申请日2013.05.02
公开(公告)日2015.01.28
IPC分类号C12N1/20; C02F3/34
摘要
本发明的废水处理系统和方法具备厌氧区域、无氧区域和好氧区域，在厌氧区域供给未通过最初沉淀池的废水，即未将废水中包含的小尺寸且小比重的固态物作为生污泥分离而维持原状包含着的废水，无氧区域和好氧区域通过将分隔壁的开口部作为流道而连通，由此连续地形成，将送返污泥率维持在30～60%，将活性污泥MLSS浓度维持在2600mg/升以上且小于5000mg/升，将芽孢杆菌属细菌的浓度维持在108～1010个/毫升。
权利要求书
1.一种废水处理系统，其特征在于，具备：
反应槽：具有厌氧区域、无氧区域和好氧区域，按该厌氧区域、无 氧区域和好氧区域的顺序，使用包含108～1010个/毫升的第一浓度的芽孢 杆菌属细菌、且为2600mg/升以上且小于5000mg/升的第二浓度的活性污 泥，进行分解废水中包含的生污泥并且从该废水中除去氮和磷的处理;
沉淀池：使从所述反应槽排出的处理后的废水中包含的活性污泥沉 淀并分离;
污泥送返单元：为了将所述反应槽内的活性污泥维持在第二浓度， 从在所述沉淀池中分离的活性污泥中将规定的比例作为送返污泥，送返至 所述反应槽;
浓缩脱水单元：将在所述沉淀池中分离的活性污泥的残留部分作为 剩余污泥进行浓缩脱水;以及
矿物粉体添加单元：为了将从所述沉淀池送返的活性污泥中的芽孢 杆菌属细菌维持在所述第一浓度，根据供给至所述反应槽内的废水的浓 度，将以硅酸为主体的矿物粉体添加到供给至所述反应槽的废水中。
2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，通过所述污泥送返 单元将所述送返污泥送返至所述反应槽，将该反应槽内的活性污泥维持在 3000mg/升以上且小于4000mg/升的浓度维持。
3.根据权利要求1或2所述的废水处理系统，其中，所述污泥送返 单元将送返污泥相对于所述沉淀池中分离的活性污泥的比例调整到30～ 60%的范围内。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的废水处理系统，其中，所 述厌氧区域、所述无氧区域、所述好氧区域中的废水的滞留时间分别为 1.5～2.0小时、3.5～4.5小时、3.5～4.5小时。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的废水处理系统，其还具备 控制单元，所述控制单元将所述厌氧区域的氧化还原电位维持在-150～ -350mV、将所述好氧区域中的废水中的溶解氧量维持在2.0～3.5mg/升。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的废水处理系统，其中，所 述反应槽具有将所述无氧区域和所述好氧区域分隔的分隔壁，
所述分隔壁具有开口部，所述开口部用于通过在所述好氧区域进行 的充气而使该好氧区域的水面附近的废水逆流至所述无氧区域。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的废水处理系统，其中，所 述反应槽具备：具有所述厌氧区域的第一反应槽、具有所述无氧区域和所 述好氧区域的所述第二反应槽、以及将从所述第一反应槽的厌氧区域排出 的废水供给至所述第二反应槽的无氧区域的流道。
8.一种废水处理方法，其特征在于，
通过具有厌氧区域、无氧区域和好氧区域的反应槽，按该厌氧区域、 无氧区域和好氧区域的顺序，使用包含108～1010个/毫升的第一浓度的芽 孢杆菌属细菌、且为2600mg/升以上且小于5000mg/升的第二浓度的活性 污泥，进行分解废水中包含的生污泥并且从该废水中除去氮和磷的处理;
通过沉淀池，使从所述反应槽排出的处理后的废水中包含的活性污 泥沉淀并分离;
为了将所述反应槽内的活性污泥维持在第二浓度，通过污泥送返单 元，从在所述沉淀池中分离的活性污泥中将规定的比例作为送返污泥，送 返至所述反应槽;
