CN102963997B - 水处理方法和水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够长期维持膜模块的膜过滤效率的水处理装置。该水处理装置包括：发泡槽（1），含有油分的废水流入其中；发泡检测器（21），其检测发泡槽（1）内的发泡量；表面活性剂供给装置，其向发泡槽（1）供给表面活性剂；控制装置（30），以在发泡槽（1）内的发泡量不超过规定值时使表面活性剂的添加量增加、在该发泡量超过规定值时使表面活性剂的添加量减少的方式控制表面活性剂的添加量；和膜模块（5），其配置在发泡槽（1）的下游。

Description

水处理方法和水处理装置

技术领域

本发明涉及含有油分的废水的水处理方法和水处理装置。

背景技术

作为水处理方法的一例，有下述膜分离活性污泥法（MembraneBioReactor，膜生物反应器），其将废水导入到活性污泥处理槽进行活性污泥处理以除去有机物等，接着使其通过包括反渗透（RO）膜、超滤（UF）膜、微滤（MF）膜、中空纤维（HF）膜等过滤膜的膜模块，对浮游微生物、其它浮游物质（简称为SS）、异物杂质进行膜过滤处理并进行固液分离。

膜分离活性污泥法使用膜模块进行固液分离，因此具有能够省略最终沉淀场所、能够使装置小型化的优点。

但是在对含有油分的废水进行膜过滤处理时，油分附着在膜上而产生堵塞，膜模块的清洗频率变大，存在水处理效率下降的问题。

在专利文献1中公开了下述内容，在含油废水中添加凝聚剂，使废水中的油分和有机物凝聚沉淀以减少油分，从而抑制膜的堵塞。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平2－268893号公报

专利文献2：日本特公平6－59478号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1所公开的方法会产生大量的污泥，因此存在污泥处理成本变高的问题。此外，即使采用该方法，根据废水的特性的不同，也可能将仍然没有充分减少油分的废水供给至膜模块，不能够充分抑制膜的堵塞。

于是，本发明的目的在于提供一种能够长期维持膜模块的膜过滤效率的水处理方法和水处理装置。

用于解决问题的方法

为了达成上述目的，本发明的水处理方法将含有油分的废水导入到发泡槽，在上述发泡槽中对上述废水添加并混合表面活性剂，使上述废水通过膜模块来进行膜过滤处理，该水处理方法的特征在于：检测上述发泡槽中的发泡量，以在该发泡量不超过规定值时使上述表面活性剂的添加量增加、在该发泡量超过规定值时使上述表面活性剂的添加量减少的方式，控制上述表面活性剂的添加量。

根据本发明的水处理方法，将含有油分的废水导入到发泡槽，在发泡槽中使含有油分的废水与表面活性剂混合。此时，基于发泡槽中的发泡量控制表面活性剂的添加量，因此能够大致不多不少地供给为了使废水中的油分胶束化（micelle）所必需的表面活性剂。因此，能够将包含于废水中的油分大致完全胶束化并乳化分散，能够防止油分附着于膜。此外，能够使表面活性剂的添加量最佳化，因此能够减少药剂成本。

本发明的水处理方法优选在上述膜过滤处理中连续性地或间歇性地向上述膜模块的膜面喷射表面活性剂。根据该方式，附着在膜模块附近或膜模块的油分通过与向膜面喷射的表面活性剂反应而形成胶束，因此能够有效地防止膜的堵塞。而且，由于表面活性剂，蛋白质等有机物变性（改性）膨胀，因此能够防止油分以外的固态物质等附着于膜。

本发明的水处理方法优选通过选自光学方法、电学方法和图像方法的方法检测上述发泡槽中的发泡量。

本发明的水处理方法优选使用生物分解性表面活性剂作为上述表面活性剂。根据该方式，能够减少对周围环境造成的影响。

本发明的水处理方法优选将通过上述发泡槽后的废水导入到活性污泥处理槽进行活性污泥处理之后，通过上述膜模块来进行膜过滤处理。根据该方式，能够利用活性污泥处理槽处理有机物、胶束化后的油分，能够得到更清洁的处理水。

