CN107522284A - 废水处理装置及废水处理方法 - Google Patents

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CN107522284A CN201710454645.6A CN201710454645A CN107522284A CN 107522284 A CN107522284 A CN 107522284A CN 201710454645 A CN201710454645 A CN 201710454645A CN 107522284 A CN107522284 A CN 107522284A
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Abstract

本申请提供可以在使用了将氨态氮进行需氧性直接氮气化的微生物的废水处理中有效地通过氮气化进行除氮的废水处理装置及废水处理方法。一种废水处理装置(1)，是对含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水进行处理的装置，其具备有：使用需氧性直接氮气化细菌对所述废水进行活性污泥处理，制成生物处理水的活性污泥处理槽(11)；设置于所述活性污泥处理槽(11)的下游，对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理的膜分离装置(20)；将所述含污泥处理水的一部分从所述膜分离装置(20)送回至所述活性污泥处理槽(11)的污泥送回装置(30)。膜分离装置(20)也可以被设置在活性污泥处理槽(11)内。

Description

废水处理装置及废水处理方法
技术领域
本发明涉及含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水的处理装置及废水处理方法。
背景技术
作为对含有氨态氮的废水(含氮废水)进行生物废水处理(活性污泥处理)的方法，一般所知的是消化液循环方式和内生脱氮方式等。
消化液循环方式中，首先，将原水(废水)中的氨态氮通过硝化细菌在需氧条件下转换为亚硝酸态氮或硝酸态氮。然后，将有机物作为还原力，通过脱氮细菌在无氧条件下将亚硝酸态氮或硝酸态氮还原为氮气。
硝化细菌是将氨态氮氧化为亚硝酸的氨氧化细菌以及将亚硝酸态氮氧化为硝酸态氮的亚硝酸氧化细菌的总称。
另一方面，脱氮细菌是一种在无氧条件下通过将亚硝酸态氮或硝酸态氮作为电子接收体，将有机物作为电子给与体利用，由此将亚硝酸态氮或硝酸态氮还原至氮气的微生物。
近年来，作为对畜产、食品等含有高浓度氨态氮的废水进行处理的方法，提出有采用了粪产碱杆菌的处理法，该粪产碱杆菌能够在需氧下将氨态氮变为氮气而进行脱氮。
例如，专利文献1～3中公开了使用No4株(FERM P-21814)作为粪产碱杆菌而将氨态氮转换为氮气的方法。
此外，专利文献4中公开了使用CNCM I-3448株作为粪产碱杆菌而将氨态氮转换为氮气的方法。
粪产碱杆菌No4株(FERM P-21814)和CNCM I-3448株是需氧性直接氮气化细菌的1种，是异养菌，与此同时可以在需氧下将氨态氮直接气化至氮气。此外，与已有的硝化细菌相比较，具有除氮速度快、增殖速度也快的优点。
此外，在进行活性污泥处理时，消化液循环方式中需要需氧槽(硝化槽)和无氧槽(脱氮槽)2个槽作为处理槽，而采用了上述的需氧性直接氮气化细菌的处理中，由于仅以需氧处理就能够除氮，因此具有1个槽就可以进行处理的优点。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本专利特开2002-199875号公报
【专利文献2】日本专利特开2008-104361号公报
【专利文献3】日本专利特开2014-50767号公报
【专利文献4】日本专利特表2009-534046号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在使用了以粪产碱杆菌为首的需氧性直接氮气化细菌的废水处理中，例如，如图6所示的废水处理装置3那样地使用含有需氧性直接氮气化细菌的活性污泥，在活性污泥处理槽11处理了废水后，在沉淀槽71中固液分离为活性污泥和上清液。一部分活性污泥作为送回的污泥通过污泥送回装置30而被送回至活性污泥处理槽11，上清液通过第五流路72被贮留于贮留槽61中。
