專利名稱：含有含氮染料的排水的處理裝置和處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對于含有含氮染料排水的脫色和脫氮進(jìn)行生物處理的排水處理裝置。更詳細(xì)地講，本發(fā)明涉及能夠容易地將含染料的排水中的偶氮化合物等的含氮的難分解性的含氮染料以低成本進(jìn)行脫色和分解的緊湊的、耐久性優(yōu)良而且處理能力強(qiáng)、能夠長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的排水處理裝置。
背景技術(shù)：
含氮染料，特別是偶氮類染料合成染料中占據(jù)絕大多數(shù)的染料，在纖維、食品、化妝品等各領(lǐng)域中得到應(yīng)用。含有從染色工廠等排出的染料的排水一旦被排放到環(huán)境中就會使周圍環(huán)境著色而損害環(huán)境和美觀，所以對將上述排水中存在的染料脫色或者使其無害化的要求日益高漲。含有染料的排水，過去主要是在與其他排水混合的狀態(tài)下，采用好氧條件下的活性污泥法進(jìn)行處理的。但是，采用活性污泥法不能除去排水中的BOD(生化需氧量Biochemical Oxygen Demand)和SS(懸浮物質(zhì)Suspended Substance)成分，而且染料多為偶氮化合物等難分解性含氮化合物，很難采用活性污泥法進(jìn)行生物處理，因此源于染料的著色和含氮成分沒有除去就被直接排放到環(huán)境之中。
關(guān)于排水中所含染料物質(zhì)的物理除去方法，例如已知的有將含有染料的排水用活性污泥法處理后，通過將含染料的物質(zhì)凝聚沉淀使之固化，或者利用活性炭等吸附法使染料從排水中被物理分離后，加以掩埋處理的方法。然而這種方法的缺點(diǎn)是，難分解性的染料仍然處于未被分解的狀態(tài)，一旦將這些物質(zhì)排入周圍環(huán)境則會對環(huán)境產(chǎn)生有害影響，若要不產(chǎn)生這種狀態(tài)卻又受到掩埋處理場所的限制。
另外，關(guān)于排水中所含染料物質(zhì)的化學(xué)除去方法，例如有人提出利用使染料與臭氧接觸使之分解的方法(特開平9-239383號公報(bào))、在濕潤條件下與氧接觸將其氧化的方法(特開平9-253669號公報(bào))、與酶接觸使之分解的方法(特開2000-245468號公報(bào))和在超臨界狀態(tài)下分解的方法(特開2001-121137號公報(bào))等。然而這些方法的缺點(diǎn)是都需要在藥劑和設(shè)備上的花費(fèi)費(fèi)用，而且會產(chǎn)生難于處理的副產(chǎn)物。
如上所述，在含有染料的排水的處理中，目前尚未出現(xiàn)以低成本將偶氮化合物等難分解性的含氮染料脫色和分解到對環(huán)境不產(chǎn)生影響程度的處理裝置。因此，本發(fā)明目的在于提供一種能夠容易地將含有含氮染料的排水中的偶氮化合物等的含氮的難分解性的含氮染料以低成本進(jìn)行脫色和分解的緊湊的、耐久性優(yōu)良而且處理能力強(qiáng)、能夠長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的排水處理裝置。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，上述課題由以下排水處理裝置所完成，該裝置備有在絕對厭氧條件下使含有含氮染料的排水與硫酸還原細(xì)菌接觸的絕對厭氧槽，在好氧條件下使排水與硝化菌接觸的硝化槽以及在厭氧條件下使排水與脫氮菌接觸的脫氮槽，并對含有含氮染料的排水進(jìn)行脫色和脫氮處理。更詳細(xì)地講，是在絕對厭氧工序中進(jìn)行脫色后，為了防止顏色恢復(fù)，而在硝化/脫氮工序或者在脫氮/硝化工序中進(jìn)行脫氮的排水處理裝置。
作為上述本發(fā)明的排水處理裝置，例如也可以依次設(shè)置絕對厭氧槽、脫氮槽和硝化槽，將一部分從硝化槽流出的硝化處理水向脫氮槽回送循環(huán)的結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在從絕對厭氧槽、硝化槽和脫氮槽中選出的至少一個(gè)槽中，用微生物固定載體將菌體固定。另外，還可以按照絕對厭氧槽、硝化槽和脫氮槽的順序設(shè)置，也可以是在脫氮槽后設(shè)置在好氧條件下使BOD分解菌與排水接觸的再曝氣槽的構(gòu)成。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在從絕對厭氧槽、硝化槽、脫氮槽和再曝氣槽中選出的至少一個(gè)槽中，用微生物固定載體將菌體固定。
在更優(yōu)選的實(shí)施方式中，微生物固定載體是從凝膠狀載體、塑料載體和纖維狀載體中選出的一種以上的載體，而且微生物固定載體特別優(yōu)選聚乙烯醇系含水凝膠。
本發(fā)明的廢水處理裝置，能在低成本下容易地將含有含氮染料的排水中難分解性的含氮化合物脫色和分解，體積緊湊，耐久性優(yōu)良，而且處理能力強(qiáng)并能長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖1是表示本發(fā)明排水處理裝置的第一種實(shí)施方式的流程圖。
圖2是表示本發(fā)明排水處理裝置的第二種實(shí)施方式的流程圖。圖中1 絕對厭氧槽 14 微生物固定載體2 脫氮槽 15 散氣裝置3 硝化槽 16 鼓風(fēng)機(jī)4 排水 17 硝化槽內(nèi)混合液5 被處理水 18 微生物固定載體6 脫氮處理水 19 再曝氣槽7 硝化處理水 20 排水8 回送循環(huán)水 21 被處理水9 攪拌裝置 22 硝化處理水10 脫氮槽內(nèi)混合液 23 脫氮處理水11 微生物固定載體 24 曝氣處理水12 攪拌裝置 15 防止微量載體流出的篩網(wǎng)13 脫氮槽內(nèi)混合液具體實(shí)施方式
本發(fā)明中所說的含氮染料，是指在酸性染料、酸性媒染染料、金屬絡(luò)鹽染料、堿性染料、直接偶氮染料、不溶偶氮染料和活性染料等內(nèi)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式中含氮的水溶性染料，特別是含有偶氮鍵的染料。作為含氮染料，可以舉出被稱為酸性橙10的苯胺類偶氮染料、被稱為酸性橙1和酸性橙24的對氨基苯磺酸類偶氮染料、被稱為酸性橙7和酸性橙8的萘類偶氮染料、被稱為酸性藍(lán)92和酸性藍(lán)120的萘胺類偶氮染料、被稱為酸性藍(lán)82和酸性藍(lán)126的蒽醌類染料、被稱為酸性黃11和酸性黃17的吡唑啉酮類偶氮染料、被稱為偶氮重氮組分1(Azoic Diazo Componentl)和偶氮重氮組分27(Azoic Diazo Component27)的不溶偶氮染料等。
可以在本發(fā)明中使用的硫酸還原菌，是脫硫弧菌(Desulfovibriodesulfurican)等絕對厭氧性細(xì)菌，其是通過硫酸呼吸將硫酸鹽還原成硫化氫的公知細(xì)菌。在絕對厭氧槽中，在絕對厭氧條件下含氮染料被上述硫酸還原細(xì)菌分解。
所謂絕對厭氧條件，是指用液體中氧化還原電位表示時(shí)，當(dāng)pH為7時(shí)氧化還原電位一般處于-200mV以下的狀態(tài)。
本發(fā)明中，在絕對厭氧槽內(nèi)合成硫酸還原性細(xì)菌的呼吸基質(zhì)或細(xì)胞時(shí)以及含氮染料分解時(shí)，必須存在一定量有機(jī)物，當(dāng)處理有機(jī)物含量少的排水的場合下，可以從外部向絕對厭氧槽中添加必要量的有機(jī)物。作為添加的有機(jī)物，一般可以舉出醇類，特別是可以使用甲醇和乙醇。
本發(fā)明中，優(yōu)選在從上述的絕對厭氧槽、硝化槽、脫氮槽和再曝氣槽中選出的至少一個(gè)槽中用微生物固定載體將菌體固定。與活性污泥法相比，采用微生物固定載體固菌體定的方法(以下簡記作載體法)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下各點(diǎn)由于無需回送污泥而容易對各槽進(jìn)行維持管理，特別是在絕對厭氧槽中，通過采用細(xì)孔從載體表面完全通至載體中央部分，厭氧性微生物容易在載體內(nèi)部棲息的縮醛化的聚乙烯醇凝膠，使硫酸還原細(xì)菌的棲息性提高，不必像絕對厭氧條件下的活性污泥法那樣需要完全密閉，以及能夠使反應(yīng)槽的容量緊湊等。
本發(fā)明中優(yōu)選使用的微生物固定用載體，是具有作為微生物居所用細(xì)孔的固體。作為其材料可以舉出被叫作聚乙烯醇的乙烯醇系樹脂、被叫作聚乙二醇的醚系樹脂、被叫作聚甲基丙烯酸的丙烯酸系樹脂、被叫作聚丙烯酰胺的丙烯酰胺系樹脂、被叫作聚乙烯、聚丙烯的聚烯烴系樹脂、被叫作聚苯乙烯的苯乙烯系樹脂、被叫作聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯的酯樹脂、被叫作聚丙烯腈的丙烯腈系樹脂、被叫作聚氨酯海綿的氨基甲酸酯系樹脂、藻酸鈣、κ角叉菜膠(カラギ-ナン)、瓊膠、被叫作纖維素衍生物的多糖類、被叫作聚酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、尿烷丙烯酸酯的光固化性樹脂、被叫作活性炭的多孔無機(jī)化合物等。從具有通至內(nèi)部的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)和大量水份能夠進(jìn)入凝膠內(nèi)的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選聚乙烯醇系含水凝膠，更優(yōu)選甲縮醛化的聚乙烯醇系含水凝膠和乙縮醛化的聚乙烯醇系含水凝膠。微生物固定用載體，既可以使用一種，也可以組合使用。其填充率，從排水處理效率和載體流動性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選處于槽容積的1％以上和50％以下，更優(yōu)選處于3％以上和30％以下。
圖1是本發(fā)明第一種實(shí)施方式的、依次設(shè)置絕對厭氧槽、脫氮槽和硝化槽，將一部分從硝化槽流出的硝化處理水向脫氮槽回送循環(huán)的排水處理裝置的流程圖。圖1中，絕對厭氧槽1、脫氮槽2和硝化槽3內(nèi)的菌體，分別被微生物固定載體11、14和18所固定。將含有含氮染料的排水4供給絕對厭氧槽1中，在絕對厭氧條件下通過與硫酸還原細(xì)菌接觸可以使含氮染料分解。
在絕對厭氧槽1中設(shè)置有進(jìn)行攪拌用的攪拌裝置9，使底部對微生物固定載體不產(chǎn)生摩擦。將微生物固定載體11投入絕對厭氧槽1內(nèi)含有硫酸還原細(xì)菌等微生物的混合液10中。一旦開動攪拌裝置9，就會在絕對厭氧槽1內(nèi)使混合液10產(chǎn)生循環(huán)液流，這種循環(huán)液流使微生物固定載體11在絕對厭氧攪拌槽1內(nèi)流動，此期間內(nèi)存在于混合液10中以硫酸還原細(xì)菌為主的微生物因在微生物固定載體11上附著和結(jié)合而被固定。
被處理水5在脫氮槽2中于厭氧條件下被槽內(nèi)的脫氮菌脫氮處理。在脫氮槽2內(nèi)設(shè)置進(jìn)行攪拌的攪拌裝置12，使底部對微生物固定載體不產(chǎn)生摩擦。將微生物固定載體14投入脫氮槽2內(nèi)含有脫氮菌等微生物的混合液13中。一旦開動攪拌裝置12，在脫氮槽2內(nèi)就會使混合液13產(chǎn)生循環(huán)液流，這種循環(huán)液流使微生物固定載體14在脫氮槽2內(nèi)流動，此期間內(nèi)存在于混合液13中以脫氮菌為主的微生物因在微生物固定載體14上附著結(jié)合而被固定化。雖可以利用混合液13中的有機(jī)物作為脫氮菌的呼吸基質(zhì)或細(xì)胞合成的來源，必要時(shí)可以與向絕對厭氧槽內(nèi)添加物質(zhì)同樣地從系統(tǒng)外添加醇類(甲醇和乙醇等)。
將脫氮處理水6供給硝化槽3，通過在好氧條件下與硝化槽內(nèi)3的硝化菌接觸對硝化處理水6作硝化處理。在硝化槽3內(nèi)的底部，設(shè)置有與鼓風(fēng)機(jī)16連接的散氣裝置15，用于供給含有氧氣的空氣等氣體，將微生物固定載體18投入硝化槽3內(nèi)的含有硝化菌等微生物的混合液17中。一旦從散氣裝置15吹出空氣，就向硝化槽3內(nèi)的混合液17供給氧，與此同時(shí)，此時(shí)上升的氣泡流使混合液17產(chǎn)生循環(huán)液流。這種循環(huán)液流使微生物固定載體18在硝化槽3內(nèi)流動期間，存在于混合液17中以硝化菌為主的微生物就被微生物固定載體18所附著結(jié)合而固定。借助于此被固定的硝化菌和浮游硝化菌可以對硝化槽3內(nèi)的混合液17進(jìn)行生物處理。
硝化處理水7的一部分，作為回送循環(huán)水8被導(dǎo)入作為硝化槽前段的脫氮槽2中，在厭氧條件下被脫氮處理。其余的硝化處理水7，經(jīng)凝聚沉淀或膜處理等一般方法除去硝化處理水7中所含的固形成分后，被排放或再利用。其中，為了使脫氮處理和/或BOD成分的分解處理進(jìn)行得更完全，對其余的硝化處理水7經(jīng)過硝化槽3、脫氮槽2’、在好氧條件下用BOD分解菌處理的再曝氣槽19的順序進(jìn)行處理后，采用凝聚沉淀或膜處理等一般方法除去硝化處理水7’中所含的固形成分后，被排放或再利用。
另外，也可以將圖1所示的絕對厭氧槽和脫氮槽設(shè)置為一個(gè)脫氮槽，在絕對厭氧條件下與硫酸還原細(xì)菌和脫氮菌接觸進(jìn)行脫色和脫氮處理后，在好氧條件下使處理水與硝化菌接觸。此時(shí)，優(yōu)選將一部分從硝化槽3排出的處理水向脫氮槽中回送和循環(huán)。
以下，圖2是表示本發(fā)明第二種實(shí)施方式的依次設(shè)置了絕對厭氧槽、硝化槽和脫氮槽，以及在脫氮槽后設(shè)置了的在好氧條件下使BOD分解菌與排水接觸的再曝氣槽的排水處理裝置的流程圖。圖2中，絕對厭氧槽1、硝化槽3、脫氮槽2和再曝氣槽19內(nèi)的菌體分別被微生物固定載體所固定。
將含有含氮染料的排水20供給絕對厭氧槽1中，在絕對厭氧條件下通過與硫酸還原細(xì)菌接觸使含氮染料分解。
將被處理水21供給硝化槽3，通過在好氧條件下與硝化菌接觸對被處理水21作硝化處理，以作為硝化處理水22供給脫氮槽2。在脫氮槽2內(nèi)通過在厭氧條件下使硝化處理水22與脫氮菌接觸，對硝化處理水22進(jìn)行脫氮處理。此時(shí)在脫氮槽2內(nèi)利用有機(jī)物作為脫氮菌的呼吸基質(zhì)或細(xì)胞合成來源，但必要時(shí)可以從系統(tǒng)外添加。
在脫氮槽2后設(shè)置再曝氣槽19，處理從脫氮槽2流出的處理水23中所含的經(jīng)脫氮反應(yīng)沒有消耗的有機(jī)物。曝氣處理水24中所含的固形成分，經(jīng)凝聚沉淀或膜處理等一般方法除去后，被排放或再利用。
在圖1和圖2中，含氮的染料，特別是偶氮染料通過在絕對厭氧槽1中與硫酸還原菌接觸使偶氮染料中的偶氮鍵因還原而開裂分解，分解為無色的芳香族胺。進(jìn)而通過將在由染料分解的芳香族胺在硝化槽3內(nèi)與硝化菌接觸，可以使芳香族環(huán)和雜環(huán)等結(jié)構(gòu)分解。
在絕對厭氧槽1中產(chǎn)生的硫化氫氣體雖然能用一般方法處理，但是在圖1中通過將其導(dǎo)入絕對厭氧槽后的脫氮槽2，能夠促進(jìn)厭氧狀態(tài)，而且在圖2中，通過將其導(dǎo)入絕對厭氧槽后的硝化槽3，能夠在氧化反應(yīng)中將其除去。
在圖1中絕對厭氧槽1、脫氮槽2和硝化槽3的各槽的出口，以及在圖2中絕對厭氧槽1、硝化槽3、脫氮槽2和再曝氣槽19的各槽的出口處最好安裝篩網(wǎng)，以防止微生物固定載體流出。
在圖1的絕對厭氧槽1、脫氮槽2和硝化槽3的各槽內(nèi)，以及在圖2中絕對厭氧槽1、硝化槽3、脫氮槽2和再曝氣槽19的各槽內(nèi)，分別填充使硫酸還原菌、脫氮菌、硝化菌和BOD分解菌固定的載體。載體的種類可以根據(jù)需要適當(dāng)選擇。硫酸還原菌、脫氮菌、硝化菌和BOD分解菌，雖然可以在微生物固定載體上預(yù)先固定化后使用，但是也可以將微生物固定載體投入各槽中利用菌的自然附著。
實(shí)際排水的色度為360，BOD濃度為1545毫克/升，T-N量為408毫克/升。硝化槽出口處的處理水的色度為18，可以判明已被脫色。處理水的BOD濃度和T-N濃度分別為18毫克/升和20毫克/升。比較例除未使用絕對曝氣槽以外，與實(shí)施例1同樣地實(shí)施了排水處理。雖然硝化槽出口處的處理水的BOD濃度為19毫克/升，與實(shí)施例未發(fā)生變化，但T-N濃度為68毫克/升，色度為203，可以發(fā)現(xiàn)處理水明顯被著色。
實(shí)際排水的色度為420，BOD濃度為460毫克/升，T-N量為590毫克/升。再曝氣槽出口處的處理水的色度為19，可以明確判明已被脫色。處理水的BOD濃度和T-N濃度分別為17毫克/升和18毫克/升。
排水使用了含有酸性橙7和酸性藍(lán)92的實(shí)際排水。
實(shí)際排水的色度為310，BOD濃度為1230毫克/升，T-N濃度為375毫克/升。硝化槽出口處的處理水的色度為21，可以判明已被脫色。處理水的BOD濃度和T-N濃度分別為19毫克/升和24毫克/升。
權(quán)利要求
1.一種排水處理裝置，其特征在于備有使含有含氮染料的排水在絕對厭氧條件下與硫酸還原細(xì)菌接觸的絕對厭氧槽，使排水在好氧條件下與硝化菌接觸的硝化槽，以及使排水在厭氧條件下與脫氮菌接觸的脫氮槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排水處理裝置，其特征在于依次設(shè)置絕對厭氧槽、脫氮槽和硝化槽，并將從硝化槽排出的處理水的一部分向脫氮槽回送循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排水處理裝置，其特征在于依次設(shè)置絕對厭氧槽、硝化槽和脫氮槽，在脫氮槽后設(shè)置使BOD分解菌在好氧條件下與排水接觸的再曝氣槽。
4.一種排水處理裝置，其特征在于依次設(shè)置使含有含氮染料的排水在絕對厭氧條件下與硫酸還原細(xì)菌和脫氮菌接觸的脫氮槽，以及使排水在好氧條件下與硝化細(xì)菌接觸的硝化槽，并將從硝化槽排出的處理水的一部分向脫氮槽回送循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排水處理裝置，其特征在于在從絕對厭氧槽、脫氮槽和硝化槽中選出的至少一個(gè)槽中，用微生物固定載體將菌體固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的排水處理裝置，其特征在于在從絕對厭氧槽、硝化槽、脫氮槽和再曝氣槽中選出的至少一個(gè)槽中，用微生物固定載體將菌體固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的排水處理裝置，其特征在于在從硝化槽和脫氮槽中選出的至少一個(gè)槽中，用微生物固定載體將菌體固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的排水處理裝置，其特征在于微生物固定載體是從凝膠狀載體、塑料載體和纖維狀載體中選出的一種以上載體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的排水處理裝置，其特征在于所述凝膠狀載體是聚乙烯醇系含水凝膠。
10.一種含有含氮染料排水的處理方法，其特征在于包括以下工序(1)～(3)(1)使含有含氮染料的排水在絕對厭氧條件下與硫酸還原細(xì)菌接觸的絕對厭氧工序，(2)使排水在好氧條件下與硝化菌接觸的硝化工序，和(3)使排水在厭氧條件下與脫氮菌接觸的脫氮工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及對于含有含氮染料排水的脫色和脫氮進(jìn)行生物處理的排水處理裝置。提供一種能在低成本下容易將含有含氮染料排水中的偶氮化合物等難分解性含氮染料脫色和分解的緊湊的、耐久性優(yōu)良而且處理能力強(qiáng)、能夠長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的排水處理裝置。該排水處理裝置備有在使含有含氮染料的排水絕對厭氧條件下與硫酸還原細(xì)菌接觸的絕對厭氧槽，使排水在好氧條件下與硝化菌接觸的硝化槽以及使排水在厭氧條件下與脫氮菌接觸的脫氮槽，能夠?qū)泻玖系呐潘M(jìn)行脫色和脫氮。
文檔編號C02F9/14GK1482080SQ03147708
公開日2004年3月17日 申請日期2003年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月24日
發(fā)明者塩谷唯夫, 谷唯夫, 子, 高見優(yōu)子, 一, 中原清一 申請人:可樂麗股份有限公司