專利名稱：固定處理室的生物反應(yīng)池和流體中污染物的生物降解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理流體中雜質(zhì)的處理池。更具體地說，本發(fā)明提供一種降解水中有機(jī)污染物的固定處理室的生物反應(yīng)池。
隨著執(zhí)行的水排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，許多工業(yè)廢水處理場發(fā)現(xiàn)他們的廢水處理裝置已不再能滿足越來越嚴(yán)格的水質(zhì)要求。因此，迫切需要改進(jìn)處理方法和其處理裝置，以便滿足嚴(yán)格的水質(zhì)要求。
在目前通用的降低或除去水中污染物的方法中，生物處理是一種有效而理想的處理方法。在生物處理過程中，污染物是微生物的食物源，通常是碳源和氮源。微生物消耗水中的污染物，在好氧過程中微生物將污染物轉(zhuǎn)化成代謝物，即二氧化碳和水，而在厭氧過程中微生物將污染物轉(zhuǎn)化成甲烷。通常，生成的代謝物對(duì)環(huán)境沒有不良影響。典型的生物降解法是固定生物膜法，其中在載體上固定有微生物或生物介質(zhì)。一種類型的固定生物膜法是利用含有大量生物介質(zhì)的活性污泥法，通常還與沉淀池相連。
酚和酚類化合物是許多工業(yè)生產(chǎn)都采用的化學(xué)試劑。生物降解法已成功地用于去除水中的酚，最普通的方法是用活性污泥池和沉淀池降解酚。然而，高濃度酚對(duì)微生物是有毒的，在處理池中加入吸附劑，如Fuller’s土和活性炭可以防止有害濃度的酚擾亂細(xì)菌的活性，或者至少可以降低這種壞影響。
生物降解酚的一個(gè)缺點(diǎn)是處理過程慢；停留時(shí)間經(jīng)常是10-20天。這不僅需要大容積的處理池，還需要大片的土地。用活性污泥法降解酚的另一個(gè)缺點(diǎn)是需要對(duì)自身產(chǎn)生的污泥進(jìn)行處置，這將顯著地增加除酚的廢水處理費(fèi)用。此外，活性碳需要周期性地進(jìn)行更換或再生，而更換活性碳和處置用過的活性炭將會(huì)增加整個(gè)過程的處理費(fèi)用。
魯普頓(Lupton)等人的美國專利4,983,299(下文稱“’299專利”)(其內(nèi)容引用在此作為參考)公開了一種改進(jìn)的用于固定床反應(yīng)池的多孔生物載體系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供了一種水力停留時(shí)間(“HRT”)為24小時(shí)的好氧氧化過程，出水中酚的濃度小于0.1ppm，活性碳無需進(jìn)行再生或更換，而且生成的污泥量比一般的活性污泥法少。該系統(tǒng)利用固定的開孔聚氨酯泡沫顆粒處理水，在上述泡沫顆粒的小孔中裝填有粉末活性炭和好氧的酚降解微生物。
可用這種材料處理來自煤焦油生產(chǎn)過程的廢水。該廢水中含有如氨、酚、蒽、二氯甲烷、苯和甲苯等污染物。在廢水中還發(fā)現(xiàn)了其他化學(xué)試劑，如萘、萘酚油、屋面瀝青和電極粘合樹脂。
與通常的活性污泥法相比，在好氧固定膜生物反應(yīng)池系統(tǒng)中采用’299專利所述的材料，即采用固定在聚氨酯泡沫上的生物體，能得到很好的處理效果。生物反應(yīng)池為聚集在多孔聚氨酯泡沫中的降解污染物用的微生物提供了棲息場所。
該生物反應(yīng)池系統(tǒng)包括一個(gè)容積為40,000加侖的矩形標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)水池，其尺寸大約是寬11.5英尺，高10英尺，長47.5英尺，該水池被分成四個(gè)處理室。進(jìn)水速率在每分38-100加侖(“gpm”)范圍內(nèi)，進(jìn)水速率取決于具體處理所需的水力停留時(shí)間。
通過設(shè)置附加單元，可相應(yīng)地增加標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的反應(yīng)池的容量，每個(gè)單元可增加40,000加侖的處理能力。然而，由于標(biāo)準(zhǔn)單元的大小要能夠被制造，并能夠由一輛運(yùn)輸工具運(yùn)輸，所以每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元的容積是有限的。在使用土地有限的場合下，不能使用標(biāo)準(zhǔn)單元。


