專利名稱：厭氧兼缺氧好氧裝置中采用小氣泡無污泥法的能量優(yōu)化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本類型的處理裝置是歐洲小型缺氧好氧裝置起泡系統(tǒng)與逆流的組合，但是污泥消 化中增加了并入了 UASB (升流式厭氧污泥床)型系統(tǒng)的消化系統(tǒng)的特征，這意味著系統(tǒng)中 沒有污泥產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本類型的處理裝置是歐洲小型缺氧好氧裝置起泡系統(tǒng)與逆流的組合，但是污泥消 化中增加了并入了 UASB (升流式厭氧污泥床)型系統(tǒng)的消化系統(tǒng)的特征，這意味著系統(tǒng)中 沒有污泥產(chǎn)生。采用逆流型曝氣機(jī)，將氧氣最大限度地輸入曝氣系統(tǒng)中，這樣用于轉(zhuǎn)移的能耗將 會最??；另外，由于不采用好氧法進(jìn)行污泥消化，而采用厭氧法替代，然后就發(fā)現(xiàn)了應(yīng)用于 各種類型污泥的厭氧法，如用于處理活性污泥系統(tǒng)中污泥的UASB法，而使用UASB型厭氧系 統(tǒng)作為消化系統(tǒng)。這樣形成了一個消耗氧氣極少的系統(tǒng)，系統(tǒng)一方面處理好傳質(zhì)，使氧氣能以一種 有效方式的移入水中，同時在采用厭氧消化的原位使用時，應(yīng)用UASB系統(tǒng)的方法進(jìn)行消 化，使同等高效的去除極高負(fù)荷成為可能；比如，在用于去除好氧系統(tǒng)中污泥負(fù)荷的常規(guī)系 統(tǒng)中，其效率一般接近40到60%，而在UASB系統(tǒng)中可以更高，在去除固體和污泥的化學(xué)需氧 量(DQO)方面可達(dá)到70%或更高。本發(fā)明包括了基于活性污泥裝置的處理系統(tǒng)，污泥包括好氧型、缺氧型、厭氧型， 該系統(tǒng)具有低能耗，并無污泥產(chǎn)生，因?yàn)閁ASB能夠高效的去除污泥中的有機(jī)物質(zhì)。該處理裝置能耗較低，污泥產(chǎn)生量較少，不同于其他的產(chǎn)生污泥的系統(tǒng)，如下述 專利申請或?qū)＠袛⑹龅腃N1313250、W02007136296、JP2007130533 以及 US2006000770。 其他專利或?qū)＠暾堉胁捎玫姆椒ㄒ灿胁划a(chǎn)生污泥，或同樣產(chǎn)量較少的，如MX173685A、 MX172965A ；不過，這些示例中并未如本申請中使用懸浮介質(zhì)；在JP2005144291中使用了 膜，同樣有可能形成堵塞，并且其能耗要大得多；同時上述提到的示例均未使用間歇式曝氣 系統(tǒng)，除了 JP2003245684，不過該示例中有污泥產(chǎn)生，并且它采用了本發(fā)明中未使用的膜系 統(tǒng)。本發(fā)明提出的系統(tǒng)還能去除硫、氮、磷以及生化需氧量(DB0)。


圖1為本發(fā)明處理裝置系統(tǒng)(2)中的有氧反應(yīng)器的垂直側(cè)面剖視圖2為帶有水泵進(jìn)水池以及好氧、缺氧、可選的厭氧反應(yīng)器的處理系統(tǒng)的俯視圖； 圖3所示的為水泵進(jìn)水池系統(tǒng)，圖中顯示了泵、船梯(27)以及比常規(guī)系統(tǒng)中短一 些的沉沙室；
圖4為帶有兩個泵(25)的水泵進(jìn)水池系統(tǒng)的平面圖； 圖5為水泵進(jìn)水池的截面圖；圖6為溢流堰的主視圖； 圖7為溢流堰連接至水泵進(jìn)水池的細(xì)節(jié)圖8為進(jìn)水池的另一斷面圖，圖中顯示了兩個小室內(nèi)的蘇特羅式(Sutro)溢流堰。說明書及附圖中使用的縮略詞如下 NTN-地面標(biāo)高
NC-頂點(diǎn)標(biāo)高 NPT-竣工面標(biāo)高
NP-標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)高(NIVEL DE PLANT ILLA) Nhmax-最高液位 Nhmin-最低液位 N-液位
