專利名稱：利用生物養(yǎng)殖設(shè)備的高濃度有機(jī)廢水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理氮成分和磷成分較多的高濃度糞尿或畜產(chǎn)廢水等有機(jī)廢水的廢水處理方法。尤其是，本發(fā)明涉及氮和磷的濃度高的糞尿或畜產(chǎn)廢水的廢水處理方法，其特征在于包括Anammox(アナモツクス)階段及生物池階段。
此外，高濃度糞尿和畜產(chǎn)廢水的處理大部分是利用稀釋的處理方法，由于這樣的方法必須過量使用稀釋水，所以處理不是很有效。例如，在稀釋BOD為15000mg/L的畜產(chǎn)廢水時，需要使用相當(dāng)于畜產(chǎn)廢水的75倍的稀釋水。不僅如此，因所需稀釋水量而使處理設(shè)施規(guī)模增大，所以存在著建設(shè)費(fèi)用增加且吹風(fēng)設(shè)備及外圍設(shè)備等的費(fèi)用增加的問題。
在以有機(jī)物去除為重點(diǎn)的糞尿或畜產(chǎn)廢水的現(xiàn)行處理方法中，目前尚無法實(shí)現(xiàn)被認(rèn)為是湖沼富營養(yǎng)化主要物質(zhì)的氮和磷的有效去除。
糞尿和畜產(chǎn)廢水處理的研究是針對各種方法進(jìn)行的。在文獻(xiàn)(Bortone G.，Gemeli，S.and Rambaldi，A.，“在SBR處理養(yǎng)豬場廢水中的生物磷酸鹽去除及氮化和脫氮”，Wat.Sci.Tech，第5-6卷，P977-985，1992)中，與畜產(chǎn)廢水的氮去除有關(guān)地對排出廢水的負(fù)荷變動率進(jìn)行了調(diào)查，日平均流量與日最大流量之比為1.43，最短時間與最長時間的流量之比達(dá)到8倍以上。
根據(jù)文獻(xiàn)(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)，對應(yīng)于引起Anammox的微生物的優(yōu)占種的用時為1年左右，其沉淀性優(yōu)良并且活性表現(xiàn)為0.02mgNH4+-N/mg生物量/小時。根據(jù)文獻(xiàn)(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的活性為66ng NH4+-N/mg VS/hr，微生物的活性也受到微量的氧的影響并絕對依賴NO3-。微生物量直接與培養(yǎng)槽內(nèi)的生物量成比例。
在文獻(xiàn)(Andy，S.，“Ammonia volatilization from a piggerypond”，Wat.Sci.Tech.，第33卷，No.7，P183-199，1996)中，進(jìn)行了針對豬圈的氨揮發(fā)性的實(shí)驗(yàn)，揮發(fā)率作為0.355-1.534g/m3/d表現(xiàn)出pH造成的較大的偏差，如果揮發(fā)去除氨，則pH及COD表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。在文獻(xiàn)(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，記載了以下內(nèi)容，即在間歇吹風(fēng)過程中，當(dāng)反應(yīng)槽內(nèi)的混合液浮游固態(tài)物(MLSS)在17000mg/L的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)時，豬圈廢水的T-N(總氮)的除去效率為86％。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種包括Anammox步驟與生物池步驟的廢水處理方法。本發(fā)明的方法使用固液分離步驟取代廢水稀釋步驟。
