專利名稱：用于除去氮和磷的廢水處理裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于除去氮和磷的廢水處理裝置和方法，更具體地，涉及一種廢水處理裝置和方法，該廢水處理裝置包括厭氧槽、缺氧槽、需氧槽、以及澄清器，其中需氧槽具有安裝在其一側(cè)的擋板以形成溶解氧還原區(qū)，用于降低包含在回流自溶解氧還原區(qū)的內(nèi)循環(huán)廢水中的溶解氧濃度，同時提高包含在經(jīng)處理的流出液中的溶解氧濃度，其中經(jīng)處理的流出液是在其后續(xù)階段中自需氧槽的除溶解氧還原區(qū)以外的部分供給到澄清器。
背景技術(shù)：
廢水中的氮組分以有機氮和無機氮的形式存在，將其稱為總氮(T-N)。無機氮分成氨型氮和硝態(tài)氮。有機氮和氨型氮被稱為總凱氏氮(TKN)。廢水中的大部分氮是作為TKN來測量。為了生物除去包含在廢水中的氮組分，則必須進行到硝態(tài)氮(NOX)的轉(zhuǎn)化(硝化)。在廢水中的流入氮是以氣態(tài)N2的形式釋放到空氣中，其是在通過微生物的硝化作用被轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮之后通過反硝化作用進行轉(zhuǎn)化。該反硝化作用要求存在有機物質(zhì)并且需要在廢水中不存在溶解氧(DO)。
為了從廢水中除去磷，磷釋放反應(yīng)必須由微生物在厭氧條件下來完成，然后釋放的磷利用氧或硝態(tài)氮中的氧被微生物吸收。因而，可以從廢水中除去磷同時增加微生物的細(xì)胞間的磷。為了利用微生物有效地釋放磷，硝態(tài)氮的濃度必須較低。
如上所述，為除去磷的硝化需要大量的溶解氧，而反硝化(denitrification)或磷釋放反應(yīng)則需要不存在溶解氧。完成反硝化作用或除去磷的微生物是需要有機碳源作為能源的異養(yǎng)菌。理論上講，在除去1克硝態(tài)氮時需要COD濃度為2.86克的有機物質(zhì)，而在除去1克磷時則需要COD濃度為40克的有機物質(zhì)。
反硝化(脫氮)作用基本上分成在存在有機物質(zhì)的情況下發(fā)生的反應(yīng)以及在不存在有機物質(zhì)的情況下發(fā)生的反應(yīng)。對于后一種情況的反應(yīng)被稱作內(nèi)生反硝化作用，其以較低的速度進行，因而需要較長的保留時間。另一方面，在有機物質(zhì)存在的情況下，反硝化作用以非?？斓乃俣冗M行，從而減少保留時間。并且，脫氮速率可以隨有機物質(zhì)種類的不同而不同。
有兩種類型的磷除去微生物一種是磷聚菌(磷聚集生物PAO)，其利用在厭氧和需氧槽中的氧完成細(xì)菌代謝；而另一種是反硝化磷聚菌(dPAO)，其利用包含在硝態(tài)氮中的氧完成細(xì)菌代謝。氧的使用可增加需氧量并激活在厭氧槽中微生物的細(xì)胞合成，導(dǎo)致修理和維修費的增加。另一方面，使用包含在硝態(tài)氮中的氧會同時引起在厭氧條件下的磷吸收和反硝化，增加氮和磷除去效率和抑制微生物的細(xì)胞合成，從而降低修理和維修費。
氮和磷的生物除去需要有機物質(zhì)在厭氧條件下進行反硝化和釋放磷。在這種情況下，與利用外部碳源的情況相比，通過利用來自要處理的原廢水的所需有機物質(zhì)則可以降低化學(xué)制劑的成本。并且，氮和磷除去效率可以隨包含在原廢水中的有機物質(zhì)的濃度和流入廢水量的不同而不同。
在大多數(shù)傳統(tǒng)的廢水處理方法中，氮和磷的除去是利用包含在流入廢水中的有機碳源，并且如果必要的話，磷的除去是利用化學(xué)制劑。為了將反應(yīng)槽保持在預(yù)定狀態(tài)，甚至相同的生物除去過程也必須使用不同的技術(shù)，其取決于回流污泥的位置。并且，大多數(shù)傳統(tǒng)的廢水處理方法是基于這樣的假設(shè)磷除去微生物不能完成反硝化作用。
用于除去氮和磷的傳統(tǒng)的廢水處理方法的一個實例披露于授權(quán)給Daigger等人的美國專利第4,867,883號中，如圖1所示。
起初將通過澄清器的廢水10和回流自缺氧槽102輸出端的廢水12a一起引到厭氧槽101。在厭氧槽101中，利用存在于流入廢水中的有機物質(zhì)并在沒有溶解氧的條件下，發(fā)生由微生物進行的磷釋放反應(yīng)。
在厭氧槽101中將已進行磷釋放反應(yīng)的廢水11和回流污泥15a及回流自好氧槽(oxic tank)103的廢水13a一起引到缺氧槽102。在缺氧槽102中，利用殘余有機物質(zhì)并在沒有溶解氧的條件下，發(fā)生存在于廢水13a中的硝態(tài)氮的反硝化作用，其中廢水13a是回流自好氧槽103。
將通過缺氧槽102的廢水12引到好氧槽103，然后發(fā)生硝化和磷的過度吸收，從而除去有機物質(zhì)。
通過好氧槽103的廢水進行固液分離，從而上清液作為已處理的水14被排出而一些沉積污泥15a回流到缺氧槽102并且殘余物15b則未被充分利用。
另一個用于除去氮和磷的傳統(tǒng)的廢水處理方法披露于授權(quán)給Spector等人的美國專利第4,056,465號中，如圖2所示。
Spector等人的廢水處理方法在下述方面不同于Daigger等人的廢水處理方法將供自澄清器204的回流污泥25a引到需氧槽201，而不是引到缺氧槽202，并且通過缺氧槽202的一些廢水22并不回流到厭氧槽201。因而，在厭氧槽201中，磷釋放反應(yīng)是在既沒有硝態(tài)氮也沒有溶解氧存在的條件下進行。
在根據(jù)Daigger等人和Spector等人的兩種廢水處理方法中，將要處理的廢水引到厭氧槽以引起通過微生物的磷釋放反應(yīng)、或磷釋放反應(yīng)和反硝化(脫氮)，然后引起在缺氧槽中的反硝化。因而，在有機物質(zhì)的含量較低的情況下，如在污水中，預(yù)定量的包含在流入廢水中的有機碳源在厭氧槽中被消耗掉。因而，隨后的在缺氧槽中的反硝化很難平穩(wěn)地進行，其意味著必須提供外部碳源。并且，除去氮和磷的效率變得不同，從而不可避免地延長在反應(yīng)槽中的總保留時間。
此外，缺氧槽的脫氮效率可以不同，其取決于自好氧槽的輸出端回流到缺氧槽的廢水中硝態(tài)氮的量或在回流污泥中硝態(tài)氮的量。因此，廢水中的氮或磷不可能以穩(wěn)定的方式被除去。并且，在除去高濃度氮和磷時存在局限性。
另一個用于除去氮和磷的傳統(tǒng)的廢水處理方法，將其稱作Bardenpho方法，披露于美國專利第3,964,998號中，如圖3所示。
首先，將供自澄清器304的經(jīng)澄清的廢水30和回流污泥35a引到厭氧槽301。在厭氧槽301中，通過微生物的磷釋放反應(yīng)是利用在流入廢水中的有機物質(zhì)并在既沒有硝態(tài)氮也沒有溶解氧存在的條件下進行。
將回流自第一需氧槽303a的內(nèi)循環(huán)廢水31b和流過需氧槽301的廢水31引到第一缺氧槽302a，然后利用殘余有機物質(zhì)在沒有溶解氧的條件下在第一缺氧槽302a中發(fā)生硝化作用。
將經(jīng)第一缺氧槽302a處理的廢水32引到第一需氧槽303a，并在第一需氧槽303a中發(fā)生硝化和磷的過度吸收。將流過第一需氧槽303a的一些廢水31b引到第一缺氧槽302a以進行內(nèi)部循環(huán)，而殘余物31a被引到第二缺氧槽302b以致氮通過微生物的內(nèi)生反硝化作用被除去。
將經(jīng)第二缺氧槽302b處理的廢水32a引到第二需氧槽303b并且增加在沉降區(qū)微生物的脫氣作用和沉降性。
將流過第二需氧槽303b的廢水33引到澄清器304并在那里發(fā)生固液分離。一些在澄清器304中沉積的污泥35作為回流污泥35a被回流到厭氧槽301而一些作為廢污泥35b被除去。
