專利名稱：生物處理槽的污泥處理方法以及廢水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在通過活性污泥方法處理有機(jī)性廢水時(shí)的生物處理槽的污泥處理方法以及廢水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于通過含有需氧性微生物的活性污泥處理有機(jī)性廢水的活性污泥法具有凈化能力高，處理經(jīng)費(fèi)比較少等優(yōu)點(diǎn)，因此提出了使用活性污泥法的各種水處理方法，在污水處理或工業(yè)廢水處理等中通常廣泛使用。在該活性污泥法中，將作為處理對(duì)象的各種有機(jī)性廢水導(dǎo)入曝氣槽，在該曝氣槽中，通過活性污泥將以生物學(xué)氧氣要求量(BOD生物耗氧量)表示的廢水中的有機(jī)污濁成分分解，從而進(jìn)行凈化處理。
然而，在活性污泥處理方法中，分解的有機(jī)物中50～70％以微生物維持能量的形式消耗，剩余的30～50％在菌體的增殖中使用，因此活性污泥的量逐漸增加。因此，通常將通過曝氣槽處理的廢水導(dǎo)入沉淀槽，只以有機(jī)性廢水的凈化處理中必須的量作為返送污泥從沉淀的活性污泥中返回至曝氣槽內(nèi)，除此之外的活性污泥經(jīng)過濃縮、消化、脫水、堆肥化、焚化這樣的過程而作為剩余污泥處理，因此在這樣的處理中存在產(chǎn)生費(fèi)用和麻煩的問題。
因此，作為盡可能不出現(xiàn)污泥的處理方法，提出了延長(zhǎng)污泥在曝氣槽內(nèi)滯留時(shí)間的長(zhǎng)時(shí)間曝氣法，或通過將污泥附著在接觸材料的表面，使污泥大量保持在反應(yīng)槽內(nèi)的接觸氧化法等并實(shí)用化((社)日本下水道協(xié)會(huì)發(fā)行，建設(shè)省都市局下水道部監(jiān)修，《下水道設(shè)施計(jì)劃·設(shè)計(jì)方針和說明》續(xù)編，1994年版)。
然而，在這些方法中，作為用于延長(zhǎng)污泥在曝氣槽內(nèi)滯留時(shí)間的曝氣槽，必須有擴(kuò)大的設(shè)置面積。此外，在長(zhǎng)時(shí)間曝氣法中，在負(fù)載降低時(shí)會(huì)發(fā)生污泥的擴(kuò)散，在固液分離中引起障礙。另外，對(duì)于接觸氧化法，從在負(fù)載增加時(shí)，產(chǎn)生污泥的孔眼堵塞等的觀點(diǎn)出發(fā)，其是不優(yōu)選的。
因此，作為將產(chǎn)生的污泥減體積化，即減少污泥體積的方法，目前公開了從曝氣槽抽出污泥進(jìn)行臭氧處理后，返送回至曝氣槽而將污泥減少體積(參見專利文獻(xiàn)1，2)，或通過臭氧將污水剩余污泥氧化分解的污泥前處理方法(參見專利文獻(xiàn)3)。此外，最近提出了通過噴射器將需氧性生物處理槽內(nèi)的污泥混合廢水與含有臭氧的氣體混合，從而向需氧性生物處理槽內(nèi)的污泥混合廢水中注入(參見專利文獻(xiàn)4)。
專利文獻(xiàn)1特許2973761號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2003-126882號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開平2-222798號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開2001-259678號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容然而，在特許2973761號(hào)公報(bào)、特開2003-126882號(hào)公報(bào)、特開平2-222798號(hào)公報(bào)的方法中，由于在另外的槽中臭氧處理產(chǎn)生的污泥，因此存在設(shè)置面積和設(shè)備費(fèi)用提高的問題。另外，在特開2001-259678號(hào)公報(bào)中，由于溶解了臭氧，因此不需要活性污泥法中常用的空氣擴(kuò)散管，而噴射器是必須的，另外還設(shè)置密閉活性污泥處理槽和開放污泥處理槽這兩個(gè)槽，在密閉活性污泥處理槽中主要進(jìn)行污泥的減體積化處理，在開放污泥處理槽中進(jìn)行生物處理。如果這樣的話，則在該方法中，在活性污泥槽以外，另外，噴射器和開放活性污泥槽均是必須的。
本發(fā)明是鑒于所述方面而作出的，目的在于，使用通常的空氣擴(kuò)散管供給臭氧，同時(shí)除了生物處理槽以外，并不用額外設(shè)置用于將污泥處理減體積化的專用槽，而將產(chǎn)生的污泥減體積化。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)方面1，其特征在于，向活性污泥法中處理廢水的生物處理槽，供應(yīng)上述生物處理槽為了維持活性污泥處理所必須的空氣或氧氣，同時(shí)每1L流入上述生物處理槽中的流入水(廢水)，供應(yīng)0.0005X～0.15X[g]的臭氧。
更優(yōu)選供應(yīng)的臭氧量可以是0.0005X～0.03X[g]。其中，所謂的X，是指流入水中有機(jī)性流入負(fù)荷濃度，其為BOD+BOD未包含的有機(jī)性SS的總和。即，X＝BOD[g/L]+有機(jī)性SS[g/L]。另外，所謂的SS，是指懸浮物質(zhì)。0.0005X是由在燒杯中的殺菌效果試驗(yàn)判斷而認(rèn)為明顯沒有殺菌效果的濃度。此外，如果超過0.15，則活性污泥量增加的量與由于臭氧減少的量的平衡崩潰，從而活性污泥減少的量增多，無法獲得活化活性污泥并殺滅一部分微生物的本發(fā)明的作用效果。
