專利名稱：廢水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有效處理含有有機(jī)物和/或無機(jī)物廢水的廢水處理裝置。尤其是，本發(fā)明涉及一種緊湊的廢水處理裝置，它由包括加入有固定化微生物載體顆粒的一個(gè)反硝化池和/或一個(gè)硝化池的至少一個(gè)廢水處理池和一個(gè)膜組件構(gòu)成，一個(gè)包括用于分解和除去廢水中含有的有機(jī)物和/或無機(jī)物的至少一個(gè)廢水處理池的廢水處理裝置，在這個(gè)裝置中，將微生物固定化到縮醛聚乙烯醇水凝膠上形成的載體加入到所述的廢水處理池中。
按照慣例，一種含有氮的有機(jī)廢水，比如農(nóng)場(chǎng)農(nóng)村的廢水，家庭使用的廢水，城市污水，養(yǎng)魚廢水，以及多種工業(yè)廢水，通常按照用于凈化污染水的活性污泥法，使用好氧微生物和厭氧微生物進(jìn)行處理。例如，如

圖12所示，廢水1流入?yún)捬鯙V池32，接著，在好氧濾池33中的好氧條件下，通過硝化細(xì)菌進(jìn)行BOD成分的氧化和含氮物質(zhì)的硝化，從好氧濾池33中流出的一部分處理過的水循環(huán)到厭氧濾池32，通過反硝化細(xì)菌在厭氧條件下進(jìn)行反硝化反應(yīng)和除氮，從好氧濾池流出的剩余水中，污染污泥在沉淀池34中沉淀和分離，然后，排放上清液26。
就傳統(tǒng)的活性污泥法來說，廢水在曝氣池中的停留時(shí)間設(shè)計(jì)為6-8小時(shí)，然而，近來隨著工業(yè)的發(fā)展和生活的變化，廢水量趨于升高，因此當(dāng)大量廢水按照活性污泥法使用傳統(tǒng)的廢水處理池進(jìn)行處理時(shí)，由于廢水的停留時(shí)間變短，而產(chǎn)生了反?，F(xiàn)象，比如污泥膨脹，使廢水不能進(jìn)行滿意地處理。因此，為了適應(yīng)大量廢水的處理，需要一個(gè)新裝置，這樣就需要大量的土地和昂貴的基建費(fèi)用。
相反，在氮的去除方面，傳統(tǒng)的除氮方法是通過把水按順序引入反硝化池和硝化池進(jìn)行處理，回流和循環(huán)一部分從硝化池中流出的硝化后的水到反硝化池，并把剩余的硝化后的水送到最終沉淀池，或者使用下列處理方法，通過把水按順序引入硝化池和反硝化池，并把從反硝化池中流出的所有反硝化后的水送到最終沉淀池。這時(shí)，在硝化池中，克氏氮被氧化成亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮，在反硝化池中，亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化成氣體氮而被去除。但是，在這些方法中，通常采用活性污泥法通過硝化和反硝化來除氮。
甚至還可以通過這樣一種除氮方法對(duì)廢水進(jìn)行處理，流入的廢水在硝化池和反硝化池中的總停留時(shí)間需要12-24小時(shí)，因此在一個(gè)僅為了去除BOD的傳統(tǒng)污水處理廠中，水的停留時(shí)間設(shè)計(jì)為約6-8小時(shí)，而這個(gè)停留時(shí)間是不夠的，且不能很好的進(jìn)行除氮。為了適應(yīng)大量的廢水處理，采用以上提到的相同方式，需要一種新的處理裝置，這樣就需要大量的土地和昂貴的基建費(fèi)用。
相反，為了縮短處理時(shí)間，并使處理穩(wěn)定并達(dá)到一個(gè)高水平，為了提高廢水處理池中的微生物濃度，和提高微生物的停留時(shí)間，已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種使用微生物載體進(jìn)行處理的方法和裝置，作為這種方法的一個(gè)例子，日本專利特開昭59-16516，公開了一種流化床生物處理方法，和由此構(gòu)成的通過流動(dòng)載體來去除廢水中含有的有機(jī)物質(zhì)的裝置，日本專利特開昭63-52556，公開了一種廢水生物處理方法，通過把廣泛固定有活性污泥的載體加到廢水處理池中的聚合載體上，使它們?cè)诤醚醯臈l件下進(jìn)行接觸。
作為另一個(gè)例子，日本專利特開平1-37988、日本專利特愿平2-7716、日本專利特愿平4-310298、日本待審查的專利特愿平7-68282和日本待審查的專利特愿平7-68287都公開了一種通過把廣泛固定有反硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的載體加到厭氧濾池和好氧濾池中的聚合載體中來處理廢水的方法和裝置。
在近幾年，通過把其上附著并繁殖有微生物的載體加到處理池中，而使廢水處理裝置緊湊已經(jīng)引起關(guān)注。因此已經(jīng)研制出作為載體的顆粒，比如多種陶瓷和塑料和蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。作為用于廢水處理中的載體，需要提高含水量，相對(duì)于氧氣和基質(zhì)具有優(yōu)良的滲透性，提高對(duì)有機(jī)物的親合力。基于這個(gè)考慮，已經(jīng)知道一種可采用多種方法制得的水凝膠，比如，一種通過把聚乙烯醇水溶液(下文，聚乙烯醇簡稱PVA)加入一種模型中(見日本待審查的專利特愿昭58-36630)，以后對(duì)凝固部分進(jìn)行部分脫水，一種通過使PVA水溶液與飽和的硼酸水溶液相接觸，形成凝膠的方法(“日本污水工程學(xué)會(huì)期刊”，Vol.23，p41(1986)；“水和廢水雜志”，Vol.30，p36(1986))，一種通過將PVA和藻朊酸鈉的混合水溶液與氯化鈣水溶液相接觸，以后解凍凝固部分，以便進(jìn)行球化處理的方法(日本待審查的專利特愿昭64-43188)，以及一種通過甲醛的縮醛化反應(yīng)的方法(日本待審查的專利特愿平7-41516)。
相反，隨著膜分離技術(shù)的發(fā)展，為了提高處理后水的水質(zhì)，使用分離膜的頻率不斷增高。作為一個(gè)例子，日本專利特開昭64-5960，公開了一種廢水處理裝置，通過把中空纖維膜組件與處理池的底表面連接起來進(jìn)行過濾處理，日本專利特開昭64-9071，公開了一種廢水處理裝置，通過在處理池上面安裝一個(gè)中空纖維膜組件來進(jìn)行過濾處理。
另外，對(duì)一種通過循環(huán)待處理水來有效進(jìn)行廢水處理的系統(tǒng)也進(jìn)行了考慮，日本專利特開昭64-9074，公開了一種廢水處理裝置，結(jié)構(gòu)是在包括厭氧濾池和在曝氣構(gòu)件上有膜組件的好氧濾池的廢水處理池中，來自好氧濾池的一部分處理過的水回流到厭氧濾池中。
然而，無論哪一種方法，由于膜組件在處理池內(nèi)，由聚合載體處理的沉淀污泥容易附著到膜表面和中空纖維膜組件間的部分，因而為了防止膜孔的堵塞，廢水的流量負(fù)荷不能設(shè)定為高值，因此裝置的緊湊化受到了限制。另外，由于沉淀污泥附著到膜表面的幾何效應(yīng)，曝氣引起的空氣振動(dòng)，以及載體顆粒的碰撞，很容易使載體產(chǎn)生破裂和斷裂。
相反，在循環(huán)待處理水的系統(tǒng)中，也公開了一種裝置，其中處理池的出口部分安裝有膜組件，例如，日本專利特開平6-45035，公開了一種廢水處理方法，它包括首先使用反硝化細(xì)菌在生物反應(yīng)器(1)中處理廢液，接著使用BOD氧化菌和硝化細(xì)菌在生物反應(yīng)器(2)中處理，另外把處理過的廢液引入到膜分離裝置，并分別將沒有通過膜的未滲透液和通過膜的滲透液體循環(huán)到所述的生物反應(yīng)器(2)和生物反應(yīng)器(1)中。
另外，在日本待審查的專利特愿平4-200697中，公開了一種處理有機(jī)廢水的裝置，由包括通過流化顆粒狀微生物載體進(jìn)行處理的空氣鼓泡式流化池，和擴(kuò)展式流化池的循環(huán)式有機(jī)處理裝置和超濾膜裝置構(gòu)成，將一部分或全部循環(huán)水從超濾膜裝置擠壓進(jìn)入擴(kuò)展式流化床的底部。
