廢水處理裝置制造方法

廢水處理裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種廢水處理裝置，其能夠降低工業廢水中的氟離子濃度并提高凈化水的回收率。本發明的廢水處理裝置(1)為包括利用微生物分解去除廢水中的有機物的生物處理部(3)及設置于所述生物處理部(3)的下游側并從所述廢水中去除生成鹽的離子含量的脫鹽部(4)的廢水處理裝置(1)，其中，在所述生物處理部(3)的上游側具有去除所述廢水中包含的油分和重金屬類等阻礙生物處理部(3)和脫鹽部(4)的功能的成分的預處理部(2)，并且在所述預處理部(2)中具備從所述廢水中去除氟離子來降低所述廢水中的氟離子濃度的氟濃度降低部。
【專利說明】廢水處理裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種用于為了再利用工業廢水而進行凈化處理的廢水處理裝置。
【背景技術】
[0002]對于來自設備的工業廢水，施以重金屬成分及懸浮顆粒等的去除及基于微生物的有機物的分解去除等凈化處理。被凈化處理的處理水通常會釋放到環境中，但是在很難確保工業用水的地方，對工業廢水進行了凈化處理的處理水被再利用于工業用水。此時，如專利文獻I所記載，在去除重金屬成分和懸浮顆粒、有機物等之后實施去除廢水包含的離子含量的脫鹽處理。
[0003]專利文獻I的污水處理裝置中，作為脫鹽處理適用電透析法、反滲透法、離子交換樹脂法。電透析法中，利用通電和離子交換膜去除廢水中的離子含量。反滲透法中，利用逆滲透膜去除廢水中的離子含量。并且，離子交換樹脂法中利用離子交換樹脂去除廢水中的
離子含量。
[0004]以往技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利公開2003-236584號公報(權利要求1、段落、、圖1)

【發明內容】

[0007]發明要解決的技術課題
[0008]廢水中溶解有包含碳酸鈣、硫酸鈣(石膏)、氟化鈣等鈣的鹽。利用離子交換膜或逆滲透膜的脫鹽處理中，廢水中的上述鹽被濃縮。若通過濃縮成為超過飽和溶解度的條件，則上述鹽作為水垢析出于離子交換膜或逆滲透膜的表面。因此，膜被水垢堵塞而封閉，導致脫鹽處理能力下降。尤其，氟化鈣為飽和溶解度較低且易析出的水垢成分。
[0009]離子交換樹脂法中，由于離子交換樹脂的離子交換容量的限制，廢水中的溶解鹽類濃度為500mg/l以上時需要大量的離子交換樹脂，處理成本會增大。通常，工業廢水中，溶解鹽類濃度超過1000mg/l，因此離子交換樹脂法不適于工業廢水的處理。
[0010]為了防止水垢的產生,通常在廢水中添加膦酸系阻垢劑(Ondeo Nalco Company制、商品名:PC191,Kimic Chemitech(s)PTE LTD制、商品名:Kimic SI)等阻垢劑。通過添加阻垢劑，對于氟化鈣，即使濃縮至相對于水的飽和溶解度的約20倍左右也能夠防止水垢的析出。
[0011]然而，即便添加阻垢劑，原水中的氟離子濃度較高時，即使濃縮倍率較低也會達到氟化鈣的飽和溶解度。因此，凈化水的回收率被抑制地較低。
[0012]本發明的目的在于提供一種能夠降低工業廢水中的氟離子濃度來提高凈化水的回收率的廢水處理裝置。
[0013]用于解決技術課題的手段
[0014]為了解決上述課題，本發明提供一種廢水處理裝置，其包括:生物處理部，利用微生物分解去除廢水中的有機物；及脫鹽部，設置于所述生物處理部的下游側，從所述廢水中去除生成鹽的離子含量，其中，在所述生物處理部的上游側具備從所述廢水中去除氟離子來降低所述廢水中的氟離子濃度的氟濃度降低部。