通過向活性污泥中供應(yīng)臭氧，殺滅活性污泥中的部分微生物，通過活性污泥中的微生物捕食殺滅的微生物，從而作為總體污泥的產(chǎn)生量減少。
生物處理槽可以是通常的活性污泥槽，也可以通過向通常的擴(kuò)散空氣中添加臭氧而供應(yīng)臭氧，從而容易地向已有的廢水處理設(shè)備中增加該功能。
另外，例如在供應(yīng)臭氧時(shí)，通過使用施加超聲波、將臭氧形成微泡(非常細(xì)小的泡)添加、在生物處理槽內(nèi)邊攪拌邊添加、使用噴射器添加等公知的促進(jìn)臭氧溶解的方法，可以期待進(jìn)一步提高效率。
根據(jù)發(fā)明人們的驗(yàn)證，通過將供應(yīng)的臭氧量設(shè)置為可以維持活性污泥的活性度的范圍內(nèi)，通過相對(duì)于1L流入上述生物處理槽中的流入水，供應(yīng)0.0005×X～0.15×X[g]臭氧，通過維持生物處理槽內(nèi)微生物的分解性能，并通過臭氧使部分過度增殖的細(xì)菌增溶，從而可以維持與通常相同的污泥濃度，并使污泥減體積化。并且處理水質(zhì)可以獲得與目前同樣的水平。
由于通過活性污泥進(jìn)行的排水處理是微生物處理，污泥增加量根據(jù)水溫和流入水質(zhì)等各種條件發(fā)生變化。為了與該變化對(duì)應(yīng)，必須調(diào)整污泥減體積量。因此，為了控制供應(yīng)的臭氧量，還可以對(duì)下述a～f值中的任一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行測(cè)定，基于該測(cè)定結(jié)果，從而控制供應(yīng)的臭氧量。
a.供應(yīng)臭氧的濃度b.生物處理槽內(nèi)的臭氧濃度c.從生物處理槽中排氣的臭氧濃度d.作為流入生物處理槽內(nèi)的處理原水、生物處理槽的處理水或處理后的處理水的有機(jī)物指標(biāo)的濃度e.生物處理槽內(nèi)的處理水或處理后的處理水的氧化還原電位(ORP)f.生物處理槽中懸浮物質(zhì)的量通過如此，可以將生物處理槽內(nèi)的污泥量保持一定，可以同時(shí)進(jìn)行通過生物處理的有機(jī)性廢水的凈化和產(chǎn)生污泥的減體積化。
另外，在作為有機(jī)物指標(biāo)的濃度中，可以列舉例如BOD(每1L廢水，在5日內(nèi)通過微生物消耗的氧氣量[mg/L])、COD(每1L廢水，通過氧化劑氧化的量[mg/L])、TOC(每1L廢水的有機(jī)碳量[mg/L])。
直接、連續(xù)測(cè)定含有較多污泥這樣的懸浮物質(zhì)的臭氧水的水中臭氧濃度在現(xiàn)有技術(shù)中是困難的，因此還可以通過測(cè)定臭氧處理后的氣中臭氧濃度，通過計(jì)算求得水中臭氧的濃度。
為了使得臭氧為指定量，可以分別向生物處理槽中供應(yīng)臭氧和空氣或氧氣，也可以在供應(yīng)至生物處理槽之前與空氣或氧氣混合。此外，臭氧量的調(diào)整可以通過增減臭氧產(chǎn)生量(濃度)或間歇加入臭氧實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)如上構(gòu)成，通過控制供應(yīng)的臭氧量，從而能夠使體系內(nèi)的生物量基本沒有增減，生物處理能力基本保持不變，殺滅部分污泥。因此，可以減少剩余污泥的產(chǎn)生量。
然而，如上所述，由于活性污泥法是通過水中的微生物進(jìn)行排水凈化的方法，因此每體積的凈化能力低，所以用于凈化必須的水槽容量較大。因此，為了提高每單位體積的排水凈化能力，進(jìn)行通過在活性污泥槽中放入接觸材料等以增加水槽內(nèi)微生物數(shù)量的方法。除了通過增加微生物數(shù)量，提高排水凈化能力以外，進(jìn)行優(yōu)先增殖凈化能力高的微生物群，以凈化能力高的活性污泥槽為目標(biāo)的方法。
作為對(duì)活性污泥的微生物進(jìn)行控制的方法，一般通過添加微生物劑進(jìn)行。通過在活性污泥中添加一定量的微生物劑，在活性污泥中增殖上述微生物劑中所含的微生物，發(fā)揮出其目標(biāo)效果。因此，微生物劑中所含的微生物必須在添加的活性污泥中存活。然而，實(shí)際上在添加后，由于微生物不適應(yīng)環(huán)境而死滅，或被活性污泥中的其它微生物捕食，而無法發(fā)揮其效果的情況也較多。此外，由于對(duì)活性污泥中的微生物種的分析非常困難，因此在添加微生物劑后，也難以知道活性污泥中的微生物種變化成什么樣，也難以判斷實(shí)際效果與微生物劑有何關(guān)聯(lián)。此外，微生物劑較昂貴，會(huì)花費(fèi)較高的運(yùn)行成本。
臭氧在廢水處理領(lǐng)域中用于污泥減體積化和殺菌、脫色。在上述的污泥減體積化中，通過臭氧的殺菌效果使得污泥分解。由于臭氧具有殺菌效果，因此通常不考慮直接放入活性污泥槽中。這是由于活性污泥法是通過微生物的廢水凈化方法，如果殺滅微生物，則活性污泥就不存在了。因此，如上所述，在本發(fā)明中，供應(yīng)至生物處理槽內(nèi)的臭氧供應(yīng)量限制在上述范圍內(nèi)。
本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)了如果臭氧供應(yīng)量在一定濃度范圍內(nèi)，則生物活性增加，目前的常識(shí)無從得知此點(diǎn)。對(duì)于其機(jī)理目前未探明，按如下進(jìn)行推導(dǎo)。換句話說，在進(jìn)行活性污泥處理的生物處理槽中，微生物世代交替每幾十分鐘就重復(fù)，還含有自然壽命結(jié)束或弱的菌，這些形成對(duì)排水凈化沒有貢獻(xiàn)的剩余污泥，可以說是不利的產(chǎn)物。
