Способ обработки сточной воды с применением неподвижного носителя

Способ обработки сточной воды с применением неподвижного носителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

(Область изобретения)

Настоящее изобретение относится к способу обработки сточной воды, основанному на технологии обработки сточной воды высокого уровня, в котором применен неподвижный носитель.

(Описание предыдущей области техники)

До настоящего времени, главным образом, применяли способ обработки сточной воды, основанный на способе очистки активным илом. Согласно способу обработки сточной воды, основанному на способе очистки активным илом, систему обработки сточной воды можно устойчиво эксплуатировать в условиях, при которых объем нагрузки по БПК находится в пределах диапазона приблизительно 0,3-0,8 кг/см³ в день, когда сточная вода контактирует с активным илом в аэробных условиях в аэрируемом резервуаре и затем ее осаждают в отстойном резервуаре, в то время как ил частично возвращают в аэрируемый резервуар и частично извлекают в виде избыточного ила. (См., например, непатентный документ 1 ниже). С другой стороны, теперь разработан носитель, способный удерживать микроорганизмы в высокой плотности, посредством применения носителя, может быть задан высокий объем нагрузки по БПК 2-5 кг/м³ в день, достаточный для того, чтобы позволить уменьшить аэрируемый резервуар. (См., например, непатентный документ 2 ниже).

Непатентный документ 1

"5-tei, Kougai-bousi no Gijitsu to Houki (Suishitsu-hen) (5th-ver. Pollution Control and Regulations)" под ред. Kougai-boushi Gijutsu to Kouki-hennshu Iin-kai и опубликованный Sangyo Kankyo Kannri Kyokai, 7-е издание, июнь 12, 2001, 197 стр.

Непатентный документ 2

"Kankyo-hozen·Haikibutsu-shori: Sougougijutsu Gaido (Environment Conservation·Waste Disposal: Guide to All Technologies)", Kogyo Chousa-kai, февраль 12, 2004, 70 стр.

Патентный документ 1

Выложенная патентная заявка №2001-205290, опубликованная 31 июля 2001 года

Патентный документ 2

Выложенная патентная заявка №2001-347284, опубликованная 18 декабря 2001 года

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

(Проблемы, которые будут решены посредством изобретения)

При обычном способе очистки активным илом систему нужно эксплуатировать с объемом нагрузки по БПК приблизительно 0,3-0,8 кг/см³ в день, требующим применения большого аэрируемого резервуара. При эксплуатации системы согласно способу очистки активным илом и при таком высоком объеме нагрузки по БПК не только обработка становится недостаточной, но и уменьшается осаждаемость, сопровождаемая затруднением в разделении ила в отстойном резервуаре в последующей стадии до такой степени, что приводит к затруднению в устойчивой эксплуатации системы. Также при обычном способе очистки активным илом приблизительно 50% сниженного БПК, как говорят, преобразовывают в ил, и такой так называемый избыточный ил требует окончательного размещения таким образом, чтобы быть возвращенным в земельные угодья или прокаленным после извлечения из системы и последующего дегидратирования. Теоретически возможно сконфигурировать систему, которая не производит избыточный ил, путем установления полностью окислительного условия, при котором скорость роста ила и скорость самоокисления ила уравновешены друг другом, вместо того чтобы извлекать ил. Однако установление полностью окислительных условий в резервуаре с активным илом приводит к значительному увеличению MLSS в аэрируемом резервуаре, вызывая проблему необходимости использования значительно большого резервуара с активным илом. В таком случае существует другая проблема, в которой ил был бы столь тонким, что это препятствовало бы разделению ила посредством самопроизвольного осаждения.

Ввиду невозможности сливания любой обработанной воды, до достижения осаждения ила, предложена система для улучшения осаждаемости ила, в которой к активному илу применяют такую нагрузку, чтобы загрузка ила по БПК в резервуаре с активным илом могла попадать в диапазон 0,08-0,2 кг БПК/(кг SS в день). Однако этот способ, в котором применяют нагрузку, был найден затруднительным в сокращении количества избыточного извлекаемого ила. (См., например, патентные документы 1 и 2 выше).

Настоящее изобретение было разработано для уменьшения предшествующих проблем и неудобств и предназначено для предоставления недорогого способа обработки сточной воды, в котором резервуары могут быть уменьшены и извлечение избыточного ила может быть сведено к минимуму.