DBO-生化需氧量 DQO-化學(xué)需氧量。
具體實(shí)施例方式本處理裝置由水泵進(jìn)水池(圖3 )和同軸的3個池，分別為曝氣池(2 )、二沉池(20 ) 以及最終池厭氧消化池(21)組成。這意味著根據(jù)下述步驟的總體設(shè)計(jì)能制造一個處理系統(tǒng)，使得處理后的廢水滿足 現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，即BOD (生化需氧量)含量低于20mg每升、總氮含量低于5mg每升、根據(jù)所使用 的消毒劑類型所含的糞大腸菌群少于100單位，甚至所得的BOD和糞大腸菌群值以及氮含 量低于上述提到的值。處理裝置包括下面的這些單元
a)水泵進(jìn)水池(18)
b)第一曝氣池(2)
c)二沉池(20)
d)第三消化池(21)
e)消毒室或盤管形式的消毒系統(tǒng)(15)。水泵進(jìn)水池
如圖3所示，水泵進(jìn)水池由下述單元構(gòu)成，這些單元的結(jié)構(gòu)有利于某些揮發(fā)性懸浮固 體的注入，但石塊，沙子并不能進(jìn)入，它們將滯留在沙沉室(23)中，沙沉室(23)很短或比常 規(guī)腔室短，允許直徑小于0. 2cm、比重至少大于1的沙石進(jìn)入，這使得曝氣過程中，以及厭氧 過程中形成絮狀沉淀所需的核得以形成。若沙沉系統(tǒng)太過有效，以至于過濾了所有的沙石，在需氧或厭氧系統(tǒng)中阻止了核 的形成，則需要在需氧系統(tǒng)中加入介質(zhì)，以形成絮狀沉淀的核。進(jìn)水池包括下述單元
a)處理場(29)
b)沙沉室(22)
c)水泵進(jìn)水池(18)
d)蘇特羅式計(jì)量器或蘇特羅式溢流堰(24)
e)粗物料格柵(22)f)水泵進(jìn)水池保護(hù)格柵(28)。這些單元并不符合傳統(tǒng)的計(jì)算方法，而是設(shè)計(jì)通過沙沉室系統(tǒng)內(nèi)去除大量有研磨 作用的沙石防止泵的老化，同時避免漂浮物的進(jìn)入；即使如此，頭發(fā)以及某些其它物質(zhì)仍能 通過并可能導(dǎo)致泵停止。因此需要每六個月進(jìn)行一次清理，這僅在垃圾堵塞來自排水溝時 發(fā)生；如果用戶習(xí)慣于不向排水系統(tǒng)中丟垃圾，則不用清理。本系統(tǒng)中需要每星期進(jìn)行一次清理，若垃圾很多則每3天一次。正常情況下，本系 統(tǒng)每兩個星期清理一次。第一曝氣池
操作可分為兩種情況；第一種為有機(jī)負(fù)荷低時的操作，此時BOD在70到300mg每升之 間，廢水直接進(jìn)入曝氣池或第一曝氣池(2);但當(dāng)廢水的BOD超過300mg每升接近IOOOmg每 升時，粗工藝或降低有機(jī)物質(zhì)含量的單元將為UASB，獲得可達(dá)70%的有機(jī)物去除率。在第一個水池中，溶解氧通過風(fēng)機(jī)(9 )和擴(kuò)散器(1)傳輸進(jìn)入生活廢水中，獲得高 于飽和點(diǎn)的濃度，根據(jù)水的海拔及溫度，這將在12分鐘左右內(nèi)達(dá)到；之后，通過控制整個系 統(tǒng)的PLC及其軟件的方式，系統(tǒng)將信號傳遞至風(fēng)機(jī)使其停止工作，同時啟動攪拌機(jī)(8)，使 有氧反應(yīng)器內(nèi)形成絮狀沉淀，水中的氧消耗之后，水中氨態(tài)氮通過氧化形成的硝酸鹽被消 耗掉；不過，細(xì)菌系統(tǒng)在缺乏硝酸鹽、亞硝酸鹽和氧時仍可存活，甚至可以更好地生存，建立 了兼性系統(tǒng)，在兼性系統(tǒng)中微生物繼續(xù)生活，即便在沒有硝酸鹽、亞硝酸鹽，甚至是氧溶解 于水中；這表明微氧或兼性階段，廢水中有機(jī)物的分解或BOD的下降在繼續(xù)；不過，80分鐘 后缺氧程度會更高，當(dāng)廢水保持該狀態(tài)5天或更長時間后，將導(dǎo)致細(xì)胞因組織壞死而死亡， 這可通過其中戊二胺和丁二胺的存在表明。