除去在待处理水内包含的氮的水处理装置及其方法与流程

本发明涉及除去在待处理水内包含的氮的水处理装置以及利用该装置的水处理方法(watertreatmentapparatusforremovingnitrogenintreatedwaterandwatertreatmentmethodusingthesame)，涉及能够事前除去有机物及磷，并通过厌氧工艺有效地除去氮，有效地除去通过厌氧工艺也未被除去的氮化合物(硝酸根，亚硝酸根，氨根等)的水处理装置以及利用该装置的水处理方法。

另外，涉及能够通过事前除去有机物及磷来通过厌氧工艺有效地除去氮的水处理装置以及利用该装置的水处理方法。

背景技术：

水质污染的原因有诸如有机物、氮及磷的无机物等。氮作为营养盐类之一，成为通过引起富营养化和赤潮来促进有害浮游生物的产生及化学需氧量的增加的原因，并且有机物减少水系的溶解氧量等，因此需要除去。

作为处理含有这样的各种污染物质的废水的方法，正在利用水中微生物的新陈代谢作用。

通常的废水处理方法大多数采用在反应槽内利用好氧微生物来分解废水中的有机物进行处理的方式。但是，如上所述的通常的废水处理方法存在用于向反应槽内供给空气的曝气器或鼓风机的运行所需的耗电量多的缺点。已知我国(韩国)的情况是下水处理场整体的耗电量的约40％左右消耗在鼓风机的运行中。另外，废水中的氮通常是通过硝化/脱氮(异养脱氮)工艺(例如mle、a2o工艺等)除去。

但是，在通过通常的硝化/脱氮工艺除去氮时存在如下问题，即，为了将氨利用硝酸盐进行硝化需要供给大量的空气，并且在脱氮时需要有机物而需要另行添加有机物，而且产生大量的污泥而费用增加。

为了解决上述问题而提出的氮除去工艺就是厌氧(anammox)工艺。该工艺通过使氨和亚硝酸盐进行反应而生成氮气来除去氮，能够减少将氨进行氧化所需的功耗，并且不需要添加有机物，而且与通常的硝化/脱氮工艺相比能够实现污泥产生量的减少而非常具有经济性。

通常，在sbr工艺方法中厌氧工艺在同一个反应槽内进行氮除去工艺。但是，在sbr工艺方法中，因通过时间分配运行的运行特性以及通过硝化及反硝化来除去的氮除去特性而存在反应槽排出率与氮除去率成反比的缺点，因此在现实中sbr反应槽的氮除去效率的提高受到限制。

另外，在厌氧工艺之前不出去有机物或磷等的物质的情况下，还存在厌氧工艺的效率下降的问题。

因此，需要开发能够提高氮的除去效率的技术。

专利文献1：韩国公开专利公报第10-2017-0085886号

技术实现要素：

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明的目的在于提供一种能够事前除去有机物及磷，并通过厌氧工艺有效地除去氮，并且能够有效地除去在厌氧工艺中也未被除去的氮化合物(硝酸根，亚硝酸根，氨根等)的水处理装置以及利用该水处理装置的水处理方法。

这样的本发明的目的之外的其他目的及优点将通过后述的发明的详细的说明及实施例显而易见。

为了达到如上所述的目的的本发明的一实施方式的水处理装置包括：脱氮反应槽，除去在被供给的待处理水内含有的氮；磷处理槽，位于脱氮反应槽的后端，除去在待处理水内含有的磷(p)；厌氧反应槽，位于磷处理槽的后端，除去在待处理水内含有的氮；部分亚硝化槽，位于厌氧反应槽后端，将在厌氧反应槽内未被处理的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)；以及沉淀槽，位于部分亚硝化槽后端，沉淀包含在从部分亚硝化槽被供给的待处理水内的污泥，并通过待处理水排出管排出待处理水。

上述脱氮反应槽可包括：膜(membrane)，沉浸于向内部流入的待处理水；以及往复装置，与膜(membrane)连接而使膜往复运动。此时，往复装置可包括：滑动框架，与膜连接；以及转子，经由轴与滑动框架连接。

上述磷处理槽可利用镁离子除去在待处理水内包含的磷。

在上述厌氧反应槽的内部可容纳厌氧微生物(annamoxbacteria)，此时，厌氧微生物可以是从由待定库氏菌(candidatuskuenenia)、待定布罗卡德氏菌(candidatusbrocadia)、待定厌氧氨氧化球菌(candidatusanammoxoglobus)、待定杰特氏菌(candidatusjettenia)以及待定阶梯烷菌(candidatusscalindua)构成的组中选择的至少任一种，厌氧微生物装载保持在蜂窝状的介质(media)而被容纳。

在上述部分亚硝化槽的内部可容纳好氧的氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)，氨氧化细菌可以是亚硝酸菌属(nitrosomonas)或亚硝化球菌属(nitrosococcus)，氨氧化细菌可装载保持在蜂窝状的介质(media)而被容纳。

另外，还包括与待处理水排出管的规定的位置以及脱氮反应槽连接的第一输送管，从沉淀槽排出的待处理水的一部分可通过第一输送管被输送到脱氮反应槽而被除去硝酸根(no3^-：nitrate)。

另外，优选地，还包括与待处理水排出管的规定的位置以及厌氧反应槽连接的第二输送管，从沉淀槽排出的待处理水的一部分可通过第二输送管被输送到厌氧反应槽而被除去亚硝酸根(no2^-：nitrite)。

另外，优选地，还包括与沉淀槽的下部以及部分亚硝化槽连接的第三输送管，从沉淀槽排出的污泥的一部分可通过第三输送管被输送到部分亚硝化槽。

另外，作为根据本发明的另一实施方式，可举出利用上述的水处理装置的水处理方法，该水处理方法可包括：第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的氮；第2步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；第3步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮；以及第4步骤，将在厌氧反应过程中未反应的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)。

第1步骤可通过使沉浸于待处理水的膜(membrane)进行往复运动来除去在待处理水内包含的氮，第2步骤可利用镁离子除去在待处理水内包含的磷(p)。

另外，作为本发明的又一实施方式的水处理方法可包括：第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的氮；第2步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；第3步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮；第4步骤，将在厌氧反应过程中未反应的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)；以及第5－1步骤，通过将完成了第4步骤工艺的待处理水的一部分向脱氮反应槽输送来除去硝酸根(no3^-：nitrate)。

并且，作为另一变形实施方式可举出一种水处理方法，该水处理方法可包括：第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的氮；第2步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；第3步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮；第4步骤，将在厌氧反应过程中未反应的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)；以及第5－2步骤，通过将完成了第4步骤工艺的待处理水的一部分向厌氧反应槽输送来除去亚硝酸根(no2^-：nitrite)。

作为又一实施方式可举出一种水处理方法，该水处理方法包括：第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的氮；第2步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；第3步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮；第4步骤，将在厌氧反应过程中未反应的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)；以及第5－3步骤，将完成了第4步骤工艺的污泥的一部分输送到部分亚硝化槽。

作为追加的实施方式，可举出一种水处理装置，该水处理装置可包括：快速絮凝沉淀槽，除去在被供给的待处理水内含有的悬浮固形物(ss：suspendedsolid)以及可溶性cod；脱氮反应槽，位于快速絮凝沉淀槽的后端，除去在待处理水内含有的氮；磷处理槽，位于脱氮反应槽的后端，除去在待处理水内含有的磷(p)；以及厌氧反应槽，位于磷处理槽的后端，除去在待处理水内含有的氮。

上述快速絮凝沉淀槽可包括：漏斗，被供给待处理水；孔管，配置于漏斗的下部，包括多个空洞，在待处理水中包含的碎片通过该孔管而沉淀为污泥；以及污泥排出口，通过孔管沉淀的污泥被排出到漏斗的外部。

此时，优选地，孔管可配置有多个，并且上下配置，位于上部的孔管的直径比位于下部的孔管的直径长。

另外，在上述快速絮凝沉淀槽可配置有挡板，该挡板从漏斗的内侧面隔开预定的距离，将在待处理水中包含的碎片的流动向漏斗的下侧引导，在漏斗的内侧面和挡板之间可配置有导板，该导板使碎片的流动分散来防止污泥的再上浮，并且可配置有弯板，该弯板位于孔管的上部，用于防止被沉淀的污泥的上浮。

脱氮反应槽可包括：膜(membrane)，沉浸于向内部流入的待处理水；以及往复装置，与膜(membrane)连接而使膜往复运动。

此时，往复装置可包括：滑动框架，与膜连接；以及转子，经由轴与滑动框架连接。

厌氧反应槽可包括：腔室，配置有被供给待处理水的待处理水供给管，在内部可容纳氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)以及厌氧微生物(annamoxbacteria)；第一控制部，测定包含在被供给并容纳于腔室内部的待处理水内的氮化合物的浓度；以及第二控制部，控制待处理水的供给流量，以使包含在被供给并容纳于腔室内部的待处理水内的氨根(nh4⁺)的浓度保持在规定的范围。

第一控制部可包括：第一测定部，测定氨根(nh4⁺)的浓度；第二测定部，测定亚硝酸根(no2^-：nitrite)的浓度；以及第三测定部，测定硝酸根(no3^-：nitrate)的浓度。第一测定部可包括第一计算部，该第一计算部通过测定单位时间内的氨根(nh4⁺)的浓度变化来计算氨根(nh4⁺)的减少量，第二测定部可包括第二计算部，该第二计算部通过测定单位时间内的亚硝酸根(no2^-：nitrite)的浓度变化来计算亚硝酸根(no2^-：nitrite)的生成量，第三测定部可包括第三计算部，该第三计算部通过测定单位时间内的硝酸根(no3^-：nitrate)的浓度变化来计算硝酸根(no3^-：nitrate)的生成量。

第二控制部可基于通过下述的公式1计算得到的值，控制待处理水的供给流量。

公式1：

优选地，在通过上述公式1计算得到的值在0.7以上的情况下，可控制待处理水的流量，以使腔室内的氨根(nh4⁺)的浓度保持在50～100mg/l，在通过上述公式1计算得到的值小于0.7的情况下，可控制待处理水的流量，以使腔室内的氨根(nh4⁺)的浓度保持在100～250mg/l。

上述水处理装置还可包括将从厌氧反应槽排出的待处理水的一部分向脱氮反应槽输送的输送管。

本发明包括利用这样的水处理装置的水处理方法，该水处理方法包括：第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的悬浮固形物(ss：suspendedsolid)以及可溶性cod；第2步骤，除去在待处理水内含有的氮；第3步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；以及第4步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮。

优选地，还可包括将完成第4步骤而被排出的待处理水的一部分向脱氮反应槽输送的第5步骤。

本发明可包括：脱氮反应槽，除去在被供给的待处理水内含有的氮；磷处理槽，位于脱氮反应槽的后端，除去在待处理水内含有的磷(p)；以及厌氧反应槽，位于磷处理槽的后端，除去在待处理水内含有的氮。

根据本发明的水处理装置可包括：部分亚硝化槽，位于上述厌氧反应槽后端，将在厌氧反应槽内未被处理的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)；以及沉淀槽，位于部分亚硝化槽后端，沉淀包含在从部分亚硝化槽被供给的待处理水内的污泥，并通过待处理水排出管排出待处理水。

上述脱氮反应槽可包括：膜(membrane)，沉浸于向内部流入的待处理水；以及往复装置，与膜(membrane)连接而使膜往复运动。

在上述磷处理槽内，可利用镁离子除去在待处理水内包含的磷。

在上述厌氧反应槽可容纳从由待定库氏菌(candidatuskuenenia)、待定布罗卡德氏菌(candidatusbrocadia)、待定厌氧氨氧化球菌(candidatusanammoxoglobus)、待定杰特氏菌(candidatusjettenia)以及待定阶梯烷菌(candidatusscalindua)构成的组中选择的至少任一种以上的厌氧微生物(annamoxbacteria)。

优选地，可在上述部分亚硝化槽的内部容纳好氧的氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)。

还可包括与上述待处理水排出管的规定的位置以及脱氮反应槽连接的第一输送管，从沉淀槽排出的待处理水的一部分通过上述第一输送管被输送到脱氮反应槽而除去硝酸根(no3^-：nitrate)。

另外，可包括与上述待处理水排出管的规定的位置以及厌氧反应槽连接的第二输送管，从沉淀槽排出的待处理水的一部分通过上述第二输送管被输送到厌氧反应槽而除去亚硝酸根(no2^-：nitrite)。

根据本发明的水处理装置还可包括与沉淀槽的下部以及部分亚硝化槽连接的第三输送管，从沉淀槽排出的污泥的一部分通过上述第三输送管被输送到部分亚硝化槽。

另外，在上述脱氮反应槽之前，还可包括除去在待处理水内含有的悬浮固形物(ss：suspendedsolid)以及可溶性cod的快速絮凝沉淀槽。

上述快速絮凝沉淀槽可包括：挡板，从漏斗的内侧面隔开预定的距离，将在待处理水中包含的碎片的流动向漏斗的下侧引导；导板，配置在漏斗的内侧面和挡板之间，使碎片的流动分散来防止污泥的再上浮；以及弯板，位于孔管的上部，用于防止被沉淀的污泥的上浮。

上述厌氧反应槽可包括：腔室，配置有被供给待处理水的待处理水供给管，在内部容纳氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)以及厌氧微生物(annamoxbacteria)；第一控制部，测定包含在被供给并容纳于腔室内部的待处理水内的氮化合物的浓度；以及第二控制部，控制待处理水的供给流量，以使包含在被供给并容纳于腔室内部的待处理水内的氨根(nh4⁺)的浓度保持在规定的范围。

上述第一控制部可包括：第一测定部，测定氨根(nh4⁺)的浓度；第二测定部，测定亚硝酸根(no2^-：nitrite)的浓度；以及第三测定部，测定硝酸根(no3^-：nitrate)的浓度。

上述第一测定部可包括第一计算部，该第一计算部通过测定单位时间内的氨根(nh4⁺)的浓度变化来计算氨根(nh4⁺)的减少量，上述第二测定部可包括第二计算部，该第二计算部通过测定单位时间内的亚硝酸根(no2^-：nitrite)的浓度变化来计算亚硝酸根(no2^-：nitrite)的生成量，上述第三测定部可包括第三计算部，该第三计算部通过测定单位时间内的硝酸根(no3^-：nitrate)的浓度变化来计算硝酸根(no3^-：nitrate)的生成量。

优选地，上述第二控制部基于通过下述的公式1计算得到的值，控制待处理水的供给流量，可在通过公式1计算得到的值在0.7以上的情况下，控制待处理水的流量，以使腔室内的氨根(nh4⁺)的浓度保持在50～100mg/l，可在通过公式1计算得到的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量，以使腔室内的氨根(nh4⁺)的浓度保持在100～250mg/l。

公式1：

作为本发明的又一实施方式可举出一种利用水处理装置的水处理方法，该水处理方法包括：第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的氮；第2步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；第3步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮；以及第4步骤，将在厌氧反应过程中未反应的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)。

可通过输送完成了上述第4步骤工艺的待处理水的一部分来使该一部分完成上述第1步骤，由此除去硝酸根(no3^-：nitrate)。

或者，可输送完成了上述第4步骤工艺的待处理水的一部分来使该一部分完成上述第3步骤，由此除去亚硝酸根(no2^-：nitrite)。

可通过输送完成了上述第4步骤工艺的待处理水的一部分来使该一部分再次完成第4步骤，在上述第1步骤之前，还可包括除去在被供给的待处理水内含有的悬浮固形物(ss：suspendedsolid)以及可溶性cod的步骤。

根据本发明，能够稳定地进行厌氧工艺来提高氮除去效率的效果。

具体地，具有如下效果，即：能够通过在厌氧反应槽的前端除去在待处理水内包含的高浓度的悬浮物质、cod、磷等，并稳定地进行厌氧工艺，由此提高氮除去效果。

另外，具有如下效果，即：通过在厌氧反应槽的后端另行设置部分亚硝化槽，能够除去未反应氨根，并且通过将通过了部分亚硝化槽的待处理水的一部分向脱氮反应槽以及厌氧反应槽输送，功能除去硝酸根以及亚硝酸根。

但是，本发明的效果并不限定于以上提及的效果，本领域技术人员可通过下面的记载明确理解未提及的其他效果。

附图说明

图1是概略地示出根据本发明的一实施例的水处理装置的图。

图2是概略地示出根据一个例子的脱氮反应槽的图。

图3是概略地示出根据一个例子的往复装置的图。

图4是具体地示出根据一个例子的往复装置的图。

图5是概略地示出根据本发明的一实施例的水处理装置的图。

图6是概略地示出根据本发明的一实施例的水处理装置的图。

图7是概略地示出根据本发明的一实施例的水处理装置的图。

图8是概略地示出根据本发明的一实施例的水处理装置的图。

图9是概略地示出根据本发明的另一实施例的水处理装置的图。

图10是概略地示出本发明所使用的快速絮凝沉淀槽的图。

图11及图12是概略地示出本发明中所使用的孔管的图。

图13是概略地示出根据本发明的又一实施例的厌氧反应槽的图。

图14是概略地示出根据本发明的第一控制部的图。

附图标记的说明：

1：水处理装置；100：脱氮反应槽；110：膜(membrane)；120：往复装置；121：滑动框架；122：轴；123：转子；124：滑轨；125：直线轴承；127：缓冲器；128：滑轮；129：带；130：低速马达；200:磷处理槽；300：厌氧反应槽；310：腔室；320：第一控制部；321：第一测定部；322：第二测定部；323：第三测定部；330：第二控制部；400：部分亚硝化槽；500：沉淀槽；600：第一输送管；700：第二输送管；800：第三输送管；1000：快速絮凝沉淀槽；1010：碎片；1020：污泥；1030：除去了碎片的待处理水；1100：漏斗；1110、1120：漏斗的内侧面；1130、1140：挡板；1150、1160：导板；1170、1180：倾斜板；1190：弯板；1200、1210：孔管；1220：孔；1300：污泥排出口。

具体实施方式

在下文中通过本发明的优选实施例进行详细说明之前，先声明本说明书以及权利要求书中使用的用语或单词并非被限定地解释为通常含义或者辞典中的含义，应按照与本发明的技术构思相符的含义和概念来解释。

在本说明书全文中，在指某一部分“包括”某一构成要素时，只要没有特别相反的记载，便是指还可以包括另一构成要素，而非将另一构成要素除外。

另外，只要没有另行定义，则在本说明书中使用的所有技术用语以及科学用语具有与被本发明所属的技术领域的技术人员通常所理解的含义相同的含义，在相互矛盾时，则应优先选择将定义包括在内的本说明书中的描述。

下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。这些实施例只是为了更具体地说明本发明而示例性示出的，对本领域技术人员而言，本发明的范围不被这些实施例所限定是显而易见的。

图1是概略地示出根据本发明的一实施例的水处理装置1的图。参照图1进行说明则根据本发明的一实施例的水处理装置1包括：脱氮反应槽100，除去在被供给的待处理水内含有的氮；磷处理槽200,位于脱氮反应槽100的后端，除去在待处理水内含有的磷(p)；厌氧反应槽300，位于磷处理槽200的后端，除去在待处理水内含有的氮；位于厌氧反应槽300的后端，部分亚硝化槽400，将在厌氧反应槽300中未被处理的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)；以及沉淀槽500，位于部分亚硝化槽400的后端，使从部分亚硝化槽400被供给的在待处理水内包含的污泥沉淀，通过待处理水排出管排出待处理水。本发明具有通过稳定地进行厌氧工艺来能够提高氮除去效率的效果。

具体地，具有能够通过在厌氧反应槽300的前端除去在待处理水内包含的高浓度的悬浮物质、cod、磷等来稳定地进行厌氧工艺，由此提高氮除去效果的效果。另外，还具有通过在厌氧反应槽300的后端另行设置部分亚硝化槽400来能够除去未反应氨根，并且通过将通过了部分亚硝化槽400的待处理水的一部分向脱氮反应槽100以及厌氧反应槽300输送来能够除去硝酸根以及亚硝酸根的效果。

图2是概略地示出根据一个例子的脱氮反应槽100图，参照该图进行说明则脱氮反应槽100作为无氧槽包括：向内部流入的沉浸于待处理水的膜(membrane)110以及与膜(membrane)110连接而使膜110进行往复运动的往复装置120。

膜(membrane)110用作用于完全固/液分离的物理屏障的膜，可以是低压精密过滤(mf)膜或超滤(uf)膜。膜110与往复装置120相互机械连接。

图3以及图4是分别示出往复装置120的图，参照该图进行说明则往复装置120用于使膜110往复，往复装置120即可使用将旋转运动转换为往复运动的机械装置。

膜110可连接于滑动框架121，转子123经由轴122与滑动框架121连接。将转子123的旋转运动转换为滑动框架121的旋转运动。往复的频度可取决于转子123旋转的速度。

更具体地，通过经由带129与滑轮128连接的低速马达130及轴122来将旋转运动转换为滑动框架121的往复运动。因往复运动产生的冲击负荷可通过滑动框架121和轴122之间的缓冲器127被减少。滑动框架121可沿伴随直线轴承125及轴支撑件的滑轨124改变。

磷处理槽200位于脱氮反应槽100的后端，除去在待处理水在内部含有的磷(p)。此时，能够使用已知的各种药物等，优选地，可将镁离子投入待处理水中来除去在待处理水内含有的磷。

厌氧反应槽300位于磷处理槽200的后端，可通过在内部容纳厌氧微生物，来通过厌氧反应除去待处理水内的氮。

厌氧(anammox)作为厌氧氨氧化(anaerobicammoniumoxidation)的缩写，意味着利用氮进行代谢的微生物种或者利用该微生物种的工艺，作为将氮化合物最终还原为氮气来排放的技术，最近在下水处理领域受到关注。

厌氧工艺如下面的化学公式1那样，首先，由氨氧化细菌将氨根中的一半进行氧化来生成亚硝酸根(no2^-：nitrite)。

化学公式1：

2nh4⁺+3o2→2ho2^-+4h⁺+2h2o。

接着，如下面的化学公式2那样，由厌氧细菌(厌氧微生物)使氨根与亚硝酸根进行反应来产生氮，由此除去氮化合物。此时，氨根与亚硝酸盐以约1:1的摩尔比进行反应。

化学公式2：

1.0nh4⁺+1.32no2^-+0.66hco3^-+0.13h⁺→1.02n2+0.26no3^-+0.66ch2o0.5n0.15+2.03h2o。

在厌氧反应槽300容纳的厌氧微生物可以是从由待定库氏菌(candidatuskuenenia)、待定布罗卡德氏菌(candidatusbrocadia)、待定厌氧氨氧化球菌(candidatusanammoxoglobus)、待定杰特氏菌(candidatusjettenia)以及待定阶梯烷菌(candidatusscalindua)构成的组中选择的至少任一种。厌氧微生物装载保持在蜂窝状的介质(media)而容纳于厌氧反应槽300内。

部分亚硝化槽400位于厌氧反应槽300的后端，通过在内部容纳好氧的氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)来将在厌氧反应槽300中未被处理的氨根(nh4+)转换为亚硝酸根(no2-：nitrite)。

此时，氨氧化细菌可以是亚硝酸菌属(nitrosomonas)或亚硝化球菌属(nitrosococcus)，装载保持在蜂窝状的介质(media)而容纳于部分亚硝化槽400内。

沉淀槽500位于部分亚硝化槽400的后端，使包含在从部分亚硝化槽400被供给的待处理水内的污泥沉淀，并通过待处理水排出管排出待处理水。

图5是概略地示出根据本发明的一实施例的水处理装置1的图。参照图5进行说明则根据本发明的一实施例的水处理装置1还包括与待处理水排出管的规定的位置以及脱氮反应槽100连接的第一输送管600，可通过第一输送管600将从沉淀槽500排出的待处理水的一部分向脱氮反应槽100输送来除去硝酸根(no3^-：nitrate)。

即，将要通过沉淀槽500的待处理水通过厌氧工艺以及部分亚硝化工艺而几乎会完全耗尽内部的氨根(nh4⁺)。但是，作为厌氧工艺的副产物，会生成硝酸根(no3^-：nitrate)等，因此需要除去硝酸根(no3^-：nitrate)。因此，在通过第一输送管600将待处理水向脱氮反应槽100输送的情况下，具有能够除去在待处理水内包含的硝酸根(no3^-：nitrate)的效果。

图6是概略地示出根据本发明的一实施例的水处理装置1的图。参照图6进行说明则根据本发明的一实施例的水处理装置1还包括与待处理水排出管的规定的位置以及厌氧反应槽300连接的第二输送管700，可通过第二输送管700将从沉淀槽500排出的待处理水的一部分向厌氧反应槽300输送来除去亚硝酸根(no2^-：nitrite)。

即，将要通过沉淀槽500的待处理水通过厌氧工艺以及部分亚硝化工艺而几乎会完全耗尽内部的内部氨根(nh4⁺)以及亚硝酸根(no2^-：nitrite)。但是，因微生物的活性度和氨根以及亚硝酸根的含量的差异而会残留未被处理的亚硝酸根(no2^-：nitrite)。因此，在通过第二输送管700将待处理水向厌氧反应槽300输送的情况下，具有能够使在待处理水内包含的亚硝酸根与氨根进行厌氧反应来以氮除去的效果。

图7是概略地示出根据本发明的一实施例的水处理装置1的图。参照图7进行说明则根据本发明的一实施例的水处理装置1还包括与沉淀槽500的下部以及部分亚硝化槽400连接的第三输送管800，可通过第三输送管800将从沉淀槽500排出的污泥的一部分向部分亚硝化槽400输送来回收好氧的氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)。

图8是概略地示出根据本发明的一实施例的水处理装置1的图。参照图8进行说明则根据本发明的一实施例的水处理装置1可都包括上述的第一输送管600、第二输送管700以及第三输送管800。

即，将要通过沉淀槽500的待处理水内存在通过厌氧工艺作为副产物生成的硝酸根(no3^-：nitrate)、未参与厌氧工艺的亚硝酸根(no2^-：nitrite)等，通过将其分别向脱氮反应槽100和厌氧反应槽300输送来除去硝酸根(no3^-：nitrate)及亚硝酸根(no2^-：nitrite)。另外，还可将从沉淀槽500排出的污泥的一部分通过第三输送管800向部分亚硝化槽400输送来回收氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)。

接着，说明利用水处理装置1的水处理方法。在说明中省略重复部分的说明。

根据本发明的一实施例的水处理方法作为利用上述的水处理装置(参照图1)的水处理方法包括：第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的氮；第2步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；第3步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮；以及第4步骤，将在厌氧反应过程中未反应的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)。本发明具有通过稳定地进行厌氧工艺来能够提高氮除去效率的效果。具体地，具有通过在厌氧反应槽300的前端除去在待处理水内包含的高浓度的悬浮物质、cod、磷等来稳定地进行厌氧工艺，由此能够提高氮除去效果的效果。

上述第1步骤作为在无氧槽内执行的步骤，可通过使沉浸于待处理水的膜(membrane)110进行往复运动来除去在待处理水内包含的氮、有机物等。在第1步骤中执行了脱氮反应的待处理水向磷除去槽移动。

第2步骤作为在磷除去槽内执行的步骤，可通过已知的各种方法除去磷，但优选地利用镁离子除去在待处理水内包含的磷(p)。在第2步骤中除去了磷的待处理水向厌氧反应槽300移动。

第3步骤作为在厌氧反应槽300内执行厌氧反应的步骤，通过使在待处理水内包含的氨根(nh4⁺)与亚硝酸根(no2^-：nitrite)进行反应来生成氮之后除去。在第3步骤中除去了氮的待处理水向部分亚硝化槽400移动。

第4步骤将未参与厌氧反应的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)。通过了部分亚硝化槽400的待处理水一边在沉淀槽500内停留一边使污泥沉淀，并通过待处理水排出管排出。

根据本发明的一实施例的水处理方法作为利用上述的水处理装置(参照图5)的水处理方法包括，第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的氮；第2步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；第3步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮；第4步骤，将在厌氧反应过程中未反应的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)；以及第5－1步骤，通过将完成了第4步骤的待处理水的一部分向通过脱氮反应槽100执行的上述第1步骤输送来除去硝酸根(no3^-：nitrate)。

即，到第4步骤为止以与上述的水处理方法相同的过程执行，但完成第4步骤工艺之后，可通过将待处理水的一部分通过第一输送管600向脱氮反应槽100输送来除去硝酸根(no3^-：nitrate)。将要通过沉淀槽500的待处理水通过厌氧工艺以及部分亚硝化工艺而几乎会完全耗尽内部的氨根(nh4⁺)。但是，作为厌氧工艺的副产物，会产生硝酸根(no3^-：nitrate)等，因此需要除去硝酸根(no3^-：nitrate)。因此，在通过第一输送管600将待处理水向脱氮反应槽100输送的情况下，具有能够除去在待处理水内包含的硝酸根(no3^-：nitrate)的效果。

根据本发明的一实施例的水处理方法作为利用上述的水处理装置(参照图6)的水处理方法包括：第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的氮；第2步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；第3步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮；第4步骤，将在厌氧反应过程中未反应的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)；以及第5－2步骤，通过将完成了第4步骤工艺的待处理水的一部分向通过厌氧反应槽300执行的第3步骤输送来除去亚硝酸根(no2^-：nitrite)。

即，到第4步骤为止以与上述的水处理方法相同的过程执行，但在完成工艺之后，可通过将待处理水的一部分通过第二输送管700向厌氧反应槽300输送来除去亚硝酸根(no2^-：nitrite)。将要通过沉淀槽500的待处理水通过厌氧工艺以及部分亚硝化工艺而几乎会完全耗尽内部的氨根(nh4⁺)以及亚硝酸根(no2^-：nitrite)。但是，但因微生物的活性度和氨根以及亚硝酸根的含量的差异而会残留未被处理的亚硝酸根(no2^-：nitrite)。因此，在通过第二输送管700将待处理水向厌氧反应槽300输送的情况下，具有能够通过使在待处理水内包含的亚硝酸根与氨根进行厌氧反应来以氮除去的效果。

根据本发明的一实施例的水处理方法作为利用上述的水处理装置(参照图7)的水处理方法包括：第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的氮；第2步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；第3步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮；第4步骤，将在厌氧反应过程中未反应的氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)；以及第5－3步骤，通过将完成了第4步骤工艺的污泥的一部分向通过部分亚硝化槽400执行的上述第4步骤。

即，到第4步骤为止以与上述的水处理方法相同的过程执行，但在完成第4步骤工艺之后，可通过将沉淀的污泥的一部分向部分亚硝化槽400输送来回收好氧的氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)。

另外，根据本发明的水处理方法如图8所示的水处理装置1那样，可都包括前面说明的第5－1步骤、第5－2步骤以及第5－3步骤来执行。即，可将通过了部分亚硝化槽400的待处理水的一部分向脱氮反应槽100以及厌氧反应槽300输送来除去硝酸根以及亚硝酸根，还可将污泥向部分亚硝化槽400输送来回收aob。

图9概率地示出了根据本发明的另一变形实施例的水处理装置1。参照图9进行说明则根据本发明的一实施例的水处理装置1可包括：快速絮凝沉淀槽1000，除去在被供给的待处理水内含有的悬浮固形物(ss：suspendedsolid)以及可溶性cod；脱氮反应槽100,位于快速絮凝沉淀槽1000的后端，除去在待处理水内含有的氮；磷处理槽200,位于脱氮反应槽100的后端，除去在待处理水内含有的磷(p)；以及厌氧反应槽300，位于磷处理槽200的后端，除去在待处理水内含有的氮。

由此通过在厌氧工艺之前除去有机物、磷等，具有能够稳定地进行厌氧工艺，从而提高氮除去效果的效果。

快速絮凝沉淀槽1000作为除去在被供给的待处理水内含有的悬浮固形物(ss：suspendedsolid)以及可溶性cod的槽可包括，漏斗1100，被供给待处理水；孔管1200、1210，配置于漏斗1100的下部，包含多个孔1220(洞)，在待处理水中包含的碎片通过该孔管而沉淀为污泥；以及污泥排出口1300，将通过孔管1200、1210而沉淀的污泥向漏斗1100的外部排出。

图10是概略地示出根据这样的变形实施例的快速絮凝沉淀槽1000图，参照该图进行说明则漏斗1100作为被供给待处理水来容纳于内部的结构，漏斗1100的形状可构成为垂直截面为圆形或四角星的桶状的结构，水平截面可构成为锥形，但并不限定于此。可与漏斗1100的内侧面1110、1120隔开预定的距离来配置有挡板1130、1140(baffle)。向漏斗1100的内侧面1110、1120与挡板1130、1140之间供给包含碎片1010的待处理水时，包含碎片1010的流体因重力会向漏斗1100的下部移动。此时，碎片1010因被设置的挡板1130、1140被阻断向漏斗1100的上部或中心部分的移动，流动方向可沿内侧面1110、1120向下侧被稳定地引导，除去了碎片的待处理水可通过漏斗1100的上部被排出。

另外，在漏斗1100的内侧面1110、1120与挡板1130、1140之间可另行配置有导板1150、1160。通过分散包含碎片1010的流体的流动，可最小化被沉淀的污泥的再上浮。此时，并不特别限定导板1150、1160的个数，但例如可包含1～3个。

另外，在挡板1130、1140的末端还可另行配置有倾斜板1170、1180，以使碎片或污泥不向漏斗1100的上部上浮而稳定地流向圆形的孔管1200、1210一侧。在此，关于倾斜板1170、1180的倾斜方向，倾斜板1170、1180的另一末端可朝向漏斗1100的中央。

在漏斗1100的下部配置有圆形的孔管1200、1210，孔管1200、1210具有多个孔1220(洞)、可设置有1个以上。沿漏斗1100的内侧面1110、1120向下部被引导的碎片到达圆形的孔管1200、1210时，一边以快的速度通过孔(orifice)1220(洞)一边沉淀为污泥1020，由此可通过在漏斗1100的下部存在的污泥排出口1300排出。

具体地，通常可将在预定时间内流过预定的面积的量即流量以管的截面面积与流速的乘积表示，当碎片通过在圆形的孔管1200、1210形成的多个孔1220的洞时，流量相同但截面面积(孔面积)急剧减少，从而速度会非常增大。因此，碎片一边以非常快的速度通过孔1220的洞一边以污泥被沉淀并除去。

图11及图12是概略地示出根据一个例子的孔管1200、1210的图，参照该图说明孔管1200、1210则孔管1200、1210可以是1个或2个以上的多个，不特别限定其个数，可根据漏斗1100的规模或沉淀对象的原水量适当地选择，但例如优选地选择2～3个。

在圆形的孔管1200、1210为多个的情况下，各孔管1200、1210的直径可相同或不同，优选地可通过将直径不同的多个圆形孔管1200、1210以使直径沿从漏斗1100的上部向下侧的方向变小的方式配置，进一步提高污泥沉淀速度。但是，在本发明的说明书中称为上述圆形的孔管1200、1210的“直径”意味着经过圆环或筒状的圆形的孔管1200、1210的中心的弦的长度。

在孔管1200、1210的内部还可包括包含孔1220的分支管，此时，并不特别限定分支管的形状，但例如图11或图12所示那样，可采用在圆形的孔管1200、1210的内部以放射状交替排列的方式或者将圆形的孔管1200、1210的内部分割为3个部分的方式，但并不限定于此。

另外，在圆形的孔管1200、1210的上部可配置有用于防止被沉淀的污泥向漏斗1100的上部上浮的弯板1190，弯板1190的形状可以是截面结构为“l”字形状。

通过孔管1200、1210而以快的速度被沉淀在漏斗1100的下部的污泥可通过位于漏斗1100的下部的污泥排出口1300向漏斗1100的外部排出。可根据需要在污泥排出口1300连接污泥排出泵来进一步提高污泥排出速度。

图13是概略地示出根据又一实施方式的厌氧反应槽300的图。参照图13及图14进行更详细地说明则厌氧反应槽300可包括：腔室，被供给待处理水的待处理水供给管311，在内部容纳氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)以及厌氧微生物(annamoxbacteria)310；第一控制部320，测定在被供给并容纳于腔室310内部的待处理水内包含的氮化合物的浓度；以及第二控制部330，控制待处理水的供给流量，以使在被供给并容纳于腔室310内部的待处理水内包含的氨根(nh4⁺)的浓度保持在规定的范围。

在腔室310的一侧可配置有被流入待处理水的待处理水供给管311，并且在内部容纳氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)以及厌氧微生物(annamoxbacteria)。在这样的情况下，通过省略之前在图1中说明的部分亚硝化槽400，还存在能够以与图9相同的方运行的效果。

不特别限定腔室310的形状，如圆柱形状、四角柱形状等可根据水处理装置的结构进行各种设计。腔室310内容纳的好氧的氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)可使用亚硝酸菌属(nitrosomonas)或亚硝化球菌属(nitrosococcus)等，厌氧微生物可使用从由待定库氏菌(candidatuskuenenia)、待定布罗卡德氏菌(candidatusbrocadia)、待定厌氧氨氧化球菌(candidatusanammoxoglobus)、待定杰特氏菌(candidatusjettenia)以及待定阶梯烷菌(candidatusscalindua)构成的组中选择的至少任一种。

第一控制部320测定在被供给并容纳于腔室310内部的待处理水内包含的氮化合物的浓度。此时，氮化合物是指氨根(nh4⁺)、亚硝酸根(no2^-：nitrite)、硝酸根(no3^-：nitrate)以及包含这些的各种碱的方式，氮化合物的浓度可利用已知的各种传感器等。

如图14所示，第一控制部320可包括：第一测定部，测定氨根(nh4⁺)的浓度321；第二测定部，测定亚硝酸根(no2^-：nitrite)的浓度322；以及第三测定部，测定硝酸根(no3^-：nitrate)的浓度323。第一测定部321可包括第一计算部,该第一计算部通过测定单位时间内的氨根(nh4⁺)的浓度变化来计算氨根(nh4⁺)的减少量，第二测定部322可包括第二计算部，该第二计算部通过测定单位时间内的亚硝酸根(no2^-：nitrite)的浓度变化来计算亚硝酸根(no2^-：nitrite)的生成量，第三测定部323包括可第三计算部，该第三计算部通过测定单位时间内的硝酸根(no3^-：nitrate)的浓度变化来计算硝酸根(no3^-：nitrate)的生成量。

在好氧氨氧化细菌与厌氧微生物混合在一个反应槽的情况下，重要的是适当地控制微生物的活性度，但在以往的厌氧反应槽的情况下，简单地仅以氨根(nh4⁺)的减少量对比亚硝酸根(no2^-：nitrite)的生成量来调节工艺条件，由此发生了氮除去效率下降的问题。

为了解决该为题，第一控制部320利用第一测定部321、第二测定部32、2以及第三测定部323来测定包含硝酸根(no3^-：nitrate)的氮化合物的浓度变化，根据测定的多个氮化合物的浓度值，可通过第二控制部330控制向腔室310的内部流入的待处理水的供给量，由此提高氮除去效率。

第二控制部330与第一控制部320相互交换数据，并利用在第一控制部320中测定的多个氮化合物的浓度来控制待处理水的供给流量。

在厌氧反应槽300内氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)以及厌氧微生物(annamoxbacteria)的活性度不能始终均匀地保持，因此会产生氨根(nh4+)的除去量：亚硝酸根(no2-：nitrite)的生成量的比率不能保持约1:1的情况。

在腔室310内与氨氧化细菌(aob：ammoniumoxidizingbacteria)相比厌氧微生物(annamoxbacteria)的活性度更好时，aob将氨根(nh4⁺)转换为亚硝酸根(no2^-：nitrite)的同时厌氧微生物使氨根(nh4⁺)与亚硝酸根(no2^-：nitrite)进行反应而转换为氮气，因此在腔室310内几乎不产生亚硝酸根(no2^-：nitrite)的蓄积。此时需要沿增加氨根(nh4⁺)的方向控制运行，第二控制部330会通过控制与待处理水供给管311连接的泵、阀等来增加待处理水供给量。

通过以这样的方式控制工艺来在腔室410内提高氨根(nh4+)的浓度时，亚硝酸盐氧化细菌(nob：nitriteoxidizingbacteria)的活性度因1)高的游离氨(freeammonia)的浓度和2)高的碱度(alkalinity)的影响而受到抑制，因此可提高运行工艺的效率性来提高氮除去效果。

具体地，第二控制部330通过下述的公式1来控制待处理水的供给流量。

公式1：

即，在通过上述的公式1计算得到的值在0.7以上的情况下，控制待处理水的流量，已将腔室310内的氨根(nh4⁺)的浓度保持在50～100mg/l，在通过上述的公式1计算得到的值小于0.7的情况下，控制待处理水的流量，以将腔室310内的氨根(nh4⁺)的浓度保持在100～250mg/l。这样的基准数值可适用于流入氨根的浓度为600～1，000ppm的待处理水来进行水处理的工艺，是通过各种实验算出的。

另一方面，还可包括将从厌氧反应槽300排出的待处理水的一部分向脱氮反应槽100输送的输送管，可通过经由输送管将待处理水的一部分向脱氮反应槽100输送来除去作为因厌氧反应产生的副产物的硝酸根(no3^-：nitrate)，由此可提高能够除去氮的效果。

接着，说明利用上述的水处理装置净化待处理水的水处理方法。在说明该方法时对于在上述中重复的部分省略其说明。

根据本发明的一实施例的水处理方法作为利用上述的水处理装置的水处理方法可包括：第1步骤，除去在被供给的待处理水内含有的悬浮固形物(ss：suspendedsolid)以及可溶性cod；第2步骤，除去在待处理水内含有的氮；第3步骤，除去在待处理水内含有的磷(p)；以及第4步骤，通过厌氧反应除去在待处理水内含有的氮。本发明通过在厌氧工艺的前端除去有机物、磷等，能够稳定地保持厌氧工艺，由此提高氮除去效果。

第1步骤作为除去悬浮固形物(ss：suspendedsolid)以及可溶性cod的步骤，在快速沉淀反应槽执行。第2步骤作为一次性发生的脱氮反应，可利用通过往复装置进行往复运动的膜(membrane)除去在待处理水内包含的氮。第3步骤作为除去在待处理水内含有的磷(p)的步骤，可使用已知的多种方法，但优选地可向待处理水投入镁离子除去磷(p)。第4步骤作为通过厌氧反应二次性除去氮的步骤，可通过根据在腔室内含有的各氮化合物的浓度变化量来调节在待处理水内含有的氨根的浓度，由此提高氮除去效果。另外，在第4步骤之后还可包括将从厌氧反应槽排出的待处理水的一部分向脱氮反应槽输送的第5步骤。因厌氧反应而输出一部分硝酸根作为副产物，通过待处理水的输送步骤可在脱氮反应槽有效地除去硝酸根。

本发明并不限定于上述的特定实施例以及说明，在不脱离权利要求书中所要求的本发明的主旨的范围内，若为本领域技术人员则任何人都能进行多种变形实施，这样的变形使属于本发明的保护范围内。