專利名稱：有除臭、防沫、間歇曝氣及再循環(huán)功能的廢水處理設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理設(shè)備和方法，更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有帶泵的反應(yīng)器、借助于管道延長(zhǎng)至泵出口的出口管、安裝在出口管中的噴射泵、與噴射泵連接的供氣管、與供氣管連接的供氣導(dǎo)管、與供氣導(dǎo)管連接的供氣閥和與供氣閥連接的臭氣進(jìn)口管，本發(fā)明還涉及使用所述設(shè)備進(jìn)行廢水處理的方法。
具有去除氮和磷功能的常規(guī)廢水處理設(shè)備分成許多厭氧反應(yīng)器、缺氧反應(yīng)器和需氧反應(yīng)器，它們以恒定容量被固定安裝。因此，不可能靈活地適應(yīng)流體質(zhì)量和數(shù)量上的變化。還有，必須向設(shè)備注入作為脫氮用的電子給體甲醇，或者為了水的再循環(huán)，必須把附加泵安裝在置于硝化反應(yīng)器前面的脫氮反應(yīng)器中，以便利用廢水中所含有的有機(jī)物。為了注入甲醇，必須花費(fèi)更多的費(fèi)用用于化學(xué)品，而且就利用有機(jī)物來(lái)說(shuō)，由于再循環(huán)流速是在流速的四倍左右，所以牽涉用在泵安裝、電力、維修和管理過(guò)多的費(fèi)用負(fù)擔(dān)。
為了克服這些難題，經(jīng)常采用間歇曝氣，其中供應(yīng)空氣是為了在一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器中交替地重復(fù)厭氧和需氧條件。在間歇曝氣時(shí)，空氣按指定時(shí)間間隔重復(fù)注入曝氣反應(yīng)器，以便在需氧條件下交替變化反應(yīng)器的操作條件，需氧條件時(shí)供氧而厭氧條件時(shí)不供氧。
間歇曝氣與常規(guī)廢水處理方法比較，由于反應(yīng)器數(shù)量的減少，所以具有安裝費(fèi)、電費(fèi)和操作費(fèi)用減少的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于反應(yīng)器容量可通過(guò)調(diào)節(jié)間歇曝氣的時(shí)間間隔加以改變，所以有可能靈活地適應(yīng)流入物條件的變化。然而，由于尚未開(kāi)發(fā)出具有廢水處理顯著效果的設(shè)備和方法，所以曝氣設(shè)備和混合設(shè)備分開(kāi)安裝。如圖8所示，常規(guī)間歇曝氣設(shè)備包括向曝氣反應(yīng)器101供應(yīng)空氣用的鼓風(fēng)機(jī)102和擴(kuò)散器105。上述設(shè)備需要供混合活性污泥用的混合器103，以使活性污泥能自由地懸浮或流動(dòng)，而不會(huì)在鼓風(fēng)機(jī)102中斷運(yùn)行的厭氧階段沉積在曝氣反應(yīng)器101的底部。由此，由于鼓風(fēng)機(jī)102和混合器103分開(kāi)安裝，涉及裝置和電能費(fèi)，所以這種方法不經(jīng)濟(jì)。尤其是，在混合器103由引發(fā)水流的浸沒(méi)式旋轉(zhuǎn)器104組成的情況下，為了選用微生物附著和生長(zhǎng)在生物膜中的生物膜法，當(dāng)曝氣反應(yīng)器101裝滿生物膜接觸介質(zhì)時(shí)，生物膜接觸介質(zhì)與浸沒(méi)式旋轉(zhuǎn)器104相撞后破裂。這樣，就不可能選用生物膜法。
常規(guī)廢水處理設(shè)備的另外一個(gè)問(wèn)題在于空氣注入曝氣反應(yīng)器的曝氣過(guò)程中，曝氣反應(yīng)器中會(huì)產(chǎn)生大量的泡沫。這主要起因是原廢水中所含有的表面活性劑如肥皂或清潔劑，或能產(chǎn)生泡沫的微生物如諾卡氏菌。在過(guò)量泡沫產(chǎn)生并為多風(fēng)天氣的氣象條件下，泡沫會(huì)分散到廢水處理廠的四周，從而形成二次污染。
由此，廢水處理設(shè)備需要能抑制過(guò)量泡沫形成的防沫裝置。然而，由于常規(guī)防沫裝置使用處理過(guò)的廢水作為消泡水，如圖9所示，所以必然要求在緊接最終沉清池下面的階段中安裝防沫水反應(yīng)器和防沫水泵，由于牽涉安裝、電力、維修和管理費(fèi)而增加費(fèi)用負(fù)擔(dān)，所以這樣做是不經(jīng)濟(jì)的。此外，還需額外的除臭設(shè)備。
按照常規(guī)防沫方法和裝置，要把大量處理過(guò)的廢水再次注入并作為消泡水反向流入所用的反應(yīng)器中，這樣就能如消泡水流速一樣多地提高水力負(fù)荷。還有，澄清池的水力表面負(fù)荷提高，沉降效率會(huì)下降。
有臭味的氣體產(chǎn)自廢水處理廠所包含的污泥增稠器、厭氧消化器和脫水器。為了除去有臭味的氣體，在常規(guī)廢水處理廠中，安裝除臭裝置如吸附塔、堿洗塔或土壤除臭床。這樣一來(lái)，起始裝置費(fèi)增大，且由于活性炭和化學(xué)品的使用而使操作費(fèi)增加。土壤除臭床也會(huì)被阻塞。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供廢水處理設(shè)備和方法，它們能提高N.P去除效率、改進(jìn)曝氣效率、降低反應(yīng)器和澄清池的水力負(fù)荷、消除由反應(yīng)器中的增稠器或脫水器產(chǎn)生的臭味、降低設(shè)備投資、維修費(fèi)和管理費(fèi)。
為了達(dá)到上述目的，提供本發(fā)明的廢水處理設(shè)備，該設(shè)備包括至少具有一臺(tái)泵的反應(yīng)器；借助于管道延伸至泵出口的出口管；安裝在該出口管中至少一臺(tái)噴射泵；與該噴射泵連接的供氣管；與該供氣管連接的供氣導(dǎo)管；與該供氣導(dǎo)管連接并且與定時(shí)繼電器或氧化/還原電位控制器接合自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉的供氣閥；和為了引進(jìn)由臭味發(fā)生源排出的臭氣而與供氣閥連接的臭氣入口管，其中混合、間歇曝氣和除臭都在反應(yīng)器中進(jìn)行。
在本發(fā)明的廢水處理設(shè)備中，在串聯(lián)安裝的至少兩套反應(yīng)器之中的最終反應(yīng)器內(nèi)配置至少一臺(tái)泵。出口管安置在泵的出口。最終反應(yīng)器的出口管與第一反應(yīng)器的噴射泵連接。這樣，對(duì)比泵安裝在各反應(yīng)器的情況，需安裝泵的數(shù)目減少了。另外，可以通過(guò)再循環(huán)進(jìn)行預(yù)脫氮。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供的廢水處理設(shè)備含有至少一臺(tái)其中安裝具有混合用葉輪曝氣器的反應(yīng)器；與該曝氣器連接的供氣管；與該供氣管連接的供氣導(dǎo)管；與該供氣導(dǎo)管連接并與定時(shí)繼電器或氧化/還原電位控制器接合自動(dòng)開(kāi)/關(guān)的供氣閥；和與該供氣閥連接的鼓風(fēng)機(jī)，其中曝氣和混合在反應(yīng)器中交替地重復(fù)進(jìn)行。
為了達(dá)到本發(fā)明另一個(gè)目的，提供的廢水處理方法包括的步驟有在反應(yīng)器內(nèi)通過(guò)安裝在該反應(yīng)器內(nèi)的泵混合水；通過(guò)泵流出物產(chǎn)生的負(fù)壓吸收由臭味發(fā)生源排出的臭氣進(jìn)行曝氣，使產(chǎn)生臭氣的物質(zhì)進(jìn)行氧化與分解；以及通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣步驟中空氣的注入進(jìn)行間歇曝氣。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供的廢水處理方法包括的步驟有通過(guò)安裝在浸沒(méi)式反應(yīng)器中的曝氣器葉輪混合水流；通過(guò)經(jīng)由供氣管與曝氣器連接的鼓風(fēng)機(jī)注入空氣并在空氣擴(kuò)散成為細(xì)小空氣泡時(shí)通過(guò)葉輪混合液體進(jìn)行曝氣；和通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣步驟中的供氣，在指定的時(shí)間間隔內(nèi)中斷供氣。
此外，本發(fā)明的廢水處理方法包括的步驟有在至少兩套反應(yīng)器內(nèi)重復(fù)進(jìn)行曝氣態(tài)混合和厭氧態(tài)混合(間歇曝氣步驟)；把來(lái)自反應(yīng)器當(dāng)中最終反應(yīng)器的水反向循環(huán)送入第一反應(yīng)器中(再循環(huán)步驟)；沉降最終反應(yīng)器流出物中所含的活性污泥(活性污泥沉降步驟)；和使流經(jīng)活性污泥沉降步驟的處理水流出(流出物步驟)。
參照附圖，通過(guò)更詳細(xì)地描述本發(fā)明的最佳實(shí)施方案，本發(fā)明上述目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯，附圖中

圖1是表示本發(fā)明廢水處理設(shè)備第一實(shí)施方案的示意圖；圖2是表示本發(fā)明廢水處理設(shè)備第二實(shí)施方案的示意圖；圖3是表示本發(fā)明廢水處理設(shè)備第三實(shí)施方案的示意圖；圖4是表示本發(fā)明廢水處理設(shè)備第四實(shí)施方案的示意圖；圖5是表示本發(fā)明廢水處理設(shè)備第五實(shí)施方案的示意圖；圖6是表示本發(fā)明廢水處理設(shè)備第六實(shí)施方案的示意圖；圖7是說(shuō)明使用本發(fā)明廢水處理設(shè)備的廢水處理方法的系統(tǒng)圖；圖8是常規(guī)間歇曝氣裝置的示意圖；和圖9是說(shuō)明使用常規(guī)防沫裝置的廢水處理方法的系統(tǒng)圖。
現(xiàn)參照附圖對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施方案予以詳細(xì)地描述。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案，圖1是具有除臭、防沫和間歇曝氣功能的廢水處理設(shè)備示意圖。本發(fā)明的曝氣裝置包括安裝在反應(yīng)器1中的泵2，延伸至泵2出口3的出口管4和與出口管4連接的多個(gè)噴射泵5，噴射泵用于注入水或水與空氣的混合物。供氣管6與各噴射泵5連接。供氣管6還與直徑較供氣管6更大的供氣導(dǎo)管7連接?？諝庹{(diào)節(jié)閥8a和供氣閥8分別安裝在供氣管6和供氣導(dǎo)管7上?？諝庹{(diào)節(jié)閥8a裝入供氣管6，以便調(diào)節(jié)供給反應(yīng)器1內(nèi)部的空氣進(jìn)氣。輸送至各噴射泵5的空氣量可通過(guò)調(diào)整空氣調(diào)節(jié)閥8a得到控制，借此調(diào)節(jié)了傳輸至反應(yīng)器1內(nèi)部的空氣量。尤其是，反應(yīng)器1是以柱塞式流動(dòng)反應(yīng)器形式存在的情況下，由于必要氧的量隨反應(yīng)器1的作用不同而有差別，因此要調(diào)節(jié)由噴射泵5產(chǎn)生的泡沫量，由此保持整個(gè)反應(yīng)器1的溶解氧濃度恒定。
具有流量調(diào)節(jié)閥10的流量調(diào)節(jié)管9與出口管4連接，以便能調(diào)節(jié)從噴射泵5排出的流量。具有防沫噴嘴15的防沫水管14與流量調(diào)節(jié)管9或出口管4連接。為了暫時(shí)停止消泡水的注入，防沫水閥16與防沫水管14連接。
為了選用廢水處理的生物膜法，需把生物膜接觸介質(zhì)11裝入反應(yīng)器1中。
泵2可選取的型式有浸沒(méi)式或地面式。在使用浸沒(méi)式泵的情況下，優(yōu)選把泵2裝入具有分離壁12的附加泵室13的內(nèi)部。這是因?yàn)楫?dāng)小尺寸生物膜接觸介質(zhì)11裝入反應(yīng)器1時(shí)，該生物膜接觸介質(zhì)會(huì)被引進(jìn)泵2的入口中。特別是，當(dāng)泵2保養(yǎng)搶修后安裝時(shí)，生物膜接觸介質(zhì)11就成為操作的障礙。換句話說(shuō)，如果泵要保養(yǎng)搶修，混合就得中止。于是，生物膜接觸介質(zhì)11堆聚在反應(yīng)器1的底部上。這樣，當(dāng)安裝修好的泵2時(shí)，生物膜接觸介質(zhì)11會(huì)妨礙泵2在其原來(lái)的地方安裝。為解決這個(gè)問(wèn)題，由網(wǎng)狀物或篩網(wǎng)組成的多孔分離壁安置在泵2的周圍，構(gòu)成泵室13。結(jié)果，反應(yīng)器1中的水平穩(wěn)地被引入泵室13，而雜質(zhì)得以過(guò)濾，由此阻止了防沫噴嘴15的堵塞。首先，生物膜接觸介質(zhì)11不進(jìn)入泵室13。因此，生物膜接觸介質(zhì)11不妨礙搶修過(guò)的泵2的安裝。為阻止外部雜質(zhì)進(jìn)入泵室13，最好裝上泵室蓋13a。
在本發(fā)明中，安裝從供氣閥8延伸的臭氣入口管23。臭氣入口管23與排氣開(kāi)槽(未畫出)連接，經(jīng)該開(kāi)槽由增稠器、污泥脫水器或污泥發(fā)酵反應(yīng)器產(chǎn)生的臭氣排出后引入反應(yīng)器1。
最好的是供氣閥8是可自動(dòng)操作的閥如電子閥或氣壓閥，并且與定時(shí)繼電器、氧化/還原電位控制器或溶解氧控制器(未畫出)接合，進(jìn)行能自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉操作。
本發(fā)明上述廢水處理設(shè)備操作如下。
首先，使反應(yīng)器1在需氧條件下運(yùn)行。在曝氣階段為使反應(yīng)器1在需氧條件下運(yùn)行，先使泵2運(yùn)轉(zhuǎn)至打開(kāi)與供氣導(dǎo)管7連接的供氣閥8。然后，快速經(jīng)噴射泵5由泵2噴射水，致使在安裝于噴射泵5內(nèi)部的噴咀周圍產(chǎn)生負(fù)壓?？諝獍错樞蛄鹘?jīng)供氣閥8、供氣導(dǎo)管7、空氣調(diào)節(jié)閥8a和供氣管6之后，再引至噴射泵5?；煊屑?xì)小空氣泡的水流由噴射泵5注入反應(yīng)器1中。同時(shí)，氧在氣泡的氣/液接觸表面上溶解進(jìn)入反應(yīng)器1中的液體內(nèi)，致使反應(yīng)器1被置于需氧條件下。
在這樣的需氧條件下，經(jīng)噴射泵5混合過(guò)的空氣泡升至反應(yīng)器1的水表面上，并且產(chǎn)生大量的泡沫。這樣，在供氣閥8開(kāi)啟的需氧條件下，為了抑制氣泡在反應(yīng)器1中產(chǎn)生，供氣閥8和防沫水閥16將被同時(shí)打開(kāi)，以便由泵2噴射出來(lái)的水流經(jīng)防沫噴咀15排放到反應(yīng)器1的水表面上。如果消泡水能以這樣一種方式排放，則能抑制氣泡的產(chǎn)生。并且，在細(xì)水流接觸氣體的消泡水中，反應(yīng)器1能獲得基本上是飽和態(tài)的溶解氧。這樣一來(lái)，曝氣效率就會(huì)得到提高。當(dāng)反應(yīng)器1保持在需氧條件下時(shí)，由于微生物使有機(jī)物硝化、分解和磷的吸附快速地生成。
在本發(fā)明中，為了除去由臭味發(fā)生源如增稠器或污泥脫水器產(chǎn)生的臭味，使反應(yīng)器1采用由臭味發(fā)生源排出的臭氣進(jìn)行曝氣。為此，使臭氣入口管23從裝在供氣導(dǎo)管7中的供氣閥8延伸，并與臭味發(fā)生源的排氣出口連接。在這種情況下，當(dāng)供氣閥8開(kāi)啟時(shí)，把臭氣與水一起引入反應(yīng)器1的內(nèi)部。同時(shí)，把含在引入空氣中的氧用于需氧微生物呼吸用，并通過(guò)需氧微生物的代謝作用氧化或分解臭味發(fā)生源。
在間歇曝氣中，在脫氮和磷釋放的曝氣階段，即在厭氧階段下，即使供氣中斷，混合也必須連續(xù)進(jìn)行，以便懸浮的微生物不堆聚。在泵2保持開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，如果通過(guò)關(guān)閉與供氣導(dǎo)管7連接的供氣閥8中斷供氣時(shí)，水就借助于保持開(kāi)啟的泵2經(jīng)噴射泵5連續(xù)噴射。這樣，即使在供氣管6的內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，由于供氣閥8是關(guān)閉的，所以只有水由噴射泵5中噴出，而空氣不會(huì)引入反應(yīng)器1中。此外，由于混合態(tài)通過(guò)來(lái)自噴射泵5的流出物能得到保持且供氣中斷，所以氧由微生物呼吸排出，且反應(yīng)器1的狀態(tài)轉(zhuǎn)化成為厭氧狀態(tài)。用這樣的方式，即使在厭氧狀態(tài)時(shí)，也必須提供混合動(dòng)力，以避免微生物或生物膜接觸介質(zhì)11堆聚?；旌鲜墙柚趪娚浔?噴射出來(lái)的水流進(jìn)行的。
在厭氧階段，如果游離氧溶解在反應(yīng)器1中時(shí)，由于從微生物釋放磷的效果差，所以不能進(jìn)行適當(dāng)?shù)孛摰?，并且與脫氮有關(guān)的微生物在其呼吸過(guò)程中與以氮氧化物形式結(jié)合的氧相比，更喜歡溶解于水中的游離氧。因此，如果有大量氧溶解的消泡水在厭氧階段中連續(xù)排放，則會(huì)使去除氮和磷的效率降低。
由于在厭氧階段時(shí)不向反應(yīng)器1注入空氣，所以只有很少量的氣泡在反應(yīng)器1中產(chǎn)生。這樣，最好關(guān)閉防沫水閥16以便不從防沫噴嘴15排放消泡水。
在供氣閥8開(kāi)啟的曝氣狀態(tài)時(shí)，即在需氧階段中，由于有大量的氣泡產(chǎn)生，所以應(yīng)當(dāng)打開(kāi)防沫水閥16，以便抑制由于排放消泡水而產(chǎn)生氣泡。在供氣閥8關(guān)閉的厭氧狀態(tài)時(shí)，即厭氧階段中，由于少量氣泡產(chǎn)生和由于溶解氧與消泡水混合，使N.P去除率下降，所以防沫水閥16應(yīng)當(dāng)關(guān)閉，以中斷消泡水的排放。
由于供氣閥8的開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)間與防沫水閥16大致相同，所以彼此接合的這兩種閥同時(shí)或以很短的時(shí)間間隔啟動(dòng)，由此能進(jìn)行自動(dòng)操作。
能自動(dòng)操作的空氣調(diào)節(jié)閥8a可以安裝在一臺(tái)反應(yīng)器1內(nèi)所裝的多個(gè)供氣管6的各管上。然而，如果每根供氣管6上的空氣調(diào)節(jié)閥8a不同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，那么，厭氧狀態(tài)與需氧狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換就不清楚。因此，空氣調(diào)節(jié)閥8a的操作必須精確地加以調(diào)節(jié)。由于供氣管6與大口徑的供氣導(dǎo)管7連接和供氣閥8在供氣導(dǎo)管7中安裝，所以使必須的閥門數(shù)量能夠減少，并且使故障的可能性也能降低。
除了產(chǎn)生適于吸收空氣的負(fù)壓外，從噴射泵5中噴射出來(lái)的水流有使活性污泥在反應(yīng)器1的內(nèi)部漂浮或使生物膜接觸介質(zhì)11混合的作用。當(dāng)從噴射泵5噴射出來(lái)的水流過(guò)強(qiáng)時(shí)，則在反應(yīng)器1中產(chǎn)生分散力，由此，使生物膜接觸介質(zhì)11上的生物膜脫落，或者使懸浮著的活性污泥擴(kuò)散并在反應(yīng)器1中生長(zhǎng)，這將引起去除效率的降低。因此，當(dāng)來(lái)自噴射泵5的流出物過(guò)多時(shí)，應(yīng)部分打開(kāi)水流調(diào)節(jié)閥10，以引入來(lái)自泵2的部分流出物到反應(yīng)器1水表面附近或泵室13，借此，調(diào)節(jié)了來(lái)自噴射泵5的流速。
換句話說(shuō)，為了降低來(lái)自噴射泵5噴射出來(lái)的水流，水流調(diào)節(jié)閥10應(yīng)一點(diǎn)一點(diǎn)地打開(kāi)，然后使水流從旁路流到反應(yīng)器1的水面附近，從而調(diào)節(jié)了流出物。通過(guò)以這種方式調(diào)節(jié)流速，使反應(yīng)器1內(nèi)的混合能得到調(diào)節(jié)。因此，根據(jù)本發(fā)明的廢水處理設(shè)備，當(dāng)由于生物膜與生物膜接觸介質(zhì)11過(guò)分粘著時(shí)，則需要人工使其脫落時(shí)，將水流調(diào)節(jié)閥10完全關(guān)閉，以使來(lái)自噴射泵5噴射出來(lái)的水流強(qiáng)度加大。
在供氣中斷的厭氧狀態(tài)下，即使向噴射泵5施加負(fù)壓，但由于供氣閥關(guān)閉，所以只噴射水。因此，混合能降低。為了提高來(lái)自噴射泵5的排出能，把水流再加注管6a安裝在浸沒(méi)于反應(yīng)器1水表面以下的供氣導(dǎo)管7中。這使反應(yīng)器1內(nèi)的水通過(guò)供氣管6，經(jīng)過(guò)水流再加注管6a和供氣導(dǎo)管7，用噴射泵5再加注。因此，提高了來(lái)自噴射泵5的水流排出能。開(kāi)啟或關(guān)閉的再加注水流調(diào)節(jié)閥6b，需要時(shí)可安裝在水流再加注管6a上。
圖2是對(duì)本發(fā)明廢水處理設(shè)備第二個(gè)實(shí)施方案的說(shuō)明。
按照該實(shí)施方案的廢水處理設(shè)備不同于第一實(shí)施方案，其差別在于與噴射泵5連接的支管4a安裝在出口管4上，而混合調(diào)節(jié)4b安裝在該支管4a上?；旌险{(diào)節(jié)閥4b通過(guò)調(diào)節(jié)各噴射泵5的流出物調(diào)節(jié)混合能。也就是說(shuō)，當(dāng)必須部分完成混合或降低混合能時(shí)，由泵2向各臺(tái)噴射泵5供應(yīng)的水流可得到調(diào)節(jié)。即出口管4從泵2的出口延伸，每一管路皆從出口管4延伸至噴射泵5，并且供調(diào)節(jié)流量用的閥被安裝在各管路上，由此直接調(diào)節(jié)了來(lái)自噴射泵5噴射的流速。
采用示于圖1或2中的廢水處理設(shè)備的廢水處理方法包括下列步驟。
