專利名稱：硝化方法、裝置以及廢水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硝化方法、裝置以及廢水處理裝置，尤其是涉及用固定化微生物用于對高濃度的氨性氮廢水進行快速處理的硝化方法、裝置以及廢水處理裝置。
背景技術(shù)：
廢水中含有的氨性氮，由于作為引起放出處的公用水域中以溶解狀態(tài)存在的氧的降低或引起封閉性水域中的營養(yǎng)過度的物質(zhì)之一，所以有效除去的方法成為目前的一個課題。作為生物學處理廢水中的氨性氮的方法，通常采用改進的活性污泥循環(huán)法，是利用通過硝化菌由氨向硝酸的硝化發(fā)應以及通過脫氮菌由硝酸向氮的脫氮反應的方法。該方法由厭氧狀態(tài)的脫氮槽和好氧狀態(tài)的硝化槽兩個槽構(gòu)成，在脫氮槽中通過脫氮菌進行廢水中有機物的分解和脫氮處理，在硝化槽中通過硝化菌對廢水中的氨性氮進行硝化處理變?yōu)橄跛帷Ａ硗猓谙趸壑邢趸幚砗蟮南趸和ㄟ^向脫氮槽循環(huán)，廢水中的氮成分作為氮氣排放至大氣中除去。該改進的活性污泥循環(huán)法，為提高硝化效率，對消化菌的固定化進行了探討，實用化了將固定化硝化菌投入到硝化槽的方法。進而，也探討了將硝化菌投入到硝化槽的方法。
該改進的活性污泥循環(huán)法適用的廢水，主要為氨性氮濃度為20～60mg/l程度的氨性氮濃度低的水，在該程度的氨性氮濃度下硝化反應順利進行，放出水中的氨性氮濃度為放出基準以下的數(shù)mg/l以下。但是，高濃度的氨性氮廢水(400mg/L～5000mg/L程度)大量產(chǎn)生的例子，如在顯影場所、無機合成工場、發(fā)電所等的情況下，使廢水原水的氨性氮濃度稀釋至最高不能超過200mg/l后，進行生物學的處理。結(jié)果出現(xiàn)需處理的廢水量迅速增加，必須大規(guī)模的廢水處理裝置之類的問題。
在這種背景下，本申請的發(fā)明人，在專利文獻1中，發(fā)現(xiàn)在濃度5000mg/L以上濃度的硫酸銨溶液中培養(yǎng)并檢出的作為硝化菌的AH菌在氨性氮濃度400mg/L以上發(fā)揮高的硝化速度；在濃度5000mg/L以上濃度的硫酸銨溶液中培養(yǎng)并檢出的硝化菌AH菌以及在濃度100mg/L的低濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)并檢出的作為硝化菌的AL菌以混相狀態(tài)繁殖的AH菌及AL菌在氨性氮濃度150～400mg/L范圍發(fā)揮高的硝化速度；以及在濃度100mg/L的低濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)并檢出的作為硝化菌的AL菌在氨性氮濃度200mg/L以下發(fā)揮高的硝化速度。
另外，在生物學處理高濃度的氨性氮廢水的方法中，提出了設(shè)置利用所述3種硝化菌的特性，在第1段的第1硝化槽中，使AH菌固定化載體和氨性廢水接觸，在第2段的第2硝化槽中，使AH菌及AL菌固定化載體和氨性廢水接觸，在第3段的第3硝化槽中，使AL菌固定化載體和氨性廢水接觸的多段硝化槽的方法。
專利文獻1專利第3252887號公報。
但是在所述多段硝化槽中，發(fā)現(xiàn)在AL菌存在的第2段和第3段的硝化槽開始時，硝化速度不提高的現(xiàn)象，由此產(chǎn)生在開始時須要長時間的問題。另外，即使在以硝化速度大的狀態(tài)穩(wěn)定進行恒定工作時，有時也會出現(xiàn)硝化速度急劇下降的現(xiàn)象，由此產(chǎn)生在多段硝化槽的后段設(shè)置的脫氮槽內(nèi)脫氮處理得到的處理水的水質(zhì)惡化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這類問題而完成的，目的在于提供能夠在短時間內(nèi)迅速進行AL菌存在的硝化槽內(nèi)的開始的同時，抑制恒定工作時硝化速度的急劇降低并使硝化速度溫度保持較大的狀態(tài)的硝化方法、裝置以及廢水處理裝置。
在設(shè)置多段硝化槽時，在AL菌優(yōu)先繁殖的后段側(cè)的硝化槽內(nèi)，如上所述，雖然具有開始時硝化速度不提高的現(xiàn)象，但是發(fā)明人探討了該原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于伴隨AL菌的細胞內(nèi)的亞硝酸性氮(NO2-N)濃度和細胞外部的氨性氮(NH4-N)濃度之間的平衡的基質(zhì)移動(主動運輸)。即，AL菌的細胞內(nèi)的亞硝酸性氮濃度和細胞外部的氨性氮濃度之間的平衡一旦接近大致1∶1，則引起AL菌的活性就不能再升高。所以，發(fā)現(xiàn)通過使硝化槽內(nèi)的亞硝酸性氮濃度和細胞外部的氨性氮濃度之間的平衡遠離1∶1，則可以使AL菌的硝化速度恢復至良好的狀態(tài)。
