專利名稱:廢水的生物凈化法及凈化設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及一種生物凈化廢水的方法，此法將廢水在有微生物載體粒子的活化池中與活性污泥混合，并吹入含氧氣體，從活化池中抽出處理過的廢水和游離的活性污泥，保留住載體粒子。此發(fā)明還涉及實現(xiàn)此方法的設(shè)備。
大家知道，利用自由懸浮的載體粒子作為微生物的繁殖場所，由于固定于和不固定于載體粒子上的活性污泥的存在，也能在活性污泥設(shè)備中大大提高生物物質(zhì)濃度，用此方法便可以迅速分解廢水中存在的臟物。最近使用特別的開放氣孔泡沫材料顆粒作載體粒子，使這些粒子的比重、大小和孔隙度相互協(xié)調(diào)，以致為了提高質(zhì)交換，以控制水流和曝氣的方法使活化池中的泡沫材料顆粒上升和下降，無疑是可能的。
但使用有此種載體粒子的活化池有其缺點隨著流向出口處的廢水與活性污泥混合物的水流，逐漸把載體粒子運(yùn)送到流出區(qū)，因此，載體粒子在阻擋載體粒子流失而通常裝有篩網(wǎng)或有孔板或其它類似裝置的出口處逐漸堆積起來。這樣，隨著時間的推移，載體粒子不僅堵塞出口，而且在需要大量生物物質(zhì)集中的入口區(qū)載體粒子量卻不夠用。
本發(fā)明的任務(wù)是，對前述性質(zhì)的方法和為實現(xiàn)此法所需的設(shè)備作如下安排即在保持盡可能高凈化效率的情況下，用簡單而經(jīng)濟(jì)的方法避免在廢水與活性污泥混合物中游離懸浮的載體粒子在活化池的流出區(qū)集中和堵塞出口，并能使載體粒子盡可能均勻分布。
根據(jù)本發(fā)明，此任務(wù)應(yīng)這樣解決將廢水和污泥在活化池的水流途程始端引入，處理過的廢水和游離的活性污泥，在水流途程始端區(qū)域之后，在剩余的水流途程長度上分散地從活化池中抽出。
因為采用這種方法時，廢水和活性污泥的混合物不僅可在水流途程末端位置抽出，而且可以在一段水流途程上分散地從活化池中抽出，這樣，至少一開始就盡可能避免把載體粒子送至活化池的水流途程末端。因此能借助于活化池中由于曝氣及水與污泥之間的混合而存在的湍流，維持載體粒子的均勻分布。
為了有助于均勻分布，合適的作法是對廢水和活性污泥混合物進(jìn)行曝氣圍繞從水流途程始端至水流途程末端的水平軸，產(chǎn)生一股廢水的循環(huán)水流，在水流途程最后約三分之一處的氣體進(jìn)入量至少比在水流途程始端進(jìn)入量少。用此種方法無需其它措施就可以將廢水中懸浮的載體粒子從水流途程的末端送到水流途程的起始區(qū)，因為在用不同氣量推動的兩相鄰循環(huán)段，在共同的水平軸上，可將廢水中懸浮的載體粒子從低氣量推動的循環(huán)水流段送至高氣量推動的循環(huán)水流段。
已經(jīng)證明，具有開放式氣孔結(jié)構(gòu)的特別輕的有機(jī)聚合物粒子用作載體粒子尤其有效，粒子的大小為5至50mm，敞開的孔隙為0.1至3mm，干態(tài)比重為10至200Kg/m3，最好是30至100Kg/m3。正如已證實的那樣，這樣的載體粒子，不僅能順利地懸浮在廢水中，由于開放的氣孔結(jié)構(gòu)，給微生物提供了一個直達(dá)內(nèi)部的大繁殖面，而且能通過廢水流和氣流在不同的流體靜壓力范圍內(nèi)上升和下降，這樣就加強(qiáng)了物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。
此外，由于微生物過程在載體粒子內(nèi)部產(chǎn)生的氣泡，在適宜的流體靜壓力下，通過基于開放的氣孔式結(jié)構(gòu)而形成載體粒子的渠道系統(tǒng)逸出，并沖洗掉渠道系統(tǒng)中多余的微生物，開放的氣孔結(jié)構(gòu)能在一定程度上使載體粒子盡可能自身凈化。
