含有懸浮性有機物的廢水的處理系統及處理方法
2023-10-28 08:48:02 4
含有懸浮性有機物的廢水的處理系統及處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種對含有高濃度懸浮性有機物的廢水有效的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統，其具有：將被處理水中所含的分離懸浮性有機物分離的懸浮性有機物分離裝置(10)、對通過懸浮性有機物分離裝置(10)分離出的懸浮性有機物進行厭氧消化的汙泥厭氧消化裝置(20)、將汙泥厭氧消化裝置(20)的消化液中所含的氨在好氧條件下氧化為亞硝酸的亞硝酸化裝置(30)、利用自養脫氮微生物將亞硝酸化裝置(30)的處理液中所含的氨在厭氧條件下氧化為氮氣的自養脫氮裝置(40)、以及將在懸浮性有機物分離裝置(10)中除去了懸浮性有機物而得到的分離液供給於亞硝酸化裝置(30)的第一輸送路徑(R1)。
【專利說明】含有懸浮性有機物的廢水的處理系統及處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及含有懸浮性有機物的廢水的處理系統及處理方法，特別涉及適於含有高濃度懸浮性有機物的廢水的處理系統及處理方法。
【背景技術】
[0002]以往，在處理含有高濃度懸浮性有機物的廢水時，採用先將懸浮性有機物從非水中分離除去，然後再對分離液用硝化脫氮法等生物學處理工序進行處理的方法。從廢水中被分離除去的懸浮性有機物直接進行脫水處理、或者以減量化及回收甲烷為目的進行厭氧消化處理後再進行處置。然後，上述處理時產生的脫水濾液、消化液返流至生物學處理工序，與分離液一起進行處理。
[0003]硝化脫氮法是指經過硝化工序和脫氮工序將廢水中的氨態氮分解為氮分子的方法，所述硝化工序是利用氨氧化細菌將廢水中的氨態氮氧化為亞硝態氮，再利用亞硝酸氧化細菌將亞硝態氮氧化為硝態氮的工序；所述脫氮工序是利用異養脫氮菌將亞硝態氮和硝態氮分解為氮分子的工序。
[0004]但是，這樣的現有生物學硝化脫氮法存在下述問題:在硝化工序中需要大量的氧氣，用於曝氣的鼓風機等所需的電力成本高漲；在脫氮工序中需要添加大量甲醇等作為有機碳源，為此而導致藥品成本高漲；以及由於使用異養脫氮微生物，汙泥的產生量增多，導致殘餘汙泥的處理成本增高；等等，從而存在運行成本高的問題。
[0005]因此，專利文獻I提出了一種生物學除氮系統，該系統具有:對含有SS性有機物和氨態氮的對象處理液進行固液分離的固液分離機構、對所述固液分離機構所分離的分離汙泥進行厭氧消化處理的厭氧消化槽、對所述厭氧消化槽的處理液進行亞硝酸化處理的亞硝酸化槽、以及將所述亞硝酸化槽的硝化液和固液分離機構的分離液混合來進行脫氮處理的脫氮槽。
[0006]該生物學除氮系統是通過厭氧氨氧化處理對硝化液和分離液進行脫氮的系統，所述硝化液如下獲得:對含有SS性有機物和氨態氮的對象處理液進行固液分離，將所得到的分離汙泥進行厭氧消化，然後通過厭氧消化而得到處理液，將該處理液進行亞硝酸化處理，從而得到硝化液；所述分離液是對所述對象處理液進行固液分離而得到的。
[0007]現有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2003-245689號公報
【發明內容】
[0010]發明要解決的課題
[0011]厭氧氨氧化處理是指如下的處理:在厭氧條件下通過自養脫氮微生物(自養脫氮菌)以氨態氮為電子供體、以亞硝態氮為電子受體，按下式所示，使I當量氨態氮和1.32當量亞硝態氮通過脫氮反應轉化為氮分子。此時，產生0.26當量的硝酸。
[0012]ΝΗ4++1.32Ν02 — +0.066HC03 — +0.13Η+ —
[0013]1.02Ν2+0.26Ν03 — +0.066CH200.5Ν0.15+2.03Η20
[0014]在按照專利文獻I所記載的生物學除氮系統對含有高濃度懸浮性有機物的廢水進行處理時，在沉澱槽被分離的大量分離汙泥經厭氧消化處理而產生高濃度的氨。所產生的氨在硝化槽中進行亞硝酸化，與沉澱槽的分離液一起在脫氮槽中進行厭氧氨氧化處理而脫氮。
[0015]但是，對於該生物學除氮系統而言，如果硝化槽內的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)增高，則氨氧化細菌的活性受到阻害而使亞硝酸化反應的效率降低。而且，未在硝化槽中亞硝酸化的大量氨態氮流入脫氮槽，結果在脫氮槽中對於亞硝態氮而言氨態氮變得過多，存在未處理完的氨洩漏的問題。
[0016]鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種能夠比現有技術更有效地進行處理，進一步而言，即使是含有高濃度懸浮性有機物的廢水，也能更有效地進行處理的含有懸浮性有機物廢水的處理系統及處理方法。
[0017]解決課題的方法