更詳細(xì)地說，本發(fā)明提供這樣一種廢水處理方法，它包括a.利用均勻槽來使排出的高濃度糞尿或畜產(chǎn)廢水的濃度和流量均勻的步驟；b.向在(a)中被均勻的廢水中加入凝集劑從而把有機(jī)物濃度與氮的濃度調(diào)節(jié)到理想程度的藥品固液分離步驟；c.使在(b)中進(jìn)行固液分離的被處理物中的有機(jī)物濃度不發(fā)生變化，只選擇性除去氨性氮的氨洗提步驟；d.利用厭氧性微生物分解在(c)步驟中被處理的被處理物中的難分解有機(jī)物，從而作為后續(xù)需氧性微生物容易攝取的形式，使由下述(i)步驟送來的泥漿發(fā)酵生成有機(jī)酸的厭氧發(fā)酵步驟；e.在從下述(i)步驟送往上述(d)步驟之后，使厭氧發(fā)酵的泥漿所含的硝酸化物NO2-N與廢水所含的氨反應(yīng)而生成氮?dú)獾腁nammox步驟；f.使存在于生物池中的固體化土壤微生物活化的微生物活化步驟；g.把上述(f)步驟中活化的土壤微生物送入脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽，利用這些微生物以及棲息于脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽中的需氧性微生物來分解在上述(e)步驟中被處理的被處理物中的有機(jī)物，氨性氮被硝酸化成NO3-N后，通過混合引起脫氮的脫氮引發(fā)型吹風(fēng)步驟；h.不投入外部碳源，在無氧狀態(tài)下利用微生物的內(nèi)生呼吸將在上述(g)中被處理的被處理物中的硝酸化物還原成氮的脫氮步驟；i.把在(h)步驟中獲得的且有機(jī)物基本上氧化且經(jīng)過脫氮處理的被處理物與微生物固液分離并沉淀的泥漿的一部分送往上述厭氧發(fā)酵步驟(d)的步驟；j.從在上述步驟(i)中沉淀分離的上清液中凝集除去殘留物質(zhì)并作為最終處理液排出的步驟。
這樣的本發(fā)明廢水處理方法是通過下述的廢水處理裝置實(shí)現(xiàn)的，它包括a.使排出的高濃度糞尿或畜產(chǎn)廢水的濃度和流量均勻的均勻槽；b.加入藥品而把從所述均勻槽流入的廢水的有機(jī)物濃度與氮的濃度調(diào)節(jié)到理想程度的藥品固液分離槽；c.只選擇性除去氨性氮而不使進(jìn)行了固液分離的被處理物中的有機(jī)物濃度發(fā)生變化的氨洗提槽；d.利用厭氧性微生物將由洗提槽送來的被處理物中的難分解有機(jī)物分解成為后續(xù)需氧性微生物容易攝取的形式，使由沉淀槽送來的泥漿發(fā)酵生成有機(jī)酸的厭氧發(fā)酵槽；e.使通過脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽硝酸化的NO2-N與被處理物中的氨反應(yīng)而生成氮?dú)獾腁nammox槽；f.填入固體化的土壤微生物并使其活化，把所述微生物送入脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽中的生物池；g.利用通過生物池活化的土壤微生物及棲息于脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽中的需氧性微生物來分解被處理物中的有機(jī)物，在氨性氮被硝酸化成NO3-N后，引起脫氮的脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽；h.不投入外部碳源，在無氧狀態(tài)下引起微生物的內(nèi)生呼吸，將在所述脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽中被處理的被處理物中的硝酸化物還原成氮的脫氮槽；i.把使有機(jī)物基本上氧化且經(jīng)過脫氮處理的被處理物與微生物固液分離并沉淀的泥漿的一部分送往上述厭氧發(fā)酵槽的沉淀槽；j.從在沉淀槽中沉淀分離的上清液中凝集除去殘留物質(zhì)并作為最終處理液排出的凝集沉淀槽；以及k.使由所述固液分離槽、厭氧發(fā)酵槽、沉淀槽及凝集沉淀槽排出的泥漿的一部分或全部的水分減少的脫水槽。
本發(fā)明的廢水處理裝置的第一特征是，通過藥品固液分離槽進(jìn)行固液分離以代替把有機(jī)物濃度高的浮游物濃度稀釋到適當(dāng)水平的步驟。
上述裝置的第二特征是，它包括不改變廢水中的有機(jī)物濃度而只選擇性除去作為含氮成分的氨的氨洗提槽。
本發(fā)明的第三特征是它包括在厭氧發(fā)酵槽中用有機(jī)酸使沉淀泥漿發(fā)酵而把有機(jī)酸用于去除磷的厭氧發(fā)酵槽。
本發(fā)明的第四特征是它包括輸送沉淀槽的上清液并使廢水內(nèi)的NH4+和NO2N氧化從而用氮?dú)膺M(jìn)行處理的Anammox槽。
本發(fā)明的第五特征是，包括填充使土壤微生物固體化得到的生物群落，安裝生物養(yǎng)殖設(shè)備(biomaker)并使微生物活化，促進(jìn)后續(xù)的需氧性微生物的活性，從而提高處理效率的生物池。因而，生物池是指由生物養(yǎng)殖設(shè)備和散氣裝置等構(gòu)成的建筑物，生物養(yǎng)殖設(shè)備是指包括生物群落和碎石層的微生物活化裝置，生物群落意味著使土壤微生物固定化的微生物固定體。