作為使所述平衡偏離1∶1的方法，發(fā)現(xiàn)在AL菌存在的硝化槽的后段中，在脫氮處理后，對再曝氣處理后的液體進行固液分離并將分離的污泥和/或處理水返回至AL菌存在地硝化槽內(nèi)是有效的。該理由，考慮是由于開始時的脫氮性能不充分時的脫氮處理引起亞硝酸過多殘余，進而通過對該液體進行再曝氣處理使硝化，與氨性濃度相比得到亞硝酸濃度高的污泥或處理水，通過將該污泥和/或處理水返回至硝化槽，從而使所述平衡偏離1∶1的緣故。此時，在硝化槽的后段以比硝化槽內(nèi)的曝氣量多的曝氣量進行再曝氣處理，即使僅進行硝化反應也具有效果。但是，發(fā)現(xiàn)若與氨濃度相比亞硝酸濃度高的污泥和/或處理水過分地返回至硝化槽，硝化槽內(nèi)的亞硝酸濃度相對于氨性氮濃度的比(以下簡稱為“亞硝酸/氨的比)一旦變得過大，由于超過AL菌的亞硝酸耐性的界限而硝化速度急劇下降。
發(fā)明人根據(jù)上述見解，為使AL菌存在的硝化槽的硝化速度提高縮短開始時間并迅速開始，通過試驗探討了適宜的硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)亞硝酸/氨的比必須在2～10的范圍，更優(yōu)選在3～8的范圍。
另外，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比，不受何時開始限制，即使硝化槽以大的硝化速度穩(wěn)定地進行恒定工作時，亞硝酸/氨的比若低于2或超過10時，硝化速度急劇下降。所以，在恒定工作時通過調(diào)整使硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比落在上述范圍內(nèi)，可以始終維持硝化速度很大的狀態(tài)。
另外，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)作為使所述平衡偏離1∶1的方法，在AL菌存在的硝化槽內(nèi)添加沸石也有效。該理由，考慮是由于沸石具有優(yōu)良的氨吸附性，通過在AL菌存在的硝化槽內(nèi)添加沸石并吸附氨，所述平衡偏離1∶1的緣故。此時，也必須調(diào)整添加的沸石的量以便不要使沸石吸附氨而使硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比超過10。
本發(fā)明是根據(jù)相關(guān)見解而完成的。
本發(fā)明之一，其特征在于，為達到所述目的，使含氨性氮液和對在濃度約100mg/L的低濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8周檢出的作為硝化菌的AL菌進行優(yōu)先繁殖后的AL菌固定化載體于硝化槽內(nèi)在好氧氣氛中接觸進行硝化處理，同時將該硝化槽內(nèi)的亞硝酸性氮濃度/氨性氮濃度的比控制在2～10的范圍內(nèi)。
由此可以縮短硝化槽內(nèi)的開始時間并能夠迅速開始，并且能夠抑制恒定作業(yè)時AL菌固定化載體的硝化速度的急劇下降現(xiàn)象并使硝化速度穩(wěn)定保持較大的狀態(tài)。
所以，在對高濃度的氨性廢水不稀釋而處理的對段硝化槽中使氨性含氮溶液和AL菌固定化載體接觸并進行硝化處理的硝化槽內(nèi)若應用本發(fā)明之一的硝化方法，可以進一步有效地對高濃度的氨性廢水進行處理。
本發(fā)明之二，其特征在于，為達到本發(fā)明的目的，使含氨性氮液和在濃度5000mg/L以上的高濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8周檢出的作為硝化菌的AH菌以及在濃度約100mg/L的低濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8周檢出的作為硝化菌的AL菌以混相的狀態(tài)繁殖后的AH菌及AL菌固定化載體，于硝化槽內(nèi)在好氧氣氛中接觸進行硝化處理，同時，若所述AH菌及AL菌固定化載體中AH菌的菌數(shù)/AL菌的菌數(shù)的比低于1時，要將所述硝化槽內(nèi)的亞硝酸性氮濃度/氨性氮濃度的比控制在2～10的范圍內(nèi)。
在硝化槽內(nèi)開始時，硝化速度不升高的現(xiàn)象或在恒定作業(yè)時有時硝化速度急劇下降的現(xiàn)象，并不限于含氨性氮液和AL菌固定化載體的硝化處理，即使在含氨性氮液和AH菌及AL菌固定化載體的硝化處理中也會產(chǎn)生。但是，此時，若AH菌及AL菌固定化載體中AH菌的菌數(shù)/AL菌的菌數(shù)的比低于1時，即AL菌比AH菌多，有時會產(chǎn)生AL菌成為硝化速度的限速的情況。
所以，在本發(fā)明之二中，在AH菌及AL菌固定化載體中AH菌的菌數(shù)/AL菌的菌數(shù)的比低于1時，由于能夠?qū)⑾趸蹆?nèi)的亞硝酸/氨的比控制在2～10的范圍，所以可以縮短硝化槽內(nèi)的開始時間并迅速開始，并且可以抑制恒定作業(yè)時AL菌固定化載體的硝化速度的急劇下降現(xiàn)象并使硝化速度穩(wěn)定保持較大的狀態(tài)。