適合于作載體粒子材料的有聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、硅酮聚合物或這些材料的兩種或兩種以上的混合物。當(dāng)然也可用能滿足給定條件的其它材料制成的載體粒子。
在水流途程的起始區(qū)之后抽出處理過的廢水和游離的活性污泥是有好處的，此起始區(qū)包括總水流途程的30～80%，最好是30～50%。延長起始區(qū)，可保證在活化池的水流途程始端加入廢水和污泥，而廢水中又有足夠的含氧量，當(dāng)開始抽出廢水和游離的活性污泥時，廢水中物質(zhì)的主要分解和吸收過程已經(jīng)結(jié)束。因抽出處理過的廢水和游離的活性污泥是沿著起始區(qū)之后剩余的長度上分散進(jìn)行的，總共排出的處理過的廢水，與在水流途程末端抽出的廢水和游離的活性污泥總量比較，幾乎不增加什么負(fù)擔(dān)。這原因在于沿一定長度上分散抽出廢水和游離的活性污泥時，從抽出范圍的長度上看，廢水中剩余物質(zhì)的分解得到了加強(qiáng)。
本發(fā)明的其它優(yōu)點是，可以在規(guī)定的水流途程長度上，均勻地或越來越少地抽出處理過的廢水和游離的活性污泥。抽出口均勻分布也促使載體粒子沿著整個抽出范圍盡可能地均勻分布。與此相反，若越來越少地抽出廢水和污泥，則被送達(dá)水流途程末端的載體粒子更少，因此，通過活化池中存在的湍流將載體粒子送回到活化池的起始區(qū)也就更容易。除此之外，用此方法時，在活化池的起始區(qū)-在此區(qū)內(nèi)為完成水中的物質(zhì)的主要分解需要盡可能多的微生物-要有更多的載體粒子，從而有高濃度的微生物可供使用。
另外的優(yōu)點是，在抽出處理過的廢水和游離的活性污泥的范圍內(nèi)保持上升和/或下降的廢水水流和/或氣流。因此，用簡單的方法就可以將一垂直水流重疊在準(zhǔn)備抽出的水流上。用垂直水流可以沖刷掉抽出區(qū)域內(nèi)在過濾裝置前可能積聚的載體粒子。這種上升水流或下降水流可以將所用氣體通過接近活化池底部排成一條直線的孔洞吹入而產(chǎn)生，可以將這些孔洞作成排出孔、燒結(jié)咀或噴咀的形式。在這里，氣體加入口可以沿著活化池的中心線，或沿著活化池內(nèi)的一側(cè)池壁或兩側(cè)池壁排列。
實施本發(fā)明方法的一種裝置包括一個活化池，活化池中存有微生物的載體粒子，此活化池有一根廢水輸入管、一根污泥輸入管、一根經(jīng)過處理的廢水和游離的活性污泥的排放管、含氧氣體的進(jìn)氣裝置、以及防止載體粒子流失的裝置。
此種發(fā)明裝置的特征在于，廢水輸入管和污泥輸入管在活化池的水流途程始端與活化池連接;處理過的廢水和游離的活性污泥排出管與安排在活化池中的排放單元連接，而排放單元在水流途程的起始區(qū)之后，在活化池的其余水流途程的長度上延伸，從而保證了載體粒子的均勻分布，而且裝置簡單。
如果排放單元是由有孔板和/或網(wǎng)格板制成，而且將這些孔和/或網(wǎng)眼的大小和分布調(diào)整到和所希望的抽出處理過的水和游離的活性污泥的分布一致，這是有好處的。如果希望在排放單元的長度上，抽出的廢水和活性污泥的量越來越少，可以在排放單元長度上縮小孔的直徑，或者減少孔數(shù)。此處將這些排放單元作成潛入水下的有孔管或作成有孔的溢流管。
為了保持排放單元適應(yīng)活化池的不同操作條件，最好使排放單元在其長度和/或其位置上都可變動。為此，排放單元可以具有可回轉(zhuǎn)的有孔管段，此管段通過軟管和一排放管連接。
此外，為了沖洗掉可能積聚在排放單元中的載體粒子，最好在上升和/或下降的廢水流和/或氣流范圍內(nèi)安置排放單元。為此，可在接近活化池底的排放單元下面，把曝氣裝置規(guī)定在一直線上，或者也可以把排放單元裝在一側(cè)壁上，把曝氣裝置裝在接近活化池底的另一側(cè)壁上。
此外，在活化池的水流途程起始區(qū)裝一導(dǎo)板有好處，此導(dǎo)板對于這樣的任務(wù)是適宜的，即阻止廢水和活性污泥直接流出，從而阻止把載體粒子迅速從水流途程的始端輸送至排放單元，并在廢水輸入管和污泥輸入管之后起穩(wěn)流作用。
實施本發(fā)明方法的設(shè)備的結(jié)構(gòu)實例以簡圖表示。
圖1表示有活化池和澄清池的活化設(shè)備。
圖2表示活化池的橫截面。
圖中，1表示水流縱向流動的活化池。微生物的載體粒子2在活化池1中的數(shù)目以其能懸浮在廢水和活性污泥混合物中自由運(yùn)動為宜。正如已說明的那樣，在使用有機(jī)聚合物載體粒子時，粒子大小為5至50mm，開放氣孔孔徑為0.1至3mm，干態(tài)比重為10至200Kg/m3，載體粒子部分以至多約占活化池容積的40%為宜。在上述規(guī)格尺寸和數(shù)量條件下，根據(jù)存在水流量的不同，載體粒子可在廢水和活性污泥的混合物中上升和下降。在此情況下載體粒子受到不同的流體靜壓力，因而加強(qiáng)了質(zhì)交換，而且這種通過開放氣孔結(jié)構(gòu)而在載體粒內(nèi)部形成的溝道系統(tǒng)，可借助于排出的氣體防止過剩的微生物。
通過廢水輸入管3和污泥輸入管4，分別把要處理的廢水和必需的活性污泥輸入活化池1。處理過的廢水和游離的活性污泥一起通過排出管5排入澄清池9。
從澄清池9，經(jīng)過管道10，將已澄清的廢水抽去，而沉降下來的污泥則經(jīng)過污泥回流管11，作為回流污泥被輸入活化池1的污泥輸入管4中。多余的污泥，經(jīng)過與污泥回流管11連接的污泥排出管12從系統(tǒng)中排出。
由于經(jīng)過污泥回流管11送回回流污泥，在活化池中，除了固定在載體粒子2上的活性污泥外，還有游離的活性污泥。用這種方法能夠保持干物質(zhì)的濃度特別高，其濃度范圍為6至15g/l。
用進(jìn)氣裝置6給活化污泥中的微生物供氧，可將此進(jìn)氣裝置做成燒結(jié)咀、排出孔或噴咀的形式，通過進(jìn)氣裝置，從接近活化池底的地方吹入空氣或富氧空氣。從圖2得知，進(jìn)氣裝置6只沿著活化池1的右側(cè)壁設(shè)置，因此，借助于上升的氣泡，廢水繞著活化池1的水平軸作循環(huán)運(yùn)動，如圖2中箭頭所示。如圖1所示，可將進(jìn)氣裝置6放在約在活化池設(shè)備的最后三分之一的一段上，可以關(guān)斷，或至少是可以節(jié)流的。
在進(jìn)氣裝置6的上方，活化池1的起始區(qū)-包括活化池全長的30～80%-之后，裝有排放單元7，通過此排放單元，廢水和游離的活性污泥被沿著活化池1的其余長度分散地抽出。例如，排放單元7由逐個套接的有孔管制成，它們安放在液面下，并和處理過的廢水及游離的活性污泥的排出管5連接。排放單元7由于安排在進(jìn)氣裝置上方而受到上升的氣流和液流的沖洗，因而可防止載體粒子2的積聚。
通過沿著活化池1中的水流途程長度，分散地抽出廢水和游離的活性污泥，從一開始就至少盡可能避免大部分載體粒子2被逐漸運(yùn)送到水流途程末端。因此，借助于活化池1中存在的湍流，無疑可以保持載體粒子的均勻分布。
為了促進(jìn)載體粒子的均勻分布，如果必要，至少可以將位于活化池1的最后三分之一長度中的進(jìn)氣裝置，或部分地完全停氣，或只通入比進(jìn)入其余進(jìn)氣裝置中數(shù)量少的氣流。因為在廢水中懸浮著的載體粒子，在以不同的氣量推動的兩個相鄰的循環(huán)水流段，在共同的水平循環(huán)軸上，從低氣量推動的循環(huán)水流段移動到較高氣量推動的循環(huán)水流段，用這種方法能實現(xiàn)載體粒子的回運(yùn)。
為了避免在活化池1上端通過廢水輸入管3進(jìn)入的廢水和同樣在活化池1上端通過污泥輸入管4進(jìn)入的回流污泥，以及由此引起的流向流出口的液流把活化池中存在的載體粒子2運(yùn)送到活化池1的末端，在活化池1的起始區(qū)，接近廢水輸入管3和污泥輸入管4在活化池1上的連接處裝了一塊起穩(wěn)流作用的導(dǎo)板8。
權(quán)利要求
1.一種生物凈化廢水的方法，此法是將廢水在一活化池中，在微生物載體粒子存在下與活性污泥混合，并通入含氧氣體，處理過的廢水和游離的活性污泥從活化池中抽出，同時保留載體粒子。此法的特征在于廢水和污泥在活化池的水流途程的始端引入，而處理過的水和游離的活性污泥，在水流途程的起始區(qū)之后，沿著剩余的水流途程長度分散地從活化池中抽出。
2.按權(quán)利項1所述的方法，其特征在于，抽出處理過的水和游離的活性污泥，是在水流途程的起始區(qū)之后進(jìn)行，該起始區(qū)包括全部水流途程的30～80%。
3.按權(quán)利項1或2所述的方法，其特征在于，沿著規(guī)定的水流途程長度，均勻地抽出處理過的廢水和游離的活性污泥。
4.按權(quán)利項1或2所述的方法，其特征在于，在規(guī)定的水流途程長度上，處理過的廢水和游離的活性污泥的抽出量不斷減少。
5.按權(quán)利項1至4之一所述的方法，其特征在于，在抽出處理過的廢水和游離的活性污泥的范圍內(nèi)，保持上升的和/或下降的廢水量和/或氣流量。
6.采用按權(quán)利項1至5之一所述方法的設(shè)備，有一個活化池，池中有微生物的載體?；罨赜幸桓鶑U水輸入管、一根污泥輸入管、一根處理過的廢水和活性污泥的排放管、含氧氣體的一些進(jìn)氣裝置以及保留載體粒子的裝置，此設(shè)備的特征在于廢水輸入管3和污泥輸入管4在活化池1的水流途程始端與活化池連接，處理過的水和游離的活性污泥的排出管5與裝在活化池1中的排放單元7連接，排放單元7設(shè)在水流途程的起始區(qū)之后，沿著活化池1中剩余的水流途程長度延伸。
7.按權(quán)利項6所述的設(shè)備，其特征在于排放單元7由有孔板和/或網(wǎng)格板制成，孔和/或網(wǎng)目的大小，根據(jù)所希望的處理過的廢水和游離的活性污泥的抽出分布情況而定。
8.按權(quán)利項6或7所述的設(shè)備，其特征在于排放單元7的長度和位置都可變動。
9.按權(quán)利項6至8之一所述的設(shè)備，其特征在于排放單元7安裝在上升的和/或下降的廢水量和/或氣流量的范圍內(nèi)。
10.按權(quán)利項6至9之一所述的設(shè)備，其特征在于在活化池1的水流途程起始范圍內(nèi)裝有一塊導(dǎo)板8。
專利摘要
一種生物凈化廢水的方法，是在一活化池1中，在微生物載體粒子2存在下，將廢水和活性污泥混合，并通過進(jìn)氣裝置6吹入含氧氣體。處理過的廢水和游離的活性污泥通過排出管5從活化池中抽出，保留載體粒子。為保持載體粒子在池1中均勻分布，規(guī)定廢水和淤泥由輸入管3、4在池1的水流途程始端引入，處理過的廢水和游離的活性污泥，在水流途程的起始區(qū)之后借助于排出單元7沿著剩余的水流途程長度分散地從活化池1抽出。
文檔編號C02F3/12GK86100366SQ86100366
公開日1986年8月20日 申請日期1986年2月22日
發(fā)明者翰斯·里曼, 阿爾夫里德·維爾德莫斯 申請人:林德股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan