CN110885134B - 厌氧氨氧化反应器以及利用其的水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及厌氧氨氧化反应器以及利用其的水处理方法，更详细而言涉及能够适当地维持微生物的活性度并能够提高除氮的效果的厌氧氨氧化反应器以及利用其的水处理方法。为此，厌氧氨氧化反应器的特征在于，包括：待处理水供给管，被供给待处理水；待处理水排出管，排出待处理水；以及第一腔室，在内部容纳氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)，上述待处理水供给管以及待处理水排出管与上述第一腔室连通。

Description

厌氧氨氧化反应器以及利用其的水处理方法
技术领域
本发明涉及厌氧氨氧化反应器以及利用其的水处理方法(Annamox Reactor AndWater Treatment Method Using The Same)，更详细地，涉及如下的厌氧氨氧化反应器以及利用其的水处理方法，即。能够适当地维持微生物的活性度而提高除氮效果，变更能够有效地管理容纳在厌氧氨氧化反应器内的微生物而提高除氮效果，并且能够维持厌氧氨氧化工序的稳定度并大幅度缩短水力停留时间(HRT：Hydraulic Retention Time)。
背景技术
作为水质污染的原因有有机物以及氮和磷之类的无机物等。氮作为营养盐类之一，造成富营养化和赤潮，从而促进有害浮游生物的产生并成为化学需氧量增加的原因，而有机物由于减少水系统中的溶氧量等，所以应被去除。
作为处理含有这样的各种污染物质的废水的方法，可例举利用水中微生物的新陈代谢作用的方法。
一般的废水处理方法大部分为在反应器内利用好氧微生物来分解并处理废水中的有机物的方式。然而，如上所述的一般的废水处理方法存在如下缺点，即，用于向反应器内供给空气的通风机(aerator)或鼓风机的运行所需要的耗电量增加。
已知在韩国，将污水处理场整体耗电量的约40％左右消耗在鼓风机运行上。另外，废水中的氮一般是利用硝化/脱氮(异养脱氮)工序(例如，MLE、A2O工序等)来去除的。
然而，在用一般的硝化/脱氮工序去除氮的情况下，存在如下问题，即，为了将氨硝化成硝酸盐需要供给大量的空气，由于在脱氮时需要有机物，所以还需要额外地添加有机物，同时产生大量的污泥而导致费用增加。
为了解决上述问题而提出的除氮工序便是厌氧氨氧化(anammox)工序。厌氧氨氧化工序作为使氨和亚硝酸盐反应来生成氮气并将氮去除的工序，能够减少氨氧化所需的电力消耗，并且不需要添加有机物，与一般的硝化/脱氮工序相比，能够实现污泥产生量的减少，因而属于非常经济的工序。
另外，在通常的SBR工艺中，厌氧氨氧化工序在一个反应器中实施除氮工序。然而，在SBR工艺中，由于通过时间分配来运行的运行特性和通过硝化以及反硝化来去除的除氮特性，存在反应器与排出比率以及除氮率成反比的缺点，因而在SBR反应器中除氮效率的提高是受限制的。
因此，需要提高SBR工艺的厌氧氨氧化反应器内的氮的去除效率，并且在SBR工艺的厌氧氨氧化反应器内稳定地维持厌氧氨氧化工序。
专利文献1：韩国公开专利公报第10-2017-0085886号
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于，提供能够适当地维持微生物的活性度而提高除氮效果的厌氧氨氧化反应器以及利用其的水处理方法。
另外，本发明的目的还在于，提供能够适当地控制并管理微生物的包括微生物分离过滤器的厌氧氨氧化反应器以及利用其的水处理方法。
而且，本发明的目的还在于，提供能够维持厌氧氨氧化工序的稳定度并大幅度缩短水力停留时间(HRT：Hydraulic Retention Time)的具备沉淀槽的厌氧氨氧化反应器以及利用其的水处理方法。
本发明所具有的上述以及其他目的和优点将通过说明优选实施例的下述说明变得更加明确。
作为本发明的一实施方式，可举出一种厌氧氨氧化反应器，其包括：腔室，具备被供给待处理水的待处理水供给管，并在内部容纳氨氧化细菌(AOB：Ammonium OxidizingBacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)；第一控制部，测量被供给到腔室内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度；以及第二控制部，控制待处理水的供给流量，以使被供给到腔室内部而被容纳的待处理水内所包含的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内。
此时，厌氧微生物可以为选自由待定库氏菌(Candidatus Kuenenia)、待定布罗卡德氏菌(Candidatus Brocadia)、待定厌氧氨氧化球菌(Candidatus Anammoxoglobus)、待定杰特氏菌(Candidatus Jettenia)以及待定阶梯烷菌(Candidatus Scalindua)组成的组中的至少任一种。
上述第一控制部可以包括：第一测量部，测量铵根(NH4 +)的浓度；第二测量部，测量亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度；以及第三测量部，测量硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度。
作为一例，第一测量部可以包括第一运算部，该第一运算部测量单位时间内的铵根(NH4 +)的浓度变化并运算铵根(NH4 +)的减少量，第二测量部可以包括第二运算部，该第二运算部测量单位时间内的亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度变化并运算亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的生成量，第三测量部可以包括第三运算部，该第三运算部测量单位时间内的硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度变化并运算硝酸根(NO3 -：Nitrate)的生成量。
另外，第二控制部可以通过根据下述数学式1计算出的值来控制待处理水的供给流量。
[公式1]
Figure BDA0002120117700000031
优选为，第二控制部可以在根据下述数学式1计算出的值为0.7以上的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在50～100mg/L，并且在根据上述数学式1计算出的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持100～250mg/L。
作为本发明的另一实施方式可举出一种利用上述的厌氧氨氧化反应器来去除待处理水内所包含的氮水处理方法，包括：第1步骤，通过第一控制部测量被供给到腔室内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度；以及第2步骤，通过第二控制部控制被供给到腔室内部的待处理水的流量，以使腔室内部所容纳的待处理水的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内。
上述第1步骤可以包括：第1－1步骤，测量铵根(NH4 +)的浓度；第1－2步骤，测量亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度；以及第1－3步骤，测量硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度。
作为一例，上述第1－1步骤可以包括第一运算步骤，该第一运算步骤测量单位时间内的铵根(NH4 +)的浓度变化并运算铵根(NH4 +)的减少量，第1－2步骤可以包括第二运算步骤，该第二运算步骤测量单位时间内的亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度变化并运算亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的生成量，第1－3步骤可以包括第三运算步骤，该第三运算步骤测量单位时间内的硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度变化并运算硝酸根(NO3 -：Nitrate)的生成量。
在上述第2步骤中，可以通过根据下述数学式1计算出的值来控制待处理水的供给流量。
[公式1]
Figure BDA0002120117700000041
优选为，可以在根据上述数学式1计算出的值为0.7以上的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在50～100mg/L，可以在根据上述数学式1计算出的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在100～250mg/L。
作为本发明的另一实施方式，可举出一种厌氧氨氧化反应器，其包括：腔室，在内部容纳氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamoxbacteria)；过滤模块，设置在上述腔室的内部，并根据微生物的大小来分离微生物；待处理水供给管，向腔室内部供给待处理水；待处理水排出管，供经过了过滤模块的待处理水排出；以及待处理水输送管，供已通过待处理水排出管排出的待处理水的一部分输送。
上述过滤模块可以包括：第一过滤器，将微生物根据大小来过滤；第二过滤器，将微生物根据大小来过滤；以及轴，将第一过滤器与第二过滤器连结。
此时，第一过滤器和第二过滤器可以为相同的过滤器，第一过滤器和第二过滤器可以通过轴发生旋转而变更相互位置。即，可以为，经过了第一过滤器的待处理水通过待处理水排出管排出，通过待处理水输送管输送的待处理水经过第二过滤器而供给到腔室内部。又或者，也可以为，经过了第二过滤器的待处理水通过待处理水排出管排出，通过待处理水输送管输送的待处理水经过第一过滤器而供给到腔室内部。
另外，作为本发明的另一实施方式，可以举出利用上述厌氧氨氧化反应器的水处理方法，其包括：第1步骤，向腔室内部供给待处理水；第2步骤，通过厌氧氨氧化工序来去除氮，经过过滤模块并通过待处理水排出管来排出待处理水；以及第3步骤，将通过待处理水排出管排出的待处理水的一部分输送而经过过滤模块之后，向腔室内部供给。
此时，过滤模块可以包括：第一过滤器，将微生物根据大小来过滤；第二过滤器，将微生物根据大小来过滤；以及轴，将第一过滤器与第二过滤器连结。
可以为，在上述第2步骤中，待处理水在经过第一过滤器之后，通过待处理水排出管排出，在第3步骤中输送的待处理水在经过第二过滤器之后，向腔室内部供给。
作为另一个变形例，可以为，在上述第2步骤中，待处理水在经过第二过滤器之后，通过待处理水排出管排出，在第3步骤中输送的待处理水在经过第一过滤器之后，向腔室内部供给。
作为本发明的另一方式的实施方式，可举出一种厌氧氨氧化反应器，其包括：腔室，在内部容纳氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)；过滤模块，设置在腔室的内部，并根据微生物的大小来分离微生物；待处理水供给管，向腔室内部供给待处理水；以及待处理水排出管，供经过了过滤模块的待处理水排出。
过滤模块可以包括：第一过滤器，将微生物根据大小来过滤；第二过滤器，将微生物根据大小来过滤；以及轴，将第一过滤器与第二过滤器连结。
此时，第一过滤器和第二过滤器可以为相同的过滤器，第一过滤器和第二过滤器可以通过轴发生旋转而变更相互位置。即，可以为，通过待处理水供给管供给的待处理水经过第一过滤器而被容纳到腔室内部，经过了第二过滤器的待处理水通过待处理水排出管来排出。又或者，可以为，通过待处理水供给管供给的待处理水经过第二过滤器而被容纳到腔室内部，经过了第一过滤器的待处理水通过待处理水排出管来排出。
另外，本发明还可以包括利用这样的厌氧氨氧化反应器的水处理方法，其包括：A步骤，经过过滤模块而向腔室内部供给待处理水；以及B步骤，通过厌氧氨氧化工序来去除氮，经过过滤模块并通过待处理水排出管来排出待处理水。
此时，过滤模块可以包括：第一过滤器，将微生物根据大小来过滤；第二过滤器，将微生物根据大小来过滤；以及轴，将第一过滤器与第二过滤器连结。
优选可以为，在A步骤中，待处理水在经过第一过滤器之后，向腔室内部供给，在B步骤中，待处理水在经过第二过滤器之后，通过待处理水排出管来排出。又或者，可以为，在A步骤中，待处理水在经过第二过滤器之后，向腔室内部供给，在B步骤中，待处理水在经过第一过滤器之后，通过待处理水排出管来排出。
作为本发明的又一实施方式，可以举出一种厌氧氨氧化反应器，其包括：第一腔室，具备被供给待处理水的待处理水供给管，并在内部容纳氨氧化细菌(AOB：AmmoniumOxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)；第二腔室，位于第一腔室的后端，使从第一腔室供给的待处理水内所包含的污泥沉淀；输送管，向第一腔室输送在第二腔室中沉淀的污泥；以及供气机，向输送管注入空气而将气泡供给到第一腔室内。
上述第一腔室可以包括搅拌器，该搅拌器搅拌被供给到第一腔室的内部的待处理水，搅拌器可以为多个，多个搅拌器可以以上下配置。另外，上下配置的相邻的搅拌器之间可以配置有穿孔板，形成在穿孔板的孔洞的直径优选为3～5cm。
上述厌氧氨氧化反应器可以包括：第一控制部，测量被供给到第一腔室内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度；以及第二控制部，控制待处理水的供给流量，以使被供给到第一腔室内部而被容纳的待处理水内所包含的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内。
第一控制部可以包括：第一测量部，测量铵根(NH4 +)的浓度；第二测量部，测量亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度；以及第三测量部，测量硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度。
上述第一测量部可以包括第一运算部，该第一运算部测量单位时间内的铵根(NH4 +)的浓度变化并运算铵根(NH4 +)的减少量，第二测量部可以包括第二运算部，该第二运算部测量单位时间内的亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度变化并运算亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的生成量，第三测量部可以包括第三运算部，该第三运算部测量单位时间内的硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度变化并运算硝酸根(NO3 -：Nitrate)的生成量。
第二控制部可以通过根据下述数学式1计算出的值来控制待处理水的供给流量。
[公式1]
Figure BDA0002120117700000071
优选为，在根据上述数学式1计算出的值为0.7以上的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度可以维持在50～100mg/L，在根据上述数学式1计算出的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度可以维持在100～250mg/L。
本发明可以包括利用这样的厌氧氨氧化反应器来去除待处理水内所包含的氮水处理方法，其包括：第1步骤，搅拌流入到第一腔室的待处理水，并通过厌氧氨氧化工序来去除氮；第2步骤，向第二腔室供给在第一腔室中被去除氮的待处理水，并使污泥沉淀；以及第3步骤，向第一腔室输送在第二腔室中沉淀的污泥。
在上述第1步骤中，可以通过在第一腔室内具备的搅拌器来搅拌待处理水。此时，搅拌器可以为多个，多个搅拌器可以以上下配置，上下配置的相邻的搅拌器之间可以配置有穿孔板，形成在穿孔板的孔洞的直径优选为3～5cm。
本发明可以包括厌氧氨氧化反应器，其包括：待处理水供给管，被供给待处理水；待处理水排出管，排出待处理水；以及第一腔室，在内部容纳氨氧化细菌(AOB：AmmoniumOxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)，上述待处理水供给管以及待处理水排出管与上述第一腔室连通。
还可以包括：第一控制部，测量向上述第一腔室内部供给的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度；以及第二控制部，控制待处理水的供给流量，以使被供给到上述第一腔室内部而被容纳的待处理水内所包含的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内。
上述厌氧微生物可以使用选自由待定库氏菌(Candidatus Kuenenia)、待定布罗卡德氏菌(Candidatus Brocadia)、待定厌氧氨氧化球菌(Candidatus Anammoxoglobus)、待定杰特氏菌(Candidatus Jettenia)以及待定阶梯烷菌(Candidatus Scalindua)组成的组中的任一种以上。
上述第一控制部可以包括：第一测量部，测量铵根(NH4 +)的浓度；第二测量部，测量亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度；以及第三测量部，测量硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度。
第一测量部可以包括第一运算部，该第一运算部测量单位时间内的铵根(NH4 +)的浓度变化并运算铵根(NH4 +)的减少量，第二测量部可以包括第二运算部，该第二运算部测量单位时间内的亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度变化并运算亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的生成量，第三测量部可以包括第三运算部，该第三运算部测量单位时间内的硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度变化并运算硝酸根(NO3 -：Nitrate)的生成量。
上述第二控制部可以通过根据下述数学式1计算出的值来控制待处理水的供给流量，在根据数学式1计算出的值在0.7以上的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在50～100mg/L，在根据数学式1计算出的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在100～250mg/L。
[公式1]
Figure BDA0002120117700000081
在上述腔室内部还可以包括根据微生物的大小来分离微生物的过滤模块，上述过滤模块可以包括：第一过滤器，将微生物根据大小来过滤；第二过滤器，将微生物根据大小来过滤；以及轴，将第一过滤器与第二过滤器连结。
另外，在上述腔室内部还可以具备：过滤模块，根据微生物的大小来分离微生物；以及待处理水输送管，供已通过待处理水排出管排出的待处理水的一部分输送，经过了上述过滤模块的待处理水可以通过待处理水排出管排出。
还可以包括：第二腔室，位于上述第一腔室的后端，并使从第一腔室供给的待处理水内所包含的污泥沉淀；输送管，向第一腔室输送在第二腔室中沉淀的污泥；以及供气机，向输送管注入空气而将气泡供给到第一腔室内。
上述第一腔室还可以包括搅拌器，该搅拌器搅拌被供给到第一腔室的内部的待处理水，上述搅拌器在第一腔室的内部可以以上下配置有多个，穿孔板可以位于所配置的搅拌器之间。
作为又一实施方式，可以举出利用这样的厌氧氨氧化反应器来去除待处理水内所包含的氮水处理方法，其包括：第1步骤，通过第一控制部测量被供给到腔室内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度；以及第2步骤，通过第二控制部控制被供给到腔室内部的待处理水的流量，以使腔室内部所容纳的待处理水的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内。
上述厌氧氨氧化反应器所具备的厌氧微生物可以为选自由待定库氏菌(Candidatus Kuenenia)、待定布罗卡德氏菌(Candidatus Brocadia)、待定厌氧氨氧化球菌(Candidatus Anammoxoglobus)、待定杰特氏菌(Candidatus Jettenia)以及待定阶梯烷菌(Candidatus Scalindua)组成的组中的任一种以上。
上述第1步骤可以包括：第1－1步骤，测量铵根(NH4 +)的浓度；第1－2步骤，测量亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度；以及第1－3步骤，测量硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度，上述第1－1步骤可以包括第一运算步骤，该第一运算步骤测量单位时间内的铵根(NH4 +)的浓度变化并运算铵根(NH4 +)的减少量，上述第1－2步骤可以包括第二运算步骤，该第二运算步骤测量单位时间内的亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度变化并运算亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的生成量，上述第1－3步骤可以包括第三运算步骤，该第三运算步骤测量单位时间内的硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度变化并运算硝酸根(NO3 -：Nitrate)的生成量。
在上述第2步骤中，通过根据下述数学式1计算出的值来控制待处理水的供给流量，优选为在根据数学式1计算出的值在0.7以上的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在50～100mg/L，在根据数学式1计算出的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在100～250mg/L。
[公式1]
Figure BDA0002120117700000091
在上述第2步骤之后，还可以包括：第3步骤，将从上述第一腔室排出的待处理水供给到第二腔室，并使污泥沉淀；以及第4步骤，使在上述第二腔室中沉淀的污泥输送到第一腔室，在上述第2步骤之后，待处理水可以经过在第一腔室内具备的过滤模块并通过待处理水排出管排出。
优选为，在上述第1步骤中，通过在第一腔室内具备的搅拌器来搅拌待处理水。
根据本发明，能够在SBR工艺的厌氧氨氧化反应器内提高除氮效率，并且在测量厌氧氨氧化反应器内的含氮化合物的浓度，并根据含氮化合物的浓度变化来控制待处理水的供给量之后，在厌氧氨氧化反应器内适当地维持铵根的浓度，由此具有能够有效地抑制亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite Oxidizing Bacteria)而提高除氮效率的效果。
另外，本发明具有在厌氧氨氧化反应器内适当地控制并管理微生物而提高除氮效率的效果，并且由于在厌氧氨氧化反应器内具备过滤模块，能够根据大小来分离微生物。
并且，在测量厌氧氨氧化反应器内的含氮化合物的浓度、并根据含氮化合物的浓度变化来控制待处理水的供给量之后，在厌氧氨氧化反应器内适当地维持铵根的浓度，由此还具有能够有效地抑制亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite Oxidizing Bacteria)而提高除氮效率的效果。
而且，能够在SBR工艺的厌氧氨氧化反应器内稳定地维持厌氧氨氧化工序并大幅度缩短水力停留时间(HRT：Hydraulic Retention Time)，并且在厌氧氨氧化反应器的后端具备单独的沉淀槽而输送沉淀的污泥，由此适当地维持厌氧微生物等厌氧氨氧化工序所需要的微生物，由此能够提高除氮效果。
在本发明中，在测量厌氧氨氧化反应器内的含氮化合物的浓度、并根据含氮化合物的浓度变化来控制待处理水的供给量之后，在氧氨氧化反应器内适当地维持铵根的浓度，由此具有能够有效地抑制亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite Oxidizing Bacteria)而提高除氮效率的效果。
但本发明的效果并不限于上文中提及的效果，本领域技术人员能够根据下文中的描述来明确理解未提及的其他的效果。
附图说明
