申请日2003.04.24
公开(公告)日2004.10.06
IPC分类号C02F3/02
摘要
一种硝化方法，使氨性含氮液和在浓度约100mg/l的低浓度硫酸胺溶液中培养4～8周检出的硝化菌AL菌优先繁殖后的AL菌固定化载体(16)，于硝化槽(14)内在好氧气氛中接触进行硝化处理，同时将该硝化槽(14)内的亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比控制在2～10的范围内。可以缩短硝化槽内的开始时间并能够迅速开始，可以抑制AL菌存在硝化槽内开始时或恒定作业时硝化速度急剧下降的现象，从而使硝化速度稳定保持较大的状态。
権利要求書
1.一种硝化方法，其特征在于，使氨性含氮液和在浓度约100mg/L的 低浓度硫酸胺溶液中培养4～8周检出的硝化菌AL菌优先繁殖后的 AL菌固定化载体，于硝化槽内在好氧气氛中接触进行硝化处理， 同时将该硝化槽内的亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比控制在2～10 的范围内。
2.一种硝化方法，其特征在于，使氨性含氮液和在浓度5000mg/L以 上的高浓度硫酸胺溶液中培养4～8周检出的硝化菌AH菌以及在浓 度约100mg/L的低浓度硫酸胺溶液中培养4～8周检出的硝化菌AL菌 以混相的状态繁殖后的AH菌AL菌固定化载体，于硝化槽内在好 氧气氛中接触进行硝化处理，同时，若所述AH菌AL菌固定化载 体中AH菌的菌数/AL菌的菌数的比低于1时，要将所述硝化槽内的 亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比控制在2～10的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的硝化方法，其特征在于，使硝化槽内的 亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比控制在3～8。
4.一种硝化装置，是在使氨性含氮液在好氧气氛中与硝化菌接触并 进行硝化处理的硝化装置，其特征在于，设有：所述氨性含氮液流 入的硝化槽、作为在所述硝化槽内与所述氨性含氮液接触的固定化 载体在浓度约100mg/L的低度硫酸胺溶液中培养4～8小时检出的硝 化菌AL菌优先繁殖后的AL菌固定化载体、使所述硝化槽内设在好 氧气氛中的曝气单元、检出所述硝化槽内的亚硝酸性氮浓度/氨性 氮浓度的比的检出单元、检出所述硝化槽内的亚硝酸性氮浓度/氨 性氮浓度的比的检出单元、根据所述检出单元的检出结果对所述硝 化槽内的亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比进行控制的控制单元。
5.一种硝化装置，是在使氨性含氮液在好氧气氛中与硝化菌接触并 进行硝化处理的硝化装置，其特征在于，设有：所述氨性含氮液流 入的硝化槽、作为填充在所述硝化槽内并与所述氨性含氮液接触的 固定化载体在浓度5000mg/L以上的高浓度硫酸胺溶液中培养4～8周 检出的硝化菌AH菌以及在浓度约100mg/L的低浓度硫酸胺溶液中培 养4～8周检出的硝化菌AL菌以混相的状态繁殖后的AH菌AL菌固 定化载体、使所述硝化槽内设在好氧气氛中的曝气单元、检出所述 硝化槽内的亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比的检出单元、当AH菌 AL菌固定化载体中AH菌的菌数/AL菌的菌数的比低于1时根据所述 检出单元的检出结果对所述硝化槽内的亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓 度的比进行控制的控制单元。
6.根据权利要求4或5所述的硝化装置，其特征在于，所述控制单元， 是将在所述硝化槽的后段通过再曝气处理后的固液分离产生的污泥 和/或处理水返送至所述硝化槽内的返送单元、和/或在所述硝化槽 内添加沸石的添加单元。
7.一种废水处理装置，其特征在于，设置将硝化处理氨性含氮液的 槽并列配置2槽以上n段数的多段硝化槽、设置于所述多段硝化槽的 后段对所述多段硝化槽内硝化处理后的流出液进行脱氮处理的脱氮 槽、将所述脱氮槽内脱氮处理后的流出液进行再曝气处理的再曝气 槽、将所述再曝气槽内再曝气处理后的流出液进行固液分离的固液 分离槽、将所述固液分离槽固液分离后的污泥和/或处理水返送至 所述多段硝化槽内第n段和/或第n-1段的返送单元。
8.根据权利要求7所述的废水处理，其特征在于，在所述第n段和/或 第n-1段上设置添加沸石的添加单元。
说明书
硝化方法、装置以及废水处理装置
技术领域
本发明涉及硝化方法、装置以及废水处理装置，尤其是涉及用固定 化微生物用于对高浓度的氨性氮废水进行快速处理的硝化方法、装置以 及废水处理装置。
背景技术
废水中含有的氨性氮，由于作为引起放出处的公用水域中以溶解状 态存在的氧的降低或引起封闭性水域中的营养过度的物质之一，所以有 效除去的方法成为目前的一个课题。作为生物学处理废水中的氨性氮的 方法，通常采用改进的活性污泥循环法，是利用通过硝化菌由氨向硝酸 的硝化发应以及通过脱氮菌由硝酸向氮的脱氮反应的方法。该方法由厌 氧状态的脱氮槽和好氧状态的硝化槽两个槽构成，在脱氮槽中通过脱氮 菌进行废水中有机物的分解和脱氮处理，在硝化槽中通过硝化菌对废水 中的氨性氮进行硝化处理变为硝酸。另外，在硝化槽中硝化处理后的硝 化液通过向脱氮槽循环，废水中的氮成分作为氮气排放至大气中除去。 该改进的活性污泥循环法，为提高硝化效率，对消化菌的固定化进行了 探讨，实用化了将固定化硝化菌投入到硝化槽的方法。进而，也探讨了 将硝化菌投入到硝化槽的方法。
该改进的活性污泥循环法适用的废水，主要为氨性氮浓度为20～ 60mg/l程度的氨性氮浓度低的水，在该程度的氨性氮浓度下硝化反应顺 利进行，放出水中的氨性氮浓度为放出基准以下的数mg/l以下。但是， 高浓度的氨性氮废水(400mg/L～5000mg/L程度)大量产生的例子，如 在显影场所、无机合成工场、发电所等的情况下，使废水原水的氨性氮 浓度稀释至最高不能超过200mg/l后，进行生物学的处理。结果出现需处 理的废水量迅速增加，必须大规模的废水处理装置之类的问题。
在这种背景下，本申请的发明人，在专利文献1中，发现在浓度 5000mg/L以上浓度的硫酸胺溶液中培养并检出的硝化菌AH菌在氨性氮浓 度400mg/L以上发挥高的硝化速度;在浓度5000mg/L以上浓度的硫酸胺 溶液中培养并检出的硝化菌AH菌以及在浓度100mg/L的低浓度硫酸胺溶 液中培养并检出的硝化菌AL菌以混相状态繁殖的AH菌AL菌在氨性氮浓 度150～400mg/L范围发挥高的硝化速度;以及在浓度100mg/L的低浓度 硫酸胺溶液中培养并检出的硝化菌AL菌在氨性氮浓度200mg/L以下发挥 高的硝化速度。
另外，在生物学处理高浓度的氨性氮废水的方法中，提出了设置利 用所述3种硝化菌的特性，在第1段的第1硝化槽中，使AH菌固定化载体 和氨性废水接触，在第2段的第2硝化槽中，使AH菌AL菌固定化载体和 氨性废水接触，在第3段的第3硝化槽中，使AL菌固定化载体和氨性废水 接触的多段硝化槽的方法。
专利文献1：专利第3252887号公报。
但是在所述多段硝化槽中，发现在AL菌存在的第2段和第3段的硝化 槽开始时，硝化速度不提高的现象，由此产生在开始时须要长时间的问 题。另外，即使在以硝化速度大的状态稳定进行恒定工作时，有时也会 出现硝化速度急剧下降的现象，由此产生在多段硝化槽的后段设置的脱 氮槽内脱氮处理得到的处理水的水质恶化的问题。
发明内容
本发明是鉴于这类问题而完成的，目的在于提供能够在短时间内迅 速进行AL菌存在的硝化槽内的开始的同时，抑制恒定工作时硝化速度的 急剧降低并使硝化速度温度保持较大的状态的硝化方法、装置以及废水 处理装置。
在设置多段硝化槽时，在AL菌优先繁殖的后段侧的硝化槽内，如上 所述，虽然具有开始时硝化速度不提高的现象，但是发明人探讨了该原 因，结果发现由于伴随AL菌的细胞内的亚硝酸性氮(NO2-N)浓度和 细胞外部的氨性氮(NH4-N)浓度之间的平衡的基质移动(主动运输)。 即，AL菌的细胞内的亚硝酸性氮浓度和细胞外部的氨性氮浓度之间的平 衡一旦接近大致1∶1，则引起AL菌的活性就不能再升高。所以，发现通 过使硝化槽内的亚硝酸性氮浓度和细胞外部的氨性氮浓度之间的平衡远 离1∶1，则可以使AL菌的硝化速度恢复至良好的状态。
