生物处理方法

专利名称：生物处理方法
技术领域：
本发明涉及生物处理方法，更具体而言，涉及利用细菌对包含COD成分的被处理水进行生物学处理的生物处理方法。
背景技术：
一直以来，在将煤干馏而制作焦炭时从煤中排出的气体中包含大量氨成分，因而将来自该焦炭制造设备的排气冷却时形成的冷凝水、将上述排气用洗涤器等处理后的洗涤器排水中包含大量氨成分。这样的排水中除了氨成分以外，通常还包含上述排气所含的酚、硫氰等各种COD 成分。因此，作为上述排水的处理方法，一直以来，采用使用了包含硝化细菌等的污泥的生物学处理方法(参照下述专利文献1)。另外，在现有的生物处理方法中，广泛进行例如以下方法使含有处理对象物质的被处理水流入到以浮泥的状态收容有污泥的生物处理槽中，使通过生物处理而降低了处理对象物质的浓度的槽内水由于上述被处理水的流入而从生物处理槽溢流，作为处理水而流下。在该现有的生物处理方法中，测定槽内水的固体成分浓度(MLSS)，相对于该固体成分浓度来调整流入到生物处理槽中的处理对象物质的量，从而使处理水的水质维持在一定以上的水平。更具体而言，以每单位时间导入到生物处理槽中的处理对象物质相对于每单位固体成分为一定量的方式调整被处理水的流入量。然而，包含酚、硫氰等的被处理水中，即使进行上述那样的调整，也难以使处理水的水质稳定，有可能在处理水中残留预料之外大量的COD成分。与此相对，为了即使在COD成分的除去率变得最低的情况下也可获得所要求的水质的处理水，考虑到限制导入到生物处理槽中的COD成分的量。然而，在该情况下，由于COD成分的导入量被过度限制，因此从处理效率的观点出发是不优选的。S卩，在对含有酚或硫氰的至少一者的被处理水进行生物学处理的生物处理方法中，存在难以在抑制处理效率降低的同时提高处理水的水质这样的问题。专利文献1 日本特开2009-142787号公报

发明内容
发明要解决的课题本发明的课题是在对包含酚、硫氰等的被处理水进行生物处理的生物处理方法中，在抑制处理效率降低的同时提高处理水的水质。用于解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明人进行了深入研究，结果发现，由于酚、硫氰容易使对细菌的活性降低，因此在对包含它们的被处理水进行生物处理的情况下，如果仅着眼于固体成分浓度等，则难以把握生物处理槽的处理能力。此外，对把握生物处理槽的处理能力的指标进行了新的研究，结果发现，在生物处理槽中单位时间被分解(氧化)的COD成分的量与污泥中的总细菌数之间具有相关性。而且，通过以该总细菌数为指标，使每1个细菌数单位时间所负荷的COD成分的量维持在规定水平，可以使COD成分的除去(分解)率维持在高水平，从而完成了本发明。S卩，涉及用于解决上述课题的生物处理方法的本发明，是将包含COD成分、且作为所述COD成分含有酚或硫氰的至少一者的被处理水导入到收容有包含能够分解上述COD成分的细菌的污泥的生物处理槽中，利用上述细菌对上述COD成分进行生物学处理的生物处理方法，其特征在于，为了能够将单位时间每1个上述细菌所负荷的上述COD成分的量调整到规定范围内，在将上述被处理水导入上述生物处理槽之前，进行测定上述污泥所含的总细菌数的工序。另外，关于该“总细菌数”，并非是指连实质上不参与生物处理的细菌也包含在该数中，而是指“与生物处理相关的总细菌数”。另外，“与生物处理相关的总细菌数”具体而言可以基于本说明书的实施例中记载的方法来测定。发明的效果在本发明中，使包含能够分解COD成分的细菌的污泥收容在生物处理槽中，在该生物处理槽中导入包含COD成分的被处理水而进行利用上述细菌的生物处理。而且，在导入被处理水之前，进行测定生物处理槽的污泥所含的总细菌数的工序。因此，基于通过上述测定求出的细菌数可以调整导入到生物处理槽中的COD成分的量，并可以调整单位时间每1个上述细菌所负荷的COD成分的量。即，通过将单位时间每1个上述细菌所负荷的COD成分的量调整到规定范围内，可以在将COD成分的除去效率维持在高的状态的同时进行生物处理，并可以在抑制处理效率降低的同时提高处理水的水质。


图1是显示本实施方式的生物处理方法中使用的装置的构成的构成示意图。图2是显示实施例中1天导入到各曝气槽中的COD成分量的变化的图。图3是显示1天导入到各曝气槽中的氨型氮的量的变化的图。图4是显示1天导入到各曝气槽中的酚的量的变化的图。图5是显示1天导入到各曝气槽中的硫氰的量的变化的图。图6是显示各曝气槽中的总细菌数的变化的图。图7是显示各曝气槽中的氨氧化细菌(AOB)数的变化的图。图8是显示各曝气槽中的亚硝酸氧化细菌(NOB)数的变化的图。图9是显示各曝气槽中的酚分解细菌数的变化的图。图10是显示各曝气槽中的硫氰分解细菌数的变化的图。图11是显示每一天1个细菌所处理的COD成分的量与处理水质的关系(左图)、和单位MLSS所处理的COD成分的量与处理水质的关系(右图)的图。图12是显示各曝气槽的亚硝酸氧化细菌(NOB)数与处理水的COD浓度的关系的图。
具体实施例方式以下参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。图1显示在本实施方式的生物处理方法中所使用的装置的构成，符号10、20分别表示用于冷却由煤干馏而产生的气体的间接冷却机和直接冷却机，符号30表示焦油倾析
ο而且，作为本实施方式中的生物处理方法，以将从该焦油倾析器30流下的排水用进行需氧生物处理的生物处理槽40 (以下也称为“曝气槽40”)进行处理的情况为例进行说明。首先，对提供至生物处理的被处理水进行说明。通过煤干馏而产生的干馏气在设置于间接冷却机10的内部的冷却管11中进行热交换而被冷却。此时，由于上述冷却管11中流通海水等，因此上述干馏气由于温度大幅降低而产生冷凝水。该冷凝水中含有焦油成分、氨成分以及酚、硫氰等。上述干馏气所含的有机成分等被在间接冷却机10中进行冷却时产生的冷凝水吸收而被除去。在直接冷却机20中，进行喷雾，由该喷雾所产生的冷凝水、以及由间接冷却机10 产生的冷凝水被收容在焦油倾析器30中，被分离成焦油成分和排水，将该排水通过本实施方式的生物处理方法进行处理。本实施方式的生物处理方法中，将上述排水根据需要用工业用水等稀释，使得COD 成分等的浓度变成适合生物处理的浓度，从而形成被处理水。S卩，在本实施方式中，调整上述被处理水，使得稀释前或稀释后所含的酚、硫氰、氨型氮等的量变成适合生物处理的状态，从而进行生物处理。本实施方式的生物处理方法中，在上述被处理水被送入上述曝气槽40中进行硝化处理的同时，进行上述酚、上述硫氰等COD成分的分解(氧化)。S卩，曝气槽40中收容有包含氨氧化细菌、亚硝酸氧化细菌、酚分解细菌、硫氰分解细菌等的污泥，本实施方式中，通过这些细菌来进行氨成分的硝化、和/或酚、硫氰的分解等生物学处理。此时，通过与流量控制装置50协作的调整阀51来调整流入到曝气槽40中的上述被处理水的流入量，从而调整流入到曝气槽40中的COD成分的量。通过基于预先对上述曝气槽40进行的总细菌的菌数测定而设定的程序，从而利用该流量控制装置50进行控制是重要的。具体而言，在收容在曝气槽40中的污泥所含的总细菌数为η (拷贝)、被处理水中的COD成分的浓度为X (mg/升)的情况下，通过使每单位时间的被处理水的流量V (升/天) 为规定的范围，来调整每单位时间曝气槽40中的每1个细菌所负荷的COD成分的量(COD成分负荷XXV/n)的值是重要的。另外，对于从该曝气槽40流下的处理水，例如，如果该COD成分的浓度被降低为 IOOGiig/升)以下的程度，则可以用于焦炭制造设备、制铁工厂等中的各种用途。此外，即使在需要向江河等进行排放的情况下，如果变为上述那样的COD成分浓度，则也不需要进一步为了降低COD成分而进行大规模处理。从这方面考虑，从曝气槽40流下的处理水的COD成分的浓度更优选为80 (mg/升) 以下，特别优选为60 (mg/升)以下。而且，为了使从曝气槽40流下的处理水为上述那样的COD浓度，虽然与曝气槽40 的形状、曝气条件等也有关，但通常只要调整上述流量(V)，使流入到曝气槽40中的COD成分为100(pg/拷贝/天)以下即可。此外，如果过度地控制流量，则会降低处理效率，因此优选以流入到曝气槽40中的COD成分为10 (pg/拷贝/天)以上的方式调整流量(V)。另外，总细菌的测定不一定需要频繁地进行，但在长期不实施总细菌的测定的情况下，作为指标的总细菌数与曝气槽40内的实际的总细菌数偏离，可能会预料之外地使处理水的水质变差。从这样的观点出发，测定总细菌数的工序优选以大致2周1次以上的频率、优选1 周1次以上的频率进行。另外，现有的生物处理方法中，不进行总细菌的测定，完全不着眼于以总细菌为指标的COD成分的负荷的调整。上述从曝气槽40流下的处理水被导入到沉淀槽60中进行沉淀分离，使上清液向下一级的处理等流下，同时抽出沉淀的污泥作为污泥而从槽底排出。对于该排出的抽出污泥，例如，可以将其一部分作为送回污泥而送回曝气槽40 中，将其余部分作为剩余污泥进行处理。另外，通过送回该污泥，可以改变收容在曝气槽40中的污泥的量。因此，通过调整该送回污泥，可以改变曝气槽40的总细菌数。即，代替利用调整阀51调整COD成分导入量，可以通过调整送回污泥量，来调整在曝气槽40中单位时间每1个细菌所负荷的COD成分量(COD成分负荷)。此外，不仅可以通过该送回污泥，还可以通过添加生物制剂等来调整曝气槽40的总细菌数。该曝气槽40中的总细菌数的调整与利用上述调整阀51等的导入曝气槽40的COD 成分的导入量的调整可以分别单独进行，也可以同时进行两者来调整曝气槽40中的COD成分负荷。如果是现有的生物处理方法，则即使是含有该氨、酚、硫氰等物质的被处理水，也与其它生物处理同样地如下进行调整，即基于生物处理槽内的固体成分浓度而将每单位时间导入到生物处理槽的被处理水的量、固体成分的每单位质量的COD成分负荷调整为一定。然而，污泥中除了含有参与水质净化的细菌以外还含有无机物质、除细菌以外的有机物等，因此难以说固体成分浓度准确地表示COD成分的分解能力。此外，污泥中含有功能不同(S卩，处理对象不同)的各种细菌，这些细菌的构成比率根据被处理水的组成的变化、固体物质滞留时间(SRT)等不同而变化。因此，以作为各种细菌以及无机物质等的混合块的固体成分的浓度来进行某特定的物质(例如氨、酚等)的负荷管理不得不说在精度方面是非常差的。而且，在这样的情况下，处理水中可能会预料之外地残存COD成分。另一方面，本实施方式涉及的生物处理方法中，测定污泥所含的总细菌数，为了使每1个细菌所负荷的COD成分的量在规定范围内，而基于该细菌数来调整导入到生物处理槽中的被处理水的量或送回污泥的量。S卩，本实施方式涉及的生物处理方法中，在将上述被处理水导入生物处理槽之前， 进行下述工序测定上述污泥所含的总细菌数的工序、和基于通过该工序求出的总细菌数将单位时间每1个上述细菌所负荷的上述COD成分的量调整到规定范围内的工序。而且，通过调整导入到生物处理槽中的被处理水的量的工序、或者调整生物处理槽的污泥的量的工序的至少一工序，来进行将COD成分的量调整到规定范围内的工序。因此，通过预先测定总细菌数，可以预测生物处理槽中的COD成分的分解量，从而可以在不会过度地减少被处理水的处理量的情况下将处理水所要求的水质确保在一定以上。另外，在本实施方式中，酚和硫氰两者都大量含有，预测处理水的COD成分残存量特别困难，在可以更显著地发挥本发明的效果方面，可例示将从煤制作焦炭时排出的排气冷却而产生的冷凝水在曝气槽中进行处理的情况，但本发明不仅可以适用于在这样的情况下产生的冷凝水，而且可以全面适用于含有酚、硫氰等容易影响生物处理的物质的被处理水的处理。而且，在该情况下，生物处理的方法、装置中可以适当选择采用现有公知的技术事项。实施例接下来列举实施例更详细地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。(被处理水)将从进行煤的干馏的炼焦炉排出的气体间接以及直接地冷却而产生的包含氨、 酚、硫氰等的排水，用工业用水和海水稀释成4倍(排水工业用水海水=1 1 2)， 将其作为进行生物处理的被处理水。(曝气槽)上述被处理水用3个曝气槽进行生物处理。