.0125MNa2B407的濃硫酸溶液。
2) 充分振蕩l)中的各液體，在沸騰熱水浴中加熱5分鐘，其后，在 冰水中冷卻20分鐘。
3) 在2)的各液體中加入50ML的0.15。/。間羥基聯(lián)苯的0.5n/。NaOH溶液。
4) 充分攪拌3)中的各液體后，放置5分鐘，測定這些溶液的520nm 吸光度，比較濃度己知的聚半乳糖醛酸水溶液的值和污泥濾液的值，求 出濃度。
其結(jié)果如圖4所示，可知上述污泥濾液中的糖濃度與糖的一種即糖 醛酸的濃度大致存在比例關(guān)系。
另外，用高速液相色譜法對膜過濾前的液體和膜過濾后的濾液進行 分子量分布的測定，其結(jié)果分別見圖5和圖6。對分子量已知的各種PVA 進行高速液相色譜法，求出溶出的保留時間與分子量的關(guān)系，利用該關(guān) 系，將橫軸表示的保留時間換算成分子量，圖5和圖6的橫軸記載的是 該換算而來的分子量。如圖所示，圖5中在分子量為數(shù)十萬到數(shù)百萬的 部分存在的峰的高度在圖6中變小，由此可知，經(jīng)膜過濾，具有這樣的
分子量的物質(zhì)減少了。
由以上的結(jié)果可以推測，膜分離活性污泥法中，膜的堵塞物質(zhì)是以 糖為主要成分的分子量從數(shù)十萬到數(shù)百萬的含糖醛酸的聚合物。
另外，使用在污泥濾液中以4種濃度40mg/L、 60mg/L、 80mg/L、 100mg/L溶解聚半乳糖醛酸所得到的液體，測定過濾阻力。其結(jié)果如圖2 所示，可知溶解了聚半乳糖醛酸的液體的斜率大于活性污泥濾紙濾液的 斜率。也就是說，可知在糖中較多地含有糖醛酸的液體的過濾阻力大。
另一方面，根據(jù)日本特開2005-40747號公報(專利文獻2)的方 去， 用與上述同樣的濾紙過濾活性污泥，求出所得到的濾液的COD與將該濾 液進一步用上述的中空纖維膜進行過濾得到的濾液的COD的差，作為 COD差值，在圖3中作圖。COD差值中還包含了基于能夠通過膜的成分 的值，所以，與采用糖濃度的情況相比，采用COD差值時，過濾阻力值 的誤差大。
因此，通過上述實驗確認到，只要測定活性污泥的水相中的糖濃度、 更優(yōu)選糖醛酸濃度，就能夠準確評價生物源性聚合物中附著到分離膜表 面的物質(zhì)的量。
(能夠控制糖濃度的確認)
根據(jù)以下的方法確認通過增減BOD-SS負荷能夠控制活性污泥的水 相中的糖濃度。
首先，利用圖1所示的工序，以連續(xù)運轉(zhuǎn)的方式對制糖車間廢水、 洗滌劑車間廢水以及豆腐車間廢水這3類有機性廢水進行膜分離活性污 泥處理。通過用水稀釋這些廢水來改變BOD-SS的值，測定各種BOD-SS 負荷下的活性污泥的水相中的糖濃度和糖醛酸濃度。糖濃度如下計算 利用苯酚硫酸法對將活性污泥用濾紙(ADVANTEC公司，纖維素制，5C(商 品名))過濾得到的濾液進行測定，根據(jù)用葡萄糖制作的標準曲線求出糖濃 度。另外，糖醛酸濃度以與上述相同的步驟根據(jù)聚半乳糖醛酸的標準曲 線求出。使用與上述相同的中空纖維膜作為分離膜進行膜分離處理。
所得到的結(jié)果見圖7。活性污泥槽中的BOD-SS負荷高時，糖濃度 和糖醛酸濃度也增高，反過來，較低地設(shè)定BOD-SS負荷時，糖濃度和
糖醛酸濃度變低。
由此確認，通過控制BOD-SS負荷這一極為簡單的工序，能夠?qū)μ?br> 濃度和糖醛酸濃度進行控制以將其維持在設(shè)定值內(nèi)。 (實施例l和比較例1)
利用圖1所示的工序，以連續(xù)運轉(zhuǎn)的方式用膜分離活性污泥法對
BOD為750mg/L的制糖車間的廢水進行處理。該廢水中的糖濃度和糖醛 酸濃度分別為60mg/L和Omg/L。
將作為分離膜裝置5的對孔徑為0.1 jjm的精密過濾中空纖維膜進行 組件化后的分離膜裝置(旭化成化學社制造，PVDF制，膜面積0.015m2， 有效膜長度15cm,內(nèi)徑/外徑0.6/1.2mm)浸漬在有效容積為IOL的活性 污泥槽4中?；钚晕勰嗖壑械腗LSS濃度恒定在10g/L,活性污泥槽4中 的廢水停留時間設(shè)定為18小時。處理開始時的過濾壓力為4kPa?；钚晕?泥的液量總保持恒定，分離膜裝置5以相同膜面積分成2個系列，每個 系列的過濾通量均設(shè)定為0.6m/D,濾液全部排出到活性污泥槽4外。設(shè) 定活性污泥槽4的水相中的糖濃度以使上限為50mg/L、下限為20mg/L。 另夕卜，設(shè)定糖醛酸濃度以使上限為18mg/L、下限為5mg/L。對膜曝氣時， 將空氣從膜組件的下部以200L/h的流量送氣。
此外，如下求出糖濃度利用苯酚硫酸法對用濾紙(孔徑lpm， ADVANTEC公司，纖維素制，5C)過濾活性污泥得到的濾液進行測定， 根據(jù)用葡萄糖制作的標準曲線求出糖濃度。另外，糖醛酸濃度以與上述 相同的步驟根據(jù)聚半乳糖醛酸的標準曲線求出。
一日一次地測定活性污泥的水相中的糖濃度和糖醛酸濃度，結(jié)果見 圖8。運轉(zhuǎn)開始經(jīng)過約1周后，活性污泥的水相中的糖濃度和糖醛酸濃度 急劇上升，在第11日，糖濃度和糖醛酸濃度分別達到50mg/L和20mg/L。 于是，停止分離膜裝置5的1個系列，由此將濾液向活性污泥槽外的排 出量和廢水向活性污泥槽內(nèi)流入的量減半，從而分別能夠?qū)⑻菨舛群吞?醛酸濃度降低到20mg/L和5mg/L。其后也用1個系列繼續(xù)運轉(zhuǎn)，此時， 如圖8所示，膜間差壓沒有急劇上升，能夠穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。
用與實施例1相同的體系對與實施例1相同的廢水進行處理。處理
幵始后經(jīng)過20日，糖濃度變?yōu)?0mg/L，糖醛酸濃度變?yōu)?5mg/L，繼續(xù) 在該條件下處理。于是，過濾壓力超過了 25kPa，從而必須進行分離膜的 清洗。
(實施例2)
利用圖1所示的工序，以連續(xù)運轉(zhuǎn)的方式用膜分離活性污泥法對 BOD為250mg/L制糖車間的廢水進行處理。該廢水中的糖濃度和糖醛酸 濃度分別為30mg/L和Omg/L。將作為分離膜裝覃5的對孔徑為0.1,的 精密過濾中空纖維膜進行組件化后的分離膜裝置(旭化成化學社制造， PVDF制，膜面積0.015m2，有效膜長度15cm,內(nèi)徑/外徑0.6/1.2mm) 浸漬在有效容積為10L的活性污泥槽中。MLSS濃度恒定為10g/L，活性 污泥槽4中的廢水停留時間設(shè)定為18小時。處理開始時的過濾壓力為 4kPa。活性污泥的液量總保持恒定，設(shè)置1個系列的分離膜裝置，過濾 通量設(shè)定為0.6m/D，濾液全部排出到活性污泥槽4夕卜。設(shè)定活性污泥木曹 4的水相中的糖濃度以使上限為70mg/L、下限為10mg/L。另外，設(shè)定糖 醛酸濃度以使上限為20mg/L、下限為5mg/L。對膜曝氣時，將空氣從膜 組件的下部以200L/h的流量送氣。
