專利名稱：有機(jī)廢水的處理方法及其處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用生物學(xué)反應(yīng)處理有機(jī)廢水的方法及其處理裝置，該有機(jī)廢水包括，例如排水、屎尿或由食品加工廠、化學(xué)廠等排出的有機(jī)廢水等。
背景技術(shù)：
此前，這種有機(jī)廢水的一般處理方法是，首先，把有機(jī)廢水中的有機(jī)成分通過需氧或厭氧微生物分解，如需氧消化法、厭氧甲烷發(fā)酵法等進(jìn)行生物消化，將有機(jī)物分解為二氧化碳?xì)?、甲烷氣等氣體成分，然后，用沉淀槽等，將含有由生物消化作用產(chǎn)生的微生物生物量(以微生物菌體為主)以及未經(jīng)處理的殘余污泥的處理液經(jīng)過固-液分離，得到上清液的處理水和濃縮液(污泥)，該污泥再用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行處理。如

圖11所示，輸送到生物處理槽2的排水等有機(jī)廢水，在生物處理槽2中在需氧條件下，用生物氧化作用即微生物氧化分解反應(yīng)，使有機(jī)廢水分解為二氧化碳、水等無機(jī)物，在生物處理槽2中被處理的廢水，再經(jīng)過沉淀槽4進(jìn)行固-液分離成處理水C和污泥D，其中污泥D的一部分作為微生物源被送回到生物處理槽2中，同時(shí)，剩余的污泥作為剩余污泥E而被處理。
然而，沉淀槽4進(jìn)行的固-液分離得到的含有機(jī)物污泥的沉淀固體濃縮液(污泥)，由于要經(jīng)過濃縮、消化、脫水、堆肥、焚燒等工序進(jìn)行處理，既費(fèi)時(shí)又耗資，故不作優(yōu)選。
因此，[建設(shè)省都市局下水道部監(jiān)修《排水道施設(shè)計(jì)劃、設(shè)計(jì)指針與解說》續(xù)編(社)日本下水道協(xié)會(huì)發(fā)行(1994出版)]提出了在處理過程中盡量不產(chǎn)生污泥的可以實(shí)用的處理方法，即延長(zhǎng)污泥在曝氣槽中停留時(shí)間的長(zhǎng)時(shí)間曝氣法，或者通過使污泥附著在催化材料表面，使污泥大量地存在于反應(yīng)槽內(nèi)的催化氧化法等。但是，在這兩種方法中，為了延長(zhǎng)曝氣槽中污泥停留時(shí)間，作為曝氣槽必須擴(kuò)大其使用面積，而且在長(zhǎng)時(shí)間曝氣法中，當(dāng)其負(fù)荷降低時(shí)，又會(huì)形成污泥擴(kuò)散現(xiàn)象，因此給固-液分離帶來麻煩。另外，在催化氧化法中，當(dāng)負(fù)荷上升時(shí)，形成污泥堵塞現(xiàn)象等，故這兩種方法均不作優(yōu)選。
因此，在處理有機(jī)性污泥的活性污泥處理方法中，作為能減少剩余污泥發(fā)生量的活性污泥處理方法，特開平9-276887號(hào)公報(bào)公開了一種使用下述裝置處理有機(jī)污水的方法，即，所述裝置包括活性污泥處理槽和用于活性污泥處理后的污泥進(jìn)行固-液分離的固液分離裝置及把分離污泥的一部分送回活性污泥處理槽的污泥回送裝置和，用于將剩余的污泥加熱到40℃-100℃的加溫裝置和，用于將加溫的污泥送回活性污泥處理槽的污泥回送裝置。但是，在這個(gè)公報(bào)所闡述的方法中，用加熱裝置僅進(jìn)行污泥溶液化的加熱，所以，溶液化處理液中含有大量的BOD成分，這種高BOD成分并不形成無機(jī)物而原樣殘留在溶液化處理液中，因此，若將這種大量含有BOD成分的溶液化處理液送回到活性污泥處理槽，則活性污泥處理槽的有機(jī)物負(fù)荷過大，在該活性污泥處理槽中，有機(jī)物的氧化分解反應(yīng)不完全，結(jié)果導(dǎo)致處理水的水質(zhì)惡化。
為了解決溶液化處理而導(dǎo)致的BOD負(fù)荷增加，需延長(zhǎng)活性污泥處理槽中被處理液的停留時(shí)間，也就是說，可以考慮增加活性污泥處理槽的容積，然而，這樣將增加設(shè)備成本。
本發(fā)明考慮到現(xiàn)有技術(shù)存在的這一系列問題而提供一種可行性的既不增加設(shè)備成本，又可改善處理水質(zhì)的有機(jī)廢水處理方法及其處理裝置。另一個(gè)目的是提供一種可以大幅度地降低形成的剩余污泥量的可行性有機(jī)廢水的處理方法及其處理裝置。