但是，需氧性直接氮气化细菌的纯培养液一般难以形成絮片，难以在沉淀槽71充分沉淀，因此，送回的污泥中的需氧性直接氮气化细菌的浓度低，难以使充分量的需氧性直接氮气化细菌送回至活性污泥处理槽11。因此，即使使用菌体添加装置40将需氧性直接氮气化细菌的培养液添加到活性污泥处理槽11，也存在活性污泥处理槽11内难以维持充分的菌体量、需氧性直接氮气化的效率下降这样的问题。
例如，专利文献3中记载了使用了粪产碱杆菌No4株的含氨废水处理试验的结果。本试验是使用了SBR型反应装置的成批处理，对于1L的反应槽(活性污泥处理槽)，1天的处理水量被设定为100～150mL。即，在滞留时间为10～6.67天的条件下运转。
成批处理中，若滞留时间为10～6.67天左右，则即使使用沉降性低的菌体，也能确保沉降为止的时间。因此，可以将菌体浓度较高的状态的送回的污泥送回至活性污泥处理槽，因此可以维持活性污泥处理槽内的菌体量，充分地对废水进行处理。
但是，若要缩短滞留时间，提升处理水量，则以沉降性低的菌体，难以在活性污泥处理槽内维持充分的菌体量。此外，在不是成批处理而是连续处理的情况下，沉淀槽会变大型化，或者送回的污泥量会增大。
本发明的目的是提供这样的废水处理装置及废水处理方法：在采用了对氨态氮进行需氧性直接氮气化的微生物的废水处理中，能够通过氮气化而有效地除氮。
用以解决问题的手段
本发明具有以下的方式。
[1]一种废水处理装置，是对含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水进行处理的装置，其特征在于，具备有：使用需氧性直接氮气化细菌对所述废水进行活性污泥处理，制成生物处理水的活性污泥处理槽；设置于所述活性污泥处理槽的下游，对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理的膜分离装置；将所述含污泥处理水的一部分从所述膜分离装置送回至所述活性污泥处理槽的污泥送回装置。
[2]一种废水处理装置，是对含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水进行处理的装置，其特征在于，具备有：使用需氧性直接氮气化细菌对所述废水进行活性污泥处理，制成生物处理水的活性污泥处理槽；对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理的膜分离装置；所述膜分离装置被设置在所述活性污泥处理槽内。
[3]根据[1]或[2]所述的废水处理装置，其中，还具备有向所述废水添加需氧性直接氮气化细菌的菌体添加装置。
[4]根据[3]所述的废水处理装置，其中，所述菌体添加装置是向所述活性污泥处理槽中的废水添加需氧性直接氮气化细菌的装置。
[5]根据[1]～[4]的任意一项所述的废水处理装置，其中，所述需氧性直接氮气化细菌是粪产碱杆菌No4株(FERM P-21814)。
[6]一种废水处理方法，是对含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水进行处理的方法，其特征在于，具有：使用需氧性直接氮气化细菌，将所述废水在活性污泥处理槽进行活性污泥处理，制成生物处理水的活性污泥处理工序；用设置在所述活性污泥处理槽的下游的膜分离装置，对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理的膜分离工序；将所述含污泥处理水的一部分从所述膜分离装置送回至所述活性污泥处理槽的污泥送回工序。
[7]一种废水处理方法，是对含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水进行处理的方法，其特征在于，具有：使用需氧性直接氮气化细菌，将所述废水在活性污泥处理槽进行活性污泥处理，制成生物处理水的活性污泥处理工序；用膜分离装置对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理的膜分离工序；所述膜分离工序在所述活性污泥处理槽内进行。