所以，在對高濃度的氨性廢水不稀釋而處理的多對段硝化槽中使氨性含氮溶液和AH菌及AL菌固定化載體接觸并進行硝化處理的硝化槽內(nèi)若應用本發(fā)明之一的硝化方法，可以進一步有效地對高濃度的氨性廢水進行處理。
本發(fā)明之三，其特征在于，在本發(fā)明之一或之二中，使硝化槽內(nèi)的亞硝酸性氮濃度/氨性氮濃度的比控制在3～8。
本發(fā)明之三是將硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比限定在3～8范圍內(nèi)，能夠進一步維持更大的硝化速度。
本發(fā)明之四，其特征在于，為達到本發(fā)明的目的，在使含氨性氮液在好氧氣氛中與硝化菌接觸并進行硝化處理的硝化裝置中，設(shè)有所述含氨性氮液流入的硝化槽、作為在所述硝化槽內(nèi)與所述含氨性氮液接觸的固定化載體是對在濃度約100mg/L的低度硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8小時檢出的作為硝化菌的AL菌進行優(yōu)先繁殖后的AL菌固定化載體、使所述硝化槽內(nèi)設(shè)在好氧氣氛中的曝氣單元、檢出所述硝化槽內(nèi)的亞硝酸性氮濃度/氨性氮濃度的比的檢出單元、根據(jù)所述檢出單元的檢出結(jié)果對所述硝化槽內(nèi)的亞硝酸性氮濃度/氨性氮濃度的比進行控制的控制單元。
本發(fā)明之四是使發(fā)明之一的硝化方法具體化的構(gòu)成裝置。
本發(fā)明發(fā)明之五，其特征在于，為達到本發(fā)明的目的，在使含氨性氮液在好氧氣氛中與硝化菌接觸并進行硝化處理的硝化裝置中，設(shè)有所述含氨性氮液流入的硝化槽、作為填充在所述硝化槽內(nèi)并與所述含氨性氮液接觸的固定化載體是對在濃度5000mg/L以上的高濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8周檢出的作為硝化菌的AH菌以及在濃度約100mg/L的低濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8周檢出的作為硝化菌的AL菌以混相的狀態(tài)進行繁殖后的AH菌及AL菌固定化載體、使所述硝化槽內(nèi)設(shè)為好氧氣氛的曝氣單元、檢出所述硝化槽內(nèi)的亞硝酸性氮濃度/氨性氮濃度的比的檢出單元、若AH菌及AL菌固定化載體中AH菌的菌數(shù)/AL菌的菌數(shù)的比低于1時根據(jù)所述檢出單元的檢出結(jié)果將所述硝化槽內(nèi)的亞硝酸性氮濃度/氨性氮濃度的比控制在2～10的范圍內(nèi)的控制單元。
本發(fā)明之五是使本發(fā)明之二的硝化方法具體化的構(gòu)成裝置。另外，AH菌及AL菌固定化載體中AH菌的菌數(shù)/AL菌的菌數(shù)的比是否低于1，通過檢查AH菌及AL菌固定化載體中的菌體就可以得知。
本發(fā)明之六，其特征在于，在本發(fā)明之四或之五中，所述控制單元，是將在所述硝化槽的后段通過再曝氣處理后的固液分離產(chǎn)生的污泥和/或處理水返送至所述硝化槽內(nèi)的返送單元、和/或在所述硝化槽內(nèi)添加沸石的添加單元。
由于能夠?qū)⒃谒鱿趸鄣暮蠖瓮ㄟ^再曝氣處理后的固液分離產(chǎn)生的污泥和/或處理水返送至所述硝化槽內(nèi)，所以硝化反應進行并亞硝酸/氨的比高的污泥和/或處理水返送至硝化槽內(nèi)。結(jié)果，可以縮短硝化槽內(nèi)的開始時間并能夠迅速開始，并且能夠抑制恒定作業(yè)時AL菌固定化載體的硝化速度的急劇下降現(xiàn)象并使硝化速度穩(wěn)定保持較大的狀態(tài)。此時，返送的污泥和/或處理水在用于硝化槽開始的馴養(yǎng)期間中，優(yōu)選含有亞硝酸100～200mg/L，含有氨50mg/L。即，通過以開始時脫氮不充分的狀態(tài)進行再曝氣處理并進行硝化，可以得到這樣的亞硝酸/氨的關(guān)系。
另外，通過在硝化槽內(nèi)添加沸石也可以獲得同樣的效果。
本發(fā)明之七，其特征在于，為達到所述目的，設(shè)置將硝化處理含氨性氮液的槽并列配置2槽以上n段數(shù)的多段硝化槽、設(shè)置于所述多段硝化槽的后段對所述多段硝化槽內(nèi)硝化處理后的流出液進行脫氮處理的脫氮槽、將所述脫氮槽內(nèi)脫氮處理后的流出液進行再曝氣處理的再曝氣槽、將所述再曝氣槽內(nèi)再曝氣處理后的流出液進行固液分離的固液分離槽、將所述固液分離槽固液分離后的污泥和/或處理水返送至所述多段硝化槽內(nèi)第n段和/或第n-1段的返送單元。
本發(fā)明之七，是作為在多段硝化槽內(nèi)組裝本發(fā)明的硝化裝置并從含氨性氮液除去氮的廢水裝置而構(gòu)成的。由此，可以縮短硝化槽內(nèi)的開始時間并能夠迅速開始，并且能夠抑制恒定作業(yè)時AL菌固定化載體的硝化速度的急劇下降現(xiàn)象并使硝化速度穩(wěn)定保持較大的狀態(tài)。此時，為使返送的污泥和/或處理水中較多殘留亞硝酸，可以以亞硝酸濃度的0.5～1.0倍的濃度添加脫氮槽內(nèi)的甲醇添加量。


