專利名稱：含氨液的處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含氨液的處理方法及裝置，尤其涉及將在廢水處理領(lǐng)域、精細(xì)化學(xué)藥品領(lǐng)域等廣泛的領(lǐng)域產(chǎn)生的含氨液中的氨通過生物學(xué)方法進行脫氮的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在工廠廢水、照片顯影廢水、制造化學(xué)生成物的化學(xué)工廠廢水等中，產(chǎn)生低濃度到高濃度的含氨液。在將這些含氨液作為廢水廢棄的情況下，成為水域的富營養(yǎng)化或溶氧下降等的原因，需要在廢棄之前進行去除氨的處理。另外，在液態(tài)的化學(xué)生成物中含有氨的情況下，為提高化學(xué)生成物的純度，需要從化學(xué)生成物中去除氨。
以往，低濃度的含氨液是通過氯進行氧化或生物處理。在氯處理中，氯與氨反應(yīng)，氨被去除的同時生成氯胺。該氯胺殺菌作用強，存在打亂環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)之患，同時需要大量的氯，因此，在中度濃度到高濃度的含氨液的處理上不使用，而通常通過硝化·脫氮法進行生物處理。
該硝化·脫氮法進行生物處理通過由硝化細(xì)菌經(jīng)由亞硝酸而生成硝酸的硝化反應(yīng)、和通過硝酸細(xì)菌將硝酸轉(zhuǎn)換為氮氣的脫氮反應(yīng)進行。但是，通過硝化·脫氮法處理含氨液在脫氮反應(yīng)中需要有機物，而作為有機物需要添加3倍的氮量的甲醇量。從而，氨的濃度越高，使用越大量的甲醇，存在不僅原始成本很高，而且需要龐大的運行成本的缺點。
對此，作為有效的生物處理，最近，正在研究厭氣性氨氧化法(例如，專利文獻(xiàn)1)。該厭氣性氨氧化是通過將一部分氨由氨氧化細(xì)菌通過亞硝酸型硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)換為亞硝酸，將該亞硝酸和剩余的氨通過厭氣性氨氧化細(xì)菌脫氮的方法。在該厭氣性氨氧化法中存在以下所述的優(yōu)點，即硝化反應(yīng)中需氧量少，另外在脫氮反應(yīng)中不需要有機物，因此，能夠大幅度降低運行成本。
專利文獻(xiàn)1特開2001-37467號公報然而，通過厭氣性氨氧化法處理含氨液，如上所述地能夠大幅度降低運行成本，但另一方面，將一部分氨轉(zhuǎn)換為亞硝酸的硝化反應(yīng)不穩(wěn)定，因此，與氨反應(yīng)的亞硝酸的濃度容易隨時間變化。由此，通常很難使亞硝酸和氨以優(yōu)選的比率進行脫氮反應(yīng)，因此，存在含氨液的處理不穩(wěn)定，處理水的水質(zhì)容易變動的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的事實做成，目的在于提供通過通常能夠穩(wěn)定處理含氨液，從而能夠穩(wěn)定地得到良好的水質(zhì)的處理水的含氨液的處理方法及裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案1為了達(dá)到所述目的，在通過厭氣性方法對含氨液中的氨進行生物脫氮的含氨液的處理方法中，其特征在于，使所述含氨液和厭氣性細(xì)菌在生物處理槽內(nèi)進行接觸的同時，從貯存一定濃度的亞硝酸的亞硝酸貯存槽向所述生物處理槽添加亞硝酸。
在本發(fā)明的技術(shù)方案1中，如果像以往一樣將一部分氨由氨氧化細(xì)菌通過亞硝酸方式的硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)換為亞硝酸，并將所轉(zhuǎn)換的亞硝酸和剩余的氨通過厭氣性氨氧化細(xì)菌脫氮，則鑒于與氨反應(yīng)的亞硝酸的濃度容易隨時間變動的事實，將一定濃度的亞硝酸貯存在亞硝酸貯存槽，并從該亞硝酸貯存槽向生物處理槽添加一定濃度的亞硝酸。
即，以往沒有一種在亞硝酸貯存槽將與氨反應(yīng)的亞硝酸調(diào)節(jié)到一定濃度并將所調(diào)節(jié)的濃度調(diào)節(jié)到生物處理槽的技術(shù)思想，而如果構(gòu)思該技術(shù)思想，則能夠?qū)⑴c氨反應(yīng)的亞硝酸的濃度一直維持在一定濃度。如果能將亞硝酸濃度一直維持一定，則能通過添加量來高精度調(diào)整反應(yīng)所需的亞硝酸需要量。由此，能夠使亞硝酸和氨在厭氣性氨氧化細(xì)菌存在的情況下一直以優(yōu)選的比例進行脫氮反應(yīng)，因此，能夠穩(wěn)定處理含氨液，從而，能夠得到穩(wěn)定且具有良好水質(zhì)的處理水。
在此，貯存在亞硝酸貯存槽的一定濃度的亞硝酸可以是亞硝酸金屬鹽一樣的天然物或化學(xué)合成物即亞硝酸，也可以為在將氨在亞硝酸方式的硝化槽中由氨細(xì)菌硝化時生成的亞硝酸。重要的是只要是能夠從亞硝酸貯存槽向生物處理槽添加一定濃度的亞硝酸的構(gòu)成即可。
技術(shù)方案2在技術(shù)方案1中，其特征在于，將從所述亞硝酸貯存槽向所述生物處理槽添加的添加位置分散在多處，使所述添加的亞硝酸在生物處理槽內(nèi)的亞硝酸態(tài)氮濃度的最大值不達(dá)到80mg/L以上。
