申请日2007.01.30
公开(公告)日2009.02.25
IPC分类号C02F3/32; C02F3/12
摘要
本发明提供一种有机废水的生物处理方法，该方法能够稳定地得到由微型生物的捕食作用产生的污泥减量效果，并能够得到良好水质的处理水。将有机废水导入曝气槽(21)中，以高负荷进行生物处理，生成分散性细菌。将从曝气槽(21)流出的含有分散性细菌的生物处理液导入微型生物保持槽(31)中。通过控制曝气槽(21)的DO浓度或者使微型生物保持槽(31)的溶解性BOD污泥负荷为0.025kg-BOD/kg-VSS/日以上、0.05kg-BOD/kg-VSS/日以下进行运转，使蛭形轮虫等微型生物生存，利用微型生物的捕食作用减少剩余污泥产生量，同时生成沉降性好的污泥絮凝体。
权利要求书
1.一种有机排水的生物处理方法，其特征在于，包括：
将含有有机物的有机废水导入曝气槽中、在有氧条件下进行生物 处理的高负荷处理工序;和
将从所述高负荷处理工序流出的生物处理液导入微型生物保持槽 中、进行生物处理的低负荷处理工序，
控制所述高负荷处理工序的所述曝气槽的氧浓度和所述低负荷处 理工序的相对所述微型生物保持槽的溶解性BOD污泥负荷的任一方或 双方，
在所述高负荷处理工序中，以所述有机物为底物生成分散性细菌， 在所述低负荷处理工序中，所述分散性细菌被所述微型生物保持槽中 生存的微型生物捕食。
2.如权利要求1所述的有机废水的生物处理方法，其特征在于：
在所述低负荷处理工序中，使相对所述微型生物保持槽的溶解性 BOD污泥负荷为0.025kg-BOD/kg-VSS/日以上、0.05kg-BOD/kg-VSS/ 日以下。
3.如权利要求1或2所述的有机废水的生物处理方法，其特征在 于：在所述高负荷处理工序中，使所述曝气槽的溶存氧浓度为0.5mg/L 以下进行生物处理。
4.如权利要求1～3中任一项所述的有机废水的生物处理方法，其 特征在于：
在所述高负荷处理工序中，测定所述有机废水向所述曝气槽的流 入量和在所述有机废水中所含的所述有机物浓度，求出在所述高负荷 处理工序中应该分解的CODcr量，根据所述应该分解的CODcr量控制 供氧量。
5.如权利要求1～4中任一项所述的有机废水的生物处理方法，其 特征在于：在所述高负荷处理工序中，通过控制供氧量，设置所述曝 气槽的槽内液的溶存氧浓度为0mg/L的缺氧期。
6.如权利要求5所述的有机废水的生物处理方法，其特征在于：
在所述高负荷处理工序中，控制供氧量，使所述缺氧期相对于所 述曝气槽的槽内液的溶存氧浓度高于0mg/L的有氧期的比为0.25以 上、1以下。
7.如权利要求1～6中任一项所述的有机废水的生物处理方法，其 特征在于：在所述高负荷处理工序中，控制供氧量，使耗氧速度和供 氧速度之差为10%以下。
8.如权利要求1～7中任一项所述的有机废水的生物处理方法，其 特征在于：在所述微型生物保持槽中，使所述微型生物以污泥MLVSS 的5%以上的浓度生存。
9.如权利要求1～8中任一项所述的有机废水的生物处理方法，其 特征在于：使绕过所述曝气槽的所述有机废水直接流入所述微型生物 保持槽中。
说明书
有机废水的生物处理方法
技术领域
本发明涉及由活性污泥等处理有机废水的有机废水的生物处理方 法，特别涉及将由有机废水的生物处理而产生的剩余污泥进行生物性 减量的有机废水的生物处理方法。
背景技术
在对含有有机物的有机废水进行生物处理的生物处理法中，活性 污泥法具有能够得到良好水质的处理水、容易维护等优点，因此被广 泛用作下水及工业废水等各种有机废水的处理方法。但是，相对进行 活性污泥处理的生物处理槽的BOD(以生物化学耗氧量表示的有机物) 容积负荷较低，为0.5～0.8kg/m3/日左右。因此存在有为了适应高负荷 而需要增大曝气槽、并需要扩大设置面积的问题。
与之相应，作为能够高负荷运转的生物处理法，已知有流动床法。 流动床法通过在曝气槽中添加载体进行生物处理，提高了保持在曝气 槽中的污泥浓度，因此能够以BOD容积负荷为3kg/m3/日以上的高负 荷运转。
此外，在对废水进行生物处理时，细菌所代谢的BOD的大部分作 为细菌的呼吸底物而被利用，分解为二氧化碳和水，另一部分用于细 菌的增殖。例如，在活性污泥法中，细菌吸收的20～40%左右的BOD 用于菌体合成。即，被活性污泥处理的20～40%左右的BOD变换为细 菌，因而也存在有以BOD为底物而增殖的细菌作为剩余污泥被排出的 问题。特别是在流动床法中，比通常的活性污泥法产生更多的剩余污 泥，具体而言，产生被生物分解的BOD的约30～40%的剩余污泥。
因此，已知有在第一段生物处理槽(以下有时特称为“曝气槽”) 的后段设置保持固定性原生动物的第二段生物处理槽(以下有时特称 为“微型生物保持槽”)的有机废水的生物处理方法(例如专利文献1)。 在专利文献1所揭示的方法中，向第一段生物处理槽施加高BOD负荷， 抑制原生动物的增殖，防止细菌的凝聚，将从第一段生物处理槽流出 的含有分散性细菌的生物处理液导入第二段处理槽。由于第二段处理 槽中保持有捕食分散性细菌的原生动物，所以分散性细菌被原生动物 捕食，由此在使剩余污泥量减少的同时，使生物群落发生凝集。因此， 在第二段生物处理槽中形成沉降性好的微生物集合体(污泥絮凝物)， 从第二段生物处理槽流出的水通过固液分离能够得到澄清的处理水。
这样，通过组合高负荷运转的第一段生物处理槽和保持固定性原 生动物的第二段生物处理槽，能够高负荷运转且减少剩余污泥量，从 而能够得到澄清的处理水。因此，关于使用第一段生物处理槽和第二 段生物处理槽的生物处理方法，提出了多种改良方法。例如，专利文 献2揭示了在第一段生物处理槽和第二段生物处理槽之间设置食饵微 细化槽的生物处理装置。在专利文献2所揭示的装置中，通过在食饵 微细化槽中进行超声处理等，使发生絮凝的细菌分散，从而促进在后 段的第二段生物处理槽中所保持的原生动物对细菌的捕食。
另外，提出了组合流动床法和活性污泥法实现减少剩余污泥量的 方法(专利文献3)。在专利文献3所公开的方法中，在前段侧曝气槽 中以流动床法进行生物处理后，在后段侧生物处理槽中，使BOD污泥 负荷为0.1～0.6kg-BOD/kg-VSS/日，进行活性污泥法处理。在该方法 中，通过在前段侧的生物处理槽中添加载体，能够进行高负荷处理， 另一方面，通过降低在后段侧的生物处理槽中的BOD污泥负荷，促进 活性污泥的自我消化，减少剩余污泥的产生量。
发明内容
在专利文献3记载的方法中，虽然利用活性污泥的自我消化减少 污泥，但如果为了促进活性污泥的自我消化而降低溶解性BOD污泥负 荷，则存在污泥的沉降性降低、处理水水质恶化的问题。
另一方面，在专利文献1和专利文献2所公开的方法中，利用吸 入细菌而捕食的过滤捕食型的微型生物产生的细菌捕食作用来减少污 泥。由于该方法同时促进了在减少污泥容积的第二段生物处理槽中由 微型生物的捕食作用产生的减少污泥容积和细菌絮凝化，因此能够防 止污泥沉降性恶化而减少污泥量。
