CN1082937C - 有机废水的微生物降解处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种不产生臭气能处理高浓度有机废水的方法。本发明方法的特征在于通过在有机废水中添加铝离子使其保持为低浓度(0.1mM-0.5mM)，有选择地使不产生臭气的细菌繁殖至高浓度，因为由于这些细菌而能够使高浓度的有机废水不产生臭气地进行处理，因此，可以实现处理设备的小型化。另外，通过进一步添加铝离至高浓度(4mM)以上，就能够降解除去处理后的细菌。此外，通过混入适当的矿物片，只要添加铝离子至低浓度(1mM以上)就能够促进分离除去细菌，同时因为能够减少污泥重量，所以能够减轻运行负担。

Description

有机废水的微生物降解处理方法

本发明涉及一种利用微生物降解有机废水的处理方法，特别是，利用氢氧化铝膜降解有机废水的生物处理方法。

为了处理含有有机物的家庭污水、动物饲养过程中的粪尿和各种工业排水等废水，迄今，开发使用了物理化学处理法和生化处理法等各种处理方法。其中，对于生化法(生化需氧量)处理高浓度污水的方法，具有代表性的是活性污泥法，该方法比物理化学处理法用的更为广乏。

该活性污泥法是这样的一种方法，先使微生物在含有有机物的废水中繁殖，由细菌降解这些有机物，繁殖后的细菌富有吸附性成絮凝体沉淀，得到透明的处理液。

虽然，该活性污泥法处理含有机物的废水极为有效，但处理设施的面积相对大，另外，在处理高浓度(例如，BOD2,000-3,000ppm以上)的污水时必须用水稀释，而且，需要多次才能将沉淀后的污泥排除干尽，因此费用高，在处理过程中，产生臭气而造成环境污染等，该方法存在上述问题。

鉴于以活性污泥法为代表的现有生物处理方法中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种不产生臭气，即使为高浓度的污水，也不必稀释，并能减少沉淀的污泥量，而且，即使设施规模小也能处理大量的有机废水，并利用微生物处理有机废水的有机废水生物处理方法。

为了完成上述目的，本发明利用微生物来降解处理有机废水，通过在有机废水中添加铝离子，使废水中的离子浓度为0.1mM以上0.5mM以下，来降解处理有机废水。

按照本发明的另一实施方案，在由上述方法降解处理后的有机废水中再添加铝离子至铝离子浓度为4mM以上。

按照本发明的另一实施方案，在如上所述的那样利用微生物降解处理的有机废水的过程中，在有机废水中再混入如沸石那样的矿物片。

按照本发明的另一实施方案，在由上述方法混入矿物片进行处理的情况下，在降解处理后的有机废水中再添加铝离子至铝离子浓度为1mM以上。

按照本发明的另一实施方案，在由上述方法来降解处理有机废水的过程中，添加适量的铝离子，以便将有机废水的铝离子浓度保持在0.1mM以上0.5mM以下。

因为本发明以如上所述的方式构成，所以，可以起到如下的作用与效果。

即，根据上述方法，通过将有机废水中的铝离子浓度调整至0.1mM以上0.5mM以下，能够把在现有活性污泥法中降解有机废水过程中产生臭气的细菌沉淀分离，有选择地使不产生臭气的细菌繁殖。如此，就可以由有选择地繁殖的细菌不产生臭气地降解处理有机废水。另外，有选择地繁殖的细菌与现有活性污泥法中使用的细菌不同，因为其能繁殖至高浓度，所以能够在不稀释高浓度污水的情况下进行降解处理，而且还可使污水处理设施小型化。

按照本发明的另一实施方案，通过添加高浓度铝离子，并按上述方法使有机废水中的有机物分解，将繁殖的细菌封入氢氧化铝膜中，由于可形成迅速分离沉降的结构物，所以可在除去大量繁殖的细菌后获得达到污水处理水质标准的上层清液。

按照本发明的另一实施方案，用低浓度的铝离子溶液有选择地繁殖的细菌，在无需高浓度铝离子的情况下，使其与矿物片充分混合，同时被捕集在氢氧化铝膜内。结果是，细菌的混凝沉淀物在结构强度上有所增加，在曝气过程上也不会破裂。当除去了废水中有机物的细菌后，可得到满足水质标准的上层清液。这样得到的细菌的凝聚沉淀物比较坚硬不易受机械破坏，当通过用原生动物吃掉沉淀的细菌后，可以得到以矿物片为主的少量的污泥。而矿物片又可重复使用。