本發(fā)明的第六特征是它包括通過在生物池中阻斷原水流入而使微生物受餓一定時間，利用脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽增大有機(jī)物攝取能力的生物池。
本發(fā)明的第七特征是，可以通過把吹風(fēng)槽分成四段順利進(jìn)行微生物與被處理物的混合及溶解氧量的調(diào)節(jié)而進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，并且包括了在末端只安裝混合用混合器而不供應(yīng)空氣以促進(jìn)脫氮和后續(xù)脫氮的脫氮引發(fā)型四段吹風(fēng)槽。
本發(fā)明的第八特征是它包括把沉淀槽的沉淀泥漿送入生物池以促進(jìn)微生物活性并且把上清液送入Anammox槽以除去氮的沉淀槽。
本發(fā)明第九特征是利用藥品處理殘存于被處理物中的有機(jī)物與營養(yǎng)成分及懸濁物并可以穩(wěn)定地進(jìn)行有效的水質(zhì)處理的凝集沉淀槽。
圖面簡介

圖1是本發(fā)明的廢水處理工藝的流程圖。
圖2詳細(xì)畫出了生物池。
圖3是使用液態(tài)腐蝕槽的現(xiàn)有畜產(chǎn)廢水處理工藝的流程圖的例子。
符號說明1-廢水處理工藝；2-均勻槽；3-藥品固液分離槽；4-氨洗提槽；5-厭氧發(fā)酵槽；6-Anammox槽；7-生物池；8-脫氮引發(fā)型四段吹風(fēng)槽；9-脫氮槽；10-沉淀槽；11-凝集沉淀槽；12-脫水器；13-排放水；14-脫水餅；15-20-混合用混合器；30-生物養(yǎng)殖設(shè)備；40-生物群落以下，參見附圖所示的廢水處理工藝流程圖和實(shí)驗(yàn)例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的高濃度糞尿和畜產(chǎn)廢水的處理工藝的流程圖。廢水處理工藝1是處理高濃度糞尿和畜產(chǎn)廢水的裝置，它是如下所述構(gòu)成的。
因時間和季節(jié)的要素等原因，畜產(chǎn)廢水的流量和濃度變化很大。在均勻槽2中，如此變化劇烈的流量和濃度被均勻化。在藥品固液分離槽3中，廢水內(nèi)的浮游物質(zhì)與有機(jī)氮通過鐵鹽(鹽鐵)等凝集劑進(jìn)行處理并達(dá)到適于后續(xù)處理的濃度。在廢水內(nèi)的含氮成分中，如果吹入空氣，則NH3在空氣中飛散。在氨洗提槽4中，按照這樣的原理，通過供應(yīng)空氣而不損失有機(jī)物而只選擇性除去氨性氮。厭氧發(fā)酵槽5利用厭氧性微生物在厭氧狀態(tài)下加水分解流入的被處理物質(zhì)中的難分解有機(jī)物并且使沉淀槽10送來的泥漿發(fā)酵生成有機(jī)酸。在Anammox槽6中，NO2-N(在脫氮引發(fā)型四段吹風(fēng)槽8中產(chǎn)生)在厭氧狀態(tài)下與NH4+反應(yīng)，生成了氮?dú)?。氮?dú)庖萆⒂诳諝庵斜怀ァＩ锍?將固體化的土壤微生物活化并供應(yīng)適用于脫氮引發(fā)型四段吹風(fēng)槽8的微生物。在脫氮引發(fā)型四段吹風(fēng)槽8中，不僅通過生物池7被活化供給的微生物，而且利用連續(xù)送入的氧來氧化有機(jī)物，從而將氨性氮硝酸化的微生物等需氧性微生物大量活動。被硝酸化的氮在無氧狀態(tài)下通過脫氮槽9被氮?dú)饣⒁萆⒌酱髿庵小＝?jīng)過厭氧發(fā)酵槽5與吹風(fēng)槽8及脫氮槽9處理的被處理物與微生物在沉淀槽10中通過重力而得到固液分離。殘留于被處理物中的殘留浮游物及磷和有機(jī)物在凝集沉淀槽11中使用藥品而得到最終處理。作為在廢水處理工藝1中產(chǎn)生的泥漿的藥品固液分離槽3的泥漿、厭氧發(fā)酵槽5的泥漿、沉淀槽10的廢泥漿以及凝集沉淀槽11的泥漿通過脫水器12而減少了水分。凝集沉淀槽11的上清水作為排放水13被最后排出，脫水器12的脫水餅14被送往堆肥倉用于堆肥，或者進(jìn)行掩埋處理。