[0015]如上述，廢水中的含氟鹽，尤其是氟化鈣相對于水的溶解度極低。氟化鈣相對于水的溶度積由式⑴表示。
[0016]溶度積Ksp = [Ca2+濃度]X [F_濃度]2 (單位為摩爾濃度)……(I)
[0017]溶度積Ksp在恒定溫度下為常數。溶度積Ksp與廢水中的氟離子濃度的平方成比例，因此若在脫鹽部的上游降低廢水中的F_濃度，則在水垢析出的防止上發揮作用。其結果，能夠提高脫鹽部中的水的回收率。
[0018]本發明中，設置有降低廢水中的氟離子濃度的氟濃度降低部。為了降低廢水中的氟離子濃度，采用作為含氟鹽來析出的方法或者使其與其他鹽同時沉淀的方法在工業上是有利的。但是，在該過程中廢水中會產生懸浮顆粒。若該懸浮顆粒流入脫鹽部，則有可能引起在脫鹽部中的膜堵塞。
[0019]生物處理 部中分離污泥等懸浮物質與廢水，僅將廢水傳送至脫鹽部。因此，若在生物處理部的上游設置氟濃度降低部，則由于氟濃度降低機構產生的懸浮顆粒最終會在生物處理部與廢水分離，能夠將不含有懸浮顆粒的廢水供給至脫鹽部。由于無需在生物處理部與脫鹽部之間設置進行固液分離的裝置，因此裝置被簡單化，因此較有利。
[0020]上述發明中，所述氟濃度降低部包括可向所述廢水中投入籽晶的籽晶投入部。
[0021]上述發明中，在氟濃度降低部向廢水中直接投入籽晶。通過如此，廢水中包含的氟離子和形成鹽的離子(例如鈣離子)與籽晶會有效地進行接觸。因此，含氟鹽較易析出于籽晶的表面，能夠提高從廢水的氟去除率。
[0022]此時，優選廢水處理裝置包括循環部，其在析出含氟鹽之后使所述籽晶沉淀，并將所述已沉淀的籽晶再次投入到所述廢水中。
[0023]通過在表面析出含氟鹽，籽晶會粗大化，但是變成一定程度的大小時籽晶會自然分割。在已分割而變小的籽晶的表面也析出含氟鹽。如此，籽晶能夠在廢水處理裝置系統內再利用。
[0024]若使析出有含氟鹽的籽晶沉淀來回收，并再次投入到氟離子濃度較高的廢水中，則能夠提高籽晶的利用效率，因此較有利。
[0025]或者，上述發明中，所述氟濃度降低部包括容器及容納于該容器內且在內部容納籽晶的流化床，從所述容器的下方供給所述廢水，在所述廢水通過所述流化床時在所述籽晶的表面析出含氟鹽，從而降低所述廢水中的所述氟離子的濃度。
[0026]如此，作為適用流化床的氟濃度降低部，也能夠在籽晶的表面析出含氟鹽來降低廢水中的氟離子濃度。
[0027]或者，上述發明中，所述氟濃度降低部包括向所述廢水中投入鋁系凝聚劑的凝聚劑投入部。
[0028]如此，設為適用鋁系凝聚劑的氟濃度降低部，使氟與氫氧化鋁一同沉淀，由此也能夠降低廢水中的氟離子濃度。
[0029]發明效果
[0030]根據本發明，廢水中的氟離子濃度降低，因此能夠抑制脫鹽部中的水垢的產生。其結果，能夠提高脫鹽部中的水的回收率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是廢水處理裝置的框圖。
[0032]圖2是第I實施方式所涉及的廢水處理裝置的預處理部的示意圖。
[0033]圖3是第2實施方式所涉及的廢水處理裝置的預處理部的示意圖。
[0034]圖4是第3實施方式所涉及的廢水處理裝置的示意圖。
[0035]圖5是第4實施方式所涉及的廢水處理裝置的預處理部的示意圖。
【具體實施方式】
[0036]圖1中示出廢水處理裝置的框圖。廢水處理裝置I從上游側具備預處理部2、生物處理部3及脫鹽部4。
[0037]在廢水處理裝置I中處理的來自設備的廢水(原水)中，作為水垢成分，至少包含氟離子及鈣離子。
