CN1347851A - 利用生物养殖设备的高浓度有机废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及处理流入粪尿处理场的粪尿和从家畜饲养农场排出的高浓度难分解畜产废水等的处理方法以及处理装置。本发明的处理方法包括以下步骤:a.使浓度和流量均匀化的步骤;b.药品固液分离步骤;c.氨洗提;d.厌氧发酵;e.Anammox步骤;f.微生物活化步骤;g.脱氮引发型吹风步骤;h.脱氮;i.输送泥浆;j.排出最终处理液。利用该废水处理方法,能够大大提高有机物去除效率。

Description

利用生物养殖设备的高浓度有机废水的处理方法
技术领域
本发明涉及用于处理氮成分和磷成分较多的高浓度粪尿或畜产废水等有机废水的废水处理方法。尤其是，本发明涉及氮和磷的浓度高的粪尿或畜产废水的废水处理方法，其特征在于包括Anammox(アナモツクス)阶段及生物池阶段。
现有技术
人们认为，粪尿和畜产废水的处理很困难，并且很费事。尽管各种方法被用于粪尿和畜产废水的处理，但没有一种方法被认为是完整的处理技术。粪尿和畜产废水是通过考虑了维持管理和运行的便利性而集中在一处进行处理的总处理场的设施来处理的。但是，目前很难通过利用总处理场的废水处理方式来处理存在于废水中的高浓度有机物和浓度比有机物高数倍的高浓度含氮成分。
此外，高浓度粪尿和畜产废水的处理大部分是利用稀释的处理方法，由于这样的方法必须过量使用稀释水，所以处理不是很有效。例如，在稀释BOD为15000mg/L的畜产废水时，需要使用相当于畜产废水的75倍的稀释水。不仅如此，因所需稀释水量而使处理设施规模增大，所以存在着建设费用增加且吹风设备及外围设备等的费用增加的问题。
在以有机物去除为重点的粪尿或畜产废水的现行处理方法中，目前尚无法实现被认为是湖沼富营养化主要物质的氮和磷的有效去除。
粪尿和畜产废水处理的研究是针对各种方法进行的。在文献(Bortone G.，Gemeli，S.and Rambaldi，A.，“在SBR处理养猪场废水中的生物磷酸盐去除及氮化和脱氮”，Wat.Sci.Tech，第5-6卷，P977-985，1992)中，与畜产废水的氮去除有关地对排出废水的负荷变动率进行了调查，日平均流量与日最大流量之比为1.43，最短时间与最长时间的流量之比达到8倍以上。
根据文献(Strous，M.，heijnen，J.，Kuenen，J.，G.andJetten，M.S.M“The sequencing batch reactor as a powerful toolfor the study of slowly growing anaerobic ammonium-oxidizingmicroorganism”，Appl.Microbiol.Biotechnol.，第50卷，P589-596，1998)，对应于引起Anammox的微生物的优占种的用时为1年左右，其沉淀性优良并且活性表现为0.02mgNH4 +-N/mg生物量/小时。根据文献(Van de Graff，A.A.，Mulder，A.，de Bruijn，P.，Jetten，M.S.M.，Robertson，L.A.and Kuenen，J.G.，“Anaerobic oxidation of ammonium in a biologically mediatedprocess”，Appl.Environ.Microbiol，第61卷，P1246-1251，1995)，Anammox的活性为66ng NH4 +-N/mg VS/hr，微生物的活性也受到微量的氧的影响并绝对依赖NO3 -。微生物量直接与培养槽内的生物量成比例。
