CN1289407C - 含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，能够迅速且有效地处理含有有机物和氮化合物的被处理水，同时，能够显著降低耗电量，可用比较小型的装置进行处理。一种含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，包括：在上述被处理水中，至少部分浸渍至少一对电极，利用电化学法按照生成次卤酸的方式进行处理的、进行从氨态氮到氮气的反应的第1处理工序；在该第1处理工序结束后，生物处理上述被处理水的、进行从硝酸态氮到氮气的反应的第2处理工序。
Description
技术领域
本发明涉及一种例如从畜牧业者等排放的有机性废水中的有机态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮、氨态氮等氮化合物等的处理方法。
背景技术
众所周知，以往，江河或湖泊的富营养化的原因之一是存在氮化合物。此外，该氮化合物，多存在一般家庭的生活污水中或工厂废水中，或畜牧业者等的废水中，但是难于净化处理，目前尚未采取有效对策。特别是从养猪业者等畜牧业者排放的有机性废水(以下称为被处理水)中，大量含有氨态氮或有机态氮COD(化学需氧量)或BOD(生物化学需氧量)高的有机物，净化处理非常困难。
一般，进行好氧性生物处理，但由于通过将氨态氮变换成亚硝酸态氮，然后将亚硝酸态氮变换成硝酸态氮的工序，和将硝酸态氮变换成氮气的脱氮工序等2个工序进行，所以，需要2个反应槽，同时由于处理时间慢，存在处理效率低的问题。特别是，由于通过氧化氨形成硝酸态氮的硝化工序的反应效率低，所以存在需要大型反应槽的问题。
为此，为解决上述技术问题，在以往，进行电解处理，例如在阳极，采用铂、铱、钯等贵金属材料，在被处理水中通入电流，将被处理水中的氨态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮处理成氮气(例如，参照特开昭54-16844号公报)。
但是，如果通过以往的电解处理，处理从畜牧业者等排放的有机性废水，存在电力成本太高的问题。特别是，将硝酸态氮还原成亚硝酸态氮的反应或将亚硝酸态氮还原成氨态氮的反应，需要大量的电力。此外，同时，有机性废水中所含的有机物的电解也消耗大量的电力。因此，只通过电解处理，将含有大量硝酸态氮的有机性废水还原成氮气，存在成本负担大的问题。
发明内容
本发明的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，在处理含有有机物和氮化合物的被处理水时，包括：在被处理水中至少部分浸渍至少一对电极，利用电化学法进行处理的第1处理工序；在第1处理工序结束后，生物处理被处理水的第2处理工序。
本发明之二的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，在处理含有有机物和氮化合物的被处理水时，包括：在被处理水中，添加利用电化学法生成有次卤酸或臭氧或活性氧的电解水或者添加药剂的次卤酸的第1处理工序；在第1处理工序结束后，生物处理被处理水的第2处理工序。
本发明之三的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，在处理含有有机物和氮化合物的被处理水时，包括：在被处理水中，添加利用电化学法生成有次卤酸或臭氧或活性氧的电解水或者添加药剂的次卤酸，同时，在被处理水中，至少部分浸渍至少一对电极，利用电化学法进行处理的第1处理工序；在第1处理工序结束后，生物处理被处理水的第2处理工序。
本发明之四的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述各发明所述，第2处理工序采用至少在厌氧条件下能将被处理水中的硝酸态氮或亚硝酸态氮还原成氮气的微生物。
本发明之五的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述各发明所述，第2处理工序采用颗粒污泥。
本发明之六的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述本发明之一、之二、之三、之四所述，第2处理工序采用附着在载体上的微生物。