[0018]為了實現以上目的，本發明的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統的第一特徵構成如權利要求文件的權利要求1所記載，該含有懸浮性有機物的廢水的處理系統具有:從含有懸浮性有機物的被處理水中分離懸浮性有機物的懸浮性有機物分離裝置、對通過所述懸浮性有機物分離裝置分離出的懸浮性有機物進行厭氧消化的汙泥厭氧消化裝置、將所述汙泥厭氧消化裝置的消化液中所含的氨在好氧條件下氧化為亞硝酸的亞硝酸化裝置、以及利用自養脫氮微生物將所述亞硝酸化裝置的處理液中所含的氨在厭氧條件下氧化為氮氣的自養脫氮裝置，其中，所述處理系統具備第一輸送路徑，所述第一輸送路徑將在所述懸浮性有機物分離裝置中除去了懸浮性有機物而得到的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液供給到所述亞硝酸化裝置。
[0019]通過懸浮性有機物分離裝置從被處理水中分離出的懸浮性有機物在汙泥厭氧消化裝置中被厭氧消化。通過厭氧消化而含有氨的消化液被導入亞硝酸化裝置中並在好氧條件下被氧化成亞硝酸，再將含有氨和亞硝酸的處理液導入自養脫氮裝置。在自養脫氮裝置中，在厭氧條件下利用自養脫氮微生物並通過以處理液所含的氨態氮為電子供體、以亞硝態氮為電子受體的厭氧氨氧化處理來進行脫氮處理。在亞硝酸化裝置中氨被氧化成亞硝酸時，如果亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)高於給定濃度，則氨氧化細菌的活性受到阻害而使亞硝酸化反應的效率降低，在後面的自養脫氮裝置中脫氮處理效率降低。
[0020]但是，即使是這樣的情況，由於在懸浮性有機物分離裝置中除去了懸浮性有機物而得到的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液經由第一輸送路徑被供給於亞硝酸化裝置，因此，亞硝酸化裝置內硝化液的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)被調整為適宜氨的亞硝酸化處理的濃度，從而能夠促進亞硝酸化反應。需要說明的是，按照這樣的構成，不必準備使用了自來水等的其它稀釋水供給裝置就能夠促進亞硝酸化反應，且不用進行特別的溫度控制及PH控制。能夠節約自來水、電力等能源成本及試劑成本。
[0021]本發明的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統的第二特徵構成如權利要求2所記載，在所述第一特徵構成的基礎上，還具有第二輸送路徑，所述第二輸送路徑將所述懸浮性有機物分離裝置的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液供給到所述自養脫氮裝置。
[0022]在自養脫氮裝置中，亞硝酸化裝置的處理液中所含的氨在厭氧條件下通過自養脫氮微生物被氧化成氮氣。但是，如果導入到自養脫氮裝置中的處理液的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)增高，則厭氧氨氧化處理的處理效率降低。
[0023]但是，即使是這樣的情況，在懸浮性有機物分離裝置中除去了懸浮性有機物而得到的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液經由第二輸送路徑被供給於自養脫氮裝置，因此，自養脫氮裝置內的處理液被稀釋，使得自養脫氮裝置內的處理液的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)成為適宜厭氧氨氧化處理的濃度，從而能夠促進厭氧氨氧化反應有效地進行。同樣，按照這樣的構成，不必準備使用了自來水等的其它稀釋水供給裝置。
[0024]本發明的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統的第三特徵構成如權利要求3所記載，在所述第一或第二特徵構成的基礎上，還具有第三輸送路徑，所述第三輸送路徑將由所述自養脫氮裝置處理後的脫氮液返送至所述自養脫氮裝置。
[0025]即使是在由於投入所述分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液而使亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)無法稀釋到合適值的情況下，由於在自養脫氮裝置中被處理而使亞硝酸濃度得以降低的脫氮液經由第三輸送路徑被返送至自養脫氮裝置，因此，自養脫氮裝置內的處理液的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)能夠進一步被稀釋為適當的值。同樣，按照這樣的構成，不必準備使用了自來水等的其它稀釋水供給裝置。
[0026]本發明的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統的第四特徵構成如權利要求4所記載，在所述第一或第二特徵構成的基礎上，還具有異養脫氮裝置，在所述異養脫氮裝置中，在厭氧條件下利用異養脫氮微生物將所述自養脫氮裝置的脫氮液中所含的硝酸還原成氮氣，並且該處理系統還具有第四輸送路徑，所述第四輸送路徑將所述異養脫氮裝置中處理後的脫氮液返送至所述自養脫氮裝置。
[0027]在自養脫氮處理裝置中進行了厭氧氨氧化處理後的脫氮液中含有硝酸。通過將這樣的脫氮液導入異養脫氮裝置，脫氮液中所含的硝酸在厭氧條件下通過異養脫氮微生物被還原成氮氣。在異養脫氮裝置中處理後的脫氮液經由第四輸送路徑被返送至自養脫氮裝置，因此，自養脫氮裝置內的處理液的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)能夠進一步被稀釋為適當的值。