糖濃度與上述同樣地求出利用苯酚硫酸法對用濾紙(孔徑l)im， ADVANTEC公司，纖維素制，5C)過濾活性污泥得到的濾液進行測定， 根據(jù)用葡萄糖制作的標準曲線求出糖濃度。另外，糖醛酸濃度以與上述 相同的步驟根據(jù)聚半乳糖醛酸的標準曲線求出。
一日一次地測定活性污泥的水相中的糖濃度和糖醛酸濃度，結(jié)果見 圖9。運轉(zhuǎn)開始經(jīng)過約1周后，活性污泥的水相中的糖濃度和糖醛酸濃度 分別為5mg/L和2mg/L程度，遠低于設(shè)定值。于是，在從運轉(zhuǎn)開始的第 8日，將分離膜裝置的膜面積增設(shè)到此前的2倍，使向活性污泥槽流入的 廢水量增加到2倍。其后，糖濃度和糖醛酸濃度分別升高到20mg/L和 7mg/L，但沒有再增高。如此地將流入廢水量增加到2倍，膜間差壓也沒 有急劇上升，能夠穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。
(實施例3)
利用圖1所示的工序，以連續(xù)運轉(zhuǎn)的方式用膜分離活性污泥法對
BOD為750mg/L的淀粉車間的廢水進行處理。該廢水中的糖濃度和糖醛 酸濃度分別為800mg/L和0mg/L。該廢水中的糖濃度為約800mg/L。浸 漬作為分離膜的與實施例2相同的分離膜裝置。MLSS濃度恒定為10g/L， 活性污泥槽中的制糖車間廢水的停留時間設(shè)定為18小時?；钚晕勰嗟牧?總保持在恒定，設(shè)置l個系列的分離膜裝置，過濾通量設(shè)定為0.6m/D， 濾液全部排出到活性污泥槽4夕卜。對膜曝氣時，將空氣從膜組件的下部 以200L/h的流量送氣。
如下求出糖濃度利用苯酚硫酸法對用濾紙(孔徑lpm， ADVANTEC 公司制5C)過濾活性污泥得到的濾液進行測定，根據(jù)用葡萄糖制作的標準 曲線求出糖濃度。另外，糖醛酸濃度以與上述相同的步驟根據(jù)聚半乳糖 醛酸的標準曲線求出。
初期過濾壓力為5kPa。運轉(zhuǎn)開始后第25日，糖濃度以葡萄糖換算 為80mg/L，但測定糖醛酸濃度時，以聚半乳糖醛酸換算的值為17mg/L。 膜間差壓也沒有上升，相對于10kPa的初期值，運轉(zhuǎn)第25日為13kPa。 可知，如此測定糖醛酸濃度時，能更準確地預測堵塞。
(實施例4)
用與實施例1相同的方法對與實施例1中處理的相同的廢水進行處 理。其中，作為分離膜裝置5，使用對孔徑為0.1(om的精密過濾中空纖維 膜進行組件化后的分離膜裝置(旭化成化學社制造，PVDF制，膜面積 0.022m2，有效膜長度15cm、內(nèi)徑/夕卜徑0.6/1.2mm)。
各實施例中， 一日一次地測定活性污泥的水相中的糖醛酸濃度和糖 濃度，對于此時的糖醛酸濃度，求出從運轉(zhuǎn)開始經(jīng)20日后膜過濾壓力相 比于初期壓力的上升也為10kPa以內(nèi)時的過濾通量。結(jié)果見表1。
糖醛酸濃度糖濃度過濾通量過濾壓力[kPa][mg/L][m/D;j初期20日后
實施例4-1790.8411
實施例4-212150.8425
實施例4-318280.649
實施例4-422350.6530
實施例4-528470.4510
實施例4-633530.4533
17
由該實驗結(jié)果可知，糖醛酸濃度與通量值最好的條件如下。
分離膜裝置的過濾通量設(shè)定為0.8m/D時，糖醛酸濃度為10mg/L以
下；
