JP7807469B2 - Industrial wastewater treatment system, use of industrial wastewater treatment system, industrial wastewater treatment method, and wastewater treatment process - Google Patents
Industrial wastewater treatment system, use of industrial wastewater treatment system, industrial wastewater treatment method, and wastewater treatment processInfo
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Description
本開示は、工業廃水の処理システム、工業廃水の処理システムの使用、工業廃水の処理方法、及び廃水処理プロセスに関する。 The present disclosure relates to an industrial wastewater treatment system, uses of an industrial wastewater treatment system, a method for treating industrial wastewater, and a wastewater treatment process.
工業廃水に多く含まれる難分解性有機汚染物質の処理については、関連の研究があった。例えば、特許文献1ではマイクロバブル・オゾン触媒酸化-非曝気生化学的カップリングプロセスシステム及びその使用が開示されている。特許文献1では、マイクロバブル技術を用いてオゾンの物質移動を強化させ、オゾン利用率を高め、マイクロバブル効果を利用して酸化能力を向上させている。これにより、難分解性汚染物質の除去効率を向上させ、生分解性を明らかに改善している。しかもオゾン排ガスの濃度がゼロに近いため、オゾン排ガスの処理が不要である。また、オゾン反応後に生成された溶存酸素と、残留する酸素マイクロバブルは液相とともに生化学処理ユニットに入り、生化学処理に充分な溶存酸素を提供できるため、生化学処理ユニットでは曝気を必要とせず、運転コストを低減させていた。There has been related research into the treatment of persistent organic pollutants, which are often found in industrial wastewater. For example, Patent Document 1 discloses a microbubble ozone catalytic oxidation-non-aeration biochemical coupling process system and its use. Patent Document 1 uses microbubble technology to enhance ozone mass transfer, increase ozone utilization, and utilize the microbubble effect to improve oxidation capacity. This improves the removal efficiency of persistent pollutants and significantly improves biodegradability. Moreover, since the concentration of ozone exhaust gas is close to zero, no treatment of the ozone exhaust gas is necessary. Furthermore, the dissolved oxygen generated after the ozone reaction and the remaining oxygen microbubbles enter the biochemical treatment unit along with the liquid phase, providing sufficient dissolved oxygen for biochemical treatment. This eliminates the need for aeration in the biochemical treatment unit, thereby reducing operating costs.
しかし、従来の技術は、難分解性有機物質を除去していたが、より多くの難分解性有機物質を除去することが望まれている。 However, while conventional technologies have only removed persistent organic substances, there is a desire to remove even more persistent organic substances.
本開示では、マイクロバブル(触媒)オゾン酸化と生化学的カスケードにより、有機汚染物質を効率的にかつ低コストで処理する、工業廃水の処理方法、処理プロセス及びシステム並びにこれの使用が提供される。 The present disclosure provides methods, processes and systems for treating industrial wastewater, and uses thereof, that efficiently and cost-effectively treat organic pollutants through microbubble (catalytic) ozone oxidation and biochemical cascade.
本開示に係る工業廃水の処理システムは、順次接続されるオゾン発生器と、マイクロバブル発生器と、オゾン触媒酸化反応器と、曝気脱酸素タンクと、好気性バイオフィルム反応器とを含む。曝気脱酸素タンクでは、オゾン触媒酸化反応器におけるオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出された廃水から溶存酸素の一部と残留する溶存オゾンとが除去される。The industrial wastewater treatment system disclosed herein includes an ozone generator, a microbubble generator, an ozone catalytic oxidation reactor, an aeration deoxidation tank, and an aerobic biofilm reactor, all connected in series. In the aeration deoxidation tank, a portion of the dissolved oxygen and remaining dissolved ozone are removed from the wastewater discharged after undergoing ozone microbubble catalytic oxidation treatment in the ozone catalytic oxidation reactor.
さらに、オゾン触媒酸化反応器は、触媒床層を含む。オゾン触媒酸化反応器は触媒床層を含む触媒オゾン酸化反応領域と触媒床層より下部のオゾンマイクロバブル酸化反応領域とに分けられてもよい。Furthermore, the ozone catalytic oxidation reactor includes a catalyst bed layer. The ozone catalytic oxidation reactor may be divided into a catalytic ozone oxidation reaction zone including the catalyst bed layer and an ozone microbubble oxidation reaction zone below the catalyst bed layer.
さらに、触媒床層内の触媒は5mm以上の粒状触媒であり、例えば、触媒は石炭系粒状活性炭触媒又は粒状金属酸化物触媒であってもよい。 Furthermore, the catalyst in the catalyst bed layer is a granular catalyst of 5 mm or more, for example, the catalyst may be a coal-based granular activated carbon catalyst or a granular metal oxide catalyst.
さらに、工業廃水の処理システムは、オゾン触媒酸化反応器と曝気脱酸素タンクとの間に設けられる気水分離装置をさらに含んでいてもよい。気水分離装置では、オゾン触媒酸化反応器におけるオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出された気水混合物が分離されてもよい。分離後の廃水は曝気脱酸素タンクに入ってもよい。 Furthermore, the industrial wastewater treatment system may further include an air-water separator installed between the ozone catalytic oxidation reactor and the aeration deoxidation tank. The air-water separator may separate the air-water mixture discharged after undergoing the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in the ozone catalytic oxidation reactor. The separated wastewater may enter the aeration deoxidation tank.
さらに、好気性バイオフィルム反応器はバイオフィラー層を含み、バイオフィラー層は複数のバイオフィラーを含み、複数のバイオフィラーの各々は繊維編成サスペンションフィラーであってもよい。繊維編成サスペンションフィラーの間隔は2~10cmであることが好ましい。 Furthermore, the aerobic biofilm reactor includes a biofiller layer, the biofiller layer including a plurality of biofillers, each of which may be a fibrous suspension filler. The spacing between the fibrous suspension fillers is preferably 2 to 10 cm.
さらに、好気性バイオフィルム反応器は、好気性バイオフィルム反応器の底部に設けられる水中攪拌装置を含んでいてもよい。 Furthermore, the aerobic biofilm reactor may include a submersible agitator located at the bottom of the aerobic biofilm reactor.
さらに、工業廃水の処理システムは、順次接続されるオゾン発生器と、マイクロバブル発生器と、オゾン触媒酸化反応器と、気水分離装置と、曝気脱酸素タンクと、好気性バイオフィルム反応器と、貯水槽とを含んでいてもよい。オゾン触媒酸化反応器は、触媒床層を含んでいてもよい。オゾン触媒酸化反応器は触媒床層を含む触媒オゾン酸化反応領域と触媒床層より下部のオゾンマイクロバブル酸化反応領域とに分けられていてもよい。触媒床層内の触媒は5mm以上の粒状触媒であってもよい。好気性バイオフィルム反応器はバイオフィラー層を含み、バイオフィラー層は複数のバイオフィラーを含み、複数のバイオフィラーの各々は繊維編成サスペンションフィラーであってもよい。繊維編成サスペンションフィラーの間隔は2~10cmであってもよい。 Furthermore, the industrial wastewater treatment system may include an ozone generator, a microbubble generator, an ozone catalytic oxidation reactor, an air-water separator, an aeration deoxidation tank, an aerobic biofilm reactor, and a water storage tank connected in series. The ozone catalytic oxidation reactor may include a catalyst bed layer. The ozone catalytic oxidation reactor may be divided into a catalytic ozone oxidation reaction zone including the catalyst bed layer and an ozone microbubble oxidation reaction zone below the catalyst bed layer. The catalyst in the catalyst bed layer may be a granular catalyst of 5 mm or more. The aerobic biofilm reactor includes a biofiller layer, which includes a plurality of biofillers, each of which may be a fibrous suspension filler. The spacing between the fibrous suspension fillers may be 2 to 10 cm.
オゾン発生器において生成されるオゾンはマイクロバブル発生器に輸送されてオゾンマイクロバブルが生成されてもよい。マイクロバブル発生器においてオゾンマイクロバブルが廃水と混合してからオゾン触媒酸化反応器のオゾンマイクロバブル酸化反応領域に入ってもよい。オゾンマイクロバブル、廃水及び触媒床層はオゾン触媒酸化反応器内においてオゾンマイクロバブルと不均一触媒オゾン酸化反応を起こしてもよい。処理後の廃水はオゾン触媒酸化反応器の最上部から流出し、気水分離装置に入り、オゾン触媒酸化反応器におけるオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出される気水混合物が分離されてもよい。そして、分離後の廃水が曝気脱酸素タンクに入ってもよい。空気曝気により溶存酸素の一部と残存する溶存オゾンとが除去されてもよい。脱酸素後の廃水は曝気脱酸素タンクの上部から溢れ出して、底部から好気性バイオフィルム反応器に入ってもよい。廃水は上へ流れていくうちに好気性バイオフィルム反応器内のバイオフィラーの表面のバイオフィルムに接触し、バイオフィルムの好気性分解作用で有機物が分解されて、好気性バイオフィルム反応器の最上部から溢れ出す排水は貯水槽に入ってもよい。 Ozone generated in the ozone generator may be transported to a microbubble generator to generate ozone microbubbles. In the microbubble generator, the ozone microbubbles may mix with wastewater before entering the ozone microbubble oxidation reaction zone of the ozone catalytic oxidation reactor. The ozone microbubbles, wastewater, and catalyst bed layer may undergo a heterogeneous catalytic ozone oxidation reaction with the ozone microbubbles in the ozone catalytic oxidation reactor. The treated wastewater may flow out of the top of the ozone catalytic oxidation reactor and enter an air-water separator, where the air-water mixture discharged after the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in the ozone catalytic oxidation reactor may be separated. The separated wastewater may then enter an aeration deoxidation tank. A portion of the dissolved oxygen and remaining dissolved ozone may be removed by aeration. The deoxidized wastewater may overflow from the top of the aeration deoxidation tank and enter an aerobic biofilm reactor from the bottom. As the wastewater flows upward, it comes into contact with the biofilm on the surface of the biofiller in the aerobic biofilm reactor, and the organic matter is broken down by the aerobic decomposition action of the biofilm. The wastewater overflowing from the top of the aerobic biofilm reactor may then be put into a storage tank.
本開示に係る処理システムの使用は、廃水の処理における工業廃水の処理システムの使用である。 The use of the treatment system disclosed herein is the use of an industrial wastewater treatment system in the treatment of wastewater.
本開示に係る工業廃水の処理方法は、
1)被処理廃水にオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を行うステップと、
2)ステップ1)で処理した後の廃水に脱酸素処理を行って、廃水中の溶存酸素を2~8mg/L、好ましくは4~5mg/Lに限定するステップと、
3)ステップ2)で処理した後の廃水に好気性生化学処理を行い、処理廃水を排出するステップとを含む。
The method for treating industrial wastewater according to the present disclosure includes:
1) performing ozone microbubble catalytic oxidation treatment on the wastewater to be treated;
2) subjecting the wastewater treated in step 1) to a deoxidation treatment to limit the dissolved oxygen in the wastewater to 2-8 mg/L, preferably 4-5 mg/L;
3) subjecting the wastewater treated in step 2) to aerobic biochemical treatment and discharging the treated wastewater.