在文献(Andy，S.，“Ammonia volatilization from a piggerypond”，Wat.Sci.Tech.，第33卷，No.7，P183-199，1996)中，进行了针对猪圈的氨挥发性的实验，挥发率作为0.355-1.534g/m3/d表现出pH造成的较大的偏差，如果挥发去除氨，则pH及COD表现出逐渐降低的趋势。在文献(Bicudo，J.R.and Svoboda，I.F.的“Intermittentaeration of pig slurry-farm scale experiments for carbon andnitrogen removal”，Wat.Sci.Tech.，第32卷，No.12，P83-90，1995)中，记载了以下内容，即在间歇吹风过程中，当反应槽内的混合液浮游固态物(MLSS)在17000mg/L的情况下运转时，猪圈废水的T-N(总氮)的除去效率为86％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效处理氮含量高的高浓度粪尿及畜产废水等有机废水的废水处理方法及装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种包括Anammox步骤与生物池步骤的废水处理方法。本发明的方法使用固液分离步骤取代废水稀释步骤。
更详细地说，本发明提供这样一种废水处理方法，它包括：
a.利用均匀槽来使排出的高浓度粪尿或畜产废水的浓度和流量均匀的步骤；
b.向在(a)中被均匀的废水中加入凝集剂从而把有机物浓度与氮的浓度调节到理想程度的药品固液分离步骤；
c.使在(b)中进行固液分离的被处理物中的有机物浓度不发生变化，只选择性除去氨性氮的氨洗提步骤；
d.利用厌氧性微生物分解在(c)步骤中被处理的被处理物中的难分解有机物，从而作为后续需氧性微生物容易摄取的形式，使由下述(i)步骤送来的泥浆发酵生成有机酸的厌氧发酵步骤；
e.在从下述(i)步骤送往上述(d)步骤之后，使厌氧发酵的泥浆所含的硝酸化物NO2-N与废水所含的氨反应而生成氮气的Anammox步骤；
f.使存在于生物池中的固体化土壤微生物活化的微生物活化步骤；
g.把上述(f)步骤中活化的土壤微生物送入脱氮引发型吹风槽，利用这些微生物以及栖息于脱氮引发型吹风槽中的需氧性微生物来分解在上述(e)步骤中被处理的被处理物中的有机物，氨性氮被硝酸化成NO3-N后，通过混合引起脱氮的脱氮引发型吹风步骤；
h.不投入外部碳源，在无氧状态下利用微生物的内生呼吸将在上述(g)中被处理的被处理物中的硝酸化物还原成氮的脱氮步骤；
i.把在(h)步骤中获得的且有机物基本上氧化且经过脱氮处理的被处理物与微生物固液分离并沉淀的泥浆的一部分送往上述厌氧发酵步骤(d)的步骤；
j.从在上述步骤(i)中沉淀分离的上清液中凝集除去残留物质并作为最终处理液排出的步骤。
这样的本发明废水处理方法是通过下述的废水处理装置实现的，它包括：
a.使排出的高浓度粪尿或畜产废水的浓度和流量均匀的均匀槽；
b.加入药品而把从所述均匀槽流入的废水的有机物浓度与氮的浓度调节到理想程度的药品固液分离槽；
c.只选择性除去氨性氮而不使进行了固液分离的被处理物中的有机物浓度发生变化的氨洗提槽；
d.利用厌氧性微生物将由洗提槽送来的被处理物中的难分解有机物分解成为后续需氧性微生物容易摄取的形式，使由沉淀槽送来的泥浆发酵生成有机酸的厌氧发酵槽；
e.使通过脱氮引发型吹风槽硝酸化的NO2-N与被处理物中的氨反应而生成氮气的Anammox槽；
f.填入固体化的土壤微生物并使其活化，把所述微生物送入脱氮引发型吹风槽中的生物池；
g.利用通过生物池活化的土壤微生物及栖息于脱氮引发型吹风槽中的需氧性微生物来分解被处理物中的有机物，在氨性氮被硝酸化成NO3-N后，引起脱氮的脱氮引发型吹风槽；
h.不投入外部碳源，在无氧状态下引起微生物的内生呼吸，将在所述脱氮引发型吹风槽中被处理的被处理物中的硝酸化物还原成氮的脱氮槽；
i.把使有机物基本上氧化且经过脱氮处理的被处理物与微生物固液分离并沉淀的泥浆的一部分送往上述厌氧发酵槽的沉淀槽；
j.从在沉淀槽中沉淀分离的上清液中凝集除去残留物质并作为最终处理液排出的凝集沉淀槽；以及
k.使由所述固液分离槽、厌氧发酵槽、沉淀槽及凝集沉淀槽排出的泥浆的一部分或全部的水分减少的脱水槽。
本发明的废水处理装置的第一特征是，通过药品固液分离槽进行固液分离以代替把有机物浓度高的浮游物浓度稀释到适当水平的步骤。
上述装置的第二特征是，它包括不改变废水中的有机物浓度而只选择性除去作为含氮成分的氨的氨洗提槽。
本发明的第三特征是它包括在厌氧发酵槽中用有机酸使沉淀泥浆发酵而把有机酸用于去除磷的厌氧发酵槽。
本发明的第四特征是它包括输送沉淀槽的上清液并使废水内的NH4 +和NO2N氧化从而用氮气进行处理的Anammox槽。
本发明的第五特征是，包括填充使土壤微生物固体化得到的生物群落，安装生物养殖设备(biomaker)并使微生物活化，促进后续的需氧性微生物的活性，从而提高处理效率的生物池。因而，生物池是指由生物养殖设备和散气装置等构成的建筑物，生物养殖设备是指包括生物群落和碎石层的微生物活化装置，生物群落意味着使土壤微生物固定化的微生物固定体。
本发明的第六特征是它包括通过在生物池中阻断原水流入而使微生物受饿一定时间，利用脱氮引发型吹风槽增大有机物摄取能力的生物池。
本发明的第七特征是，可以通过把吹风槽分成四段顺利进行微生物与被处理物的混合及溶解氧量的调节而进行经济的运行，并且包括了在末端只安装混合用混合器而不供应空气以促进脱氮和后续脱氮的脱氮引发型四段吹风槽。
本发明的第八特征是它包括把沉淀槽的沉淀泥浆送入生物池以促进微生物活性并且把上清液送入Anammox槽以除去氮的沉淀槽。
本发明第九特征是利用药品处理残存于被处理物中的有机物与营养成分及悬浊物并可以稳定地进行有效的水质处理的凝集沉淀槽。
图面简介
图1是本发明的废水处理工艺的流程图。
图2详细画出了生物池。
图3是使用液态腐蚀槽的现有畜产废水处理工艺的流程图的例子。
                  符号说明1-废水处理工艺；2-均匀槽；3-药品固液分离槽；4-氨洗提槽；5-厌氧发酵槽；6-Anammox槽；7-生物池；8-脱氮引发型四段吹风槽；9-脱氮槽；10-沉淀槽；11-凝集沉淀槽；12-脱水器；13-排放水；14-脱水饼；15-20-混合用混合器；30-生物养殖设备；40-生物群落
以下，参见附图所示的废水处理工艺流程图和实验例来详细说明本发明。
图1是本发明的高浓度粪尿和畜产废水的处理工艺的流程图。废水处理工艺1是处理高浓度粪尿和畜产废水的装置，它是如下所述构成的。
因时间和季节的要素等原因，畜产废水的流量和浓度变化很大。在均匀槽2中，如此变化剧烈的流量和浓度被均匀化。在药品固液分离槽3中，废水内的浮游物质与有机氮通过铁盐(盐铁)等凝集剂进行处理并达到适于后续处理的浓度。在废水内的含氮成分中，如果吹入空气，则NH3在空气中飞散。在氨洗提槽4中，按照这样的原理，通过供应空气而不损失有机物而只选择性除去氨性氮。厌氧发酵槽5利用厌氧性微生物在厌氧状态下加水分解流入的被处理物质中的难分解有机物并且使沉淀槽10送来的泥浆发酵生成有机酸。在Anammox槽6中，NO2-N(在脱氮引发型四段吹风槽8中产生)在厌氧状态下与NH4 +反应，生成了氮气。氮气逸散于空气中被除去。生物池7将固体化的土壤微生物活化并供应适用于脱氮引发型四段吹风槽8的微生物。在脱氮引发型四段吹风槽8中，不仅通过生物池7被活化供给的微生物，而且利用连续送入的氧来氧化有机物，从而将氨性氮硝酸化的微生物等需氧性微生物大量活动。被硝酸化的氮在无氧状态下通过脱氮槽9被氮气化并逸散到大气中。经过厌氧发酵槽5与吹风槽8及脱氮槽9处理的被处理物与微生物在沉淀槽10中通过重力而得到固液分离。残留于被处理物中的残留浮游物及磷和有机物在凝集沉淀槽11中使用药品而得到最终处理。作为在废水处理工艺1中产生的泥浆的药品固液分离槽3的泥浆、厌氧发酵槽5的泥浆、沉淀槽10的废泥浆以及凝集沉淀槽11的泥浆通过脱水器12而减少了水分。凝集沉淀槽11的上清水作为排放水13被最后排出，脱水器12的脱水饼14被送往堆肥仓用于堆肥，或者进行掩埋处理。
在废水处理工艺1中，与被处理物的移动路径同步的泥浆的移动路径也是非常重要的。这样的泥浆移动路径在图1中由点线表示。具体地说，在沉淀槽10中固液分离的沉淀泥浆沿路径A移向厌氧发酵槽5，随后，经过厌氧发酵生成了有机酸并起到了保持脱氮引发型四段吹风槽8的MLSS浓度的作用。保持吹风槽8的MLSS所不需要的废泥浆经过路径D被送往脱水器12。此外，沉淀槽10的沉淀泥浆沿路径C也被送往生物池7。相反地，沉淀槽10的上清水沿路径B被送往Anammox槽6。凝集沉淀槽11的沉淀泥浆沿路径G被送往脱水器12。药品固液分离槽3的沉淀泥浆也沿路径F被送往脱水器12。厌氧发酵槽5的剩余泥浆也沿路径E被送往脱水器12。此外，在脱水器12中产生的脱水饼被用作堆肥或进行掩埋，分离液沿路径H被送往脱氮引发型四段吹风槽8。以下，将脱氮引发型四段吹风槽8命名为吹风槽8。
如下所述更详细地说明本发明废水处理工艺1的各反应槽等的任务和作用。
作为被处理物的粪尿和畜产废水有很多表现形态，由于产生场所、季节的因素及时间等不同，产生量和产生浓度也各种各样。为了处理这样变动幅度大的废水，首先必须使浓度和流量均匀以便进行顺利的后续处理。均匀槽2承担着将不规则产生的废水量及其浓度均匀化的任务。均匀槽的尺寸最好以日平均流量为基准，以2-3倍为宜。由于均匀槽是大量产生臭气的场所，所以根据需要，可以把沉淀槽10的部分泥浆送往均匀槽以减少臭气发生(未示出)。经过均匀槽均匀化的被处理物被送往药品固液分离槽3。由于被送来的被处理物中浮游物和有机物的浓度高，所以，为了有效的处理而进行使用药品的预处理。尤其是，在畜产废水中，除特性外，有机物浓度也高，此外，由粪便与饲料的气体排出的浮游物多，所以很难保持吹风槽8的适当MLSS，为了解决这样的问题，在药品固液分离槽3中，向经过均匀槽2的被处理物中加入少量凝集剂，从而除去一些有机物与浮游物及有机氮。作为凝集剂，能够根据废水情形使用阴离子或阳离子聚合体。这样被除去的沉淀泥浆沿图1的路径F被送往脱水器12进行最终脱水处理。
在经过药品固液分离槽3的被处理物中，含有比有机物多许多的含氮成分。这在后续处理过程中造成了有机物不足并且很难进行有效处理。因此，为了不损失有机物而选择性除去在含氮成分中占60％-70％的氨性氮，被处理物经过氨洗提槽4。
氨性氮保持上述平衡状态，但是如果废水的pH增大到7.0以上，则平衡向左移，NH4 +离子转换成NH3，NH3不回到废水中而是逸散于大气中。根据这样的原理并利用畜产废水本身的pH高(pH9-9.5)的特点，在氨洗提槽4中通过送入空气来除去畜产废水中的氨性氮。
经过氨洗提槽4的被处理物流入厌氧发酵槽5中。在厌氧发酵槽5中，利用厌氧性微生物使被处理物所含的难分解有机物分解并转变为后续的需氧性微生物易摄取的形态。由于在厌氧发酵槽5中设置了加热装置，所以能够把温度不变地保持在30℃。因此，防止了因冬季温度低而降低了脱氮效率并能够确保厌氧性微生物的良好活性。此外，设置混合用混合器16，使得在厌氧性微生物流入时，厌氧性微生物与被处理物顺利混合并且所产生的气体(如CH4、CO2、H2、H2S等)顺利地脱离微生物。此外，厌氧发酵槽5的底部泥浆被定期抽出并沿图1的E管线被送往脱水器12进行处理。厌氧发酵槽5对来自沉淀槽10的泥浆进行厌氧发酵处理，从而形成了醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、癸酸等有机酸，在厌氧发酵槽5的厌氧状态下使泥浆所含的脱磷微生物活化。脱磷微生物的活化如在本领域中所众所周知的那样是通过组合适当温度、pH、滞留时间、浓度、有害物质的抑制等周围环境以适应脱磷微生物的生长来进行的。活化的微生物以磷酸(PO4 3-)的形态释放出微生物细胞内的磷，在需氧状态下摄取远远多于所放出的磷的磷。在这个过程中，所述微生物在体内积蓄了由厌氧发酵槽5发酵产生的有机酸并将其用作能源。此外，厌氧发酵槽5还承担了二次去除没有完全脱除的氮的任务。
为了在厌氧发酵槽5不发生从有机酸阶段到甲烷生成阶段的转换，必须将其内部的被处理物滞留时间限制为2-3天。
经过厌氧发酵槽5的被处理物与沉淀槽10的上清液沿图1的路径B流入Anammox槽6。Anammox是指，在厌氧状态下，铵离子(NH4 +)被用作电子给体，NO2 -或NO3 -被用作电子受体，CO2被用作唯一碳源，通过Anammox微生物使铵氧化成氮气的过程。这样的氧化过程的总反应式如下：
Anammox槽6按照这样的原理工作，即它通过存在于被处理物中的Anammox微生物使存在于沉淀槽10的上清液中的亚硝酸盐或硝酸盐氧化成氮气。在Anammox槽6中，设置了把Anammox微生物保持在适当温度下的加热装置，适当温度为20℃-40℃。已知Anammox微生物主要为亚硝化单胞菌属系统的微生物，其代表例是屈挠杆菌属(MikeS.M.，Jetten等，The anaerobic oxidation of ammonium，FEMSMicrobiology Review 22(1999)，421-437)。此外，为使温度调节及微生物与被处理物的混合顺利进行，设置了混合用混合器17。
在图2的生物池7中，安装了内部填有生物群落40的生物养殖设备30。生物养殖设备30包括在其上部使各种微生物混合固定的生物群落40，在其下部填充了矿物成分居多的碎石层。碎石层把矿物连续送入生物养殖设备30内，通过送入的矿物，使生物群落的微生物的活性得到极大提高。生物群落是以芽孢杆菌属系微生物和放线菌类为主的使土壤微生物多量固定化的微生物固定体。被固定在生物群落中的土壤微生物通过来自沉淀槽10的泥浆在产生于生物池内的适当微生物的生长条件下被活化。首先，微生物在通过连续送入生物池7中的空气而形成的需氧状态下被活化，活化所需的时间为2天左右。通过来自沉淀槽10的泥浆，进一步促进了生物池7内的微生物的活性。此外，不向这样被活化的微生物提供充足饵食(即不向生物池供应原水)，从而如果该微生物流入吹风槽8，则发挥更旺盛的物质代谢能力。
经过Anammox槽6的被处理物与在生物池7中被活化的微生物流入脱氮引发型四段吹风槽8中。吹风槽8被分成四段的理由是，通过维持顺利的混合以及不同的溶解氧浓度而诱导产生硝酸化和脱氮化，更好地保持碱度损失和增加平衡，从而防止由pH剧减引起的损害。在最后的四段中不供应空气，设置混合用混合器19，通过将溶解氧量保持在0.5mg/L以下，使后续的脱氮过程效率极大化，通过因部分脱硝酸化引起的碱度的增加，发挥吹风槽的pH缓冲作用。吹风槽8内的需氧性微生物通过物质代谢作用进行利用有机物氧化及硝酸化及磷的过剩摄取的磷去除作用。在这个过程中，在生物池7中活化的微生物发挥更旺盛的物质代谢作用。吹风槽8的硝酸化反应是氨性氮通过亚硝基单胞菌属和硝化杆菌属经过NO2 -被氧化成NO3 -的过程，在这个过程中消耗了碱，从而pH降低。吹风槽8的磷去除反应是指，当在原先在厌氧发酵槽5中以磷酸形态释放磷的脱磷微生物处于需氧状态的吹风槽8中合成细胞时，引起了摄取比已有需氧性微生物所摄取的磷更多的磷的现象，这被称为磷过剩摄取现象，通过除去由此过剩摄取的泥浆，称为除磷反应。脱磷微生物统称为废水处理领域的普通的脱磷微生物。其中，最公知的微生物例如是不动杆菌属。
经过吹风槽8的被处理物流入脱氮槽9。通过脱氮槽9移植的脱硝酸菌利用被处理物所含的未处理有机物将被处理物所含的硝酸化的氮氧化物转换成 ，氮被除去。这样的脱氮反应根据场合将外部碳源醋酸、柠檬酸、甲醇等用作电子给体，从而能够提高脱氮反应效率。不过，考虑到为提供外部碳源而必须设置其它的装置和经济问题的情况，引发在本处理过程中利用了使用被处理物与泥浆内的碳的内生呼吸的脱氮反应。此外，在泥浆被厌氧发酵而产生了有机酸的厌氧发酵槽5中，输送沉淀槽10底部的沉淀泥浆(图1的路径A)并引发二次脱氮以完全除去氮。
设计脱氮槽9以使被处理物在下侧流入，被处理物与微生物的接触的机会增大，完全混合在一起。此外，设计和设置机械混合器19，使微生物与被处理物接触顺利进行并且通过脱氮菌产生的氮气巧妙地脱离微生物。
经过脱氮槽9的被处理物流入沉淀槽10。在沉淀槽10中，被处理物与泥浆进行固液分离。沉淀槽10的设计使得在其内部，比处理物重的微生物通过重力沉淀，从而自然分离。为了顺利收集沉淀泥浆，在沉淀槽10的内部设置了坡度。被收集起来的沉淀泥浆沿图1的路径E被部分地送往生物池7并沿图1的路径A被送往厌氧发酵槽5，不包括在用于保持吹风槽8的MLSS的输送量中的废泥浆沿图1的路径D被送往脱水器12进行处理。
经过沉淀槽10的被处理物流入凝集沉淀槽11。流入凝集沉淀槽11的被处理物利用凝集剂处理，使残留的磷与悬浮固体及部分有机物凝集进行完全处理。可以根据处理设备选择各种所用的凝集剂(在本实验中使用铁盐)，也能根据排放水质的基准来适当调节使用量。凝集的泥浆通过重力沉淀并沿图1的路径G被送往脱水器12进行处理。凝集沉淀槽的上清液成为最终的排放水13。
流入脱水器的各种泥浆(药品固液分离槽3的泥浆、厌氧发酵槽5的泥浆、沉淀槽10的废泥浆、凝集沉淀槽11的泥浆)通过压力或离心力等机械力使水分与泥浆分离并以含水率大幅度降低的饼14的形式被排出，从而作为固体堆肥等回收使用。与泥浆分离的分离液沿图1的路径H被送往吹风槽8进行再处理。
【实施例】
本发明的废水处理工艺的优点通过以下实验例与对比例而得到印证。
下述实验例及对比例所用的简称的含义如下。
COD(Chemical Oxygen Demand)：指化学需氧量，使用K2Cr2O7作为氧化剂测定的化学需氧量表示为CODcr，使用KMnO4作为氧化剂测定的化学需氧量表示为CODmn。
BOD(Biological Oxygen Demand)：生物学需氧量
TSS(Total Suspended Solids)：是在浮游物中含有无机物与有机物的固体，它指用0.1微米滤纸滤除的浮游物。通常称为SS，与VSS区分时，也称为TSS。也就是说，环境工学领域中，SS与TSS含义相同。测定是按照mg/L单位即1L液体中的浮游物重量mg来测量利用105℃的烤炉使通过0.1微米滤纸过滤的浮游物蒸发掉水分的残余物重量。
TKN(Total Kjeldhal Nitrogen)：指废水内的有机氮与无机氮(NH3-N)的浓度之和。
T-N(Total Nitrogen)：因为表示废水中的总氮量，所以是有机氮与无机氮、NO2-N、NO3-N加合得到的值。
T-P(total phosphorus)：废水内的可溶性磷与不溶性磷之和。
<实验例>
按照实验室规模的反应器形式制作图1的废水处理工艺，在畜产废水共同处理场中使用原水进行实验。在下述表1中，记录了本实验所用的废水处理工艺的反应槽的装置及规格。
表1
  反应器及机器          规格     备  注
厌氧发酵槽 9.0L(Φ＝18cm，H＝45cm) 圆筒形，消化泥浆式，30℃
Anammox槽 6.0L(Φ＝18cm，H＝33cm) 圆筒形，消化泥浆式，30℃
电线圈及控制器 600W 保温用
生物池 0.45L(Φ＝8cm，H＝18cm) 圆筒形，生物群落12g
吹风槽 37.50L(Φ＝44.0cm，B＝20.3cm，H＝57cm) 球形
脱氮槽 1.5L(Φ＝10cm，H＝30cm) 圆筒形
沉淀槽 1.5L(Φ＝18cm，H＝30cm) 圆锥形，漏斗保持倾斜60°
PH计 0rione 250A pH，ORP，温度测定
输送泵 Master-flex泵 2头
混合用混合器 M6GA30M 60rpm
铁盐 FeCl3 凝集剂
鼓风机 Takatsuki Korea，SPP-200GJ-H 210L/Min容量
在上述实验所用的各种装置中，为了测量吹风槽与厌氧发酵槽、Anammox及脱氮槽等的pH与ORP(Oxidation Reduction Potential)，使用了pH计，鼓风机用于给吹风槽和生物池提供空气。原水通过输送泵一天平均注入五次，设置反应器从而使各反应槽的被处理物的移动是通过自然流下来进行的。
表2
  区分 CODcr  BOD  TSS  TKN/NH3 NO3-N  T-P
原水 54000  19000  27500  4500/2900 -  830
固液分离流出 32000  12000  8000  3900/2400 -  400
洗提流出 27000  9900  8000  2500/1400 -  360
厌氧流出 22800  7700  13500  1440/350 -  350
Anammox流出 20700  7500  10500  950/120 1.8  330
沉淀槽流出 1050  65  210  85/19 15  68
凝集流出 330  30  29  16/8.5 14  5.8
表2记录的实验结果值是实验室工作期间内的平均值，在畜产废水共同处理场的京畿道Y处理场中直接提取流入原水进行分析并同时进行作为预处理的药品固液分离和洗提。在4℃冷库中保存实验材料并进行从厌氧发酵槽中把材料注入定量泵的实验。处理水的水质是满足粪尿和畜产废水共同处理场排放水水质的良好结果值，它满足了以BOD是300mg/L、SS是29mg/L为法定标准的T-N、T-P、60mg/L、8mg/L。
<对比例>
下表3表示利用图3所示的传统废水处理工艺的废水处理结果。图3的废水处理工艺是作为由1997年环境管理公会设计的涟川畜产废水处理设施设计报告书所采取的处理过程，采用了与本发明过程不同的液态腐蚀槽的处理工艺。
表3
  区分 CODmn  BOD  SS  T-N  T-P
原水 10000  18000  10000  3000  80
贮槽流出 4952  6830  1353  2032  80.4
最终排放水 296  199  184  296  15
对比表2、3的BOD值，人们将发现，在本发明的场合中，来自凝集槽的排放水的BOD值(30)非常小，相反地，在表3的最终排放水的场合下，数值是超出6倍的199。因此，在图3的工厂中，为适应BOD的允许基准值而如图3的工艺流程图所示，继续把经过废水处理的排放水送往下级水处理站，可能要再经过一次处理，然后排入河流。
从以上实验结果中可以知道，本废水处理工艺确实是有机物去除效率和营养元素去除效率很高的处理设施。
根据本发明的废水处理工艺，能够进行作为高浓度有机废水的粪尿和畜产废水的有效有机物处理，本发明的废水处理装置是有效处理作为营养素的氮和磷的处理设施。现在，由于能够保障在全国都成问题的粪尿和畜产废水的顺利处理，所以能够消除家畜饲养农场的经济困难，可以对周围农场无害地进行稳定的家畜饲养业的经营，有望实现居民对以小河流和湖的水质污染为主的粪尿和畜产废水的认识。

Claims (3)

1.一种废水处理方法，它包括：
a.利用均匀槽使排出的高浓度粪尿或畜产废水的浓度和流量均匀的步骤；
b.向在(a)中被均匀的废水中加入凝集剂而把有机物浓度与氮的浓度调节到理想程度的药品固液分离步骤；
c.不使在(b)中进行固液分离后的被处理物中的有机物浓度发生变化，只选择性除去氨性氮的氨洗提步骤；
d.利用厌氧性微生物将(c)步骤中处理的被处理物中的难分解有机物分解，成为后续需氧性微生物容易摄取的形态，使由下述(i)步骤送来的泥浆发酵生成有机酸的厌氧发酵步骤；
e.在从下述(i)步骤送往上述(d)步骤之后，使厌氧发酵的泥浆所含的硝酸化物NO2-N与废水所含的氨反应而生成氮气的Anammox步骤；
f.使存在于生物池中的固体化土壤微生物活化的微生物活化步骤；
g.把上述(f)步骤中活化的土壤微生物送入脱氮引发型吹风槽，利用这些微生物以及栖息于脱氮引发型吹风槽中的需氧性微生物来分解在上述(e)步骤中被处理的被处理物中的有机物，氨性氮被硝酸化成NO3-N后，通过混合引起脱氮的脱氮引发型吹风步骤；
h.不投入外部碳源，在无氧状态下利用微生物的内生呼吸而将在上述(g)中被处理的被处理物中的硝酸化物还原成氮的脱氮步骤；
i.把(h)步骤中获得的且有机物基本上氧化并经过脱氮处理的被处理物与微生物固液分离，将沉淀的泥浆的一部分送往上述厌氧发酵步骤(d)的步骤；
j.从在上述步骤(i)中沉淀分离的上清液中凝集除去残留物质并作为最终处理水排出的步骤。
2.一种废水处理装置，它包括：
a.使排出的高浓度粪尿或畜产废水的浓度和流量均匀的均匀槽；
b.加入药品而把从所述均匀槽流入的废水的有机物浓度与氮的浓度调节到理想程度的药品固液分离槽；
c.不使进行了固液分离的被处理物中的有机物浓度发生变化，只选择性除去氨性氮的氨洗提槽；
d.利用厌氧性微生物将由洗提槽送来的被处理物中的难分解有机物分解成为后续需氧性微生物容易摄取的形态，并使由沉淀槽送来的泥浆发酵生成有机酸的厌氧发酵槽；
e.使通过脱氮引发型吹风槽被硝酸化的NO2-N与被处理物中的氨反应而生成氮气的Anammox槽；
f.填入固体化的土壤微生物并使其活化而把所述微生物送入脱氮引发型吹风槽中的生物池；
g.利用通过生物池活化的土壤微生物及栖息于脱氮引发型吹风槽中的需氧性微生物来分解被处理物中的有机物，在氨性氮被硝酸化成NO3-N后，引起脱氮的脱氮引发型吹风槽；
h.不投入外部碳源，在无氧状态下引起微生物的内生呼吸而将在所述脱氮引发型吹风槽中被处理的被处理物中的硝酸化物还原成氮的脱氮槽；
i.把有机物基本上氧化且经过脱氮处理的被处理物与微生物固液分离并沉淀的泥浆的一部分送往上述厌氧发酵槽的沉淀槽；
j.从在沉淀槽中沉淀分离的上清液中凝集除去残留物质并作为最终处理液而排出的凝集沉淀槽；
k.使由所述固液分离槽、厌氧发酵槽、沉淀槽及凝集沉淀槽排出的泥浆的一部分或全部的水分减少的脱水槽。
3.如权利要求2所述的废水处理槽，其特征在于，将所述脱氮引发型吹风槽分成四段，能够调节混合与溶解氧量，并且在末端只安装混合用混合器而不供应空气，从而能够促进吹风槽内的脱氮及随后的脱氮。
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