然而，在日本專利特開平6-45035公開的方法中，盡管公開的膜組件在處理池的外部，但含有硝化細(xì)菌的懸浮活性污泥濃度很高，因此缺點(diǎn)仍是膜容易堵塞。另外，在日本待審查的專利特愿平4-200697公開的處理裝置中，盡管擠壓來自超濾裝置的一部分或全部循環(huán)水進(jìn)入擴(kuò)展式流化池(反硝化池)的底部，用這樣的方式使微生物載體不溢流，流量受到限制，但缺點(diǎn)是載體的流動(dòng)性不夠，并且反硝化運(yùn)行惡化。另外，在液體循環(huán)量增高的情況下，池中的溶解氧濃度變高，因此反硝化運(yùn)行惡化。
采用上述膜的每一個(gè)廢水處理裝置在一定程度上可用于使裝置變得緊湊，雖然，在這種裝置中，由于代表著組合凈化池，需要一處明顯緊湊，具有極好的耐久性，并能提高處理水的水質(zhì)的構(gòu)造，但是仍沒有滿足以上幾點(diǎn)的廢水處理裝置。
另外，在廢水處理中，經(jīng)常產(chǎn)生不好的氣味，這作為一個(gè)新的環(huán)境問題已經(jīng)被提出來。在采用載體的傳統(tǒng)廢水處理方法中，盡管廢水處理的運(yùn)行是足夠的，但仍不能去除不好的氣味，因此需要一個(gè)對(duì)策來單獨(dú)提供一個(gè)不好氣味的處理裝置。因此，也考慮到不好的氣味，希望有一種不使裝置變大，且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的載體。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種緊湊且有極好耐久性，處理性能高和膜壽命長的廢水處理裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種緊湊且有極好耐久性和高處理性能的廢水處理裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種緊湊，有極好耐久性和高處理性能，并能適用于產(chǎn)生不好氣味的廢水的廢水處理裝置。
發(fā)明人已急切地進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)上面的目的能由一個(gè)廢水處理裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置包括至少一個(gè)加入固定化微生物的載體顆粒的廢水處理池，和一個(gè)用于過濾從處理池中流出的待處理水的膜組件，該裝置還具有這樣的構(gòu)造，用于回流和循環(huán)沒有通過膜組件的未滲透水進(jìn)入到所述處理池，上面的目的或由一個(gè)加入固定化微生物的縮醛化后的PVA水凝膠的廢水處理裝置來實(shí)現(xiàn)，或使用包括活性碳的固定化微生物載體，由此實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
因此，本發(fā)明的廢水處理裝置包括至少一外加入有固定化微生物的載體顆粒的廢水處理池，用于分解和除去廢水中含有的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)，和一個(gè)用于過濾從所述處理池流出的待處理水的膜組件，該裝置具有這樣的構(gòu)造以便于回流和循環(huán)沒有通過膜組件的未滲透水進(jìn)入到所述處理池。
本發(fā)明的另一方面是一個(gè)加入至少一種固定化有微生物的載體顆粒的廢水處理裝置，包括一個(gè)用于分解和除去廢水中含有的有機(jī)物和/或無機(jī)物的廢水處理池，池中固定化微生物的載體是縮醛化后的PVA水凝膠。
發(fā)明的另一方面是一種廢水處理裝置，其中固定微化生物的載體是在表面和/或內(nèi)部固定微生物的活性碳。
圖1是描述本發(fā)明廢水處理裝置一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
圖2是描述本發(fā)明廢水處理裝置一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中廢水處理池具有這樣結(jié)構(gòu)，以便從廢水的引入側(cè)按順序設(shè)置反硝化池和硝化池。
圖3是描述本發(fā)明廢水處理裝置一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中廢水處理池具有這樣結(jié)構(gòu)，以便從廢水的引入側(cè)按順序設(shè)置反硝化池和硝化池，在反硝化池的前方設(shè)置一個(gè)厭氧過濾裝置或一個(gè)第一沉淀池。
圖4是描述本發(fā)明廢水處理裝置一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中廢水處理池具有這樣結(jié)構(gòu)，以便從廢水的引入側(cè)按順序設(shè)置硝化池和反硝化池。
圖5是描述本發(fā)明廢水處理裝置一個(gè)實(shí)施例的視圖，其中廢水處理裝置是一個(gè)緊湊組合式的凈化池。
圖6是描述本發(fā)明廢水處理裝置另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
圖7是描述本發(fā)明廢水處理裝置一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中廢水處理池具有這樣結(jié)構(gòu)，以便從廢水的引入側(cè)按順序設(shè)置反硝化池和硝化池。
圖8是描述本發(fā)明廢水處理裝置一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中廢水處理池具有這樣結(jié)構(gòu)，以便從廢水的引入側(cè)按順序設(shè)置反硝化池和硝化池，在反硝化池的前方設(shè)置一個(gè)厭氧過濾裝置或一個(gè)第一沉淀池。
圖9是描述本發(fā)明廢水處理裝置一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中廢水處理池具有這樣結(jié)構(gòu)，以便從廢水的引入側(cè)按順序設(shè)置硝化池和反硝化池。
圖10是描述本發(fā)明廢水處理裝置一個(gè)實(shí)施例的視圖，其中廢水處理裝置是一個(gè)緊湊組合式的凈化池。
圖11是描述本發(fā)明廢水處理裝置另一個(gè)實(shí)施例的視圖，其中廢水處理裝置是一個(gè)緊湊組合式的凈化池。
圖12是現(xiàn)有技術(shù)中有機(jī)廢水處理裝置的流程圖。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的廢水處理裝置作詳細(xì)的描述。圖1是描述本發(fā)明廢水處理裝置一個(gè)實(shí)施例的流程圖，廢水處理裝置由加入用于分解和去除廢水中含有的有機(jī)和/或無機(jī)物質(zhì)的固定化微生物載體顆粒的廢水處理池，和膜組件構(gòu)成。廢水處理池由加入固定化反硝化細(xì)菌的載體顆粒，以使其與廢水在厭氧的條件下相接觸的反硝化池，和/或加入固定化硝化細(xì)菌的載體顆粒，以使其與廢水在好氧的條件下相接觸的硝化池構(gòu)成。
在如圖1所示的廢水處理裝置中，含有有機(jī)物和/或無機(jī)物的廢水1流入廢水處理池2中。把固定化微生物的載體顆粒3加入到廢水處理池2中，廢水在厭氧條件或好氧條件下進(jìn)行處理。圖1是一個(gè)在廢水處理池2中設(shè)置有空氣擴(kuò)散器4的實(shí)施例。參考標(biāo)號(hào)5表示用于擴(kuò)散空氣的鼓風(fēng)機(jī)。為了防止固定化微生物的載體流出，最好在廢水處理池內(nèi)設(shè)置格柵6。從廢水處理池2流出的水由泵7按照橫向流的方式引入到膜組件8，沒有通過膜的未滲透水從回流管路9回流并循環(huán)到處理池。未滲透水與滲透水的比率取決于膜的性質(zhì)，盡管不能絕對(duì)確定，但通常約5-10倍。有必要時(shí)滲透過膜的處理過的水還要通過消毒進(jìn)行處理并作為處理過的水10排放。