在廢水處理工藝1中，與被處理物的移動路徑同步的泥漿的移動路徑也是非常重要的。這樣的泥漿移動路徑在圖1中由點(diǎn)線表示。具體地說，在沉淀槽10中固液分離的沉淀泥漿沿路徑A移向厭氧發(fā)酵槽5，隨后，經(jīng)過厭氧發(fā)酵生成了有機(jī)酸并起到了保持脫氮引發(fā)型四段吹風(fēng)槽8的MLSS濃度的作用。保持吹風(fēng)槽8的MLSS所不需要的廢泥漿經(jīng)過路徑D被送往脫水器12。此外，沉淀槽10的沉淀泥漿沿路徑C也被送往生物池7。相反地，沉淀槽10的上清水沿路徑B被送往Anammox槽6。凝集沉淀槽11的沉淀泥漿沿路徑G被送往脫水器12。藥品固液分離槽3的沉淀泥漿也沿路徑F被送往脫水器12。厭氧發(fā)酵槽5的剩余泥漿也沿路徑E被送往脫水器12。此外，在脫水器12中產(chǎn)生的脫水餅被用作堆肥或進(jìn)行掩埋，分離液沿路徑H被送往脫氮引發(fā)型四段吹風(fēng)槽8。以下，將脫氮引發(fā)型四段吹風(fēng)槽8命名為吹風(fēng)槽8。
如下所述更詳細(xì)地說明本發(fā)明廢水處理工藝1的各反應(yīng)槽等的任務(wù)和作用。
作為被處理物的糞尿和畜產(chǎn)廢水有很多表現(xiàn)形態(tài)，由于產(chǎn)生場所、季節(jié)的因素及時間等不同，產(chǎn)生量和產(chǎn)生濃度也各種各樣。為了處理這樣變動幅度大的廢水，首先必須使?jié)舛群土髁烤鶆蛞员氵M(jìn)行順利的后續(xù)處理。均勻槽2承擔(dān)著將不規(guī)則產(chǎn)生的廢水量及其濃度均勻化的任務(wù)。均勻槽的尺寸最好以日平均流量為基準(zhǔn)，以2-3倍為宜。由于均勻槽是大量產(chǎn)生臭氣的場所，所以根據(jù)需要，可以把沉淀槽10的部分泥漿送往均勻槽以減少臭氣發(fā)生(未示出)。經(jīng)過均勻槽均勻化的被處理物被送往藥品固液分離槽3。由于被送來的被處理物中浮游物和有機(jī)物的濃度高，所以，為了有效的處理而進(jìn)行使用藥品的預(yù)處理。尤其是，在畜產(chǎn)廢水中，除特性外，有機(jī)物濃度也高，此外，由糞便與飼料的氣體排出的浮游物多，所以很難保持吹風(fēng)槽8的適當(dāng)MLSS，為了解決這樣的問題，在藥品固液分離槽3中，向經(jīng)過均勻槽2的被處理物中加入少量凝集劑，從而除去一些有機(jī)物與浮游物及有機(jī)氮。作為凝集劑，能夠根據(jù)廢水情形使用陰離子或陽離子聚合體。這樣被除去的沉淀泥漿沿圖1的路徑F被送往脫水器12進(jìn)行最終脫水處理。
在經(jīng)過藥品固液分離槽3的被處理物中，含有比有機(jī)物多許多的含氮成分。這在后續(xù)處理過程中造成了有機(jī)物不足并且很難進(jìn)行有效處理。因此，為了不損失有機(jī)物而選擇性除去在含氮成分中占60％-70％的氨性氮，被處理物經(jīng)過氨洗提槽4。
氨性氮保持上述平衡狀態(tài)，但是如果廢水的pH增大到7.0以上，則平衡向左移，NH4+離子轉(zhuǎn)換成NH3，NH3不回到廢水中而是逸散于大氣中。根據(jù)這樣的原理并利用畜產(chǎn)廢水本身的pH高(pH9-9.5)的特點(diǎn)，在氨洗提槽4中通過送入空氣來除去畜產(chǎn)廢水中的氨性氮。
經(jīng)過氨洗提槽4的被處理物流入?yún)捬醢l(fā)酵槽5中。在厭氧發(fā)酵槽5中，利用厭氧性微生物使被處理物所含的難分解有機(jī)物分解并轉(zhuǎn)變?yōu)楹罄m(xù)的需氧性微生物易攝取的形態(tài)。由于在厭氧發(fā)酵槽5中設(shè)置了加熱裝置，所以能夠把溫度不變地保持在30℃。因此，防止了因冬季溫度低而降低了脫氮效率并能夠確保厭氧性微生物的良好活性。此外，設(shè)置混合用混合器16，使得在厭氧性微生物流入時，厭氧性微生物與被處理物順利混合并且所產(chǎn)生的氣體(如CH4、CO2、H2、H2S等)順利地脫離微生物。此外，厭氧發(fā)酵槽5的底部泥漿被定期抽出并沿圖1的E管線被送往脫水器12進(jìn)行處理。厭氧發(fā)酵槽5對來自沉淀槽10的泥漿進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，從而形成了醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、癸酸等有機(jī)酸，在厭氧發(fā)酵槽5的厭氧狀態(tài)下使泥漿所含的脫磷微生物活化。脫磷微生物的活化如在本領(lǐng)域中所眾所周知的那樣是通過組合適當(dāng)溫度、pH、滯留時間、濃度、有害物質(zhì)的抑制等周圍環(huán)境以適應(yīng)脫磷微生物的生長來進(jìn)行的。活化的微生物以磷酸(PO43-)的形態(tài)釋放出微生物細(xì)胞內(nèi)的磷，在需氧狀態(tài)下攝取遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于所放出的磷的磷。在這個過程中，所述微生物在體內(nèi)積蓄了由厭氧發(fā)酵槽5發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸并將其用作能源。此外，厭氧發(fā)酵槽5還承擔(dān)了二次去除沒有完全脫除的氮的任務(wù)。
