CN105102379B - 有机性废水的生物处理方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是在有机性废水的生物处理方法以及装置中，使第2好氧槽中的原生动物、后生动物占优势化并消减厌氧处理导致的难凝集性SS，在所述方法以及装置中，对有机性废水进行厌氧处理后，在第1好氧槽中进行好氧处理，然后在第2好氧槽中使原生动物、后生动物捕食细菌。在厌氧性生物处理工序中，进行厌氧处理，以使好氧性生物处理工序全部的CODcr容积负荷为10kg/m3/d以下、并且溶解性CODcr容积负荷为5kg/m3/d以下，并且在第1好氧槽中进行好氧性处理，以使第1好氧处理水SS在第2好氧槽的载体上的负荷为15kg‑SS/m3‑载体/d以下。

Description

有机性废水的生物处理方法以及装置
技术领域
本发明涉及能用于以生活废水、污水、食品工厂、纸浆工厂为首的宽浓度范围的有机性废水处理的有机性废水的生物处理方法以及装置。具体地，本发明涉及不必使处理水质恶化就能使处理效率提高、并且能降低剩余污泥产生量的有机性废水的生物处理方法以及装置。
背景技术
生物处理有机性废水时所用的活性污泥法因处理水质良好、维护容易等优点，而被广泛地用于污水处理、工业废水处理等。但是，由于运转所用的BOD容积负荷为0.5～0.8kg/m3/d左右，因此需要广阔的用地面积。此外，由于分解了的BOD的20%～40%转化为菌体（即污泥），因此大量的剩余污泥处理也成为问题。
厌氧处理是不需要氧气的、能将能量作为甲烷回收的生物处理，其特征是产生污泥量少。并且，也可进行CODcr容积负荷5kg/m3/d以上的高负荷处理，且可以将废水处理设备小型化。但是，厌氧处理中，到达水质比好氧处理差，对于放流水质，采用好氧生物处理的后处理是必要的。而且，由于厌氧处理中产生的厌氧性细菌导致的SS是微细的，因此，通过凝集加压上浮、凝集沉淀而除去SS时，注药量变大。
生物处理的SS中包含大量非凝集性的细菌，这些细菌可以通过原生动物、后生动物的捕食而除去、絮状化。专利文献1中记载的有机性废水的生物处理方法是对有机性废水进行厌氧处理后，在第1好氧槽中进行好氧处理，再在第2好氧槽中进行好氧处理的方法，其中，所述方法通过在第1好氧槽中用非凝集性的细菌处理有机物，并在第2好氧槽中经由固着性原生动物捕食除去有机物以实现剩余污泥的减量化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-202115
发明内容
发明要解决的问题
所述专利文献1的有机性废水的生物处理方法中，第2好氧槽内的原生动物、后生动物可能捕食厌氧性细菌，但是没有公开关于通过厌氧处理后的好氧处理使原生动物、后生动物占优势化并消减厌氧处理导致的难凝集性SS的方法。这是因为在厌氧处理后的好氧处理中，没有确立使微小动物稳定的维持方法，以及没有适合地维持成为诱饵的细菌（厌氧性细菌以及好氧性细菌）与微小动物的比例。
本发明的目的是在有机性废水的生物处理方法以及装置中，使第2好氧槽中的原生动物、后生动物占优势化并消减厌氧处理导致的难凝集性SS，在所述方法以及装置中，对有机性废水进行厌氧处理后，在第1好氧槽中进行好氧处理，然后在第2好氧槽中使原生动物、后生动物捕食细菌。
解决问题的方法
本发明的有机性废水的生物处理方法具有对有机性废水在厌氧槽中进行厌氧性生物处理的厌氧性生物处理工序、以及其后在至少2段的好氧槽中进行好氧性生物处理的好氧性生物处理工序。所述好氧性生物处理工序中，通过第1好氧槽中的好氧性细菌进行生物处理从而生成分散性细菌，并将来自所述第1好氧槽的含有分散性细菌的第1好氧处理水导入至具有载体的第2好氧槽中并进行生物处理。所述厌氧性生物处理工序中，进行厌氧处理，以使所述好氧性生物处理工序全部的CODcr容积负荷为10kg/m3/d以下、并且溶解性CODcr容积负荷为5kg/m3/d以下，并且在第1好氧槽中进行好氧性处理，以使第1好氧处理水SS在第2好氧槽的载体上的负荷为15kg-SS/m3-载体/d以下。
本发明的有机性废水的生物处理装置具有对有机性废水进行厌氧性生物处理的厌氧槽、对该厌氧槽处理水进行好氧处理的第1好氧槽、对该第1好氧槽处理水进行好氧处理的第2好氧槽。进行厌氧处理，以使好氧性生物处理工序整体的CODcr容积负荷为10kg/m3/d以下、并且溶解性CODcr容积负荷为5kg/m3/d以下，并且在第1好氧槽中进行好氧性处理，以使第1好氧处理水SS在第2好氧槽的载体的负荷为15kg-SS/m3-载体/d以下。
优选第1好氧槽的载体填充率为10％以下，并且第2好氧槽的载体填充率为10％以上。
优选在第2好氧槽的载体中占优势化的微小动物为蛭形轮虫。
优选所述厌氧性生物处理工序为不进行污泥送回的一过式处理。
优选通过凝集沉淀分离、凝集加压上浮分离、以及膜分离中的至少一种对来自所述第2好氧槽的第2好氧处理水进行固液分离处理。
优选在第1好氧槽中进行好氧性处理，以使所述第1好氧处理水中的溶解硫化氢浓度为50mg-S/L以下。
优选通过使用泵循环所述第1好氧槽的、含有载体的槽内液而剥离在载体上附着的菌体的一部分。
发明的效果
在本发明中，在捕食、絮状化含有厌氧性细菌的分散菌的第2好氧槽中，加入作为固着性过滤捕食型微小动物的立足点的载体，使此微小动物稳定并保持在槽内，并且规定为了能够得到良好的处理水质的第1好氧槽中的分散菌的负荷、条件，能够在第2好氧槽中使原生动物、后生动物占优势化并消减厌氧处理导致的难凝集性SS。由此，可实现有机性废水的高效率生物处理，并且可以实现废水处理时产生的污泥的大幅度的减量化、藉由高负荷运转的处理效率的提高、以及稳定的处理水质的保持。
附图说明
图1是实施方式相关的有机性废水的生物处理方法以及装置的流程图。
图2是实施方式相关的有机性废水的生物处理方法以及装置的流程图。
图3是实施方式相关的有机性废水的生物处理方法以及装置的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图对实施方式进行说明。
图1～3分别表示本发明的实施方式相关的有机性废水的生物处理方法以及装置的流程，其中，在厌氧槽1中对有机性废水(原水)进行厌氧处理，在第1好氧槽2中通过好氧性细菌对该厌氧处理水进行好氧处理，生成分散性细菌，并将该第1好氧处理水导入至具有载体3a的第2好氧槽3中，使微生物捕食分散性细菌。第1以及第2好氧槽2、3中设置散气管。
以下，对各槽中的处理进行更详细的说明。
将有机性废水导入厌氧槽1，通过厌氧性细菌将有机成分（溶解性BOD）的70%以上、优选为80%以上、更优选为90%以上分解，并转化为甲烷和菌体。
由于厌氧处理是进行高负荷处理，因此需要保持高浓度的菌体。本发明中期望采用一过式的生物处理，在槽内设置流动载体、固定载体、摇动载体、颗粒中的任意一种或者组合，来保持菌体。通水方式是任意的，但是期望是上流式。在这种情况下，也可以以使原水在槽内均一地遍布的方式使处理水循环，来提高LV（上流式的情况）。从前，这个方式存在一部分的菌体从载体剥离并以分散状态残存在处理水中、并且流出至后段的处理中的问题。但是，本发明因为能够使包含该厌氧性菌体的SS在第2好氧槽3中被微小动物捕食，从而能够避免这个问题。并且，原水为碳水化合物、蛋白质等高分子的情况下，也可以在厌氧处理槽的前面设置酸生成槽。此外，虽然希望以一过式作为方式，但是也可以设置沉淀池并回收送回流出的载体、污泥。
厌氧处理水在第1好氧槽2中残存的溶解性BOD的70%以上、优选为80%以上、更优选为90%以上被分解，并且转化为好氧性的分散菌体。第1好氧槽2的pH为6以上、优选为9以下。对第1好氧槽2的BOD容积负荷设为1kg/m3/d以上、HRT24h以下，例如，0.5h～24h，由此，能得到分散性细菌占优势化的处理水。并且，通过缩短HRT可以以高负荷处理BOD浓度低的废水。此外，也可以将来自第2好氧槽3的污泥的一部分送回，或多段化为二槽以上。
此外，如果第1好氧槽2的滞留时间（HRT）比最适值长得过多，则关系到丝状性细菌的占优势化、絮状的形成，且生成在第2好氧槽3中难被捕食的细菌。因此，优选将第1好氧槽2的HRT控制为定量。因为最适HRT根据废水而不同，所以优选从试验台试验等求出能除去有机成分的70～90%的HRT。作为将HRT维持在最适值的方法，有如下方法：当废水量减少时，送回第1好氧槽2的处理水的一部分，固定流入第1好氧槽2中的水量并稳定第1好氧槽2的HRT的方法，或者配合原水量的变动而变动第1好氧槽2的 水位的方法。期望稳定的范围为落入在试验台试验所求出的最适HRT的0.75～1.5倍以内。
为了生成分散菌，优选使第1好氧槽2的溶解氧浓度为0.5mg/L以上，但是在与单独的好氧处理不同的在前段进行厌氧处理的情况下，因为不太受溶解氧浓度的影响，从而即使提高溶解氧浓度也能稳定地处理。并且，在第2好氧槽3中维持微小动物时，优选在第1好氧槽2中氧化厌氧处理中产生的硫化氢并使其在50mg-S/L以下。
但是，流入第1好氧槽2中的硫化氢浓度高的情况下，有硫氧化细菌过量地附着在第1好氧槽载体上而使载体沉降的可能。这种情况下，优选在第1好氧槽2中设置泵，通过用泵循环包含载体的槽内液，剥离附着在载体上的过剩的菌体。
然后将第1好氧槽2的处理水导入第2好氧槽3，此处，通过残存的有机成分的氧化分解、分散性细菌的自我分解以及被微小动物捕食而进行剩余污泥的减量化。第2好氧槽3中，为了利用与细菌相比繁殖速度慢的微小动物的作用与细菌的自我分解，必须用使微生物和细菌在体系内存留的运行条件以及处理装置。因此，优选通过在第2好氧槽3中添加载体3a，形成能够提高微小动物的槽内保持量的流动床。添加的载体为球状、丸状、中空筒状、丝状的任意形状，大小也为0.1～10mm左右的直径。材料为天然材料、无机材料、高分子材料等任意材料，也可以用胶状物质。期望为泡沫塑料制的方形载体。并且，为了降低填充率，载体的一部分或者全部也可以作为摇动载体。
本发明中，向第2好氧槽3导入的第1好氧槽处理水中的分散性细菌过多的情况下，第2好氧槽3中的微小动物无法完全捕食，不会导致产生污泥量降低。并且，由于分散性细菌的凝集性差并且固液分离困难，因此即使在使用沉淀、加压上浮、膜分离中的任意一种或者并用作为固液分离手段的情况中，为了防止分散性细菌残存，也需要给设备提供余量。
因此，在本发明中，使好氧部分、即第1好氧槽2以及第2好氧槽3的全体中的CODcr容积负荷为10kg/m3/d以下（例如1～10kg/m3/d）、溶解性CODcr容积负荷为5kg/m3/d以下（例如0.5～5kg/m3/d），并且，使第1好氧生物处理水SS在第2生物处理槽载体上的负荷为15kg-SS/m3-载体/d以下（例 如1～15kg-SS/m3-载体/d）。由此，可以使微小动物可靠地捕食分散性细菌。
在实际的处理中，通过相互调整各处理槽的槽容积、载体填充率，而进行适宜地设计以达到上述条件。
第1好氧槽2中，有必要分解有机物的大部分并稳定转化为菌体。为此，期望第1好氧槽2像图2那样为具有载体2a的流动床。如果第1好氧槽2中添加的载体的填充率过高，则不生成分散菌，细菌在载体上附着，或者丝状性细菌繁殖，因此优选通过使第1好氧槽2的载体填充率为10%以下，抑制第1好氧处理中的好氧性污泥（含水率高）的产生量，来提高厌氧性污泥（含水率低）的比率而实现污泥的减量。
第2好氧槽3中，为了将微小动物保持在槽内而需要大量的立足点，因而期望使添加的载体的填充率为10%以上，特别为20%以上，尤其为20～40%。优选此处添加的载体为球状、丸状、中空筒状、丝状的任意形状，大小为0.1～10mm左右的直径。材料为天然材料、无机材料、高分子材料等任意材料，也可以用胶状物质。
图3的流程是这样的一个流程：将图2的流程中的第2好氧处理水导入凝集槽4，添加凝集剂并搅拌，进行凝集处理，将该凝集处理水导入沉淀槽5中，使污泥沉降分离，并将上清液作为处理水取出。作为凝集剂，优选并用无机凝集剂和聚合物凝集剂。作为无机凝集剂，PAC、氯化亚铁、多硫酸亚铁、硫酸铝等是适合的。其添加量根据原水浓度而变动。作为聚合物凝集剂优选阴离子型聚合物凝集剂。
替代这种凝集沉淀处理，可以进行凝集加压上浮、膜分离，也可以将这些组合。
由于作为捕食包含厌氧性细菌的SS的微小动物，最合适的是蛭形轮虫，因此在图1～3中的任意一幅图中都优选启动时向第2好氧槽3中添加含有蛭形轮虫的接种污泥。
实施例
[实施例1]
根据图2的流程，用容量为3.3L的厌氧槽（UASB槽）1、容量为1L的第1好氧槽2（无污泥送回）、容量为1L的第2好氧槽3（无污泥送回）处理20L/d的BOD浓度=1600mg/L、CODcr浓度=2600mg/L的有机性原水（食 品工厂废水）。并且，在第1好氧槽2中以10%的填充率、在第2生物处理槽中以40%的填充率添加载体。作为载体，使用3mm方的聚氨酯载体。
对厌氧槽以CODcr容积负荷16kg-CODcr/m3/d运行时，在厌氧槽出口，溶解性CODcr浓度=260mg/L、全CODcr浓度=480mg/L、SS浓度=160mg/L。好氧处理部分的CODcr容积负荷为4.8kg-CODcr/m3/d、以溶解性CODcr负荷2.6kg/m3/d运行。第1好氧槽处理水中的SS浓度为264mg/L，在第2好氧槽载体上的负荷为13.2kg-SS/m3-载体/d。
其结果是，第2好氧槽SS浓度为162mg/L，污泥转化率为0.0625kg-SS/kg-CODcr。
[实施例2]
除像图3那样设置凝集槽4以及沉淀槽5以外，以与实施例1相同的条件进行运转。添加作为凝集剂的200mg/L的PAC和1mg/L的阴离子聚合物。其结果是：处理水CODcr、SS浓度为20mg/L以下，并达到良好的处理水质。
[比较例1]
实施例2中，除使第2好氧槽3的载体填充率为25%、并且在第2好氧槽载体上的负荷为19kg-SS/m3-载体/d以外，以相同的条件实施运行。其结果是：通过没有完全捕食的分散性细菌的流出，第2好氧槽出口SS浓度为390mg/L、污泥转化率为0.15kg-SS/kg-CODcr（除去凝集剂部分）。为使处理水SS浓度为20mg/L以下所需要的凝集剂添加量增加至PAC为400mg/L、阴离子聚合物为2mg/L。
[比较例2]
实施例2中，除使UASB槽为2.6L、第2好氧槽的载体填充率为50%以外，以同样的条件实施运行。其结果是：在厌氧处理槽出口，溶解性CODcr浓度=520mg/L、全CODcr浓度=750mg/L、SS浓度=150mg/L。好氧处理部分的CODcr容积负荷为7.5kg-CODcr/m3/d、以溶解性CODcr负荷5.2kg/m3/d运行。第1好氧槽处理水中的SS浓度为370mg/L，在第2好氧槽载体上的负荷为14.8kg-SS/m3-载体/d。
其结果是：通过没有完全捕食的分散性细菌的流出，第2好氧槽出口SS浓度为470mg/L、污泥转化率为0.18kg-SS/kg-CODcr（除去凝集剂部分）。并且，为使处理水SS浓度为20mg/L以下所需要的凝集剂添加量增加至PAC 为400mg/L、阴离子聚合物为2mg/L。
实施例1、2以及比较例1、2的条件及结果在表1中表示。
[表1]
通过以上的实施例以及比较例可知，根据本发明，可对有机性废水进行高效率的生物处理，并且可以实现废水处理时产生的污泥的大幅度减量化、藉由高负荷运转的处理效率的提高、以及稳定的处理水质的维持。
使用特定的方案对本发明详细地说明，但是可以不脱离本发明的精神和范围的前提下进行各种变更，这对本领域技术人员来说是显而易见的。
本发明基于2013年4月8日申请的日本专利申请2013-080504，并以引的方式援用其全部内容。

Claims (17)

1.一种有机性废水的生物处理方法，其具有在厌氧槽中对有机性废水进行厌氧性生物处理的厌氧性生物处理工序、以及其后在至少2段的好氧槽中进行好氧性生物处理的好氧性生物处理工序，
在所述好氧性生物处理工序中，在第1好氧槽中通过好氧性细菌进行生物处理并生成分散性细菌，将来自所述第1好氧槽的含有分散性细菌的第1好氧处理水导入至具有载体的第2好氧槽中，在所述第2好氧槽中使原生动物或后生动物捕食所述细菌，
所述有机性废水的生物处理方法的特征在于，
在所述厌氧性生物处理工序中，进行厌氧处理，以使所述好氧性生物处理工序全部的CODcr容积负荷为10kg/m3/d以下、并且溶解性CODcr容积负荷为5kg/m3/d以下，
在第1好氧槽中进行好氧性处理，以使第1好氧处理水SS在第2好氧槽的载体上的负荷为15kg-SS/m3-载体/d以下。
2.如权利要求1中所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，第1好氧槽的载体填充率为10％以下、并且第2好氧槽的载体填充率为10％以上。
3.如权利要求1或2所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，在第2好氧槽的载体中占优势化的微小动物为蛭形轮虫。
4.如权利要求1或2所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，所述厌氧性生物处理工序为不进行污泥送回的一过式处理。
5.如权利要求3所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，所述厌氧性生物处理工序为不进行污泥送回的一过式处理。
6.如权利要求1、2、5中任意一项所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，通过凝集性沉淀分离、凝集加压上浮分离、以及膜分离中的至少一种对来自所述第2好氧槽的第2好氧处理水进行固液分离处理。
7.如权利要求3所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，通过凝集性沉淀分离、凝集加压上浮分离、以及膜分离中的至少一种对来自所述第2好氧槽的第2好氧处理水进行固液分离处理。
8.如权利要求4所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，通过凝集性沉淀分离、凝集加压上浮分离、以及膜分离中的至少一种对来自所述第2好氧槽的第2好氧处理水进行固液分离处理。
9.如权利要求1、2、5、7、8任意一项所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，在第1好氧槽中进行好氧性处理，以使所述第1好氧处理水中的溶解硫化氢浓度为50mg-S/L以下。
10.如权利要求3所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，在第1好氧槽中进行好氧性处理，以使所述第1好氧处理水中的溶解硫化氢浓度为50mg-S/L以下。
11.如权利要求4所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，在第1好氧槽中进行好氧性处理，以使所述第1好氧处理水中的溶解硫化氢浓度为50mg-S/L以下。
12.如权利要求6所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，在第1好氧槽中进行好氧性处理，以使所述第1好氧处理水中的溶解硫化氢浓度为50mg-S/L以下。
13.如权利要求1、2、5、7、8、10、11、12中任意一项所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，通过使用泵循环所述第1好氧槽的、含有载体的槽内液而剥离在载体上附着的菌体的一部分。
14.如权利要求3所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，通过使用泵循环所述第1好氧槽的、含有载体的槽内液而剥离在载体上附着的菌体的一部分。
15.如权利要求4所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，通过使用泵循环所述第1好氧槽的、含有载体的槽内液而剥离在载体上附着的菌体的一部分。
16.如权利要求6所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，通过使用泵循环所述第1好氧槽的、含有载体的槽内液而剥离在载体上附着的菌体的一部分。
17.如权利要求9所述的有机性废水的生物处理方法，其特征在于，通过使用泵循环所述第1好氧槽的、含有载体的槽内液而剥离在载体上附着的菌体的一部分。
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