[0028]本發明的含有懸浮性有機物的廢水的處理方法的第一特徵構成如權利要求5所記載，所述含有懸浮性有機物的廢水的處理方法包括進行下述處理:從含有懸浮性有機物的被處理水中分離出懸浮性有機物的懸浮性有機物分離處理、對通過所述懸浮性有機物分離處理而分離出的懸浮性有機物進行厭氧消化的汙泥厭氧消化處理、將所述汙泥厭氧消化處理得到的消化液中所含的氨在好氧條件下氧化為亞硝酸的亞硝酸化處理、以及利用自養脫氮微生物將所述亞硝酸化處理得到的處理液中所含的氨在厭氧條件下氧化為氮氣的自養脫氮處理，其中，將在所述懸浮性有機物分離處理中除去了懸浮性有機物而得到的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液輸送至所述亞硝酸化處理和所述自養脫氮處理，並對各處理工序中的游離亞硝酸濃度進行調節。
[0029]本發明的含有懸浮性有機物的廢水的處理方法的第二特徵構成如權利要求6所記載，所述含有懸浮性有機物廢水的處理方法包括進行下述處理:從含有懸浮性有機物的被處理水中分離出懸浮性有機物的懸浮性有機物分離處理、對通過所述懸浮性有機物分離處理而分離出的懸浮性有機物進行厭氧消化的汙泥厭氧消化處理、將所述汙泥厭氧消化處理得到的消化液所含的氨在好氧條件下氧化為亞硝酸的亞硝酸化處理、利用自養脫氮微生物將所述亞硝酸化處理得到的處理液所含的氨在厭氧條件下氧化為氮氣的自養脫氮處理，其中，將在所述懸浮性有機物分離處理中除去了懸浮性有機物而得到的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液輸送至所述亞硝酸化處理，再將所述處理液或所述分離液與所述處理液兩者輸送至所述自養脫氮處理，並對各處理工序中的游離亞硝酸濃度進行調節。
[0030]本發明的含有懸浮性有機物的廢水的處理方法的第三特徵構成如權利要求7所記載，在所述第一或第二特徵構成的基礎上，所述亞硝酸化處理的工序將游離亞硝酸濃度調整為小於0.2ppm，所述自養脫氮處理的工序將游離亞硝酸濃度調整為小於0.0Sppm0
[0031]通過將游離亞硝酸濃度調整為小於0.2ppm來進行亞硝酸化處理的工序，氨有效地被亞硝酸化。通過將游離亞硝酸濃度調整為小於0.0Sppm來進行所述自養脫氮處理的工序，能夠有效地進行厭氧氨氧化處理。也就是說，即使是含有高濃度懸浮性有機物的廢水，也能夠有效地除去氮。
[0032]發明的效果
[0033]如以上所說明，根據本發明，能夠提供一種能夠比現有技術更有效地進行處理，進一步而言，即使是含有高濃度懸浮性有機物的廢水，也能夠更有效地進行處理的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統及處理方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1(a)是本發明的處理系統的第一實施方式的說明圖，圖1(b)是使厭氧消化液的氨態氮濃度與亞硝態氮濃度為1: 1.32地進行亞硝酸化時的游離亞硝酸濃度的說明圖。
[0035]圖2是本發明的處理系統的第二實施方式的說明圖。
[0036]圖3是本發明的處理系統的第三實施方式的說明圖。
[0037]圖4是本發明的處理系統的第四實施方式的說明圖。
[0038]圖5是本發明的處理系統的第五實施方式的說明圖。
[0039]圖6是本發明的處理系統的第六實施方式的說明圖。
[0040]圖7是本發明的處理系統的數值模擬的說明圖。
[0041]圖8是本發明的處理系統的數值模擬的說明圖。
[0042]符號說明
[0043]10:懸浮性有機物分離裝置
[0044]20:汙泥厭氧消化裝置
[0045]30:亞硝酸化裝置
[0046]40:自養脫氮裝置
[0047]50:異養脫氮裝置
[0048]60:生物處理裝置
[0049]Rl:第一輸送路徑
[0050]R2:第二輸送路徑
[0051]R3:第三輸送路徑
[0052]R4:第四輸送路徑
[0053]R5:第五輸送路徑
【具體實施方式】
[0054]以下，對本發明的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統及處理方法的實施方式進行說明。
[0055]圖1(a)示出了第一實施方式的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統。該處理系統是對含有懸浮性有機物的廢水進行淨化的系統，其具有懸浮性有機物分離裝置10、汙泥厭氧消化裝置20、亞硝酸化裝置30、自養脫氮裝置40和第一輸送路徑R1。
[0056]在懸浮性有機物分離裝置10中，被處理水中所含的懸浮性有機物被分離，在汙泥厭氧消化裝置20中，在懸浮性有機物分離裝置10中被分離的懸浮性有機物被厭氧消化。
[0057]在亞硝酸化裝置30中，汙泥厭氧消化裝置20的消化液中所含的氨在好氧條件下被氧化，在自養脫氮裝置40中，亞硝酸化裝置30的處理液中所含的氨和亞硝酸在厭氧條件下通過自養脫氮微生物被轉化為氮氣。然後，在懸浮性有機物分離裝置10中除去了懸浮性有機物而得到的分離液經由第一輸送路徑Rl供給於亞硝酸化處理裝置30。
[0058]懸浮性有機物分離裝置10可以由沉澱裝置、凝聚沉澱裝置、浮選分離裝置、絲網裝置、膜分離裝置、旋流裝置、螺旋壓力機、傾析器等機械分離裝置中的任意裝置構成。另夕卜，也可以由這些裝置組合而構成。