為了在厭氧發(fā)酵槽5不發(fā)生從有機(jī)酸階段到甲烷生成階段的轉(zhuǎn)換，必須將其內(nèi)部的被處理物滯留時間限制為2-3天。
經(jīng)過厭氧發(fā)酵槽5的被處理物與沉淀槽10的上清液沿圖1的路徑B流入Anammox槽6。Anammox是指，在厭氧狀態(tài)下，銨離子(NH4+)被用作電子給體，NO2-或NO3-被用作電子受體，CO2被用作唯一碳源，通過Anammox微生物使銨氧化成氮?dú)獾倪^程。這樣的氧化過程的總反應(yīng)式如下Anammox槽6按照這樣的原理工作，即它通過存在于被處理物中的Anammox微生物使存在于沉淀槽10的上清液中的亞硝酸鹽或硝酸鹽氧化成氮?dú)?。在Anammox槽6中，設(shè)置了把Anammox微生物保持在適當(dāng)溫度下的加熱裝置，適當(dāng)溫度為20℃-40℃。已知Anammox微生物主要為亞硝化單胞菌屬系統(tǒng)的微生物，其代表例是屈撓桿菌屬(MikeS.M.，Jetten等，The anaerobic oxidation of ammonium，F(xiàn)EMSMicrobiology Review 22(1999)，421-437)。此外，為使溫度調(diào)節(jié)及微生物與被處理物的混合順利進(jìn)行，設(shè)置了混合用混合器17。
在圖2的生物池7中，安裝了內(nèi)部填有生物群落40的生物養(yǎng)殖設(shè)備30。生物養(yǎng)殖設(shè)備30包括在其上部使各種微生物混合固定的生物群落40，在其下部填充了礦物成分居多的碎石層。碎石層把礦物連續(xù)送入生物養(yǎng)殖設(shè)備30內(nèi)，通過送入的礦物，使生物群落的微生物的活性得到極大提高。生物群落是以芽孢桿菌屬系微生物和放線菌類為主的使土壤微生物多量固定化的微生物固定體。被固定在生物群落中的土壤微生物通過來自沉淀槽10的泥漿在產(chǎn)生于生物池內(nèi)的適當(dāng)微生物的生長條件下被活化。首先，微生物在通過連續(xù)送入生物池7中的空氣而形成的需氧狀態(tài)下被活化，活化所需的時間為2天左右。通過來自沉淀槽10的泥漿，進(jìn)一步促進(jìn)了生物池7內(nèi)的微生物的活性。此外，不向這樣被活化的微生物提供充足餌食(即不向生物池供應(yīng)原水)，從而如果該微生物流入吹風(fēng)槽8，則發(fā)揮更旺盛的物質(zhì)代謝能力。
經(jīng)過Anammox槽6的被處理物與在生物池7中被活化的微生物流入脫氮引發(fā)型四段吹風(fēng)槽8中。吹風(fēng)槽8被分成四段的理由是，通過維持順利的混合以及不同的溶解氧濃度而誘導(dǎo)產(chǎn)生硝酸化和脫氮化，更好地保持堿度損失和增加平衡，從而防止由pH劇減引起的損害。在最后的四段中不供應(yīng)空氣，設(shè)置混合用混合器19，通過將溶解氧量保持在0.5mg/L以下，使后續(xù)的脫氮過程效率極大化，通過因部分脫硝酸化引起的堿度的增加，發(fā)揮吹風(fēng)槽的pH緩沖作用。吹風(fēng)槽8內(nèi)的需氧性微生物通過物質(zhì)代謝作用進(jìn)行利用有機(jī)物氧化及硝酸化及磷的過剩攝取的磷去除作用。在這個過程中，在生物池7中活化的微生物發(fā)揮更旺盛的物質(zhì)代謝作用。吹風(fēng)槽8的硝酸化反應(yīng)是氨性氮通過亞硝基單胞菌屬和硝化桿菌屬經(jīng)過NO2-被氧化成NO3-的過程，在這個過程中消耗了堿，從而pH降低。吹風(fēng)槽8的磷去除反應(yīng)是指，當(dāng)在原先在厭氧發(fā)酵槽5中以磷酸形態(tài)釋放磷的脫磷微生物處于需氧狀態(tài)的吹風(fēng)槽8中合成細(xì)胞時，引起了攝取比已有需氧性微生物所攝取的磷更多的磷的現(xiàn)象，這被稱為磷過剩攝取現(xiàn)象，通過除去由此過剩攝取的泥漿，稱為除磷反應(yīng)。脫磷微生物統(tǒng)稱為廢水處理領(lǐng)域的普通的脫磷微生物。其中，最公知的微生物例如是不動桿菌屬。