按照本发明的另一实施方案，通过使特殊的细菌与矿物片混合并捕集在氢氧化铝膜内来加速细菌沉淀物的形成，从而使生成的细菌絮凝沉淀物易凝聚在一起，沉淀在底部。

按照本发明的另一实施方案，当在降解有机物的过程中，输入新的有机废水的情况下，通过使铝离子浓度保持在0.1mM以上至0.5mM以下，可长时间地抑制产生臭气的细菌繁殖，使不产生臭气的细菌繁殖至高浓度，所以，即使是高浓度的有机废水，也不需要稀释就可以迅速地对其进行无臭气的降解处理。

图1是表示从下水中采取的细菌随时间繁殖后的状态曲线。

图2是表示在从下水中采取的细菌的培养液中添加铝离子的情况下的、铝离子浓度和上层清液中存在的细菌量的关系曲线。

图3是添加2mM铝离子的情况和没有铝离子的情况下，细菌繁殖状态的比较曲线。

图4是使用铝离子的污水处理系统的示意图。

图5是表示添加矿物片的情况下的细菌随时间变化的曲线。

图6是利用矿物片和铝离子的污水处理系统的示意图。

图7是表示分析恶臭成分的名称的流程图。

图8是表示摸拟的中性臭气成分的比例的曲线。

图9是表示上层清液和沉淀中的中性臭气成分比例随时间变化曲线。

图10是表示摸拟的酸性臭气成分的比例的曲线。

图11是表示上层清液和沉淀中的酸性臭气成分比例随时间的变化曲线。

图12是表示用铝离子法处理养猪埸污水时有机炭量的变化。

图13是表示污水处理埸的细菌量的变化曲线。

图14是表示把上述各污水处理池内的有机碳量分成含有细菌的有机碳量和可溶(残余有机碳量)的含量图。

图15是用含褐色物质的溶液除去硫化氢。

图16是用含褐色物质的溶液除去氨。

图17是用含褐色物质的溶液除去氨类。

图18表示猪埸废物的原污水，加入矿物质和铝离子的污水处理池中处理后的处理水的水质。

下面，参照附图，详细地说明根据本发明构成的有机废水的微生物降解处理方法的较好的实施例。

如上所述，有机废水包括家庭污水、动物饲养过程中的粪便和各种工业废水，为处理这些有机废水，目前已开发并被使用的方法有物理化学处理法和生物处理法等各种方法。其中，涉及污水处理的方法中，生物方法，即活性污泥法比物理化学法使用得更为普遍。但是，活性污泥法中也还存在必须预以克服的缺点，即，若处理高浓度(BOD 2000-3000ppm以上)的污水，必须使用大量的水将其稀释，也就必须具有大型设备。另外，需要反复多次处理沉淀的污泥，因此费用高。此外在处理过程中会产生臭气，同时出现臭气公害的问题。

为了克服目前的活性污泥法等的污水处理方法中的弱点，发明者选择了不产生臭气的细菌，因这些细菌不会产生臭气，所以能够处理高浓度的污水，而且，沉淀量也少。这种新方法是发明者们锐意努力开发的结果。

据发明者所知，目前的活性污泥法中使用的细菌能在铝离子的浓度低至0.1-0.5mM，更好的是0.1-0.2mM时会向下沉降。当有铝离子的存在的情况下，有选择地培养一些细菌，并供给其营养，使其快速繁殖，可以得到具有如下特色的细菌群。

首先，选择的细菌群不同于活性污泥法中使用的细菌，它不会产生臭气。这意味着通过在污水处理池内加入低浓度的铝离子，可以抑制有机物降解的过程中产生臭气的细菌的生长。

其次，选择的细菌群要能够吸收并降解粪便的恶臭、吲哚、粪臭素、P-甲酚等。其结果是，进入污水处理池内的恶臭被迅速除去。使得能够在污水处理现埸消除臭气，同时除掉粪便的恶臭。而且，通过所选择的合适细菌，可以完成本发明之一个目的，即消除建设污水处理埸会带来恶臭的不满。

进一步地，现有活性污泥法中必须把注入污水处理池内的原污水稀释至2000-3000ppm以下，这就必然要使用大型污水处理池。这一点，正如本发明人所知，因为在低浓度的铝离子存在下，由本发明方法所选用的细菌不同与用于活性污泥法中的细菌，该细菌可繁殖至高浓度，所以能够降解处理注入污水处理池内的浓度高达10，000ppm的原污水，可使污水处理装置小型化。

下面，详细描述本发明的有机废水的微生物降解处理方法，该方法采用铝离子，通过选出的细菌的作用，在处理过程中除去臭气和粪便恶臭，用矿物片使繁殖的细菌迅速絮凝沉淀，然后放流上层清水。1.利用铝离子使细菌沉淀而除去产生臭气的细菌。