不過，如果池塘很大，風(fēng)機(jī)(9)和攪拌機(jī)(8)可同時工作，只要保證G梯度或能耗 小于60每秒即可；如果所述的梯度較大，風(fēng)機(jī)則不能與攪拌機(jī)一起工作，因?yàn)檫@可能會損 壞攪拌機(jī)螺桿的葉片，此時最好停止擴(kuò)散器的攪拌，運(yùn)行攪拌機(jī)；這樣能使絮狀沉淀形成， 并防止生物質(zhì)沉降；如果發(fā)生沉降，則會形成兩層，第一層為需氧層，對于基質(zhì)(在此為有機(jī) 物)、硝酸鹽、亞硝酸鹽而言，第二層為厭氧層，因?yàn)檫@一層不與氧接觸；這意味著若污泥死 亡，這些微生物會變成有機(jī)物，這樣有機(jī)物去除的效率失去，因?yàn)橛捎诓荒芟嗷慕佑|。攪拌機(jī)(8)的速度應(yīng)該允許從約0. 7米每秒到2米每秒，最后一個的梯度應(yīng)小于 60秒。該設(shè)備與水泵進(jìn)水池(18)有所不同，比如離心式、螺桿的、螺旋水斗型的、分葉 膜片式。篩網(wǎng)(22)可為手動的或自動的。流量控制裝置可為蘇特羅式溢流堰(圖8)、旋 轉(zhuǎn)型部件、超聲測量和控制系統(tǒng)、紫外燈、機(jī)械的、PalmerBoulus或Cipoleti型溢流堰。閥 門可為球閥、閘閥、電動閥、銅截留閥、單向閥?？刂葡到y(tǒng)可為PLC裝置或電氣控制卡，或 電氣計(jì)時系統(tǒng)。至于曝氣機(jī)，其對角曝氣系統(tǒng)可為無堵塞小氣泡平板型擴(kuò)散器(1)裝置、 管式無堵塞小氣泡鼓泡式、陶瓷平板以及小氣泡鼓泡式，采用塑料覆蓋平板防止堵塞，空氣 的擴(kuò)散采用文丘里型裝置進(jìn)行，采用機(jī)械曝氣型系統(tǒng)而不是鼓風(fēng)機(jī)，將其用該類型機(jī)械曝 氣機(jī)替代。風(fēng)機(jī)(9)可為螺桿型或離心型，隨空氣流量的變化有或沒有頻率變化。攪拌機(jī) (8)可為高速型、槳片小于1米、速度為1000到3000rpm，或低速型，攪拌機(jī)的 每個寬槳片 長度超過2米，速度范圍從IOrpm到50rpm。最后，沉降池可為具有平行薄板、組件或工業(yè) 型包含管板的、或波紋板、或者也可采用沒有薄板的沉降槽。
與能量和有機(jī)物去除比率相關(guān)的效率提高的解釋
該系統(tǒng)程序成功的使傳質(zhì)更有效率，并且根據(jù)本方法所有需要做的即按編制好的循環(huán) 進(jìn)行。如上所述，該池的曝氣通過循環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)，每個循環(huán)有兩個狀態(tài)，即 ——有氧狀態(tài)
——缺氧狀態(tài)以及 ——兼性狀態(tài)。在第一個狀態(tài)中，能實(shí)現(xiàn)硝酸鹽的形成，以及通過氧氣的過量以及堿的消耗形成 亞硝酸鹽，同時通過亞硝酸鹽的形成改變pH。并且明顯的，通過該狀態(tài)的操作得到一定的去除率；幾乎所有的廢水處理裝置都 在穩(wěn)定的微生物生長狀態(tài)中進(jìn)行操作，這意味著反應(yīng)器內(nèi)存在的污泥量非常接近于900mL 每升水；不過，本類型裝置可以方便的在對數(shù)生長期下操作，其與常規(guī)生長方法相比具有多 種優(yōu)勢
1. 反應(yīng)器內(nèi)活性污泥量更少。2. UASB消化反應(yīng)器去除的污泥量更大。3. 更少的能耗。有氧反應(yīng)器內(nèi)污泥量更少
正常地，常規(guī)處理系統(tǒng)的操作包括將有機(jī)物作為限定基材，在反應(yīng)器內(nèi)高濃度污泥中 進(jìn)行操作，所述的污泥計(jì)量范圍在900mL/升左右；這表明微生物需要利用一部分的有機(jī) 物產(chǎn)生能量，用另一部分有機(jī)物形成活性生物質(zhì)，并且細(xì)胞復(fù)制時間很長，一般多于一個小 時，這意味著減少了污泥的形成，反過來細(xì)胞的停留時間為8到12天左右；不過這種情況 下，有氧反應(yīng)器內(nèi)的細(xì)胞量最好少一些，并且改變組織，成為缺氧中毒細(xì)菌和兼性細(xì)菌的混 合物，好氧細(xì)菌耐受氧缺乏，從而使細(xì)胞停留時間接近上面所述的，不過該情況也表明反應(yīng) 器內(nèi)細(xì)菌含量更低，這表示反應(yīng)器內(nèi)細(xì)胞含量至少為300mL每升左右，也可達(dá)到850mL，而 一般情況下認(rèn)為處理系統(tǒng)內(nèi)細(xì)胞含量為900mL每升左右。UASB消化反應(yīng)器去除的污泥量更大
在對數(shù)生長期進(jìn)行操作是為了使得細(xì)胞的能耗高于正常情況，以自我復(fù)制，從而制造 出更多的細(xì)胞；這意味著去除這些細(xì)胞需要更高的能耗，不過這也意味著在沒有能耗干預(yù) 的情況下，UASB反應(yīng)器內(nèi)的細(xì)胞是通過更高的有機(jī)物去除率獲得的，在沒有能耗干預(yù)的情 況下，有機(jī)物的去除率可達(dá)70%。由于在近對數(shù)狀態(tài)下操作能耗更低
每個細(xì)胞以兩種可能的方式利用來自有機(jī)物的能量 ——維持細(xì)胞本身?！獜?fù)制細(xì)胞。能量優(yōu)先用于細(xì)胞的維持；僅僅在能量過剩時細(xì)胞才會復(fù)制，利用能量形成另一 個新細(xì)胞；不過，這些細(xì)胞不是進(jìn)行內(nèi)源代謝，額外形成的細(xì)胞被帶入?yún)捬跸?，?dǎo)致能 耗更少，因?yàn)橛糜谛纬尚录?xì)胞的能量轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的更高效率。一般平均能耗可達(dá)總能耗的 12%，不過可以進(jìn)行優(yōu)化以減少消耗。堿的消耗堿被消耗用于形成硝酸鹽，堿的總消 耗可達(dá)7. 14mgCaC03/mg氧化的INNH4，這意味著 需要向水中添加碳酸氫鈉來輔助硝化作用和脫氮的進(jìn)行；該操作中進(jìn)行相應(yīng)的分析非常重 要，需額外考慮到配料單元，配料單元在圖中未顯示；但如果堿度很小(小于50ppm)，則應(yīng) 該預(yù)先將其加入水中。配料區(qū)可在進(jìn)水池入口處。由于通過間歇操作執(zhí)行空氣擴(kuò)散提高了傳質(zhì)速率，從而降低了能耗，也可以采用 小氣泡擴(kuò)散器，同時將該裝置在需氧區(qū)密集放置。原則上，存在下述發(fā)生的物理現(xiàn)象氧氣至水中的傳質(zhì)速率直接與飽和度和水中 傳質(zhì)開始時的初始濃度間的差異成比例，即為
1. 若水中差異越大，則傳質(zhì)速率越高
R=Kla (Sosat-So)
R=水中氧氣的傳質(zhì)速率。Kla=氣泡區(qū)的傳質(zhì)速率常數(shù)。Sosat=反應(yīng)器中水的飽和濃度。So=反應(yīng)器中氧氣的濃度。2. 為了達(dá)到最高的傳質(zhì)速率，初始濃度So必須盡可能接近于0，但是這會影響 到細(xì)菌系統(tǒng)，因?yàn)闀a(chǎn)生一系列的微好氧菌或近似的兼性細(xì)菌。不過該系統(tǒng)按如下進(jìn)行操作開始，水中的硝酸鹽會被用完，然后細(xì)菌進(jìn)入兼性狀 態(tài)。這表明系統(tǒng)中的好氧細(xì)菌存在兼性狀態(tài)，此時反應(yīng)器中的氧氣將為0，但即使這樣 有機(jī)物的分解也在繼續(xù)。為操作方便系統(tǒng)內(nèi)的安全因子為1.5。3. 這也表明在氧氣用完的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)內(nèi)氧氣存在大量變化并且細(xì)菌系統(tǒng)也 與常規(guī)活性污泥系統(tǒng)中的好氧過程有所不同。4. 