為了達(dá)到這個(gè)目的本發(fā)明采取的方法是，在使污泥溶液化時(shí)，使用嗜熱菌使其可溶，通過使其溶液化可以謀求減少污泥量，另一方面溶液化處理液中的有機(jī)物被嗜熱菌分解，可以降低處理液中的BOD。
附圖的簡(jiǎn)單說明圖1為一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意構(gòu)成圖，其中有機(jī)廢水處理裝置適用于本發(fā)明有機(jī)廢水的處理方法。
圖2為另一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意構(gòu)成圖，其中有機(jī)廢水處理裝置適用于本發(fā)明有機(jī)廢水的處理方法。
圖3為另一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意構(gòu)成圖，其中有機(jī)廢水處理裝置適用于本發(fā)明有機(jī)廢水的處理方法。
圖4表示由于污泥濃縮率的不同引起的溶液化率變化的曲線圖。
圖5表示由于污泥濃縮率的不同引起的蛋白酶活性的變化的曲線圖。
圖6表示溶液化溫度和溶液化率的變化的曲線圖。
圖7為另一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意構(gòu)成圖，其中有機(jī)廢水處理裝置適用于本發(fā)明有機(jī)廢水的處理方法。
圖8為另一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意構(gòu)成圖，其中有機(jī)廢水處理裝置適用于本發(fā)明有機(jī)廢水的處理方法。
圖9為另一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意構(gòu)成圖，其中有機(jī)廢水處理裝置適用于本發(fā)明有機(jī)廢水的處理方法。
圖10為另一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意構(gòu)成圖，其中有機(jī)廢水處理裝置適用于本發(fā)明有機(jī)廢水的處理方法。
圖11為現(xiàn)有的有機(jī)廢水處理裝置的示意構(gòu)成圖。
符號(hào)說明2、2c為生物處理槽4為沉淀槽7、7a為溶液化槽9為濃縮裝置發(fā)明的實(shí)施形式作為本發(fā)明宗旨的有機(jī)廢水處理方法，其特征是，在利用生物學(xué)方法進(jìn)行有機(jī)廢水處理的方法中，經(jīng)過生物處理裝置將有機(jī)廢水處理之后，生物處理裝置中的一部分污泥，在溶液化處理裝置中用嗜熱菌使其溶液化，并把溶液化處理后的處理液再返送到生物處理裝置中。
作為生物處理裝置，可以采用需氧生物處理方式或厭氧生物處理方式的任何一種。需氧生物處理所使用的曝氣處理裝置，只要其具備曝氣手段即可，既可以是空氣擴(kuò)散方式也可以是機(jī)械曝氣方式。在室溫下通氣進(jìn)行曝氣處理，為使發(fā)生好氧消化分解，通氣量?jī)?yōu)選為0.1-0.5vvm(vvm＝曝氣量/曝氣槽容量/min.)，但要視負(fù)荷情況而定，超過這個(gè)通氣量，也可用更高的溫度處理。被處理液的pH值最好調(diào)整為5.0-8.0之間。對(duì)于曝氣處理裝置來說，為了促進(jìn)需氧消化分解作用，也可以添加酵母等微生物或，促進(jìn)絮狀物形成的硫酸鋁、聚氯化鋁、氯化鐵、硫酸亞鐵等絮凝劑。對(duì)于需氧生物處理來說，也可使用曝氣處理裝置以外的可以進(jìn)行需氧處理的裝置。還有，作為本發(fā)明所使用的厭氧生物處理裝置，只要具備能有效地使活性微生物與作為處理對(duì)象的有機(jī)廢液接觸的手段都可使用，如使槽內(nèi)液體循環(huán)的攪拌方法、通過循環(huán)曝氣攪拌產(chǎn)生的氣體的攪拌方法、設(shè)置具攪拌槳等的攪拌機(jī)的方法、具有固定活性微生物手段的方法等。
在溶液化工序中，用嗜熱菌(如可以添加需氧嗜熱菌即嗜熱脂肪芽孢桿菌等)進(jìn)行污泥分解，但是，也可以與酶解(例如將蛋白酶、脂肪酶、糖苷酶等單獨(dú)或加以組合后添加)等各種方法結(jié)合起來分解污泥。
