CN104321285A - 废水处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的废水处理系统和方法具备厌氧区域、无氧区域和好氧区域，在厌氧区域供给未通过最初沉淀池的废水，即未将废水中包含的小尺寸且小比重的固态物作为生污泥分离而维持原状包含着的废水，无氧区域和好氧区域通过将分隔壁的开口部作为流道而连通，由此连续地形成，将送返污泥率维持在30～60％，将活性污泥MLSS浓度维持在2600mg/升以上且小于5000mg/升，将芽孢杆菌属细菌的浓度维持在10⁸～10¹⁰个/毫升。

Description

废水处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及将污水、生活废水、粪尿、工业废水等废水进行生物学上的脱氮、脱磷的高度废水处理系统及其处理方法，特别涉及在标准活性污泥法的废水处理设备中利用芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥而发展成高度处理的废水处理系统及其处理方法。

背景技术

一直以来，作为将污水、生活废水、粪尿、工业废水等废水进行生物学上的处理的方法，主要有使好氧性微生物浮游滞留而处理污水的浮游生物法、和使包含多样的微生物的生物膜成长而处理污水的生物膜法。另外，作为前者的浮游生物法的代表性的方法，已知标准活性污泥法、氧化沟(OD)法、膜分离活性污泥法等，它们之中使用的是各不相同的系统构成和处理方法。

应用标准活性污泥法的废水处理系统如图4所示，基本上由最初沉淀池101、反应槽102和最终沉淀池103构成。并且，依据标准活性污泥法，在最初沉淀池101中，从经过流道111供给的废水中分离生污泥141后，在反应槽102中，对经过流道112供给的废水通过曝气、充气而使氧溶解的同时进行搅拌混合，在此之中使主要由好氧性微生物构成的活性污泥浮游滞留后，在经过流道113供给的最终沉淀池103中使活性污泥沉淀，将上层清夜的水作为排放水经过流道114流出。反应槽102有时也称为曝气槽、反应槽、充气槽、生物处理槽等，曝气时间为6～8小时。在最终沉淀池103中沉淀的活性污泥的一部分作为送返污泥142，经过流道115再次返回反应槽102，残余作为剩余污泥143，经过流道117在机械浓缩设备105中浓缩。并且，在最初沉淀池101中分离的生污泥141经过流道116而在重力浓缩设备104中浓缩后，与在机械浓缩设备105中浓缩的剩余污泥143在混合槽106中混合并输送至脱水设备107中。

另一方面，作为以氮和磷的除去为目的的高度处理，已知厌氧、无氧、好氧法(A20法)。其是如下的方法，即，将反应槽按照厌氧槽、无氧槽、好氧槽的顺序配置，使废水和送返污泥流入厌氧槽的同时，使好氧槽内的硝化液循环至无氧槽的方法。

此外，芽孢杆菌属细菌是如下的高机能微生物，其具有特异地除去使废水处理设施的电力机械设备腐蚀、劣化，带来工作环境的恶化等的同时，阻碍被称为生物的能量货币的三磷酸腺苷(ATP)的代谢，经常减弱微生物的活性而使污水处理等不稳定的硫化氢等的能力；酶活性强而使生物化学上难分解性有机物质(BOD)可溶化的能力；蛋白质、淀粉等的优异的分解能力；以及除氮能力，另外，由于细胞壁被粘着物质覆盖，因此具备促进最终沉淀池中的固液分离等的优异能力。此外，通常的活性污泥随着水温的降低而活性能力降低，有时使反应槽中的除氮能力、最终沉淀池中的固液分离降低，与此相对，芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥在低温时也具有稳定的处理能力。并且，芽孢杆菌属细菌是好氧性和通性厌氧性的两性的菌体，因此不仅在好氧槽中，在厌氧槽中也能够因发酵能而增殖，并将氨性氮等同化，因此使经过流道114而流出的排放水的氨性氮的排出浓度显著降低。

通过将这些标准活性污泥法、厌氧-无氧-好氧法和芽孢杆菌属细菌组合，提出了如下的废水处理方法，没有必要分别单独独立地准备厌氧槽、无氧槽、好氧槽等，即使是现有的排水处理设备也能够对其不加以大的改变而实施，脱氮、脱磷等废水处理能力优异，还能够实现运转成本的降低(例如，参照专利文献1)。

在该专利文献1中，公开了连续地形成厌氧区域和好氧区域；以及将在反应槽内配备的活性污泥的浓度(MLSS)管理在2000～2500mg/升，该活性污泥中的芽孢杆菌属细菌的浓度提高至10^8～10个/毫升，在保持在该高浓度的状态下进行废水处理。

另外，在基于厌氧-无氧-好氧法的有机性排水的生物处理方法中，提出了能够大幅抑制剩余污泥的生成本身的有机性排水的处理方法(例如，参照专利文献2)。

在该专利文献2中公开了使包含厌氧槽、无氧槽、好氧槽的生物处理槽内的污泥成为芽孢杆菌属细菌为优势种的污泥；以及生物处理槽的厌氧槽、无氧槽、好氧槽内的污泥浓度维持在约4000～20000mg/升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－131773号公报

专利文献2：日本特开2007－105630号公报

发明所要解决的课题

通常，废水中包含的固态物按照从大到小的顺序，在孔隙宽度从50mm至1mm左右的狭缝状或网孔状的筛、分离砂石等的沉砂槽、以及使残余的固态物沉淀作为生污泥分离的最初沉淀池中除去。根据废水中包含的固态物的种类和量，有时省略沉砂槽。

标准活性污泥法如图4所示，具备最初沉淀池101和最终沉淀池103，需要处理在最初沉淀池101中分离的生污泥141和在最终沉淀池103中分离的剩余污泥143这两个系统的污泥，因此运行维持管理变得复杂。另外，由在最初沉淀池101中进行固液分离中的生污泥141；经过流道116后送至脱水设备107的生污泥141；在流道112、反应槽102和流道113中流动中的废水；在流道115中流动中的送返污泥142；在最终沉淀池103中进行固液分离中的活性污泥；以及经过流道117后送至脱水设备107的剩余污泥143产生的硫化氢等具有恶臭的腐蚀性气体带来工作环境的恶化和邻接地的环境恶化，招致电力机械设备的劣化，对于这些气体的对策通常是，利用生物除臭塔等的气相下的对症疗法性的方案，因此成本变高。

在专利文献1中公开的废水处理方法中，在组合标准活性污泥法与厌氧-无氧-好氧法的基础上，使用包含高浓度优势化地保持的芽孢杆菌属细菌的活性污泥分解废水，从而完成了剩余污泥的除去臭气。即，在以上列举的6个腐蚀性气体的产生源中，对图4的在流道112、反应槽102和流道113中流动中的废水；在流道115中流动中的送返污泥142；在最终沉淀池103中进行固液分离中的活性污泥；以及经过流道117后送至脱水设备107的剩余污泥143这4个产生源完成了除去臭气。另外，不仅最终沉淀池中沉淀的活性污泥的一部分送返至反应槽，而且残余的一部分也送返至最初沉淀池，因此，根据送返污泥中包含的芽孢杆菌属细菌的效果，可以期待抑制从图4的在最初沉淀池101中进行固液分离中的生污泥141、以及经过流道116后送至脱水设备107的生污泥141这剩余2个产生源的恶臭发生。但是存在以下问题，在因芽孢杆菌属细菌的浓度降低等理由而不能够充分抑制来自生污泥的恶臭发生时，需要对该剩余的2个产生源像以往那样实施气相下的对症疗法性的恶臭对策。另外，存在需要处理生污泥141和剩余污泥143这两个系统的污泥的问题。

在专利文献2中公开的废水处理方法中，根据上述那样的组合和芽孢杆菌属细菌的效果，完成了剩余污泥的产生量削减。但是存在以下问题，在沉淀槽、筛等前处理设备中除去的砂、固态物等夹杂物中，特别需要对沉淀槽中除去的夹杂物实施恶臭对策。另外，存在需要处理从该沉淀槽中除去的夹杂物产生的生污泥和剩余污泥这两个系统的污泥的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供如下的废水处理系统及其处理方法，其能消除上述现有技术的问题点，在标准活性污泥法的废水处理设备中利用芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥而发展成高度处理，废除最初沉淀池而使浓缩脱水的污泥成为仅为剩余污泥的单系统，包含芽孢杆菌属细菌的活性污泥在反应槽中分解包含生污泥部分的污泥在内的废水，从而能够除去由生污泥部分产生的硫化氢等具有恶臭的腐蚀性气体，因此不需要实施气相下的对症疗法性的恶臭对策，能够切实地谋求电力机械设备等的长寿命化的同时，还能够切实地改善工作环境，生污泥部分的污泥不在最初沉淀池中分离，在包含于废水中的状态下经过反应槽而分解，由此被减量化，因此系统整体的污泥产生量相比以往为85～90％，能够削减10～15％，不需要重力浓缩设备104、混合槽106和它们的相关管道，其结果是污泥处理的设备配置变得非常地简单且紧凑，因此能够削减系统整体的包括初始成本、维护成本、以及使用电能和脱水滤饼的处置费用等运行成本。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明人反复潜心研究的结果发现，首先，如图5所示，构想将最终沉淀池103中沉淀的活性污泥的一部分作为送返污泥142经过流道115、115a送返至反应槽102，不仅如此，将残余的全部经过流道115、115b送返至最初沉淀池101，由此消除剩余污泥，将浓缩脱水的污泥在最初沉淀池101中分离，而成为经过流道116的仅混合污泥144的单系统，能够除去由上述剩余的2个产生源，即，在最初沉淀池101中进行固液分离中的生污泥141、以及经过流道116后送至脱水设备107的生污泥141产生的硫化氢等具有恶臭的腐蚀性气体，但是发现该混合污泥144是仅将图4所示的现有的废水处理系统中的生污泥141和剩余污泥143混合的产物，剩余污泥143在包含于废水中的状态下经过反应槽102而分解，由此被减量化，相对于此，生污泥141在流入反应槽102之前在最初沉淀池101被分离，结果相对于生污泥的分离时(流入反应槽102之前)的污泥量而言，浓缩脱水时的污泥量未被削减，因此相对于图4的构成，即使按照图5那样使浓缩脱水的污泥成为单系统，也不能够削减系统整体的污泥产生量。

