專利名稱:污水的生物凈化處理方法
本發(fā)明涉及一種含有有機(jī)物以及含氮的雜質(zhì)的污水的生物凈化處理方法，本方法在有在載體上固定的生物量且供空氣和(或)純氧下使反應(yīng)器中的污水曝氣，爾后以澄清裝置使凈化水和污泥分開，再使至少部分污泥返入反應(yīng)器中，本方法用小塊狀和(或)顆粒狀的且能在污水中自由活動(dòng)的數(shù)量的顆粒作為微生物的載體帶入到反應(yīng)器中。
這樣的一種方法已由歐洲專利-B第15298號(hào)公開。該方法系引導(dǎo)污水通過反應(yīng)器，容器的構(gòu)成系具有循環(huán)裝置的充分?jǐn)嚢璧幕罨萜骰蛘邩?gòu)成流態(tài)床反應(yīng)器或懸浮床反應(yīng)器。為了達(dá)到特別高負(fù)荷污水的高的凈化值，在反應(yīng)器中配置一定數(shù)量的合成有機(jī)聚合物載體粒子。此外，至少同時(shí)使來自澄清中的活化污泥返入反應(yīng)器中，除了由載體粒子固定的生物量之外，游離的活化污泥也保持在反應(yīng)器中。載體粒子為微生物的定居提供一個(gè)大的表面，基于載體粒子的大孔隙迫使微生物分散生長。由此得出一個(gè)比常規(guī)活化污泥絮狀體時(shí)大得多的傳質(zhì)量。微生物固定地定居在顆粒的孔隙中，因此可以容易地在反應(yīng)器中保留。對(duì)此，在很高的污水負(fù)荷情況下，也可以達(dá)到極好的五天生物化學(xué)耗氧量(BSB5)的降低。單個(gè)載體粒子的所述大小(直徑為5到10毫米、比重為10到220公斤/米3、敝開的大孔隙為0.1到3毫米)可以導(dǎo)致細(xì)菌穩(wěn)定地定居并能保證氧氣供給和把物質(zhì)送入每一粒子的內(nèi)部。故而，采用公知的方法以確信的方式達(dá)到負(fù)載BSB5的污水的經(jīng)濟(jì)凈化。當(dāng)然，采用公知的方法只能少量降解含氮化合物。
聯(lián)邦德國公開書第3131989號(hào)公開了一種方法，該方法不僅可使BSB5降低，而且可使硝化。至此，使污水依次通過多個(gè)處理區(qū)并在有活化污泥存在曝氣。在這些或者第一處理區(qū)中以公知的方式達(dá)到含碳化合物降解，而且到目前為止，還只能載負(fù)極少的流出的污水一活化污泥混合物。于是在這些或者最后處理區(qū)中在有在載體上固定硝化菌下進(jìn)行硝化。在以后的澄清處理中凈化水與污泥分開且排出。污泥部分地返到第一處理區(qū)(C-降解)，一部分作為剩余污泥。所說的公知方法還能夠使從硝化區(qū)流出的污水-活化污泥混合物的一部分在澄清之前返入第一處理區(qū)(C-降解)，以便進(jìn)行污水的脫硝化物處理。這樣，為了使含氮化合物盡可能地被降解，一方面要使活化污泥從澄清區(qū)中返回，另一方面要使從硝化區(qū)來的污水一活化污泥回到BSB5降低區(qū)，這些均需消耗很多能量。此外，這種已有技術(shù)還達(dá)不到完全脫硝。
另外，一種碳和氮同時(shí)降解的活化方法已由“gwf 124(1983)，Heft 9，410頁至427頁”公開。這篇文章揭示了硝化和脫硝一步法處理的可能性，并且討論了污泥老化、碳呼吸(Kohlenstoffatmung及污泥負(fù)荷對(duì)硝化或脫硝的關(guān)系。該文作者得出以下結(jié)果最佳的硝化在BSB5體積負(fù)載達(dá)到0.5kg/m3·d時(shí)。脫硝應(yīng)該同時(shí)進(jìn)行，這樣容器體積增大大約30%，而氮的完全分離在BSB5體積負(fù)載為0.3kg/m3·d時(shí)達(dá)到。同時(shí)硝化和脫硝的TKN體積負(fù)載[TKN＝凱氏氮(Kjeldahl-Stickstoff)]總計(jì)為BSB5體積負(fù)載的大約1/4，因此為大約0.07kg/m3·d(用于硝化大約0.1kg/m3·d的TKN體積負(fù)載)。該文進(jìn)一步推測，硝化的主要的和限制性的因素是硝化菌的增加率比較低。為了進(jìn)行良好的硝化，必須把污泥老化程度定得相應(yīng)的高。此外，必須以足夠的氧供給整個(gè)容器體積，通常氧濃度至少定為2mg/l。
