有机排水的生物处理方法与流程

本发明涉及一种有机排水的生物处理方法，能利用于生活排水、阴沟水、食品工厂或制浆厂等的宽浓度范围的有机排水的处理。本发明尤其涉及一种使用了第一生物处理槽及第二生物处理槽的有机排水的生物处理方法，所述第二生物处理槽中导入了来自该第一生物处理槽的第一生物处理水。

背景技术：

作为以高负荷量有效率地处理有机排水的方法，已知有一种在第一生物处理槽中利用细菌处理有机排水而使排水所含的有机物氧化分解并转换为非凝集性细菌的菌体，然后使产生的分散菌在第二生物处理槽中被固着性原生动物捕食除去的处理方法(例如专利文献1)。

此方法实际上以如以下的方式进行。

由于从工厂等排出的有机排水的水量或水质多会随着时间段或季节而变化，因此，如图6所示，在第一生物处理槽2的前段设置原水调整槽1，将有机排水储藏在原水调整槽1(例如hrt5～8小时左右)，在原水调整槽1内将水质调整至一定的范围，再将前述调整过的有机排水按序供给至第一生物处理槽2及第二生物处理槽3来进行生物处理。在沉淀槽4对第二生物处理槽3的处理水进行固液分离。如图6那样，在第一生物处理槽2中是以一次性通过式来进行生物处理。第一生物处理槽2的处理水(第一生物处理水)在第二生物处理槽3被处理。第二生物处理槽3的处理水(第二生物处理水)在沉淀槽4被固液分离，分离水被当作处理水送出至系统外。沉淀槽4的分离污泥循环进入第二生物处理槽3。

在这种两段生物处理中，在第一生物处理槽2中以一次性通过式利用分散状态的细菌(分散菌)处理大部分有机物，使分散菌优先产生，在后段的第二生物处理槽2中使该分散菌被微小动物捕食，以求实现污泥的减量。但是此情况下，作为分散菌槽的第一生物处理槽2为了使细菌维持在浮游状态下需要一定程度的滞留时间。根据排水的性状，所需的滞留时间变长，分散菌槽(第一生物处理槽2)会大型化。

对于此问题，专利文献2提出的方案是，通过将第一生物处理槽内的液体或第一生物处理水的一部分回送到原水槽从而使用原水槽来进行部分地分散菌化，以使作为分散菌槽的第一生物处理槽小型化。

专利文献1：日本特开2013-141640号公报

专利文献2：日本特开2015-199049号公报

虽然利用专利文献2的方法可以实现第一生物处理槽的小型化，但是近年来由于对装置小容量、小型化的迫切期望，需要更加地小型化。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种在使用了第一生物处理槽和导入来自第一生物处理槽的第一生物处理水的第二生物处理槽的有机排水两段生物处理中，在降低槽容积以求实现排水处理设备整体的小容量、小型化的基础上有效率地进行生物处理的方法。

本发明人认为，通过使原水调整槽具备第一生物处理槽的功能，能够省略第一生物处理槽而使排水处理设备整体的容积消减成为可能。于是，针对该原水调整兼第一生物处理槽所需要的条件做了进一步检讨，结果如下，至此完成了本发明。

[1]一种有机排水的生物处理方法，其是在设置成两段串联的第一生物处理槽及第二生物处理槽当中的该第一生物处理槽中导入有机排水作为原水，将在该第一生物处理槽进行好氧性生物处理而得到的第一生物处理水导入第二生物处理槽，在该第二生物处理槽内进行好氧性生物处理并将第二生物处理水排出，该有机排水的生物处理方法的特征在于：将该第一生物处理槽定为调整所导入的原水的水量并同时以一次性通过式进行好氧性生物处理的原水调整兼第一生物处理槽，将该原水调整兼第一生物处理槽在原水流入时的瞬时hrt定为2～8小时，且将该原水调整兼第一生物处理槽的水位定为满水时的40％以上。

[2]如[1]所述的有机排水的生物处理方法，其特征在于，将所述原水调整兼第一生物处理槽的平均hrt定为10小时以上，所述平均hrt包含原水未流入该原水调整兼第一生物处理槽的时间。

[3]如[1]或[2]所述的有机排水的生物处理方法，其特征在于，将有机物分解所必需的营养源添加至所述原水调整兼第一生物处理槽，将该原水调整兼第一生物处理槽内的液体的ph调节为6.5～8.5。

[4]如[1]至[3]中任一项所述的有机排水的生物处理方法，其特征在于，在所述原水调整兼第一生物处理槽中，进行将导入槽内的有机排水所含的有机物转换为分散菌的处理；在所述第二生物处理槽中，进行使包含来自该第一生物处理槽的分散菌的第一生物处理水里面的分散菌被微小动物捕食的处理，得到已减少分散菌和残留有机物的第二生物处理水。

[5]如[1]至[4]中任一项所述的有机排水的生物处理方法，其特征在于，在所述原水调整兼第一生物处理槽的槽底部配置高度为该原水调整兼第一生物处理槽的最大水深的40％以下的固定床载体。

发明效果

依据本发明，在有机排水的两段生物处理中，能够在降低槽容积实现排水处理设备整体的小容量、小型化的基础上有效率地进行生物处理。

附图说明

图1表示进行本发明的有机排水的生物处理方法的装置的实施方式的一个示例的系统图。

图2表示进行本发明的有机排水的生物处理方法的装置的实施方式的其它示例的系统图。

图3表示进行本发明的有机排水的生物处理方法的装置的实施方式的另一个示例的系统图。

图4表示原水调整兼第一生物处理槽的实施方式的一个示例的系统图。

图5表示实施例1中的原水调整兼第一生物处理槽内的水量(l)与第一生物处理水的codcr(mg/l)的随时间的变化的绘制图。

图6表示以往的两段生物处理工艺的系统图。

具体实施方式

以下详细说明本发明的实施方式。

在本发明中，通过使以往的在排水处理设备中被视为必须的原水调整槽具备第一生物处理槽的功能，从而省略第一生物处理槽以削减排水处理设备整体的容积。

如上所述，对于从工厂等排出的原水，其水量根据时间段或季节会大幅变化。因此，例如在排水量少时，若将原水调整兼第一生物处理槽的贮水量近乎枯竭程度的水量供应至第二生物处理槽的话，原水调整兼第一生物处理槽内的分散菌个体数量会变得过少，有机物分解的效率会降低。所以，为了保持槽内的分散菌，原水调整兼第一生物处理槽的水位设计成满水时的40％以上。

与通常的原水调整槽有所不同的是，必须确保在原水调整兼第一生物处理槽内充分进行有机物分解所必需的反应时间。因此，将原水流入时的瞬时hrt设定为2～8小时，包含原水未流入的时间在内的平均hrt(以下，有时仅简称为“平均hrt”)优选设定在10小时以上。

原水流入时的瞬时hrt是指原水流入原水调整兼第一生物处理槽时的瞬间的hrt(水理学上的滞留时间)。例如若将原水流入时向原水调整兼第一生物处理槽流入的原水的最大流量定为qmax(m³/hr)并将原水流入时某瞬间的原水调整兼第一生物处理槽内的水量定为v1(m³)时，以v1/qmax(hr)计算瞬时hrt。若将原水调整兼第一生物处理槽的容量(原水调整兼第一生物处理槽成为满水状态时的水量)定为vmax(m³)并将原水调整兼第一生物处理槽的最低水位时的水量定为vmin(m³)时，瞬时hrt会在vmin/qmax～vmax/qmax(hr)之间变化。

平均hrt可如以下方式计算。例如，对于装置运转时的平均hrt，若将向原水调整兼第一生物处理槽的流入的原水每天的平均流量定为qavr(m³/d)并将原水调整兼第一生物处理槽的最大水量定为vmax(m³)时，以vmax/qavr×24(hr)计算平均hrt。

由于生物处理槽截面积固定而不依深度变化，因此在本发明中是以水位(深度)管控来规定容量管控。

以下参考附图，具体说明本发明的有机排水的生物处理方法。

图1～3表示进行本发明的有机排水的生物处理方法的装置的实施方式的一个示例的系统图。图4是表示本发明所述的原水调整兼第一生物处理槽的实施方式的一个示例的系统图。在图1～4中，对起到相同功能的构件赋予了相同的符号。图中，p为泵、b1、b2为散气管。l1表示后述的满水线，l2表示后述的控制线。