(Средства решения задач)

Для достижения указанной задачи способ обработки сточной воды настоящего изобретения применяет аэрируемый резервуар, в котором сточная вода контактирует с носителем в виде частиц в аэробных условиях, резервуаром полного окисления, в котором объем ила, отработанного в аэрируемом резервуаре, уменьшен, и оборудование для твердо-жидкостного разделения ила в резервуаре полного окисления, и включает стадии установления коэффициента самоокисления ила, текущего в резервуар полного окисления, на 0,05 (в день) или более и добавление коагулянта к резервуару полного окисления для улучшения твердо-жидкостного разделения ила в резервуаре полного окисления.

Когда сточную воду аэрируют при низкой загрузке ила в резервуаре полного окисления, скорость роста ила и скорость самоокисления ила могут быть уравновешены друг другом, чтобы, таким образом, избежать увеличения ила. Однако поскольку аэрируемый резервуар будет иметь повышенную емкость, где применяют активный ил в аэрируемом резервуаре, и также, поскольку коэффициент самоокисления ила, текущего в резервуар полного окисления, является чрезвычайно низким, резервуар полного окисления должен иметь емкость, которая от двух до шести раз превышает требуемую, когда применяют носитель в аэрируемом резервуаре, особенно, когда предпринимают попытку уравновесить друг другом скорость роста ила и скорость самоокисления ила. Причина того, что коэффициент самоокисления активного ила является низким, состоит, среди прочего, в том, что активный ил содержит простейшие, обладающие более низким коэффициентом самоокисления, чем таковой бактерий, и что липкий материал, отведенный для коагуляции бактерий, состоит из полимеров, имеющих низкий коэффициент самоокисления. Хотя, когда в таком аэрируемом резервуаре применяют носитель, аэрируемый резервуар и резервуар полного окисления могут быть уменьшены в размере, проблема имеет тенденцию проявляться в том, что сталкиваются с трудностью в разделении ила в резервуаре осаждения или мембранном фильтровальном аппарате, поскольку ил, отработанный в аэрируемом резервуаре, содержит небольшое количество простейших и липкого материала, так что они диспергируют без самопроизвольного осаждения. Хотя добавление коагулянта для улучшения твердо-жидкостной разделяемости при обработке сточной воды хорошо известно, изобретатели настоящего изобретения обнаружили, что добавление заранее заданного количества коагулянта во время осуществления обработки сточной воды в специфических условиях может приводить не только к уменьшению размеров оборудования и улучшению твердо-жидкостной разделяемости, но также и одновременно с тем к значительному сокращению количества извлекаемого ила, и настоящее изобретение основано на этом обнаружении. Это, в действительности, удивительно, что по сравнению с обычной методикой добавления коагулянта, до настоящего времени известного в области техники, настоящее изобретение эффективно в достижении намеченной цели с чрезвычайно малым количеством добавляемого коагулянта.

Согласно настоящему изобретению резервуары могут быть уменьшены в размере и, еще, количество извлекаемого избыточного ила может быть очень небольшим, позволяя обрабатывать сточную воду с низкой затратой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В любом случае, настоящее изобретение станет более ясно понятым из следующего описания предпочтительных способов его осуществления, при рассмотрении вместе с сопровождающими чертежами. Однако способы осуществления и чертежи даны только с целью иллюстрации и объяснения и не должны рассматриваться как ограничивающие область настоящего изобретения каким бы то ни было образом, объем которого определен приложенной формулой изобретения. В сопровождающих чертежах подобные номера позиций применены для обозначения подобных частей повсюду в нескольких изображениях, и

фиг.1 является диаграммой, схематично показывающей поток для снижения БПК, используемый в любом из примеров 1 и 4-6 и сравнительных примеров 1, 2 и 5-7;

фиг.2 иллюстрирует пример размещения разделительной мембраны, когда оборудование для твердо-жидкостного разделения ила в резервуаре полного окисления применяют в виде разделительной мембраны;

фиг.3 иллюстрирует пример размещения разделительной мембраны, когда оборудование для твердо-жидкостного разделения ила в резервуаре полного окисления применяют в виде разделительной мембраны;

фиг.4 является диаграммой, схематически показывающей поток для снижения БПК, используемый в любом из примера 2 и сравнительного примера 3, когда оборудование для твердо-жидкостного разделения ила в резервуаре полного окисления применяют в виде разделительной мембраны; и

фиг.5 является диаграммой, схематично показывающей поток для снижения БПК и азотного компонента, используемый в любом из примера 3 и сравнительного примера 4.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Существенными компонентами настоящего изобретения являются (1) аэрируемый резервуар, (2) коэффициент самоокисления, (3) резервуар полного окисления, (4) коагулянт и (5) оборудование для твердо-жидкостного разделения, которое будет индивидуально подробно описано.