[0059]懸浮性有機物分離裝置10中從被處理水中分離的懸浮性有機物在汙泥厭氧消化裝置20中被厭氧消化,成為含有氨態氮的消化液。
[0060]投入亞硝酸化裝置30的含有氨態氮的消化液在好氧條件下通過亞硝酸化菌進行亞硝酸化處理，氨態氮的一部分被氧化為亞硝態氮。
[0061]投入自養脫氮裝置40的亞硝酸化裝置30的處理液(即含有氨態氮和亞硝態氮的處理液)在厭氧條件下通過自養脫氮微生物以氨態氮為電子供體、以亞硝態氮為電子受體的厭氧氨氧化處理而脫氮。即，自養脫氮裝置40為厭氧氨氧化處理裝置。
[0062]自養脫氮微生物以浮遊菌的形態保持在在自養脫氮裝置40內，也可以以吸附於填充材料而成的生物膜的形式、或者以將自養脫氮微生物固定於固定化材料而形成的固定化載體的形式保持在自養脫氮裝置40內。
[0063]採用使自養脫氮微生物吸附於填充材料的情況下，向自養脫氮裝置40中填充的生物膜填充量在固定床式的情況下優選為20?80容積％。可以使用無紡布、塑料材料、海綿材料或多孔陶瓷等材質作為填充材料，可以採用板狀、粒狀或筒狀等各種形狀。
[0064]採用將自養脫氮微生物固定於固定化材料而成的固定化載體的情況下，自養脫氮微生物對固定化材料的固定化可以採用吸附固定化和包埋固定法兩種方法。
[0065]採用吸附固定化的情況下，可以採用球狀或筒狀等形狀的載體，以及帶狀材料、凝膠狀材料或無紡布狀材料等，優選採用易於吸附微生物的凹凸較多的材料作為載體。
[0066]採用包埋固定化的情況下，通常採用使作為固定化對象的微生物與作為載體的單體或預聚物混合後進行聚合，從而使微生物包埋固定的方法。
[0067]作為單體材料，優選利用丙烯醯胺、亞甲基雙丙烯醯胺、1，3，5-三丙烯醯基六氫_1，3，5-三嗪等，作為預聚物材料，優選利用聚乙二醇二丙烯酸酯或聚乙二醇甲基丙烯酸酯。如果採用與上述吸附固定同樣的凹凸較多形狀的固定化材料，則與被處理水的接觸效率良好，可提高脫氮能力。
[0068]如上所述，在自養脫氮裝置40中進行的厭氧氨氧化處理是使I當量氨態氮和1.32當量亞硝態氮經過脫氮反應而轉化為氮分子的處理。因此，為了有效地進行厭氧氨氧化處理，優選在亞硝酸化裝置30中以氨與亞硝酸的摩爾比為1:1.32的理想的方式進行亞硝酸化處理。
[0069]S卩，由於對高濃度懸浮性有機物進行消化處理而得到的消化液中含有高濃度的氨態氮，因此，亞硝酸化裝置30內的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)有增高的傾向。
[0070]在硝化時，認為如果游離亞硝酸濃度(FNA)在0.2ppm以上，則所有的硝化細菌均受到阻害。根據Anthonisen等的計算式，游離亞硝酸濃度(FNA)如下式所示。即，游離亞硝酸濃度(FNA)由亞硝酸濃度、溫度、pH決定。
[0071][數學式I]
r H47 [服』 —N]
[0072]FNA — — X
[0073]圖1 (b)示出的是使厭氧消化液的氨態氮濃度與亞硝態氮濃度為1: 1.32進行亞硝酸化時基於上式對游離亞硝酸濃度進行計算而得到的值。
[0074]在厭氧消化液的氨態氮濃度為100ppm時，進行亞硝酸化使亞硝態氮的濃度為570ppm。此時，如果pH為4.7、水溫為30°C，則游離亞硝酸濃度為0.151ppm,不會對亞硝酸化產生阻礙。但是，pH降低至7.2時，游離亞硝酸濃度為0.239ppm，變為對亞硝酸化產生阻礙的濃度。
[0075]以往，為了使pH上升要添加鹼劑，但是根據第一實施方式的處理系統，分離液經由第一輸送路徑Rl供給於亞硝酸化處理裝置30，使亞硝態氮濃度稀釋為470ppm左右，由此，能夠使游離亞硝酸濃度達到對亞硝酸化不產生阻礙的水平。
[0076]水溫為15°C時游離亞硝酸濃度為0.224ppm，可以通過稀釋使亞硝態氮濃度為500ppm左右而不是提高水溫來保持亞硝酸化的良好狀態。
[0077]厭氧消化液的氨態氮濃度為2000ppm時，pH為7.4、在水溫為30°C的狀態下游離亞硝酸濃度為0.302ppm。此時，如果將pH調節為7.6、或者將水溫調節為48°C，則能夠控制游離亞硝酸濃度小於0.2ppm，但是為此需要大量的鹼劑或者為了升溫需要極大的能量。而根據第一實施方式的處理系統，通過使亞硝態氮濃度稀釋為740ppm左右，能夠使游離亞硝酸濃度達到對亞硝酸化不產生阻礙的水平。
[0078]這樣，將分離液經由第一輸送路徑Rl供給於亞硝酸化裝置30，對亞硝酸化裝置30內的消化液進行稀釋，由此，能夠將亞硝酸化裝置30內消化液的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)調整為適合氨的亞硝酸化的濃度。
[0079]圖1 (a)所說明的是經由第一輸送路徑Rl供給於亞硝酸化裝置30的稀釋液為在懸浮性有機物分離裝置10中除去了懸浮性有機物而得到的分離液的實例，但在具備利用好氧微生物對該分離液進行生物處理的生物處理裝置的情況下，也可以以對該分離液進行了生物處理而得到的處理液作為稀釋液來代替該分離液供給於亞硝酸化裝置30。關於該實施方式，將在後面詳細敘述。
[0080]在亞硝酸化裝置30中，能夠有效地進行氨的亞硝酸化而不使氨氧化細菌受到阻害，在亞硝酸化裝置30中氨能夠充分地進行亞硝酸化。
