用于處理含銨廢水的工藝和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計(jì)一種用于在具有至少一個(gè)活化罐（3）的全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備（1）中處理含銨廢水（2）的工藝和設(shè)備（1）。根據(jù)本發(fā)明，至少間歇地將來(lái)自于活化罐（3）的污泥引入到水力旋流分離器（5）中，其中在活化污泥在水力旋流分離器（5）中分離之后，將重組分和主要含有需氧銨氧化細(xì)菌（AOB）的輕組分都返回到設(shè)備（1）的至少一個(gè)活化罐（3）。在活化污泥在水力旋流分離器（5）中分離期間，比需氧銨氧化細(xì)菌（AOB）具有更高密度的厭氧銨氧化細(xì)菌（厭氧銨氧化）通過(guò)水力旋流分離器（5）中的離心力和液體動(dòng)力沉積在水力旋流分離器（5）的粗糙內(nèi)壁表面上，由快速運(yùn)動(dòng)的厭氧銨氧化細(xì)菌（厭氧銨氧化）與水力旋流分離器（5）的固定的粗糙內(nèi)壁表面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生研磨力，經(jīng)由該研磨力至少部分地移除銨氧化細(xì)菌（厭氧銨氧化）尤其是浮霉菌門(mén)顆粒上存在的有機(jī)或無(wú)機(jī)斑。
【專利說(shuō)明】用于處理含銨廢水的工藝和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于在具有至少一個(gè)活化罐的全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備中處理含銨廢 水的工藝，其中首先通過(guò)需氧氧化細(xì)菌（Α0Β )與銨反應(yīng)形成亞硝酸鹽，然后通過(guò)厭氧銨氧化 細(xì)菌(厭氧銨氧化)，尤其是通過(guò)浮霉菌門(mén)與銨和亞硝酸鹽反應(yīng)形成元素氮，其中將來(lái)自于 活化罐的污泥供應(yīng)到水力旋流分離器并在其中分成輕組分以及主要含有厭氧銨氧化細(xì)菌 (厭氧銨氧化）的重組分，其中將重組分返回到活化罐。
[0002] 此外，本發(fā)明涉及一種用于處理含銨廢水的全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備，其具有至少一個(gè) 活化罐并且具有至少一個(gè)水力旋流分離器，所述水力旋流分離器用于將來(lái)自于活化罐的污 泥分成輕組分以及主要含有厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）的重組分，其中所述水力旋流分 離器具有流動(dòng)連接到活化罐以用于引入所述污泥的進(jìn)料器、流動(dòng)連接到活化罐用于將分離 出的重組分返回到活化罐的下溢口以及用于將分離出的輕組分從水力旋流分離器移除的 溢流口。

【背景技術(shù)】
[0003] 活化污泥工藝是用于在污水處理廠生物廢水凈化的工藝。這里，通常的市政廢水 基本沒(méi)有有機(jī)雜質(zhì)，也就是說(shuō)通過(guò)需氧化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物的代謝活動(dòng)凈化，稱做活化 污泥。該工藝在粗粒部分分離或沉淀之后開(kāi)始，可以使其脫水、分離、吸收和燃燒。對(duì)于城 市廢水，該工藝屬于經(jīng)典加強(qiáng)處理工藝?；镜目捎眯允怯欣模?yàn)槭菍?duì)廢水的良好的凈 化活動(dòng)，用于減少懸浮物質(zhì)、化學(xué)需氧量（C0D)、生物化學(xué)需氧量（B0D 6)和氮化合物（N)的含 量。
[0004] 根據(jù)活化污泥工藝的設(shè)備可以連續(xù)操作，即在連續(xù)流模式中（傳統(tǒng)的活化設(shè)備）或 者不連續(xù)地操作（SBR設(shè)備)。此外，還存在稱做膜活化的設(shè)備，其中通過(guò)膜從污泥中分離出 凈化水。所有的變型共有的事實(shí)是懸浮在水中的細(xì)菌量或生物的數(shù)量，也稱做活化污泥，經(jīng) 歷廢水的生物凈化。為此目的，每個(gè)設(shè)備具有至少一個(gè)活化罐，在活化罐中廢水與活化污泥 混合，從而加強(qiáng)與活化污泥的接觸。
[0005] 在通過(guò)廢水成分降解的需氧生物廢水凈化期間活化罐中形成的生物的數(shù)量稱做 活化污泥。其基本是由細(xì)菌、霉菌、原蟲(chóng)、EPS和另外的成分構(gòu)成的。顯微研究證實(shí)活化污泥 絮凝物是由細(xì)菌和原蟲(chóng)"活化"的。因此，它們稱做活化污泥。活化污泥，在活化污泥工藝 中的技術(shù)使用中一般以活化污泥絮凝物的形式存在，其除了活的和死的生物的數(shù)量之外， 含有被吸收和封閉的有機(jī)化合物和礦物。
[0006] 在活化污泥工藝中，在廢水中的污染物經(jīng)由活化污泥分解之后，將該污泥從凈化 水中分離，稱做二級(jí)沉淀。將分離出的大部分的污泥返回到活化罐作為返回污泥活再循環(huán) 污泥。結(jié)果，確保能夠在活化罐中保持活化污泥濃度。返回污泥中存在的活化絮凝物恢復(fù) 了活化的凈化動(dòng)力?；罨勰嗟牟辉傺h(huán)的較少的容積流速稱做過(guò)剩污泥。過(guò)剩污泥因此 是活化污泥的移走的部分并被泵送到用于保持所需生物量濃度的穩(wěn)定性的污泥處理器中。 該移除的生物量的生長(zhǎng)一般與主污泥一起被供應(yīng)到污泥吸收設(shè)備中并最終供應(yīng)到污泥脫 水設(shè)備中。
