專利名稱:處理廢水的方法及其裝置的制作方法
本發(fā)明涉及處理廢水或污水的方法和實現(xiàn)該方法的裝置，更具體地涉及用微生物(即生物處理)使廢水中所含的有機(jī)物質(zhì)分解的廢水處理方法。
作為處理從家庭排出的污水或從廄棚排出的排泄物(糞尿)所代表的高濃度有機(jī)廢水的方法，通常采用的方法是將主要進(jìn)行厭氣性(厭氧)處理的腐敗槽(化糞池)和在該槽后面為實現(xiàn)滴濾法、活性污泥法或接觸曝氣法等而配置的好氣性(需氧)處理槽組合起來的方法。
然而在這些方法中，存在著以下問題。(1)因需要長時間的曝氣，消耗的電力較大。(2)需要稀釋操作。(3)維護(hù)和管理麻煩。(4)所產(chǎn)生的污泥的處理和處置有困難。
此外，盡管在糞尿中特別含有大量的氮氣，但不可能用通常的方法充分除去氮。再者，因為在糞尿中含有由膽計色素所形成的以糞膽色素為活性體的有色物質(zhì)，因而不可能用通常的方法去除該有色物質(zhì)，故在處理后的水中仍含有該有色物質(zhì)。當(dāng)此有色物質(zhì)被排放到河流中時，使河流著色，因而從視覺的觀點來看導(dǎo)致水的污染。
在另一方面，最近，在小規(guī)模污水處理裝置中人們主要地注視著分批式活性污泥法。在此法中，將廢水引入到處理槽內(nèi)的活性污泥的混合液中，在該處理槽內(nèi)連續(xù)進(jìn)行曝氣、固體液體分離和排出上層清液。此法具有許多優(yōu)點如(1)不會發(fā)生膨脹(沉淀不良);(2)此法是節(jié)能型的;及(3)不需要高度的運(yùn)行技術(shù)。再者，與通常的連續(xù)處理運(yùn)行相比，據(jù)報導(dǎo)因為重復(fù)進(jìn)行曝氣和沉淀，故脫氮、脫磷的效能很高。
然而，在此分批式活性污泥法中脫氮效能高僅在實驗方面作了報導(dǎo)，但不存在任何保證即當(dāng)裝置一實際運(yùn)行，總是能得到高脫氮效果。而且，關(guān)于裝置的構(gòu)造，因為不能采用溢流方式使上層清液象在通常的連續(xù)運(yùn)行中那樣排出，故迄今還需要有適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)。
在處理生活污水、廄舍廢水等的方法中，現(xiàn)在例如由活性污泥法所代表的那樣，已主要采用用微生物群的代謝作用的生物處理方法。為了實現(xiàn)這些方法，在通常采用的處理方法如活性污泥法或生物膜法中，混合的微生物群是集體進(jìn)行培養(yǎng)的。但是最近進(jìn)行硝化反應(yīng)的系統(tǒng)已和進(jìn)行脫氮反應(yīng)的系統(tǒng)分離。即在這些方法中，裝有多個處理槽來分別促進(jìn)每個特定的反應(yīng)。這是因為有可能實現(xiàn)能使微生物特有的反應(yīng)盡可能得到促進(jìn)的條件，即處理系統(tǒng)能以自然方式實現(xiàn)。為了實現(xiàn)上述處理系統(tǒng)，必須對處理槽的構(gòu)造進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計。然而只靠槽的構(gòu)造來獲得適用于本發(fā)明目的的處理功能是很困難的。
而且用活性污泥對廢水進(jìn)行好氣性(需氧)處理能使廢水中的有機(jī)物質(zhì)分解，以進(jìn)行脫氮和脫磷，其后在用消毒劑溶液消毒后將處理過的水放到河流中。然而，對于糞尿而言，在最后的處理水中仍含有以糞膽色素為活性體的由膽汁色素所形成的有色物質(zhì)。因而放出的處理水是有色的，仍會引起水的污染。
考慮到這些問題后，因而本發(fā)明的主要目的是提供維護(hù)管理簡單，不需稀釋操作，能充分去除氮和有機(jī)物，且能節(jié)省電耗或能耗的一種廢水處理方法和裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供能使已處理的水脫色因而不致引起水的污染的一種廢水處理方法和裝置。
為了完成上述目的，根據(jù)本發(fā)明的方法包括(a)用多組厭氣性菌對廢水進(jìn)行厭氣性處理以便使廢水中所含的有機(jī)物質(zhì)分解和脫氮;(b)使厭氣性處理的廢水通過由含多個甲烷菌群的過濾材料所構(gòu)成的至少一個生物接觸層對有機(jī)物質(zhì)再次進(jìn)行分解，以便由于甲烷菌群的分解作用而產(chǎn)生沼氣;(c)通過使處理后的廢水與含有機(jī)物質(zhì)和污泥的氫供體相混合，反復(fù)使厭氣性處理的廢水曝氣，以便使厭氣性處理的廢水中所含的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解和脫氮;(d)使污泥沉淀以便使待排出的上層清液與沉淀的污泥分離。