此外，本发明的水处理装置的特征在于，包括：发泡槽，含有油分的废水流入其中；发泡检测器，其检测上述发泡槽内的发泡量；表面活性剂供给装置，其向上述发泡槽供给表面活性剂；控制装置，其以在上述发泡槽内的发泡量不超过规定值时使上述表面活性剂的添加量增加、在上述发泡量超过规定值时使上述表面活性剂的添加量减少的方式控制上述表面活性剂的供给量；和膜模块，其配置在上述发泡槽的下游。

根据本发明的水处理装置，将含有油分的废水导入到发泡槽，在发泡槽中混合含有油分的废水和表面活性剂，基于发泡槽中的发泡量控制表面活性剂的添加量，因此能够大致不多不少地供给为了使废水中的油分胶束化所必需的表面活性剂。因此，能够将包含于废水中的油分大致完全胶束化并乳化分散，由此能够防止在膜模块进行膜过滤处理时油分附着于膜而堵塞。此外，能够使表面活性剂的添加量最佳化，因此能够减少药剂成本。

本发明的水处理装置优选还具有向上述膜模块的膜面喷射表面活性剂的表面活性剂喷射装置。根据该方式，附着于膜附近或附着于膜的油分通过与从表面活性剂喷射装置喷射出的表面活性剂反应而形成胶束，因此能够有效地防止膜的堵塞。而且，由于表面活性剂，蛋白质等有机物变性膨胀，因此能够防止油分以外的固态物质等附着于膜。

本发明的水处理装置优选还包括配置在上述发泡槽的上游的油膜传感器。而且，优选还包括使由上述油膜传感器没有检测出油膜的废水绕过上述发泡槽而向下游流动的旁通线。根据该方式，能够防止向没有含有油分的废水添加表面活性剂，因此能够使表面活性剂的使用量更低。

本发明的水处理装置优选上述发泡检测器通过选自光学方法、电学方法和图像方法的方法检测发泡量。

本发明的水处理装置优选上述表面活性剂是生物分解性表面活性剂。根据该方式，能够减少对周围环境造成的影响。

本发明的水处理装置优选包括活性污泥处理槽，在该活性污泥处理槽的下游或该活性污泥处理槽内配置有上述膜过滤处理装置。根据该方式，能够利用活性污泥处理槽处理有机物、胶束化后的油分，能够得到更清洁的处理水。

发明效果

根据本发明，基于发泡槽中的发泡量控制表面活性剂的添加量，因此能够大致不多不少地供给为了使废水中的油分胶束化所必需的表面活性剂。因此，能够将包含于废水中的油分大致完全胶束化，能够防止油分附着于膜。此外，能够使表面活性剂的添加量最佳化，因此能够减少药剂成本。

附图说明

图1是本发明的水处理装置的第一实施方式的概要结构图。

图2是该水处理装置的控制装置的控制流程图。

图3是本发明的水处理装置的第二实施方式的概要结构图。

图4是本发明的水处理装置的第三实施方式的概要结构图。

图5是该水处理装置的控制装置的控制流程图。

附图标记的说明

1：发泡槽

2：搅拌装置

3：表面活性剂储存槽

4：活性污泥处理槽

5：膜模块

21：发泡检测器

22：油膜传感器

30、31：控制装置

L1～L7：配管

P1～P3：泵

具体实施方式

使用图1说明本发明的水处理装置的第一实施方式。

从废水源延伸出的配管L1与发泡槽1连接。

在发泡槽1中配置有发泡检测器21和搅拌装置2。作为发泡检测器21没有特别限定。只要构成为能够通过选自光学方法、电学方法和图像方法的方法检测发泡量就能够使用。作为通过光学方法检测发泡量的装置，能够举出光（激光）物位传感器、γ射线物位传感器等。作为通过电学方法检测发泡量的装置，能够举出泡沫电平检测计、介电常数式电平开关等检测与泡接触时的电位变化的装置等。作为通过图像方法检测发泡量的装置，能够举出摄像机等影像自动识别装置等。发泡检测器21的测定结果被输入控制装置30。

此外，在发泡槽1的上部连接有从表面活性剂储存槽3伸出的配管L2。在配管L2插入安装有泵P1。泵P1由控制装置30驱动控制。在该实施方式中，表面活性剂储存槽3、配管L2和泵P1相当于本发明的“表面活性剂供给装置”。

在发泡槽1的下游配置有活性污泥处理槽4。发泡槽1和活性污泥处理槽4经由配管L3连接。

活性污泥处理槽4只要是在槽内滞留有含有微生物的活性污泥，能够通过微生物的作用分解有机物进行活性污泥处理的处理槽就没有特别限定。例如，能够使用含有氨氧化细菌、亚硝酸氧化菌等好气性微生物的曝气槽（aeration tank）、含有亚硝酸氧化菌等好气性微生物和脱氮菌等厌氧性微生物的间歇曝气槽等。从活性污泥处理槽的下部延伸有用于抽出污泥的配管L4。

在该实施方式中，膜模块5位于活性污泥处理槽4内，配置为浸在槽内的处理液中。

从膜模块5的二次侧（过滤后的处理水所流过的一侧）延伸有插入安装有泵P2的配管L5，通过泵P2的动作，槽内的处理水由膜模块5进行膜过滤处理。

作为使用于膜模块5的过滤膜，只要是一般的过滤膜就全部能够使用。例如，能够举出反渗透（RO）膜、超滤（UF）膜、微滤（MF）膜、中空纤维（HF）膜等。此外，作为过滤膜的材质，能够举出聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫醚砜（Polyphenylene sulfide sulfone）、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene）、聚偏二氟乙烯（Polyvinylidenefluoride）、聚丙烯、聚乙烯等。此外，作为膜模块5的形式没有特别限定，能够举出中空纤维膜模块、平膜型模块、螺旋型模块、管型模块等。

在膜模块5的下方配置有曝气（起泡）装置6，在每规定时间进行曝气，以防止膜模块5的堵塞。

另外，在该实施方式中膜模块5配置在活性污泥处理槽4内，但也可以配置在活性污泥处理槽4的槽外。

接着，使用图1所示的水处理装置说明本发明的水处理方法的第一实施方式。另外，作为本发明的水处理方法的处理对象的废水只要是含有油分的废水即可，没有特别限定。例如能够举出从化学工厂或食品工厂排出的工厂废水等。

首先，将废水供给至发泡槽1，使搅拌装置2动作对供给至槽内的废水进行搅拌。而且，使泵P1动作，供给规定量的表面活性剂，使废水中的油分胶束化。

作为表面活性剂没有特别限定。例如能够举出脂肪酸钠、烷基硫酸酯钠、α-烯基磺酸钠、月桂基硫酸钠、月桂醇聚醚硫酸酯钠、椰油酰谷氨酸钠、椰油酰基甲基丙氨酸钠、月桂醇磺基琥珀酸酯二钠等阴离子表面活性剂、硬脂基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵等阳离子表面活性剂、椰油基甜菜碱、月桂酰两性基乙酸钠、椰油酰两性基乙酸钠、月桂基羟基磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱等两性表面活性剂等。其中，因为不会向自然界累积，能够使得对环境负载小，因此脂肪酸钠、烷基硫酸酯钠、α-烯基磺酸钠等生物分解性表面活性剂被优选使用。

在发泡槽1中添加并混合表面活性剂而发泡的废水向活性污泥处理槽4供给来进行活性污泥处理。然后，将活性污泥处理后的处理水由膜模块5进行膜过滤处理，将过滤水送至排水系统，添加氯等向系统外排出。此外，累积于活性污泥处理槽4的底部的污泥定期从配管L3被抽出，送至未图示的污泥处理系统，进行干燥处理、脱水处理。