圖2是描述具有這樣結(jié)構(gòu)實(shí)施例的流程圖，處理池由一個(gè)加入固定化反硝化細(xì)菌的載體顆粒，以使其在厭氧條件下與廢水進(jìn)行接觸的反硝化池11，和一個(gè)加入固定化硝化細(xì)菌的載體顆粒，以使其在好氧條件下與廢水進(jìn)行接觸的硝化池16構(gòu)成，這些處理池從廢水的引入側(cè)按順序設(shè)置，將從硝化池中流出的硝化后的水供給膜組件8，回流并循環(huán)一部分硝化后的水到反硝化池，回流并循環(huán)沒有通過膜組件的未滲透水到硝化池和/或反硝化池。
在如圖2所示的廢水處理裝置中，含有有機(jī)物質(zhì)和/或無機(jī)物質(zhì)的廢水1流入反硝化池11。把固定化反硝化細(xì)菌的載體顆粒12加入到反硝化池11中，在厭氧條件下處理廢水。最好在反硝化池中設(shè)置一塊緩沖板13以防止載體顆粒和污泥流出，使池內(nèi)緩沖板的前底部彎曲是有效的和最好的。在反硝化池11中，由于通過設(shè)置在反硝化池11底部的攪拌裝置14使固定化反硝化細(xì)菌的載體顆粒流化，載體的流化能夠得到足夠的保證，流入的液體不會(huì)超過必需的量，因此能夠增加停留時(shí)間。
接著，反硝化后的水流入硝化池16，在好氧條件下進(jìn)行處理。參考標(biāo)號(hào)4表示空氣擴(kuò)散器，參考標(biāo)號(hào)5表示用于擴(kuò)散空氣的鼓風(fēng)機(jī)，參考標(biāo)號(hào)15表示固定化硝化細(xì)菌的載體顆粒。如以上提到的，在每一個(gè)池中最好設(shè)置一個(gè)格柵，以防止載體顆粒流出。從硝化池16流出的硝化后的水由泵7引入到膜組件8，沒有通過膜的未滲透水從回流管道17回流并循環(huán)到反硝化池和/或硝化池。另外，一部分硝化后的水從硝化后的水回流管道18回流并循環(huán)到反硝化池11中。由于硝化后的水中含有硝酸鹽氮，通過回流一部分硝化后的水到反硝化池并進(jìn)行反硝化處理，可以使廢水得到有效的處理。為了把硝化后的水回流到反硝化池中，可以方便地使用一臺(tái)空氣提升泵(未標(biāo)出)。在這種情況下，如果采用使回流到反硝化池的硝化后的水能夠回流到硝化池這種結(jié)構(gòu)，就能夠很容易控制流量。
根據(jù)待處理廢水的性質(zhì)，最好適當(dāng)改變硝化后的水回流到反硝化池的回流比，然而，通常以約是通過膜組件滲透水的1-5倍運(yùn)行。不能絕對(duì)地確定未滲透水相對(duì)于滲透水的比率，因?yàn)樗Q于膜的性質(zhì)，然而，通常約為5-10倍。另外，回流到反硝化池未滲透水相對(duì)于回流到硝化池未滲透水的回流比要根據(jù)廢水的性質(zhì)適當(dāng)確定，例如，可以是平均的。在下面，本發(fā)明使用膜組件的廢水處理裝置中，它們之間的回流比按照相同的方式設(shè)置，通過膜的處理過的水有必要時(shí)還要進(jìn)行消毒，并作為處理過的水10排放。
在本發(fā)明的廢水處理裝置中，如果在反硝化池的前面設(shè)置一個(gè)進(jìn)行厭氧處理的厭氧過濾裝置或第一沉淀池效果更好。圖3是一個(gè)在反硝化池的前面設(shè)置一個(gè)厭氧過濾裝置19或第一沉淀池20的實(shí)施例。由于硝化后的水中含有硝酸鹽氮，一部分液體回流到厭氧過濾裝置，以致于不給膜組件增加負(fù)荷，進(jìn)行厭氧處理和反硝化處理。這種情況下，如果把膜組件放在硝化池的外部，由于膜壽命趨于延長，因此這是最好的。硝化后的水回流到反硝化池11，或厭氧過濾裝置19，或由回流管道21回流到第一沉淀池20，沒有通過膜組件的未滲透水通過未滲透水回流管道22回流到硝化池16。
按照以上方式，通過回流和循環(huán)處理過的水，固定化載體的作用才能充分地發(fā)揮出來，因此能夠獲得更緊湊的裝置。根據(jù)這個(gè)裝置，由于額外產(chǎn)生的污泥是普通活性污泥法的幾倍，膜組件的污泥負(fù)荷降低，能充分地利用在外部設(shè)置膜組件的長處，因此膜的壽命能夠延長。根據(jù)廢水的性質(zhì)，通常能夠按照任意方式改變硝化池到厭氧過濾裝置的回流率，但是，通常是膜組件中滲透液體的1-5倍，膜組件中未滲透液體到硝化池的回流率約為未處理滲透液體的1-10倍。
在厭氧過濾裝置19中去除廢水中含有的懸浮物質(zhì)，但是，由于厭氧細(xì)菌附著到過濾材料上，同時(shí)在厭氧過濾裝置中也進(jìn)行著厭氧處理，另外，由于循環(huán)一部分硝化后的水，進(jìn)行著一部分反硝化過程，因此與循環(huán)硝化后的水到反硝化池這種情況相比，反硝化池的體積變小了。在厭氧過濾裝置中使用的過濾材料只要能夠去除懸浮物質(zhì)即可，沒有特殊的限制，例如，能使用纖維、塑料和模制產(chǎn)品。過濾材料最好有一個(gè)小的壓力損失，并附著大量的微生物，最好使用網(wǎng)格型的模式構(gòu)造。
在圖3中，在使用厭氧過濾裝置的情況下，廢水1首先引到厭氧過濾裝置19，去除懸浮物質(zhì)。在厭氧過濾裝置19中，按照以上提到的，由于厭氧細(xì)菌附著到過濾材料上，同時(shí)也進(jìn)行著厭氧處理。在本發(fā)明的廢水處理裝置中，第一沉淀池可以設(shè)置在反硝化池的前面。在這種情況下，廢水1引到第一沉淀池20中，廢水中含有的懸浮物質(zhì)在此初步進(jìn)行沉淀。
圖4是一個(gè)由硝化池和反硝化池構(gòu)成的廢水處理池的實(shí)施例，它們從廢水的引入側(cè)按順序設(shè)置。在這種情況下，需要向反硝化池提供用于反硝化細(xì)菌繁殖的有機(jī)碳源。在近幾年，同時(shí)將要發(fā)展處理人便和家用廢水的組合處理，然而，不僅BOD成份的處理，而且去除防止水域富營養(yǎng)化的氮都將成為一個(gè)大問題。本發(fā)明的廢水處理裝置解決了這個(gè)問題，使設(shè)備占據(jù)的空間變小，因此最好使用組合式凈化池。圖5是一個(gè)把圖3中的廢水處理裝置整體上組合成一個(gè)組合式凈化池的實(shí)施例。圖5是在硝化池的外部設(shè)置膜組件，并通過泵把硝化后的水壓入膜組件的實(shí)施例，然而，當(dāng)然可以采用真空過濾或重力過濾。省略對(duì)用于向硝化池?cái)U(kuò)散空氣的鼓風(fēng)機(jī)的說明。
把固定化微生物比如反硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的載體加到反硝化池和/或硝化池，但是，由于使用這樣一種載體，SS組份負(fù)荷減小，作為一種固定化反硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌載體的微生物，能夠列舉出的有乙烯醇樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯酰胺樹脂、烯脂、苯乙烯樹脂、聚氨基甲酸酯樹脂、多糖、聚醚和多孔無機(jī)化合物，其它例子包括固結(jié)成的聚合物凝膠比如PVA、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、藻朊酸鈣、角叉膠、瓊脂和光固化樹脂、活性碳、聚氨基甲酸酯泡沫材料、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、纖維素衍生物和聚酯。
作為一種載體，在附著有細(xì)菌的情況下，考慮到BOD的去除性能、硝化性能和反硝化性能，最好使用聚合物水凝膠，在使用水凝膠的情況下，水凝膠通過處理池中的流化作用與膜表面相接觸，可提高凈化膜表面的效果。在它們當(dāng)中，由于PVA水凝膠在載體的表面和內(nèi)部有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，微生物很容易生存，并且由于具有很好的捕獲有機(jī)物能力和機(jī)械強(qiáng)度，所以它是最好的。另外，由于當(dāng)PVA的聚合反應(yīng)平均度和/或皂化度升高時(shí)，PVA濃度降低，凝膠水分升高，因此由于微生物的存活能力提高，所以它是最好的?？紤]到以上幾點(diǎn)，PVA的聚合度平均度最好等于或大于1000，特別是等于或大于1500更好。另外，PVA的皂化度最好等于或大于95mol％，特別優(yōu)選的是等于或大于98mol％。