但是，在专利文献1和专利文献2所公开的方法中，第一段生物 处理槽和第二段生物处理槽中的处理条件的调整是困难的。特别是当 不能将第一段生物处理槽中的处理条件控制在适当范围时，不仅得不 到减少污泥的效果，而且还有造成处理水水质恶化的情况。例如，保 持在第二段生物处理槽中的生物相根据在第一段生物处理槽中的溶解 性BOD的除去率而不同，根据第一段生物处理槽中的处理条件，存在 不能在微型生物保持槽中维持一定量的微型生物的情况。或者当细菌 比微型生物的口径大时，存在微型生物不能进行捕食、污泥减量效果 变低的情况。
本发明就是鉴于上述课题而形成的，其目的在于提供一种有机废 水的生物处理方法，该方法能够得到良好水质的处理水，还能够稳定 得到由微型生物捕食作用产生的污泥减量效果。
本发明的发明人发现，通过控制高负荷处理工序的曝气槽的溶存 氧(DO)浓度，能够使分散性细菌在曝气槽中增殖，并能够稳定地供 给用于在微型生物保持槽中保持规定量的微型生物所需要的食饵。本 发明的发明人还发现，通过将微型生物保持槽的溶解性BOD污泥负荷 控制在某范围内，容易在微型生物保持槽中保持规定量的微型生物。
本发明就是基于这样的见解而完成的，将生物处理槽分割为多段， 通过控制前段侧的生物处理槽(曝气槽)的DO浓度、或控制后段侧 的生物处理槽(微型生物保持槽)的溶解性BOD污泥负荷，使微型生 物在微型生物保持槽内稳定增殖，减少剩余污泥量。更具体而言，本 发明提供以下方面。
(1)一种有机排水的生物处理方法，包括：将含有有机物的有机 废水导入曝气槽中、在有氧条件下进行生物处理的高负荷处理工序; 和将从上述高负荷处理工序流出的生物处理液导入微型生物保持槽 中、进行生物处理的低负荷处理工序，控制上述高负荷处理工序的上 述曝气槽的氧浓度和上述低负荷处理工序的相对上述微型生物保持槽 的溶解性BOD污泥负荷的任一方或双方，在上述高负荷处理工序中， 以上述有机物为底物生成分散性细菌，在上述低负荷处理工序中，上 述分散性细菌被上述微型生物保持槽中生存的微型生物捕食。
(2)如(1)所述的有机废水的生物处理方法，其中，在上述低 负荷处理工序中，使相对上述微型生物保持槽的溶解性BOD污泥负荷 为0.025kg-BOD/kg-VSS/日以上、0.05kg-BOD/kg-VSS/日以下。
(3)如(1)或项(2)所述的有机废水的生物处理方法，其中， 在上述高负荷处理工序中，使上述曝气槽的溶存氧浓度为0.5mg/L以 下进行生物处理。
(4)如(1)～(3)中任一项所述的有机废水的生物处理方法， 其中，在上述高负荷处理工序中，测定上述有机废水向上述曝气槽的 流入量和在上述有机废水中所含的上述有机物浓度，求出在上述高负 荷处理工序中应该分解的CODcr量，根据上述应该分解的CODcr量控 制供氧量。
(5)如(1)～(4)中任一项所述的有机废水的生物处理方法， 其中，在上述高负荷处理工序中，通过控制供氧量，设置上述曝气槽 的槽内液的溶存氧浓度为0mg/L的缺氧期。
(6)如(5)所述的有机废水的生物处理方法，其中，在上述高 负荷处理工序中，控制供氧量，使上述缺氧期相对于上述曝气槽的槽 内液的溶存氧浓度高于0mg/L的有氧期的比为0.25以上、1以下。
(7)如(1)～(6)中任一项所述的有机废水的生物处理方法， 其中，在上述高负荷处理工序中，控制供氧量，使耗氧速度和供氧速 度之差为10%以下。
(8)如(1)～(7)中任一项所述的有机废水的生物处理方法， 其中，在上述微型生物保持槽中，使上述微型生物以污泥MLVSS的5 %以上的浓度生存。
(9)如(1)～(8)中任一项所述的有机废水的生物处理方法， 其中，使绕过上述曝气槽的上述有机废水直接流入上述微型生物保持 槽中。
在本发明中，在从由曝气槽处理的高负荷处理工序流出的流出液 (生物处理液)中，含有以有机废水所含的有机物作为底物而增殖的 细菌。在本发明中，将这样的生物处理液导入微型生物保持槽中，通 过微型生物对细菌的捕食和细菌的自我消化而减少污泥产生量。因此， 微型生物保持槽保持规定量的微型生物，并且以适合细菌凝集的条件 运转。