本发明所述的原水调整兼第一生物处理槽是兼任第一生物处理槽和原水调整槽，因此在原水调整兼第一生物处理槽的前段不需要相当于原水调整槽的槽。从工厂等排出的有机排水无需经过原水调整兼第一生物处理槽以外的原水调整槽，而直接被导入原水调整兼第一生物处理槽。但是，在处理混合了多种排水的综和性排水的情况下，也可对各个排水分别设置贮槽。此情况下，也不经过综和性排水的原水调整槽，而直接被导入原水调整兼第一生物处理槽。另外，来自原水调整兼第一生物处理槽的第一生物处理水直接被导入第二生物处理槽。

[将原水调整兼第一生物处理槽设定为分批式并将第二生物处理槽设定为连续式的生物处理]

图1表示将原水调整兼第一生物处理槽设定为分批式生物处理槽，第二生物处理槽设定为连续式生物处理槽的情况的一个示例的系统图。

作为原水的有机排水被导入原水调整兼第一生物处理槽11，进行水量调整并通过曝气进行生物氧化处理，有机排水含有的有机成分(溶解性bod)的70％以上、优选75～90％被细菌氧化分解。

以一次性通过式进行原水调整兼第一生物处理槽11的通水，将原水流入时的瞬时hrt定为2～8小时，且水位定为满水时的40％以上，即，相对于满水时的水位100％，将水位变化设计成40～100％。由此，能够使最低限度的种菌留在槽内，而能够对水量有变化的原水进行处理。

此处，“设计”是指根据向原水调整兼第一生物处理槽流入的原水的最大流量和每天的平均流量来决定原水调整兼第一生物处理槽的最大水量与最小水量，设计原水调整兼第一生物处理槽。

原水调整兼第一生物处理槽11在原水流入时的瞬时hrt会随着原水调整兼第一生物处理槽11的水位而变化。若瞬时hrt未达2小时，就无法充分进行有机物分解。若瞬时hrt超过8小时，则会产生丝状细菌。优选，将原水调整兼第一生物处理槽11在原水流入时的瞬时hrt设计成2～6小时。

若原水调整兼第一生物处理槽11的水位未达满水时的40％，则槽内保有的分散菌的数量变得过少，有机物分解效率降低。因此，以原水调整兼第一生物处理槽11的水位维持在满水时的40％以上、优选50～100％的方式进行设计。

以下，有时将原水调整兼第一生物处理槽满水时的水位(100％)称为“满水线”，将相对于满水线，水位为40％的线称为“限制线”。

原水调整兼第一生物处理槽11中的bod容积负荷优选定为1kg/m³/d以上，例如定为1～10kg/m³/d。原水调整兼第一生物处理槽11在通水时的瞬时最大bod容积负荷优选为10kg/m³/d以下，例如2～20kg/m³/d，平均hrt优选设计成10小时以上，尤其是10～24小时。若bod容积负荷低于上述下限，则处理效率降低。若平均hrt低于上述下限，则无法充分处理有机排水中的有机物。若平均hrt过长，则处理效率降低，因此优选定为上述上限以下。

也可以在原水调整兼第一生物处理槽11中添加载体，增加污泥保持量，以应对负荷变化。载体可为流动床载体、固定床载体的任一者。

流动床载体的形状是任意的，如球状、颗粒状、中空筒状、线状、板状、立方体状、长方体状等，大小也是在0.1～10mm左右的直径是任意的。载体的材料也是任意的，如天然材料、无机材料、高分子材料等，也可以使用胶体状物质。

在原水调整兼第一生物处理槽11设置流动床载体的情况下，为了防止载体的流出必须在槽内设置筛网。图4表示在原水调整兼第一生物处理槽11中添加流动床载体11a并设置载体分离筛网11b的情况下的原水调整兼第一生物处理槽11。在原水调整兼第一生物处理槽11中添加流动床载体的情况下，载体的填充率优选定为1～10％。

固定床载体是将载体的至少一部分固定于原水调整兼第一生物处理槽11的底部、侧面、上部的任一处，并被设计成摇动式。其形状是任意的，如线状、板状、条状等。载体的材料也是任意的，如天然材料、无机材料、高分子材料等，也可以使用胶体状物质。