由于考慮到載體的強(qiáng)度，PVA濃度最好設(shè)置為高值，考慮到微生物的存活力，最好設(shè)置為低值，最好設(shè)置為1wt％到40wt％，設(shè)置為3wt％到20wt％更好。
為了防止PVA的洗脫和損耗，最好對(duì)PVA縮醛化。作為一種縮醛化劑，其例子包括甲醛溶液、戊二醛、乙二醛、對(duì)苯二醛和ω，ω′-壬二醇。這種縮醛化的PVA的最好例子是聚乙烯醇縮甲醛。當(dāng)縮醛度太低時(shí)，防水性降低，當(dāng)縮醛度太高時(shí)，疏水性升高，導(dǎo)致微生物的存活力降低，縮醛度最好是10-60mol％，縮醛度為20-55mol％時(shí)更好。
作為一種縮醛化用的酸，可以使用的酸比如硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、醋酸和草酸，酸式鹽比如硫酸氫鈉和硫酸氫銨，然而，在醛化合物和酸存在的條件下，由于有可能出現(xiàn)水凝膠過多的膨脹和溶解，可以向縮醛化液體中加入具有絮凝PVA作用的硫酸鈉作為一種抑制劑。
在不防止PVA縮醛化的范圍內(nèi)，可以添加例如造型助劑比如藻朊酸鈉，角叉膠和硼酸，以及進(jìn)行兩種或多種聚合物相分離的單價(jià)或多價(jià)的陰離子比如碳酸根離子、碳酸氫根離子、硫酸根離子和磷酸根離子。由于縮醛化PVA凝膠具有不規(guī)則結(jié)構(gòu)的表面，并且從表面到中心部分方向上有手指狀空隙，有利于微生物的生存。
用于本發(fā)明的縮醛化PVA水凝膠分子內(nèi)有羥基，說明具有親水性，因此微生物的存活力升高。把縮醛化PVA水凝膠加入到在好氧條件下用于處理有機(jī)廢水的處理池，和在厭氧條件下進(jìn)行生物反硝化的反硝化池，和/或在好氧條件下進(jìn)行生物硝化的硝化池，以致于有效地附著、結(jié)合待處理水中的微生物，并固化到載體的外表面和內(nèi)部。由于縮醛化PVA水凝膠具有這樣的結(jié)構(gòu)，以致于池內(nèi)微生物的附著，組合和固定化達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其比重為1.00-1.05，使其能在池內(nèi)均勻地流化，因此最好考慮比重。
從縮醛化液體中分離出縮醛化PVA水凝膠載體，并在比如沖洗和中和處理后，成為一種能用于廢水處理和脫除臭味的載體。凝膠載體可以暫時(shí)地干燥。當(dāng)浸入水中時(shí)又變成水凝膠。水分最好高些，濕重標(biāo)準(zhǔn)最好為50-99％，60-98％更好。測(cè)量濕重標(biāo)準(zhǔn)中水含量的方法是這樣進(jìn)行的，把載體浸入溫度為25℃的水中24小時(shí)或更長，可以測(cè)得除了表面附著水以外的載體的重量(濕重)，載體在105℃下干燥4小時(shí)以后，測(cè)得一個(gè)重量(干重)。濕重標(biāo)準(zhǔn)中的水含量表示為(濕重—干重)/濕重×100％。
最好水凝膠是由具有由直徑為0.1-50μm的纖維成品編織形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的表層PVA水凝膠，它已經(jīng)在日本專利申請(qǐng)9-342047中申請(qǐng)。這種水凝膠相當(dāng)于具有由最少10個(gè)(個(gè)/表面上的1-mm長度)平均直徑為10-100μm、深度為10-100μm的凹槽構(gòu)成的表面，且水含量按重量計(jì)最少為50％的縮醛化PVA水凝膠。生產(chǎn)水凝膠的方法在以上提到的說明中已作詳細(xì)描述，然而，例如，通過準(zhǔn)備由具有平均聚合度1700，皂化度99.8mol％的8wt％PVA，1wt％的藻酸鈉和0.3wt％的碳酸氫鈉組成的混合水溶液，把水溶液加入到0.1mole/升的氯化鈣中，可以得到球形產(chǎn)品，然后，通過浸入在由20g/l的甲醛、200g/l的硫酸和100g/l的硫酸鈉組成的縮醛化水溶液中，可以得到產(chǎn)品。
載體的形狀不作具體的限定，可以使用按照最佳方式模制的形狀比如纖維形、塊形、膜形、圓柱形、中空?qǐng)A柱形、球形和圓盤形。然而，考慮到載體的流化作用最好使用球形。
由于活性碳不僅具有良好的吸收和除去抑制有機(jī)物質(zhì)分解的性能，和本來所具有很好的除臭性能，而且通過使微生物附著到活性碳上并在其上生長，使其有具有BOD去除性能、反硝化性能和硝化性，所以它是一種優(yōu)選的載體。當(dāng)活性碳用作一種載體時(shí)，借助于微生物，通過分解和除去由活性碳吸收的有機(jī)物質(zhì)，對(duì)活性碳進(jìn)行再生，因此吸附性能能夠維持很長一段時(shí)間，而且SS組份的負(fù)荷降低。另外，活性碳具有很好的持久性和耐磨及抗磨性。如果通過在反硝化池和/硝化池中進(jìn)行懸浮和流化使用，可以提高凈化膜表面的效果。但是，活性碳在流動(dòng)性上與其它水凝膠相比較差。除此之外，活性碳通過突然的流化容易破碎。因此，為了發(fā)揮其高處理性能，最好通過在廢水處理池中沉淀使用。它可以是一種載體，在一部分載體中包括活性碳。
至于活性碳，采用用木炭、煤、焦炭、椰子粉、樹脂和石油瀝青制成的結(jié)構(gòu)。然而，通過一種方法比如氣體活化法，蒸汽活化法和藥物活化法來活化各種天然碳化物，比如木材類、煤類、樹脂類和瀝青類的結(jié)構(gòu)是最好的。作為一種活化方法，通過氯化鋅或磷酸進(jìn)行活化的方法是有效和極佳的。
至于活性碳的質(zhì)量，最好的構(gòu)成是0.10-0.70g/m3的充填比重，最好是0.15-0.60g/m3，比表面300-2800m2/g，最好是600-2500m2/g，孔隙半徑在10nm-500μm范圍內(nèi)，孔隙度0.1-2.5ml/g，最好是0.5-2.0ml/g，并且顆粒直徑為0.1-8mm。在它們當(dāng)中，由于在載體的表面和內(nèi)表面木材組織是網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，微生物很容易附著，且捕獲有機(jī)物質(zhì)和壞味成分的效果很好，因此它是優(yōu)選的。
活性碳經(jīng)過流化容易破碎，因此，為了充分發(fā)揮活性碳的作用，活性碳最好應(yīng)用于固定床式。
廢水頻繁地產(chǎn)生臭味，這種情況下，最好使用包括活性碳的載體。為了生產(chǎn)這種載體，例如，準(zhǔn)備包括載體原材料比如PVA，一種造型助劑比如藻酸鈉和活性碳的混合懸浮液足以形成凝膠。懸浮水溶液的濃度沒有特別的限制，但是，考慮到容易凝膠，通常采用1-40wt％的載體原材料，0.1-5wt％的造型助劑和0.1-5wt％的活性碳。當(dāng)從噴嘴逐滴在氯化鈣水溶液中加入懸浮液時(shí)，就能得到球形凝膠。
活性碳在載體的表面和/內(nèi)部的分布情況沒有特別的限制，但是，當(dāng)然均勻分布最好。當(dāng)載體中活性碳含有率太小時(shí)，除臭效果太低，因此最好采用0.5-5wt％的構(gòu)成。如果PVA凝膠是縮醛化PVA凝膠，由于表面的構(gòu)成不均勻且從表面到中心部分方向有手指狀空隙，不僅表面的活性碳，而且內(nèi)部的活性碳，都能有效地發(fā)揮作用，因此它是優(yōu)選的。
載體原材料中含有的活性碳的質(zhì)量最好具有這樣的構(gòu)造，使其具有0.10-0.70g/m3的充填比重，最好是0.15-0.60g/m3，300-2800m2/g的比表面，最好是600-2500m2/g，孔隙半徑在10nm-1μm范圍內(nèi)的0.1-2.5ml/g的孔隙度，最好是0.5-2.0ml/g，顆粒直徑為1μm-100μm。其中，由于在載體的表面和內(nèi)表面木材組織是網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，微生物很容易附著，且捕獲有機(jī)物質(zhì)和壞味成分的效果很好，因此它是優(yōu)選的。