(1) Аэрируемый резервуар:

Аэрируемый резервуар, применяемый при осуществлении настоящего изобретения, должен осуществлять обработку аэрированием так, чтобы ил, вытекающий из аэрируемого резервуара в резервуар полного окисления, имел коэффициент самоокисления, составляющий 0,05 (в день) или более. В то время как способы, необходимые для обеспечения отработанной воды вида, коэффициент самоокисления ила которого, отнесенный к вышеуказанному, составляет 0,05 (в день) или более, будут описаны подробно позднее, настоящее изобретение требует, по меньшей мере, добавления носителя в аэрируемый резервуар настоящего изобретения.

Там, где никакой носитель не добавлен к аэрируемому резервуару, емкость аэрируемого резервуара должна быть достаточно большой, как здесь описано выше, поскольку аэрируемый резервуар эксплуатируют в способе очистки активным илом. Кроме того, поскольку активный ил имеет коэффициент самоокисления, который меньше такового при применении носителя в аэрируемом резервуаре, является необходимым увеличение емкости резервуара полного окисления. Хотя способ применения носителя в аэрируемом резервуаре может быть как псевдожидким слоем, так и неподвижным слоем, псевдожидкий слой является предпочтительным в терминах эффективности способа. Добавляемый в аэрируемый резервуар носитель может быть любого вида, известного в области техники, и, предпочтительно, применяют носитель, выбранный из группы, состоящей из гелевого носителя, пластмассового носителя и волокнистого носителя или комбинации двух или более из них. В частности, гелевый носитель ацеталированного поливинилового спирта является предпочтительным из-за высокой производительности обработки и текучести. Коэффициент заполнения носителя, в случае псевдожидкого слоя, находится, предпочтительно, в пределах диапазона 5-50% и, более предпочтительно, в пределах диапазона 10-30% относительно емкости резервуара в терминах эффективности способа и текучести.

(2) Коэффициент самоокисления:

Коэффициент самоокисления является коэффициентом, который применяют при вычислении количества отработанного ила, и является отношением ила, уменьшенного посредством самоокисления, следующего из уничтожения в иле себе подобных в день относительно общей суммы ила в резервуаре полного окисления. В случае активного ила коэффициент самоокисления составляет в целом приблизительно 0,02 (в день), хотя он может изменяться в зависимости от, например, условия эксплуатации. Там, где применяют носитель в аэрируемом резервуаре, ил имеет тенденцию к уменьшению по сравнению с таковым активного ила, в целом имея коэффициент самоокисления в пределах диапазона 0,05-0,1 (в день).

Коэффициент самоокисления определяют путем ввода активного ила или ила, заданной концентрации ила, в аэрируемом резервуаре, в котором применен носитель, в градуированный цилиндр объемом 1 л, измерением концентрации ила, каждый, после прохождения заданного отрезка времени в аэробных условиях, и делением количества ила, уменьшенного за отрезок прошедшего времени, на исходное количество ила.

Коэффициент самоокисления ила, содержащегося в воде, отработанной из аэрируемого резервуара, изменяется в зависимости от свойства воды, отработанной таким образом, объема нагрузки по БПК аэрируемого резервуара, вида и свойства примененного носителя, температуры, pH и так далее. Что касается вида и свойства носителя, было найдено, что они имеют тенденцию значительно изменяться в зависимости от размера пор, присутствующих на поверхности носителя. Что касается размера пор, присутствующих на поверхности носителя, то размер пор определяют как d мкм или менее, когда площадь пор определенного размера пор (d мкм) или менее, измеренная посредством электронного микроскопического наблюдения, занимает 70% или более полной площади поверхности пор. Отработанная вода, которая имеет коэффициент самоокисления, как определено в настоящем изобретении, может быть определена путем оценки с применением носителей, имеющих соответствующие размеры пор не более 10 мкм, не более 20 мкм, не более 50 мкм и не более 100 мкм во время пробных экспериментов, проводимых при определенном объеме нагрузки по БПК. При осуществлении настоящего изобретения применение носителя, имеющего размер пор не более 50 мкм и, более предпочтительно, не более 20 мкм, является предпочтительным. Причина этого не ясна, но, по-видимому, с этим близко связано население микробами, которые удерживаются на носителе.

