CN104271516A - 含有悬浮性有机物的废水的处理系统及处理方法 - Google Patents

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CN104271516A CN201380024713.5A CN201380024713A CN104271516A CN 104271516 A CN104271516 A CN 104271516A CN 201380024713 A CN201380024713 A CN 201380024713A CN 104271516 A CN104271516 A CN 104271516A
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Abstract

本发明涉及一种对含有高浓度悬浮性有机物的废水有效的含有悬浮性有机物的废水的处理系统，其具有：将被处理水中所含的分离悬浮性有机物分离的悬浮性有机物分离装置(10)、对通过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(20)、将污泥厌氧消化装置(20)的消化液中所含的氨在好氧条件下氧化为亚硝酸的亚硝酸化装置(30)、利用自养脱氮微生物将亚硝酸化装置(30)的处理液中所含的氨在厌氧条件下氧化为氮气的自养脱氮装置(40)、以及将在悬浮性有机物分离装置(10)中除去了悬浮性有机物而得到的分离液供给于亚硝酸化装置(30)的第一输送路径(R1)。

Description

含有悬浮性有机物的废水的处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及含有悬浮性有机物的废水的处理系统及处理方法，特别涉及适于含有高浓度悬浮性有机物的废水的处理系统及处理方法。
背景技术
以往，在处理含有高浓度悬浮性有机物的废水时，采用先将悬浮性有机物从非水中分离除去，然后再对分离液用硝化脱氮法等生物学处理工序进行处理的方法。从废水中被分离除去的悬浮性有机物直接进行脱水处理、或者以减量化及回收甲烷为目的进行厌氧消化处理后再进行处置。然后，上述处理时产生的脱水滤液、消化液返流至生物学处理工序，与分离液一起进行处理。
硝化脱氮法是指经过硝化工序和脱氮工序将废水中的氨态氮分解为氮分子的方法，所述硝化工序是利用氨氧化细菌将废水中的氨态氮氧化为亚硝态氮，再利用亚硝酸氧化细菌将亚硝态氮氧化为硝态氮的工序；所述脱氮工序是利用异养脱氮菌将亚硝态氮和硝态氮分解为氮分子的工序。
但是，这样的现有生物学硝化脱氮法存在下述问题：在硝化工序中需要大量的氧气，用于曝气的鼓风机等所需的电力成本高涨；在脱氮工序中需要添加大量甲醇等作为有机碳源，为此而导致药品成本高涨；以及由于使用异养脱氮微生物，污泥的产生量增多，导致残余污泥的处理成本增高；等等，从而存在运行成本高的问题。
因此，专利文献1提出了一种生物学除氮系统，该系统具有：对含有SS性有机物和氨态氮的对象处理液进行固液分离的固液分离机构、对所述固液分离机构所分离的分离污泥进行厌氧消化处理的厌氧消化槽、对所述厌氧消化槽的处理液进行亚硝酸化处理的亚硝酸化槽、以及将所述亚硝酸化槽的硝化液和固液分离机构的分离液混合来进行脱氮处理的脱氮槽。
该生物学除氮系统是通过厌氧氨氧化处理对硝化液和分离液进行脱氮的系统，所述硝化液如下获得：对含有SS性有机物和氨态氮的对象处理液进行固液分离，将所得到的分离污泥进行厌氧消化，然后通过厌氧消化而得到处理液，将该处理液进行亚硝酸化处理，从而得到硝化液；所述分离液是对所述对象处理液进行固液分离而得到的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-245689号公报
发明内容
发明要解决的课题
厌氧氨氧化处理是指如下的处理：在厌氧条件下通过自养脱氮微生物(自养脱氮菌)以氨态氮为电子供体、以亚硝态氮为电子受体，按下式所示，使1当量氨态氮和1.32当量亚硝态氮通过脱氮反应转化为氮分子。此时，产生0.26当量的硝酸。
NH4 ++1.32NO2 －+0.066HCO3 －+0.13H+→
1.02N2+0.26NO3 －+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O
在按照专利文献1所记载的生物学除氮系统对含有高浓度悬浮性有机物的废水进行处理时，在沉淀槽被分离的大量分离污泥经厌氧消化处理而产生高浓度的氨。所产生的氨在硝化槽中进行亚硝酸化，与沉淀槽的分离液一起在脱氮槽中进行厌氧氨氧化处理而脱氮。
但是，对于该生物学除氮系统而言，如果硝化槽内的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)增高，则氨氧化细菌的活性受到阻害而使亚硝酸化反应的效率降低。而且，未在硝化槽中亚硝酸化的大量氨态氮流入脱氮槽，结果在脱氮槽中对于亚硝态氮而言氨态氮变得过多，存在未处理完的氨泄漏的问题。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够比现有技术更有效地进行处理，进一步而言，即使是含有高浓度悬浮性有机物的废水，也能更有效地进行处理的含有悬浮性有机物废水的处理系统及处理方法。
解决课题的方法
为了实现以上目的，本发明的含有悬浮性有机物的废水的处理系统的第一特征构成如权利要求文件的权利要求1所记载，该含有悬浮性有机物的废水的处理系统具有：从含有悬浮性有机物的被处理水中分离悬浮性有机物的悬浮性有机物分离装置、对通过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、将所述污泥厌氧消化装置的消化液中所含的氨在好氧条件下氧化为亚硝酸的亚硝酸化装置、以及利用自养脱氮微生物将所述亚硝酸化装置的处理液中所含的氨在厌氧条件下氧化为氮气的自养脱氮装置，其中，所述处理系统具备第一输送路径，所述第一输送路径将在所述悬浮性有机物分离装置中除去了悬浮性有机物而得到的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液供给到所述亚硝酸化装置。
通过悬浮性有机物分离装置从被处理水中分离出的悬浮性有机物在污泥厌氧消化装置中被厌氧消化。通过厌氧消化而含有氨的消化液被导入亚硝酸化装置中并在好氧条件下被氧化成亚硝酸，再将含有氨和亚硝酸的处理液导入自养脱氮装置。在自养脱氮装置中，在厌氧条件下利用自养脱氮微生物并通过以处理液所含的氨态氮为电子供体、以亚硝态氮为电子受体的厌氧氨氧化处理来进行脱氮处理。在亚硝酸化装置中氨被氧化成亚硝酸时，如果亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)高于给定浓度，则氨氧化细菌的活性受到阻害而使亚硝酸化反应的效率降低，在后面的自养脱氮装置中脱氮处理效率降低。
但是，即使是这样的情况，由于在悬浮性有机物分离装置中除去了悬浮性有机物而得到的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液经由第一输送路径被供给于亚硝酸化装置，因此，亚硝酸化装置内硝化液的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)被调整为适宜氨的亚硝酸化处理的浓度，从而能够促进亚硝酸化反应。需要说明的是，按照这样的构成，不必准备使用了自来水等的其它稀释水供给装置就能够促进亚硝酸化反应，且不用进行特别的温度控制及pH控制。能够节约自来水、电力等能源成本及试剂成本。
本发明的含有悬浮性有机物的废水的处理系统的第二特征构成如权利要求2所记载，在所述第一特征构成的基础上，还具有第二输送路径，所述第二输送路径将所述悬浮性有机物分离装置的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液供给到所述自养脱氮装置。
在自养脱氮装置中，亚硝酸化装置的处理液中所含的氨在厌氧条件下通过自养脱氮微生物被氧化成氮气。但是，如果导入到自养脱氮装置中的处理液的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)增高，则厌氧氨氧化处理的处理效率降低。
但是，即使是这样的情况，在悬浮性有机物分离装置中除去了悬浮性有机物而得到的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液经由第二输送路径被供给于自养脱氮装置，因此，自养脱氮装置内的处理液被稀释，使得自养脱氮装置内的处理液的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)成为适宜厌氧氨氧化处理的浓度，从而能够促进厌氧氨氧化反应有效地进行。同样，按照这样的构成，不必准备使用了自来水等的其它稀释水供给装置。
本发明的含有悬浮性有机物的废水的处理系统的第三特征构成如权利要求3所记载，在所述第一或第二特征构成的基础上，还具有第三输送路径，所述第三输送路径将由所述自养脱氮装置处理后的脱氮液返送至所述自养脱氮装置。
即使是在由于投入所述分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液而使亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)无法稀释到合适值的情况下，由于在自养脱氮装置中被处理而使亚硝酸浓度得以降低的脱氮液经由第三输送路径被返送至自养脱氮装置，因此，自养脱氮装置内的处理液的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)能够进一步被稀释为适当的值。同样，按照这样的构成，不必准备使用了自来水等的其它稀释水供给装置。
本发明的含有悬浮性有机物的废水的处理系统的第四特征构成如权利要求4所记载，在所述第一或第二特征构成的基础上，还具有异养脱氮装置，在所述异养脱氮装置中，在厌氧条件下利用异养脱氮微生物将所述自养脱氮装置的脱氮液中所含的硝酸还原成氮气，并且该处理系统还具有第四输送路径，所述第四输送路径将所述异养脱氮装置中处理后的脱氮液返送至所述自养脱氮装置。