至于活性碳的形狀，能夠使用各種形狀比如粒狀、粉沫狀和纖維狀，但是，粉沫狀最好，因它能均勻地分布在載體中。作為一個(gè)活性碳的例子，能夠舉出的例子是由Kuraray化工有限公司制成的KURARAYCOAL KW，由Calgon運(yùn)東有限公司制成的F400，由Kureha化工工業(yè)有限公司制成的BAC，及由Toho Rayon有限公司制成的FX-300。
在反硝化池和硝化池中加入固定化反硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的載體顆粒，然而，在每一個(gè)池中可以使用同樣的載體顆粒，或可以使用不同的載體顆粒。例如，有一些情況，比如一種情況是水凝膠如PVA用在反硝化池和硝化池中，一種情況是活性碳用在反硝化池和硝化池中，一種情況是活性碳用在反硝化池中，水凝膠用在硝化池中，一種情況是水凝膠用在反硝化池中，活性碳用在硝化池中，有必要時(shí)相適應(yīng)地執(zhí)行這些情況。反硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌在預(yù)先固定化在載體顆粒上時(shí)，能夠使用，但是，在載體顆粒加入到池中后，通常處于吸附狀態(tài)下也能夠使用。
用于膜組件分離膜的材料只要有強(qiáng)度就足夠了，例如，樹脂比如聚砜類、聚丙烯腈類、聚烯烴類、纖維素類、聚酰胺類、聚脂類、PVA類、聚(甲基)丙烯酸酯類、聚酰亞胺類可作為例子。考慮到分離性能，最好使用微濾膜或超濾膜。
當(dāng)親水性膜或由親水性物質(zhì)制成的膜用于膜組件時(shí)，SS組分很難附著到膜上，并且由于當(dāng)SS組分附著到膜上時(shí)，很容易通過空氣和滲透水反洗除去，所以它是最好的。乙烯醇類樹脂比如PVA是親水性膜的最好例子，另外，可以使用通過制造疏水性樹脂，比如聚砜類和由乙烯醇類樹脂比如PVA制成的親水性聚烯烴類組成的膜。當(dāng)然，在乙烯醇類樹脂縮醛化以后也能夠使用。
任何形狀比如中空纖維和片膜都能用于這些膜，但是，考慮到可操作性和緊湊化，最好使用一種具有中空纖維的結(jié)構(gòu)，比如，最好使用具有內(nèi)徑約200-2500μm的結(jié)構(gòu)。希望的中空纖維膜組件的數(shù)量根據(jù)處理量串聯(lián)或并聯(lián)使用。
膜組件可以以浸入方式在硝化池內(nèi)使用，或放在硝化池的外部使用。如果膜組件以浸入方式在硝化池內(nèi)使用，硝化后的水通常通過真空過濾和重力過濾進(jìn)行處理。如果膜組件設(shè)置在硝化池的外部使用，硝化后的水可以通過泵壓入或通過真空過濾和重力過濾進(jìn)行處理。圖1描述了在硝化池的外部放置膜組件，并且通過泵壓入硝化后的水的實(shí)施例。如果中空纖維膜用作膜組件，可以采用內(nèi)部壓濾法，使待處理水流到中空纖維的內(nèi)部，或采用外部壓濾法，使待處理水流到中空纖維的外部，然而，采用橫向流方法，由于降低了膜的堵塞，所以是優(yōu)選的。
圖6是一個(gè)描述最少包括一個(gè)廢水處理池的本發(fā)明廢水處理裝置的實(shí)施例的流程圖，其中把固定化微生物的載體顆粒加入處理池中，用來降解和除去廢水中的有機(jī)物和/無機(jī)物，其中把固定化微生物到縮醛化PVA水凝膠上的這種構(gòu)造用作廢水處理池中的一種載體，在好氧條件下，降解和除去廢水中含有的有機(jī)物質(zhì)。參考標(biāo)號(hào)2表示廢水處理池，參考標(biāo)號(hào)24表示最終沉淀池。首先，廢水1從第一沉淀池(未標(biāo)出)供到廢水處理池2。預(yù)先在廢水處理池2內(nèi)，以運(yùn)行低限把縮醛化PVA水凝膠加入廢水中，通過置于廢水處理池2底部的空氣擴(kuò)散器4使其流化。參考標(biāo)號(hào)5表示與空氣擴(kuò)散器4相連接的鼓風(fēng)機(jī)，它相當(dāng)于空氣擴(kuò)散器4的驅(qū)動(dòng)裝置。廢水在廢水1處理池內(nèi)進(jìn)行生物處理。
當(dāng)空氣從空氣擴(kuò)散器4中吹出，同時(shí)把廢水引入廢水處理池2中，并且把氧氣供應(yīng)到廢水處理池2內(nèi)的混合液中時(shí)，由于上升氣流使處理池內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流。用于降解和除去有機(jī)物質(zhì)的微生物，在縮醛化PVA水凝膠通過環(huán)流在廢水處理池2內(nèi)流化時(shí)附著、結(jié)合并固定化到水凝膠23上。因此，混合液中含有的有機(jī)物質(zhì)按照一種非常有效的方式得以高速降解和去除，從而微生物和有機(jī)物互相有效地接觸。另外，載體內(nèi)固定化的微生物，即使在縮醛化PVA水凝膠23在混合液中流化時(shí)也很難脫落。在處理池內(nèi)能夠提供各種格柵來防止縮醛化PVA水凝膠溢流。
生物處理后的處理過的水流到最終沉淀池24，在這兒從污泥排放管25中抽走產(chǎn)生的過量污泥，并排放上清液26。用于本發(fā)明的水處理裝置的廢水處理池通過使用縮醛化PVA水凝膠，可以提高處理廢水的效率。然而，使用由互相組合以上提到的條件制成的水凝膠，能夠顯著地提高處理廢水的效果。
圖7是描述本發(fā)明另一方面的流程圖，其中從引入待處理水的一側(cè)，按順序設(shè)置反硝化池和硝化池。參考標(biāo)號(hào)11表示反硝化池，參考標(biāo)號(hào)16表示硝化池。當(dāng)廢水1供到反硝化池11時(shí)，廢水1通過反硝化池內(nèi)的微生物在厭氧條件下(在沒有氧氣的條件下)進(jìn)行生物反硝化，然后作為反硝化后的水27流到硝化池16中。流到硝化池16的反硝化后的水，通過硝化池內(nèi)的微生物在好氧條件下進(jìn)行生物硝化。一部分硝化后的水28通過循環(huán)管29循環(huán)并回流到反硝化池11，剩余的處理過的水流到最終沉淀池24，在污泥進(jìn)行沉淀后作為上清液26排放。硝化后的水28回流到反硝化池11的回流率約為上清液26的1-5倍。產(chǎn)生的污泥通過污泥排放管25抽取到系統(tǒng)外。
反硝化池11內(nèi)安裝有攪拌裝置14，把球形縮醛化PVA水凝膠23加入到反硝化池11內(nèi)含有微生物的混合液中。必要時(shí)向反硝化池供應(yīng)有機(jī)碳源。
按照這樣一種方式在硝化池16的底部設(shè)置用于供應(yīng)含氧氣體比如空氣的空氣擴(kuò)散器4，并與鼓風(fēng)機(jī)5相連接，把用在反硝化池中同樣的球形縮醛化PVA水凝膠23加入到硝化池16內(nèi)含有微生物的混合液中?？s醛化PVA水凝膠可以通過既加入到反硝化池又加入到硝化池中來使用，或通過加入到其中任何一池來使用。然而，由于使用加入兩者之中的情況更有效，所以通常使用加入到兩個(gè)池中去。在每一個(gè)池中可以加入不同類的縮醛化PVA。
在這種裝置中，當(dāng)攪拌裝置14在反硝化后的水27流出到硝化池16的狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，同時(shí)把廢水1引入反硝化池11中，在反硝化池11中產(chǎn)生混合液的循環(huán)流，縮醛化PVA水凝膠23由于該循環(huán)流在反硝化池11中流化，并且在這個(gè)時(shí)間期間，吸附并結(jié)合混合液中存在的主要含有反硝化細(xì)菌的微生物，并固定化到水凝膠23上。池中的混合液通過固定化的反硝化細(xì)菌和懸浮的反硝化細(xì)菌進(jìn)行反硝化?；旌弦褐泻械挠袡C(jī)物用作反硝化細(xì)菌的呼吸基質(zhì)或合成細(xì)胞的碳源，然而，按照以上提到的，碳源有必要時(shí)可以從系統(tǒng)的外面投加。