[8]根据[6]或[7]所述的废水处理方法，其中，还具有向所述废水添加需氧性直接氮气化细菌的菌体添加工序。
[9]根据[8]所述的废水处理方法，其中，所述菌体添加工序是向所述活性污泥处理槽中的废水添加需氧性直接氮气化细菌的工序。
[10]根据[6]～[9]的任意一项所述的废水处理方法，其中，所述需氧性直接氮气化细菌是粪产碱杆菌No4株(FERM P-21814)。
发明的效果
根据本发明的废水处理装置及废水处理方法，在使用了对氨态氮进行需氧性直接氮气化的微生物的废水处理中，可以通过氮气化而有效地除氮。
附图说明
图1是显示本发明的废水处理装置的一例的概略构成图。
图2是显示本发明的废水处理装置的其他例的概略构成图。
图3是显示实施例1中的试验原水及渗透水的总氮浓度的变化的图表。
图4是显示实施例2中的试验原水及渗透水的总氮浓度的变化的图表。
图5是显示比较例1中的试验原水及处理水的总氮浓度变化的图表。
图6是显示以往的废水处理装置的一例的概略构成图。
符号说明
1 废水处理装置
2 废水处理装置
3 废水处理装置
11 活性污泥处理槽
12 第一流路
13 第二流路
14 曝气装置
14a 曝气管
14b 导入管
14c 鼓风机
20 膜分离装置
21 膜分离槽
22 膜组件
23 曝气装置
23a 曝气管
23b 导入管
23c 风机
24 第三流路
24a 泵
30 污泥送回装置
31 第四流路
31a 泵
40 菌体添加装置
41 罐
42 菌体供给流路
43 泵
50 营养剂添加装置
51 罐
52 营养剂供给流路
53 泵
61 贮留槽
71 沉淀槽
具体实施方式
以下对本发明的实施方式的一例详细说明，但本发明并不限定解释为这些实施方式。
另外，本发明中，“有机态氮”指的是有机成分中所含的氮，一般是蛋白质或氨基酸。
此外，“需氧性直接氮气化细菌”指的是在需氧条件下异养性地将氨态氮进行氮气化的微生物。此外，也是将有机态氮转换(氧化)为氨态氮的微生物。
此外，“氮气化”指的是氨态氮变为N2分子而从废水中作为气体被除去。
图1、2、6中的尺寸比是为了方便说明，与实际不同。此外，图2、6中，对与图1相同的构成要素赋予相同的符号，省略其说明。
“第一实施方式”
＜废水处理装置＞
本发明的废水处理装置是对含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水进行处理的装置。
图1是本发明的第一实施方式的废水处理装置1的概略构成图。
本实施方式的废水处理装置1具备：使用需氧性直接氮气化细菌对废水进行活性污泥处理(生物处理)，制成生物处理水的活性污泥处理槽11；被设置于活性污泥处理槽11的下游，对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理的膜分离装置20；将含污泥处理水的一部分从膜分离装置20送回至活性污泥处理槽11的污泥送回装置30；向废水中添加需氧性直接氮气化细菌的菌体添加装置40；向废水中添加需氧性直接氮气化细菌的生长所必需的物质(营养剂)的营养剂添加装置50；以及贮留经过了膜处理的含污泥处理水的贮留槽61。
另外，本发明中，将活性污泥处理前的废水也称为“原水”，将活性污泥处理后的废水也称为“生物处理水”，将膜处理后的含污泥处理水(具体地是渗透了过滤膜的生物处理水)也称为“渗透水”。
(废水)
本发明的处理对象之废水，是工厂、事业机构等所排出的被处理水，含有有机态氮及氨态氮中的至少一个。
有机态氮在厌氧条件或需氧条件下，通过微生物的作用，转换为氨态氮。作为含有较多的有机态氮的废水，可举出食品废水、畜产废水等。
作为有机态氮以外的氮成分，有氨态氮、硝酸态氮、亚硝酸态氮等的无机态氮。
(活性污泥处理槽)
活性污泥处理槽11是为了进行生物废水处理(活性污泥处理)而填充有微生物(活性污泥)的处理槽，在本实施方式中含有需氧性直接氮气化细菌。
活性污泥处理槽11上连接有第一流路12和第二流路13。第一流路12是用于使从工厂或事业机构等排出的废水流入(供给)至活性污泥处理槽11的流路。另一方面，第二流路13是用于使从活性污泥处理槽11排出的含污泥处理水流入(供给)至后述的膜分离装置20的膜分离槽21的流路。