與以NH4-氮的氧化的硝化相反，脫硝是使用硝酸鹽中的氧作為呼吸，代替使用溶解的氧，亦即通過曝氣帶入的氧。故而脫硝的條件是在于毋須溶解的氧。因此在小部分溶解的氧下，即這種氧最多為硝化所需的含氧量的1/4時(shí)，在硝化活化容器中的脫硝反應(yīng)依然能完成。文章的作者特別認(rèn)為，氧化溝中脫硝反應(yīng)能進(jìn)行，因?yàn)樵诰嚯x通氣口的一定距離中，恰好沒有多少溶解的氧。
該作者指出同時(shí)脫硝的基本原理在于，在與硝化在一起的不可分的容器中可得到無氧區(qū)，在該區(qū)中可進(jìn)行脫硝。這意味著同時(shí)脫硝歸結(jié)于適當(dāng)?shù)耐饪刂?。由此可見，同時(shí)硝化/脫硝的缺點(diǎn)在于容器體積要增大，因?yàn)樵谠擉w積中要脫硝，這樣那里就無溶解的氧，在那里不可能硝化并且脫硝速度也是較慢的。為了使出料物只有小量的含氮值，必須大規(guī)模地調(diào)節(jié)硝化體積/脫硝體積。
本發(fā)明的目的旨在提供一種本文開始所述的方法，本方法可以簡單而經(jīng)濟(jì)的方式不僅獲得恒定的較高的碳降解，而且獲得恒定的較高的氮降解，并且克服了公知方法的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，在BSB5體積負(fù)載為0.4到2.5kg/m3·d以及TKN體積負(fù)載為0.1到0.8kg/m3·d的情況下，在反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行BSB5降解、硝化以及脫硝，流體中O2的濃度調(diào)節(jié)在0.5到4mg/l，載體占反應(yīng)器體積的15%到35%。
故而，本發(fā)明的方法在唯一的活化階段無論含碳化合物的降解或者含氮化合物降解均同時(shí)進(jìn)行，在活化容器中存在游離的且固定在多孔的可流動(dòng)的載體粒子上的活性污泥。氮的除去意味著硝化和脫硝并列進(jìn)行，在活化容器中總是存在著溶解的氧。與公知方法相反，BSB5體積負(fù)載正如TKN體積負(fù)載一樣是高一些。與專業(yè)人員中的普通意見相反，出人意外的方式表明，在這種高體積負(fù)載和O2的濃度下可達(dá)到極好的凈化效率。
在活化容器處理之前，當(dāng)然要使污水先提純成粗凈物，例如可以在格篩或者沉降池中進(jìn)行。
因此，在粗凈物放出之后，使污水在反應(yīng)器中受到這一類的活性污泥處理，使無論含碳化合物或者含氮化合物都被降解。至此，以有利的方式在反應(yīng)器中保持不同的曝氣區(qū)，特別是強(qiáng)的和弱的曝氣區(qū)。供給活化容器的含有氧的氣體種類通?？梢詾榭諝夂?或)工業(yè)氧氣，這樣，可以把含氧的氣體帶向反應(yīng)器的底旁，例如經(jīng)通常的小氣泡狀、中氣泡狀或者大氣泡狀通氣，在弱曝氣區(qū)中，供氧相應(yīng)比強(qiáng)曝氣區(qū)為低。
為此，使在載體粒子上固定的生物量和游離的生物量適當(dāng)?shù)卦谒f的強(qiáng)和弱曝氣區(qū)之間循環(huán)。采用這種優(yōu)先方式在整個(gè)設(shè)備存在著最終溶解氧時(shí)游離的生物量受到抑制，而且使固定的生物量有時(shí)某處部分地造成缺氧。本發(fā)明的大優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)曝氣區(qū)的O2濃度值為1到4mg/l，弱曝氣區(qū)的值為0.5到1mg/l。故而，在強(qiáng)曝氣區(qū)，可優(yōu)先進(jìn)行碳降解和硝化，而在弱曝氣區(qū)也就完成了脫硝過程。所用反應(yīng)器的制造方法可以考慮公知的制造方法本身。對(duì)沿流過的處理容器投入使用有利，其長寬之比至少為3。在這種情況下，優(yōu)先把強(qiáng)曝氣和弱曝氣交替地安置在流向中。
此外，在沿流過的處理容器的情況下，以適當(dāng)?shù)姆绞绞瓜喈?dāng)于容器容積的20到100%的一部分流量從容器的末端返回起始處。用這種方法指導(dǎo)下可以保證污水完全脫硝。
本發(fā)明的方法應(yīng)用由聚氨基甲酸乙酯一軟泡沫、尿素/甲醛樹脂、聚乙烯、聚丙烯、硅聚合物、或其他組成的顆粒作為載體顆粒。由上述兩種或兩種以上物質(zhì)組成的顆粒作為載體顆粒。由上述兩種或兩種以上物質(zhì)組成的混合物或者由具有敝開氣孔且和塑料加工工業(yè)中得到的相似的物質(zhì)組成的顆粒也可以使用。載體的比重的合適范圍為10和200kg/m3之間。