為了用嗜熱菌分泌的污泥溶液化酶和熱促進(jìn)溶液化，作為本發(fā)明溶液化處理裝置的溶液化條件，可以采用以下條件，例如(1)溫度50-90℃，優(yōu)選55-75℃，更優(yōu)選60-70℃(2)污泥濃度大于1000mg/L，優(yōu)選的是大于3000mg/L，更優(yōu)選的是大于5000-25000mg/L(3)pH6-9，優(yōu)選7-8.5，更優(yōu)選7-8(4)環(huán)境需氧條件或輕微需氧條件(5)停留時(shí)間基于溶液化率和污泥的分解程度來決定水力學(xué)停留時(shí)間(又稱為HRT)。HRT可根據(jù)流入液量和反應(yīng)槽的有效容積求得，用以下關(guān)系式表示。HRT＝反應(yīng)槽容積(L)/單位時(shí)間的流入液量(L/hr)在本發(fā)明的溶液化處理裝置中，用嗜熱菌對(duì)污泥進(jìn)行溶液化作用，所以，溶液化使污泥量減少，同時(shí)，嗜熱菌分解溶解性有機(jī)物形成無機(jī)物，因此，可以降低溶液化處理液中的BOD，降低被回送到生物處理裝置的處理液的生物負(fù)荷，使水質(zhì)提高。
用嗜熱菌很好地進(jìn)行污泥分解，提高水質(zhì)的具體條件如下所述。
在溶液化處理裝置中，若HRT很短時(shí)，有機(jī)物不能被完全分解(不能達(dá)到無機(jī)化)，則被回送到生物處理裝置的處理液中BOD不能降低，故不作優(yōu)選。另一方面，當(dāng)溶液化處理裝置中的HRT長(zhǎng)時(shí)，抑制嗜熱菌發(fā)育的物質(zhì)增多，故不作優(yōu)選。從這一點(diǎn)考慮，用溶液化處理裝置使其溶液化的水力學(xué)停留時(shí)間，優(yōu)選為1-8天。為了控制這個(gè)HRT，可以采用的方法是，在進(jìn)入溶液化處理裝置之前，設(shè)置濃縮裝置來濃縮污泥，改變投入到溶液化處理裝置的污泥量的方法，以及，設(shè)置液體水平傳感器來測(cè)量溶液化處理裝置內(nèi)的處理液水平，根據(jù)這個(gè)液體傳感器調(diào)節(jié)溶液化處理裝置內(nèi)的液位的方法。
溶液化處理裝置內(nèi)的溶液化處理液的pH值，適于嗜熱菌生長(zhǎng)發(fā)育的6-9范圍是優(yōu)選的，更優(yōu)選的是適于污泥溶液化酶的分泌及活性的7-8.5范圍，尤其優(yōu)選的是7-8范圍。為了調(diào)節(jié)這個(gè)pH值，在溶液化處理裝置內(nèi)或流入溶液化處理裝置之前的處理液回路中設(shè)置pH傳感器，通過適當(dāng)添加酸或堿到處理液來改變pH，用pH傳感器感應(yīng)pH變化的方法來調(diào)節(jié)pH值。
溶液化處理裝置內(nèi)的溶液化處理液的溫度，優(yōu)選的是控制在適合于嗜熱菌生長(zhǎng)發(fā)育的55-75℃。這時(shí)，若溶液化溫度低，嗜熱菌活性不充分，不能得到十分高的溶液化率。另一方面，若溶液化溫度過高時(shí)，即使能用熱進(jìn)行物理化學(xué)熱解，但是，因嗜熱菌的活性降低，同樣不能得到高的溶液化率，視情況而言，有時(shí)其溶液化率比沒有嗜熱菌時(shí)還要低。因此，如下列實(shí)施例詳述所示，在60-70℃之間，通過嗜熱菌微生物處理可將污泥溶液化，能夠獲得極高的溶液化率。
經(jīng)過生物處理裝置處理的處理液用固-液分離裝置分離成處理水和污泥，將該污泥的一部分回送到生物處理裝置，同時(shí)，其余的剩余污泥在溶液化處理裝置中用嗜熱菌使其溶液化后，也可將該溶液化處理液回送到生物處理裝置中。所說固-液分離裝置，系指如，沉淀裝置、浮選分離裝置、離心分離裝置、膜分離裝置等。
為了降低溶液化處理裝置中污泥的處理量，可以在固-液分離裝置到溶液化處理裝置之間的回路上設(shè)置一種濃縮裝置。這時(shí)，如果采用的方法是將固-液分離裝置分離的一部分污泥回送到生物處理裝置中，至少有一部分其余的污泥要在濃縮裝置中進(jìn)行濃縮后，在溶液化處理裝置用嗜熱菌進(jìn)行溶液化的方法，因?yàn)?，在?液分離裝置中分離的污泥，至少有一部分在濃縮裝置中濃縮后被送到溶液化處理裝置中，所以，可以得到適于嗜熱菌發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)條件，由于其溶液化酶的產(chǎn)生，可得到高的溶液化率。另外，至少有一部分污泥經(jīng)過濃縮之后被送到溶液化處理裝置中，所以，被送入溶液化處理裝置的處理污泥量將減少，從而可以使溶液化處理裝置小型化。
在固-液分離裝置中分離的污泥經(jīng)過濃縮裝置濃縮后，將一部分污泥回送到生物處理裝置中，至少有一部分剩余污泥在溶液化處理裝置中用嗜熱菌進(jìn)行溶液化的方法，若采取該方法，在固-液分離裝置中分離的污泥全部被濃縮，濃縮后的一部分污泥被送到溶液化處理裝置中，所以，既可確保與上述同樣高的溶液化率又可使溶液化處理裝置小型化，除了這些效果外，因在固-液分離裝置中分離的一部分污泥濃縮后被送到生物處理裝置中，所以，將使生物處理裝置中的微生物量增多，在生物處理裝置中可使微生物量保持很高的濃度，微生物進(jìn)行的有機(jī)物分解反應(yīng)完全，結(jié)果是污泥負(fù)荷降低，使水質(zhì)得到改善。
如隨后實(shí)施例詳述的那樣，將污泥濃縮到含水率99％以下(污泥濃度高于1％)時(shí)，由此可獲得適合于嗜熱菌發(fā)育的良好的營(yíng)養(yǎng)條件，這樣會(huì)更有效地進(jìn)行溶液化處理，使可溶性處理裝置更加小型化。
如圖1所示，原廢水A經(jīng)過回路1導(dǎo)入生物處理槽2，有機(jī)廢水即原廢水在生物處理槽2中被需氧生物處理。所說需氧生物處理是指，通過生物氧化將有機(jī)物分解為二氧化碳、水等無機(jī)物。所使用的需氧微生物是廢水凈化的活性污泥法中使用的革蘭陰性或革蘭陽性桿菌，例如假單胞菌屬及芽孢桿菌屬，這些接種的菌體是從一般的廢水處理裝置中得到的。此時(shí)，生物處理槽2的溫度為10-50℃，通常設(shè)定為20-30℃的溫度范圍進(jìn)行操作。為了更有效地進(jìn)行處理，優(yōu)選的是高溫，例如，從廢水剩余污泥中分離到的嗜溫菌，當(dāng)使用這樣的細(xì)菌時(shí)，應(yīng)在35-45℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行操作。無論怎樣，從所述溫度范圍中選擇最合適的溫度條件進(jìn)行操作以使微生物氧化分解反應(yīng)更有效、更充分。此時(shí)，作為生物處理槽2既可以是間歇式的也可以是連續(xù)式的。
在這樣的生物處理槽2中經(jīng)過處理的處理水B，經(jīng)過回路3被輸送到作為固-液分離裝置的沉淀槽4中，經(jīng)過固液分離得到上清液C，按照當(dāng)?shù)氐呐欧呕鶞?zhǔn)，必要時(shí)，可以進(jìn)行三級(jí)處理如硝化脫氮或臭氧處理等，然后，排入河流或用作景觀用水。
另一方面，污泥D的一部分即在沉淀槽4中被分離的有機(jī)固體，經(jīng)由回路5與回路1合流，同原廢水A一起被輸送到生物處理槽2中。經(jīng)由回路5送來的污泥量，根據(jù)生物處理槽2中的微生物保有量來決定。
在沉淀槽4經(jīng)過分離得到的剩余污泥E，經(jīng)由回路6被輸送到溶液化槽7中。在溶液化槽7，在高溫條件下，進(jìn)行需氧的有機(jī)固體溶液化反應(yīng)。此時(shí)，在高溫條件下所使用的需氧微生物接種的菌體(嗜熱菌)，例如，通過培養(yǎng)來自現(xiàn)有的需氧性消化槽中的微生物而獲得。溶液化槽7的最適宜溫度，優(yōu)選的是50-90℃溫度范圍，但是，分解作為高溫處理對(duì)象的污泥E所包含的有機(jī)固體取決于嗜熱菌種類的不同而異，例如，當(dāng)從排水剩余污泥中分離得到嗜熱菌時(shí)，為使由微生物(嗜熱菌)引起的溶液化反應(yīng)和由熱引起的物理化學(xué)的熱解兩種作用同時(shí)既充分又有效地進(jìn)行，把高溫條件下的溫度設(shè)定在55～75℃的范圍，從酶活性這點(diǎn)考慮，最優(yōu)選的是在60～70℃下操作。不管怎么說，為使微生物(嗜熱菌)引起的溶液化反應(yīng)和熱引起的物理化學(xué)熱解兩種作用同時(shí)既充分又有效地進(jìn)行，根據(jù)微生物種類，設(shè)定在50-90℃之間即可。
再有，溶液化槽7是一種用于需氧微生物處理的裝置，只要它具備現(xiàn)有的空氣擴(kuò)散管即可使用。此時(shí)，溶液化槽既可以用間歇式的也可以用連續(xù)式的。