可嘗試采用各種方法找到最小曝氣點(diǎn)，并且在最終值或缺氧及兼性狀態(tài)下， 使用氧化還原傳感器、溶解氧計(jì)量器以及銨離子和硝酸鹽計(jì)量器；不過，最好的方法要保證 系統(tǒng)內(nèi)沒有微生物死亡；使水中的熱含量最大，這樣可通過將耗氧量提高到最大，促進(jìn)細(xì)菌 生長，從而具有最大量的有機(jī)物去除量。不過，觀察表明發(fā)現(xiàn)即使在零硝酸鹽及零溶解氧的 條件下依然存在有機(jī)物的去除，表明兼性狀態(tài)也是不嚴(yán)格的，并且使用傳感器測量水中溶 解氧及潛在的氧化還原是落后的。考慮到熱，水溫在攝氏30度左右，在攪拌下，小氣泡曝氣時間9到12分鐘然后停 止曝氣70分鐘。這些水池操作的標(biāo)準(zhǔn)值為停機(jī)30分鐘，小氣泡曝氣30分鐘，其中幾乎20分鐘里 氧氣和硝酸鹽量等于零，這表示系統(tǒng)內(nèi)為兼性狀態(tài)。5. 由于兩個原因停機(jī)時間是有利的。第一與能耗的降低有關(guān)，因?yàn)樵擃愋偷南?統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌持續(xù)發(fā)揮作用但不消耗能量，繼續(xù)去除有機(jī)物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫化氫和磷酸 鹽；另一個原因?yàn)橥C(jī)時間獲得的培養(yǎng)物是可在不用曝氣，不產(chǎn)生惡臭的條件下持續(xù)5天 的細(xì)菌培養(yǎng)物；另外，常規(guī)系統(tǒng)中細(xì)菌的培養(yǎng)會產(chǎn)生惡臭，因?yàn)榧?xì)菌死亡會生產(chǎn)二胺類生物 堿，如戊二胺和丁二胺。每個停機(jī)時間都應(yīng)包括一小漿葉高速型或大漿葉低速型的攪拌系統(tǒng)；第一種情況 下，其速度可達(dá)1750rpm，不過兩種情形中的能量輸入都可為1瓦特每立方米處理水；對于小系統(tǒng)來說(小于45升每秒)，最好采用高速系統(tǒng)，這樣成本較低，而對于大的系統(tǒng)來說(大 于45升每秒)，漿葉速度為18到22rpm的低速系統(tǒng)更好些。任何情況下，梯度的確認(rèn)都很重要。兩種情形中，梯度，表達(dá)為S、都不應(yīng)該超過 60s-1 ；如果不是，那么建議修正上述梯度使其降低，并使其值小于eosA在第一個水池中，氨態(tài)氮首先轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，這可以通過下述方程式 中的化學(xué)計(jì)量比得出。亞硝酸鹽的生成
過程中會發(fā)生下述反應(yīng) 2NH3+7/202=3H20+2N(V 硝酸鹽的生成 2NH3+302=3H20+N(V
第一曝氣池(2)為一兩用曝氣系統(tǒng)，因?yàn)橛泻醚跸到y(tǒng)和缺氧系統(tǒng)。其中，硝化作用進(jìn)行 時，氨轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝酸鹽；當(dāng)與硫化氫反應(yīng)時，硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硫元素、水以及氮?dú)?。N03+3H2S=N2+3S+3H20
這使得曝氣系統(tǒng)中的臭味顯著減輕，抑制了由硫化氫產(chǎn)生的惡臭。硫化氫的去除過程除了能大量去除水中的硫，同時保證沒有硫化氫造成的惡臭的 存在，因?yàn)樘幚硌b置中產(chǎn)生惡臭的主要成分為硫化氫，由于硝酸鹽作用去除了硫化氫，裝置 中只有少量或沒有惡臭；另一個惡臭可能產(chǎn)生的來源為生物質(zhì)的死亡，由于曝氣有一個較 長的停止時間，這會導(dǎo)致某些處于潛伏期的并非嚴(yán)格的兼性微生物死亡，從而產(chǎn)生不同于 戊二胺和丁二胺的惡臭。