圖1是表示AH菌、AH菌及AL菌、AL菌的特性的說明圖。
圖2是表示亞硝酸/氨的比和AL菌的硝化速度的關(guān)系圖。
圖3是本發(fā)明硝化裝置的構(gòu)成圖。
圖4是在本發(fā)明的廢水處理裝置中，在將硝化槽并列設(shè)置3段的多段硝化槽的第3硝化槽中適用本發(fā)明硝化方法的構(gòu)成圖。
圖5是在本發(fā)明的廢水處理裝置中，在將硝化槽并列設(shè)置3段的多段硝化槽的第2硝化槽中適用本發(fā)明硝化方法的構(gòu)成圖。
圖6是在本發(fā)明的廢水處理裝置中，在將硝化槽并列設(shè)置3段的多段硝化槽的第2硝化槽和第2硝化槽中適用本發(fā)明硝化方法的構(gòu)成圖。
圖7是在本發(fā)明的廢水處理裝置中，在將硝化槽并列設(shè)置4段的多段硝化槽的第3硝化槽中適用本發(fā)明硝化方法的構(gòu)成圖。
圖8是在本發(fā)明的廢水處理裝置中，在將硝化槽并列設(shè)置5段的多段硝化槽的第4硝化槽和第5硝化槽中適用本發(fā)明硝化方法的構(gòu)成圖。
圖9是在本發(fā)明的廢水處理裝置中，在將硝化槽并列設(shè)置6段的多段硝化槽的第6硝化槽中適用本發(fā)明硝化方法的構(gòu)成圖。
圖中10硝化裝置，12流入管，14硝化槽，16AL菌或AH菌及AL菌的固定化載體，18鼓風機，20曝氣管，22流出管，24固液分離槽，26返送污泥配管，28控制器，30返送污泥泵，32容器，34添加配管，36閥，38亞硝酸傳感器，40氨傳感器，50、60、70、80、90、100廢水處理裝置，52脫氮槽，17、54再曝氣槽，56固液分離槽。
具體實施例方式
以下根據(jù)附圖對本發(fā)明的硝化方法、裝置以及廢水處理裝置的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。
在說明本發(fā)明之前，對于作為理解本發(fā)明的前提的AH菌、AH菌及AL菌、以及AL菌進行說明。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，硝化菌大致存在在高濃度的氨性氮氣氛條件下發(fā)揮高活性的硝化菌和在低濃度的氨性氮氣氛條件下發(fā)揮高活性的硝化菌，為區(qū)分這兩類硝化菌，將在濃度5000mg/l以上的高濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8周檢出的硝化菌設(shè)為AH菌，在濃度約100mg/l的低濃度的硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8周檢出的硝化菌設(shè)為AL菌。
這些AH菌或AL菌的特性如圖1所示，AH菌在氨性氮濃度400mg/l以上的區(qū)域優(yōu)先繁殖，發(fā)現(xiàn)菌數(shù)顯著增多，硝化速度也顯著增高。AL菌在氨性氮濃度200mg/l以下的區(qū)域優(yōu)先繁殖，發(fā)現(xiàn)菌數(shù)顯著增多，硝化速度顯示在100mg/l附近有峰值的拋物線。另外，在150～400mg/l的區(qū)域內(nèi)成為AH菌和AL菌的混相繁殖的AH菌及AL菌，硝化速度產(chǎn)生兩種菌混合存在的乘積效果。
所以，通過構(gòu)筑有效利用AH菌和AL菌特性的多段硝化槽，可以有效并快速地處理高濃度的氨性氮廢液，同時由于可以控制亞硝酸型的硝化反應，所以可以使脫氮槽內(nèi)的必要的有機物的添加量減少。
本發(fā)明人在關(guān)于利用AH菌、AH菌及AL菌、AL菌的多段硝化槽的研究中，作為在多段硝化槽中AL菌存在的后段的硝化槽的開始時硝化速度不增高的現(xiàn)象、或在恒定作業(yè)時有時硝化速度急劇下降的現(xiàn)象的原因發(fā)現(xiàn)圖2所示的關(guān)系。
圖2的縱軸為AL菌的硝化速度(mg-N/h·L-載體)，橫軸為亞硝酸性氮濃度與在填充AL菌固定化載體的硝化槽內(nèi)的氨性氮濃度的比(亞硝酸/氨的比)。
由圖2可知，若使亞硝酸/氨的比增大，AL菌的硝化速度急劇下降，在亞硝酸/氨的比大致為1∶1時硝化速度降低至大約40(mg-N/h·L-載體)時，作為該現(xiàn)象的原因，考慮是由于亞硝酸/氨的比為1∶1的平衡狀態(tài)下基質(zhì)的主動運輸受到阻礙的緣故。這是在使含氨性氮液和AL菌固定化載體接觸并進行硝化處理的硝化槽的開始時觀察到的現(xiàn)象，由硝化初期的亞硝酸性氮濃度小的水質(zhì)狀態(tài)進行硝化處理，逐漸地硝化槽內(nèi)的亞硝酸性氮濃度升高。