圖1是本發(fā)明的固定處理室生物反應(yīng)池的頂視圖；圖2是圖1所示固定處理室生物反應(yīng)池的部分主視圖；圖3是沿圖1中3-3線的圖1和2所示固定處理室生物反應(yīng)池的剖面圖；圖4是顯示上/下水管的，沿圖1中4-4線的圖1-3所示固定處理室生物反應(yīng)池的剖面圖；圖5是圖1所示固定處理室生物反應(yīng)池的平面圖，其流體進(jìn)口設(shè)置在水池的下部；圖6是顯示流體穿過圖5所示處理室的流動(dòng)狀況的部分示意圖；圖7是圖1所示固定處理室生物反應(yīng)池的平面圖，其流體進(jìn)口設(shè)置在水池的上部；圖8是顯示流體穿過圖7所示處理室的流動(dòng)狀況的部分示意圖；圖9是本發(fā)明另一實(shí)施例的固定處理室生物反應(yīng)池的頂視圖；圖10是沿圖9中10-10線的剖面圖。
本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的用于生物降解有機(jī)污染物的固定處理室生物反應(yīng)池，該反應(yīng)池包括一個(gè)容量大而結(jié)構(gòu)緊湊的流體池。此外，本發(fā)明還提供了一種改進(jìn)的適用于對(duì)流體進(jìn)行好氧或厭氧多級(jí)處理的固定處理室生物反應(yīng)池。
根據(jù)本發(fā)明，用于生物降解流體中有機(jī)污染物的固定處理室的生物反應(yīng)池包括一個(gè)通常為圓形的容池，該容池包括多個(gè)沿圓周設(shè)置在其中的處理室。這些外邊的處理室中包括一個(gè)與流體進(jìn)口相連的第一處理室，與流體出口相連的終端處理室，以及與第一和終端處理室相連的中間處理室。在至少第一和中間處理室中設(shè)置一定體積的混合生物介質(zhì)。借助于進(jìn)口將流體引入第一處理室，使流體穿過設(shè)置在第一和中間處理室中的混合生物介質(zhì)，流到終端處理室，并從出口流出生物反應(yīng)池。
優(yōu)選地，混合生物介質(zhì)由開孔聚氨酯泡沫顆粒制成。泡沫的小孔中聚集有好氧降解酚的微生物。此外，在泡沫的小孔中還可以聚集有粉末活性炭和好氧降解酚的微生物。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，圓形處理池進(jìn)一步還可以包括一個(gè)圓形內(nèi)部處理室，并環(huán)繞內(nèi)部圓形處理室的外表面設(shè)置多個(gè)處理室。內(nèi)部圓形處理室形成終端處理室，且設(shè)有與內(nèi)部處理室相連的出口?？捎脙?nèi)部處理室進(jìn)行預(yù)處理或后處理。
優(yōu)選地，每一個(gè)第一處理室和中間處理室都包括一個(gè)位于其下部的底部格柵，用于支承設(shè)置在其中的混合生物介質(zhì)。
優(yōu)選地，每一個(gè)第一處理室和中間處理室都包括一個(gè)位于上(lower)部的頂部格柵，以便將一定體積的混合生物介質(zhì)限定在底部格柵和頂部格柵之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用第一隔板將第一和中間處理室分隔開，用第二隔板將中間處理室和終端處理室分隔開。優(yōu)選地，每一個(gè)第一和第二隔板都有多個(gè)允許流體流過的開口，使第一處理室和中間處理室之一中的流體能夠流到中間處理室和終端處理室之一去。
設(shè)置多個(gè)上/下水管，每一個(gè)呈管形的上/下水管都有一個(gè)下開口端，和一個(gè)與隔板的多個(gè)開口之一相連的第二端。借助于多個(gè)上/下水管的開口端和第二端，流體可在多個(gè)開口和相鄰處理室的下部之間流動(dòng)。
任選地，進(jìn)口可設(shè)置在池的下部，在這種情況下，生物反應(yīng)池進(jìn)一步包括多個(gè)下水管。用第一隔板將第一處理室和中間處理室分隔開，用第二隔板將中間處理室和終端處理室分隔開。每一個(gè)第一和第二隔板都有多個(gè)設(shè)置在其上部的開口，多個(gè)呈管形的下水管之每一個(gè)都帶有設(shè)置在下一處理室底部的下開口端，和與隔板中多個(gè)開口中的一個(gè)開口相連的上端。當(dāng)流體在一個(gè)處理室中的液位到達(dá)隔板上的多個(gè)開口時(shí)，流體便會(huì)流入下水管，并在其下開口端排放到下一個(gè)相鄰的處理室中。
