專利名稱：有機性排水的處理方法及有機性排水處理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有機性排水的處理方法及有機性排水處理系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及一種可以解決氮的除去、剩余污泥的削減、及有機性排水的處理中所需的能量的 降低這樣的問題的有機性排水的處理方法及有機性排水處理系統(tǒng)。
背景技術：
作為家庭排水、工業(yè)排水等、下水道水等包含有機性的污濁物質的排水(以下，在本說明書中，稱為“有機性排水”。)的處理方法之一，有活性污泥法?；钚晕勰喾ㄊ鞘褂没钚晕勰?分解有機物的細菌、菌類、原生動物等微生物的混合體系)處理有機性排水的方法。該活性污泥中存在多種微生物(需氧微生物、厭氧微生物等)。在標準的活性污泥法中，向設置有活性污泥的生物反應槽中供給有機性排水，邊在該生物反應槽中擴散氧氣，邊攪拌，由此，使氧氣溶解于有機性排水中，供給上述需氧微生物等的活動所必需的氧氣。需要說明的是，本說明書中，將使氧氣溶解于液體中的過程稱為“曝氣”。需氧微生物等使用溶解于有機性排水中的氧氣(溶解氧)，將有機污濁物質(以下，在本說明書中，稱為“有機物”。)氧化分解為CO2和H2O,同時，增殖而形成浮游性的絮凝物。將如上所述進行生物處理過的有機性排水和活性污泥的混合液導入后段的沉淀池中。然后，靜置該混合液，使其沉降分離為上清液和活性污泥。對該上清液進行消毒等后，作為處理水流放到河流等中。另一方面，將沉降分離得到的活性污泥的一部分或全部返回至生物反應槽中，剩余的作為剩余污泥進行處理。上述活性污泥法在很長的時間內被廣泛應用于以大都市圈為中心的有機性排水處理設施中。但是，在例如每天產生10萬噸 100萬噸有機性排水的大都市圈中，伴隨近年的急劇的社會環(huán)境的變化，產生了現有的活性污泥法不能應付的問題。針對這些問題，雖然提出了各種各樣的解決手段、方法，但是，特別是在大都市圈中，存在用地確保受限制的問題，新的處理設施的建設、處理設施的大幅改造、或處理裝置的設置等在現實中是困難的。并且，有機性排水每日都從家庭及工廠排出，因此，為了大幅改造處理設施或設置新的處理裝置而停止處理設施的運作也是不現實的。即，特別是在大都市圈中，“如何在有限的用地面積中有效地抑制上述問題”是近年來的有機性排水的處理設施中的大課題之一。另外，在目前用地上沒有限制的場所，從削減為了獲得用地等而產生的費用及環(huán)境負荷等的觀點考慮，也希望開發(fā)出有效地抑制上述問題的方法。首先，第一個問題為來自家庭或工廠的排水中所含的氮的除去?，F有的處理設施的氮除去率低，處理水中殘存的氮成為排出處理水的河流等的水質惡化的主要原因。作為解決該問題的方法，可以舉出所謂的生物學除氮法。但是，將上述方法與活性污泥法配合時，需要另外設置硝化反應槽和脫氮槽，在受到用地限制的大都市圈的處理設施中新設置這些裝置、或改造處理設施是比較困難的。另外，在必須在短時間內大量處理大量有機性排水的大都市圈的處理設施中，難以采用像生物學除氮法那樣重復多次需氧處理和厭氧處理的方法，或者即使采用，為了運轉這樣的處理設施，也需要很多的能量及費用。
第二個問題為抑制剩余污泥的產生。特別是在好氧條件下，需氧微生物在將有機性排水中所含的有機物氧化分解的同時，吸附、捕食有機物而增殖。一般而言，微生物引起的有機物分解時的增殖是不可避免的，因此，使用活性污泥法處理有機性排水時，活性污泥的量增加，產生剩余污泥。另外，如上所述，為了除去氮，需要多次重復厭氧處理、需氧處理，因此，剩余污泥的產生量可能會增加。因處理有機性排水而產生的剩余污泥經由脫水、干燥、焚燒等進行處理，但這需要花費很大的設備費及處理費。作為解決該問題的方法，公開了以下的方法在剩余污泥中添加堿劑，用管道混合器進行處理的方法(日本公開特許公報特開2002-113487號)；及通過設置長的池進行曝氣而促進微生物的自氧化的方法；臭氧處理、膜分離等處理方法，這些方法終歸都需要處理劑的費用及設備費、處理所需要的很多的能量及場所等。另外，例如也存在以下的方法在處理設施中設置污泥濃縮消化槽，使用膜分離裝置對上述剩余污泥進行高濃度濃縮，將該濃縮得到的剩余污泥在所述污泥濃縮消化槽中曝氣并進行攪拌，從而使剩余污泥的固體成分量減少的方法(日本公開特許公報特開2000-263093號)。但是，該方法必須設置有機性排水的處理設施以外的用于削減 剩余污泥的污泥濃縮消化槽，另外，為了減少剩余污泥的量，需要在污泥濃縮消化槽中長時間地將活性污泥曝氣并進行攪拌、或者進行數次曝氣及攪拌。因此，剩余污泥的削減成為環(huán)境保護上重大的課題之一。第三個問題為有機性排水及剩余污泥的處理所需要的能量。如上所述，處理水的水質提高、及剩余污泥的處理需要很多的能量。特別是現有的活性污泥法中，生物反應槽中的曝氣需要非常多的能量。即，由于氧氣一般難以溶解于水中，為了向液體中供給(溶解)上述需氧微生物等的活動所需要的溶解氧，需要擴散大量的氧氣、或擴散細的氣泡。另外，活性污泥法中，在活性污泥處理有機性排水的過程中，需要曝氣，并且必須長時間持續(xù)曝氣。如上所述利用活性污泥法處理有機性排水時所消耗的能量大部分在曝氣時被使用，為此需要很大的能量。而且，由于這些能量幾乎100%為電能，因此，處理設施的運轉需要很大一筆費用。綜上所述，維持處理水的水質、抑制剩余污泥的產生、且削減這些處理所需費用是非常困難的。另外，要想解決上述三個問題中的任一個時，就會產生別的問題。特別是在要求節(jié)能、省電、降低對環(huán)境的負荷的今天，亟待開發(fā)出一種可以以少的能量維持處理水的水質、且抑制剩余污泥的產生或削減剩余污泥、并且也可以適用于大都市圈這樣的存在用地上的限制的場所的方法。先行技術文獻專利文獻專利文獻I :日本公開特許公報特開2002-113487號專利文獻2 :日本公開特許公報特開2000-263093號

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題本發(fā)明是鑒于上述問題而進行的發(fā)明，其目的在于，提供可以謀求除去氮、削減剩余污泥、及降低有機性排水處理所需要的能量以及環(huán)境負荷的有機性排水的處理方法及有機性排水處理系統(tǒng)。
用于解決問題的方案本發(fā)明提供一種有機性排水的處理方法，其特征在于，包含以下工序將有機性排水和活性污泥混合并進行攪拌的混合攪拌工序；將該混合攪拌所得的有機性排水和活性污泥的混合液曝氣的曝氣工序；將該曝氣過的混合液固液分離為處理水和活性污泥的固液分離工序；使該固液分離所得的活性污泥的一部分或全部不與所述有機性排水接觸地進行曝氣的空曝氣工序，其中，將通過該空曝氣工序進行曝氣的活性污泥送回所述混合攪拌工序中進行混合攪拌。本發(fā)明的其它特征在于，在所述空曝氣工序中，使活性污泥的一部分或全部自消化，使通過該自消化而產生的氮成分經由氨態(tài)氮硝化為亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)、或硝酸態(tài)氮。所述被送回混合攪拌工序中的活性污泥中所含的氨態(tài)氮優(yōu)選小于20mg/L。 另外，本發(fā)明的其它特征在于，在所述混合攪拌工序中，活性污泥使用在所述空曝氣工序中產生的、亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)中所含的鍵合氧或硝酸態(tài)氮中所含的鍵合氧來處理有機性排水。而且，優(yōu)選在所述混合攪拌工序中被混合攪拌的混合液所含的亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)中所含的鍵合氧或硝酸態(tài)氮中所含的鍵合氧被所述活性污泥消耗后，保持一定時間的厭氧狀態(tài)。另外，更優(yōu)選保持該厭氧狀態(tài)4小時以上。進而，本發(fā)明的其它特征在于，上述有機性排水的處理方法，其進一步包含將通過所述固液分離工序進行固液分離所得的活性污泥的一部分或全部中所含的水分除去的濃縮工序，并且，將該除去了水分的活性污泥在所述空曝氣工序中進行曝氣。此外，本發(fā)明的其它特征在于，上述有機性排水的處理方法，其進一步包含對通過所述固液分離工序進行固液分離所得的活性污泥的一部分或全部進行消化處理的消化處理工序，并且，將使該消化處理過的活性污泥固液分離所得的上清液在所述空曝氣工序中進行曝氣。另外，本發(fā)明的有機性排水的處理方法的特征在于，包含以下工序將有機性排水和活性污泥混合并進行攪拌的混合攪拌工序；將該混合攪拌所得的有機性排水和活性污泥的混合液曝氣的曝氣工序；將該曝氣過的混合液固液分離為處理水和活性污泥的固液分離工序；對該固液分離所得的活性污泥的一部分或全部進行消化處理的消化處理工序；將使該消化處理過的活性污泥固液分離所得的上清液中所含的氨態(tài)氮硝化為亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)、或硝酸態(tài)氮的硝化工序，并且，將該硝化過的上清液送回所述混合攪拌工序進行混合攪拌。進而，本發(fā)明的有機性排水處理系統(tǒng)的特征在于，具備以下裝置將有機性排水取水并將該有機性排水中所含的固體物質除去的預處理裝置；將從該預處理裝置送出來的所述有機性排水和活性污泥混合并進行攪拌的混合攪拌裝置；將從該混合攪拌裝置送出來的所述有機性排水和活性污泥的混合液曝氣的曝氣裝置；將從該曝氣裝置送出來的所述混合液固液分離為處理水和活性污泥的固液分離裝置；將從該固液分離裝置送出來的所述活性污泥的一部分或全部中所含的水分除去的濃縮裝置；使從該濃縮裝置送出來的所述除去了水分的活性污泥不與所述有機性排水接觸地進行曝氣，并送回所述混合攪拌裝置的空曝氣