图1是将本发明的一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器示意性示出的图。
图2是将第一控制部具体图示的图。
图3是将本发明的另一实施例所涉及的过滤模块示意性示出的图。
图4是将本发明的另一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器示意性示出的图。
图5是本发明的又一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器示意性示出的图。
图6示出本发明的又一实施例所涉及的第一腔室的图。
图7和图8分别示出能够在本发明中使用的供气机的图。
图9是将本发明的又一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器的控制过程示意性示出的图。
图10是示出通过本发明的一实施例测量的含氮化合物的浓度变化的图表。
图11是示出通过本发明的一实施例测量的含氮化合物的浓度变化的图表。
附图标记的说明：
100：厌氧氨氧化反应器；10：第一腔室；11：待处理水供给管；12：搅拌器；13：穿孔板；20：第一控制部；21：第一测量部；22：第二测量部；23：第三测量部；30：第二控制部；25：过滤模块；26：第一过滤器；27：第二过滤器；28：轴；29：中心点；40：待处理水排出管；50：待处理水输送管；60：第二腔室；70：输送管；80、90：供气机；81：压力溶解室；82：饱和器；83：供气管；84：供水管；85：泵；86：压缩机；87：排出管；91：供给管；92：泵；93：混合室；94：混合器；95：排出管。
具体实施方式
在下文中通过本发明的优选实施例进行详细说明之前，先声明本说明书以及权利要求书中使用的用语或单词并非被限定地解释为通常含义或者辞典中的含义，应按照与本发明的技术构思相符的含义和概念来解释。
在本说明书全文中，在指某一部分“包括”某一构成要素时，只要没有特别相反的记载，便是指还可以包括另一构成要素，而非将另一构成要素除外。
另外，只要没有另行定义，则在本说明书中使用的所有技术用语以及科学用语具有与被本发明所属的技术领域的技术人员通常所理解的含义相同的含义，在相互矛盾时，则应优先选择将定义包括在内的本说明书中的描述。
下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。这些实施例只是为了更具体地说明本发明而示例性示出的，对本领域技术人员而言，本发明的范围不被这些实施例所限定是显而易见的。
图1是将本发明的一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器100示意性示出的图。参照图1进行说明，本发明的一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器100包括：第一腔室10，具备被供给待处理水的待处理水供给管11，并在内部容纳氨氧化细菌(AOB：Ammonium OxidizingBacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)；第一控制部20，测量被供给到第一腔室10内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度；以及第二控制部30，控制待处理水的供给流量，以使被供给到第一腔室10内部而被容纳的待处理水内所包含的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内。
厌氧氨氧化(anammox)是Anaerobic AMMonium OXidation的缩写，是指使用氮来代谢的微生物物种或利用该物种的工序。其作为最终将含氮化合物还原成氮气而释放的技术，近来在污水处理领域中备受瞩目。厌氧氨氧化工序如下述化学式1所示，先使氨氧化细菌将铵根中的一半氧化而生成亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)。
[化学式1]
2NH4 ++3O2→2NO2 -+4H++2H2O
接下来，如下述化学式2所示，厌氧氨氧化细菌(厌氧微生物)使铵根与亚硝酸根反应而产生氮，由此去除含氮化合物。此时，铵根与亚硝酸盐以约1:1的摩尔比反应。
[化学式2]
1.0NH4 ++1.32NO2 -+0.66HCO3 -+0.13H+→1.02N2+0.26NO3 -+0.66CH2O0.5N0.15+2.03H2O
本发明作为能够在上述的厌氧氨氧化反应中提高除氮效率的技术，能够应用在SBR工艺中。具体而言，在测量厌氧氨氧化反应器100内的含氮化合物的浓度、并根据含氮化合物的浓度变化来控制待处理水的供给量之后，在厌氧氨氧化反应器100内适当地维持铵根的浓度，由此能够有效地抑制亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite Oxidizing Bacteria，NOB)而提高除氮效率。
第一腔室10在一侧具备供待处理水流入的待处理水供给管11，并在内部容纳氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)。对于第一腔室10的形状并无特别限定，可以与圆柱形、方柱形等水处理装置的结构相符地设计为多种。容纳在第一腔室10内的好氧的氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)可以使用亚硝酸菌属(Nitrosomonas)或亚硝化球菌属(Nitrosococcus)等，厌氧微生物可以使用选自由待定库氏菌(Candidatus Kuenenia)、待定布罗卡德氏菌(CandidatusBrocadia)、待定厌氧氨氧化球菌(Candidatus Anammoxoglobus)、待定杰特氏菌(Candidatus Jettenia)以及待定阶梯烷菌(Candidatus Scalindua)组成的组中的至少任一种。
第一控制部20测量被供给到第一腔室10内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度。此时，含氮化合物表示铵根(NH4 +)、亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)以及硝酸根(NO3 -：Nitrate)以及包括这些的多种盐形式，对于含氮化合物的浓度，可以利用公知的多种传感器等测量。具体而言，如图2所示，第一控制部20可以包括：第一测量部21，测量铵根(NH4 +)的浓度；第二测量部22，测量亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度；以及第三测量部23，测量硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度。第一测量部21可以包括第一运算部，该第一运算部测量单位时间内的铵根(NH4 +)的浓度变化并运算铵根(NH4 +)的减少量，第二测量部22可以包括第二运算部，该第二运算部测量单位时间内的亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度变化并运算亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的生成量，第三测量部23可以包括第三运算部，该第三运算部测量单位时间内的硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度变化并运算硝酸根(NO3 -：Nitrate)的生成量。
在好氧氨氧化细菌与厌氧微生物混合在一个反应器中的情况下，适当地控制两种微生物的活性度是较为重要的，在现有的厌氧氨氧化反应器的情况下，只是单纯地通过铵根(NH4 +)的减少量与亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的生成量之比来调整工序条件，因而发生过除氮效率下降的问题。为了解决该问题，第一控制部20利用第一测量部21、第二测量部22以及第三测量部23来测量将硝酸根(NO3 -：Nitrate)包括在内的含氮化合物的浓度变化，根据测量出的含氮化合物的浓度值，通过后述的第二控制部30来控制流向第一腔室10内部的待处理水的供给量，由此提高了除氮效率。
第二控制部30与第一控制部20相互交换数据，利用在第一控制部20中测量出的含氮化合物的浓度来控制待处理水的供给流量。由于在厌氧氨氧化反应器100内，氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)的活性度无法一直维持均匀，所以会发生铵根(NH4 +)的去除量：亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的生成量的比例达不到约1:1的情况，若在第一腔室10内，相比于氨氧化细菌(AOB：Ammonium OxidizingBacteria)，厌氧微生物(Annamox bacteria)的活性度更良好，则在AOB将铵根(NH4 +)转化为亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的同时，厌氧微生物使铵根(NH4 +)与亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)发生反应而转化为氮气，因此在第一腔室10内几乎不会发生亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的积累。此时，需要向使铵根(NH4 +)增多的方向控制运行，第二控制部30通过控制与待处理水供给管11连结的泵、阀等使待处理水供给量增多。若向这样的方向控制工序而在第一腔室10内使铵根(NH4 +)的浓度上升，则亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite Oxidizing Bacteria，NOB)的活性度会由于1)高自由氨(Free Ammonia)的浓度和2)高碱性(Alkalinity)的影响而受到阻碍，由此能够提高运行工序的效率性并提高除氮效果。
具体而言，第二控制部30通过下述数学式1来控制待处理水的供给流量。
[公式1]
Figure BDA0002120117700000141
即，在根据上述数学式1计算出的值为0.7以上的情况下，控制待处理水的流量以使第一腔室10内的铵根(NH4 +)的浓度维持50～100mg/L，在根据上述数学式1计算出的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量以使第一腔室10内的铵根(NH4 +)的浓度维持在100～250mg/L。这样的基准数值能够应用在铵根的浓度为600～1,000ppm的待处理水流入并进行水处理的工序，这是根据多种试验来算出的。
接下来，对去除待处理水内所包含的氮的水处理方法进行说明。对此在下文中，对于与上文中重复的部分则省略说明。
本发明的一实施例所涉及的水处理方法为利用上述的厌氧氨氧化反应器100去除待处理水内所包含氮的水处理方法，其包括：第1步骤，通过第一控制部20测量被供给到第一腔室10内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度；以及第2步骤，通过第二控制部30来控制被供给到第一腔室10内部的待处理水的流量，以使容纳在第一腔室10内部的待处理水的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内。本发明作为能够在上述的厌氧氨氧化反应中提高除氮效率的技术，能够应用到SBR工艺中。具体而言，测量厌氧氨氧化反应器100内的含氮化合物的浓度，并根据含氮化合物的浓度变化来控制待处理水的供给量之后，在厌氧氨氧化反应器100内适当地维持铵根的浓度，由此能够带来有效地抑制亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite Oxidizing Bacteria，NOB)并提高除氮效率的效果。
第1步骤作为通过第一控制部20来测量被供给到第一腔室10内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度的步骤，可以包括：第1－1步骤，测量铵根(NH4 +)的浓度；第1－2步骤，测量亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度；以及第1－3步骤，测量硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度。具体而言，第1－1步骤可以包括第一运算步骤，该第一运算步骤测量单位时间内的铵根(NH4 +)的浓度变化并运算铵根(NH4 +)的减少量，第1－2步骤可以包括第二运算步骤，该第二运算步骤测量单位时间内的亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度变化并运算亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的生成量，第1－3步骤可以包括第三运算步骤，该第三运算步骤测量单位时间内的硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度变化并运算硝酸根(NO3 -：Nitrate)的生成量。
第2步骤可以通过根据下述数学式1计算出的值来控制待处理水的供给流量，具体而言，在根据下述数学式1计算出的值为0.7以上的情况下，控制待处理水的流量以使第一腔室10内的铵根(NH4 +)的浓度维持50～100mg/L，在根据下述数学式1计算出的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量以使第一腔室10内的铵根(NH4 +)的浓度维持100～250mg/L。
[公式1]
Figure BDA0002120117700000151
最终，能够根据在第1步骤中测量出的各含氮化合物的浓度，将第一腔室10内的铵根的浓度维持在适当的数值，有效地控制亚硝酸盐氧化细菌，同时诱导厌氧氨氧化反应而提高除氮效果。
本发明的另一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器100包括：第一腔室10，在内部容纳氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamoxbacteria)；过滤模块25，设置在第一腔室10内部，并根据微生物的大小来分离微生物；待处理水供给管11，向第一腔室10内部供给待处理水；待处理水排出管40，供经过了过滤模块25的待处理水排出；以及待处理水输送管50，供已通过待处理水排出管40排出的待处理水的一部分输送(参照图1)。
第一腔室10在一侧具备供待处理水流入的待处理水供给管11，并在内部具备后述的过滤模块25，并连结有待处理水排出管40和待处理水输送管50，其中，待处理水排出管40供经过了过滤模块25的待处理水排出，待处理水输送管50供已排出的待处理水输送并经过过滤模块20，而使待处理水能够再次被供给到第一腔室10内部。
在第一腔室10内部，容纳氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)。对于第一腔室10的形状并无特别限定，可以与圆柱形、方柱形等水处理装置的结构相符地设计为多种。容纳在第一腔室10内的好氧的氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)可以使用亚硝酸菌属(Nitrosomonas)或者亚硝化球菌属(Nitrosococcus)等，厌氧微生物可以使用选自由待定库氏菌(CandidatusKuenenia)、待定布罗卡德氏菌(Candidatus Brocadia)、待定厌氧氨氧化球菌(CandidatusAnammoxoglobus)、待定杰特氏菌(Candidatus Jettenia)以及待定阶梯烷菌(CandidatusScalindua)组成的组中的至少任一种。
图3是将一例所涉及的过滤模块25示意性示出的图。参照图3对过滤模块25进行说明。过滤模块25可以包括：第一过滤器26，将微生物根据大小来过滤；第二过滤器27，将微生物根据大小来过滤；以及轴28，将第一过滤器26与第二过滤器27连结。此时，第一过滤器26和第二过滤器27可以使用相同的，也可以使用不同的，能够根据目的来变更。在本发明中，对第一过滤器26和第二过滤器27具有如下的相同过滤器的情况为例进行说明，即，具有不使容纳在第一腔室10内部的氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)泄露到第一腔室10外部的程度的孔隙大小。
第一过滤器26与第二过滤器27通过轴28相互连结，并且能够以中心点29为基准发生旋转而变更相互位置。第一过滤器26位于待处理水排出管40的前端，使得经过了第一过滤器26的待处理水排向待处理水排出管40，此时，第二过滤器27位于待处理水输送管50后端，在输送的待处理水向第一腔室10内部供给时，使之经过第二过滤器27。
由于第一过滤器26和第二过滤器27的旋转效果，没有被第一过滤器26排出而停留的微生物在第一过滤器26和第二过滤器27的位置掉换后，能够使该停留的微生物通过输送的待处理水再次容纳到第一腔室10内部。因此，在厌氧氨氧化反应器100中，能够一直适当地控制微生物，由此能够稳定地操作厌氧氨氧化工序。
接下来，对利用上述的厌氧氨氧化反应器100的水处理方法进行说明。在进行说明时对于重复的部分则省略其说明。
本发明的一实施例所涉及的水处理方法作为利用图1～图3中图示的厌氧氨氧化反应器100的水处理方法，包括第1步骤，向第一腔室10内部供给待处理水；第2步骤，通过厌氧氨氧化工序来去除氮，经过过滤模块25并通过待处理水排出管40来排出待处理水；以及第3步骤，输送通过待处理水排出管40排出的待处理水的一部分而在其经过了过滤模块25之后，供给到第一腔室10内部。
本发明作为能够在厌氧氨氧化反应器100内适当地控制并管理微生物的发明，在厌氧氨氧化反应器100内具备过滤模块25，而使氨氧化细菌(AOB：Ammonium OxidizingBacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)不会被排出，由此能够维持厌氧氨氧化工序的稳定性，提高除氮效果。
第2步骤作为在厌氧氨氧化工序进行之后排出待处理水的步骤，待处理水在经过过滤模块25之后，向待处理水排出管40排出。此时，待处理水经过在过滤模块25内具备的第一过滤器26。第一过滤器26使AOB以及厌氧微生物不通过，并使包括除它们之外的微生物的待处理水通过并排出。
第3步骤作为输送在第2步骤中排出的待处理水的一部分而向第一腔室10内部供给的步骤，所输送的待处理水经过在过滤模块25内具备的第二过滤器27而向第一腔室10内部供给。
此时，第一过滤器26与第二过滤器27能够进行相互位置的交换。因此，在使第一过滤器26与第二过滤器27的位置进行相互交换，以使在第2步骤中，通过第一过滤器26不排出AOB与厌氧微生物，在第3步骤中输送的待处理水与被第一过滤器26留住的AOB以及厌氧微生物一起再次向第一腔室10内供给。在第2步骤中，通过第二过滤器27不使AOB和厌氧微生物排出的情况下也进行同样操作。
图4是将本发明的一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器100示意性示出的图。参照图4进行说明，本发明的一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器100包括：第一腔室10，在内部容纳氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamoxbacteria)；过滤模块25；，其设置在第一腔室10内部，根据微生物的大小来分离微生物，待处理水供给管11向第一腔室10内部供给待处理水；以及待处理水排出管40，排出经过了过滤模块20的待处理水。
第一腔室10在内部具备前述的过滤模块25，并连结有向第一腔室10内部供给待处理水的待处理水供给管11以及供经过了过滤模块25的待处理水排出的待处理水排出管40。此时，通过待处理水供给管11供给的待处理水在经过过滤模块25之后，被容纳到第一腔室10内部。在第一腔室10内部容纳氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)。
如上文所述，对于第一腔室10的形状并无特别限定，可以与圆柱形、方柱形等水处理装置的结构相符地设计为多种，容纳在第一腔室10内的好氧的氨氧化细菌(AOB：Ammonium Oxidizing Bacteria)和厌氧微生物可以进行与上文中说明的实施方式相同的选择。
另外，上文中已经对过滤模块25进行了描述，因此以与上述内容有区别的部分为中心进行说明。
第一过滤器26位于待处理水供给管11后端，在待处理水被供给到第一腔室10内部时，使之通过第一过滤器26，此时，第二过滤器27位于待处理水排出管40的前端，使得经过了第二过滤器27的待处理水排向待处理水排出管40。
第一过滤器26与第二过滤器27能够变更相互位置。因此，在厌氧氨氧化工序进行之后，排向待处理水排出管40的待处理水内所包含的AOB以及厌氧微生物并不通过第一过滤器26来排出，之后，若交换第一过滤器26与第二过滤器27的位置，则通过被供给到第一腔室10内部的待处理水，被第一过滤器26留住的AOB以及厌氧微生物与待处理水一起被供给到第一腔室10内部。第一过滤器26和第二过滤器27能够继续互换位置而执行相同的作用。
另外，如图4所示，还可以包括：第一控制部20，测量被供给到第一腔室10内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度；以及第二控制部30，控制待处理水的供给流量，以使被供给到第一腔室10内部而被容纳的待处理水内所包含的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内。由于对第一控制部20以及第二控制部30已在上文中进行了详细说明，故在这里省略其说明。
接下来，对利用了上述的厌氧氨氧化反应器100的水处理方法进行说明。在进行说明时，对于重复的部分省略其说明。
本发明的一实施例所涉及的水处理方法可举出利用了图4所示的厌氧氨氧化反应器100的水处理方法，其包括：A步骤，待处理水经过过滤模块25而被供给到第一腔室10内部；以及B步骤，通过厌氧氨氧化工序来去除氮，经过过滤模块25并通过待处理水排出管40来排出待处理水。
本发明作为能够在厌氧氨氧化反应器100内适当地控制并管理微生物的发明，在厌氧氨氧化反应器100内具备过滤模块25而使氨氧化细菌(AOB：Ammonium OxidizingBacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)不排出，由此能够维持厌氧氨氧化工序的稳定性，提高除氮效果。
A步骤作为向第一腔室10内部供给待处理水的步骤，所供给的待处理水经过在过滤模块25内具备的第一过滤器26而向第一腔室10内部供给。
B步骤作为在厌氧氨氧化工序进行之后排出待处理水的步骤，待处理水在经过过滤模块25之后，向待处理水排出管40排出。此时，待处理水经过在过滤模块25内具备的第二过滤器27。第一过滤器26以及第二过滤器27使AOB以及厌氧微生物不通过，并使包括除这些以外的微生物的待处理水通过并排出。
此时，第一过滤器26与第二过滤器27能够进行相互位置的交换。因此，在B步骤中通过第二过滤器27使AOB和厌氧微生物不排出之后，使第一过滤器26和第二过滤器27相互交换位置，然后在A步骤中供给的待处理水与被第二过滤器27留住的AOB以及厌氧微生物再次被供给到第一腔室10内。在B步骤中。在通过第一过滤器26不排除AOB和厌氧微生物的情况下，也进行同样操作。
图5是将本发明的又一实施方式所涉及的厌氧氨氧化反应器100示意性示出的图。参照图5进行说明，本发明的一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器100包括：第一腔室10，具备被供给待处理水的待处理水供给管11，并在内部容纳氨氧化细菌(AOB：AmmoniumOxidizing Bacteria)以及厌氧微生物(Annamox bacteria)；第二腔室60，位于第一腔室10后端，使从第一腔室10供给的待处理水内所包含污泥沉淀；输送管70，将在第二腔室60沉淀的污泥输送到1腔室10；以及供气机80、90，向输送管70注入空气而向第一第一腔室10供给气泡。
第一腔室10可以包括搅拌器12，该搅拌器12搅拌被供给到第一腔室10的内部的待处理水。搅拌器12搅拌待处理水，以使厌氧氨氧化工序能够顺利地进行。搅拌器12可以为具有翼的叶轮(impeller)类型。叶轮类型的搅拌器12的具体形状并无特别限定，但优选为，外侧翼部可以以朝向内侧翼部的下部方向的方式弯折形成，由此像利用手使水聚集在一起后用力推出去那样，向所期望的方向推出量尽量多的水而使之流动，由此能够将搅拌效果最大化。
另外，搅拌器12在第一腔室10内具备多个。在搅拌器12为多个的情况下，多个搅拌器12的翼直径可以相同或不同，但优选为配置成：使翼直径不同的多个搅拌器12的直径随着从第一腔室10的上部朝向下部变小。
此时，搅拌器12的翼的转速(G-value)并无特别限定，能够适当地选择，但优选为30～110sec-1，更优选为多个搅拌器12中翼直径最大的搅拌器12的转速可以为70～110sec-1，翼直径最小的搅拌器12的转速可以为30～50sec-1。
在多个搅拌器12之间可以配置有至少一个穿孔板13(参照图6)。在搅拌器12为1个的情况下，在搅拌器12的下部可以配置有穿孔板13。此时，形成在穿孔板13的多个孔洞并无特别限定，可以根据穿孔板13的大小、第一腔室10的规模等进行多样化选择，但优选为具有3～5cm的直径。
第二腔室60作为沉淀槽来发挥作用，位于第一腔室10后端，并使从第一腔室10供给的待处理水内所包含的污泥沉淀。在一般的厌氧氨氧化工序中，流入-混合-通气-沉淀-排出的过程在一个腔室内发生，但在本发明中，划分成2个腔室，使得流入-混合-通气的过程在第一腔室10中执行，而沉淀-排出的过程在第二腔室60中执行，由此能够大幅度缩短水力停留时间(HRT：Hydraulic Retention Time)。
第二腔室60与第一腔室10利用输送管70来连结，通过输送管70沉淀的污泥被输送到第一腔室10。在输送污泥的过程中，厌氧微生物等可以再次流入到第一腔室10而再次参与厌氧氨氧化工序。
为了在第一腔室内执行通气过程，输送管与供给气泡的供气机80、90连结。图7以及图8是示意性示出各个例子的供气机的图，参照这些图进行具体说明。
本发明中所使用的供气机可以使用饱和器类型供气机80(参照图7)。饱和器类型供气机80可以包括：饱和器82，在内部具备压力溶解室81，并连结有供气管83和供水管84；泵85，通过供水管84向饱和器82供给水；压缩机86，通过供气管83向饱和器82供给高压空气；以及排出管87。排出管87可以与图5中示出的输送管70连结，在通过输送管70向第一腔室10输送污泥时，向第一腔室10内部供给空气。
另外，供气机也可以使用混合器类型的供气机90(参照图8)。混合器类型的供气机90可以包括：供给管91，供给空气和水；泵92，与供给管91连结，并通过抽气来形成气泡水；混合器94，在内部具备混合室93，以容纳从泵92供给的气泡水；以及排出管95。排出管95与输送管70连结，可以在通过输送管70向第一腔室10输送污泥时，向第一腔室10内部供给空气。
图9是将这样的本发明的又一实施例所涉及的厌氧氨氧化反应器100通过第一控制部20以及第二控制部30运行的方式示意性示出的图。参照图9进行说明，本发明还可以包括：第一控制部20，对被供给到第一腔室10内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度进行测量；以及第二控制部30，控制待处理水的供给流量，以使被供给到第一腔室10内部而被容纳的待处理水内所包含的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内。
第一控制部20对被供给到第一腔室10内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度进行测量。此时，含氮化合物是指铵根(NH4 +)、亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)以及硝酸根(NO3 -：Nitrate)以及包括这些的多种盐形式，含氮化合物的浓度可以利用公知的多种传感器等测量。
像在上文中结合图2说明的那样，第一控制部20可以包括：第一测量部21，测量铵根(NH4 +)的浓度；第二测量部22，测量亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度；以及第三测量部23，测量硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度的。第一测量部21可以包括第一运算部，该第一运算部测量在单位时间内的铵根(NH4 +)的浓度变化并运算铵根(NH4 +)的减少量，第二测量部22可以包括第二运算部，该第二运算部测量单位时间内的亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度变化并运算亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的生成量，第三测量部23可以包括第三运算部，该第三运算部测量单位时间内的硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度变化并运算硝酸根(NO3 -：Nitrate)的生成量。
上述第一控制部20利用第一测量部21、第二测量部22以及第三测量部23来测量包括硝酸根(NO3 -：Nitrate)的含氮化合物的浓度变化，根据测量出的含氮化合物的浓度值通过第二控制部30来控制流向第一腔室10内部的待处理水的供给量，由此能够提高除氮效率。
由于与第二控制部30相关的内容已经在上文中进行了详细说明，所以只要不再赘述，便能够同样适用，这对本领域技术人员而言是显而易见的。
接下来，对利用上述厌氧氨氧化反应器100的水处理方法进行说明。在说明该水处理方法时，对于重复的部分则省略其说明。
本发明的又一实施例所涉及的水处理方法为利用上述厌氧氨氧化反应器100来去除待处理水内所包含的氮的水处理方法，其包括：第1步骤，搅拌流向第一腔室10的待处理水，并通过厌氧氨氧化工序来去除氮；第2步骤，向第二腔室60供给在第一腔室10中被去除氮的待处理水，并使污泥沉淀；以及第3步骤，将在第二腔室60中沉淀的污泥输送到第一腔室10。本发明具有能够在SBR工艺的厌氧氨氧化反应器100稳定地维持厌氧氨氧化工序并大幅度缩短水力停留时间(HRT：Hydraulic Retention Time)的效果。具体而言，在厌氧氨氧化反应器100后端具备单独的沉淀槽，并输送沉淀的污泥，由此将厌氧微生物等厌氧氨氧化工序所需的微生物适当地控制，并由此具有能够提高除氮效果的效果。
第1步骤作为待处理水流入到第一腔室10，通过容纳在第一腔室10的厌氧微生物等执行厌氧氨氧化工序而去除氮的步骤，而执行厌氧氨氧化工序的流入-混合-通气的过程。在第2步骤中发生如下过程，即，待处理水从第一腔室10流入到第二腔室60，并在第二腔室60中使污泥沉淀，排出待处理水。第3步骤作为将在第2步骤中沉淀的污泥输送到第一腔室10的步骤，此时，能够通过供气机80、90将气泡与污泥一起向第一腔室10内部供给，通过所供给的气泡能够更加活跃地进行待处理水的混合以及通气的过程。
下面，通过具体的实施例对本发明的构成及由其带来的效果进行更详细的说明。然而，本实施例是为了对本发明进行更具体的说明，本发明的范围并不限定于这些实施例。
[实施例]
准备了具备能够测量铵根(NH4 +)的浓度、亚硝酸根(NO2 -：Nitrite)的浓度以及硝酸根(NO3 -：Nitrate)的浓度的传感器的厌氧氨氧化反应器(参照图1)。
[实验例]
利用实施例并根据下述表1以及表2来判断厌氧氨氧化反应器的操作条件。
[表1]
初始反应器体积(m<sup>3</sup>) 15
流入元素NH4-N浓度(mg/L) 640
目标NH4-N浓度(mg/L) 110
每个子周期的注入量流量(m<sup>3</sup>) 3.11
子周期 第一阶段 第二阶段
Q(数学式1) 0.02 0.21
[表2]
初始反应器体积(m<sup>3</sup>) 15
流入元素NH4-N浓度(mg/L) 720
目标NH4-N浓度(mg/L) 170
每个子周期的注入量流量(m<sup>3</sup>) 4.64
子周期 第一阶段 第二阶段
Q(数学式1) 0.88 0.74
将上述表1以及表2所涉及的厌氧氨氧化反应器的运行结果在图10以及图11中示出。在表1的情况下，由于数学式1所涉及的Q值小于0.7，所以可知能够增加待处理水的供给量而运行，在表2的情况下，由于数学式1所涉及的Q值为0.7以上，所以可知能够维持待处理水的供给量而运行。
本发明并不限定于上述的特定实施例以及说明，在不脱离权利要求书中所要求的本发明的主旨的范围内，若为本领域技术人员则任何人都能进行多种变形实施，这样的变形使属于本发明的保护范围内。

Claims (18)

1.一种厌氧氨氧化反应器，其特征在于，包括：
待处理水供给管，被供给待处理水；
待处理水排出管，排出待处理水；以及
第一腔室，在内部容纳氨氧化细菌以及厌氧微生物，
上述待处理水供给管以及待处理水排出管与上述第一腔室连通，
还包括：
第一控制部，测量向上述第一腔室的内部供给的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度；以及
第二控制部，控制待处理水的供给流量，以使被供给到上述第一腔室的内部而被容纳的待处理水内所包含的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内，
第一控制部包括：第一测量部，测量铵根(NH4 +)的浓度；第二测量部，测量亚硝酸根(NO2 -)的浓度；以及第三测量部，测量硝酸根(NO3 -)的浓度，
上述第二控制部通过根据下述数学式1计算出的值来控制待处理水的供给流量，
公式1：
Figure FDA0003616229840000011
其中，NO2 - gen表示亚硝酸根的生成量，NO3 - gen表示硝酸根的生成量，NH4 + rem表示铵根的减少量，
上述第一测量部包括第一运算部，该第一运算部测量单位时间内的铵根(NH4 +)的浓度变化并运算铵根(NH4 +)的减少量，
上述第二测量部包括第二运算部，该第二运算部测量单位时间内的亚硝酸根(NO2 -)的浓度变化并运算亚硝酸根(NO2 -)的生成量，
上述第三测量部包括第三运算部，该第三运算部测量单位时间内的硝酸根(NO3 -)的浓度变化并运算硝酸根(NO3 -)的生成量，
在根据上述数学式1计算出的值为0.7以上的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在50～100mg/L，
在根据上述数学式1计算出的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在100～250mg/L。
2.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，
上述厌氧微生物为选自由Candidatus Kuenenia、Candidatus Brocadia、CandidatusAnammoxoglobus、Candidatus Jettenia以及Candidatus Scalindua组成的组中的任一种以上。
3.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，
上述厌氧氨氧化反应器还包括过滤模块，该过滤模块设置于第一腔室的内部，并根据微生物的大小来分离微生物。
4.根据权利要求3所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，
上述过滤模块包括：第一过滤器，将微生物根据大小来过滤；第二过滤器，将微生物根据大小来过滤；以及轴，将第一过滤器与第二过滤器连结。
5.根据权利要求4所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，
上述第一过滤器和第二过滤器是相同的过滤器。
6.根据权利要求4所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，
上述第一过滤器和第二过滤器通过轴发生旋转而变更相互位置。
7.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，还包括：
过滤模块，设置在上述第一腔室的内部，并根据微生物的大小来分离微生物；以及待处理水输送管，供已通过待处理水排出管排出的待处理水的一部分输送。
8.根据权利要求7所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，
经过了上述过滤模块的待处理水通过待处理水排出管排出。
9.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，还包括：
第二腔室，位于上述第一腔室的后端，并使从第一腔室供给的待处理水内所包含的污泥沉淀；
输送管，向第一腔室输送在第二腔室中沉淀的污泥；以及
供气机，向输送管注入空气而将气泡供给到第一腔室内。
10.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，
上述第一腔室包括搅拌器，该搅拌器搅拌被供给到上述第一腔室的内部的待处理水。
11.根据权利要求10所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，
上述搅拌器在第一腔室的内部在上下方向上配置有多个。
12.根据权利要求11所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，
穿孔板位于所配置的搅拌器之间。
13.根据权利要求12所述的厌氧氨氧化反应器，其特征在于，
形成在穿孔板的孔洞的直径为3～5cm。
14.一种水处理方法，是利用厌氧氨氧化反应器来去除待处理水内所包含的氮的水处理方法，其特征在于，
第1步骤，通过第一控制部测量被供给到腔室的内部而被容纳的待处理水内所包含的含氮化合物的浓度；以及
第2步骤，通过第二控制部控制被供给到腔室的内部的待处理水的流量，以使腔室的内部所容纳的待处理水的铵根(NH4 +)的浓度维持在规定的范围内，
上述第1步骤包括：第1－1步骤，测量铵根(NH4 +)的浓度；第1－2步骤，测量亚硝酸根(NO2 -)的浓度；以及第1－3步骤，测量硝酸根(NO3 -)的浓度，
在上述第2步骤中，通过根据下述数学式1计算出的值来控制待处理水的供给流量，
公式1：
Figure FDA0003616229840000031
其中，NO2 - gen表示亚硝酸根的生成量，NO3 - gen表示硝酸根的生成量，NH4 + rem表示铵根的减少量，
上述第1－1步骤包括第一运算步骤，该第一运算步骤测量单位时间内的铵根(NH4 +)的浓度变化并运算铵根(NH4 +)的减少量，
上述第1－2步骤包括第二运算步骤，该第二运算步骤测量单位时间内的亚硝酸根(NO2 -)的浓度变化并运算亚硝酸根(NO2 -)的生成量，
上述第1－3步骤包括第三运算步骤，该第三运算步骤测量单位时间内的硝酸根(NO3 -)的浓度变化并运算硝酸根(NO3 -)的生成量，
在根据上述数学式1计算出的值为0.7以上的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在50～100mg/L，
在根据上述数学式1计算出的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量以使腔室内的铵根(NH4 +)的浓度维持在100～250mg/L。
15.根据权利要求14所述的水处理方法，其特征在于，
用于上述厌氧氨氧化反应器的厌氧微生物选自由Candidatus Kuenenia、CandidatusBrocadia、Candidatus Anammoxoglobus、Candidatus Jettenia以及CandidatusScalindua组成的组中的任一种以上。
16.根据权利要求14所述的水处理方法，其特征在于，
在上述第2步骤之后，包括：
第3步骤，将从第一腔室排出的待处理水供给到第二腔室，并使污泥沉淀；以及
第4步骤，使在上述第二腔室中沉淀的污泥输送到第一腔室。
17.根据权利要求14所述的水处理方法，其特征在于，
在上述第1步骤中，通过在第一腔室内具备的搅拌器来搅拌待处理水。
18.根据权利要求14所述的水处理方法，其特征在于，
在上述第2步骤之后，待处理水经过设置在第一腔室内的过滤模块并通过待处理水排出管排出。
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