在溶液化槽7中被溶液化的處理液F，經(jīng)由回路8再與回路1會(huì)合，同原廢水A一起被輸送到生物處理槽2中，進(jìn)行生物處理。
下面，對(duì)溶液化條件(添加需氧性嗜熱菌的需氧條件和不添加需氧性嗜熱菌的厭氧條件)和HRT為1天或2天情況下的溶液化率和處理水水質(zhì)的變化的調(diào)查結(jié)果、由于污泥濃縮率的不同引起的溶液化率和蛋白酶活性的變化的調(diào)查結(jié)果、以及溶液化溫度和溶液化率變化的調(diào)查結(jié)果加以說明。(1)溶液化率的調(diào)查在來源于廢水處理廠的剩余污泥是其有機(jī)固體濃度為2重量％的剩余污泥中，將預(yù)先進(jìn)行前培養(yǎng)的需氧嗜熱菌即嗜熱脂肪芽孢桿菌SPT2-1[FERMP-15395]進(jìn)行接種后，投入到2升有效容積的玻璃發(fā)酵缸中，65℃下進(jìn)行通氣，通氣量為1.0L/min.，攪拌速度為300rpm(氧化還原電位＝50-100mV、pH＝8.1)進(jìn)行處理，在HRT＝1天或2天時(shí)采取溶液化試樣并測(cè)定其揮發(fā)性固體的含量(VSS1)，根據(jù)處理前的揮發(fā)性固體含量(VSS0)，依照下式測(cè)定每個(gè)HRT的溶液化率(％)。這些VSS0和VSS1的測(cè)定按照J(rèn)IS-K-0102進(jìn)行。與此同時(shí)，使用上述污泥，在上述同樣的溶液化溫度下調(diào)查厭氧條件下(未添加好氧性嗜熱菌)HRT為1天時(shí)的溶液化率。
溶液化率(％)＝[(VSS0-VSS1)/VSS0]×100其結(jié)果如表1所示。
表1

從表1得知，當(dāng)HRT為1天時(shí)，比較厭氧條件下進(jìn)行溶液化時(shí)處理液的BOD，若用需氧嗜熱菌進(jìn)行溶液化，則處理液的BOD約減少到55％。若用需氧嗜熱菌進(jìn)行溶液化，在HRT＝2天時(shí)，與厭氧條件下的溶液化相比，處理液的BOD約減少到30％。(2)處理水水質(zhì)的變化采用圖1所示構(gòu)成的裝置，研究處理水水質(zhì)的變化，該裝置具有作為生物處理槽2，使用的是透明氯乙烯樹脂方形槽，其斷面面積為800cm2，高度為60cm，有效容積為40升，在這個(gè)生物處理槽2中，于溫度25℃，以10L/min.通氣；而沉淀槽4使用的是下部為角錐形的透明氯乙烯樹脂方形槽，其斷面面積為400cm2，高度為40cm，有效容積為7升；溶液化槽7使用的是玻璃圓筒，其內(nèi)徑為13cm，高度為25cm，有效容積為2升。有機(jī)廢水的性質(zhì)為胨∶葡萄糖∶酵母提取物＝4∶4∶1，負(fù)荷為0.4kgBOD/m3/日，調(diào)整進(jìn)入回路5的污泥量使生物處理槽2的污泥濃度約為3000mg/l，在溶液化槽7中，添加與上述相同的需氧嗜熱菌，在需氧條件下進(jìn)行溶液化處理(65℃，通氣量為1.0L/min.，攪拌速度為300rpm，氧化還原電位＝50-100mV、pH＝8.1)和厭氧條件中只用熱進(jìn)行溶液化處理(65℃)，調(diào)查處理水質(zhì)的變化。
其結(jié)果如表2所示。
表2

從表2得知，由于用需氧嗜熱菌進(jìn)行溶液化處理，使處理水水質(zhì)大幅地得到改善。
通過污泥濃縮，投入到溶液化槽的污泥量減少，結(jié)果是即使在溶液化槽也導(dǎo)致HRT延長(zhǎng)，使由溶液化槽回送到生物處理槽的處理液BOD大幅度地降低，因此，例如，如圖2所示，可以使用在圖1的裝置中配有濃縮裝置9的處理裝置。作為濃縮裝置9，可以使用膜濃縮、離心濃縮、浮選濃縮、蒸發(fā)濃縮以及浮動(dòng)環(huán)層疊式濃縮等濃縮裝置。
如圖3所示，將沉淀槽4分離的污泥D全部用濃縮裝置9濃縮后，將其中的一部分污泥經(jīng)由回路5回送至生物處理槽2，剩余的污泥也可在溶液化槽7中用嗜熱菌進(jìn)行溶液化處理。(3)由污泥濃縮率的不同引起的溶解度和蛋白酶活性的變化使用5升的玻璃發(fā)酵缸作為溶液化槽，作為處理對(duì)象的污泥使用的是從廢水處理廠的最終沉淀池中得到的濃縮到各種濃度的剩余污泥，往所述溶液化槽中投入調(diào)整濃度后的2升污泥，以容積比1％添加嗜熱菌培養(yǎng)液，以通氣量為1.0L/min.，攪拌速度為300rpm，溫度為65℃，進(jìn)行溶液化處理24小時(shí)，測(cè)定24小時(shí)后的VSS(有機(jī)固體)溶液化率以及污泥溶液化酶之一的蛋白酶活性。其結(jié)果如圖4及圖5所示。VSS溶液化率(％)以培養(yǎng)24小時(shí)后的揮發(fā)性固體含量作為VSS1，培養(yǎng)前的揮發(fā)性固體含量為VSS0，按下式定義，依照J(rèn)IS-K-0102來測(cè)定VSS1和VSS0。
VSS溶液化率(％)＝[(VSS0-VSS1)/VSS0]×100從圖4可知，將污泥含水率濃縮至99％以下(污泥濃度1％以上)時(shí)，可以得到明顯提高的溶液化率。又，從圖5可知，有助于溶液化率的蛋白酶活性也是其含水率低于99％(污泥濃度大于1％)，故可以保持較高的酶活性。通過把所述污泥含水率濃縮至99％以下，可以大大提高溶液化率。也就是說，為了使具有通氣裝置的溶液化槽中需氧嗜熱菌的增殖和活性，必須把作為嗜熱菌營(yíng)養(yǎng)源的有機(jī)物溶解在溶液化槽中，將污泥濃縮到一定濃度之上時(shí)(含水率在99％以下)投入溶液化槽，由此，濃縮污泥靠熱以及存在于溶液化槽中的需氧嗜熱菌的污泥溶液化酶，進(jìn)行溶液化作用，該溶液化液對(duì)溶液化槽中的需氧嗜熱菌的發(fā)育以及污泥溶液化酶的形成都是十分重要的基質(zhì)，因此，需氧嗜熱菌可以充分繁殖并且保持較高的活性。由于大量的污泥溶液化酶的產(chǎn)生和分泌，通過需氧嗜熱菌溶液化反應(yīng)，可以充分不斷地進(jìn)行，并能確保高的溶液化率。
相反，當(dāng)污泥濃度在1％以下(含水率99％以上)，投入到溶液化槽時(shí)，對(duì)于需氧嗜熱菌的發(fā)育及污泥溶液化酶的形成所必需的基質(zhì)是不完全的，對(duì)需氧嗜熱菌的活性及污泥溶液化酶的分泌只能期待一定程度，無法得到高的溶液化率。另外，即使將污泥濃縮至其含水率不超過90％，同樣也無法發(fā)揮上述優(yōu)點(diǎn)，相反，其流動(dòng)性降低，在需氧或輕微需氧條件下運(yùn)轉(zhuǎn)溶液化槽時(shí)，其缺點(diǎn)是容易形成由曝氣而產(chǎn)生的發(fā)泡現(xiàn)象，因此，用濃縮裝置進(jìn)行污泥濃縮時(shí)，其含水率優(yōu)選為90％-99％。尤其在需氧條件下，污泥含水率優(yōu)選為96％-99％。(4)溶液化溫度與溶液化率用重力濃縮法把采自下水處理廠曝氣槽的污泥濃縮至濃度1.5％，作為處理對(duì)象污泥，將所述濃縮污泥各150ml分別投入5個(gè)500ml廣口(坂口)燒瓶里，在每個(gè)燒瓶里添加5ml預(yù)先培養(yǎng)好的需氧嗜熱菌即嗜熱脂肪芽孢桿菌SPT2-1系(FERMP-15395)作為種菌，在各規(guī)定的溫度下培養(yǎng)24小時(shí)，在不斷補(bǔ)充蒸發(fā)水分的同時(shí)，測(cè)定VSS。以橫軸為溫度(℃)，以縱軸為VSS溶液化率(％)，把上述結(jié)果示于圖6。
用于比較，使用同上述一樣的濃縮污泥，但不添加嗜熱菌而進(jìn)行溶液化實(shí)驗(yàn)。
圖6中的「○」符號(hào)表示有嗜熱菌使污泥溶液化的情形，符號(hào)「●」表示沒有嗜熱菌使污泥溶液化的情形。
如圖6所表明的一樣，在60-70℃之間，通過嗜熱菌微生物處理進(jìn)行溶液化可以明顯提高溶液化率。但是，溫度不足60℃時(shí)，嗜熱菌的活性不大，進(jìn)而無法保證極高的溶液化率。另一方面，若溶液化溫度超過70℃時(shí)，即使用熱進(jìn)行物理化學(xué)熱解，因?yàn)槭葻峋幕钚缘?，無法得到高的溶液化率，有時(shí)，有嗜熱菌的溶液化率比沒有嗜熱菌的溶液化率還低。
關(guān)于適用于本發(fā)明有機(jī)廢水處理方法的其它有機(jī)廢水處理裝置的實(shí)施例，參照?qǐng)D7-10進(jìn)一步說明。
圖7為生物處理槽2內(nèi)裝有膜分離裝置10的例子，這表示在進(jìn)行生物處理的同時(shí)由膜分離裝置進(jìn)行固-液分離。對(duì)于生物處理槽2內(nèi)所設(shè)置的膜分離裝置10來說，例如，使用孔徑為0.1-2.5μm，優(yōu)選使用0.3-0.5μm的膜。，且最好使用不低于1個(gè)膜構(gòu)成的膜組件。優(yōu)選的膜分離裝置有ユアサコ-ポレ-ション株式會(huì)社制造的具有T型過濾部件的浸漬型膜分離裝置等。所述膜分離裝置，優(yōu)選的是如下構(gòu)造包括或同時(shí)設(shè)有用水壓、氣壓等加壓以及擦拭清掃、振動(dòng)或靠注入藥品等清洗裝置，盡量回避不能透過膜的物質(zhì)在膜表面附著的結(jié)構(gòu)。為了把來自生物處理槽2的處理液的一部分供給另一個(gè)溶液化工序，從而抽出污泥，然而，優(yōu)選的是生物處理槽2內(nèi)的懸浮物質(zhì)濃度(MLSS)為一定值，例如保持在10000-20000mg/L之間，使需氧消化分解能順利地進(jìn)行，間歇地或恒定地控制抽出污泥的量，供給下一個(gè)溶液化工序。從生物處理槽2抽出的污泥在供給下一個(gè)溶液化工序之前，也可以用濃縮裝置進(jìn)行濃縮。
圖8是通過微生物除去有機(jī)廢水中磷成分的一個(gè)例子，在厭氧槽2a中由微生物釋放磷，在需氧槽2b中進(jìn)行需氧微生物分解以及微生物對(duì)磷成分(體內(nèi)貯存)的攝取。然后，在沉淀槽4中，把經(jīng)生物處理的處理液分離為磷成分濃縮的一次污泥x和一級(jí)處理水a(chǎn)。為了從一次污泥x中的微生物釋放出磷成分，在下一個(gè)釋放磷的裝置11中，進(jìn)行厭氧處理、加熱處理、超聲波處理、臭氧處理、堿處理等將磷成分釋放到液相中，用沉降分離、浮選分離、離心分離、膜分離(也包括用脫水機(jī)分離)等，分離為含磷高的二次處理水b和二次污泥z。此時(shí)，磷的釋放優(yōu)選的是厭氧處理和熱處理(60-90℃)，固-液分離優(yōu)選的是沉降分離、浮選分離。然后，在二次處理水b中添加絮凝劑，在磷分離裝置12中，使磷成分絮凝成固體，得到基本上不含磷成分的三次處理水c和固體磷成分y。這個(gè)固體磷成分y可以用于肥料或磷化合物的制造。所述二次污泥z可以在溶解槽7中進(jìn)行溶液化處理使得污泥成分的體積進(jìn)一步減小。
圖9為熱量損失少，被排放到處理系統(tǒng)以外的處理水中含氮有機(jī)成分或含氮無機(jī)成分少，可以對(duì)排放到大氣中的氣體進(jìn)行除臭的一個(gè)例子。在進(jìn)入生物處理槽2的處理液回路上，配置了硝化裝置13和脫氮裝置14，在沉淀槽4分離的污泥，其中一部分經(jīng)過循環(huán)回路15回送到硝化裝置13，在溶液化槽7中進(jìn)行的溶液化處理液經(jīng)過熱交換器16和回送回路17，被回送到脫氮裝置14。經(jīng)過回路18吹進(jìn)溶液化槽7中的空氣經(jīng)過回路19進(jìn)入硝化裝置13。有機(jī)廢水中的NH4+成分，在硝化裝置13中由硝化菌分解，形成NO2-或NO3-，所述NO2-或NO3-在脫氮裝置14中，通過脫氮菌以及供氫劑的作用，形成N2。從溶液化槽7中排出的氣體(主要是含NH3氣體)被輸送到硝化裝置13后，釋放到大氣中，因此，排至大氣中的氣體臭味明顯減少，從溶液化槽7中排出氣體的熱在硝化裝置13中被有效地用于消化處理，所以，熱量損失減少。被排放到處理系統(tǒng)以外的處理水中的含氮有機(jī)成分或含氮無機(jī)成分基本上為零。當(dāng)原水中的有機(jī)成分不是很多的情況下，如圖9所示，優(yōu)選的是用硝化裝置硝化之后在脫氮裝置中進(jìn)行脫氮處理。
但是，當(dāng)原水中的有機(jī)成分含量較多時(shí)，氧化分解有機(jī)成分的微生物增加，硝化菌的硝化作用受到抑制，所以，最好先在脫氮裝置中除去原水中的有機(jī)成分，然后，在硝化裝置中用硝化菌進(jìn)行硝化分解。將硝化處理后的處理液回送到脫氮裝置，由此，從沉淀槽4將幾乎不含氮的處理水釋放到外部。
圖10為將有機(jī)廢水進(jìn)行生物學(xué)處理時(shí)，減少空氣供給量的一個(gè)例子。其操作過程為，使溶液化槽7a處于密閉狀態(tài)，在溶液化槽7a附近設(shè)置壓縮機(jī)20，通過壓縮機(jī)20向溶液化槽7a提供的高壓空氣，把溶液化處理得到的處理液經(jīng)由管道21與高壓空氣一起輸送到生物處理槽2c中。由于往溶液化槽7a中通入高壓空氣，則溶液化槽7a內(nèi)的溶液化處理液中的氧溶解效率增大，因此可以減少供給的空氣量，同時(shí)可以降低與排氣一起排至大氣中的溶液化槽的保有熱量。此時(shí)，將溶液化槽7a的處理液和高壓空氣，輸送到另一個(gè)生物處理槽2c中。由于往生物處理槽2c中供給由溶液化槽7a的帶有熱量的氣體，生物處理槽2c的生物活性提高，從而，可以提高處理水的水質(zhì)。