如图1所示，在显微镜下可以观察到来自污水的细菌当采用传统活性污泥法激活时，其细菌数量迅速增加而发生絮凝。

这里，用生物处理方法处理污水的目的是降解并除去由BOD和C0D表示的有机物，但为了产生尽可能少的污泥，并除去氮和磷，为此采取了各种手段。例如，在活性污泥法中，为了得到上层透明清液，利用细菌的凝聚作用，从污水处理池中除去细菌。因此，处理池内的细菌不能达到高浓度，高浓度的污水必须被稀释后才能注入处理池内。为此，处理池不得不做得很大。本发明的方法是通过使细菌繁殖至高浓度来处理污水而使处理池小型化成为可能，本发明的方法就是涉及到这样的问题。

在这些活性污泥法中使用的处理池内的污泥有臭气，除去这些气体也是本发明所涉及的范围。

从污水中采取细菌并在培养液中驯养，加入铝离子。则如图2所示，在超过0.1mM的浓度时，絮凝沉淀增加，上层液变清。细菌成为大量的沉淀，用能够使氢氧化铝显色的铝试剂测试沉淀的颜色，一部分细菌絮状体变成红色，传统活性污泥法中的大多数细菌保持不变。观察用铝试剂试过后变成红色的那一部分沉淀，该部分细菌被氢氧化铝膜覆盖。

如此，根据本发明，下水中的细菌通过加入低浓度的铝离子，几乎全部沉降并被除去。即使将此溶液放置在室温下(超过25度)，过了数周也不会发臭。借此，产生臭气的细菌在低浓度的铝离子中絮凝沉降而被除去，另外，低浓度铝离子被认为是使细菌沉淀从污水处理池中除去臭气的原因。

2.铝离子存在下的细菌的繁殖

在下列实验中，使用由孔径为0.5mm的滤网过滤作为有机废水(污水)的人类生活废水(胨)或栅栏式养猪埸的圈内堆积的粪尿混合物后的液体部分。在20升的污水处理装置中加入1.8升的有机废水(污水)进行降解处理。在该容液中，根据本发明的方法，一旦加入0.4mM的铝离子，细菌就会絮凝沉降。若对该溶液在少量的有机废水(污水)的存在的情况下进行曝气(鼓入空气)一夜，本发明所选的细菌大量繁殖，在各种铝离子浓度的环境下测量其繁殖的特性。

因铝离子的水溶液呈酸性，所以在加入铝离子后，用NaOH来调整培养液的pH值成中性。在规定的各个小时内，用分光光度计测定细菌的含量，并在显微镜下观察。

首先，在不加铝离子的无添加的培养液中，细菌直接开始繁殖，然后可以观察到那种传统活性污泥法中已知的絮状沉淀随时间的变化。如图3所示，大约4小时后细菌停止增加，因沉淀使细菌数迅速降低。

与此相反，在含有2mM的铝离子的处理水中，开始的大约3小时内几乎没有繁殖，而超过4小时后开始繁殖，之后，继续繁殖到高浓度。若采用0.5mM铝离子，细菌急剧繁殖，致使溶液在610nm的波长时，溶液的吸光度为4.8，而在2mM的铝离了溶液中，细菌繁殖吸光度为3.4，在5mM中，繁殖达到2.3的程度。

如此，根据本发明方法，在低浓度的铝离子存在下，若给予所选择的细菌营养物，即污水，与现有活性污泥法中的细菌相比，本发明所采用的细菌容易繁殖到更高的浓度，因此，高浓度的污水不必稀释就能够进行降解处理。

然而，根据本发明方法，在铝离子存在下繁殖的细菌不同于活性污泥法中的细菌，不会完全凝聚沉淀，而且，不能在污水处理后形成上层清液。在显微镜下，可以见到氢氧化铝膜包覆细菌的小颗粒物，但在如上的低浓度的铝离子溶液中，多数细菌不形成沉淀，悬浮于溶液中。

根据上面观察到的结果，由本发明方法所选的能繁殖到高浓度的细菌可以降解含高浓度TOC的污水。然而，降解处理后的上层清液，若与完全透明的活性污泥法的相比，其是混浊的，不能直接排放，因此，还要探讨下面的细菌除去方法。

3.在高浓度铝离子溶液中产生沉淀

如下水中的细菌，即形成活性污泥的细菌，如图2所示，当添加0.15mM的铝离子时，在活性污泥法中能够絮凝并沉降产生清澈的上层清液。与之相对，已知在低浓度铝离子存在下繁殖的细菌若不增加铝离子浓度，就很难沉降。若加入5mM的铝离子，则开始有少量的细菌沉淀，若加7mM浓度的铝离子，则几乎都沉淀。由此，已判明在0.15mM下开始沉淀的下水中的细菌通过在低浓度的铝离子中培养，可以转变成必须在约50倍的7mM的铝离子中沉淀的细菌群。

