生物淨化汙水工藝及其裝置的製作方法

2023-04-30 06:24:46 1

專利名稱：生物淨化汙水工藝及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種活性汙泥生物淨化汙水的工藝，即把汙水交替引入兩個處理區與微生物接觸，並在交替的缺氧和好氧條件下處理汙水，隨後上述處理過的水被引入澄清區以分離汙泥，至少一部分分離後的汙泥再循環並與處理前的汙水相混合。
英國專利申請說明書號1404565公開了上述形式的處理工藝。該已有技術的工藝能以相對低的能耗有效地去除氮，其氮的去除是靠硝化後的反硝化完成的。
好氧條件下進行的硝化包括將以氨形式存在的氮氧化成硝酸根。這種硝化工藝可用下式表示
在缺氧條件下的反硝化是用硝酸根離子作氧化劑來降解有機物的。其降解結果是硝酸根離子還原成以氣態釋放的游離態氮。
反硝化可如下式表示
在好氧條件下汙水中的有機物也在進行氧化。其反應如下
如上所述，當存在有機物時硝化過程能引起有機物的降解，而有機機物又是進行反硝化的前提條件，因此，這是不合適的。
從上述討論中可以看到，上述細菌處理工藝中的細菌用碳來作其還原物，在硝化過程中用CO2作碳源，在其它兩個工藝中用汙水中所含的含碳物質作碳源。
德國專利申請號3427310.7對上述生物淨化工藝作了進一步發展，在該工藝中，先在厭氧條件下，使汙水在第一處理區與微生物接觸，然後，再將汙水進入交替的缺氧和好氧處理區，澄清區分離出的汙泥再循環到第一處理區。
這一工藝除了可有效地去除氮以外，還可以令人滿意地去除磷。
由於兩類細菌的活性，從而能夠去除磷，即(a).磷積累細菌，和(b).非磷積累細菌。
當汙水厭氧處理時，已經積累了多磷酸鹽的磷積累細菌吸附低分子量的有機物，這些有機物以例如多磷酸丁酸鹽(PHB)的形式儲存起來，這些相對富有能量的多磷酸鹽被作為一種能量的來源，其結果導致了在厭氧處理區中釋放於水體中的正磷酸鹽的形成。
在隨後的汙水好氧處理中，積累和水解的懸浮有機物被氧化，在這個過程中釋放出的能量一部分用於微生物的生長，一部分用於往以多磷酸鹽形式存在的磷積累細菌裡，從水體中收集正磷酸鹽離子。
汙水應先從缺氧區引入好氧區，然後再引入澄清區，而這會引起澄清池出水中NH3含量相對地高，這一點適用於上述兩個已知的工藝。
上述已知工藝的實際應用要求保持硝化時間與反硝化時間的比大約為1.67∶1或更高些，以保證在淨化後的汙水中，NH3的含量處於所希望的低的水平上。
這樣一個硝化時間與反硝化時間的比，引起了好氧處理區內部氨和氮濃度的劇烈變化，從

圖1和圖2中可以看到這些變化，圖1表示一個採用英國專利申請說明書號1404565的工藝的處理裝置，運行周期為240分鐘後，好氧處理區中氨和硝酸鹽的濃度變化，圖2表示一個採用西德專利申請號3427310.7的工藝的處理裝置，在運行周期為240分鐘後，好氧處理區中氨、硝酸鹽以及磷酸鹽濃度的變化。
從上述描述中可以看到，在對處理區曝氣(汙水的好氧處理)以進行硝化的同時，有機物也被氧化了，而這種氧化對於去除汙水中的氮和磷沒有影響。這種有機物的氧化並不是我們所期望的，因為這可促使汙水中有機物含量的降低，使後續的反硝化由於剩餘有機物的含量不足而不能進行。
本發明基於下述發現，在汙水進入澄清區前，將已經交替進行缺氧和好氧處理過的汙水，引入一個只進行好氧處理的深度處理區，從而提供了兩個處理區在交替的缺氧和好氧處理過程中，以好氧條件處理汙水的有限周期。這樣做具有幾個好處，如增加了原汙水中碳的利用率，減少了淨化後汙水中氨和硝酸鹽的變化。
因此，本發明的特徵在於，在兩個處理區中，先將汙水交替的進行缺氧和好氧處理，然後再將汙水引入只進行好氧處理的附加處理區，最後，再引入澄清區。
從上面的論述中可以看到，反硝化實際上是去除氮的過程，即將硝酸根轉化成以氣態形式釋放的游離態氮(N2)。
除氮需要有硝酸根的存在，這就事先要求由最初的硝化過程將以通常形式出現在廢水中的氮，如溶解的氨，轉化為硝酸鹽。
若在富氧(好氧)的條件下高度硝化(產生硝酸鹽)，汙水中的有機物也將同時被高度氧化，這樣在進行後續的反硝化時就會缺少有機物，這將中斷游離態氮的形成和氮的去除。
因此，將汙水(含有機物)引入同一池中的處理區同時進行硝化是不合適的。
由於在交替的缺氧和好氧處理後，使一部分淨化後的汙水再接受好氧處理，從而可以使硝化過程平穩地進行。這樣就可以充分利用殘餘在汙水中的有機物進行反硝化。
採用上述反硝化工藝能使汙水中氨的含量相對低並基本穩定，硝酸根含量稍高但更均勻。可以從圖3和圖4中明顯看出，圖3和圖4分別表示根據英國專利說明書號1404565的裝置和本發明的裝置，劃出的出水中氨濃度和硝酸根濃度作為時間函數的曲線。
本發明的工藝另一優點是硝化時間與反硝化時間之比可以自由選擇，因此，可使反硝化時間佔總處理時間的50%以上，而50%是已有技術中的最大限度。反硝化時間的增加保證了最大限度地利用碳源，同時又能允許汙水從好氧處理區排放。
本發明的工藝的另一技術優點是可以同時去除氮和磷，使得所處理的汙水中磷含量的去除可以明顯地增加，這可以從圖5中清楚地看到，圖5表示根據英國專利說明書號1404565的裝置和本發明的裝置，劃出的出水中磷的濃度(以正磷酸鹽形式存在)作為時間函數的曲線。
用已知的方法在附加的處理區建立好氧條件是完全可行的，例如，向汙水中通入壓縮空氣或通過攪拌使空氣進入汙水中。
本發明還涉及採用上述工藝的一種裝置。
採用本發明工藝的裝置至少包括兩個處理池，處理池裝有可以把汙水從一個池轉移到另一個池的設施，並把處理池建成可在每一個池內進行交替的好氧和厭氧處理，處理池裝有交替地將汙水引入池中的設施和交錯地把池中的汙水引入澄清池的設施，以及把澄清池中的汙泥循環到進入處理池的汙水中的設施。該裝置的特徵在於此裝置包括一個附加處理池，該處理池與另兩個處理池部分地連通，並且部分地與澄清池連通，該池被建成可在其中進行好氧處理的環境。
根據本發明的最佳實施例適用於從汙水中即除氮又除磷，其特徵在於該裝置有另外一個處理池，該池裝有把汙水引入池中的設施，把池中的汙水交替引入缺氧或好氧兩區之一的處理池，並把該池建成可在其中進行厭氧處理環境。
下面將參照圖6和圖7來敘述本發明，圖6和圖7簡要地表示了本發明裝置的最佳實施例。
圖6和圖7所示的裝置有兩個處理池1和2，處理池具有將汙水引入池中的導管3和4，還有將汙水排入附加處理池7的水管5和6。處理池7通過導管8與澄清池9相連接，澄清池9有一個放排淨化後汙水的出水管11和一個循環管12，處理池1和2通過導管13和14相互連接。
圖6所示的裝置有一個集合管15，它與管3和4相連，並與供應未處理汙水的管16相連，循環管12也與集合管15相連。
圖7所示的裝置有一個附加處理池17，與集合管15一樣，它也與供應未處理汙水的管18相連，同時也與導管3以及循環管12相連接。
圖6所述的裝置運行如下供應未處理汙水的導管16把汙水引入集合管15，汙水和從循環管12來的汙泥在這裡相混合，通過導管3和4將含有汙泥的汙水交替地引入處理池1和2中，在處理相1中，汙水經過池1中的缺氧處理，然後由導管13從池1引入池2中接受好氧處理。
在處理相1中，池2中的汙水通過導管6流入池7中，處理池7中維持不變的好氧處理條件，處理後的汙水從池7流進澄清池9以分離淨化後水和汙泥，淨化後的水從導管11排走，至少部分汙泥通過循環管12被循環到集合管15。
在處理相2中，汙水由集合管15通過管4進入池2中，處理池2正維持在缺氧的環境，處理後的水通過導管14流入池1中。處理池1維持在好氧的環境，經過池1處理後的汙水經導管5進入池7，然後再流入澄清池9，進行上面所描述的處理。
圖7與圖6所表示的裝置運行方式的不同之處僅在於，先將汙水通過入流管18引入處理池17接受厭氧處理，然後再把汙水通入池1(處理相1)或池2(處理相2)，進行上面所描述的進一步處理。
權利要求
1.一種採用活性汙泥法生物淨化汙水的工藝，將汙水交替地引入兩個處理區，並在交替的缺氧和好氧條件下，在處理區內使汙水與微生物相接觸而處理汙水，隨後將上述處理後的水引入澄清區以分離汙泥，至少一部分分離後的汙泥被回流，並與未處理的汙水相混合，其特徵在於汙水在經過交替的缺氧和好氧處理後，引入一個只進行好氧處理的附加處理區，然後再進入澄清區。
2.一種採用如權利要求1所述工藝的裝置，至少包括兩個處理池，該處理池具有將汙水從一個池流入另一池的設施，並把處理池建成可在每個池中建立好氧和缺氧的環境，把汙水交替地引入池內的設施，把汙水從池中交替地引入澄清池的設施，以及把汙泥從澄清池再循環至進入處理池的汙水中的設施，其特徵在於該裝置還包括一個附加池，該池部分地與兩個處理池連通，部分與澄清池連通，並且該池被建成可在其中建立好氧處理的環境。
3.一種如權利要求2所述的裝置，其特徵在於該裝置包括另一個處理池，該池具有將汙水引入的設施，以及把池中的汙水交替引入兩處理區之一的設施，該池被建成可在其中進行厭氧處理的環境。
全文摘要
一種汙水淨化工藝和裝置，在交替的缺氧和好氧條件下在兩個處理區內處理汙水，隨後將上述處理後的汙水在分離區進行好氧處理，最後引入澄清區，淨化後的水和汙泥排走，至少部分汙泥再循環到進入兩處理區之一的汙水中。
文檔編號C02F3/30GK1039402SQ8910655
公開日1990年2月7日 申請日期1989年6月27日 優先權日1988年6月27日
發明者埃利克·布德高爾特 申請人:埃·克呂格公司