Относительно объема нагрузки по БПК (часто выражаемого посредством объема нагрузки по s-БПК) аэрируемого резервуара, было найдено, что, где применяют подходящий носитель, есть тенденция увеличения коэффициента самоокисления с увеличением объема нагрузки по БПК. Что касается объема нагрузки по БПК, является предпочтительным, чтобы в терминах устойчивости резервуара, резервуар эксплуатировали при объеме нагрузки по БПК 2-3 (кг/м³ в день). В результате пробных экспериментов, проводимых в вышеописанных условиях, является предпочтительным, чтобы в результате коэффициент самоокисления не попадал в диапазон, определенный настоящим изобретением, резервуар последовательно эксплуатируют при условиях 3-4, 4-5 и более 5 (кг/м³ в день).

Относительно температуры. Температуру с диапазонами 3-40°C, предпочтительно 10-35°С и, более предпочтительно, 20-30°С применяют в терминах биологической активности. Кроме того, что касается значения pH, в терминах биологической активности, то значение pH может быть применено соответственно в диапазоне 3-9, предпочтительно 4-8, более предпочтительно, 6-8 и, наиболее предпочтительно, 6-7.

Способы, применяемые для увеличения коэффициента самоокисления ила, содержащегося в отработанной воде из аэрируемого резервуара до значения, равного или большего 0,05 (в день), зависят от свойства обрабатываемой сточной воды, и поэтому, при осуществлении обработки сточной воды в соответствии с настоящим изобретением, подходящие условия, в которых выполняют данную обработку сточной воды, изменяются. Соответственно, пробные эксперименты должны быть выполнены так, чтобы объем нагрузки по БПК аэрируемого резервуара, вид применяемого носителя, размер присутствующих пор, особенно на поверхности носителя, температура и значение pH фактора, были подобраны в зависимости от свойства обрабатываемой сточной воды.

(3) Резервуар полного окисления:

Концентрация ила в резервуаре полного окисления изменяется согласно режиму твердо-жидкостного разделения, которое происходит в последующей стадии. В случае твердо-жидкостного разделения, осуществляемого в отстойном резервуаре, концентрация ила в резервуаре полного окисления находится, хотя в частности не ограничена им, предпочтительно, в диапазоне 3000-6000 мг/л и, более предпочтительно, выше 6000 мг/л. С другой стороны, в случае твердо-жидкостного разделения, осуществляемого путем фильтровальной системы, такой как, например, мембранная фильтрация или песчаная фильтрация, концентрация ила в резервуаре полного окисления находится, предпочтительно, в диапазоне 6000-10000 мг/л и, более предпочтительно, выше 10000 мг/л, чтобы уменьшить емкость резервуара полного окисления. При осуществлении настоящего изобретения в резервуаре полного окисления скорость роста ила и скорость самоокисления ила уравновешены друг другом посредством аэрирования ила при малой загрузке ила, чтобы, таким образом, предотвратить быстрое увеличение ила и, следовательно, достичь обработки сточной воды с минимизированным извлечением избыточного ила. Нужно отметить, что условие, при котором извлечение избыточного ила минимизировано, означает условие, при котором MLSS в резервуаре полного окисления является существенно постоянным, верхняя граница раздела ила в отстойном резервуаре, в который отрабатываемая вода поступает из резервуара полного окисления, не поднимается существенно, и извлечение ила не имеет необходимости длиться более одного дня. В качестве примера, если количество ила, который увеличивается ежедневно, меньше 1% от общей суммы ила в резервуаре полного окисления, можно сказать, что извлечение избыточного ила минимально.