因此，本发明人进一步反复潜心研究的结果发现，按照专利文献1那样，连续地形成无氧区域和好氧区域的同时，为了强化芽孢杆菌属细菌的能力，将反应槽2所具备的活性污泥的MLSS浓度相比于专利文献1中记载的2000～2500mg/升进一步提高，并低于专利文献2中记载的约4000～20000mg/升，维持管理在2600mg/升以上且小于5000mg/升的MLSS浓度，更优选维持管理在3000mg/升以上且小于4000mg/升的MLSS浓度，与此同时，将厌氧区域与无氧区域的合计滞留时间相对于好氧区域的滞留时间的比率维持管理在1.0～2.0的范围内，更优选维持管理在1.1～1.9的范围内，由此能够废除最初沉淀池。此外，发现如上所述在图5的构成中，相对于生污泥的分离时(流入反应槽102前)的污泥量而言，浓缩脱水时的污泥量未被削减，因此未能够削减生污泥量自身，与此相对，通过废除最初沉淀池而消除生污泥，使浓缩脱水的污泥仅为在最终沉淀池中分离的剩余污泥的单系统，由此，生污泥部分的污泥不在最初沉淀池101中分离，在包含于废水中的状态下经过反应槽102而分解，由此被减量化，因此能够削减生污泥部分的剩余污泥量，能够削减系统整体的污泥产生量，能够提供可达成上述目的的废水处理系统及其处理方法，以至于完成本发明。即，本发明与专利文献1中公开的废水处理方法的主要不同点是，有无最初沉淀池101、反应槽所具备的活性污泥的MLSS浓度的值、以及有无厌氧区域与无氧区域的合计滞留时间相对于好氧区域的滞留时间的比率相关的记载，本发明与专利文献2中公开的废水处理方法的主要不同点是，除以上3点以外，还有在本发明中使用连续地形成无氧区域和好氧区域的反应槽这一点，以及在本发明中为了将芽孢杆菌属细菌的浓度维持在规定的浓度范围内而使用矿物粉体添加单元这一点。

即，为了达成上述目的，本发明的第一实施方式提供如下废水处理系统，其具备：具有厌氧区域、无氧区域和好氧区域，按该厌氧区域、无氧区域和好氧区域的顺序，使用包含10⁸～10¹⁰个/毫升的第一浓度的芽孢杆菌属细菌、且为2600mg/升以上且小于5000mg/升的第二浓度的活性污泥，进行分解废水中包含的生污泥并且从该废水中除去氮和磷的处理的反应槽；使从所述反应槽排出的处理后的废水中包含的活性污泥沉淀并分离的沉淀池；为了将所述反应槽内的活性污泥维持在第二浓度，从在所述沉淀池中分离的活性污泥中将规定的比例作为送返污泥，送返至所述反应槽的污泥送返单元；将在所述沉淀池中分离的活性污泥的残留部分作为剩余污泥进行浓缩脱水的浓缩脱水单元；以及为了将从所述沉淀池送返的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌维持在所述第一浓度，根据供给至所述反应槽内的废水的浓度，将以硅酸为主体的矿物粉体添加到供给至所述反应槽的废水中的矿物粉体添加单元。

另外，为了达成上述目的，本发明的第二实施方式提供如下的废水处理方法，通过具有厌氧区域、无氧区域和好氧区域的反应槽，按该厌氧区域、无氧区域和好氧区域的顺序，使用包含10⁸～10¹⁰个/毫升的第一浓度的芽孢杆菌属细菌、且为2600mg/升以上且小于5000mg/升的第二浓度的活性污泥，进行分解废水中包含的生污泥并且从该废水中除去氮和磷的处理；通过沉淀池，使从所述反应槽排出的处理后的废水中包含的活性污泥沉淀并分离；为了将所述反应槽内的活性污泥维持在第二浓度，通过污泥送返单元，从在所述沉淀池中分离的活性污泥中将规定的比例作为送返污泥，送返至所述反应槽；通过浓缩脱水单元，将在所述沉淀池中分离的活性污泥的残留部分作为剩余污泥进行浓缩脱水；为了将从所述沉淀池送返的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌维持在所述第一浓度，通过矿物粉体添加单元，根据供给至所述反应槽内的废水的浓度，将以硅酸为主体的矿物粉体添加到供给至所述反应槽的废水中。

在此，在上述第一和第二实施方式中，更优选通过所述污泥送返单元将所述送返污泥送返至所述反应槽，由此，将该反应槽内的活性污泥维持在3000mg/升以上且小于4000mg/升的浓度。

优选所述污泥送返单元将送返污泥相对于所述沉淀池中分离的活性污泥的比例调整到30～60％的范围内。

另外，优选所述厌氧区域、所述无氧区域、所述好氧区域中的废水的滞留时间分别为1.5～2.0小时、3.5～4.5小时、3.5～4.5小时。

此外，优选具备将所述厌氧区域的氧化还原电位维持在－150～－350mV、将所述好氧区域中的废水中的溶解氧量维持在2.0～3.5mg/升的控制单元。

所述反应槽具有将所述无氧区域和所述好氧区域分隔的分隔壁，优选所述分隔壁具有用于通过在所述好氧区域进行的充气而使该好氧区域的水面附近的废水逆流至所述无氧区域的开口部。

优选所述反应槽具备：具有所述厌氧区域的第一反应槽、具有所述无氧区域和所述好氧区域的所述第二反应槽、以及将从所述第一反应槽的厌氧区域排出的废水供给至所述第二反应槽的无氧区域的流道。

发明效果

在废水、污泥的处理中产生的硫化氢等是具有恶臭的腐蚀性气体。在本发明的废水处理系统及其处理方法中，在标准活性污泥法的废水处理设备中利用芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥而发展成高度处理，废除最初沉淀池而使浓缩脱水的污泥成为仅为剩余污泥的单系统，包含芽孢杆菌属细菌的活性污泥在反应槽中分解包含生污泥部分的污泥在内的废水，从而能够除去由生污泥部分产生的硫化氢等具有恶臭的腐蚀性气体，因此不需要实施气相下的对症疗法性的恶臭对策，能够切实地谋求电力机械设备等的长寿命化的同时，还能够切实地改善工作环境。

另外，在本发明的废水处理系统及其处理方法中，生污泥部分的污泥不在最初沉淀池中分离，在包含于废水中的状态下通过反应槽而分解，由此被减量化，因此系统整体的污泥产生量相比以往为85～90％，能够削减10～15％。

此外，在本发明的废水处理系统及其处理方法中，不需要重力浓缩设备104、混合槽106和它们的相关管道，其结果是污泥处理的设备配置变得非常地简单且紧凑，因此能够削减系统整体的初始成本、维护成本、以及使用电能和脱水滤饼的处置费用等运行成本。

附图说明

图1A是示意性地表示本发明的废水处理系统的第一实施方式的构成图，图1B是表示图1A中示出的废水处理系统的一例的A－A线截面图，图1C是表示图1A中示出的废水处理系统的其它例的A－A线截面图。

图2是示意性地表示本发明的废水处理系统的第二实施方式的构成图。

图3是表示本发明的废水处理方法的顺序的一实施例的流程图。

图4是示意性地表示现有的标准活性污泥法的废水处理系统的构成的构成图。

图5是将图4中示出的废水处理系统的构成进行部分改造后的构成图。

具体实施方式

依据附图所示的优选实施方式，对本发明的废水处理系统及其处理方法进行以下详细说明。

图1A是示意性地表示本发明的废水处理系统的第一实施方式的构成图。本发明是如下的废水处理系统，在标准活性污泥法的废水处理设备中利用芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥而发展成高度处理，使浓缩脱水的污泥成为单系统，由此削减系统整体的污泥产生量，并具备反应槽2、沉淀池3、污泥送返单元、浓缩单元5、脱水单元7和矿物粉体添加单元8。

反应槽2具有其内部由第一和第二分隔壁2e、2f分隔的厌氧区域2b、无氧区域2c和好氧区域2d的各区域。反应槽2按厌氧区域2b、无氧区域2c和好氧区域2d的顺序，使用包含10⁸～10¹⁰个/毫升的浓度的芽孢杆菌属细菌、且为2600mg/升以上且小于5000mg/升的浓度的活性污泥，进行分解废水中包含的生污泥并且从该废水除去氮和磷的处理。

第一分隔壁2e是分隔厌氧区域2b与无氧区域2c之间的分隔壁，具有作为从厌氧区域2b流向无氧区域2c的废水的流道而连通的开口部。

第二分隔壁2f是分隔无氧区域2c与好氧区域2d之间的分隔壁，具有用于通过在好氧区域2d进行的充气而使好氧区域2d的水面附近的废水逆流至无氧区域2c的开口部，通过该开口部，连续地形成无氧区域2c和好氧区域2d。

即，第二分隔壁2f如图1B所示，配置于分隔无氧区域2c和好氧区域2d之间的中间部，具有沿高度方向从中间部的上端延伸到中间部的高度的一部分，且遍及整个宽度方向，作为流道而连通的开口部2i。好氧区域2d的水面2h的高度通过充气而上升，其上升量根据充气的程度而变化。

另外，第二分隔壁2f如图1C所示，也可以具有沿宽度方向从中间部的宽度方向的一端延伸到中间部的宽度的一部分，且遍及整个高度方向的开口部2j。对于具有图1C所示的开口部2j的第二分隔壁2f而言，为了防止废水的淤积，也适用于例如对厌氧区域2b与无氧区域2c之间的开口部从上方观察朝向左侧，对无氧区域2c与好氧区域2d之间的开口部从上方观察朝向右侧，使流道蜿蜒的情况。

如上所述，通常，废水中包含的固态物根据尺寸和比重，利用筛和沉砂槽除去，其剩余的包含尺寸比较小且比重比砂小的固态物(以下，称为小尺寸且小比重的固态物)的废水供给至最初沉淀池中，作为生污泥被分离。在本发明中，由于废除最初沉淀池，因此向设置于厌氧区域2b的流入口2a供给未经过最初沉淀池的废水，即，未将废水中包含的小尺寸且小比重的固态物作为生污泥分离而保持原状包含着的废水。

厌氧区域2b、无氧区域2c、好氧区域2d的各区域按照在反应槽2内，从设置于厌氧区域2b的流入口2a经由流道11供给的废水从上游侧流向下游侧的顺序排列。各区域分别具备分解从流入口2a供给的废水的芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥，包含小尺寸且小比重的固态物的废水在各区域滞留期间，进行生污泥(固态物)的分解、脱氮、脱磷等处理。

即，在厌氧区域2b中，包含芽孢杆菌属细菌的通性厌氧性细菌利用酶使混合液中的碳水化合物、蛋白质等有机物低分子化成为氨等，作为生体构成要素利用，并且磷蓄积细菌放出蓄积在体内的磷。在无氧区域2c中，脱氮细菌将混合液中的BOD作为氢供体，将硝酸性氮和亚硝酸性氮还原为氮气。

在好氧区域2d中，废水中包含的氨性氮通过硝化细菌被氧化为亚硝酸性氮、硝酸性氮，磷蓄积细菌通过将磷再摄取到体内，由此从废水中除去磷。

因此，在厌氧区域2b、无氧区域2c中不进行积极的充气，在反应槽2内出于以免发生淤积的目的，使用搅拌机9进行少量的搅拌。该搅拌的程度为不妨碍厌氧区域2b和无氧区域2c中的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌等微生物的作用带来的废水中的脱氮、脱磷等作用的程度。相对于此，在好氧区域2d中介由散气装置10进行充气。

另外，在厌氧区域2b、无氧区域2c、好氧区域2d的各区域中，芽孢杆菌属细菌分解生污泥中包含的硫化物(硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲硫醚)，由此除去恶臭。并且，在好氧区域2d中流动后的废水在包含在好氧区域2d中流动后的活性污泥的状态下，从设置于好氧区域2d的流出口2g排出。

芽孢杆菌属细菌在通性厌氧性部分中的处理能力非常高，因此优选使厌氧区域2b和无氧区域2c中的废水的滞留时间长于好氧区域2d中的废水的滞留时间。厌氧区域2b、无氧区域2c、好氧区域2d中的废水的滞留时间在本实施方式的情况下，分别在1.5～2.0小时、3.5～4.5小时、3.5～4.5小时的范围内进行调整。各滞留时间短于该范围时，废水的分解变得不充分而剩余污泥量增加，另一方面，长于该范围时，系统整体的废水处理能力由于处理的长时间化而降低。优选厌氧区域和无氧区域的合计滞留时间相对于好氧区域的滞留时间的比率维持管理在1.0～2.0的范围内。另外，更优选该比率维持管理在1.1～1.9的范围内。该比率低于该范围时，废水的分解变得不充分而剩余污泥量增加，另一方面，高于该范围时，废水的分解变得不充分而剩余污泥量增加。特别是超出上述范围时，废水中包含的氮的除去能力显著降低。

对于反应槽2内的活性污泥而言，优选通过调整后述的矿物粉体的添加量，将分解由流入口2a供给的废水的芽孢杆菌属细菌维持管理在10⁸～10¹⁰个/毫升的浓度包含的状态，即，芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的状态。芽孢杆菌属细菌的浓度低于该范围时，废水的分解变得不充分而剩余污泥量增加，另一方面，高于该范围时，由于矿物粉体的添加量的过量的增加，系统整体的运行成本过度地上升。

虽然与应处理废水中的氮浓度、磷浓度等也相关，但优选通过利用未图示的控制单元来调整经由散气装置10的充气的状态，由此，按照由ORP计32确认的厌氧区域2b的氧化还原电位变成－150～－350mV、由DO计33确认的好氧区域2d中的废水中的溶解氧量变成2.0～3.5mg/升的方式进行维持管理。氧化还原电位低于该范围(低于－350mV)时，由于硫化氢等的产生，硝化细菌的活性降低而水质恶化，另一方面，高的情况下(高于－150mV)，由于厌氧度低，脱磷反应变得不充分而水质恶化。溶解氧量低于该范围时，废水的分解变得不充分而剩余污泥量增加，另一方面，高于该范围时，由于充气量的过剩的增加，系统整体的运行成本过度地上升。

接着，沉淀池3设置于反应槽2的下游侧，是使由反应槽2的流出口2g排出的处理后的废水中包含的活性污泥沉淀而分离的单元。

在此，在本实施方式的废水处理系统中，在通向反应槽2的流入口2a的流道11上设置有用于确认对反应槽2的负荷的浮游物质(SS)计31、在厌氧区域2b中设置有用于确认氧化还原电位的氧化还原电位(ORP)计32、在好氧区域2d中设置有用于确认废水中的溶解氧量的溶解氧(DO)计33和MLSS计34、在反应槽2与沉淀池3之间的流道13上设置有磷自动测定器35、在由沉淀池3的排放用的流道14上设置有用于监测氮、磷排出浓度的全氮(T－N)、全磷(T－P)自动测定器36和用于监测化学需氧量排出浓度的化学需氧量(COD)计37，各自进行监测控制。

污泥送返单元具备连接沉淀池3的下游侧与反应槽2的上游侧的流入口2a附近之间的送返流道15，用于搬送污泥的未图示的泵等。污泥送返单元是如下的单元，为了将利用MLSS计34测定的反应槽2内的活性污泥的MLSS浓度维持在后述的规定范围内，从在沉淀池3中分离后的活性污泥中将规定的比例作为送返污泥42，通过泵等，由沉淀池3的下游侧经由送返流道15送返至反应槽2的上游侧。