为了在微型生物保持槽中保持规定量的微型生物，控制以高负荷 运转的作为前段侧生物处理槽的曝气槽的DO浓度、和以低负荷运转 的作为后段侧生物处理槽的微型生物保持槽的溶解性BOD负荷的任一 方或双方。
当控制曝气槽的DO浓度时，控制DO浓度以使分散性细菌占优 势。曝气槽的槽内液的DO浓度能够通过调整向曝气槽的供氧量来控 制。作为用于使分散性细菌在曝气槽内占优势的供氧量控制方法，可 以列举在曝气槽内设置DO计，调整供氧量，使DO计的值为0.5mg/L 以下，优选为0.1mg/L以下，更优选为0.05mg/L以下。
另外，由于供给曝气槽的氧主要用于有机物分解而被消耗，所以， 可以根据测定流入曝气槽的有机废水流入量和有机物浓度来设定对曝 气槽的供氧量。即，通过求出有机废水流入量和有机物浓度，能够求 出供给曝气槽的有机物，并能够把握被带入曝气槽的CODcr(以化学 耗氧量表示的有机物)量。在曝气槽中，因为主要是溶解性CODcr的 70～90%向分散性细菌变换，所以，如果向曝气槽供给用于氧化分解 将流入曝气槽的原水(有机废水)中所含的溶解性CODcr的70～90 %向菌体变换时的菌体CODcr部分减去而得到的CODcr所需要量的 氧，就能够将曝气槽的DO浓度保持在0.5mg/L以下，使分散性细菌占 优势。即，如果预先求出菌体收率和对象废水的溶解性CODcr的分解 性，即使作为原水的有机废水的有机物浓度变化，也可以知道向曝气 槽供氧的最佳量。另外，有机废水中所含的有机物浓度可以作为CODcr 求出，但也不排除作为BOD或全部有机物量(TOC)求出。
或者，也可以暂时停止供氧等，设置使曝气槽的槽内液DO浓度 实质上为零的期间(缺氧期)。通过设置缺氧期，能够抑制长度大于5μm 而难以被微型生物捕食的形态的细菌生长。缺氧期能够通过间歇进行 对曝气槽供氧(间歇曝气)或者暂时性减少供氧量的方法来设定。特 别是在有机废水的有机物浓度变动大时(例如变动幅度为50～150%或 其以上那样的情况)，难以将DO保持在一定值，所以，优选通过设置 缺氧期来抑制难以被微型生物捕食的细菌生长。
缺氧期优选设定为相对曝气槽在有氧条件时的有氧期(DO浓度大 于0mg/L的期间)为0.25～1倍的长度。缺氧期优选为1～60分钟， 特别优选为2分钟以内。另外，优选设定缺氧期和有氧期以几分钟的 间隔交替。例如，可以设为2～10分钟间隔左右的间隔。但是，也不 排除设为30分钟或1小时这样的时间间隔。
另外，为了更严密地控制DO浓度，也可以控制供氧量，使曝气 槽中的耗氧速度和供氧速度之差为10%以下，优选为5%以下。耗氧 速度可以根据暂时性过剩供氧，使曝气槽的槽内液的DO浓度为2mg/L 以上后，暂时性停止或减少供氧量而算出。即，能够根据过剩供氧时 和抑制供氧时的DO浓度的减少速度而算出耗氧速度。由于耗氧速度 根据有机废水的性状和处理条件的变化等而变动，所以，可以以1小 时1次以上、具体而言以20～40分钟的间隔算出。
另一方面，控制微型生物保持槽的溶解性BOD污泥负荷的理由如 下。如果向微型生物保持槽中多供给有机物，则以有机物为底物增殖 的细菌就以避免被微型生物捕食的形态增殖，而不能得到充分的污泥 减量效果，当细菌以丝状增殖时，也有带来膨胀现象的担心。另外， 将絮凝体解体的微型生物增加，也有处理水的水质恶化的担心。另一 方面，如果向微型生物保持槽供给的有机物量不足，则不能在微型生 物保持槽中将微型生物保持规定量，不仅污泥减量效果下降，而且因 细菌的自我消化导致污泥细微化，从而使污泥沉降性下降，结果有引 起处理水水质恶化的担心。
