專(zhuān)利名稱(chēng)：廢水處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理，特別是涉及活性污泥或超濃污泥的固液分離，具體涉及包括活性污泥固液分離的廢水處理方法和系統(tǒng)，它們可用于有機(jī)的工業(yè)和生活污水的處理。
背景技術(shù)：
在利用活性污泥法的水處理中，為了獲得凈水，必需將活性污泥分成固體和液體。用于該目的的典型方法包括將活性污泥導(dǎo)入澄清池，通過(guò)重力使污泥沉降，將上層清液作為凈水從澄清池中排出。然而，該方法需要具有沉降區(qū)域的澄清池和足能使活性污泥沉降下來(lái)的保留時(shí)間，這導(dǎo)致處理系統(tǒng)的尺寸增大和相當(dāng)大空間。當(dāng)由于污泥膨脹或其它原因而削弱活性污泥的沉降性質(zhì)時(shí)，污泥從澄清池內(nèi)流出引起凈水品質(zhì)降低。
近年來(lái)，還使用了通過(guò)薄膜分離代替澄清池將活性污泥分成固體和液體的方法。該情況下，一般用微濾薄膜或超濾薄膜作為固液分離薄膜。然而，該方法必需通過(guò)泵吸抽汲或加壓，以便能在幾十到幾百kPa的壓力下進(jìn)行常規(guī)過(guò)濾，這導(dǎo)致很高的泵吸功率，并使運(yùn)行成本增加。薄膜分離的優(yōu)點(diǎn)在于能獲得沒(méi)有SS(懸浮固形物顆粒)的清潔流出物，但其具有以下缺點(diǎn)，即滲透通量很低，需要定期進(jìn)行化學(xué)清洗以防薄膜污染。
新近已提出了一種用于替代對(duì)活性污泥進(jìn)行固液分離的澄清池的方法，其包括將由諸如無(wú)紡織物的透氣片材構(gòu)成的過(guò)濾器浸在曝氣池中，在低水壓頭壓力下過(guò)濾。

圖1中示出了該方法的概略圖。依照該建議的方法，在生物反應(yīng)池201中設(shè)置了用于曝氣的擴(kuò)散管202和過(guò)濾器204，在過(guò)濾器下方設(shè)置了用于對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行空氣洗滌的擴(kuò)散管203。在生物反應(yīng)(過(guò)濾操作)過(guò)程中，從未凈化水輸送管205向生物反應(yīng)池201供應(yīng)要進(jìn)行處理的未凈化水，從擴(kuò)散管202散逸空氣或類(lèi)似物，以便使它們?cè)谠摮貎?nèi)與活性污泥進(jìn)行生物反應(yīng)，然后使經(jīng)處理的液體通過(guò)過(guò)濾器204，通過(guò)排放管206排出流出物(濾出液)。在上述過(guò)程中，通過(guò)擴(kuò)散管202曝氣會(huì)使活性污泥混合液在生物反應(yīng)池(201)的過(guò)濾器表面上產(chǎn)生包括向下流的橫流(圖1a)。該橫流在過(guò)濾器204的表面上形成活性污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，通過(guò)所得到的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層對(duì)活性污泥混合液進(jìn)行過(guò)濾，并借助排放管206將它們排出去。當(dāng)過(guò)濾器204表面上形成的過(guò)濾層固結(jié)、引起過(guò)濾阻力增大、從而使過(guò)濾流動(dòng)速率降低時(shí)，會(huì)終止通過(guò)擴(kuò)散管202進(jìn)行的曝氣，于是就要通過(guò)空氣洗滌使空氣從擴(kuò)散管203中散逸出來(lái)，以除去過(guò)濾器表面上的過(guò)濾層(圖1b)。依照該方法，可通過(guò)分離過(guò)濾器表面上形成的污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層獲得清潔濾出液。在此“污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層”是指過(guò)濾進(jìn)行時(shí)在過(guò)濾器的表面上形成的活性污泥顆粒沉淀層。該方法中所用過(guò)濾器的過(guò)濾介質(zhì)孔徑基本上大于活性污泥顆粒的尺寸，這會(huì)使污泥顆粒通過(guò)，但是在低過(guò)濾驅(qū)動(dòng)壓條件下，在過(guò)濾介質(zhì)表面上會(huì)形成活性污泥顆粒的沉積層(污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層)，于是該動(dòng)態(tài)過(guò)濾層能阻止活性污泥顆粒通過(guò)介質(zhì)。一般在該方法中使用的過(guò)濾器包括無(wú)紡織物、紡織織物、金屬網(wǎng)等。在該方法中利用動(dòng)態(tài)過(guò)濾層最重要的是在過(guò)濾介質(zhì)表面上均勻而有效地形成活性污泥顆粒的沉積層作為過(guò)濾層，為了可靠地阻止活性污泥顆粒通過(guò)并穩(wěn)定地獲得具有優(yōu)良水質(zhì)的凈水，過(guò)濾層厚度、密實(shí)度和其它因數(shù)要適合于過(guò)濾活性污泥。在所建議的方法中規(guī)定，通過(guò)將活性污泥沿過(guò)濾器表面流動(dòng)的流速控制在平均0.05-0.4m/s、優(yōu)選0.15-0.25m/s，以此形成動(dòng)態(tài)過(guò)濾層。在所建議的方法中，當(dāng)沿過(guò)濾器表面的流速為0.2m/s時(shí)，過(guò)濾通量約為2m/d，過(guò)濾持續(xù)時(shí)間為2.5h或更長(zhǎng)，但在沿過(guò)濾器表面的流速為0.03m/s達(dá)45分鐘后，開(kāi)始時(shí)過(guò)濾通量為4.1m/d，但迅速降低到3.3m/d。