作为使所述平衡偏离1∶1的方法，发现在AL菌存在的硝化槽的后段 中，在脱氮处理后，对再曝气处理后的液体进行固液分离并将分离的污 泥和/或处理水返回至AL菌存在地硝化槽内是有效的。该理由，考虑是由 于开始时的脱氮性能不充分时的脱氮处理引起亚硝酸过多残余，进而通 过对该液体进行再曝气处理使硝化，与氨性浓度相比得到亚硝酸浓度高 的污泥或处理水，通过将该污泥和/或处理水返回至硝化槽，从而使所述 平衡偏离1∶1的缘故。此时，在硝化槽的后段以比硝化槽内的曝气量多 的曝气量进行再曝气处理，即使仅进行硝化反应也具有效果。但是，发 现若与氨浓度相比亚硝酸浓度高的污泥和/或处理水过分地返回至硝化 槽，硝化槽内的亚硝酸浓度相对于氨性氮浓度的比(以下简称为“亚硝 酸/氨的比)一旦变得过大，由于超过AL菌的亚硝酸耐性的界限而硝化速 度急剧下降。
发明人根据上述见解，为使AL菌存在的硝化槽的硝化速度提高缩短 开始时间并迅速开始，通过试验探讨了适宜的硝化槽内的亚硝酸/氨的比， 结果发现亚硝酸/氨的比必须在2～10的范围，更优选在3～8的范围。
另外，发明人发现该硝化槽内的亚硝酸/氨的比，不受何时开始限制， 即使硝化槽以大的硝化速度稳定地进行恒定工作时，亚硝酸/氨的比若低 于2或超过10时，硝化速度急剧下降。所以，在恒定工作时通过调整使硝 化槽内的亚硝酸/氨的比落在上述范围内，可以始终维持硝化速度很大的 状态。
另外，发明人发现作为使所述平衡偏离1∶1的方法，在AL菌存在的 硝化槽内添加沸石也有效。该理由，考虑是由于沸石具有优良的氨吸附 性，通过在AL菌存在的硝化槽内添加沸石并吸附氨，所述平衡偏离1∶1 的缘故。此时，也必须调整添加的沸石的量以便不要使沸石吸附氨而使 硝化槽内的亚硝酸/氨的比超过10。
本发明是根据相关见解而完成的。
本发明之一，其特征在于，为达到所述目的，使氨性含氮液和在浓 度约100mg/L的低浓度硫酸胺溶液中培养4～8周检出的硝化菌AL菌优先 繁殖后的AL菌固定化载体于硝化槽内在好氧气氛中接触进行硝化处理， 同时将该硝化槽内的亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比控制在2～10的范围 内。
由此可以缩短硝化槽内的开始时间并能够迅速开始，并且能够抑制 恒定作业时AL菌固定化载体的硝化速度的急剧下降现象并使硝化速度稳 定保持较大的状态。
所以，在对高浓度的氨性废水不稀释而处理的对段硝化槽中使氨性 含氮溶液和AL菌固定化载体接触并进行硝化处理的硝化槽内若应用本发 明之一的硝化方法，可以进一步有效地对高浓度的氨性废水进行处理。
本发明之二，其特征在于，为达到本发明的目的，使氨性含氮液和 在浓度5000mg/L以上的高浓度硫酸胺溶液中培养4～8周检出的硝化菌AH 菌以及在浓度约100mg/L的低浓度硫酸胺溶液中培养4～8周检出的硝化菌 AL菌以混相的状态繁殖后的AH菌AL菌固定化载体，于硝化槽内在好氧 气氛中接触进行硝化处理，同时，若所述AH菌AL菌固定化载体中AH菌 的菌数/AL菌的菌数的比低于1时，要将所述硝化槽内的亚硝酸性氮浓度/ 氨性氮浓度的比控制在2～10的范围内。
在硝化槽内开始时，硝化速度不升高的现象或在恒定作业时有时硝 化速度急剧下降的现象，并不限于氨性含氮液和AL菌固定化载体的硝化 处理，即使在氨性含氮液和AH菌AL菌固定化载体的硝化处理中也会产 生。但是，此时，若AH菌AL菌固定化载体中AH菌的菌数/AL菌的菌数 的比低于1时，即AL菌比AH菌多，有时会产生AL菌成为硝化速度的限速 的情况。
所以，在本发明之二中，在AH菌AL菌固定化载体中AH菌的菌数/AL 菌的菌数的比低于1时，由于能够将硝化槽内的亚硝酸/氨的比控制在2～10 的范围，所以可以缩短硝化槽内的开始时间并迅速开始，并且可以抑制 恒定作业时AL菌固定化载体的硝化速度的急剧下降现象并使硝化速度稳 定保持较大的状态。