根據(jù)本發(fā)明方法的最佳實(shí)施形式，載體粒子的平均直徑與平均孔徑之比為5∶1到30∶1。本發(fā)明的特別的優(yōu)點(diǎn)是活化容器中也可以使用兩種具有不同顆粒直徑和孔徑的不同種類的載體顆粒子。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實(shí)施形式使用具有平均的粒子直徑與平均孔徑之比為5∶1到15∶1的載體粒子和具有平均的粒子直徑與平均孔徑之比為20∶1到30∶1的載體粒子時(shí)，結(jié)果表明非常有利。正如已獲得的研宄結(jié)果那樣，具有較小之比，即5∶1到15∶1，特別是10∶1到15∶1的粒子適合于硝化。作為例子引用，具有邊長為5到15毫米的立方體形載體顆粒子特別適合于硝化。而且有邊長大約為20到40毫米，即直徑之比為20∶1到30∶1的立方體卻對(duì)脫硝特別好。在有些較大的載體粒子的情況下，可以在其內(nèi)部造成附加的缺氧區(qū)，以致于脫硝過程可在內(nèi)部完成，而在載體顆粒的外面則進(jìn)行硝化和BSB5降解。由此還可看出，如果僅僅使用一種載體粒子，也就能進(jìn)行這種生物過程。
本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它是一種簡單的單污泥法，與公知的方法相比容器體積可做得小些，由此可節(jié)約投資費(fèi)用，在循環(huán)流動(dòng)下能夠節(jié)約能量以及可以達(dá)到較高氮的去除率?？梢杂每諝夂?或)較純的氧使活化容器或者容器部分工作。如果體積負(fù)載、O2的濃度以及載體粒子按照本發(fā)明的參數(shù)，則可對(duì)已經(jīng)開工的現(xiàn)有設(shè)備重裝。
以下，將結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)地?cái)⑹觥?br>由全攪拌的活化容器構(gòu)成的反應(yīng)器用1表示。如圖中影線所示，顆粒9作為微生物載體，其直徑大約為25毫米，比重為50kg/m3以及敝開孔隙的直徑為1毫米，許多由聚氨基甲酸乙酯一軟泡沫組成顆粒可配置在活化容器1中自由流動(dòng)，其體積相應(yīng)為活化容器1的體積的25%。
待處理的污水經(jīng)進(jìn)入管2引入到活化容器1中，而經(jīng)處理的污水通過配置在活化容器1的上方的排出管3排出，其中經(jīng)分離裝置4把單個(gè)顆粒留下，該分離裝置4可以是諸如簡單的濾網(wǎng)。活化容器1的排出管3與由沉降容器構(gòu)成的澄清裝置5連接，澄清裝置5設(shè)有經(jīng)凈化的污水的排放管6，污泥從污泥返回管7用泵，把污泥返入活化容器1中，以及設(shè)有剩余污泥的污泥排放管8排放剩余的污泥。
在本實(shí)施例中，活化容器1又可分成四個(gè)不同的區(qū)a、b、c、d。每個(gè)區(qū)彼此不用分離隔板或者其他東西分隔且各自設(shè)有一空氣通入裝置10a、10b、10c、10d。在這些區(qū)中，通過相應(yīng)的引入空氣保持以下的O2的濃度a區(qū)0.5到1mg/lb區(qū)1到4mg/lc區(qū)0.5到1mg/ld區(qū)1到4mg/l由通入空氣的裝置產(chǎn)生的氣泡形成足夠的氣動(dòng)升力，為了使載有生物量的、比重一般僅僅略高于水的比重的顆粒9保持在懸浮狀態(tài)和以足夠的程度在各自相鄰的區(qū)內(nèi)循環(huán)。
此外，設(shè)有泵的管道11連接在容器的d區(qū)旁，污水一活性污泥一載體粒子的混合物經(jīng)該管返入a區(qū)。在污水的輸入量為Q時(shí)，則污水一活性污泥一載體粒子的混合物的返回量為QR＝1×Q。由澄清器返回的活性污泥量為QRS＝1×Q。
以下列出與按“gwf”的文章的活化裝置B和按歐洲專利-B第75298號(hào)的活化裝置C的通?；罨b置B相比的按本發(fā)明的方法工作的活化裝置A的配置例的計(jì)算數(shù)據(jù)。