本发明之七的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述各发明所述，将在第2处理工序中处理的被处理水中的有机物的BOD浓度，设定为该被处理水中的硝酸态氮的浓度的2.8倍以上。
本发明之八的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述各发明所述，在第2处理工序处理结束后，进行降低残留在上述被处理水中的有机物的COD及BOD的COD·BOD处理工序。
本发明之九的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述各发明所述，在第1处理工序使用的各电极，是可产生次卤酸或者臭氧或活性氧的不溶性导电体。
本发明之十的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述发明所述，在各电极中，至少作为构成阳极的电极，采用贵金属或被覆该贵金属的导电体。
本发明之十一的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述发明所述，被覆贵金属的导电体，通过电镀贵金属进行被覆。
本发明之十二的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如本发明之一至十一所述，在各电极中，作为构成阴极的电极，采用元素周期表中的第VIII族或含有第VIII族的导电体，或者采用在导电体上被覆有同族或含有同族的导电体的电极。
本发明之十三的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如本发明之一至十二所述，在第1处理工序，切换各电极的极性，用电化学法处理被处理水中的氮化合物。
本发明之十四的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述各发明所述，在进行了第1处理工序后，在进行第2处理工序之前，进行去除上述被处理水中的有效氯成分的有效氯去除处理工序。
本发明之十五的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述各发明所述，在第1处理工序的前段，或在第1处理工序和第2处理工序之间，进行过滤被处理水的第3处理工序。
本发明之十六的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，如上述各发明所述，上述被处理水是有机性废水。
如果采用本发明，由于是处理含有有机物和氮化合物的被处理水的方法，包括在被处理水中至少部分浸渍至少一对电极，用电化学法进行处理的第1处理工序，及在第1处理工序结束后，生物处理被处理水的第2处理工序，所以，一旦在第1处理工序中降低了被处理水中所含的氮化合物后，能够在第2处理工序处理被处理水中所含的氮化合物。
特别是在第1处理工序，能够有效地脱氮处理被处理水中所含的氨态氮，然后，在第2处理工序，能够将在上述第1处理工序中生成的被处理水中的硝酸态氮还原成氮气。
因此，在第1处理工序中，能够进行反应效率高的从氨态氮到氮的反应，同时，在第2处理工序中，能够进行反应效率高的从硝酸态氮到氮气的反应。
由此，通过在第1处理工序的后段的第2处理工序中，进行以往存在电力消耗大的问题的从硝酸态氮到氮气的还原反应，能够谋求降低耗电量，从而能够削减运行成本。
此外，在生物处理中，通过在第2处理工序的前段的第1处理工序中，进行反应效率差的从有机态氮及氨态氮到硝酸态氮的氧化反应，不需要设置特别大的反应槽。由此，能够用比较小的装置实现本发明。
如果本发明之二的发明，由于是处理含有有机物和氮化合物的被处理水的方法，包括在被处理水中添加通过电化学法生成有次卤酸或臭氧或活性氧的电解水或者添加药剂的次卤酸的第1处理工序，及在第1处理工序结束后生物处理被处理水的第2处理工序，所以，一旦在第1处理工序中降低了被处理水中所含的氮化合物后，能够在第2处理工序处理被处理水中所含的氮化合物。
特别是在第1处理工序，能够有效地脱氮处理被处理水中所含的氨态氮，然后，在第2处理工序，能够将在上述第1处理工序中生成的被处理水中的硝酸态氮还原成氮气。
因此，在第1处理工序中，能够进行反应效率高的从氨态氮到氮的反应，同时，在第2处理工序中，能够进行反应效率高的从硝酸态氮到氮气的反应。
由此，通过在第1处理工序的后段的第2处理工序中，进行以往存在电力消耗大的问题的从硝酸态氮到氮气的还原反应，能够谋求降低耗电量，从而能够削减运行成本。
此外，在生物处理中，通过在第2处理工序的前段的第1处理工序中，进行反应效率差的从有机态氮及氨态氮到硝酸态氮的氧化反应，不需要设置特别大的反应槽。由此，能够用比较小的装置实现本发明。
如果采用本发明之三的发明，由于是处理含有有机物和氮化合物的被处理水的方法，包括在被处理水中添加通过电化学法生成有次卤酸或臭氧或活性氧的电解水或者添加药剂的次卤酸，同时，在被处理水中至少部分浸渍至少一对电极，用电化学法进行处理的第1处理工序，及在第1处理工序结束后，生物处理前处理水的第2处理工序，所以，一旦在第1处理工序中降低了被处理水中所含的氮化合物后，能够在第2处理工序处理被处理水中所含的氮化合物。
特别是在第1处理工序，能够有效地脱氮处理被处理水中所含的氨态氮，然后，在第2处理工序，能够将在上述第1处理工序中生成的被处理水中的硝酸态氮还原成氮气。
因此，在第1处理工序中，能够进行反应效率高的从氨态氮到氮的反应，同时，在第2处理工序中，能够进行反应效率高的从硝酸态氮到氮气的反应。
由此，通过在第1处理工序的后段的第2处理工序中，进行以往存在电力消耗大的问题的从硝酸态氮到氮气的反应，能够谋求降低耗电量，从而能够削减运行成本。
此外，在生物处理中，通过在第2处理工序的前段的第1处理工序中，进行反应效率差的从有机态氮及氨态氮到硝酸态氮的氧化反应，不需要设置特别大的反应槽。由此，能够用比较小的装置实现本发明。
特别是，如本发明之四的发明，在第2处理工序中，由于采用至少在厌氧条件下，将被处理水中的硝酸态氮或亚硝酸态氮还原成氮气的微生物，所以，通过该微生物，在无溶解氧的条件下，能够利用亚硝酸或硝酸中的氧，产生有机物的氧化反应。由此，能够有效地将被处理水中的硝酸态氮或亚硝酸态氮还原成氮气。此外，也能够分解被处理水中的有机物，能够进一步有效处理被处理水。
另外，在第2处理工序中，如本发明之五所述，通过采用颗粒污泥，能够进一步有效地处理被处理水中的硝酸态氮或亚硝酸态氮及有机物。此外，如本发明之六所述，在第2处理工序中，通过采用附着在载体上的微生物，能够提高进行第2处理工序的槽内的微生物浓度，能够更有效处理被处理水。
如果采用本发明之七的发明，通过将在第2处理工序处理的被处理水中的有机物的BOD浓度，设定为该被处理水中的硝酸态氮的浓度的2.8倍以上，能够确保处理被处理水中的硝酸态氮所需的有机物量，能够有效处理被处理水中的硝酸态氮。此外，相对于被处理水中的硝酸态氮的处理量，由于不存在所需以上的有机物，所以能够避免在处理后残存大量有机物的问题。
如果采用本发明之八的发明，由于在第2处理工序处理结束后，进行COD·BOD处理工序，降低残留在上述被处理水中的有机物的COD及BOD，所以，在第2处理工序的开始时，被处理水中的有机物量，相对于该被处理水中的硝酸态氮的量，在过剩时，能够在COD·BOD处理工序处理在第2处理工序处理结束后残留的有机物，能够有效地进行废水处理。
如果采用本发明之九的发明，如上述各发明所述，通过将在第1处理工序使用的各电极，设定为可产生次卤酸或者臭氧或活性氧的不溶性导电体，能够用构成阳极的电极，产生次卤酸或者臭氧或活性氧，利用这些次卤酸等，能够有效地进行被处理水中的氨的脱氮反应。能够进一步有效地处理被处理水。此外，各电极，由于是不溶性导电体，所以，通过电解，能够回避溶出电极的问题，能够简化电极交换等维修作业性。
如果采用本发明之十的发明，如上述发明所述，在各电极中，由于至少作为构成阳极的电极，采用贵金属或被覆该贵金属的导电体，因此能够进一部有效地在被处理水中生成次卤酸或者臭氧或活性氧，能够谋求提高被处理水中的氨的处理效率。特别是作为被覆贵金属的导电体，通过采用电镀贵金属的贵金属被覆导电体，与通过烧结贵金属而被覆贵金属的导电体相比，能够高效率处理被处理水，同时，能够谋求提高耐久性。
如果采用本发明之十二的发明，在各电极中，作为构成阴极的电极，通过采用元素周期表中的第VIII族或含有第VIII族的导电体，或者，在导电体上被覆有同族或含有同族的导电体的电极，能够将被处理水中的硝酸态氮还原成氨，进行脱氮处理，同时，通过极性转换，阳极溶解，能够沉淀去除被处理水中所含的磷。
如果采用本发明之十三的发明，如本发明之一至十二所述的发明，由于在第1处理工序，切换各电极的极性，用电化学法处理被处理水中的氮化合物，所以，能够防止基于电化学法(电解)在构成阳极的电极的表面生成的鳞片(scale)等氧化被膜的形成，能够预先避免阳极的钝化。
如果采用本发明之十四的发明，如上述各发明所述，由于在进行了第1处理工序后，在进行第2处理工序之前，进行去除被处理水中的有效氯成分的有效氯去除处理工序，所以，特别是在第1处理工序，即使在被处理水中生成次氯酸等氧化剂时，也能够避免在第2处理工序中混入次氯酸等氧化剂，避免对产生脱氮反应的微生物造成影响。
如果采用本发明之十五的发明，如上述各发明所述，由于在第1处理工序的前段，或在第1处理工序和第2处理工序的之间，进行过滤被处理水的第3处理工序，能够在预处理阶段去除被处理水中的固形成分，能够提高该预处理阶段的后段的第1处理工序或第2处理工序的反应效率。
如果采用本发明之十六的发明，如上述各发明所述，由于上述被处理水是有机性废水，能够有效地处理从养猪场等排放的污水。
附图说明
图1是表示用于实现本发明的有机性废水的处理方法的处理系统的概要的说明图。
图2是表示在电化学处理工序处理的硝酸态氮、氨态氮及COD的浓度变化的图。
图3是表示在电化学处理工序及生物处理工序处理的硝酸态氮、氨态氮及COD的浓度变化的图。
图4是表示用于实现其它实施例的有机性废水的处理方法的处理系统的概要的说明图。
图5是表示用于实现另一其它实施例的有机性废水的处理方法的处理系统的概要的说明图。
图中：1：处理系统、2：预处理装置、3：电解处理装置、4：生物处理装置、5：预处理室、6：预处理槽、8：过滤机构、12：电解室、13：电解槽、14、15：电极、18：脱氮反应室、19：脱氮反应槽、20：颗粒污泥、25：有效氯去除机构、30：电解处理装置、31：药剂
具体实施方式
本发明是为解决以往技术中的问题而提出的，提供一种处理含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，能够迅速且有效地处理含有有机物和氮化合物的被处理水，同时，能够显著降低耗电量，可用比较小型的装置进行处理。
以下，根据附图，详细说明本发明的实施方式。采用图1～图3说明本发明的实施例。图1是表示实现本发明的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法的处理系统1的概要的说明图。该实施例中的处理系统1，处理作为原水供给的例如养猪场废液等含有有机物及氮化合物的有机性废水(被处理水)，具有过滤处理该有机性废水的预处理装置2、电解处理装置3、生物处理装置4。
本实施例中的预处理装置2，具有：预处理槽6，其内部构成具有未图示的废水流入口和流出口的预处理室5；在该预处理室5内的废水中具有平膜7的过滤机构8；向预处理槽6供给废水的泵9；向电解处理装置3输送经过平膜7过滤处理后的废水的泵10。
所述电解处理装置3，其构成包括：电解槽13，其内部构成具有未图示的废水流入口和流出口的电解室12；一对电极14、15，以至少部分浸渍在该电解室12内的废水中的方式对置配置；与该电极14、15通电的电源16及控制该电源16的未图示的控制装置等。另外，在电解槽13内，也可以设置对内部进行搅拌的搅拌机构。
上述电极14、15，例如，由铂(Pt)或铂与铱(Ir)的混合物等贵金属电极，或，被覆上述贵金属的不溶性的导电体构成。但在本实施例中采用铂电极。此外，在本实施例中，分别由贵金属或被覆上述贵金属的导电体构成各电极14、15，但在不进行电极14、15的极性切换时，也可以至少由贵金属或被覆上述贵金属的导电体构成形成阳极的电极14，也可以利用其它导电体构成形成阴极的电极15。
此外，在以上中，也可以通过在导电体上电镀贵金属构成贵金属或被覆上述贵金属的导电体。此时，与通过烧结贵金属被覆的导电体相比，能够高效率处理被处理水，同时，能够谋求提高耐久性。
另外，生物处理装置4由脱氮反应槽19构成，脱氮反应槽19的构成在下部或底面具有废水流入口的脱氮反应室18，该脱氮反应室18内呈不存在溶解氧的厌氧状态。此外，在该脱氮反应室18的下部，形成充填颗粒污泥20的构成，在上部设置气固液分离机构21，通过该气固液分离机构21，形成通过配管22将液体排到外部，通过配管23将气体排到外部的构成。
上述颗粒污泥20，是至少在厌氧条件下，将有机性废水中的硝酸态氮或亚硝酸态氮还原成氮气的从属性细菌(微生物)，例如，Micrococcusdenitrificans或Pseudomonas denitrficans，或Pseudomonas aerufinosa等自造粒成0.5～2mm范围的颗粒状的污泥。
此外，在本实施例中，在脱氮反应室18内充填颗粒污泥20，但除此以外，也可以在脱氮反应室18内充填附着在载体上的微生物进行脱氮处理。此时，能够提高脱氮反应室18内的微生物浓度，能够更有效地处理作为被处理水的有机性废水。
通过以上构成，采用本实施例，能处理有机性废水，例如从养猪业者排出的废水。以下，参照(1)～(3)说明各处理工序。
(1)预处理工序(第3处理工序)
首先，在预处理装置2中，执行进行废水预处理的预处理工序。在上述预处理工序中，通过运转泵9、泵10，在预处理槽6内贮留废水，用过滤机构8的平膜7进行废水的过滤处理。
由此，有机性废水中的固形成分被平膜7捕获，通过泵10，只将去除固形成分的废水送入电解处理装置3。另外，此预处理工序，不仅可以在详细情况如后述的电化学处理工序的前段，而且也是可以在该电化学处理工序和生物处理工序的之间进行。
此外，在该预处理工序中，也可以在预处理槽6内添加硅铁或氯化铁、高分子凝集剂等凝集剂，凝集废水中的SS成分。
(2)电化学处理工序(第1处理工序)
下面，在电解处理装置3中，进行废水的电化学处理工序。在电化学处理工序中，在电解槽13的电解室12内贮留经过预处理工序处理后的废水，通过上述控制装置接通电源，对电极14外加正电位，对电极15外加负电位。由此，电极14成为阳极，电极15成为阴极。
通过外加上述电位，各电极14、15，由于由可产生次卤酸或者臭氧或活性氧的不溶性导电体构成，所以在构成阳极的电极14侧，废水中所含的氯化物离子(卤化物离子)放出电子，生成氯(卤)(反应A)。然后，该氯(卤)溶解在水中，生成次氯酸(次卤酸)(反应B)。此时，也同时生成臭氧或活性氧。以下，表示反应A、反应B。
反应A
反应B
另外，由于各电极14、15是不溶性导电体，所以，通过电解，能够回避各电极14、15溶出的问题，能够简化电极14、15的交换等维修作业性。此外，如本实施例所述，由于用贵金属电极或被覆贵金属的电极构成，所以，能够进一步有效地在废水中生成次卤酸等。
然后，生成的次氯酸(次卤酸)，与废水中所含的氨(氨离子)反应，经过多次化学变化后变换成氮气(反应C)。以下，表示反应C。
反应C
此外，废水中的氨(氨离子)，如反应D所示，与在构成阳极的电极14一侧产生的臭氧或活性氧反应，由此也能够将其脱氮处理成氮气。以下，表示反应D。
反应D
另外，废水中所含的有机物，通过电分解废水，被分解成硝酸态氮形式的硝酸离子或氨态氮形式的氨或铵离子，或者二氧化碳及水等(反应E)。以下，表示反应E。
反应E
由此，有机性废水中的有机物，即使在电化学处理工序，也能够变换成硝酸态氮及氨态氮。
此时，图2所示的实验结果表示，在两电极14、15使用铂电极时，电化学处理养猪场废水时的废水中的COD及硝酸态氮浓度、氨态氮浓度。在该实验中，按1/4稀释养猪场废水，采用2M的KCl，添加KCl，达到100mM，使用200ml。另外，也可以在该废水中添加消泡剂。以3cm的间隔配置各电极14、15，在室温下进行电解。开始，在电极14、15之间4小时流通0.5A，进行恒定电流电解，其后，在两电极14、15之间流通1.0A，进行恒定电流电解。另外，在本实施例中，两电极14、15，由于采用相同的铂电极，所以，在后者的恒定电流电解中，例如每5秒进行一次极性切换。
图2中的符号■表示测定COD的结果，符号□表示测定硝酸态氮浓度的结果，符号●表示测定氨态氮浓度的结果。根据该图，可以看出，通过有机性废水中所含的有机物，开始时1750mg/L的COD，在从电解开始经过6小时后，下降到1000mg/L。然后，通过继续电解，在从电解开始经过14小时后，几乎不存在COD。
另外，随着减少有机性废水中所含的有机物，发现，开始未存在废水中的硝酸态氮，随着时间的变化，浓度上升，在从电解开始经过6小时后，增加到上升150mg/L左右。此外，在从电解开始经过14小时后，增加到上升800mg/L左右。
相反，废水中含有的氨态氮，在电解初达到600mg/L左右，但是，在从电解开始经过6小时后，达到废水中几乎不存在的状态。这是由于，如上所述，废水中的氨态氮被脱氮处理成氮气之故。
以上实验表明，在从电解开始经过6小时后，废水中的氨态氮的脱氮处理结束，但有机物(COD)在处理达到一半以上时也未结束。此外，在经过6小时后，废水中的硝酸态氮随着有机物的处理增加，经过14小时后，也未结束。由此，氨态氮的脱氮处理与有机物的处理或硝酸态氮的脱氮处理相比，容易进行。此外还得知，如全部利用电解处理进行有机物的处理或硝酸态氮的脱氮处理，需要大的电力，同时，需要较长的时间，会恶化处理效率。
为此，在本实施例中，在从电解开始经过7小时后，将电化学处理工序过渡到生物处理工序(第2处理工序)。另外，在上述实验结果中，在从电解开始经过6小时后，由于结束废水中氨态氮的处理，所以，也可以在从电解开始经过6小时后过渡到生物处理工序，但在本实施例中，由于电化学处理工序进行到达到最适合如后述的脱氮处理的有机物和硝酸态氮的浓度比，所以，确定电化学处理工序进行7小时。
此外，在上述实验中，在最初的4小时，不进行各电极14、15的极性切换，但此时也可以进行各电极14、15的极性切换。由此，能够防止基于电化学法(电解)在构成阴极的电极的表面产生鳞片等的氧化膜的形成，能够预先避免阳极的钝化。
此外，在上述实验中，通过直接利用电极14、15电分解贮留在电解室12内的废水，生成次氯酸(次卤酸)或臭氧或者活性氧，将废水中的硝酸态氮形式的硝酸离子或氨态氮形式的氨或铵离子处理成氮气，但除此之外，通过在废水中添加，如图4所示，利用另设的装置30电分解处理的含有次氯酸(次卤酸)或臭氧或者活性氧的电解水或药剂31的次氯酸等，也可以将废水处理达到最适合脱氮处理的有机物和硝酸态氮的浓度比，具有同样的效果。此外，如图5所示，在废水中添加利用另设的装置30电分解处理的含有次氯酸(次卤酸)或臭氧或者活性氧的电解水或药剂31的次氯酸等，同时，利用电极14、15直接电分解贮留在电解室12内的废水，也可以将废水中的硝酸态氮形式的硝酸离子或氨态氮形式的氨或铵离子处理成氮气。由此，能够以更高的效率进行废水处理。
(3)生物处理工序(第2处理工序)
下面，说明生物处理工序。生物处理工序由生物处理装置4进行。即，如上所述，借助配管24，将在电解槽13进行了电化学处理工序后的废水，从生物处理装置4的脱氮反应槽19的下部送入脱氮反应室18内。送入脱氮反应室18内的废水，如上所述，由于几乎结束氨态氮的处理，所以几乎不含氨态氮。
从脱氮反应槽19的下部送入脱氮反应室18内的废水，在上向流内部填充的颗粒污泥20内上升。此间，废水中的硝酸态氮及亚硝酸态氮与如上详述的脱氮菌接触，分解成氮气。即，通过利用氧氧化有机物，脱氮菌获得能量，但在本实施例中，由于脱氮反应室18内形成厌氧状态，脱氮菌利用硝酸或亚硝酸中的氧进行有机物的氧化分解。由此，利用脱氮菌脱氮处理有机物、硝酸态氮及亚硝酸态氮，还原成氮气(反应F)。以下，表示反应F。另外，反应F中的氢由废水中的有机物供给。
反应F
然后，在脱氮反应室18内生成的脱氮气体或二氧化碳，借助设在脱氮反应槽19的上部的气固液分离机构21，从配管23向外部排出。此外，经过脱氮菌脱氮处理后的废水，借助气固液分离机构21，由配管22向外部排放。另外，与氮气或二氧化碳等一同上升的部分颗粒污泥被气固液分离机构21分离沉淀。
另外，有关如上所述的利用生物处理装置4的生物处理的技术，已在2002年4月30日发行的株式会社科学论坛的“第5次水质总量规制对应 食品工厂排水的最佳处理手册”中公开。
下面，参照图3说明，如上所述，在进行了电化学处理工序后，在进行生物处理工序时的实验结果。
(4)本实施例的实验结果
图3表示在图2所示的条件下，进行7小时电化学处理工序后，进行生物处理工序处理时的废水中的COD及硝酸态氮、氨态氮的浓度变化。在该实验中，在图2所示的条件下，进行7小时电化学处理工序，然后，在脱氮反应槽19进行1小时生物处理工序。
图3中的符号▲表示测定COD的结果，符号*表示测定硝酸态氮浓度的结果，符号●表示测定氨态氮浓度的结果。根据该图，加之上述实验结果，可以看出，从电解开始到7小时后，1750mg/L的COD下降到800mg/L。然后，在生物处理工序中，800mg/L的COD，在1小时后，大致消失。
另外，随着减少有机性废水中所含的有机物，发现，开始废水中未存在的硝酸态氮，随着时间的变化，浓度上升，在电解开始7小时后，增加到240mg/L左右。之后，在生物处理工序，240mg/L左右的硝酸态氮，在1小时后，几乎消失。
另外，上述实验结果还表明，从电解开始经过7小时后，废水中的氨态氮消失。
上述实验表明，废水中的氨态氮，在从电解开始经过7小时后消失，另外，在生物处理工序中，大约在1小时后，能大部分脱氮处理有机物(COD)及硝酸态氮。由此，在从废水中去除氨态氮的状态下，通过生物处理残留的有机物或硝酸态氮等，能够易于进行有机物或硝酸态氮等的脱氮处理。
由此，如果采用本发明，一旦在电化学处理工序中降低了有机性废水中所含的氮化合物后，更能够在生物处理工序处理有机性废水中所含的氮化合物。
如上所述，特别是在电化学处理工序，能够有效地脱氮处理有机性废水中含有的氨态氮，其后，在生物处理工序中，能够将有机性废水中的硝酸态氮还原成氮气。
因此，在电化学处理工序，能够进行反应效率高的从氨态氮到氮的反应，同时，在生物处理工序，能够进行反应效率高的从硝酸态氮到氮气的还原反应。
由此，通过在电化学处理工序的后段的生物处理工序中，进行以往存在电力消耗大的问题的从硝酸态氮到亚硝酸态氮、从亚硝酸态氮到氨态氮的还原反应，以及利用次卤酸等的脱氮反应，能够谋求降低耗电量，从而能够削减运行成本。
此外，在生物处理中，通过在生物处理工序的前段的电化学处理工序中，进行反应效率差的从有机态氮及氨态氮到硝酸态氮的氧化反应，不需要设置特别大的反应槽。由此，能够用比较小的装置实现本发明。
特别是，在本实施例中，在生物处理工序中，由于采用至少在厌氧条件下，将被处理水中的硝酸态氮或亚硝酸态氮还原成氮气的脱氮菌(微生物)，所以，通过该脱氮菌，在无溶解氧的条件下，能够利用亚硝酸或硝酸中的氧，产生有机物的氧化分解反应。由此，能够有效地将被处理水中的硝酸态氮或亚硝酸态氮还原成氮气。此外，也能够分解有机性废水中的有机物，能够进一步有效地处理有机性废水。
另外，在生物处理工序中，通过使用颗粒污泥，能够更有效地处理有机性废水中的硝酸态氮或亚硝酸态氮及有机物。
另外，在生物处理工序中，在采用废水中的BOD成分等组成不明的氢给予体，利用脱氮菌进行硝酸态氮的脱氮处理时，还原1mg/L的硝酸态氮所需的BOD成分，作为完全氧化时的理论BOD，设定为2.86mg/L。另外，关于该技术，已在平成10年4月30日第4版发行的社团法人产业环境管理协会的“公害防止的技术和法规 水质篇”中公开。
如上所述，为不残留废水中的硝酸态氮，并且，显著降低残留有机物的量，在向生物处理工序过渡的阶段，在废水中，优选存在浓度为废水中硝酸态氮浓度的2.8倍以上，特别是2.8倍～3.5倍范围的有机物(需要说明的是，此时，COD值采用与BOD值大致同等的试样。)。此时，能够确保处理有机性废水中的硝酸态氮所需的有机物量，能够有效处理有机性废水中的硝酸态氮。此外，通过相对于有机性废水中的硝酸态氮的处理量，不存在所需量以上的有机物，能够避免处理后大量残存有机物的问题。
为此，当在进行生物处理工序前的废水中的有机物的浓度在上述范围以外时，如以下的(5)～(7)所示，优选进行废水中的有机物浓度的调整或处理后的废水的特别处理。
(5)进行生物处理工序前的废水中的有机物的浓度为硝酸态氮的浓度的2.8倍以下时(第1实施例)
此时，在进行生物处理工序前，在脱氮反应室18内，例如添加甲醇等有机物，有机物的浓度，优选以达到上述范围，即硝酸态氮的浓度的2.8倍以上，特别是2.8倍～3.5倍的范围的方式进行调整。
(6)进行生物处理工序前的废水中的有机物的浓度为硝酸态氮的浓度的2.8倍以下时(第2实施例)
此时，在进行生物处理工序的前段的电化学处理工序中，以废水中的氨态氮的量在允许量以下为条件，进行电化学处理工序，到有机物的浓度达到上述范围，即硝酸态氮的浓度的2.8倍以上，特别是2.8倍～3.5倍的范围，然后，进行上述生物处理工序。
(7)进行生物处理工序前的废水中的有机物的浓度为硝酸态氮的浓度的3.5倍以上时
此时，通过进行生物处理工序，能够大部分处理废水中的硝酸态氮。但是，由于在废水中存在处理上述硝酸态氮所需量以上的有机物，所以，过剩的有机物残留在废水中。因此，为处理该残留的有机物，优选在该生物处理工序的后段，进行降低有机物的COD或BOD的COD·BOD处理工序。
此外，除此以外，在废水中存在处理废水中的硝酸态氮所需量以上的有机物(BOD)时，通过添加处理该过剩的废水中的有机物(BOD)所需量的硝酸盐，也能够进行降低该有机物的处理。此时，例如，从废水中产生的气体的比重，即，利用生成的氮气或一氧化氮等的比例计算出的比重或通过检测一氧化氮的浓度或废水的氧化还原电位或pH，判断废水中的有机物(BOD)和硝酸态氮的处理状况，确定要添加的硝酸盐的量。此外，这也不局限于废水中的有机物的浓度为硝酸态氮的浓度的3.5倍以上时。
另外，在本实施例中，除上述外，在以上详细所述的电化学处理工序的前段，为进行过滤有机性废水的预处理工序，可在预处理工序去除有机性废水中的固形成分，如此能够提高预处理后段的电化学处理工序或生物处理工序的反应效率。
此外。在本实施例中，如图1所示，在结束电化学处理工序后，在生物处理工序前，设置有效氯去除机构25，在该有效氯去除机构25中，在废水中添加硫代硫酸钠等还原剂。如此，在电化学处理工序，能够在进行生物处理工序之前，有效地去除废水中生成的次氯酸等有效氯成分，利用该次氯酸等氧化剂，能够避免对产生脱氮反应的脱氮菌造成不良影响。
另外，在本实施例中，特别设置有效氯去除机构25，但只要在生物处理工序的开始前，在被电化学处理工序处理后的废水中次氯酸等氧化剂消失就可以，所以，也可以在电化学处理工序的后段，在生物处理工序的前段，设置可较长时间滞留废水的槽，谋取除去次氯酸等。
此外，在上述实施例的电化学处理工序中采用的电极14、15中，作为构成阴极的电极，也可以采用元素周期表中的第VIII族或含有第VIII族的导电体，或者，在导电体上被覆有同族或含有同族的导电体的电极。此时，在该电化学处理工序中，能够将硝酸态氮还原成氨，进行脱氮处理，同时，通过极性转换，阳极溶解，能够沉淀去除被处理水中所含的磷。
另外，在本实施例中，如上所述，作为含有有机物和氮化合物的被处理水，举例有机性废水，其以外的废水，只要是含有有机物和氮化合物的被处理水，即使是江河或池塘的水等，也能够得到同样的效果。
Claims (6)
1.一种含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，其特征在于，包括：
在上述被处理水中，至少部分浸渍至少一对电极，利用电化学法按照生成次卤酸的方式进行处理的、进行从氨态氮到氮气的反应的第1处理工序；
在该第1处理工序结束后，生物处理上述被处理水的、进行从硝酸态氮到氮气的反应的第2处理工序。
2.一种含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，其特征在于，包括：
在上述被处理水中，添加基于电化学法生成有次卤酸的电解水、进行从氨态氮到氮气的反应的第1处理工序；
在该第1处理工序结束后，生物处理上述被处理水的、进行从硝酸态氮到氮气的反应的第2处理工序。
3.如权利要求1或2所述的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，其特征在于：上述第2处理工序采用至少在厌氧条件下将上述被处理水中的硝酸态氮还原成氮气的微生物。
4.如权利要求1或2所述的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，其特征在于：上述第2处理工序采用颗粒污泥。
5.如权利要求1或2所述的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，其特征在于：上述第2处理工序采用附着在载体上的微生物。
6.如权利要求1或2所述的含有有机物和氮化合物的被处理水的处理方法，其特征在于：在进行了上述第1处理工序后，在进行第2处理工序之前，进行去除上述被处理水中的有效氯成分的有效氯去除处理工序。
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