[0007] 在傳統(tǒng)的污水處理廠中，目前實(shí)際上只使用生物硝化/脫硝來(lái)用于消除氮。消除 氮意味著生物可用氮化合物，比如銨（NH 4)、亞硝酸鹽（N02)和硝酸鹽（N03)向元素氮（N2)的 轉(zhuǎn)化，其作為無(wú)害終端產(chǎn)品被除氣排到周圍空氣。在硝化作用中，銨被氧氣氧化經(jīng)由中間的 亞硝酸鹽形成硝酸鹽。在后續(xù)的脫硝作用中，在第一還原步驟中還原硝酸鹽到亞硝酸鹽，在 第二還原步驟中還原到氮。
[0008] 生物硝化/脫硝具有高需氧量以及伴隨的高能量消耗的缺點(diǎn)。此外，在脫硝作用 中，消耗有機(jī)碳，其對(duì)進(jìn)一步的凈化工藝和污泥特性具有不利的影響。
[0009] 與硝化/脫硝相比，在全程自養(yǎng)脫氮中，僅需要40%的氧氣，氮消除的能量消耗減 小60%。全程自養(yǎng)脫氮是自給營(yíng)養(yǎng)的工藝，其中不需要有機(jī)碳。因此，余下的凈化工藝更穩(wěn) 定。
[0010] 全程自養(yǎng)脫氮是對(duì)于生物氮消除有效的工藝，例如也在具有高銨濃度的廢水的情 況下。在具有懸浮生物量的生物全程自養(yǎng)脫氮中，兩細(xì)菌菌群參與，首先是將銨反應(yīng)形成亞 硝酸鹽的需氧銨氧化細(xì)菌（Α0Β)，其次是厭氧銨氧化和元素氮產(chǎn)生細(xì)菌(厭氧銨氧化)，尤其 是浮霉菌門(mén)，其使用之前產(chǎn)生的亞硝酸鹽執(zhí)行該步驟。
[0011] 需氧銨氧化細(xì)菌(Α0Β)基于物質(zhì)的翻滾產(chǎn)生十倍于厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化） 的新細(xì)菌量。在單污泥系統(tǒng)中污泥的存在時(shí)間因此必須至少足夠長(zhǎng)使得慢慢生長(zhǎng)的厭氧銨 氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）能夠積累。
[0012] 已經(jīng)足以獲知單階段和/或雙階段全程自養(yǎng)脫氮工藝，例如從W02007/033393A1 或 EP0327184B1。
[0013] 這種情況下的缺點(diǎn)尤其是厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）的顯著較長(zhǎng)的生產(chǎn)時(shí)間， 其比需氧氨氧化細(xì)菌（Α0Β)的產(chǎn)生時(shí)間長(zhǎng)10倍.結(jié)果，穩(wěn)定系統(tǒng)可以僅在罐中的污泥和/ 或細(xì)菌的存在時(shí)間足夠大時(shí)開(kāi)發(fā)。這進(jìn)而造成大的反應(yīng)體積和相應(yīng)設(shè)計(jì)的罐。
[0014] 此外，足夠高的廢水溫度（>25°C)是厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）存在和/或生 長(zhǎng)的基礎(chǔ)。然而，廢水的加熱在能量消耗上是非常昂貴的，因此所述的工藝在廢水具有低溫 的情況下不是經(jīng)濟(jì)可用的或可行的。
[0015] 此外，在需氧條件下將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽的這種細(xì)菌菌群（Ν0Β)的存在證明 是有缺陷的。該細(xì)菌菌群相比于厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）具有短10倍的產(chǎn)生時(shí)間。 為了補(bǔ)償這些不同的產(chǎn)生時(shí)間，已經(jīng)構(gòu)想到以非常低的氧氣水平（〈〇. 4mg 02/1)操作單污 泥系統(tǒng)的需氧階段。結(jié)果，對(duì)于轉(zhuǎn)化亞硝酸鹽的硝酸鹽形成細(xì)菌（Ν0Β)，沒(méi)有或很少的氧氣 是可用的，因此對(duì)于厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化)是非常有利的。然而，在需氧階段減小的 氧氣供應(yīng)具有銨向亞硝酸鹽的需氧轉(zhuǎn)化也是氧氣受限的因而進(jìn)行的非常慢的缺點(diǎn)。
[0016] 相比于亞硝酸鹽形成細(xì)菌（Α0Β)具有長(zhǎng)10倍的產(chǎn)生時(shí)間的慢生長(zhǎng)浮霉菌門(mén)具有 許多單個(gè)細(xì)菌構(gòu)成球狀集合體的特性，稱做浮霉菌門(mén)顆粒。這些浮霉菌門(mén)顆粒具有非常高 的密度（10 1°個(gè)細(xì)菌/ml)。
[0017] 要被處理的廢水除了含有要被分解的銨之外還含有有機(jī)物質(zhì)，比如有機(jī)酸， 以及由總體參數(shù)"溶解的C0D"描述的另外的有機(jī)物質(zhì)，其能夠高達(dá)數(shù)百mg/ι (-般： 100-2000mg/l)。這些有機(jī)物質(zhì)由非?？焖偕L(zhǎng)的異養(yǎng)菌分解。異養(yǎng)菌頻繁地移植浮霉菌 門(mén)顆粒并將它們用有機(jī)覆蓋層或斑覆蓋。覆蓋層導(dǎo)致擴(kuò)散受限，結(jié)果使銨（NH4)和壓硝酸 鹽（N02)更難轉(zhuǎn)化成元素氮（N2)，因?yàn)榛|(zhì)（NH4和N02)在其可用于浮霉菌門(mén)轉(zhuǎn)化之前必 須首先通過(guò)該覆蓋層。
[0018] 要被處理的廢水，常見(jiàn)的來(lái)自于污泥吸收(下水道污泥的厭氧穩(wěn)定）或一般是具有 升高的氮濃度的廢水，除了銨（NH4)和可有機(jī)降解的物質(zhì)之外，還包含無(wú)機(jī)物質(zhì)，比如碳酸 鈣和/或鳥(niǎo)糞石，其同樣可以沉積在浮霉菌門(mén)顆粒的表面上。還有，廢水中存在的可以高達(dá) 數(shù)百mg/1 (-般50-1000mg/l)的懸浮物質(zhì)構(gòu)成或增加了浮霉菌門(mén)顆粒的覆蓋層。
[0019] 由于擴(kuò)散受限導(dǎo)致的浮霉菌門(mén)顆粒的覆蓋導(dǎo)致全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備性能大幅下降。 與自由的無(wú)覆蓋的浮霉菌門(mén)顆粒之間的測(cè)量結(jié)果相比，具有覆蓋層的顆粒顯示出相差4-6 倍的氮特定轉(zhuǎn)化速率（mg N/g DM)。
[0020] 甚至用肉眼可以看見(jiàn)浮霉菌門(mén)顆粒上的沉積物或斑。自由的無(wú)覆蓋的顆粒是強(qiáng)烈 紅/鐵銹紅，覆蓋有斑的顆粒根據(jù)覆蓋的程度是微紅/褐色到咖啡色。
[0021] EP2163524B1已經(jīng)披露了一種開(kāi)始提到的工藝和全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備。在披露的工 藝中，用于保持設(shè)備中生物量濃度的穩(wěn)定性的移走的過(guò)剩的污泥沒(méi)有被處理并供應(yīng)到污泥 吸收設(shè)備，而是供應(yīng)到水力旋流分離器，在其中分成重組分(下溢口)和輕組分(溢流口）。在 這種情況下，利用過(guò)剩污泥中存在的兩個(gè)細(xì)菌菌群(厭氧銨氧化/Α0Β)的密度差以便于將過(guò) 剩污泥分成主要含有厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）的重相以及輕相（Α0Β)。通過(guò)將重相中 存在的細(xì)菌菌群(厭氧銨氧化）返回到設(shè)備的活化罐，使活化罐中的慢生長(zhǎng)細(xì)菌菌群(厭氧 銨氧化）富集。
[0022] 要被分離的這兩個(gè)污泥組分，即輕組分和重組分，不僅密度上顯著不同，而且在生 物特性上也顯著不同。這是完全不同的細(xì)菌菌群。由多個(gè)單個(gè)細(xì)菌構(gòu)成的浮霉菌門(mén)顆粒相 比于絮凝物（floes)形式存在的厭氧銨氧化細(xì)菌（Α0Β)具有顯著更大的密度。由于兩個(gè)細(xì) 菌菌群之間存在的密度差別，可以將移除的過(guò)剩污泥分成包含浮霉菌門(mén)的重相和包含絮凝 物狀污泥組分的輕相。由于所述密度差別浮霉菌門(mén)顆粒要明顯比絮凝物重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0023] 本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的用于處理含銨廢水的工藝。此外，本發(fā)明的目的 是提供一種改進(jìn)的用于處理含銨廢水的全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備。
[0024] 前面的目的根據(jù)本發(fā)明是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的特征的工藝達(dá)到的。在從屬權(quán)利 要求2-7中可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明另外的詳盡細(xì)節(jié)。
[0025] 因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于處理含銨廢水的工藝，其中至少間歇地將來(lái)自 于活化罐的活化污泥引入水力旋流分離器中，并且其中在活化污泥在水力旋流分離器中分 離之后，將重組分和主要含有厭氧銨氧化細(xì)菌(Α0Β)的輕組分返回到設(shè)備的至少一個(gè)活化 罐，其中在活化污泥在活化罐中分離期間，比需氧銨氧化細(xì)菌（Α0Β)具有更高密度的厭氧銨 氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）通過(guò)水力旋流分離器中的離心力和液體動(dòng)力沉積在水力旋流分離 器粗糙的內(nèi)壁表面上，并且快速運(yùn)動(dòng)的厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）與水力旋流分離器的 固定粗糙內(nèi)壁表面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生研磨力，經(jīng)由該研磨力，銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化） 尤其是浮霉菌門(mén)顆粒上存在的有機(jī)或無(wú)機(jī)斑至少被部分地移除。