[0081 ] 亞硝酸化裝置30的處理液在自養脫氮裝置40中有效地進行氨氧化處理而被脫氮處理。所述消化液的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)的調整時，由於由所述分離液或對所述分離液進行了生物處理而得到的處理液構成，因此不必準備自來水等的其它稀釋水供給裝置。能夠節約使亞硝酸化反應有效進行的溫度控制或PH控制所需的電力成本或試劑成本。
[0082]根據上述構成，實行了如下的含有懸浮性有機物的廢水的處理方法，該處理方法進行如下處理:從含有懸浮性有機物的被處理水中分離出懸浮性有機物的懸浮性有機物分離處理、對通過所述懸浮性有機物分離處理而分離出的懸浮性有機物進行厭氧消化的汙泥厭氧消化處理、將所述汙泥厭氧消化處理的消化液中所含的氨在好氧條件下氧化為亞硝酸的亞硝酸化處理、以及利用自養脫氮微生物將所述亞硝酸化處理的處理液中所含的氨在厭氧條件下氧化為氮氣的自養脫氮處理，其中，將由懸浮性有機物分離除去了懸浮性有機物的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液輸送至亞硝酸化處理，並對亞硝酸化工序中的游離亞硝酸濃度進行調節。
[0083]圖2示出了第二實施方式的處理系統。該處理系統在上述第一實施方式的處理系統的基礎上，還具備將所述分離液供給於自養脫氮裝置40的第二輸送路徑R2。
[0084]如上所述，在自養脫氮裝置40中，對於亞硝酸化裝置30的處理液，在厭氧條件下利用自養脫氮微生物以氨態氮為電子供體、以亞硝態氮為電子受體的厭氧氨氧化處理來進行脫氮。此時，如果自養脫氮裝置40內的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)增高，則厭氧氨氧化處理的效率降低。
[0085]通過將分離液經第二輸送路徑R2供給於自養脫氮裝置40，自養脫氮裝置40內的處理液被稀釋，處理液的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)被調整為適宜厭氧氨氧化處理的濃度。由此，能夠在自養脫氮裝置40中有效地進行厭氧氨氧化處理。由於是使用分離液進行亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)的調節的構成，所以不必準備自來水等的其它稀釋水供給裝置。
[0086]即，實行如下的含有懸浮性有機物的廢水的處理方法，該處理方法進行如下處理:從含有懸浮性有機物的被處理水中分離出懸浮性有機物的懸浮性有機物分離處理、對通過所述懸浮性有機物分離處理而分離出的懸浮性有機物進行厭氧消化的汙泥厭氧消化處理、將所述汙泥厭氧消化處理的消化液中所含的氨在好氧條件下氧化為亞硝酸的亞硝酸化處理、以及利用自養脫氮微生物將所述亞硝酸化處理的處理液中所含的氨在厭氧條件下氧化為氮氣的自養脫氮處理，其中，在懸浮性有機物分離中除去了懸浮性有機物而得到的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液輸送至亞硝酸化處理和自養脫氮處理，並對各處理工序中的游離亞硝酸濃度進行調節。
[0087]需要說明的是，在亞硝酸化處理工序中，將游離亞硝酸濃度調整為小於0.2ppm，在自養脫氮處理工序中，優選將游離亞硝酸濃度調節為小於0.08ppm，更優選調整為小於
0.06ppm。在亞硝酸化處理工序中，通過使游離亞硝酸濃度調整為小於0.2ppm,使氨有效地亞硝酸化。在自養脫氮處理工序中，通過使游離亞硝酸濃度調整為小於0.08ppm，使厭氧氨氧化處理有效地進行。總之，即使是含有高濃度懸浮性有機物的廢水，也能有效地除氮。
[0088]圖3示出了第三實施方式的處理系統。該處理系統在上述第二實施方式的處理系統的基礎上，還具備將由自養脫氮裝置40處理得到的脫氮液返送至自養脫氮裝置40的第三輸送路徑R3。需要說明的是，第二輸送路徑R2並不是必須要具備的。
[0089]僅經由第一輸送路徑Rl和第二輸送路徑R2供給所述分離液時，有時對自養脫氮裝置40內的處理液的稀釋不夠充分。即使在這種情況下，通過經由第三輸送路徑R3將由自養脫氮裝置40處理得到的脫氮液返送至自養脫氮裝置40，能夠對自養脫氮裝置40內的處理液進行進一步稀釋。因此，即使不從系統外向自養脫氮裝置40供給用於稀釋的水，也能夠可靠地調節自養脫氮裝置40內處理液的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)。
[0090]需要說明的是，向由自養脫氮裝置40處理得到的脫氮液中加入硝酸，未處理的亞硝酸及氨殘留下來。自養脫氮裝置40具有測定亞硝酸根離子、銨離子的傳感器，優選根據殘留的亞硝酸、氨來調整返送的量，以滿足從自養脫氮裝置40向系統外排放的脫氮液的排放標準。
[0091]S卩，實行如下的含有懸浮性有機物的廢水的處理方法，該處理方法進行如下處理:從含有懸浮性有機物的被處理水中分離出懸浮性有機物的懸浮性有機物分離處理、對通過所述懸浮性有機物分離處理而分離出的懸浮性有機物進行厭氧消化的汙泥厭氧消化處理、將所述汙泥厭氧消化處理的消化液中所含的氨在好氧條件下氧化為亞硝酸的亞硝酸化處理、以及利用自養脫氮微生物將所述亞硝酸化處理的處理液中所含的氨在厭氧條件下氧化為氮氣的自養脫氮處理，其中，將在懸浮性有機物分離處理中除去了懸浮性有機物的分離液供給於亞硝酸化處理，再將所述處理液或所述分離液與所述處理液兩者輸送至所述自養脫氮處理，並對各處理工序中的游離亞硝酸濃度進行調節。
[0092]圖4示出了第四實施方式的處理系統。該處理系統在上述第二實施方式的處理系統基礎上，還具備利用異養脫氮微生物將在自養脫氮裝置40的脫氮液中所含的硝酸在厭氧條件下還原為氮氣的異養脫氮裝置50，並具有將由異養脫氮裝置50處理得到的脫氮液返送至自養脫氮裝置40的第四輸送路徑R4。需要說明的是，還可以具備將懸浮性有機物分離裝置10的分離液供給於異養脫氮裝置50的第五輸送路徑R5。另外，第二輸送路徑R2並不是必須要具備的。
[0093]在異養脫氮裝置50中，利用異養脫氮微生物以厭氧氨氧化處理時產生的硝態氮為電子受體、以分離液中溶解的有機物等為電子供體進行脫氮反應，由此，能夠減少從自養脫氮裝置40排放到系統外的硝酸量及有機物量。
[0094]其中，理想的情況是在亞硝酸化裝置30中使氨與亞硝酸的摩爾比調節為1:1.32，但由於在後面的異養脫氮裝置50的厭氧氨氧化反應中剩餘的亞硝酸能夠通過異養脫氮微生物而進行脫氮處理，因此，只要將亞硝酸化裝置30中亞硝酸調節為與氨的摩爾比大於
1.32即可。根據情況，也可以將硝化進行至硝酸。但是，為了有效脫氮及降低硝化所需的氧量，優選在亞硝酸化裝置30中將氨:亞硝酸調節為1: 1.32?1.5的程度。
[0095]通過將在異養脫氮裝置50中進行了脫氮處理的脫氮液經由第四輸送路徑R4返送至自養脫氮裝置40，能夠進一步稀釋自養脫氮裝置40內的處理液。因此，能夠可靠地調節自養脫氮裝置40內處理液的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)。
[0096]需要說明的是，在異養脫氮裝置50中投入了異養脫氮微生物，並保持厭氧氣體氛圍。異養脫氮裝置50中異養脫氮微生物的保持形態可以採用與第一實施方式的處理系統中所說明的自養脫氮裝置40內自養脫氮微生物相同的保持形態。在自養脫氮裝置40中處理而得到的脫氮液中所含的有機物不足時，將懸浮性有機物分離裝置10的分離液經由第五輸送路徑R5供給於異養脫氮裝置50，由此能夠補充不足的有機物。
[0097]所述第一至第四實施方式的處理系統所說明的構成是將在懸浮性有機物分離裝置10中除去了懸浮性有機物而得到的分離液經由第一輸送路徑Rl供給於亞硝酸化裝置30，或者經由第二輸送路徑R2供給於厭氧氨氧化裝置40的構成，但是經由各輸送路徑R1、R2供給的稀釋液並不限於該分離液，也可以以對該分離液進行生物處理而降低了有機物濃度的處理液作為稀釋液。
[0098]圖5示出了第五實施方式的處理系統。該處理系統在上述第二實施方式的處理系統基礎上，還具備將懸浮性有機物分離裝置10的分離液進行生物處理的生物處理裝置60，形成將該生物處理後的處理液供給於亞硝酸化裝置30的結構。需要說明的是，第一、第三或第四實施方式的處理系統都可以採用同樣的構成。
[0099]如果懸浮性有機物分離裝置10的分離液中所含的BOD成分較多，則亞硝酸化裝置30及自養脫氮裝置40內的異養細菌轉為優勢，存在亞硝酸化或厭氧氨氧化處理效率降低的擔憂。通過使用生物處理裝置60適當地除去分離液中所含的B0D，能夠解決這個問題。另外，生物處理裝置60可以舉出曝氣槽。
[0100]圖6示出了第六實施方式的處理系統。該處理系統在上述第一實施方式的處理系統的汙泥厭氧消化裝置20中進一步具有液態有機廢棄物流入的結構，該液態有機廢棄物從與懸浮性有機物分離裝置10所供給的懸浮性有機物不同的路徑流入。該液態有機廢棄物優選食品廢棄物、排水處理所產生的汙泥、家畜糞尿等。第二至第五實施方式的處理系統也可以採用同樣的構成。
[0101]根據上述第一至第五實施方式所示的本發明的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統及處理方法，從系統外向汙泥厭氧消化裝置投入液態有機廢棄物，即使氨產生量增加，由於能夠通過在懸浮性有機物分離裝置中除去了懸浮性有機物而得到的分離液來調整亞硝酸化裝置內的亞硝酸濃度(游離亞硝酸濃度)，因此能夠通過後面的厭氧氨氧化處理更有效地除氮。
[0102]以下，就對本發明的處理系統進行數值模擬的結果進行說明。
[0103]圖7示出了對圖2中所說明的第二實施方式的處理系統進行數值模擬的結果。該處理系統中，流入200m3/d的被處理水。懸浮性有機物分離裝置10將被處理水中所含的1mVd的懸浮性有機物分離。需要說明的是，為了方便起見，懸浮性有機物分離裝置10的190m3/d的分離液中的氨態氮和亞硝態氮的濃度分別設為Oppm。
[0104]由懸浮性有機物分離裝置10分離出的懸浮性有機物在汙泥厭氧消化裝置20中進行厭氧消化。其消化液中含有5000ppm的氨態氮。
[0105]亞硝酸化裝置30在溫度30°C、pH7.4下保持好氧性條件，對汙泥厭氧消化裝置20的厭氧消化液中所含的氨進行亞硝酸化，使氨和亞硝酸的摩爾比為1:1.3。因此，5000ppm的氨態氮直接進行亞硝酸化而轉變成2160ppm的氨態氮和2840ppm的亞硝態氮。此時，游離氨濃度為53.8ppm,游離亞硝酸濃度為0.75ppm。
[0106]需要說明的是，游離氨濃度可以採用如下方法求得:通過隔膜式離子電極法等測定被處理水的銨離子濃度，並如下述數學式2所示，按照由溫度、pH的關係算出的Anthonisen等的計算式求得。
[0107][數學式2]
「 ^17 {NUa ^N]xlOp"
[01 08] PA — — X ^(6334-.(273+Γ)1 + iq/M
[0109]該游離亞硝酸濃度的0.75ppm的值，超出了如上所述的被認為全部硝化細菌受到阻害的0.2ppm的游離亞硝酸濃度，成為阻礙氨的亞硝酸化的濃度。