不過進(jìn)一步，某些獲得的能量并未被考慮進(jìn)來氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝酸鹽 的過程中，其產(chǎn)生的能量并為預(yù)先回收，這樣可回收并再利用該能量以去除系統(tǒng)中的惡臭； 這是裝置內(nèi)沒有惡臭的一個原因，或者說比好氧系統(tǒng)安全的一個原因；另外，曝氣系統(tǒng)停機(jī) 時，該培養(yǎng)為兼性態(tài)的培養(yǎng)，該過程幾乎不消耗氧氣和BOD以及廢水中的有機(jī)物，因此它在 系統(tǒng)中并不消耗能量。也就是說，除了有機(jī)物被去除外，系統(tǒng)中的氮和硫去除了。換句話說，可以保證處理系統(tǒng)在低能耗下得到最佳的水質(zhì)。該系統(tǒng)能在沒有額外能耗的條件下，去除廢水污染的四種最主要成分，不僅能去 除有機(jī)物，同時還包括氮、磷和硫。通過采用板式攪拌槳，水池中同時存在一絮凝系統(tǒng)，系統(tǒng)中絮狀沉淀的產(chǎn)生能在 下游的水池中產(chǎn)生更好的沉降；通過降低梯度，下降至其值至少接近60秒，這反映了絮狀 沉淀的形成，以及更好去除率的的存在及形成兼性循環(huán)的形成，這里有機(jī)物的去除不會受 到能量的干預(yù)。除了上述給出的原因，仍有其它的使得傳質(zhì)能耗降低的原因，它們可以為 缺氧狀態(tài)后兼性狀態(tài)的存在
上述的在有機(jī)物繼續(xù)去除的過程中沒有氧氣或硝酸鹽或亞硝酸鹽存在時，缺氧狀態(tài)和 兼性狀態(tài)處于停機(jī)狀態(tài)下的原因是什么？
含氧或有氧區(qū)內(nèi)的含氧或有氧反應(yīng)器中有密集分布的擴(kuò)散器
曝氣系統(tǒng)中也存在含氧或好氧系統(tǒng)(16);這是曝氣池的一部分中額外存在的擴(kuò)散器的密集分布區(qū)。該有氧反應(yīng)器能增強(qiáng)水池中氧氣至水中的傳質(zhì)水平。氣泡以斜面形式排出
氣泡與水更充分的接觸能使水中氧氣的傳質(zhì)更強(qiáng)；使用對角式攪拌機(jī)則會使氣泡能與 水更充分的接觸，這樣由于氣泡與液體更充分的接觸而能提高氧氣到水中的傳質(zhì)效率，從 而加強(qiáng)傳質(zhì)。曝氣池的最優(yōu)程序設(shè)計(jì) 根據(jù)其結(jié)果以優(yōu)化或降低曝氣時間，建議對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化；該優(yōu)化可通過在較熱的月 份中對處理裝置進(jìn)行該操作實(shí)現(xiàn)，確保水中細(xì)菌的耗氧量最大，逐步減少曝氣時間并增加 停機(jī)時間，類似于漸進(jìn)過程。在最佳的曝氣時期中，曝氣系統(tǒng)有最小的曝氣時間，以達(dá)到降低能耗的目的，其結(jié) 果列于下表1中。表1-循環(huán)過程中的最小和最大狀態(tài)參數(shù)__
權(quán)利要求
1.一種低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，包括廢水預(yù)處理裝置，裝置包括吸入廢水的 泵(24)，該泵采用細(xì)和粗格柵(22)封閉以將礫石阻隔在室(19)外；所述預(yù)處理裝置具有流 量計(jì)和控制裝置，滯留和控制閥門，泵(25)采用電氣控制，將信號傳輸至PLC裝置中來控制 液體的泵入、水平以及流速；液體被泵入處理裝置，或作為污泥消化器的UASB裝置中；需氧 處理裝置，由空氣擴(kuò)散單元或小氣泡擴(kuò)散器(1)組成，采用間歇和對角式操作的風(fēng)機(jī)(9)將 空氣吹入擴(kuò)散器中，有氧區(qū)密集分布著擴(kuò)散器，該所述區(qū)域?yàn)?