另外還提出了基于活性污泥法的廢水處理系統(tǒng)，其中將過(guò)濾器浸在生物反應(yīng)池和最終澄清池的至少一個(gè)中，利用與隨后池的水壓頭差借助過(guò)濾器出口從過(guò)濾器抽取凈水。
然而，這些已建議的方法存在以下缺點(diǎn)。在已建議的方法中，是通過(guò)曝氣在池中產(chǎn)生流動(dòng)循環(huán)來(lái)使污泥混合液沿過(guò)濾器表面流動(dòng)的。然而在這些方法中沿過(guò)濾器表面的流速并不恒定，在過(guò)濾器表面上不能形成均勻的污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，污泥也不容易淀積在過(guò)濾器表面上。此外，生物反應(yīng)池中的水位隨水流入速度和曝氣流速而改變，因此過(guò)濾器上的水壓頭壓力也不恒定，過(guò)濾流速在變化而不能保持穩(wěn)定流速。如果水壓頭壓力不穩(wěn)定且非常高，那么過(guò)濾器表面上形成的污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層的透水率將變差，從而使過(guò)濾通量急劇下降。結(jié)果，清洗頻率增高，清洗后的通量恢復(fù)率降低。另外，即使在進(jìn)入生物反應(yīng)池的未凈化水中存在很少的殘留有機(jī)污染物、例如BOD(生物需氧量)，它們也會(huì)直接沉積在過(guò)濾器上，從而在過(guò)濾器表面上長(zhǎng)出生物粘泥，使濾出液流速顯著降低。
當(dāng)將過(guò)濾器浸在最終澄清池中時(shí)，會(huì)發(fā)生以下問(wèn)題。在利用重力沉降污泥的最終澄清池中，就象以下事實(shí)所示，厚污泥沉積在底部，從頂部收集上清液，因此澄清池內(nèi)的污泥濃度并不均勻。因此，在浸入過(guò)濾器的那部分污泥濃度不均勻，結(jié)果不能形成良好的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，也不能獲得穩(wěn)定的流出物。
我們進(jìn)一步詳細(xì)研究了在利用活性污泥混合液的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層的過(guò)濾方法中過(guò)濾器的過(guò)濾通量與沿過(guò)濾器的表面流速之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沿過(guò)濾器表面的流速為0.05-0.4m/s、特別是在優(yōu)選范圍0.15-0.25m/s之內(nèi)時(shí)，過(guò)濾器表面上的污泥流動(dòng)有力，于是很難形成具有有效過(guò)濾區(qū)的均勻污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，過(guò)濾器表面也會(huì)迅速被細(xì)泥絮狀物阻塞，這將抵銷(xiāo)利用空氣洗滌或水洗滌的效果。我們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)表面流速低于0.05m/s時(shí)，在清洗過(guò)濾器后緊接的5分鐘內(nèi)，穩(wěn)定動(dòng)態(tài)過(guò)濾層的形成非常迅速，5m/d或更高的過(guò)濾通量能持續(xù)4小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，在表面流速低于0.05m/s的條件下，僅通過(guò)空氣洗滌就能容易地分離過(guò)濾器表面上形成的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層。
考慮到以上問(wèn)題，我們進(jìn)行了仔細(xì)研究，提供了一種用于高效固液分離活性污泥混合液的方法，結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將未凈化水導(dǎo)入生物反應(yīng)池進(jìn)行生物處理，然后將生物反應(yīng)池內(nèi)經(jīng)過(guò)處理的活性污泥混合液導(dǎo)入容納著浸在其中的透水過(guò)濾器的固液分離池，在透水過(guò)濾器表面上形成動(dòng)態(tài)污泥過(guò)濾層的同時(shí)進(jìn)行過(guò)濾，由此能非常有效地實(shí)現(xiàn)活性污泥的固液分離。我們還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將活性污泥混合液沿透水過(guò)濾器表面的移動(dòng)速度限制為平均低于0.05m/s，可在透水過(guò)濾器表面上穩(wěn)定地形成污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層。另外我們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在固液分離池中設(shè)置整流器從而使活性污泥混合液在經(jīng)過(guò)整流器的矯直后沿著并通過(guò)透水過(guò)濾器表面時(shí)，能夠更有效地進(jìn)行固液分離。本發(fā)明正是基于以上這些發(fā)現(xiàn)完成的。