像这样进行水处理，本发明中，通过控制装置30以如下所述的方式控制泵P1的动作来调整表面活性剂的供给量。

以下，使用图2的流程图说明控制装置30的控制。

在步骤S1，判断由发泡检测器21检测出的发泡量是否为阈值以上。

在由发泡检测器21检测出的发泡量未满下限阈值时，为了使废水中的油分完全胶束化所必需的表面活性剂不足，因此在步骤S2中，向泵P1输出使表面活性剂的添加量增加的指令，回到步骤S1。

另一方面，在由发泡检测器21检测出的发泡量为下限阈值以上时，接着在步骤S3判断是否为上限阈值以上。

如果未满上限阈值，则能够判断用于使废水中的油分完全胶束化所必需的表面活性剂大致不多不少地被供给，因此结束控制。

另一方面，在为上限阈值以上时，为了使废水中的油分完全胶束化所必需的表面活性剂被过多地供给，因此在步骤S4，向泵P1输出使表面活性剂的添加量减少的指令，结束控制。

根据本发明，基于发泡槽1中的发泡量控制表面活性剂的添加量，因此能够大致不多不少地供给为了使废水中的油分胶束化所必需的表面活性剂。因此，能够使包含于废水的油分大致完全胶束化，能够防止油分附着于膜模块5的膜。进而，油分胶束化且乳化分散在废水中，由此在活性污泥处理槽4中油分易于被进行活性污泥处理，能够使得油分更难以附着于膜模块5的膜。因此，能够抑制膜模块5的清洗频率、更换频率。此外，能够使表面活性剂的添加量最佳化，因此能够减少药剂成本。

使用图3说明本发明的水处理装置的第二实施方式。另外，对与第一实施方式实质上相同的部分标注相同符号，省略其说明。

该实施方式的水处理装置，在活性污泥处理槽4内配置有向膜模块5的膜的一次侧（被供给被过滤水的一侧）喷射表面活性剂的喷射口7。喷射口7与从表面活性剂储存槽3延伸的插入安装有泵P3的配管L6连接。泵P3以与泵P2同步或者在泵P2动作的期间以规定的定时间歇动作的方式被进行时间控制。即，以在膜模块5的膜过滤处理中连续或间歇地动作的方式被控制。

另外，在该实施方式中，喷射口7、表面活性剂储存槽3、配管L6和泵P3相当于本发明的“表面活性剂喷射装置”。

根据该水处理装置，在利用膜模块5对废水进行膜过滤处理的期间，从喷射口7向膜模块5的膜的一次侧喷射表面活性剂，因此附着于膜模块5的膜附近或附着于膜模块5的油分，与向膜面喷射的表面活性剂发生反应，由此形成胶束，因此能够有效防止膜的堵塞。进而，由于表面活性剂，蛋白质等有机物改性膨胀，因此能够防止油分以外的固态物质向膜附着。

使用图4说明本发明的水处理装置的第三实施方式。另外，对与第一、第二实施方式实质上相同的部分标注相同符号，省略其说明。

该水处理装置在从废水源延伸出的配管L1a配置有对流过配管L1a内的废水的油膜进行检测的油膜传感器22和切换阀V1。与发泡槽1连接的配管L1b和与活性污泥槽4连接的配管L7从切换阀V1延伸。作为油膜传感器22没有特别限定，能够使用现有技术中公知的设备。例如能够举出激光扫描式、偏光分析式或UV光照射式等油膜检测传感器等。油膜传感器22的测定结果被输入控制装置31。

以下使用图5的流程图说明控制装置31中的控制。

在步骤S11中判断是否由油膜传感器22检测出油膜。

在没有检测出油膜时，在步骤S12中，利用切换阀V1断开配管L1a和配管L1b的连接，将配管L1a和配管L7连接，完全停止泵P3的动作，结束控制。

另一方面，在检测出油膜时，在步骤S13中，利用切换阀V1断开配管L1a和配管L7的连接，将配管L1a和配管L1b连接。此外，使泵P3起动工作。另外，泵P3以与泵P2同步或者在泵P2动作的期间以规定的定时间歇动作的方式被进行时间控制。