为了防止这样的问题，在本发明中，控制对保持微型生物的微型 生物保持槽的溶解性BOD污泥负荷，特别是控制为 0.05kg-BOD/kg-VSS/日以下、尤其是控制为0.025～ 0.05kg-BOD/kg-VSS/日的范围。在本发明中，在控制微型生物保持槽 的溶解性BOD污泥负荷的同时，也可以如上述那样控制曝气槽的DO 浓度。
另外，作为微型生物保持槽的生物处理方式，能够使用在微型生 物保持槽的后段设置沉淀池等固液分离装置、将分离的污泥返回的活 性污泥法、在微型生物保持槽内设置分离膜的膜分离式活性污泥法等; 另外，也可以在微型生物保持槽中添加适合于保持微型生物和细菌的 载体。作为载体，可以使用各种流动性的填充材料，材质、形状没有 特别限制。载体的填充率优选以每槽的毛容积计，为10～50%左右。
此外，由于微型生物比细菌的增殖速度慢，所以，优选使微型生 物保持槽的SRT(污泥的平均滞留时间)为10日以上。但是，如果使 SRT过长，则微型生物在微型生物保持槽中被过剩地保持，因而微型 生物的粪便等也大量蓄积，所以，使SRT为40日以下，特别是10日 以上、30日以下即可。另外，SRT可以由数学式1求出。
(数学式1)
SRT(日)=槽内污泥量÷抽出污泥量
在这里，所谓槽内污泥量，是生物处理槽内的微生物(污泥)的 现存量，可以由数学式2求出。另外，所谓抽出污泥量，是从生物处 理槽排出的微生物(污泥)量，可以由数学式3求出。
(数学式2)
槽内污泥量=不溶解性固态物(SS)浓度(mg/L)×槽容积(L)
(数学式3)
抽出污泥量=不溶解性固态物(SS)浓度(mg/L)×污泥抽出量(L/ 日)
另外，为了在微型生物保持槽中使规定量的微型生物生存，优选 将生物处理液中所含固态物的COD量的0.1重量%以上、特别是5～ 20重量%左右的分散性细菌带入微型生物保持槽中。还可以在微型生 物保持槽中添加作为为微型生物的营养剂的物质。作为营养剂，特别 优选为含有脂质的物质，作为脂质，可以列举磷脂、游离脂肪酸和甾 醇等，特别适宜使用含有溶血磷脂、卵磷脂等磷脂的物质。具体而言， 能够使用米糠、啤酒糟、油渣、甜菜渣、贝壳粉、蛋壳、蔬菜提取物、 鱼肉提取物、各种氨基酸、以及各种维生素等作为营养剂。添加量优 选为每槽容积0.01mg/L/日以上，特别优选为0.1～10mg/L/日。
在微型生物保持槽中，优选使微型生物以MLVSS的5%以上的浓 度生存。另外，在本说明书中，所谓“微型生物”，是以捕食细菌的水 生原生动物和后生动物为总称的生物，原生动物可以列举草履虫和钟 形虫，后生动物可以列举轮虫和线虫等。作为微型生物，特别优选使 表现出过滤捕食型摄食行为的微型生物占优势，具体而言，优选通过 如上述那样控制对微型生物保持槽的溶解性BOD污泥负荷，使钟形虫 和蛭形轮虫占优势。另外，所谓MLVSS(Mixed Liquor Volatile Suspended Solid)，是指以600℃燃烧的污泥(有机物)浓度。
发明的效果
如果根据本发明，通过控制曝气槽的DO浓度，能够使容易被过 滤捕食型的原生动物等微型生物捕食的分散性细菌占优势，从而使保 持在微型生物保持槽中的微型生物量稳定。在本发明中，在曝气槽中 以高负荷进行生物处理，另一方面，降低对保持原生动物等微型生物 的微型生物保持槽的溶解性BOD污泥负荷，由此能够使有助于污泥减 量的微型生物保持槽的微型生物量稳定。因此，如果根据本发明，能 够稳定地减少剩余污泥产生量，并能够得到SS浓度低的处理水。