經(jīng)過吹風(fēng)槽8的被處理物流入脫氮槽9。通過脫氮槽9移植的脫硝酸菌利用被處理物所含的未處理有機(jī)物將被處理物所含的硝酸化的氮氧化物轉(zhuǎn)換成，氮被除去。這樣的脫氮反應(yīng)根據(jù)場合將外部碳源醋酸、檸檬酸、甲醇等用作電子給體，從而能夠提高脫氮反應(yīng)效率。不過，考慮到為提供外部碳源而必須設(shè)置其它的裝置和經(jīng)濟(jì)問題的情況，引發(fā)在本處理過程中利用了使用被處理物與泥漿內(nèi)的碳的內(nèi)生呼吸的脫氮反應(yīng)。此外，在泥漿被厭氧發(fā)酵而產(chǎn)生了有機(jī)酸的厭氧發(fā)酵槽5中，輸送沉淀槽10底部的沉淀泥漿(圖1的路徑A)并引發(fā)二次脫氮以完全除去氮。
設(shè)計(jì)脫氮槽9以使被處理物在下側(cè)流入，被處理物與微生物的接觸的機(jī)會增大，完全混合在一起。此外，設(shè)計(jì)和設(shè)置機(jī)械混合器19，使微生物與被處理物接觸順利進(jìn)行并且通過脫氮菌產(chǎn)生的氮?dú)馇擅畹孛撾x微生物。
經(jīng)過脫氮槽9的被處理物流入沉淀槽10。在沉淀槽10中，被處理物與泥漿進(jìn)行固液分離。沉淀槽10的設(shè)計(jì)使得在其內(nèi)部，比處理物重的微生物通過重力沉淀，從而自然分離。為了順利收集沉淀泥漿，在沉淀槽10的內(nèi)部設(shè)置了坡度。被收集起來的沉淀泥漿沿圖1的路徑E被部分地送往生物池7并沿圖1的路徑A被送往厭氧發(fā)酵槽5，不包括在用于保持吹風(fēng)槽8的MLSS的輸送量中的廢泥漿沿圖1的路徑D被送往脫水器12進(jìn)行處理。
經(jīng)過沉淀槽10的被處理物流入凝集沉淀槽11。流入凝集沉淀槽11的被處理物利用凝集劑處理，使殘留的磷與懸浮固體及部分有機(jī)物凝集進(jìn)行完全處理?？梢愿鶕?jù)處理設(shè)備選擇各種所用的凝集劑(在本實(shí)驗(yàn)中使用鐵鹽)，也能根據(jù)排放水質(zhì)的基準(zhǔn)來適當(dāng)調(diào)節(jié)使用量。凝集的泥漿通過重力沉淀并沿圖1的路徑G被送往脫水器12進(jìn)行處理。凝集沉淀槽的上清液成為最終的排放水13。
流入脫水器的各種泥漿(藥品固液分離槽3的泥漿、厭氧發(fā)酵槽5的泥漿、沉淀槽10的廢泥漿、凝集沉淀槽11的泥漿)通過壓力或離心力等機(jī)械力使水分與泥漿分離并以含水率大幅度降低的餅14的形式被排出，從而作為固體堆肥等回收使用。與泥漿分離的分離液沿圖1的路徑H被送往吹風(fēng)槽8進(jìn)行再處理。
實(shí)施例本發(fā)明的廢水處理工藝的優(yōu)點(diǎn)通過以下實(shí)驗(yàn)例與對比例而得到印證。
下述實(shí)驗(yàn)例及對比例所用的簡稱的含義如下。
COD(Chemical Oxygen Demand)指化學(xué)需氧量，使用K2Cr2O7作為氧化劑測定的化學(xué)需氧量表示為CODcr，使用KMnO4作為氧化劑測定的化學(xué)需氧量表示為CODmn。
BOD(Biological Oxygen Demand)生物學(xué)需氧量TSS(Total Suspended Solids)是在浮游物中含有無機(jī)物與有機(jī)物的固體，它指用0.1微米濾紙濾除的浮游物。通常稱為SS，與VSS區(qū)分時，也稱為TSS。也就是說，環(huán)境工學(xué)領(lǐng)域中，SS與TSS含義相同。測定是按照mg/L單位即1L液體中的浮游物重量mg來測量利用105℃的烤爐使通過0.1微米濾紙過濾的浮游物蒸發(fā)掉水分的殘余物重量。
TKN(Total Kjeldhal Nitrogen)指廢水內(nèi)的有機(jī)氮與無機(jī)氮(NH3-N)的濃度之和。
T-N(Total Nitrogen)因?yàn)楸硎緩U水中的總氮量，所以是有機(jī)氮與無機(jī)氮、NO2-N、NO3-N加合得到的值。
T-P(total phosphorus)廢水內(nèi)的可溶性磷與不溶性磷之和。
<實(shí)驗(yàn)例>
按照實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反應(yīng)器形式制作圖1的廢水處理工藝，在畜產(chǎn)廢水共同處理場中使用原水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在下述表1中，記錄了本實(shí)驗(yàn)所用的廢水處理工藝的反應(yīng)槽的裝置及規(guī)格。
表1

在上述實(shí)驗(yàn)所用的各種裝置中，為了測量吹風(fēng)槽與厭氧發(fā)酵槽、Anammox及脫氮槽等的pH與ORP(Oxidation Reduction Potential)，使用了pH計(jì)，鼓風(fēng)機(jī)用于給吹風(fēng)槽和生物池提供空氣。原水通過輸送泵一天平均注入五次，設(shè)置反應(yīng)器從而使各反應(yīng)槽的被處理物的移動是通過自然流下來進(jìn)行的。
表2

表2記錄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果值是實(shí)驗(yàn)室工作期間內(nèi)的平均值，在畜產(chǎn)廢水共同處理場的京畿道Y處理場中直接提取流入原水進(jìn)行分析并同時進(jìn)行作為預(yù)處理的藥品固液分離和洗提。在4℃冷庫中保存實(shí)驗(yàn)材料并進(jìn)行從厭氧發(fā)酵槽中把材料注入定量泵的實(shí)驗(yàn)。處理水的水質(zhì)是滿足糞尿和畜產(chǎn)廢水共同處理場排放水水質(zhì)的良好結(jié)果值，它滿足了以BOD是300mg/L、SS是29mg/L為法定標(biāo)準(zhǔn)的T-N、T-P、60mg/L、8mg/L。
<對比例>
下表3表示利用圖3所示的傳統(tǒng)廢水處理工藝的廢水處理結(jié)果。圖3的廢水處理工藝是作為由1997年環(huán)境管理公會設(shè)計(jì)的漣川畜產(chǎn)廢水處理設(shè)施設(shè)計(jì)報(bào)告書所采取的處理過程，采用了與本發(fā)明過程不同的液態(tài)腐蝕槽的處理工藝。
表3

對比表2、3的BOD值，人們將發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明的場合中，來自凝集槽的排放水的BOD值(30)非常小，相反地，在表3的最終排放水的場合下，數(shù)值是超出6倍的199。因此，在圖3的工廠中，為適應(yīng)BOD的允許基準(zhǔn)值而如圖3的工藝流程圖所示，繼續(xù)把經(jīng)過廢水處理的排放水送往下級水處理站，可能要再經(jīng)過一次處理，然后排入河流。
從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以知道，本廢水處理工藝確實(shí)是有機(jī)物去除效率和營養(yǎng)元素去除效率很高的處理設(shè)施。
根據(jù)本發(fā)明的廢水處理工藝，能夠進(jìn)行作為高濃度有機(jī)廢水的糞尿和畜產(chǎn)廢水的有效有機(jī)物處理，本發(fā)明的廢水處理裝置是有效處理作為營養(yǎng)素的氮和磷的處理設(shè)施?，F(xiàn)在，由于能夠保障在全國都成問題的糞尿和畜產(chǎn)廢水的順利處理，所以能夠消除家畜飼養(yǎng)農(nóng)場的經(jīng)濟(jì)困難，可以對周圍農(nóng)場無害地進(jìn)行穩(wěn)定的家畜飼養(yǎng)業(yè)的經(jīng)營，有望實(shí)現(xiàn)居民對以小河流和湖的水質(zhì)污染為主的糞尿和畜產(chǎn)廢水的認(rèn)識。
權(quán)利要求
1.一種廢水處理方法，它包括a.利用均勻槽使排出的高濃度糞尿或畜產(chǎn)廢水的濃度和流量均勻的步驟；b.向在(a)中被均勻的廢水中加入凝集劑而把有機(jī)物濃度與氮的濃度調(diào)節(jié)到理想程度的藥品固液分離步驟；c.不使在(b)中進(jìn)行固液分離后的被處理物中的有機(jī)物濃度發(fā)生變化，只選擇性除去氨性氮的氨洗提步驟；d.利用厭氧性微生物將(c)步驟中處理的被處理物中的難分解有機(jī)物分解，成為后續(xù)需氧性微生物容易攝取的形態(tài)，使由下述(i)步驟送來的泥漿發(fā)酵生成有機(jī)酸的厭氧發(fā)酵步驟；e.在從下述(i)步驟送往上述(d)步驟之后，使厭氧發(fā)酵的泥漿所含的硝酸化物NO2-N與廢水所含的氨反應(yīng)而生成氮?dú)獾腁nammox步驟；f.使存在于生物池中的固體化土壤微生物活化的微生物活化步驟；g.把上述(f)步驟中活化的土壤微生物送入脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽，利用這些微生物以及棲息于脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽中的需氧性微生物來分解在上述(e)步驟中被處理的被處理物中的有機(jī)物，氨性氮被硝酸化成NO3-N后，通過混合引起脫氮的脫氮引發(fā)型吹風(fēng)步驟；h.不投入外部碳源，在無氧狀態(tài)下利用微生物的內(nèi)生呼吸而將在上述(g)中被處理的被處理物中的硝酸化物還原成氮的脫氮步驟；i.把(h)步驟中獲得的且有機(jī)物基本上氧化并經(jīng)過脫氮處理的被處理物與微生物固液分離，將沉淀的泥漿的一部分送往上述厭氧發(fā)酵步驟(d)的步驟；j.從在上述步驟(i)中沉淀分離的上清液中凝集除去殘留物質(zhì)并作為最終處理水排出的步驟。
2.一種廢水處理裝置，它包括a.使排出的高濃度糞尿或畜產(chǎn)廢水的濃度和流量均勻的均勻槽；b.加入藥品而把從所述均勻槽流入的廢水的有機(jī)物濃度與氮的濃度調(diào)節(jié)到理想程度的藥品固液分離槽；c.不使進(jìn)行了固液分離的被處理物中的有機(jī)物濃度發(fā)生變化，只選擇性除去氨性氮的氨洗提槽；d.利用厭氧性微生物將由洗提槽送來的被處理物中的難分解有機(jī)物分解成為后續(xù)需氧性微生物容易攝取的形態(tài)，并使由沉淀槽送來的泥漿發(fā)酵生成有機(jī)酸的厭氧發(fā)酵槽；e.使通過脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽被硝酸化的NO2-N與被處理物中的氨反應(yīng)而生成氮?dú)獾腁nammox槽；f.填入固體化的土壤微生物并使其活化而把所述微生物送入脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽中的生物池；g.利用通過生物池活化的土壤微生物及棲息于脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽中的需氧性微生物來分解被處理物中的有機(jī)物，在氨性氮被硝酸化成NO3-N后，引起脫氮的脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽；h.不投入外部碳源，在無氧狀態(tài)下引起微生物的內(nèi)生呼吸而將在所述脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽中被處理的被處理物中的硝酸化物還原成氮的脫氮槽；i.把有機(jī)物基本上氧化且經(jīng)過脫氮處理的被處理物與微生物固液分離并沉淀的泥漿的一部分送往上述厭氧發(fā)酵槽的沉淀槽；j.從在沉淀槽中沉淀分離的上清液中凝集除去殘留物質(zhì)并作為最終處理液而排出的凝集沉淀槽；k.使由所述固液分離槽、厭氧發(fā)酵槽、沉淀槽及凝集沉淀槽排出的泥漿的一部分或全部的水分減少的脫水槽。
3.如權(quán)利要求2所述的廢水處理槽，其特征在于，將所述脫氮引發(fā)型吹風(fēng)槽分成四段，能夠調(diào)節(jié)混合與溶解氧量，并且在末端只安裝混合用混合器而不供應(yīng)空氣，從而能夠促進(jìn)吹風(fēng)槽內(nèi)的脫氮及隨后的脫氮。
全文摘要
本發(fā)明涉及處理流入糞尿處理場的糞尿和從家畜飼養(yǎng)農(nóng)場排出的高濃度難分解畜產(chǎn)廢水等的處理方法以及處理裝置。本發(fā)明的處理方法包括以下步驟:a.使?jié)舛群土髁烤鶆蚧牟襟E;b.藥品固液分離步驟;c.氨洗提;d.厭氧發(fā)酵;e.Anammox步驟;f.微生物活化步驟;g.脫氮引發(fā)型吹風(fēng)步驟;h.脫氮;i.輸送泥漿;j.排出最終處理液。利用該廢水處理方法,能夠大大提高有機(jī)物去除效率。
文檔編號C02F3/34GK1347851SQ0114129
公開日2002年5月8日 申請日期2001年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月13日
發(fā)明者樸晥澈, 金泰亨, 李昌周, 鄭薰 申請人:韓國科學(xué)技術(shù)研究院