厌氧性处理方法

专利名称：厌氧性处理方法
技术领域：
本发明涉及使含有机物的水进行甲烷发酵的厌氧性处理方法和厌氧性处理装置， 特别是涉及向保持颗粒污泥的反应槽内导入含有机物的水，进行厌氧性生物处理的厌氧性处理方法和装置。
背景技术：
作为含有机物的废液的厌氧性处理方法，已知有使用高密度下沉降性大的颗粒污泥进行高负荷高速度处理的UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket，上流式厌氧污泥床)法。UASB中，通过向保持以颗粒污泥形成的污泥床的反应槽内导入含有机物的水，形成上升流通液，使其与污泥床接触。该方法中，为了进行高负荷高速度的处理，在含有机物的水中含有消化速度慢的固体有机物时，将其分离，将消化速度高的溶解性有机物通过颗粒污泥进行厌氧性生物处理。作为将UASB法发展并能够进行更高负荷高速度处理的处理方法，已知有向高的反应槽内以更高流速通入含有机物的水，将污泥床以高展开率进行展开的 EGSB 法(Expanded Granule Sludge Blanket)。这样的UASB法、EGSB法，使用厌氧性微生物颗粒化后的颗粒污泥，使含有厌氧性微生物的污泥维持为颗粒(粒)状，使其增殖。使用颗粒污泥的生物处理法，与将微生物保持于载体中的固定床和流动床相比，能够获得高的污泥保持浓度，因此能够以高负荷进行运转。另外，颗粒污泥中微生物密度高，沉降性优异，因此容易进行固液分离。并且，将处于运转中的反应槽内的颗粒污泥作为剩余污泥取出，向新设的反应槽内投入，能够使新设的反应槽在短期间内启动，进行稳定的处理，作为最有效率的厌氧性处理方法被认识。使用颗粒污泥的UASB法等中，对含有机物的水进行稳定并且良好的处理的最大关键点在于，能够维持颗粒污泥，使其增殖。如果在反应槽内不能维持颗粒污泥、使其增殖， 则处理性能会逐渐降低，最终导致无法进行处理。颗粒污泥，以乙酸营养型的Methanosaeta属(旧称Methanothrix属)的微生物为骨架形成，构成氢营养型的甲烷细菌、乙酸生成细菌、酸生成细菌等共存的一种生态体系。这些微生物中，酸生成细菌分解糖质、脂质、蛋白质等，产生粘质物，由此加强细菌彼此的结合力。因此，如果使用糖基质的培养液，则能够形成强度最强的颗粒污泥。—般的污水和产业废水等的含有机物的水，由于含有糖质及其它高分子有机物， 将其进行厌氧性处理时，使酸生成细菌增殖。厌氧性处理的过程中，除了酸生成细菌以外的上述微生物也进行增殖，生成有机酸，该有机酸逐渐被低分子化形成乙酸，最后分解成为甲烷和二氧化碳。在酸生成细菌增殖的条件下，涉及上述一系列的厌氧性处理进行增殖的上述各种微生物通过粘质物进行结合，形成强度大的颗粒污泥。因此，颗粒污泥通过将一般的含有机物的水以上升流进行通液，从而进行厌氧性处理，能够自然形成。
但是，与这样的通常的含有机物的水不同，对酸生成细菌的基质浓度低的被处理液，例如从化学工厂等排出的含碳原子数为4以下的低级有机物的被处理液进行处理时， 颗粒污泥容易崩解。尤其是对以乙酸、甲醇、乙醇、乙醛等的碳原子数为2以下的有机物为主要成分(总有机物的50 90质量％左右)的被处理液进行处理时，Methanosarcina属成为主要进行增殖的微生物。Methanosaeta 属、Methanosarcina 属以及 Methanobacterium Μ^ΜΜ^^Μ ^, 颗粒污泥，污泥中的粘质物的产生变少，因此颗粒污泥的增殖状况不佳，强度不充分。因此， 如果将这样的含有机物的水作为被处理液进行长时间运转，颗粒污泥解体从而粒径减小， 反应槽内的污泥量减小。特别是，对以碳原子数为1的基质，具体的甲醇、甲酸、甲醛等为主要成分的被处理液进行处理时，由于上述的Methanosaeta属不能利用这些基质，Methanosarcina属和 Methanobacterium属的甲烷菌难以通过增殖进行颗粒化。例如以甲醇为单一基质将UASB 式的处理装置长期继续运转时，颗粒污泥解体，微细化，从而污泥量急剧减少。因此，以上述低分子的有机物为主要成分的被处理液难以通过颗粒污泥进行厌氧性处理。因此，提出了一种处理方法，特征在于，使用UASB这样的颗粒污泥进行厌氧性处理时，供给乙酸或生成乙酸的物质(例如，专利文献1)。专利文献1中公开的方法，是在对如上所述的难以颗粒化的含有机物的水进行处理的装置中，添加乙酸或生成乙酸的基质， 使Methanosaeta属的甲烷生成细菌优势增殖，在短时间内使颗粒污泥增殖的方法。专利文献1 专利第2563004号公报