>J-U裝直。發(fā)明的效果本發(fā)明發(fā)揮了可以實現除去氮、削減剩余污泥、及降低有機性排水處理所需要的能量及環(huán)境負荷這樣的效果。具體而言，根據本發(fā)明，使通過固液分離工序進行固液分離所得的活性污泥或通過濃縮工序除去水分進行濃縮而得到的活性污泥、或者這兩種活性污泥的一部分或全部不與有機性排水接觸地進行曝氣(以下，在本說明書中，將這樣的曝氣稱為“空曝氣”。)。由此，處于沒有新的有機物的狀態(tài)下的活性污泥中所含的需氧微生物等開始自氧化分解，活性污泥的一部分被氧化分解。此時溶出的氮成分通過空曝氣經由氨態(tài)氮轉變?yōu)閬喯跛釕B(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)、或硝酸態(tài)氮。并且，空曝氣過的活性污泥被送回混合攪拌工序時，活性污泥中所含的兼性厭氧微生物利用這些亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮中所含的鍵合氧來氧化分解有機物。此時，在氧化分解的同時，由亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮生成氮氣等，引起脫氮。這 樣，活性污泥利用所述鍵合氧將有機物分解的情況與利用溶解氧將有機物分解的情況相t匕，可以大幅抑制活性污泥的增殖。進而，由于活性污泥使用所述鍵合氧將有機物分解，因此，無需進行用于供給溶解氧的曝氣，可以降低有機性排水的處理所需要的能量。另外，可以與有機物的氧化分解一同進行氮的除去，可以有效地處理有機性排水。另外，雖然在曝氣工序中對活性污泥及有機性排水的混合液進行曝氣，但是，基于以下兩個理由，可以抑制活性污泥的增殖。首先，第一個理由是，在轉移至曝氣工序的時刻，有機性排水中所含的大部分有機物通過前段的混合攪拌工序被活性污泥分解、吸附、或捕食。由此，可以抑制曝氣工序中的活性污泥的活動，抑制活性污泥的增殖。第二個理由是，曝氣工序中，主要是增殖率低的硝化細菌(群)分解有機物。本發(fā)明的曝氣工序主要是為了在好氧條件下處理混合攪拌工序中不能處理的污濁物質(例如表面活性劑、有機性排水中所含的氨態(tài)氮等)而設置的，處理這些污濁物質及除去氮成分時，主要是上述硝化細菌(群)發(fā)揮作用，在這一點上，也可以抑制曝氣工序中的活性污泥的增殖。如上所述，根據本發(fā)明，不需要處理劑及多余的處理能量即可通過空曝氣中活性污泥的自氧化分解來削減一定量的活性污泥，同時，可以抑制其后的有機性排水的處理工序(混合攪拌工序、曝氣工序)中的活性污泥的增殖，可以抑制整個處理工序中活性污泥的產生量。需要說明的是，通常，進行了空曝氣的活性污泥由于絮凝物解體，而引起其后的固液分離工序中難以固液分離為處理水和活性污泥這樣的問題，但本發(fā)明的有機性排水的處理方法的情況下，通過后段的混合攪拌工序或曝氣工序，微生物再次形成絮凝物，因此，可以抑制這樣的問題。進而，根據本發(fā)明的有機性排水的處理方法，不另外設置硝化反應槽或脫氮槽即可進行脫氮。需要說明的是，上述生物學除氮法始終都是使用有機性排水中所含的氨態(tài)氮，(以除去該氨態(tài)氮為目的)在硝化槽中產生亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮，在脫氮槽中進行脫氮。本發(fā)明并不是使有機性排水而是特意使活性污泥進行自氧化分解而產生氨態(tài)氮、并使該氨態(tài)氮硝化為亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮，并用于通過活性污泥進行的有機性排水的處理中，本發(fā)明在這一點上與單純的生物學除氮法有很大區(qū)別。另外，通常，剩余污泥為微生物的塊體，因此，將其在不與空氣(氧氣)接觸的狀態(tài)下進行掩埋等處理時，剩余污泥中所含的需氧微生物死亡而產生異臭。但是，本發(fā)明中，與活性污泥中所含的需氧微生物相比，兼性厭氧微生物增殖更多，因此，將該活性污泥作為剩余污泥進行處理時，也可以抑制因需氧微生物死亡而引起的異臭的產生。進而，特別是在大都市圈中，本發(fā)明無需大幅改造現有處理設施即可解決上述課題。


圖I是概念性表示本發(fā)明的有機性排水的處理方法的一實施方式的圖。圖2是概念性表示本發(fā)明的有機性排水的處理方法的其它實施方式(I)的圖。圖3是概念性表示本發(fā)明的有機性排水的處理方法的其它實施方式(2)的圖。圖4是概念性表示本發(fā)明的有機性排水的處理方法的其它實施方式(3)的圖。圖5是概念性表示本發(fā)明的有機性排水的處理方法的其它實施方式(4)的圖。圖6是概念性表示本發(fā)明的有機性排水的處理方法的其它實施方式(5)的圖。