A B C污水輸入量 Q m3/d 10 000 10 000 10 000BSB5輸入量 SOmg/l 220 220 220過濾物質(zhì)輸入量 TSOmg/l 110 110 110TKN輸入量 TKNOmg/l 55 55 55活化容器中污泥濃度 TSBkg/m37，0 3，0 7，0活化容器中溫度 T ℃ 15 15 15硝化容器體積 VNm3- 3 490 -推薦脫硝容器體積 ;VDm3- 2 000 -總體積 (VN+VD) m32 200 5 490 550體積負(fù)載量 BRkg/m3d 1，0 0，4 4，0TKN體積負(fù)載量 BR-TKN kg/m3d 0，25 0，1 1，0TKN排出量 TKNemg/l 5 5 44NO3-N排出量 NOSNemg/l 6 6 0返回量 RS+R % 200 600 100
權(quán)利要求
1.一種含有有機(jī)物以及含氮雜質(zhì)的污水的生物凈化方法，本方法在有在載體上固定的生物量且供空氣和(或)純氧下使反應(yīng)器中的污水曝氣，爾后以澄清裝置使凈化水和污泥分開，再使污泥至少部分地返入反應(yīng)器中，本方法用小塊狀和(或)顆粒狀的且能在污水中自由活動(dòng)的數(shù)量的顆粒作為微生物的載體帶入到反應(yīng)器中，其特征在于在BSB5體積負(fù)載為0.4到2.5kg/m3·d和TKN體積負(fù)載為0.1到0.8kg/m3·d下，同時(shí)在反應(yīng)器中進(jìn)行BSB5值的降低、硝化以及脫硝，其中流體中的O2的濃度為0.5到4mg/l，載體占反應(yīng)器體積的15%到35%。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于反應(yīng)器中保持著強(qiáng)的和弱的曝氣區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于使游離的和固定的生物量在強(qiáng)的和弱的曝氣區(qū)之間循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2或3所述的方法，其特征在于強(qiáng)的曝氣區(qū)中的O2的濃度定為1到4mg/l，弱的曝氣區(qū)中的O的濃度定為0.5到1mg/l
5.根據(jù)權(quán)利要求
2到4中之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于沿流向把強(qiáng)的和弱的曝氣區(qū)交替地安置在沿著流過的活化容器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1到5中之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使相當(dāng)于容器容積的20%到100%的一部分流量從容器的末端返回到流過的開始處理的容器中。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1到6中之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于載體粒子的平均直徑與平均的孔隙直徑之比定為5∶1到30∶1。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1到7中之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使用兩種具有不同粒子直徑和孔隙直徑的不同載體粒子。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的方法，其特征在于使用具有平均粒子直徑與平均孔隙直徑之比為5∶1到15∶1的載體粒子和具有平均粒子直徑與平均孔隙直徑為20∶1到30∶1的載體粒子。
專利摘要
本發(fā)明敘述了一種含有有機(jī)物及含氮雜質(zhì)的污水的生物凈化方法。在有在載體上固定的生物量且有空氣和(或)純氧存在下使反應(yīng)器中的污水曝氣，爾后以澄清裝置使凈化水和污泥分開。污泥至少部分地返入反應(yīng)器中。反應(yīng)器中放入用小塊狀和(或)粒狀且以在污水中可自由流動(dòng)的數(shù)量的顆粒作微生物的載體。為了使無論碳或者氮達(dá)到高的降解，建議在本文規(guī)定的BSB
文檔編號(hào)C02F3/12GK87100172SQ87100172
公開日1987年8月12日 申請日期1987年1月12日
發(fā)明者雷曼·漢斯, 富克斯·烏韋 申請人:琳德股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan