申请日2003.04.28
公开(公告)日2005.12.28
IPC分类号C02F3/08; B01D24/46; B01D24/16; C02F3/10; B01D39/04
摘要
本发明公开了利用生物过滤介质处理废水的装置和方法，该装置包括：反应器，包括：下部的废水进口和处理过的水的进口;处理过的水的出口在上部，用于使废水向上游流动;用于硝化的有氧过滤层和用于脱氮的无氧过滤层，其在反应器内以规则的间隔分布，有氧层位于无氧层上方;第一和第二腔室分别安装在无氧和有氧层下部空间内;空气进口，用于通过第一和第二腔室将空气供给各过滤层;排水系统安装在反应器下部;循环管路位于处理过的水的出口和进口之间，完成硝化的一部分处理过的水可重新循环到第一腔室内进行脱氮;无氧层和有氧层包括聚苯乙烯泡沫塑料，其装入具有网格结构的壳体中。本发明的装置和方法能明显减小分解污染物所需的时间以及设备所需的空间。
権利要求書
1.一种利用生物过滤介质处理废水的装置，包括：
反应器，该反应器包括：在下部的废水进口和处理过的水的进 口;以及处理过的水的出口，该处理过的水的出口位于上部，用于引 起废水向上游的流动;
用于硝化的有氧过滤层和用于脱氮的无氧过滤层，该有氧过滤层 和无氧过滤层在所述反应器内以规则的间隔分布，所述有氧过滤层位 于所述无氧过滤层的上方;
用于脱氮的第一腔室和用于硝化的第二腔室，该第一腔室和第二 腔室分别安装在所述无氧过滤层和所述有氧过滤层的下部的空间内;
空气进口，用于分别通过所述第一腔室和所述第二腔室而将空气 供给各过滤层;以及
排水系统，为了沿重力方向进行回洗，该排水系统安装在所述反 应器的下部;其特征在于，
所述装置设有布置在所述处理过的水的出口和所述处理过的水的 进口之间的循环管路，这样，完成硝化的一部分所述处理过的水可以 重新循环到所述第一腔室内，以便进行脱氮;
所述无氧过滤层和所述有氧过滤层包括聚苯乙烯泡沫塑料，该聚 苯乙烯泡沫塑料装入具有网格结构的壳体中。
2.根据权利要求1所述的利用生物过滤介质处理废水的装置， 其中：所述反应器还包括用于洗涤水的储槽，该储槽安装在所述有氧 过滤层的上部处。
3.根据权利要求1或2所述的利用生物过滤介质处理废水的装 置，其中：与装于所述有氧过滤层中的过滤介质相比，所述无氧过滤 层装有更高密度和更小直径尺寸的过滤介质。
4.一种利用生物过滤介质处理废水的方法，包括以下步骤：
将废水引入反应器，并使它沿上游方向通过过滤层;
通过利用在反应器内交替分布的用于脱氮的无氧层和用于硝化的 有氧层而顺序进行脱氮和硝化，其中，所述无氧层位于所述有氧层的 下方;
在完成硝化时，通过使一部分处理过的水重新循环而进行脱氮， 同时释放其余的处理过的水;以及
在工作预定时间后对反应器内的过滤层进行回洗处理，并通过引 入废水而重复上述处理。
5.根据权利要求4所述的利用生物过滤介质处理废水的方法， 其中：与装入用于硝化的所述有氧过滤层中过滤介质相比，在用于脱 氮的所述无氧过滤层中的过滤介质有更高密度和更小直径尺寸。
6.根据权利要求4或5所述的利用生物过滤介质处理废水的方 法，其中：在所述过滤层中分别用于所述脱氮和所述硝化的所述过滤 介质为小珠形聚苯乙烯泡沫塑料。
7.根据权利要求4所述的利用生物过滤介质处理废水的方法， 其中：在所述回洗步骤中的回洗方法的特征在于，在排水系统中的部 件打开，同时废水的引入和处理过的水的循环都暂时停止，在反应器 中的全部水量瞬间沿重力方向下落，该全部水量包括在处理过的水的 储槽中的处理过的水。
8.根据权利要求4或5所述的利用生物过滤介质处理废水的方 法，其中：所述回洗步骤还包括引入空气的步骤。
说明书
利用生物过滤介质对废水进行处理的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种通过使用生物过滤介质来处理废水的装置及其方 法。尤其是，本发明涉及一种装置，该装置包括在反应器中成水平层 状结构的、用于无氧脱氮的生物反应区域以及用于有氧硝化的生物反 应区域，其中，各反应区域充满由小珠形聚苯乙烯泡沫塑料制成的过 滤介质;本发明还涉及一种方法，该方法能够明显减小分解污染物所 需的时间以及设备所需的空间，同时提供均匀的回洗 (backwash)，其中，水流的方向瞬间转变成朝着重力方向运动， 以便进行回洗，从而清洗过滤介质，因此，与使用压缩空气的普通方 法相比明显增加回洗效率，且其方法使用生物过滤介质，这组合了微 粒过滤方法的原理和粘附生长(attached-growth)的原理。
背景技术
活性淤泥处理是一种用于处理废水的漂浮生长系统的技术，因此 在迄今发展的生物处理中广泛应用。已经努力提高该方法的操作安全 性、处理效率、处理目标等。由这些努力产生的一个实例是在活性淤 泥处理中的氮/磷去除方法，它包括厌氧槽、无氧槽、有氧槽、内部 循环等。不过，活性淤泥处理有一些缺点，它需要相对较长的时间来 在低温下进行硝化，因此需要相对较大的空间来进行处理。还有，它 需要很大尺寸的设备来防止噪音和不希望的气味，因此并不经济。近 来，活性淤泥处理采用了使用生物过滤的方法，以便解决上述问题。 上述生物过滤处理是通过粘附在过滤介质表面上的生物膜来分解污染 物的固定床粘附生长处理，它将废水从底部沿上游方向供给具有预定 直径大小的过滤层。此外，由于由在过滤介质上粘附/生长的微生物 的生物分解作用以及过滤层自身的过滤能力，该方法能够进行 BOD、漂浮材料和氮处理。因此，上述技术是节省空间的处理方 法，通过单个活性淤泥处理的反应器来提供通气(aeration)槽、沉 淀槽和过滤功能。该方法是组合过滤原理和粘附生长系统的生物反应 处理原理的技术。构成该技术的主要单元有：过滤器载体层，生物膜 可以固定在该载体层上;通气装置，由于供给空气;喷嘴，由于引入 废水和使废水回洗;用于回洗的技术等。在象这样利用微生物的过滤 方法中，当工作过程中漂浮材料在过滤层上积累时，需要清洗该过滤 层，并将由污染物分解产生的微生物向外排出。回洗操作通常进行 20-30分钟/循环，且在回洗过程中产生的回洗排水在单独传送后在 系统中进行处理。
图1表示了利用生物过滤介质来除去废水中的有机材料和氮的装 置的流程图。该装置包括两层生物反应器，其中，充满单一过滤介质 的无氧(脱氮)生物反应器100以及有氧(硝化)生物反应器110交 替地布置，且它包括通过废水的内部返回而进行供给，并利用引入的 废水中包含的有机材料来从硝态氮中除去氮的步骤。未解释的部件 120表示过滤介质。
在正常工作时，在经过沉淀池后已除去部分固体的废水引入无氧 生物反应器100的下部，然后通过多个喷嘴(未示出)向上游方向传 送，而处理过的水引入有氧生物反应器110，通过空气供给装置供给 的空气通过通气装置(未示出)以小气泡的形式向上游方向向过滤层 传送。沿向上游方向与空气一起经过过滤层的内部的废水通过在过滤 层上生长的需氧微生物而进行有机材料的分解和氨态氮的硝化。尤其 是，有机材料的分解在过滤层的底部有效进行，同时氮的硝化在过滤 层的上部进行，因为当有机材料经过过滤层的上部时，有机材料的浓 度减小。
在正常工作预定时间后，过滤层由大量固体漂浮材料或过度生长 的微生物浮渣污染，并因此需要有一个回洗步骤。例如，在通过利用 回洗空气供给装置从反应器底部供给的回洗空气而使过滤层膨胀 (expand)后，在过滤层中捕获的污染物通过将回洗水向反应器的 底部供给而除去。一旦完成回洗，重新开始废水处理的正常操作，该 正常操作和回洗以该顺序交替重复。
不过，前述包括具有过滤层的生物反应器的普通废水处理装置有 以下几个缺点：
1)尽管由于只需要由于脱氮和硝化处理的2组生物过滤器而大 大减小了安装设备所需的空间，但是空间的减小还很有限;
2)在装置中有过滤层和用于支承过滤层的、充满砂砾的层，因 此难以在整个过滤区域中均匀供给氧，从而阻塞了一侧区域;以及
3)在空气从反应器底部引入后重新供给回洗水的回洗方法需要 控制高压下的空气，以便对过滤层进行均匀回洗，当一侧阻塞时也将 出现在一侧的回洗，因此难以进行均匀回洗。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种废物处理装置，该装置包括在反 应器中成水平层状结构的、用于无氧脱氮的生物反应区域以及用于有 氧硝化的生物反应区域。
本发明的另一目的是提供一种利用上述废物处理装置的废物处理 方法，从而明显减小分解污染物所需的时间以及安装设备所需的空 间，同时进行均匀的回洗。
本发明的另一目的是提供一种包括回洗的废物处理方法，其中， 水流的方向瞬间转变成朝着重力方向运动，以便清洗过滤介质;还提 供一种采用该方法的装置，该装置能够进行均匀回洗，从而与普通方 法相比大大增加了回洗效率。
利用生物过滤介质处理废水的本发明装置包括：反应器，该反应 器包括：在下部的废水进口和处理过的水的进口;以及处理过的水的 出口，该处理过的水的出口位于上部，用于引起废水向上游的流动; 用于硝化的有氧过滤层和用于脱氮的无氧过滤层，该有氧过滤层和无 氧过滤层在所述反应器内以规则的间隔分布;用于脱氮的第一腔室和 用于硝化的第二腔室，该第一腔室和第二腔室分别安装在所述无氧过 滤层和所述有氧过滤层的下部的空间内;空气进口，用于分别通过所 述第一腔室和所述第二腔室而将空气供给各过滤层;以及排水系统， 为了沿重力方向进行回洗，该排水系统安装在所述反应器的下部;其 特征在于，所述装置设有布置在所述处理过的水的出口和所述处理过 的水的进口之间的循环管路，这样，完成硝化的一部分所述处理过的 水可以重新循环到所述第一腔室内，以便进行脱氮;所述无氧过滤层 和所述有氧过滤层包括聚苯乙烯泡沫塑料，该聚苯乙烯泡沫塑料装入 具有网格结构的壳体中。
本发明的另一目的是提供一种利用生物过滤介质处理废水的装 置，其中，上述反应器还包括用于洗涤水的储槽，该储槽安装在有氧 过滤层的上部处。
本发明的另一目的是提供一种利用生物过滤介质处理废水的装 置，其中，该装置提供有布置在处理过的水的出口和处理过的水的进 口之间的循环管路，这样，完成硝化的一部分处理过的水可以重新循 环到第一腔室内，以便进行脱氮。
本发明的另一目的是提供一种利用生物过滤介质处理废水的装 置，其中，该无氧过滤层和有氧过滤层包括聚苯乙烯泡沫塑料，该聚 苯乙烯泡沫塑料装入具有网格结构的壳体中。
本发明的另一目的是提供一种利用生物过滤介质处理废水的装 置，其中，与装于有氧过滤层中的过滤介质相比，该无氧过滤层装有 更高密度和更小直径尺寸的过滤介质。
本发明的另一目的是提供一种利用生物过滤介质处理废水的方 法，该方法包括以下步骤：将废水引入反应器，并使它沿上游方向通 过过滤层;通过利用在反应器内交替分布的用于脱氮的无氧层和用于 硝化的有氧层而顺序进行脱氮和硝化，其中，所述无氧层位于所述有 氧层的下方;在完成硝化时，通过使一部分处理过的水重新循环而进 行脱氮，同时释放其余的处理过的水;以及在工作预定时间后对反应 器内的过滤层进行回洗处理，并通过引入废水而重复上述处理。
本发明的另一目的是提供一种利用生物过滤介质处理废水的方 法，其中，在通过使用无氧层和有氧层进行脱氮和硝化时所用的过滤 介质的密度和尺寸都不同。
本发明的另一目的是提供一种利用生物过滤介质处理废水的方 法，其中，与装入用于硝化的有氧过滤层中过滤介质相比，在用于脱 氮的无氧过滤层中的过滤介质有更高密度和更小直径尺寸。
本发明的另一目的是提供一种利用生物过滤介质处理废水的方 法，其中，在过滤层中分别用于脱氮和硝化的过滤介质为小珠形聚苯 乙烯泡沫塑料。
本发明的另一目的是提供一种利用生物过滤介质处理废水的方 法，其中，在回洗步骤中的回洗方法的特征在于：在反应器中的全部 水量瞬间沿重力方向下落，该全部水量包括在处理过的水的储槽中的 处理过的水。
本发明的另一目的是提供一种利用生物过滤介质处理废水的方 法，其中，该回洗步骤还包括引入空气的步骤。