在此，即使向生物處理槽添加一定濃度的亞硝酸，如果在生物處理槽內(nèi)的亞硝酸的濃度上有分布，其結(jié)果，不能在整個生物處理槽內(nèi)形成氨和亞硝酸的優(yōu)選的比例。尤其，厭氣性氨氧化細(xì)菌將亞硝酸作為基質(zhì)，相反，如果亞硝酸態(tài)氮濃度達(dá)到80mg/L以上，則活性下降。從而，如技術(shù)方案2所述，優(yōu)選的是，將從亞硝酸貯存槽開始向生物處理槽添加的添加位置分散為多個。
技術(shù)方案3在技術(shù)方案1或2中，其特征在于，測定所述含氨液的氨態(tài)氮濃度，計算處理所述測定的氨態(tài)氮濃度所需的亞硝酸需要量，并根據(jù)所述計算結(jié)果調(diào)節(jié)所述一定濃度的亞硝酸的添加量。
技術(shù)方案3是用于調(diào)整將貯存于亞硝酸貯存槽的一定濃度的亞硝酸的添加量的1個例子，在含氨液的氨濃度變動的情況下有效。即，由測定含氨液而所得到的氨態(tài)氮濃度計算所述亞硝酸需要量，并根據(jù)計算結(jié)果適當(dāng)調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量。由此，能夠根據(jù)含氨液的氨濃度適當(dāng)調(diào)整一定濃度的亞硝酸的添加量。對含氨液的氨態(tài)氮濃度可以連續(xù)測定，也可以間歇測定。
技術(shù)方案4在技術(shù)方案1～3中的任何一個中，其特征在于，測定流入所述生物處理槽的含氨液的流入量，與所述流入量的增減成比例地增減所述一定濃度的亞硝酸的添加量。
技術(shù)方案4是用于調(diào)整將貯存于亞硝酸貯存槽的一定濃度的亞硝酸的添加量的1個例子，對顯影廢水一樣含氨液的氨濃度一定的情況下有效。即，一旦確定相當(dāng)于亞硝酸需要量的亞硝酸的添加量后，與含氨液的流入量的增減成比例地增減亞硝酸的添加量即可。作為確定相當(dāng)于亞硝酸需要量的亞硝酸的添加量的方法，如技術(shù)方案3所述地從含氨液的測定計算亞硝酸需要量即可。由此，能夠根據(jù)含氨液的流入量適當(dāng)調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量。對含氨液的氨態(tài)氮濃度可以連續(xù)測定，也可以間歇測定。
另外，像技術(shù)方案4從屬于技術(shù)方案3的情況一樣，測定含氨液的氨態(tài)濃度，加之，測定流入生物處理槽的含氨液的流入量，并根據(jù)氨態(tài)氮濃度和流入量兩者調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量，則可進一步高精度地調(diào)整。
技術(shù)方案5在技術(shù)方案3或4中，其特征在于，所述亞硝酸需要量的范圍在于使所述氨的氨態(tài)氮量為所述亞硝酸的亞硝酸態(tài)氮量的1～1.5倍。
技術(shù)方案5具體顯示了優(yōu)選的亞硝酸需要量，因此，通過將亞硝酸態(tài)氮量設(shè)為氨的氨態(tài)氮量的1～1.5倍，能夠顯著提高含氨液的氮去除率。
技術(shù)方案6在技術(shù)方案1或2中，其特征在于，增減從所述亞硝酸貯存槽添加到所述生物處理槽的亞硝酸的添加量的同時，測定在所述增減時的所述生物處理槽內(nèi)生成氮氣的氮氣生成速度(L/分)的增減，將所述氣體生成速度不再按所述添加量的增減成正比地增減的添加量作為亞硝酸需要量，并調(diào)節(jié)所述亞硝酸的添加量。
技術(shù)方案6是用于調(diào)整將貯存于亞硝酸貯存槽的一定濃度的亞硝酸的添加量的1個例子，作為用于根據(jù)含氨液中的氨濃度的增減或流入生物處理槽的流入量的增減等的處理負(fù)荷的增減實時調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量的方法有效。
在生物處理槽中，如果在厭氣性氨氧化細(xì)菌存在的情況下氨和亞硝酸反應(yīng)，則生成氮氣，該氮氣的生成速度實時反映在氨濃度的增減或流入量的增減等處理負(fù)荷的增減上。在例如，增加亞硝酸的添加量時氮氣的氮氣生成速度也增加的情況下，亞硝酸的添加量可能不足，因此，進而反復(fù)增加添加量直至氣體生成速度不增大。另外，在增加亞硝酸的添加量而氣體生成速度不增大的情況下，亞硝酸的添加量過剩，存在厭氣性氨氧化細(xì)菌的活性下降的危險，因此，減少亞硝酸的添加量直至氣體生成速度減少。這樣，通過重復(fù)亞硝酸的添加量的增減，發(fā)現(xiàn)氣體生成速度不增大也不減少時的亞硝酸的添加量，并將此作為亞硝酸需要量而調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量。由此，即使不測定含氨液中的氨態(tài)氮濃度或流入量，也能夠適當(dāng)調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量，而且可以對氨濃度的增減或流入量的增減等處理負(fù)荷的增減實施調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的技術(shù)方案7為了達(dá)到上述目的，在通過厭氣性方法對含氨液中的氨進行生物脫氮的含氨液的處理裝置中，其特征在于，具有使厭氣性細(xì)菌在內(nèi)部生存的生物處理槽、使所述含氨液流入所述生物處理槽的流入部、使在所述生物處理槽中處理的處理水流出的流出部、貯存一定濃度的亞硝酸的亞硝酸貯存槽、從所述亞硝酸貯存槽向所述生物處理槽添加亞硝酸的添加機構(gòu)、和調(diào)節(jié)所述亞硝酸的添加量的添加量調(diào)節(jié)機構(gòu)。