在原水调整兼第一生物处理槽设置固定床载体的情况下，若固定床的高度较高，原水调整兼第一生物处理槽的水位较低时，固定床会从水面露出，因此，优选将高度定为原水调整兼第一生物处理槽最大水深的40％以下，例如20～40％。优选，将原水调整兼第一生物处理槽的固定床载体的填充率定为0.1～2％。

在设置任一种载体的情况，若填充率低，则无法充分得到设置载体所带来的菌体保持能力的提升效果，若填充率高，则通气性或散气会受到阻碍。

在原水调整兼第一生物处理槽11中，为了促进反应，优选直接添加营养剂。营养剂是指n、p、s、ca、mg、k、zn、cu、氨基酸、维生素等微生物增殖所必需的无机物、有机物、矿物质、微量金属等，并且在对象原水中不足的物质。

原水调整兼第一生物处理槽11的槽内液体的ph优选调节成6.5～8.5。尤其在含有油分的排水的情况下，为了防止油分的固化，优选将ph定为7.5～8.5。

也可以在原水调整兼第一生物处理槽11的流入水或原水调整兼第一生物处理槽11内，适当地设置营养剂添加机构或添加酸或碱的ph调节机构。

将来自原水调整兼第一生物处理槽11的第一生物处理水导入第二生物处理槽12，通过曝气进行残存的有机成分的氧化分解、分散菌的自分解以及利用微小动物捕食来进行的剩余污泥的减量化。在第二生物处理槽12中，为了利用增殖速度比细菌更慢的微小动物的作用与细菌的自分解，必须采用使微小动物与细菌留在系统内那样的运转条件及处理装置。通过在第二生物处理槽12中添加流动床载体或固定床载体，能够提高微小动物在槽内的保持量。

添加至第二生物处理槽12的流动床载体的形状是任意的，如球状、颗粒状、中空筒状、线状、板状、立方体状、长方体状等，大小也是在0.1～10mm左右的直径是任意的。载体的材料也是任意的，如天然材料、无机材料、高分子材料等，也可以使用胶体状物质。

固定床载体是将载体的至少一部分固定在第二生物处理槽12的底部、侧面、上部的任一处。其形状是任意的，如线状、板状、条状等，材料也是任意的，如天然材料、无机材料、高分子材料等，也可以使用胶体状物质。

第二生物处理槽12中的流动床载体的填充率定为5～50％，尤其优选定为10～40％。第二生物处理槽12中的固定床载体的填充率定为0.1～30％，尤其优选定为0.5～10％。若任一种载体的填充率低，则无法使微小动物数量增加，若填充率过高，则水的流通性或散气会受到阻碍。在第二生物处理槽12中设置流动床载体的情况下的示例示于后述的图2。

在第二生物处理槽12的后段设置沉淀槽13等固液分离装置，对来自第二生物处理槽12的第二生物处理水进行固液分离，将分离水取出作为处理水，而对于分离污泥，也可将其作为回送污泥回送至第二生物处理槽12，由此维持住污泥。此固液分离可为沉淀池、膜分离、上向流分离的任一者。第二生物处理槽12也可采用分批式运转，以便简化固液分离。也可采用在第二生物处理槽中添加载体的一次性通过式，然后设置凝集固液分离装置，得到澄清的处理水。

图1是表示第二生物处理槽12以浮游式或固定床式运转的情况的系统图。将在第二生物处理槽12中填充流动床载体12a并以未图示的分离筛网将载体维持在槽内的系统图表示于图2。在图2的示例中，不将沉淀槽13中分离出的剩余污泥回送至第二生物处理槽12，第二生物处理槽12也能够与原水调整兼第一生物处理槽11同样地以一次性通过式来运转。

[将原水调整兼第一生物处理槽及第二生物处理槽设定为分批式的生物处理]

图3表示不仅是原水调整兼第一生物处理槽11而且第二生物处理槽12也被设定为分批式运转并省略了沉淀槽13的情况的系统图。

此情况下，为了维持微小动物的个体数量，优选在第二生物处理槽12中设置固定床载体。此情况下，必须在低于第二生物处理槽12的最低水位的位置设置固定床载体。

实施例

以下针对实施例、比较例及参考例作说明。

[实施例1]

在容量为10l的原水调整兼第一生物处理槽11(无载体)中，以食品类排水(codcr＝2100mg/l、bod＝1200mg/l、ss＝0mg/l)作为原水，通过图1的装置进行处理。进行的运转如下：以6小时、32ml/min(＝瞬时的最大流量)向原水调整兼第一生物处理槽11中通入原水，然后停止通水6小时，反复进行每6小时的原水通入和停止通水(1天的处理水量23l/天)。

将来自原水调整兼第一生物处理槽11的第一生物处理水以在3小时之中有2.25小时以22ml/min输送至第二生物处理槽12(容量10l，无载体)12这样的间歇输送方式导入第二生物处理槽12。

原水调整兼第一生物处理槽11在最高水位(满水时：10l)时的瞬时hrt为5.2小时，并且最低水位(满水时的40％：4l)时的瞬时hrt为2.1小时，平均hrt为10.4小时。原水调整兼第一生物处理槽11的bod容积负荷为2.76kg/m³/d，瞬间最大bod容积负荷在5.5～13.8kg/m³/d的范围变化。

ph调节成7。在原水调整兼第一生物处理槽11中添加尿素、磷酸作为营养源(n、p源)。

将此时的原水调整兼第一生物处理槽内的水量(l)与第一生物处理水的codcr(mg/l)的随时间的变化表示于图5。

由图5明显地可知，原水调整兼第一生物处理槽内的水量会在满水时的100％～40％之间变化，第一生物处理水的codcr去除率也会在50～84％(codcr约1000～330mg/l)变化，而平均去除率为75％，能够将有机物有效率地转换为分散菌。

第二生物处理水的ss为30mg/l以下，并且与从第二生物处理槽抽出的剩余污泥部分合计的污泥转换率为0.1kg-ss/kg-codcr。

[比较例1]

将原水调整兼第一生物处理槽的最低水位定为满水时的20％，除此之外，进行与实施例1同样的运转。其结果是，水位最低时的瞬时hrt为1.02小时，在此期间，分散菌从原水调整兼第一生物处理槽流出，codcr去除率为10～54％，平均为30％。在原水调整兼第一生物处理槽中产生了分散菌，然而向第二生物处理槽流入的codcr增加，在图1的装置中，因为丝状细菌造成的膨胀，在沉淀池发生了污泥溢流。另外，污泥转换率为0.24kg-ss/kg-codcr。

[实施例2]

将原水调整兼第一生物处理槽的最低水位定为满水时的50％，通水时的原水流量定为37ml/min(1天的处理水量26.6l/天)，除此之外，进行与实施例1同样的运转。其结果，瞬时hrt为2.25～4.5小时，而平均hrt为9小时，在此期间，分散菌得到稳定地维持，codcr去除率在37～70％变化，平均为57％，得到了良好的处理水质。另外，虽然向第二生物处理槽流入的codcr增加，但是与实施例1相比，污泥产生量的增加停在30％左右。

[实施例3、比较例2]

将原水调整兼第一生物处理槽的槽容积与水量变化以及随之发生的瞬时hrt的变化定为如表1所示，除此之外，以与实施例1同样的条件进行运转。

将其结果与实施例1及比较例1的结果一起示于表1。

[实施例4]

将作为固定床载体且长度10cm×宽度6.5cm×厚度0.8cm的板状软质聚氨酯泡沫制载体(1片)，以板面方向成为铅直方向的方式，将载体的上部及下部固定在第二生物处理槽内，除此之外，进行与实施例1同样的运转。其结果，平均codcr去除率为90％，污泥转换率为0.08kg-ss/kg-codcr。

由表1可知，依据本发明，在有机排水的两段生物处理中，通过使原水调整槽具备第一生物处理槽的功能，能够省略第一生物处理槽实现排水处理设备整体的容积削减，实现排水处理设备整体的小容量、小型化，在此基础上，还能够有效率地进行生物处理。

使用特定实施方式详细说明了本发明，然而对于本领域技术人员来说，其很清楚在不脱离本发明的意图与范围之内可进行各种变更。

本申请是基于2016年9月23日所提出的日本特许出愿2016-185517，将其全体内容援用至此。