通过浓缩脱水单元，将在所述沉淀池中分离的活性污泥的残留部分 作为剩余污泥进行浓缩脱水;
为了将从所述沉淀池送返的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌维持在所 述第一浓度，通过矿物粉体添加单元，根据供给至所述反应槽内的废水的 浓度，将以硅酸为主体的矿物粉体添加到供给至所述反应槽的废水中。
说明书
废水处理系统及其处理方法
技术领域
本发明涉及将污水、生活废水、粪尿、工业废水等废水进行生物学 上的脱氮、脱磷的高度废水处理系统及其处理方法，特别涉及在标准活性 污泥法的废水处理设备中利用芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥 而发展成高度处理的废水处理系统及其处理方法。
背景技术
一直以来，作为将污水、生活废水、粪尿、工业废水等废水进行生 物学上的处理的方法，主要有使好氧性微生物浮游滞留而处理污水的浮游 生物法、和使包含多样的微生物的生物膜成长而处理污水的生物膜法。另 外，作为前者的浮游生物法的代表性的方法，已知标准活性污泥法、氧化 沟(OD)法、膜分离活性污泥法等，它们之中使用的是各不相同的系统 构成和处理方法。
应用标准活性污泥法的废水处理系统如图4所示，基本上由最初沉 淀池101、反应槽102和最终沉淀池103构成。并且，依据标准活性污泥 法，在最初沉淀池101中，从经过流道111供给的废水中分离生污泥141 后，在反应槽102中，对经过流道112供给的废水通过曝气、充气而使氧 溶解的同时进行搅拌混合，在此之中使主要由好氧性微生物构成的活性污 泥浮游滞留后，在经过流道113供给的最终沉淀池103中使活性污泥沉淀， 将上层清夜的水作为排放水经过流道114流出。反应槽102有时也称为曝 气槽、反应槽、充气槽、生物处理槽等，曝气时间为6～8小时。在最终 沉淀池103中沉淀的活性污泥的一部分作为送返污泥142，经过流道115 再次返回反应槽102，残余作为剩余污泥143，经过流道117在机械浓缩 设备105中浓缩。并且，在最初沉淀池101中分离的生污泥141经过流道 116而在重力浓缩设备104中浓缩后，与在机械浓缩设备105中浓缩的剩 余污泥143在混合槽106中混合并输送至脱水设备107中。
另一方面，作为以氮和磷的除去为目的的高度处理，已知厌氧、无 氧、好氧法(A20法)。其是如下的方法，即，将反应槽按照厌氧槽、无 氧槽、好氧槽的顺序配置，使废水和送返污泥流入厌氧槽的同时，使好氧 槽内的硝化液循环至无氧槽的方法。
此外，芽孢杆菌属细菌是如下的高机能微生物，其具有特异地除去 使废水处理设施的电力机械设备腐蚀、劣化，带来工作环境的恶化等的同 时，阻碍被称为生物的能量货币的三磷酸腺苷(ATP)的代谢，经常减弱 微生物的活性而使污水处理等不稳定的硫化氢等的能力;酶活性强而使生 物化学上难分解性有机物质(BOD)可溶化的能力;蛋白质、淀粉等的 优异的分解能力;以及除氮能力，另外，由于细胞壁被粘着物质覆盖，因 此具备促进最终沉淀池中的固液分离等的优异能力。此外，通常的活性污 泥随着水温的降低而活性能力降低，有时使反应槽中的除氮能力、最终沉 淀池中的固液分离降低，与此相对，芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性 污泥在低温时也具有稳定的处理能力。并且，芽孢杆菌属细菌是好氧性和 通性厌氧性的两性的菌体，因此不仅在好氧槽中，在厌氧槽中也能够因发 酵能而增殖，并将氨性氮等同化，因此使经过流道114而流出的排放水的 氨性氮的排出浓度显著降低。
通过将这些标准活性污泥法、厌氧-无氧-好氧法和芽孢杆菌属细菌 组合，提出了如下的废水处理方法，没有必要分别单独独立地准备厌氧槽、 无氧槽、好氧槽等，即使是现有的排水处理设备也能够对其不加以大的改 变而实施，脱氮、脱磷等废水处理能力优异，还能够实现运转成本的降低 (例如，参照专利文献1)。
