申请日2006.05.12
公开(公告)日2006.11.29
IPC分类号C02F3/12
摘要
本发明的目的在于不设置用于使污泥处理减体积化的专用槽，使得活性污泥法中生物处理槽产生的污泥减体积化。在活性污泥法下处理废水的生物处理槽内，将用于生物处理槽维持活性污泥处理必须的空气或氧气与通过臭氧发生器产生的臭氧供应至生物处理槽内。此时的臭氧量是每1L流入生物处理槽内的废水，为0.0005Xg～0.15Xg。其中，X是指流入废水中的有机性流入负荷浓度，其为BOD+BOD未包含的有机性SS的总和。由此，能够维持通过生物处理槽内微生物的分解性能，同时使得过度增殖的细菌的一部分通过臭氧可溶化，可以减少污泥的体积。
权利要求书
1、一种生物处理槽的污泥处理方法，其特征在于，在通过活性污泥法处 理废水时处理生物处理槽的污泥的方法中，向上述生物处理槽，供应上述生物 处理槽为了维持活性污泥处理所必须的空气或氧气，同时每1L流入上述生物 处理槽中的废水，供应0.0005X～0.15X[g]的臭氧，
X：流入废水中有机性流入负荷浓度，即BOD[g/L]+有机性SS[g/L]。
2、权利要求1所述生物处理槽的污泥处理方法，其特征在于，对下述a～ f值中的任一个或多个进行测定，基于该测定结果，从而控制供应的臭氧量，
a.供应臭氧的浓度;
b.生物处理槽内的臭氧浓度;
c.从生物处理槽的排气臭氧浓度;
d.作为流入生物处理槽内的处理原水、生物处理槽内的处理水或处理后的 处理水的有机物指标的浓度;
e.生物处理槽内的处理水或处理后的处理水的氧化还原电位(ORP);
f.生物处理槽中悬浮物质的量。
3、一种生物处理槽的污泥处理方法，其特征在于，在通过活性污泥法处 理废水时处理生物处理槽的污泥的方法中，供应生物处理槽为了维持活性污泥 处理所必须的空气或氧气，同时按规定时间供应相对于生物处理槽内的MLSS 为规定比例的臭氧，提高生物处理槽的有机物除去能力。
4、如权利要求3所述的生物处理槽的污泥处理方法，其特征在于，向上 述生物处理槽内供应的臭氧量Y[g-O3/g-MLSS]为0 t：向生物处理槽内添加臭氧的时间[h]。 5、如权利要求3或4所述的生物处理槽的污泥处理方法，其特征在于， 对下述a～f值中的任一个或多个进行测定，基于该测定结果，从而控制供应的 臭氧量： a.供应臭氧的浓度; b.生物处理槽内的臭氧浓度; c.从生物处理槽的排气臭氧浓度; d.作为流入生物处理槽内的处理原水、生物处理槽内的处理水或处理后的 处理水的有机物指标的浓度; e.生物处理槽内的处理水或处理后的处理水的氧化还原电位(ORP); f.生物处理槽中悬浮物质的量。 6、一种废水处理系统，其特征在于，在具有进行活性污泥处理的生物处 理槽、用于实施活性污泥法的废水处理系统中，包括： 向上述生物处理槽内供应臭氧的臭氧供应装置、 向上述生物处理槽内供应含有氧气的气体的供应装置、 测定上述生物处理槽内活性污泥浓度的测定装置、和 基于上述测定装置的测定结果，对来自上述臭氧供应装置的臭氧供应量进 行控制的控制装置。 7、如权利要求6所述的废水处理系统，其特征在于，上述测定装置对下 述a～f值中的任一个或多个进行测定： a.供应臭氧的浓度; b.生物处理槽内的臭氧浓度; c.从生物处理槽的排气臭氧浓度; d.作为流入生物处理槽内的处理原水、生物处理槽内的处理水或处理后的 处理水的有机物指标的浓度; e.生物处理槽内的处理水或处理后的处理水的氧化还原电位(ORP); f.生物处理槽中悬浮物质的量。 说明书 生物处理槽的污泥处理方法以及废水处理系统 技术领域 本发明涉及在通过活性污泥方法处理有机性废水时的生物处理槽的污泥处 理方法以及废水处理系统。 背景技术 由于通过含有需氧性微生物的活性污泥处理有机性废水的活性污泥法具有 净化能力高，处理经费比较少等优点，因此提出了使用活性污泥法的各种水处 理方法，在污水处理或工业废水处理等中通常广泛使用。