下面，对实施上述本发明方法的具体的污水处理的最佳实例作简单说明。

1：利用高浓度铝离子进行沉淀的污水处理系统。

(1)初级处理

如图4所示的简单结构的污水处理系统，将污水处理池1和沉淀池2并排设置，通过带有图中未示出的管的管路3将两池连通。首先，在已导入了污水处理池1内的污水中加入0.2-0.5mM的铝离子，它作为生物降解池。接着，大量地繁殖细菌，并在培养液中投入一定量的污水，用这些细菌在生物降解池1中降解有机物之后，通过管路3将一定量的处理水导入到沉淀池2内。

(2)细菌混凝沉降

然后，一旦在沉淀池2内加入7mM的铝离子，细菌几乎全部沉淀。虽然在该实施例中，通过添加7mM的铝离子，可使细菌沉淀，但本发明的方法并不限于上述的铝离子浓度。为使细菌沉淀的必要的浓度可以根据细菌的浓度或是否混入了后述的矿物片作大幅度变化，在没有混入矿物片的情况下，通过加入4mM以上最好是7mM以上的铝离子浓度，能够达到较好的沉淀效果。

(3)上层清液及污泥的处理

如上所述，在采用细菌对污水进行降解处理，再通过添加高浓度的铝离子而使细菌沉淀后，就可得到透明的上层清液。该上层清液因满足污水处理水质标准而可排出。另外，除去污泥细菌)，并将除去的污泥用于其它目的是完全可能的。

以上采用最简单的氢氧化铝膜法降解有机物的方法，而在不重复利用细菌时，会产生较多的污泥的问题，就必须寻找解决该问题的对策。因此，下面说明还考虑了污泥对策的污水处理系统。

2：采用细菌，矿物片和铝离子的污水处理系统

将细菌，矿物片和铝离子结合使用处理污水，考察污水处理。

(1)污水处理条件

作为污水处理系统，如图6所示的，并排地设置原水池10，流量调整池12，第一曝气池14，第二曝气池16，沉淀池18及第三处理装置20，用图中未示出的带管的管路将它们连通。

(2)细菌的选择和繁殖

首先，从原水池10通过流量调整池12将污水导入到第一曝气池14内，这里，添加低浓度的铝离子使细菌繁殖。而且，在1mM的铝离子浓度的条件下，有所选地培养细菌，把作为矿物片的沸石200混入到其中。

然后，在从原水池10通过流量调整池12在第一次曝气池14内加入1/10量的有机废水(人类生活废水)并进行曝气后，细菌急剧繁殖，如图5所示，在3-5小时内，细菌达到最高浓度。在该处理池底部形成沉淀，形成的沉淀类似于活性污泥法中细菌的絮凝体。

2小时后，用铝试剂对沉淀试色，并可发现大量的细菌被氢氧化铝膜所包覆，铝试剂使这些细菌变成红色。这些细菌被作为矿物片的泡沸石200所包覆。由于细菌沉淀受到沸石200的壳的保护，所以它们的耐机械破坏力增强了，在曝气过程中，也难以破坏被氢氧化铝膜包覆的细菌沉淀物。

(3)细菌为沉淀

又过6小时的培养后，变成白色状的混浊液被输送到第二次曝气池16内，并再加入1mM的铝离子，如图5所示，溶液中细菌在沸石的作用下产生凝聚并几乎全部沉淀。但该上层液仍具有在波长为660nm时，吸光度为0.5的轻微混浊液。

采用2mM的铝离子对上层清液继续曝气，则如图5所示，2天后吸光度成0.3，3天后吸光度成0.15，4天后，吸光度变成0.04，上层完全透明。一旦看见上层液体成透明时，原生动物就吃细菌，几乎全部的泡沸石200变成其本身的沉淀。

这样，通过由原生动物除去细菌，就可以经济地重复使用矿物片，同时可以使最终产生的污泥量较少，能够容易且经济地进行污水处理系统的维护。

与之相对，在不放入矿物片的情况下，在低浓度的铝离子中繁殖的细菌在2mM左右低浓度的铝离子中不会沉淀，而必须在7mM的浓度下才能沉淀。然而，如上述所述，在加入了如沸石200之类的矿物片的情况下，细菌群就吸附在矿物片内，由氢氧化铝膜所覆盖，当细菌和矿物片构成的一种结构物时，通过再加入低浓度的铝离子，如1mM以上的，更好的是2mM以上，就能容易地使细菌群沉淀。

如此，使联合使用细菌，矿物片和铝离子，并使污水处理池运行时，细菌便大量繁殖，高浓度的污水曝气后，形成透明的上层液体。另外，也表明了矿物片可再利用。因此，根据本发明方法，确立了与活性污泥法不同的新的利用氢氧化铝膜的污水处理法。

作为投入污水的矿物片，除泡沸石200以外，也可使用其它各种矿物片，基本的要求是只要细菌能够吸附到其上则可使用。把矿物片和水的交界面称作界面，已知在界面上具有细菌吸附，营养液的浓缩和稀释或细菌活性化能量的转变及缩短诱导酶的诱导时间的效果。另外，因为由铝离子有选择地吸收具有特殊能力的细菌，从而细菌被吸附到矿物片上。加入植物土壤，森林土壤，砂和粘土中的一种可代替泡沸石200，也可形成同样的矿物片，细菌和氢氧化铝膜的构成物，但对不添加上述任何一钟物质的污水处理情况没有作观察。

下面，通过根据本发明构成的污水处理方法，来证明污水处理池中的粪尿臭气的除去效果。

根据本发明方法，一旦利用在低浓度铝离子存在下繁殖的细菌，在污水处理池内加入家畜的粪尿并进行曝气，该处理池中的粪尿的恶臭就可被除去。

为了确认该效果，制作模拟的恶臭成分。在中性恶臭成分(P-甲酚，吲哚和粪臭素)和酸性恶臭成分(醋酸，丙酸，异丁酸，丁酸，异戌酸)中加入被包在上述污水处理池内的氢氧化铝膜内的细菌和泡沸石200结合的构成物，根据图7所示的顺序用Leoplex400的色谱仪分析恶臭量的变化。

图8-图11表示该结果。如图8-9所示，中性恶臭在处理1小时后沉淀，与上层液体分离。2小时后上层液体中几乎没有恶臭成分，放置一晚上后完全消失。这表示了细菌吸收了恶臭气体，并将这些成分降解掉了。这样，人们感觉到恶臭的消失也被色谱仪进行了科学的论证。此外，如图10至图11所示，酸性恶臭也因吸附在细菌的沉淀物上而被慢慢在降解掉了。

人类感官感觉到污水处理埸的恶臭主要是中性恶臭，因此，通过由本发明方法，采用在低浓度的铝离子的存在下繁殖的细菌能够使粪尿的恶臭消失。

为了证实这一点，将恶臭中的一种吲哚混入到由本发明方法所产生的细菌的沉淀物中，放置不久后用离心机除去剩余的吲哚。若将能够使吲哚改变颜色的cobac试剂测试生成混合物的颜色混入其中，经过一定时间后沉淀变成红色，在显微镜下观察这些沉淀，便可发现几乎所有的沉淀都变成了红色，从而可知该污水处理池内的细菌富有吸附吲哚并将其降解的能力。

3：养猪埸污水处理的连续运转

下面，根据本发明的方法，对降解处理池内的养猪埸的粪尿的实施例进行说明。

含粪尿浓度达7,000-10,000ppm左右的浓污水适时地流入的养猪埸污水处理池内。

如图12所示，污水处理埸的污水是5,000-7,000ppm的高浓度有机废水。其中大约1,000ppm是由褐色物质构成的有机碳(TOC/GF所表示的有机碳的基线值相当于此)。在污水处理埸中，投入浓度为4,000ppm的由本发明方法所选择的细菌群，由这些细菌群将流入的1,500ppm浓度的有机碳在2小时间内降解并气化掉。如图12所示，每次加入污水就要增加1,500ppm的有机碳，不久就因降解而减少。因TOC(GF)是除了细菌群以外的有机碳，在污水处理池内降解引入的有机碳的周期如图12所示。此外，已证实TOC基线的原始值不增加，因而，由本发明所选择的细菌不会在有机物降解处理中增加，实质上，保持为一恒定值。因此，可以判断流入的有机物由细菌群降解和气化掉了。

图13表示在上述污水处理池内，采用由本发明方法在铝离子存在下所有选择繁殖细菌的浓度。如图所示，若浓度在A610nm下为30-32，则可知道形成了高浓度的细菌和大量的絮状体。处理开始时(0小时)含粪尿的污水在流入处理池并被降解时细菌群还处于极高的浓度，不可能观察到浓度的显著变化，可判明细菌群的增减的程度在误差范围内变化。尽管长时间的运行过程中可以观察到细菌群的增减，但使流入的有机碳降解的2个小时内还是不能观察到明显的细菌群的增减，因此，可以知道流入的大部分有机碳被分解而转变成二氧化碳气体排放到大气中。

图14表示用TOC计测定养猪埸的各污水处理池内的有机物的量及细菌群量的值。有的养猪埸将含有TOC为10,000ppm(BOD为20,000ppm)的有机物的原水作为有机废水流入到污水处理池内。因此，根据本发明方法，无需对如此高浓度的粪尿进行稀释就能够由细菌群降解。如图14所示，废水一旦从原水池流入调整池内，就开始曝气，并由细菌开始降解有机废水。在该实施例中，虽然称作为调整池，不过该调整池实质上相当于第一曝气池。因而，在该实施例中，可以考虑使用三个曝气池进行降解处理。如图14所示，在各池中，由细菌对有机物依次降解，在含10,460ppm浓度的有机物的原水到达沉淀池时变成含490ppm浓度的有机物的处理水。因而可以知道随着有机物的降解细菌自身在降解了有机物之后也慢慢地减少着。在来自沉淀池的处理水的废水用过滤器过滤后，该过滤溶液中所含的物质几乎全部是为褐色的有机物，其BOD为0。因此，根据本发明方法，因为有机物通过在有铝离子存在下由所选择的细菌群的降解而变成二氧化碳，水氮气而排放出，所以能够处理高浓度的污水。另外，本发明处理方法，与活性污泥法不同，不会产生很多污泥。此外，若使该处理池内的溶液静置并除去细菌后流回猪圈内，则消除了猪圈内的臭气，猪圈也就成为无臭气的猪圈。

4：关于污水处理池内的褐色物质(酚化合物)

根据本发明，用铝离子法处理养猪埸的污水，处理后的水变成了褐色。下面，将要描述这种褐色物质的化学结构和生成，它的吸收光谱与腐殖酸的吸收光谱相类似，

使该褐色物质通过孔径为0.22μ的玻璃过滤器。因为污水中的细菌群不会通过该过滤器，所以，可以知道通过该过滤器的滤液由上述褐色物质和污水中的未降解的有机物构成。因而，用总有机碳计(TOC计)测定通过该过滤器的有机物，则可确认该物质。进一步地，通过由细菌群充分地对有机物进行降解，能够除去污水中未降解的有机物。因而，残余的有机物实质上是褐色的物质。更具体地说，该褐色物质也不能由本发明所选择的细菌完全地降解，所以，一旦在污水处理后残余的有机物中除去了细菌群(通过0.22μ的玻璃过滤器)，残余的有机物则被解认为褐色物质。

根据本发明者的研究，证实在有机废水中有选择地繁殖的细菌当与大量的褐色物质结合时，能够保持安全的生存状态。如图12所示，在养猪埸的污水处理池内装填存在5,000-7,000ppm的有机物。这些有机物内大约有1,000ppm的褐色物质。而褐色物质几乎没有增减，基本保持在一定的值上。而且，已证明这种褐色物质是具有酚环的在合成化时称作为酚类的物质群。已知最近酚类物质大量地用于植物圃育过程的地方，对生物来说，其是起到重要角色的物质。

该酚类含有羰基，酚羟基，氨基。因此，通过羟基与氢结合成一种聚合物。特别地，含酚化合物与铝离子，铁离子和锌等，形成有机络合物促进处理池内形成沉淀。又因酚类的反应能力强，因此可除去粪尿内存在的硫化氢，胺和氨等的臭气。

其次，说明上述硫化氢，氨和胺等臭气的除去。在厕所中我们闻到的臭气有硫化氢，氨和胺等。这些物质是在降解粪尿时要被处理的物质。硫化氢是蛋腐化时产生的恶臭气，在厕所中也是我们闻觉到最臭的物质。

(1)除去硫化氢

首先，考察硫化氢恶臭气体的除去。

在500ml的三角烧瓶中加50ml来自养猪埸的粪尿的调整池处理液。密封三角烧瓶，并开一小孔，不用时关闭。通过该小孔把封入在玻璃管内的硫化氢检验管(ガステック社制)插入三角烧瓶内，吸取烧瓶内的空气并测定硫化氢的量。在该调整液中加等量(50ml)的各种溶液。之后，测量硫化氢随着时间的变化量。

如图15所示，一旦加入本发明方法中使用的浓污水处理池液后过5分钟，基本上检查不出有硫化氢。加入褐色物质时，硫化氢的量也几乎接近于0。第一曝气池溶液或淡污水处理池液加入后5至8分钟，可检查出硫化氢的浓度为12ppm，而10分钟后基本上检查不出有硫化氢存在。除去硫化氢臭气的可能是褐色的phenolic compounds。因该褐色沉淀物几乎不含细菌，并不是细菌除去了硫化氢。另外，在加入为粪尿原水量的1/100的酸抽出的颗粒悬浮液时，也检查不出有硫化氢存在。与这些相同的物质是褐色物质，现在已知可能是分子量从数百至聚合物的这样的物质群。

(2)氨的去除

氨臭的除去随着加入的溶液是不一致的。从图16可见，最能除去氨的溶液是第一曝气池内溶液。其次是褐色沉淀。

(3)胺的除去

图17表示胺的除去状态。虽然用来自处理池的高浓缩液在10分钟后可使氨类下降到接近50％，但之后就难以再下降。而稀释液比来自处理池的高浓缩液更能降低胺。

如上所述，在污水处理池内，由本发明方法所选的细菌产生褐色酚化合物(phenolic compounds)，不仅稳定地繁殖细菌，而且，因反应能力较强，所以能够除去硫化氢、胺和氨等，具有涂去污水处理池内的恶臭气体的效果。另外，褐色物质与铝离子、铁离子和锌离子形成有机络合物，促进含细菌的沉淀的形成，实现了除去沉淀层中的细菌的目的。

如上所述，若使用由本发明的方法所选的细菌群，因能够除去臭气，在原废渣处理机中加入0.2mM浓度的铝离子，再加入上述细菌群，一夜之间则可降解原废渣而不会产生臭气，作为水，二氧化碳和氮气排出，因而，由本发明方法所选的细菌群用于生物降解型原废渣处理机中是最合适的。

迄今进行的活性污泥法的污泥的有机物几乎全部是细菌将其降解并无机化是困难的。因此，为了调整这些污泥中水份而加入泡沸石等的矿物，且一旦加入由本发明方法调制成的污水处理池液，污泥就会与矿物片结合，作为褐色物质而覆盖矿物片并土壤化。这些即使加水也不会从矿物片上溶出，形成大颗粒结构的土壤。这样，本发明作为通过由植物慢慢地降解矿物片和褐色物质形成的颗粒结构的具有恶臭的污泥作为植物的营养源能再利用的方法是很有用的。

其次，为了鉴定由本发明方法所选定的细菌，使其在低浓度铝离子的存在下繁殖，边使用试剂边选择能够吸收恶臭中的一种吲哚的细菌。把细菌埋植在一般农田里在25度下培养4天。所有细菌全部回收，在纯培养确认后，根据Cowan-Steel的手册，鉴定细菌。

不添加铝离子的处理池中，以Bacillus spp.，Pseudomonas spp.，Coryneform bacteria、Flavobacterium spp.等为主。

与之相对，在低浓度铝离子存在下繁殖并能够吸收降解吲哚的主要的大量细菌是Achromkbacter spp.，Alcaligenes spp.，Pseudomonas spp.，Acinetobacterspp.这些的大多数细菌还具有还原硝酸盐能力和反硝化能力，另外还能进行硝化。

不添加铝离子的处理池内所繁殖的细菌类似于通常的活性污泥法中的细菌，而在加入了矿物片和铝离子的污水处理池内繁殖的细菌不仅是细菌属不同，而且在能力上与不添加的处理池内的细菌有差别。如上所述，由于添加的矿物片和铝离子，因为选出的具有特别能力的细菌，所以，根据本发明方法，选择了最合适处理污水的细菌。

最后探讨降解处理后的处理水的水质。根据JIS规则测定实验前污水和污水处理后的处理水的pH、BOD、SS、总氮量、总磷量。大肠肝菌数用微生物检查用Coli-Count取样器(日本尼康公司制作)测定。

结果是，在加入铝离子的污水处理池内，具有还原硝酸盐和反硝化能力的细菌占优，并且已显示出可繁殖到高浓度，因此，可高效地降解污水中的有机物，因为有机物作为二氧化碳气体和氮气排出处理池，产生的污泥量要比不添加铝离子的污水处理池产生的污泥量少得多。

图18表示污水处理前的猪尿、加入矿物片和铝离子的污水处理池中处理猪尿的处理水的水质。

污水水质、处理水水质与排放标准相比较，后者满足排放标准要求。在放入河流的情况下，要符合各市府规定的排放标准，例如东京的环境标准水质和濑户内规划地区(新设工业区)的水质标准，pH为5.6-8.6、BOD 20mg/l、COD为120mg/l、ss为70mg/l、大肠肝菌群数为3000/cm³。本实验的处理水的水质不会低于该标准，并已确认定水质非常很好。

如上所述，根据本发明方法，因为在低浓度铝离子的存在下，能够除去产生臭气的细菌，所以有选择地繁殖的细菌能够无臭气地降解处理有机废水。这样，因为所选的细菌能够繁殖到高浓度，因此无需稀释有机废水就能对其进行处理，并能使污水处理系统小型化。

在降解处理后，通过添加高浓度的铝离子，使所选的细菌凝聚沉淀，能够形成高于水质标准的上层清液。另外，通过添加适当的矿物片，因在该矿物片周围形成细菌群，从而促进了凝聚沉淀，通过添加浓度更低的铝离子而除去细菌群。

Claims (11)

1.一种用于处理和加速废水中有机物质和氨的分解的微生物降解方法，所述废水选自家庭污水、卫生设施污水、动物饲养过程中的粪尿和工业排水，并且浓度大于2000ppm BOD，该方法包括下列步骤：

向在处理箱中的所述废水中加入0.1mM/升至0.5mM/升的铝离子；

a)以选择性地及迅速地繁殖在溶液中的特定的一组细菌，后者形成酚化合物，能吸收和分解令人不愉快的味道，包括氨；并同时

b)在所述废水中降解所述有机物质的过程中，灭除在所述废水中产生令人不愉快味道包括氨的其他细菌；

在所述有机物质经上述分解后，将所述处理过的水转移到沉淀池中，由于仍然悬浮在铝离子溶液中的所述特定的一组细菌的缘故，所述处理过的水是不透明的，在沉淀池中，将所述处理过的水进行如下的微生物降解步骤：通过向其中加入大于4mM/升的铝离子，以形成氢氧化铝絮凝物，并且沉淀所述悬浮的特定组的细菌，所述细菌作为污泥沉淀在所述沉淀池的底部，所述微生物降解方法得到基本上澄清的上层清液。

2.按照权利要求1的处理有机废水的微生物降解方法，所述方法进一步包含下列步骤：

加入一定量的铝离子，以便在微生物降解过程中使其浓度保持在0.1～0.5mM/升之间。

3.按照权利要求1的处理有机废水的微生物降解方法，其中所述令人不愉快的味道选自吲哚、粪臭素和对甲酚的味道。

4.按照权利要求1的微生物降解方法，其中在溶液中所述特定组的细菌选自无色杆菌属(Achromobacter spp.)、产碱菌属(Alcaligenesspp.)、假单胞菌属(Pseudomonas spp.)和不动杆菌属(Acineobacterspp.)。

5.按照权利要求2的微生物降解方法，其中所述令人不愉快的味道选自硫化氢、胺和氨的臭气。

6.一种用于处理和加速废水中有机物质和氨的分解的微生物降解方法，所述废水选自家庭污水、卫生设施污水、动物饲养过程中的粪尿和工业排水，并且浓度大于2000ppm BOD，该方法包括下列步骤：

向在处理箱中的所述废水中加入高于1mM/升的铝离子和矿物片；

a)以选择性地及迅速地繁殖在溶液中的特定的一组细菌，后者形成酚化合物，能吸收和分解令人不愉快的味道，包括氨；并同时

b)在所述废水中降解所述有机物质的过程中，灭除在所述废水中产生令人不愉快味道包括氨的其他细菌；

在所述有机物质经上述分解后，将所述处理过的水转移到沉淀池中，由于仍然悬浮在铝离子溶液中的所述特定的一组细菌的缘故，所述处理过的水是不透明的，在沉淀池中，将所述处理过的水进行如下的微生物降解步骤：通过向其中加入大于1mM/升的铝离子，以形成氢氧化铝絮凝物，并且沉淀所述悬浮的特定组的细菌，所述细菌作为污泥沉淀在所述沉淀池的底部，与所述矿物片混合并为矿物片保护，所述微生物降解方法得到基本上澄清的上层清液。

7.按照权利要求6的处理有机废水的微生物降解方法，所述方法进一步包含下列步骤：

加入一定量的铝离子，以便在微生物降解过程中使其浓度保持在高于1mM/升。

8.按照权利要求6的处理有机废水的微生物降解方法，其中所述令人不愉快的味道选自吲哚、粪臭素和对甲酚的味道。

9.按照权利要求6的微生物降解方法，其中在溶液中所述特定组的细菌选自无色杆菌属(Achromobacter spp.)、产碱菌属(Alcaligenesspp.)、假单胞菌属(Pseudomonas spp.)和不动杆菌属(Acineobacterspp.)。

10.按照权利要求6的微生物降解方法，其中所述令人不愉快的味道选自硫化氢、胺和氨的臭气。

11.按照权利要求6的微生物降解方法，其中所述矿物片是沸石。

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