在该专利文献1中，公开了连续地形成厌氧区域和好氧区域;以及 将在反应槽内配备的活性污泥的浓度(MLSS)管理在2000～2500mg/升， 该活性污泥中的芽孢杆菌属细菌的浓度提高至108～10个/毫升，在保持在 该高浓度的状态下进行废水处理。
另外，在基于厌氧-无氧-好氧法的有机性排水的生物处理方法中，提 出了能够大幅抑制剩余污泥的生成本身的有机性排水的处理方法(例如， 参照专利文献2)。
在该专利文献2中公开了使包含厌氧槽、无氧槽、好氧槽的生物处 理槽内的污泥成为芽孢杆菌属细菌为优势种的污泥;以及生物处理槽的厌 氧槽、无氧槽、好氧槽内的污泥浓度维持在约4000～20000mg/升。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-131773号公报
专利文献2：日本特开2007-105630号公报
发明所要解决的课题
通常，废水中包含的固态物按照从大到小的顺序，在孔隙宽度从 50mm至1mm左右的狭缝状或网孔状的筛、分离砂石等的沉砂槽、以及 使残余的固态物沉淀作为生污泥分离的最初沉淀池中除去。根据废水中包 含的固态物的种类和量，有时省略沉砂槽。
标准活性污泥法如图4所示，具备最初沉淀池101和最终沉淀池103， 需要处理在最初沉淀池101中分离的生污泥141和在最终沉淀池103中分 离的剩余污泥143这两个系统的污泥，因此运行维持管理变得复杂。另外， 由在最初沉淀池101中进行固液分离中的生污泥141;经过流道116后送 至脱水设备107的生污泥141;在流道112、反应槽102和流道113中流 动中的废水;在流道115中流动中的送返污泥142;在最终沉淀池103中 进行固液分离中的活性污泥;以及经过流道117后送至脱水设备107的剩 余污泥143产生的硫化氢等具有恶臭的腐蚀性气体带来工作环境的恶化 和邻接地的环境恶化，招致电力机械设备的劣化，对于这些气体的对策通 常是，利用生物除臭塔等的气相下的对症疗法性的方案，因此成本变高。
在专利文献1中公开的废水处理方法中，在组合标准活性污泥法与 厌氧-无氧-好氧法的基础上，使用包含高浓度优势化地保持的芽孢杆菌属 细菌的活性污泥分解废水，从而完成了剩余污泥的除去臭气。即，在以上 列举的6个腐蚀性气体的产生源中，对图4的在流道112、反应槽102和 流道113中流动中的废水;在流道115中流动中的送返污泥142;在最终 沉淀池103中进行固液分离中的活性污泥;以及经过流道117后送至脱水 设备107的剩余污泥143这4个产生源完成了除去臭气。另外，不仅最终 沉淀池中沉淀的活性污泥的一部分送返至反应槽，而且残余的一部分也送 返至最初沉淀池，因此，根据送返污泥中包含的芽孢杆菌属细菌的效果， 可以期待抑制从图4的在最初沉淀池101中进行固液分离中的生污泥 141、以及经过流道116后送至脱水设备107的生污泥141这剩余2个产 生源的恶臭发生。但是存在以下问题，在因芽孢杆菌属细菌的浓度降低等 理由而不能够充分抑制来自生污泥的恶臭发生时，需要对该剩余的2个产 生源像以往那样实施气相下的对症疗法性的恶臭对策。另外，存在需要处 理生污泥141和剩余污泥143这两个系统的污泥的问题。
在专利文献2中公开的废水处理方法中，根据上述那样的组合和芽 孢杆菌属细菌的效果，完成了剩余污泥的产生量削减。但是存在以下问题， 在沉淀槽、筛等前处理设备中除去的砂、固态物等夹杂物中，特别需要对 沉淀槽中除去的夹杂物实施恶臭对策。另外，存在需要处理从该沉淀槽中 除去的夹杂物产生的生污泥和剩余污泥这两个系统的污泥的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供如下的废水处理系统及其处理方法，其能消 除上述现有技术的问题点，在标准活性污泥法的废水处理设备中利用芽孢 杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥而发展成高度处理，废除最初沉淀池 而使浓缩脱水的污泥成为仅为剩余污泥的单系统，包含芽孢杆菌属细菌的 活性污泥在反应槽中分解包含生污泥部分的污泥在内的废水，从而能够除 去由生污泥部分产生的硫化氢等具有恶臭的腐蚀性气体，因此不需要实施 气相下的对症疗法性的恶臭对策，能够切实地谋求电力机械设备等的长寿 命化的同时，还能够切实地改善工作环境，生污泥部分的污泥不在最初沉 淀池中分离，在包含于废水中的状态下经过反应槽而分解，由此被减量化， 因此系统整体的污泥产生量相比以往为85～90%，能够削减10～15%， 不需要重力浓缩设备104、混合槽106和它们的相关管道，其结果是污泥 处理的设备配置变得非常地简单且紧凑，因此能够削减系统整体的包括初 始成本、维护成本、以及使用电能和脱水滤饼的处置费用等运行成本。