申请日2012.12.06
公开(公告)日2014.05.28
IPC分类号C02F3/34; C02F11/04
摘要
本发明提供一种含氮有机废水的处理系统，其具有自养脱氮装置(30)，该自养脱氮装置(30)通过亚硝酸化处理和厌氧氨氧化处理来进行脱氮处理，所述亚硝酸化处理是利用自养微生物在需氧条件下将被处理水中所含的氨氧化成亚硝酸的处理，所述厌氧氨氧化处理是在厌氧条件下利用自养微生物进行的以氨态氮作为电子供体且以亚硝态氮作为电子受体的处理，并且，在自养脱氮装置(30)的上游具备：对被处理水中所含的悬浮性有机物进行分离的悬浮性有机物分离装置(10)、及对由悬浮性有机物分离装置(10)分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的污泥厌氧消化装置(40)，且具备将污泥厌氧消化装置(40)的消化液供给到自养脱氮装置(30)的第一输送路径(R1)，即使是含有悬浮性有机物的氨浓度较低的废水，也可使用自养微生物有效地进行厌氧氨氧化处理。
权利要求书
1.一种含氮有机废水的处理系统，其具有自养脱氮装置，该自养脱氮装置通过对含有悬浮性有机物及氨的被处理水进行亚硝酸化处理和厌氧氨氧化处理来进行脱氮处理，所述亚硝酸化处理是利用自养微生物在需氧条件下将氨氧化成亚硝酸的处理，所述厌氧氨氧化处理是在厌氧条件下利用自养微生物进行的以氨态氮作为电子供体且以亚硝态氮作为电子受体的处理，
其中，该处理系统具备：
设于所述自养脱氮装置上游的从被处理水分离悬浮性有机物的悬浮性有机物分离装置、
对由所述悬浮性有机物分离装置分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的污泥厌氧消化装置、以及
将所述污泥厌氧消化装置的消化液供给到所述自养脱氮装置的第一输送路径。
2.根据权利要求1所述的含氮有机废水 的处理系统，其中，
所述自养脱氮装置具有对被处理水进行所述亚硝酸化处理的亚硝酸化装置、和对进行了所述亚硝酸化处理的被处理水进行所述厌氧氨氧化处理的厌氧氨氧化装置而构成，
所述第一输送路径由向所述亚硝酸化装置供给所述污泥厌氧消化装置的消化液的路径构成，
该含氮有机废水的处理系统还具有将所述污泥厌氧消化装置的消化液供给到所述厌氧氨氧化装置的第二输送路径。
3.根据权利要求1所述的含氮有机废水的处理系统，其中，在所述第一输送路径上配置异养脱氮装置，该异养脱氮装置进行利用异养脱氮微生物将亚硝态氮及硝态氮还原成氮分子的脱氮处理，
该含氮有机废水的处理系统具备将所述自养脱氮装置的处理液供给到所述异养脱氮装置的第三输送路径。
4.根据权利要求2所述的含氮有机废水的处理系统，其中，在所述第一输送路径上配置异养脱氮装置，该异养脱氮装置进行利用异养脱氮微生物将亚硝态氮及硝态氮还原成氮分子的脱氮处理，
该含氮有机废水的处理系统具备将所述厌氧氨氧化装置的处理液供给到所述异养脱氮装置的第三输送路径。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的含氮有机废水的处理系统，其中，被处理水中，
1)NH3-N(氨态氮浓度)<100ppm，
2)BOD/NH3-N>3.0，
所述溶解性有机物分解装置的处理液中，
3)0.5 6.一种含氮有机废水的处理方法，该方法包括：对含有悬浮性有机物及氨的被处理水进行自养脱氮处理工序， 所述自养脱氮处理工序包含：利用自养微生物在需氧条件下将氨氧化成亚硝酸的亚硝酸化处理工序、以及在厌氧条件下利用自养微生物进行的以氨态氮作为电子供体且以亚硝态氮作为电子受体的厌氧氨氧化处理工序， 其中，在所述自养脱氮处理工序之前，进行从被处理水分离悬浮性有机物的悬浮性有机物分离处理工序、和对通过所述悬浮性有机物分离处理工序分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的厌氧消化处理工序，并将所述厌氧消化处理工序的消化液供给到所述自养脱氮处理工序中。 7.