技術(shù)方案7將本發(fā)明作為裝置而構(gòu)成，可以一直穩(wěn)定處理含氨液，因此，能夠一直穩(wěn)定得到具有良好的水質(zhì)的處理水。
技術(shù)方案8在技術(shù)方案7中，其特征在于，所述添加機構(gòu)具有濃度分布抑制機構(gòu)，所述濃度分布抑制機構(gòu)抑制所述添加的亞硝酸在生物處理槽內(nèi)的濃度分布。
根據(jù)技術(shù)方案8可知，由于具有抑制所添加的亞硝酸在所述生物處理槽內(nèi)抑制濃度的分布的發(fā)生的濃度分布抑制機構(gòu)，因此，與向生物處理槽添加一定濃度亞硝酸的情況如出一轍，能夠在整個生物處理槽內(nèi)形成氨和亞硝酸的優(yōu)選的比例。
技術(shù)方案9在技術(shù)方案7或8中，其特征在于，設(shè)置有測定所述含氨液中的氨態(tài)氮濃度的濃度測定機構(gòu)，所述添加量調(diào)節(jié)機構(gòu)根據(jù)所述濃度測定機構(gòu)的測定結(jié)果調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量。
技術(shù)方案9是用于調(diào)整將貯存于亞硝酸貯存槽的一定濃度的亞硝酸的添加量的1個例子，在變動含氨液中的氨濃度的情況下有效。
技術(shù)方案10在技術(shù)方案7或8中，其特征在于，設(shè)置有測定所述含氨液流入所述生物處理槽的流入量的流入量測定機構(gòu)，所述添加量調(diào)節(jié)機構(gòu)根據(jù)所述流入量測定機構(gòu)的測定結(jié)果調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量。
技術(shù)方案10是用于調(diào)整將貯存于亞硝酸貯存槽的一定濃度的亞硝酸的添加量的1個例子，在如顯影廢水以往含氨液中的氨濃度一定的情況下有效。
技術(shù)方案11在技術(shù)方案7或8中，其特征在于，設(shè)置有對于在增減由所述添加機構(gòu)添加的亞硝酸的添加量時的在所述生物處理槽內(nèi)生成的氮氣的氣體生成速度的增減進行測定的氣體生成速度測定機構(gòu)，所述添加量調(diào)節(jié)機構(gòu)根據(jù)所述氣體生成速度測定機構(gòu)的測定結(jié)果，調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量，其中氮氣生成速度的單位是L/分。
技術(shù)方案11是用于調(diào)整將貯存于亞硝酸貯存槽的一定濃度的亞硝酸的添加量的1個例子，作為根據(jù)含氨液中的氨濃度的增減或流入生物處理槽的流入量的增減等的處理負(fù)荷的增減實時調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量的方法有效。
技術(shù)方案12在技術(shù)方案7～11中的任何一個中，其特征在于，將所述生物處理槽做成盒型的可拆裝構(gòu)造的同時設(shè)置多個所述流入部、流出部、及添加機構(gòu)的連結(jié)部，將多個生物處理槽通過安裝在所述流入部、所述流出部、及所述添加機構(gòu)而構(gòu)成。
根據(jù)技術(shù)方案12可知，將生物處理槽做成盒型的能夠拆裝的構(gòu)造，并設(shè)成以能夠拆裝的方式安裝在分別設(shè)置有多個連結(jié)部的流入部、流出部、以及添加機構(gòu)，因此，可以以回轉(zhuǎn)木馬方式在多個生物處理槽按順序處理含氨液，或?qū)⒍鄠€生物處理槽中的1個作為預(yù)備生物處理槽使用。這樣，通過將生物處理槽設(shè)成盒型的能夠拆裝的構(gòu)造，在1個生物處理槽的厭氣性按氧化細(xì)菌的活性下降或死滅的情況下，能夠簡單地更換到另外的生物處理槽，或能夠使用預(yù)備的生物處理槽。
(發(fā)明的效果)如以上說明所述，根據(jù)本發(fā)明的含氨液的處理方法及裝置，可以一直穩(wěn)定處理含氨液，因此可以得到通常穩(wěn)定且具有良好的水質(zhì)的處理水。


圖1是本發(fā)明的含氨液的處理裝置的第1實施方式的概略圖。
圖2是相對于氨的氨態(tài)氮量的亞硝酸的亞硝酸態(tài)氮量(NO2-N)的比率、和總氮量去除率之間的關(guān)系圖。
圖3是本發(fā)明的含氨液的處理裝置的第2實施方式的概略圖。
圖4是本發(fā)明的含氨液的處理裝置的第3實施方式的概略圖。
圖5是本發(fā)明的含氨液的處理裝置的第4實施方式的概略圖。
圖6是監(jiān)測氮氣產(chǎn)生的亞硝酸自動控制系統(tǒng)的控制程序的說明圖。
圖7是本發(fā)明的含氨液的處理裝置的第5實施方式的概略圖。