根據(jù)以上所闡述的內(nèi)容，本發(fā)明得到的效果是按照本發(fā)明的方法，在通過溶液化作用減少污泥量的同時(shí)，通過嗜熱菌將溶解性有機(jī)物分解形成無機(jī)物，因此，既能達(dá)到生物處理裝置小型化又能改善處理水的水質(zhì)。
按照本發(fā)明的方法，顯示其適合于嗜熱菌的發(fā)育條件，可以大大改善處理水的水質(zhì)。
按照本發(fā)明的方法，可以確保極高的溶液化率，大幅度地減少剩余污泥的產(chǎn)生量，使溶液化處理裝置更加小型化。
按照本發(fā)明的方法，提供一種良好的處理裝置，用于實(shí)施上述目的中所述的處理方法。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)廢水處理方法，其特征在于，它是一種用生物學(xué)方法進(jìn)行有機(jī)廢水處理，經(jīng)過生物處理裝置將有機(jī)廢水處理后，把生物處理裝置中的一部分污泥，經(jīng)過溶液化處理裝置用嗜熱菌進(jìn)行溶液化處理，將溶液化處理后的處理液回送至生物處理裝置中。
2.權(quán)利要求1所述有機(jī)廢水處理方法，其特征在于，在溶液化處理裝置中，用于溶液化的水力學(xué)停留時(shí)間為1-8天。
3.權(quán)利要求1或2所述有機(jī)廢水處理方法，其特征在于，溶液化處理裝置內(nèi)的溶液化處理液之pH為6-9。
4.權(quán)利要求1、2或3所述有機(jī)廢水處理方法，其特征在于，溶液化處理裝置內(nèi)的溶液化處理液的溫度控制在55℃-75℃之間。
5.權(quán)利要求1、2、3或4所述有機(jī)廢水處理方法，其特征在于，輸送到溶液化處理裝置中的污泥，其含水率在99％以下。
6.權(quán)利要求5所述有機(jī)廢水處理方法，其特征在于，溶液化處理裝置中用嗜熱菌于60℃-70℃進(jìn)行溶液化處理。
7.一種有機(jī)廢水處理裝置，其特征在于，它是一種用生物學(xué)方法處理有機(jī)廢水的裝置，該裝置包括用于生物處理有機(jī)廢水的生物處理裝置和用嗜熱菌把有機(jī)固體物進(jìn)行溶液化處理的裝置，同時(shí)設(shè)置處理液由生物處理裝置經(jīng)過溶液化處理裝置再返回到生物處理裝置的回路。
8.一種有機(jī)廢水處理裝置，其特征在于，它是一種用生物學(xué)方法處理有機(jī)廢水的裝置，該裝置包括用于生物處理有機(jī)廢水的生物處理裝置和，用嗜熱菌把有機(jī)固體物進(jìn)行溶液化處理的溶液化處理裝置，用于把處理液分離成處理水和污泥的固-液分離裝置，該固-液分離裝置位于生物處理裝置之后的處理液回路上，并且設(shè)置從所述固-液分離裝置到生物處理裝置的處理液回路和從固-液分離裝置經(jīng)由溶液化處理裝置到生物處理裝置的處理液回路。
9.權(quán)利要求8所述有機(jī)廢水處理裝置，其特征在于，在固-液分離裝置到溶液化處理裝置之間設(shè)置濃縮裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種設(shè)備成本不高,處理水質(zhì)得到改善的有機(jī)廢水處理方法。其解決方法是,將有機(jī)廢水在生物處理槽2中進(jìn)行生物處理之后,把所得到的處理液在沉淀槽4中分離成處理水和污泥,將其中一部分污泥回送至生物處理槽2,同時(shí),將剩余的污泥在溶液化槽7中用嗜熱菌進(jìn)行溶液化處理,經(jīng)過溶液化處理后的處理液再回送到生物處理槽2中。
文檔編號(hào)C02F11/02GK1346808SQ0113318
公開日2002年5月1日 申請(qǐng)日期2001年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月22日
發(fā)明者長(zhǎng)谷川進(jìn), 鹽田憲明, 赤司昭, 那須潔 申請(qǐng)人:神鋼凡技術(shù)股份有限公司