[0038]預處理部2接收來自設備的原水，去除原水中的油分、重金屬類、懸浮顆粒等。
[0039]生物處理部3利用微生物對已在預處理部2中處理的廢水中的有機物進行分解處理。生物處理部3設為利用膜分離活性污泥法的處理裝置(MBR:Membrane Bio-Reactor),利用生物膜法的處理裝置(BFR:Bio-Film Reactor)、組合曝氣槽與沉淀槽的結構等。生物處理部3可設為組合MBR與BFR的結構。當為組合曝氣槽與沉淀槽的結構時，為了防止脫鹽部4的脫鹽裝置中的堵塞，在沉淀槽后設置過濾器等過濾裝置。
[0040]MBR中，具有0.1 μ m左右的孔的膜浸潰于生物反應槽中的廢水中。生物反應槽中的廢水中存在微生物，微生物分解廢水中的有機物。生物反應槽中的有助于污泥處理的微生物最小為0.25 μ m左右。因此，生物反應槽中的廢水通過上述膜固液分離成廢水與微生物，只有廢水從MBR排出。
[0041]BFR中，在內部設置表面上形成有微生物的膜的支承體。當支承體表面的微生物與廢水接觸時，微生物對廢水中的有機物進行分解處理。
[0042]當為組合MBR與BFR的結構時，根據廢水中的有機物量(COD)，控制MBR與BFR的運行。例如，廢水中的COD較低時僅運行MBR。COD的變動變大時，使BFR與MBR—同運轉。
[0043]脫鹽部4去除廢水中包含的離子。脫鹽部4具有逆滲透膜式純水裝置或靜電脫鹽
>J-U ρ?α裝直。
[0044]逆滲透膜式純水裝置中，逆滲透膜(R0膜)僅令水透過。透過逆滲透膜的水(處理水)作為工業用水被再利用。逆滲透膜的上游側成為濃縮有離子的廢水(濃縮水)。濃縮水從逆滲透膜式純水裝置排出，由此排出至廢水處理裝置I的系統外。
[0045]靜電脫鹽裝置具有一對對置的多孔質電極，在正極側設置陰離子交換膜，在負極側設置陽離子交換膜。廢水能夠在電極之間流通。
[0046]若以正極為正且負極為負的方式使電流流通，則廢水中的陰離子向正極側移動，并透過陰離子交換膜吸附于多孔質的正極。另一方面，廢水中的陽離子向負極側移動，并透過陽離子交換膜吸附于多孔質的負極。因此，廢水在電極之間流通時，離子被去除且處理水被回收。被回收的處理水作為工業水被再利用。若使用靜電脫鹽裝置，則與逆滲透膜式純水裝置相比，更能夠提高水的回收率，因此較有利。
[0047]在經過規定時間的時點截斷輸水，反轉流向各電極的電流，使正極成為負且負極成為正。于是，吸附于多孔質電極中的離子被放出，并透過離子交換膜向廢水中移動。之后，包含離子的廢水從靜電脫鹽裝置排出，并作為排水排出至廢水處理裝置I的系統外。
[0048]在脫鹽部4中處理的廢水中的氟離子濃度較高時，即使添加阻垢劑也會產生水垢。當為逆滲透膜式純水裝置時，逆滲透膜的上游側始終暴露于離子濃度較高的廢水中，因此一旦產生水垢而附著于逆滲透膜，則水垢易生長。當為靜電脫鹽裝置時，廢水會定期排出至裝置外，因此與逆滲透膜時相比，難以產生水垢，但是同樣地，若在離子交換膜上附著有水垢，則水垢生長而有可能堵塞膜。因此，廢水處理裝置I中，在脫鹽部4的上游側具備氟濃度降低部。
[0049]廢水處理裝置I中，氟濃度降低部設置于生物處理部3的上游側。即，氟濃度降低部可設置于預處理部2內，也可設置于預處理部2與生物處理部3之間。
[0050](第I實施方式)
[0051]圖2是第I實施方式所涉及的廢水處理裝置的預處理部的示意圖。
[0052]第I實施方式的廢水處理裝置的預處理部2的油分離裝置10接收來自設備的廢水(原水)。油 分離裝置10中，在槽內設置傾斜部，傾斜部上設置油分離器12。油分離器12設為排列多個波板狀板的結構。流入油分離裝置10的原水在通過油分離器12時，原水中包含的油分浮上水面。浮上水面的油分被回收并排出。去除油分的廢水通過水下泵11從油分離裝置10排出。圖2中，在油分離裝置10的槽內(廢水中)設置有水下泵，但是也可以是槽外設置泵的結構。
[0053]從油分離裝置10排出的廢水傳送至反應槽20。反應槽20上連接有螯合罐21、凝聚劑22及喊iip 23。
[0054]螯合罐21容納液體螯合劑。液體螯合劑設為:MIY0SHI油脂(株)制、商品名:EP0FL0C L-1 ；TOSOH(株)制、商品名:TX-10 ；Kimic Chemitech(s)PTE LTD 制、商品名:Kimic CL ；Evonik Degussa Japan(株)制、商品名:TMT15等。規定量的液體螯合劑從螯合罐21供給至反應槽20中的廢水中。反應槽20中，液體螯合劑對廢水中包含的重金屬類(Cr、Hg、Ag、Cu、Pb、Cd、Zn、N1、Co、Fe、Mn 等)進行螯合來使其不可溶。
[0055]凝聚劑罐22容納凝聚劑。凝聚劑設為鐵系凝聚劑水溶液。鐵系凝聚劑可舉出氯化鐵(FeCl3)、聚鐵等。規定量的凝聚劑從凝聚劑罐22供給至反應槽20中的廢水中。反應槽20中，凝聚劑凝集廢水中包含的重金屬類螯合化合物及懸浮顆粒。由此，生成包含重金屬類螯合化合物及懸浮顆粒的粗大的凝集顆粒。
[0056]反應槽20中設置有攪拌裝置，設為在反應槽20內懸浮有重金屬類螯合化合物及懸浮顆粒的凝集顆粒的狀態。
[0057]堿罐23容納NaOH水溶液等堿性水溶液。管理反應槽20中的廢水的pH，規定量的堿性水溶液從堿罐23供給至反應槽20，以便成為規定的pH范圍。若考慮氟去除率，則優選將廢水管理為PH6至pH9.5左右。
[0058]反應槽20與熟化槽24經由間壁并列配置。反應槽20中的廢水的水面設定為高于熟化槽24中的廢水的水面。因此，反應槽20中的廢水由于水面差超過間壁流入熟化槽
24。凝集顆粒也與廢水一同流入熟化槽24。[0059]第I實施方式中的氟濃度降低部由籽晶投入部25、熟化槽24及沉淀槽30構成。
[0060]籽晶從籽晶投入部25投入到廢水中。圖2中，籽晶投入部25能夠向反應槽20投入籽晶。本實施方式中，籽晶設為能夠在表面析出氟化鈣(CaF2)、氟磷灰石(Ca5(PO4)3F)等氟化合物作為含氟鹽。具體而言，設為磷礦石、螢石、碳酸鈣等。籽晶例如投入到反應槽20的間壁附件。通過如此，籽晶容易與廢水一同從反應槽20投入到熟化槽24。或者，設為能夠從籽晶投入部25向熟化槽24中的廢水中投入籽晶。
[0061]熟化槽24中設置有攪拌裝置。設為在熟化槽24內懸浮有重金屬類螯合化合物或懸浮顆粒的凝集顆粒及籽晶的狀態。
[0062]熟化槽24中，在籽晶的表面析出上述氟化合物(含氟鹽)。通過氟化合物的析出，廢水中包含的氟離子的濃度降低。熟化槽24中的廢水的滯留時間設定為比在反應槽20中的滯留時間長。
[0063]在籽晶的表面，氟化合物各向同性增長，籽晶會粗大化。但是，若晶體粗大化，則析出于表面的氟化合物變得會各向異性增長。由此，在晶體內產生應變，籽晶自然地分割。氟化合物析出于分割而變小的籽晶的表面。
[0064]包含籽晶及凝集顆粒的廢水從熟化槽24排出，傳送至造粒槽27。圖2中，在熟化槽24與造粒槽27之間連接有聚合物罐26。聚合物罐26容納高分子凝聚劑。高分子凝聚劑設為陰離子系高分子凝聚劑、陽離子系高分子凝聚劑或兩性高分子凝聚劑，具體而言，設為陰離子系聚合物(三菱重工Mechatronics Systems (株)制、商品名:Hishifloc305)。規定量的高分子凝聚劑從聚合物罐26供給至廢水中。
[0065]本實施方式中，可在造粒槽27上連接聚合物罐26，并向造粒槽27投入上述高分子凝聚劑。造粒槽27中，向籽晶表面附著凝集顆粒(螯合化合物及懸浮顆粒)及污泥，使沉降速度較慢的顆粒也快速沉降。
[0066]從造粒槽27排出的廢水傳送至沉淀槽30。沉淀槽30中，析出有重金屬類螯合化合物及懸浮顆粒的凝集顆粒及氟化合物的籽晶沉淀于沉淀槽30的底部。所沉淀的凝集顆粒及籽晶從沉淀槽30的底部排出至預處理部2 (廢水處理裝置I)的系統外。沉淀并去除凝集顆粒和籽晶的廢水從沉淀槽30內的廢水液面附近排出至沉淀槽30外。從沉淀槽30排出的廢水傳送至后段的生物處理部3。
[0067]凝集顆粒及籽晶越大，沉淀槽30中的沉淀速度越快。需要以高速沉淀時，如圖2所示，設置造粒槽27。另一方面，無需以高速沉淀時，可省略造粒槽27。此時，優選設為聚合物罐26與熟化槽24連接，從而向熟化槽24內供給高分子凝聚劑的結構。
[0068]本實施方式中，傳送至生物處理部3的廢水中的氟離子濃度相對于原水降低。并且，從沉淀槽30的上部排出廢水，因此傳送至生物處理部3的廢水與反應槽20和熟化槽24中的廢水相比，懸浮顆粒量大幅降低。而且，使其通過生物處理部3的MBR，由此廢水與懸浮顆粒分離。因此，傳送至脫鹽部4的廢水中，氟離子濃度降低，并且不包含懸浮顆粒。因此，能夠抑制在脫鹽部4的逆滲透膜和離子交換膜中的水垢的產生。
[0069]表1中示出未添加籽晶而進行廢水處理時的廢水中的氟離子濃度及鈣離子濃度以及氟化鈣的過飽和倍率的計算結果。未進行氟處理時，流入脫鹽部的廢水中的氟(F_)濃度及鈣(Ca2+)濃度與原水相同。水回收率以處理水量相對于流入脫鹽部4的廢水量的比例表示。水回收率30 %及50%下的氟離子及鈣離子的濃度為脫鹽部中的濃縮水中的各離子的值。過飽和倍率表示將CaF2飽和水溶液(25°C下Ksp = 0.052)設為I時的溶解于廢水中的CaF2濃度。
[0070][表1]
[0071]
【權利要求】
1.一種廢水處理裝置，其包括:生物處理部，利用微生物分解去除廢水中的有機物；及脫鹽部，設置于所述生物處理部的下游側，從所述廢水中去除生成鹽的離子含量，其中， 在所述生物處理部的上游側具備從所述廢水中去除氟離子來降低所述廢水中的氟離子濃度的氟濃度降低部。
2.根據權利要求1所述的廢水處理裝置，其中， 所述氟濃度降低部包括能夠向所述廢水中投入籽晶的籽晶投入部。
3.根據權利要求2所述的廢水處理裝置，其中， 包括循環部，其在析出含氟鹽之后使所述籽晶沉淀，并將所述已沉淀的籽晶再次投入到所述廢水中。
4.根據權利要求1所述的廢水處理裝置，其中， 所述氟濃度降低部包括容器及容納于該容器內且在內部容納籽晶的流化床， 從所述容器的下方供給所述廢水，在所述廢水通過所述流化床時在所述籽晶的表面析出含氟鹽，從而降低所述廢水中的所述氟離子的濃度。
5.根據權利要求1所述的廢水處理裝置，其中， 所述氟濃度降低部包括向所述廢水中投入鋁系凝聚劑的凝聚劑投入部。
【文檔編號】C02F1/58GK103930380SQ201280055882
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年4月3日 優先權日:2011年12月28日
【發明者】上村一秀, 石野誠, 吉岡茂, 音在步積, 寺倉誠一, 鈴木英夫, 近藤岳 申請人:三菱重工機電系統株式會社