再者，兼性厭氣性菌在第一種菌培養(yǎng)槽中在厭氣條件下用沉淀的污泥、原廢水和培養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)出來的污泥菌用于厭氣性處理廢水。
甲烷菌在第二種菌培養(yǎng)槽中用原廢水和培養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)出的甲烷菌間歇地供給生物接觸層以便產(chǎn)生沼氣。
處理的上層清液進(jìn)一步進(jìn)行臭氧處理以便使處理水脫色。使部分臭氧處理后的水返回，并作為循環(huán)處理水再次進(jìn)行厭氣性處理。
本發(fā)明的處理廢水的裝置包括(a)厭氣槽，該槽用多組厭氣性菌對廢水進(jìn)行厭氣性處理，以便使廢水中所含的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解和脫氮，且使厭氣性處理的廢水通過由含多個甲烷菌群的過濾材料所構(gòu)成的至少一個生物接觸層對有機(jī)物質(zhì)再次進(jìn)行分解以便由于甲烷菌的分解作用產(chǎn)生沼氣;(b)好氣槽，該槽通過使已處理的廢水與含有機(jī)物質(zhì)和污泥的原水相混合使已處理的廢水反復(fù)曝氣并使污泥沉淀以便使待排出的上層清液與沉淀的污泥分離;(c)第一種菌培養(yǎng)槽，該槽用沉淀的污泥，原廢水和培養(yǎng)液對兼性厭氣性菌進(jìn)行培養(yǎng)，將培養(yǎng)的細(xì)菌供給厭氣槽;及(d)第二種菌培養(yǎng)槽，該槽用原廢水和培養(yǎng)液對甲烷菌進(jìn)行培養(yǎng)，將培養(yǎng)的細(xì)菌供給厭氣槽。此外，該裝置還包括臭氧處理槽，該槽對從上述好氣槽排出的廢水用臭氧進(jìn)行處理，以便使已處理的水脫色。
聯(lián)系附圖對本發(fā)明的最佳實施例作下列說明可更清楚地懂得按照本發(fā)明處理廢水的方法及其裝置的特征和優(yōu)點。附圖中同一參考號在其所有各圖中指示同一個或相似的部件或部段，且其中圖1為能幫助說明各種細(xì)菌對有機(jī)氮的硝化/脫氮作用的典型方塊圖;
圖2為表示本發(fā)明的一個實施例的方法和裝置的示意流程圖;
圖3為表示厭氣槽和第一及第二種菌培養(yǎng)槽的縱向示意圖;
圖4為表示好氣槽的縱向示意圖;
圖5為好氣槽的處理流程圖;
圖6為表示好氣槽的排出機(jī)構(gòu)的縱向示意截面圖;
圖7A為表示處理槽的縱向示意截面圖;
圖7B為表示好氣槽與處理槽之間一個組合例的縱向示意截面圖;及圖8為表示種菌培養(yǎng)槽的縱向示意截面圖。
為了便于理解生物處理，將通過舉例參照圖1扼要地涉及經(jīng)各種菌的硝化作用和脫氮作用使有機(jī)氮化合物(如蛋白質(zhì))進(jìn)行分解的方法。在圖1中用框圍住的菌是異養(yǎng)菌，而其他菌為自養(yǎng)菌。而且用虛線所示的反應(yīng)是指在好氣條件下產(chǎn)生的硝化反應(yīng)，而用點劃線所示的反應(yīng)則指在厭氣條件下產(chǎn)生的脫氮反應(yīng)。
脫氮反應(yīng)可按化學(xué)計量學(xué)表示如下
其中式(1)相當(dāng)于亞硝酸呼吸，式(2)相當(dāng)于硝酸呼吸。這些反應(yīng)的(H2)經(jīng)由菌內(nèi)的呼吸酶中的生物過程由氫供體供給，且?guī)缀跛械拿摰家杂袡C(jī)物質(zhì)作為氫供體與之反應(yīng)。
本發(fā)明的方法和裝置將在下面參見附圖進(jìn)行說明。本發(fā)明的特微是(1)在厭氣槽后面設(shè)有好氣槽;(2)在好氣槽中進(jìn)行兩級好氣處理;(3)在供給厭氣槽以前在兩個分開的槽中培養(yǎng)多組菌;(4)提供在好氣槽內(nèi)由浮體和柔性管相結(jié)合的新的排出機(jī)構(gòu)，(5)在將處理水排放到河流中之前進(jìn)行臭氧處理。