发明内容
但是，由于Methanosaeta属不能将低分子化合物作为基质利用，专利文献1所公开的方法中，存在以下缺点使用颗粒污泥进行厌氧性处理后，如果停止乙酸的投入，则 Methanosarcina属和Methanobacterium属的甲烷菌慢慢繁殖从而颗粒污泥开始解体。对此，本发明中，使反应槽内处于有助于维持颗粒污泥的微生物能够增殖的条件， 从而维持颗粒污泥。由此，本发明目的在于提供即使在颗粒污泥容易崩解的条件下进行处理时，也能够使颗粒污泥增殖，稳定地并且有效地进行厌氧性处理的厌氧性处理方法和厌氧性处理装置。本发明在于提供以下的发明(1) 一种厌氧性处理方法，向保持颗粒污泥的反应槽中导入被处理液，使该被处理液与颗粒污泥接触，进行厌氧性处理，其特征在于向上述反应槽或上述被处理液中添加硝酸或亚硝酸，同时使上述被处理液与颗粒污泥接触，进行厌氧性处理。(2)如⑴所述的厌氧性处理方法，其特征在于向上述反应槽或上述被处理液中添加含有硝酸或亚硝酸的溶液，使得N相对于上述被处理液的CODcr为0. 1质量％以上10 质量％以下。(3)如(1)或⑵所述的厌氧性处理方法，添加硝酸或亚硝酸，使得在向上述反应槽内流入时，上述被处理液的硝酸或亚硝酸浓度为1 1000mg-N/L。(4)如(1) (3)中任一项所述的厌氧性处理方法，上述被处理液的碳原子数为4 以下的有机物含量是总有机物含量的70质量％以上。
(5)如(1) 中任一项所述的厌氧性处理方法，上述被处理液含有选自螯合剂、污垢分散剂、杀菌剂中的1种以上的制剂。(6)如(1) (5)中任一项所述的厌氧性处理方法，其特征在于向上述反应槽内供给凝集剂，同时进行厌氧性处理。(7)如⑴ (6)中任一项所述的厌氧性处理方法，向上述反应槽中导入含糖质的液体。(8) 一种厌氧性处理装置，具有反应槽，其保持颗粒污泥；和硝酸/亚硝酸添加单元，其连接于上述反应槽，添加硝酸或亚硝酸，使上述反应槽的槽内液含有硝酸或亚硝酸。(9)如(8)所述的厌氧性处理装置，上述硝酸/亚硝酸添加单元具有存储硝酸或亚硝酸的添加剂存储槽；和添加通路，其向上述反应槽或导入上述反应槽的被处理液中供给上述添加剂存储槽内的液体。(10)如⑶或(9)所述的厌氧性处理装置，还具有向上述反应槽中供给凝集剂和 /或糖质的辅助添加剂添加单元。本发明中，通过供给形成颗粒污泥的微生物的基质，在微生物中产生粘质物，提高颗粒污泥的强度从而防止崩解。作为使微生物中产生粘质物的物质，也可以使用淀粉这样的糖质代替亚硝酸或硝酸。因此，例如本发明可以进行如下变更。(11) 一种厌氧性处理方法，在保持颗粒污泥的反应槽中导入被处理液，使该被处理液与颗粒污泥接触，进行厌氧性处理，上述被处理液的碳原子数为4以下的有机物含量是总有机物含量的70质量％以上的情况下，上述被处理液含有选自螯合剂、污垢分散剂、 杀菌剂中的1种以上的制剂的情况下，或者对上述反应槽的污泥负荷超过0. 3kgC0Dcr/ kg-Vss/d、或上述反应槽内的上升流速超过lm/h的情况下，向上述反应槽或上述被处理液中添加糖质，使上述被处理液与颗粒污泥接触，进行厌氧性处理。(12)如(11)所述的厌氧性处理方法，上述被处理液为纸浆制造过程中排出的蒸发冷凝水。(13)如(11)或(1 所述的厌氧性处理方法，上述糖质为淀粉。(14)如(1 所述的厌氧性处理方法，作为上述糖质，添加α化的淀粉。(15)如(13)或(14)所述的厌氧性处理方法，添加淀粉，使上述淀粉的添加量相对于上述被处理液的CODcr浓度以CODcr比计为0. 02 0. 2。(16)如(11) (15)中任一项所述的厌氧性处理方法，向上述反应槽内供给凝集剂，同时进行厌氧性处理。(17)如(1 (16)中任一项所述的厌氧性处理方法，上述被处理液是纸浆制造过程中排出的蒸发冷凝水，向上述反应槽或上述被处理液中添加硝酸或亚硝酸，使添加后的浓度为1 1000mg/L，进行厌氧性处理。本发明涉及向保持有颗粒污泥的反应槽内导入含有机物的水，进行厌氧性处理时，防止颗粒污泥的崩解从而将一定量以上的颗粒污泥长期稳定地保持在反应槽内的厌氧性处理方法以及装置。换言之，本发明由已经保持于反应槽内的颗粒污泥进行颗粒污泥的增殖。