[0110]因此，將由懸浮性有機物分離裝置10分離出的190m3/d分離液中的45m3/d經由第一輸送路徑Rl供給於亞硝酸化裝置30。即，將汙泥厭氧消化裝置20中的10m3/d的消化液用45m3/d的分離液稀釋至5.5倍。於是，含有5000ppm氨態氮的汙泥厭氧消化裝置20的消化液被稀釋到其氨態氮為900ppm。
[0111]稀釋後的消化液中所含的900ppm氨態氮在亞硝酸化裝置30中被亞硝酸化，成為390ppm的氨態氮和510ppm的亞硝態氮。此時，游離氨濃度為9.7ppm，游離亞硝酸濃度為0.13ppm。如此，通過經由第一輸送路徑Rl將分離液供給於亞硝酸化裝置30，能夠使游離亞硝酸濃度成為對亞硝酸化沒有阻礙的0.2ppm以下的水平。
[0112]需要說明的是，1mVd的汙泥厭氧消化裝置20的消化液用30m3/d的分離液稀釋至4倍時，稀釋後的消化液所含的氨態氮為1250ppm。將該稀釋後的消化液在亞硝酸化裝置30中進行亞硝酸化時，成為543ppm的氨態氮和707ppm的亞硝態氮。此時，游離亞硝酸濃度為0.19ppm。即，通過將消化液稀釋4倍而實現了游離亞硝酸濃度小於0.2ppm。
[0113]然而，由於游離氨濃度為13.5ppm，為了實現游離氨濃度在被認為硝酸菌選擇性地受到阻礙的0.1?1ppmdf 10m3/d的汙泥厭氧消化裝置20的消化液用45m3/d的分離液稀釋至5.5倍。這樣，進行消化液的稀釋使得游離亞硝酸濃度小於0.2ppm，但更優選進一步稀釋使得游離氨的濃度在0.1?1ppm範圍內。
[0114]自養脫氮裝置40在溫度30°C、pH7.4下保持好氧性條件，通過厭氧氨氧化處理對亞硝酸化裝置30的處理液進行脫氮。如上所述，亞硝酸化裝置30的處理液的游離亞硝酸濃度為0.13ppm。該0.13ppm的游離亞硝酸濃度超出了作為有效進行厭氧氨氧化處理條件的0.08ppm的游離亞硝酸濃度，在這樣的情況下會使厭氧氨氧化處理的效率降低。
[0115]因此，將由懸浮性有機物分離裝置10分離的分離液的剩餘135m3/d中的85m3/d經由第二輸送路徑R2供給於自養脫氮裝置40。S卩，用85m3/d的分離液將亞硝酸化裝置30的55m3/d的消化液稀釋至約2.55倍。於是,含有510ppm亞硝態氮的亞硝酸化裝置30的處理液的亞硝態氮被稀釋到200ppm。此時，游離亞硝酸濃度為0.053ppm，小於有效進行厭氧氨氧化處理條件的0.08ppm。需要說明的是，稀釋1.7倍使亞硝態氮為300ppm，此時，游離亞硝酸濃度為0.079ppm,小於0.08ppm,但稀釋為能夠有效進行處理的小於0.06ppm。
[0116]圖8示出了對圖3所說明的第三實施方式的處理系統進行數值模擬的結果。該處理系統為圖3所說明的第三實施方式的處理系統。該處理系統有200m3/d的被處理水流入。懸浮性有機物分離裝置10將被處理水中所含的20m3/d的懸浮性有機物分離。需要說明的是，為了方便起見，懸浮性有機物分離裝置10的180m3/d的分離液中的氨態氮和亞硝態氮的濃度分別設為Oppm。
[0117]由懸浮性有機物分離裝置10分離出的懸浮性有機物在汙泥厭氧消化裝置20中進行厭氧消化。其消化液中含有5000ppm的氨態氮。
[0118]亞硝酸化裝置30在溫度30°C、pH7.4下保持好氧性條件，對汙泥厭氧消化裝置20的厭氧消化液中所含的氨進行亞硝酸化，使氨和亞硝酸的摩爾比為1:1.3。因此，5000ppm的氨態氮進行亞硝酸化而轉變成2160ppm的氨態氮和2840ppm的亞硝態氮。此時，游離氨的濃度為53.8ppm,游離亞硝酸濃度為0.75ppm。
[0119]該游離亞硝酸濃度的0.75ppm的值超出了如上所述的被認為全部硝化細菌受到阻害的0.2ppm的游離亞硝酸濃度，成為阻礙氨的亞硝酸化的濃度。
[0120]因此，將由懸浮性有機物分離裝置10分離出的180m3/d分離液中的90m3/d經由第一輸送路徑Rl供給於亞硝酸化裝置30。即，將汙泥厭氧消化裝置20中的20m3/d的消化液用90m3/d的分離液稀釋至5.5倍。於是，汙泥厭氧消化裝置20的消化液的氨態氮由5000ppm 被稀釋為 900ppm。
[0121]稀釋後的消化液所含的900ppm氨態氮在亞硝酸化裝置30中被亞硝酸化，成為390ppm的氨態氮和510ppm的亞硝態氮。此時，游離氨濃度為9.7ppm，游離亞硝酸濃度為0.13ppm。如此，通過經由第一輸送路徑Rl將分離液供給於亞硝酸化裝置30，能夠使游離亞硝酸濃度成為對亞硝酸化沒有阻礙的0.2ppm以下的水平。
[0122]自養脫氮裝置40在溫度30°C、pH7.4下保持好氧性條件，通過厭氧氨氧化處理對亞硝酸化裝置30的處理液進行脫氮。如上所述，亞硝酸化裝置30的處理液的游離亞硝酸濃度為0.13ppm。該0.13ppm的游離亞硝酸濃度超出了作為有效進行厭氧氨氧化處理條件的0.06ppm的游離亞硝酸濃度，在這樣的情況下會使厭氧氨氧化處理的效率降低。
[0123]將亞硝酸化裝置30的處理液的亞硝態氮由510ppm稀釋到200ppm時，此時游離亞硝酸濃度為0.053ppm，可以實現作為有效進行厭氧氨氧化處理條件的小於0.06ppm。為此，必須將110m3/d的亞硝酸化裝置30的處理液稀釋至約2.55倍。因此，為了處理液的稀釋需要170m3/d的分離液。然而，懸浮性有機物分離裝置10所分離的分離液只有90m3/d。