優(yōu)選地，進(jìn)口可設(shè)置在池的上部，在這種情況下，生物反應(yīng)池進(jìn)一步包括多個(gè)上水管。用第一隔板將第一處理室和中間處理室分隔開，用第二隔板將中間處理室和終端處理室分隔開。每一個(gè)第一和第二隔板都有多個(gè)設(shè)置在其上部的開口，多個(gè)呈管形的上水管之每一個(gè)都帶有設(shè)置在處理室底部的下開口端，和與隔板中多個(gè)開口中的一個(gè)開口相連的上端。當(dāng)流體在一個(gè)處理室中的液位到達(dá)上水管的下開口端時(shí)，流體便會(huì)向上流入上水管，并在隔板上多個(gè)開口中的一個(gè)開口排放到下一個(gè)相鄰的處理室中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一處理室中生物介質(zhì)的高度要高于中間處理室中生物介質(zhì)的高度，以確保流體從第一處理室到中間處理室的水力流動(dòng)。第一處理室中生物介質(zhì)的高度可比中間處理室中生物介質(zhì)的高度高大約4英寸。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，用于對(duì)流體中的有機(jī)污染物進(jìn)行生物處理的固定處理室生物反應(yīng)池包括一個(gè)通常為圓形的處理池，該池包括一個(gè)圓形內(nèi)部處理室，和多個(gè)環(huán)繞內(nèi)部處理室的外表面設(shè)置的外部處理室。每一個(gè)外部處理室都與一相鄰的外部處理室相連，多個(gè)外部處理室中的一個(gè)處理室與圓形內(nèi)部處理室相連。一流體進(jìn)口有效地設(shè)置在其它一個(gè)外部處理室中，而流體出口與圓形內(nèi)部處理室有效地相連。在多個(gè)外部處理室中設(shè)置一定體積的混合生物介質(zhì)。借助于進(jìn)口將流體引入其它一個(gè)外部處理室，然后使流體穿過設(shè)置在該外部處理室中的混合生物介質(zhì)，接著使流體流到每一個(gè)外部處理室，并使其穿過設(shè)置在其中的混合生物介質(zhì)，最后穿過一個(gè)外部處理室進(jìn)入圓形內(nèi)部處理室，并從出口流出生物反應(yīng)池。
優(yōu)選地，混合生物介質(zhì)由開孔聚氨酯泡沫顆粒制成，泡沫的小孔中聚集有好氧降解醇的微生物，或粉末活性炭和好氧降解酚的微生物。
優(yōu)選地，每一個(gè)外部處理室都包括一個(gè)位于其下部的底部格柵，和位于其上(lower)部的頂部格柵，以便將混合生物介質(zhì)限定在底部格柵和頂部格柵之間。
此外，用多個(gè)隔板將多個(gè)外部處理室分隔開，每一個(gè)隔板都有多個(gè)允許流體在相鄰的處理室之間流動(dòng)的開口。還設(shè)置多個(gè)上水管/下水管，上水管/下水管是一個(gè)有下開口端和第二端的管子，其中第二端與隔板上多個(gè)開口中的一個(gè)開口相連。借助于上水管/下水管的開口端和第二端，流體可在多個(gè)開口和相鄰處理室的下部之間流動(dòng)。
優(yōu)選地，每一后續(xù)處理室中生物介質(zhì)的高度都要低于前一處理室中生物介質(zhì)的高度，以確保流體從每一外部處理室到下一個(gè)相鄰處理室的水力流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，進(jìn)口設(shè)置在池的下部，在這種情況下，生物反應(yīng)池進(jìn)一步包括多個(gè)下水管。用隔板將每一個(gè)外部處理室與相鄰的下一個(gè)處理室分隔開，該隔板有多個(gè)設(shè)置在其上部的開口。每一個(gè)下水管都呈管形，并帶有設(shè)置在下一相鄰處理室底部的下開口端，和與隔板中多個(gè)開口中的一個(gè)開口相連的上端。當(dāng)流體在一個(gè)處理室中的液位到達(dá)隔板上的多個(gè)開口時(shí)，流體便會(huì)流入下水管，并在其下開口端排放到下一個(gè)相鄰的處理室。
根據(jù)本發(fā)明的另一方案，進(jìn)口設(shè)置在池的上部，在這種情況下，生物反應(yīng)池進(jìn)一步包括多個(gè)上水管。用隔板將每一個(gè)外部處理室和相鄰的下一個(gè)處理室分隔開，隔板上有多個(gè)設(shè)置在其上部的開口，每一個(gè)上水管都呈管形，并帶有設(shè)置在處理室底部的下開口端和與隔板中多個(gè)開口中的一個(gè)開口相連的上端。當(dāng)流體在一個(gè)處理室中的液位到達(dá)上水管的下開口端時(shí)，流體便會(huì)向上流入上水管，并在隔板上多個(gè)開口中的一個(gè)開口排放到下一個(gè)相鄰的處理室。
優(yōu)選地，圓筒形內(nèi)部處理室包括一個(gè)與出口相連的泵，用于將流體泵出圓筒形內(nèi)部處理室。