圖2為表示本實施例的方法的流程圖。在該圖的基礎(chǔ)上依次對廢水處理的工序進(jìn)行說明。再者，每個處理工序的細(xì)節(jié)和每道工序中所用的裝置將參照圖3及其以后的附圖進(jìn)行說明。
首先，從廄棚A所排出的含糞尿和污水的廢水經(jīng)振動篩B去除毛和飼料渣滓等雜物后，貯存在原水(廄棚污水)貯存槽1內(nèi)。當(dāng)廢水中不含細(xì)小的雜物時可用濾網(wǎng)來代替振動篩。
將從原水貯存槽1來的原水經(jīng)計量槽11以恒定流量送到厭氣槽2或在從原水貯存槽1溢出的基礎(chǔ)上根據(jù)流入量所確定的流量送到厭氣槽2。
在污水處理過程中厭氣槽2實現(xiàn)脫氮反應(yīng)和甲烷發(fā)酵。標(biāo)號21指導(dǎo)入室，具有高濃度的有機(jī)廢水如廄棚廢水被引入到該室內(nèi)。該室的上部暴露在空氣中。在此導(dǎo)入室21的液面部分，將多根具有許多4到5毫米直徑的孔的導(dǎo)入管22裝成在垂直方向上延伸。因為裝有多根導(dǎo)入管故在液面所產(chǎn)生的浮渣粘在導(dǎo)入管的周邊上，廢水經(jīng)導(dǎo)入管22之間或經(jīng)導(dǎo)入管22中所形成的孔向下游流動。因而從液面部分流向?qū)胧?1的底部的水流是平穩(wěn)的向下液流。標(biāo)號23指厭氣性處理室，其底部與導(dǎo)入室的底部相通，其上部則氣密地關(guān)閉著。在厭氣性處理室23的中部，裝有形成“之”字形的路徑的隔板24使廢水先向上通過，然后向下通過。在此實施例中，該隔板壁24形成了第一室23a和在圖中與其成對稱關(guān)系的第二室23b。標(biāo)號25指排出室，其底部與厭氣性處理室23相通，其頂部開放在大氣中。在該排出室25中裝有溢流部分26，該部分使從室的底部向上流動的廢水溢流，例如，V形槽口型的溢流部分26具有能使浮渣與水分離的三角形上邊緣。
現(xiàn)再對厭氣槽2的每一部分都進(jìn)行更詳細(xì)地說明。在厭氣性處理室23的第二室23b中，在向上方向上隔一段距離配置多段由其上附著有甲烷菌的過濾材料所制成的生物接觸層3a。在兩生物接觸層3a之間形成有蓄水層3b。當(dāng)形成如上所述的蓄水層3b時，因提供有緩沖功能，有可能防止因生物接觸層3a短路而發(fā)生短路流。作為生物接觸層3a的過濾材料，最好用能捉住甲烷菌的材料，例如老蛤貝和多孔陶瓷。在排出室25中以相同的方式形成上述生物接觸層3a和蓄水層3b。生物接觸層用來增大甲烷菌和廢水之間的接觸效率，且還用來除去廢水中的漂浮物質(zhì)。特別是在排出室25中這些層可用來防止產(chǎn)生浮渣。
在厭氣室23的頂壁上形成有氣體出口27，作為抽氣部分以便使厭氣性處理室23內(nèi)產(chǎn)生的氣體排出槽2。經(jīng)該處抽出的氣體經(jīng)閥門V1收容到氣罐(未畫出)內(nèi)。因為厭氣性處理室23是氣密的，而引入室23和排出室25是曝露在大氣中，在厭氣性處理室23中的氣相壓力由厭氣性處理室23和導(dǎo)入/排出室21和25之間的液面水位之差來確定。而且，因為后者的液面水位可根據(jù)溢流部分26的高度進(jìn)行調(diào)整，故在排出室25中超過厭氣性處理室23的液面水位的高度起著能調(diào)整氣相部分的壓力的壓力調(diào)節(jié)部分的功能。因為壓力調(diào)整部分調(diào)整了氣相部分中的壓力，故可將氣體部分中的壓力控制在適當(dāng)壓力范圍內(nèi)，以便不會抑制甲烷發(fā)酵的作用，即氣體部分的壓力不能過高。此外，當(dāng)使用厭氣性處理室23內(nèi)所產(chǎn)生的氣體時，則氣體壓力能自動調(diào)節(jié)到恒定的水平上。故可不增加氣體空間或靜區(qū)就能有效地利用氣體。
再者，在溢流部分26的外側(cè)配置有浮渣貯存部分28以便貯存流越溢流部分的浮渣。經(jīng)浮渣排出閥V2適當(dāng)去除其中貯存的浮渣。因為在浮渣被生物接觸層3a去險后仍有浮渣流越溢流部分26，故再設(shè)有此浮渣貯存部分28。標(biāo)號29指將流越浮渣貯存部分28的處理廢水排出用的排出部分。又圖中所示的符號V3和V4指污泥抽出閥。