接着，在步骤S 14中，判定由发泡检测器21检测出的发泡量是否为阈值以上。

在由发泡检测器21检测出的发泡量未满下限阈值时，为了使废水中的油分完全胶束化所必需的表面活性剂不足，因此在步骤S15中，向P1输出使表面活性剂的添加量增加的指令，回到步骤S14。

另一方面，在由发泡检测器21检测出的发泡量为下限阈值以上时，接着在步骤S16判断是否为上限阈值以上。

如果未满上限阈值，则能够判断用于使废水中的油分完全胶束化所必需的表面活性剂大致不多不少地被供给，结束控制。

另一方面，在为上限阈值以上时，为了使废水中的油分完全胶束化所必需的表面活性剂被过多地供给，因此在步骤S17，向泵P1输出使表面活性剂的添加量减少的指令，结束控制。

根据该实施方式的水处理装置，不含有油分的废水能够绕过发泡槽地直接被供给至活性污泥处理槽4，因此能够使表面活性剂的使用量进一步最佳化，能够高效地进行水处理。

Claims (12)

1.一种水处理方法，其特征在于：

将含有油分的废水导入发泡槽，在所述发泡槽中对所述废水添加表面活性剂，利用搅拌装置将所述油分与所述表面活性剂混合，使所述废水通过膜模块来进行膜过滤处理，

检测所述发泡槽中的发泡量，以在该发泡量未满下限阈值时，所述废水中的油分完全胶束化所必需的表面活性剂不足，因此使所述表面活性剂的添加量增加，在该发泡量为上限阈值以上时，所述废水中的油分完全胶束化所必需的表面活性剂被过多地供给，因此使所述表面活性剂的添加量减少的方式，控制所述表面活性剂的添加量，

具有用于使所述表面活性剂与所述油分胶束化的所述搅拌装置。

2.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：

在所述膜过滤处理中，连续性地或间歇性地向所述膜模块的膜面喷射表面活性剂。

3.如权利要求1或2所述的水处理方法，其特征在于：

通过选自光学方法、电学方法和图像方法的方法检测所述发泡槽中的发泡量。

4.如权利要求1或2所述的水处理方法，其特征在于：

使用生物分解性表面活性剂作为所述表面活性剂。

5.如权利要求1或2所述的水处理方法，其特征在于：

将通过所述发泡槽后的废水导入到活性污泥处理槽进行活性污泥处理之后，通过所述膜模块来进行膜过滤处理。

6.一种水处理装置，其特征在于，包括：

发泡槽，含有油分的废水流入其中；

发泡检测器，其检测所述发泡槽内的发泡量；

表面活性剂供给装置，其向所述发泡槽供给表面活性剂；

搅拌装置，其将所述油分与所述表面活性剂混合；

控制装置，其以在所述发泡槽内的发泡量未满下限阈值时，所述废水中的油分完全胶束化所必需的表面活性剂不足，因此使所述表面活性剂的添加量增加，在所述发泡量为上限阈值以上时，所述废水中的油分完全胶束化所必需的表面活性剂被过多地供给，因此使所述表面活性剂的添加量减少的方式，控制所述表面活性剂的供给量；和

膜模块，其配置在所述发泡槽的下游，

所述表面活性剂用于使废水中的油分胶束化。

7.如权利要求6所述的水处理装置，其特征在于：

还具有向所述膜模块的膜面喷射表面活性剂的表面活性剂喷射装置。

8.如权利要求6或7所述的水处理装置，其特征在于：

还包括配置在所述发泡槽的上游的油膜传感器。

9.如权利要求8所述的水处理装置，其特征在于：

还包括使由所述油膜传感器没有检测出油膜的废水绕过所述发泡槽而向下游流动的旁通线。

10.如权利要求6或7所述的水处理装置，其特征在于：

所述发泡检测器通过选自光学方法、电学方法和图像方法的方法检测发泡量。

11.如权利要求6或7所述的水处理装置，其特征在于：

所述表面活性剂是生物分解性表面活性剂。

12.如权利要求6或7所述的水处理装置，其特征在于：

还包括活性污泥处理槽，在该活性污泥处理槽的下游或该活性污泥处理槽内配置有所述膜模块。