在该活性污泥法中， 将作为处理对象的各种有机性废水导入曝气槽，在该曝气槽中，通过活性污泥 将以生物学氧气要求量(BOD：生物耗氧量)表示的废水中的有机污浊成分分 解，从而进行净化处理。 然而，在活性污泥处理方法中，分解的有机物中50～70%以微生物维持 能量的形式消耗，剩余的30～50%在菌体的增殖中使用，因此活性污泥的量逐 渐增加。因此，通常将通过曝气槽处理的废水导入沉淀槽，只以有机性废水的 净化处理中必须的量作为返送污泥从沉淀的活性污泥中返回至曝气槽内，除此 之外的活性污泥经过浓缩、消化、脱水、堆肥化、焚化这样的过程而作为剩余 污泥处理，因此在这样的处理中存在产生费用和麻烦的问题。 因此，作为尽可能不出现污泥的处理方法，提出了延长污泥在曝气槽内滞 留时间的长时间曝气法，或通过将污泥附着在接触材料的表面，使污泥大量保 持在反应槽内的接触氧化法等并实用化((社)日本下水道协会发行，建设省 都市局下水道部监修，《下水道设施计划·设计方针和说明》续编，1994年版)。 然而，在这些方法中，作为用于延长污泥在曝气槽内滞留时间的曝气槽， 必须有扩大的设置面积。此外，在长时间曝气法中，在负载降低时会发生污泥 的扩散，在固液分离中引起障碍。另外，对于接触氧化法，从在负载增加时， 产生污泥的孔眼堵塞等的观点出发，其是不优选的。 因此，作为将产生的污泥减体积化，即减少污泥体积的方法，目前公开了 从曝气槽抽出污泥进行臭氧处理后，返送回至曝气槽而将污泥减少体积(参见 专利文献1，2)，或通过臭氧将污水剩余污泥氧化分解的污泥前处理方法(参 见专利文献3)。此外，最近提出了通过喷射器将需氧性生物处理槽内的污泥混 合废水与含有臭氧的气体混合，从而向需氧性生物处理槽内的污泥混合废水中 注入(参见专利文献4)。 发明内容 然而，在特许2973761号公报、特开2003-126882号公报、特开平2- 222798号公报的方法中，由于在另外的槽中臭氧处理产生的污泥，因此存在设 置面积和设备费用提高的问题。另外，在特开2001-259678号公报中，由于 溶解了臭氧，因此不需要活性污泥法中常用的空气扩散管，而喷射器是必须的， 另外还设置密闭活性污泥处理槽和开放污泥处理槽这两个槽，在密闭活性污泥 处理槽中主要进行污泥的减体积化处理，在开放污泥处理槽中进行生物处理。 如果这样的话，则在该方法中，在活性污泥槽以外，另外，喷射器和开放活性 污泥槽均是必须的。 本发明是鉴于所述方面而作出的，目的在于，使用通常的空气扩散管供给 臭氧，同时除了生物处理槽以外，并不用额外设置用于将污泥处理减体积化的 专用槽，而将产生的污泥减体积化。 为了实现上述目的，根据方面1，其特征在于，向活性污泥法中处理废水 的生物处理槽，供应上述生物处理槽为了维持活性污泥处理所必须的空气或氧 气，同时每1L流入上述生物处理槽中的流入水(废水)，供应0.0005X～0.15X[g] 的臭氧。 更优选供应的臭氧量可以是0.0005X～0.03X[g]。其中，所谓的X，是指 流入水中有机性流入负荷浓度，其为BOD+BOD未包含的有机性SS的总和。 即，X=BOD[g/L]+有机性SS[g/L]。另外，所谓的SS，是指悬浮物质。0.0005X 是由在烧杯中的杀菌效果试验判断而认为明显没有杀菌效果的浓度。此外，如 果超过0.15，则活性污泥量增加的量与由于臭氧减少的量的平衡崩溃，从而活 性污泥减少的量增多，无法获得活化活性污泥并杀灭一部分微生物的本发明的 作用效果。 通过向活性污泥中供应臭氧，杀灭活性污泥中的部分微生物，通过活性污 泥中的微生物捕食杀灭的微生物，从而作为总体污泥的产生量减少。 生物处理槽可以是通常的活性污泥槽，也可以通过向通常的扩散空气中添 加臭氧而供应臭氧，从而容易地向已有的废水处理设备中增加该功能。 