在自养脱氮处理装置中进行了厌氧氨氧化处理后的脱氮液中含有硝酸。通过将这样的脱氮液导入异养脱氮装置，脱氮液中所含的硝酸在厌氧条件下通过异养脱氮微生物被还原成氮气。在异养脱氮装置中处理后的脱氮液经由第四输送路径被返送至自养脱氮装置，因此，自养脱氮装置内的处理液的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)能够进一步被稀释为适当的值。
本发明的含有悬浮性有机物的废水的处理方法的第一特征构成如权利要求5所记载，所述含有悬浮性有机物的废水的处理方法包括进行下述处理：从含有悬浮性有机物的被处理水中分离出悬浮性有机物的悬浮性有机物分离处理、对通过所述悬浮性有机物分离处理而分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的污泥厌氧消化处理、将所述污泥厌氧消化处理得到的消化液中所含的氨在好氧条件下氧化为亚硝酸的亚硝酸化处理、以及利用自养脱氮微生物将所述亚硝酸化处理得到的处理液中所含的氨在厌氧条件下氧化为氮气的自养脱氮处理，其中，将在所述悬浮性有机物分离处理中除去了悬浮性有机物而得到的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液输送至所述亚硝酸化处理和所述自养脱氮处理，并对各处理工序中的游离亚硝酸浓度进行调节。
本发明的含有悬浮性有机物的废水的处理方法的第二特征构成如权利要求6所记载，所述含有悬浮性有机物废水的处理方法包括进行下述处理：从含有悬浮性有机物的被处理水中分离出悬浮性有机物的悬浮性有机物分离处理、对通过所述悬浮性有机物分离处理而分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的污泥厌氧消化处理、将所述污泥厌氧消化处理得到的消化液所含的氨在好氧条件下氧化为亚硝酸的亚硝酸化处理、利用自养脱氮微生物将所述亚硝酸化处理得到的处理液所含的氨在厌氧条件下氧化为氮气的自养脱氮处理，其中，将在所述悬浮性有机物分离处理中除去了悬浮性有机物而得到的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液输送至所述亚硝酸化处理，再将所述处理液或所述分离液与所述处理液两者输送至所述自养脱氮处理，并对各处理工序中的游离亚硝酸浓度进行调节。
本发明的含有悬浮性有机物的废水的处理方法的第三特征构成如权利要求7所记载，在所述第一或第二特征构成的基础上，所述亚硝酸化处理的工序将游离亚硝酸浓度调整为小于0.2ppm，所述自养脱氮处理的工序将游离亚硝酸浓度调整为小于0.08ppm。
通过将游离亚硝酸浓度调整为小于0.2ppm来进行亚硝酸化处理的工序，氨有效地被亚硝酸化。通过将游离亚硝酸浓度调整为小于0.08ppm来进行所述自养脱氮处理的工序，能够有效地进行厌氧氨氧化处理。也就是说，即使是含有高浓度悬浮性有机物的废水，也能够有效地除去氮。
发明的效果
如以上所说明，根据本发明，能够提供一种能够比现有技术更有效地进行处理，进一步而言，即使是含有高浓度悬浮性有机物的废水，也能够更有效地进行处理的含有悬浮性有机物的废水的处理系统及处理方法。
附图说明
图1(a)是本发明的处理系统的第一实施方式的说明图，图1(b)是使厌氧消化液的氨态氮浓度与亚硝态氮浓度为1:1.32地进行亚硝酸化时的游离亚硝酸浓度的说明图。
图2是本发明的处理系统的第二实施方式的说明图。
图3是本发明的处理系统的第三实施方式的说明图。
图4是本发明的处理系统的第四实施方式的说明图。
图5是本发明的处理系统的第五实施方式的说明图。
图6是本发明的处理系统的第六实施方式的说明图。
图7是本发明的处理系统的数值模拟的说明图。
图8是本发明的处理系统的数值模拟的说明图。
符号说明
10：悬浮性有机物分离装置
20：污泥厌氧消化装置
30：亚硝酸化装置
40：自养脱氮装置
50：异养脱氮装置
60：生物处理装置
R1：第一输送路径
R2：第二输送路径
R3：第三输送路径
R4：第四输送路径
R5：第五输送路径
具体实施方式
以下，对本发明的含有悬浮性有机物的废水的处理系统及处理方法的实施方式进行说明。
图1(a)示出了第一实施方式的含有悬浮性有机物的废水的处理系统。该处理系统是对含有悬浮性有机物的废水进行净化的系统，其具有悬浮性有机物分离装置10、污泥厌氧消化装置20、亚硝酸化装置30、自养脱氮装置40和第一输送路径R1。
在悬浮性有机物分离装置10中，被处理水中所含的悬浮性有机物被分离，在污泥厌氧消化装置20中，在悬浮性有机物分离装置10中被分离的悬浮性有机物被厌氧消化。
在亚硝酸化装置30中，污泥厌氧消化装置20的消化液中所含的氨在好氧条件下被氧化，在自养脱氮装置40中，亚硝酸化装置30的处理液中所含的氨和亚硝酸在厌氧条件下通过自养脱氮微生物被转化为氮气。然后，在悬浮性有机物分离装置10中除去了悬浮性有机物而得到的分离液经由第一输送路径R1供给于亚硝酸化处理装置30。
悬浮性有机物分离装置10可以由沉淀装置、凝聚沉淀装置、浮选分离装置、丝网装置、膜分离装置、旋流装置、螺旋压力机、倾析器等机械分离装置中的任意装置构成。另外，也可以由这些装置组合而构成。
悬浮性有机物分离装置10中从被处理水中分离的悬浮性有机物在污泥厌氧消化装置20中被厌氧消化，成为含有氨态氮的消化液。
投入亚硝酸化装置30的含有氨态氮的消化液在好氧条件下通过亚硝酸化菌进行亚硝酸化处理，氨态氮的一部分被氧化为亚硝态氮。
投入自养脱氮装置40的亚硝酸化装置30的处理液(即含有氨态氮和亚硝态氮的处理液)在厌氧条件下通过自养脱氮微生物以氨态氮为电子供体、以亚硝态氮为电子受体的厌氧氨氧化处理而脱氮。即，自养脱氮装置40为厌氧氨氧化处理装置。
自养脱氮微生物以浮游菌的形态保持在在自养脱氮装置40内，也可以以吸附于填充材料而成的生物膜的形式、或者以将自养脱氮微生物固定于固定化材料而形成的固定化载体的形式保持在自养脱氮装置40内。
采用使自养脱氮微生物吸附于填充材料的情况下，向自养脱氮装置40中填充的生物膜填充量在固定床式的情况下优选为20～80容积％。可以使用无纺布、塑料材料、海绵材料或多孔陶瓷等材质作为填充材料，可以采用板状、粒状或筒状等各种形状。
采用将自养脱氮微生物固定于固定化材料而成的固定化载体的情况下，自养脱氮微生物对固定化材料的固定化可以采用吸附固定化和包埋固定法两种方法。
采用吸附固定化的情况下，可以采用球状或筒状等形状的载体，以及带状材料、凝胶状材料或无纺布状材料等，优选采用易于吸附微生物的凹凸较多的材料作为载体。
采用包埋固定化的情况下，通常采用使作为固定化对象的微生物与作为载体的单体或预聚物混合后进行聚合，从而使微生物包埋固定的方法。
作为单体材料，优选利用丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪等，作为预聚物材料，优选利用聚乙二醇二丙烯酸酯或聚乙二醇甲基丙烯酸酯。如果采用与上述吸附固定同样的凹凸较多形状的固定化材料，则与被处理水的接触效率良好，可提高脱氮能力。
如上所述，在自养脱氮装置40中进行的厌氧氨氧化处理是使1当量氨态氮和1.32当量亚硝态氮经过脱氮反应而转化为氮分子的处理。因此，为了有效地进行厌氧氨氧化处理，优选在亚硝酸化装置30中以氨与亚硝酸的摩尔比为1:1.32的理想的方式进行亚硝酸化处理。
即，由于对高浓度悬浮性有机物进行消化处理而得到的消化液中含有高浓度的氨态氮，因此，亚硝酸化装置30内的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)有增高的倾向。
在硝化时，认为如果游离亚硝酸浓度(FNA)在0.2ppm以上，则所有的硝化细菌均受到阻害。根据Anthonisen等的计算式，游离亚硝酸浓度(FNA)如下式所示。即，游离亚硝酸浓度(FNA)由亚硝酸浓度、温度、pH决定。
[数学式1]
FNA = 47 14 × [ NO 2 - - N ] e [ - 2300 / ( 273 + T ) ] × 10 pH
图1(b)示出的是使厌氧消化液的氨态氮浓度与亚硝态氮浓度为1:1.32进行亚硝酸化时基于上式对游离亚硝酸浓度进行计算而得到的值。
在厌氧消化液的氨态氮浓度为1000ppm时，进行亚硝酸化使亚硝态氮的浓度为570ppm。此时，如果pH为4.7、水温为30℃，则游离亚硝酸浓度为0.151ppm，不会对亚硝酸化产生阻碍。但是，pH降低至7.2时，游离亚硝酸浓度为0.239ppm，变为对亚硝酸化产生阻碍的浓度。
以往，为了使pH上升要添加碱剂，但是根据第一实施方式的处理系统，分离液经由第一输送路径R1供给于亚硝酸化处理装置30，使亚硝态氮浓度稀释为470ppm左右，由此，能够使游离亚硝酸浓度达到对亚硝酸化不产生阻碍的水平。
水温为15℃时游离亚硝酸浓度为0.224ppm，可以通过稀释使亚硝态氮浓度为500ppm左右而不是提高水温来保持亚硝酸化的良好状态。
厌氧消化液的氨态氮浓度为2000ppm时，pH为7.4、在水温为30℃的状态下游离亚硝酸浓度为0.302ppm。此时，如果将pH调节为7.6、或者将水温调节为48℃，则能够控制游离亚硝酸浓度小于0.2ppm，但是为此需要大量的碱剂或者为了升温需要极大的能量。而根据第一实施方式的处理系统，通过使亚硝态氮浓度稀释为740ppm左右，能够使游离亚硝酸浓度达到对亚硝酸化不产生阻碍的水平。
这样，将分离液经由第一输送路径R1供给于亚硝酸化装置30，对亚硝酸化装置30内的消化液进行稀释，由此，能够将亚硝酸化装置30内消化液的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)调整为适合氨的亚硝酸化的浓度。
图1(a)所说明的是经由第一输送路径R1供给于亚硝酸化装置30的稀释液为在悬浮性有机物分离装置10中除去了悬浮性有机物而得到的分离液的实例，但在具备利用好氧微生物对该分离液进行生物处理的生物处理装置的情况下，也可以以对该分离液进行了生物处理而得到的处理液作为稀释液来代替该分离液供给于亚硝酸化装置30。关于该实施方式，将在后面详细叙述。
在亚硝酸化装置30中，能够有效地进行氨的亚硝酸化而不使氨氧化细菌受到阻害，在亚硝酸化装置30中氨能够充分地进行亚硝酸化。
亚硝酸化装置30的处理液在自养脱氮装置40中有效地进行氨氧化处理而被脱氮处理。所述消化液的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)的调整时，由于由所述分离液或对所述分离液进行了生物处理而得到的处理液构成，因此不必准备自来水等的其它稀释水供给装置。能够节约使亚硝酸化反应有效进行的温度控制或pH控制所需的电力成本或试剂成本。