根据权利要求6所述的含氮有机废水的处理方法，其中，所述亚硝酸化处理工序和所述厌氧氨氧化处理工序为分别独立的处理工序，将所述消化液分配供给到所述亚硝酸化处理工序和所述厌氧氨氧化处理工序中。 8.根据权利要求6所述的含氮有机废水的处理方法，其中，利用异养脱氮微生物对所述消化液进行将亚硝态氮及硝态氮还原成氮分子的异养脱氮处理工序，将所述异养脱氮处理工序后的处理液供给到所述自养脱氮处理工序中，并将所述自养脱氮处理工序后的处理液供给到所述异养脱氮处理工序中。 9.根据权利要求7所述的含氮有机废水的处理方法，其中，利用异养脱氮微生物对所述消化液进行将亚硝态氮及硝态氮还原成氮分子的异养脱氮处理工序，将所述异养脱氮处理工序后的处理液供给到所述亚硝酸化处理工序中，并将所述厌氧氨氧化处理工序后的处理液供给到所述异养脱氮处理工序中。 说明书 含氮有机废水的处理系统及处理方法 技术领域 本发明涉及含氮有机废水的处理系统及处理方法，特别涉及适于氨浓度比较低的含氮有机废水的处理系统及处理方法。 背景技术 以往，为了处理含氮有机废水，一直采用循环脱氮法等使用了异养微生物的生物学硝化脱氮法。这样的生物学硝化脱氮法是如下方法：经硝化工序和脱氮工序将废水中的氨态氮分解成氮气，所述硝化工序是由使用氨氧化细菌将废水中的氨态氮氧化成亚硝态氮，再使用亚硝酸氧化细菌将亚硝态氮氧化成硝态氮的工序;所述脱氮工序是使用异养脱氮菌将亚硝态氮及硝态氮分解成氮气的工序。 但是，对于以往的生物学硝化脱氮法而言，在硝化工序中需要曝气供给所需要的大量的氧，因此，具有曝气用鼓风机等所需要的电力成本增高的问题，在脱氮工序中需要大量添加作为有机碳源的甲醇等，因此，具有药品成本增高的问题，且由于使用异养微生物，因此，具有污泥产生量多、剩余污泥的处理成本高的问题等，从而存在整体运行成本高的问题。 因此，专利文献1提出了一种BOD及含氮废水的生物处理方法，该方法包括，对BOD及含氮废水按下述工序的顺序进行处理：通过厌氧性沼气发酵法除去BOD的厌氧处理工序、使氨态氮的一部分成为亚硝态氮的亚硝酸型硝化工序、以氨态氮作为电子供体并以亚硝态氮作为电子受体且与自养脱氮微生物接触来进行脱氮的脱氮工序，其中，将使上述厌氧处理工序中产生的生物气与碱性溶液接触而得到的含碳酸(氢)盐碱性溶液用于上述亚硝酸型硝化工序的pH调整。 另外，本说明书中，使用术语“废水(廃水)”对本发明进行说明，但与公知文献中使用的术语“废水(排水)”为同义词。 根据该方法，由于使用作为自养脱氮微生物的ANAMMOX菌进行脱氮，因此，不需要添加有机碳源，且ANAMMOX菌为产率较低的自养微生物，因此，污泥的产生量显著变少，从而能够抑制剩余污泥的产生量。 而且，作为用于稳定地进行使原水中的氨态氮的氧化停留于亚硝态氮的亚硝酸型硝化的pH调整剂，通过使用使厌氧处理工序中产生的生物气与碱性溶液接触而得到的含碳酸(氢)盐碱性溶液来代替市售药剂，能够实现药剂费用的降低。 另外，专利文献2中提出了一种生物学的除氮系统，该系统包含使含有氨成分及BOD成分的对象处理液在厌氧条件下将氨性氮和亚硝态氮转换成氮分子的厌氧性氨氧化处理。 该生物学的除氮系统具备：含有氮成分的对象处理液流入的BOD分离装置、被该BOD分离装置分离后的含氨液流入且主要得到含有亚硝态氮的处理液的需氧性氨氧化槽、亚硝酸性含氮处理液流入的厌氧性氨氧化槽、从该厌氧性氨氧化槽排出的处理液流入的厌氧性脱氮槽、以及来自该厌氧性脱氮槽的处理液流入的再曝气槽，并且具备将被上述BOD分离装置分离的BOD含有液导向上述厌氧性脱氮槽的线路。另外，在上述BOD分离装置的上游侧设置除去对象处理液中所含的夹杂物的丝网、沉淀槽等前处理装置。 发明内容 发明要解决的课题 但是，目前为止，由于未进行对含有悬浮性及溶解性有机物的废水进行厌氧氨氧化处理的积极研究，因此，仍然没有开发出能够对这种废水有效地进行厌氧氨氧化处理的实际的处理系统及处理方法。 例如，当对这种废水采用专利文献1所记载的方法时，通过在亚硝酸化处理前进行厌氧消化处理，能够降低溶解性BOD，但是，不能充分除去悬浮性BOD，因此，为了在亚硝酸化工序中同时也分解悬浮性BOD，需要大量的曝气，由此，使电力成本上升。 