圖7是本發(fā)明的有機性排水的處理方法的其它實施方式(5)中使用的生物培養(yǎng)槽的概略圖。圖8是表示本發(fā)明的一實施例的概略圖。圖9是概念性表示同一實施方式的處理流程的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的一實施方式進行說明。圖I是概念性表示本發(fā)明的有機性排水的處理方法的一實施方式的圖，表示包含混合攪拌工序110、曝氣工序120、固液分離工序130、及空曝氣工序140的有機性排水的處
理方法。本實施方式及后述的其它實施方式中，在將有機性排水移送至混合攪拌工序110之前，可以通過預處理工序進行預處理。在該預處理工序中，將從家庭或工廠等排出的有機性排水取水，分離其中所含的固體物質。具體而言，例如，使用濾網或沉砂池等除去有機性排水中所含的大的固體物質，分離為固體物質和移送至混合攪拌工序中的有機性排水。另夕卜，根據需要，進一步將該有機性排水裝入沉淀池或離心分離機中，沉降分離殘留的固體物質。需要說明的是，預處理工序中，可以適當使用其它固體分離方法。混合攪拌工序110中，使用例如具備攪拌裝置的混合攪拌槽進行混合攪拌。具體而言，使用攪拌裝置，在不接觸空氣(氧氣)的狀態(tài)下機械地混合攪拌有機性排水和該混合攪拌槽中預先具備的活性污泥。由此，使上述有機性排水和活性污泥的混合液中不包含溶解氧，獲得后述的積極地存在亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮的條件。這里，現有的活性污泥法中，通常，在將有機性排水和活性污泥曝氣的同時進行混合攪拌，在本實施方式及后述的其它實施方式中的混合攪拌工序110中不進行曝氣，因此，可以使混合攪拌所需要的能量降低至上述曝氣混合攪拌的五分之一左右。曝氣工序120中，使用例如具備空氣擴散裝置的曝氣槽進行曝氣。具體而言，向曝氣槽中移送混合攪拌工序110中混合攪拌所得的活性污泥和有機性排水的混合液，使用空氣擴散裝置將該混合液曝氣。曝氣工序120如上所述，是為了處理不存在溶解氧的混合攪拌工序110中活性污泥不能處理的污濁物質而設置的。固液分離工序130中，將曝氣工序120中曝氣過的混合液固液分離為固體物質(活性污泥)和處理水。作為固液分離的方法，有以下方法將混合液裝入沉淀池中，使混合液沉降分離為上清液(處理水)和固體物質的方法；使用沉淀層、過濾膜、生物膜、離心分離機等分離為處理水和活性污泥的方法等。需要說明的是，固液分離工序130中，可以適當使用其它固體分離方法。固液分離工序130中固液分離所得的處理水可經消毒而排放到公共水域中、或者作為工業(yè)用水等雜用水再利用。另外，固液分離所得的活性污泥的一部分被移送到空曝氣工序140中，對于剩余部分，進行適當處理。需要說明的是，移送至空曝氣工序140的活性污泥也可以含有水分。另外，也可以將固液分離所得的活性污泥全部移送至空曝氣工序140。空曝氣工序140中，使用例如具備空氣擴散裝置的空曝氣槽進行曝氣。具體而言，對固液分離工序130中固液分離所得的活性污泥的一部分或全部，在空曝氣槽中不與有機性排水接觸地進行曝氣，或者，根據需要進行曝氣和攪拌。然后，將空曝氣工序140中進行了空曝氣的活性污泥送回混合攪拌工序110。需要說明的是，也可以預先在上述空曝氣槽中加入水分(不是有機性排水)，與上述活性污泥一同進行空曝氣。也可以將該活性污泥和水分的混合液送回混合攪拌工序110。
通過空曝氣工序140進行了空曝氣的活性污泥的一部分被自氧化分解，此時溶出的氮成分經由氨態(tài)氮硝化為亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)、或硝酸態(tài)氮?？掌貧夤ば?40中的活性污泥的滯留時間、及曝氣強度根據有機性排水的性質及活性污泥的性質而不同，優(yōu)選以被送回混合攪拌工序110的活性污泥中所含的氨態(tài)氮小于0. 5mg/L的方式進行調整?；钚晕勰嘀兴陌睉B(tài)氮小于0. 5mg/L時，可以判斷，產生了在混合攪拌工序110中活性污泥(中所含的兼性厭氧微生物)分解有機性排水中所含的有機物等所需的充分的量的亞硝酸態(tài)氮或硝酸態(tài)氮。在送回有在空曝氣工序140中進行了空曝氣的活性污泥的混合攪拌工序110中，在混合攪拌槽中積極地存在亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮。存在于混合攪拌槽中的活性污泥使用上述亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮中所含的鍵合氧來分解有機性排水中所含的有機物。如上所述，活性污泥分解有機物時，活性污泥通過附著、捕食有機物而增殖。但是，兼性厭氧微生物利用鍵合氧分解有機物的情況與需氧微生物等使用溶解氧分解有機物的情況相比，可以抑制增殖的活性污泥的量。圖2表示在圖I的混合攪拌工序110中，活性污泥通過有機物的分解或捕食等消耗上述鍵合氧后，保持一定時間的厭氧狀態(tài)的有機性排水的處理方法。除混合攪拌工序以夕卜，其余與圖I所示的有機性排水的處理方法同樣，因此，賦予同一符號且具有同樣的功能的工序省略說明。圖2的混合攪拌工序210中，與圖I的混合攪拌工序110同樣，使用具備攪拌裝置的混合攪拌槽進行混合攪拌。而且，為了在利用混合攪拌槽中的活性污泥消耗有機性排水和活性污泥的混合液所含的上述鍵合氧后保持一定時間的厭氧狀態(tài)，在混合攪拌槽中設置間壁211。由此，可以獲得上述存在鍵合氧的狀態(tài)和厭氧狀態(tài)。這樣保持一定時間的厭氧狀態(tài)的理由如下所述即，如上所述，在混合攪拌槽中不存在溶解氧。此時，特別是需氧微生物不能進行呼吸、有機物的分解、及捕食，陷入饑餓狀態(tài)。因此，在隨后迅速將活性污泥移送至曝氣工序120的情況下，需氧微生物使用曝氣工序120的曝氣槽中所含的溶解氧進行爆發(fā)性繁殖，反而使剩余污泥的產生量增加。另外，混合攪拌槽優(yōu)選設為混合攪拌槽中所含的上述鍵合氧被消耗后保持一定時間的厭氧狀態(tài)的混合攪拌槽的容量(活性污泥和有機性排水的混合液的滯留時間)。進而，更優(yōu)選上述厭氧狀態(tài)保持4小時以上。需要說明的是，上述厭氧狀態(tài)下，事實上未檢測到亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮，即使檢測到也是痕量程度。本實施方式中，為了在混合攪拌槽中獲得上述存在鍵合氧的狀態(tài)和厭氧狀態(tài)，在混合攪拌槽中設置間壁211。但是，除設置間壁211以外，還可以通過例如調整活性污泥在混合攪拌槽中的滯留時間來獲得如上所述的狀態(tài)。圖3表示將圖I及圖2的在固液分離工序130中進行固液分離得到的活性污泥的一部分移送至濃縮工序350，除去活性污泥中所含的水分后，移送至空曝氣工序140的有機性排水的處理方法。除濃縮工序350以外，與圖I或圖2所示的有機性排水的處理方法同樣，因此，賦予同一符號而省略說明。
作為濃縮工序350中進行的脫水方法，例如有使用真空脫水機、離心脫水機、壓濾機等機械的離心分離法、過濾法等。需要說明的是，濃縮工序350中，可以適當使用其它脫水方法。而且，濃縮工序350中除去水分進行濃縮而得到的活性污泥的一部分被移送至空曝氣工序140，對于剩余部分，進行適當處理。濃縮工序350中濃縮得到的活性污泥與濃縮前相比體積減少，固體成分(微生物)的比重變大。因此，與包含水分的情況相比較，可以使空曝氣工序140中微生物在空曝氣槽中的滯留時間變長。由此，可以提高空曝氣工序140中的微生物的自氧化分解、以及氨態(tài)氮硝化為亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮的硝化率。需要說明的是，可以將濃縮得到的活性污泥全部移送至空曝氣工序140。圖4表示將上述圖I至圖3的在固液分離工序130中進行固液分離得到的活性污泥的一部分通過消化處理工序460進行消化處理，將使消化處理過的活性污泥通過第二固液分離工序470進行固液分離所得的上清液移送至空曝氣工序140的有機性排水的處理方法。除消化處理工序460及第二固液分離工序470以外，其余與圖I至圖3所示的有機性排水的處理方法同樣，賦予同一符號而省略說明。作為在消化處理工序460中進行的消化處理方法，例如可以舉出下述方法設置既沒有溶解氧也沒有鍵合氧的保持了一定溫度的消化處理槽，在其中加入活性污泥，攪拌數日至數十日的同時，使其滯留，由此，使該活性污泥分解為硝化氣體、上清液、消化污泥的方法。通過該消化處理，可以削減活性污泥的量。需要說明的是，消化處理工序460中，可以適當使用其它消化處理方法。而且，消化處理過的上述活性污泥在第二固液分離工序470中，使用離心分離、過濾、沉淀等固液分離方法被固液分離為固體物質和上清液。由于該上清液中包含大量氨態(tài)氮，通過將其移送至空曝氣工序140，可以在空曝氣工序140中有效地將該氨態(tài)氮硝化為亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮。圖5表示包含混合攪拌工序110、曝氣工序120、固液分離工序(第一固液分離工序)130、消化處理工序460、第二固液分離工序470、和硝化工序580的有機性排水的處理方法。本實施方式中，不像圖I至圖4的處理方法那樣設置空曝氣工序140，而是將通過消化處理工序460及第二固液分離工序470而得到的上清液移送至硝化工序580。然后，在硝化工序580中使該上清液中所含的氨態(tài)氮硝化為亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)、或硝酸態(tài)氮，并將它們移送至混合攪拌工序110?；旌蠑嚢韫ば?10中，混合攪拌槽中具有的活性污泥使用上述亞硝酸態(tài)氮或硝酸態(tài)氮中所含的鍵合氧來處理有機性排水中所含的有機物。因此，與設置空曝氣工序140而將活性污泥空曝氣的情況同樣，可以抑制混合攪拌工序110中活性污泥的增殖。需要說明的是，圖中，對于具有與圖I至圖4相同的功能的工序，賦予同一符號而省略說明。