分離膜裝置的過濾通量設(shè)定為0.6m/D時，糖醛酸濃度為20mg/L以
下；
分離膜裝置的過濾通量設(shè)定為0.4m/D時，糖醛酸濃度為30mg/L以下。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明提供一種處理廢水的方法，該方法能夠?qū)τ捎谏镌葱跃酆?物附著于膜表面所引起的有效膜面積減小的風險正確地進行評價，在防 止膜過濾阻力上升的同時有效率地處理廢水。所以，本發(fā)明能夠有效地 用于各種工業(yè)廢水等的再生處理。
權(quán)利要求
1、一種廢水處理方法，其包括向容納有包含微生物的活性污泥的活性污泥槽中流入有機性廢水的流入工序；和在所述活性污泥槽中對所述有機性廢水進行生物處理并利用設(shè)置于該活性污泥槽的分離膜裝置對處理液進行固液分離的分離工序，該處理方法的特征在于，所述分離工序中，將所述活性污泥的水相中的糖濃度維持在設(shè)定值內(nèi)。
2、 如權(quán)利要求1所述的廢水處理方法，其特征在于，所述糖濃度是 糖醛酸濃度。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的廢水處理方法，其特征在于，所述分離 工序中，對所述活性污泥槽中有機物相對于活性污泥的量進行增減，以 使該糖濃度維持在所述范圍內(nèi)。
4、 如權(quán)利要求3所述的廢水處理方法，其特征在于，所述有機物相 對于活性污泥的量的增減如下進行對流入所述活性污泥槽中的有機性 廢水量進行增減，或者，對流入所述活性污泥槽中的有機性廢水量和經(jīng) 分離膜裝置進行了固液分離的濾液排到活性污泥槽外的排出量進行增 減。
5、 如權(quán)利要求3所述的廢水處理方法，其特征在于，所述有機物相 對于活性污泥的量的增減通過增減活性污泥濃度和/或活性污泥體積來進 行。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的廢水處理方法，其特征在于，根據(jù)分離 膜裝置的過濾通量確定所述糖濃度的設(shè)定值。
7、 如權(quán)利要求1、 2、 3、 6任一項所述的廢水處理方法，其特征在 于，所述活性污泥的水相中的糖濃度如下求出利用孔徑大于所述分離 膜裝置的分離膜的濾材對所述活性污泥進行過濾，對所得到的濾液中的 糖濃度進行測定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種廢水處理方法，其包括向容納有包含微生物的活性污泥的活性污泥槽中流入有機性廢水的流入工序；和在所述活性污泥槽中對所述有機性廢水進行生物處理并利用設(shè)置于該活性污泥槽的分離膜裝置對處理液進行固液分離的分離工序，該處理方法的特征在于，所述分離工序中，將所述活性污泥的水相中的糖濃度維持在一定范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的方法，能夠?qū)τ捎谏镌葱跃酆衔锔街谀け砻嫠鸬挠行っ娣e減小的風險正確地進行評價，在防止膜過濾阻力上升的同時有效率地處理廢水。
文檔編號C02F3/12GK101389572SQ20078000650
公開日2009年3月18日 申請日期2007年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者岡村大祐, 橋本知孝 申請人:旭化成化學株式會社