在硝化池16中，當(dāng)從反硝化池11供應(yīng)反硝化后的水27，并在硝化池16中的硝化后的水28流出這一狀態(tài)下，空氣從空氣擴(kuò)散器4中鼓出時(shí)，將氧氣供應(yīng)給硝化池16中的混合液，并且在由這時(shí)的上升氣流產(chǎn)生混合液的循環(huán)流期間，吸附并結(jié)合混合液中主要存在的硝化細(xì)菌的微生物，并固定化到縮醛化PVA水凝膠23上。池中的混合液通過固定化的硝化細(xì)菌和懸浮的硝化細(xì)菌進(jìn)行生物硝化。
因此，吸附、結(jié)合微生物，并把其固定化在縮醛化PVA水凝膠23的表面和/或內(nèi)部，以使待處理的成份和微生物互相充分地接觸。另外，固定化在載體內(nèi)的微生物即使在縮醛化PVA水凝膠23在每一個(gè)池內(nèi)流化時(shí)也難以脫落。因此，待處理的水中含有的氮以一種非常有效的方式高速地降解并除去。為了防止水凝膠從池中溢流，當(dāng)然需要在反硝化池和/硝化池內(nèi)提供一個(gè)格柵。
圖8是本發(fā)明的另一個(gè)流程圖，其中從引入廢水的一側(cè)按順序設(shè)置反硝化池和硝化池，并且在反硝化池的前面設(shè)置一個(gè)厭氧過濾裝置或第一沉淀池。廢水1在厭氧條件下通過反硝化池內(nèi)的微生物進(jìn)行生物反硝化，接著，反硝化后的水27在好氧條件下通過硝化池內(nèi)的微生物進(jìn)行生物硝化。不僅循環(huán)和回流一部分硝化后的水28到反硝化池11和厭氧過濾裝置19，或第一沉淀池20，而且把余下的硝化后的水引到最終沉淀池24，并在除去污泥后作為上清液26排放。相對(duì)于上清液26回流到反硝化池11和厭氧過濾裝置19，或第一沉淀池20中的硝化后的水28的回流率約為1-5倍，根據(jù)廢水的性質(zhì)適當(dāng)?shù)剡x擇回流到反硝化池11和厭氧過濾裝置19，或第一沉淀池20中的回流率。按照本發(fā)明，在不使用膜組件的廢水處理裝置中采用相同的回流率。產(chǎn)生的污泥通過污泥排放管25從系統(tǒng)中去除。
圖9是本發(fā)明的另一個(gè)流程圖，其中從引入廢水的一側(cè)，按順序設(shè)置硝化池和反硝化池。廢水1在好氧條件下通過硝化池內(nèi)的微生物進(jìn)行生物硝化，接著，硝化后的水30在厭氧條件下通過反硝化池內(nèi)的微生物進(jìn)行生物反硝化。把反硝化后的水31引到最終沉淀池24，并在污泥沉淀后作為上清液26排放。產(chǎn)生的污泥通過污泥排放管25從系統(tǒng)中去除。以上提到的廢水處理裝置最好采用組合式凈化池，圖10描述了一個(gè)通過使用第一沉淀池，使圖6描述的廢水處理裝置成為一個(gè)組合凈化池的實(shí)施例，圖11描述了一個(gè)通過使用第一沉淀池，使圖8描述的廢水處理裝置成為一個(gè)組合凈化池的實(shí)施例。在這種情況下，盡管省略了說明，但是位于最終沉淀池上的污泥足以適當(dāng)?shù)鼗亓鞯降谝怀恋沓?，并從第一沉淀池排放?br> 以下將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的描述，然而，本發(fā)明不局限于這些內(nèi)容。
參考例1制備含有按重量計(jì)為8％的PVA(平均聚合度1700，99.8％皂化度)，按重量計(jì)1％的藻酸鈉(由Kibun Food Chemifa公司制備的“DUCK ALGIN NSPL”)和按重量計(jì)0.3％的碳酸氫鈉的混合水溶液?；旌纤芤寒a(chǎn)生類似懸浮液的相分離作用并呈白色混濁狀。通過一個(gè)滾子泵，以5ml/min的流量輸送呈相分離狀態(tài)的液體，該滾子泵與內(nèi)徑為4mm的硅管固定在一起，并在其未端安裝有一個(gè)內(nèi)徑為3mm的噴咀，并一滴一滴地加入到用攪伴器攪伴的0.1mole/升氯化鈣水溶液中。加入的液滴與至少在其表面存在的藻元酸鈉，在氯化鈣水溶液中凝固，并形成沉淀。所得到的固體呈球形。
在40度下把球形固體浸入含有20g/l甲醛、200g/l硫酸和100g/l硫酸鈉的水溶液中達(dá)60分鐘，絮凝成凝膠顆粒，同時(shí)進(jìn)行縮醛化反應(yīng)。得到的縮醛化凝膠顆粒用水沖洗，產(chǎn)生具有極好柔性，且直徑約為5mm的球形水凝膠顆粒。
觀察得到的凝膠結(jié)構(gòu)顯示出，表層具有由直徑約為0.3-10μm的纖維狀物體的編織形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且表層厚度約為凝膠最大直徑的5％。還發(fā)現(xiàn)在凝膠里邊已經(jīng)形成一個(gè)厚度約為凝膠最大直徑75％的并且有直徑范圍為約1-10μm的致密微孔的內(nèi)層。還發(fā)現(xiàn)在表層和內(nèi)層之間，已經(jīng)形成一個(gè)從表層向內(nèi)層方向由大量手指狀空隙形成的中間層，并且孔徑約為100μm。中間層的厚度約為最大凝膠直徑的20％。
實(shí)施例1圖1所示的廢水處理裝置是在1m3好氧處理池中，加入20體積％的參考例1中生產(chǎn)的PVA水凝膠，并且與由聚砜制成的超濾膜結(jié)合，聚砜的中空纖維的內(nèi)徑為2mm，膜面積為10m2和分子排斥極限為13000的(由Kuarary有限公司生產(chǎn)的6304膜)。含有2500mg/lBOD的廢水以1m3/天的流量供應(yīng)到好氧濾池，好氧處理水引到中空纖維膜的內(nèi)側(cè)，以橫向流的方法進(jìn)行過濾。當(dāng)沒有通過膜組件的未滲透液體按照這樣一種方式連續(xù)處理六個(gè)月，以致于以通過膜組件的滲透液體流量的十倍回流到好氧濾池時(shí)，處理過水的BOD是200-300mg/l，SS是0mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。幾乎沒有任何膜堵塞物，并且一點(diǎn)不需要膜組件的沖洗操作。
實(shí)施例2如圖2所示的廢水處理裝置包括在0.2m3的反硝化池和0.2m3的硝化池中，加入實(shí)施例1中使用的20體積％的PVA水凝膠，與實(shí)施例1同樣的膜組件組合，并按這個(gè)順序從引入廢水的一側(cè)安裝它們。含有200mg/lBOD和50mg/l總氮的廢水以1.3m3/天的流量供到反硝化池，硝化后的水引到中空纖維膜的內(nèi)側(cè)，并按橫向流的方式進(jìn)行過濾。當(dāng)硝化后的水以三倍于通過膜組件的滲透水的流量回流到反硝化池中時(shí)，沒有通過膜組件的未滲透水以十倍于滲透水的流量回流到硝化池中，因此連續(xù)處理一年，處理過水的BOD是6-9mg/l，SS是0-3mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。幾乎沒有任何膜堵塞物。
實(shí)施例3如圖3所示的廢水處理裝置包括在實(shí)施例2的反硝化池前面設(shè)置一個(gè)0.5m3的第一沉淀池，并把硝化后的水回流到反硝化池和第一沉淀池。除了硝化后的水以三倍于通過膜組件的滲透水的流量，按50∶50的比率回流到反硝化池和第一沉淀池中以外，其它按實(shí)施例2同樣的方式進(jìn)行連續(xù)處理一年時(shí)，處理過水的BOD是2-6mg/l，SS是0-3mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。另外，幾乎沒有任何膜堵塞物。
實(shí)施例4圖4所示的廢水處理裝置是由通過從引入廢水的一側(cè)按順序設(shè)置一個(gè)硝化池，一個(gè)反硝化池和一個(gè)膜組件構(gòu)成的。把與實(shí)施例1中使用的相同的20體積％PVA凝膠加入到硝化池和反硝化池，總氮含量為200mg/l的廢水以0.4m3/天的流量供到硝化池。當(dāng)沒有通過膜組件的未滲透液體以十倍于通過膜組件的滲透水的流量回流到硝化池，然后連續(xù)處理一年，處理過水的總氮是10-15mg/l，SS是0-3mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。另外，幾乎沒有任何膜堵塞物。
