申请日2006.10.23
公开(公告)日2008.10.29
IPC分类号C02F3/06; C02F1/52; B01D21/06; B01D21/01; C02F1/56
摘要
本发明涉及水处理方法和设备，其相继地包括至少一个在所述水中所含污染物的至少一部分通过固定生物质的生物处理步骤，在这个步骤结束时获得的生物纯化的物流在其进入到下一个步骤之前包含小于2mg/l的MES;以及至少一个加重絮凝物的絮凝-沉降步骤，根据该步骤：使生物处理过的物流在混合区(2)中经过，优选以10s-1-1000s-1的速度梯度，其中注入至少一种密度大于水的不溶性粒状材料并保持其悬浮，并且其中使至少一部分悬浮物质聚集在所述粒状材料的颗粒周围;使从所述混合区(2)输出的物流在沉降区中经过，其中分离澄清的排出液和与粒状材料混合的沉降污泥;从沉降污泥中提取粒状材料，并且将大部分的粒状材料再循环到所述混合区(2)中;提取与粒状材料分离的沉降污泥。
权利要求书
1、水处理方法，其特征在于它相继地包括至少一个在所述水中所 含污染物的至少一部分通过固定生物质的生物处理步骤，在这个步骤结 束时获得的生物纯化的物流在其进入到下一个步骤之前包含小于2mg/l 的MES;以及至少一个加重絮凝物的絮凝-沉降步骤，根据该步骤：
-使生物处理过的物流在混合区中经过，优选以10s-1-1000s-1的速 度梯度，其中注入至少一种密度大于水的不溶性粒状材料并保持其悬 浮，并且其中使至少一部分悬浮物质聚集在所述粒状材料的颗粒周围，
-使从所述混合区输出的物流在沉降区中经过，其中分离澄清的排 出液和与粒状材料混合的沉降污泥，
-从沉降污泥中提取粒状材料，并且将大部分的粒状材料再循环到 所述混合区中，
-提取与粒状材料分离的沉降污泥。
2.权利要求1的方法，其特征在于该方法包括向所述混合区再循 环与粒状材料分离的沉降污泥的至少一部分的步骤。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于所述通过固定生物质的生 物处理步骤选自下面的生物处理类型：生物床、“移动床生物反应器” (MBBR)、生物过滤器、生物盘。
4.权利要求1-3之一的方法，其特征在于所述生物质被固定到载 体上，该载体选自下面的类型：球，辊，板，带，鲍尔型、拉西型或类 似型环，盘或鼓，这些载体可以是固定的或者移动的，或者悬浮于待处 理的水中。
5.权利要求1-4之一的方法，其特征在于在所述生物处理步骤结 束时获得的生物处理过的物流的MES浓度小于1g/l。
6.权利要求1-5之一的方法，其特征在于该方法包括将至少一种 絮凝剂注入到所述混合区中的步骤。
7.权利要求6的方法，其特征在于它包括至少一个在所述絮凝剂 的上游注入至少一种凝结剂的步骤。
8.权利要求1-7之一的方法，其特征在于所述生物处理过的物流 在所述混合区中的驻留时间为1-10分钟，优选小于3分钟。
9.用于实施权利要求1-8中任一项的方法的A style="TEXT-DECORATION: none" href="http://www.dowater.com/">水处理设备，其特征 在于它包括：
-通过固定生物质的生物处理区(1)，包括至少一个生物处理反应 器，
-包括一个或多个槽的混合区(2)，该混合区配备有至少一个在所 述生物处理区(1)的出口处获得的生物处理过的物流的主入口通道 (21)、至少一个与密度大于水且不溶于水的粒状材料源相连的第二入 口通道(41)以及至少一个搅拌系统(22);
-沉降区(3)，其接受来自所述混合区的物流并且配备有澄清排出 液的提取通道(32)和沉降的粒状材料与污泥混合物的提取通道(35)，
-粒状材料回收区(4)，在入口处与用于提取沉降的粒状材料与污 泥混合物的所述提取通道(35)连通，并且在出口处与粒状材料的所述 第二入口通道(41)并与过量污泥提取通道(42)连通。
10.权利要求9的设备，其特征在于它包括用于将与粒状材料分离 的污泥的至少一部分向所述混合区再循环的装置(421)。
11.权利要求9或10的设备，其特征在于所述生物处理区(1)是 细菌床、MBBR或生物过滤器类型的生物处理区。
12.权利要求11的设备，其特征在于所述生物处理区(1)包括选 自以下类型的生物质载体：球，辊，板，带，鲍尔型、拉西型或类似型 环，盘或鼓。
13.权利要求9-12中任一项的设备，其特征在于所述混合区(2) 包括至少一个槽，在该槽中安装有至少一个适合使粒状材料保持悬浮的 搅拌装置(22)。
14.权利要求9-13中任一项的设备，其特征在于该设备包括将至 少一种絮凝剂如阴离子型或阳离子型聚合物注入到所述混合区或所述 生物处理过的物流的所述主入口通道中的装置(24)。
15.权利要求14的设备，其特征在于它包括注入至少一种凝结剂 如金属盐或有机凝结剂的装置(23)，在所述絮凝剂的所述注入装置的 上游提供。
16.权利要求9-15中任一项的设备，其特征在于所述粒状材料是 尺寸为40微米至300微米的砂。
17.权利要求9-16中任一项的水处理设备，其特征在于所述沉降 区没有任何薄片。
18.权利要求9-16中任一项的水处理设备，其特征在于所述沉降 区(3)具有薄片。
说明书
结合了固定细菌生物处理和絮凝-沉降的水处理方法和设备
技术领域
本发明涉及水处理的领域。
更具体地，本发明主要涉及的方法结合了固定细菌生物处理与生物 处理过的水的高速加重絮凝物(flocs lestés)澄清。
本发明可用于处理任何含有可通过固定细菌生物处理去除的杂质 并且需要在生物处理后澄清的水，例如尤其是以下的这些(但不影响类 似应用的等效使用)：
-通过细菌床处理的废水，其中处理用细菌在水中被固定到固定 载体(辊，塑料或无机衬)上或者固定到旋转载体(用来确保 提供细菌所需氧的旋转盘或鼓)上，以去除生物处理过的水中 的过剩的污泥;
-通过MBBR(移动床生物反应器)处理的废水或人消耗用水，其 中用于处理污染物(尤其是含碳、含氨或硝酸盐形式的污染物) 的细菌被固定到小单元尺寸(通常为几毫米至几厘米)的载体 上，该载体的密度接近水的密度，以去除生物处理过的水中的 过剩的污泥;
-通过在装备了大直径材料的过滤器上生物过滤处理的废水或人 消耗用水，可以连续清洗过量的生物和过滤污泥，其中处理用 细菌(尤其是用于处理含碳、含氨或硝酸盐污染物的细菌)被 固定到由球、圆柱体、珠粒构成的过滤载体物上，或者被固定 到类似载体上，以去除生物处理过的水中的过剩的污泥。
背景技术
在目前的技术状态下，通过细菌床或MBBR类型的连续运行的固定 细菌生物方法产生的载有过剩污泥的水通常在以1米/小时左右(通常 为约0.6m/h至最大2m/l)的速度运行的传统二次澄清器中进行澄清， 导致需要大的表面，以确保在生物处理之后所需的澄清工作。
在1995年11月3日公开的法国专利申请FR2719235所描述的现有 技术结合了活性污泥处理和细砂加重絮凝物的絮凝沉降的澄清处理，使 得能够以高达6m/h甚至更高的高沉降速度进行水的澄清。
这项技术由于采用于加重絮凝物沉降而可以在已减少了3-10倍的 表面上进行沉降，但其缺点是需要采用活性污泥作为生物处理模式。
而活性污泥具有各种类型的缺陷。
首先，活性污泥要求澄清悬浮在从活性污泥池流出的水中的整个处 理用细菌物质，并且再循环大部分的澄清污泥，以保持活性污泥池中的 处理所需的细菌物质，这通常需要沉降的流量大于待处理流量的大约两 倍，考虑到污泥再循环通常约为待处理的流量，这使得需要构建大尺寸 的结构。
其次，对活性污泥的可沉降性要求需要将池中活性污泥的浓度限制 到大约3-6g悬浮物(MES)/升的值(并且这同样也适用于根据专利 FR2719235的加重絮凝物澄清的情况，除非提供了非常高且经济上不现 实的再循环速度)，考虑到给定污染物流处理所需的生物质，这需要与 生物质固定时所需体积相比大的池体积。
最后，待沉降水中大的干物质浓度(3-6g MES/l)需要在由于污泥 再循环而导致的大约加倍的流量上施加大的试剂剂量(通常大于1mg/l 絮凝聚合物)，从而导致大的试剂消耗。
发明内容
本发明的主要目的是通过提供一种水处理方法来解决这些问题，该 方法的特征在于它相继地包括至少一个在所述水中所含污染物的至少 一部分通过固定生物质的生物处理步骤，在这个步骤结束时获得的生物 纯化的物流(écoulement)在其进入到下一个步骤之前包含小于2mg/l 的MES;以及至少一个加重絮凝物的絮凝-沉降步骤，根据该步骤：
使生物处理过的物流在混合区中经过，优选以10s-1-1000s-1的速度 梯度，其中注入至少一种密度大于水的不溶性粒状材料并保持其悬浮， 并且其中使至少一部分悬浮物质聚集在所述粒状材料的颗粒周围，
使从所述混合区输出的物流在沉降区中经过，其中分离澄清的排出 液和与粒状材料混合的沉降污泥，
从沉降污泥中提取粒状材料，并且将大部分的粒状材料再循环到所 述混合区中，
提取与粒状材料分离的沉降污泥。
相对于活性污泥的现有技术状态，本发明由于固定生物质方法可带 来的高浓度生物质而导致紧凑的生物处理，同时在二次沉降中只处理大 约等于待处理流量的流量(唯一的差别是生物质载体的周期性洗涤所需 的任选的再循环)，这是因为不需要污泥再循环，处理所需的细菌被固 定到它们的载体上，这将沉降设备的尺寸减少了第一减少因数。
根据本发明的变化形式，还可以向该混合区再循环与粒状材料分离 的沉降污泥的至少一部分。
本发明的方法还可以在二次沉降中以15m/h至大于100m/l的高“镜 (miroir)”速度(处理的流量除以沉降表面积)进行处理。
本发明的方法还可以减少所使用的絮凝性聚合物的量，这归因于更 少量的待絮凝的MES(只有过剩的生物质需要被处理，也就是说浓度小 于2g/l，通常甚至小于1g/l)并且归因于大致只有未净化水被处理(这 是因为本发明并不采用污泥再循环，该再循环将使待处理的流量加倍)。
优选地，所述通过固定生物质的生物处理步骤选自下面的生物处理 类型：生物床、“移动床生物反应器”(MBBR)、生物过滤器、生物盘。
还优选地，所述生物质被固定到载体上，该载体选自下面的类型： 球，辊，板，带，鲍尔(pall)型、拉西(raschig)型或类似型环， 盘或鼓，这些载体可以是固定的或者移动的，或者悬浮于待处理的水中。
有利地，在所述生物处理步骤结束时获得的生物处理过的物流的 MES浓度小于1g/l。
还有利地，本发明的方法包括将至少一种絮凝剂注入到所述混合区 中的步骤。
优选地，本发明方法还包括至少一个注入至少一种凝结剂 (coagulant)的步骤。这种凝结剂可在所述絮凝剂的上游，在该混合 区中和/或在该混合区的上游和/或在任何污泥再循环回路中被注入。
这种凝结剂可以是金属盐的形式(例如氯化铁或者硫酸铝)或者是 有机凝结剂的形式(如聚DADMAC(聚二烯丙基二甲基氯化铵))。
无机凝结剂如氯化铁的这种注入可以将处理过的水的含量降至非 常低的最终残余磷值，小于1毫克/升，而不会妨碍生物质的生长，因 为磷在生物处理后被降低。而且，部分污泥可被再循环到该混合区的上 游或该混合区中，以提高磷的去除并且优化注入的凝结剂的使用，甚至 减少其消耗。
最后，还优选地，所述生物处理过的物流在所述混合区中的驻留时 间为1-10分钟，优选小于3分钟。
本发明还涉及专门设计用于实施上述方法的废水生物处理设备，其 特征在于它包括：
-通过固定生物质的生物处理区，包括至少一个生物处理反应器，
-混合区，该混合区配备有至少一个在所述生物处理区的出口处获 得的生物处理过的物流的主入口通道(voie)、至少一个与密度大于水 且不溶于水的粒状材料源相连的第二入口通道以及至少一个搅拌系统;
-沉降区，其接受来自所述混合区的物流并且配备有澄清排出液的 提取通道和沉降的粒状材料与污泥混合物的提取通道，
-粒状材料回收区，在入口处与所述沉降的粒状材料与污泥混合物 的所述提取通道连通，并且在出口处与粒状材料的所述第二入口通道并 与过量污泥提取通道连通。
优选地，所述生物处理区是细菌床、MBBR或生物过滤器类型的生物 处理区。
另外，根据本发明的一种变化形式，该设备包括用于把与粒状材料 分离的污泥的至少一部分向该混合区再循环的装置。
还优选地，所述生物处理区包括选自以下类型的生物质载体：球， 辊，板，带，鲍尔型、拉西型或类似型环，盘或鼓。
有利地，所述混合区包括至少一个槽，在该槽中安装有至少一个适 合使粒状材料保持悬浮的搅拌装置。
还有利地，根据本发明的设备包括将至少一种絮凝剂如阴离子型或 阳离子型聚合物注入到所述混合区或所述生物处理过的物流的所述主 入口通道中的装置。
优选地，所述设备包括注入至少一种凝结剂如金属盐或有机凝结剂 的装置，在所述絮凝剂的所述注入装置的上游提供。
还优选地，所述粒状材料是尺寸为40微米至300微米的砂。
根据本发明实施方案的变化形式，所述沉降区没有任何薄片 (lamelles)。
根据另一种变化形式，所述沉降区具有薄片。