优选通过将上述的送返污泥42相对于在沉淀池3中分离后的活性污泥的比率在30～60％的范围内进行调整，从而使反应槽2内的活性污泥维持管理在2600mg/升以上且小于5000mg/升的MLSS浓度。另外，更优选将反应槽2内的活性污泥维持管理在3000mg/升以上且小于4000mg/升的MLSS浓度。活性污泥的MLSS浓度低于该范围时，废水的分解变得不充分而剩余污泥量增加，另一方面，高于该范围时，由于送返污泥量的过剩的增加，系统整体的运行成本过度地上升。另外，也存在沉淀池3的容量不足而水质恶化的情况。

接着，浓缩单元5和脱水单元7设置于沉淀池3的下游侧，是将由沉淀池3中分离后的活性污泥送返了送返污泥42后的残留部分作为剩余污泥43进行浓缩脱水的单元。在经过流道17供给至浓缩单元5的剩余污泥43中，芽孢杆菌属细菌高浓度优势化而难以腐败，因此污泥处理容易。

最后，矿物粉体添加单元8设置于反应槽2的上游侧的流入口2a附近，是如下的单元，依据利用SS计31测定并经过BOD浓度换算得到的供给至反应槽2内的废水的BOD浓度，为了在该废水供给至反应槽2内时，将从沉淀池3送返而供给至反应槽2内的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌的浓度维持在上述的规定的范围内，将以硅酸为主体的矿物粉体添加到供给至反应槽2的废水中。

本发明的废水处理系统基本上按以上的方式构成。

接着，对本发明的废水处理方法进行说明。

图3是表示本发明的废水处理方法的顺序的一实施例的流程图。本发明是，在标准活性污泥法的废水处理设备中利用芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥而发展成高度处理，通过使浓缩脱水的污泥成为单系统而削减系统整体的污泥产生量的废水处理方法，由步骤S10～S28构成。

首先，在步骤S10中，未经过使废水中包含的小尺寸且小比重的固态物沉淀而作为生污泥分离的最初沉淀池的废水，即，未将废水中包含的小尺寸且小比重的固态物作为生污泥分离而维持原状包含着的废水从流入口2a经由流道11供给至反应槽2内。

在反应槽2内，按照供给至反应槽2内的废水从上游侧流向下游侧顺序，排列厌氧区域2b、无氧区域2c、好氧区域2d的各区域，各区域具备分解供给至反应槽2内的废水的芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥。在本实施方式的情况下，反应槽2中具备的活性污泥维持管理在2600mg/升以上且小于5000mg/升的MLSS浓度，活性污泥中包含的芽孢杆菌属细菌维持管理在10⁸～10¹⁰个/毫升的浓度。

接着，在步骤S12中，通过步骤S10供给至厌氧区域2b内的废水包含着厌氧区域2b所具备的活性污泥，在用1.5～2.0小时流过厌氧区域2b的过程中，在厌氧区域2b中流动中的活性污泥所包含的芽孢杆菌属细菌分解在厌氧区域2b中流动中的废水。具体地，处于反应槽2内的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌对除去废水中的硫化物(硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲硫醚)发挥优异的能力，因此通过上述废水处理同时除去恶臭。另外，NH4－N(氨性氮)被除去到定量下限值以下。

另外，处于反应槽2内的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌具有除氮能力，在因不进行充气而处于缺氧状态的厌氧区域2b中，比其它的一般细菌的增殖时间快，将氨性氮用作生体构成要素。此外，由于处于反应槽2内的活性污泥中的磷蓄积细菌的作用，在厌氧区域2b中，磷蓄积细菌放出蓄积于体内的磷。

接着，在步骤S14中，在无氧区域2c，通过步骤S12在厌氧区域2b中流动后的废水包含着在厌氧区域2b中流动后的活性污泥，经由分隔壁2e的开口部供给至无氧区域2c，用3.5～4.5小时流过无氧区域2c的过程中，在无氧区域2c中流动中的活性污泥所包含的芽孢杆菌属细菌分解在无氧区域2c中流动中的废水。具体地，芽孢杆菌属细菌与无氧区域2c中同样地，通过分解硫化物而除去恶臭。另外，芽孢杆菌属细菌在因不进行充气而处于缺氧状态的无氧区域2c也同样地，将氨性氮用作生体构成要素。

接着，在步骤S16中，在好氧区域2d，利用步骤S14在无氧区域2c中流动后的废水包含着在无氧区域2c中流动后的活性污泥，经由分隔壁2f的开口部供给至好氧区域2d，用3.5～4.5小时流过好氧区域2d的过程中，在好氧区域2d中流动中的活性污泥所包含的芽孢杆菌属细菌分解在好氧区域2d中流动中的废水。具体地，芽孢杆菌属细菌在好氧区域2d也同样地，通过分解硫化物而除去恶臭。另外，在进行充气的好氧区域2d中，上述的芽孢杆菌属细菌的作用加上活性污泥中的硝化细菌的作用(将氨氧化成硝酸盐)，硝化被促进，废水中包含的氨性氮通过硝化细菌被氧化成亚硝酸性氮、硝酸性氮。此外，在好氧区域2d中，磷蓄积细菌通过将多于在厌氧区域2b中放出的磷再摄取到体内，由此从废水中除去磷。

接着，在步骤S20中，在好氧区域2d中流动后的废水包含着在好氧区域2d中流动后的活性污泥，从反应槽2的流出口2g排出。

处于反应槽2内的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌若按照上述的方式在反应槽2内进行处理，则变成贫营养状态而在细胞中形成孢子，在该状态下从反应槽2流入沉淀池3中。该芽孢杆菌属细菌的孢子的细胞壁被粘着物质覆盖，因此具有吸附性，容易形成絮凝物，凝聚性提高。另外，如上所述，添加到废水中的矿物粉体中的硅酸成为污泥的核，由此活性污泥的比重提高而污泥的沉降性增强。

接着，在步骤S22中，从利用步骤S20从由反应槽2排出而流入沉淀池3的废水中，使该废水中包含的活性污泥沉淀而分离，经由流道14排放到外部。按照以上的方式，在反应槽2和沉淀池3中处理废水。

接着，在步骤S24中，如送返污泥的送返“Y”(是)所示，为了将反应槽2所具备的活性污泥的MLSS浓度维持在上述浓度范围内，通过污泥送返单元，边将步骤S22中分离后的活性污泥的一部分相对于该活性污泥的送返比率调整到30～60％的范围内，边作为送返污泥42从沉淀池3的下游侧经由送返流道15送返至反应槽2的上游侧。

接着，在步骤S26中，为了将利用步骤S24从沉淀池3中作为送返污泥42送返而供给至反应槽2内的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌的浓度维持在上述浓度范围内，边依据利用SS计31测定并经过BOD浓度换算得到的步骤S10中供给至反应槽2内的废水的BOD浓度，调整以硅酸为主体的矿物粉体的添加量，边向反应槽2的上游侧添加该矿物粉体。送返污泥42作为从反应槽2的上游侧流入反应槽2内后的活性污泥，存在于厌氧区域2b。并且，在此之后返回到步骤S12来实行。

另一方面，在步骤S24中，如送返污泥的送返“N”(否)所示，在步骤S28中，将送返污泥送返后的残留部分的活性污泥经由流道17供给至浓缩单元5，将该残留部分的活性污泥通过浓缩单元5和脱水单元7，作为剩余污泥43进行浓缩脱水。

本发明的废水处理方法基本上由以上的步骤构成。

在本实施方式的废水处理系统中，通过废除最初沉淀池而消除生污泥，使浓缩脱水的污泥成为仅为在最终沉淀池中分离的剩余污泥的单系统。由此，生污泥部分的污泥不在最初沉淀池中分离，在包含于废水中的状态下通过反应槽进行分解而减量化，因此能够削减生污泥部分的剩余污泥量，能够削减系统整体的污泥产生量。

另外，通过以上述方式废除最初沉淀池而使浓缩脱水的污泥成为仅为剩余污泥的单系统，利用芽孢杆菌属细菌高浓度优势化的活性污泥分解废水，能够除去由生污泥产生的硫化氢等具有恶臭的腐蚀性气体。因此不需要实施气相下的对症疗法性的恶臭对策，能够切实地谋求电力机械设备等的长寿命化，也能够切实地改善工作环境。

另外，生污泥部分的污泥不在最初沉淀池中分离，在包含于废水中的状态下通过反应槽分解，由此被减量化，因此系统整体的污泥产生量相比以往为85～90％，能够削减10～15％。

此外，与现有的废水处理系统相比，不需要重力浓缩设备104、混合槽106和它们的相关管道，结果污泥处理的设备配置变得非常地简单且紧凑。因此，能够大幅削减系统整体的初始成本、维护成本以及使用电能和脱水滤饼的处置费用等运行成本。

接着，对本发明的第二实施方式的废水处理系统进行说明。

图2是示意性地表示本发明的废水处理系统的第二实施方式的构成图，是对采用标准活性污泥法的现有的废水处理系统应用本发明的情况的实施方式。图2中示出的反应槽由以下构成：由标准活性污泥法中的最初沉淀池改造的第一反应槽21、由标准活性污泥法中的反应槽改造的第二反应槽22、和二者之间的流道12。第一反应槽21处于从流入口2a供给的废水流动的上游侧，在其内部设置有厌氧区域2b。第二反应槽22设置于第一反应槽21的下游侧，在其内部的上游侧半段和下游侧半段分别设置有无氧区域2c和好氧区域2d。换言之，第一反应槽21和第二反应槽22作为分开的槽被分离，第二反应槽22内的无氧区域2c和好氧区域2d之间由第二分隔壁2f分隔。其它部分与图1A中示出的本发明的第一实施方式的废水处理系统相同。

如上所述，厌氧区域2b、无氧区域2c、好氧区域2d的滞留时间为1.5～2.0小时、3.5～4.5小时、3.5～4.5小时，采用标准活性污泥法的现有的废水处理系统的最初沉淀池与反应槽的容积比约为1：4～5，因此最初沉淀池可以作为厌氧区域2b，反应槽可以作为无氧区域2c和好氧区域2d来使用。另外，无氧区域2c和好氧区域2d的滞留时间大致相同，因此使各自的容积也大致相同。

第二实施方式的废水处理系统的作用除了第一反应槽21中处理的废水从第一反应槽21排出，经由流道12供给至第二反应槽22这一点以外，与第一实施方式的废水处理系统的情况相同。

第二实施方式的废水处理系统是对采用标准活性污泥法的现有的废水处理系统应用本发明的系统，除第一实施方式的废水处理系统的效果以外，还具有能够通过有效利用现有的设备来谋求成本降低的优点。

以上，列举实施方式和实施例对本发明的废水处理系统及其处理方法进行了详细地说明，但本发明并不限定于上述实施方式和实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然也可以进行各种改进、变更。

产业上的可利用性

本发明的废水处理系统及其处理方法不需要实施气相下的对症疗法性的恶臭对策，能够切实地谋求电力机械设备等的长寿命化的同时，还能够切实地改善工作环境，另外，系统整体的污泥产生量相比以往为85～90％，能够削减10～15％，此外，能够削减系统整体的初始成本、维护成本、以及使用电能和脱水滤饼的处置费用等运行成本，因此在产业上有用。

符号说明

2、21、22  反应槽

2a  流入口

2b  厌氧区域

2c  无氧区域

2d  好氧区域

2e、2f  分隔壁

2g  流出口

2h  水面

2i、2j  开口部

3  沉淀池

5  浓缩单元

7  脱水单元

8  矿物粉体添加单元

9  搅拌机

10  散气装置

11、12、13、14、17  流道

15  送返流道

31  SS计

32  ORP计

33  DO计

34  MLSS计

35  磷自动测定器

36  T－N、T－P自动测定器

37  COD计

42  送返污泥

43  剩余污泥

101  最初沉淀池

102  反应槽

103  最终沉淀池

104  重力浓缩设备

105  机械浓缩设备

106  混合槽

107  脱水设备

111、112、113、114、115、115a、115b、116、117  流道

141  生污泥

142  送返污泥

143  剩余污泥

144  混合污泥

Claims (8)

1.一种废水处理系统，其特征在于，具备：

反应槽：具有厌氧区域、无氧区域和好氧区域，按该厌氧区域、无氧区域和好氧区域的顺序，使用包含10⁸～10¹⁰个/毫升的第一浓度的芽孢杆菌属细菌、且为2600mg/升以上且小于5000mg/升的第二浓度的活性污泥，进行分解废水中包含的生污泥并且从该废水中除去氮和磷的处理；

沉淀池：使从所述反应槽排出的处理后的废水中包含的活性污泥沉淀并分离；

污泥送返单元：为了将所述反应槽内的活性污泥维持在第二浓度，从在所述沉淀池中分离的活性污泥中将规定的比例作为送返污泥，送返至所述反应槽；

浓缩脱水单元：将在所述沉淀池中分离的活性污泥的残留部分作为剩余污泥进行浓缩脱水；以及

矿物粉体添加单元：为了将从所述沉淀池送返的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌维持在所述第一浓度，根据供给至所述反应槽内的废水的浓度，将以硅酸为主体的矿物粉体添加到供给至所述反应槽的废水中。

2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其中，通过所述污泥送返单元将所述送返污泥送返至所述反应槽，将该反应槽内的活性污泥维持在3000mg/升以上且小于4000mg/升的浓度维持。

3.根据权利要求1或2所述的废水处理系统，其中，所述污泥送返单元将送返污泥相对于所述沉淀池中分离的活性污泥的比例调整到30～60％的范围内。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的废水处理系统，其中，所述厌氧区域、所述无氧区域、所述好氧区域中的废水的滞留时间分别为1.5～2.0小时、3.5～4.5小时、3.5～4.5小时。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的废水处理系统，其还具备控制单元，所述控制单元将所述厌氧区域的氧化还原电位维持在－150～－350mV、将所述好氧区域中的废水中的溶解氧量维持在2.0～3.5mg/升。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的废水处理系统，其中，所述反应槽具有将所述无氧区域和所述好氧区域分隔的分隔壁，

所述分隔壁具有开口部，所述开口部用于通过在所述好氧区域进行的充气而使该好氧区域的水面附近的废水逆流至所述无氧区域。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的废水处理系统，其中，所述反应槽具备：具有所述厌氧区域的第一反应槽、具有所述无氧区域和所述好氧区域的所述第二反应槽、以及将从所述第一反应槽的厌氧区域排出的废水供给至所述第二反应槽的无氧区域的流道。

8.一种废水处理方法，其特征在于，

通过具有厌氧区域、无氧区域和好氧区域的反应槽，按该厌氧区域、无氧区域和好氧区域的顺序，使用包含10⁸～10¹⁰个/毫升的第一浓度的芽孢杆菌属细菌、且为2600mg/升以上且小于5000mg/升的第二浓度的活性污泥，进行分解废水中包含的生污泥并且从该废水中除去氮和磷的处理；

通过沉淀池，使从所述反应槽排出的处理后的废水中包含的活性污泥沉淀并分离；

为了将所述反应槽内的活性污泥维持在第二浓度，通过污泥送返单元，从在所述沉淀池中分离的活性污泥中将规定的比例作为送返污泥，送返至所述反应槽；

通过浓缩脱水单元，将在所述沉淀池中分离的活性污泥的残留部分作为剩余污泥进行浓缩脱水；

为了将从所述沉淀池送返的活性污泥中的芽孢杆菌属细菌维持在所述第一浓度，通过矿物粉体添加单元，根据供给至所述反应槽内的废水的浓度，将以硅酸为主体的矿物粉体添加到供给至所述反应槽的废水中。