所以，在对高浓度的氨性废水不稀释而处理的多对段硝化槽中使氨 性含氮溶液和AH菌AL菌固定化载体接触并进行硝化处理的硝化槽内若 应用本发明之一的硝化方法，可以进一步有效地对高浓度的氨性废水进 行处理。
本发明之三，其特征在于，在本发明之一或之二中，使硝化槽内的 亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比控制在3～8。
本发明之三是将硝化槽内的亚硝酸/氨的比限定在3～8范围内，能够 进一步维持更大的硝化速度。
本发明之四，其特征在于，为达到本发明的目的，在使氨性含氮液 在好氧气氛中与硝化菌接触并进行硝化处理的硝化装置中，设有所述氨 性含氮液流入的硝化槽、作为在所述硝化槽内与所述氨性含氮液接触的 固定化载体在浓度约100mg/L的低度硫酸胺溶液中培养4～8小时检出的硝 化菌AL菌优先繁殖后的AL菌固定化载体、使所述硝化槽内设在好氧气氛 中的曝气单元、检出所述硝化槽内的亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比的 检出单元、根据所述检出单元的检出结果对所述硝化槽内的亚硝酸性氮 浓度/氨性氮浓度的比进行控制的控制单元。
本发明之四是使发明之一的硝化方法具体化的构成装置。
本发明发明之五，其特征在于，为达到本发明的目的，在使氨性含 氮液在好氧气氛中与硝化菌接触并进行硝化处理的硝化装置中，设有所 述氨性含氮液流入的硝化槽、作为填充在所述硝化槽内并与所述氨性含 氮液接触的固定化载体在浓度5000mg/L以上的高浓度硫酸胺溶液中培养 4～8周检出的硝化菌AH菌以及在浓度约100mg/L的低浓度硫酸胺溶液中 培养4～8周检出的硝化菌AL菌以混相的状态繁殖后的AH菌AL菌固定化 载体、使所述硝化槽内设为好氧气氛的曝气单元、检出所述硝化槽内的 亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比的检出单元、若AH菌AL菌固定化载体 中AH菌的菌数/AL菌的菌数的比低于1时根据所述检出单元的检出结果对 所述硝化槽内的亚硝酸性氮浓度/氨性氮浓度的比进行控制的控制单元。
本发明之五是使本发明之二的硝化方法具体化的构成装置。另外，AH 菌AL菌固定化载体中AH菌的菌数/AL菌的菌数的比是否低于1，通过检 查AH菌AL菌固定化载体中的菌体就可以得知。
本发明之六，其特征在于，在本发明之四或之五中，所述控制单元， 是将在所述硝化槽的后段通过再曝气处理后的固液分离产生的污泥和/或 处理水返送至所述硝化槽内的返送单元、和/或在所述硝化槽内添加沸石 的添加单元。
由于能够将在所述硝化槽的后段通过再曝气处理后的固液分离产生 的污泥和/或处理水返送至所述硝化槽内，所以硝化反应进行并亚硝酸/氨 的比高的污泥和/或处理水返送至硝化槽内。结果，可以缩短硝化槽内的 开始时间并能够迅速开始，并且能够抑制恒定作业时AL菌固定化载体的 硝化速度的急剧下降现象并使硝化速度稳定保持较大的状态。此时，返 送的污泥和/或处理水在用于硝化槽开始的驯养期间中，优选含有亚硝酸 100～200mg/L，含有氨50mg/L。即，通过以开始时脱氮不充分的状态进 行再曝气处理并进行硝化，可以得到这样的亚硝酸/氨的关系。
另外，通过在硝化槽内添加沸石也可以获得同样的效果。
本发明之七，其特征在于，为达到所述目的，设置将硝化处理氨性 含氮液的槽并列配置2槽以上n段数的多段硝化槽、设置于所述多段硝化 槽的后段对所述多段硝化槽内硝化处理后的流出液进行脱氮处理的脱氮 槽、将所述脱氮槽内脱氮处理后的流出液进行再曝气处理的再曝气槽、 将所述再曝气槽内再曝气处理后的流出液进行固液分离的固液分离槽、 将所述固液分离槽固液分离后的污泥和/或处理水返送至所述多段硝化槽 内第n段和/或第n-1段的返送单元。
本发明之七，是作为在多段硝化槽内组装本发明的硝化装置并从氨 性含氮液除去氮的废水装置而构成的。由此，可以缩短硝化槽内的开始 时间并能够迅速开始，并且能够抑制恒定作业时AL菌固定化载体的硝化 速度的急剧下降现象并使硝化速度稳定保持较大的状态。此时，为使返 送的污泥和/或处理水中较多残留亚硝酸，可以以亚硝酸浓度的0.5～1.0倍 的浓度添加脱氮槽内的甲醇添加量。
