CN117529453A

CN117529453A - 好氧颗粒的形成方法、好氧颗粒的形成装置

Info

Publication number: CN117529453A
Application number: CN202280043199.9A
Authority: CN
Inventors: 三宅将贵; 长谷部吉昭; 若山圣; 古泽和树
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2024-02-06
Also published as: WO2023276823A1; JP2023006443A

Abstract

本发明涉及利用了形成好氧颗粒的半间歇式反应槽(10)的好氧颗粒的形成方法，所述有机物包含易分解性有机物以及慢分解性有机物，对所述生物处理工序的时间进行调整，以使半间歇式反应槽(10)内的MLSS浓度与半间歇式反应槽(10)中的所述易分解性有机物的BOD负荷量的比值乘以[所述运转循环的时间/所述生物处理工序的时间]而得到的值处于0.05～0.25kgBOD/kgMLSS/日的范围。

Description

好氧颗粒的形成方法、好氧颗粒的形成装置

技术领域

本发明涉及好氧颗粒的形成方法、好氧颗粒的形成装置。

背景技术

以往，在含有有机物等的含有机物排水的生物性的排水处理中，采用了对称为絮凝物的微生物的集合体(好氧性生物污泥)进行灵活运用的活性污泥法。然而，在活性污泥法中，在沉淀池中将絮凝物(好氧性生物污泥)与处理水分离时，存在如下情况：絮凝物的沉降速度慢，因此必须使沉淀池的表面积非常大。另外，活性污泥法的处理速度取决于生物处理槽内的污泥浓度，虽然能通过提高污泥浓度来使处理速度增加，但若使污泥浓度增加至1500～5000mg/L的范围或者其以上，则因在沉淀池的膨胀(bulking)等，固液分离变得困难，有时变得无法维持处理。

另一方面，在厌氧性生物处理中，一般对称为颗粒的微生物致密地集合而呈粒状的集合体(厌氧性生物污泥)进行灵活运用。颗粒的沉降速度非常快，微生物致密地集合，因此能使生物处理槽内的污泥浓度较高，能够实现排水的高速处理。然而，厌氧性生物处理与好氧性处理(活性污泥法)相比，存在具有处理对象的排水种类受限、需要将处理水温维持为30～35℃左右等问题点的情况。另外，在单独的厌氧性生物处理中，处理水的水质变差而向河流等排放的情况下，有时还需要另行实施活性污泥法等好氧性处理。

近年，如下事实逐渐明确：通过使用使排水间歇性地流入反应槽的半间歇式处理装置进行处理，进而缩短生物污泥的沉降时间，从而不限于厌氧性生物污泥，即便是好氧性生物污泥，也能形成沉降性好的经颗粒化的生物污泥(例如，参照专利文献1～4)。通过使好氧性生物污泥颗粒化，从而能使平均粒径为0.2mm以上，且沉降速度为5m/h以上。此外，在半间歇式处理中，一般在1个生物处理槽中反复进行(1)排水的流入、(2)有机物的生物处理、(3)生物污泥的沉降、(4)处理水的排出这4个工序。

另外，在专利文献5中公开了反复进行(1)排水的流入以及处理水的排出、(2)有机物的生物处理、(3)生物污泥的沉降这三个工序的半间歇式的处理方法。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2004/024638号

专利文献2：JP特开2008-212878号公报

专利文献3：JP专利第4975541号公报

专利文献4：JP专利第4804888号公报

专利文献5：JP特开2016-77931号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，现有情况是，若经生物处理的有机物中含有较多慢分解性有机物，则好氧颗粒的形成有时无法顺畅地进行。

为此，本发明的目的在于，提供一种好氧颗粒的形成方法、好氧颗粒的形成装置，即使在含有机物排水中含有较多慢分解性有机物的情况下，也能稳定地形成好氧颗粒。

用于解决课题的技术方案

本发明提供一种好氧颗粒的形成方法，所述好氧颗粒的形成方法利用了半间歇式反应槽，所述半间歇式反应槽进行运转循环来形成好氧颗粒，所述运转循环包括：流入工序，使含有机物排水流入；生物处理工序，利用微生物污泥对所述含有机物排水中的有机物进行生物处理；沉降工序，使所述微生物污泥沉降；以及排出工序，使经所述生物处理后的生物处理水排出，所述有机物包含易分解性有机物以及慢分解性有机物，在所述好氧颗粒的形成方法中，对所述生物处理工序的时间进行调整，以使所述半间歇式反应槽内的MLSS浓度与所述半间歇式反应槽中的所述易分解性有机物的BOD负荷量的比值乘以[所述运转循环的时间/所述生物处理工序的时间]而得到的值处于0.05～0.25kgBOD/kgMLSS/日的范围。