此外，活性污泥处理槽11内设置有用于维持槽内需氧条件的曝气装置14。
曝气装置14具备有：将空气在活性污泥处理槽11内曝气的曝气管14a；向曝气管14a供给空气的导入管14b；以及送入空气的鼓风机14c。
作为曝气管14a，只要是可以将鼓风机14c所供给的空气排出至上方的装置，就没有特别限定，例如可举出穿孔的单管或膜型的装置。
优选在活性污泥处理槽11中设置测定槽内pH、氧化还原电位、水温、氨浓度的各种测定仪器(均省略图示)。
特别是在生物反应中，pH控制很重要，优选当槽内的pH酸化或碱化时，还设置用于添加碱溶液或酸性溶液的装置(均省略图示)，根据槽内的pH向活性污泥处理槽11添加碱溶液或酸性溶液。
(膜分离装置)
本实施方式的膜分离装置20被设置于活性污泥处理槽11的下游，具备有：膜分离槽21；被设置在膜分离槽21内的膜组件22；被设置在膜组件22的下方的膜清洗用的曝气装置23。
膜分离槽21是储存从活性污泥处理槽11送来的含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水的槽。
膜组件22被设置在膜分离槽21内。膜组件具备有过滤膜，通过该过滤膜，将含污泥处理水固液分离(膜处理)为生物处理水和活性污泥。
作为过滤膜，只要具有过滤能力，就没有特别限定，可举出例如中空纤维膜、平板膜、管状膜、单片膜等。其中，基于容积填充率高的观点，优选中空纤维膜。
作为过滤膜使用中空纤维膜时，作为其材质，可举出例如纤维素、聚烯烃、聚砜、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等。其中，作为中空纤维膜的材质，基于耐化学试剂性和应对pH变化强的角度，优选PVDF、PTFE。
作为过滤膜使用单片膜时，优选使用陶瓷制的膜。
作为过滤膜上形成的微细孔的平均孔径，一般在被称为超滤膜的膜中为0.001～0.1μm左右，一般在被称为精密过滤膜的膜中为0.1～1μm左右。本发明中优选使用平均孔径在上述范围内的过滤膜。
膜组件22上，连接有第三流路24。第三流路24是用于将渗透了过滤膜的渗透水(生物处理水)从膜分离装置20排出、并且流入(供给)至后述的贮留槽61的流路。
第三流路24上设置有泵24a。由此，可以将渗透了膜组件22的过滤膜的渗透水从膜分离装置20排出。
曝气装置23是清洗膜组件22的过滤膜的装置，被设置在膜分离槽21内且膜组件22的下方。
曝气装置23具备有：将空气在膜分离槽21内进行曝气的曝气管23a；向曝气管23a供给空气的导入管23b；送入空气的鼓风机23c。
作为曝气管23a，只要是可以将自鼓风机23c供给的空气排出至上方的装置，就没有特别限定，可举出例如穿孔的单管或膜型的装置。
(污泥送回装置)
污泥送回装置30是将含污泥处理水的一部分从膜分离装置20送回至活性污泥处理槽11的装置。
污泥送回装置30具备有第四流路31。第四流路31是用于将含污泥处理水的一部分从膜分离装置20排出、并使之流入(供给)至活性污泥处理槽11的流路。
第四流路31上设置有泵31a。由此，可以将膜分离槽21内的含污泥处理水的一部分从膜分离装置20送回至活性污泥处理槽11。
(菌体添加装置)
菌体添加装置40是用于向废水添加需氧性直接氮气化细菌的装置。
本实施方式的菌体添加装置40向活性污泥处理槽11的废水添加需氧性直接氮气化细菌。
菌体添加装置40具备有：贮留需氧性直接氮气化细菌的罐41；将需氧性直接氮气化细菌从罐41供给至废水的菌体供给流路42；以及送出需氧性直接氮气化细菌的泵43。
罐41中，优选具备有可以将罐内温度维持在适温的加温或冷却机构。罐内温度优选为0～15℃。
作为需氧性直接氮气化细菌，可举出例如粪产碱杆菌No4株(Alcaligenesfaecalis No.4.,保藏机构：独立行政法人产业技术总合研究所特许生物保藏中心(NITE-IPOD)，保藏机构的地址：〒292-0818日本国千叶县木更津市上总镰足2-5-8，保藏日：2009.06.03)、粪产碱杆菌OKK17株(Alcaligenes faecalis OKK17)等的产碱杆菌属细菌；芽孢杆菌属细菌等。
