申请日2005.02.16
公开(公告)日2007.03.28
IPC分类号C02F3/30; C02F3/12
摘要
一种设备，具有：一主反应槽(I)和一预反应槽(II);用于输入未处理的污水、移除经过净化的水和污泥和对进入到主反应槽中的水进行曝气的装置;及一位于预反应槽(II)中的混合器(2)，其特征在于，在主反应槽(I)和预反应槽(II)之间设置有一个或数个用于进行废水循环的装置。在方法运行过程中，使在主反应槽(I)进行曝气的废水和在预反应槽(II)进行机械搅拌的废水在预反应槽(II)和主反应槽(I)之间进行循环，因此，在主反应槽中，通过硝化使可生物分解的污染物的氮成分发生转化，而在预反应槽中，则发生在硝化(反硝化)过程中所形成的硝酸盐的生物净化，而且，由于厌氧处理过程，生物除磷也得到了保证。
权利要求书
1、一种设备，该设备用于处理含有有机污染物的废水，尤其是城市 或/和食品工业废水，所述设备具有：一主反应槽(I)及一预反应槽(II); 用于输入未处理的污水、移除经过净化的水和污泥以及对进入到主反应 槽中的水进行曝气的装置;以及一位于预反应槽(II)中的混合器(2)， 其特征在于，
在主反应槽(I)和预反应槽(II)之间具有一个或数个用于进行 废水循环的装置。
2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备具有：一用 于循环的U形管件(15)，该管件的一个臂(16a)位于通过一分隔壁(12) 而与主反应槽(I)分开的预反应槽(II)中，其另一臂(16b)则位于 主反应槽(I)中，另外，所述臂的下端部与一根穿过所述分隔壁(12) 的管子连接，所述臂的上端部所处的高度与在所述反应槽中确定的最低 水位(Vmin)相适配;一空气管(13)，其具有确保气动泵功能的部装配 件(13a)并连接到U形管件(15)的位于主反应槽(I)中的臂(16b) 上;一确保循环的输送开口(8)，其位于分隔壁(12)上并位于所述臂 (16a、16b)的上端部的上方的某一距离(t)处。
3、根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述空气管(13)从 属于主反应槽(I)的曝气系统上分岔而出。
4、根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述属于 主反应槽(I)的曝气系统具有一鼓风装置(4)和一始于所述鼓风装置 (4)的空气管(4a)、连接到上述空气管(4a)上的并在主反应槽(I) 的基板附近延伸的空气分送管(3a)、以及连接到所述空气分送管(3a) 上的空气注入头(3)。
5、根据权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，所述净化 水排出装置为位于一浮动体(6b)上的倾析装置(6)。
6、根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备 还包括位于一补偿池(III)中的用于输入未处理的水的泵(1)，所述泵 (1)将污水输入到预反应槽(II)中。
7、一种对含有有机污染物的废水进行生物活性污泥处理的方法，该 方法通过操作权利要求1-6中的任一项所述的设备实施，其特征在于：
在充填阶段中，主反应槽(I)被充填上未处理的污水，从最低水 位(Vmin)到最高水位(Vmax)，其中所述污水首先被引入位于预反应槽 (II)中的污泥堆(17)的下部范围内并从预反应槽(II)被引入主反 应槽(I)内，与此同时，在指定的情况下，对位于主反应槽(I)中 的水进行曝气;
在后续的反应即硝化/反硝化阶段中，对位于主反应槽(I)中的水 进行曝气，并应用机械方式对位于预反应槽(II)中的水进行搅拌，与 此同时，使废水在两个反应槽之间循环;
接着，使污泥(17)从经过上述处理的废水中沉淀下来;
通过倾析使经过处理的污水从设备排出，使得反应槽中的水位降低 到最低水位(Vmin);以及
从反应槽中移除多余的污泥。
说明书
用于废水的生物活性污泥处理设备及其操作方法
技术领域
本发明的主题涉及用于通过生物活性污泥处理废水的设备，其中所 述废水含有机污染物，所述废水尤其是城市或/和食品工业废水，另外， 本发明的主题涉及一种用于操作此类设备的方法。
背景技术
有两种用于通过生物活性污泥处理含有有机污染物的废水的基本方 法：连续和非连续的技术(SBR，序列间歇反应器)。这两种解决方案的 区别在于，在连续系统中，单个净化技术的操作，即有机物质、磷和氮 的移除以及分相，按这样的方式进行，即其按区域彼此分开，而在SBR 系统中，这些工艺过程在同一区域进行，按不同的时间一个跟随着另一 个进行。两个系统均具有优点和缺点，这可能就是在沸水处理领域出现 以两种技术的结合为基础的解决方案的原因。
SBR技术的主要优点在于，与连续系统比较，能够更好地适应水载荷 以及污染物载荷的波动，使用的能量较少，并且在操作方面沉淀的可靠 性更高，其原因为在沉淀阶段没有影响污泥絮状物沉淀的流体流动。SBR 技术的另一优点在于，即使在性能要求低的情况下，如低于100m2/日， 仍能够容易地配置上工艺机械装置，而对于连续系统来说，这样的容量 没有合适的低容量的废水泵可利用，其在商业流通领域已不再有售，另 外，截面小的管子还会存在堵塞的风险。
连续技术的一个重要优点在于，生物养分(N、P)的移除在分开的 区域进行，因此，这些操作的效率较少受到操作设定的影响，并且其操 作可靠性更高。其另一优点在于，如果将预反硝化步骤插入在操作序列 中，则进入到沉淀工段中的水的硝酸盐成分更少，因而，源于反硝化的 污泥浮起情形的可能性或风险更低。同时在连续系统的情形中，利用选 择原理(selector principle)的时机更好、从而确保了在污泥中限制 丝状物的形成。
美国专利第6 406 628号的说明书描述了一种用于改进SBR技术的 养分移除效率的解决方案。依据该解决方案，在有机废弃物腐烂过程中 形成的发酵代谢物在适当的时间点进入到后续的间隙反应器中，作为一 种易溶碳。由此，N和P的排除变成极其顺利，但是其缺点为形成了额外 的污泥。另一缺点在于，对于沉淀量少的污水处理工段，对有机废弃物 进行收集、存储以及处理的工作任务不合理地增大的操作的劳动需求。
描述在美国专利第4 966 705号的说明书中的技术为基于连续和SBR 系统的结合。该系统包含一装配有固定式倾析器的主反应器以及一执行 平衡和选择功能的预反应器。这意味着当前的前一批的净化水通过置换 进行倾析，其中所述置换通过引入当前的后一批的废水团进行。由于在 倾析之后沉淀污泥被送回到前面的反应器，因此回到可以发生反硝化区 域的、含有大量硝酸盐的水的数量保持少于这样的数量，即使得在组分 均衡的城市废水的处理过程中除N过程可以正当进行的数量。由于在该 情况下，所返回的液体的数量确定了后一批的最小数量，因此不能针对 养分排除而使循环得到优化。
在描述于美国专利第6 190 554号和第6 398 957号的说明书中的 系统中，也有预反应器和主反应器;在该系统中，针对养分排除情形对 朝向缺氧预反应器的循环大小进行调整，因此，反硝化条件即生物除氮 条件得到保证。分开的缺氧预反硝化区域相当有利，原因为确保能够进 行快速反硝化的、不稳定的有机物质不在该处稀释，而是完全用于缺少 溶解氧的情况下的硝酸盐排除。该系统的缺点在于不能确保足够的生物 除磷。尽管备选地系统包含厌氧反应器，但是该厌氧反应器用于消化污 泥，因此结合在污泥中的磷再次进入到溶液中，并与逃逸水一同进入到 主反应器中;这意味着由于具有过多的污泥而使生物除磷不能进行。
发明内容
本发明所要解决的任务在于，提供关于分批操作的活性生物废水处 理设备和方法，由此，使得其与工艺机械的结合变得难度较小，甚至是 在低容量需求或量小的情况下，另外，由于对设备进行适当操作，因而 其能够灵活性地适应水载荷和污染物载荷的波动;另一方面，解决方案 还必须确保高操作可靠性、除氮和生物除磷的高效率，对于氮应当为大 约90%、对于磷则应当为80-85%。
本发明基于这样的认识，亦即在用于二次沉淀的、进行曝气的主反 应槽中不进行混合，而是在充填期间进行曝气，而且不需要曝气的所有 操作则在厌氧/缺氧预反应槽中进行，在该预反应槽中，在充填和沉淀阶 段之间操作机械混合器，另外，将富含硝酸盐的水从主反应槽引回到预 反应槽，从而确保能够进行相当有效的反硝化，同时能够极佳地解决了 有机物质和磷的排除。
在上述认识的基础上，依据本发明，所设定的任务通过用于对含有 有机污染物的废水进行处理的设备而得到解决，其中所述废水尤其是城 市或/和食品工业废水，所述设备具有一主反应槽和一预反应槽，并便于 输入未处理的废水、移除经过净化的水和污泥、以及对进入到主反应槽 中的废水进行曝气，另外，所述设备还具有一位于预反应槽中的混合器， 另外该设备的特征在于：
在主反应槽和预反应槽之间，具有一个或数个用于进行废水循环的 装置。
依据一种有利的构造，所述设备具有一用于循环的U形管件，该管 件的一个臂位于通过一分隔壁而与主反应槽分开的预反应槽中，其另一 臂则位于主反应槽中，另外，所述臂的下端部与一根穿过所述分隔壁的 管子连接，所述臂的上端部所处的高度与确定在所述反应槽中的最低水 位适配;将一根起到气动泵功能的、具有一端部装配件的空气管连接到 位于主反应槽中的U形管件的臂上;另外，在所述臂上方的特定距离处， 具有一位于分隔壁上的、确保循环能够进行的输送孔口;实际上所述空 气管从属于主反应槽的曝气系统上分岔而出。
依据本发明的另一准则，属于主反应槽的曝气系统具有一鼓风装置 和一始于所述鼓风装置的空气管，还具有连接到上述空气管上的、在主 反应槽的基板的附近延伸的空气分送管，以及具有连接到所述送气管上 的空气注入头。
依据另一构造，净化水的排出装置为一位于浮动体上的倾析装置。 另外同样相当有利的是，如果具有位于补偿池中的、用于输入未处理的 污水的泵，则该泵将污水输入到预反应槽。
通过操作所述设备而得以实施的、依据本发明的方法的特征在于：
在充填阶段中，主反应槽被充填上未处理的污水，从最低水位到最 高水位，其中所述污水首先被引到位于预反应槽中的污泥堆的下部位， 与此同时，在特定的情况下，对位于主反应槽中的水进行曝气;
在后续的反应即硝化/反硝化阶段中，对位于主反应槽中的水进行曝 气、以及对位于预反应槽中的水进行混合，所述混合实际上以机械方式 进行，与此同时，使废水在两个反应槽之间循环;
接着，使经过上述处理的废水沉淀;及
通过倾析使经过处理的污水从设备排出，使得反应槽中的水位降低 到最低水位;以及
从反应槽中移除多余的污泥。