さらに、工業廃水の処理方法は、以下の条件A、条件B、条件C及び条件Dからなる群より選択される少なくとも1つの条件を満たしていてもよい。
条件A:ステップ1)のオゾンマイクロバブル触媒酸化処理において体積比で気体:水は1:5~1:10であり、オゾンマイクロバブルを生成させるマイクロバブル発生器の出口圧力は0.3MPa以上である。
条件B:ステップ1)のオゾンマイクロバブル触媒酸化処理においてオゾンマイクロバブルの平均直径は30μm以下である。
条件C:ステップ1)のオゾンマイクロバブル触媒酸化処理においてオゾン投入量と供給廃水のCOD量の比を0.2~1.0mgO3/mgCODに限定し、好ましくはオゾン投入量と供給廃水のCOD量の比は0.4~0.6mgO3/mgCODである。
条件D:被処理廃水は窒素含有複素環系有機物又はベンゼン環系有機物を含んでいる塩含有化学合成廃水又は化学分解廃水である。
Furthermore, the method for treating industrial wastewater may satisfy at least one condition selected from the group consisting of the following conditions A, B, C, and D.
Condition A: In the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in step 1), the volume ratio of gas to water is 1:5 to 1:10, and the outlet pressure of the microbubble generator that generates ozone microbubbles is 0.3 MPa or more.
Condition B: In the ozone microbubble catalytic oxidation treatment of step 1), the average diameter of the ozone microbubbles is 30 μm or less.
Condition C: In the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in step 1), the ratio of the ozone input amount to the COD amount of the supplied wastewater is limited to 0.2-1.0 mgO 3 /mgCOD, and preferably the ratio of the ozone input amount to the COD amount of the supplied wastewater is 0.4-0.6 mgO 3 /mgCOD.
Condition D: The wastewater to be treated is a salt-containing chemically synthesized wastewater or chemically decomposed wastewater containing nitrogen-containing heterocyclic organic compounds or benzene ring organic compounds.
本開示に係る廃水処理プロセスは、工業廃水の処理システムによる廃水処理プロセスである。処理システムは、順次接続されるオゾン発生器と、マイクロバブル発生器と、オゾン触媒酸化反応器と、気水分離装置と、曝気脱酸素タンクと、好気性バイオフィルム反応器と、貯水槽とを含む。オゾン触媒酸化反応器は触媒床層を含み、オゾン触媒酸化反応器は触媒床層を含む触媒オゾン酸化反応領域と触媒床層より下部のオゾンマイクロバブル酸化反応領域とに分けられる。廃水処理プロセスは、オゾン発生器において生成されるオゾンをマイクロバブル発生器に輸送してオゾンマイクロバブルを生成させるステップを含む。廃水処理プロセスは、マイクロバブル発生器においてオゾンマイクロバブルが廃水と混合してからオゾン触媒酸化反応器のオゾンマイクロバブル酸化反応領域に入るステップを含む。廃水処理プロセスは、オゾンマイクロバブル、廃水及び触媒床層がオゾン触媒酸化反応器内においてオゾンマイクロバブル酸化と不均一触媒オゾン酸化反応を起こすステップを含む。廃水処理プロセスは、処理後の廃水がオゾン触媒酸化反応器の最上部から流出し、気水分離装置に入り、オゾン触媒酸化反応器におけるオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出される気水混合物を分離させるステップを含む。廃水処理プロセスは、分離後の廃水が曝気脱酸素タンクに入るステップを含む。廃水処理プロセスは、空気曝気により溶存酸素の一部と残存する溶存オゾンとを除去し、脱酸素後の廃水が曝気脱酸素タンクの上部から溢れ出して、底部から好気性バイオフィルム反応器に入り、上へ流れていくうちに好気性バイオフィルム反応器内のバイオフィラーの表面のバイオフィルムに接触し、バイオフィルムの好気性分解作用で有機物を分解して、好気性バイオフィルム反応器の最上部から溢れ出す排水が貯水槽に入るステップを含む。The wastewater treatment process disclosed herein is a wastewater treatment process using an industrial wastewater treatment system. The treatment system includes an ozone generator, a microbubble generator, an ozone catalytic oxidation reactor, an air-water separator, an aeration deoxidation tank, an aerobic biofilm reactor, and a water storage tank, all connected in series. The ozone catalytic oxidation reactor includes a catalyst bed layer, which is divided into a catalytic ozone oxidation reaction zone including the catalyst bed layer and an ozone microbubble oxidation reaction zone below the catalyst bed layer. The wastewater treatment process includes transporting ozone generated in the ozone generator to a microbubble generator to generate ozone microbubbles. The wastewater treatment process includes mixing ozone microbubbles with wastewater in the microbubble generator before entering the ozone microbubble oxidation reaction zone of the ozone catalytic oxidation reactor. The wastewater treatment process includes causing ozone microbubbles, wastewater, and the catalyst bed layer to undergo ozone microbubble oxidation and heterogeneous catalytic ozone oxidation reactions in the ozone catalytic oxidation reactor. The wastewater treatment process includes a step in which the treated wastewater flows out of the top of the ozone catalytic oxidation reactor, enters an air-water separator, and separates the discharged air-water mixture after undergoing ozone microbubble catalytic oxidation treatment in the ozone catalytic oxidation reactor. The wastewater treatment process also includes a step in which the separated wastewater enters an aeration deoxidation tank. The wastewater treatment process includes a step in which a portion of the dissolved oxygen and remaining dissolved ozone are removed by aeration, the deoxidized wastewater overflows from the top of the aeration deoxidation tank, enters the aerobic biofilm reactor from the bottom, and as it flows upward, comes into contact with the biofilm on the surface of the biofilm filler in the aerobic biofilm reactor, where the biofilm aerobic decomposition action decomposes the organic matter. The wastewater overflows from the top of the aerobic biofilm reactor and enters a water storage tank.
下記の実施形態は本開示を説明するためのもので、本開示の範囲への限定にはならない。実施形態において技術又は条件が具体的に示されない場合は、本分野の文献において説明されている技術若しくは条件に準拠するか、又は製品の取扱説明書に従って実施する。使用する試薬又は装置でメーカーが示されないものは、サプライヤーより購入可能な通常の製品である。The following embodiments are intended to illustrate the present disclosure and are not intended to limit the scope of the present disclosure. Unless specific techniques or conditions are specified in the embodiments, they will conform to techniques or conditions described in the literature in this field or will be carried out in accordance with the product's instructions. Reagents or equipment used without a manufacturer's designation are ordinary products available for purchase from suppliers.
本開示者が鋭意検討を重ねたところ、従来の技術に次の欠点があることを見出した。(1)触媒粒子の粒径は最適化されておらず、小さな粒状触媒を使用する場合に、触媒床層のチャンネル径が小さく、孔隙率が低く、マイクロバブルが触媒床を通る時にチャンネル内に凝集・合併して、大きな気泡が生成される。そのため、マイクロバブルの酸化能力向上効果が弱められる。(2)オゾン触媒酸化処理後の廃水は溶存酸素濃度が非常に高く且つオゾンがわずかに残留しており、そのまま生化学処理に入ると、生物活性に影響を与えるため、生化学処理の効率が低くなる。(3)フィラーの種類の最適化が行われていない。生化学反応器が非曝気式であるため、粒状バイオフィラー床層を使用する場合に、流路の短絡現象が起こりやすく、廃水とバイオフィルムの接触に悪い影響があるため、生化学処理の効果が不十分である。(4)生化学処理では付設の混合手段がなく、生化学反応器は非曝気式で直接的な混合手段がなく、水から生じる動力が不十分であるため、廃水とバイオフィルムの充分な接触が難しくなり、生化学処理の効果に影響が響く。(5)より高度な処理要件とより厳格な処理基準に対応するための対策と関連の研究が不十分である。After extensive research, the present inventors have found the following drawbacks in conventional technologies: (1) The particle size of the catalyst particles is not optimized. When small granular catalysts are used, the channel diameter of the catalyst bed layer is small and the porosity is low. As a result, microbubbles aggregate and merge within the channels as they pass through the catalyst bed, generating larger bubbles. This weakens the microbubbles' effect of improving oxidation ability. (2) After ozone catalytic oxidation treatment, the wastewater has a very high dissolved oxygen concentration and traces of residual ozone. If the wastewater is subjected to biochemical treatment as is, this will affect biological activity and reduce the efficiency of the biochemical treatment. (3) The type of filler is not optimized. Because the biochemical reactor is non-aerated, when a granular biofiller bed layer is used, the flow path is prone to short-circuiting, adversely affecting the contact between the wastewater and biofilm, resulting in insufficient biochemical treatment effectiveness. (4) Biochemical treatment lacks an attached mixing means, and the biochemical reactor is non-aerated and has no direct mixing means, resulting in insufficient power generated from the water, making it difficult for the wastewater to come into sufficient contact with the biofilm, which affects the effectiveness of biochemical treatment. (5) There is a lack of countermeasures and related research to meet higher treatment requirements and stricter treatment standards.
本開示は、少なくとも上記の課題の1つを解決することを目的とする。 The present disclosure aims to solve at least one of the above problems.
図1に示されるとおり、処理システムは、難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムである。処理システムは、順次接続されるオゾン発生器100と、マイクロバブル発生器200と、オゾン触媒酸化反応器300と、曝気脱酸素タンク400と、好気性バイオフィルム反応器500とを含む。As shown in Figure 1, the treatment system is an advanced treatment system for ultra-low discharge of recalcitrant industrial wastewater. The treatment system includes an ozone generator 100, a microbubble generator 200, an ozone catalytic oxidation reactor 300, an aeration deoxidation tank 400, and an aerobic biofilm reactor 500, which are connected in series.
図1で、矢印は廃水の流れ方向を示す。 In Figure 1, the arrows indicate the direction of wastewater flow.
いくつかの例において、曝気脱酸素タンク400では、オゾン触媒酸化反応器300におけるオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出された廃水から過剰な溶存酸素(溶存酸素の一部)と残留する溶存オゾンとが除去される。 In some examples, the aeration deoxidation tank 400 removes excess dissolved oxygen (a portion of the dissolved oxygen) and residual dissolved ozone from wastewater discharged after undergoing ozone microbubble catalytic oxidation treatment in the ozone catalytic oxidation reactor 300.
いくつかの例において、難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムは、被処理廃水を輸送するための給水管路800をさらに含む。 In some examples, the advanced treatment system for ultra-low discharge of recalcitrant industrial wastewater further includes a water supply line 800 for transporting the wastewater to be treated.
いくつかの例において、マイクロバブル発生器200において生成されるオゾンマイクロバブルは給水管路800の中の廃水と混合した後、オゾン触媒酸化反応器300に入る。いくつかの例において、混合後の廃水はオゾン触媒酸化反応器300の底部から入る。In some examples, the ozone microbubbles generated in the microbubble generator 200 are mixed with wastewater in the water supply line 800 before entering the ozone catalytic oxidation reactor 300. In some examples, the mixed wastewater enters the ozone catalytic oxidation reactor 300 at the bottom.
いくつかの例において、給水管路800とマイクロバブル発生器200はそれぞれオゾン触媒酸化反応器300の底部に接続される。オゾン触媒酸化反応器300の底部では、給水管路800から輸送される被処理廃水が、マイクロバブル発生器200において生成されるオゾンと混合する。In some examples, the water supply line 800 and the microbubble generator 200 are each connected to the bottom of the ozone catalytic oxidation reactor 300. At the bottom of the ozone catalytic oxidation reactor 300, the wastewater to be treated transported from the water supply line 800 mixes with the ozone generated in the microbubble generator 200.