此外，除上述以外，作为需氧性直接氮气化细菌，也可使用红球菌属CPZ24(Rhodococcus sp.CPZ24.)、土壤杆菌属LAD9(Agrobacterium sp.LAD9)、甲基营养型芽孢杆菌菌株L7(Bacillus methylotrophicus strain L7)、施氏假单胞菌YZN-001(Pseudomonas stutzeri YZN-001)、雷氏普罗威登斯菌YL(Providencia rettgeri YL)等。
(营养剂添加装置)
营养剂添加装置50是向废水添加需氧性直接氮气化细菌的生长所必需的物质(营养剂)的装置。
本实施方式的营养剂添加装置50向活性污泥处理槽11的废水添加营养剂。
营养剂添加装置50具备有：贮留营养剂溶液的罐51；将营养剂溶液从罐51供给至废水的营养剂供给流路52；以及将营养剂溶液送出的泵53。
另外，营养剂为粉体时，也可以将贮留粉状营养剂的容器和粉体投入用设备组合使用，用以代替罐51、营养剂供给流路52及泵53。
作为营养剂，可举出碳源、微量元素等。
作为碳源，可举出例如乳酸、乙酸、柠檬酸、丙酸、丁酸等的有机酸及其盐等。
作为微量元素，可举出例如磷、镁、锰、锌、钙、铁、钼、铜、钴及含有它们的盐和水合物等。
(贮留槽)
贮留槽61是用于贮留经过膜处理后的含污泥处理水(渗透水)的装置。
＜废水处理方法＞
使用了图1所示的废水处理装置1的废水处理方法中，首先，使从工厂或事业机构等排出的废水通过第一流路12流入至活性污泥处理槽11。接着，从菌体添加装置40向活性污泥处理槽11中的废水添加需氧性直接氮气化细菌(菌体添加工序)。此外，根据需要，从营养剂添加装置50向活性污泥处理槽11中的废水添加营养剂(营养剂添加工序)。
使活性污泥处理槽11内的曝气装置14工作，将槽内维持为需氧条件，进行生物学废水处理(活性污泥处理工序)。于是，废水中的氨态氮通过需氧性直接氮气化细菌而氮气化，从废水中除氮。另外，废水中含有有机态氮时，在有机态氮如上所述地通过微生物的作用而被转换为氨态氮后，通过需氧性直接氮气化细菌而被氮气化。
接着，使经活性污泥处理后的废水(生物处理水)与活性污泥一同作为含污泥处理水，通过第二流路13流入至膜分离装置20。使泵24a工作，将膜组件22内减压，由此对含污泥处理水进行膜处理，固液分离为活性污泥和生物处理水(膜分离工序)。此时，通过曝气装置23将空气导入至膜组件22，由此可以通过空气洗涤对膜组件22的过滤膜表面进行清洗的同时，有效地进行固液分离。
此外，通过污泥送回装置30将膜分离槽21内的含活性污泥水的一部分送回至活性污泥处理槽11(污泥送回工序)。从膜分离装置20送回至活性污泥处理槽11的送回污泥量一般优选设为处理水量的1～5倍。
渗透过滤膜后的生物处理水，作为渗透水从膜分离装置20通过第三流路24被供给至贮留槽61，并被贮留。
进行营养剂添加工序时，菌体添加工序与营养剂添加工序可以同时进行，也可以在菌体添加工序后进行营养剂添加工序，也可以在营养剂添加工序后进行菌体添加工序。
基于除氮性能和菌体沉降分离等的观点，需氧性直接氮气化细菌的添加量优选是活性污泥处理槽11中的干燥重量浓度成为2,000～20,000mg/L的量。
＜作用效果＞
根据以上说明的本发明第一实施方式的废水处理装置及废水处理方法，在使用了需氧性直接氮气化细菌的废水处理中，将含污泥处理水的一部分从膜分离装置送回至活性污泥处理槽。被送回的含污泥处理水是活性污泥被浓缩后的水，该活性污泥中含有高浓度的需氧性直接氮气化细菌。因此，通过含污泥处理水从活性污泥处理槽移动至膜分离装置，即使需氧性直接氮气化细菌从活性污泥处理槽流出，通过将含污泥处理水的一部分从膜分离装置送回至活性污泥处理槽，由此需氧性直接氮气化细菌会返回至活性污泥处理槽11内，因此可以充分地维持活性污泥处理槽内的菌体量。
如此，若是本发明，则在活性污泥处理槽内可以保持充分量的沉降性低的需氧性直接氮气化细菌，因此在含有有机态氮或氨态氮的废水的处理中，可以有效地通过氮气化进行除氮。
“第二实施方式”
＜废水处理装置＞
图2是本发明的第二实施方式的废水处理装置2的概略构成图。
本实施方式的废水处理装置2具备有：使用需氧性直接氮气化细菌对废水进行活性污泥处理(生物处理)，制成生物处理水的活性污泥处理槽11；设置于活性污泥处理槽11内，对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理的膜分离装置20；向废水添加需氧性直接氮气化细菌的菌体添加装置40；向废水添加需氧性直接氮气化细菌的生长所必需的物质(营养剂)的营养剂添加装置50；贮留经过了膜处理的含污泥处理水(渗透水)的贮留槽61。
(处理槽)
除了膜分离装置20被设置于槽内这一点以外，本实施方式的活性污泥处理槽11与第一实施方式的活性污泥处理槽11相同。
(膜分离装置)
本实施方式的膜分离装置20具备有膜组件22和设置在膜组件22的下方的膜清洗用曝气装置23，它们被设置在活性污泥处理槽11内。
本实施方式的膜组件22及曝气装置23与第一实施方式的膜组件22及曝气装置23相同。
(菌体添加装置)
本实施方式的菌体添加装置40与第一实施方式的菌体添加装置40相同。
(营养剂添加装置)
本实施方式的营养剂添加装置50与第一实施方式的营养剂添加装置50相同。
(贮留槽)
本实施方式的贮留槽61与第一实施方式的贮留槽61相同。
＜废水处理方法＞
使用了图2所示废水处理装置2的废水处理方法中，首先，使从工厂或事业机构等排出的废水通过第一流路12流入至活性污泥处理槽11。接着，从菌体添加装置40向活性污泥处理槽11中的废水添加需氧性直接氮气化细菌(菌体添加工序)。此外，根据需要，从营养剂添加装置50向活性污泥处理槽11中的废水添加营养剂(营养剂添加工序)。
使活性污泥处理槽11内的曝气装置14工作，将槽内维持为需氧条件，进行生物学废水处理(活性污泥处理工序)。于是，废水中的氨态氮通过需氧性直接氮气化细菌而氮气化，从废水中除氮。另外，废水中含有有机态氮时，在有机态氮如上所述地通过微生物的作用而被转换为氨态氮后，通过需氧性直接氮气化细菌被氮气化。
接着，使泵24a工作，将膜组件22内减压，由此对含污泥处理水进行膜处理，固液分离为活性污泥和生物处理水(膜分离工序)。此时，从曝气装置23将空气导入至膜组件22，由此可以通过空气洗涤清洗膜组件22的过滤膜表面，与此同时高效地进行固液分离。
第二实施方式中，膜分离工序在活性污泥处理槽11内进行。
渗透了过滤膜的生物处理水，作为渗透水从膜分离装置20通过第三流路24被供给至贮留槽61，并被贮留。
需氧性直接氮气化细菌的添加量及营养剂的添加量与第一实施方式的废水处理方法相同。
＜作用效果＞
根据以上说明的本发明的第二实施方式的废水处理装置及废水处理方法，在使用了需氧性直接氮气化细菌的废水处理中，在活性污泥处理槽内进行膜分离工序。因此，需氧性直接氮气化细菌难以从活性污泥处理槽流出，所以可以充分地维持活性污泥处理槽内的菌体量。
如此地，若是本发明，则可以在活性污泥处理槽内保持充分量的沉降性低的需氧性直接氮气化细菌，因此在含有有机态氮或氨态氮的废水的处理中可以有效地通过氮气化而除氮。
“其他的实施方式”
本发明的废水处理装置及废水处理方法不限定于上述的实施方式。例如，第一实施方式及第二实施方式中，可以是需氧性直接氮气化细菌及营养剂被添加到第一流路12中流动的废水中，也可以是营养剂被添加到第一流路12中流动的废水中，而需氧性直接氮气化细菌被添加到活性污泥处理槽11中的废水中。此外，也可以是需氧性直接氮气化细菌被添加到第一流路12中流动的废水中，而营养剂被添加到活性污泥处理槽11中的废水中。
此外，第一实施方式及第二实施方式中，也可以在活性污泥处理槽11的上游设置原水贮留槽，在进行活性污泥处理之前暂时贮留废水。通过将废水在活性污泥处理之前贮留，可以使原水水量或原水水质的变动为均匀化。此外，也可以根据需要在贮留于该原水贮留槽的废水中添加营养剂。
【实施例】
以下通过实施例进一步具体说明本发明，但本发明不受限于这些例子。
“实施例1”
将产碱杆菌的纯培养液作为初始污泥添加至活性污泥处理槽，如下地在开放体系中进行21天的连续的废水处理。
首先，将粪产碱杆菌No4株(FERM P-21814，保藏机构：独立行政法人产业技术总合研究所特许生物保藏中心，保藏机构的地址：〒292-0818日本国千叶县木更津市上总镰足2-5-8，保藏日：2009.06.03)的培养液调制为以MLSS浓度计为2,000mg/L的菌体悬浮液。
另外，将日本国内的养猪排水消化液用自来水稀释5倍，在该稀释液中添加乙酸钠至其浓度成为6,000mg/L，由此调制出试验原水。试验原水的平均水质如表1所示。
【表1】
将有效容积1.25L的水槽作为活性污泥处理槽，向该活性污泥处理槽内投入菌体悬浮液1.25L。
在活性污泥处理槽的下游设置有效容积1.25L的膜分离槽，使得含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水可以从活性污泥处理槽流入至膜分离槽。将平均孔径0.05μm的精密过滤用聚偏氟乙烯中空纤维膜(三菱丽阳株式会社制，“ステラポアーSADF”)成形为膜面积成为0.022m2的网筛状的膜组件，将该膜组件浸渍在膜分离槽内。在设置于膜组件的端部的吸水部连接过滤泵，使其可以过滤膜分离槽内的液体。
接着，向活性污泥处理槽内，以每1天0.83L的比例连续添加试验原水(即滞留时间3天)。向活性污泥处理槽内以6L/min通入空气而进行供氧。
使在活性污泥处理槽中经过了活性污泥处理的试验原水(生物处理水)与活性污泥一同作为含污泥处理水流入至膜分离槽，通过膜分离槽内的膜组件过滤，将渗透水从膜分离槽排出。
此外，为了防止污泥向膜分离槽内的浓缩，将膜分离槽内的污泥以每1天2.5L(每1天处理量0.83L的约3倍)的比例间歇地送回至活性污泥处理槽。
定期采集即将要添加至活性污泥处理槽之前的试验原水及从膜分离槽排出的渗透水，如下地测定总氮浓度(TN)。结果如图3所示。
(总氮浓度的测定)
使用连接在总有机体碳分析装置(Mitsubishi Chemical Analytech公司制，“TOC-300V”)的后段的氮检测器(Mitsubishi Chemical Analytech公司制，“ND-210型”)测定总氮浓度。本装置的测定方法为氧化分解-化学发光法(减压法)。
“实施例2”
将产碱杆菌的纯培养液作为初始污泥添加至活性污泥处理槽，如下地在开放体系中进行28天的连续的废水处理。
将有效容积2.5L的水槽作为活性污泥处理槽，向该活性污泥处理槽内投入与实施例1同样地调制的菌体悬浮液2.5L。
将平均孔径0.05μm的精密过滤用聚偏氟乙烯中空纤维膜(三菱丽阳株式会社制，“ステラポアーSADF”)成形为膜面积成为0.022m2的网筛状的膜组件，将该膜组件浸渍在活性污泥处理槽内。在设置于膜组件的端部的吸水部连接过滤泵，使其可以过滤活性污泥处理槽内的液体。
接着，向活性污泥处理槽内，以每1天0.83L的比例连续添加与实施例1同样地调制的试验原水(即滞留时间3天)。向活性污泥处理槽内以6L/min通入空气而进行供氧。
相同地，以每1天0.83L的比例，使用上述膜组件过滤活性污泥处理槽内的液体，将渗透水从活性污泥处理槽排出。
定期采集即将要添加至活性污泥处理槽之前的试验原水及从活性污泥处理槽排出的渗透水，与实施例1同样地测定总氮浓度(TN)。结果如图4所示。
“比较例1”
与实施例1同样地调制菌体悬浮液及试验原水。
将有效容积2.5L的水槽作为活性污泥处理槽，向该活性污泥处理槽内投入菌体悬浮液2.5L。
在活性污泥处理槽的下游设置有效容积2.5L的沉淀槽，使得含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水可以从活性污泥处理槽流入至沉淀槽。
接着，向活性污泥处理槽内，以每1天0.83L的比例连续添加试验原水(即滞留时间3天)。向活性污泥处理槽内以6L/min通入空气进行供氧。
使在活性污泥处理槽中进行了活性污泥处理的试验原水(生物处理水)，与活性污泥一同作为含污泥处理水流入至沉淀槽，将从该沉淀槽溢出的上清液作为处理水。此外，将沉淀在沉淀槽的底部的活性污泥以每1天0.83L的比例送回至活性污泥处理槽。
定期采集即将要添加至活性污泥处理槽之前的试验原水及从沉淀槽溢出的处理水，与实施例1同样地测定总氮浓度(TN)。结果如图5所示。
从图3可知，实施例1的情况下，渗透水中的总氮浓度(TN)在整个试验期间(21天)中平均为186mg/L，由氮气化进行的除氮率约为55％。此外，经过了21天后的活性污泥处理槽内的MLSS浓度增加至8,500mg/L。
从图4可知，实施例2的情况下，渗透水中的总氮浓度(TN)在整个试验期间(28天)中平均为145mg/L，由氮气化进行的除氮率约为66％。此外，经过了28天后的活性污泥处理槽内的MLSS浓度增加至9,800mg/L。
另外，除氮率可通过下述式求得。
总除氮率(％)＝(试验原水的总氮浓度-渗透水的总氮浓度)/试验原水的总氮浓度×100
另一方面，从图5可知，比较例1的情况下，处理水中的总氮浓度(TN)在7天后为328mg/L，除氮率下降至23.7％。7天后的活性污泥处理槽内的MLSS浓度下降至1,000mg/L，认为：活性污泥处理槽内中的粪产碱杆菌No4株(FERM P-21814)浓度下降是由氮气化进行的除氮率下降的原因。

Claims (10)

1.一种废水处理装置，是对含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水进行处理的装置，其特征在于，具备有：
活性污泥处理槽，在所述活性污泥处理槽中，使用需氧性直接氮气化细菌对所述废水进行活性污泥处理，制成生物处理水；
膜分离装置，设置于所述活性污泥处理槽的下游，对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理；
污泥送回装置，将所述含污泥处理水的一部分从所述膜分离装置送回至所述活性污泥处理槽。
2.一种废水处理装置，是对含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水进行处理的装置，具备有：
活性污泥处理槽，在所述活性污泥处理槽中，使用需氧性直接氮气化细菌对所述废水进行活性污泥处理，制成生物处理水，
膜分离装置，对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理；
所述膜分离装置被设置在所述活性污泥处理槽内。
3.根据权利要求1或2所述的废水处理装置，其中，还具备有菌体添加装置，用于向所述废水添加需氧性直接氮气化细菌。
4.根据权利要求3所述的废水处理装置，其中，所述菌体添加装置是向所述活性污泥处理槽中的废水添加需氧性直接氮气化细菌的装置。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的废水处理装置，其中，所述需氧性直接氮气化细菌是粪产碱杆菌No4株(FERM P-21814)。
6.一种废水处理方法，是对含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水进行处理的方法，其特征在于，具有：
活性污泥处理工序，使用需氧性直接氮气化细菌，将所述废水在活性污泥处理槽进行活性污泥处理，制成生物处理水；
膜分离工序，用设置在所述活性污泥处理槽下游的膜分离装置，对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理；
污泥送回工序，将所述含污泥处理水的一部分从所述膜分离装置送回至所述活性污泥处理槽。
7.一种废水处理方法，是对含有有机态氮及氨态氮中的至少一个的废水进行处理的方法，其特征在于，具有：
活性污泥处理工序，使用需氧性直接氮气化细菌，将所述废水在活性污泥处理槽进行活性污泥处理，制成生物处理水，
膜分离工序，用膜分离装置，对含有活性污泥及生物处理水的含污泥处理水进行膜处理；
所述膜分离工序在所述活性污泥处理槽内进行。
8.根据权利要求6或7所述的废水处理方法，其中，还具有向所述废水添加需氧性直接氮气化细菌的菌体添加工序。
9.根据权利要求8所述的废水处理方法，其中，所述菌体添加工序是向所述活性污泥处理槽中的废水添加需氧性直接氮气化细菌的工序。
10.根据权利要求6～9的任意一项所述的废水处理方法，其中，所述需氧性直接氮气化细菌是粪产碱杆菌No4株(FERM P-21814)。
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