另外，在所述好氧颗粒的形成方法中，优选地，所述含有机物排水中的所述慢分解性有机物的BOD浓度与流入所述半间歇式反应槽的所述含有机物排水的总BOD浓度的比值为0.5以上。

另外，在所述好氧颗粒的形成方法中，优选地，将所述半间歇式反应槽的生物处理水排出口设置于排水流入口的上方，且使所述含有机物排水从所述排水流入口流入所述半间歇式反应槽内，从而从所述生物处理水排出口排出所述生物处理水。

另外，本发明提供一种好氧颗粒的形成装置，具备半间歇式反应槽，所述半间歇式反应槽进行运转循环来形成好氧颗粒，所述运转循环包括：流入工序，使含有机物排水流入；生物处理工序，利用微生物污泥对所述含有机物排水中的有机物进行生物处理；沉降工序，使所述微生物污泥沉降；以及排出工序，使经所述生物处理后的生物处理水排出，所述有机物包含易分解性有机物以及慢分解性有机物，所述好氧颗粒的形成装置具备如下单元：对所述生物处理工序的时间进行调整，以使所述半间歇式反应槽内的MLSS浓度与所述半间歇式反应槽中的所述易分解性有机物的BOD负荷量的比值乘以[所述运转循环的时间/所述生物处理工序的时间]而得到的值处于0.05～0.25kgBOD/kgMLSS/日的范围。

另外，本发明提供一种排水处理方法，向连续式生物处理槽供给通过上述好氧颗粒的形成方法形成的好氧颗粒，所述连续式生物处理槽在使含有机物排水连续地流入的同时，利用生物污泥对所述含有机物排水进行生物处理。

另外，本发明提供一种排水处理装置，具备连续式生物处理槽，其在使含有机物排水连续地流入的同时，利用生物污泥对所述含有机物排水进行生物处理，且具备向所述连续式生物处理槽供给由上述好氧颗粒的形成装置形成的好氧颗粒的单元。

发明效果

根据本发明，能够提供一种好氧颗粒的形成方法、好氧颗粒的形成装置，即使在含有机物排水中含有较多慢分解性有机物的情况下，也能稳定地形成好氧颗粒。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的好氧颗粒的形成装置的一例的概略构成图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的好氧颗粒的形成装置的另一例的概略构成图。

图3是表示本发明的实施方式所涉及的好氧颗粒的形成装置的另一例的概略构成图。

图4是表示本发明的实施方式所涉及的好氧颗粒的形成装置的另一例的概略构成图。

图5是表示本发明的实施方式所涉及的排水处理装置的一例的概略构成图。

图6是表示比较例中的SVI以及污泥平均粒径的经日变化的图。

图7是表示实施例中的SVI以及污泥平均粒径的经日变化的图。

具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式进行说明。本实施方式是实施本发明的一例，本发明不限于本实施方式。

＜好氧颗粒的形成方法以及形成装置＞

本发明的实施方式所涉及的好氧颗粒的形成装置的一例的概略如图1所示，针对其构成进行说明。颗粒形成装置1具备半间歇式反应槽10。在颗粒形成装置1中，排水供给配管28经由排水流入泵12与半间歇式反应槽10的排水流入口连接。生物处理水配管30经由生物处理水排出阀18与半间歇式反应槽10的生物处理水排出口16连接，污泥抽取配管32经由污泥抽取泵24与污泥抽取口22连接。在半间歇式反应槽10的内部的下部，设置有与曝气用泵14连接的曝气装置26。

颗粒形成装置1具备控制装置20。控制装置20例如由微型计算机和电子电路等构成，微型计算机由对程序进行运算的CPU、对程序、运算结果进行存储的ROM以及RAM构成，控制装置20读出ROM等中存储的给定的程序，执行该程序来控制颗粒形成装置1的动作。控制装置与排水流入泵12、生物处理水排出阀18、污泥抽取泵24、曝气用泵14分别进行例如电连接，对泵的工作/停止、阀的开闭等进行控制。

颗粒形成装置1例如以如下循环进行运转。

(1)流入工序：排水流入泵12工作，含有机物排水经由排水供给配管28向半间歇式反应槽10流入给定量。

(2)生物处理工序：排水流入泵12停止，且从曝气用泵14通过曝气装置26向半间歇式反应槽10供给空气等含氧气体，在半间歇式反应槽10内利用微生物污泥对含有机物排水中的有机物等处理对象物质进行生物处理。生物反应不限于好氧反应，还能不进行空气等的供给而通过进行搅拌来进行无氧反应，也可以将好氧反应以及无氧反应进行结合。无氧状态是指虽然不存在溶解氧，但存在来源于亚硝酸、硝酸的氧等的状态。例如，如图2所示，将由电机34、搅拌叶片36、对电机34与搅拌叶片36进行连接的轴等构成的搅拌装置设置于半间歇式反应槽10，停止曝气用泵14而由搅拌装置进行搅拌即可。此外，搅拌装置不限于上述构成。