いくつかの例において、処理システムは、給水管路800に接続されて、給水管路800の被処理廃水を輸送するための給水ポンプ900をさらに含む。 In some examples, the treatment system further includes a water supply pump 900 connected to the water supply line 800 for transporting the treated wastewater in the water supply line 800.
いくつかの例において、オゾン触媒酸化反応器300は、オゾン触媒酸化反応器300内に中部(中心)よりも上側に設けられる触媒床層301をさらに含む。触媒床層301によりオゾン触媒酸化反応器300は、触媒床層301を含む上部の触媒オゾン酸化反応領域302と、触媒床層301より下部のオゾンマイクロバブル酸化反応領域303とに分けられる。触媒オゾン酸化反応領域302は、主にオゾン触媒でヒドロキシルラジカルが生成する酸化反応が起こり、難分解性有機物質の酸化分解に対する寄与率が約25%である。オゾンマイクロバブル酸化反応領域303は、主にオゾンマイクロバブルの収縮・破裂でヒドロキシルラジカルが生成する酸化反応が起こり、難分解性有機物質の酸化分解に対する寄与率が約75%である。In some examples, the ozone catalytic oxidation reactor 300 further includes a catalyst bed layer 301 located above the middle (center) of the ozone catalytic oxidation reactor 300. The catalyst bed layer 301 divides the ozone catalytic oxidation reactor 300 into an upper catalytic ozone oxidation reaction region 302, which includes the catalyst bed layer 301, and an ozone microbubble oxidation reaction region 303, which is located below the catalyst bed layer 301. In the catalytic ozone oxidation reaction region 302, an oxidation reaction in which hydroxyl radicals are generated primarily by the ozone catalyst occurs, contributing approximately 25% to the oxidative decomposition of persistent organic substances. In the ozone microbubble oxidation reaction region 303, an oxidation reaction in which hydroxyl radicals are generated primarily by the contraction and bursting of ozone microbubbles occurs, contributing approximately 75% to the oxidative decomposition of persistent organic substances.
触媒床層301内の触媒は5mm以上の粒状触媒であることが好ましく、例えば、石炭系粒状活性炭触媒又は粒状金属酸化物触媒である。研究したところでは、直径の大きい粒状触媒の方は制限なく堆積して床層を形成し、床層が大きい孔隙チャンネルを有するため、マイクロバブルが床層を通る時の凝集と合併が低減されることが判明している。いくつかの例において、触媒の粒径は5~8mmである。The catalyst in the catalyst bed layer 301 is preferably a granular catalyst of 5 mm or larger, such as a coal-based granular activated carbon catalyst or a granular metal oxide catalyst. Research has shown that larger diameter granular catalysts accumulate without restriction to form a bed layer, and the bed layer has large pore channels, which reduces aggregation and merging of microbubbles as they pass through the bed layer. In some examples, the catalyst particle size is 5-8 mm.
いくつかの例において、オゾン触媒酸化反応器300は、圧力を測定するための圧力計304をさらに含む。 In some examples, the ozone catalytic oxidation reactor 300 further includes a pressure gauge 304 for measuring pressure.
いくつかの例において、オゾン触媒酸化反応器300は密閉圧力容器であり、動作圧力は0.05~0.1MPa以下である。 In some examples, the ozone catalytic oxidation reactor 300 is a sealed pressure vessel and the operating pressure is 0.05 to 0.1 MPa or less.
いくつかの例において、難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムは、オゾン触媒酸化反応器300と曝気脱酸素タンク400の間に設けられた気水分離装置401をさらに含む。いくつかの例において、気水分離装置401は、オゾン触媒酸化反応器300におけるオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出された気水混合物を分離させる。分離後の廃水は曝気脱酸素タンク400に入る。In some examples, the advanced treatment system for ultra-low discharge of refractory industrial wastewater further includes an air-water separator 401 installed between the ozone catalytic oxidation reactor 300 and the aeration deoxidation tank 400. In some examples, the air-water separator 401 separates the air-water mixture discharged after undergoing the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in the ozone catalytic oxidation reactor 300. The separated wastewater enters the aeration deoxidation tank 400.
いくつかの例において、曝気脱酸素タンク400は空気又は窒素曝気装置402を含む。曝気脱酸素タンク400では過剰な溶存酸素と残留する溶存オゾンとが除去される。溶存酸素要件に基づいて、自動又は手動で曝気装置402の曝気量を調整することができる。In some examples, the aeration/deoxidation tank 400 includes an air or nitrogen aeration device 402. The aeration/deoxidation tank 400 removes excess dissolved oxygen and residual dissolved ozone. The aeration rate of the aeration device 402 can be adjusted automatically or manually based on dissolved oxygen requirements.
従来の廃水処理方式では、オゾンマイクロバブル触媒酸化処理と生化学処理が一続きに行われ、両者の間に介在する工程がないため、生化学処理の効果に影響がある。特に、オゾンマイクロバブル触媒酸化処理後に溶存酸素の濃度調節が行われず、溶存酸素の濃度が非常に高い(一般には約20~30mg/Lである)ため、後の生化学処理では安定的な効果を得にくい。本開示は、オゾン触媒酸化反応器300と好気性バイオフィルム反応器500との間に曝気脱酸素タンク400を設けている。これにより、プロセスの進行を緩め、溶存酸素濃度を調節し、残留するオゾンの影響を解消するなど様々な役割を果たすことができ、難分解性有機汚染物質の処理効率を一層向上させている。いくつかの好ましい例では、曝気脱酸素タンク400において処理された廃水の溶存酸素が2~8mg/Lの範囲に限定される。廃水の溶存酸素は4mg/L以上、5mg/L以上、又は6mg/L以上であってもよい。また、廃水の溶存酸素は7mg/L、又は5mg/L以下であってもよい。研究したところでは、当該条件下では難分解性有機汚染物質の処理効率が一層高いことが判明している。In conventional wastewater treatment methods, the ozone microbubble catalytic oxidation process and biochemical treatment are performed consecutively, with no intervening process between them, which impacts the effectiveness of the biochemical treatment. In particular, the dissolved oxygen concentration is not adjusted after the ozone microbubble catalytic oxidation process, resulting in a very high dissolved oxygen concentration (typically about 20-30 mg/L), making it difficult to achieve stable results in the subsequent biochemical treatment. The present disclosure provides an aeration deoxidation tank 400 between the ozone catalytic oxidation reactor 300 and the aerobic biofilm reactor 500. This serves various purposes, such as slowing down the process, adjusting the dissolved oxygen concentration, and eliminating the effects of residual ozone, thereby further improving the treatment efficiency of persistent organic pollutants. In some preferred examples, the dissolved oxygen concentration of the wastewater treated in the aeration deoxidation tank 400 is limited to a range of 2-8 mg/L. The dissolved oxygen concentration of the wastewater may be 4 mg/L or more, 5 mg/L or more, or 6 mg/L or more. The dissolved oxygen in the wastewater may be 7 mg/L or even 5 mg/L or less, and research has shown that under these conditions, the treatment efficiency of persistent organic pollutants is higher.
いくつかの例において、好気性バイオフィルム反応器500はバイオフィラー層501を含み、バイオフィラー層501は複数のバイオフィラーを含み、複数のバイオフィラーの各々は繊維編成サスペンションフィラーである。 In some examples, the aerobic biofilm reactor 500 includes a biofiller layer 501, which includes a plurality of biofillers, each of which is a fibrous suspension filler.
いくつかの例において、繊維編成サスペンションフィラーは市販品であってもよく、例えば、河北益生環保科技股▼フン▲有限会社から購入するものである。 In some examples, the fiber-knit suspension filler may be a commercially available product, for example, purchased from Hebei Yisheng Environmental Protection Technology Co., Ltd.
従来の廃水処理方式では、生化学処理で好気性バイオフィルム反応器500に活性炭又はセラムサイトフィラーが使用され、形成されたフィラー床層は非曝気条件下で流路の短絡現象が起こりやすい。特に、好気性バイオフィルム反応器500が拡大される場合に、好気性バイオフィルム反応器500における流動に対するフィラー床層の影響が一層明らかになる。流速分布の不均一の問題も一層深刻になるため、難分解性有機汚染物質に対する処理効率に影響が出る。本開示では、繊維編成サスペンションフィラーを使用しており、非曝気条件下で好気性バイオフィルム反応器500に良好な流動と流速分布が得られ、好気性バイオフィルム反応器500における物質移動と反応条件が改善され、処理効果が向上している。サスペンションチェーン式固定フィラーのもう1つの利点は、バイオフィルムの成長を確保でき、非曝気条件下では好気性バイオフィルム反応器500の内部に良好な流動を実現しやすいことである。いくつかの例において、繊維編成サスペンションフィラーの間隔は2~10cmである。繊維編成サスペンションフィラーは、例えば、バイオフィルムが形成される複数のフィラー本体と、複数のフィラー本体を接続する接続部材とを含んでいてもよい。接続部材は、例えば、糸、紐、チェーン又はロープなどであってもよい。フィラー本体は、モール状の繊維フィラーと、繊維フィラーを収容するボールシェルとを含んでいてもよい。ボールシェルは、それぞれ複数の開口部を有する2つの半円形のシェルが組み合わせて形成されており、開口部を通じて廃水が繊維フィラーと接触するように構成されていてもよい。In conventional wastewater treatment methods, activated carbon or ceramsite fillers are used in aerobic biofilm reactors (500) for biochemical treatment. The resulting filler bed layer is prone to short-circuiting of the flow path under non-aerated conditions. In particular, when the aerobic biofilm reactor (500) is enlarged, the impact of the filler bed layer on the flow in the aerobic biofilm reactor (500) becomes more pronounced. The problem of uneven flow velocity distribution also becomes more severe, affecting the treatment efficiency of persistent organic pollutants. In the present disclosure, a woven fiber suspension filler is used to achieve good flow and flow velocity distribution in the aerobic biofilm reactor (500) under non-aerated conditions, improving mass transfer and reaction conditions in the aerobic biofilm reactor (500) and enhancing treatment efficiency. Another advantage of the suspension chain-type fixed filler is that it ensures biofilm growth and facilitates good flow within the aerobic biofilm reactor (500) under non-aerated conditions. In some examples, the spacing between the woven fiber suspension fillers is 2 to 10 cm. The fiber-knit suspension filler may include, for example, a plurality of filler bodies on which a biofilm is formed and a connecting member connecting the plurality of filler bodies. The connecting member may be, for example, a thread, a string, a chain, or a rope. The filler body may include a mold-shaped fiber filler and a ball shell that houses the fiber filler. The ball shell may be formed by combining two semicircular shells, each having a plurality of openings, and may be configured so that wastewater comes into contact with the fiber filler through the openings.
いくつかの例において、好気性バイオフィルム反応器500は、好気性バイオフィルム反応器500の底部に設けられる水中攪拌装置502をさらに含む。水中攪拌装置502は、付設の混合手段として、好気性バイオフィルム反応器500内の水の動力を向上させて、混合を促し、廃水とバイオフィルムとの接触と、汚染物質の物質移動を促進することにより、生化学処理の効果を改善することができる。In some examples, the aerobic biofilm reactor 500 further includes a submersible agitator 502 located at the bottom of the aerobic biofilm reactor 500. The submersible agitator 502 serves as an additional mixing means, improving the dynamics of the water within the aerobic biofilm reactor 500, promoting mixing, and facilitating contact between the wastewater and the biofilm and mass transfer of contaminants, thereby improving the effectiveness of the biochemical treatment.
いくつかの例において、好気性バイオフィルム反応器500は曝気装置を含まない。 In some examples, the aerobic biofilm reactor 500 does not include an aeration device.
いくつかの例において、廃水が好気性バイオフィルム反応器500の底部から入り、上部から排水が溢れ出すことにより、上へ流れていくという処理条件が得られ、廃水とバイオフィルムの充分な接触に役立つ。 In some instances, wastewater enters the aerobic biofilm reactor 500 at the bottom and overflows at the top, creating upward flow treatment conditions that facilitate sufficient contact between the wastewater and the biofilm.
いくつかの例において、難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムは、好気性バイオフィルム反応器500に接続されて、好気性バイオフィルム反応器500において処理された排水を収集するための貯水槽600をさらに含む。 In some examples, the advanced treatment system for ultra-low discharge of recalcitrant industrial wastewater further includes a reservoir 600 connected to the aerobic biofilm reactor 500 for collecting wastewater treated in the aerobic biofilm reactor 500.
いくつかの例において、難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムは、貯水槽600に接続されて、貯水槽600内の排水を排出させるための回流ポンプ700をさらに含む。いくつかの例において、貯水槽600内の排水は回流ポンプ700によって被処理廃水槽に輸送される。あるいは、貯水槽600内の排水は給水管路800に直接輸送されて、給水と混合されてから2回のカスケード循環処理が行われる。あるいは、貯水槽600内の排水は次の段階のカスケード処理装置に入って処理される。これらにより、難分解性有機物質が一層除去される。複数回の循環又は多段階処理の実行方式又はその組み合わせを調整することにより、異なるCOD除去率に限定して、難分解性有機物質の除去要件と超低排出の目標を達成する。いくつかの例において、貯水槽600内の排水は排出基準を満たすと回流ポンプ700によって排出され、つまり安全排出が実現している。In some examples, the advanced treatment system for ultra-low discharge of persistent industrial wastewater further includes a return pump 700 connected to the water tank 600 for discharging the wastewater in the water tank 600. In some examples, the wastewater in the water tank 600 is transported to a wastewater tank to be treated by the return pump 700. Alternatively, the wastewater in the water tank 600 is transported directly to the water supply line 800, mixed with the feedwater, and then subjected to two cascade circulation treatments. Alternatively, the wastewater in the water tank 600 is treated in the next stage of the cascade treatment device. This further removes persistent organic substances. By adjusting the execution mode of multiple circulations or multi-stage treatments, or a combination thereof, different COD removal rates can be achieved to achieve the requirements for removal of persistent organic substances and the goal of ultra-low discharge. In some examples, the wastewater in the water tank 600 is discharged by the return pump 700 once it meets the discharge standards, thereby realizing safe discharge.
いくつかの例において、オゾン発生器100と給水管路800はそれぞれマイクロバブル発生器200に接続される。いくつかの例において、マイクロバブル発生器200はオゾン触媒酸化反応器300の底部に接続される。いくつかの例において、オゾン触媒酸化反応器300の上部は曝気脱酸素タンク400の底部又は中央より低い位置に接続される。いくつかの例において、曝気脱酸素タンク400の上部は好気性バイオフィルム反応器500の底部に接続される。In some examples, the ozone generator 100 and the water supply line 800 are each connected to the microbubble generator 200. In some examples, the microbubble generator 200 is connected to the bottom of the ozone catalytic oxidation reactor 300. In some examples, the top of the ozone catalytic oxidation reactor 300 is connected to the bottom or a position lower than the center of the aeration deoxidation tank 400. In some examples, the top of the aeration deoxidation tank 400 is connected to the bottom of the aerobic biofilm reactor 500.
いくつかの例において、オゾン発生器100では純酸素をガス源としてオゾンガスが生成される。いくつかの例において、オゾンガスがマイクロバブル発生器200に入ってオゾンマイクロバブルが生成される。いくつかの例において、オゾンマイクロバブルは給水(廃水)と混合してから底部からオゾン触媒酸化反応器300に入る。オゾンマイクロバブル、廃水及び触媒床層301はオゾン触媒酸化反応器300内においてオゾンマイクロバブルと不均一触媒オゾン酸化反応を起こす。そして、オゾンマイクロバブルの収縮・破裂と触媒のオゾン分解作用でヒドロキシルラジカルが生成される。これにより、難分解性有機汚染物質が分解し、易分解性小分子有機物が生成され、廃水の生分解性が向上している。オゾン触媒酸化反応後に気水混合物は圧力を受けてオゾン触媒酸化反応器300の最上部から流出する。気水混合物は動力での輸送を必要とせず、底部又は中央より低い位置から曝気脱酸素タンク400に入る。空気曝気により過剰な溶存酸素と残存する溶存オゾンとが除去される。脱酸素後の廃水は曝気脱酸素タンク400の上部から溢れ出して、底部から好気性バイオフィルム反応器500に入る。脱酸素後の廃水は上へ流れていくうちに好気性バイオフィルム反応器500内のバイオフィラーの表面のバイオフィルムに接触する。廃水はバイオフィルムの好気性分解作用で易分解性小分子有機物が一層除去(分解)されて、生化学反応器(好気性バイオフィルム反応器500)の最上部から溢れ出す。好気性バイオフィルム反応器500から溢れ出す排水は貯水槽600に入る。In some examples, ozone gas is generated in the ozone generator 100 using pure oxygen as a gas source. In some examples, ozone gas enters the microbubble generator 200 to generate ozone microbubbles. In some examples, the ozone microbubbles are mixed with feedwater (wastewater) before entering the ozone catalytic oxidation reactor 300 from the bottom. The ozone microbubbles, wastewater, and catalyst bed layer 301 undergo a heterogeneous catalytic ozone oxidation reaction with the ozone microbubbles in the ozone catalytic oxidation reactor 300. Hydroxyl radicals are then generated through the contraction and collapse of the ozone microbubbles and the catalytic ozonolysis. This decomposes persistent organic pollutants, producing easily degradable small-molecule organic compounds and improving the biodegradability of the wastewater. After the ozone catalytic oxidation reaction, the air-water mixture is pressurized and flows out of the top of the ozone catalytic oxidation reactor 300. The air-water mixture enters the aeration and deoxidation tank 400 from the bottom or a lower position than the center without the need for powered transportation. Excess dissolved oxygen and remaining dissolved ozone are removed by aeration. The deoxidized wastewater overflows from the top of the aeration and deoxidation tank 400 and enters the aerobic biofilm reactor 500 from the bottom. As the deoxidized wastewater flows upward, it comes into contact with the biofilm on the surface of the biofiller in the aerobic biofilm reactor 500. The aerobic decomposition action of the biofilm removes (decomposes) more easily decomposable small-molecule organic matter from the wastewater, and the wastewater overflows from the top of the biochemical reactor (aerobic biofilm reactor 500). The wastewater overflowing from the aerobic biofilm reactor 500 enters the water storage tank 600.
本開示の実施形態では、さらに、廃水の処理における難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムの使用が提供される。 Embodiments of the present disclosure further provide for the use of advanced treatment systems for ultra-low discharge of recalcitrant industrial wastewater in the treatment of wastewater.
本開示の実施形態では、さらに、
1)被処理廃水にオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を行うステップと、
2)ステップ1)で処理した後の廃水に脱酸素処理を行って、廃水中の溶存酸素を2~8mg/Lに限定するステップと、
3)ステップ2)で処理した後の廃水に好気性生化学処理を行い、基準を満たす処理廃水を排出するステップとを含む、難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理方法が提供される。
In an embodiment of the present disclosure, further
1) performing ozone microbubble catalytic oxidation treatment on the wastewater to be treated;
2) subjecting the wastewater treated in step 1) to a deoxidation treatment to limit the dissolved oxygen in the wastewater to 2-8 mg/L;
and 3) subjecting the wastewater treated in step 2) to aerobic biochemical treatment, and discharging treated wastewater that meets the standard.
好ましくは、ステップ2)の脱酸素処理において、ステップ1)で処理した後の廃水中の溶存酸素を4~5mg/Lに限定する。 Preferably, in the deoxygenation treatment in step 2), the dissolved oxygen in the wastewater after treatment in step 1) is limited to 4 to 5 mg/L.
いくつかの例において、ステップ3)で処理した後の排水は排出基準を満たさないと、ステップ1)に戻してカスケード循環処理を行い、基準を満たすまで処理を続ける。 In some cases, if the wastewater after treatment in step 3) does not meet the discharge standards, it is returned to step 1) for cascade circulation treatment and continues to be treated until it meets the standards.
いくつかの例において、カスケード処理を1回行った後、排水には難分解性有機物質が残留している。そのため、貯水槽600内の排水を一定の割合で回流ポンプ700によって給水管路800に輸送させて、給水と混合してから2回目を行う。あるいは、貯水槽600内の排水は次の段階のカスケード処理装置に入って処理される。これらにより、難分解性有機物質が一層除去される。複数回の循環又は多段階処理の実行方式又はその組み合わせを調整することにより、異なるCOD除去率に限定して、難分解性有機物質の除去要件と超低排出の目標を達成する。In some cases, persistent organic substances remain in the wastewater after one cascade treatment. Therefore, a certain proportion of the wastewater in the water storage tank 600 is transported by the circulation pump 700 to the water supply line 800, where it is mixed with the feedwater before a second treatment is carried out. Alternatively, the wastewater in the water storage tank 600 is treated in the next stage of the cascade treatment device. This further removes persistent organic substances. By adjusting the execution method of multiple circulations or multi-stage treatment, or a combination thereof, different COD removal rates can be achieved to achieve the requirements for persistent organic substance removal and ultra-low discharge targets.
いくつかの例において、マイクロバブル発生器200内において体積比で気体:水を1:5~1:10に限定する。すなわち、いくつかの例において、オゾンマイクロバブル触媒酸化処理において体積比で気体:水が1:5~1:10である。また、いくつかの例において、管前圧力は0.3MPa以上である。例えば、マイクロバブル発生器200の出口圧力が0.3MPa以上である。いくつかの例において、マイクロバブル発生器200により、平均直径が30μm以下のマイクロバブルが安定的に生成される。このようなマイクロバブルは、収縮・破裂でヒドロキシルラジカルを生成させて、酸化能力を向上させる効果が高い。マイクロバブルの平均直径は、例えば、画像解析によって得られた100個程度のバブルの円相当径の個数平均径である。In some examples, the volume ratio of gas to water within the microbubble generator 200 is limited to 1:5 to 1:10. That is, in some examples, the volume ratio of gas to water in the ozone microbubble catalytic oxidation process is 1:5 to 1:10. Also, in some examples, the pressure before the tube is 0.3 MPa or higher. For example, the outlet pressure of the microbubble generator 200 is 0.3 MPa or higher. In some examples, the microbubble generator 200 stably generates microbubbles with an average diameter of 30 μm or less. Such microbubbles generate hydroxyl radicals upon contraction and bursting, which is highly effective in improving oxidizing ability. The average diameter of the microbubbles is, for example, the number-average diameter of the circle-equivalent diameter of approximately 100 bubbles obtained by image analysis.
いくつかの例において、ステップ1)に記載のオゾンマイクロバブル触媒酸化処理において、オゾン投入量と供給廃水のCOD量の比を0.2~1.0mgO3/mgCODに限定する。好ましくはオゾン投入量と供給廃水のCOD量の比は0.4~0.6mgO3/mgCODである。これにより、オゾン投入速度とオゾン酸化消費速度にほぼバランスが保たれ、汚染物質の酸化除去速度が早いことが保証されるだけでなく、オゾンが充分に利用されて、高いオゾン利用率が得られることが保証される。 In some examples, in the ozone microbubble catalytic oxidation treatment described in step 1), the ratio of the ozone input rate to the COD content of the feed wastewater is limited to 0.2-1.0 mgO3 /mgCOD. Preferably, the ratio of the ozone input rate to the COD content of the feed wastewater is 0.4-0.6 mgO3 /mgCOD. This ensures that the ozone input rate and the ozone oxidation consumption rate are approximately balanced, ensuring not only a fast rate of oxidizing and removing pollutants, but also sufficient utilization of ozone and a high ozone utilization rate.
いくつかの例において、被処理廃水に対してオゾンマイクロバブル触媒酸化処理、脱酸素処理及び好気性生化学処理がこの順に行われる。オゾンマイクロバブル触媒酸化処理ではヒドロキシルラジカルが難分解性有機物質を酸化して、難分解性有機物質の30~40%が除去されるとともに、一部で易分解性小分子有機物が生成される。脱酸素処理ではマイクロバブル(触媒)オゾン酸化処理後の過剰な溶存酸素と残留する溶存オゾンが除去される。好気性生化学処理では生成される易分解性小分子有機物が生化学的に除去され、有機物の除去効率は30%に達している。In some examples, the wastewater to be treated undergoes ozone microbubble catalytic oxidation, deoxidation, and aerobic biochemical treatment, in that order. In ozone microbubble catalytic oxidation, hydroxyl radicals oxidize persistent organic substances, removing 30-40% of the persistent organic substances and generating some easily decomposable small-molecule organic substances. In deoxidation, excess dissolved oxygen and remaining dissolved ozone remaining after microbubble (catalytic) ozone oxidation are removed. In aerobic biochemical treatment, the easily decomposable small-molecule organic substances generated are biochemically removed, with an organic matter removal efficiency reaching 30%.
いくつかの例において、カスケード循環又は多段階処理では、1回のカスケード処理後の排水が貯水槽600に入る。そして、除去されていない難分解性有機物質に対し、回流ポンプ700を利用して排水を所定の割合で給水管路800に回流させて、給水と混合してから再びカスケード循環処理を行う。あるいは、排水は次の段階のカスケード処理装置に入って処理され、多段階のカスケード処理を行うことにより、排水の中の難分解性有機物質を一層低減させる。In some cases, in cascade circulation or multi-stage treatment, the wastewater after one cascade treatment enters the water storage tank 600. Then, for persistent organic substances that have not been removed, a predetermined proportion of the wastewater is circulated back to the water supply line 800 using a circulation pump 700, where it is mixed with the feedwater and then subjected to cascade circulation treatment again. Alternatively, the wastewater enters the next stage of cascade treatment equipment and is treated there, and by performing multi-stage cascade treatment, the persistent organic substances in the wastewater are further reduced.
いくつかの例において、カスケード循環処理では、1回のカスケード処理で難分解性有機物質のCOD除去率は55~70%に、2回のカスケード循環処理又は2段階カスケード処理で難分解性有機物質のCOD除去率は70~80%に達している。難分解性有機物質の除去要件に基づいて回流水の割合とカスケード処理の循環回数又は処理の段階数を決定する。複数回の循環又は多段階処理の実行方式又はその組み合わせを調整することにより、異なるCOD除去率と排水COD濃度に限定する。In some cases, a single cascade recycle treatment can achieve a COD removal rate of 55-70% for persistent organic substances, while a double cascade recycle treatment or a two-stage cascade treatment can achieve a COD removal rate of 70-80%. The proportion of recycled water and the number of cascade recycles or treatment stages are determined based on the requirements for removing persistent organic substances. Different COD removal rates and wastewater COD concentrations can be achieved by adjusting the implementation method of multiple recycles or multi-stage treatments, or a combination thereof.
本開示の実施形態では、さらに、難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムによる廃水処理プロセスが提供される。廃水処理プロセスは、オゾン発生器100において生成されるオゾンをマイクロバブル発生器200に輸送してオゾンマイクロバブルを生成させるステップを含む。廃水処理プロセスは、マイクロバブル発生器200においてオゾンマイクロバブルが廃水と混合されてからオゾン触媒酸化反応器300の下部のオゾンマイクロバブル酸化反応領域303に入るステップを含む。廃水処理プロセスは、オゾンマイクロバブル、廃水及び触媒床層301はオゾン触媒酸化反応器300内においてオゾンマイクロバブル酸化と不均一触媒オゾン酸化反応を起こすステップを含む。廃水処理プロセスは、処理後の廃水がオゾン触媒酸化反応器300の最上部から流出し、気水分離装置401に入り、オゾン触媒酸化反応器300におけるオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出される気水混合物を分離させるステップを含む。廃水処理プロセスは、分離後の廃水が曝気脱酸素タンク400に入るステップを含む。廃水処理プロセスは、空気曝気により過剰な溶存酸素と残存する溶存オゾンとを除去し、脱酸素後の廃水は曝気脱酸素タンク400の上部から溢れ出して、底部から好気性バイオフィルム反応器500に入り、上へ流れていくうちに好気性バイオフィルム反応器500内のバイオフィラーの表面のバイオフィルムに接触し、バイオフィルムの好気性分解作用で易分解性小分子有機物を一層除去(分解)して、生化学反応器(好気性バイオフィルム反応器500)の最上部から溢れ出す排水は貯水槽600に入るステップを含む。An embodiment of the present disclosure further provides a wastewater treatment process using an advanced treatment system for ultra-low discharge of refractory industrial wastewater. The wastewater treatment process includes transporting ozone generated in an ozone generator (100) to a microbubble generator (200) to generate ozone microbubbles. The wastewater treatment process includes mixing the ozone microbubbles with wastewater in the microbubble generator (200) and then entering the ozone microbubble oxidation reaction zone (303) at the bottom of an ozone catalytic oxidation reactor (300). The wastewater treatment process includes carrying out ozone microbubble oxidation and heterogeneous catalytic ozone oxidation reactions in the ozone catalytic oxidation reactor (300) with the ozone microbubbles, wastewater, and catalyst bed layer (301). The wastewater treatment process also includes separating the treated wastewater from the top of the ozone catalytic oxidation reactor (300) and entering an air-water separator (401), which separates the discharged air-water mixture after the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in the ozone catalytic oxidation reactor (300). The wastewater treatment process includes a step in which the separated wastewater enters the aeration and deoxidation tank 400. The wastewater treatment process involves removing excess dissolved oxygen and remaining dissolved ozone through aeration, and the deoxidized wastewater overflows from the top of the aeration and deoxidation tank 400 and enters the aerobic biofilm reactor 500 from the bottom. As it flows upward, it comes into contact with the biofilm on the surface of the biofiller in the aerobic biofilm reactor 500, where the aerobic decomposition action of the biofilm removes (decomposes) a further layer of easily decomposable small-molecule organic matter. The wastewater overflowing from the top of the biochemical reactor (aerobic biofilm reactor 500) enters the water storage tank 600.
被処理廃水 Wastewater to be treated
本開示に記載の処理システム及び処理方法は、特に、窒素含有複素環系有機物又は複雑なベンゼン環系有機物を多く含んでいる高塩含有難分解性化学合成廃水又は化学分解廃水の処理に適することが関連の実験で証明されている。化学分解廃水の場合、例えば、石炭化学廃水は窒素含有複素環系有機物を多く含んでおり、同じ条件では、従来の触媒オゾン酸化かつ好気性生化学処理は全体的なCOD除去率が30%未満である。しかしながら、本開示の処理システムと方法を用いると、マイクロバブル触媒オゾン酸化だけでもCOD除去率が40%以上に達しており、1回の処理で全体的なCOD除去率は約60%に達する。また、化学合成廃水の場合、例えば、p-フェニルベンゾニトリル系製品の製造で発生する廃水は、同じ条件では、従来の触媒オゾン酸化かつ好気性生化学処理は全体的にCOD除去効果がほぼゼロであった。しかしながら、本開示の処理システムと方法を用いると、マイクロバブル触媒オゾン酸化だけでもCOD除去率が40~50%に達しており、1回の処理で全体的なCOD除去率は約65%に達する。 Related experiments have demonstrated that the treatment system and method described herein are particularly suitable for treating high-salt, refractory chemical synthesis wastewater or chemical decomposition wastewater containing large amounts of nitrogen-containing heterocyclic organic compounds or complex benzene ring organic compounds. In the case of chemical decomposition wastewater, for example, coal-based chemical wastewater, which contains large amounts of nitrogen-containing heterocyclic organic compounds, conventional catalytic ozone oxidation and aerobic biochemical treatment achieve an overall COD removal rate of less than 30% under the same conditions. However, using the treatment system and method described herein, the COD removal rate reaches more than 40% with microbubble catalytic ozone oxidation alone, reaching an overall COD removal rate of approximately 60% in a single treatment. Furthermore, in the case of chemical synthesis wastewater, for example, wastewater generated from the manufacture of p-phenylbenzonitrile-based products, conventional catalytic ozone oxidation and aerobic biochemical treatment achieve almost zero overall COD removal under the same conditions. However, using the treatment system and method of the present disclosure, the COD removal rate can reach 40-50% through microbubble catalyzed ozone oxidation alone, and the overall COD removal rate can reach approximately 65% in a single treatment.
本開示の実施形態に係る処理方法は、マイクロバブル(触媒)オゾン酸化と生化学的カスケード循環又は多段階処理による難分解性有機汚染物質の超低排出のための効率的で低コストの処理方法である。本処理方法は、マイクロバブル(触媒)オゾン酸化と生化学カスケード処理において、マイクロバブル技術を用いてオゾンの物質移動を強化させ、オゾン利用率を高める。そして、マイクロバブル効果を利用して酸化能力を向上させることにより、難分解性汚染物質の分解効率と易分解性小分子有機物の生成効率を向上させ、生分解性を明らかに改善する。また、オゾン反応後に生成される過剰な溶存酸素と残存する溶存オゾンを脱酸素処理で除去することにより、後の生化学処理への影響が避けられるとともに、後の好気性生化学処理に溶存酸素を好適に提供する。そして、生成される易分解性小分子有機物を好気性生化学処理により除去することにより、運転コストを低減させている。その上で、所定の回流比に限定してカスケード循環処理又は多段階処理を行うことにより、難分解性有機物質を持続的に低減させることができる。複数回の循環又は多段階処理の実行方式又はその組み合わせを調整することにより、異なるCOD除去率と排水COD濃度に限定して、最終的には難分解性有機物質の除去要件と超低排出の目標を達成する。 A treatment method according to an embodiment of the present disclosure is an efficient, low-cost treatment method for ultra-low emissions of persistent organic pollutants using microbubble (catalytic) ozone oxidation and biochemical cascade circulation or multi-stage treatment. This treatment method utilizes microbubble technology in microbubble (catalytic) ozone oxidation and biochemical cascade treatment to enhance ozone mass transfer and increase ozone utilization. By utilizing the microbubble effect to improve oxidation capacity, the decomposition efficiency of persistent pollutants and the production efficiency of easily degradable small-molecule organic substances are improved, resulting in significant improvements in biodegradability. Furthermore, by removing excess dissolved oxygen and remaining dissolved ozone generated after the ozone reaction through deoxidation, this prevents adverse effects on subsequent biochemical treatment and provides an optimal supply of dissolved oxygen for subsequent aerobic biochemical treatment. Furthermore, by removing easily degradable small-molecule organic substances generated through aerobic biochemical treatment, operational costs are reduced. Furthermore, by limiting the recirculation ratio to a predetermined value and performing cascade circulation or multi-stage treatment, persistent organic substances can be sustainably reduced. By adjusting the implementation method of multiple circulation or multi-stage treatment or a combination thereof, different COD removal rates and wastewater COD concentrations can be limited, and ultimately the removal requirements of persistent organic substances and the goal of ultra-low discharge can be achieved.
実施例1
図1に示されるとおり、本実施例では、難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムが提供される。処理システムは、順次接続されるオゾン発生器100と、マイクロバブル発生器200と、オゾン触媒酸化反応器300と、気水分離装置401と、曝気脱酸素タンク400と、好気性バイオフィルム反応器500とを含む。オゾン触媒酸化反応器300は、オゾン触媒酸化反応器300内に中部よりも上に設けられる触媒床層301を含む。触媒床層301によりオゾン触媒酸化反応器300は上部の触媒オゾン酸化反応領域302と下部のオゾンマイクロバブル酸化反応領域303とに分けられる。触媒床層301内の触媒は5mm以上の粒状触媒(例えば、石炭系粒状活性炭触媒又は粒状金属酸化物触媒)である。好気性バイオフィルム反応器500はバイオフィラー層501を含み、バイオフィラーは繊維編成サスペンションフィラーである。繊維編成サスペンションフィラーの間隔は2~10cmである。
Example 1
As shown in FIG. 1 , this embodiment provides an advanced treatment system for ultra-low discharge of refractory industrial wastewater. The treatment system includes a serially connected ozone generator 100, a microbubble generator 200, an ozone catalytic oxidation reactor 300, an air-water separator 401, an aeration deoxidation tank 400, and an aerobic biofilm reactor 500. The ozone catalytic oxidation reactor 300 includes a catalyst bed layer 301 disposed above the middle of the reactor. The catalyst bed layer 301 divides the reactor 300 into an upper catalytic ozone oxidation reaction zone 302 and a lower ozone microbubble oxidation reaction zone 303. The catalyst in the catalyst bed layer 301 is a granular catalyst of 5 mm or larger (e.g., a coal-based granular activated carbon catalyst or a granular metal oxide catalyst). The aerobic biofilm reactor 500 includes a biofiller layer 501, which is a woven fiber suspension filler. The spacing between the knitted fiber suspension fillers is 2 to 10 cm.
オゾン発生器100において生成されるオゾンはマイクロバブル発生器200に輸送されてオゾンマイクロバブル(平均直径30μm以下)が生成される。マイクロバブル発生器200においてオゾンマイクロバブルが廃水と混合してからオゾン触媒酸化反応器300の下部のオゾンマイクロバブル酸化反応領域303に入る。オゾンマイクロバブル、廃水及び触媒床層301はオゾン触媒酸化反応器300内においてオゾンマイクロバブル酸化と不均一触媒オゾン酸化反応を起こす。処理後の廃水はオゾン触媒酸化反応器300の最上部から流出し、気水分離装置401に入り、オゾン触媒酸化反応器300におけるオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出される気水混合物を分離させる。分離後の廃水は曝気脱酸素タンク400に入る。空気曝気により過剰な溶存酸素と残存する溶存オゾンが除去され、脱酸素後の廃水は曝気脱酸素タンク400の上部から溢れ出して、底部から好気性バイオフィルム反応器500に入る。廃水は上へ流れていくうちに好気性バイオフィルム反応器500内のバイオフィラーの表面のバイオフィルムに接触し、バイオフィルムの好気性分解作用で易分解性小分子有機物が一層除去される。生化学反応器(好気性バイオフィルム反応器500)の最上部から溢れ出す排水は貯水槽600に入る。The ozone generated in the ozone generator 100 is transported to the microbubble generator 200, where ozone microbubbles (average diameter less than 30 μm) are generated. In the microbubble generator 200, the ozone microbubbles mix with wastewater before entering the ozone microbubble oxidation reaction region 303 at the bottom of the ozone catalytic oxidation reactor 300. The ozone microbubbles, wastewater, and catalyst bed layer 301 undergo ozone microbubble oxidation and heterogeneous catalytic ozone oxidation reactions within the ozone catalytic oxidation reactor 300. The treated wastewater flows out the top of the ozone catalytic oxidation reactor 300 and enters the air-water separator 401, where it is separated into an air-water mixture that is discharged after undergoing the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in the ozone catalytic oxidation reactor 300. The separated wastewater enters the aeration and deoxidation tank 400. Excess dissolved oxygen and remaining dissolved ozone are removed by aeration, and the deoxidized wastewater overflows from the top of the aeration and deoxidation tank 400 and enters the aerobic biofilm reactor 500 from the bottom. As the wastewater flows upward, it comes into contact with the biofilm on the surface of the biofiller in the aerobic biofilm reactor 500, and the aerobic decomposition action of the biofilm removes even more easily decomposable small-molecule organic matter. The wastewater overflowing from the top of the biochemical reactor (aerobic biofilm reactor 500) enters the water storage tank 600.
ある製薬会社の従来の生化学処理からのCOD濃度が約400mg/Lの廃水に対し、実施例1の難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムとプロセスを用いて高度な処理を行った。オゾンマイクロバブル触媒酸化では直径5~8mmの石炭系円筒粒状活性炭触媒床層を使用し、処理後にCOD除去量は130mg/Lに、除去率は32.4%に達していた。オゾン触媒酸化廃水を空気脱酸素処理した後、溶存酸素濃度が約8mg/Lに限定された。廃水は、後に好気性生化学反応器(好気性バイオフィルム反応器500)に流入した。好気性生化学反応器は非曝気式の繊維編成サスペンション固定フィラー・バイオフィルム反応器である。好気性生化学処理後に、COD除去量は120mg/Lに、除去率は44.6%に達していた。最終的に排水COD濃度は約150mg/Lと安定しており、カスケード処理の全体的なCOD除去量は250mg/L(約62.5%)に達していた。A pharmaceutical company's wastewater, with a COD concentration of approximately 400 mg/L from conventional biochemical treatment, was treated using the advanced treatment system and process for ultra-low discharge of persistent industrial wastewater described in Example 1. Ozone microbubble catalytic oxidation was performed using a 5-8 mm diameter coal-based cylindrical granular activated carbon catalyst bed. After treatment, the COD removal rate reached 130 mg/L, with a removal rate of 32.4%. After air deoxidation of the ozone catalytically oxidized wastewater, the dissolved oxygen concentration was limited to approximately 8 mg/L. The wastewater then flowed into an aerobic biochemical reactor (aerobic biofilm reactor 500). The aerobic biochemical reactor was a non-aerated fiber-woven suspension fixed-filler biofilm reactor. After aerobic biochemical treatment, the COD removal rate reached 120 mg/L, with a removal rate of 44.6%. Finally, the COD concentration of the wastewater was stable at about 150 mg/L, and the overall COD removal amount of the cascade treatment reached 250 mg/L (about 62.5%).
実施例2
ある石炭化学会社からのCOD濃度が約200mg/Lの従来の生化学処理廃水に対し、実施例1の難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムを用いて高度な処理を行った。1回のカスケード処理では、オゾンマイクロバブル触媒酸化で直径5~8mmの石炭系円筒粒状活性炭触媒床層を使用した。オゾン投入量と供給廃水のCOD量の比を0.4mgO3/mgCODに限定したところ、処理廃水のCOD除去率は35.0%に達していた。オゾン触媒酸化廃水を空気脱酸素処理した後、溶存酸素濃度が8mg/Lに限定され、後に好気性生化学反応器に流入した。好気性生化学反応器は非曝気式のサスペンションチェーン繊維フィラー・バイオフィルム反応器であり、好気性生化学処理後に、COD除去率は30.1%に達していた。続いて2回目の循環カスケード処理を行った。回流排水と未処理水の比は1:1とし、オゾンマイクロバブル触媒酸化処理においてオゾン投入量と供給廃水のCOD量の比を0.3mgO3/mgCODに限定したところ、処理廃水のCOD除去率は21.2%に達していた。オゾン触媒酸化廃水を空気脱酸素処理した後、溶存酸素濃度が5mg/Lに限定され、後に好気性生化学反応器に流入し、好気性生化学処理後に、COD除去率は18.6%に達していた。2回のカスケード循環処理で、最終的に排水COD濃度は40mg/Lに低下し、全体的なCOD除去率は80%に近いため、廃水の超低排出に関するCOD要件を満たしていた。
Example 2
A conventional biochemical treatment wastewater with a COD concentration of approximately 200 mg/L from a coal-fired chemical company was subjected to advanced treatment using the advanced treatment system for ultra-low discharge of refractory industrial wastewater described in Example 1. In one cascade treatment, a 5-8 mm diameter coal-based cylindrical granular activated carbon catalyst bed was used for ozone microbubble catalytic oxidation. When the ratio of ozone input to COD content of the feed wastewater was limited to 0.4 mg O3 /mg COD, the COD removal rate of the treated wastewater reached 35.0%. After air deoxidation, the ozone catalytically oxidized wastewater was limited to a dissolved oxygen concentration of 8 mg/L and then flowed into an aerobic biochemical reactor. The aerobic biochemical reactor was a non-aerated suspension chain fiber filler biofilm reactor. After aerobic biochemical treatment, the COD removal rate reached 30.1%. A second circulating cascade treatment was then performed. The ratio of recycled wastewater to untreated water was 1:1, and the ratio of ozone input to COD content of the feed wastewater during the ozone microbubble catalytic oxidation treatment was limited to 0.3 mgO3 /mgCOD. The COD removal rate of the treated wastewater reached 21.2%. After air deoxidation, the dissolved oxygen concentration of the ozone catalytic oxidation wastewater was limited to 5 mg/L. After aerobic biochemical treatment, the COD removal rate reached 18.6%. After two cascade circulation processes, the final COD concentration of the wastewater was reduced to 40 mg/L, and the overall COD removal rate was close to 80%, meeting the COD requirements for ultra-low wastewater discharge.
実施例3
ある医薬中間体製造会社からの従来の生化学処理廃水で、COD濃度は約1030mg/Lで、廃水は複雑なベンゼン環系有機物を多く含んでいる。
Example 3
The COD concentration of conventional biochemical wastewater from a pharmaceutical intermediate manufacturing company was approximately 1030 mg/L, and the wastewater contained a large amount of complex benzene ring organic compounds.
実施例1の難分解性工業廃水の超低排出のための高度な処理システムを用いて高度な処理を行った。オゾンマイクロバブル触媒酸化では直径5~8mmの石炭系円筒粒状活性炭触媒床層を使用し、処理後にCOD除去量は460mg/Lに、除去率は44.7%に達していた。オゾン触媒酸化廃水を空気脱酸素処理した後、溶存酸素濃度が約6~7mg/Lに限定され、後に好気性生化学反応器に流入した。好気性生化学反応器は非曝気式の繊維編成サスペンション固定フィラー・バイオフィルム反応器であり、好気性生化学処理後に、COD除去量は220mg/Lに、除去率は38.6%に達した。最終的に排水COD濃度は約350mg/Lと安定しており、カスケード処理の全体的なCOD除去率は66.0%に達していた。 Advanced treatment was performed using the advanced treatment system for ultra-low discharge of persistent industrial wastewater in Example 1. Ozone microbubble catalytic oxidation used a 5-8 mm diameter coal-based cylindrical granular activated carbon catalyst bed. After treatment, the COD removal rate reached 460 mg/L, with a removal rate of 44.7%. After air deoxidation, the ozone catalytically oxidized wastewater was limited to a dissolved oxygen concentration of approximately 6-7 mg/L and then flowed into an aerobic biochemical reactor. The aerobic biochemical reactor was a non-aerated fiber-woven suspension fixed-filler biofilm reactor. After aerobic biochemical treatment, the COD removal rate reached 220 mg/L, with a removal rate of 38.6%. Finally, the wastewater COD concentration stabilized at approximately 350 mg/L, and the overall COD removal rate of the cascade process reached 66.0%.
比較例1
図2に示されるとおり、本比較例では廃水処理システムが提供され、実施例1との違いは曝気脱酸素タンク400と気水分離装置401を含まないことだけであった。廃水処理プロセスは気水分離装置401と曝気脱酸素タンク400による脱酸素処理を受けない以外は、実施例1と同じであった。図2で、矢印は廃水の流れ方向を示す。
Comparative Example 1
As shown in Figure 2, a wastewater treatment system was provided in this comparative example, and the only difference from Example 1 was that it did not include the aeration deoxidation tank 400 and the water-air separator 401. The wastewater treatment process was the same as Example 1, except that it was not subjected to deoxidation treatment by the water-air separator 401 and the aeration deoxidation tank 400. In Figure 2, the arrows indicate the flow direction of the wastewater.
ある製薬会社からのCOD濃度が約400mg/Lの従来の生化学処理廃水(実施例1と同じ)に対して、比較例1の廃水処理システムを用いて処理した。オゾンマイクロバブル触媒酸化では直径5~8mmの石炭系円筒粒状活性炭触媒床層を使用し、処理後にCOD除去量は124mg/Lに、除去率は31.0%に達していた。オゾン触媒酸化廃水は脱酸素処理を受けず、溶存酸素濃度が約28mg/Lに達しており、好気性生化学反応器に直接流入した。好気性生化学反応器は非曝気式の繊維編成サスペンション固定フィラー・バイオフィルム反応器であった。好気性生化学処理後に、COD除去量は93mg/Lに徐々に低減していき、除去率は33.7%であり、最終的に排水COD濃度は約183mg/Lと安定しており、カスケード処理の全体的なCOD除去量は217mg/L(約54.3%)に達していた。好気性生化学反応器内では過酸化状態のためバイオフィルムが落ちる現象が明らかであった。A pharmaceutical company's conventional biochemically treated wastewater (same as in Example 1) with a COD concentration of approximately 400 mg/L was treated using the wastewater treatment system of Comparative Example 1. Ozone microbubble catalytic oxidation was performed using a 5-8 mm diameter coal-based cylindrical granular activated carbon catalyst bed. After treatment, the COD removal rate reached 124 mg/L, with a removal rate of 31.0%. The ozone catalytically oxidized wastewater did not undergo deoxygenation treatment and had a dissolved oxygen concentration of approximately 28 mg/L. It flowed directly into the aerobic biochemical reactor, which was a non-aerated fiber-woven suspension fixed-filler biofilm reactor. After aerobic biochemical treatment, the COD removal rate gradually decreased to 93 mg/L, with a removal rate of 33.7%. The final COD concentration of the wastewater stabilized at approximately 183 mg/L. The overall COD removal rate of the cascade process reached 217 mg/L (approximately 54.3%). In the aerobic biochemical reactor, biofilm shedding was evident due to the hyperoxidative conditions.
実施例4
本実施例では廃水処理システムが提供され、実施例1との違いは、好気性生化学反応器は繊維編成サスペンションフィラー・バイオフィルム反応器ではなく、セラムサイト床バイオフィルム反応器であることだけであった。実施例4は実施例1の好気性バイオフィルム反応器500と有効バイオマスがほぼ同等で、約6~7g/Lであった(所定のフィラーからバイオフィルムを洗い流した後、洗浄液中の浮遊物質量SSを測定して算出した)。
Example 4
In this example, a wastewater treatment system was provided, and the only difference from Example 1 was that the aerobic biochemical reactor was a ceramsite bed biofilm reactor rather than a woven fiber suspension filler biofilm reactor. Example 4 had a similar effective biomass to the aerobic biofilm reactor 500 of Example 1, at approximately 6-7 g/L (calculated by measuring the suspended solids (SS) in the wash solution after washing away the biofilm from a given filler).
ある製薬会社からのCOD濃度が約400mg/Lの従来の生化学処理廃水(実施例1と同じ)に対して、実施例4の廃水処理システムを用いて処理した。オゾンマイクロバブル触媒酸化では直径5~8mmの石炭系円筒粒状活性炭触媒床層を使用し、処理後に、COD除去量は約133mg/Lで、除去率は33.2%であった。オゾン触媒酸化廃水を空気脱酸素処理した後、溶存酸素濃度が約8mg/Lに限定され、後に好気性生化学反応器に流入した。好気性生化学反応器は非曝気式のセラムサイト床バイオフィルム反応器であった。好気性生化学処理後に、COD除去量は95mg/Lに、除去率は35.6%に達し、最終的に排水COD濃度は約172mg/Lと安定しており、カスケード処理の全体的なCOD除去量は228mg/L(約57%)に達していた。A pharmaceutical company's conventional biochemically treated wastewater (same as in Example 1) with a COD concentration of approximately 400 mg/L was treated using the wastewater treatment system of Example 4. Ozone microbubble catalytic oxidation was performed using a 5-8 mm diameter coal-based cylindrical granular activated carbon catalyst bed. After treatment, the COD removal rate was approximately 133 mg/L, with a removal rate of 33.2%. The ozone catalytically oxidized wastewater was subjected to air deoxidation, with the dissolved oxygen concentration limited to approximately 8 mg/L, before flowing into an aerobic biochemical reactor. The aerobic biochemical reactor was a non-aerated ceramsite bed biofilm reactor. After aerobic biochemical treatment, the COD removal rate reached 95 mg/L, with a removal rate of 35.6%. The final effluent COD concentration stabilized at approximately 172 mg/L, and the overall COD removal rate of the cascade process reached 228 mg/L (approximately 57%).
比較例2
図2に示されるとおり、本比較例では廃水処理システムが提供された。実施例1との違いは曝気脱酸素タンク400と気水分離装置401を含まないこと、及びマイクロバブル発生器200が通常の気泡発生器に置き換えられる(気泡の平均直径は1000μmを超える)ことであった。
Comparative Example 2
As shown in Figure 2, a wastewater treatment system was provided in this comparative example. The difference from Example 1 was that the aeration deoxidation tank 400 and the air-water separator 401 were not included, and the microbubble generator 200 was replaced with a normal bubble generator (the average diameter of the bubbles was more than 1000 μm).
ある医薬中間体製造会社からの従来の生化学処理廃水(実施例3と同じ)では、COD濃度は約1030mg/Lで、廃水は複雑なベンゼン環系有機物を多く含んでいる。比較例2の廃水処理システムとプロセスを用いて廃水を処理した結果、COD除去効率は10%未満であった。 In conventional biochemical treatment wastewater (same as in Example 3) from a pharmaceutical intermediate manufacturer, the COD concentration was approximately 1030 mg/L, and the wastewater contained a large amount of complex benzene ring organic compounds. When the wastewater was treated using the wastewater treatment system and process of Comparative Example 2, the COD removal efficiency was less than 10%.
本実施例では、マイクロバブル(触媒)オゾン酸化の強い酸化能力と高い反応効率、及び低コストの好気性生化学処理を充分に利用していた。本実施例では、難分解性工業廃水の高度な処理に用いる場合に、オゾン利用率は90%以上に達していた。1回のカスケード処理で難分解性有機物質のCOD除去率は55~70%に達している。2回のカスケード循環処理又は2段階カスケード処理で難分解性有機物質のCOD除去率は70~80%に達しており、実施例2では処理後に排水のCOD濃度が50mg/L以下に低減する。そのため、より厳格な排出基準を満たしている。This example fully utilizes the strong oxidation capabilities and high reaction efficiency of microbubble (catalytic) ozone oxidation, as well as low-cost aerobic biochemical treatment. In this example, when used for advanced treatment of persistent industrial wastewater, the ozone utilization rate reached over 90%. A single cascade treatment achieved a COD removal rate of 55-70% for persistent organic substances. Two cascade circulation treatments or two-stage cascade treatments achieved a COD removal rate of 70-80% for persistent organic substances. In Example 2, the COD concentration of the wastewater after treatment was reduced to below 50 mg/L. This meets stricter emission standards.
中国特許出願番号202210080512.8(出願日:2022年1月24日)の全内容は、ここに援用される。 The entire contents of Chinese Patent Application No. 202210080512.8 (filing date: January 24, 2022) are incorporated herein by reference.
上記で一般的な説明と特定の実施形態によって本開示を詳しく説明しているが、本開示の範囲内で、当業者にとって自明な修正又は改良を行うことができる。そのために、本開示の趣旨から逸脱せずに修正又は改良を行う場合は、そのいずれも本開示の保護範囲に含まれる。Although the present disclosure has been described in detail above through a general description and specific embodiments, modifications or improvements that are obvious to those skilled in the art can be made within the scope of the present disclosure. Therefore, any modifications or improvements made without departing from the spirit of the present disclosure are included in the scope of protection of the present disclosure.
100 オゾン発生器
200 マイクロバブル発生器
300 オゾン触媒酸化反応器
301 触媒床層
302 触媒オゾン酸化反応領域
303 オゾンマイクロバブル酸化反応領域
400 曝気脱酸素タンク
401 気水分離装置
500 好気性バイオフィルム反応器
501 バイオフィラー層
502 水中攪拌装置
600 貯水槽
100 Ozone generator 200 Microbubble generator 300 Ozone catalytic oxidation reactor 301 Catalyst bed layer 302 Catalytic ozone oxidation reaction zone 303 Ozone microbubble oxidation reaction zone 400 Aeration deoxidation tank 401 Air-water separator 500 Aerobic biofilm reactor 501 Biofiller layer 502 Submerged agitator 600 Water tank
Claims (10)
前記曝気脱酸素タンクでは、前記オゾン触媒酸化反応器におけるオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出された廃水から溶存酸素の一部と残留する溶存オゾンとが除去され、
前記曝気脱酸素タンクで前記溶存酸素の一部と残留する前記溶存オゾンとが除去された脱酸素後の廃水が前記好気性バイオフィルム反応器に入り、
前記好気性バイオフィルム反応器は前記脱酸素後の廃水とバイオフィルムとの接触を促進する水中攪拌装置を含む、工業廃水の処理システム。 The system includes an ozone generator, a microbubble generator, an ozone catalytic oxidation reactor, an aeration deoxidation tank, and an aerobic biofilm reactor, which are connected in series;
In the aeration deoxidation tank, a part of dissolved oxygen and residual dissolved ozone are removed from the wastewater discharged after undergoing the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in the ozone catalytic oxidation reactor ,
The deoxidized wastewater from which a portion of the dissolved oxygen and the remaining dissolved ozone have been removed in the aeration deoxidation tank enters the aerobic biofilm reactor,
The aerobic biofilm reactor of the industrial wastewater treatment system includes a submerged agitator that promotes contact between the deoxygenated wastewater and a biofilm .
前記触媒床層内の触媒は5mm以上の粒状触媒であり、前記触媒は石炭系粒状活性炭触媒又は粒状金属酸化物触媒である、請求項1に記載の工業廃水の処理システム。 The ozone catalytic oxidation reactor includes a catalyst bed layer, and the ozone catalytic oxidation reactor is divided into a catalytic ozone oxidation reaction zone including the catalyst bed layer and an ozone microbubble oxidation reaction zone below the catalyst bed layer,
2. The industrial wastewater treatment system according to claim 1, wherein the catalyst in the catalyst bed layer is a granular catalyst of 5 mm or more, and the catalyst is a coal-based granular activated carbon catalyst or a granular metal oxide catalyst.
前記オゾン発生器において生成されるオゾンは前記マイクロバブル発生器に輸送されてオゾンマイクロバブルが生成され、前記マイクロバブル発生器において前記オゾンマイクロバブルが廃水と混合してから前記オゾン触媒酸化反応器の前記オゾンマイクロバブル酸化反応領域に入り、オゾンマイクロバブル、前記廃水及び前記触媒床層が前記オゾン触媒酸化反応器内において前記オゾンマイクロバブルと不均一触媒オゾン酸化反応を起こし、処理後の廃水が前記オゾン触媒酸化反応器の最上部から流出し、前記気水分離装置に入り、前記オゾン触媒酸化反応器におけるオゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出される気水混合物が分離され、分離後の廃水が前記曝気脱酸素タンクに入り、空気曝気により溶存酸素の一部と残存する溶存オゾンとが除去され、脱酸素後の廃水が前記曝気脱酸素タンクの上部から溢れ出して、底部から前記好気性バイオフィルム反応器に入り、上へ流れていくうちに前記好気性バイオフィルム反応器内の前記バイオフィラーの表面のバイオフィルムに接触し、前記バイオフィルムの好気性分解作用で有機物が分解されて、前記好気性バイオフィルム反応器の最上部から溢れ出す排水が前記貯水槽に入る、請求項1又は2に記載の工業廃水の処理システム。 the ozone catalytic oxidation reactor, the microbubble generator, the ozone catalytic oxidation reactor, the air-water separator, the aeration deoxygenation tank, the aerobic biofilm reactor, and the water storage tank are connected in series, the ozone catalytic oxidation reactor includes a catalyst bed layer, the ozone catalytic oxidation reactor is divided into a catalytic ozone oxidation reaction zone including the catalyst bed layer and an ozone microbubble oxidation reaction zone below the catalyst bed layer, the catalyst in the catalyst bed layer is a granular catalyst of 5 mm or more, the aerobic biofilm reactor includes a biofiller layer, the biofiller layer includes a plurality of biofillers, each of the plurality of biofillers is a fiber suspension filler, and the spacing between the fiber suspension fillers is 2 to 10 cm;
The ozone generated in the ozone generator is transported to the microbubble generator to generate ozone microbubbles. In the microbubble generator, the ozone microbubbles are mixed with wastewater and then enter the ozone microbubble oxidation reaction region of the ozone catalytic oxidation reactor. The ozone microbubbles, the wastewater, and the catalyst bed layer undergo a heterogeneous catalytic ozone oxidation reaction with the ozone microbubbles in the ozone catalytic oxidation reactor. The treated wastewater flows out from the top of the ozone catalytic oxidation reactor and enters the air-water separator. 3. The industrial wastewater treatment system according to claim 1 or 2, wherein the air-water mixture discharged after the catalytic oxidation treatment is separated, the separated wastewater enters the aeration deoxidation tank, a portion of the dissolved oxygen and remaining dissolved ozone are removed by aeration, the deoxidized wastewater overflows from the top of the aeration deoxidation tank and enters the aerobic biofilm reactor from the bottom, and as it flows upward, it comes into contact with the biofilm on the surface of the biofiller in the aerobic biofilm reactor, and organic matter is decomposed by the aerobic decomposition action of the biofilm, and the wastewater overflowing from the top of the aerobic biofilm reactor enters the water tank.
2)ステップ1)で処理した後の廃水に脱酸素処理を行って、廃水中の溶存酸素を2~8mg/Lに限定するステップと、
3)ステップ2)で処理した後の廃水とバイオフィルムとの接触を水中攪拌装置で促進することによって好気性生化学処理を行い、処理廃水を排出するステップと、
を含む、工業廃水の処理方法。 1) performing ozone microbubble catalytic oxidation treatment on the wastewater to be treated;
2) subjecting the wastewater treated in step 1) to a deoxidation treatment to limit the dissolved oxygen in the wastewater to 2-8 mg/L;
3) performing aerobic biochemical treatment by promoting contact between the wastewater treated in step 2) and the biofilm using a submerged agitator , and discharging the treated wastewater;
A method for treating industrial wastewater, comprising:
条件A:前記ステップ1)の前記オゾンマイクロバブル触媒酸化処理において体積比で気体:水が1:5~1:10であり、オゾンマイクロバブルを生成させるマイクロバブル発生器の出口圧力が0.3MPa以上である。
条件B:前記ステップ1)の前記オゾンマイクロバブル触媒酸化処理において前記オゾンマイクロバブルの平均直径が30μm以下である。
条件C:前記ステップ1)の前記オゾンマイクロバブル触媒酸化処理においてオゾン投入量と供給廃水のCOD量の比が0.2~1.0mgO3/mgCODである。
条件D:前記被処理廃水が窒素含有複素環系有機物又はベンゼン環系有機物を含んでいる塩含有化学合成廃水又は化学分解廃水である。 9. The method for treating industrial wastewater according to claim 8, wherein at least one condition selected from the group consisting of the following conditions A, B, C, and D is satisfied.
Condition A: In the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in step 1), the volume ratio of gas to water is 1:5 to 1:10, and the outlet pressure of the microbubble generator that generates the ozone microbubbles is 0.3 MPa or more.
Condition B: In the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in step 1), the average diameter of the ozone microbubbles is 30 μm or less.
Condition C: In the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in step 1), the ratio of the amount of ozone input to the amount of COD in the supplied wastewater is 0.2 to 1.0 mgO 3 /mgCOD.
Condition D: The wastewater to be treated is a salt-containing chemical synthesis wastewater or chemical decomposition wastewater containing nitrogen-containing heterocyclic organic compounds or benzene ring organic compounds.
前記処理システムは、順次接続される前記オゾン発生器と、前記マイクロバブル発生器と、前記オゾン触媒酸化反応器と、気水分離装置と、前記曝気脱酸素タンクと、前記好気性バイオフィルム反応器と、貯水槽とを含み、
前記オゾン触媒酸化反応器は触媒床層を含み、前記オゾン触媒酸化反応器は前記触媒床層を含む触媒オゾン酸化反応領域と前記触媒床層より下部のオゾンマイクロバブル酸化反応領域とに分けられ、
前記廃水処理プロセスは、
前記オゾン発生器において生成されるオゾンを前記マイクロバブル発生器に輸送してオゾンマイクロバブルを生成させるステップと、
前記マイクロバブル発生器において前記オゾンマイクロバブルが廃水と混合してから前記オゾン触媒酸化反応器の前記オゾンマイクロバブル酸化反応領域に入るステップと、
前記オゾンマイクロバブル、前記廃水及び前記触媒床層が前記オゾン触媒酸化反応器内においてオゾンマイクロバブル酸化と不均一触媒オゾン酸化反応を起こすステップと、
処理後の廃水が前記オゾン触媒酸化反応器の最上部から流出し、前記気水分離装置に入り、前記オゾン触媒酸化反応器における前記オゾンマイクロバブル触媒酸化処理を経て排出される気水混合物を分離させるステップと、
分離後の廃水が前記曝気脱酸素タンクに入るステップと、
空気曝気により溶存酸素の一部と残存する溶存オゾンとを除去し、脱酸素後の廃水が前記曝気脱酸素タンクの上部から溢れ出して、底部から前記好気性バイオフィルム反応器に入り、上へ流れていくうちに前記好気性バイオフィルム反応器内のバイオフィラーの表面のバイオフィルムに接触し、前記バイオフィルムの好気性分解作用で有機物を分解して、前記好気性バイオフィルム反応器の最上部から溢れ出す排水が前記貯水槽に入るステップと、
を含む、廃水処理プロセス。 A wastewater treatment process using the industrial wastewater treatment system according to claim 1 or 2,
The treatment system includes the ozone generator, the microbubble generator, the ozone catalytic oxidation reactor, the air-water separator, the aeration deoxidation tank, the aerobic biofilm reactor, and a water tank, which are connected in series;
The ozone catalytic oxidation reactor includes a catalyst bed layer, and the ozone catalytic oxidation reactor is divided into a catalytic ozone oxidation reaction zone including the catalyst bed layer and an ozone microbubble oxidation reaction zone below the catalyst bed layer,
The wastewater treatment process comprises:
transporting the ozone generated in the ozone generator to the microbubble generator to generate ozone microbubbles;
The ozone microbubbles are mixed with wastewater in the microbubble generator before entering the ozone microbubble oxidation reaction zone of the ozone catalytic oxidation reactor;
The ozone microbubbles, the wastewater, and the catalyst bed layer undergo ozone microbubble oxidation and heterogeneous catalytic ozone oxidation reactions in the ozone catalytic oxidation reactor;
The treated wastewater flows out from the top of the ozone catalytic oxidation reactor and enters the water-air separator, and separates the water-air mixture that is discharged after passing through the ozone microbubble catalytic oxidation treatment in the ozone catalytic oxidation reactor;
The separated wastewater enters the aeration and deoxidation tank;
aeration to remove a portion of the dissolved oxygen and remaining dissolved ozone, the deoxidized wastewater overflowing from the top of the aeration and deoxidation tank, entering the aerobic biofilm reactor from the bottom, and while flowing upward, coming into contact with the biofilm on the surface of the biofiller in the aerobic biofilm reactor, where the aerobic decomposition action of the biofilm decomposes organic matter, and the wastewater overflowing from the top of the aerobic biofilm reactor enters the water tank;
wastewater treatment processes, including
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