(4) Коагулянт:

Коагулянт, применяемый при осуществлении настоящего изобретения, предназначен для улучшения осаждения ила, получаемого в аэрируемом резервуаре и также для увеличения концентрации ила в резервуаре полного окисления. Добавление коагулянта выполняют одним из двух способов, в которых предоставлен резервуар для реакции коагулянта на стадии между аэрируемым резервуаром и резервуаром полного окисления или между резервуаром полного окисления и оборудованием для твердо-жидкостного разделения таким образом, что коагулянт добавляют непосредственно в резервуар для реакции коагулянта, или коагулянт добавляют непосредственно в резервуар полного окисления. Количество добавляемого коагулянта, предпочтительно, имеет значение, достаточное для возможности SVI ила в резервуаре полного окисления достигать не более 200 мл/г.

(5) Оборудование для твердо-жидкостного разделения:

Оборудование для твердо-жидкостного разделения, применяемое при осуществлении настоящего изобретения, может быть отстойным резервуаром или фильтровальным оборудованием, таким как, например, мембранный фильтр, песчаный фильтр или волокнистый фильтр, каждый из которых может иметь вид, известный в области техники. Там, где применяют отстойный резервуар в качестве оборудования для твердо-жидкостного разделения, условия эксплуатации, включая, например, удельную нагрузку и время удержания, могут быть идентичны применяемым при осуществлении обычного способа очистки активным илом.

Один пример потока обработки сточной воды в соответствии с настоящим изобретением показан на фиг.1, который предназначен для снижения БПК. В этой системе, чтобы воспроизвести аэрируемый резервуар 1 по возможности наиболее компактно, объем нагрузки по БПК растворенных веществ в аэрируемом резервуаре 1, предпочтительно, равен или выше 1 кг/м³ в день. Термин "БПК растворенных веществ", в отношении вышеуказанного, представлен посредством БПК, получаемого измерением фильтрата после фильтрации с мембранным фильтром, имеющим поры размером 0,45 мкм, и обозначает БПК после удаления микробов. БПК растворенных веществ может быть часто выражен посредством "s-БПК" в последующем описании. Чем выше объем нагрузки по БПК растворенных веществ, тем более компактным может быть собран аэрируемый резервуар 1. Путем выбора подходящего вида и коэффициента заполнения носителя резервуар можно эксплуатировать при нагрузке 2 кг/(м³ в день) или выше или нагрузке 5 кг/(м³ в день) или выше. Производительность по БПК растворенных веществ в аэрируемом резервуаре 1, предпочтительно, равна или выше 90%. Загрузка ила по БПК в резервуаре 3 полного окисления, в котором ил может быть уменьшен в объеме в аэробных условиях, предпочтительно, равна или ниже 0,05 кг БПК/(кг SS в день).

В настоящем изобретении сточную воду, обрабатываемую в аэробных условиях в аэрируемом резервуаре 1, вводят в резервуар 3 полного окисления, и коагулянт затем добавляют к такому резервуару полного окисления 3, в котором может быть применен любой коагулянт, который может быть применен в стандартной обработке воды. В качестве примера неорганического коагулянта, который может быть применен при осуществлении настоящего изобретения, могут быть перечислены сульфат алюминия, хлорид полиалюминия (PAC), сернокислое железо, сульфат железа, хлорид железа, хлорированный купорос, алюминат натрия, аммониевые квасцы, калиевые квасцы, гидроксид кальция, оксид кальция, кальцинированная сода, карбонат натрия, оксид магния и железо-силикатный полимер.

Для органического (полимерного) коагулянта, который может быть применен при осуществлении настоящего изобретения, могут быть перечислены полиакриламид, альгинат натрия, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, полиакрилат натрия, сополимер малеиновой кислоты, водорастворимый анилин, политиомочевина, полиэтиленимин, четвертичная аммонийная соль, поливиниловые пиридины, полиоксиэтилен и щелочной раствор крахмала. Коагулянт, состоящий из двух или более указанных веществ, также может быть применен при осуществлении настоящего изобретения.

Относительно количества добавляемого коагулянта, никакое коагулирующее действие не будет возможно там, где его количество мало, а где его количество большое, твердый компонент будет образовывать избыточный ил, в конечном итоге, приводя к извлечению существенного количества ила. В качестве примера, в системе, в которой применен отстойный резервуар 5, коагулянт добавляли до момента, когда SVI, который является индексом осаждения ила, достиг значения, равного или меньшего 200 мл/г. Добавление коагулянта может быть выполнено согласно либо периодическому способу добавления, при котором добавление коагулянта продолжается, пока осаждение ила может быть улучшено, с последующим задерживанием добавления, пока осаждение ила не становится хуже, либо непрерывному способу добавления, при котором постоянно добавляют небольшое количество коагулянта.