(3)沉降工序：曝气用泵14停止，处于静置状态给定的时间，从而使半间歇式反应槽10内的污泥沉降。

(4)排出工序：通过打开生物处理水排出阀18，从而将由沉降工序得到的上清水作为生物处理水从生物处理水排出口16经由生物处理水配管30排出。在此情况下，也可以不使用生物处理水排出阀18而使用泵来排出生物处理水。

通过反复进行包括以上的(1)～(4)的工序的运转循环，微生物致密地集合，形成呈粒状的集合体即好氧颗粒(以下简称为颗粒)。

在半间歇式反应槽10中形成的颗粒是指自我造粒进行而得到的污泥，例如是污泥的平均粒径为0.2mm以上或作为沉降性指标的SVI5为80mL/g以下的生物污泥。另外，在本实施方式中，关于是否形成了颗粒，例如通过对作为污泥的沉降性指标的SVI进行测量来判断。具体而言，在定期地通过半间歇式反应槽10内的污泥的沉降性试验测量出的SVI5的值成为给定值以下(例如80mL/g以下)的阶段，能判断为形成了颗粒。或者，对半间歇式反应槽10内的污泥的粒径分布进行测量，在其平均粒径成为给定值以上(例如0.2mm以上)的阶段，能判断为形成了颗粒(此外，SVI值越低，平均粒径越大，能判断为是越良好的颗粒)。

然而，半间歇式反应槽10的BOD负荷量是通过流入半间歇式反应槽10的含有机物排水的BOD浓度与含有机物排水量的乘积来求取的。BOD浓度是从微生物耗费5日分解有机物时消耗的氧量测量的值。但含有机物排水中的有机物当中还存在微生物所进行的生物分解需要约数十小时～数日的慢分解性有机物、以及微生物所进行的生物分解需要约数小时～数十小时的易分解性有机物。因此，BOD浓度能分类为与在对包括慢分解性有机物以及易分解性有机物在内的有机物进行分解时微生物所消耗的氧量相当的总BOD浓度、与在对慢分解性有机物进行分解时微生物所消耗的氧量相当的慢分解性有机物的BOD浓度、与在对易分解性有机物进行分解时微生物所消耗的氧量相当的易分解性有机物的BOD浓度。而且，总BOD浓度是慢分解性有机物的BOD浓度与易分解性有机物的BOD浓度之和。

因此，半间歇式反应槽10的BOD负荷量能分类为基于总BOD浓度的总BOD负荷量(总BOD浓度×含有机物排水量)、基于慢分解性有机物的BOD浓度的慢分解性有机物的BOD负荷量(慢分解性有机物的BOD浓度×含有机物排水量)、基于易分解性有机物的BOD浓度的易分解性有机物的BOD负荷量(易分解性有机物的BOD浓度×含有机物排水量)。而且，总BOD负荷量是慢分解性有机物的BOD负荷量与易分解性有机物的BOD负荷量之和。

在此，在稳定的颗粒形成中，对流入半间歇式反应槽10的含有机物排水中的有机物浓度高的饱食状态的时间与基于微生物污泥的有机物的分解进行而含有机物排水中的有机物浓度低的饥饿状态的时间之比进行控制是重要的。该饱食状态的时间与饥饿状态的时间的关系能够使用半间歇式反应槽10内的MLSS浓度与半间歇式反应槽10的BOD负荷量的比值来间接控制。另外，生物处理工序以外的工序对生物反应贡献不大，因此通过以MLSS浓度与BOD负荷量的比值乘以[运转循环的时间/生物处理工序的时间]而得到的值进行评价，能更精密地控制饱食时间/饥饿时间之比。在此，“运转循环的时间”是指上述(1)流入工序、(2)生物处理工序、(3)沉降工序、(4)排出工序的合计时间(在下述图3、图4的构成的情况下为(1)流入工序/排出工序、(2)生物处理工序、(3)沉降工序的合计时间)。

然而，在含有机物排水中含有较多慢分解性有机物的情况下，若采用MLSS浓度与总BOD负荷量的比值作为MLSS浓度与BOD负荷量的比值来决定生物处理工序的时间，则运转循环中的饱食状态与饥饿状态的平衡崩溃，难以进行稳定的颗粒形成。为此，本发明的发明人们经过了锐意探讨，结果发现：在含有机物排水中含有较多慢分解性有机物的情况下，采用MLSS浓度与易分解性有机物的BOD负荷量的比值来决定生物处理工序的时间在稳定的颗粒形成这方面很重要。具体而言，本发明的发明人们发现：通过调整生物处理工序的时间以使半间歇式反应槽10内的MLSS浓度与半间歇式反应槽10中的易分解性有机物的BOD负荷量的比值(易分解性有机物的BOD负荷量/MLSS)乘以[运转循环的时间/生物处理工序的时间]而得到的值(以下有时也称为“A值”)处于0.05～0.25kgBOD/kgMLSS/日的范围，从而能进行稳定的颗粒形成。