另外，当对这种废水采用专利文献2所记载的方法时，可除去悬浮性有机物，但由于氨浓度较低，因此，具有如下问题：不能在需氧性氨氧化槽中稳定地生成亚硝酸，且不能在接下来的工序的厌氧性氨氧化槽中进行充分的处理，从而使氨及硝酸泄漏。 鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种比现有技术更有效且即使是含有悬浮性有机物的低氨浓度的废水，也可以使用自养微生物有效地进行厌氧氨氧化处理的含氮有机废水的处理系统及处理方法。 解决问题的方法 为了实现上述目的，本发明提供一种含氮有机废水的处理系统，其结构的第一特征如权利要求书中的权利要求1所记载，其具有自养脱氮装置，该自养脱氮装置通过对含有悬浮性有机物及氨的被处理水进行亚硝酸化处理和厌氧氨氧化处理来进行脱氮处理，所述亚硝酸化处理是利用自养微生物在需氧条件下将氨氧化成亚硝酸的处理，所述厌氧氨氧化处理是在厌氧条件下利用自养微生物进行的以氨态氮作为电子供体且以亚硝态氮作为电子受体的处理，其中，该处理系统具备：设于所述自养脱氮装置上游的从被处理水分离悬浮性有机物的悬浮性有机物分离装置、对由所述悬浮性有机物分离装置分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的污泥厌氧消化装置、以及将所述污泥厌氧消化装置的消化液供给到所述自养脱氮装置的第一输送路径。 目前为止，无法对氨浓度较低的废水有效地实现稳定的厌氧氨氧化处理。可认为这是由于，在氨浓度较低的氛围下，难以抑制氨的硝酸化并稳定地调整进行亚硝酸化的处理，并且在对氨的大约一半进行亚硝酸化的部分亚硝酸化处理中，不能稳定地调整应残留的氨量。 根据所述结构，由悬浮性有机物分离装置分离出的悬浮性有机物被污泥厌氧消化装置进行厌氧消化，得到氨态氮被浓缩的消化液。通过将这种消化液供给到自养脱氮装置，自养脱氮装置中的游离氨浓度(FA;Free Ammonia)变高，硝酸菌的活性被抑制。其结果，利用亚硝酸菌的亚硝酸化优先进行，从而有效地进行厌氧氨氧化处理。在该工艺中，不需要通过温度及pH控制来抑制硝酸菌，可节约电力成本及药品成本。另外，Anthonisen等报道了在游离氨浓度(FA)为0.1-10ppm的情况下，硝酸菌选择性地受到阻碍。 本发明的含氮有机废水的处理系统的结构的第二特征如权利要求2所记载，在所述第一特征结构的基础上，所述自养脱氮装置具有对被处理水进行所述亚硝酸化处理的亚硝酸化装置、和对进行了所述亚硝酸化处理的被处理水进行所述厌氧氨氧化处理的厌氧氨氧化装置而构成，所述第一输送路径由向所述亚硝酸化装置供给所述污泥厌氧消化装置的消化液的路径构成，此外，该含氮有机废水的处理系统还具有将所述污泥厌氧消化装置的消化液供给到所述厌氧氨氧化装置的第二输送路径。 在自养脱氮装置由亚硝酸化装置和厌氧氨氧化装置的双槽式构成的情况下，污泥厌氧消化装置的消化液经第一输送路径供给到亚硝酸化装置中，并进一步经第二输送路径供给到厌氧氨氧化装置中。根据这样的结构，能够将厌氧氨氧化装置内的氨浓度和亚硝酸浓度调整成合适的比例，从而能够有效地进行厌氧氨氧化。 如下式所示，厌氧氨氧化反应是通过以1当量的氨态氮为电子供体且以大约1.3当量的亚硝态氮为电子受体的自养细菌进行的脱氮反应。 NH4++1.32NO2-+0.066HCO3-+0.13H+→ 1.02N2+0.26NO3-+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O 如果在亚硝酸化装置中局部进行了亚硝酸化的硝化液的亚硝态氮和氨态氮为上式摩尔比，则有效地进行厌氧氨氧化处理，但在与上式摩尔比差异较大的情况下，厌氧氨氧化处理停滞。即使在这种情况下，也可以利用经第二输送路径供给的氨浓度较高的消化液，将亚硝态氮和氨态氮的摩尔比调节成恰当的值、例如1:1.3～1.4左右，从而能够有效地进行厌氧氨氧化。 