即該方法包括在廢水處理用的反應(yīng)器中用泵混合反應(yīng)器內(nèi)水的步驟，通過(guò)由泵流出物產(chǎn)生的負(fù)壓吸收臭氣發(fā)生源排出的臭氣，同時(shí)在曝氣條件下氧化和分解產(chǎn)生臭味物質(zhì)的曝氣步驟，和通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣步驟中的空氣進(jìn)氣口進(jìn)行間歇曝氣的步驟。
圖3是說(shuō)明本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方案廢水處理設(shè)備的示意截面圖。
在反應(yīng)器1a和1f中，設(shè)置曝氣器17，它具有可用于混合水或把從外部輸送的空氣分散成為細(xì)小空氣泡并將分散的空氣與水混合的葉輪31。匯集供導(dǎo)管6(在多個(gè)反應(yīng)器的情況下)，然后與供氣導(dǎo)管7連接。鼓風(fēng)機(jī)18把空氣輸送到供氣導(dǎo)管7的一端。在供氣管6中，供氣閥81和82與安裝在供氣管6中的定時(shí)繼電器或氧化/還原電位控制器(未畫出)接合，進(jìn)行可自動(dòng)操作。
如果生物膜接觸介質(zhì)11注滿反應(yīng)器1a和1f，把生物膜接觸介質(zhì)11引到曝氣器17低位部分的開(kāi)口處，然后與葉輪碰撞，生物膜接觸介質(zhì)11的碰撞可能損傷其本身或葉輪31。為了防止這種損傷，按照生物膜接觸介質(zhì)11的尺寸，把由格網(wǎng)、篩網(wǎng)或多孔板制成的網(wǎng)狀體19優(yōu)選安裝在曝氣器17的下部。
按本發(fā)明該實(shí)施方案的上述廢水處理設(shè)備運(yùn)行如下。
首先，在鼓風(fēng)機(jī)18和曝氣器17連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，當(dāng)一個(gè)供氣閥81開(kāi)啟而另一供氣閥82關(guān)閉時(shí)，供氣閥81打開(kāi)的反應(yīng)器1a在曝氣狀態(tài)下運(yùn)行，而供氣閥82已關(guān)閉的反應(yīng)器1f則在厭氧狀態(tài)下運(yùn)行。如果變換供氣閥81和82的開(kāi)啟/關(guān)閉，先前已在曝氣狀態(tài)下運(yùn)行的反應(yīng)器1a，則在厭氧狀態(tài)下運(yùn)行，而反應(yīng)器1f則在曝氣狀態(tài)下運(yùn)行。因此，反應(yīng)器1a和1f通過(guò)重復(fù)曝氣/厭氧狀態(tài)的變換，進(jìn)行間歇曝氣的運(yùn)行。
以下將詳細(xì)地描述廢水處理方法。
廢水處理方法包括通過(guò)裝入反應(yīng)器內(nèi)水下的曝氣器葉輪混合水流的步驟，通過(guò)經(jīng)供氣管與曝氣器連接的鼓風(fēng)機(jī)注入空氣，用葉輪分散空氣成為細(xì)小的氣泡以及混合液體進(jìn)行曝氣的步驟，通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣步驟時(shí)的空氣供給，供氣中斷達(dá)到所指定的時(shí)間，借此在混合水流的同時(shí)進(jìn)行間歇曝氣的步驟。
如果廢水處理設(shè)備按本發(fā)明構(gòu)成，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)相對(duì)小的安裝動(dòng)力即可提高運(yùn)行速度。例如，當(dāng)廢水以1小時(shí)曝氣狀態(tài)和1小時(shí)厭氧狀態(tài)交替處理時(shí)，反應(yīng)器分成兩組構(gòu)成，其中具有為一組反應(yīng)器所需風(fēng)量的鼓風(fēng)機(jī)安裝在第一組反應(yīng)器內(nèi)并持續(xù)不斷地運(yùn)行，與定時(shí)繼電器接合的供氣閥每一小時(shí)重復(fù)其開(kāi)啟和關(guān)閉，致使空氣能交替地供給相應(yīng)組的反應(yīng)器。對(duì)比調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)本身運(yùn)行的方法，這能降低鼓風(fēng)機(jī)安裝體積的一半。當(dāng)廢水按2小時(shí)曝氣狀態(tài)和1小時(shí)厭氧狀態(tài)交替進(jìn)行處理時(shí)，反應(yīng)器分三組構(gòu)成，其中具有為兩組反應(yīng)器所需風(fēng)量的鼓風(fēng)機(jī)安裝在第一組反應(yīng)器中并持續(xù)地運(yùn)行，調(diào)節(jié)安裝在各組反應(yīng)器中的供氣閥，使其與定時(shí)繼電器接合能2小時(shí)開(kāi)啟和1小時(shí)關(guān)閉，致使各供氣閥的開(kāi)啟/關(guān)閉定時(shí)按順序彼此一致。如此進(jìn)行，鼓風(fēng)機(jī)的安裝動(dòng)力對(duì)比調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)本身進(jìn)行的方法降低了三分之二。為了避免鼓風(fēng)機(jī)過(guò)熱和在其故障調(diào)制中安裝備用的裝置，根據(jù)本發(fā)明間歇曝氣法允許備用裝置的安裝動(dòng)力降低。
圖4是本發(fā)明第四實(shí)施方案的為水處理設(shè)備示意圖。
在該實(shí)施方案中，至少兩套反應(yīng)器1a到1f串聯(lián)連接，澄清池21與最終反應(yīng)器1f的下一個(gè)過(guò)程連接。再循環(huán)裝置25a和再循環(huán)管25b沿著最終反應(yīng)器1f到第一反應(yīng)器1a的管道安裝。污泥回流泵25沿著從澄清池21到第一反應(yīng)器1a的管道安裝。流入物順序地流經(jīng)反應(yīng)器1a-1f和澄清池21，然后進(jìn)行處理。最終反應(yīng)器1f的液體通過(guò)再循環(huán)裝置25a和再循環(huán)管25b反向循環(huán)進(jìn)入第一反應(yīng)器1a。
使第一反應(yīng)器1a在厭氧狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行，以便它能保持在缺氧狀態(tài)下，并且最終反應(yīng)器1f通過(guò)間歇曝氣運(yùn)行。含氮氧化物的最終反應(yīng)器1的液體再循環(huán)至有機(jī)物濃度較高的第一反應(yīng)器1a，有機(jī)物濃度高是由于進(jìn)入的廢水造成的。因此，使用流入物中的有機(jī)物，通過(guò)預(yù)脫氮，可把最終反應(yīng)器1f的液體內(nèi)所含有的氮氧化物中的氮除去，由此改進(jìn)了除氮效率。這種方法是一種改進(jìn)的間歇曝氣法，對(duì)比常規(guī)的缺氧/氧化(AO)法，上述間歇曝氣法的反應(yīng)器交替保持在曝氣狀態(tài)下或厭氧狀態(tài)下，同時(shí)N.P去除效率得到了提高。特別是，降磷的效果要比常規(guī)AO法要好得多。此外，根據(jù)本方法，可以靈活地適應(yīng)進(jìn)水條件的變化。
因?yàn)樽罱K反應(yīng)器1f能以需氧和厭氧狀態(tài)交替地重復(fù)進(jìn)行間歇曝氣法操作，所以最好以最終反應(yīng)器1f的下一過(guò)程安裝能以需氧狀態(tài)下操作的附加需氧反應(yīng)器，以便改進(jìn)污泥的沉降效率。
圖5是本發(fā)明第五實(shí)施方案的廢水處理設(shè)備示意圖。
在這個(gè)實(shí)施方案中，至少有三套反應(yīng)器1a、1m和1f及澄清池21串聯(lián)連接，并且廢水進(jìn)水順序地流經(jīng)反應(yīng)器1a、1m和1f以及澄清池21，然后進(jìn)行處理。澄清池21沉降的活性污泥采用污泥回流泵25使其返回第一反應(yīng)器1a。
此外，裝配再循環(huán)設(shè)備，用于把最終反應(yīng)器1f內(nèi)的液體再循環(huán)至中間反應(yīng)器1m。第一反應(yīng)器1a持續(xù)在厭氧狀態(tài)下運(yùn)行，第二反應(yīng)器1m持續(xù)在缺氧狀態(tài)下運(yùn)行，而最終反應(yīng)器1f在重復(fù)厭氧狀態(tài)和需氧狀態(tài)的間歇曝氣法中運(yùn)行。
現(xiàn)在，將描述各反應(yīng)器中的反應(yīng)。在處于厭氧階段的第一反應(yīng)器1a中，磷從污泥中釋放。在以厭氧狀態(tài)進(jìn)行混合的中間反應(yīng)器1m中，預(yù)脫氮作用發(fā)生在缺氧條件下。在處于間歇曝氣狀態(tài)的最終反尖器1f中，由于微生物的內(nèi)源呼吸而發(fā)生硝化和脫氮作用，與此同時(shí)，由污泥進(jìn)行磷的豐富攝取。
在這個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)一步提供一種需氧反應(yīng)方法，可用于第四實(shí)施方案起始階段，從第一反應(yīng)器中出現(xiàn)的返回污泥中釋放磷。這就是改進(jìn)的間歇曝氣法，對(duì)比常規(guī)的厭氧/氧化(A2O)法的需氧反應(yīng)器，在該法反應(yīng)器中存在著厭氧和需氧兩種條件。根據(jù)該實(shí)施方案，去除氮和磷的效率以及對(duì)流入物質(zhì)量變化的適應(yīng)性均能得到提高。此外，該實(shí)施方案顯示的降磷效果比第四實(shí)施方案好得多。
圖6是對(duì)本發(fā)明廢水處理設(shè)備第六實(shí)施方案的說(shuō)明，其中除第一實(shí)施方案提供的各種功能包括除臭、防沫和間歇曝氣外，還進(jìn)一步提供再循環(huán)的功能。
在本實(shí)施方案的曝氣設(shè)備中，至少設(shè)置兩套反應(yīng)器，其中在最終反應(yīng)器1f中設(shè)置至少一臺(tái)泵2和借助于管道由泵2出口延伸的出口管4。在第一反應(yīng)器1a中安裝一臺(tái)或多臺(tái)噴射泵5，但這里不安裝泵。安裝在最終反應(yīng)器1f中的泵2出口管4與第一反應(yīng)器1a的噴射泵5連接。供氣裝置和防沫裝置的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方案相同。在本發(fā)明第六實(shí)施方案中，按照第四和第五實(shí)施方案要詳細(xì)說(shuō)明作為補(bǔ)充廢水處理方法用的設(shè)備。
具有再循環(huán)附加功能的廢水處理方法操作如下。
如果泵2在運(yùn)行著，在安裝泵2的最終反應(yīng)器1f中，或在曝氣或在厭氧條件下，混合可在最終反應(yīng)器1f中進(jìn)行，同時(shí)，反向流到第一反在器1a后再由安裝在第一反應(yīng)器1a中的噴射泵5噴出的水流是從泵2排放的。這樣，通過(guò)安裝在最終反應(yīng)器1f的泵2，或在曝氣或在厭氧條件下，在第一反應(yīng)器1a中同樣能進(jìn)行混合。此外，無(wú)需附加的再循環(huán)裝置，最終反應(yīng)器1f中的水即可再循環(huán)進(jìn)入第一反應(yīng)器1a。
根據(jù)該實(shí)施方案，最終反應(yīng)器1f中的含氮氧化物的液體能再循環(huán)進(jìn)入第一反應(yīng)器1a，其有機(jī)物濃度由于流入物才較高的。這樣，當(dāng)?shù)谝环磻?yīng)器1a在厭氧狀態(tài)下運(yùn)行，有兩個(gè)除氮反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，一個(gè)為預(yù)脫氮，即，使用流入物中含有的有機(jī)物作為氮氧化物的電子給體，該氮氧化物包含在最終反應(yīng)器1f的液體中，由此氮從第一反應(yīng)器1a中除去，另一個(gè)為間歇曝氣法，即，由微生物的呼吸產(chǎn)生的有機(jī)物用于脫氮。這樣，提高了除氮的效率。