作为“A值”，优选处于0.05～0.25kgBOD/kgMLSS/d的范围，更优选处于0.075～0.2kgBOD/kgMLSS/d的范围。若该值小于0.05kgBOD/kgMLSS/d，则无法形成适当的饱食状态以及饥饿状态，难以进行颗粒的稳定形成。另外，若该值大于0.25kgBOD/kgMLSS/d，则饥饿状态的时间过短，难以进行颗粒的稳定形成。

以下，针对易分解性有机物的BOD负荷量的计算方法进行说明。以下的计算方法是例示，且不限于以下的例示。

＜易分解性有机物的BOD负荷量的计算例1＞

对含有机物排水中的微生物污泥的氧消耗速度的经时变化进行测量。氧消耗速度通过公知的OUR(Oxygen Uptake Rate)试验进行求取。OUR试验例如是通过将排水与微生物污泥混合后间歇性地反应且经时地测量微生物污泥的氧消耗速度来实施的。用于OUR试验的微生物污泥优选在供试排水中充分驯养。在利用了经充分驯养的微生物污泥的情况下，氧消耗速度的值在试验刚开始后成为最高值，其后缓缓下降。这是由于，含有机物排水中的易分解性有机物的分解速度快，因此随着时间经过，易分解性有机物减少，慢分解性有机物的比例增加。

然后，通过将随时测量出的氧消耗速度的值除以供试污泥的污泥浓度，来求取每单位微生物污泥的氧消耗速度的经时变化。将每单位微生物污泥的氧消耗速度例如维持为0.4kgO₂/kgMLVSS/d以上的时间判断为易分解性有机物残留，且推测为到此为止利用过的累积的氧消耗量是易分解性有机物的BOD浓度。通过将推测出的易分解性有机物的BOD浓度乘以向半间歇式反应槽投入的含有机物排水量，来计算易分解性有机物的BOD负荷量。

＜易分解性有机物的BOD负荷量的计算例2＞

作为慢分解性有机物的代表例，可列举固态性的有机物，因此在排水中高浓度地含有有机性SS成分的情况下，可以根据规定了预先求出的慢分解性有机物的BOD浓度与有机性SS成分之间的关系的式子(也可以是图、表等)来计算该慢分解性有机物的BOD浓度。然后，可以通过从另行测量出的总BOD浓度中减去计算出的慢分解性有机物的BOD浓度，来求取易分解性有机物的BOD浓度，并计算易分解性有机物的BOD负荷量。在此情况下，还能设置对排水中的有机性SS成分进行测量的单元(SS计乃至浊度计等)，且通过监测浓度来实时求取慢分解性有机物浓度。该计算方法适合于SS浓度为100mg/L以上的排水，尤其在处理原始下水(未进行沉淀等预处理的流入下水)作为对象排水时有效。

＜易分解性有机物的BOD负荷量的计算例3＞

在为排水中的慢分解性有机物与易分解性有机物的比值不较大变动的排水的情况下，可以根据规定了预先求出的易分解性有机物的BOD浓度(或慢分解性有机物的BOD浓度)与COD浓度、TOC浓度之间的关系的式子(也可以是图、表等)来求取易分解性有机物的BOD浓度(或慢分解性有机物的BOD浓度)，且计算易分解性有机物的BOD负荷量。在此情况下，通过设置对流入半间歇式反应槽的含有机物排水的COD浓度、TOC浓度进行测量的单元来监测浓度，能够实时求取易分解性有机物的BOD浓度(或慢分解性有机物的BOD浓度)。

半间歇式反应槽10中的污泥滞留时间(SRT：Srudge Retention Time)从颗粒的稳定形成的观点出发，优选处于5～25日的范围，更优选处于10～15日的范围。例如，为了使SRT处于5～25日的范围，使图1、2的污泥抽取泵24工作，从污泥抽取口22经由污泥抽取配管32进行污泥的抽取。此外，在“A值”小于0.05的情况下，能增殖的微生物的比例小，不能增加污泥的抽取量，因此难以使SRT长于30日，25日左右是极限。

SRT通过以下的式子来表示。

SRT[d]＝槽内存在的污泥量[kg]/每日向系统外排出的污泥量[kg/d]

另外，作为半间歇式反应槽10中的MLSS浓度，虽然还取决于总BOD负荷量，但从颗粒的稳定形成的观点出发，优选处于1500～10000mg/L的范围，更优选处于3000～8000mg/L的范围。