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明人反复潜心研究的结果发现，首先，如 图5所示，构想将最终沉淀池103中沉淀的活性污泥的一部分作为送返污 泥142经过流道115、115a送返至反应槽102，不仅如此，将残余的全部 经过流道115、115b送返至最初沉淀池101，由此消除剩余污泥，将浓缩 脱水的污泥在最初沉淀池101中分离，而成为经过流道116的仅混合污泥 144的单系统，能够除去由上述剩余的2个产生源，即，在最初沉淀池101 中进行固液分离中的生污泥141、以及经过流道116后送至脱水设备107 的生污泥141产生的硫化氢等具有恶臭的腐蚀性气体，但是发现该混合污 泥144是仅将图4所示的现有的废水处理系统中的生污泥141和剩余污泥 143混合的产物，剩余污泥143在包含于废水中的状态下经过反应槽102 而分解，由此被减量化，相对于此，生污泥141在流入反应槽102之前在 最初沉淀池101被分离，结果相对于生污泥的分离时(流入反应槽102 之前)的污泥量而言，浓缩脱水时的污泥量未被削减，因此相对于图4 的构成，即使按照图5那样使浓缩脱水的污泥成为单系统，也不能够削减 系统整体的污泥产生量。
因此，本发明人进一步反复潜心研究的结果发现，按照专利文献1 那样，连续地形成无氧区域和好氧区域的同时，为了强化芽孢杆菌属细菌 的能力，将反应槽2所具备的活性污泥的MLSS浓度相比于专利文献1 中记载的2000～2500mg/升进一步提高，并低于专利文献2中记载的约 4000～20000mg/升，维持管理在2600mg/升以上且小于5000mg/升的 MLSS浓度，更优选维持管理在3000mg/升以上且小于4000mg/升的MLSS 浓度，与此同时，将厌氧区域与无氧区域的合计滞留时间相对于好氧区域 的滞留时间的比率维持管理在1.0～2.0的范围内，更优选维持管理在 1.1～1.9的范围内，由此能够废除最初沉淀池。此外，发现如上所述在图 5的构成中，相对于生污泥的分离时(流入反应槽102前)的污泥量而言， 浓缩脱水时的污泥量未被削减，因此未能够削减生污泥量自身，与此相对， 通过废除最初沉淀池而消除生污泥，使浓缩脱水的污泥仅为在最终沉淀池 中分离的剩余污泥的单系统，由此，生污泥部分的污泥不在最初沉淀池 101中分离，在包含于废水中的状态下经过反应槽102而分解，由此被减 量化，因此能够削减生污泥部分的剩余污泥量，能够削减系统整体的污泥 产生量，能够提供可达成上述目的的废水处理系统及其处理方法，以至于 完成本发明。即，本发明与专利文献1中公开的废水处理方法的主要不同 点是，有无最初沉淀池101、反应槽所具备的活性污泥的MLSS浓度的值、 以及有无厌氧区域与无氧区域的合计滞留时间相对于好氧区域的滞留时 间的比率相关的记载，本发明与专利文献2中公开的废水处理方法的主要 不同点是，除以上3点以外，还有在本发明中使用连续地形成无氧区域和 好氧区域的反应槽这一点，以及在本发明中为了将芽孢杆菌属细菌的浓度 维持在规定的浓度范围内而使用矿物粉体添加单元这一点。