圖中，10，50，60，70，80-含氨液的處理裝置、12-亞硝酸貯存槽、14-生物處理槽、16-流入配管、17-流入泵、18-處理水配管、20-添加配管(添加機構(gòu))、22-閥(添加量調(diào)節(jié)機構(gòu))、24-捕獲固定化載體、26-篩子、28-濃度測定器、30-濃度監(jiān)測類型的亞硝酸控制裝置、32-流入量測定器、34-流量監(jiān)測類型的亞硝酸控制裝置、36-收集部、38-氣體收集管、40-氣體生成速度測定器、42-氮氣監(jiān)測類型的亞硝酸控制裝置、44-氨貯存槽、46-處理水貯存槽、48-單按式連結(jié)管、52-連結(jié)管。
具體實施例方式
根據(jù)以下附圖對本發(fā)明的含氨液的處理方法及裝置的優(yōu)選的實施方式進行說明。
本發(fā)明的含氨液的處理裝置10，如圖1、圖3、圖4、圖5、圖7的各種方式所示，將亞硝酸貯存槽12和生物處理槽14作為基本構(gòu)成而構(gòu)成，并在該基本構(gòu)成中具有各種測定機構(gòu)、控制機構(gòu)等而構(gòu)成。從而，首先對基本構(gòu)成即亞硝酸貯存槽12和生物處理槽14進行說明。
在亞硝酸貯存槽12貯存有將亞硝酸金屬鹽溶解在溶劑(普通水)中而使之具有一定濃度的亞硝酸的溶液、或為具有一定濃度的亞硝酸而被調(diào)節(jié)的亞硝酸金屬鹽的粉狀體，從亞硝酸貯存槽12向生物處理槽14添加通過各種測定或控制來處理含氨液的氨所需的適當(dāng)?shù)膩喯跛嵝枰?。此時，貯存在亞硝酸貯存槽12的亞硝酸不僅限于如上所述的亞硝酸金屬鹽一樣的天然物或化學(xué)合成物即亞硝酸，也可以為在將氨在亞硝酸方式的硝化槽中由氨細(xì)菌硝化時生成的亞硝酸。重要的是在亞硝酸貯存槽12貯存有一定濃度的亞硝酸。
在生物處理槽14中培養(yǎng)有或投入有作為厭氣性細(xì)菌的厭氣性氨氧化細(xì)菌，并保持在厭氣性環(huán)境。作為厭氣性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)，如在例如，2004年度，第7次日本水環(huán)境學(xué)會シンポジウム演講集中的125頁所記載，可以將含有厭氣性氨氧化細(xì)菌的活性污泥或厭氣性消化污泥等作為種污泥培養(yǎng)。還有，用于將含氨液中的氨用厭氣性生物脫氮的細(xì)菌即將亞硝酸作為基質(zhì)的所有細(xì)菌可適用于本發(fā)明。
作為生物處理槽14內(nèi)的厭氣性氨氧化細(xì)菌的保持的形態(tài)，可以在生物處理槽14內(nèi)以浮游菌的形式保持，但是優(yōu)選的是，通過使上述的活性污泥等微生物附著在生物膜、或?qū)⒒钚晕勰嗟任⑸锊东@固定化在固定化材的捕獲固定化載體來保持。在此，所謂捕獲固定化是指將單體材或預(yù)聚合體材料與微生物混合，并聚合該混合液而將微生物固定在固定化材內(nèi)部。
在將厭氣性氨氧化細(xì)菌作為生物膜或捕獲固定化載體保持的情況下向生物處理槽14填充的填充量，在固定床類型時最好是30～70容積％，在懸浮粒子槽或膨脹槽的類型時最好是5～40容積％。作為生物膜的填充材，可以使用無紡布、塑料材料、海綿材料等材質(zhì)，形狀上也可以使用板狀、粒狀、筒狀等各種形狀。
另外，作為捕獲固定化載體的單體材料，可以適當(dāng)使用丙稀酰胺、亞甲基二丙稀酰胺、三丙稀縮甲醛(triacylformal)等。作為預(yù)聚物材料，優(yōu)選的是，聚乙二醇二丙稀酸酯或聚乙二醇甲基丙稀酸酯，并可以適當(dāng)使用其衍生物。捕獲固定化載體的形狀是方形、球狀、筒狀等，而且表面上凹凸多的形狀與含氨液的接觸效率好，能夠提高含氨液中的氨等的氮成分的去除效率。捕獲固定化載體的大小在形狀為方形或球狀時，優(yōu)選的是，1～10mm左右。
用于捕獲固定化的微生物可以使用包含厭氣性氨氧化細(xì)菌的純菌株、厭氣性氨氧化細(xì)菌的活性污泥等混合微生物。捕獲固定化載體內(nèi)部的微生物的總細(xì)菌數(shù)，優(yōu)選的是，105個/mL，且厭氣性氨氧化細(xì)菌滿足總細(xì)菌數(shù)的1/10～1/1000的范圍。之所以是因為通常捕獲固定化載體內(nèi)部的微生物群的濃度在106個/mL以上就具有活性，但通過固定化在總細(xì)菌數(shù)105個/mL以上，在載體內(nèi)部增殖到108個/mL以上，厭氣性氨氧化細(xì)菌的活性也相應(yīng)提高。
表1是總固定厭氣性氨氧化細(xì)菌的總固定載體的典型的組成例。
表1


如果在上述組成的懸浮液添加0.25份過硫酸鉀，則開始聚合，并凝膠化。切斷該凝膠體，并做成任意的大小，就成為捕獲固定化載體。
其次，具有上述的亞硝酸貯存槽12和生物處理槽14的基本構(gòu)成的本發(fā)明的含氨液的處理裝置10的各種方式進行說明。還有，作為存在于生物處理槽14內(nèi)的厭氣性氨氧化細(xì)菌的保持方式，如上所述，可以為浮游細(xì)菌、生物膜、捕獲固定化載體中的任何一個，但在本實施方式中用捕獲固定化載體舉例說明。
圖1是含氨液的處理裝置10的第1實施方式，由使厭氣性氨氧化細(xì)菌存在于內(nèi)部的厭氣性環(huán)境的生物處理槽14、使含氨液流入生物處理槽14的流入部、使在生物處理槽14中處理的處理水流出的流出部、貯存一定濃度的亞硝酸的亞硝酸貯存槽12、從亞硝酸貯存槽12向生物處理槽添加亞硝酸的添加機構(gòu)、和調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量的添加量調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)成。