本发明的含氮有机废水的处理系统的结构的第三特征如权利要求3所记载，在所述第一特征结构的基础上，在所述第一输送路径上配置异养脱氮装置，且具有将所述自养脱氮装置的处理液供给到所述异养脱氮装置的第三输送路径，所述异养脱氮装置利用异养脱氮微生物进行将亚硝态氮及硝态氮还原成氮分子的脱氮处理。 根据所述结构，通过经第三输送路径将自养脱氮装置的处理液的一部分返送至异养脱氮装置，并通过利用污泥厌氧消化装置的消化液中所含的主要以溶解性有机物作为电子给体且以自养脱氮装置的处理液中所含的硝态氮作为电子受体的异养脱氮微生物进行脱氮处理，可以减少从自养脱氮装置排出到体系外的硝酸量。 本发明的含氮有机废水的处理系统的结构的第四特征如权利要求4所记载，在所述第二特征结构的基础上，在所述第一输送路径上配置异养脱氮装置，并且具有将所述厌氧氨氧化装置的处理液供给到所述异养脱氮装置的第三输送路径，所述异养脱氮装置利用异养脱氮微生物进行将亚硝态氮及硝态氮还原成氮分子的脱氮处理。 根据所述结构，通过经第三输送路径将厌氧氨氧化装置的处理液的一部分返送至异养脱氮装置，并通过进行污泥厌氧消化装置的消化液中所含的主要以溶解性有机物为电子给体且以厌氧氨氧化装置的处理液中所含的硝态氮为电子受体的异养脱氮微生物的脱氮处理，可以减少从厌氧氨氧化装置排出到体系外的硝酸量。 本发明的含氮有机废水的处理系统的结构的第五特征如权利要求5所记载，在所述第一～第四特征中的任一结构的基础上，被处理水中，1)NH3-N(氨态氮浓度)<100ppm，2)BOD/NH3-N>3.0，所述溶解性有机物分解装置的处理液中，3)0.5 自养脱氮装置中，调节曝气量，将溶存氧浓度控制在适当的范围，但在氨态氮浓度低于100ppm的情况下，在曝气风量发生较少变化时，溶存氧浓度大幅度变动。即使在这种情况下，通过将BOD/NH3-N调节成比0.5大的值，也能够通过BOD消耗氧来抑制溶存氧浓度的较大变动。另外，若BOD/NH3-N超过2.0，则曝气量增加，从节能的观点来看，不优选。 本发明提供一种含氮有机废水的处理方法，其结构的第一特征如权利要求6所记载，该方法包括：对含有悬浮性有机物及氨的被处理水进行自养脱氮处理工序，所述自养脱氮处理工序包含：利用自养微生物在需氧条件下将氨氧化成亚硝酸的亚硝酸化处理工序、以及在厌氧条件下利用自养微生物进行的以氨态氮作为电子供体且以亚硝态氮作为电子受体的厌氧氨氧化处理工序，其中，在所述自养脱氮处理工序之前，进行从被处理水分离悬浮性有机物的悬浮性有机物分离处理工序、和对通过所述悬浮性有机物分离处理工序分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的厌氧消化处理工序，并将所述厌氧消化处理工序的消化液供给到所述自养脱氮处理工序中。 本发明的含氮有机废水的处理方法的结构的第二特征如权利要求7所记载，在所述第一特征结构的基础上，所述亚硝酸化处理工序和所述厌氧氨氧化处理工序为分别独立的处理工序，将所述消化液分配供给到所述亚硝酸化处理工序和所述厌氧氨氧化处理工序中。 本发明的含氮有机废水的处理方法的结构的第三特征如权利要求8所记载，在所述第一特征结构的基础上，利用异养脱氮微生物对所述消化液进行将亚硝态氮及硝态氮还原成氮分子的异养脱氮处理工序，将所述异养脱氮处理工序后的处理液供给到所述自养脱氮处理工序中，并将所述自养脱氮处理工序后的处理液供给到所述异养脱氮处理工序中。 本发明的含氮有机废水的处理方法的结构的第四特征如权利要求9所记载，在所述第二特征结构的基础上，利用异养脱氮微生物对所述消化液进行将亚硝态氮及硝态氮还原成氮分子的异养脱氮处理工序，将所述异养脱氮处理工序后的处理液供给到所述亚硝酸化处理工序中，并将所述厌氧氨氧化处理工序后的处理液供给到所述异养脱氮处理工序中。 发明的效果 如以上所说明，根据本发明，能够提供比现有技术更有效、并且即使是含有悬浮性有机物的低氨浓度的废水，也可以使用自养微生物有效地进行厌氧氨氧化处理的含氮有机废水的处理系统及处理方法。