發(fā)明公開(kāi)于是，本發(fā)明包括以下方面。
1.一種涉及在對(duì)原廢水進(jìn)行生物處理后對(duì)所獲得的活性污泥混合液進(jìn)行固液分離的廢水處理方法，該方法包括將未凈化水導(dǎo)入生物反應(yīng)池進(jìn)行生物處理，然后將生物反應(yīng)池中經(jīng)過(guò)處理的活性污泥混合液導(dǎo)入容納著浸在其中的透水過(guò)濾器的固液分離池，在透水過(guò)濾器表面上形成污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，利用水壓頭壓力從透水過(guò)濾器獲得濾出液。
2.一種涉及在對(duì)原廢水進(jìn)行生物處理后對(duì)所獲得的活性污泥混合液進(jìn)行固液分離的廢水處理方法，該方法包括將未凈化水導(dǎo)入生物反應(yīng)池進(jìn)行生物處理，然后將生物反應(yīng)池中經(jīng)過(guò)處理的活性污泥混合液導(dǎo)入容納著浸在其中的透水過(guò)濾器的固液分離池，在透水過(guò)濾器表面上形成污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，用泵抽吸透水過(guò)濾器的出口側(cè)獲得濾出液。
3.根據(jù)上述1或2限定的方法，特征在于，活性污泥混合液沿透水過(guò)濾器表面的移動(dòng)速度平均低于0.05m/s。
4.根據(jù)上述1到3中任一方面的方法，特征在于，在固液分離池中設(shè)置了整流器，使活性污泥混合液在通過(guò)整流器后再通過(guò)透水過(guò)濾器表面。
5.一種涉及在對(duì)原廢水進(jìn)行生物處理后對(duì)所獲得的活性污泥混合液進(jìn)行固液分離的廢水處理系統(tǒng)中的廢水處理方法，其包括生物反應(yīng)池，用于將未凈化水導(dǎo)入其中進(jìn)行生物處理，容納著浸在其中的透水過(guò)濾器的固液分離池，用于將生物反應(yīng)池中經(jīng)過(guò)處理的活性污泥混合液導(dǎo)入其中進(jìn)行固液分離，特征在于，在透水過(guò)濾器表面上形成污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，利用水壓頭壓力從透水過(guò)濾器獲得濾出液。
6.一種涉及在對(duì)原廢水進(jìn)行生物處理后對(duì)所獲得的活性污泥混合液進(jìn)行固液分離的廢水處理系統(tǒng)中的廢水處理方法，其包括生物反應(yīng)池，用于將未凈化水導(dǎo)入其中進(jìn)行生物處理，容納著浸在其中的透水過(guò)濾器的固液分離池，用于將生物反應(yīng)池中經(jīng)過(guò)處理的活性污泥混合液導(dǎo)入其中進(jìn)行固液分離，特征在于，在透水過(guò)濾器表面上形成污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，用泵抽吸透水過(guò)濾器的出口側(cè)獲得濾出液。
7.按照上述方面5或6限定的系統(tǒng)，特征在于在固液分離池中設(shè)置了整流器，使活性污泥混合液在通過(guò)整流器后再通過(guò)透水過(guò)濾器表面。
依照本發(fā)明，在生物反應(yīng)池的后續(xù)階段設(shè)置了固液分離池，將透水過(guò)濾器浸在固液分離池中，于是能以比現(xiàn)有方法中的過(guò)濾壓力低的過(guò)濾壓力獲得潔凈濾出液。
在本發(fā)明的方法中，用于從過(guò)濾器獲得濾出液的驅(qū)動(dòng)壓是水壓頭壓力或通過(guò)泵吸的抽吸壓力。利用水壓頭壓力進(jìn)行過(guò)濾具有以下優(yōu)點(diǎn)因?yàn)檫^(guò)濾驅(qū)動(dòng)壓利用了自然重力，因此不需要任何動(dòng)力，容易產(chǎn)生形成動(dòng)態(tài)過(guò)濾層的低過(guò)濾壓，但其具有以下缺點(diǎn)由于過(guò)濾層密實(shí)，使過(guò)濾速率有降低傾向。與之相比，利用泵吸獲得抽吸壓進(jìn)行過(guò)濾具有以下缺點(diǎn)需要?jiǎng)恿Γ纬蓜?dòng)態(tài)過(guò)濾層的低過(guò)濾壓很難保持穩(wěn)定，但它具有以下優(yōu)點(diǎn)過(guò)濾流速?zèng)]有降低傾向。在本發(fā)明中，考慮上這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)，可以采用其中較為優(yōu)選的一個(gè)。
用于本發(fā)明的合適透水過(guò)濾器包括現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何透水過(guò)濾器，例如無(wú)紡織物、過(guò)濾布、和金屬網(wǎng)、以及能產(chǎn)生類(lèi)似效果的任何材料。能將過(guò)濾器作成本領(lǐng)域公知的任何形狀使用，例如平面形、圓形、中空形、或可用作由一束過(guò)濾器組成的模塊過(guò)濾器。
在本發(fā)明中，為了在透水過(guò)濾器表面上穩(wěn)定地形成動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，導(dǎo)入固液分離池的污泥混合液沿過(guò)濾器表面的平均流速優(yōu)選低于0.05m/s。這能允許在過(guò)濾器表面上容易形成良好的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，而不管污泥混合液沿過(guò)濾器表面是向下還是向上通過(guò)。污泥混合液沿過(guò)濾器表面的平均流速低于0.05m/s能夠減少過(guò)濾通量的降低，并能穩(wěn)定地提供高通量，于是與現(xiàn)有的澄清池相比，它能夠極大地減小固液分離池的體積，因此，能夠提供更為緊湊的處理系統(tǒng)。在本發(fā)明中，例如可通過(guò)固液分離池中位于污泥混合液入口對(duì)側(cè)的泵或其它裝置去除固液分離池中經(jīng)過(guò)處理的污泥混合液(富集的污泥混合液)，從而沿過(guò)濾器表面形成污泥混合液的單向流動(dòng)。當(dāng)從固液分離池的頂部將生物處理池中處理過(guò)的活性污泥混合液導(dǎo)入固液分離池時(shí)，例如，可利用泵或其它裝置從固液分離池底部去除富集的污泥混合液，從而沿過(guò)濾器表面形成污泥混合液的單向流動(dòng)。于是，通過(guò)控制從固液分離池除去污泥混合液的速度，能夠調(diào)節(jié)污泥混合液沿過(guò)濾器表面的流速?？墒贡怀舻母患奈勰嗷旌弦涸倩氐缴锓磻?yīng)池或污泥增稠器或污泥消化池等，或?qū)⑵淝宄秊槭Ｓ辔勰唷?br> 當(dāng)污泥混合液沿過(guò)濾器表面的平均流速等于或低于污泥顆粒的沉降速率時(shí)，優(yōu)選將污泥混合液引導(dǎo)成相對(duì)過(guò)濾器表面向下流動(dòng)，即從固液分離池頂部流向底部。利用這種設(shè)置，因?yàn)榧词谷绻魅胛勰喟l(fā)生沉降，其也不可避免地要通過(guò)過(guò)濾器表面，所以能形成良好的污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層。
在本發(fā)明的較為優(yōu)選的實(shí)施例中，優(yōu)選在固液分離池中設(shè)置整流器，使活性污泥混合液在通過(guò)整流器后再沿過(guò)濾器避免流過(guò)。利用該設(shè)置，固液分離池中的流動(dòng)變?yōu)閱蜗颍谑窃谶^(guò)濾器表面上能均勻地形成污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層。
在本發(fā)明的系統(tǒng)中，優(yōu)選在固液分離池的過(guò)濾器下方設(shè)置洗滌器。通過(guò)定期終止過(guò)濾并利用該洗滌器洗滌過(guò)濾器，能夠容易地分離在過(guò)濾器表面上形成的污泥層。洗滌可以是空氣洗滌和水洗滌中的一種或兩種。在空氣洗滌過(guò)程中，優(yōu)選以一定方式控制空氣流速，使空氣泡的上流速度至少為0.2m/s。當(dāng)空氣洗滌管位于過(guò)濾器模塊下方時(shí)，理想的是設(shè)置一種通氣孔大于現(xiàn)有擴(kuò)散管的通氣孔的多孔管。如果使用這種多孔管，就相當(dāng)通氣體積來(lái)說(shuō)，能獲得比利用擴(kuò)散管更高的上流速度，上升氣泡也大，于是容易分離過(guò)濾器表面上的污泥層。多孔管的通氣孔直徑優(yōu)選為2mm或更大。
在本發(fā)明的系統(tǒng)中，污泥于在過(guò)濾器表面上形成污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層之前進(jìn)入過(guò)濾器模塊。于是，為了避免污泥沉積在過(guò)濾器模塊中，理想的是定期排放污泥。對(duì)于該污泥排放裝置，優(yōu)選連接從過(guò)濾器模塊底部刺入內(nèi)部的污泥排放管，以便將廢污泥導(dǎo)入生物反應(yīng)池。排放力優(yōu)選是由于水壓頭壓力產(chǎn)生的重力下落，用于排放的水壓頭壓力優(yōu)選與用于過(guò)濾的水壓頭壓力相當(dāng)。然而，特別是當(dāng)過(guò)濾驅(qū)動(dòng)壓是通過(guò)泵吸來(lái)施加時(shí)，可利用泵吸作為污泥排放力。
在本發(fā)明的系統(tǒng)中，優(yōu)選使固液分離池中形成的富集污泥再回到生物反應(yīng)池。這將使生物反應(yīng)池中的BOD負(fù)荷得到適當(dāng)控制，從而能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的生物處理。當(dāng)活性污泥混合液沿過(guò)濾器表面移動(dòng)時(shí)，其逐漸被過(guò)濾和富集。優(yōu)選的是，使這樣形成的富集污泥混合液作為回流污泥重新回到生物反應(yīng)池中。當(dāng)將污泥從固液分離池的頂部向下導(dǎo)入時(shí)，優(yōu)選將混合液體的富集污泥作為回流污泥從固液分離池底部再回到生物反應(yīng)池中。
如上所述，本發(fā)明的系統(tǒng)保持生物反應(yīng)池和固液分離池，其可由被隔板分成兩個(gè)腔室的單個(gè)池構(gòu)成，其中這兩個(gè)腔室例如通過(guò)下面的例1和圖2所示的位于隔板底部的開(kāi)口彼此液體連通，或者，固液分離池例如由兩個(gè)分離的池組成，所述這兩個(gè)池由下面的例2和圖7所示的管路連接。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是依照現(xiàn)有技術(shù)的活性污泥混合液的固液分離法的全視圖。
圖2是依照本發(fā)明的廢水處理方法的例子的流程圖；圖3是表示例1中平均管路通量對(duì)時(shí)間的曲線圖。
圖4是例1中濾出液濁度對(duì)時(shí)間的曲線圖。
圖5是表示比較例1中平均過(guò)濾通量對(duì)時(shí)間的曲線圖。
圖6是表示比較例1中濾出液濁度對(duì)時(shí)間的曲線圖。
圖7是依照本發(fā)明的廢水處理方法的另一例子的流程圖。
圖8是表示例2中平均過(guò)濾通量對(duì)時(shí)間的曲線圖。
圖9是表示例2中濾出液濁度對(duì)時(shí)間的曲線圖。
附圖中的數(shù)字參考符號(hào)表示以下元件在圖1中，201生物反應(yīng)池，202曝氣擴(kuò)散管，203空氣洗滌擴(kuò)散管，204過(guò)濾器，205未凈化水輸送管，206濾出液排放管；在圖2中，1流入的未凈化水，2生物反應(yīng)池，3鼓風(fēng)機(jī)，4位于生物反應(yīng)池出口處的開(kāi)口，5整流器，6固液分離池，7透水過(guò)濾器，8收納管，9流出物，10洗滌器，11富集的污泥混合液的回流裝置，12污泥管線，13擴(kuò)散管，14擴(kuò)散管，15隔板；在圖7中，101流入的未凈化水，102生物反應(yīng)池，103生物反應(yīng)池流出物，104污泥沉降池，105攪拌器，106污泥輸送泵，107固液分離池，108過(guò)濾器模塊，109濾出液水位調(diào)節(jié)閥，110電磁閥，111電磁閥，112濾出液，113瀉流池，114排放反洗水位調(diào)節(jié)閥，115電磁閥，116反洗水泵，117止回閥，118回流污泥，119空氣洗滌鼓風(fēng)機(jī)，120擴(kuò)散管，121電磁閥，122電磁閥，123濾出液排放管。
以下例子將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，然而它不是對(duì)本發(fā)明的限制。在下面的描述中，CODMn是指100℃下高錳酸鉀的化學(xué)耗氧量，S-CODMn是指100℃下高錳酸鉀的可溶化學(xué)耗氧量，BOD5是指5天的生物化學(xué)耗氧量，以及S-BOD5是指5天的可溶生物化學(xué)耗氧量。
例1圖2表示依照本發(fā)明的用于居民區(qū)污水的廢水處理方法例子的流程圖。在圖2所示的系統(tǒng)中，生物反應(yīng)池2和固液分離池6被一體地形成，生物反應(yīng)池2和固液分離池6被隔板15分隔開(kāi)，同時(shí)它們通過(guò)位于隔板15底部的開(kāi)口5彼此液體連通。首先將流入的未凈化水1導(dǎo)入生物反應(yīng)池2中。在生物反應(yīng)池2中，由鼓風(fēng)機(jī)3通過(guò)擴(kuò)散管13供應(yīng)空氣，通過(guò)池內(nèi)容納的活性污泥中的微生物作用進(jìn)行曝氣處理。從生物反應(yīng)池2排出的活性污泥混合液通過(guò)隔板15底部設(shè)置的開(kāi)口4被輸送到固液分離池6的底部。在固液分離池6中設(shè)置了透水過(guò)濾器7，并在該透水過(guò)濾器下方設(shè)置了整流器5。將已通過(guò)開(kāi)口4的活性污泥混合液被輸送到整流器5的底部。在固液分離池6內(nèi)，已通過(guò)整流器5的活性污泥混合液均勻向上流動(dòng)，通過(guò)透水過(guò)濾器被分成固體和液體。利用水壓頭壓力差從透水過(guò)濾器7的收納管8收集流出物9。通過(guò)周期性地終止過(guò)濾并借助于擴(kuò)散管14從位于整流器下方的洗滌器10吹入空氣對(duì)濾光器7進(jìn)行洗滌。通過(guò)用于回流富集污泥混合液的泵11使固液分離池6中的富集污泥混合液回流到生物反應(yīng)池2中。借助污泥排放管12定期向系統(tǒng)外部排放過(guò)剩污泥。
在下面的表1和表2中示出了在利用圖2所示系統(tǒng)的廢水處理實(shí)驗(yàn)中生物反應(yīng)池2中的處理?xiàng)l件和固液分離池6中的處理?xiàng)l件。
表1生物反應(yīng)池中的處理?xiàng)l件(例1)

MLSS*＝混合液中的懸浮固形物表2固液分離池中的處理?xiàng)l件(例1)

如表1所示，未凈化水流入生物反應(yīng)池2的流速是10m3/d，而富集的污泥混合液從固液分離池6回流的流速是5m3/d。生物反應(yīng)池2中的MLSS約為2500mg/L。該情況下，整個(gè)池中的BOD)負(fù)荷約為0.15kg/kg.d。
在位于隔板15底部的開(kāi)口4(即位于生物反應(yīng)池出口)處從生物反應(yīng)池2收集混合液，對(duì)流出物中的殘留BOD5進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)生物反應(yīng)池2內(nèi)流入未凈化水1中的BOD已經(jīng)幾乎完全被降解和除去，在進(jìn)入固液分離池6中的活性污泥混合液中沒(méi)有殘留未降解的BOD。于是，在固液分離池6內(nèi)的過(guò)濾過(guò)程中能夠控制過(guò)濾表面上的生物污染。結(jié)果能延長(zhǎng)過(guò)濾器壽命，并能使穩(wěn)定的過(guò)濾流速持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。為了獲得上面描述的處理效果，生物反應(yīng)池2中的BOD負(fù)荷優(yōu)選為0.3kg/kg.d或更低。不僅可以采用諸如厭氧法/需氧法的BOD去除法或硝化法/脫氮法，而且還可以采用清除N和P的生物法。
如表2所示，在該例子中，利用有效面積為0.04m2、有效體積為0.06m3的固液分離池6進(jìn)行固液分離處理。透水過(guò)濾器7是過(guò)濾器模塊，其設(shè)置在固液分離池6內(nèi)，所述過(guò)濾器模塊由8片有效面積為0.4m2的平面形無(wú)紡織物過(guò)濾器組成，而每片無(wú)紡織物過(guò)濾器由孔徑為20-30μm、厚度為0.4mm的聚酯無(wú)紡織物制成。在過(guò)濾過(guò)程中平均水壓頭壓力約為10cm。濾出液流速為10m3/d，活性污泥混合液沿過(guò)濾器表面的流速約為0.006m/s。每進(jìn)行6小時(shí)過(guò)濾，就停止過(guò)濾3分鐘，通過(guò)洗滌器10吹氣對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行洗滌。調(diào)節(jié)吹氣速率，使洗滌過(guò)程中氣泡沿過(guò)濾器表面的流速平均為0.5m/s。
下面的表3表示在以下條件下連續(xù)處理廢水2個(gè)月后的流出物水質(zhì)與未凈化水水質(zhì)的比較。
表3未凈化水與流出物的水質(zhì)(例1)

*SS懸浮固形物如表3所示，流出物的pH＝7.6，濁度＝5.0度，SS＝4.6mg/L，與之相比，未凈化水的pH＝7.1，濁度＝150度，SS＝86mg/L，這表明通過(guò)無(wú)紡織物過(guò)濾器上形成的污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層獲得的濾出液是潔凈的。流出物的CODMn、S-CODMn、BOD5、和S-BOD5為12.5mg/L、11.0mg/L、6.3mg/L和5mg/L或更低，與之相比，未凈化水的對(duì)應(yīng)值分別為75mg/L、42mg/L、110mg/L和65mg/L，這表明流出物的水質(zhì)也是良好的。
圖3表示例1中過(guò)濾通量對(duì)時(shí)間的曲線。如圖3所示，在約1500小時(shí)的連續(xù)處理過(guò)程中，平均過(guò)濾通量約為3.2m/d，這證明獲得了穩(wěn)定處理。圖4表示流出物的濁度曲線。如圖4所示，在約1500小時(shí)的連續(xù)處理過(guò)程中，流出物的濁度總是在5度左右，其沒(méi)有明顯變化，這證明形成的污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層是穩(wěn)定的，同時(shí)也獲得了穩(wěn)定的流出水質(zhì)。
比較例1在與例1相同的條件下，利用與例1中所用相同的系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)污水處理，但除了以下因素從固液分離池6回流到生物反應(yīng)池2中的富集污泥混合液流速為85m3/d，從而將污泥混合液沿過(guò)濾器表面的流速增加到0.1m/s，即大約比例1中的高17倍。
圖5表示比較例1中過(guò)濾通量對(duì)時(shí)間的曲線，圖6表示流出物濁度的曲線。如圖5所示，當(dāng)污泥混合液沿過(guò)濾器表面的流速為0.1m/s時(shí)，即使在處理開(kāi)始時(shí)過(guò)濾通量也僅為2.7m/d，這比例1中污泥混合液流速為0.006m/d時(shí)的約低10％或更多。在比較例1中，正如約170小時(shí)后過(guò)濾通量為2m/d或更低、約500小時(shí)后為1m/d或更低所表示的，過(guò)濾通量隨時(shí)間迅速降低。在500小時(shí)的處理時(shí)或之后，將過(guò)濾器洗滌間的間隔從每過(guò)濾6小時(shí)空氣洗滌3分鐘縮短到每過(guò)濾2小時(shí)進(jìn)行3分鐘空氣洗滌，但過(guò)濾通量仍不能提高，反而逐漸降低。這些結(jié)果表明當(dāng)污泥混合液沿過(guò)濾器表面的流速為0.05m/s以上時(shí)，過(guò)濾通量隨污泥在過(guò)濾器表面上的沉淀而降低。即使提高洗滌頻率對(duì)保持過(guò)濾通量也沒(méi)有效果，這暗示著過(guò)濾器的孔很可能被沉積污泥所阻塞。
如圖6所示，在開(kāi)始處理后200小時(shí)內(nèi)，濾出液濁度為10度那么高，或者更高，這意味著過(guò)濾器表面上還沒(méi)有形成好污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層。在200小時(shí)后濾出液的濁度逐漸降低可能是因?yàn)檫^(guò)濾通量隨過(guò)濾器的阻塞而降低，而進(jìn)入過(guò)濾器的污泥也減少。
例2圖7表示依照本發(fā)明的用于處理居民區(qū)污水的廢水處理方法的另一例子的流程圖。首先將流入的未凈化水101導(dǎo)入生物反應(yīng)池102中，在此通過(guò)池內(nèi)容納的活性污泥中的微生物作用對(duì)未凈化水進(jìn)行曝氣處理。生物反應(yīng)池102的流出物通過(guò)管線103向下流到污泥沉降池104中。在污泥沿降池104中，在利用攪拌器105進(jìn)行適度攪拌的同時(shí)使污泥絮凝并均質(zhì)化。通過(guò)污泥輸送泵106從污泥沉降池104向固液分離池107的頂部輸送所得污泥混合液。利用位于固液分離池107中的過(guò)濾器模塊108對(duì)污泥混合液進(jìn)行過(guò)濾，通過(guò)過(guò)濾器模塊頂部的收納管收集濾出液112，并通過(guò)電磁閥111使濾出液進(jìn)入瀉流池113。