另外，例如在供应臭氧时，通过使用施加超声波、将臭氧形成微泡(非常 细小的泡)添加、在生物处理槽内边搅拌边添加、使用喷射器添加等公知的促 进臭氧溶解的方法，可以期待进一步提高效率。 根据发明人们的验证，通过将供应的臭氧量设置为可以维持活性污泥的活 性度的范围内，通过相对于1L流入上述生物处理槽中的流入水，供应0.0005 ×X～0.15×X[g]臭氧，通过维持生物处理槽内微生物的分解性能，并通过臭 氧使部分过度增殖的细菌增溶，从而可以维持与通常相同的污泥浓度，并使污 泥减体积化。并且处理水质可以获得与目前同样的水平。 由于通过活性污泥进行的排水处理是微生物处理，污泥增加量根据水温和 流入水质等各种条件发生变化。为了与该变化对应，必须调整污泥减体积量。 因此，为了控制供应的臭氧量，还可以对下述a～f值中的任一个或多个进行测 定，基于该测定结果，从而控制供应的臭氧量。 a.供应臭氧的浓度 b.生物处理槽内的臭氧浓度 c.从生物处理槽中排气的臭氧浓度 d.作为流入生物处理槽内的处理原水、生物处理槽的处理水或处理后的处 理水的有机物指标的浓度 e.生物处理槽内的处理水或处理后的处理水的氧化还原电位(ORP) f.生物处理槽中悬浮物质的量 通过如此，可以将生物处理槽内的污泥量保持一定，可以同时进行通过生 物处理的有机性废水的净化和产生污泥的减体积化。 另外，在作为有机物指标的浓度中，可以列举例如BOD(每1L废水，在 5日内通过微生物消耗的氧气量[mg/L])、COD(每1L废水，通过氧化剂氧化 的量[mg/L])、TOC(每1L废水的有机碳量[mg/L])。 直接、连续测定含有较多污泥这样的悬浮物质的臭氧水的水中臭氧浓度在 现有技术中是困难的，因此还可以通过测定臭氧处理后的气中臭氧浓度，通过 计算求得水中臭氧的浓度。 为了使得臭氧为指定量，可以分别向生物处理槽中供应臭氧和空气或氧 气，也可以在供应至生物处理槽之前与空气或氧气混合。此外，臭氧量的调整 可以通过增减臭氧产生量(浓度)或间歇加入臭氧实现。 根据如上构成，通过控制供应的臭氧量，从而能够使体系内的生物量基本 没有增减，生物处理能力基本保持不变，杀灭部分污泥。因此，可以减少剩余 污泥的产生量。 然而，如上所述，由于活性污泥法是通过水中的微生物进行排水净化的方 法，因此每体积的净化能力低，所以用于净化必须的水槽容量较大。因此，为 了提高每单位体积的排水净化能力，进行通过在活性污泥槽中放入接触材料等 以增加水槽内微生物数量的方法。除了通过增加微生物数量，提高排水净化能 力以外，进行优先增殖净化能力高的微生物群，以净化能力高的活性污泥槽为 目标的方法。 作为对活性污泥的微生物进行控制的方法，一般通过添加微生物剂进行。 通过在活性污泥中添加一定量的微生物剂，在活性污泥中增殖上述微生物剂中 所含的微生物，发挥出其目标效果。因此，微生物剂中所含的微生物必须在添 加的活性污泥中存活。然而，实际上在添加后，由于微生物不适应环境而死灭， 或被活性污泥中的其它微生物捕食，而无法发挥其效果的情况也较多。此外， 由于对活性污泥中的微生物种的分析非常困难，因此在添加微生物剂后，也难 以知道活性污泥中的微生物种变化成什么样，也难以判断实际效果与微生物剂 有何关联。此外，微生物剂较昂贵，会花费较高的运行成本。 臭氧在废水处理领域中用于污泥减体积化和杀菌、脱色。在上述的污泥减 体积化中，通过臭氧的杀菌效果使得污泥分解。由于臭氧具有杀菌效果，因此 通常不考虑直接放入活性污泥槽中。这是由于活性污泥法是通过微生物的废水 净化方法，如果杀灭微生物，则活性污泥就不存在了。因此，如上所述，在本 发明中，供应至生物处理槽内的臭氧供应量限制在上述范围内。 本发明者们发现了如果臭氧供应量在一定浓度范围内，则生物活性增加， 目前的常识无从得知此点。