根据上述构成，实行了如下的含有悬浮性有机物的废水的处理方法，该处理方法进行如下处理：从含有悬浮性有机物的被处理水中分离出悬浮性有机物的悬浮性有机物分离处理、对通过所述悬浮性有机物分离处理而分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的污泥厌氧消化处理、将所述污泥厌氧消化处理的消化液中所含的氨在好氧条件下氧化为亚硝酸的亚硝酸化处理、以及利用自养脱氮微生物将所述亚硝酸化处理的处理液中所含的氨在厌氧条件下氧化为氮气的自养脱氮处理，其中，将由悬浮性有机物分离除去了悬浮性有机物的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液输送至亚硝酸化处理，并对亚硝酸化工序中的游离亚硝酸浓度进行调节。
图2示出了第二实施方式的处理系统。该处理系统在上述第一实施方式的处理系统的基础上，还具备将所述分离液供给于自养脱氮装置40的第二输送路径R2。
如上所述，在自养脱氮装置40中，对于亚硝酸化装置30的处理液，在厌氧条件下利用自养脱氮微生物以氨态氮为电子供体、以亚硝态氮为电子受体的厌氧氨氧化处理来进行脱氮。此时，如果自养脱氮装置40内的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)增高，则厌氧氨氧化处理的效率降低。
通过将分离液经第二输送路径R2供给于自养脱氮装置40，自养脱氮装置40内的处理液被稀释，处理液的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)被调整为适宜厌氧氨氧化处理的浓度。由此，能够在自养脱氮装置40中有效地进行厌氧氨氧化处理。由于是使用分离液进行亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)的调节的构成，所以不必准备自来水等的其它稀释水供给装置。
即，实行如下的含有悬浮性有机物的废水的处理方法，该处理方法进行如下处理：从含有悬浮性有机物的被处理水中分离出悬浮性有机物的悬浮性有机物分离处理、对通过所述悬浮性有机物分离处理而分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的污泥厌氧消化处理、将所述污泥厌氧消化处理的消化液中所含的氨在好氧条件下氧化为亚硝酸的亚硝酸化处理、以及利用自养脱氮微生物将所述亚硝酸化处理的处理液中所含的氨在厌氧条件下氧化为氮气的自养脱氮处理，其中，在悬浮性有机物分离中除去了悬浮性有机物而得到的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液输送至亚硝酸化处理和自养脱氮处理，并对各处理工序中的游离亚硝酸浓度进行调节。
需要说明的是，在亚硝酸化处理工序中，将游离亚硝酸浓度调整为小于0.2ppm，在自养脱氮处理工序中，优选将游离亚硝酸浓度调节为小于0.08ppm，更优选调整为小于0.06ppm。在亚硝酸化处理工序中，通过使游离亚硝酸浓度调整为小于0.2ppm，使氨有效地亚硝酸化。在自养脱氮处理工序中，通过使游离亚硝酸浓度调整为小于0.08ppm，使厌氧氨氧化处理有效地进行。总之，即使是含有高浓度悬浮性有机物的废水，也能有效地除氮。
图3示出了第三实施方式的处理系统。该处理系统在上述第二实施方式的处理系统的基础上，还具备将由自养脱氮装置40处理得到的脱氮液返送至自养脱氮装置40的第三输送路径R3。需要说明的是，第二输送路径R2并不是必须要具备的。
仅经由第一输送路径R1和第二输送路径R2供给所述分离液时，有时对自养脱氮装置40内的处理液的稀释不够充分。即使在这种情况下，通过经由第三输送路径R3将由自养脱氮装置40处理得到的脱氮液返送至自养脱氮装置40，能够对自养脱氮装置40内的处理液进行进一步稀释。因此，即使不从系统外向自养脱氮装置40供给用于稀释的水，也能够可靠地调节自养脱氮装置40内处理液的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)。
需要说明的是，向由自养脱氮装置40处理得到的脱氮液中加入硝酸，未处理的亚硝酸及氨残留下来。自养脱氮装置40具有测定亚硝酸根离子、铵离子的传感器，优选根据残留的亚硝酸、氨来调整返送的量，以满足从自养脱氮装置40向系统外排放的脱氮液的排放标准。
即，实行如下的含有悬浮性有机物的废水的处理方法，该处理方法进行如下处理：从含有悬浮性有机物的被处理水中分离出悬浮性有机物的悬浮性有机物分离处理、对通过所述悬浮性有机物分离处理而分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的污泥厌氧消化处理、将所述污泥厌氧消化处理的消化液中所含的氨在好氧条件下氧化为亚硝酸的亚硝酸化处理、以及利用自养脱氮微生物将所述亚硝酸化处理的处理液中所含的氨在厌氧条件下氧化为氮气的自养脱氮处理，其中，将在悬浮性有机物分离处理中除去了悬浮性有机物的分离液供给于亚硝酸化处理，再将所述处理液或所述分离液与所述处理液两者输送至所述自养脱氮处理，并对各处理工序中的游离亚硝酸浓度进行调节。
图4示出了第四实施方式的处理系统。该处理系统在上述第二实施方式的处理系统基础上，还具备利用异养脱氮微生物将在自养脱氮装置40的脱氮液中所含的硝酸在厌氧条件下还原为氮气的异养脱氮装置50，并具有将由异养脱氮装置50处理得到的脱氮液返送至自养脱氮装置40的第四输送路径R4。需要说明的是，还可以具备将悬浮性有机物分离装置10的分离液供给于异养脱氮装置50的第五输送路径R5。另外，第二输送路径R2并不是必须要具备的。
在异养脱氮装置50中，利用异养脱氮微生物以厌氧氨氧化处理时产生的硝态氮为电子受体、以分离液中溶解的有机物等为电子供体进行脱氮反应，由此，能够减少从自养脱氮装置40排放到系统外的硝酸量及有机物量。
其中，理想的情况是在亚硝酸化装置30中使氨与亚硝酸的摩尔比调节为1:1.32，但由于在后面的异养脱氮装置50的厌氧氨氧化反应中剩余的亚硝酸能够通过异养脱氮微生物而进行脱氮处理，因此，只要将亚硝酸化装置30中亚硝酸调节为与氨的摩尔比大于1.32即可。根据情况，也可以将硝化进行至硝酸。但是，为了有效脱氮及降低硝化所需的氧量，优选在亚硝酸化装置30中将氨∶亚硝酸调节为1:1.32～1.5的程度。
通过将在异养脱氮装置50中进行了脱氮处理的脱氮液经由第四输送路径R4返送至自养脱氮装置40，能够进一步稀释自养脱氮装置40内的处理液。因此，能够可靠地调节自养脱氮装置40内处理液的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)。
需要说明的是，在异养脱氮装置50中投入了异养脱氮微生物，并保持厌氧气体氛围。异养脱氮装置50中异养脱氮微生物的保持形态可以采用与第一实施方式的处理系统中所说明的自养脱氮装置40内自养脱氮微生物相同的保持形态。在自养脱氮装置40中处理而得到的脱氮液中所含的有机物不足时，将悬浮性有机物分离装置10的分离液经由第五输送路径R5供给于异养脱氮装置50，由此能够补充不足的有机物。
所述第一至第四实施方式的处理系统所说明的构成是将在悬浮性有机物分离装置10中除去了悬浮性有机物而得到的分离液经由第一输送路径R1供给于亚硝酸化装置30，或者经由第二输送路径R2供给于厌氧氨氧化装置40的构成，但是经由各输送路径R1、R2供给的稀释液并不限于该分离液，也可以以对该分离液进行生物处理而降低了有机物浓度的处理液作为稀释液。
图5示出了第五实施方式的处理系统。该处理系统在上述第二实施方式的处理系统基础上，还具备将悬浮性有机物分离装置10的分离液进行生物处理的生物处理装置60，形成将该生物处理后的处理液供给于亚硝酸化装置30的结构。需要说明的是，第一、第三或第四实施方式的处理系统都可以采用同样的构成。
如果悬浮性有机物分离装置10的分离液中所含的BOD成分较多，则亚硝酸化装置30及自养脱氮装置40内的异养细菌转为优势，存在亚硝酸化或厌氧氨氧化处理效率降低的担忧。通过使用生物处理装置60适当地除去分离液中所含的BOD，能够解决这个问题。另外，生物处理装置60可以举出曝气槽。
图6示出了第六实施方式的处理系统。该处理系统在上述第一实施方式的处理系统的污泥厌氧消化装置20中进一步具有液态有机废弃物流入的结构，该液态有机废弃物从与悬浮性有机物分离装置10所供给的悬浮性有机物不同的路径流入。该液态有机废弃物优选食品废弃物、排水处理所产生的污泥、家畜粪尿等。第二至第五实施方式的处理系统也可以采用同样的构成。
根据上述第一至第五实施方式所示的本发明的含有悬浮性有机物的废水的处理系统及处理方法，从系统外向污泥厌氧消化装置投入液态有机废弃物，即使氨产生量增加，由于能够通过在悬浮性有机物分离装置中除去了悬浮性有机物而得到的分离液来调整亚硝酸化装置内的亚硝酸浓度(游离亚硝酸浓度)，因此能够通过后面的厌氧氨氧化处理更有效地除氮。
以下，就对本发明的处理系统进行数值模拟的结果进行说明。
图7示出了对图2中所说明的第二实施方式的处理系统进行数值模拟的结果。该处理系统中，流入200m3/d的被处理水。悬浮性有机物分离装置10将被处理水中所含的10m3/d的悬浮性有机物分离。需要说明的是，为了方便起见，悬浮性有机物分离装置10的190m3/d的分离液中的氨态氮和亚硝态氮的浓度分别设为0ppm。
由悬浮性有机物分离装置10分离出的悬浮性有机物在污泥厌氧消化装置20中进行厌氧消化。其消化液中含有5000ppm的氨态氮。
亚硝酸化装置30在温度30℃、pH7.4下保持好氧性条件，对污泥厌氧消化装置20的厌氧消化液中所含的氨进行亚硝酸化，使氨和亚硝酸的摩尔比为1:1.3。因此，5000ppm的氨态氮直接进行亚硝酸化而转变成2160ppm的氨态氮和2840ppm的亚硝态氮。此时，游离氨浓度为53.8ppm，游离亚硝酸浓度为0.75ppm。
需要说明的是，游离氨浓度可以采用如下方法求得：通过隔膜式离子电极法等测定被处理水的铵离子浓度，并如下述数学式2所示，按照由温度、pH的关系算出的Anthonisen等的计算式求得。
[数学式2]
FA = 17 14 × [ NH 4 + - N ] 10 pH e [ 6334 / ( 273 + T ) ] × 10 pH
该游离亚硝酸浓度的0.75ppm的值，超出了如上所述的被认为全部硝化细菌受到阻害的0.2ppm的游离亚硝酸浓度，成为阻碍氨的亚硝酸化的浓度。
因此，将由悬浮性有机物分离装置10分离出的190m3/d分离液中的45m3/d经由第一输送路径R1供给于亚硝酸化装置30。即，将污泥厌氧消化装置20中的10m3/d的消化液用45m3/d的分离液稀释至5.5倍。于是，含有5000ppm氨态氮的污泥厌氧消化装置20的消化液被稀释到其氨态氮为900ppm。
稀释后的消化液中所含的900ppm氨态氮在亚硝酸化装置30中被亚硝酸化，成为390ppm的氨态氮和510ppm的亚硝态氮。此时，游离氨浓度为9.7ppm，游离亚硝酸浓度为0.13ppm。如此，通过经由第一输送路径R1将分离液供给于亚硝酸化装置30，能够使游离亚硝酸浓度成为对亚硝酸化没有阻碍的0.2ppm以下的水平。
需要说明的是，10m3/d的污泥厌氧消化装置20的消化液用30m3/d的分离液稀释至4倍时，稀释后的消化液所含的氨态氮为1250ppm。将该稀释后的消化液在亚硝酸化装置30中进行亚硝酸化时，成为543ppm的氨态氮和707ppm的亚硝态氮。此时，游离亚硝酸浓度为0.19ppm。即，通过将消化液稀释4倍而实现了游离亚硝酸浓度小于0.2ppm。
然而，由于游离氨浓度为13.5ppm，为了实现游离氨浓度在被认为硝酸菌选择性地受到阻碍的0.1～10ppm，将10m3/d的污泥厌氧消化装置20的消化液用45m3/d的分离液稀释至5.5倍。这样，进行消化液的稀释使得游离亚硝酸浓度小于0.2ppm，但更优选进一步稀释使得游离氨的浓度在0.1～10ppm范围内。
自养脱氮装置40在温度30℃、pH7.4下保持好氧性条件，通过厌氧氨氧化处理对亚硝酸化装置30的处理液进行脱氮。如上所述，亚硝酸化装置30的处理液的游离亚硝酸浓度为0.13ppm。该0.13ppm的游离亚硝酸浓度超出了作为有效进行厌氧氨氧化处理条件的0.08ppm的游离亚硝酸浓度，在这样的情况下会使厌氧氨氧化处理的效率降低。
因此，将由悬浮性有机物分离装置10分离的分离液的剩余135m3/d中的85m3/d经由第二输送路径R2供给于自养脱氮装置40。即，用85m3/d的分离液将亚硝酸化装置30的55m3/d的消化液稀释至约2.55倍。于是，含有510ppm亚硝态氮的亚硝酸化装置30的处理液的亚硝态氮被稀释到200ppm。此时，游离亚硝酸浓度为0.053ppm，小于有效进行厌氧氨氧化处理条件的0.08ppm。需要说明的是，稀释1.7倍使亚硝态氮为300ppm，此时，游离亚硝酸浓度为0.079ppm，小于0.08ppm，但稀释为能够有效进行处理的小于0.06ppm。
图8示出了对图3所说明的第三实施方式的处理系统进行数值模拟的结果。该处理系统为图3所说明的第三实施方式的处理系统。该处理系统有200m3/d的被处理水流入。悬浮性有机物分离装置10将被处理水中所含的20m3/d的悬浮性有机物分离。需要说明的是，为了方便起见，悬浮性有机物分离装置10的180m3/d的分离液中的氨态氮和亚硝态氮的浓度分别设为0ppm。
由悬浮性有机物分离装置10分离出的悬浮性有机物在污泥厌氧消化装置20中进行厌氧消化。其消化液中含有5000ppm的氨态氮。
亚硝酸化装置30在温度30℃、pH7.4下保持好氧性条件，对污泥厌氧消化装置20的厌氧消化液中所含的氨进行亚硝酸化，使氨和亚硝酸的摩尔比为1:1.3。因此，5000ppm的氨态氮进行亚硝酸化而转变成2160ppm的氨态氮和2840ppm的亚硝态氮。此时，游离氨的浓度为53.8ppm，游离亚硝酸浓度为0.75ppm。
该游离亚硝酸浓度的0.75ppm的值超出了如上所述的被认为全部硝化细菌受到阻害的0.2ppm的游离亚硝酸浓度，成为阻碍氨的亚硝酸化的浓度。
因此，将由悬浮性有机物分离装置10分离出的180m3/d分离液中的90m3/d经由第一输送路径R1供给于亚硝酸化装置30。即，将污泥厌氧消化装置20中的20m3/d的消化液用90m3/d的分离液稀释至5.5倍。于是，污泥厌氧消化装置20的消化液的氨态氮由5000ppm被稀释为900ppm。
稀释后的消化液所含的900ppm氨态氮在亚硝酸化装置30中被亚硝酸化，成为390ppm的氨态氮和510ppm的亚硝态氮。此时，游离氨浓度为9.7ppm，游离亚硝酸浓度为0.13ppm。如此，通过经由第一输送路径R1将分离液供给于亚硝酸化装置30，能够使游离亚硝酸浓度成为对亚硝酸化没有阻碍的0.2ppm以下的水平。
自养脱氮装置40在温度30℃、pH7.4下保持好氧性条件，通过厌氧氨氧化处理对亚硝酸化装置30的处理液进行脱氮。如上所述，亚硝酸化装置30的处理液的游离亚硝酸浓度为0.13ppm。该0.13ppm的游离亚硝酸浓度超出了作为有效进行厌氧氨氧化处理条件的0.06ppm的游离亚硝酸浓度，在这样的情况下会使厌氧氨氧化处理的效率降低。
将亚硝酸化装置30的处理液的亚硝态氮由510ppm稀释到200ppm时，此时游离亚硝酸浓度为0.053ppm，可以实现作为有效进行厌氧氨氧化处理条件的小于0.06ppm。为此，必须将110m3/d的亚硝酸化装置30的处理液稀释至约2.55倍。因此，为了处理液的稀释需要170m3/d的分离液。然而，悬浮性有机物分离装置10所分离的分离液只有90m3/d。
因此，将由悬浮性有机物分离装置10分离出的分离液剩余的90m3/d经由第二输送路径R2供给于自养脱氮装置40，同时将自养脱氮装置40的脱氮液中的80m3/d经由第三输送路径R3返送至自养脱氮装置40。
由此，能够用经由第一输送路径R1所供给的90m3/d的分离液和第三输送路径R3所供给的80m3/d的脱氮液将亚硝酸化装置30的110m3/d的处理液稀释至约2.55倍。于是，亚硝酸化装置30的处理液的亚硝态氮能够由510ppm被稀释为200ppm。此时游离亚硝酸浓度为0.053ppm，满足作为有效进行厌氧氨氧化处理条件的小于0.06ppm。
需要说明的是，在此针对用经由第一输送路径R1所供给的90m3/d的分离液和第三输送路径R3所供给的80m3/d的脱氮液将亚硝酸化装置30的110m3/d的处理液稀释至约2.55倍的情况进行了说明，但亚硝酸化装置30的处理液的稀释所使用的分离液与脱氮液的配比是任意的，例如，也可以仅用经由第三输送路径R3所供给的170m3/d的脱氮液的组合对于110m3/d的亚硝酸化装置30的处理液进行稀释，而不使用分离液。另外，如第四实施方式的处理系统那样，对于自养脱氮装置40的后段具备异养脱氮装置50的处理系统而言，在对亚硝酸化装置30的处理液稀释时也可以使用异养脱氮装置50的脱氮液。
上述的实施方式均是本发明的一例，本发明并不限定于该记载，可以在能够发挥本发明的作用效果的范围内适当设计各部分的具体构成。

Claims (7)

1.一种含有悬浮性有机物的废水的处理系统，其具有：
从含有悬浮性有机物的被处理水中分离悬浮性有机物的悬浮性有机物分离装置、
对通过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、
将所述污泥厌氧消化装置的消化液中所含的氨在好氧条件下氧化为亚硝酸的亚硝酸化装置、以及
利用自养脱氮微生物将所述亚硝酸化装置的处理液中所含的氨在厌氧条件下氧化为氮气的自养脱氮装置，
该处理系统还具备第一输送路径，所述第一输送路径将在所述悬浮性有机物分离装置中除去了悬浮性有机物而得到的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液供给于所述亚硝酸化装置。
2.根据权利要求1所述的含有悬浮性有机物的废水的处理系统，其具备第二输送路径，所述第二输送路径将所述悬浮性有机物分离装置的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液供给于所述自养脱氮装置。
3.根据权利要求1或2所述的含有悬浮性有机物的废水的处理系统，其具备第三输送路径，所述第三输送路径将由所述自养脱氮装置处理后的脱氮液返送至所述自养脱氮装置。
4.根据权利要求1或2所述的含有悬浮性有机物的废水的处理系统，其具备异养脱氮装置，所述异养脱氮装置利用异养脱氮微生物将所述自养脱氮处理装置的脱氮液中所含的硝酸在厌氧条件下还原为氮气，该处理系统还具备第四输送路径，所述第四输送路径将由所述异养脱氮装置处理后的脱氮液返送至所述自养脱氮装置。
5.一种含有悬浮性有机物的废水的处理方法，该方法包括进行下述处理：
从含有悬浮性有机物的被处理水中分离出悬浮性有机物的悬浮性有机物分离处理、
对通过所述悬浮性有机物分离处理而分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的污泥厌氧消化处理、
将所述污泥厌氧消化处理得到的消化液中所含的氨在好氧条件下氧化为亚硝酸的亚硝酸化处理、以及
利用自养脱氮微生物将所述亚硝酸化处理得到的处理液中所含的氨在厌氧条件下氧化为氮气的自养脱氮处理，其中，
将由所述悬浮性有机物分离处理除去了悬浮性有机物而得到的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液输送至所述亚硝酸化处理和所述自养脱氮处理，并对各处理工序中的游离亚硝酸浓度进行调节。
6.一种含有悬浮性有机物的废水的处理方法，该方法包括进行如下处理：
从含有悬浮性有机物的被处理水中分离出悬浮性有机物的悬浮性有机物分离处理、
对通过所述悬浮性有机物分离处理而分离出的悬浮性有机物进行厌氧消化的污泥厌氧消化处理、
将所述污泥厌氧消化处理得到的消化液中所含的氨在好氧条件下氧化为亚硝酸的亚硝酸化处理、以及
利用自养脱氮微生物将所述亚硝酸化处理得到的处理液中所含的氨在厌氧条件下氧化为氮气的自养脱氮处理，其中，
将在所述悬浮性有机物分离处理中除去了悬浮性有机物而得到的分离液或对该分离液进行了生物处理而得到的处理液输送至所述亚硝酸化处理，再将所述处理液或所述分离液与所述处理液两者输送至所述自养脱氮处理，并对各处理工序中的游离亚硝酸浓度进行调节。
7.根据权利要求5或6所述的含有悬浮性有机物的废水的处理方法，其中，所述亚硝酸化处理工序中，将游离亚硝酸浓度调整为小于0.2ppm，所述自养脱氮处理工序中，将游离亚硝酸浓度调整为小于0.08ppm。
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