[0026] 從而提供了一種改進(jìn)的用于處理含銨廢水的工藝，因?yàn)橐瞥嗽谧鳛楦∶咕T(mén)顆 粒存在的厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）上的帶來(lái)擴(kuò)散受限的有機(jī)或無(wú)機(jī)斑，方便了銨和亞 硝酸鹽經(jīng)由厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）形成元素氮的反應(yīng)。這里，從顆粒上移除或洗刷 掉斑是溫度的，以致于顆粒本身不被研磨力破壞。獲得顆粒結(jié)構(gòu)對(duì)于設(shè)備的所需的氮轉(zhuǎn)化 速率是無(wú)比重要的。通過(guò)將在水力旋流分離器中分離后的重組分以及輕組分返回到與被引 入到水力旋流分離器中的活化污泥從其移除的活化罐相同的活化罐，全程自養(yǎng)脫氮所需的 細(xì)菌種類即厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化)尤其是浮霉菌門(mén)顆粒與需氧銨氧化細(xì)菌(AOB)尤 其是亞硝化單胞菌的比率在設(shè)備中或者生物系統(tǒng)中得以維持。同時(shí)，通過(guò)移除斑，增加了氮 轉(zhuǎn)化速率。
[0027] 因?yàn)橐孕跄镄问酱嬖诘男柩蹁@氧化細(xì)菌主要存在在活化污泥的輕組分中，所以 除了浮霉菌門(mén)顆粒之外還將所述輕組分返回到活化罐對(duì)于有效的全程自養(yǎng)脫氮和良好的 氮轉(zhuǎn)化速率是不可缺少的。
[0028] 因此，在水力旋流分離器中，作為多個(gè)單細(xì)菌集合體存在的浮霉菌門(mén)顆粒由于它 們相比于絮凝物形式存在的需氧銨氧化細(xì)菌具有更大密度而沉積在水力旋流分離器的粗 糙內(nèi)壁表面上。該粗糙的內(nèi)壁表面相比于臨近的內(nèi)壁表面或者傳統(tǒng)水力旋流分離器的內(nèi)壁 表面具有更大的粗糙度。在這種情況下，內(nèi)壁表面本身可以是粗糙的或者具有粗糙的或具 有更大粗糙度的表面涂層。由于與粗糙的內(nèi)壁表面接觸，將研磨力引入到生成的顆粒中，使 得顆粒上的有機(jī)或無(wú)機(jī)斑被溫和地移除而不破壞各個(gè)細(xì)菌的集合體或者各個(gè)細(xì)菌本身。在 斑移除之后，將這些顆粒經(jīng)由水力旋流分離器的下溢口返回到活化罐。
[0029] 以絮凝物形式并主要以輕組分的形式存在的需氧銨氧化細(xì)菌（Α0Β)由于它們相比 于顆粒顯著低的密度而經(jīng)由在水力旋流分離器中形成的內(nèi)部的向上指向的內(nèi)部渦流而從 水力旋流分離器的溢流口排出。結(jié)果，這些細(xì)菌(Α0Β)不與圓錐體中粗糙的內(nèi)壁表面強(qiáng)烈 接觸，因此這些細(xì)菌絮凝物不會(huì)受到研磨力影響并且可以基本不被破壞地從水力旋流分離 器移除并返回到活化罐。這意味著在任何情況下，可以至少保持絮凝物狀細(xì)菌的較差的沉 淀特性。相反，絮凝物結(jié)構(gòu)的破壞將削弱沉淀特性，使得全程自養(yǎng)脫氮必要的需氧銨氧化細(xì) 菌(Α0Β)與來(lái)自于生物系統(tǒng)或來(lái)自于活化罐的污泥水一起排掉。
[0030] 通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的工藝，氮的特定轉(zhuǎn)化速率（mg N/g DM)以及對(duì)浮霉菌門(mén)顆粒造 成擴(kuò)散限制的有機(jī)或無(wú)機(jī)斑的移除將提高4-6倍。
[0031] 另外，在實(shí)踐中已經(jīng)證實(shí)水力旋流分離器中的活化污泥承受30-180倍重力加速 度的離心力是尤其有利的。在這種級(jí)別大小的離心力和由其導(dǎo)致的活化污泥尤其是重組分 的高速度的情況下，浮霉菌門(mén)顆粒上的斑基本被完全移除。在低值時(shí)，沒(méi)有或僅非常低的斑 沖蝕產(chǎn)生；在值較大時(shí)，由多個(gè)單細(xì)菌構(gòu)成的顆?；蛘吒鱾€(gè)細(xì)菌本身被破壞。
[0032] 此外，發(fā)現(xiàn)在水力旋流分離器中分離的活化污泥的重組分和輕組分均被完全返回 到活化罐是有利的。這種返回確保從活化罐引入水力旋流分離器中的活化污泥被完全返回 到相同的活化罐，因此在設(shè)備的活化罐中可獲得參與全程自養(yǎng)脫氮(厭氧銨氧化，Α0Β)的細(xì) 菌種類之間的平衡比率。
[0033] 在水力旋流分離器中的活化污泥分離期間也能實(shí)現(xiàn)本工藝的有利改進(jìn)，主要含有 厭氧銨氧化細(xì)菌的重組分接觸布置在水力旋流分離器的錐形段中的粗糙內(nèi)壁表面，然后經(jīng) 由水力旋流分離器的下溢口從水力旋流分離器移除，主要含有需氧銨氧化細(xì)菌（Α0Β)的輕 組分接觸水力旋流分離器的圓柱段中的平滑內(nèi)壁表面，然后經(jīng)由水力旋流分離器的溢流口 從水力旋流分離器移除。這意味著研磨力僅作用在浮霉菌門(mén)顆粒上，從而移除有機(jī)或無(wú)機(jī) 斑，而需氧銨氧化細(xì)菌(AOB)僅與圓柱段的平滑內(nèi)壁表面接觸。結(jié)果，可以防止破壞以絮凝 物形式存在的需氧銨氧化細(xì)菌。所述內(nèi)壁表面的粗糙度的選定取決于水力旋流分離器的圓 柱段的直徑。圓柱段的直徑越大，應(yīng)該選擇越大的粗糙度。在實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所述表面應(yīng) 該具有高達(dá)100 U m的粒度（granularity)。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的工藝的特別有利的改進(jìn)還表現(xiàn)在如下方面：在將活化污泥引入水力 旋流分離器中并將其分成重組分和輕組分以及將重組分和輕組分均返回到活化罐的第一 預(yù)定時(shí)間段之后，在第二預(yù)定時(shí)間段期間從活化罐移走的過(guò)剩污泥供應(yīng)到水力旋流分離器 代替活化污泥，其中在水力旋流分離器中將過(guò)剩污泥分成重組分和輕組分，并僅將重組分 返回到活化罐或者將其收集并供應(yīng)到第二設(shè)備的活化罐，而將所述輕組分棄掉。
[0035] 在第一時(shí)間段期間，重組分中存在的浮霉菌門(mén)顆粒被洗刷和/或顆粒上存在的有 機(jī)或無(wú)機(jī)斑被至少部分地移除。相反，在第二時(shí)間段期間，經(jīng)由輕組分的丟棄和重組分返回 到設(shè)備的活化罐，生物系統(tǒng)和/或活化罐中富集厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）的慢生長(zhǎng)菌 落。在第二時(shí)間段期間可以升高厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）的比例，使得相應(yīng)減小罐的 反應(yīng)體積并增加設(shè)備的工藝穩(wěn)定性。
[0036] 在這種情況下，已經(jīng)證明在實(shí)踐中第一時(shí)間段的長(zhǎng)度大于第二時(shí)間段的長(zhǎng)度是尤 其重要的。在實(shí)踐中，已經(jīng)證明第一時(shí)間段的長(zhǎng)度大致是第二時(shí)間段長(zhǎng)度的1.5-4倍是有 利的。特別優(yōu)選地，水力旋流分離器總運(yùn)行時(shí)間的70%將活化污泥引入到水力旋流分離器 中，總運(yùn)行時(shí)間的30%將過(guò)剩污泥引入。這里，相應(yīng)的時(shí)間段的長(zhǎng)度根據(jù)水力旋流分離器的 數(shù)量、各自的尺寸以及活化罐的尺寸、還有要獲得的設(shè)備的氮轉(zhuǎn)化速率進(jìn)行調(diào)整。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，還提供了：交替地和連續(xù)地，在第一時(shí)間段期間，將活化污泥引入到 水力旋流分離器中，在第二時(shí)間段期間，將過(guò)剩污泥引入。這意味著在第二時(shí)間段期間將過(guò) 剩污泥引入之后是將活化污泥引入到水力旋流分離器中的第一時(shí)間段。
[0038] 提到的第二目的根據(jù)本發(fā)明是由根據(jù)權(quán)利要求8的特征的全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備達(dá) 到的?？梢栽趶膶贆?quán)利要求9-15中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明另外的結(jié)構(gòu)。
[0039] 因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于處理含銨廢水的全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備，其中引入 到水力旋流分離器中的污泥形成為活化污泥，用于將主要含有需氧銨氧化細(xì)菌(Α0Β)的分 離出的輕組分返回到活化罐的水力旋流分離器的溢流口流動(dòng)連接到活化罐，其中至少一個(gè) 水力旋流分離器具有圓柱段和錐形段，其中錐形段的內(nèi)壁表面至少部分粗糙化，錐形段的 粗糙的內(nèi)壁表面具有比圓柱段的內(nèi)壁表面更大的粗糙度。
[0040] 水力旋流分離器和水力旋流分離器與活化罐的流動(dòng)連接這種結(jié)構(gòu)提供了一種改 進(jìn)的用于處理含銨廢水的全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，位于浮霉菌門(mén)顆粒 上的有機(jī)或無(wú)機(jī)斑可以溫和地并在工藝中尤其有效地移除。起到擴(kuò)散限制作用的斑的移除 顯著方便了銨和亞硝酸鹽經(jīng)由浮霉菌門(mén)形成元素氮的反應(yīng)。
[0041] 水力旋流分離器的具有比圓柱段更大粗糙度的錐形段確保將移除斑所需的研磨 力僅引入到重組分中。因?yàn)檩p組分由于較低的密度由形成在水力旋流分離器中的向上指向 的內(nèi)渦流通過(guò)溢流口排出，所述輕組分不與水力旋流分離器的錐形段中的粗糙內(nèi)壁表面接 觸。因此，沒(méi)有將研磨力引入到輕組分中，所以以絮凝物形式存在輕組分中的細(xì)菌(Α0Β)沒(méi) 有被破壞。這是高度有利的，尤其由于該污泥組分的顯著差的沉淀特性。將其破壞將導(dǎo)致 沉淀特性進(jìn)一步的削弱，結(jié)果這些細(xì)菌將從生物系統(tǒng)或從活化罐排出，從而不再能夠用于 全程自養(yǎng)脫氮。
[0042] 已經(jīng)證明在實(shí)踐中水力旋流分離器的錐形段的內(nèi)壁表面至少部分具有高達(dá) 100 μ m粒度的粗糙度是尤其重要的。在較高粒度的情況下，將破壞集合體中存在的厭氧銨 氧化細(xì)菌，即浮霉菌門(mén)顆粒。在各種情況下選擇的粗糙度這里尤其取決于水力旋流分離器 的選定直徑。水力旋流分離器的圓柱段的直徑越大，選定的粗糙度應(yīng)該越大。
[0043] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供了錐形段的內(nèi)壁表面具有表面涂層，該表面涂層具有 更大的粗糙度。這里，錐形段的表面涂層和內(nèi)壁表面可以形成為一個(gè)整體，或者表面涂層可 以牢固地例如通過(guò)膠合粘結(jié)到錐形段的內(nèi)壁表面。
[0044] 已經(jīng)證明這里水力旋流分離器至少部分由尺寸穩(wěn)定的塑料構(gòu)成和/或表面涂層 由氧化鋁構(gòu)成是尤其有利的。水力旋流分離器的該實(shí)施方式確保了水力旋流分離器的簡(jiǎn)單 的可再生的生產(chǎn)。這里，水力旋流分離器可以通過(guò)注塑生產(chǎn)，其中構(gòu)成表面涂層的氧化鋁在 引入塑料之前施加到模具芯中或上。在冷卻操作期間，然后氧化鋁與水力旋流分離器的內(nèi) 壁表面粘結(jié)以形成單個(gè)元件。由于在水力旋流分離器的表面中包括氧化鋁，導(dǎo)致了氧化鋁 與內(nèi)壁表面的工藝安全固定。根據(jù)表面涂層所需的粒度，可以適配氧化鋁的量和/或晶粒 尺寸。
[0045] 表面涂層構(gòu)造為膜或織物也是特別容易實(shí)現(xiàn)的。這然后可以通過(guò)與水力旋流分離 器的相關(guān)表面的牢固粘結(jié)來(lái)固定。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明，還提供了錐形段的內(nèi)壁表面的更大的粗糙度可以通過(guò)機(jī)械和/或化 學(xué)處理技術(shù)產(chǎn)生。在這種情況下，因此可以直接將粗糙度引入到水力旋流分離器的內(nèi)壁表 面上或中。
[0047] 本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方式提供了圓柱段的內(nèi)壁表面構(gòu)造成平滑的。在這種情 況下，防止需氧銨氧化細(xì)菌與圓柱段的內(nèi)壁表面接觸時(shí)破壞。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0048] 本發(fā)明允許有許多實(shí)施方式。為了使其基本原理變得更清楚，在圖中示出了這些 實(shí)施方式中的一個(gè)并且在下文中進(jìn)行描述。在圖中：
[0049] 圖1以簡(jiǎn)化示意圖示出了用于處理含銨廢水的設(shè)備；
[0050] 圖2以透視圖示出了圖1中示出的水力旋流分離器中的流動(dòng)狀況；
[0051] 圖3以側(cè)視圖示出了圖1中示出的水力旋流分離器。

【具體實(shí)施方式】
[0052] 圖1示出了用于處理含銨廢水2的全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備1。設(shè)備1可以構(gòu)造為SBR 設(shè)備(序批式反應(yīng)器)、或具有二級(jí)凈化的傳統(tǒng)活化設(shè)備或者具有用于保持生物量的膜的稱 做膜設(shè)備的設(shè)備。設(shè)備1具有至少一個(gè)活化罐3,廢水2在活化罐中與懸浮生物量或活化污 泥混合并密切接觸。
[0053] 通過(guò)泵4將由污泥-水混合物構(gòu)成的活化污泥從活化罐3供應(yīng)到水力旋流分離器 5(方向箭頭6)。水力旋流分離器5具有圓柱段7和錐形段8。圓柱段7具有50mm到250mm 之間的直徑。水力旋流分離器5被泵4填充輸送壓力，該壓力根據(jù)水力旋流分離器5的圓 柱段7的直徑的不同在1.1巴到2.1巴之間。經(jīng)由通向圓柱段7中的進(jìn)料器9,將活化污 泥引入到水力旋流分離器5中并在其中將活化污泥分成主要含有厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨 氧化）（尤其是浮霉菌門(mén)顆粒）的重組分和主要含有需氧銨氧化細(xì)菌(AOB)(尤其是亞硝化 單胞菌)的輕組分。重組分經(jīng)由下溢口 10通過(guò)錐形段8從水力旋流分離器5移除并返回到 活化罐3 (方向箭頭11)。輕組分通過(guò)水力旋流分離器5的溢流口 12同樣返回到活化罐3 (方向箭頭13)。因此，從活化罐3引入到水力旋流分離器5的所有活化污泥都返回到相同 的活化罐3,不過(guò)分成了重組分和輕組分。這里，重組分包括引入水力旋流分離器5的進(jìn)料 器9中的活化污泥的大約80%，輕組分占大約20%。
[0054] 圖2示出了圖1中示出的水力旋流分離器5中的流動(dòng)狀況，圖3以側(cè)視圖示出了 水力旋流分離器5。將來(lái)自于活化罐3的活化污泥經(jīng)由進(jìn)料器9切向地引入到水力旋流分 離器5的圓柱段7中。從而迫使活化污泥沿圓形路徑流動(dòng)并以向下的外渦流14的形式向 下流動(dòng)。由于水力旋流分離器5的錐形段8的變細(xì)，大量的物質(zhì)向內(nèi)移動(dòng)并在錐形段8的 下部區(qū)域中出現(xiàn)"堰塞"，這導(dǎo)致內(nèi)部的向上指向的渦流15的形成，其通過(guò)溢流口 12從水力 旋流分離器5溢出。重組分在水力旋流分離器5的內(nèi)壁表面16上并且通過(guò)下溢口 10從水 力旋流分離器5移除，而輕組分經(jīng)由溢流口 12從水力旋流分離器5移除。在示出的水力旋 流分離器5中，活化污泥承受是重力加速度g的30-180倍的離心力。
[0055] 錐形段8的面對(duì)水力旋流分離器5的內(nèi)部17的內(nèi)壁表面16具有粗糙的表面涂層 18,該涂層具有比圓柱段7的同樣面對(duì)水力旋流分離器5的內(nèi)部17的內(nèi)壁表面更大的粗糙 度。表面涂層18具有高達(dá)100 μ m的粒度并且由例如以單個(gè)部件的形式粘結(jié)到水力旋流分 離器5的塑料上的氧化鋁形成。表面涂層18的選定的粗糙度取決于選定的水力旋流分離 器5的直徑。圓柱段7的直徑越大，表面涂層18的選定粗糙度應(yīng)該越大。
[0056] 在設(shè)備1的活化罐3中的含銨廢水2的全程自養(yǎng)脫氮中，首先通過(guò)需氧氧化細(xì)菌 (Α0Β)使銨反應(yīng)形成亞硝酸鹽。然后，通過(guò)厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化)，尤其是通過(guò)浮霉 菌門(mén)，使銨和亞硝酸鹽反應(yīng)形成元素氮。在該種情況下浮霉菌門(mén)作為顆粒存在，其是由多個(gè) 單獨(dú)的細(xì)菌構(gòu)成的，這些細(xì)菌相比于以絮凝物形式存在的厭氧銨氧化細(xì)菌(Α0Β)具有顯著 更大的密度。因此將位于活化罐3中的活化污泥通過(guò)進(jìn)料器9切向地引入到水力旋流分離 器5中。在水力旋流分離器5中，由于起決定作用的離心力和流動(dòng)力，將活化污泥分成含 有具有較高密度的厭氧銨氧化細(xì)菌(浮霉菌門(mén)顆粒）的重組分和主要含有需氧氧化(絮凝物 狀）細(xì)菌的輕組分。經(jīng)由重組分中的快速運(yùn)動(dòng)的厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）與水力旋流 分離器5的固定的粗糙內(nèi)壁表面16之間的接觸和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在將重組分從水力旋流分離器 5通過(guò)下溢口 10移除之前，至少部分地移除布置在浮霉菌門(mén)顆粒上的有機(jī)和/或無(wú)機(jī)斑。 與之形成對(duì)比的，輕組分通過(guò)形成的內(nèi)部渦流15從水力旋流分離器5移除，而不會(huì)與錐形 段8中粗糙的內(nèi)壁表面16大量接觸。在水力旋流分離器5中分離之后，活化污泥的重組分 和輕組分均完全返回到活化罐3。
[0057] 研磨力和/或研磨效果可以通過(guò)水力旋流分離器5的尺寸，尤其是圓柱段7的直 徑，錐形段8中內(nèi)壁表面16的粗糙度以及水力旋流分離器5的運(yùn)行時(shí)間、生物系統(tǒng)的尺寸 和/或活化罐3的容積而優(yōu)化調(diào)節(jié)。
【權(quán)利要求】
1. 用于在具有至少一個(gè)活化罐（3)的全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備（1)中處理含銨廢水（2)的 工藝，其中首先通過(guò)需氧氧化細(xì)菌（AOB)使銨反應(yīng)形成亞硝酸鹽，然后通過(guò)厭氧銨氧化細(xì) 菌(厭氧銨氧化）尤其是通過(guò)浮霉菌門(mén)使銨和亞硝酸鹽反應(yīng)形成元素氮，其中來(lái)自于活化罐 (3)的污泥被供應(yīng)到水力旋流分離器（5)并在其中被分成輕組分以及主要含有厭氧銨氧化 細(xì)菌(厭氧銨氧化）的重組分，其中將重組分返回到活化罐（3)，其特征在于，至少間歇地將 來(lái)自于活化罐（3)的污泥引入到水力旋流分離器（5)中，并且在活化污泥于水力旋流分離 器（5)中分離之后，將所述重組分和主要含有需氧銨氧化細(xì)菌（AOB)的輕組分都返回到所 述設(shè)備（1)的所述至少一個(gè)活化罐（3)，其中在活化污泥于水力旋流分離器（5)中分離期 間，比需氧銨氧化細(xì)菌(AOB)具有更高密度的厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）通過(guò)水力旋流 分離器（5)中的離心力和液體動(dòng)力沉積在水力旋流分離器（5)的粗糙內(nèi)壁表面（16)上；由 快速運(yùn)動(dòng)的厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化)與水力旋流分離器（5)的固定不動(dòng)的粗糙內(nèi)壁表 面（16)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生研磨力，經(jīng)由該研磨力至少部分地移除銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧 化）尤其是浮霉菌門(mén)顆粒上存在的有機(jī)或無(wú)機(jī)斑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，在水力旋流分離器（5)中分離的活化污泥 的重組分和輕組分均完全返回到同一活化罐（3)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于，在活化污泥于水力旋流分離器（5) 中分離期間，主要含有厭氧銨氧化細(xì)菌的重組分接觸布置在水力旋流分離器（5)的錐形段 (8)中的粗糙內(nèi)壁表面（16)，然后經(jīng)由水力旋流分離器（5)的下溢口（10)從水力旋流分離 器移除；主要含有需氧銨氧化細(xì)菌(AOB)的輕組分接觸水力旋流分離器（5)的圓柱段（7)的 平滑內(nèi)壁表面（19)，然后經(jīng)由水力旋流分離器（5)的溢流口（12)從水力旋流分離器移除。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，在將活化污泥引入水力旋 流分離器（5)中、將其分成重組分和輕組分并將重組分和輕組分均返回到活化罐（3)的第 一預(yù)定時(shí)間段之后，將在第二預(yù)定時(shí)間段期間從活化罐（3)移走的過(guò)剩污泥供應(yīng)到水力旋 流分離器（5)代替活化污泥，其中在水力旋流分離器（5)中將過(guò)剩污泥分成重組分和輕組 分，并僅將重組分返回到活化罐（3)或者將重組分收集并供應(yīng)到第二設(shè)備的活化罐，而將所 述輕組分丟棄。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，第一時(shí)間段的長(zhǎng)度大于第 二時(shí)間段的長(zhǎng)度。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，第一時(shí)間段的長(zhǎng)度大致是 第二時(shí)間段長(zhǎng)度的1. 5-4倍。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，交替地和連續(xù)地，在第一時(shí) 間段期間，將活化污泥引入到水力旋流分離器中（5)，在第二時(shí)間段期間，將過(guò)剩污泥引入。
8. 用于處理含銨廢水（2 )的全程自養(yǎng)脫氮設(shè)備（1 )，具有至少一個(gè)活化罐（3 )和具有至 少一個(gè)水力旋流分離器（5)，所述水力旋流分離器用于將來(lái)自于活化罐（3)的污泥分成輕 組分以及主要含有厭氧銨氧化細(xì)菌(厭氧銨氧化）的重組分，其中所述水力旋流分離器（5) 具有流動(dòng)連接到活化罐（3)以用于引入所述污泥的進(jìn)料器、流動(dòng)連接到活化罐（3)以用于 將分離出的重組分返回到活化罐（3)的下溢口（10)以及用于將分離出的輕組分從水力旋 流分離器（5)移除的溢流口（12)，其特征在于，引入到水力旋流分離器（5)中的污泥形成為 活化污泥，水力旋流分離器（5)的用于將主要含有需氧銨氧化細(xì)菌(AOB)的分離出的輕組 分返回到活化罐（3)的溢流口（12)流動(dòng)連接到活化罐（3)，其中所述至少一個(gè)水力旋流分 離器（5)具有圓柱段（7)和錐形段（8)，其中錐形段（8)的內(nèi)壁表面（16)至少部分粗糙化， 錐形段（8 )的粗糙的內(nèi)壁表面（16 )具有比圓柱段（7 )的內(nèi)壁表面（19 )更大的粗糙度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備（1 )，其特征在于，水力旋流分離器（5)的錐形段（8)的 粗糙的內(nèi)壁表面（16)至少部分具有高達(dá)100 μ m粒度的粗糙度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備（1)，其特征在于，錐形段（8)的內(nèi)壁表面（16)具 有表面涂層（18 )，該表面涂層具有所述更大的粗糙度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8-10中至少一項(xiàng)所述的設(shè)備（1 )，其特征在于，錐形段（8)的所述表 面涂層（18)和內(nèi)壁表面（16) -體地形成，或者其中所述表面涂層（18)牢固地粘結(jié)到錐形 段（8)的內(nèi)壁表面（16)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8-11中至少一項(xiàng)所述的設(shè)備（1)，其特征在于，所述水力旋流分離器 (5)至少部分地由尺寸穩(wěn)定的塑料構(gòu)成和/或所述表面涂層（18)由氧化鋁構(gòu)成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8-12中至少一項(xiàng)所述的設(shè)備（1 )，其特征在于，所述表面涂層（18)構(gòu) 造為膜或織物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8-13中至少一項(xiàng)所述的設(shè)備（1 )，其特征在于，錐形段（8)的內(nèi)壁表 面（16)的所述更大的粗糙度能夠通過(guò)機(jī)械和/或化學(xué)處理技術(shù)產(chǎn)生。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8-14中至少一項(xiàng)所述的設(shè)備（1 )，其特征在于，圓柱段（7)的內(nèi)壁表 面（19)構(gòu)造為是平滑的。
【文檔編號(hào)】C02F3/28GK104108788SQ201310547614
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月16日
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