但是，相信如此，通過供應(yīng)規(guī)定的臭氧量，使這些只能帶來解煩的菌在早期死亡或變?nèi)跻缘竭_(dá)可溶化，相反，健康的細(xì)菌通過對(duì)作為臭氧分解產(chǎn)物的氧的有效利用與由于死亡或變?nèi)醯募?xì)菌的可溶化引起的食料增加的協(xié)同作用，活性度增加，從而細(xì)菌增殖速度提高，結(jié)果廢水凈化性能得到提高。
因此，根據(jù)別的觀點(diǎn)的本發(fā)明的特征在于，向活性污泥法中處理廢水的生物處理槽，供應(yīng)上述生物處理槽為了維持活性污泥處理所必須的空氣或氧氣，同時(shí)以規(guī)定的時(shí)間供應(yīng)相對(duì)于生物處理槽內(nèi)的MLSS(混合液懸浮粒)的規(guī)定比例的臭氧，從而提高生物處理槽的有機(jī)物除去能力。
此外，鑒于上述事實(shí)，臭氧供應(yīng)量存在于對(duì)這樣健康的細(xì)菌沒有損害，且促進(jìn)死亡或變?nèi)醯募?xì)菌可溶化的最佳的范圍。
即，根據(jù)發(fā)明者們，相對(duì)于生物處理槽內(nèi)MLSS供應(yīng)的臭氧的量Y[g-O3/g-MLSS]可以為Y＜0.005×t+0.05。其中，t是在生物處理槽內(nèi)添加臭氧的時(shí)間(處理時(shí)間)[h]。
根據(jù)后述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過將臭氧的量Y設(shè)定為Y＜0.005×t+0.05，有機(jī)物除去能力的比例可以保持在100％或以上。
必須的臭氧量限據(jù)活性污泥法的各種變化方法而有所不同。這是由于根據(jù)各種變化方法，流入有機(jī)物的污泥轉(zhuǎn)化率有所不同。例如在長(zhǎng)時(shí)間曝氣法和浸漬膜活性污泥法這樣的在廢水的生物處理槽內(nèi)滯留時(shí)間長(zhǎng)的方法的情況下，污泥產(chǎn)生量變少。例如在標(biāo)準(zhǔn)活性污泥的情況下?lián)f污泥轉(zhuǎn)化率為50％左右，但如果通過長(zhǎng)時(shí)間曝氣法處理，則還有時(shí)基本不產(chǎn)生污泥。在這樣的污泥產(chǎn)生量少的處理方式中使用本發(fā)明的情況下，臭氧供應(yīng)量可以非常少。
此外，根據(jù)廢水的種類，污泥轉(zhuǎn)化率為10～85％左右，非常寬。此外，根據(jù)污泥的絮凝物(廢水中有機(jī)物分解而增殖的細(xì)菌聚集而成)的狀態(tài)而必須的臭氧量有所不同。作為明確的數(shù)值是不清楚的，如果將絮凝物大且高密度的情況與小且分散的情況進(jìn)行比較，則確認(rèn)用于實(shí)現(xiàn)同樣的減體積化所必須的臭氧量在絮凝物大且高密度的情況下較大。此外，顯微鏡觀察的結(jié)果觀察到由于臭氧，從絮凝物結(jié)合弱的部分開始分解，知道由于這個(gè)原因，具有高密度絮凝物的污泥難由于臭氧發(fā)生分解，因此必須大量的臭氧。
如果對(duì)其進(jìn)行研究，則本發(fā)明方法中必須的臭氧量根據(jù)使用的活性污泥法的方法(例如長(zhǎng)時(shí)間曝氣或浸漬膜活性污泥法)、排水種類、活性污泥的絮凝物狀態(tài)而有所不同。
用于實(shí)施本發(fā)明活性污泥法的廢水處理系統(tǒng)具有進(jìn)行活性污泥處理的生物處理槽、向上述生物處理槽內(nèi)供應(yīng)臭氧的臭氧供應(yīng)裝置、測(cè)定上述生物處理槽內(nèi)活性污泥濃度的測(cè)定裝置、基于上述測(cè)定裝置的測(cè)定結(jié)果對(duì)來自上述臭氧供應(yīng)裝置的臭氧供應(yīng)量進(jìn)行控制的控制裝置。
根據(jù)該系統(tǒng)，由于基于生物處理槽內(nèi)的活性污泥濃度，對(duì)來自臭氧供應(yīng)裝置的臭氧供應(yīng)量進(jìn)行控制，因此可以將活性污泥濃度維持在期望的范圍內(nèi)，可以將生物處理槽內(nèi)的污泥量保持在規(guī)定范圍內(nèi)。即，可以提高污泥的減體積化(污泥體積的減少)或生物處理槽的有機(jī)物除去能力。
在該情況下，如下所述，可以采用測(cè)定a.供應(yīng)臭氧的濃度b.生物處理槽內(nèi)的臭氧濃度c.從生物處理槽中的排氣臭氧濃度d.作為流入生物處理槽內(nèi)的處理原水、生物處理槽的處理水或處理后的處理水的有機(jī)物指標(biāo)的濃度e.生物處理槽內(nèi)的處理水或處理后的處理水的氧化還原電位(ORP)f.生物處理槽中懸浮物質(zhì)的量中任一個(gè)或多個(gè)的測(cè)定裝置，基于其測(cè)定結(jié)果，對(duì)臭氧供應(yīng)裝置進(jìn)行控制。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，除了生物處理槽以外，不用設(shè)置其他用于污泥處理減體積化的專用槽，就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生污泥的減體積化，同時(shí)可以使用通常的散氣管向生物處理槽內(nèi)供應(yīng)臭氧。此外還可以提高生物處理槽的有機(jī)物除去能力。


圖1是表示實(shí)施方式中所述廢水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概略的說明圖。
圖2是表示臭氧供應(yīng)量與處理水BOD的關(guān)系的曲線圖。
圖3是表示臭氧供應(yīng)所致的系統(tǒng)內(nèi)的SS量經(jīng)時(shí)變化的曲線圖。
圖4是表示生物處理槽內(nèi)SS經(jīng)時(shí)變化的曲線圖。
圖5是表示臭氧量經(jīng)時(shí)變化的曲線圖。
圖6是表示處理水BOD經(jīng)時(shí)變化的曲線圖。
圖7是表示其他實(shí)施方式中廢水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概略的說明圖。
圖8是表示臭氧供應(yīng)量與有機(jī)物除去能力的關(guān)系的曲線圖。
圖9是表示處理時(shí)間與活性污泥的有機(jī)物除去能力比不加入臭氧的情況提高的情況的最大臭氧量的關(guān)系的曲線圖。
圖10是表示處理水BOD經(jīng)時(shí)變化的曲線圖。
圖11是表示生物處理槽內(nèi)MLSS經(jīng)時(shí)變化的曲線圖。
圖12是表示處理水BOD經(jīng)時(shí)變化的曲線圖。
符號(hào)說明1 生物處理槽2 空氣擴(kuò)散管3 臭氧發(fā)生器4 空氣泵6，33 臭氧濃度計(jì)12 流入管21 移送管22 沉淀槽23 排水管31 排氣管32 臭氧分解裝置34 測(cè)定裝置35 控制裝置具體實(shí)施方式
接下來對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1表示實(shí)驗(yàn)用組構(gòu)的實(shí)施方式中的廢水處理系統(tǒng)的概要，在密閉型的生物處理槽1內(nèi)的底部設(shè)置空氣擴(kuò)散管2。在該空氣擴(kuò)散管2中，通過無聲放電式臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生的臭氧與通過空氣泵4吸入的空氣一起，通過供應(yīng)管5進(jìn)行供應(yīng)。在供應(yīng)管5中設(shè)置紫外線式的臭氧濃度計(jì)6和流量計(jì)7。
作為處理原水的廢水從人工廢水槽11通過泵12，經(jīng)過流入管13流入生物處理槽1內(nèi)。在生物處理槽1內(nèi)投入分解處理廢水的微生物，流入的廢水通過該微生物進(jìn)行分解處理。
處理的廢水通過下游側(cè)的移送管21移送至沉淀槽22內(nèi)，之后通過排水管23排出體系外。在沉淀槽22內(nèi)，沉淀的活性污泥通過返回管24返回至生物處理槽1中。
生物處理槽1內(nèi)的排氣通過排氣管31從生物處理槽1中排出，臭氧分解裝置32中臭氧分解后，排出體系外。從而對(duì)人體等有害的臭氧在排氣前進(jìn)行分解處理。在排氣管31中設(shè)置臭氧濃度計(jì)33，對(duì)排出的臭氧濃度進(jìn)行監(jiān)視。
生物處理槽1內(nèi)的廢水(處理原水)的活性污泥濃度通過測(cè)定活性污泥濃度的測(cè)定裝置34進(jìn)行測(cè)定，該測(cè)定結(jié)果輸入至控制裝置35。控制裝置35基于該測(cè)定結(jié)果對(duì)臭氧發(fā)生裝置3進(jìn)行控制，從而可以對(duì)通過空氣擴(kuò)散管2向生物處理槽1內(nèi)的廢水供應(yīng)的臭氧的量進(jìn)行控制。
實(shí)施方式涉及的廢水處理系統(tǒng)如上構(gòu)成，然后，使用該系統(tǒng)，進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)，其目的在于，通過曝氣含有臭氧的空氣，保持生物處理槽1內(nèi)的微生物維持處理能力的狀態(tài)下，對(duì)產(chǎn)生的污泥減體積化，將系統(tǒng)內(nèi)的污泥量保持一定，例如為2000～4000mg/L左右。
在活性污泥法中，通過生物處理槽1內(nèi)微生物的作用，處理原水中的有機(jī)物被分解。此時(shí)，分解的有機(jī)物中的50～70％作為維持微生物的能量被消耗，剩下的30～50％用于微生物的增殖，因此如果放任的話，微生物(活性污泥)量逐漸增加。該增加的污泥被稱為剩余污泥。另外，如果該剩余污泥的產(chǎn)生量盡可能減少，則可以削減廢水處理的運(yùn)行成本。
然而，如果生物處理槽1內(nèi)的污泥過少，則生物處理能力降低，因此期望污泥為一定的量。在本實(shí)驗(yàn)例中，進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)，使得生物處理槽1內(nèi)的污泥量為2500mg/L而保持一定。
臭氧供應(yīng)量的調(diào)整通過調(diào)整臭氧發(fā)生濃度和流量進(jìn)行。此外，試驗(yàn)中使用的污泥使用從辦公大樓的中水處理設(shè)施(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法的處理設(shè)施)采取的污泥，試驗(yàn)污水(處理原水)制備成胨系人工廢水，在實(shí)驗(yàn)時(shí)稀釋成100mg/L使用。
實(shí)驗(yàn)條件如下表1所示。表1中，“臭氧量”中的“X”是指處理原水(流入的廢水)中的有機(jī)性流入負(fù)荷濃度，其為BOD[g/L]+BOD中未包含的有機(jī)性SS[g/L的總和。


人工廢水(處理原水)的BOD每10000mg/L的成分如表2所示。在本實(shí)驗(yàn)中，流入有機(jī)負(fù)荷＝流入BOD+流入有機(jī)SS，實(shí)驗(yàn)中使用的人工廢水由于有機(jī)SS分基本為0，因此流入有機(jī)負(fù)荷＝流入BOD。


生物處理槽1的SS與沉淀槽22內(nèi)的SS匯總在一起為系統(tǒng)內(nèi)的微生物量。此外，為了檢查活性污泥的活性，對(duì)氧利用速度進(jìn)行測(cè)定。各自的測(cè)定方法根據(jù)下水試驗(yàn)方法(1997年版)進(jìn)行。試驗(yàn)開始前的14日，使用不含有臭氧的空氣進(jìn)行曝氣，進(jìn)行污泥的馴化，然后開始試驗(yàn)。無需對(duì)試驗(yàn)水溫度進(jìn)行特別的控制。