，可選的，可以比其它區(qū)域更 深；攪拌機(jī)(8 )，攪拌機(jī)和風(fēng)機(jī)均PLC實(shí)時控制，攪拌機(jī)在擴(kuò)散器停止后進(jìn)行操作，曝氣池內(nèi) 采用外加能量防止污泥的沉降；然后廢水進(jìn)水沉降池(3)，通過采用池內(nèi)貯存污泥的沉淀裝置實(shí)現(xiàn)液體和污泥的分離； 為使污泥的吸入更均勻，沉降室的低端部分有一利用泵(14)吸入污泥的環(huán)(30)，所述泵具 有防止超壓的特性；泵運(yùn)用電動閥(10)，通過管道將污泥輸送至處理設(shè)備中；泵運(yùn)用另一 電動閥(10)將過量的污泥輸送到厭氧污泥消化裝置；所述的UASB (21)(升流式厭氧污泥 床)型消化裝置采用厭氧細(xì)菌消化污泥，消化過程不消耗能量，形成一層絮狀或粒狀污泥； 該UASB裝置由迫使污泥進(jìn)入的進(jìn)水管(6)組成，并采用管道(5)從底部上升至頂部；更高的 部分有一沼氣累積室，該氣體可在上升過程中被燒掉以避免污染大氣；燃燒系統(tǒng)由PLC控 制，并且該部分也有用于液體和厭氧污泥分離的沉降單元；無污泥液體由沉降器(3)分離，所述沉降器的上部有通道和帶有浮渣濾網(wǎng)的鋸齒形溢 流堰，這樣該液體中既沒有浮渣也沒有污泥，然后液體被傳送至提供消毒劑停留一段時間 的蛇形消毒管或消毒室(15);消毒劑由配料泵供給，并由PLC控制；可選擇性的采用傳感器 來控制消毒劑的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)水池泵包括 離心泵、螺桿泵、螺旋水斗型泵、分葉膜片泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，其特征在于篩網(wǎng)為手動的 或自動的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，其特征在于流量控制和 測量裝置包括蘇特羅式溢流堰、旋轉(zhuǎn)型部件、超聲測量和控制系統(tǒng)、紫外光燈、機(jī)械的、 PalmerBoulus Cipoleti Mit、Hl。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，其特征在于閥門包括球閥、 閘閥、電動閥、銅截留閥、單向閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)包括 PLC裝置或電氣控制卡和電氣計(jì)時系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，其特征在于對角曝氣系統(tǒng) 包括無堵塞小氣泡平板型擴(kuò)散器裝置、管式無堵塞小氣泡鼓泡式、陶瓷平板以及小氣泡 鼓泡式，采用塑料覆蓋平板防止堵塞，空氣擴(kuò)散采用文丘里型裝置進(jìn)行；采用機(jī)械曝氣型系 統(tǒng)而不是鼓風(fēng)機(jī)時，將其用該類型機(jī)械曝氣機(jī)替代。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，其特征在于風(fēng)機(jī)包括螺桿 型或離心型，隨空氣流量的變化有或沒有頻率變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，其特征在于攪拌機(jī)可為高 速型、槳片小于1米、速度為1000到3000rpm，或低速型，攪拌機(jī)的每個寬槳片長度超過2米，速度范圍從IOrpm到50rpm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，其特征在于沉降池可為 具有平行薄板、組件或工業(yè)型包含管板的、或波紋板、或者沒有薄板的沉降槽。
11.一種低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)的處理方法，包括以下階段a)預(yù)處理以去除0.2cm的沙子，但可使更小的沙子通過，去除所有不可生物降解的 顆粒，并且水泵進(jìn)水池中的理想停留時間為小于或等于20分鐘；b)廢水被泵入廢水處理裝置中，所述的處理是可變的，取決于若5天內(nèi)測得的BOD濃度在300至1000之間，處理為三個狀態(tài)有氧、缺氧和兼性的； 有氧狀態(tài)的水的停留時間為4小時到3天，缺氧狀態(tài)，由特定廢水中的氮元素引起，其計(jì)算 基礎(chǔ)是考慮到安全因子理論時間的1. 5到2. 5倍，所述時間可為3小時至大于3天；若5天內(nèi)測得的BOD濃度高于300但小于10000，系統(tǒng)包括第四個狀態(tài)，即為初始的厭 氧狀態(tài)，這意味著在水泵進(jìn)水池之后以UASB作為起始的第一個單元，其停留時間達(dá)24小時 或達(dá)到5天；在這些條件下，該UASB系統(tǒng)具有雙重功能，一個是作為粗處理單元，另一個是 污泥消化系統(tǒng)；之后，在低負(fù)荷時，將污泥輸送至UASB型單元進(jìn)行消化，揮發(fā)性懸浮固體的 去除效率達(dá)到90% ；剩余液體回到曝氣系統(tǒng)中；在該UASB系統(tǒng)中，有機(jī)污泥逐漸被固定懸浮 固體取代，其中約每7年需要清理一次，或者當(dāng)VSS/TSS值小于0. 1時；處理后液體最終進(jìn) 行10分鐘至2小時的停留，沉降室內(nèi)泵的清理時間不超過4小時；清除容積隨廢水的BOD 含量變化，該清理進(jìn)行的方式使得細(xì)菌質(zhì)存在于對數(shù)生長期，而不是常規(guī)情況下穩(wěn)定的生 長期，不過必須要確保系統(tǒng)內(nèi)污泥含量的清理時間至少為5mL每升，采用英霍夫式錐形管 測量，到900mL每升；考慮到低污泥濃度以及低溫會產(chǎn)生泡沫，生活污水中，污泥含量的優(yōu) 選范圍為300到850mL每升污泥；該清理可保證細(xì)菌處于對數(shù)狀態(tài)；c)清除的污泥或多余的污泥被送入U(xiǎn)ASB系統(tǒng)，以厭氧方式降解污泥，由于該過程為 清理污泥中的專用厭氧狀態(tài)，這是系統(tǒng)的可選階段；d)在這之后，對污水進(jìn)行消毒，時間可變化，從使用臭氧的不到1分鐘到使用氯氣的 30分鐘。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，其特征在于下述一種或 其混合物可作為消毒劑使用銀離子、光學(xué)染料如亞甲基藍(lán)、副玫瑰苯胺、溴、碘、銅、過氧化 氫、與銳鈦礦礦結(jié)合使用的紫外光或單獨(dú)的紫外光。
全文摘要
低能耗間歇曝氣廢水處理系統(tǒng)，包括以下步驟水泵進(jìn)水池或由PLC控制的水泵進(jìn)水池，以實(shí)現(xiàn)液體泵入、水平及流量的控制；液體被泵入需氧處理裝置或UASB裝置中，需氧處理裝置由空氣擴(kuò)散單元或小氣泡擴(kuò)散器(1)組成，采用間歇和對角式操作，有氧區(qū)密集分布著擴(kuò)散器，該所述區(qū)域?yàn)榭蛇x的比其它區(qū)域深；攪拌機(jī)(8)，攪拌機(jī)和風(fēng)機(jī)均由PLC實(shí)時控制，攪拌機(jī)在擴(kuò)散器停止后操作，曝氣池內(nèi)外加能量以防止污泥的沉降；然后水進(jìn)入用于將液體和污泥分離的沉降池(3)并通過電動閥(10)將多余的污泥輸送至UASB厭氧污泥消化裝置中；UASB系統(tǒng)設(shè)有沼氣累積室，氣體可被燒掉，燃燒系統(tǒng)由PLC控制，該部分也設(shè)有用于液體和厭氧污泥分離的沉降單元；無污泥液體由沉降器(3)分離得到，沉降器的上部設(shè)有帶有浮渣濾網(wǎng)的通道，這使得液體中既沒有浮渣也沒有污泥，然后液體被傳送至消毒室(15)以進(jìn)行一段時間的消毒，消毒劑通過PLC控制的計(jì)量泵供給，也可選擇性的采用傳感器來控制消毒劑的濃度。
文檔編號C02F3/30GK102007075SQ20098011308
公開日2011年4月6日 申請日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月15日
發(fā)明者毛利西奧·里科·馬丁內(nèi)斯 申請人:毛利西奧·里科·馬丁內(nèi)斯