Поскольку некоторые коагулянты требуют определенного значения pH и диапазона температуры для наблюдения коагуляции и могут вызывать изменение значения pH при добавлении, соответственно, предпочтительно проводить контроль качества воды для приведения значения pH для коагуляции, как требуется.

Когда микробам позволяют подвергаться самоокислению в резервуаре 3 полного окисления, нитрат азота и/или нитрит азота, получаемый из микроба, образуется и затем выносится обработанной сточной водой из отстойного резервуара 5. Для уменьшения количества нитрата азота и/или нитрита азота там, где обработку сточной воды в аэрируемом резервуаре 1 проводят с целью снижения БПК, могут быть применены денитрифицирующий резервуар и нитрифицирующий резервуар в стадии, предшествующей или последующей за резервуаром 3 полного окисления, и обработанная сточная вода, выходящая из нитрифицирующего резервуара или резервуара 3 полного окисления, может быть возвращена в денитрифицирующий резервуар. Кроме того, там, где обработку сточной воды в аэрируемом резервуаре 1 проводят с целью снижения азота, обработанная сточная вода может быть возвращена в денитрифицирующий резервуар. Поток для снижения азота не является, в частности, ограниченным при осуществлении настоящего изобретения, и любой известный способ может быть применен, такой как, например, способ по Wuhmann, в котором нитрифицирующий резервуар и денитрифицирующий резервуар устроены последовательно в этом порядке, и способ по Bernard, в котором, в то время как денитрифицирующий резервуар и нитрифицирующий резервуар устроены последовательно в этом порядке, сточную воду возвращают из нитрифицирующего резервуара в денитрифицирующий резервуар и органическое вещество, такое как метанол или подобное, добавляют в качестве источника питания для денитрифицирующих бактерий. Комбинация тех способов также может быть применена. В качестве примера, ил может быть приведен в контакт с нитрифицирующими бактериями в нитрифицирующем резервуаре в аэробных условиях при нагрузке ила по БПК, равной или менее 0,08 кг БПК/(кг MLSS в день), и стадию, при которой ил подвергается самоокислению, и стадию полного окисления проводят в одном и том же резервуаре.

Разделительная мембрана, которая может быть применена при осуществлении настоящего изобретения, может быть не всегда ограничена определенной формой, но может иметь любую подходящую форму, выбранную из мембраны с полыми волокнами (половолоконная мембрана) трубчатой мембраны и плоской мембраны, и там, где применяют половолоконную мембрану, может быть получена относительно большая площадь мембраны на единичную емкость мембраны, и фильтровальное устройство может быть уменьшено в размере.

Кроме того, разделительная мембрана, которая может быть применена при осуществлении настоящего изобретения, не всегда ограничена видом материала, из которого выполнена. Мембрана, выполненная из, например, органического полимерного материала, такого как, например, полиолефин, полисульфон, полиэфирсульфон, сополимер этиленвинилового спирта, полиакрилонитрил, ацетат целлюлозы, фторид поливинилидена, политетрафторэтилен, сложный полиэфир метакрилата, сложный полиэфир или полиамид, или мембрана, выполненная из неорганического материала, такого как керамика, может соответственно быть применена с учетом, например, условия применения и желаемой эффективности фильтрования. Определенно, мембрана, выполненная из гидрофильного материала, такого как полисульфоновая смола, гидрофилизированная смолой поливинилового спирта, полисульфоновой смолы с добавлением гидрофильного полимера, смолы поливинилового спирта, смолы полиакрилонитрила, ацетатцеллюлозной смолы или полиэтиленовой смолы, которую гидрофилизировали, предпочтительно, применяют из-за высокогидрофильного свойства, достаточного для минимизирования закрепления SS компонентов и усиления разделения прикрепленных SS компонентов, но мембрана из полых волокон, выполненная из любого другого материала, также может быть применена. Там, где применяют органический полимерный материал, он может быть применен и может быть сополимером множества полимеров или смешанным материалом, состоящим из множества материалов.

Там, где органический полимерный материал применяют в качестве материала для разделительной мембраны, способ изготовления определенно не ограничен, в частности, одним определенным способом, но способ, отобранный соответственно из любых известных способов, может быть применен с учетом характеристик материала и желаемой формы и эффективности применяемой разделительной мембраны.

Размер пор разделительной мембраны, которая может быть применена при осуществлении настоящего изобретения, предпочтительно, не более 5 мкм с учетом эффективности разделения между илом и водой. Размер пор разделительной мембраны в диапазоне 0,1-3 мкм является более предпочтительным. Размер пор, указанный выше и в дальнейшем, определяют как размер частицы конкретного эталонного материала, при размере которой 90% частиц эталонного материала устраняются посредством фильтрования разделительной мембраны. Эталонный материал имеет известный размер частиц и может быть выбран из различных материалов, таких как, например, коллоидный кварц, эмульсия или латекс. Размер пор является, предпочтительно, однородным в разделительной мембране. В случае ультрафильтрационной мембраны, хотя размер пор не может быть определен на основе размера частиц эталонного материала, вида, обсужденного выше, но при сходном измерении с применением белка, имеющего известную молекулярную массу, ультрафильтрационная мембрана, имеющая предельное значение молекулярной массы более 3000, может быть, предпочтительно, применена.

При осуществлении настоящего изобретения разделительную мембрану применяют для фильтрации в модульном виде. В зависимости от формы разделительной мембраны способ фильтрации, условия фильтрования, способ очистки мембраны может быть выбран соответственно любой вид модуляризации, и половолоконный мембранный модуль может быть построен путем крепления одного или множества мембранных элементов. Например, для мембранного модуля, с применением мембран из полых волокон, мембранный модуль, в котором от нескольких десятков до приблизительно сотен тысяч мембран из полых волокон связывают вместе, сгибают для представления в целом U-образной конфигурации и затем размещают в пределах модуля, мембранный модуль, в котором один конец связки полых волокон скрепляют подходящим скрепляющим элементом, мембранный модуль, в котором связку нитей полых волокон соответственно закрепляют на одном конце посредством подходящих закрепляющих элементов в оставшемся положении, не связанном на одном конце вместе (в свободном состоянии), и мембранный модуль, в котором противоположные концы связки полых волокнистых нитей оставляют открытыми, могут быть применены. Кроме того, настоящее изобретение не подразумевается ограниченным определенной формой, и мембранный модуль может представлять собой, например, цилиндрическую форму или экраноподобную форму.

В то время как эффективность фильтрации имеет тенденцию к снижению, поскольку разделительная мембрана забивается, разделительная мембрана может быть регенерирована при физической или химической очистке. Условия регенерации могут быть соответственно отобраны в зависимости от материала, образующего модуль разделительной мембраны, их формы и/или размер пор применяемой разделительной мембраны. Физический способ очистки половолоконного мембранного модуля может включать, например, обратную промывку мембранного фильтра водой, обратную промывку газом, смывание или пропускание газа, в то время как химический способ очистки может включать способ, в котором разделительный фильтр моют кислотой, такой как соляная кислота, серная кислота, азотная кислота, щавелевая кислота или лимонная кислота, очистки щелочью, такой как гидроксид натрия, очистки окислительным средством, таким как гипохлорит натрия или перекись водорода, или очистки хелатирующим агентом, таким как этилендиаминтетрауксусная кислота, могут быть применены.

Примеры размещения разделительной мембраны и сборки мембранной фильтровальной установки, которая может быть применена при осуществлении настоящего изобретения, показаны на фиг.2-4. Фильтровальная система может быть применена в виде системы, в которой, как показано на фиг.2, мембранный модуль (мембрана, фильтровальное устройство) 7 или подобный, включающий разделительную мембрану, размещен снаружи резервуара 3 полного окисления, и сырую воду, содержащую ил, подают в мембранный модуль 7 или подобный для полной фильтрации, системы, в которой как показано на фиг.3, мембранный модуль 7 или подобный, включающий разделительную мембрану, размещен снаружи резервуара 3 полного окисления, и сырая вода, содержащая ил, циркулирует так, что часть сырой воды может быть отфильтрована, и системы, в которой, как показано на фиг.4, мембранный модуль 7 или подобный, включающий разделительную мембрану, погружают в резервуар 3 полного окисления, и сырую воду, содержащую ил, откачивают посредством этого для фильтрации. Кроме того, в зависимости от размещения резервуара 3 полного окисления и мембранного модуля 7 разность водяного столба может быть применена вместо нагнетательного насоса или откачивающего насоса. Нужно отметить, что система, показанная на фиг.3, имеет такие преимущества, как возможность эксплуатации системы при высоком проникающем потоке и малая площадь поверхности разделительной мембраны, но имеет такой недостаток, как требование большой энергии для циркуляции сырой воды, содержащей ил. С другой стороны, система, показанная на фиг.4, имеет такие преимущества, как малое пространство для инсталляции и небольшая требуемая энергия, но имеет такой недостаток, что проникающий поток в целом является достаточно низким, чтобы требовать большой площади мембранной поверхности. Кроме того, там, где применяют систему, в которой разделительная мембрана погружена в резервуар 3 полного окисления, и фильтрацию выполняют посредством применения откачивания или разности столба воды, как показано на фиг.4, мембранный модуль 7 или подобный, включающий разделительную мембрану, помещают на верх распространяющего воздух устройства так, чтобы засорение мембраны могло быть подавлено применением действия очистки мембранной поверхности распространяемым воздухом. Оборудование для обработки сточной воды может быть недавно установленным для цели настоящего изобретения, но любое существующее оборудование для обработки сточной воды может быть модернизировано.

Благодаря настоящему изобретению эксплуатация с минимизированным количеством избыточного отработанного ила сопровождается компактным оборудованием.

В дальнейшем настоящее изобретение будет продемонстрировано посредством некоторых примеров. Нужно отметить, что следующие физические параметры, на которые делается ссылка в следующих примерах и сравнительных примерах, измеряют согласно конкретным способам оценки, на которые там делается ссылка.

(Коэффициент снижения БПК)

Измерив БПК сырой воды, подаваемой в испытательный резервуар, и БПК растворенных веществ в слитой воде, коэффициент снижения БПК вычисляли с применением следующего уравнения:

Коэффициент снижения БПК =

{(БПК сырой воды)-(БПК растворенных веществ отработанной воды)}/(БПК сырой воды)×100

(SS)

После того, как измерили объем отработанной воды, сточную воду фильтровали через фильтр 0,45 мкм и затем высушивали. Массу фильтра до обработки вычитали из массы высушенного фильтра для получения массы твердого компонента и затем делили на объем отработанной воды для преобразования в концентрацию.

(Коэффициент преобразования ила)

Коэффициент преобразования ила вычисляют из количества БПК, обработанного в испытательном резервуаре, и количества SS, выработанного в испытательном резервуаре.

Коэффициент преобразования ила (%) =

(количество SS)/(количество сниженного БПК)×100

(количество извлеченного ила)

Описана сухая масса количества извлеченного ила.

Пример 1:

(Предварительный эксперимент)

100 мл гелевого носителя ацеталированного поливинилового спирта, имеющего размеры пор не больше 20 мкм, загружали в испытательный резервуар емкостью 1000 мл, и химическую сточную воду A подавали в испытательный резервуар в таком количестве, чтобы можно было установить объем нагрузки по БПК 3,5 кг/(м³ в день). Из концентрации SS в сточной воде, измеренной в то время, когда коэффициент снижения БПК в испытательном резервуаре достигал 95% или выше, получаемый коэффициент преобразования ила составлял 10%. После этого SS помещали в градуированный цилиндр емкостью 1 л и последовательно определяли коэффициент самоокисления по отношению к зависимому от времени изменению концентрации ила при аэробных условиях. Коэффициент самоокисления, измеренный таким образом, составлял 0,082 (в день).

(Контрольный эксперимент)

В соответствии с потоком, показанным на фиг.1, и на основе коэффициента преобразования ила и коэффициента самоокисления, определенных согласно предварительному эксперименту, на который была сделана ссылка выше, проводили эксперимент для обработки 400 м³ в день химической сточной воды А с применением оборудования для обработки сточной воды, включая аэрируемый резервуар 1, имеющий емкость 230 м³, резервуар 3 полного окисления, имеющий емкость 100 м³, и отстойный резервуар 5, имеющий емкость 50 м³. Гелевый носитель ацеталированного поливин