即，为了达成上述目的，本发明的第一实施方式提供如下废水处理 系统，其具备：具有厌氧区域、无氧区域和好氧区域，按该厌氧区域、无 氧区域和好氧区域的顺序，使用包含108～1010个/毫升的第一浓度的芽孢 杆菌属细菌、且为2600mg/升以上且小于5000mg/升的第二浓度的活性污 泥，进行分解废水中包含的生污泥并且从该废水中除去氮和磷的处理的反 应槽;使从所述反应槽排出的处理后的废水中包含的活性污泥沉淀并分离 的沉淀池;为了将所述反应槽内的活性污泥维持在第二浓度，从在所述沉 淀池中分离的活性污泥中将规定的比例作为送返污泥，送返至所述反应槽 的污泥送返单元;将在所述沉淀池中分离的活性污泥的残留部分作为剩余 污泥进行浓缩脱水的浓缩脱水单元;以及为了将从所述沉淀池送返的活性 污泥中的芽孢杆菌属细菌维持在所述第一浓度，根据供给至所述反应槽内 的废水的浓度，将以硅酸为主体的矿物粉体添加到供给至所述反应槽的废 水中的矿物粉体添加单元。
另外，为了达成上述目的，本发明的第二实施方式提供如下的废水 处理方法，通过具有厌氧区域、无氧区域和好氧区域的反应槽，按该厌氧 区域、无氧区域和好氧区域的顺序，使用包含108～1010个/毫升的第一浓 度的芽孢杆菌属细菌、且为2600mg/升以上且小于5000mg/升的第二浓度 的活性污泥，进行分解废水中包含的生污泥并且从该废水中除去氮和磷的 处理;通过沉淀池，使从所述反应槽排出的处理后的废水中包含的活性污 泥沉淀并分离;为了将所述反应槽内的活性污泥维持在第二浓度，通过污 泥送返单元，从在所述沉淀池中分离的活性污泥中将规定的比例作为送返 污泥，送返至所述反应槽;通过浓缩脱水单元，将在所述沉淀池中分离的 活性污泥的残留部分作为剩余污泥进行浓缩脱水;为了将从所述沉淀池送 返的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌维持在所述第一浓度，通过矿物粉体添 加单元，根据供给至所述反应槽内的废水的浓度，将以硅酸为主体的矿物 粉体添加到供给至所述反应槽的废水中。
在此，在上述第一和第二实施方式中，更优选通过所述污泥送返单 元将所述送返污泥送返至所述反应槽，由此，将该反应槽内的活性污泥维 持在3000mg/升以上且小于4000mg/升的浓度。
优选所述污泥送返单元将送返污泥相对于所述沉淀池中分离的活性 污泥的比例调整到30～60%的范围内。
另外，优选所述厌氧区域、所述无氧区域、所述好氧区域中的废水 的滞留时间分别为1.5～2.0小时、3.5～4.5小时、3.5～4.5小时。
此外，优选具备将所述厌氧区域的氧化还原电位维持在-150～- 350mV、将所述好氧区域中的废水中的溶解氧量维持在2.0～3.5mg/升的 控制单元。
所述反应槽具有将所述无氧区域和所述好氧区域分隔的分隔壁，优 选所述分隔壁具有用于通过在所述好氧区域进行的充气而使该好氧区域 的水面附近的废水逆流至所述无氧区域的开口部。
优选所述反应槽具备：具有所述厌氧区域的第一反应槽、具有所述 无氧区域和所述好氧区域的所述第二反应槽、以及将从所述第一反应槽的 厌氧区域排出的废水供给至所述第二反应槽的无氧区域的流道。
发明效果
在废水、污泥的处理中产生的硫化氢等是具有恶臭的腐蚀性气体。 在本发明的废水处理系统及其处理方法中，在标准活性污泥法的废水处理 设备中利用芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥而发展成高度处理， 废除最初沉淀池而使浓缩脱水的污泥成为仅为剩余污泥的单系统，包含芽 孢杆菌属细菌的活性污泥在反应槽中分解包含生污泥部分的污泥在内的 废水，从而能够除去由生污泥部分产生的硫化氢等具有恶臭的腐蚀性气 体，因此不需要实施气相下的对症疗法性的恶臭对策，能够切实地谋求电 力机械设备等的长寿命化的同时，还能够切实地改善工作环境。
另外，在本发明的废水处理系统及其处理方法中，生污泥部分的污 泥不在最初沉淀池中分离，在包含于废水中的状态下通过反应槽而分解， 由此被减量化，因此系统整体的污泥产生量相比以往为85～90%，能够 削减10～15%。
此外，在本发明的废水处理系统及其处理方法中，不需要重力浓缩 设备104、混合槽106和它们的相关管道，其结果是污泥处理的设备配置 变得非常地简单且紧凑，因此能够削减系统整体的初始成本、维护成本、 以及使用电能和脱水滤饼的处置费用等运行成本。