另外，所谓颗粒污泥的崩解，是指已经形成的颗粒污泥在进行厌氧性处理期间发生崩解的现象。另外，“添加硝酸或亚硝酸，同时进行厌氧性处理”是指进行厌氧性处理期间，以向反应槽内供给规定量的硝酸或亚硝酸的方式进行硝酸或亚硝酸的添加。因此，连续性添加硝酸或亚硝酸的情况理所当然属于“添加硝酸或亚硝酸”，间歇性添加硝酸或亚硝酸的情况也是“添加硝酸或亚硝酸”的一种方式。另外，添加硝酸或亚硝酸，使得向反应槽内的颗粒污泥供给作为离子的硝酸或亚硝酸(即硝酸离子或亚硝酸离子)。因此，“添加硝酸或亚硝酸，使得在向上述反应槽内流入时，上述被处理液的硝酸或亚硝酸浓度为1 1000mg-N/L”是指添加放出硝酸离子或亚硝酸离子的物质，使得被处理液的硝酸离子或亚硝酸离子浓度成为上述范围。因此，作为向被处理液等中添加的硝酸，不仅可以是硝酸溶液，也可以使用硝酸盐，“硝酸或亚硝酸”中， 包括向被处理液等中添加时，放出硝酸离子或亚硝酸离子的物质，例如硝酸盐或亚硝酸盐。发明的效果通过本发明，能够防止颗粒污泥的崩解。因此，能够长期稳定地持续进行将以往难以维持颗粒污泥、使其增殖的含有机物的水作为被处理液的高负荷高速度处理。


图1是本发明的第一实施方式涉及的生物处理装置的模式图。图2是本发明的第二实施方式涉及的生物处理装置的模式图。图3是表示实施例和比较例的结果的图。图4是表示实施例和比较例的结果的图。图5是表示参考例和比较例的结果的图。图6是表示参考例和比较例的结果的图。图7是表示参考例、实施例和比较例的结果的图。图8是表示参考例、实施例和比较例的结果的图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明进行详细的说明。图1是本发明的第一实施方式涉及的含有机物的水的厌氧性处理装置(以下，简称为“处理装置”)1的模式图。处理装置1具有硝酸/亚硝酸添加单元和反应槽20。硝酸/亚硝酸添加单元，这里作为添加硝酸盐的设备而构成，由存储硝酸盐溶液的存储槽(以下称为“硝酸存储槽”)11和硝酸添加通路12构成。反应槽20连接导入作为被处理液的含有机物的水的被处理液通路31、取出处理完的液体的处理液通路32、以及取出产生的气体的气体通路33。在反应槽20内填充有颗粒污泥。被处理液通路31连接于反应槽20的下部。含有机物的水通过设置于被处理液通路31的泵P被导入反应槽20内，以上升流在反应槽20 内流通。另外，在反应槽20的上部设置有气固液分离装置(GSS)。GSS的顶部从反应槽20 内的液面突出。气体通路33连接于反应槽20的上部。处理液通路32与GSS的内侧连接。在反应槽20内，GSS的内侧为气固液分离部分，其下部成为颗粒污泥展开的反应部22。在反应部22中颗粒污泥展开形成污泥床M。颗粒污泥是包括厌氧性微生物的微生物自身造粒成为平均粒径为0. 5 1. Omm左右的粒状而形成的污泥，密度为1. 02 1. Ikg/ L左右，沉降性优异。反应部22的液体在GSS内部进行气固液分离，从处理液通路32将与颗粒污泥分离后的处理液取出。
在这样的处理装置1中，向保持颗粒污泥的反应槽20中以上升流通入含有机物的水，使颗粒污泥展开，形成污泥床M。由此，提高含有机物的水和颗粒污泥的接触效率，因此在高度为5 7m左右的反应槽内展开高度为3 5m左右的污泥床的UASB中，能够进行污泥负荷为0. 1 0. 7kg-C0Dcr/kg-VSS/d、反应槽内的上升流速为0. 3 1. 5m/h左右的高负荷高速度处理。在高度为7 20m左右的反应槽内展开高度为5 18m左右的污泥床的 EGSB中，能够进行污泥负荷为0. 1 1. Okg-CODcr/kg-VSS/d、反应槽内的上升流速为3 10m/h左右的处理。导入反应槽20的含有机物的水，作为有机物浓度，适当的是CODcr为500 30000mg/L,优选为1000 20000mg/L。另外，有机物负荷相对反应槽20为5 30kg_C0Dcr/ m3/d，特别优选为8 20kg-C0DCr/m7d。另外，不向反应槽20内供给氧气，成为厌氧条件， 优选温度为25 40°C，特别优选为30 38°C。在反应槽20内，在进行本发明的厌氧性处理之前，事先保持相当于反应槽容积为 20 50%左右的上述性状的颗粒污泥。颗粒污泥能够通过对被处理液进行厌氧性处理而自然发生地形成，也可以向保持浮游性的厌氧性污泥的反应槽内添加凝集剂等，从而促进自身造粒，使浮游性污泥进行自身造粒。