即，通過形成流入部的流入配管16和流入泵17，使含氨液流入生物處理槽14內(nèi)。在生物處理槽14內(nèi)填充有厭氣性氨氧化細(xì)菌已被捕獲固定化的捕獲固定化載體24，與流入的含氨液接觸。在這種情況下，在圖1中省略，但為了使捕獲固定化載體24在生物處理槽14內(nèi)流動而提高含氨液的接觸效率，優(yōu)選的是，設(shè)置例如，攪拌機或非氧氣體鼓風(fēng)機之類。
從設(shè)置在生物處理槽14的上方的亞硝酸貯存槽12開始，作為添加機構(gòu)的分支為多個的添加配管20延設(shè)到生物處理槽14的上方，并將貯存在亞硝酸貯存槽12的亞硝酸添加到生物處理槽14。由此，含氨液中的氨和所添加的亞硝酸在厭氣性環(huán)境下通過厭氣性氨氧化細(xì)菌同時脫氮，并作為氮氣去除。在生物處理槽14中處理的處理水經(jīng)由形成流出部的處理水配管18排出到系統(tǒng)外。在生物處理槽14的流出部側(cè)設(shè)置有篩子26，從而，防止捕獲固定化載體24與處理液一同流出。這樣，在將一定濃度的亞硝酸貯存在亞硝酸貯存槽12，并從該亞硝酸貯存槽12向生物處理槽14添加相當(dāng)于亞硝酸需要量的亞硝酸的添加量，由此，能夠經(jīng)常穩(wěn)定地處理含氨液，因此，經(jīng)常能夠保持處理水良好的水質(zhì)。
添加配管20由主干管20A和支管20B構(gòu)成，在主干管20A設(shè)置有作為調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量的添加量調(diào)節(jié)機構(gòu)的閥22的同時，分支的多個支管20B配置在從生物處理槽14的流入部側(cè)到流出部側(cè)，使得亞硝酸的添加位置分散。由此，形成抑制所添加的亞硝酸在生物處理槽14內(nèi)的濃度分布的濃度分布抑制機構(gòu)。重要的是通過該濃度分布抑制機構(gòu)，使所添加的亞硝酸在生物處理槽14內(nèi)的亞硝酸態(tài)氮濃度的最大值不達(dá)到80mg/L。之所以是因為厭氣性氨氧化細(xì)菌將亞硝酸作為基質(zhì)，相反，之所以是因為如果亞硝酸態(tài)氮濃度達(dá)到80mg/L，則活性下降，即使向生物處理槽14添加一定濃度的亞硝酸，也只要生物處理槽14內(nèi)的局部超過80mg/L，厭氣性氨氧化細(xì)菌的活性下降。
從亞硝酸貯存槽12向生物處理槽14添加的一定濃度的亞硝酸的添加量通過閥22調(diào)節(jié)，并向生物處理槽14添加相當(dāng)于用于處理含氨液的氨所需的亞硝酸需要量的添加量。該亞硝酸需要量，優(yōu)選的是，亞硝酸的亞硝酸態(tài)氮量相當(dāng)于氨的氨態(tài)氮量的1～1.5倍的范圍。即，如圖2所示，相對氨中的氨態(tài)氮量的亞硝酸的亞硝酸態(tài)氮量(NO2-N)的比率(NO2-N/NH4-N)，與從含氨液去除的總氮去除率(T-N去除率)有密切的關(guān)系，在比例為1～1.5倍的范圍下T-N去除率最大，如果比例不到1以及超過1.5，則T-N去除率急劇下降。
圖3是含氨液的處理裝置50的第2實施方式。還有，與第1實施方式相同的部件及機構(gòu)使用相同的符號并省略了說明。還有，在從圖3到圖6中省略了濃度分布抑制機構(gòu)的圖示。
如圖3所示，在流入配管16的中途設(shè)置有測定含氨液的氨態(tài)濃度的濃度測定器28，并將由濃度測定器28測定的測定值送到濃度檢測環(huán)類型的亞硝酸控制裝置30。通過濃度測定器28可以連續(xù)測定氨態(tài)濃度，也可以間歇測定。在亞硝酸控制裝置30中，由在濃度測定器28測定的測定結(jié)果計算相當(dāng)于亞硝酸需要量的亞硝酸的添加量，并根據(jù)計算出的添加量調(diào)節(jié)閥22。也可以預(yù)先測定添加量和閥開度關(guān)系，并輸入到亞硝酸控制裝置30。由此，可以根據(jù)含氨液的氨濃度適當(dāng)控制亞硝酸的添加量。從而，本發(fā)明的含氨液的處理裝置50的第2實施方式對含氨液的氨濃度變化的情況下有效。
還有，未在圖3中圖示，但在變化流入生物處理槽14的含氨液的流入量的情況下，優(yōu)選的是，在濃度測定器28加之設(shè)置測定流入配管16的流入量的流量測定器，在濃度和流量的兩者上控制亞硝酸的添加量。
圖4是含氨液的處理裝置60的第3實施方式。還有，對于與第1及第2實施方式相同的部件及機構(gòu)附加相同的符號，省略說明。
如圖4所示，在流入配管16的中途設(shè)置測定含氨液的流入量的流入量測定器32，而由流入量測定器32測定的測定值被送到流量監(jiān)測類型的亞硝酸控制裝置34。通過流入量測定器32可以連續(xù)測定含氨液的流入量，也可以間歇測定。在亞硝酸控制裝置34中，調(diào)節(jié)閥22的開度，與在流入量測定器32測定地流入量的增減成正比地增減相當(dāng)于上述的亞硝酸需要量的亞硝酸的添加量。亞硝酸需要量預(yù)先通過分析含氨液的氨態(tài)氮濃度而求出也可。
第3實施方式中的處理裝置60對像顯影廢水一樣含氨液的氨濃度一定的情況有效。
圖5是含氨液的處理裝置70的第4實施方式。還有，對于與第1～第3實施方式相同的部件及機構(gòu)附加相同的符號，省略說明。
如圖5所示，將生物處理槽14形成為密封式槽，在生物處理槽14內(nèi)的上部空間形成有用于積存在生物處理槽14內(nèi)氨和亞硝酸反應(yīng)而生成的氮氣的收集部36。另外，在生物處理槽14的上板14A連接有收集積存在收集部36的氣體收集管38。未圖示，但優(yōu)選的是，在處理水配管18連接在生物處理槽14的連接部設(shè)置防止在生物處理槽14內(nèi)產(chǎn)生的氮氣，與處理水一同泄漏的液密性機構(gòu)。作為液密性機構(gòu)，可以使用例如，如液密性U形管。
在氣體收集管38的中途，設(shè)置有氣體生成速度測定器40，所述氣體生成速度測定器40通過逐次測定流過氣體收集管38的氣體量，測定在生物處理槽14內(nèi)產(chǎn)生的氮氣的氣體生成速度(L/分)。嚴(yán)格來說，在氣體收集管38中收集的氣體中可能含有從含氨液帶入的空氣成分等，但其量極小，因此，忽略不計，在此，將氮氣的氣體生成速度稱為生成速度。作為氣體生成速度測定器40，可以使用例如，渦輪流量計、浮標(biāo)流量計、積分流量計。
在氣體生成速度測定器40中測定的測定值被逐次輸入到氮氣監(jiān)測類型的亞硝酸控制裝置42。在亞硝酸控制裝置42中，增減亞硝酸的添加量的同時，監(jiān)測在增減時由氣體生成速度測定器42測定的氮氣的氣體生成速度Vn(L/分)的增減，根據(jù)添加量的增減的比例將氣體生成速度Vn不增減的添加量作為亞硝酸需要量，并由閥22調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量。
例如，如圖6中的通過監(jiān)測氮氣的產(chǎn)生的亞硝酸控制程序所示，測定在處理阻止10的運行初期的亞硝酸添加量的氮氣的氣體生成速度，將在該氣體生成速度為Vn時的亞硝酸添加量作為基準(zhǔn)添加量(步驟10)。
其次，增大亞硝酸控制裝置42的閥22的開度，并將從亞硝酸貯存槽12添加到生物處理槽14的亞硝酸的添加量增大到比基準(zhǔn)添加量大3％(可以是重量％，也可以是容量％)(步驟12)。還有，亞硝酸控制裝置42通過將添加量增加3％來監(jiān)測由氣體生成速度測定器40測定的氣體生成速度Vn是否增大，在氣體生成速度Vn，與添加量的增加成正比地增大的情況下，亞硝酸的添加量可能不足，因此，再次返回到步驟12，增加比基準(zhǔn)添加量更大3％的亞硝酸。
當(dāng)氣體生成速度Vn不隨添加量的增加而正比增加的情況下，亞硝酸的添加量過剩，從而存在厭氣性氨氧化細(xì)菌的活性下降之患，因此，縮小閥22的開度，并減少亞硝酸的添加量3％(步驟14)。亞硝酸控制裝置42通過減少添加量3％，監(jiān)測由氣體生產(chǎn)速度測定器40測定的氣體生產(chǎn)速度Vn是否減少，并在氣體生成速度Vn正比于添加量的減少而下降(例如，3％)的情況下，再次返回步驟12，由于在氣體生成速度Vn不下降的情況下，存在亞硝酸還過剩之患，因此，返回到步驟14。
通過重復(fù)從該步驟12到步驟14的操作，發(fā)現(xiàn)氣體生成速度不增大也不下降時的亞硝酸的添加量，將此作為亞硝酸需要量調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量。由此，即使不測定含氨液中的氨態(tài)，也可以適當(dāng)調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量，而且可以對氨濃度的增減和流入量的增減實時調(diào)節(jié)。還有，在上述的步驟中，將亞硝酸的添加量設(shè)為3％，但優(yōu)選的是，在2～5％的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇。之所以是因為在未滿3％的情況下，不能夠精確地監(jiān)測氣體生成速度的增大、減少，如果超過5％，則存在生物處理槽14內(nèi)的亞硝酸濃度急劇上升之患。另外，在返回到步驟12或步驟14時，也可以作為接下來的循環(huán)將亞硝酸的增減量例如從3％改變?yōu)?％。
圖7是含氨液的處理裝置80的第5實施方式。還有，對與第1～第4實施方式相同的部件及機構(gòu)，附加相同的符號，并省略其說明。
如圖7所示，處理裝置80主要由貯存含氨液的氨貯存槽44、貯存一定濃度的亞硝酸的亞硝酸貯存槽12、盒型(cartridge)的具有能夠拆裝的構(gòu)造的縱型的生物處理槽14、和貯存在生物處理槽14中處理的處理水的處理水貯存槽46構(gòu)成。盒型的生物處理槽14作為密封性的筒狀容器，優(yōu)選的是，在其內(nèi)部將固定化載體24作為固定床填充。
將氨貯存槽44的含氨液導(dǎo)入生物處理槽14的流入配管16，其前端側(cè)(生物處理槽側(cè))分支為2條，在所分支的2條配管的16A、16A的中途設(shè)置有閥22的同時，在2條配管16A、16A的前端設(shè)置有單按式連結(jié)器48的凸部(male part)。另外，將亞硝酸貯存槽12的亞硝酸添加到生物處理槽14的添加配管20由主干管20A、從生物處理槽14的下部到上部之間分支使得添加位置分散的多個支管20B。還有，在主干管20A上設(shè)置有添加泵49的同時，在支管20B的前端設(shè)置有單按式連結(jié)器48的凸部。進而在生物處理槽14中處理的處理水的處理水配管18的基端側(cè)(生物處理槽側(cè))分支為2條的同時，在2條配管18A、18A的基端設(shè)置有單按式連結(jié)器48的凸部。
另一方面，在生物處理槽14的下端部、上端部、及側(cè)面部3處分別設(shè)置有連結(jié)管52，在各個連結(jié)管的前端設(shè)置有單按式連結(jié)器48的凹部。由此，2個生物處理槽14能夠經(jīng)由單按式連結(jié)器48拆裝自由地安裝在處理水配管18及添加配管20。
還有，在本實施方式中，將2槽的生物處理槽14構(gòu)成為可以拆裝，但無論1槽或2槽以上，根據(jù)槽數(shù)形成流入配管16、處理水配管18、及添加配管20的分支數(shù)即可。
這樣構(gòu)成的處理裝置80的第實施方式可以將多個生物處理槽14作為回轉(zhuǎn)木馬式按順序使用。進而，將多個生物處理槽14中的1槽作為預(yù)備的生物處理槽14，并在使用中的生物處理槽14的厭氣性氨氧化細(xì)菌死亡、或活性下降時，使用預(yù)備的生物處理槽14就很方便。從而，處理裝置的第5實施方式在處理像顯影廢水一樣的含有濃度一定的氨的小規(guī)模廢水的情況下有效。
實施例

下面對本發(fā)明的實施例進行說明，但本發(fā)明不僅限于這些實施例。
(實施例1)在實施例1中，使用圖1中的處理這種10而處理了含氨液。
填充在生物處理槽14的捕獲固定化載體(entrapping immobilizationpellets)的組成等如表2所示。
表2


通過添加過硫酸鉀凝膠化上述組成之后成型為3mm方形而作為捕獲固定化載體24。
(處理裝置的試驗條件)·含氨液使用氨態(tài)氮濃度為90～120mg/L的工廠廢水。
·亞硝酸需要量以相對氨態(tài)氮量(NH4-N)120mg/L成為1.3倍量的亞硝酸態(tài)氮量(NO2-N)的方式，調(diào)節(jié)從亞硝酸貯存槽12添加到生物處理槽14的一定濃度的亞硝酸的添加量。
·生物處理槽14的停留時間1小時·捕獲固定化載體的填充率20％·用機械攪拌生物處理槽14而使捕獲固定化載體流動。
經(jīng)在上述條件下進行連續(xù)處理的結(jié)果，在生物處理槽14中含氨液中的氨和從亞硝酸貯存槽12添加的亞硝酸同時被脫氮，處理水中的總氮濃度持續(xù)穩(wěn)定在30～50mg/L。
(實施例2)在實施例2中，使用圖3中的處理裝置50、圖4中的處理裝置60、圖5中的處理裝置70，而用與實施例1相同的捕獲固定化載體、試驗條件處理了含氨液。還有，在圖5中的處理裝置70中，根據(jù)如圖6所示的步驟調(diào)節(jié)了亞硝酸的添加量。
實施例2的結(jié)果如表3所示。另外，表3中表示了作為以往的方法向生物處理槽10不添加亞硝酸而進行脫氮的情況、和向生物處理槽50代替亞硝酸而添加甲醇而進行脫氮的情況。
表3


從表3可知，在本發(fā)明方法1～3中，處理水的總氮濃度為20～40mg/L之間，可以穩(wěn)定處理含氨液。
與之相對，在以往方法1及2中，處理水的總氮濃度為88～124mg/L之間，幾乎不能處理含氨液中的氨。
另外，根據(jù)以往方法的氨的處理需要進行硝化反應(yīng)和脫氮反應(yīng)，硝化反應(yīng)需要停留時間為4～6小時，脫氮反應(yīng)需要3～6小時，進而甲醇需要氮量的3倍的量。從而，需要大規(guī)模的處理裝置。
與之相對，本發(fā)明的處理裝置只要使含氨液和厭氣性氨氧化細(xì)菌在生物處理槽14內(nèi)在厭氣性環(huán)境下進行接觸的同時，從貯存一定濃度的亞硝酸的亞硝酸貯存槽12向生物處理槽14添加亞硝酸需要量，就可以一直穩(wěn)定處理含氨液。從而，相比需要硝化槽和脫氮槽的以往方法，不僅能緊湊化處理裝置，而且能夠削減運行成本，從而可以稱得上是非常便宜的處理方法。
(實施例3)在實施例3中，使用圖7中的處理裝置80而處理了含氨液。填充到生物處理槽14的捕獲固定化載體的組成等如表4所示。
表4


通過添加上述過硫酸鉀凝膠化上述組成后，成型為3mm方形而作為捕獲固定化載體24。
(處理裝置的試驗條件)·含氨液使用氨態(tài)氮濃度為2000mg/L的顯影廢水稀釋水。
·亞硝酸需要量調(diào)節(jié)從亞硝酸貯存槽12添加到生物處理槽14的一定濃度的亞硝酸的添加量，使得亞硝酸態(tài)氮量(NO2-N)為氨態(tài)氮量(NH4-N)2000mg/L的1.3倍量。
·生物處理槽14的停留時間4小時·捕獲固定化載體24的填充率30％·用機械攪拌生物處理槽14而使捕獲固定化載體流動。
經(jīng)在上述條件下進行連續(xù)處理的結(jié)果，在生物處理槽14中含氨液中的氨和從亞硝酸貯存槽12添加的亞硝酸同時被脫氮，處理水中的總氮濃度穩(wěn)定在160～230mg/L。
權(quán)利要求
1.一種含氨液的處理方法，通過厭氣性方法對含氨液中的氨進行生物脫氮的含氨液的處理方法，其特征在于，使所述含氨液和厭氣性細(xì)菌在生物處理槽內(nèi)進行接觸的同時，從貯存有一定濃度的亞硝酸的亞硝酸貯存槽向所述生物處理槽添加亞硝酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氨液的處理方法，其特征在于，以使所述被添加的亞硝酸的在生物處理槽內(nèi)的亞硝酸態(tài)氮濃度的最大值不達(dá)到80mg/L以上的方式，將從所述亞硝酸貯存槽向所述生物處理槽添加的添加位置分散在多處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含氨液的處理方法，其特征在于，測定所述含氨液的氨態(tài)氮濃度，計算與所述測定的氨態(tài)氮濃度相對應(yīng)的必要的亞硝酸量，并根據(jù)所述計算結(jié)果調(diào)節(jié)所述一定濃度的亞硝酸的添加量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任何一項所述的含氨液的處理方法，其特征在于，測定流入所述生物處理槽內(nèi)的含氨液的流入量，與所述流入量的測定結(jié)果的增減成比例地增減所述一定濃度的亞硝酸的添加量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述含氨液的處理方法，其特征在于，所述的亞硝酸需要量的范圍是，使所述亞硝酸的亞硝酸態(tài)氮量成為相對所述氨的氨態(tài)氮量的1～1.5倍的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含氨液的處理方法，其特征在于，增減從所述亞硝酸貯存槽添加到所述生物處理槽內(nèi)的亞硝酸的添加量的同時，測定在該增減時在所述生物處理槽內(nèi)生成氮氣的氮氣生成速度的增減，其中氮氣生成速度的單位是L/分，將所述氣體生成速度不再按所述添加量的增減成正比地增減的添加量作為亞硝酸需要量，調(diào)節(jié)所述亞硝酸的添加量。
7.一種含氨液的處理裝置，是通過厭氣性方法對含氨液中的氨進行生物脫氮的含氨液的處理裝置，其特征在于，具有在內(nèi)部存在厭氣性細(xì)菌的生物處理槽、使所述含氨液流入所述生物處理槽的流入部、使在所述生物處理槽中處理完的處理水流出的流出部、貯存一定濃度的亞硝酸的亞硝酸貯存槽、從所述亞硝酸貯存槽向所述生物處理槽添加亞硝酸的添加機構(gòu)、和調(diào)節(jié)所述亞硝酸的添加量的添加量調(diào)節(jié)機構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含氨液的處理裝置，其特征在于，所述添加機構(gòu)具有濃度分布抑制機構(gòu)，所述濃度分布抑制機構(gòu)抑制所述被添加的亞硝酸在生物處理槽內(nèi)的濃度分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的含氨液的處理裝置，其特征在于，設(shè)置有測定所述含氨液中的氨態(tài)氮濃度的濃度測定機構(gòu)，所述添加量調(diào)節(jié)機構(gòu)根據(jù)所述濃度測定機構(gòu)的測定結(jié)果調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的含氨液的處理裝置，其特征在于，設(shè)置有測定所述含氨液流入到所述生物處理槽內(nèi)的流入量的流入量測定機構(gòu)，所述添加量調(diào)節(jié)機構(gòu)根據(jù)所述流入量測定機構(gòu)的測定結(jié)果調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的含氨液的處理裝置，其特征在于，設(shè)置有對于在增減由所述添加機構(gòu)添加的亞硝酸的添加量時的在所述生物處理槽內(nèi)生成的氮氣的氣體生成速度的增減進行測定的氣體生成速度測定機構(gòu)，所述添加量調(diào)節(jié)機構(gòu)根據(jù)所述氣體生成速度測定機構(gòu)的測定結(jié)果，調(diào)節(jié)亞硝酸的添加量，其中氮氣生成速度的單位是L/分。
12.根據(jù)權(quán)利要求7～11中的任何一項所述的含氨液的處理裝置，其特征在于，將所述生物處理槽做成盒型的可拆裝構(gòu)造的同時，設(shè)置多個所述流入部、流出部、及添加機構(gòu)的連結(jié)部，將多個生物處理槽通過安裝在所述流入部、所述流出部、及所述添加機構(gòu)而構(gòu)成。
全文摘要
一種含氨液的處理方法及裝置，在通過厭氣性方法生物脫氮含氨液中的氨的含氨液處理中，使含氨液和厭氣性細(xì)菌在生物處理槽(14)內(nèi)的厭氣性環(huán)境下進行接觸的同時，從貯存有一定濃度的亞硝酸的亞硝酸貯存槽(12)向生物處理槽(14)添加必要量的用于處理氨的亞硝酸。從而，能夠一直穩(wěn)定處理含氨液，因此能夠一直穩(wěn)定地得到良好的水質(zhì)的處理水。
文檔編號C02F3/28GK1769210SQ20051011877
公開日2006年5月10日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者角野立夫, 井坂和一 申請人:日立工程設(shè)備建設(shè)株式會社