專利名稱：用于處理廢水的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對廢水進行處理的方法，其中，使廢水在一個通常由兩個反應(yīng)區(qū) 構(gòu)成的反應(yīng)器內(nèi)進行處理。所述反應(yīng)器被設(shè)置成能夠在一個反應(yīng)器容積內(nèi)既以缺氧/厭氧 的方式又以好氧的方式來對水進行處理。根據(jù)本發(fā)明，所述反應(yīng)器特別適用于處理工業(yè)廢 水、生活污水、農(nóng)業(yè)廢水或其它的廢水。這就必須優(yōu)選將大部分的懸浮固體從進料水中除 去，同時盡可能多地除去來自反應(yīng)器的被處理的流出液中的全部生物物質(zhì)。將根據(jù)本發(fā)明 的反應(yīng)器設(shè)計成對來自反應(yīng)器的被處理的流出液中的懸浮固體進行還原，從而減少對流出 液進行后處理操作(如物理/化學(xué)沉降)的需要，減少對反應(yīng)器進行清洗和后處理過程中 的用水量，并顯著減少后處理所使用的化學(xué)藥品的量，還便于對反應(yīng)器進行維護。從環(huán)境的 角度來看，減少水和化學(xué)藥品的用量是特別值得關(guān)注的。進一步將根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器構(gòu) 造成用于減少過量的好氧污泥的量以及因此減少對污泥進行清理的后處理(如傳統(tǒng)的污 泥脫水、傳統(tǒng)的污泥穩(wěn)定作用、化學(xué)消毒或其它的后處理技術(shù))的需要。鑒于本反應(yīng)器構(gòu)思 的新穎性和創(chuàng)造性，本發(fā)明還能減少對水進行處理所需要的能量。
背景技術(shù)：
已經(jīng)廣泛地采用生物學(xué)反應(yīng)器或生物反應(yīng)器來對污染物進行生物降解，如處理系 統(tǒng)中的城市污水和工業(yè)廢水中的可通過生物學(xué)進行消耗的有機物和無機物。商業(yè)上通常使 用兩種類型的生物學(xué)反應(yīng)器i)活性污泥反應(yīng)器，和ii)生物膜反應(yīng)器。采用傳統(tǒng)活性污 泥反應(yīng)器和生物膜反應(yīng)器的生物學(xué)廢水處理系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計需要污泥或顆粒分離單元，以 在將廢水排到天然儲水池中之前從來自反應(yīng)器的廢水中除去一些懸浮固體。若不需顆粒分 離單元，則能降低廢水處理系統(tǒng)的資金成本以及例如用電和化學(xué)藥品使用而產(chǎn)生的運行成 本。對傳統(tǒng)的生物學(xué)廢水處理系統(tǒng)的定期維護也會增加成本，還會使干凈的流出液的 產(chǎn)量受到損失。此外，廢水處理系統(tǒng)中采用的活性污泥和生物膜好氧生物學(xué)反應(yīng)器必須包 括針對污泥處理的額外管理，因此使污泥處理系統(tǒng)的成本增加。這就需要對背景技術(shù)中的 來自好氧生物學(xué)反應(yīng)器的過量污泥進行適當?shù)墓芾砗统浞值奶幚?。流出液中懸浮固體的高濃度、流出液的高粘度以及在傳統(tǒng)好氧活性污泥生物學(xué)反 應(yīng)器中對過量污泥進行的管理會造成操作上的困難，并產(chǎn)生額外的用于整個廢水處理系統(tǒng) 和清潔水生產(chǎn)系統(tǒng)的資金成本。本發(fā)明被構(gòu)造成至少能解決由于進料水處理系統(tǒng)中高懸浮固體量和過量好氧污 泥產(chǎn)量造成的一些問題，并因此極大地降低了生物學(xué)進料水處理系統(tǒng)的運行和維護成本。本發(fā)明提供了一種新型生物學(xué)反應(yīng)器，該反應(yīng)器被設(shè)計成能控制反應(yīng)器內(nèi)的懸浮 固體的量，以減少好氧消耗過程中產(chǎn)生的過量好氧污泥的量，并使產(chǎn)生的流出液中的懸浮 固體的濃度較低。一般生物學(xué)背景廢水的組成可能因廢水產(chǎn)生地的不同而有差別，且還與水質(zhì)、用途、保護性措施、培養(yǎng)特性(cultural attributes)、工業(yè)活動以及當?shù)剡M行的各種工業(yè)處理有關(guān)。通過使原 廢水溢出到接受者(recipient)后造成的一個問題就是由于作為生物生長的限制因子的 營養(yǎng)物質(zhì)(氮、磷和有機物)的引入，而使接受者發(fā)生富營養(yǎng)化。原廢水排入環(huán)境后會造成 病原微生物的蔓延以及各種重金屬發(fā)生富集和儲存的風(fēng)險。用生物學(xué)反應(yīng)器對處理系統(tǒng)內(nèi) 的城市污水和工業(yè)廢水中的有機物或無機物進行生物降解。厭氧/缺氧廢水處理是一種通常不需要提供空氣或氧元素的對廢水進行生物學(xué) 處理的方法。厭氧/缺氧微生物能將廢水中的有機化合物進行轉(zhuǎn)化，并產(chǎn)生含有大量甲烷 及一些二氧化碳的氣體(被稱為沼氣)。厭氧/缺氧細菌能在厭氧/缺氧環(huán)境下發(fā)生脫氮作用。無氧環(huán)境下的脫氮過程可 以將亞硝酸鹽/硝酸鹽轉(zhuǎn)化成為即使被排入大氣也是無害的氮氣。硝酸鹽是不希望存在于 廢水中的物質(zhì)，它易于滲入地下水并在其中對富營養(yǎng)化過程產(chǎn)生重要的影響。在排水工程領(lǐng)域(wastewater engineering)中，可以通過用化學(xué)方法將其氧化所 需氧氣的量來測量其中的有機物。所述氧氣量稱為“化學(xué)需氧量(COD) ”，大體來說它是表 示有機物含量或濃度的度量。COD高的廢水可以通過生物降解而被轉(zhuǎn)化為污泥，但除去這些 污泥的費用高昂并需要進行后處理。好氧廢水處理設(shè)備基本上是“廢棄污泥制造廠”。由于 對廢水進行曝氣而必須持續(xù)地提供氧氣，因此為了操作通風(fēng)裝置而耗費大量的能量。在生物好氧區(qū)域內(nèi)會發(fā)生硝化作用。硝化作用是指用氧氣將氨通過生物氧化成為 亞硝酸鹽，然后將該亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。本發(fā)明所解決的一個主要問題是，降低廢水中不期望的成分的量從而防止對排出 的流出液造成污染。
背景技術(shù)：
大量的現(xiàn)有水處理系統(tǒng)已投入使用，并是本領(lǐng)域所公知的。下面將對其中與本發(fā) 明最相關(guān)的進行描述。德國專利公開DE19758486A1，“以生物學(xué)方式將氮從廢水中除去的方法及裝置 (Method and device for biological removal of Nitrogen from wastewater)，，描述了 一種直立式罐式反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括位于下部的厭氧反應(yīng)區(qū)和位于上部的好氧反應(yīng)區(qū)。 這兩個反應(yīng)區(qū)被水平噴嘴板分開，水平噴嘴板的目的是防止污泥從上部的好氧區(qū)域移動到 下部厭氧區(qū)。厭氧反應(yīng)是在小尺寸顆粒的致密濾材(filter)中進行的，該濾材被填充在所 述罐的整個直徑內(nèi)，好氧反應(yīng)是在大尺寸顆粒的不太致密濾材中進行的，該濾材也被填充 在所述罐的整個直徑內(nèi)。廢水由底部入口被泵送到下部厭氧區(qū)域的過濾器內(nèi)。所述下部過 濾器收集廢水顆粒，并允許水與生成的氮氣向上進入上部好氧區(qū)內(nèi)的疏孔過濾器中?？諝?管線將氧氣泵入罐中的上部過濾器之下。上部過濾器中發(fā)生的好氧過程產(chǎn)生了大量的污 泥。為了除去來自下部過濾器和上部過濾器的廢物，需要暫停罐內(nèi)的全部操作，并用上部的 干凈儲水罐沿重力方向?qū)φ麄€系統(tǒng)進行沖刷，并通過底部入口(此時為出口)將罐內(nèi)水排 出o1989年9月18日公布的日本專利JP 01231994摘要“污水處理設(shè)備(Sewage treating equipment) ”也描述了一種能使廢水通過下游厭氧反應(yīng)濾床區(qū)域向上流動，然后 流經(jīng)上部的好氧反應(yīng)區(qū)的直立式罐。所謂的隔斷墻阻斷了下部厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)可能形成的諸如氮和二氧化碳的氣體，所述隔斷墻是由同軸雙漏斗形式形成于厭氧濾床上的裝置。氣體 通過氣體管線從漏斗裝置上部排出罐外。來自下部厭氧反應(yīng)區(qū)的水向上通過漏斗形的隔斷 墻進入上部好氧濾床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，該好氧濾床反應(yīng)區(qū)由緊挨漏斗形隔斷墻上方的氧氣管線從 下部向該反應(yīng)區(qū)內(nèi)提供氧氣。在好氧區(qū)域內(nèi)，通過粘附在濾床材料內(nèi)的懸浮物質(zhì)上的好氧 微生物對水進行處理。所述濾床材料必須是可進行清洗或可替換的。位于上部濾床頂部的 防止濾床流出網(wǎng)防止懸浮的濾床材料流出。從該上方的上部防止網(wǎng)上收集到純凈水。1997年9月30日公布的日本專利JP 09253687摘要“廢水的厭氧和好氧處理以 及設(shè)備(Anaerobic and aerobic treatment and apparatus for waste water)，，中也描 述了一種直立罐式構(gòu)造。水被從下部厭氧填充區(qū)引導(dǎo)至上層厭氧填充區(qū)，并在頂部設(shè)置有 純凈水的出口。曝氣裝置形成在上部好氧區(qū)和下部厭氧區(qū)之間的隔離帶。在下部填充床下 方設(shè)置了攪拌設(shè)備。2000年5月16日公布的美國專利US 6063273，“對廢水進行生物純化的設(shè)備 (Apparatus for the biological purification of waste water)，，中也描述了一禾中直立 罐式構(gòu)造，該構(gòu)造具有下部厭氧區(qū)、所謂的升流式厭氧污泥床(UASB)-反應(yīng)器和將下部與 上部好氧區(qū)分隔開的隔板。允許厭氧流出液向上通過隔板進入好氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)。集氣裝置設(shè) 置在厭氧區(qū)域上方。在好氧反應(yīng)器上安裝浮選分離器用于從純凈水中分離生物體。該美國 專利中描述的在好氧區(qū)域中產(chǎn)生的過量生物體將隨著多余的水從好氧區(qū)底部流出，并通過 管線向上至浮選室，其中的氣泡將過量生物體碎屑帶入浮選室的水表面上。在表面上，生物 體碎屑能通過除沫器(skimmer)裝置流出，并通過安裝在中央的污泥罐主管線排出系統(tǒng)。 US 6063273在第一欄第47-50行中特別指出“鑒于好氧反應(yīng)器內(nèi)的流動可能會相當湍急 的事實，厭氧生物體不能沉入?yún)捬醴磻?yīng)器內(nèi)，這會對凈化效果產(chǎn)生不利影響”。另外，我們引 用了第59-65行內(nèi)容“隔板尤其確保了厭氧污泥不會以進入好氧反應(yīng)器而終結(jié)，而好氧污 泥也不會沉入?yún)捬醴磻?yīng)器內(nèi)?！彼玫亩温滹@示出這兩個反應(yīng)區(qū)被嚴格地分離開來，且它 們之間不會發(fā)生物體交換。為了除去凈化液體中產(chǎn)生的過量好氧生物體，在好氧反應(yīng)器的 頂部安裝浮法分離設(shè)備。挪威專利N0 320361描述了一種經(jīng)過改良的升流式污泥床反應(yīng)器，該反應(yīng)器與上 述提及的UASB反應(yīng)器相比具有更多的特征——在厭氧區(qū)下方還具有供氧管線。增加的氧 氣管線的使用可以促進兼性生物體和好氧生物體的生長，因此能使反應(yīng)器內(nèi)的操作在厭氧 模式和好氧模式之間交替運行，這可以在一年中氣候變化時使用。上述提到的五種設(shè)備都普遍存在一些不足。在下部厭氧區(qū)產(chǎn)生的污泥被單獨地從 罐的上部好氧區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的污泥中除去。由于這兩個區(qū)域是分離的，且好氧區(qū)也并不是純凈 的，因此需要更多的氧氣，也即需要更多的能量。在背景技術(shù)中，通常將好氧區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的污 泥從好氧區(qū)的頂部機械式地除去，或者必須經(jīng)常對用于從純凈水中除去污泥的濾材進行清 洗。還存在這樣的風(fēng)險微生物會在管道中進行生長，而這是人們所不期望的。在其它因素中，背景技術(shù)的缺陷之一就是會產(chǎn)生懸浮固體和其它的化學(xué)物質(zhì)。這 些成分可能會引起不期望的富營養(yǎng)化。
背景技術(shù)：
顯示，很多用于廢水處理的反應(yīng)器都利用了 UASB(升流式厭氧污泥 床)-反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括直立放置的分離的厭氧區(qū)和好氧區(qū)。UASB反應(yīng)器的特征在于， 具有兩個被障礙物而隔開的區(qū)域，從而能防止好氧區(qū)內(nèi)的物質(zhì)向下流入?yún)捬鯀^(qū)中，所述障礙物可以為例如噴嘴板、隔斷墻、濾材或組合有多孔板的隔離區(qū)。US 6132602描述了一種處理廢水用升流式直立反應(yīng)器。所述公布內(nèi)容中描述了 進行劇烈攪拌以及隨后待處理的生物物質(zhì)在廢水中的分布，由于通過泵入大量空氣并使其 以氣泡形式通過該系統(tǒng)，因此它同時還結(jié)合地對廢水進行了大規(guī)模的氧化作用。在處理區(qū) 內(nèi)分布良好的生物物質(zhì)允許增大生物處理劑和較重的氧化廢水之間的接觸面積。接下來， 處理后的水和生物物質(zhì)應(yīng)該從外部流下至主處理器中，因此，生物物質(zhì)將會沉積并在污泥 區(qū)中進行厭氧處理，而廢水則被再次循環(huán)。根據(jù)該美國專利的一個主要目的是將生物物質(zhì) 以不會使其發(fā)生結(jié)塊的方式進行分布。us 6132602的一個主要缺陷在于，首先分布良好的 生物物質(zhì)不易于沉積到污泥區(qū)內(nèi)。為了避免結(jié)塊而使生物物質(zhì)進行的活性分布將抵制部分 懸浮固體的除去。因而這就需要有第二沉積區(qū)，從而使設(shè)計變得復(fù)雜。此外，即使有第二 沉積區(qū)也將無法充分地除去全部的懸浮物體，因此需要對流出液進行進一步處理。這種設(shè) 計進一步顯示出通過上述系統(tǒng)鼓入大量空氣氣泡存在的不足，因而耗能巨大。除此以外， US6132602需要在反應(yīng)器的空間內(nèi)安裝大量盤形元件和管道，因此增加了資本支出并減少 了可利用的反應(yīng)器體積。W0 9416999涉及一種二級水處理系統(tǒng)，其中，提供了一個單獨的反應(yīng)器并且其中 設(shè)置有多個反應(yīng)區(qū)。反應(yīng)器內(nèi)有三個主區(qū)域，其中最下面的區(qū)域9為污泥收集區(qū)，次下級區(qū) 域10為缺氧沉積區(qū)，其上方為進行混合和曝氣的區(qū)域11，通過該區(qū)域?qū)U水進行泵送，該 區(qū)域還提供有浮球17，該浮球為具有浮力的塑料球，且這些浮球17上附著有細菌介質(zhì)。但 是，這些具有浮力的球僅能將罐界定成三個區(qū)域，其中，僅罐的最頂部的面積為發(fā)生反應(yīng)的 區(qū)域。好氧區(qū)內(nèi)的水直接向下流動，而厭氧活性污泥不會對廢水的處理產(chǎn)生影響。另外，該 反應(yīng)器會根據(jù)氣流上升的方法而發(fā)揮作用，由此能耗巨大。由于對廢水進行的劇烈的攪拌， 流出液中還會含有大量的懸浮固體。EP 0428537描述了一種通過活性污泥法用于對廢水進行生物純化的方法，其中， 通過將廢水交替地引入所述處理區(qū)內(nèi)來使廢水與微生物分別在缺氧處理區(qū)和好氧處理區(qū) 中與微生物接觸。但是該方法還必須在額外的獨立好氧處理區(qū)內(nèi)進行后續(xù)處理，然后將水 引入澄清池中。因此EP 0428537需要四個獨立空間來對水進行處理，其中兩個為好氧處理 空間。W0 9111396涉及一種制備所謂的“生物膜載體”及隨后用其對廢水進行處理的系 統(tǒng)和方法。綜述文獻，如Rodgers和Zhan的“動介質(zhì)生物膜反應(yīng)器(Moving-medium biofilm reactors)，，，環(huán)境禾斗學(xué)與生物技術(shù)綜述(Reviews in Environmental Science and Biotechnology) 2 :213_2242003，以及 Kalago 和 Verstraete 的“厭氧污泥床(ASB) 反應(yīng)器在國內(nèi)廢水處理中的發(fā)展目的和前景(Development of anaerobic sludge bed (ASB)reactor technologies for domestic wastewater treatment :motives and perspectives)”，世界微生物與生物技術(shù)雜志(World journal of Microbiology & Biotechnology) 15 =523-534,1999，公開了多個不同的對廢水進行處理的方法，這些方法或 者已投入使用或者待使用。有必要提到生物轉(zhuǎn)盤(Rotating Biological Contactors,RBC) 和Rodgers和Zhan所討論的直立式動生物膜反應(yīng)器。這兩種方法與本發(fā)明中討論的反應(yīng) 器差別很大。作者還對已知的移動床生物膜反應(yīng)器的方法進行了討論，其中，通過載體進行使用(如W0 9111396中的討論)。Kalago和Verstraete討論了多種用于對廢水進行厭氧處理的方法，但這些方法 較少地涉及到對得到的流出液進行好氧后處理。其中討論的方法均采用了升流式厭氧污 泥床反應(yīng)器(UASB)和建立在同一基礎(chǔ)上的腐敗物(s印tic)、膨脹顆粒污泥床(expanded granular sludge bed，EGSB)、升流式水解污泥床(hydrolysis upflow sludge bed，HUSB) 及這些方法的變體。注意到這通常需要好氧系統(tǒng)來對流出液進行后處理以有效地除去營養(yǎng) 物和病原體。后處理系統(tǒng)常具有實質(zhì)性，實例包括兼期塘(facultative lagoon)和氧化池。Goncalves等人在水科學(xué)與技術(shù)(Water Science and Technology)，卷38，8-9期， 1998年11月20日，189-195頁中提出了一種通過結(jié)合升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器和 浸沒式生物過濾器來對廢水進行兩步處理的方法。所述浸沒式生物過濾器主要是用于對在 UASB中進行廢水處理后，對流出液進行拋光(polishing)的步驟，且所描述的方法闡述了 背景技術(shù)系統(tǒng)的復(fù)雜性。浸沒式生物過濾器并未形成為UASB反應(yīng)器的一部分，而是需要對 污泥進行單獨處理，并且在厭氧操作和浸沒式生物過濾器之間沒有循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖克服上述有關(guān)減少反應(yīng)器流出液中過量好氧污泥的量和高固體濃度 的問題，以及本發(fā)明包括一種如隨附獨立權(quán)利要求1的裝置所限定的用于對污染水進行 生物學(xué)處理的反應(yīng)罐。本發(fā)明還包括隨附方法獨立權(quán)利要求11所限定的用于對污染進料 水流進行處理的方法。本發(fā)明還包括如分別在權(quán)利要求20、21、22和23中所限定的用于對 城市污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水和水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水進行處理的所述反應(yīng)罐的使用方法。一般認為，用于啟動生物學(xué)反應(yīng)器的常規(guī)方法也可以用于啟動根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng) 器，即，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)接種或者通過使廢水以設(shè)定的運行條件進入反應(yīng)罐來進行調(diào)節(jié)。已經(jīng)存 在于廢水中的厭氧/缺氧微生物將在下部厭氧/缺氧區(qū)內(nèi)生長，而廢水中的好氧微生物將 存在于好氧區(qū)內(nèi)。隨著厭氧/缺氧操作和好氧操作的建立并進行物質(zhì)交換，緩慢地將廢水 通入到該系統(tǒng)中，該方法的整體效果是品質(zhì)良好的流出液從好氧區(qū)流出，而過量的好氧污 泥在厭氧/缺氧區(qū)內(nèi)被收集，污泥廢物將從該處被清除掉。本發(fā)明的優(yōu)勢及對存在于現(xiàn)有技術(shù)中的一些問題的解決方法本發(fā)明的第一個優(yōu)勢在于，主要通過在一個反應(yīng)器容積內(nèi)既在缺氧/厭氧條件進 行水處理，又在好氧條件下進行水處理。進料水和流出液中的大部分懸浮固體將通過生物 學(xué)和水動力學(xué)的方式被除去。在本發(fā)明中，上部好氧區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的生物物質(zhì)能暴露于下部的 厭氧/缺氧區(qū)，從而減少了產(chǎn)生的好氧污泥質(zhì)量的總量，這相悖于背景技術(shù)中的裝置，在背 景技術(shù)中，要防止好氧區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的有機物落入缺氧/厭氧區(qū)內(nèi)。在本發(fā)明中，好氧允許產(chǎn)生 于上部好氧區(qū)的生物物質(zhì)暴露于下部的厭氧/缺氧區(qū)，因此減少了所產(chǎn)生的總污泥質(zhì)量。 大量的生長于好氧區(qū)內(nèi)的生物體被向下引導(dǎo)至厭氧/缺氧區(qū)內(nèi)進行再操作，最終產(chǎn)生污泥 廢物。本發(fā)明的第二個優(yōu)勢在于，本發(fā)明能更有效地降解進料水中的有機化合物，結(jié)果 能減少產(chǎn)生的污泥廢物的量并由此減少了對環(huán)境的污染。這將在反應(yīng)器內(nèi)造成較少的堵塞 問題，并因此減少了對污泥處理進行的后處理(如傳統(tǒng)的污泥脫水、傳統(tǒng)的污泥穩(wěn)定作用、 化學(xué)消毒或其它的后處理技術(shù))的需要。
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本發(fā)明的優(yōu)于背景技術(shù)的第三個優(yōu)勢在于，最終的污泥的除去步驟發(fā)生在厭氧/ 缺氧區(qū)，這解決了需要從上部好氧區(qū)除去污泥的問題。本發(fā)明的第四個優(yōu)勢在于，主要減少了無機化學(xué)物和有機化學(xué)物，以及廢水中的 固體顆粒，降低了使接受者發(fā)生富氧化的風(fēng)險。本發(fā)明的第五個優(yōu)勢在于增加了污泥在厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)的停留時間，并因此 可以有更多的時間用來使淤泥進行重力壓縮和穩(wěn)定化，因此減少了得到的污泥的體積。本發(fā)明的第六個優(yōu)勢在于減少了對氧的需求，從而減少了用于將空氣泵送為泡沫 分散劑從而在好氧區(qū)下方釋放氧氣氣泡所需的能耗。本發(fā)明的第七個優(yōu)勢在于實現(xiàn)了改善水質(zhì)的同時使用了較少的能量。本發(fā)明的第八個優(yōu)勢在于，當分離結(jié)構(gòu)引導(dǎo)于好氧區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的生物體顆粒向下落 入?yún)捬?缺氧區(qū)時，同一分離結(jié)構(gòu)引導(dǎo)水從厭氧/缺氧區(qū)向上流入好氧區(qū)內(nèi)，并防止氧氣擴 散到厭氧/缺氧區(qū)內(nèi)。本發(fā)明的第九個優(yōu)勢在于，鑒于流出液的良好品質(zhì)與低懸浮固體濃度有關(guān)，因此 能根據(jù)流出液的目標用途而極大地減少對后處理的需要。由于減少了對用于后處理操作中 的化學(xué)藥物的需要，使得后處理操作的資金成本也降低了。本發(fā)明的第十個優(yōu)勢在于，即使生物體在上部好氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生，該生物體也可 以在重力作用下被運輸至下部厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，從而能在厭氧/缺氧區(qū)內(nèi)主要用于對 過量好氧生物體的降解并產(chǎn)生污泥廢物。可以通過定期或連續(xù)地將污泥從下部厭氧/缺氧 區(qū)內(nèi)除去來控制生物體與污泥在下部反應(yīng)區(qū)內(nèi)的停留時間，且有利于有足夠的時間使污泥 壓縮和穩(wěn)定化。這將產(chǎn)生較少的污泥廢物體積，并由于減少了進行后處理的需要，以及由 于減輕了污泥廢物的質(zhì)量從而減少了對污泥廢物進行運輸?shù)囊?，從而減少了后處理的成 本。本發(fā)明還具有的優(yōu)勢是，與背景技術(shù)(需要用于在上部好氧區(qū)產(chǎn)生污泥的污泥出 口)不同的是，本發(fā)明不需要從好氧區(qū)除去污泥的出口。本發(fā)明的反應(yīng)器被構(gòu)造成在一個反應(yīng)器容積內(nèi)同時對水進行厭氧/缺氧和有氧 處理。
背景技術(shù)：
描述的對依次進入處理區(qū)內(nèi)的廢水進行生物凈化的單向流動法與本發(fā)明的 區(qū)別在于，本發(fā)明的反應(yīng)器在一個容器內(nèi)進行整合操作，并且其中，好氧區(qū)內(nèi)的生物體被引 導(dǎo)至厭氧/缺氧區(qū)內(nèi)，以通過有利的自驅(qū)動水動力學(xué)循環(huán)裝置進行進一步的處理。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對廢水進行的好氧處理可能是個耗能過程，其中形成了大量的好氧 污泥。厭氧/缺氧污泥處理可能需要較少的能量。通過在同一個反應(yīng)器容積內(nèi)結(jié)合這兩種 好氧和厭氧/缺氧系統(tǒng)，并利用重力使被選擇的組分在選擇的方向上進行運輸，人們可以 在獲得環(huán)境上優(yōu)勢的同時減少各系統(tǒng)的不足。


通過附圖對本發(fā)明進行說明，這些附圖不在任何方式上限制本發(fā)明的范圍，所述 范圍僅由權(quán)利要求書所限。圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的一種實施方式。所示的進料水入口 1包括后方 的進料水流分布器11。還示出了可能的厭氧/缺氧區(qū)的污泥廢物出口 21。示出了具有好氧 區(qū)的上部分頂部的流出液出口 22。下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)31中可以含有活性污泥和/或
9生物膜介質(zhì)51。上部好氧反應(yīng)區(qū)32中含有生物膜介質(zhì)52。分離結(jié)構(gòu)4位于上部好氧反應(yīng) 區(qū)和下部厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)之間。在所示的實施方式中，設(shè)置上部篩和下部篩6以界定出 上部好氧反應(yīng)區(qū)32。氣泡擴散裝置7安裝在分離結(jié)構(gòu)4的上方以向上部好氧反應(yīng)區(qū)32釋 放氣體。還可以設(shè)置循環(huán)管線8。標出了進料水的流動方向，與分離結(jié)構(gòu)形成傾斜角(0)。 已將流動方向標出，從而顯示反應(yīng)器內(nèi)的一些流動模式。圖2為根據(jù)本發(fā)明一種具有與反應(yīng)罐0的中心軸同心安裝的錐形分離結(jié)構(gòu)4的實 施方式的沿A-A’線的縱向截面圖和橫向剖面圖，圖3與圖2非常相似，不同的是將分離結(jié)構(gòu)設(shè)置成不對稱式的，將它放置成位于比 較接近一側(cè)的直立壁，圖4顯示了拱形的分離結(jié)構(gòu)，以及圖5顯示了包括多個小分離結(jié)構(gòu)的分離結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明進行描述，本發(fā)明的范圍僅受隨附權(quán)利要求書的限制。本發(fā)明提供了一種反應(yīng)器，其中，該反應(yīng)器的容積允許對進料水的缺氧/厭氧處 理和好氧處理在所述容積內(nèi)同時進行。所述反應(yīng)罐0包括待處理進料水入口 1，和流出液出 口 22和污泥出口 21。應(yīng)該將所述進料水入口 1設(shè)置在反應(yīng)罐0的下部的底部，因此進料水 能穿過污泥或可能設(shè)置在該處的生物膜介質(zhì)51。由于進料水向缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)31提供 碳，因此這是有利的。結(jié)果，首先在下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)31內(nèi)對進料水進行處理。在本發(fā)明的一種實施方式中，進料水通過進料水流分布器11進行分布，從而能在 流經(jīng)下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)31之前使進料水流得到較好的分布。在進料水含有將在下部 反應(yīng)區(qū)31內(nèi)被缺氧/厭氧微生物物質(zhì)分解消耗的有機碳和營養(yǎng)物質(zhì)的實施方式中能使有 機碳和營養(yǎng)物質(zhì)的分布情況較好。下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)31可以含有活性污泥、生物膜介質(zhì)51或用來對進料水進 行缺氧/厭氧處理以及用于污泥穩(wěn)定化和使來自上部好氧反應(yīng)區(qū)32的生物體沉積的其它 生物試劑。在本發(fā)明的一種具體實施方式
中，可以設(shè)置有用于對進料水和污泥進行缺氧/ 厭氧處理的活性污泥和生物膜介質(zhì)51的混合物。下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)31的反應(yīng)機理是 本領(lǐng)域公知的，因此在本申請中不再贅述。有多種處理方式，它們可以被用于例如對在下部 反應(yīng)區(qū)31內(nèi)的污泥進行的缺氧/厭氧脫氮。在脫氮過程中，進料水中含有的有機碳如上文 所述起到用于反應(yīng)的碳源的作用。由此將下部反應(yīng)區(qū)31設(shè)置成用于消耗并收集從反應(yīng)器上部反應(yīng)區(qū)32沉積下來的 過量污泥?？梢酝ㄟ^定期或連續(xù)通過污泥出口 21對污泥進行清除來控制污泥在下部反應(yīng) 區(qū)31內(nèi)的停留時間，且有利于有足夠的時間使污泥穩(wěn)定化。這會產(chǎn)生較少的污泥體積，從 而進一步減少了污泥體積使與污泥處理有關(guān)的后處理成本更低。進料水在通過缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)31之后將通過分離結(jié)構(gòu)4，其中，該分離結(jié)構(gòu)4具 有多種功能，包括保持下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)31與上部好氧反應(yīng)區(qū)32相隔離，防止氧氣從 上部好氧反應(yīng)區(qū)32擴散至下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)31，以及用于將上部反應(yīng)區(qū)32沉積的生 物物質(zhì)引導(dǎo)至下部反應(yīng)區(qū)31中。在上述分離結(jié)構(gòu)4上方設(shè)置有前述上部好氧反應(yīng)區(qū)32，進料水在其中進行好氧生物處理。在上部好氧反應(yīng)區(qū)32內(nèi)對進料水進行的處理包括通過設(shè)置在厭氧反應(yīng)區(qū)32內(nèi)的 生物物質(zhì)對進料水進行生物處理。所述好氧反應(yīng)區(qū)32可以包括多個通過使用粗孔篩6進行固定的曝氣生物膜介質(zhì) 52、包括生物膜介質(zhì)的流化床、含有介質(zhì)的固定床、或其它任意的適于負載生物膜的方法， 這些方法全部都應(yīng)歸于本申請的范圍內(nèi)。這種生物膜介質(zhì)為本領(lǐng)域內(nèi)公知的，而并不是本 發(fā)明的目的所在。當上部反應(yīng)區(qū)32內(nèi)進行對進料水的處理時，生物膜將在生物膜介質(zhì)52 上生長。達到足夠尺寸后，得到的生物膜將落下或者從載體52上被剪下，此時浮游生物物 質(zhì)將向反應(yīng)器下部分發(fā)生沉積。所述分離結(jié)構(gòu)4被構(gòu)造成用于引導(dǎo)生物物質(zhì)向下部缺氧/ 厭氧反應(yīng)區(qū)31沉積，其中，所述生物物質(zhì)將成為其中含有污泥的一部分。本發(fā)明中的分離結(jié)構(gòu)4可能因此具有更多的功能。它能保持下部缺氧/厭氧反應(yīng) 區(qū)與上部好氧反應(yīng)區(qū)分離，防止氧氣從上部好氧反應(yīng)區(qū)擴散到下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)。 另外，它能引導(dǎo)來自上部反應(yīng)區(qū)的生物物質(zhì)向下部反應(yīng)區(qū)的沉積。部分開口的隔板連接了 好氧區(qū)和厭氧/缺氧區(qū)，并對本發(fā)明的生物反應(yīng)器內(nèi)的水動力流動進行控制。由于允許缺 氧/厭氧區(qū)內(nèi)的厭氧/缺氧活性污泥的過程互相作用，并進一步對厭氧/缺氧區(qū)沉積的好 氧生物物質(zhì)進行進一步的厭氧/缺氧消耗/降解處理(其中，厭氧污泥將沉積的好氧生物 體用作生物活動的物質(zhì)/營養(yǎng))，因此，生物厭氧生物體生產(chǎn)率顯著地低于好氧污泥的產(chǎn)生 率，由此極大地降低了反應(yīng)器和流出水中產(chǎn)生的污泥和固體物質(zhì)的凈重。在本發(fā)明一種具體實施方式
中的下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)31內(nèi)的微生物作用過程 包括脫氮過程。這會使得進料水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽被還原生成氮氣。顯然根據(jù)本發(fā)明， 可以在下部反應(yīng)區(qū)31內(nèi)進行其它生物缺氧/厭氧反應(yīng)過程。其它的實例可以包括對微量 有機污染物進行生物降解，這通常是水處理工藝中的難題。在本發(fā)明一種具體實施方式
中的上部好氧反應(yīng)區(qū)32內(nèi)的微生物作用過程可以包 括對進料水中的化合物進行硝化作用，例如氨nh3反應(yīng)生成亞硝酸鹽和硝酸鹽。顯然根據(jù) 本發(fā)明，可以在上部反應(yīng)區(qū)32內(nèi)進行其它生物好氧反應(yīng)過程?？梢愿鶕?jù)進料水的組成以及期望進行的反應(yīng)以及流出液的質(zhì)量來自由地選擇下 部反應(yīng)區(qū)31與上部反應(yīng)區(qū)32的體積比。因此，在通過上部反應(yīng)區(qū)32后，進料水在同一個反應(yīng)器容積內(nèi)同時進行缺氧/厭 氧反應(yīng)和好氧反應(yīng)。為了對上部好氧反應(yīng)區(qū)32進行曝氣，設(shè)置了氣泡擴散器(bubble diffuser)7用 于釋放含氧氣泡，從而滿足進料水的生物需氧量，并發(fā)生好氧反應(yīng)。氣泡擴散器7可以具有 任何合適的構(gòu)成方式，其多個實例已見于本領(lǐng)域。在本發(fā)明的一種具體實施方式
中，氣泡擴 散器7可以釋放出直徑非常小的氣泡，因此能將其設(shè)置成不對上部反應(yīng)區(qū)32中包括的生物 膜產(chǎn)生過大的剪切效應(yīng)。此外，比起采用較大氣泡的情況，它將提供更大的氧-生物膜接觸 面積。如有必要，還應(yīng)將氣泡擴散器7設(shè)置成能定期地提供大量氣泡從而使上部好氧區(qū)內(nèi) 的生物膜介質(zhì)能使過量生長的生物膜脫落，并使發(fā)生剝離的過量生物膜向下移動至下部厭 氧/缺氧區(qū)內(nèi)?？諝鈿馀萃ㄟ^上部反應(yīng)區(qū)32后還會進一步導(dǎo)致上部反應(yīng)區(qū)32內(nèi)發(fā)生能確保反應(yīng) 區(qū)32內(nèi)存在流體循環(huán)的混合，因此使混合得以進行。這對確保以有效的方式使用反應(yīng)器體 積是非常重要的。
所述分離結(jié)構(gòu)4具有如上所述的多個功能。分離器的形狀對確保其充分發(fā)揮各種 功能具有重要影響。所述分離器應(yīng)該具有朝上的錐形或圓拱形，因此不會使生物物質(zhì)堆積 在所述反應(yīng)器的上部表面上。所述分離結(jié)構(gòu)4的傾斜角可以根據(jù)從上部反應(yīng)區(qū)沉積下來的 生物碎屑的大小以及分離結(jié)構(gòu)4周圍產(chǎn)生的水流形態(tài)而改變。根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施 方式，所述分離結(jié)構(gòu)4的角度可以在約20°至約70°之間改變。所述分離結(jié)構(gòu)4還應(yīng)該阻 礙缺氧/厭氧污泥向好氧反應(yīng)區(qū)32的移動。如果下部反應(yīng)區(qū)31內(nèi)含有的污泥被帶入上部 好氧反應(yīng)區(qū)中，則反應(yīng)器的功能將顯著降低，并且這將不盡人意地增加流出液中的懸浮固 體濃度。因此，所述分離結(jié)構(gòu)4應(yīng)該具有能阻止缺氧/厭氧污泥移動的大小和形狀。相應(yīng) 地，所述分離結(jié)構(gòu)4應(yīng)該能阻止氧從上部好氧反應(yīng)區(qū)32向下大量擴散到下部缺氧/厭氧 反應(yīng)區(qū)31內(nèi)。這必然會存在一些向下部反應(yīng)區(qū)31的流動，而將氧帶入缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū) 內(nèi)，但由于分離結(jié)構(gòu)4的形狀將能減少氧氣的擴散。因此，所述分離結(jié)構(gòu)4起到下部反應(yīng) 區(qū)31和上部反應(yīng)區(qū)32之間的水動力學(xué)分離器、氧擴散控制、以及防止污泥上升至上部好氧 區(qū)32的污泥擋板的作用。在多種可采用的形狀中，分離結(jié)構(gòu)4可以為向上的錐形屋頂形 狀，或向上的圓錐體、向上凸出的圓拱形，以及其它具有上部不透水表面的通常能使生物物 質(zhì)從上方被弓丨導(dǎo)流向側(cè)邊或下方同時允許下部厭氧區(qū)內(nèi)的流體向上通過至所述分離結(jié)構(gòu)4 的上部表面的結(jié)構(gòu)。但是，應(yīng)認為所有合適的分離器幾何構(gòu)形在本發(fā)明的范圍內(nèi)，只要它 能將生物物質(zhì)引導(dǎo)向下流至厭氧/缺氧區(qū)的同時防止氧氣擴散到厭氧/缺氧區(qū)，同時能引 導(dǎo)流體從厭氧/缺氧區(qū)向上流動。在本發(fā)明的一種具體實施方式
中，分離結(jié)構(gòu)4被構(gòu)造為 在反應(yīng)器中軸上(參見圖1和圖2)，盡管也可以將其構(gòu)造成比罐的第二側(cè)壁(即對側(cè)壁) 更接近第一側(cè)壁(參見圖3)。在本發(fā)明的其它具體實施方式
中還可以使用拱形分離結(jié)構(gòu)， 如圖4所示。在本發(fā)明的其它具體實施方式
中，可以使用多個在同一反應(yīng)器內(nèi)平行排列的 分離結(jié)構(gòu)。分離結(jié)構(gòu)之間(若平行使用多個)或分離器與罐壁之間的間隙d應(yīng)該足夠大 (經(jīng)驗值為大于7mm)以允許向下移動的好氧生物和水以及其它向上流動通過分離器的流 體發(fā)生交換。所述分離結(jié)構(gòu)可以覆蓋反應(yīng)器橫截面積的70-90%或者更多。所述間隙d也 不應(yīng)過大，對于實驗室進行試驗所用的小型罐來說，它應(yīng)該低于反應(yīng)器寬度的25%，而對于 大直徑罐來說它的取值則更低。假設(shè)反應(yīng)器功能化，其中不同反應(yīng)區(qū)3之間的混合應(yīng)當減 少，更清楚的是，本發(fā)明中應(yīng)該使用較低的表面上升流速。因此所述表面上升流速應(yīng)該為約 0. 001-3. 5cm/min，盡管可以設(shè)想采用更高的流速。人們應(yīng)該更加致力于降低流出液中的生物物質(zhì)的量，因為根據(jù)本發(fā)明這可能是流 出液中全部懸浮固體的主要來源。流動速度過快或泡沫作用過于激烈會由于從生物膜介質(zhì) 夾帶生物物質(zhì)，造成流出液內(nèi)懸浮固體的總量上升。事實上，反應(yīng)器內(nèi)的流動模式在一定程度與使水從反應(yīng)器下部到位于反應(yīng)器上 部的流出液出口的簡單流經(jīng)方式更加復(fù)雜。由于好氧生物物質(zhì)的沉積運動將會發(fā)生返混 (backmixing)，因此在分離器周圍存在復(fù)雜的流動模式，其中流經(jīng)分離結(jié)構(gòu)4的進料水將 會靠近反應(yīng)器側(cè)壁流過，而來自反應(yīng)器上部的回水將沿分離板向下流入下部反應(yīng)區(qū)31內(nèi)。 上部反應(yīng)區(qū)32和下部反應(yīng)區(qū)31內(nèi)也均發(fā)生了混合。反應(yīng)器內(nèi)的混合和返回流將使進料水 在成為經(jīng)過處理的流出液被排出之前能經(jīng)過多次從下部反應(yīng)區(qū)31至上部反應(yīng)區(qū)32之間的 通過。如有必要，可以進一步設(shè)置循環(huán)管線8，從而使流出液循環(huán)回進料水入口 1處再進行 處理。待循環(huán)的流出液的百分數(shù)可以根據(jù)需要和根據(jù)對進料水的期望處理程度而變化。在
12所有其它的測量方法中，參數(shù)中的氨含量和需氧量影響循環(huán)的程度。已經(jīng)記載了整個上部反應(yīng)區(qū)和下部反應(yīng)區(qū)3 (如本申請圖1所示)。雖然圖中顯示 的是直立式，但顯然所述反應(yīng)器可以傾斜放置，只要有足夠的直立反應(yīng)器的傾斜度以使生 物體能從上部反應(yīng)區(qū)32沉積到下部反應(yīng)區(qū)31內(nèi)即可。為了構(gòu)建一種如上所述的傾斜式反 應(yīng)器，顯然也應(yīng)對分離結(jié)構(gòu)4進行改進以適于改變后的反應(yīng)器設(shè)計。根據(jù)對進料水進行處理的操作說明，可以使本發(fā)明所述反應(yīng)器在間歇處理模式或 連續(xù)處理模式下運行。綜上，本發(fā)明描述了處理污染進料水的反應(yīng)器和方法，從而該進料水能夠隨后被 處理成高標準的、適于進行二級或三級處理或符合廢水利用標準的排放水。本發(fā)明的示例性實施方式已用實驗室規(guī)模的生物學(xué)反應(yīng)器通過實驗對懸浮固體控制程度和減少過量好氧 污泥的量進行評價，來對根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器進行驗證。用高級別的透明丙烯酸構(gòu)造所述 生物學(xué)反應(yīng)器和分離結(jié)構(gòu)。將由HDPE(高密度聚乙烯)制成的生物膜介質(zhì)裝入上部好氧區(qū) 內(nèi)，其生物膜介質(zhì)的填充分數(shù)約為腔室內(nèi)體積的50%，得到有效比表面積為250m2/m3。將生 物膜介質(zhì)制成短柱形，其內(nèi)部為十字形，外部為波紋形。生物膜室內(nèi)進行曝氣的空氣流速為 lL/min。生物膜室被多孔板密封，該多孔板上設(shè)置有5mm直徑的孔以持留所述介質(zhì)。將厭 氧活性污泥填入下部室內(nèi)。厭氧活性污泥中的懸浮固體總濃度在6. 2-8. 7g/L的范圍內(nèi)，固 體停留時間(solid retention time, SRT)為21天。本發(fā)明中的好氧生物膜室和厭氧活 性污泥區(qū)的有效體積分別為約1.61^和約2.21^。理論上，本發(fā)明的好氧生物膜室和厭氧活 性污泥區(qū)分別影響了整個水力停留時間的33%和66%。廢水流體在厭氧活性污泥室內(nèi)停 留了更長的水力停留時間。本發(fā)明直立式生物反應(yīng)器內(nèi)的流體表面流速約為0. 05-0. Icm/ min0相分離的板構(gòu)成了用于根據(jù)本發(fā)明的實驗中的分離結(jié)構(gòu)4，其占據(jù)了反應(yīng)器橫截面積 的88%，并且為與水平線成38°角斜面的屋頂形。分離結(jié)構(gòu)邊緣與反應(yīng)器的壁之間的間隙 為 7mm。本實驗的目的在于研究控制懸浮固體濃度的方法。測量上升流速度和水力停留時 間(hydraulic retention time, HRT)對懸浮固體濃度產(chǎn)生的影響。使用重力沉降槽對來 自Trondheim地區(qū)的城市污水進行預(yù)處理，然后將來自沉降槽中的流出流泵入生物學(xué)反應(yīng) 器內(nèi)。用MasterFlex電腦化的能將速度控制為士0.25%的蠕動泵來控制廢水的流速。用 國家儀器 DAQ 卡(National Instrument DAQ card) :USB 6210 和 LabVIEW8. 2 來收集實驗 數(shù)據(jù)。上升流流速和水力停留時間(HRT)對直立式生物學(xué)反應(yīng)器中的流出液質(zhì)量的影 響來自本發(fā)明的生物學(xué)反應(yīng)器的流出液中的總懸浮固體(TSS)濃度與殘留有機 物特征與本發(fā)明中的上升流流速有關(guān)。采用了較低的液體表面上升流速(superficial liquid upflow velocity) 0. 099 cm/mi η (HRT 為 5· 2 小時)和 0· 06 2 cm/mi η (HRT 為 8· 3 小 時)。表1顯示了直立式生物學(xué)反應(yīng)器在HRT為5. 2小時和8. 3小時的流出液和廢水的平 均特性。HRT為8. 3小時的流出液總懸浮固體濃度、FCOD和濁度均顯著低于HRT為5. 2小時 的情況。HRT為8. 3小時或上升流速為0. 062cm/min時，平均TSS濃度降低到14. 3mg/L，這 與生物膜反應(yīng)物的典型流出液的約為200mg/L以及具有顆粒沉降槽的活性污泥生物學(xué)反應(yīng)器的典型流出液的350mg/L的濃度要低很多。HRT為5. 2小時和8. 3小時的流出液中的 色度、D0C、氨、總氮和UV吸光度的消除非常相似。HRT為8. 3小時能達到更高的懸浮固體和 濁度消除速率，在本發(fā)明的生物學(xué)反應(yīng)器中的懸浮固體排出量和濁度排出量分別為87. 5% 和92%。根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器在HRT為8. 3小時的流出液比HRT為5. 2小時的更加澄清。 表1中的導(dǎo)電性顯示了厭氧部分主要除去了廢水流內(nèi)的無機鹽。HRT為8. 3小時的流出液 的 SUVA0254 以及在 436nm 下的比吸光度(specific spectral absorbance)與 HRT 為 5. 2 小時的流出液中的情況不同。SUVA的增加表示本發(fā)明的生物學(xué)反應(yīng)器內(nèi)進行生物降解后改 變了 一些分子中的有機物質(zhì)。表1.流入廢水平均特征以及從直立式生物學(xué)反應(yīng)器中流出的流出液在HRT為5. 2 小時和8. 3小時的脫除率
權(quán)利要求
一種用于對進料水進行生物處理的反應(yīng)罐(0)，該反應(yīng)罐(0)包括 一個或多個進料水入口(1)，通常將所述進料水入口設(shè)置在所述反應(yīng)罐(0)的下部， 一個或多個流出液出口(22)，所述流出液出口位于所述反應(yīng)罐(0)的上部， 其中，所述反應(yīng)罐(0)包括一個反應(yīng)器容積，其中，進料水在下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)(31)和上部好氧反應(yīng)區(qū)(32)內(nèi)進行處理，所述下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)(31)和上部好氧反應(yīng)區(qū)(32)被分離結(jié)構(gòu)(4)部分隔離， 所述上部好氧反應(yīng)區(qū)(32)中設(shè)置有曝氣的生物膜介質(zhì)(52)，以形成用于生長和釋放生物物質(zhì)的底物， 所述分離結(jié)構(gòu)(4)被設(shè)置成允許流體從下部厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)(31)向上進入上部好氧反應(yīng)區(qū)(32)，同時能至少部分防止氧氣進入所述厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)(31)，其特征在于 所述分離結(jié)構(gòu)(4)還具有通常傾斜的上表面，該通常傾斜的上表面被設(shè)置成能引導(dǎo)所述被釋放的生物物質(zhì)從所述上部好氧區(qū)(32)到所述下部厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)(31)，以對所述生物物質(zhì)進行進一步處理并能收集污泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)罐(0)，其中，該反應(yīng)罐(0)包括污泥出口(21)，該污泥 出口(21)位于包括所述厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)(31)的所述反應(yīng)罐(0)的下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)罐(0)，其中，所述下部厭氧反應(yīng)區(qū)(31)中含有用于對 來自上部好氧反應(yīng)區(qū)(32)的生物物質(zhì)或生物體進行厭氧/缺氧降解的活性污泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)罐(0)，其中，通過氣泡擴散器(7)注入空氣來向所述曝 氣的生物膜介質(zhì)(52)提供氧氣，所述氣泡擴散器(7)被設(shè)置在所述好氧反應(yīng)區(qū)(32)的下 方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)罐(0)，其中，所述生物膜介質(zhì)(52)被設(shè)置成當生物膜 介質(zhì)(52)上的生長周期完成后，所述生物膜介質(zhì)(52)以基本向下的方向釋放所述生物物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)罐(0)，其中，所述生物膜介質(zhì)(52)被設(shè)置成在所述上 部好氧反應(yīng)區(qū)(32)內(nèi)流化的形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)罐(0)，其中，所述生物膜介質(zhì)(52)被設(shè)置成以機械的 方式固定，從而持留在所述上部好氧反應(yīng)區(qū)(32)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)罐(0)，其中，所述氣泡擴散器(7)被設(shè)置成用于釋放直 徑較小的氣泡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)罐(0)，其中，設(shè)置有循環(huán)管線(8)用于將至少部分來自 所述反應(yīng)罐(0)上部的流出液循環(huán)至所述反應(yīng)器的下部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)罐(0)，其中，所述分離結(jié)構(gòu)(4)包括組裝的兩個或更 多的次級分離結(jié)構(gòu)(41)。
11.一種用于對反應(yīng)罐(0)內(nèi)的進料水進行生物處理的方法，該方法包括 -通過一個或多個位于所述反應(yīng)罐(0)下部的進料水入口(1)接收所述進料水， -使流出液通過一個或多個位于所述反應(yīng)罐(0)上部的流出液出口(22)流出， -在下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)(31)和上部好氧反應(yīng)區(qū)(32)內(nèi)對所述進料水進行處理，所述下部缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)(31)和上部好氧反應(yīng)區(qū)(32)被分離結(jié)構(gòu)(4)部分隔離，2_對提供有生物膜介質(zhì)(52)的所述上部好氧反應(yīng)區(qū)(32)進行曝氣，以形成用于生長和 釋放生物物質(zhì)的底物，_所述分離結(jié)構(gòu)(4)能使來自所述下部厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)(31)的流體向上流入所述上 部好氧反應(yīng)區(qū)(32)內(nèi)，并至少部分地防止氧氣進入所述厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)(31)內(nèi)， 其特征在于_所述分離結(jié)構(gòu)(4)的上表面引導(dǎo)從所述上部好氧反應(yīng)區(qū)(32)釋放的生物物質(zhì)進入所 述下部厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)(31)內(nèi)，在該下部厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)(31)內(nèi)對所述生物物質(zhì)進 行進一步處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，該方法允許污泥聚集在所述下部厭氧/缺氧反 應(yīng)區(qū)(31)內(nèi)，并通過污泥出口(21)從所述反應(yīng)罐(0)的下部排出所述反應(yīng)罐(0)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述生物處理包括在所述好氧反應(yīng)區(qū)(31)內(nèi) 的硝化處理，以及在所述缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)(32)內(nèi)的脫氮處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述下部厭氧反應(yīng)區(qū)(31)中含有活性污泥。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，該方法包括通過氣泡擴散器(7)對所述上部好 氧反應(yīng)區(qū)(32)進行曝氣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述氣泡擴散器(7)釋放具有較小直徑的氣泡。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述好氧生物膜介質(zhì)(52)在所述上部好氧反 應(yīng)區(qū)(32)內(nèi)循環(huán)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)的液體表面上升流速 為約0. 0005cm/秒至約4cm/秒。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，至少部分所述流出液體流通過循環(huán)管線(8)進 行循環(huán)以在所述反應(yīng)罐(0)內(nèi)進行進一步處理。
20.權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器在對城市污水流進行處理中的應(yīng)用。
21.權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器在對工業(yè)廢水流進行處理中的應(yīng)用。
22.權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器在對農(nóng)業(yè)廢水流進行處理中的應(yīng)用。
23.權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器在對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)廢水流進行處理中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對廢水進行處理的反應(yīng)器，用于使廢水在一個反應(yīng)器容積內(nèi)既進行缺氧/厭氧又進行好氧處理。通過分離器使缺氧/厭氧反應(yīng)區(qū)與好氧反應(yīng)區(qū)隔離，該分離器在兩個反應(yīng)區(qū)之間還起到水動力學(xué)分離器的作用。所述反應(yīng)器能使流出水具有較低的懸浮固體含量，并使其比對比反應(yīng)器產(chǎn)生更少的污泥。所述反應(yīng)器還比現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器具有更高的能效?？梢云叫性O(shè)置多個根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器，從而以模塊的方式對流入的廢水進行處理，并由此有利于對裝置進行維護。
文檔編號C02F3/30GK101977853SQ200980109689
公開日2011年2月16日 申請日期2009年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者J·帕他那維, T·O·萊科尼斯 申請人:Ntnu技術(shù)轉(zhuǎn)移股份有限公司