依流入物的條件而定，使用流入物中含有的有機(jī)物脫氮時(shí)規(guī)定的重量多得多，以致于要延長(zhǎng)第一反應(yīng)器1a在厭氧狀態(tài)下的混合時(shí)間，或者在第一反應(yīng)器1a中于厭氧狀態(tài)下使混合持續(xù)不斷地進(jìn)行。即使第一反應(yīng)器1a保持在厭氧狀態(tài)下，為了靈活地適應(yīng)流入物質(zhì)量的變化，最好構(gòu)成的設(shè)備能進(jìn)行間歇曝氣法。
當(dāng)流入物的質(zhì)量較恒定且流入物數(shù)量的變化不大即較穩(wěn)定時(shí)，第一反應(yīng)器1a可在厭氧狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行。在這種情況下，曝氣所必須的設(shè)備，包括供氣導(dǎo)管7，供氣閥8和安裝在第一反應(yīng)器1a中的噴射泵3可用Jet型噴嘴(未畫出)代替，Jet型噴嘴經(jīng)濟(jì)而簡(jiǎn)單且包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
當(dāng)規(guī)定第一反應(yīng)器1a用間歇曝氣法操作時(shí)，即使使用這種實(shí)施方案，即，使用安裝在最終反應(yīng)器1f中的泵2作曝氣裝置和第一反應(yīng)器1a的混合器，完成間歇曝氣用的供氣裝置如供氣導(dǎo)管7或供氣閥8，和氧溶解用的裝置如防沫水閥16，也必須獨(dú)立地在相關(guān)反應(yīng)器1a和1f中構(gòu)成，以便反應(yīng)器1a和1f能交替地處在曝氣和厭氧狀態(tài)之下。
由于第一反應(yīng)器不安裝泵，也不安裝另外的再循環(huán)裝置，所以從裝置費(fèi)用角度考慮，·依據(jù)該實(shí)施方案的方法是經(jīng)濟(jì)的。間歇曝氣、防沫和除臭與第一實(shí)施方案相同，故省略對(duì)其描述。
圖7是說(shuō)明采用本發(fā)明廢水處理設(shè)備的廢水處理方法的系統(tǒng)圖。如圖7所示，本發(fā)明的廢水處理方法包括間歇曝氣步驟，其中在至少兩套反應(yīng)器中重復(fù)進(jìn)行曝氣狀態(tài)下的混合和厭氧狀態(tài)下的混合；再循環(huán)步驟，其中使水從最終反應(yīng)器反向流到第一反應(yīng)器后循環(huán)；活性污泥沉降步驟，其中使來(lái)自最終反應(yīng)器的流出物所含有的活性污泥沉降；和流出步驟，其中使經(jīng)過(guò)活性污泥沉降的凈化水流出。
在用于第一實(shí)施方案處理廢水的裝置和方法中，與常規(guī)的廢水處理相反，鼓風(fēng)機(jī)室和防沫水反應(yīng)器不是必須的，因此附加的鼓風(fēng)機(jī)和防沫泵是沒(méi)有必要的。尤其是，在圖6中所示的廢水處理裝置中，由于間歇曝氣器已包括了再循環(huán)裝置，所以采用再循環(huán)的預(yù)脫氮作用不用安裝附加的再循環(huán)裝置就能是有效的，由此提供了具有極好脫氮效率的經(jīng)濟(jì)裝置。此外，由于運(yùn)送空氣和消泡水的管線即鼓風(fēng)機(jī)、防沫水反應(yīng)器和生物反應(yīng)器是沒(méi)有必要的，所以從機(jī)械和管道配置來(lái)看，本發(fā)明的設(shè)備是經(jīng)濟(jì)的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的廢水處理設(shè)備和方法，可改進(jìn)曝氣和沉降功率，還可抑制反應(yīng)器中氣泡的產(chǎn)生。此外，采用生物膜接觸介質(zhì)填滿反應(yīng)器的生物膜法是容易的。因?yàn)楦郊庸娘L(fēng)機(jī)是不必要的，所以鼓風(fēng)機(jī)室的構(gòu)成沒(méi)有必要。因此，安裝動(dòng)力能夠降低。安裝防沫水反應(yīng)器、防沫水泵和除臭裝置是必須的，而且允許再循環(huán)，由此減少了用于裝置、管道安裝、建筑結(jié)構(gòu)、電能、維修和管理的費(fèi)用。特別是，去除作為過(guò)營(yíng)養(yǎng)化源物質(zhì)的氮和磷的效率也能有效地被提高。
權(quán)利要求
1．廢水處理設(shè)備，包括具有至少一臺(tái)泵的反應(yīng)器；通過(guò)管道延伸至所述泵出口的出口管；至少一臺(tái)裝在所述出口管中的噴射泵；與所述噴射泵連接的供氣管；與所述供氣管連接的供氣導(dǎo)管；與所述供氣導(dǎo)管連接的和與定時(shí)繼電器或氧化/還原電位控制器接合自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉的供氣閥；和為了引入由臭味發(fā)生源排出的臭氣與所述供氣閥連接的臭氣入口管，其中混合、間歇曝氣和除臭在所述反應(yīng)器中進(jìn)行。
2．按權(quán)利要求1所述的廢水處理設(shè)備，其中水流再加注管與所述供氣導(dǎo)管連接，以便使其浸沒(méi)進(jìn)入反應(yīng)器的水面。
3．按權(quán)利要求1所述的廢水處理設(shè)備，其中在所述反應(yīng)器中裝有生物膜接觸介質(zhì)。
4．按權(quán)利要求1所述的廢水處理設(shè)備，其中連接噴射泵的支管安裝在所述出口管中，且混合調(diào)節(jié)閥安裝在所述支管中。
5．按權(quán)利要求1所述的廢水處理設(shè)備，其中具有流量調(diào)節(jié)閥的流量調(diào)節(jié)管和具有防沫噴咀及防沫水閥的防沫水管與所述出口管連接。
6．按權(quán)利要求1所述的廢水處理設(shè)備，其中泵安裝在具有多孔分離壁的泵室中。
7．廢水處理設(shè)備，包括至少兩套反應(yīng)器，串聯(lián)連接并且其最終反應(yīng)器至少具有一臺(tái)泵；借助管道延伸至泵出口的出口管；至少一臺(tái)噴射泵，各安裝在與所述出口管連接的最終反應(yīng)器和第一反應(yīng)器中；與所述噴射泵連接的所供氣管；與所述供氣管連接的供氣導(dǎo)管；與所述供氣導(dǎo)管連接和與定時(shí)繼電器或氧化/還原電位控制器接合自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉的供氣閥；和與所術(shù)供氣閥連接和能從臭味發(fā)生源引進(jìn)臭氣的臭氣入口管，其中混合、再循環(huán)、間歇曝氣和除臭皆在反應(yīng)器中進(jìn)行。
8．按權(quán)利要求7所述的廢水處理設(shè)備，其中在所述反應(yīng)器中裝有生物膜接觸介質(zhì)。
9．按權(quán)利要求7所述的廢水處理設(shè)備，其中使水流再加注管與所述供氣導(dǎo)管連接，以便使其浸沒(méi)進(jìn)入反應(yīng)器的水面。
10．按權(quán)利要求7所述的廢水處理設(shè)備，其中與噴射泵連接的支管安裝于所述出口管中，混合調(diào)節(jié)閥安裝在所述支管中。
11．按權(quán)利要求7所述的廢水處理設(shè)備，其中具有流量調(diào)節(jié)閥的流量調(diào)節(jié)管和具有防沫噴咀及防沫水閥的防沫水管與所述出口管連接。
12．按權(quán)利要求7所述的廢水處理設(shè)備，其中所述供氣導(dǎo)管分開(kāi)安裝在單元反應(yīng)器中，并且安裝在反應(yīng)器中的所述噴射泵和所述供氣導(dǎo)管與所述供氣管連接。
13．廢水處理設(shè)備，包括至少一臺(tái)反應(yīng)器，其中安裝著具有混合用葉輪的曝氣器；與所述曝氣器連接的供氣管；與所述供氣管連接的供氣導(dǎo)管；與所述供氣導(dǎo)管連接和與定時(shí)繼電器或氧化/還原電位控制器接合自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉的供氣閥；與所述供氣閥連接的鼓風(fēng)機(jī)，其中曝氣和混合在所述反應(yīng)器中交替地重復(fù)進(jìn)行。
14．按權(quán)利要求13所述的廢水處理設(shè)備，其中在所述反應(yīng)器中裝有生物膜接觸介質(zhì)，并且在曝氣器的開(kāi)口處裝有網(wǎng)狀體。
15．廢水處理方法，包括的步驟有通過(guò)安裝在所述反應(yīng)器中的泵混合反應(yīng)器中的水；通過(guò)因所述泵流出物產(chǎn)生的負(fù)壓吸收由臭味發(fā)生源排出的臭氣并且氧化和分解臭味發(fā)生物質(zhì)而進(jìn)行曝氣；和通過(guò)在所述曝氣步驟中調(diào)節(jié)空氣的注入進(jìn)行間歇曝氣。
16．廢水處理方法，包括的步驟借助于安裝在浸沒(méi)式反應(yīng)器中的曝氣器的葉輪混合水流；通過(guò)采用經(jīng)由供氣管與曝氣器連接的鼓風(fēng)機(jī)注入空氣并在空氣擴(kuò)散成為細(xì)小空氣泡時(shí)借助于所述葉輪混合液體而進(jìn)行曝氣；和通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣步驟中的空氣供應(yīng)中斷供氣，達(dá)到預(yù)定的時(shí)間。
17．廢水處理方法，包括的步驟在至少兩套反應(yīng)器中重復(fù)進(jìn)行曝氣狀態(tài)下的混合和厭氧狀態(tài)下的混合(間歇曝氣步驟)；反向循環(huán)來(lái)自所述反應(yīng)器中所述最終反應(yīng)器的水到所述第一反應(yīng)器中(再循環(huán)步驟)；沉降存在于所述最終反應(yīng)器流出物的活性污泥(活性污染沉降步驟)；和使流經(jīng)所述活性污泥沉降步驟的所述凈化水流出(流出步驟)。
18．按權(quán)利要求17所述的廢水處理方法，其中廢水被引入的所述第一反應(yīng)器在曝氣條件下持續(xù)不斷地保持在混合狀態(tài)下。
19．按權(quán)利要求17所述的廢水處理方法，其中在所述第一反應(yīng)器的前期中另外安裝厭氧反應(yīng)器，以便使流入物能被引入所述厭氧反應(yīng)器中。
全文摘要
本發(fā)明提供具有除臭、防沫、間歇曝氣和再循環(huán)功能的廢水處理設(shè)備,及其廢水處理方法。所述廢水處理設(shè)備包括具有泵的反應(yīng)器,借助于管道延伸至所述泵出口的出口管,安裝在所述出口管中的噴射泵,與所述噴射泵連接的供氣管,與所述供氣管連接的供氣導(dǎo)管,與所述供氣導(dǎo)管連接的供氣閥,和與所述供氣閥連接的臭氣入口管,本發(fā)明提供采用所述設(shè)備進(jìn)行廢水處理的方法。因此,去除氮和磷的效率得到了改善,曝氣效率也得到了改善,而反應(yīng)器和澄清池的水力負(fù)荷降低。此外,增稠器或脫水室產(chǎn)生的臭味可在所述反應(yīng)器中被除去。
文檔編號(hào)C02F3/30GK1230524SQ98102460
公開(kāi)日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1998年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者韓相培 申請(qǐng)人:韓相培