雖然Barnard的廢水處理方法有利地增加脫氮的效率和增加通過微生物的污泥沉降性，其是基于內(nèi)生反硝化作用除去氮并通過Spector等人的廢水處理方法進一步提供第二缺氧槽302b和第二需氧槽303b。然而，進一步提供第二缺氧槽302b和第二需氧槽303b導(dǎo)致了不希望的處理所需時間和成本的增加。
又一個用于除去氮和磷的傳統(tǒng)的廢水處理裝置和方法披露于韓國專利文獻(xiàn)第2001-087698號中，如圖4所示。
該廢水處理裝置包括厭氧槽401、缺氧槽402、好氧槽403、以及澄清器404。沉積在澄清器404中的污泥被回流到好氧槽403。溶解氧清除槽403a是沿著好氧槽403至缺氧槽402的回流管進行安裝。將要處理的原廢水40引入?yún)捬醪?01。流過厭氧槽401的廢水41被送至缺氧槽402。流過缺氧槽402的廢水42被送至好氧槽403。流過好氧槽403的一些廢水43a被回流到缺氧槽402用于除去氮而殘余物43被供給澄清器404。反硝化作用發(fā)生在缺氧槽402。
污泥被沉降在澄清器404中，而凈化水作為已處理的水44被排到外面。一些污泥45被再次裝入好氧槽403。經(jīng)過溶解氧清除槽403廢水43a從好氧槽403回流到缺氧槽402以除去包含在回流水中的溶解氧，從而增加缺氧槽402的操作性能。
雖然上述處理方法，通過允許已處理的水經(jīng)過溶解氧清除槽從需氧槽回流到缺氧槽，可增加缺氧槽的脫氮效率，但從成本和時間的觀點看，必須額外安裝溶解氧清除槽是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于除去氮和磷的廢水處理裝置和方法，其可以通過在需氧槽內(nèi)安裝擋板來降低修理和維修費，從而通過有效利用廢水中存在的有機物質(zhì)改善除去氮和磷的效率、減少有機物質(zhì)量和需氧量、以及減少微生物的合成細(xì)包。
本發(fā)明涉及一種用于除去氮和磷的廢水處理裝置，其中擋板安裝在需氧槽的一側(cè)以形成溶解氧還原區(qū)，用于降低包含在回流自溶解氧還原區(qū)的內(nèi)循環(huán)廢水中的溶解氧濃度，同時增加包含在經(jīng)處理的流出液中的溶解氧濃度，其中經(jīng)處理的流出液是在其后續(xù)階段中自需氧槽的除溶解氧還原區(qū)以外的部分供給到澄清器。
優(yōu)選地，該廢水處理裝置包括前缺氧槽、厭氧槽、反硝化磷聚菌(dPAO)槽、缺氧槽、以及需氧槽。優(yōu)選地，相應(yīng)槽構(gòu)成單個反應(yīng)槽，其由多個室分成五個階段(stages)。
因為原廢水被分配到三條管線，即，前缺氧槽、厭氧槽、以及缺氧槽，所以包含在原廢水中的有機物質(zhì)在缺氧槽的階段幾乎被除去。因而，僅硝化發(fā)生在需氧槽，從而增加硝化效率。
原流入液是由分級進給系統(tǒng)供給。回流供給管被用來將污泥自澄清器回流到前缺氧槽并且將污泥自需氧槽回流到dPAO槽用于內(nèi)循環(huán)。
分級進給系統(tǒng)的分配比是由原廢水和已處理的水的特性所確定，因此每個廢水處理工廠可具有單獨的分配比。該分級進給系統(tǒng)成一定構(gòu)造以致為除去氮和磷所需的有機物質(zhì)是定量地和定性地加以計算從而在最佳條件下被注入目標(biāo)處理系統(tǒng)。并且，與傳統(tǒng)除去氮和磷的情況相比，分級進給系統(tǒng)的使用可以使包含在每個反應(yīng)槽中的微生物的數(shù)量增加40至50％，從而增加安全性和耐沖擊載荷性，以及減少保留時間。
此外，根據(jù)本發(fā)明，dPAO槽的使用允許dPAOs作為屬(genuses)生長以同時誘導(dǎo)脫氮作用和磷的吸收，從而減少在整個處理過程中所需氧的量、產(chǎn)生的污泥量、以及脫氮作用所需有機物質(zhì)的量。
在除去磷時，為了抑制通過厭氧槽中的硝態(tài)氮的抑制效應(yīng)，將前缺氧槽安裝在厭氧槽的前面，以致引到厭氧槽的廢水被保持在完全厭氧條件下。
現(xiàn)將總結(jié)各個反應(yīng)槽的用途和功能。



本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點通過參照附圖對其優(yōu)選具體實施例的詳細(xì)描述將變得更加顯而易見，其中圖1示出了披露于授權(quán)給Daigger等人的美國專利第4,867,883號中用于除去氮和磷的傳統(tǒng)的廢水處理方法的流程圖；
圖2示出了披露于授權(quán)給Spector的美國專利第4,056,465號中另一個用于除去氮和磷的傳統(tǒng)的廢水處理方法的流程圖；圖3示出了披露于授權(quán)給Barnard的美國專利第3,964,998號中又一個用于除去氮和磷的傳統(tǒng)的廢水處理方法的流程圖；圖4示出了披露于韓國專利文獻(xiàn)第2001-087698號中另一個用于除去氮和磷的傳統(tǒng)的廢水處理方法的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的廢水處理裝置的示意圖；以及圖6是具有溶解氧還原區(qū)的需氧槽的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將參照附圖對用于除去氮和磷的廢水處理裝置和方法進行詳細(xì)描述。
首先，本發(fā)明提供了一種用于除去氮和磷的廢水處理裝置，其中擋板安裝在需氧槽的一側(cè)以形成溶解氧還原區(qū)，用于降低包含在回流自溶解氧還原區(qū)的內(nèi)循環(huán)廢水中的溶解氧濃度，同時增加包含在經(jīng)處理的流出液中的溶解氧濃度，其中經(jīng)處理的流出液是在其后續(xù)階段中自需氧槽的除溶解氧還原區(qū)以外的部分供給到澄清器。
該廢水處理裝置包括前缺氧槽，回流自澄清器的污泥和一些原廢水被引入其中；厭氧槽，經(jīng)前缺氧槽處理的廢水和一些原廢水被引入其中并且其中由微生物進行的磷釋放反應(yīng)在厭氧條件下發(fā)生；反硝化磷聚菌(dPAO)槽，經(jīng)厭氧槽處理的廢水和經(jīng)需氧槽的溶解氧還原區(qū)處理的廢水被引入其中并且其中脫氮和磷的除去通過dPAOs同時發(fā)生；缺氧槽，經(jīng)dPAO槽處理的廢水和一些原廢水被引入其中并且其中硝態(tài)氮的反硝化在缺氧條件下發(fā)生；以及需氧槽，經(jīng)缺氧槽處理的廢水被引入其中并且其中硝化和磷的過度吸收在供氧的情況下發(fā)生。
廢水處理裝置可進一步包括澄清器，用于沉降經(jīng)需氧槽處理的廢水中的固體組分。
此外，將原廢水引到前缺氧槽、厭氧槽、以及缺氧槽。在廢水處理裝置中，各個反應(yīng)槽的大小可以根據(jù)流入液和流出液的特性進行調(diào)節(jié)。原流入液是通過分級進給系統(tǒng)供給。將回流供給管用于將污泥自澄清器回流到前缺氧槽并將污泥自需氧槽回流到dPAO槽用于內(nèi)循環(huán)。
分級進給系統(tǒng)的分配比是由原廢水和已處理的水的特性以及廢水處理工廠的系統(tǒng)性能所確定。該分級進給系統(tǒng)成一定構(gòu)造以致為除去氮和磷所需的有機物質(zhì)是定量地和定性地加以計算從而在最佳條件下被注入目標(biāo)處理系統(tǒng)。并且，與傳統(tǒng)除去氮和磷的情況相比，分級進給系統(tǒng)的使用可以使包含在每個反應(yīng)槽中的微生物的數(shù)量增加40至50％，從而增加抗沖擊載荷性和安全性，以及減少保留時間。
前缺氧槽、厭氧槽、dPAO槽、缺氧槽、以及需氧槽是安裝在反應(yīng)槽中，其由多個室分開。
可替換地，本發(fā)明還提供了一種利用上述裝置的廢水處理方法，該方法包括以下步驟將原廢水供給前缺氧槽、厭氧槽、以及缺氧槽；利用包含在前缺氧槽的原流入液中的有機物質(zhì)反硝化硝態(tài)氮；利用在流過前缺氧槽之后供給厭氧槽的已處理的廢水和供給厭氧槽的原廢水進行通過微生物的磷釋放反應(yīng)；將經(jīng)厭氧槽處理的廢水引到dPAO槽以同時進行通過dPAO的脫氮和除磷；利用在流過dPAO槽之后供給缺氧槽的已處理的廢水和供給缺氧槽的原廢水進行硝態(tài)氮的硝化；將經(jīng)缺氧槽處理的廢水引到好氧槽以同時進行氨型氮的硝化和磷的過度吸收；降低包含在已處理的廢水中的溶解氧含量，其來自擋板的溶解氧還原區(qū)，其中擋板安裝在需氧槽內(nèi)以將廢水回流到dPAO槽；以及增加包含在已處理的流出液中的溶解氧含量，將其在后續(xù)階段引到需氧槽以排放到澄清器。
現(xiàn)將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的廢水處理裝置進行更為詳細(xì)的描述。
如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的廢水處理裝置包括前缺氧槽(1#)、厭氧槽(2#)、dPAO槽(3#)、缺氧槽(4#)、需氧槽(5#)、以及澄清器(6#)?，F(xiàn)將描述各個反應(yīng)槽的用途和功能。
(1)前缺氧槽(#1)引到前缺氧槽#1的流入廢水包括回流自澄清器的污泥QR和原廢水Q-1。換而言之，安裝前缺氧槽#1的用途是利用包含在原廢水Q-1中的有機物質(zhì)并通過供給一些原廢水Q-1完成包含在回流污泥QR中的硝態(tài)氮的反硝化并且阻止二次磷釋放反應(yīng)。原廢水Q-1的供給可增加脫氮速率，從而減少液壓保留時間(HRT)。一般而言，即使沒有供給原廢水，在夏季由于較高的大氣溫度，脫氮速率會相對較高。另一方面，在冬季，由于較低的大氣溫度，僅內(nèi)生反應(yīng)而沒有供給原廢水可導(dǎo)致HRT的增加，其可以引起二次磷釋放反應(yīng)。因而，在冬季供給原廢水是有益的。
在前缺氧槽#1中，通過供給原廢水Q-1可以阻止發(fā)生磷釋放反應(yīng)，而將供給到厭氧槽的硝態(tài)氮除去以避免在厭氧槽中的磷釋放抑制效應(yīng)。前缺氧槽#1需要污泥混合并且不供氧。
(2)厭氧槽(#2)引到需氧槽#2的流入廢水包括原廢水Q-2和流過前缺氧槽#1的廢水。在厭氧槽#2中，磷釋放反應(yīng)在沒有溶解氧的條件下發(fā)生。在磷釋放反應(yīng)期間，在流入液中的有機物質(zhì)是利用通過包含在微生物細(xì)胞中的腺苷三磷酸(ATP)轉(zhuǎn)化成腺苷二磷酸(ADP)產(chǎn)生的能量以細(xì)胞間聚β-羥丁酸酯(PHB)和聚β-羥戊酸酯(PHV)的形式進行儲存。在流入液中存在硝態(tài)氮的情況下，由于硝態(tài)氮被用作電子受體，因而很難完成磷釋放反應(yīng)。如果不發(fā)生磷釋放反應(yīng)，則沒有磷的過度吸收，以致不可能生物除去磷。厭氧槽#2需要污泥混合并且不供氧。
(3)dPAO槽(#3)引到dPAO槽#3的流入廢水包括流過厭氧槽#2的已處理的廢水和在需氧槽#5的溶解氧還原區(qū)#5-2內(nèi)循環(huán)的廢水QIR。在dPAO槽#3中，以PHB/PHV的形式儲存于厭氧槽#2中的有機物質(zhì)的脫氮作用是利用包含在內(nèi)循環(huán)廢水QIR中的硝態(tài)氮的氧通過dPAO來進行。此時，磷通過其過度吸收也被除去。因而，脫氮(反硝化)和磷的吸收同時發(fā)生，并可以節(jié)省脫氮所必需的有機物質(zhì)。在除去氮和磷的一般方法中，在發(fā)生于厭氧槽#2內(nèi)的磷釋放反應(yīng)期間儲存的細(xì)胞間PHB/PHV在后續(xù)階段在需氧槽中被氧化，其中利用氧作為磷過度吸收的電子受體。也就是說，細(xì)胞間PHB/PHV在后續(xù)階段的需氧槽中消耗氧。另一方面，在dPAO槽#3中，一些PHB/PHV在細(xì)菌代謝過程中被氧化，從而降低由厭氧槽#2消耗的氧。并且，與氧用作電子受體的情況相比，在dPAO槽#3中利用硝態(tài)氮作為電子受體氧化PHB/PHV可減少合成細(xì)胞的數(shù)量，從而減少產(chǎn)生污泥的量。此外，因為有機物質(zhì)可獲自在厭氧槽#2中發(fā)生的磷釋放反應(yīng)期間儲存的細(xì)胞間PHB/PHV，所以可以有利地減少脫氮所必需的有機物質(zhì)。
在dPAO槽#3中，脫氮和除磷同時發(fā)生。dPAO槽#3需要污泥混合并且不供氧。
(4)缺氧槽(#4)流過dPAO槽#3的廢水和一些原廢水Q3被引到缺氧槽#4。在缺氧槽#4中，存在于流過dPAO槽#3的廢水中的硝態(tài)氮的反硝化是利用包含在原廢水中的有機物質(zhì)進行。如果在除去流入的有機物質(zhì)后有殘余的硝態(tài)氮，則殘余的氮可以通過內(nèi)生反硝化作用除去。最后，HRT是通過硝態(tài)氮的濃度和有機物質(zhì)的量來確定。缺氧槽#4需要污泥混合并且不供氧。
(5)需氧槽#5將擋板安裝在需氧槽#5的一側(cè)以形成硝化區(qū)和溶解氧還原區(qū)，以便通過維持在引到澄清器的流入廢水中的溶解氧防止磷在缺氧/厭氧條件下被釋放；以及通過降低包含在內(nèi)循環(huán)水中的溶解氧的含量來增加在缺氧槽#4中的脫氮效率，其中內(nèi)循環(huán)水是自溶解氧還原區(qū)回流到dPAO槽#3。將該擋板固定到需氧槽#5的兩個表面以將需氧槽#5的上部分成兩部分，而需氧槽#5的下部被打開。在硝化區(qū)安裝有曝氣器而在溶解氧還原區(qū)則沒有安裝曝氣器。將已處理的廢水從處于曝氣狀態(tài)的硝化區(qū)引到澄清器，并且已處理的廢水在擋板內(nèi)的溶解氧還原區(qū)進行內(nèi)循環(huán)。沒有額外的曝氣器分別地安裝在溶解氧還原區(qū)的下部，而擋板可以簡單地安裝，如果必要的話。因此，可以最小的安裝成本使擋板施加的功能效應(yīng)達(dá)到最大化。
將根據(jù)本發(fā)明的需氧槽的一個優(yōu)選實施例示意性地示于圖6。
a.硝化區(qū)(#5-1)將流過缺氧槽#4的廢水引到硝化區(qū)#5-1。氨型氮大量存在于流入的廢水中并在需氧槽#5中被轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮。一些釋放自厭氧槽#2的磷通過dPAO槽#3被除去，而未除去的磷則在需氧槽#5中利用氧作為最后的電子受體通過磷的過度吸收被除去。因為幾乎不含有機物質(zhì)的流入液被引到需氧槽#5，所以需氧槽#5的硝化效率相對高于其它除去氮和磷的過程，從而減少HRT。對于硝化和磷的過度(奢侈)吸收供氧是需要的。
b.溶解氧還原區(qū)(#5-2)在需氧槽#5中安裝具有三分之一(1/3)保留時間的簡易擋板并形成溶解氧還原區(qū)，以致其上半部與硝化區(qū)#5-1隔離，其下半部連接于硝化區(qū)#5-1，并且沒有空氣供給到其底部，因為沒有曝氣器安裝在溶解氧還原區(qū)的底部，從而通過微生物降低溶解氧的濃度。因此，可以通過降低包含在回流到dPAO槽#3的內(nèi)循環(huán)廢水中的溶解氧的濃度提高脫氮效率。
(6)澄清器(#6)將流過需氧槽#5的廢水引到澄清器#6以將通過固液分離沉積的污泥回流到前缺氧槽#1。
本發(fā)明將參照實施例進行更詳細(xì)的描述，但應(yīng)當(dāng)明了這些說明性實施例不應(yīng)看作用于限制本發(fā)明的范圍。
實施例本發(fā)明的下述實施例是基于對具有反應(yīng)槽的中試裝置進行的各種實驗，如圖5所示，其安裝在廢水處理工廠，操作期間是從1997年11月至2001年11月29日。該中試裝置是用40L/d或50m3/d的處理能力進行運轉(zhuǎn)。該中試工廠由多個室細(xì)分為五個階段并且相應(yīng)反應(yīng)槽的容量分別設(shè)置為1m3、2.1m3、1m3、4.2m3和7.3m3。將污泥自澄清器回流到前缺氧槽#1。
實施例1-24說明進行的廢水處理，其中擋板安裝在需氧槽中，而比較實施例1-24說明進行的廢水處理，其中沒有擋板安裝在需氧槽中。
<實施例1>
各體積百分比為50％的流入廢水被引到厭氧槽#2和缺氧槽#4。每個前缺氧槽#1、厭氧槽#2和缺氧槽#4的HRT是設(shè)定在30分鐘。將體積百分比為100％的自需氧槽#5內(nèi)部回流到dPAO槽#3的內(nèi)循環(huán)廢水QIR進行廢水處理。
<實施例2>
除了體積百分比10％、50％、和40％的流入廢水分別被引到前缺氧槽#1、厭氧槽#2、和缺氧槽#4之外，廢水處理是以與實施例1相同的方法進行。
<實施例3>
除了體積百分比10％、60％、和30％的流入廢水分別被引到前缺氧槽#1、厭氧槽#2、和缺氧槽#4之外，廢水處理是以與實施例1相同的方法進行。
<實施例4-6>
除了體積百分比150％的自需氧槽#5回流到dPAO槽#3的內(nèi)循環(huán)廢水QIR用于內(nèi)循環(huán)之外，廢水處理是分別以與實施例1、2、和3相同的方法進行。
<實施例7-9>
除了體積百分比為200％的自需氧槽#5回流到dPAO槽#3的內(nèi)循環(huán)廢水QIR用于內(nèi)循環(huán)之外，廢水處理是分別以與實施例1、2、和3相同的方法進行。
<實施例10-12>
除了體積百分比為300％的自需氧槽#5回流到dPAO槽#3的內(nèi)循環(huán)廢水QIR用于內(nèi)循環(huán)之外，廢水處理是分別以與實施例1、2、和3相同的方法進行。
<實施例13-24>
除了每個前缺氧槽#1、厭氧槽#2、和dPAO槽#3的HRT是設(shè)定在60分鐘之外，廢水處理是分別以與實施例1-12相同的方法進行。
<比較例1-24>
除了擋板未安裝在需氧槽#5之外，廢水處理是以與實施例1-5相同的方法進行。
測試實施例對于實施例1-24、比較例1-24、以及A2/O方法(工藝)的情況，測量了原流入液和已處理的流出液的生物耗氧量(BOD)、懸浮固體(SS)、氮、以及磷的濃度。
總氮(T-N)的濃度，其是TKN和NOX之和，是利用奈斯勒試劑進行測量。正磷的濃度是用高效液相色譜法(HPLC)進行測量。
BOD的濃度是利用溶解氧的含量進行測量，其中利用BOD恒溫箱并通過用于疊氮化物改性的溫克勒測定法(標(biāo)準(zhǔn)方法，5210)。
SS濃度的測量是通過重量分析法(標(biāo)準(zhǔn)方法，2540)并利用保持在約103-105℃的干燥箱和馬弗爐，其是間接加熱室并保持在大約550℃。將實驗結(jié)果列于表2。
表2.根據(jù)本發(fā)明的生物除去氮和磷與A2/O方法的比較

(*在圓括號內(nèi)的值是平均值。)根據(jù)本發(fā)明，可以減少在反應(yīng)槽中的保留時間，從而降低廢水處理裝置的建造成本。并且，與傳統(tǒng)的廢水處理方法相比，已處理的流出液的質(zhì)量相對較好。此外，根據(jù)本發(fā)明的廢水處理可以穩(wěn)定的方式完成。
權(quán)利要求
1.一種用于除去氮和磷的廢水處理裝置，包括厭氧槽、缺氧槽、需氧槽、以及澄清器，其中所述需氧槽包括安裝在其一側(cè)的擋板以形成溶解氧還原區(qū)，用于降低包含在回流自所述溶解氧還原區(qū)的內(nèi)循環(huán)廢水中的溶解氧濃度，同時提高包含在經(jīng)處理的流出液中的溶解氧濃度，其中經(jīng)處理的流出液是在后續(xù)階段中自所述需氧槽的除所述溶解氧還原區(qū)以外的部分供給到所述澄清器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，包括前缺氧槽，引入回流自所述澄清器的污泥和一些原廢水；厭氧槽，引入經(jīng)所述前缺氧槽處理的廢水和一些原廢水并且其中通過微生物進行的磷釋放反應(yīng)在厭氧條件下發(fā)生；反硝化磷聚菌(dPAO)槽，進入經(jīng)所述厭氧槽處理的廢水和經(jīng)所述需氧槽的溶解氧還原區(qū)處理的廢水并且其中脫氮和磷的除去通過dPAOs同時發(fā)生；缺氧槽，引入經(jīng)所述dPAO槽處理的廢水和一些原廢水并且其中硝態(tài)氮的反硝化作用在缺氧條件下發(fā)生；以及需氧槽，引入經(jīng)所述缺氧槽處理的廢水并且其中硝化和磷的過度吸收在供氧的情況下發(fā)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水處理裝置，進一步包括澄清器，用于沉降經(jīng)所述需氧槽處理的廢水中的固體組分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水處理裝置，其中將所述前缺氧槽、所述厭氧槽、所述dPAO槽、所述缺氧槽、以及所述需氧槽安裝在由多個室分隔的反應(yīng)槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水處理裝置，其中所述原流入液是通過分級進給系統(tǒng)引入。
6.一種利用根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述裝置的廢水處理方法，包括以下步驟將原廢水供給前缺氧槽、厭氧槽、以及dPAO槽；利用包含在所述前缺氧槽的原流入液中的有機物質(zhì)反硝化硝態(tài)氮；利用在流過所述前缺氧槽之后供給所述厭氧槽的已處理的廢水和供給所述厭氧槽的原廢水進行通過微生物的磷釋放反應(yīng)；將經(jīng)所述厭氧槽處理的廢水引到所述dPAO槽以同時進行通過dPAOs的脫氮和除磷；利用在流過所述dPAO槽之后供給所述缺氧槽的已處理的廢水和供給所述缺氧槽的原廢水進行硝態(tài)氮的反硝化；將經(jīng)所述缺氧槽處理的廢水引到好氧槽以同時進行氨型氮的硝化和磷的過度吸收；以及降低包含在所述已處理的廢水中的溶解氧含量，其來自擋板的溶解氧還原區(qū)，其中所述擋板安裝在所述需氧槽內(nèi)以將所述廢水回流到所述dPAO槽，以及增加包含在所述已處理的流出液中的溶解氧含量，其在后續(xù)階段自所述需氧槽的除溶解氧還原區(qū)以外的部分供給到澄清器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢水處理方法，進一步包括將經(jīng)所述需氧槽處理的廢水引到所述澄清器，沉降固體組分，以及將一些沉降的污泥回流到所述前缺氧槽。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于除去氮和磷的廢水處理裝置，該廢水處理裝置包括厭氧槽、缺氧槽、需氧槽、以及澄清器，其中需氧槽包括安裝在其一側(cè)的擋板以形成溶解氧還原區(qū)，用于降低包含在回流自溶解氧還原區(qū)的內(nèi)循環(huán)廢水中的溶解氧濃度，同時提高包含在經(jīng)處理的流出液中的溶解氧濃度，其中經(jīng)處理的流出液是在后續(xù)階段中自需氧槽的除溶解氧還原區(qū)以外的部分供給到澄清器。因為存在于廢水中的有機物質(zhì)被有效利用，因而可以提高除去氮和磷的效率并且可以降低在整個處理過程中所需氧的量以及反硝化所需的有機物質(zhì)的量。并且，抑制微生物的細(xì)胞合成。因此，可以降低修理和維修費。
文檔編號C02F3/30GK1622921SQ02828376
公開日2005年6月1日 申請日期2002年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月28日
發(fā)明者樸鐘福, 李在真, 鄭用大, 魚慶海 申請人:三星工程株式會社