本發(fā)明進(jìn)一步還包括一種生物降解流體中有機(jī)污染物的方法。該方法的步驟包括將流體引入處理池的第一處理室，在第一處理室中裝有一定體積的混合生物介質(zhì)，該混合生物介質(zhì)用開孔聚氨酯泡沫顆粒制成，泡沫的小孔中聚集有粉狀活性碳和好氧降解酚的微生物。使流體穿過第一處理室，與混合生物介質(zhì)相緊密接觸，從而對(duì)流體進(jìn)行處理。然后使流體流入裝填有混合生物介質(zhì)的中間處理室，使流體穿過中間處理室，與混合生物介質(zhì)相接觸，從而對(duì)流體進(jìn)行處理。將處理后的流體輸送到終端處理室，然后穿過與終端處理室相連的出口排走。將第一、中間和終端處理室設(shè)置在一個(gè)通常為圓形的處理池中，使得至少第一處理室和中間處理室形成多個(gè)沿圓筒形處理池圓周設(shè)置的外部處理室。
優(yōu)選地，通常為圓筒形的處理池包括內(nèi)部圓筒形處理室和多個(gè)環(huán)繞它設(shè)置的外部處理室，內(nèi)部圓形處理室是終端處理室，在這種情況下，排放后流體的步驟包括用泵從內(nèi)部圓形處理室泵走處理后的流體。該方法進(jìn)一步還包括隨后在終端處理室中對(duì)流體進(jìn)行處理的步驟。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式圖1-4顯示的是本發(fā)明固定處理室生物反應(yīng)池10的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。如下面將要詳細(xì)描述的那樣，優(yōu)選地，反應(yīng)池10是一圓筒形池，并包括多個(gè)沿圓周設(shè)置在其內(nèi)的處理室12、14、16、18、20，在一個(gè)或多個(gè)處理室中裝有一定體積的混合生物介質(zhì)80。優(yōu)選地將反應(yīng)池10制成緊湊而有效的處理系統(tǒng)，以便去除流體中所含的雜質(zhì)。此外，當(dāng)混合生物介質(zhì)80是’299專利所公開的那種生物介質(zhì)時(shí)，尤其是在開孔聚氨酯泡沫顆粒的小孔中聚集有粉末活性炭和好氧酚降解微生物時(shí)，反應(yīng)池10可以以下述獨(dú)特方式，有效地生物降解含酚廢水中酚類物質(zhì)。
反應(yīng)池10采用塞狀流設(shè)計(jì)，以在多相處理過程中對(duì)廢水進(jìn)行好氧或厭氧處理。池10進(jìn)一步還可以根據(jù)處理系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求，將進(jìn)口22設(shè)置在池的下部(如圖5和6所示)或池的上部(如圖7和8所示)。
下面參見圖1和2詳細(xì)描述本發(fā)明的內(nèi)容，本發(fā)明第一實(shí)施例的固定處理室生物反應(yīng)池10被劃分成5個(gè)楔形處理室12、14、16、18、20。廢水或其他流體首先借助于進(jìn)口22進(jìn)入第一處理室12。隨后廢水穿過第一中間處理室14、第二中間處理室16和第三中間處理室18進(jìn)入終端處理室20。設(shè)置在終端處理室20上的出口24使處理后的水流出反應(yīng)池10，然后根據(jù)特定需要進(jìn)入公共水處理設(shè)施進(jìn)行下一步處理，或者排放到河流中。
用幾塊垂直隔板將池10的內(nèi)部分隔成幾個(gè)處理室。具體說，第一處理室12以底板38、外圓筒池壁40的區(qū)段40a、頂板42、第一隔板28和第二隔板30為界。類似地，第一中間處理室14以底板38、外圓筒池壁40的區(qū)段40b、頂板42、第二隔板30和第三隔板32為界。依次第二中間處理室16以底板38、外圓筒池壁40的區(qū)段40c、頂板42、第三隔板32和第四隔板34為界。第三中間處理室18以底板38、外圓筒池壁40的區(qū)段40d、頂板42、第四隔板34和第五隔板36為界。最后，終端處理室20以底板38、外圓筒池壁40的區(qū)段40e、頂板42、第五隔板36和第一隔板28為界。
為了形成不漏水的處理室，將隔板28、30、32、34和36的邊緣都焊接在底板38、外圓筒池壁40上，且與相鄰隔板的內(nèi)部邊緣焊接在一起。隔板28、30、32、34和36可以向上延伸，并焊接在頂板42上，或者另一種情況，如圖3所示，延伸到處理室的上部。當(dāng)采用后一種情況時(shí)，要在頂板42設(shè)置一個(gè)或多個(gè)通風(fēng)口44，使空氣穿過處理池10流通，并通過通風(fēng)口(或多個(gè)通風(fēng)口)44排走。