實(shí)施例5如圖5所示的組合式凈化池是由一個(gè)0.5m3的第一沉淀池，一個(gè)0.2m3的反硝化池，一個(gè)0.2m3的硝化池和與實(shí)施例1相同的膜組件構(gòu)成的。把參考例1中生產(chǎn)的20體積％聚乙烯甲醛化水凝膠加入到反硝化池和硝化池中，并且把5口之家的家庭廢水以1.3m3/天的流量供到第一沉淀池。硝化后的水以三倍于通過膜組件的滲透水的流量，按50∶50比率回流到第一沉淀池和反硝化池。另外，當(dāng)沒有通過膜組件的未滲透水以十倍于通過膜組件的滲透水的流量回流到硝化池并連續(xù)處理一年，處理過水的BOD是7-10mg/l，SS是0-3mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。另外，幾乎沒有任何膜堵塞物。
對(duì)比例1如果進(jìn)行的操作除了好氧處理水整個(gè)通過膜組件過濾以外，其它的按照與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行，第八天在膜中產(chǎn)生了堵塞物，并使運(yùn)行很難進(jìn)行。如果不利用好氧濾池溢流的處理水對(duì)膜進(jìn)行沖洗，而連續(xù)操作，會(huì)使運(yùn)行停止。
實(shí)施例6如圖6所示的廢水處理裝置是由在1m3的好氧濾池中加入?yún)⒖祭?中產(chǎn)生的20體積％的縮醛化PVA水凝膠，并與0.6m3的最終沉淀池結(jié)合使用構(gòu)成的。當(dāng)含有2500mg/lBOD的廢水以1m3/天的流量供到好氧濾池，并且連續(xù)處理六個(gè)月時(shí)，處理過水的BOD是200-300mg/l，SS是20-30mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例7如圖7所示的廢水處理裝置是由在0.2m3的反硝化池和0.2m3的硝化池中加入實(shí)施例6中使用的20體積％的相同的PVA水凝膠，并與0.6m3的最終沉淀池結(jié)合使用構(gòu)成的。當(dāng)含有200mg/lBOD和50mg/l總氮的廢水以1.3m3/天的流量供到反硝化池，并且硝化后的水以三倍于上清液的流量回流到反硝化池，然后連續(xù)處理一年時(shí)，處理過水的BOD是8-10mg/l，SS是10-15mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例8如圖8所示的廢水處理裝置是由在實(shí)施例7的反硝化池的前面設(shè)置一個(gè)0.5m3的第一沉淀池，并且回流硝化后的水到反硝化池和第一沉淀池中構(gòu)成的。除了硝化后的水以三倍于上清液的流量，按比率50∶50回流到反硝化池和第一沉淀池以外，其余的按照與實(shí)施例7相同的方式連續(xù)運(yùn)行一年，處理過水的BOD是6-9mg/l，SS是6-8mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例9圖9所示的廢水處理裝置是由從引入廢水的一側(cè)按順序設(shè)置一個(gè)硝化池，一個(gè)反硝化池和一個(gè)最終沉淀池構(gòu)成的。當(dāng)總氮含量為200mg/l的廢水以0.4m3/天的流量供到硝化池，然后連續(xù)處理一年時(shí)，處理過水的總氮是10-15mg/l，SS是10-20mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例10如圖10所示的組合式凈化池是由一個(gè)0.5m3的第一沉淀池、一個(gè)0.2m3的好氧濾池，一個(gè)0.3m3的最終沉淀池構(gòu)成的。在好氧濾池中加入與實(shí)施例6中使用的相同的20體積％的PVA水凝膠，并且把5口之家的家庭廢水以1.3m3/天的流量供到第一沉淀池，然后連續(xù)處理一年，處理過水的BOD是8-10mg/l，SS是10-15mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例11如圖11所示的組合式凈化池是由一個(gè)0.5m3的第一沉淀池、一個(gè)0.2m3的反硝化池、一個(gè)0.2m3的硝化池和一個(gè)0.3m3的最終沉淀池構(gòu)成的。在反硝化池和硝化池中加入與實(shí)施例6中使用的相同的20體積％PVA水凝膠，并且把5口之家的家庭廢水以1.3m3/天的流量供到第一沉淀池。當(dāng)硝化后的水以三倍于上清液的流量，按比率50∶50回流到反硝化池和第一沉淀池。然后連續(xù)處理一年時(shí)，處理過水的BOD是6-9mg/l，SS是6-8mg/l，水質(zhì)是穩(wěn)定的。
對(duì)比例2如圖12所示的廢水處理裝置是由在0.2m3的反硝化池和0.2m3的硝化池中加入6000mg/l的活性污泥，并與0.3m3的沉淀池結(jié)合使用構(gòu)成的。當(dāng)含有200mg/lBOD和50mg/l總氮的廢水，通過把硝化后的水以三倍于上清液的流量回流到反硝化池以1.3m3/天的流量進(jìn)行連續(xù)處理時(shí)，處理過水的BOD是90-120mg/l，總氮是25-35mg/l，因此水質(zhì)不夠好。另外，處理過水的SS濃度很高比如50-150mg/l，所以有必要每周一次從沉淀池中去除產(chǎn)生的過多污泥，以保持水質(zhì)穩(wěn)定。
參考例2制備含有由Kuraray有限公司生產(chǎn)的按重量計(jì)8％的PVA(1700平均聚合度，皂化度99.8％)，按重量計(jì)1％的藻元酸鈉和由Kuraray化工有限公司生產(chǎn)的按重量計(jì)1％的活性碳(P-60)的懸浮水溶液。懸浮水溶液通過與內(nèi)徑為4mm的硅咀固定在一起的，并采用一個(gè)內(nèi)徑為3mm的噴管安裝在其未端的滾子泵，以5ml/min的流量輸送，并一滴一滴地加入到用攪拌器攪拌的0.1mol/l的氯化鈣水溶液中。加入的液滴制成的球形物在氯化鈣水溶液中沉淀。
在40度下把球形產(chǎn)品浸入含有20g/l甲醛、200g/l硫酸和100g/l硫酸鈉的水溶液中達(dá)60分鐘，然后用水沖洗，以致于得到具有極好柔性，且直徑約為5mm的球形水凝膠顆粒。凝膠的縮醛化度為39mol％，且水含量是93％。通過光學(xué)顯微鏡和電學(xué)顯微鏡的觀察，從縮醛PVA載體的表層到中心部分存在著無數(shù)個(gè)直徑約為1μm的手指狀空隙。
參考例3除了使用含有平均聚合度為4000和皂化度為99.8mole％的按重量計(jì)8％的PVA，按重量計(jì)0.25％的藻元酸鈉和由Kuraray化工有限公司生產(chǎn)的按重量計(jì)1％的活性碳(P-60)的懸浮水溶液以外，其余的按照與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行操作，得到直徑約為5mm的水凝膠。載體的縮醛化度是37mol％并且水含量是92％。通過顯微鏡按照與實(shí)施例1相同的方式觀察載體，發(fā)現(xiàn)了同樣的手指狀空隙。
實(shí)施例12和13把參考例2中得到的載體1升加入到曝氣池10升中進(jìn)行曝氣，以42ml/min的流量連續(xù)引入含有100ppm TOC的廢水。在曝氣池的出口處安裝一個(gè)開口為2mm的金屬網(wǎng)，由此防止載體流出。十天過后，處理過水的TOC是8.6ppm和7.5ppm，因此進(jìn)行了充分地處理。然后，取出載體并加入到20升密封容器內(nèi)，其中供給5升水。含有10ppm硫化氫的空氣，以10升min的流量流到容器氣相內(nèi)，五分鐘過后停止供空氣，密封容器。保持15分鐘后，通過微型注射器取出氣體，并通過氣相色譜儀進(jìn)行分析，硫化氫的濃度等于或小于檢測(cè)極限。
參考例4通過向由按重量計(jì)18％的丙烯酰胺，按重量計(jì)1％的亞甲雙丙烯酰胺和由Kuraray化工有限公司生產(chǎn)的按重量計(jì)1％的活性碳(P-60)組成的懸浮水溶液中，添加包括按重量計(jì)0.5％的N，N，N’，N’-四甲基乙二胺和按重量計(jì)0.25％的過硫酸鉀的聚合反應(yīng)引發(fā)劑，在室溫下攪拌進(jìn)行聚合反應(yīng)，并膨脹，制得厚度為4mm的薄片狀產(chǎn)品。將產(chǎn)品切成4mm的盤形，然后制成載體。載體的水含量是80％。通過顯微鏡觀察，活性碳按照基本上均勻的方式從載體表面的附近部分分散到中心部分，然而，沒有手指狀的空隙。
實(shí)施例14當(dāng)廢水處理試驗(yàn)按照與實(shí)施例12和13相同的方式進(jìn)行時(shí)，TOC是43.2ppm，且硫化氫的濃度是0.7ppm。
為了確定含有活性碳載體的固定化微生物的效果，不使用活性碳而采用與參考例2相同方法制得的具有38mol％縮醛化度和93％水含量的水凝膠。進(jìn)行與實(shí)施例12相同的試驗(yàn)。根據(jù)出現(xiàn)的手指狀空隙，得出與參考例2和3相同的結(jié)果，然而，硫化氫的濃度是8.7ppm。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種緊湊、有極好耐久性、高處理性能，且能長期穩(wěn)定地運(yùn)行的廢水處理裝置。另外，當(dāng)在反硝化池和/或硝化池中使用含有縮醛化PVA凝膠的微生物載體時(shí)，由于載體具有很好的，耐久性強(qiáng)度，廢水能夠經(jīng)濟(jì)有效地處理。另外，按照本發(fā)明，提供了一種使用具有除臭性能載體的廢水處理裝置，因此能更好地用于處理有壞味的有機(jī)廢水。本發(fā)明的廢水處理裝置非常緊湊，耐久性高且能高質(zhì)量處理廢水，因此最好專門作為一個(gè)組合式凈化池。
權(quán)利要求
1.一種廢水處理裝置，至少包括其中加入固定化微生物的載體顆粒，并分解和除去廢水中含有的有機(jī)物和/或無機(jī)物的一個(gè)廢水處理池，和一個(gè)用于過濾從所述處理池流出的待處理水的膜組件，其特征在于將沒有通過膜組件的未滲透水回流和循環(huán)到所述處理池。
2.一種按照權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于所述廢水處理池由加入固定化反硝化細(xì)菌的載體顆粒，以使其與廢水在厭氧的條件下相接觸的反硝化池，和加入固定化硝化細(xì)菌的載體顆粒，以使其與廢水在好氧的條件下相接觸的硝化池構(gòu)成，這些廢水處理池從引入廢水的一側(cè)按順序設(shè)置，從硝化池中流出的硝化后的水輸送給膜組件，回流并循環(huán)一部分所述處理水到反硝化池，回流并循環(huán)沒有通過膜組件的未滲透水到硝化池和/或反硝化池。
3.一種按照權(quán)利要求2所述的廢水處理裝置，其特征在于第一沉淀池或進(jìn)行厭氧處理的厭氧過濾裝置設(shè)置在所述反硝化池的前面，從硝化池流出的硝化后的水供到膜組件，一部分所述處理水回流并循環(huán)到所述反硝化池或第一沉淀池，或厭氧過濾裝置，沒有通過膜組件的未滲透水回流并循環(huán)到硝化池。
4.一種按照權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于所述廢水處理池由其中加入固定化硝化細(xì)菌的載體顆粒，并且在好氧條件下與廢水相互接觸的硝化池，和加入固定化反硝化細(xì)菌的載體顆粒，并且在厭氧條件下與廢水相互接觸的反硝化池構(gòu)成，這些廢水處理池從引入廢水的一側(cè)按順序設(shè)置，從反硝化池流出的反硝化后的水供到膜組件，沒有通過膜組件的未滲透水回流并循環(huán)到反硝化池和/或硝化池。
5.一種按照權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于所述廢水處理池是一個(gè)組合式凈化池。
6.一種按照權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于固定化微生物的載體是聚乙烯醇水凝膠。
7.一種權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于固定化微生物的載體是縮醛化聚乙烯醇水凝膠。
8.一種按照權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于固定化微生物的載體是聚乙烯醇甲醛水凝膠。
9.一種按照權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于固定化微生物的載體是表層包括由直徑為0.1-50μm的纖維狀物體編織形成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的聚乙烯醇水凝膠。
10.一種按照權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于固定化微生物的載體是其中在表層和/或內(nèi)部含有活性碳的載體。
11.一種按照權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于用于膜組件的膜是微濾范圍膜或超濾范圍膜。
12.一種按照權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于用于膜組件的膜是親水性膜或由親水性物質(zhì)制成的膜。
13.一種至少包括一個(gè)其中加有固定化微生物的載體顆粒，并降解和除去廢水中的有機(jī)物和/或無機(jī)物的廢水處理池的廢水處理裝置，其特征在于固定化微生物的載體是縮醛化聚乙烯醇水凝膠。
14.一種按照權(quán)利要求13所述的廢水處理裝置，其特征在于所述廢水處理池由加入固定化反硝化細(xì)菌的載體顆粒，并且在厭氧條件下與廢水相互接觸的反硝化池，和加入固定化硝化細(xì)菌的載體顆粒，并且在好氧條件下與廢水相互接觸的硝化池構(gòu)成，這些廢水處理池從引入廢水的一側(cè)按順序設(shè)置，從硝化池流出的一部分硝化后的水回流并循環(huán)到所述反硝化池。
15.一種按照權(quán)利要求13所述的廢水處理裝置，其特征在于在所述反硝化池前面設(shè)置第一沉淀池，或進(jìn)行厭氧處理的厭氧過濾裝置，從硝化池流出的一部分硝化后的水回流并循環(huán)到所述反硝化池或第一沉淀池，或厭氧過濾裝置。
16.一種按照權(quán)利要求13所述的廢水處理裝置，其特征在于所述廢水處理池由其中加入固定化硝化細(xì)菌的載體顆粒，并且在好氧條件下與廢水相互接觸的硝化池，和加入固定化反硝化細(xì)菌的載體顆粒，并且在厭氧條件下與廢水相互接觸的反硝化池構(gòu)成，這些廢水處理池從引入廢水的一側(cè)按順序設(shè)置。
17.一種按照權(quán)利要求13所述的廢水處理裝置，其特征在于所述廢水處理裝置是一個(gè)組合式凈化池。
18.一種按照權(quán)利要求13所述的廢水處理裝置，其特征在于所述縮醛化聚乙烯醇水凝膠具有由直徑為0.1-50μm的纖維狀物體編織形成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)組成的表層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種緊湊、有極好的耐久性,具有高處理性能,并且能長期穩(wěn)定地運(yùn)行的廢水處理裝置。在廢水處理裝置中,至少包括其中加入固定化微生物的載體顆粒,并降解和除去廢水中的有機(jī)物質(zhì)和/或無機(jī)物質(zhì)的廢水處理池,和用于過濾從所述處理池中流出的待處理水的膜組件,沒有通過膜組件的未滲透水回流并循環(huán)到所述處理池。在廢水處理裝置中,至少包括其中加入固定化微生物的載體顆粒,并降解和除去廢水中的有機(jī)物和/或無機(jī)物的廢水處理池,固定化微生物的載體是縮醛化聚乙烯醇水凝膠。
文檔編號(hào)C02F3/30GK1199712SQ9810773
公開日1998年11月25日 申請(qǐng)日期1998年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月28日
發(fā)明者田中榮治, 松田武, 東民雄, 藤井弘明, 北村隆范, 中川直, 小森慎次, 塩谷維夫, 阿部匡信 申請(qǐng)人:可樂麗股份有限公司