3个槽内的2个曝气槽的槽形状(17mX19mX4.6m)和容积(1486m3)相同，其余1 个具有上述的相同形状的曝气槽的2/3左右的容积(921m3 HmXHmX4.7m)。(细菌数的测定)在生物处理之前，对收容在各槽中的污泥进行取样，用下述方法测定细菌数。(实时PCR进行细菌数的定量)通过实时PCR来进行参与COD除去的总细菌(真正细菌)、参与氨的硝化的氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌、以及参与COD成分中尤其难分解且毒性强的酚的分解的酚分解细菌、和参与硫氰的分解的硫氰分解细菌的存在数量的定量。表1和表2分别显示实时PCR中使用的引物和探针的名称和碱基序列、以及实时PCR的条件。(1)总细菌数的定量总细菌(真正细菌)的存在数量的定量通过使用BACT1369F作为正向引物、使用 PR0K1492R作为反向引物、并且使用BACT1389作为TaqMan探针的TaqMan探针法来进行。(2)氨氧化细菌(AOB)数的定量通过使用由CT0189fA/B和CT0189fC的2 1的摩尔比的混合物作为正向引物、 使用RTlr作为反向引物、并且使用TMPl作为I1aqMan探针的I1aqMan探针法来进行。(3)亚硝酸氧化细菌(NOB)数的定量以硝化螺旋菌属菌(Nitrospira spp.)和硝化细菌属菌(NitrcAacter spp.)作为对象来进行。硝化螺旋菌属菌数的定量通过使用NSRl 13f作为正向引物、使用NSRU64r作为反向引物、并且使用NSR1143Taq作为TaqMan探针的TaqMan探针法来进行。另一方面，硝化细菌属菌数的定量通过使用NIT3f作为正向引物、使用NIT2r作为反向引物的STOR Green法来定量。(4)酚分解细菌数的定量酚分解细菌数的定量通过使用PHE-F作为正向引物、使用PHE-R作为反向引物的 SYBR Green法来定量。(5)硫氰分解细菌数的定量检索与使用了硫氰分解细菌的PCR的检测、定量方法相关的论文，使用记载的PCR 引物进行PCR反应的条件研究，但不能检测目标硫氰分解菌。因此，以登录到数据库(http://WWW. ncbi. nlm. nih. gov/)的硫氰分解酶(硫氰酸盐水解酶(thiocyanate hydrolase) :scnC)基因的序列为基础，设计出表3所示的5种硫氰分解菌数定量用(TaqMan实时PCR法)的引物/探针。另外，该硫氰分解细菌的检测、定量用的PCR引物/探针记载于日本特愿 2009-33617 号中。表权利要求
1.一种生物处理方法，是将包含COD成分、且作为所述COD成分含有酚或硫氰的至少一者的被处理水，导入到收容有包含能够分解所述COD成分的细菌的污泥的生物处理槽中， 利用所述细菌对所述COD成分进行生物学处理的生物处理方法，其特征在于，为了能够将单位时间每1个所述细菌所负荷的所述COD成分的量调整到规定范围内，在将所述被处理水导入所述生物处理槽之前，进行测定所述污泥所含的总细菌数的工序。
2.根据权利要求1所述的生物处理方法，所述被处理水含有在由煤制作焦炭时排出的排气被冷却而产生的冷凝水。
全文摘要
本发明的课题是在对包含酚、硫氰等的被处理水进行生物处理的生物处理方法中，在抑制处理效率的降低的同时提高处理水的水质。在本发明中，作为解决该课题的方法是提供一种生物处理方法，是将包含COD成分、且作为所述COD成分含有酚或硫氰的至少一者的被处理水导入到收容有包含能够分解所述COD成分的细菌的污泥的生物处理槽中，利用所述细菌对所述COD成分进行生物学处理的生物处理方法，其特征在于，为了能够将单位时间每1个所述细菌所负荷的所述COD成分的量调整到规定范围内，在将所述被处理水导入所述生物处理槽之前，进行测定所述污泥所含的总细菌数的工序。
文档编号C02F3/12GK102574715SQ201080037398
公开日2012年7月11日 申请日期2010年8月26日 优先权日2009年8月28日
发明者山下哲生, 松冈圭一, 犬饲正法, 稻益裕修, 赤司昭 申请人:关西热化学株式会社, 株式会社神钢环境舒立净