在適當(dāng)時(shí)機(jī)通過(guò)排放管123將瀉流池113內(nèi)的流出物排放到系統(tǒng)外部。從固液分離池107底部清除已通過(guò)固液分離池107的污泥，將其作為回流污泥118回流到生物反應(yīng)池102中。在過(guò)濾過(guò)程中，通過(guò)切換濾出液位調(diào)節(jié)閥109以打開(kāi)電磁閥110來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)濾器模塊上的水壓頭壓力。通常通過(guò)關(guān)閉電磁閥111，啟動(dòng)空氣洗滌鼓風(fēng)機(jī)119，在電磁閥121關(guān)閉且電磁閥122打開(kāi)的同時(shí)向擴(kuò)散管120供氣，以此實(shí)行對(duì)過(guò)濾器模塊外部的洗滌。在電磁閥122關(guān)閉且電磁閥121打開(kāi)的同時(shí)通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)119供應(yīng)空氣實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)濾器模塊內(nèi)壁的空氣洗滌。在電磁閥110和111關(guān)閉和電磁閥115打開(kāi)的狀態(tài)下啟動(dòng)反洗水泵116，從模塊頂部將瀉流池中的濾出液導(dǎo)入過(guò)濾器模塊，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)濾器模塊內(nèi)部的水反洗。借助電磁閥115將已通過(guò)模塊的反洗水從位于過(guò)濾器模塊底部的排放管排放到污泥沉積池104中。通過(guò)控制水位調(diào)節(jié)閥使反洗過(guò)程中的水壓頭壓力等于過(guò)濾過(guò)程中的水壓頭壓力來(lái)調(diào)節(jié)排放反洗水水位。由此，可通過(guò)按以下順序切換電磁閥實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化空氣洗滌→水反洗→排放反洗水→過(guò)濾。
利用圖7所示的系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)廢水處理實(shí)驗(yàn)。生物反應(yīng)池102中的處理?xiàng)l件與例1的相同。下面的表4表示固液分離池107中的處理?xiàng)l件。
表4固液分離池中的處理?xiàng)l件(例2)

在該例子中，過(guò)濾器模塊由一組5片平面形紡織織物過(guò)濾器組成，其有效面積為1m2，被設(shè)置在固液分離池107中。所用紡織織物為聚酯材料，厚度為0.1mm，200目，孔徑約為72μm。過(guò)濾過(guò)程中的水壓頭壓力和排放反洗水過(guò)程中的水壓頭壓力都為10cm，活性污泥混合液沿過(guò)濾器模塊表面的平均流速為0.01m/s。對(duì)過(guò)濾器模塊外部進(jìn)行空氣洗滌時(shí)的空氣流速為150L/min，而對(duì)內(nèi)部進(jìn)行空氣洗滌時(shí)的空氣流速為30L/min。水反洗過(guò)程中的水流速為140L/min。
下面的表5表示連續(xù)操作的時(shí)序圖。利用每過(guò)濾120分鐘進(jìn)行3分鐘空氣洗滌、30秒水反洗、2分鐘排放反洗水的周期連續(xù)操作，對(duì)過(guò)濾器模塊進(jìn)行洗滌?？諝庀礈煲话惆▽?duì)過(guò)濾器模塊外部吹氣，其間以50周期一次的頻率交替對(duì)過(guò)濾器模塊內(nèi)部進(jìn)行空氣洗滌。
表5自動(dòng)連續(xù)操作的時(shí)序圖(例2)

圖8表示例2中過(guò)濾器模塊的過(guò)濾通量對(duì)時(shí)間的曲線。如圖8所示，在約1500小時(shí)的連續(xù)處理過(guò)程中，平均過(guò)濾通量約為3m/d，這表明實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定處理。圖9表示流出物濁度的曲線。如圖9所示，在約1500小時(shí)的連續(xù)處理過(guò)程中，流出物的濁度總是在5度左右而沒(méi)有明顯變化，這證明在過(guò)濾器模塊中穩(wěn)定地形成了污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，同時(shí)獲得了穩(wěn)定的流出水質(zhì)。
工業(yè)實(shí)用性依照本發(fā)明，在生物反應(yīng)池的后續(xù)階段設(shè)置固液分離池，將透水過(guò)濾器浸在固液分離池中，借此利用低過(guò)濾壓也能獲得清潔的濾出液。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，活性污泥混合液在單一方向方向上沿過(guò)濾器表面上以低于0.05m/s的流速流動(dòng)，由此容易形成良好的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，過(guò)濾通量幾乎不減少，也能穩(wěn)定地獲得高通量，從而與現(xiàn)有的澄清池相比，能極大地縮小固液分離池體積，因此處理系統(tǒng)也能更緊湊。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，可在固液分離池內(nèi)設(shè)置整流器，使活性污泥混合液在通過(guò)整流器后再通過(guò)過(guò)濾器，由此固液分離池中的活性污泥混合液具有恒定平均的速度，在過(guò)濾器表面上也能形成均勻的污泥動(dòng)態(tài)過(guò)濾層。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，可在過(guò)濾器下方設(shè)置洗滌器，以便定期停止過(guò)濾進(jìn)行洗滌，由此能容易地將過(guò)濾器表面上形成的污泥分離出去。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，可使富集后的污泥從固液分離池再回流到生物反應(yīng)池中，由此能夠適度地控制生物反應(yīng)池中的BOD負(fù)荷，從而保證穩(wěn)定的生物處理。
權(quán)利要求
1.一種涉及在對(duì)原廢水進(jìn)行生物處理后對(duì)所獲得的活性污泥混合液進(jìn)行固液分離的廢水處理方法，該方法包括將未凈化水導(dǎo)入生物反應(yīng)池進(jìn)行生物處理，然后將在生物反應(yīng)池中經(jīng)過(guò)處理的活性污泥混合液導(dǎo)入容納著浸在其中的透水過(guò)濾器的固液分離池，在透水過(guò)濾器表面上形成污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，利用水壓頭壓力從透水過(guò)濾器獲取濾出液。
2.一種涉及在對(duì)原廢水進(jìn)行生物處理后對(duì)所獲得的活性污泥混合液進(jìn)行固液分離的廢水處理方法，該方法包括將未凈化水導(dǎo)入生物反應(yīng)池進(jìn)行生物處理，然后將生物反應(yīng)池中經(jīng)過(guò)處理的活性污泥混合液導(dǎo)入容納著浸在其中的透水過(guò)濾器的固液分離池，在透水過(guò)濾器表面上形成污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，利用泵抽吸透水過(guò)濾器的出口側(cè)獲取濾出液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2限定的方法，特征在于，活性污泥混合液沿透水過(guò)濾器表面的移動(dòng)速度平均低于0.05m/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)的方法，特征在于，在固液分離池中設(shè)置了整流器，使活性污泥混合液在通過(guò)整流器后再通過(guò)透水過(guò)濾器表面。
5.一種涉及在對(duì)原廢水進(jìn)行生物處理后對(duì)所獲得的活性污泥混合液進(jìn)行固液分離廢水處理系統(tǒng)，其包括生物反應(yīng)池，用于將未凈化水導(dǎo)入其中進(jìn)行生物處理，固液分離池，其容納著浸在其中的透水過(guò)濾器，用于將生物反應(yīng)池中經(jīng)過(guò)處理的活性污泥混合液導(dǎo)入其中進(jìn)行固液分離，特征在于，在透水過(guò)濾器表面上形成污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，利用水壓頭壓力從透水過(guò)濾器獲取濾出液。
6.一種涉及在對(duì)原廢水實(shí)行生物處理后對(duì)所獲得的活性污泥混合液進(jìn)行固液分離的廢水處理系統(tǒng)中處理廢水的方法，其包括生物反應(yīng)池，用于將未凈化水導(dǎo)入其中進(jìn)行生物處理，固液分離池，其容納著浸在其中的透水過(guò)濾器，用于將生物反應(yīng)池中經(jīng)過(guò)處理的活性污泥混合液導(dǎo)入其中進(jìn)行固液分離，特征在于，在透水過(guò)濾器表面上形成污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，利用泵抽吸透水過(guò)濾器的出口側(cè)獲取濾出液。
7.按照權(quán)利要求5或6限定的系統(tǒng)，特征在于在固液分離池中設(shè)置了整流器，使活性污泥混合液在通過(guò)整流器后再通過(guò)透水過(guò)濾器表面。
全文摘要
一種處理廢水的方法，其中通過(guò)對(duì)未經(jīng)處理的廢水進(jìn)行生物處理獲得含活性污泥的混合液，對(duì)上述混合液進(jìn)行固液分離，特征在于其包括將未凈化水輸送到生物反應(yīng)容器中，在此實(shí)施生物處理，將生物反應(yīng)容器中經(jīng)過(guò)處理的包含活性污泥的混合液導(dǎo)入固液分離池，所述固液分離池具有浸在里面的透水過(guò)濾器，于是在透水過(guò)濾器部件表面上形成污泥的動(dòng)態(tài)過(guò)濾層，從透水過(guò)濾器部件的內(nèi)側(cè)提取過(guò)濾水。該方法能夠作為生物處理后實(shí)施固液分離的污水處理方法用于活性污泥的高效固液分離。
文檔編號(hào)C02F3/12GK1426379SQ01808509
公開(kāi)日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2001年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月27日
發(fā)明者葛甬生, 田中俊博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所