另外，将MLSS浓度与半间歇式反应槽10中的包含慢分解性有机物和易分解性有机物在内的总BOD负荷量的比值乘以[所述运转循环的时间/所述生物处理工序的时间]而得到的值优选设为1.0kgBOD/kgMLSS/d以下的范围，更优选设为0.5kgBOD/kgMLSS/d以下的范围。若设为1.0kgBOD/kgMLSS/d以上，则存在如下情况：未分解BOD成分在反应槽内的污泥中蓄积从而沉降性恶化，或者因引起污泥的沉降不良的丝状真菌的出现等而造成颗粒形成以及维持变难。

作为本实施方式所涉及的颗粒的形成方法的处理对象的含有机物排水是食品加工工厂排水、化学工厂排水、半导体工厂排水、机械工厂排水、下水、含有屎尿等生物分解性有机物的有机性排水。另外，在含有生物难分解性的有机物的情况下，预先实施臭氧处理、芬顿处理等物理化学处理变换为生物分解性的成分，从而能成为处理对象。另外，虽然本实施方式所涉及的颗粒的形成方法以各种BOD成分为对象，但关于油脂成分，存在附着于污泥、颗粒而带来较差影响的情况，因此在向半间歇式反应槽10导入前，优选预先利用浮起分离、凝聚加压浮起、吸附等已有的手法来去除至例如150mg/L以下程度。

半间歇式反应槽10内的pH优选设定为适于一般的微生物的范围，例如优选设为6～9的范围，更优选设为6.5～7.5的范围。在pH值处于所述范围外的情况下，优选添加酸、碱等来实施pH控制。

半间歇式反应槽10内的溶解氧(DO)在好氧条件下为0.5mg/L以上，尤其优选设为1mg/L以上。

从促进微生物污泥的颗粒化的观点出发，优选在半间歇式反应槽10内的含有机物排水或者导入半间歇式反应槽10前的含有机物排水中添加包括Fe²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等在内的用于形成氢氧化物的离子。虽然在通常的含有机物排水中含有作为颗粒的核那样的微粒，但通过上述离子的添加，能进一步促进颗粒的核形成。

本实施方式所涉及的颗粒形成装置的另一例如图3所示。在图3的颗粒形成装置1中，排水供给配管28经由排水流入泵12、排水流入阀38与半间歇式反应槽10的下部的排水流入口40连接。在排水流入口40连接有排水排出部42，设置于半间歇式反应槽10的内部的下部。半间歇式反应槽10的生物处理水排出口16设置于排水流入口40的上方，生物处理水配管30经由生物处理水排出阀18与生物处理水排出口16连接。生物处理水排出口16设置于排水流入口40的上方，但为了防止流入的含有机物排水的短路，更高效地形成颗粒，优选尽量远离排水流入口40进行设置，更优选设置于沉降工序中的水面位。控制装置20与排水流入泵12、排水流入阀38、生物处理水排出阀18、污泥抽取泵24、曝气用泵14、搅拌装置的电机34分别例如进行电连接。其他是与图2的颗粒形成装置1同样的构成。

在图3的颗粒形成装置1中，在(4)排出工序中，打开排水流入阀38使排水流入泵12工作，使含有机物排水从排水流入口40经由排水供给配管28从排水排出部42流入半间歇式反应槽10，从而将生物处理水从生物处理水排出口16经由生物处理水配管30排出。

如此，在图3的颗粒形成装置1中，通过反复进行(1)流入工序/排出工序、(2)生物处理工序、(3)沉降工序，来形成颗粒。反复进行该(1)～(3)的工序的形态是包含流入工序、生物处理工序、沉降工序以及排出工序的运转循环的一形态。

在图3的颗粒形成装置1中，通过使含有机物排水流入半间歇式反应槽10来使生物处理水从生物处理水排出口16排出，因此粒径较小的颗粒与生物处理水一起排出，而针对粒径较大的颗粒反复进行(1)～(3)的工序。其结果，能更高效地形成颗粒。

流入工序/排出工序中的排水流入率例如优选设为10％以上且100％以下的范围。排水的流入率是指运转1循环中的被处理水的流入量相对于半间歇式反应槽10内的有效容积的比率。在此，为了提高半间歇式反应槽10内残留的处理对象物质的浓度，被处理水的流入率设定得尽量高为好，但另一方面，将排水的流入率设定得越高，越存在因被处理水的短路而造成处理水恶化的风险。故而，鉴于这些情况，排水的流入率更优选设为20％以上且80％以下的范围。其中，在半间歇式反应槽10的后级设置活性污泥槽等处理装置，在后级处理装置后的最终处理水的水质不恶化的范围内，排水的流入率没有特别限制，例如还能设为超过100％。此外，在将排水的流入率设为超过100％的情况下，为了抑制运转循环数的下降，优选将排水的流入率的上限设为200％以下。

流入/排出工序的时间例如根据排水的流入率、以及被处理水向半间歇式反应槽10的流量来决定。然而，若将排水向半间歇式反应槽10的流量除以半间歇式反应槽10的水平截面积得到的值即半间歇式反应槽10的水面积负荷设定得较高，则能使污泥中的轻污泥组分选择性地向系统外排出，且能使沉降性高的污泥组分残留于槽内，因此沉降性高的生物污泥的形成得以促进，但在污泥的沉降性不高的开始期间等，槽内的污泥流出，生物处理功能有可能恶化。另一方面，若将半间歇式反应槽10的水面积负荷设定得较低，则污泥的选择效果低，进而在提高了排水的流入率的情况下，流入/排出工序时间变长，有可能难以进行沉降性高的污泥的形成。鉴于上述事实，向半间歇式反应槽10的水面积负荷优选设定为0.5m/h以上且20m/h以下，更优选设定为1m/h以上且10m/h以下的范围。另外，在伴随槽内的生物污泥的沉降性提高而能将半间歇式反应槽10的水面积负荷设定得较高的情况下，还能根据生物污泥的沉降性来使半间歇式反应槽10的水面积负荷上升，且根据水面积负荷和被处理水的流入率来缩短流入/排出工序时间。

本实施方式所涉及的好氧颗粒的形成装置的另一例如图4所示。在图4的颗粒形成装置1中，排水供给配管28经由排水流入泵12、排水流入阀38与半间歇式反应槽10的下部的排水流入口40连接。在排水流入口40连接有排水排出部42，设置于半间歇式反应槽10的内部的下部。半间歇式反应槽10的生物处理水排出口16设置于排水流入口40的上方，生物处理水配管30经由生物处理水排出阀18与生物处理水排出口16连接。生物处理水排出口16虽然设置于排水流入口40的上方，但为了防止流入的含有机物排水的短路而更高效地形成颗粒，优选尽量远离排水流入口40地进行设置，更优选设置于沉降工序中的水面位。控制装置20与排水流入泵12、排水流入阀38、生物处理水排出阀18、污泥抽取泵24、曝气用泵14分别例如进行电连接。其他是与图1的颗粒形成装置1同样的构成。

在图4的颗粒形成装置1中，在(4)排出工序中，打开排水流入阀38使排水流入泵12工作，使含有机物排水从排水流入口40经由排水供给配管28从排水排出部42流入半间歇式反应槽10，从而将生物处理水从生物处理水排出口16经由生物处理水配管30排出。此外，排水流入泵12、污泥抽取泵24、曝气用泵14的工作以及停止、排水流入阀38、生物处理水排出阀18的开闭可以由控制装置20控制。

如此，在图4的颗粒形成装置1中，通过反复进行(1)流入工序/排出工序、(2)生物处理工序、(3)沉降工序来形成颗粒。

＜排水处理方法以及排水处理装置＞

本实施方式所涉及的排水处理装置具备连续式生物处理槽，该连续式生物处理槽使含有机物排水连续地流入的同时，利用生物污泥对含有机物排水进行生物处理。在本实施方式所涉及的排水处理方法以及排水处理装置中，向使含有机物排水连续地流入的同时利用生物污泥对含有机物排水进行生物处理的连续式生物处理槽供给通过上述好氧颗粒的形成方法形成的颗粒。

本实施方式所涉及的排水处理装置的一例的概略构成如图5所示。排水处理装置3具备排水贮存槽50、半间歇式反应槽10、连续式生物处理槽52以及固液分离装置54。

在排水处理装置3中，排水贮存槽50的出口与连续式生物处理槽52的排水入口经由泵56以及阀58且通过排水供给配管66进行连接。连续式生物处理槽52的出口与固液分离装置54的入口通过配管70进行连接。在固液分离装置54的处理水出口连接有处理水配管72。污泥排出配管74经由阀62与固液分离装置54的污泥出口连接，污泥排出配管74的阀62的上游侧与连续式生物处理槽52的返送污泥入口经由泵64且通过污泥返送配管76进行连接。排水供给配管66的泵56和阀58之间与半间歇式反应槽10的排水流入口经由排水流入阀38且通过排水供给配管28进行连接。半间歇式反应槽10的生物处理水排出口与连续式生物处理槽52的生物处理水入口经由生物处理水排出阀18且通过生物处理水配管30进行连接。半间歇式反应槽10的污泥排出口与连续式生物处理槽52的污泥入口经由泵60且通过污泥配管68进行连接。

连续式生物处理槽52例如具备搅拌装置、曝气用泵、与曝气用泵连接的曝气装置等，且构成为利用搅拌装置对槽内的液体进行搅拌，另外，从曝气用泵供给的空气等含氧气体经由曝气装置而供给至槽内。

固液分离装置54是用于从含有生物污泥的处理水中分离出生物污泥和处理水的分离装置，例如可列举沉降分离、加压浮起、过滤、膜分离等的分离装置。

在排水处理装置3中，首先，打开阀58使泵56工作，排水贮存槽50内的含有机物排水经由排水供给配管66而供给至连续式生物处理槽52。在连续式生物处理槽52中，在好氧条件下，实施基于生物污泥的排水的生物处理(连续式生物处理工序)。由连续式生物处理槽52处理后的处理水从连续式生物处理槽52的出口经由配管70而供给至固液分离装置54。在固液分离装置54中，从处理水中分离出生物污泥(固液分离工序)。固液分离处理后的处理水从固液分离装置54的处理水出口经由处理水配管72而向系统外排出。打开阀62，固液分离出的生物污泥经由污泥排出配管74向系统外排出。可以使泵64工作，经由污泥返送配管76将固液分离出的生物污泥的至少一部分返送至连续式生物处理槽52。

在使半间歇式反应槽10工作的情况下，打开排水流入阀38，将排水贮存槽50内的含有机物排水的至少一部分经由排水供给配管28供给至半间歇式反应槽10。在半间歇式反应槽10中，通过反复进行上述(1)流入工序、(2)生物处理工序、(3)沉降工序、(4)排出工序的运转循环(或者(1)流入工序/排出工序、(2)生物处理工序、(3)沉降工序的运转循环)来形成颗粒，使泵60工作，经由污泥配管68将形成的颗粒供给至连续式生物处理槽52即可。

虽然举了在图5所示的连续式生物处理槽52中通过以有机物等为处理对象的标准活性污泥法来进行生物处理的形态为例进行了说明，但不限于此，例如可以是通过A2O(Anaerobic-Anoxic-Oxic Process)、AO(Anaerobic-Oxic Process)等营养盐去除型系统(设置无氧处理槽、厌氧处理槽的系统)、氧化沟法、分步流入型多级活性污泥法等的系统来进行生物处理的装置。另外，在存在聚氨酯、塑料、树脂等载体的情况下，可以是进行生物处理的装置。

虽然举了在图5所示的排水处理装置3中具备固液分离装置54的形态为例进行了说明，但无需一定具备固液分离装置54。然而，从使颗粒循环来提高排水的处理效率等观点出发，排水处理装置3优选具备从由连续式生物处理槽52排出的处理水中分离生物污泥的固液分离装置54、以及将从固液分离装置54排出的生物污泥返送至连续式生物处理槽52的污泥返送配管76。

实施例

以下，列举实施例以及比较例来更具体地详细说明本发明，但本发明不限于以下的实施例。

使用反应槽有效容积33L(125mm×438mm×有效水深600mm)的半间歇式反应槽来实施了通水试验。使用SVI5以及SVI30的值作为颗粒化的指标进行了评价。此外，SVI是生物污泥的沉降性指标，通过以下的方法求取。首先，将1L的污泥投入1L的量筒，缓慢搅拌以使污泥浓度尽可能均匀后，测量静置5分钟时的污泥界面。然后，计算量筒中污泥所占的体积率(％)。接下来，测量污泥的MLSS(mg/L)。将它们代入下述式子来计算SVI5。SVI5的值越小，表示是沉降性越高的污泥。

SVI5(mL/g)＝污泥所占的体积率×10,000/MLSS

(此外，在计算SVI30的情况下，将静置5分钟变更为静置30分钟。)

使用后的排水是流入了下水处理场的原始下水，使用了未进行沉淀处理而以网眼大小为2mm的粗眼滤网进行了预处理后的排水。试验期间中的原始下水的总BOD浓度、易分解性BOD浓度、慢分解性BOD浓度如表1所示。慢分解性BOD浓度与原始下水的总BOD浓度的比值在整个试验期间为0.5以上。

[表1]

半间歇式反应槽的运转循环按如下方式进行。

(1)流入/排出工序：花费50分钟将排水导入半间歇式反应槽，且将上清水作为处理水排出。排水的流入率设为了100％。

(2)生物处理工序：设定生物处理工序的时间以使MLSS浓度与半间歇式反应槽中的易分解性有机物的BOD负荷量的比值乘以[运转循环的时间/生物处理工序的时间]而得到的值(下式的A值)成为表2的值，且在设定时间的期间，利用设置于半间歇式反应槽下部的曝气装置来供给空气，进行了生物处理工序。

(3)沉降工序：使来自曝气装置的空气的供给停止，静置15分钟～30分钟，使半间歇式反应槽内的污泥沉降。

将以上(1)～(3)的运转循环作为1个循环进行反复。

MLSS浓度与半间歇式反应槽中的易分解性有机物的BOD负荷量的比值乘以[运转循环的时间/生物处理工序的时间]而得到的值(A值)例如按如下方式求取。

A＝(((B－C)/1000×(H×D/100×G))/(I/1000×H))×(F/E)

在此，

B＝排水的易分解性BOD浓度[mg/L]

C＝处理后的易分解性BOD浓度[mg/L]