但是，自然发生的颗粒污泥的形成耗费时间长。另外，如果添加凝集剂使浮游污泥进行造粒，则形成的颗粒污泥的密度降低。对此，将从已设的UASB或EGSB式的反应槽中作为剩余污泥排出的颗粒污泥填充到反应槽内，如果供给含有使颗粒污泥增殖的基质的含有机物的水，反应槽能够在短时间内启动(即可以得到保持必要量的颗粒污泥的反应槽)。这是由于颗粒污泥在反应槽内生长，伴随反应槽内的水流或气体的发生而流动，由此导致其破碎，破碎后的微小颗粒和碎片作为核，使新的颗粒状的污泥形成。为了在UASB中进行稳定的处理，在反应槽20内维持平均粒径为0. 5 3. Omm,优选为0. 8 1. 5mm左右的颗粒污泥，使得能够形成上述反应床对。EGSB的情况下，在反应槽20内，必须稳定保持平均粒径为0. 5 3. 0mm、优选为1. 0 1. 5mm左右的颗粒污泥。这里，导入反应槽20的被处理液可以是含有通过与颗粒污泥接触、进行厌氧性处理从而能够进行处理的有机物的液体。但是，根据被处理液的性状和反应槽20的运转条件，持续处理中存在颗粒污泥崩解，从而反应槽20内的颗粒污泥的保持量下降的情况。本发明特别适用于这样的颗粒污泥容易崩解的被处理液的处理，或者运转条件下的处理。作为颗粒污泥容易崩解的被处理液，可以列举作为酸生成细菌的基质的有机物 (糖质、脂肪、蛋白质等碳原子数为5以上的有机物)含量少的含有机物的水，例如，酸生成细菌的基质的含量为总有机物的30质量％以下，尤其是20质量％以下的含有机物的水。 具体而言，可以列举主要含有低级有机物(例如，总有机物的70质量％以上、尤其是80质量％以上)的被处理液。这里，作为低级有机物，可以列举碳原子数为4以下，尤其是2以下的有机物，含有碳原子数少的有机物越多，颗粒污泥越容易崩解。例如，为了再利用使纸浆在碱性溶液中蒸解而形成的蒸解液，进行蒸馏，由此排出的废液(蒸发冷凝水、或者蒸发冷凝液)中，CODcr为3000 10000mg/L左右。而且，其70 质量％以上，通常80 90质量％为甲醇，作为酸生成细菌的基质的碳原子数为5以上的有机物的含量为10 20质量％左右。本发明中，将这样的被处理液作为特别优选的处理对象。
另外，即使被处理液中充分存在酸生成细菌的基质时，在被处理液中含有螯合剂和污垢分散剂、杀菌剂等的情况下，颗粒污泥变得容易崩解，因此这样的情况也可以适用本发明的方法。尤其是EDTA(乙二胺四乙酸)和NTA(氮川三乙酸)等螯合剂在被处理液中的浓度为:3mg/L以上的情况等，颗粒污泥容易产生崩解。另外，作为杀菌剂，尤其是二硫代氨基甲酸盐类，具有使颗粒污泥崩解的倾向。另外，在被处理液本身不成为使颗粒污泥崩解的原因的情况下，根据处理条件，颗粒污泥也会变得容易崩解。作为这样的例子，例如可以列举污泥负荷高的情况和通液速度大的情况。例如，UASB式的情况下，优选污泥负荷为0. 2 0. 6kg-C0Dcr/kg-Vss/d,上升流速为0. 5 1. Om/h,对反应槽20的污泥负荷超过0. 6kg-C0Dcr/kg-Vss/d的情况下，或者上升流速超过lm/h的情况下，颗粒污泥容易崩解。另外，如果为EGSB方式，优选污泥负荷为 0. 2 0. 7kg-C0Dcr/kg-Vss/d,上升流速为 2 5m/h，污泥负荷超过 0. 7kg-C0Dcr/kg_Vss/ d、上升流速超过5m/h时，颗粒污泥容易崩解。这里，对上述性状的被处理液进行处理时，或者以上述条件对被处理液进行处理时，适用本发明，可以向反应槽20供给作为离子的硝酸或亚硝酸(以下，也称为“硝酸等”) 而进行厌氧性处理。以下，针对向被处理液中添加硝酸从而向反应槽20导入的构成的情况进行说明。其中，本发明也可以以除此以外的构成进行实施，例如可以使用亚硝酸溶液代替硝酸，也可以将硝酸等的溶液直接添加到反应槽20中而构成。另外，在反应槽20前段设置有PH调整槽时，可以将硝酸等的溶液添加到pH调整槽中。另外，存在向反应槽20或被处理液通路31中添加的硝酸等在反应槽20内直接被消耗的情况，但是，通过添加硝酸等，反应槽20内的液体在极短时间内含有硝酸等。因此，本说明书中，“反应槽的槽内液含有硝酸等”的情况包括添加的硝酸等这样大致被瞬时消耗的情况。在处理装置1中，在被处理液通路31的途中连接硝酸添加通路12的前端。硝酸添加通路12的基端与硝酸存储槽11连接，硝酸存储槽11内的硝酸溶液被添加到被处理液通路31中。硝酸添加通路12的途中设置有阀V，通过开闭阀V，调节硝酸的添加量和添加时机。含有硝酸等的溶液，优选添加到被处理液中，以均勻溶解的状态与颗粒污泥接触。 优选添加硝酸等，使得添加后的浓度为1 1000mg-N/L，更优选为1 100mg-N/L。另外， 优选添加硝酸等，使得氮部分(N)相对于被处理液的CODcr的比例为0. 1 10质量％。另外，作为除了硝酸或亚硝酸以外的具有提高颗粒强度的作用的物质，也可以使用糖类，也可以并用除了硝酸等的糖类以及高分子凝集剂。或者，也可以添加钙和镁等的无机离子。除了硝酸等，添加这些物质，能够进一步提高颗粒强度的保持效果。这样向反应槽20内添加含有硝酸等的溶液时，在反应槽20内，脱氮微生物进行繁殖。以硝酸或亚硝酸作为基质进行脱氮的微生物，与进行甲烷发酵的微生物相比，相对有机物的污泥收率高。另外，脱氮生物也具有形成颗粒的能力。因此，通过向反应槽20内供给硝酸等，使脱氮微生物进行繁殖，使混合甲烷生成细菌和脱氮细菌后的颗粒进行增殖，能够防止颗粒的崩解。因此，能够在反应槽20内稳定维持一定量以上的颗粒污泥。通过向反应槽20内添加硝酸等而形成的颗粒污泥，与单独以甲烷生成细菌进行增殖形成的颗粒污泥相比，强度高，处理能力优异。其理由，推测是由于通过使具有生成更多的胞外高分子的能力的脱氮微生物与甲烷生成细菌共存，能够提高颗粒污泥的强度。另外，以硝酸等作为基质进行增殖的微生物，与甲烷生成细菌的代谢路径不同，因此，通过使代谢路径不同的微生物共存于颗粒污泥中，使颗粒污泥中含有的细菌的种类增多，能够提高颗粒污泥的处理能力(分解难分解物质的能力等)。另外，为了防止颗粒污泥的崩解，例如单独添加凝集剂时，由于凝集剂的凝集力强，容易导致颗粒污泥的粒径过度增大。而且，通过凝集剂结合的颗粒污泥中过大的结合力发挥作用，因此与不添加凝集剂自然形成的颗粒污泥相比，由于内部产生的气体难以进行扩散，内包气体从而上浮的比例增高。由此，通过添加凝集剂使颗粒污泥结合时，由于凝集剂的添加量等，也存在密度降低的情况。对此，根据本发明，能够期望使附着于颗粒污泥的微生物产生粘质物，通过该粘质物的作用使微生物彼此结合，因此能够减少颗粒污泥形成时气泡的卷入，提高颗粒污泥的密度。这里，在被处理液通路32的途中添加硝酸等，通过这种方式等，进行厌氧性处理。 反应槽20中的厌氧性处理的优选条件如上所述。在反应槽20内，含有机物的水中的有机物通过颗粒污泥的作用被分解，产生包括甲烷的气体。另外，颗粒污泥以含有机物的水作为基质进行增殖。含有反应槽20中生成的气体和增殖后的颗粒污泥的混合液，在GSS内部进行气固液分离，气体从气体通路33向反应槽20外取出，存储于储气器30。如果硝酸等的添加量相对于被处理液CODcr以N计超过10质量％，则能够降低反应槽20生成的气体中含有氮气导致的气体的品质降低的影响。分离污泥后、进行澄清化的液体成分，从处理液通路32向反应槽20外取出。处理液也可以通过设置于后段的好气性生物处理装置(无图示)等进行进一步处理。图2是本发明的第二实施方式涉及的含有机物的水的厌氧性处理装置2。处理装置2进一步具有前端连接于被处理液通路31的途中的凝集剂通路42 ；和连接凝集剂通路 42的基端的凝集剂存储槽41。由此向反应槽20内导入含有硝酸等以及凝集剂的被处理液。凝集剂通过附着于反应槽20内的颗粒污泥的表面，提高颗粒污泥的强度。添加的凝集剂的种类不受限定，能够使用非离子类、阳离子类、阴离子类、两性类等的适用于处理系的物质。作为优选的高分子凝集剂，非离子类的凝集剂可以列举聚丙烯酰胺、聚氧乙烯等。作为阳离子类，可以列举聚氨基烷基甲基丙烯酸酯、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基卤化铵、壳聚糖、脲醛树脂等。作为阴离子类，可以列举聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺部分水解物、部分磺甲基化聚丙烯酰胺、聚(2-丙烯酰胺)-2-甲基丙烷硫酸盐等，作为两性类可以列举丙烯酰胺、 甲基丙烯酸氨基烷基酯和丙烯酸钠的共聚物等。添加高分子凝集剂时，凝集剂的添加浓度优选为0.01 ~ 2mg/L，特别优选为0.01 ~ lmg/L左右。这样，通过反应槽20内的液体进一步含有凝集剂，能够更确实提高颗粒污泥的强度。另外，本发明中，使颗粒污泥含有以硝酸等作为基质的微生物，产生粘质物，因此凝集剂的添加剂可以减少。另外，凝集剂可以连续添加，也可以间歇式添加。凝集剂可以在硝酸等之前添加，也可以在之后添加。另外，在反应槽20内的液体中可以代替凝集剂添加糖质，或者添加凝集剂以及糖质，除此之外，也可以添加无机离子。作为糖质，优选使用淀粉，其添加量相对于被处理水中的CODcr为0. 1 10质量％，如果以CODcr的比表示，则优选相对于被处理水中的CODcr 浓度为0.02 0.2的范围。糖质的添加方式优选预先溶解作为液体进行添加。使用淀粉时，可以进行α化作为液体进行添加。具体而言，可以将α化后的淀粉粉末溶解于水中作为淀粉液添加到被处理液等中，也可以将α化后的淀粉粉末直接添加到被处理液等中。或者也可以将没有进行α化的淀粉与水混合后，在加热或碱条件下等使淀粉α化后，作为α 化后的液体使用。通过添加淀粉，使颗粒污泥中含有以淀粉为基质的微生物，产生粘质物， 因此，淀粉的添加能够提高颗粒污泥的崩解防止效果。作为淀粉的供给源，可以利用从制纸工序中排出的各种含淀粉的废液。具体而言， 可以单独或混合利用以下的废液作为淀粉供给源从涂布加工工序排出的涂布废液(涂料类废水)、从脱墨纸浆(Deinked Pulp)制造工序排出的废液(DIP类废水)以及从制纸工序中排出的在制纸工序中使用的含填料剂抄纸废液。将蒸发冷凝水作为处理废液时，通过将这样的废液作为淀粉供给源，能够有效利用废物。实施例<实施例1>以下，基于实施例对本发明进行进一步说明。在实施例中，向图1所示的模拟处理装置1的实验装置中，导入如下所述性状的含有机物的水，进行厌氧性处理。含有机物的水是如下的合成排水，其含有甲醇浓度(以CODcr计)2970mg/L、蔬菜提取物和肉提取物以 1 1混合的混合基质以CODcr计为30mg/L，添加作为氮源的NH4C130mg_N/L、作为磷源的 KH2P045mg-P/L。反应槽20的内径为6cm、高度为1. 2m,除去设置GSS的部分的反应部22的容量为 3L，包括GSS部的部分的容量为4L。通过向反应槽20内，填充从化学工厂中已有的UASB式的反应槽中取出的颗粒污泥(密度1. 03 1. 1mm、粒径1. 2 1. 5mm) 1. 0L，完成反应槽20 的启动，以该状态开始实验。在实施例1中，通过在被处理液通路31的途中连接硝酸添加通路12，将硝酸钠的溶液添加到上述合成排水中。硝酸的添加量，以硝酸钠溶液和被处理液混合后的混合液的硝酸浓度成为50mg-N/L进行添加。在反应槽20中，以CODcr负荷为lOg-CODcr/L/d、污泥负荷为0. 4 0. 7g-C0Dcr/g-VSS/d通入合成排水。合成排水以在反应槽20内的上升流速为3m/h进行通水，使污泥颗粒展开从而形成污泥床。反应槽20内的温度维持在30 35°C， 调整PH值使其成为pH7.0。pH调整通过以下方式进行将存储于pH调整剂槽(无图示) 的PH调整剂(酸或碱)，适当添加到流通于被处理液通路31的合成排水中。从反应槽20中取出的处理液的CODcr浓度为30 80mg/L，CODcr除去率为97% 以上。另外，颗粒污泥展开而形成的污泥床的上端(污泥界面)高度伴随细菌的增殖而增加。由此，在90天的实验期间中持续进行，能够将处理开始时的颗粒污泥量以上的量的颗粒污泥维持在反应槽20内。此时，颗粒污泥的平均粒径也变大，能够防止颗粒污泥的崩解。<实施例2>作为实施例2，使用图2所示的处理装置2，在合成排水中添加硝酸钠溶液和凝集剂。硝酸的添加量，以硝酸钠溶液和被处理液混合后的硝酸的浓度成为20mg-N/L进行添加。另外，作为凝集剂，使用阳离子类的高分子凝集剂(聚氨基烷基丙烯酸酯)，其添加量，以凝集剂和被处理液混合后的浓度成为0.03mg/L进行添加。其它与实施例1同样进行实验之后，处理液的CODcr浓度为40 80mg/L，CODcr除去率为97%以上。另外，反应槽20 内的颗粒污泥量增加，平均粒径也增大。<实施例3>作为实施例3，使用图2所示的处理装置2，代替凝集剂，将糖质添加到合成排水中。即，实施例3除了使用糖质代替凝集剂以外与实施例2相同。作为糖质，使用淀粉粉末的溶液，其添加量，以淀粉溶液和被处理液混合后的液体的淀粉浓度以CODcr计为90mg/L。 实施例3中，处理液的CODcr浓度为40 80mg/L，CODcr除去率为97%以上。另外，反应槽20内的颗粒污泥增加，平均粒径也增大。<实施例4>作为实施例4，在反应槽20的前端，将凝集剂和淀粉添加到合成排水中。即，实施例4中，向合成排水中添加硝酸、凝集剂以及淀粉。凝集剂以及淀粉的种类和添加量分别与实施例2、实施例3相同，其它条件与实施例2相同。实施例4中，处理液的CODcr浓度为 30 80mg/L，CODcr除去率为97%以上。另外，反应槽20内的颗粒污泥量增加，平均粒径也增大。<比较例1>比较例1中，除了不添加硝酸以外，以与实施例1相同的条件进行实验。其结果， 反应槽20内的颗粒污泥量减少，其粒径也减小。<比较例2>比较例2中，除了不添加硝酸以夕卜，以与实施例2相同的条件进行实验。即，比较例2中，通过添加凝集剂防止颗粒污泥的崩解。比较例2中，污泥界面的高度稍微减少，平均粒径也显示减小倾向。<比较例3>这里，作为比较例3，将凝集剂的添加量从0. 03mg/L增加到1. 2mg/L,其它条件与比较例2相同进行实验。其结果，比较例3中，平均粒径增大，但是污泥界面的高度显示若干减少倾向。这是由于比较例2中凝集剂的添加量过少从而不能获得凝集作用，而比较例 3中凝集力过大从而使气体卷入导致颗粒污泥的上浮。关于实施例1 4、比较例1 3，在图3中表示反应槽20内的污泥界面的高度变化，在图4中表示污泥的平均粒径的变化。如图3和图4所示，实施例中能够在反应槽20 内持续保持一定量以上且一定粒径以上的颗粒污泥，而比较例中产生颗粒污泥的崩解。<参考例1>作为参考例1，添加淀粉代替硝酸。淀粉的添加量，以将淀粉与被处理液混合后的液体的淀粉浓度以CODcr计成为90mg/L的范围进行添加。淀粉作为将预先α化的粉体溶解于水中而得到的液体，添加到被处理液通路31中。除了添加淀粉代替硝酸以外，以与实施例1相同的条件进行实验。参考例1中，从反应槽20取出的处理液的CODcr浓度为40 80mg/L，CODcr除去率为97%以上。另外，没有发现颗粒污泥展开而形成的污泥床的上端(污泥界面)高度的降低，90天实验期间中持续进行，能够将处理开始时的颗粒污泥量以上的量的颗粒污泥维持在反应槽20内。此时，颗粒污泥的平均粒径不减小，能够防止颗粒污泥的崩解。
<参考例2>作为参考例2，使用图2所示的处理装置2，进一步在合成排水中添加凝集剂。作为凝集剂，使用阳离子类的高分子凝集剂(聚氨基烷基丙烯酸酯)，其添加量，以凝集剂和被处理液混合后的浓度成为0. 03mg/L进行添加。其它与参考例1相同进行实验之后，处理液的CODcr浓度为40 80mg/L，CODcr除去率为97%以上。另外，反应槽20内的颗粒污泥量不减少，平均粒径也不减小，没有发现密度降低。参考例1、参考例2的结果表示于图5和图6中。图5和图6中一并表示比较例1 的结果。图5表示反应槽20内的污泥界面高度的变化，图6表示污泥的平均粒径的变化。 如图5和图6所示，单独使用淀粉或者并用淀粉和凝集剂代替硝酸，能够得到某种程度的防止颗粒崩解的效果。〈参考例3>参考例3中，代替实施例1的合成排水，使用从纸浆化工序中排出的蒸发冷凝水作为被处理液，以llL/d的通液量向图1的反应槽20供给。另外，作为淀粉供给源，将从涂布加工工序中排出的涂布废液以4. 2L/d的量添加到被处理液通路31中。蒸发冷凝水中， 以CODcr计的有机物浓度为2700mg/L，其中，甲醇浓度约为1500mg/L。涂布废液中，含有以 CODcr计的有机物浓度约为700mg/L，淀粉浓度为100 200mg/L。添加涂布废液，使得在向蒸发冷凝水添加后得到的混合液中，其CODcr中的涂布废液由来的CODcr比率为大约10%。除了使用蒸发冷凝水代替合成排水作为被处理液、使用涂布废液代替硝酸进行添加外，以与实施例1相同的条件进行实验。其结果，在反应槽20内，颗粒污泥展开形成的污泥床的上端(污泥界面)高度增加，在90天的实验期间中持续进行，能够将处理开始时的颗粒污泥量以上的量的颗粒污泥维持在反应槽20内。此时，颗粒污泥的平均粒径也增大， 能够防止颗粒污泥的崩解。〈参考例4>作为参考例4，向被处理液通路31中进一步添加凝集剂。作为凝集剂，使用阳离子类的高分子凝集剂(聚氨基烷基丙烯酸酯)，其添加量，以凝集剂和被处理液混合后的浓度成为0. lmg/L进行添加。其它与参考例3相同进行实验后，反应槽20内的颗粒污泥量增加，平均粒径也增大。〈实施例5>作为实施例5，除了向被处理液通路31进一步添加硝酸钠溶液以外，以与参考例3 相同的条件进行实验。硝酸的添加量，以硝酸钠溶液与被处理液混合后的硝酸的浓度成为 20mg-N/L进行添加。涂布废液以与参考例3相同的4. 2L/d的量向被处理液通路31添加。 除了硝酸，还添加涂布废液作为淀粉供给源的实施例5中，反应槽20内的颗粒污泥量增加， 平均粒径也增大。〈实施例6>作为实施例6，除了向被处理液通路31中进一步添加凝集剂以外，以与实施例5相同的条件进行实验。具体而言，实施例6中，向蒸发冷凝水中添加硝酸(添加浓度20mg-N/ L)、凝集剂(添加浓度0. lmg/L)和涂布废液(4. 2L/d的添加量)。硝酸和凝集剂的种类分别与参考例4和实施例5相同，其它条件与参考例3相同。实施例6中，反应槽20内的颗粒污泥量增加，平均粒径也增大。
〈比较例4>比较例4中，不向反应槽20供给涂布废液。其它以与参考例3相同的条件进行实验，其结果反应槽20内的颗粒污泥量略微减少，其粒径也降低。参考例3、参考例4、实施例5、实施例6以及比较例4的结果表示于图7和图8中。 图7表示反应槽20内的污泥界面的高度变化，图8表示污泥的平均粒径的变化。如图7和图8所示，即使向被处理液中添加涂布废液，也可以获得某种程度的防止颗粒崩解的效果， 并用硝酸和涂布废液，向被处理液中添加，能够进一步提高防止颗粒污泥崩解的效果。本发明能够适用于从制纸工厂等排出的蒸发浓缩液等以甲醇为主要成分的含有机物的水的处理。
权利要求
1.一种厌氧性处理方法，在保持颗粒污泥的反应槽中导入被处理液，使该被处理液与颗粒污泥接触，进行厌氧性处理，其特征在于所述被处理液的碳原子数为4以下的有机物含量是总有机物含量的70质量％以上的情况下，所述被处理液含有选自螯合剂、污垢分散剂、杀菌剂中的1种以上的制剂的情况下，或者对所述反应槽的污泥负荷超过0. 3kgC0DCr/kg-VSS/d、或所述反应槽内的上升流速超过lm/h的情况下，向所述反应槽或所述被处理液中添加糖质，使所述被处理液与颗粒污泥接触，进行厌氧性处理，所述被处理液为纸浆制造过程中排出的蒸发冷凝水。
2.如权利要求1所述的厌氧性处理方法，其特征在于所述糖质为淀粉。
3.如权利要求2所述的厌氧性处理方法，其特征在于作为所述糖质，添加α化的淀粉。
4.如权利要求2所述的厌氧性处理方法，其特征在于添加淀粉，使所述淀粉的添加量相对于所述被处理液的CODcr浓度以CODcr比计为 0. 02 0. 2。
5.如权利要求1所述的厌氧性处理方法，其特征在于向所述反应槽内供给凝集剂，同时进行厌氧性处理。
6.如权利要求2所述的厌氧性处理方法，其特征在于所述被处理液是纸浆制造过程中排出的蒸发冷凝水，向所述反应槽或所述被处理液中添加硝酸、硝酸盐、亚硝酸或亚硝酸盐，使添加后的浓度为1 1000mg/L，进行厌氧性处理。
7.一种厌氧性处理方法，向保持颗粒污泥的反应槽中导入被处理液，使该被处理液与颗粒污泥接触，进行厌氧性处理，其特征在于向所述反应槽或所述被处理液中添加选自硝酸、硝酸盐、亚硝酸、亚硝酸盐和糖质中的 1种以上的物质，同时使所述被处理液与颗粒污泥接触，进行厌氧性处理，向所述反应槽或所述被处理液中添加含有硝酸或亚硝酸的溶液，使得N相对于所述被处理液的CODcr为0. 1质量％以上10质量％以下，向所述反应槽或所述被处理液中添加含有糖质的溶液，使得N相对于所述被处理液的 CODcr为0. 1质量％以上10质量％以下。
全文摘要
本发明提供一种厌氧性处理方法。本发明中，在使颗粒污泥产生崩解的条件下，能够防止颗粒污泥的崩解从而稳定地进行高负荷高速度的厌氧性处理。在保持颗粒污泥的反应槽(20)内，将硝酸或亚硝酸调整为以规定的浓度范围存在。例如，在向反应槽(20)导入被处理液的被处理液通路(31)的途中，连接注入硝酸的硝酸添加通路(12)，从而向被处理液中混合硝酸。通过使反应槽(20)内存在硝酸，在反应槽(20)内能够使反硝化细菌等增殖，可以防止颗粒污泥的崩解。
文档编号C02F3/28GK102358641SQ20111027936
公开日2012年2月22日 申请日期2008年3月18日 优先权日2007年5月11日
发明者依田元之, 德富孝明 申请人:栗田工业株式会社