圖6表示包含混合攪拌工序110、曝氣工序120、固液分離工序130、空曝氣工序140、和生物培養(yǎng)工序690的有機性排水的處理方法。圖中，對于具有和圖I至圖5相同的功能的工序，賦予同一符號而省略說明。生物培養(yǎng)工序690中，使用例如具備生物培養(yǎng)材料的生物培養(yǎng)槽進行生物培養(yǎng)處理。具體而言，將在空曝氣工序140中進行了空曝氣的活性污泥的一部分或全部移送至生物培養(yǎng)槽，使其與生物培養(yǎng)材料接觸，使活性污泥中所含的微生物的有機物分解功能活化。更具體而言，例如，使用圖7所示的生物培養(yǎng)槽700，進行生物培養(yǎng)處理。該生物培養(yǎng)槽700 設置有流入口部702、流出口部704、位于其大致中央部的用于產生上行流U和下行流D的旋轉圓筒706、使上述上行流U和下行流D的勢力增強的強制板714。而且，在空曝氣工序140中進行了空曝氣的活性污泥的一部分或全部和不是有機性排水的水從流入口部702被導入生物培養(yǎng)槽700內。在這里，采用如下結構，即，旋轉圓筒706使用發(fā)動機M708的動力旋轉，在旋轉圓筒706內側產生從生物培養(yǎng)槽700內的下部朝向上部的上行流U和在旋轉圓筒706外側產生從生物培養(yǎng)槽700內的上部朝向下部的下行流D。而且，利用這樣的結構，在將導入生物培養(yǎng)槽700內的上述活性污泥和水混合的同時、即使該混合液所含的活性污泥的固體成分多的情況下也可以容易地產生上行流U和下行流D。由此，生物培養(yǎng)槽700內的混合液滯留，生物培養(yǎng)槽700內一直保持均勻且好氧的狀態(tài)，因此，上述混合液中含有的微生物被活化。進而，在該下行流D中設有生物培養(yǎng)材料710。生物培養(yǎng)材料710被填充在例如具有網目結構的生物培養(yǎng)材料保持裝置712中，通過使上述活性污泥中所含的微生物與生物培養(yǎng)材料710適當接觸，可以提高該微生物的活性，同時可以進行混合液的無臭化改性。作為生物培養(yǎng)工序690中使用的生物培養(yǎng)材料710，優(yōu)選腐殖土、暗色土(kuroboku soil)、火山灰土(Andosol)、氯化鐵、娃酸鹽、浮石等,更優(yōu)選做成例如15mm 50_左右的粒徑的粒狀物使用。通過使用這樣的生物培養(yǎng)材料710，可以分解或吸附硫醇、硫醚、酮類等惡臭物質，改善混合液所含的活性污泥的臭氣及脫水性。進而，在生物培養(yǎng)槽700中進行了處理的混合液通過流出口部704被排出，返回至空曝氣工序140。[實施例]以下，參照圖8及圖9對本發(fā)明的一實施例進行詳細說明。圖8概略性地表示有機性排水處理系統(tǒng)整體，使用預處理槽800、混合攪拌槽810、曝氣槽820、固液分離槽830、濃縮槽840、空曝氣槽850處理有機性排水。首先，將從各家庭或工廠排出的有機性排水取水到預處理槽800中。在預處理槽800中設有濾網801和沉淀槽802。所取水的有機性排水中所含的固體成分使用濾網801進行過濾并除去。然后，將過濾后的有機性排水注入沉淀槽802中，靜置數小時，由此,使有機性排水中殘留的固體物質沉降分離(圖9的S900)。沉淀槽802中進行了固液分離的有機性排水被移送至混合攪拌槽810。在混合攪拌槽810中，預先具備活性污泥，設有對從預處理槽800移送的有機性排水和該活性污泥進行攪拌的攪拌裝置811、和將混合攪拌槽810分成3個小室(第I槽812、第2槽813、及第3槽814)的第一第二間壁815及第二第三間壁816。從預處理槽800移送的有機性排水從第I槽812的與第一第二間壁815相對的混合攪拌槽810的邊緣側注水?；旌蠑嚢璨?10中，使用攪拌裝置811，不與空氣接觸地對注入混合攪拌槽810的有機性排水和活性污泥進行機械地混合攪拌。由此，使上述有機性排水和活性污泥的混合液中不包含溶解氧(圖9的S902)。通過混合攪拌槽810進行混合攪拌所得的有機性排水和活性污泥的混合液被移送至曝氣槽820。在曝氣槽820中設有對被移送至曝氣槽820的有機性排水和活性污泥的混合液進行氧氣曝氣的第一空氣擴散裝置821、和向該第一空氣擴散裝置821輸送氧氣的第一鼓風機822。從混合攪拌槽810移送的上述混合液所含的活性污泥使用通過第一空氣擴散裝置821的曝氣而溶解在混合液中的溶解氧，處理有機性排水中所含的有機物、即不存在溶解氧的混合攪拌槽810中活性污泥不能處理的表面活性劑的一部分、有機性排水中所含的氨態(tài)氮等污濁物質。需要說明的是，上述混合液在曝氣槽820中的滯留時間、及由第一空氣擴散裝置821曝氣的氧氣的量等由有機性排水的性質及活性污泥的性質適當決定(圖9的S904)。通過曝氣槽820進行曝氣的上述混合液被移送至固液分離槽830。