以往，一旦亞硝酸性氮濃度增加AL菌的硝化速度急劇下降的原因，考慮是由于ALA菌的亞硝酸耐性弱的緣故，但是由圖2可知，若使亞硝酸/氨的比由大致1∶1進一步增大時，AL菌的硝化速度上升。亞硝酸/氨的比為2時，硝化速度恢復至100(mg-N/h·L-載體)，亞硝酸/氨的比超過3時硝化速度為200(mg-N/h·L-載體)變到最大。并且，從亞硝酸/氨的比為大約8開始硝化速度再次降低，亞硝酸/氨的比為大約10時硝化速度降至大約100(mg-N/h·L-載體)，之后也下降?？紤]這是由于若硝化槽內(nèi)的亞硝酸性氮濃度與氨性氮濃度的比變得過大，由于超過AL菌的亞硝酸耐性的界限所以硝化速度開始下降。
所以，在縮短填充AL菌固定化載體的硝化槽的開始時間中，將硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比控制在2～10的范圍，優(yōu)選控制在3～8的范圍是很重要的。另外，即使以大的硝化速度狀態(tài)穩(wěn)定地進行恒定作業(yè)時，將硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比控制在2～10的范圍，優(yōu)選控制在3～8的范圍是很重要的。
另外，不僅在使氨性含氮硝化液和AL菌固定化載體接觸并進行硝化處理的硝化槽內(nèi)，在使氨性含氮硝化液和AH菌及AL菌固定化載體接觸并進行硝化處理的硝化槽內(nèi)也同樣的產(chǎn)生圖2的亞硝酸/氨的比和硝化速度的關(guān)系。但是，此時，可知在AH菌及AL菌固定化載體中的A H菌的菌數(shù)/AL菌的菌數(shù)的比低于1∶1時產(chǎn)生所述的關(guān)系。
本發(fā)明的硝化方法，是根據(jù)所述見解完成的，是在使含氨性氮液和在濃度約100mg/L的低濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8周檢出的硝化菌AL菌優(yōu)先繁殖的AL菌固定化載體于硝化槽內(nèi)在好氧氣氛下使接觸并進行硝化處理的同時，將該硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比控制在2～10的范圍，優(yōu)選控制在3～8的范圍的方法。
進而是使含氨性氮液和在濃度5000mg/L以上的高濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8周檢出的硝化菌AH菌以及在濃度約100mg/L的低濃度硫酸銨溶液中培養(yǎng)4～8周檢出的硝化菌AL菌以混相狀態(tài)繁殖的AH菌及AL菌固定化載體于硝化槽內(nèi)在好氧氣氛下使接觸并進行硝化處理的同時，在所述AH菌及AL菌固定化載體中的AH菌的菌數(shù)/AL菌的菌數(shù)的比低于1∶1時，將該硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比控制在2～10的范圍，優(yōu)選控制在3～8的范圍的方法。
本發(fā)明的硝化方法的情況，AL菌固定化載體或AH菌及AL菌固定化載體，可以是從活性污泥分離AH菌或AL菌并固定化的所謂通過分離培養(yǎng)硝化菌固定化法制備的載體，也可以是從集成培養(yǎng)AH菌或AL菌的所謂通過集成培養(yǎng)硝化菌固定化法制備的任何載體。
圖3是適用本發(fā)明的硝化方法的硝化裝置的構(gòu)成圖。
硝化裝置10，從流入管12向硝化槽14流入含氨性氮液，與硝化槽14內(nèi)填充的固定化載體16(AL菌固定化載體或AH菌及AL菌固定化載體)接觸。在硝化槽14內(nèi)的底部設(shè)置連接鼓風機的曝氣管20，通過由該曝氣管20通入氣體，在硝化槽14內(nèi)形成好氧性氣氛。在硝化槽14內(nèi)硝化處理后的處理液通過流出管22經(jīng)過底部具有曝氣管20的再曝氣槽17輸送至固液分離槽24內(nèi)，使固液分離為處理水和污泥。固液分離槽24的底部和硝化槽14通過返送污泥配管26連接，控制器28通過控制返送污泥配管26中設(shè)置的送污泥泵30使通過固液分離槽24沉降的污泥返送至硝化槽14內(nèi)。此時，并不局限于返送污泥，既可以返送通過固液分離槽24分離的處理水也可以同時返送污泥和處理水。
另外，在硝化槽14的上方，設(shè)置儲存沸石的容器32，從容器32的底部至硝化槽14配置添加配管34。并且，控制器28通過開閉設(shè)置于添加配管34上的閥36向硝化槽14內(nèi)添加沸石。向硝化槽14內(nèi)添加沸石目的是除去氨的吸附，只要是能夠除去氨吸附的物質(zhì)其它的物質(zhì)也可以。另外，作為除吸附外除去硝化槽14內(nèi)的氨的方法，有PH解吸方法，將硝化槽14內(nèi)液體的PH大致調(diào)整為10，通過將由曝氣管20曝氣的空氣量曝氣到好氧氣氛中空氣量的2倍，可以將液體中的氨分散到大氣中。