另外，在本實(shí)驗(yàn)例這樣小的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，由于在臭氧量較少的范圍內(nèi)，臭氧量過于微量而無法測(cè)定，因此實(shí)驗(yàn)在0.01～0.30X[g]的范圍內(nèi)進(jìn)行。
在圖2中表示供給空氣中的臭氧量與處理水BOD的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果為實(shí)驗(yàn)開始后14日的數(shù)值。根據(jù)其發(fā)現(xiàn)，伴隨著臭氧量的增加，處理水BOD接近于流入水BOD的100mg/L，處理性能發(fā)生惡化。這被認(rèn)為是由于活性污泥中的細(xì)菌類被臭氧殺滅，活性污泥的能力降低。
然而，在0.01～0.15X[g-O3/L-流入水]的范圍內(nèi)，認(rèn)為由于入口BOD與出口BOD無法相等，因此處理能力的降低而進(jìn)行微生物處理。因此發(fā)現(xiàn)，在該范圍內(nèi)，臭氧量越少，處理水質(zhì)就越好，如果在0.03X[g-O3/L-流入水]或以下，則基本沒有變化。
在圖3中表示實(shí)驗(yàn)經(jīng)過天數(shù)與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)SS量(＝污泥量)的關(guān)系。加入臭氧前實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)的SS為約30g。其中，供應(yīng)0.03X[g-O3/L-流入水]的臭氧。
在不加入臭氧的情況下(0mg/L)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)的污泥量在14日內(nèi)增加約4.5g。
4.5[g]÷14[d]＝0.32[g/d]每1天的污泥增加量0.1[g/L]×9[L/d]＝0.9[g]1天內(nèi)流入的BOD0.32[g/d]÷0.9[g/d]＝0.36污泥轉(zhuǎn)化率由上述的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該實(shí)施方式中通過廢水處理系統(tǒng)的污泥轉(zhuǎn)化率為0.36，在該比例下，剩余污泥增加。
在同樣的系統(tǒng)、裝置和同樣的條件下，在供應(yīng)空氣中按照0.03X[g-O3/L-流入水]的比例添加臭氧的情況下，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的SS量基本沒有增減。即，SS的生成量與臭氧所致的減體積量基本相等。如圖4中所示，由于本條件下的處理水質(zhì)為18mg/L，因此生物處理能力足夠，且是污泥也沒有增加的生物處理。
在供應(yīng)空氣中按照0.01X[g-O3/L-流入水]的比例添加臭氧的情況下，目視觀察的結(jié)果與曝氣空氣的情況相比，沒有發(fā)現(xiàn)特別的變化，但活性污泥的氧氣利用速度得到提高，另外，使用該情況的氧氣利用速度作為活性污泥的活性指標(biāo)。這認(rèn)為由于臭氧死滅的污泥是活性低的污泥，這些污泥死滅，其分解物被其他活性強(qiáng)的污泥捕食，從而微生物群總體活性得到提高。
使用同樣的系統(tǒng)，在同樣的條件下，在供應(yīng)空氣中按照0.30X[g-O3/L-流入水]的比例添加臭氧的情況下，活性污泥產(chǎn)生白濁并發(fā)泡，系統(tǒng)內(nèi)的SS大幅減少。這認(rèn)為是由于臭氧使得大量微生物死滅的情況被目視觀察到。認(rèn)為由于大量的微生物死滅，因此系統(tǒng)內(nèi)的SS大幅減少。
由上述的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于本實(shí)驗(yàn)條件，通過在活性污泥槽的供應(yīng)空氣中添加0.03X[g-O3/L-流入水]或以下的臭氧，生物處理能力不會(huì)降低，反而可以抑制污泥的增加量。
另外，在以0.03X[g-O3/L-流入水]的比例添加臭氧的情況下，曝氣槽上方氣中的臭氧濃度為0.1ppm或以下，為作業(yè)環(huán)境容許濃度以下。
但是，為了同時(shí)進(jìn)行有機(jī)性廢水的生物處理和污泥的減體積化，重要的是將系統(tǒng)內(nèi)的污泥量保持一定。為了實(shí)現(xiàn)該目的，必須一直對(duì)污泥的產(chǎn)生量監(jiān)視，并通過添加與其相應(yīng)的臭氧從而減體積化。由于污泥的產(chǎn)生量根據(jù)各種條件而有所不同，因此難以通過計(jì)算求得，必須實(shí)際測(cè)定。
從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，接下來在圖1的廢水處理系統(tǒng)中，基于生物處理槽1內(nèi)的廢水(處理原水)的活性污泥濃度，通過控制裝置35對(duì)臭氧發(fā)生裝置3進(jìn)行控制，調(diào)整臭氧的供應(yīng)量，從而將活性污泥的量控制在一定范圍內(nèi)，對(duì)此實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行說明。
實(shí)驗(yàn)條件與前例中的表1、表2相同。此外，臭氧供應(yīng)量的范圍為0～0.15X[g-O3/L-流入水]，并進(jìn)行自動(dòng)控制，使得在生物處理槽1內(nèi)的SS超過2500mg/L的情況下增加臭氧的供應(yīng)量，在為2500mg/L或以下的情況下減少臭氧的供應(yīng)量。
其結(jié)果為，如圖4所示，曝氣槽內(nèi)的SS穩(wěn)定推移至約2500mg/L。此時(shí)臭氧量的變化在圖5中示出，處理水BOD的經(jīng)時(shí)變化在圖6中示出。
如圖5所示，本實(shí)驗(yàn)條件下的臭氧量為0.03X[g-O3/L-流入水]左右，發(fā)現(xiàn)若干的變動(dòng)。如圖6所示，確認(rèn)此時(shí)的處理水BOD穩(wěn)定在20mg/L或以下，對(duì)排水處理能力沒有影響。這樣地，通過使用控制裝置35，可以更穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，上述的控制例中，基于圖1系統(tǒng)中生物處理槽1內(nèi)的廢水(處理原水)的活性污泥濃度，通過控制裝置35對(duì)臭氧發(fā)生裝置3進(jìn)行控制，從而對(duì)臭氧的供應(yīng)量進(jìn)行調(diào)整，但下限于此，例如還可以測(cè)定供應(yīng)臭氧的濃度、生物處理槽1內(nèi)的臭氧濃度、從生物處理槽1中的排氣臭氧濃度、作為流入生物處理槽1內(nèi)的處理原水、生物處理槽的處理水或處理后的處理水的有機(jī)物指標(biāo)的濃度、生物處理槽1內(nèi)的處理水或處理后的處理水的氧化還原電位(ORP)、生物處理槽1中懸浮物質(zhì)的量的任一個(gè)或多個(gè)，基于該測(cè)定值，通過控制裝置35對(duì)臭氧發(fā)生裝置3進(jìn)行控制。
圖7表示用于實(shí)施所述控制的廢水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概要。例如，在基于作為流入生物處理槽1內(nèi)的處理原水(廢水)的有機(jī)物指標(biāo)的濃度進(jìn)行控制的情況下，可以在流入管13中設(shè)置有機(jī)分濃度測(cè)定器51，將該結(jié)果輸入控制裝置35中，基于其對(duì)臭氧發(fā)生裝置3進(jìn)行控制。
同樣，在基于生物處理槽1內(nèi)處理水的氧化還原電位(ORP)進(jìn)行控制的情況下，可以具有如下結(jié)構(gòu)在生物處理槽1內(nèi)設(shè)置ORP傳感器52a，將其檢測(cè)信號(hào)送至ORP測(cè)定裝置52，從ORP測(cè)定裝置52將測(cè)定結(jié)果輸入控制裝置35。在基于生物處理槽1中處理后的處理水的氧化還原電位(ORP)進(jìn)行控制的情況下，可以具有如下結(jié)構(gòu)在排水管23中設(shè)置ORP傳感器53a，將其檢測(cè)信號(hào)送至ORP測(cè)定裝置53，從ORP測(cè)定裝置53將測(cè)定結(jié)果輸入控制裝置35。
此外，在根據(jù)臭氧濃度進(jìn)行控制的情況下，可以具有如下結(jié)構(gòu)將在排氣管31.中設(shè)置的臭氧濃度計(jì)33的測(cè)定結(jié)果輸入至控制裝置35中。
以下，對(duì)其他的實(shí)施方式進(jìn)行說明。該實(shí)施方式按照如下的目的進(jìn)行在活性污泥法中，通過曝氣含有微量臭氧的空氣，使微生物活化以提高有機(jī)物質(zhì)凈化能力。系統(tǒng)使用如下裝置作為實(shí)驗(yàn)裝置在圖1所示的系統(tǒng)中，使泵12停止，使用生物處理槽1作為間歇式曝氣槽。
此外，活性污泥的有機(jī)物質(zhì)除去能力的測(cè)定按如下進(jìn)行。
(1)從生物處理槽1中采取一定量的污泥，進(jìn)行離心分離。
(2)將離心分離的污泥放入一定量的燒杯中。
(3)在上述(2)的燒杯中的污泥中加入BOD濃度為已知的，其成分如表2所示的經(jīng)稀釋的人工廢水，振蕩一定時(shí)間進(jìn)行培養(yǎng)。
(4)離心分離上述(3)的物質(zhì)，測(cè)定上層澄清液的BOD。
(5)然后，將通過污泥除去的BOD量作為有機(jī)物質(zhì)除去能力。
BOD測(cè)定方法按照下水試驗(yàn)方法(1997年版)進(jìn)行。生物處理槽1的溫度為23.5℃。
另外，對(duì)于處理時(shí)間(對(duì)生物處理槽1內(nèi)的活性污泥曝氣含有臭氧的空氣的時(shí)間)，按照3小時(shí)、8小時(shí)和24小時(shí)3種情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。另外，標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法的曝氣時(shí)間為6～8小時(shí)，由于曝氣時(shí)間長(zhǎng)的長(zhǎng)時(shí)間曝氣法的曝氣時(shí)間為16～24小時(shí)，因此本實(shí)驗(yàn)的范圍可以說匯集了基本所有的活性污泥法。在所述的情況下，如果本發(fā)明所述情況中的相對(duì)于生物處理槽1內(nèi)的MLSS供應(yīng)的臭氧量Y[g-O3/g-MLSS]由0＜Y＜0.005×t+0.05算出，則在處理時(shí)間為3小時(shí)的情況下，0＜Y＜0.065[g-O3/g-MLSS]，在處理時(shí)間為8小時(shí)的情況下，0＜Y＜0.09[g-O3/g-MLSS]，在處理時(shí)間為24小時(shí)的情況下，0＜Y＜0.17[g-O3/g-MLSS]。
實(shí)驗(yàn)條件如表3所示。


在圖8中表示臭氧添加量與有機(jī)物質(zhì)除去能力的關(guān)系?？v軸以不含有臭氧的空氣進(jìn)行曝氣的污泥的有機(jī)物質(zhì)除去能力為100。根據(jù)該附圖，發(fā)現(xiàn)隨著臭氧量的增加，有機(jī)物質(zhì)除去能力提高，峰值之后降低。此外，在添加大量臭氧的情況下，活性污泥發(fā)生白濁和發(fā)泡，系統(tǒng)內(nèi)的SS大幅減少。認(rèn)為這是由于臭氧，大量的微生物死滅，通過目視所觀察到。認(rèn)為由于大量的微生物死滅，系統(tǒng)內(nèi)的SS大幅減少。此時(shí)，有機(jī)物質(zhì)除去能力為0。
此外，由圖8的結(jié)果可以看出，例如在處理時(shí)間為3小時(shí)的情況下，有機(jī)物質(zhì)除去能力為超過100的范圍，臭氧添加量為0.01～約0.05[g-O3/g-MLSS]，在處理時(shí)間為8小時(shí)的情況下，有機(jī)物質(zhì)除去能力為超過100的范圍，臭氧添加量為0.01～約0.1[g-O3/g-MLSS]，同樣，在處理時(shí)間為24小時(shí)的情況下，有機(jī)物質(zhì)除去能力為超過100的范圍，臭氧添加量為0.01～約0.15[g-O3/g-MLSS]。
基于以上的結(jié)果，如圖9所示，繪制各個(gè)處理時(shí)間下的臭氧添加量的上限值，如果對(duì)其進(jìn)行近似，則得到Y(jié)＜0.005×t+0.05這樣的算式(圖9中的直線)。
即，如果相對(duì)于生物處理槽1內(nèi)的MLSS供應(yīng)的臭氧量(臭氧添加量)Y為Y＜0.005×t+0.05的范圍，則導(dǎo)出有機(jī)物除去能力超過100，換句話說，有機(jī)物處理能力得到提高。
此外，由圖8的結(jié)果確認(rèn)，由于即使在作為本實(shí)驗(yàn)裝置的臭氧量添加的下限值約0.01[g-O3/L-MLSS]的臭氧下，有機(jī)物除去能力也超過100，因此即使極其微量的臭氧也提高有機(jī)物除去能力。
如上所述，污泥的有機(jī)物除去能力也通過加入極其微量的臭氧以得到提高，因此導(dǎo)出通過臭氧使污泥的有機(jī)物質(zhì)除去能力提高的范圍為0＜Y＜0.005×t+0.05。
另外，在0＜Y＜0.005×t+0.05的范圍內(nèi)加入臭氧的實(shí)驗(yàn)后上層澄清水的BOD與試驗(yàn)前基本相同，未發(fā)現(xiàn)臭氧的影響。此外，在污泥濃度不同的污泥(MLSS＝3000mg/L，5000mg/L)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須的每單位污泥的臭氧量相同。
由上述的結(jié)果可知，基于本實(shí)驗(yàn)條件，如上述，生物處理槽1的供應(yīng)空氣在處理時(shí)間為3小時(shí)的情況下為0.05[g-O3/g-MLSS]或以下，污泥的有機(jī)物除去能力得到提高，在處理時(shí)間為8小時(shí)的情況下為0.1[g-O3/g-MLSS]或以下，污泥的有機(jī)物除去能力得到提高，在處理時(shí)間為24小時(shí)的情況下為0.15[g-O3/g-MLSS]或以下，污泥的有機(jī)物除去能力得到提高。
另外，在試驗(yàn)裝置的排氣管31中，設(shè)置用于安全的臭氧分解裝置32，但由于排氣濃度基本為0，因此可以得知在本實(shí)驗(yàn)中，這樣的臭氧除去部不一定是必須的。
接下來，對(duì)其他的實(shí)驗(yàn)例進(jìn)行說明。在該實(shí)驗(yàn)中，使用圖1的系統(tǒng)，運(yùn)行泵12，生物處理槽1具有連續(xù)式曝氣槽的功能。此外，作為處理原水的廢水，使用先表2中所示的胨系人工廢水，在實(shí)驗(yàn)時(shí)BOD稀釋為100mg/L使用。
試驗(yàn)開始前的14日，采用不含有臭氧的空氣進(jìn)行曝氣，進(jìn)行污泥的培養(yǎng)，之后開始試驗(yàn)。對(duì)曝氣槽的溫度不進(jìn)行特別的控制。實(shí)驗(yàn)條件如表4所示。


實(shí)驗(yàn)結(jié)果在圖10中示出。在試驗(yàn)開始后第15日開始供應(yīng)臭氧。添加臭氧前的處理水BOD為約18mg/L。從剛供應(yīng)臭氧之后處理水質(zhì)得到提高，在供應(yīng)臭氧后1周左右，BOD降低至11～12mg/L而穩(wěn)定。根據(jù)該試驗(yàn)結(jié)果可以確認(rèn)，通過向生物處理槽1內(nèi)供應(yīng)(添加)臭氧，有機(jī)物除去能力得到提高。
通過這樣的方法，即使在生物處理槽1的有機(jī)物除去能力得到提高的情況下，使系統(tǒng)內(nèi)污泥量保持一定也是重要的，必須在對(duì)生物處理槽1內(nèi)的污泥量監(jiān)視的同時(shí)，向生物處理槽1內(nèi)供應(yīng)與其相應(yīng)的臭氧。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，可以使用如上述的控制裝置35進(jìn)行控制運(yùn)行。
對(duì)這樣的生物處理槽1的有機(jī)物除去能力得到提高的情況的控制運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)例進(jìn)行說明。實(shí)驗(yàn)條件與上述表4相同，臭氧供應(yīng)量的范圍為0～0.15[g-O3/g-MLSS]，通過測(cè)定裝置34監(jiān)視生物處理槽(曝氣槽)1內(nèi)的MLSS，進(jìn)行如下的自動(dòng)控制在生物處理槽1內(nèi)的MLSS超過3000mg/L的情況下，增加臭氧的供應(yīng)量，在為2900mg/L或以下的情況下，減少臭氧的供應(yīng)量。
其結(jié)果如圖11所示，生物處理槽1內(nèi)的MLSS穩(wěn)定推移至約3000mg/L。此外，此時(shí)的處理水BOD的經(jīng)時(shí)變化在圖12中示出。分別發(fā)現(xiàn)若干的變動(dòng)，此時(shí)的處理水BOD穩(wěn)定在約]0mg/L或以下，確認(rèn)對(duì)排水處理能力沒有影響。此外，如果與上述實(shí)驗(yàn)的通過停止泵12使生物處理槽1具有間歇式曝氣槽功能時(shí)的處理水BOD相比，則穩(wěn)定地得到良好的處理水。這樣，通過使用自動(dòng)控制裝置，可以確認(rèn)能夠穩(wěn)定地運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種生物處理槽的污泥處理方法，其特征在于，在通過活性污泥法處理廢水時(shí)處理生物處理槽的污泥的方法中，向上述生物處理槽，供應(yīng)上述生物處理槽為了維持活性污泥處理所必須的空氣或氧氣，同時(shí)每1L流入上述生物處理槽中的廢水，供應(yīng)0.0005X～0.15X[g]的臭氧，X流入廢水中有機(jī)性流入負(fù)荷濃度，即BOD[g/L]+有機(jī)性SS[g/L]。
2.權(quán)利要求1所述生物處理槽的污泥處理方法，其特征在于，對(duì)下述a～f值中的任一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行測(cè)定，基于該測(cè)定結(jié)果，從而控制供應(yīng)的臭氧量，a.供應(yīng)臭氧的濃度；b.生物處理槽內(nèi)的臭氧濃度；c.從生物處理槽的排氣臭氧濃度；d.作為流入生物處理槽內(nèi)的處理原水、生物處理槽內(nèi)的處理水或處理后的處理水的有機(jī)物指標(biāo)的濃度；e.生物處理槽內(nèi)的處理水或處理后的處理水的氧化還原電位(ORP)；f.生物處理槽中懸浮物質(zhì)的量。
3.一種生物處理槽的污泥處理方法，其特征在于，在通過活性污泥法處理廢水時(shí)處理生物處理槽的污泥的方法中，供應(yīng)生物處理槽為了維持活性污泥處理所必須的空氣或氧氣，同時(shí)按規(guī)定時(shí)間供應(yīng)相對(duì)于生物處理槽內(nèi)的MLSS為規(guī)定比例的臭氧，提高生物處理槽的有機(jī)物除去能力。
4.如權(quán)利要求3所述的生物處理槽的污泥處理方法，其特征在于，向上述生物處理槽內(nèi)供應(yīng)的臭氧量Y[g-O3/g-MLSS]為0＜Y＜0.005×t+0.05t向生物處理槽內(nèi)添加臭氧的時(shí)間[h]。
5.如權(quán)利要求3或4所述的生物處理槽的污泥處理方法，其特征在于，對(duì)下述a～f值中的任一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行測(cè)定，基于該測(cè)定結(jié)果，從而控制供應(yīng)的臭氧量a.供應(yīng)臭氧的濃度；b.生物處理槽內(nèi)的臭氧濃度；c.從生物處理槽的排氣臭氧濃度；d.作為流入生物處理槽內(nèi)的處理原水、生物處理槽內(nèi)的處理水或處理后的處理水的有機(jī)物指標(biāo)的濃度；e.生物處理槽內(nèi)的處理水或處理后的處理水的氧化還原電位(ORP)；f.生物處理槽中懸浮物質(zhì)的量。
6.一種廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，在具有進(jìn)行活性污泥處理的生物處理槽、用于實(shí)施活性污泥法的廢水處理系統(tǒng)中，包括向上述生物處理槽內(nèi)供應(yīng)臭氧的臭氧供應(yīng)裝置、向上述生物處理槽內(nèi)供應(yīng)含有氧氣的氣體的供應(yīng)裝置、測(cè)定上述生物處理槽內(nèi)活性污泥濃度的測(cè)定裝置、和基于上述測(cè)定裝置的測(cè)定結(jié)果，對(duì)來自上述臭氧供應(yīng)裝置的臭氧供應(yīng)量進(jìn)行控制的控制裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，上述測(cè)定裝置對(duì)下述a～f值中的任一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行測(cè)定a.供應(yīng)臭氧的濃度；b.生物處理槽內(nèi)的臭氧濃度；c.從生物處理槽的排氣臭氧濃度；d.作為流入生物處理槽內(nèi)的處理原水、生物處理槽內(nèi)的處理水或處理后的處理水的有機(jī)物指標(biāo)的濃度；e.生物處理槽內(nèi)的處理水或處理后的處理水的氧化還原電位(ORP)；f.生物處理槽中懸浮物質(zhì)的量。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于不設(shè)置用于使污泥處理減體積化的專用槽，使得活性污泥法中生物處理槽產(chǎn)生的污泥減體積化。在活性污泥法下處理廢水的生物處理槽內(nèi)，將用于生物處理槽維持活性污泥處理必須的空氣或氧氣與通過臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧供應(yīng)至生物處理槽內(nèi)。此時(shí)的臭氧量是每1L流入生物處理槽內(nèi)的廢水，為0.0005Xg～0.15Xg。其中，X是指流入廢水中的有機(jī)性流入負(fù)荷濃度，其為BOD+BOD未包含的有機(jī)性SS的總和。由此，能夠維持通過生物處理槽內(nèi)微生物的分解性能，同時(shí)使得過度增殖的細(xì)菌的一部分通過臭氧可溶化，可以減少污泥的體積。
文檔編號(hào)C02F3/12GK1868921SQ200610091660
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者佐藤峰彥, 稻葉仁, 岡村典明, 豬垣真司, 神谷成毅 申請(qǐng)人:高砂熱學(xué)工業(yè)株式會(huì)社