在圖3中，標(biāo)號9指第一種菌培養(yǎng)槽，其中包含厭氣性有機(jī)物質(zhì)分解菌、厭氣性酸形成菌和脫氮菌的一組兼性(facultative)厭氣性菌用其特有的培養(yǎng)液和在厭氣槽2中作為基質(zhì)(底物)的待處理的廢水進(jìn)行培養(yǎng)。對于兼性厭氣性菌，可使用配置在厭氣槽2后面的好氣槽6(在下面說明)中所產(chǎn)生的剩余污泥或其濃縮污泥。污泥由泵P送到第一種菌培養(yǎng)槽9。在圖中，標(biāo)號4指第二種菌培養(yǎng)槽，其中甲烷菌群用其特有的培養(yǎng)液和被作為基質(zhì)處理的廢水進(jìn)行培養(yǎng)。
上述裝置的工作將說明如下。
高濃度有機(jī)廢水(例如廄棚廢水)從導(dǎo)入室21的上部引入，然后通過各導(dǎo)入管22作為向下液流流到導(dǎo)入室21的底部。在另一方面，在第一種菌培養(yǎng)槽9中所培養(yǎng)的兼性厭氣性菌群由泵P2間歇地供給，而廢水則與此厭氣性菌群相混合。此后廢水以向上的方向從厭氣性處理室23的第一室23a的底部，溢流越過隔板壁24的上端，交替從第二室23b的上部通過生物接觸層3a和蓄水層3b，并從底部流到排出室25的上部。在生物接觸層3a處由泵P3間歇地供給在第二種菌培養(yǎng)槽4中所培養(yǎng)的甲烷菌。因而當(dāng)廢水經(jīng)上述路徑流動時，有機(jī)物質(zhì)變成低分子物質(zhì)，且由于厭氣性菌群的作用進(jìn)一步產(chǎn)生脫氮反應(yīng)。此后，低分子有機(jī)物質(zhì)如有機(jī)酸類、醇類等，由于附著在生物接觸層3a上的甲烷菌群的作用而進(jìn)行分解產(chǎn)生諸如沼氣和二氧化碳之類的氣體。上述產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體輸出口27被收集在氣體罐(圖中未畫出)內(nèi)以便有效地作燃料使用。而且，當(dāng)廢水通過生物接觸層3a時漂浮物質(zhì)被去除，使水純化。如水在這樣進(jìn)行處理時到達(dá)排出室25的溢流部分，則水將分離為浮渣和已處理的水。已處理的水落入到浮渣貯存部分28以便除去仍舊含在已處理的水中的浮渣，然后經(jīng)排出部分29排出。
當(dāng)采用如上所述的廢水厭氣槽2時，因為有機(jī)物質(zhì)在第一級由厭氣性菌群進(jìn)行分解和脫氮，在第二級由甲烷菌群進(jìn)行分解和脫氮，故使有機(jī)物質(zhì)的分解加強(qiáng);廢水能很好被處理;還可以有效的利用所產(chǎn)生和收集的沼氣。
由如上所述的厭氣槽2所處理的水經(jīng)旁通管連續(xù)地送到下一級的好氣槽6，或一旦在緩沖槽(一個調(diào)整槽)61內(nèi)聚集后間歇式饋送。前一情況(旁通)涉及連續(xù)流入(進(jìn)料)型，而后一情況(調(diào)整槽)則涉及分批流入型。
圖4表示好氣槽6，圖5表示在好氣槽6中的處理過程。好氣槽的構(gòu)造和其中所進(jìn)行的處理過程將參照這些附圖進(jìn)行說明。
在圖3中，標(biāo)號62指鼓風(fēng)機(jī);63指擴(kuò)散裝置，64指攪拌裝置;M1指一臺電動機(jī)。在此好氣槽6中，先將活性污泥的混合液體裝到基準(zhǔn)水位(B.W.L)。使在厭氣槽2中進(jìn)行厭氣性處理的廢水流入好氣槽6中達(dá)到預(yù)定水位，用攪拌裝置64進(jìn)行攪拌使廢水與活性污泥充分混合。而且在此種情況下如在放入(進(jìn)料)工序中能使兩者充分混合，則攪拌工序可以不要。其后，驅(qū)動鼓風(fēng)機(jī)62，用擴(kuò)散裝置63使空氣放出，用其使好氣槽6曝氣達(dá)一預(yù)定小時。在此曝氣工序中，由活性污泥中的好氣性菌群進(jìn)行好氣性處理，因而使廢水中的有機(jī)物質(zhì)分解，并進(jìn)行硝化反應(yīng)。在充分曝氣之后，即將有機(jī)物質(zhì)充分去除。在充分硝化之后，停止曝氣，使污泥沉淀。在沉淀的污泥在此沉淀工序中在厭氣條件下形成之后適當(dāng)量的氫供體(如原水)間歇地從原水貯存槽1流入好氣槽6。在用攪拌裝置64進(jìn)行攪拌的工序中，原水中的有機(jī)物質(zhì)與污泥和上層清液相混合。此處流入原水的原因是為了補(bǔ)充作為如以下所述的氫供體的有機(jī)物質(zhì)。在污泥中的脫氮菌在攪拌工序中經(jīng)由呼吸酶的生物過程從有機(jī)物質(zhì)中取出氫，氫和在曝氣工序中形成的硝酸和亞硝酸中所含的氮起反應(yīng)，通過將氮氧化物還原(脫氧)為氮氣來除去氮。其后，再進(jìn)行曝氣，用好氣性菌群除去剩余的有機(jī)物質(zhì)并使氨成分硝化。其后停止曝氣使污泥沉淀。