在硝化槽14內(nèi)，設(shè)置檢出亞硝酸性氮濃度的亞硝酸傳感器38，同時設(shè)置檢出氨性氮濃度的氨傳感器40。作為亞硝酸傳感器38例如可以使用布朗放大鏡，作為氨傳感器40，例如可以使用離子電極。通過亞硝酸傳感器38和氨傳感器40檢出的結(jié)果，通過比較器42計算亞硝酸/氨的比，算出的結(jié)果輸入到控制器28中。另外，控制器28，根據(jù)輸入的亞硝酸/氨的比控制添加配管34的閥36或污泥返送配管26的返送污泥泵30，使硝化槽14內(nèi)的亞硝酸/氨的比在2～10的范圍內(nèi)。即，在硝化槽14的開始時或恒定作業(yè)時，在亞硝酸/氨的比在接近1的方向上移動時，控制器28，將通過固液分離槽24產(chǎn)生的亞硝酸濃度高的污泥和/或處理水返送至硝化槽14，和/或向硝化槽14內(nèi)添加沸石。由此，可以縮短硝化槽內(nèi)的開始時間并迅速開始，并且可以抑制恒定作業(yè)時AL菌固定化載體的硝化速度的急劇下降現(xiàn)象并使硝化速度穩(wěn)定保持較大的狀態(tài)。此時，為在返送的污泥和/或處理水中過多地殘存亞硝酸，可以以亞硝酸濃度的0.5～1.0倍的濃度添加脫氮槽15內(nèi)的甲醇的添加量。
但是，將與氨濃度相比亞硝酸濃度高的污泥和/或處理水過分地返送到硝化槽14內(nèi)，或通過沸石過分地吸附硝化槽14內(nèi)的氨，一旦硝化槽14內(nèi)的亞硝酸/氨的比超過10，就超過了AL菌的亞硝酸耐性的界限。所以，控制器28的構(gòu)成為能夠適宜地控制向硝化槽14內(nèi)返送的污泥和/或處理水的量或在硝化槽14內(nèi)添加的沸石的量。
圖4～圖9是表示，在多段硝化槽中的AL菌或AL菌·AH菌存在的硝化槽內(nèi)適用本發(fā)明的硝化方法以及裝置，用于有效并且快速地處理氨濃度400mg/L以上的高濃度的含氨性氮液的廢液處理裝置的構(gòu)成圖。另外，在圖4～圖9的多段硝化槽中，AL菌·AH菌固定化載體的硝化槽的槽數(shù)、以及AL菌固定化載體的硝化槽的槽數(shù)為其中一例，根據(jù)流入多段處理槽的含氨性氮液的氨性氮濃度而變化。
圖4的廢水處理裝置50，在由3段構(gòu)成的多段硝化槽的后段中設(shè)置脫氮槽52、再曝氣槽54和固液分離槽56。多段硝化槽由使氨性廢水和AH菌固定化載體接觸的第1段的第1硝化槽14A、使第1硝化槽14A的流出液和AH菌·AH菌固定化載體接觸的第2段的第2硝化槽14B、使第2硝化槽14B的流出液和AL菌固定化載體接觸的第3段的第3硝化槽14C構(gòu)成。另外，在第3硝化槽14C上連接來自固液分離槽56的返送污泥配管26，使能夠適用本發(fā)明的硝化方法，同時，連接沸石的添加配管34。另外，在圖4中，以圖3的硝化裝置10說明的亞硝酸傳感器38、氨傳感器40、比較器42、控制器28、添加配管34的閥36、污泥返送配管26的返送污泥泵30省略，圖5至圖9也一樣。另外，再曝氣槽54是進行再次硝化處理的槽，使曝氣量比硝化槽倍的曝氣量多，在脫氮處理后進行再次硝化處理的同時使氨氣散，減少亞硝酸/氨的比中的氨。
圖5的廢水處理裝置60，除將來自固液分離槽56的返送污泥配管連接在第2硝化槽14B上并除去了沸石的添加配管34以外，其余的與圖4相同。
圖6的廢水處理裝置70，連接來自固液分離槽56的返送污泥配送管26，使能夠分配至第2硝化槽14B以及第3硝化槽14C，同時不設(shè)置沸石的添加配管34，除此以外，與圖4相同。
圖7的廢水處理裝置80，在由4段構(gòu)成的多段硝化槽的后段上設(shè)置脫氮槽52、再次曝氣槽54和固液分離槽56。多段硝化槽，由使氨性廢水和AH菌固定化載體接觸的第1段的第1硝化槽14A、使第1硝化槽14A的流出液和AH菌·AH菌固定化載體接觸的第2段的第2硝化槽14B、使第2硝化槽14B的流出液和AL菌固定化載體接觸的第3段的第3硝化槽14C、以及使第3硝化槽14C的流出液和AL菌固定化載體接觸的第4段的第4硝化槽14D構(gòu)成。并且連接來自固液分離槽56的返送污泥配管26，使在第3硝化槽14C中能夠適用本發(fā)明的硝化方法，但是不設(shè)置沸石的添加管34。
圖8的廢水處理裝置90，在由5段構(gòu)成的多段硝化槽的后段上設(shè)置脫氮槽52、再次曝氣槽54和固液分離槽56。多段硝化槽，由使氨性廢水和AH菌固定化載體接觸的第1段的第1硝化槽14A、使第1硝化槽14A的流出液和AH菌·AH菌固定化載體接觸的第2段的第2硝化槽14B、使第2硝化槽14B的流出液和AH菌·AH菌固定化載體接觸的第3段的第3硝化槽14C、使第3硝化槽14C的流出液和AH菌·AH菌固定化載體接觸的第4段的第4硝化槽14D、以及使第4硝化槽14D的流出液和AL菌固定化載體接觸的第5段的第5硝化槽14E構(gòu)成。并且連接來自固液分離槽56的返送污泥配管26，使在第4硝化槽14D和第5硝化槽14E中能夠適用本發(fā)明的硝化方法，但是不設(shè)置沸石的添加管34。另外，在第2硝化槽14B、第3硝化槽14C、以及第4硝化槽14E中AH菌和AL菌混相繁殖，AH菌的比率較高達到前段側(cè)的硝化槽(第2硝化槽)中的比率。
圖9的廢水處理裝置100，在由6段構(gòu)成的多段硝化槽的后段上設(shè)置脫氮槽52、再次曝氣槽54和固液分離槽56。多段硝化槽，由使氨性廢水和AH菌固定化載體接觸的第1段的第1硝化槽14A、使第1硝化槽14A的流出液和AH菌·AH菌固定化載體接觸的第2段的第2硝化槽14B、使第2硝化槽14B的流出液和AH菌·AH菌固定化載體接觸的第3段的第3硝化槽14C、使第3硝化槽14C的流出液和AH菌·AH菌固定化載體接觸的第4段的第4硝化槽14D、使第4硝化槽14D的流出液和AL菌固定化載體接觸的第5段的第5硝化槽14E、以及使第5硝化槽14E的流出液和AL菌固定化載體接觸的第6段的第6硝化槽14F構(gòu)成。并且連接來自固液分離槽56的返送污泥配管26，使在第6硝化槽14F中能夠適用本發(fā)明的硝化方法，但是不設(shè)置沸石的添加管34。
如所述圖4～圖9所示，在多段硝化槽的AL菌存在的后段側(cè)的硝化槽上構(gòu)筑適用本發(fā)明的硝化方法的廢水處理裝置，在多段硝化槽中的第n段和/或第n-1段中返送在多段硝化槽14的后段中緊接著脫氮處理而進行再曝氣處理后的固液分離產(chǎn)生的污泥和/或處理水，和/或在多段硝化槽14的AL菌存在地硝化槽內(nèi)添加沸石，由此在可以縮短AL菌存在的硝化槽的開始時間并迅速開始的同時，即使在以大的硝化速度狀態(tài)穩(wěn)定進行恒定作業(yè)時，也可以抑制有時候硝化速度急劇下降的現(xiàn)象。由此，由于可以始終保持穩(wěn)定有效地對含有高濃度氨的含氨性氮液進行硝化處理，所以，能夠從廢水處理裝置中排出良好水質(zhì)的處理水。
(實施例1)實施例1是使用圖4的廢液處理裝置處理工場廢水A的例子，對在由開始時的固液分離槽向AL菌存在的硝化槽返送污泥的效果、進而添加沸石的效果進行了探討。
工場廢水A的組成如下所示。
NH4-N濃度400～650mg/LBOD濃度20～40mg/LCOD濃度80～100mg/LTN濃度450～700mg/LNO2-N濃度10mg/L以下NO3-N濃度10mg/L以下各處理槽的容量如下所示，廢水處理量為30m3/h。
第1硝化槽100L第2硝化槽200L第3硝化槽300L脫氮槽300L再曝氣槽100L固液分離槽200L并且在廢液處理裝置的開始時，在向第3硝化槽返送通過固液分離槽分離后的污泥的同時，由添加配管添加沸石。另外，通過設(shè)置于第3硝化槽上的亞硝酸傳感器和氨傳感器，監(jiān)視亞硝酸/氨的比的變化。另外，在脫氮槽中添加生成的亞硝酸量的0.5倍的甲醇量。為了使在脫氮槽內(nèi)的處理水中殘存較多的亞硝酸，使甲醇添加量比通常低。
其結(jié)果，可以將第3硝化槽內(nèi)的開始時的亞硝酸/氨的比控制在3～6的范圍，第3硝化槽內(nèi)的NO2-N濃度在150～210mg/L、NH4-N濃度在40～50mg/L范圍內(nèi)變化。由此，在第3硝化槽內(nèi)的載體活性的開始變早，可以使硝化反應順利進行，在開始作業(yè)1個月后的第3硝化槽的硝化速度達到120(mg-N/h·L-載體)。
另一方面，在第3硝化槽內(nèi)的開始時若不返送固液分離槽中產(chǎn)生的污泥，并且不添加沸石，亞硝酸/氨的比接近1∶1，第3硝化槽內(nèi)的NO2-N濃度在150～210mg/L、NH4-N濃度在210～350mg/L的高范圍內(nèi)變化。在開始作業(yè)1個月后的第3硝化槽的硝化速度降低到35(mg-N/h·L-載體)。由此，確認了在由開始時的固液分離槽向AL菌存在的硝化槽返送污泥和/處理水的效果、以及添加沸石的效果。
(實施例2)實施例2是處理含有比實施例1的氨濃度高的工場廢水B的例子，在探討污泥返送效果的同時，對使用圖4、圖5、圖6的廢水處理裝置將返送污泥返送至哪個硝化槽是有效的進行了探討。另外沒有使用圖4的沸石的添加。
NH4-N濃度1000～1500mg/LBOD濃度20～40mg/LCOD濃度18～60mg/LTN濃度1010～1510mg/LNO2-N濃度10mg/L以下NO3-N濃度10mg/L以下各處理槽的容量如下所示，廢水處理量為30m3/h。
第1硝化槽100L第2硝化槽200L第3硝化槽300L脫氮槽300L再曝氣槽100L固液分離槽200L
并且在以圖4的廢水處理裝置作業(yè)2周后，用圖5的廢水處理裝置作業(yè)2周，最后用圖6的廢水處理裝置作業(yè)2周。另外，圖4、圖5、圖6的廢水處理裝置都以200％的返送率將通過固液分離槽分離的污泥以返送污泥管向第3硝化槽返送。在圖6時，將通過固液分離槽分離的污泥分成半量向第2硝化槽和第3硝化槽返送。圖6的第2硝化槽的硝化槽內(nèi)的AH菌的菌數(shù)/AL菌的菌數(shù)的比低于1。另外，在脫氮槽中添加生成亞硝酸量的0.5倍的甲醇量。為了使在脫氮槽內(nèi)的處理水中殘存較多的亞硝酸，使甲醇添加量比通常低。另外，在實施本發(fā)明的硝化槽內(nèi)，通過亞硝酸傳感器和氨傳感器對亞硝酸/氨的比的變化進行監(jiān)視。
其結(jié)果，圖4、圖5、圖6中任一廢水處理裝置都能夠?qū)⒌?硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比控制在3～10的范圍，NO2-N濃度在290～390mg/L、NH4-N濃度在30～50mg/L的低范圍內(nèi)變化。由此，可以順利地進行硝化反應，并可以從廢水裝置中排出良好的處理水。
另一方面，在圖4、圖5、圖6中任一廢水處理裝置的情況下，一旦停止污泥的返送，亞硝酸/氨的比變?yōu)?～2，最后段的硝化槽內(nèi)的NO2-N濃度在540～840mg/L、NH4-N濃度在460～660mg/L的高范圍內(nèi)變化。由此確認了只要是AL菌存在的硝化槽，向任何硝化槽返送污泥都是有效的。
(實施例3)實施例3是使用圖7、圖8、圖9的廢水處理裝置探討返送污泥的效果的例子。
NH4-N濃度1350～1600mg/LBOD濃度15～40mg/LCOD濃度80～100mg/LTN濃度1360～1610mg/LNO2-N濃度10mg/L以下NO3-N濃度10mg/L以下各處理槽的容量如下所示，廢水處理量為5L/h。
第1硝化槽100L第2硝化槽200L第3硝化槽300L
脫氮槽300L再曝氣槽100L固液分離槽200L并且在以圖7的廢水處理裝置作業(yè)2周后，用圖8的廢水處理裝置作業(yè)2周，最后用圖9的廢水處理裝置作業(yè)2周。另外，在圖7中將固液分離槽分離的污泥返送至第3硝化槽內(nèi)，在圖8中向第4硝化槽和第5硝化槽各返送一半，在圖9中向第6硝化槽返送。返送率為200％。另外，在脫氮槽中添加生成亞硝酸量的0.9倍的甲醇量。另外，在實施本發(fā)明的硝化槽內(nèi)，通過亞硝酸傳感器和氨傳感器對亞硝酸/氨的比的變化進行監(jiān)視。
其結(jié)果，圖7、圖8、圖9中任一廢水處理裝置都能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的硝化方法的硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比控制在4～10的范圍。由此由于可以維持較大的硝化速度，最后段的硝化槽內(nèi)的NO2-N濃度在290～400mg/L、NH4-N濃度在30～50mg/L的低范圍內(nèi)變化。結(jié)果可以使硝化方法順利進行，可以從廢水處理裝置排出良好的處理水。
另一方面，圖7、圖8、圖9中任一廢水處理裝置一旦停止污泥的返送，硝化槽內(nèi)的亞硝酸/氨的比變?yōu)?～2，最后段的硝化槽內(nèi)的NO2-N濃度在820～1100mg/L、NH4-N濃度在480～560mg/L的高范圍內(nèi)變化。由此確認了污泥的返送效果。
如以上說明所示，根據(jù)本發(fā)明的硝化方法、裝置以及廢水處理裝置，可以縮短AL菌存在的硝化槽內(nèi)的開始時間并能夠迅速開始，并且能夠抑制恒定作業(yè)時硝化速度急劇下降的現(xiàn)象并使硝化速度穩(wěn)定保持較大的狀態(tài)，由此可以使硝化反應順利進行，從而能夠從廢水處理裝置排出良好的處理水。
權(quán)利要求
1.一種廢水處理裝置，其特征在于，設(shè)置有將硝化處理含氨性氮液的槽并列配置2槽以上n段數(shù)的多段硝化槽、設(shè)置于所述多段硝化槽的后段并對所述多段硝化槽內(nèi)硝化處理后的流出液進行脫氮處理的脫氮槽、將所述脫氮槽內(nèi)脫氮處理后的流出液進行再曝氣處理的再曝氣槽、將所述再曝氣槽內(nèi)再曝氣處理后的流出液進行固液分離的固液分離槽、將所述固液分離槽內(nèi)固液分離后的污泥和/或處理水返送至所述多段硝化槽內(nèi)第n段和/或第n-1段的返送單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于，在所述第n段和/或第n-1段上設(shè)置添加沸石的添加單元。
全文摘要
一種廢水處理裝置，其特征在于，設(shè)置有將硝化處理含氨性氮液的槽并列配置2槽以上n段數(shù)的多段硝化槽、設(shè)置于所述多段硝化槽的后段并對所述多段硝化槽內(nèi)硝化處理后的流出液進行脫氮處理的脫氮槽、將所述脫氮槽內(nèi)脫氮處理后的流出液進行再曝氣處理的再曝氣槽、將所述再曝氣槽內(nèi)再曝氣處理后的流出液進行固液分離的固液分離槽、將所述固液分離槽內(nèi)固液分離后的污泥和/或處理水返送至所述多段硝化槽內(nèi)第n段和/或第n－1段的返送單元。由此，可以縮短硝化槽內(nèi)的開始時間并能夠迅速開始，并且能夠抑制恒定作業(yè)時AL菌固定化載體的硝化速度的急劇下降現(xiàn)象并使硝化速度穩(wěn)定保持較大的狀態(tài)。
文檔編號C02F101/38GK101074135SQ20071010293
公開日2007年11月21日 申請日期2003年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月2日
發(fā)明者角野立夫, 小笠原多佳子, 安部直樹, 押切賢宗 申請人:株式會社日立工業(yè)設(shè)備技術(shù)