如本專業(yè)普通技術(shù)人員知道的那樣，隔板28和32或隔板30和36可以是一塊穿過池10直徑的整塊隔板。除第一隔板28以外，隔板30、32、34、和36中的每一隔板都分別有多個(gè)小孔30a、32a、34a和36a，這些小孔設(shè)置在隔板的上部，其還連接著多個(gè)上/下水管26，如圖3和4所示，這些上水/下水管容許流體從一個(gè)處理室流到下一個(gè)處理室。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的內(nèi)容，如果不考慮上/下水管的功能，上/下水管26的結(jié)構(gòu)是相同的，其功能的唯一區(qū)別是如何使流體穿過該結(jié)構(gòu)。當(dāng)流體從一個(gè)處理室(例如第一處理室12)的頂部流到相鄰處理室(即第一中間處理室14)的下部時(shí)，該結(jié)構(gòu)標(biāo)記為一個(gè)下水管，由此使流體穿過該管向下流動(dòng)。相反，當(dāng)流體從一個(gè)處理室(例如第一處理室12)的下部流到相鄰處理室(即第一中間處理室14)的上部時(shí)，該結(jié)構(gòu)標(biāo)記為一個(gè)上水管，由此使流體穿過該結(jié)構(gòu)向上流動(dòng)。如圖1、3和4所示，沿著置于相鄰兩處理室之間的隔板28，隔開一定距離設(shè)置有多個(gè)上/下水管26。
下面參照?qǐng)D4詳細(xì)描述典型的上/下水管26的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，每一個(gè)上/下水管26都用防腐材料或不銹鋼管制成。上/下水管26的末端形成一個(gè)位于處理室下部的敞開的下端26a，根據(jù)需要，容許流體流入或流出上/下水管?？拷O(shè)置在隔板30、32、34、36上的小孔30a、32a、34a、36a處，上/下水管26有一個(gè)90度的彎管26b，該彎管26b的末端形成在小孔30a、32a、34a、36a處的法蘭26c。上/下水管26的末端是一向上延伸的開口部分26d，它與清潔口罩帽56相連，該清潔口罩帽與上/下水管26垂直對(duì)齊地設(shè)置在頂板42上，需要時(shí)，用于對(duì)上/下水管進(jìn)行清潔和維護(hù)。
下面參照?qǐng)D3，描述典型處理室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在此實(shí)施例中是第二中間處理室16的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。處理室16以底板38、外圓筒池壁40的區(qū)段40c、頂板42、第三隔板32(未示出)和第四隔板34為界。根據(jù)處理池10的尺寸，優(yōu)選地在池10的外部設(shè)置幾個(gè)加強(qiáng)肋如角鋼46。在池的頂板42上至少設(shè)置有一個(gè)出入口48，優(yōu)選地是兩個(gè)出入口，其中包括一個(gè)足以容納一般工人執(zhí)行任務(wù)的人孔50。為了到達(dá)出入口48，可設(shè)置梯子52和外部腳手架(未示出)。
在池10的外圓筒壁40多個(gè)位置上設(shè)置有多個(gè)統(tǒng)一的管孔54。這些管孔54簡化統(tǒng)一的池設(shè)計(jì)，它們有許多不同的用處，如顯示池的局部溫度、pH值、容器中的壓力等等。此外，優(yōu)選地池10包括多個(gè)閥門58(見圖2)，這些閥門設(shè)置在池10圓筒下部的不同位置上，以便根據(jù)維修需要沖洗并排空處理池。
處理室12、14、16和18中每一個(gè)室都有一個(gè)下部支承結(jié)構(gòu)60和上部支承結(jié)構(gòu)70。如圖3所示，下部支承結(jié)構(gòu)60有多個(gè)支承格柵64的角鋼62。更具體地說，多個(gè)角鋼62包括一個(gè)帶有垂直翼緣65a和水平翼緣65b的外角鋼65，上述垂直翼緣65a固定在外圓筒壁40的內(nèi)表面上，而上述水平翼緣65b從垂直翼緣65a的上表面伸出。在隔板28、30、32、34、36的長度上設(shè)置有多個(gè)角鋼66，并且這些角鋼類似地也有固定在各個(gè)隔板上的垂直翼緣66a，和從垂直翼緣66a的上表面延伸的水平翼緣66b。幾個(gè)叉字支承角鋼67與處理室交叉，且每一端都固定在一隔板上。角鋼65、66和67的水平翼緣共同支承格柵64。如圖3所示，格柵64由幾個(gè)格柵件64a組成，以便于制造和/或裝配。
上部支承結(jié)構(gòu)70與下部支承結(jié)構(gòu)60相同，它包括多個(gè)支承格柵74的角鋼72。更具體地說，多個(gè)角鋼72包括一個(gè)固定在外圓筒壁40內(nèi)表面40C上的外角鋼75，在隔板28、30、32、34的長度上設(shè)置有多個(gè)角鋼76，幾個(gè)叉字支承角鋼77與處理室交叉，且每一端都固定在一隔板上。角鋼75、76和77的水平翼緣共同支承格柵74。如圖3和4所示，上格柵74和下格柵64都有多個(gè)小孔64a、74a，以便插入上/下水管26。如圖3所示，格柵74由幾個(gè)格柵件74a組成，以便于制造和/或裝配。
在每一個(gè)處理室12、14、16、18中，將一定體積的混合生物介質(zhì)80裝在格柵64,74、外圓筒壁40以及相應(yīng)的隔板28,30,32,34,36之間，盡管混合生物介質(zhì)80可以是任何合適的可生物降解水中有機(jī)污染物的生物介質(zhì)，但是，優(yōu)選的混合生物介質(zhì)80是上述’299專利所述的開孔聚氨酯泡沫顆粒。如下面將要討論的，優(yōu)選地每一個(gè)后續(xù)處理室中混合生物介質(zhì)80的體積都小于前一處理室的混合生物介質(zhì)80的體積，這樣便于流體從一個(gè)處理室流到下一個(gè)處理室的水力流動(dòng)。
處理池10既適用于好氧過程也適用于厭氧過程。參照?qǐng)D1和3，在池10的下部低于下支承結(jié)構(gòu)60處，設(shè)置有一個(gè)空氣進(jìn)氣部件82。更具體地說，空氣進(jìn)氣部件82包括一個(gè)設(shè)置在外圓筒壁40上的空氣進(jìn)氣嘴84，它與設(shè)置在處理室中的多個(gè)多孔管86相連。任選地，為了便于空氣流出多孔管，在多孔管86上設(shè)置多個(gè)向上引導(dǎo)的噴嘴88(見圖3)?？諝膺M(jìn)氣部件82進(jìn)一步還包括一個(gè)支承結(jié)構(gòu)90，該支承結(jié)構(gòu)90有一個(gè)讓多孔管86倚靠在其上的水平支承件91和多個(gè)垂直支柱92。通過采用這種結(jié)構(gòu)的空氣進(jìn)氣部件82，該系統(tǒng)可在好氧狀況下運(yùn)行。如果關(guān)閉該空氣進(jìn)氣部件82，則該系統(tǒng)可在厭氧處理狀況下運(yùn)行。
下面參照?qǐng)D5和6，描述固定處理室生物反應(yīng)池的運(yùn)行過程，其中示意地表明，該處理池10帶有底部進(jìn)口和底部出口。流體借助于設(shè)置在池10下部的進(jìn)口22進(jìn)入處理室12。在更多的流體進(jìn)入處理室12時(shí)，流體的液位會(huì)上升，且穿過處理室12與混合生物介質(zhì)80相緊密接觸。當(dāng)流體到達(dá)處理室上部靠近隔板30的小孔30a時(shí)，流體將借助小孔30a進(jìn)入下水管26，并存儲(chǔ)在處理室14的下部。如在處理室12的情況一樣，當(dāng)更多的流體進(jìn)入處理室14時(shí)，流體的液位會(huì)上升，且穿過處理室14與混合生物介質(zhì)80相緊密接觸，直到流體借助隔板32上的小孔32a進(jìn)入下水管26，并存儲(chǔ)在處理室16的下部。從圖6可以看出，隔板32的小孔32a在水平高度上低于設(shè)置在隔板30上的小孔30a。優(yōu)選地大約低4英寸。類似地，處理室14的上部支承結(jié)構(gòu)70比處理室12的上部支承結(jié)構(gòu)70低大約4英寸，處理室14裝填的生物介質(zhì)80的高度比處理室12裝填的生物介質(zhì)80的高度低大約4英寸。這樣可確保流體穿過處理室12流入處理室14，穿過處理室14流入處理室16，等等。
接著，當(dāng)流體從下水管26進(jìn)入處理室16時(shí)，隨著流體的進(jìn)入，處理室16的液位將會(huì)上升，流體與混合生物介質(zhì)80相緊密接觸，直到流體借助隔板34上的孔34a進(jìn)入下水管26，并存儲(chǔ)在處理室18下部。隔板34的小孔34a在水平高度上低于設(shè)置在隔板32上的小孔32a，處理室16的上部支承結(jié)構(gòu)70低于處理室14的上部支承結(jié)構(gòu)70，處理室16裝填的生物介質(zhì)80的高度低于處理室14裝填的生物介質(zhì)80的高度，所有這些都是為了保證流體的水力流動(dòng)。再一次，當(dāng)流體進(jìn)入處理室18時(shí)，處理室18的液位將會(huì)上升，流體與混合生物介質(zhì)相完全接觸，直到流體到達(dá)隔板36的上部表面，在此流體將從隔板36溢流出，進(jìn)入處理室20，在出口24流出處理室20。本專業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，如果需要，隔板36可任意設(shè)置多個(gè)孔36a和下水管26。
然而，如圖5和6所示，優(yōu)選地使流體引入處理室的底部，因?yàn)槿绻黧w穿過混合生物介質(zhì)向上流動(dòng)(沒有重力的幫助)，相信會(huì)有更好的處理結(jié)果，池10還可以任意將進(jìn)口22設(shè)置在池10的上部，如圖7和8所示。在這種結(jié)構(gòu)的處理池中，流體借助于設(shè)置在池10上部的進(jìn)口22進(jìn)入處理室12。流體穿過處理室向下流動(dòng)，與混合生物介質(zhì)80相完全接觸，到達(dá)處理室12的下部12a。當(dāng)下部12a充滿流體時(shí)，流體將被迫進(jìn)入上水管26，接著，穿過處理室12的連續(xù)流體流將會(huì)迫使流體穿過上水管26向上流動(dòng)，直到到達(dá)隔板30上的孔30a。隨著流體穿過孔30a的流動(dòng)，水將會(huì)進(jìn)入處理室14，并向下流動(dòng)，與其中的混合生物介質(zhì)80相接觸，到達(dá)處理室14的下部14a。然后穿過設(shè)置在處理室16中的上水管26向上流動(dòng)。流體在處理室16和18中的流動(dòng)方式相同，通過上水管26將流體注入處理室20，并在此從出口24流出處理池。如圖6所示，在每一處理室中隔板上孔的高度位置、上部支承結(jié)構(gòu)70的高度位置，以及生物介質(zhì)的高度都比前一個(gè)處理室低大約4英寸，以確保流體從一個(gè)處理室到下一個(gè)處理室的水力流動(dòng)。
圖9和10顯示的是固定處理室生物反應(yīng)池的另一實(shí)施例。池100有8個(gè)沿圓周設(shè)置的楔形外部處理室101-108，和一個(gè)中心圓筒形的處理室110。外部處理室的數(shù)目不是至關(guān)重要的，它由設(shè)計(jì)思路確定，如希望流體穿過混合生物介質(zhì)所用的時(shí)間。與第一實(shí)施例相同，流體借助于設(shè)置在處理室上部或下部的進(jìn)口進(jìn)入第一處理室101。隨后流體流過處理室101-108，直到進(jìn)入中心處理室110。在這種結(jié)構(gòu)的處理池中，中心處理室110可用作深度處理池，如pH調(diào)節(jié)池或澄清池，如果介質(zhì)顆粒有問題還可以用作沉淀池。中心處理室110應(yīng)包括至少一個(gè)，優(yōu)選地兩個(gè)立式泵112，用于將中心處理室110中的水輸送到合適的目的地。
優(yōu)選地，除混合生物介質(zhì)以外，系統(tǒng)中所有的部件都用涂有防腐材料的碳鋼、防腐鋼或不銹鋼制成，焊接成一個(gè)不漏水的水池。此外優(yōu)選地給整個(gè)處理池加一層低溫焦油環(huán)氧化物襯里，以進(jìn)一步增加防腐性能?？筛鶕?jù)設(shè)計(jì)要求，在混合生物介質(zhì)的所有支承表面涂覆粉末活性炭。
在這兩種結(jié)構(gòu)中，本專業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，處理池10和100的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，池容積為80,000加侖、100,000加侖、120,000加侖或更大的量級(jí)。例如，對(duì)容積為80,000加侖的處理池10，外徑只有大約37英尺(對(duì)處理池100，外徑是38英尺，以便容納中心處理室110)；對(duì)容積為100,000加侖的處理池10，外徑只有大約41.5英尺(對(duì)處理池100，外徑是42.5英尺)；對(duì)容積為120,000加侖的處理池10，外徑只有大約45.5英尺(對(duì)處理池100，外徑是46英尺)。此外，由于本發(fā)明的處理池10,100結(jié)構(gòu)緊湊，因此可以在車間制造，然后在現(xiàn)場安裝?？捎迷摮?0,100對(duì)流體進(jìn)行生物處理，其進(jìn)水速率不會(huì)比矩形水池低，而其表面積卻比矩形水池降低了大約20％。
本專業(yè)普通技術(shù)人員容易看出，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)上述所有發(fā)明目的。在閱讀了上述說明書之后，本專業(yè)普通技術(shù)人員能夠在本發(fā)明所公開的各個(gè)方面進(jìn)行各種變化和等同物替換。因此，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的范圍是后附權(quán)利要求書的限定范圍及其等同物。
權(quán)利要求
1.一種用于生物降解流體中有機(jī)污染物的固定處理室的生物反應(yīng)池，包括一個(gè)通常為圓筒形的水池，該水池包括多個(gè)沿圓周設(shè)置在其中的處理室，這些處理室中包括一個(gè)與流體進(jìn)口相連的第一處理室，與流體出口相連的終端處理室，以及與第一和終端處理室相連的中間處理室；和設(shè)置在至少第一和中間處理室中的一定體積的混合生物介質(zhì)；其中，借助于進(jìn)口將流體引入第一處理室，使流體穿過設(shè)置在第一和中間處理室中的混合生物介質(zhì)，流到終端處理室，并從出口流出生物反應(yīng)池。
2.如權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)池，其特征在于混合生物介質(zhì)由開孔聚氨酯泡沫顆粒制成，泡沫的小孔中聚集有粉末活性炭和好氧降解酚的微生物。
3.如權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)池，其特征在于混合生物介質(zhì)由開孔聚氨酯泡沫顆粒制成，泡沫的小孔中聚集有好氧降解酚的微生物。
4.如權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)池，其特征在于圓筒形處理池進(jìn)一步包括一個(gè)圓筒形內(nèi)部處理室，環(huán)繞該內(nèi)部處理室的外表面設(shè)置多個(gè)外部處理室，內(nèi)部圓筒處理室是終端處理室，且設(shè)有與內(nèi)部處理室相連的出口。
5.如權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)池，其特征在于每一個(gè)第一處理室和中間處理室都包括一個(gè)位于其下部的底部格柵，用于支承設(shè)置在其中的混合生物介質(zhì)體積。
6.如權(quán)利要求5所述的生物反應(yīng)池，其特征在于每一個(gè)第一處理室和中間處理室都包括一個(gè)位于上(lower)部的頂部格柵，以便將一定體積的混合生物介質(zhì)限定在底部格柵和頂部格柵之間。
7.如權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)池，其特征在于用第一隔板將第一和中間處理室分隔開，用第二隔板將中間處理室和終端處理室分隔開。
8.如權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)池，其特征在于每一個(gè)第一和第二隔板都有多個(gè)允許流體流過的開口，使第一處理室和中間處理室之一中的流體能夠流到中間處理室和終端處理室之一去。
9.如權(quán)利要求8所述的生物反應(yīng)池，其特征在于進(jìn)一步包括多個(gè)上/下水管，每一個(gè)呈管形的上/下水管都有一個(gè)下開口端，和一個(gè)與隔板的多個(gè)開口之一相連的第二端，其中流體借助于多個(gè)上/下水管的開口端和第二端，在多個(gè)開口和相鄰處理室的下部之間流動(dòng)。
10.如權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)池，其特征在于進(jìn)口設(shè)置在池的下部，生物反應(yīng)池進(jìn)一步包括多個(gè)下水管，其中用第一隔板將第一處理室和中間處理室分隔開，用第二隔板將中間處理室和終端處理室分隔開，每一個(gè)第一和第二隔板都有多個(gè)設(shè)置在其上部的開口，多個(gè)呈管形的下水管之每一個(gè)都帶有設(shè)置在下一處理室底部的下開口端，和與隔板中多個(gè)開口中的一個(gè)開口相連的上端，其中當(dāng)流體在一個(gè)處理室中的液位到達(dá)隔板上的多個(gè)開口時(shí)，流體便會(huì)流入下水管，并在其下開口端排放到下一個(gè)相鄰的處理室。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固定處理室的生物反應(yīng)池,其包括一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊而且系統(tǒng)有效的對(duì)流體中有機(jī)污染物進(jìn)行生物降解的水池。該反應(yīng)池通常為圓筒形水池,并包括多個(gè)處理室,流體依次流過這些處理室,流到終端處理室,并從該處理室排放。處理室中裝填有一定體積的混合生物介質(zhì)。可用該處理池對(duì)流體進(jìn)行好氧或厭氧多級(jí)處理。
文檔編號(hào)C02F3/10GK1225076SQ97196353
公開日1999年8月4日 申請(qǐng)日期1997年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月13日
發(fā)明者A·D·波維爾斯 申請(qǐng)人:聯(lián)合訊號(hào)公司