在固液分離槽830中設有用于抽出沉降分離所得的活性污泥的泵831。被移送至固液分離槽830的上述混合液通過在固液分離槽830內靜置數小時至數十小時，被分離為沈降物(活性污泥)和上清液(處理水)(圖9的S906)。沈降物通過泵831抽出并被移送至濃縮槽840。上清液經氯等進行消毒后流放到公共水域、或作為工業(yè)用水等雜用水進行再利用(圖9的S908)。在濃縮槽840中設有作為抽出濃縮的活性污泥的泵的濃縮污泥抽出泵841。被移送至濃縮槽840的上述活性污泥通過在濃縮槽840內靜置數小時至數十小時，進一步被分離為濃縮的活性污泥和上清液(圖9的S910)。濃縮的活性污泥使用濃縮污泥抽出泵841抽出，被移送至空曝氣槽850。在空曝氣槽850中設有對從濃縮槽840移送至空曝氣槽850的活性污泥進行氧氣曝氣的第二空氣擴散裝置851、和向該第二空氣擴散裝置851輸送氧氣的第二鼓風機852。通過濃縮槽840濃縮的活性污泥從空曝氣槽850的距混合攪拌槽810最遠的邊緣被加入到空曝氣槽850中。被移送至該空曝氣槽850的活性污泥在不與有機性排水接觸地進行曝氣后(圖9的S912)被送回混合攪拌槽810。在空曝氣槽850內，空曝氣過的活性污泥的一部分自氧化分解，此時溶出的氮成分經由氨態(tài)氮硝化為亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)、或硝酸態(tài)氮?？掌貧獠?50內的活性污泥的滯留時間、及曝氣強度根據有機性排水的性質及活性污泥的性質而不同，以被送回混合攪拌槽810的活性污泥中所含的氨態(tài)氮小于
0.5mg/L的方式進行調整。需要說明的是，被移送至空曝氣槽850的活性污泥中所含的微生物主要包含多糖類和蛋白質,例如組成用C5H7NO2表示。該微生物以重量比計約12%為氮，因此，由從空曝氣槽850送回混合攪拌槽810的活性污泥中所含的氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮、及硝酸態(tài)氮的量，可以計算在空曝氣槽850中自氧化分解(削減)的活性污泥的大致的量。上述進行了空曝氣的活性污泥從第I槽812的和第一第二間壁815相對的混合攪拌槽810的邊緣側被送回混合攪拌槽810。由此，送回有該活性污泥的第I槽812內成為積極地存在亞硝酸態(tài)氮或硝酸態(tài)氮的狀態(tài)。需要說明的是，有機性排水及上述被送回的活性污泥以不與空氣接觸的方式被裝入混合攪拌槽810中。如上所述，在混合攪拌槽810中不進行曝氣，進而以有機性排水及活性污泥也不與空氣接觸的方式進行攪拌。因此，成為在混合攪拌槽810內的有機性排水和活性污泥的混合液中不存在溶解氧的狀態(tài)。另一方面，如上所述，在第I槽812內存在亞硝酸態(tài)氮或硝酸態(tài)氮，因此，第I槽812內中所含的活性污泥在使用上述亞硝酸態(tài)氮或硝酸態(tài)氮中所含的鍵合氧分解有機性排水中所含的有機物的同時，進行脫氮。這里，該活性污泥使用上述鍵合氧來分解有機物。因此，與使用溶解氧來分解有機物的情況相比較，可以將有機物被攝取到活性污泥(微生物)中時的細胞轉換率(污泥轉換率)抑制在低水平，可以抑制活性污泥的增殖量。需要說明的是，混合攪拌槽810的容量、及有機性排水、活性污泥的滯留時間由有機性排水的性質及活性污泥的性質適當決定。在第I槽812內，由于有機物的分解，活性污泥消耗上述鍵合氧。由此，成為在移送至第2槽813的活性污泥和有機性排水的混合液中檢測不出上述鍵合氧的狀態(tài)。因此， 第2槽813及第3槽814內成為厭氧狀態(tài)。這里，該厭氧狀態(tài)優(yōu)選設為4小時以上。然后，該混合液被移送至曝氣槽820。在曝氣槽820中，對如上所述不存在溶解氧的混合攪拌槽810中活性污泥不能處理的表面活性劑、有機性排水中所含的氨態(tài)氮等污濁物質進行處理。在曝氣槽820內，主要是活性污泥中所含的硝化細菌(群)分解上述污濁物質。該硝化細菌(群)的增殖率低，可以抑制曝氣槽820內活性污泥的增殖。需要說明的是，在上述實施方式及實施例中，設置了空曝氣槽、混合攪拌槽和曝氣槽，但是，也可以通過例如用間壁等分隔一個槽，從而設置空曝氣槽(部)、混合攪拌槽(部)和曝氣槽(部)。產業(yè)上的可利用件綜上所述，利用本發(fā)明的有機性排水的處理方法及有機性排水處理系統(tǒng)，與利用曝氣進行的有機性排水的處理方法相比較，可以大幅抑制該處理所需要的能量，同時，可以除去氮、且抑制活性污泥的產生量。此外，還可以謀求降低對環(huán)境的負荷。
權利要求
1.一種有機性排水的處理方法，其特征在于，包含以下工序 將有機性排水與活性污泥混合并進行攪拌的混合攪拌工序； 將該混合攪拌得到的有機性排水和活性污泥的混合液曝氣的曝氣工序； 將該曝氣過的混合液固液分離為處理水和活性污泥的固液分離工序； 將該固液分離得到的活性污泥的一部分或全部不與上述有機性排水接觸地進行曝氣的空曝氣工序， 其中，將通過該空曝氣工序進行曝氣的活性污泥送回上述混合攪拌工序中進行混合攪拌。
2.根據權利要求I所述的有機性排水的處理方法，其特征在于，在所述空曝氣工序中，使活性污泥的一部分或全部自消化，使通過該自消化而產生的氮成分經由氨態(tài)氮硝化為亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)、或硝酸態(tài)氮。
3.根據權利要求I或2所述的有機性排水的處理方法，其特征在于，所述被送回混合攪拌工序中的活性污泥中所含的氨態(tài)氮小于20mg/L。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的有機性排水的處理方法，其特征在于，在所述混合攪拌工序中，活性污泥使用在所述空曝氣工序中產生的、亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)中所含的鍵合氧或硝酸態(tài)氮中所含的鍵合氧來處理有機性排水。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的有機性排水的處理方法，其特征在于，在所述混合攪拌工序中被混合攪拌的混合液所含的亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)中所含的鍵合氧或硝酸態(tài)氮中所含的鍵合氧被所述活性污泥消耗后，保持一定時間的厭氧狀態(tài)。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的有機性排水的處理方法，其特征在于，在所述混合攪拌工序中被混合攪拌的混合液所含的亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)中所含的鍵合氧或硝酸態(tài)氮中所含的鍵合氧被所述活性污泥消耗后，保持4小時以上厭氧狀態(tài)。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的有機性排水的處理方法，其特征在于，所述有機性排水的處理方法進一步包含將通過所述固液分離工序進行固液分離所得的活性污泥的一部分或全部中所含的水分除去的濃縮工序，并且，將該除去了水分的活性污泥在所述空曝氣工序中曝氣。
8.根據權利要求I至7中任一項所述的有機性排水的處理方法，其特征在于，所述有機性排水的處理方法進一步包含對通過所述固液分離工序進行固液分離所得的活性污泥的一部分或全部進行消化處理的消化處理工序，并且，將使該消化處理過的活性污泥固液分離所得的上清液在所述空曝氣工序中進行曝氣。
9.一種有機性排水的處理方法，其特征在于，包含以下工序 將有機性排水和活性污泥混合并進行攪拌的混合攪拌工序； 將該混合攪拌所得的有機性排水和活性污泥的混合液曝氣的曝氣工序； 將該曝氣過的混合液固液分離為處理水和活性污泥的固液分離工序； 對該固液分離所得的活性污泥的一部分或全部進行消化處理的消化處理工序； 將使該消化處理過的活性污泥固液分離所得的上清液中所含的氨態(tài)氮硝化為亞硝酸態(tài)氮及硝酸態(tài)氮共存的狀態(tài)、或硝酸態(tài)氮的硝化工序， 并且，將該硝化過的上清液送回所述混合攪拌工序進行混合攪拌。
10.一種有機性排水處理系統(tǒng)，其特征在于，具備以下裝置將有機性排水取水并將該有機性排水中所含的固體物質除去的預處理裝置； 將從該預處理裝置送出來的所述有機性排水和活性污泥混合并進行攪拌的混合攪拌裝置； 將從該混合攪拌裝置送出來的所述有機性排水和活性污泥的混合液曝氣的曝氣裝置； 將從該曝氣裝置送出來的所述混合液固液分離為處理水和活性污泥的固液分離裝置； 將從該固液分離裝置送出來的所述活性污泥的一部分或全部中所含的水分除去的濃縮裝置； 使從該濃縮裝置送出來的所述除去了水分的活性污泥不與所述有機性排水接觸地進行曝氣，并送回所述混合攪拌裝置的空曝氣裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供有機性排水的處理方法及有機性排水系統(tǒng)，其以少的能量維持處理水的水質、且抑制剩余污泥的產生或可以削減剩余污泥，也可以適用于大都市圈這樣的存在用地上的限制的場所。所述有機性排水的處理方法包含將有機性排水與活性污泥混合并攪拌的混合攪拌工序；將該混合攪拌得到的有機性排水和活性污泥的混合液曝氣的曝氣工序；將該曝氣過的混合液固液分離為處理水和活性污泥的固液分離工序；將該固液分離得到的活性污泥的一部分或全部不與上述有機性排水接觸地進行曝氣的空曝氣工序，其中，將通過該空曝氣工序進行曝氣的活性污泥送回上述混合攪拌工序中進行混合攪拌。
文檔編號C02F3/12GK102963976SQ20111026419
公開日2013年3月13日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權日2011年9月1日
發(fā)明者西田志真子, 武田尚志 申請人:株式會社水環(huán)境研究所