对于其机理目前未探明，按如下进行推导。换句话 说，在进行活性污泥处理的生物处理槽中，微生物世代交替每几十分钟就重复， 还含有自然寿命结束或弱的菌，这些形成对排水净化没有贡献的剩余污泥，可 以说是不利的产物。 但是，相信如此，通过供应规定的臭氧量，使这些只能带来解烦的菌在早 期死亡或变弱以到达可溶化，相反，健康的细菌通过对作为臭氧分解产物的氧 的有效利用与由于死亡或变弱的细菌的可溶化引起的食料增加的协同作用，活 性度增加，从而细菌增殖速度提高，结果废水净化性能得到提高。 因此，根据别的观点的本发明的特征在于，向活性污泥法中处理废水的生 物处理槽，供应上述生物处理槽为了维持活性污泥处理所必须的空气或氧气， 同时以规定的时间供应相对于生物处理槽内的MLSS(混合液悬浮粒)的规定 比例的臭氧，从而提高生物处理槽的有机物除去能力。 此外，鉴于上述事实，臭氧供应量存在于对这样健康的细菌没有损害，且 促进死亡或变弱的细菌可溶化的最佳的范围。 即，根据发明者们，相对于生物处理槽内MLSS供应的臭氧的量Y[g-O3/g -MLSS]可以为Y<0.005×t+0.05。其中，t是在生物处理槽内添加臭氧的时间 (处理时间)[h]。 根据后述的实验结果，通过将臭氧的量Y设定为Y<0.005×t+0.05，有机 物除去能力的比例可以保持在100%或以上。 必须的臭氧量限据活性污泥法的各种变化方法而有所不同。这是由于根据 各种变化方法，流入有机物的污泥转化率有所不同。例如在长时间曝气法和浸 渍膜活性污泥法这样的在废水的生物处理槽内滞留时间长的方法的情况下，污 泥产生量变少。例如在标准活性污泥的情况下据说污泥转化率为50%左右，但 如果通过长时间曝气法处理，则还有时基本不产生污泥。在这样的污泥产生量 少的处理方式中使用本发明的情况下，臭氧供应量可以非常少。 此外，根据废水的种类，污泥转化率为10～85%左右，非常宽。此外， 根据污泥的絮凝物(废水中有机物分解而增殖的细菌聚集而成)的状态而必须 的臭氧量有所不同。作为明确的数值是不清楚的，如果将絮凝物大且高密度的 情况与小且分散的情况进行比较，则确认用于实现同样的减体积化所必须的臭 氧量在絮凝物大且高密度的情况下较大。此外，显微镜观察的结果观察到由于 臭氧，从絮凝物结合弱的部分开始分解，知道由于这个原因，具有高密度絮凝 物的污泥难由于臭氧发生分解，因此必须大量的臭氧。 如果对其进行研究，则本发明方法中必须的臭氧量根据使用的活性污泥法 的方法(例如长时间曝气或浸渍膜活性污泥法)、排水种类、活性污泥的絮凝 物状态而有所不同。 用于实施本发明活性污泥法的废水处理系统具有进行活性污泥处理的生物 处理槽、向上述生物处理槽内供应臭氧的臭氧供应装置、测定上述生物处理槽 内活性污泥浓度的测定装置、基于上述测定装置的测定结果对来自上述臭氧供 应装置的臭氧供应量进行控制的控制装置。 根据该系统，由于基于生物处理槽内的活性污泥浓度，对来自臭氧供应装 置的臭氧供应量进行控制，因此可以将活性污泥浓度维持在期望的范围内，可 以将生物处理槽内的污泥量保持在规定范围内。即，可以提高污泥的减体积化 (污泥体积的减少)或生物处理槽的有机物除去能力。 在该情况下，如下所述，可以采用测定： a.供应臭氧的浓度 b.生物处理槽内的臭氧浓度 c.从生物处理槽中的排气臭氧浓度 d.作为流入生物处理槽内的处理原水、生物处理槽的处理水或处理后的处 理水的有机物指标的浓度 e.生物处理槽内的处理水或处理后的处理水的氧化还原电位(ORP) f.生物处理槽中悬浮物质的量 中任一个或多个的测定装置，基于其测定结果，对臭氧供应装置进行控制。 发明效果 根据本发明，除了生物处理槽以外，不用设置其他用于污泥处理减体积化 的专用槽，就可以实现产生污泥的减体积化，同时可以使用通常的散气管向生 物处理槽内供应臭氧。此外还可以提高生物处理槽的有机物除去能力。