[0124]因此，將由懸浮性有機物分離裝置10分離出的分離液剩餘的90m3/d經由第二輸送路徑R2供給於自養脫氮裝置40，同時將自養脫氮裝置40的脫氮液中的80m3/d經由第三輸送路徑R3返送至自養脫氮裝置40。
[0125]由此，能夠用經由第一輸送路徑Rl所供給的90m3/d的分離液和第三輸送路徑R3所供給的80m3/d的脫氮液將亞硝酸化裝置30的110m3/d的處理液稀釋至約2.55倍。於是，亞硝酸化裝置30的處理液的亞硝態氮能夠由510ppm被稀釋為200ppm。此時游離亞硝酸濃度為0.053ppm,滿足作為有效進行厭氧氨氧化處理條件的小於0.06ppm。
[0126]需要說明的是，在此針對用經由第一輸送路徑Rl所供給的90m3/d的分離液和第三輸送路徑R3所供給的80m3/d的脫氮液將亞硝酸化裝置30的110m3/d的處理液稀釋至約
2.55倍的情況進行了說明，但亞硝酸化裝置30的處理液的稀釋所使用的分離液與脫氮液的配比是任意的，例如，也可以僅用經由第三輸送路徑R3所供給的170m3/d的脫氮液的組合對於IlOmVd的亞硝酸化裝置30的處理液進行稀釋，而不使用分離液。另外，如第四實施方式的處理系統那樣，對於自養脫氮裝置40的後段具備異養脫氮裝置50的處理系統而言，在對亞硝酸化裝置30的處理液稀釋時也可以使用異養脫氮裝置50的脫氮液。
[0127]上述的實施方式均是本發明的一例，本發明並不限定於該記載，可以在能夠發揮本發明的作用效果的範圍內適當設計各部分的具體構成。
【權利要求】
1.一種含有懸浮性有機物的廢水的處理系統，其具有: 從含有懸浮性有機物的被處理水中分離懸浮性有機物的懸浮性有機物分離裝置、對通過所述懸浮性有機物分離裝置分離出的懸浮性有機物進行厭氧消化的汙泥厭氧消化裝置、 將所述汙泥厭氧消化裝置的消化液中所含的氨在好氧條件下氧化為亞硝酸的亞硝酸化裝置、以及 利用自養脫氮微生物將所述亞硝酸化裝置的處理液中所含的氨在厭氧條件下氧化為氮氣的自養脫氮裝置， 該處理系統還具備第一輸送路徑，所述第一輸送路徑將在所述懸浮性有機物分離裝置中除去了懸浮性有機物而得到的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液供給於所述亞硝酸化裝置。
2.根據權利要求1所述的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統，其具備第二輸送路徑，所述第二輸送路徑將所述懸浮性有機物分離裝置的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液供給於所述自養脫氮裝置。
3.根據權利要求1或2所述的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統，其具備第三輸送路徑，所述第三輸送路徑將由所述自養脫氮裝置處理後的脫氮液返送至所述自養脫氮裝置。
4.根據權利要求1或2所述的含有懸浮性有機物的廢水的處理系統，其具備異養脫氮裝置，所述異養脫氮裝置利用異養脫氮微生物將所述自養脫氮處理裝置的脫氮液中所含的硝酸在厭氧條件下還原為氮氣，該處理系統還具備第四輸送路徑，所述第四輸送路徑將由所述異養脫氮裝置處理後的脫氮液返送至所述自養脫氮裝置。
5.一種含有懸浮性有機物的廢水的處理方法，該方法包括進行下述處理: 從含有懸浮性有機物的被處理水中分離出懸浮性有機物的懸浮性有機物分離處理、 對通過所述懸浮性有機物分離處理而分離出的懸浮性有機物進行厭氧消化的汙泥厭氧消化處理、 將所述汙泥厭氧消化處理得到的消化液中所含的氨在好氧條件下氧化為亞硝酸的亞硝酸化處理、以及 利用自養脫氮微生物將所述亞硝酸化處理得到的處理液中所含的氨在厭氧條件下氧化為氮氣的自養脫氮處理，其中， 將由所述懸浮性有機物分離處理除去了懸浮性有機物而得到的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液輸送至所述亞硝酸化處理和所述自養脫氮處理，並對各處理工序中的游離亞硝酸濃度進行調節。
6.一種含有懸浮性有機物的廢水的處理方法，該方法包括進行如下處理: 從含有懸浮性有機物的被處理水中分離出懸浮性有機物的懸浮性有機物分離處理、 對通過所述懸浮性有機物分離處理而分離出的懸浮性有機物進行厭氧消化的汙泥厭氧消化處理、 將所述汙泥厭氧消化處理得到的消化液中所含的氨在好氧條件下氧化為亞硝酸的亞硝酸化處理、以及 利用自養脫氮微生物將所述亞硝酸化處理得到的處理液中所含的氨在厭氧條件下氧化為氮氣的自養脫氮處理，其中， 將在所述懸浮性有機物分離處理中除去了懸浮性有機物而得到的分離液或對該分離液進行了生物處理而得到的處理液輸送至所述亞硝酸化處理，再將所述處理液或所述分離液與所述處理液兩者輸送至所述自養脫氮處理，並對各處理工序中的游離亞硝酸濃度進行調節。
7.根據權利要求5或6所述的含有懸浮性有機物的廢水的處理方法，其中，所述亞硝酸化處理工序中，將游離亞硝酸濃度調整為小於0.2ppm，所述自養脫氮處理工序中，將游離亞硝酸濃度調整為小於0.08ppm。
【文檔編號】C02F3/34GK104271516SQ201380024713
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年8月14日 優先權日:2012年8月24日
【發明者】松崎智子 申請人:株式會社久保田