D＝每循环的排水相对于反应槽有效容积的导入比例[％]

E＝每循环的生物处理工序时间[分]

F＝1次循环的总工序时间[分]

G＝每日的循环数[次/日]

H＝反应槽有效容积[m³]

I＝MLSS[mg/L]

＜生物处理工序的条件＞

[表2]

表2的条件1～2(比较例)下的SVI以及污泥平均粒径的经日变化如图6所示，表2的条件3～4(实施例)下的SVI以及污泥平均粒径的经日变化如图7所示。

在条件1期间，以MLSS处于3000-4000mg/L的范围的方式进行运转，设定生物处理工序的时间以使A值小于0.04～0.05kgBOD/kgMLSS/日，结果从通水开始起至第20日为止，SVI30下降至80mL/g左右，SVI5下降至170mg/L。另外，微生物污泥的粒径也扩大，平均粒径成为200μm。但在20日以后，SVI的下降以及微生物污泥的粒径的扩大停滞。

在条件2期间，以MLSS处于5000-6000mg/L的范围的方式进行运转，设定生物处理工序的时间以使A值小于0.02～0.05kgBOD/kgMLSS/日，结果从通水开始后第40日左右起，确认到SVI的上升。在条件2期间，微生物污泥的粒径几乎未变化。

在条件3期间，以MLSS成为3500mg/L左右的方式进行运转，设定生物处理工序的时间以使A值成为0.05～0.1kgBOD/kgMLSS/日，结果SVI5下降至100mL/g左右。另外，微生物污泥的粒径也扩大，平均粒径成为300μm。

在条件4期间，以MLSS成为4000-5000mg/L左右的方式进行运转，设定生物处理工序的时间以使A值成为0.075～0.125kgBOD/kgMLSS/日，结果SVI5下降至40mL/g左右，SVI30下降至30mL/g左右。另外，微生物污泥的粒径也扩大，平均粒径成为350μm。

(标号说明)

1颗粒形成装置、3排水处理装置、10半间歇式反应槽、12排水流入泵、14曝气用泵、16生物处理水排出口、18生物处理水排出阀、20控制装置、22污泥抽取口、24污泥抽取泵、26曝气装置、28、66排水供给配管、30生物处理水配管、32污泥抽取配管、34电机、36搅拌叶片、38排水流入阀、40排水流入口、42排水排出部、50排水贮存槽、52连续式生物处理槽、54固液分离装置、56、60、64泵、58、62阀、68污泥配管、70配管、72处理水配管、74污泥排出配管、76污泥返送配管。

Claims

1.一种好氧颗粒的形成方法，其特征在于，

所述好氧颗粒的形成方法利用了半间歇式反应槽，所述半间歇式反应槽进行运转循环来形成好氧颗粒，所述运转循环包括：

流入工序，使含有机物排水流入；

生物处理工序，利用微生物污泥对所述含有机物排水中的有机物进行生物处理；

沉降工序，使所述微生物污泥沉降；以及

排出工序，使经所述生物处理后的生物处理水排出，

所述有机物包含易分解性有机物以及慢分解性有机物，

在所述好氧颗粒的形成方法中，对所述生物处理工序的时间进行调整，以使所述半间歇式反应槽内的MLSS浓度与所述半间歇式反应槽中的所述易分解性有机物的BOD负荷量的比值乘以所述运转循环的时间与所述生物处理工序的时间的比值而得到的值处于0.05～0.25kgBOD/kgMLSS/日的范围。

2.根据权利要求1所述的好氧颗粒的形成方法，其特征在于，

所述含有机物排水中的所述慢分解性有机物的BOD浓度与流入所述半间歇式反应槽的所述含有机物排水的总BOD浓度的比值为0.5以上。

3.根据权利要求1或2所述的好氧颗粒的形成方法，其特征在于，

将所述半间歇式反应槽的生物处理水排出口设置于排水流入口的上方，且使所述含有机物排水从所述排水流入口流入所述半间歇式反应槽内，从而从所述生物处理水排出口排出所述生物处理水。

4.一种好氧颗粒的形成装置，其特征在于，

所述好氧颗粒的形成装置具备半间歇式反应槽，所述半间歇式反应槽进行运转循环来形成好氧颗粒，所述运转循环包括：

流入工序，使含有机物排水流入；

沉降工序，使所述微生物污泥沉降；以及

排出工序，使经所述生物处理后的生物处理水排出，

所述有机物包含易分解性有机物以及慢分解性有机物，

所述好氧颗粒的形成装置具备如下单元：对所述生物处理工序的时间进行调整，以使所述半间歇式反应槽内的MLSS浓度与所述半间歇式反应槽中的所述易分解性有机物的BOD负荷量的比值乘以所述运转循环的时间与所述生物处理工序的时间的比值而得到的值处于0.05～0.25kgBOD/kgMLSS/日的范围。