再者，在圖4中代號P1指污泥排出泵;65指手動閥。用泵P1抽出在好氣槽6中所沉淀的污泥，并送到在下面說明的種污泥培養(yǎng)槽或用手動閥65將此作為剩余污泥排出該系統(tǒng)。在此污泥抽出工序中，污泥的抽出量以能保證污泥滯留時間(SRT)為從30天到50天為適當(dāng)。好氣槽6中的上層清液用將在以后說明的排出機(jī)構(gòu)7排出，然后送到下步處理槽8。
如圖4和圖6所述，排出機(jī)構(gòu)7包括浮在好氣槽6的液面上的兩個浮體71;裝到這些浮體71上作為下部開口的圓筒狀過濾器部分的蓋部分72;其一端形成有入水口并插入到蓋部分72內(nèi)、其外徑比蓋部分72的內(nèi)徑略小些的柔性管73;將柔性管73固定到蓋部分72的金屬固定件74，經(jīng)由排出管75連到柔性管73的另一端的排出泵P4(以便經(jīng)入水口吸取已處理的水);以及作為排出閥分別配置在排出泵P4的兩側(cè)的手動閥76和電動閥77。在如上所述的排出機(jī)構(gòu)7中，在排出工序以外柔性管總是充有已處理的水。因而當(dāng)在排出工序中驅(qū)動排出泵P4時，上層清水經(jīng)蓋部分72的開口端被吸上來;通過柔性管73的入水口，然后作為已處理的水向外部排出。如用如圖所示的排出機(jī)構(gòu)，因為上層清水可在低于液面水位的位置上吸取，故不會吸取漂浮在液面水位上的浮渣。而且，因為水是經(jīng)在蓋部件72和柔性管73之間所形成的空間吸取的;故可除去污泥等固態(tài)物質(zhì)，這樣產(chǎn)生的優(yōu)點是管道不會被阻塞。又，上層清水的排出速度可用泵76和77進(jìn)行調(diào)整。在圖4中符號H.W.L指上限水位。
再者，原水的供給量可如下決定在硝酸呼吸時，因為對應(yīng)于氫供體5(H2)的理論需氧量(THOD)在化學(xué)計量學(xué)上為5(O)，THOD的12.5%可以作為理論加氫量進(jìn)行計算。設(shè)THOD＝BOD5，則使1kg NO3脫氮需要BOD5(五天生化需氧量)2.86kg。因而可根據(jù)原水處理條件確定其供給量。
配置在好氣槽6后面的處理槽8將參照圖7A進(jìn)行說明。在圖7A中標(biāo)號81指水槽。經(jīng)連到該水槽81的底部的供水通路81a供給在好氣槽6中所處理的水。標(biāo)號82指循環(huán)水路，其出口開在靠近水槽81的底部處，其入口開在水槽81上比該出口高的位置上。在此循環(huán)水路82中裝有噴射泵P5。標(biāo)號83指臭氧氣發(fā)生器，當(dāng)將壓縮機(jī)84驅(qū)動時，臭氧氣噴注入到噴射泵P5內(nèi)。又，循環(huán)水路82的出口配置成從出口噴射出的已處理的水沿著一其直徑比水槽81的內(nèi)徑略小的圓的切線方向排出。標(biāo)號85指排出通路，該通路從上部在向下的方向上延伸，然后向上彎曲，其出口向大氣開放。標(biāo)號86指頂壁部分，在頂壁部分86與液面之間形成有氣密空間87。標(biāo)號88指溢流部分;88a指接受器部分。流經(jīng)通路85的已處理的水越過溢流部分88流入接受器部分88a。標(biāo)號89指臭氧氣處理部分。將充滿密閉空間87的臭氧氣經(jīng)連到頂壁部分86的排出通路86a引入，進(jìn)行處理，以這樣的方式即由吸收劑加以吸收或用還原劑還原為氧。對臭氧氣進(jìn)行處理的原因是因為當(dāng)其原封不動排到空氣中時臭氧氣對人體會產(chǎn)生有害影響。
在上述處理槽8中，在好氣槽6中進(jìn)行處理的水是連續(xù)地從槽81底部經(jīng)排出供給路徑81a供給到槽81中的。水在水槽81中流上來，而部分已處理的水則在循環(huán)水路82內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。在另一方面，從臭氧氣發(fā)生器83所產(chǎn)生的臭氧氣由噴射泵P5進(jìn)行噴射，與經(jīng)循環(huán)水路82所吸取的水一起從循環(huán)水路82的出口沿由水槽81的內(nèi)徑所決定的圓的切線噴出到水槽81內(nèi)。這樣，臭氧氣與放入的水相接觸并沿水槽81的內(nèi)壁呈螺旋式上升。當(dāng)放入的水與臭氧氣相接觸時，對未處理的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行處理。還去除有色物質(zhì)和對放入的水進(jìn)行殺菌消毒。經(jīng)臭氧處理的水(進(jìn)入水)從水槽81的上部流入通路85，向下流動一次然后向上流動，然后在越過溢流部分88溢流后下落到接受器部分88a，最后作為已處理的水排到河流中。而且，在水槽81中向上流動的臭氧氣充滿密閉空間87，經(jīng)排出路徑86a進(jìn)入到臭氧氣處理部分89，其后在經(jīng)吸收和/或還原(脫氧)處理后排到大氣中。在處理槽8中進(jìn)行處理的部分已處理的水用循環(huán)泵P6使其作為循環(huán)處理水返回到厭氣槽2的厭氣室21內(nèi)。當(dāng)已處理的水按如上所述進(jìn)行循環(huán)時，因為部分處理水再用厭氣槽2進(jìn)行厭氣性處理，可以更加強(qiáng)脫氧效果。
在本發(fā)明中，即使沒有裝上作臭氧處理的處理槽8，通過使部分已處理的水作為循環(huán)處理水從好氣槽6返回到厭氣室21也可以得到同樣的高脫氮效果。
為了從好氣槽6向處理槽8供水，可以如圖7B所示將好氣槽6的排出機(jī)構(gòu)7和處理槽8的噴射泵P5連接起來。即在圖7B所示的實施例中排出機(jī)構(gòu)7的排出管75上裝有電動閥78和附加的手動閥79，排出管75經(jīng)T形連接管82b連到循環(huán)水路82。標(biāo)號82a指電動閥。在如上所述的結(jié)構(gòu)中，因從好氣槽6來在水直接在噴射泵P5內(nèi)經(jīng)受臭氧處理，故可進(jìn)一步增強(qiáng)臭氧處理效果，進(jìn)一步降低水中的色度。
此外，將說明在厭氣槽2中所用的厭氣性菌群的供給情況。在圖2中，從好氣槽6抽出的污泥和從原水槽1中抽出的原水都送到此種菌(污泥)培養(yǎng)槽9中，在厭氣條件下用原水作為培養(yǎng)液對污泥進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)出的兼性厭氣性菌(包含脫氮菌)間歇地供給厭氣槽2。
圖8表示種污泥培養(yǎng)槽9的一個實例。在培養(yǎng)室91中裝有攪拌裝置92。在此培養(yǎng)室91中所培養(yǎng)的污泥與培養(yǎng)液一起用泵P2供給厭氣槽2。再者在污泥的供應(yīng)量多的場合，最好設(shè)計多槽構(gòu)造，即再設(shè)置培養(yǎng)室92到94(如圖8所示)以便獲得緩沖槽和濃縮槽兩者的效果，而不是簡單地增大培養(yǎng)室的容積。
在圖8中，標(biāo)號95到97指通路部件，其上部是開口的以便于污泥的流動。在如上所述的多槽構(gòu)造的情況下每個培養(yǎng)室裝有一臺泵(圖中未畫出)，以便將污泥供給到厭氣槽2內(nèi)。根據(jù)如上所述的那樣從種污泥培養(yǎng)槽9來向厭氣槽2補(bǔ)充供給污泥的方法，可獲得高脫氮效果，還可有效地利用從好氣槽6中抽出的污泥。
在上述說明中，厭氣槽2的容積越大則處理效能越高。然而，如果槽2的容積大，因為厭氣槽的尺寸必然增加，故設(shè)定水力學(xué)的滯留時間(Hydraulic Retention Time)約為5日為適宜。
再者，有關(guān)好氣性處理槽6的每個工序的控制，盡管可能實行預(yù)先定時順序控制，但也可以采用根據(jù)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(如氧化還原電位或PH值等)決定每道工序定時的控制方法。后者的方法可期望得到有效的處理。
而且，在實施例中，當(dāng)篩選出能分解多氯聯(lián)苯(PCB)，烷基苯磺酸鹽(ABS)等難分解的物質(zhì)的細(xì)菌，并將其用作種菌或種污泥時，則可以對PCB或ABS進(jìn)行生物處理。
如上所述，在本發(fā)明中，廢水首先在厭氣槽內(nèi)用厭氣性菌群和甲烷菌群進(jìn)行厭氣性處理;在好氣槽內(nèi)進(jìn)行好氣性處理;在厭氣條件下將作為氫供體的有機(jī)物質(zhì)供給到廢水中來進(jìn)行厭氣性處理;然后再進(jìn)行好氣性處理。故可以不加稀釋就能對高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行處理，且可對有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行充分分解，以獲得高脫氮的效果，并因而完成良好的水處理。此外，因不需象活性污泥法那樣對溶解的氧的量進(jìn)行控制，故維護(hù)和管理很簡單。而且，本發(fā)明的方法是節(jié)能型的，這是因為不需要連續(xù)曝氣。而且在厭氣槽中利用了由甲烷菌來進(jìn)行處理，故能期望得到甲烷收集的效果。如不期望此甲烷收集的效果則可以處理低濃度的有機(jī)廢水。再者，當(dāng)由好氣槽所處理的水在處理槽中作進(jìn)一步用臭氧氣進(jìn)行處理時，可將已處理的水消毒，并除去有色物質(zhì)，因而防止發(fā)生水污染。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因采用兩級分批法即廢水首先進(jìn)行好氣性處理，然后在厭氣條件下將有機(jī)物質(zhì)作為氫供體供給廢水，進(jìn)行厭氣性處理，并再進(jìn)行好氣性處理，就能夠充分除去由好氣性處理形成的硝酸和亞硝酸中所包含的氮，且在厭氣性處理后剩余的有機(jī)物質(zhì)可通過下一級好氣性處理進(jìn)行分解。因而能進(jìn)行良好的污水處理。因在厭氣性處理中能用原水作為氫供體，故可以降低運(yùn)行成本。再者，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，能用上述裝置很適宜的實現(xiàn)本發(fā)明的方法。而且，由于使用其中浮體和柔性管互相組合在一起的排出機(jī)構(gòu)，盡管機(jī)構(gòu)很簡單，但能始終從靠近液面水位處吸取水。因而，因為只能排出上層清液且吸水壓力是恒定的與液面水位無關(guān)，故能平穩(wěn)地從好氣槽排出已處理的水，而不會堵塞過濾段。
再者，根據(jù)本發(fā)明，由于微生物群是作為對應(yīng)于污水處理槽的目的的種菌群分開進(jìn)行培養(yǎng)的，且被加到污水處理槽內(nèi)，故能增強(qiáng)污水處理功能，關(guān)得到穩(wěn)定的微生物代謝作用。
權(quán)利要求
1.一種處理廢水的方法，包括下列步驟(a)用多組厭氣性菌對廢水進(jìn)行厭氣性處理，使廢水中所含的有機(jī)物質(zhì)分解和脫氮；(b)使已厭氣性處理的廢水經(jīng)至少一個由含多組甲烷菌的過濾材料所組成的生物接觸層，再一次對有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解，以便在甲烷菌群分解作用的基礎(chǔ)上產(chǎn)生沼氣。(c)通過使已處理的廢水與含有有機(jī)物質(zhì)和污泥的氫供體混合，反復(fù)地使已厭氣性處理的廢水曝氣，以便進(jìn)一步使已厭氣處理的廢水中所含的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)一步可靠地分解和脫氮；及(d)使污泥沉淀以便待排出的上層清液與沉淀的污泥分離。
2.如權(quán)利要求
1所述的處理廢水的方法，其中反復(fù)使已處理的廢水曝氣的步驟包括以下步驟(a)使廢水與活性污泥相混合;(b)使混合有污泥的廢水曝氣，以便用含在活性污泥中的好氣性菌群實現(xiàn)好氣性處理;(c)停止曝氣和在好氣條件下使污泥沉淀;(d)使已處理的水與含有有機(jī)物質(zhì)的氫供體混合;及(e)再一次使混合的已處理的水曝氣，以便用好氣性菌群除去殘余的有機(jī)物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求
1所述的處理廢水的方法，其中部分已好氣性處理的水返回并作為循環(huán)處理水再進(jìn)行厭氣性處理。
4.如權(quán)利要求
1所述的處理廢水的方法，其中兼性厭氣性菌在厭氣條件下在第一種菌培養(yǎng)槽中用沉淀的污泥、原廢水和培養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，及培養(yǎng)出的污泥菌用于對廢水進(jìn)行厭氣性處理。
5.如權(quán)利要求
1所述的處理廢水的方法，其中甲烷菌在第二種菌培養(yǎng)槽中用原廢水和培養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)出的甲烷菌間歇地供給到生物接觸層以產(chǎn)生沼氣。
6.如權(quán)利要求
1所述的處理廢水的方法，進(jìn)一步包括的步驟為使分離的上層清液與臭氧氣接觸以便使已處理的水脫色。
7.如權(quán)利要求
1所述的處理廢水的方法，其中部分已臭氧處理的水返回，并作為循環(huán)處理水再進(jìn)行厭氣處理。
8.如權(quán)利要求
1所述的處理廢水的方法，其中與已厭氣性處理的水混合的氫供體為原廢水。
9.一種處理廢水的裝置，包括(a)一種厭氣槽，該槽用多組厭氣性菌對廢水進(jìn)行厭氣處理以便使廢水中所含的有機(jī)物質(zhì)分解和脫氮，及使已厭氣性處理的廢水通過至少一個由含多組甲烷菌的過濾材料所組成的生物接觸層，利用甲烷菌群的分解作用產(chǎn)生甲烷氣進(jìn)一步使有機(jī)物質(zhì)分解。(b)一種好氣槽，該槽通過使已處理的水與含有機(jī)物質(zhì)和污泥的原水混合反復(fù)使已處理的廢水曝氣，且使污泥沉淀以便使待排出的上層清液與沉淀的污泥分離。(c)一種第一種菌培養(yǎng)槽，該槽用沉淀的污泥、原廢水和培養(yǎng)液對兼性厭氣性菌進(jìn)行培養(yǎng)，以便將培養(yǎng)出的菌供給厭氣槽;及(d)一種第二種菌培養(yǎng)槽，該槽用原廢水和培養(yǎng)液培養(yǎng)甲烷菌，以便將培養(yǎng)出的甲烷菌供給厭氣槽。
10.如權(quán)利要求
9所述的處理廢水的裝置，進(jìn)一步包括一臭氧處理槽，以便用臭氧處理從上述好氣槽排出的廢水，使已處理的水脫色。
11.如權(quán)利要求
9所述的處理廢水的裝置，其中上述好氣槽包括(a)貯存作為氫供體的原水和由上述厭氣槽已進(jìn)行厭氣性處理的廢水的槽;(b)使空氣擴(kuò)散到上述槽中的曝氣裝置;(c)攪拌上述槽中的液體的攪拌裝置;(d)將沉淀在上述槽中的污泥抽出的泵裝置;及(e)上層清液排出機(jī)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求
11所述的處理廢水的裝置，其中上述上層清液排出機(jī)構(gòu)包括(a)浮在上述槽的液體表面的浮體;(b)其一端裝有吸水口并附著在上述浮體上的柔性管;(c)裝在上述吸水口上以去除固體物質(zhì)的過濾器;及(d)連到上述柔性管的另一端的排水泵和排水閥。
13.如權(quán)利要求
10所述的處理廢水的裝置，其中上述臭氧外理槽包括(a)從底部供給待臭氧處理的水的處理槽;(b)在上述處理槽的底部附近將臭氧氣吹入的臭氧氣供給裝置;(c)在上述處理槽的頂部和大氣相通的排出通路，以使將上述處理槽中的已臭氧處理的水排出;(d)裝在上述處理槽的頂部，并形成與上述處理槽的液面有關(guān)的氣密空間的頂壁;(e)裝在上述頂壁上以便將上述處理槽中的臭氧氣排出的排氣通路;及(f)裝在上述排氣通路上的排出臭氧氣處理段。
14.如權(quán)利要求
13所述的廢水處理裝置，其中上述臭氧氣供給裝置包括(a)已處理水用的循環(huán)水路，其出口在該處理槽的底部附近開口，其入口在高于出口的位置上開口到上述處理槽內(nèi);(b)裝在該循環(huán)水路上的噴射泵;及(c)使臭氧氣噴入上述噴射泵內(nèi)的臭氧氣發(fā)生裝置。
15.如權(quán)利要求
14所述的廢水處理裝置，其中待臭氧處理的水供給到該噴射泵內(nèi)，以便在上述噴射泵內(nèi)與噴出的臭氧氣進(jìn)行混合。
專利摘要
在用微生物處理高濃度有機(jī)廢水的方法中，廢水首先在厭氣槽中用厭氣性菌群和甲烷菌群進(jìn)行厭氣處理；第二步在好氣槽中反復(fù)再對廢水進(jìn)行好氣處理，在好氣處理前將作為氫供體的有機(jī)物質(zhì)(原水)加到好氣槽；第三步進(jìn)行臭氧處理使水脫色。分開裝配有污泥菌和甲烷菌用的兩個種菌培養(yǎng)槽，以便將細(xì)菌供給到厭氣槽，使有機(jī)物質(zhì)再進(jìn)行可靠的分解和脫氮成為沼氣和氮氣。
文檔編號C02F1/78GK86105710SQ86105710
公開日1987年6月10日 申請日期1986年7月30日
發(fā)明者巖堀惠祐, 藤生昌男 申請人:株式會社明電舍導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan