專利名稱：水和污水的處理系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)和生物的水和污水的處理方法。本發(fā)明的工藝適合于生活和工業(yè)污水的處理應(yīng)用，特別是，本發(fā)明涉及一種塞流型的生物過濾法，包括a)生物過濾反應(yīng)池SBF(O)和SBF(N)，進(jìn)行有機(jī)的消化和硝化作用；b)生物過濾反應(yīng)池SBF(DeN)，進(jìn)行脫氮作用。
目前，排放污水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)嚴(yán)格地應(yīng)用到世界各地的溪流和湖泊。特別是將污水排放到用于飲用水水庫中的水質(zhì)要經(jīng)過更加嚴(yán)格地處理。然而，使用懸浮增長活性淤渣工藝的常規(guī)污水處理系統(tǒng)對處理水的質(zhì)量有一定的局限。忽略使用一種現(xiàn)代的水處理系統(tǒng)，每當(dāng)流速、溫度和負(fù)載率變化時(shí)，經(jīng)常規(guī)活性淤渣工藝處理的水可能由于淤渣的聚集增大和浮起造成水質(zhì)變壞。也就是說上述提到的污水處理系統(tǒng)在沒有增加其它工藝或設(shè)備、砂子/活性炭過濾裝置的情況下很難應(yīng)用；當(dāng)將用常規(guī)工藝處理過的水排入到河流或湖泊中時(shí)，就超出了河流或湖泊本身的自我凈化能力。
通常，在水處理時(shí)，(i)能被沉淀的懸浮固體可以通過沉淀去除，(ii)未凈化水中的有機(jī)物質(zhì)可以利用微生物的生物氧化和細(xì)胞合成反應(yīng)來去除，(iii)氮可以通過利用微生物的生物硝化和脫氮反應(yīng)來去除，以及(iv)磷可以通過活性淤渣的大量吸收來去除，如磷的釋放和吸收由氧的供給確定。
在這一點(diǎn)上，必須提供用于與硝酸鹽氮化合物中的氧化合的氫，以便進(jìn)行生物脫氮處理。大多數(shù)常用的水處理系統(tǒng)一直使用有機(jī)物質(zhì)如甲醇作為氫供體，這是由于在生態(tài)系統(tǒng)中各種異養(yǎng)脫氮微生物通過外部碳源生長和它們的相對容易的培養(yǎng)。然而，為了使用異氧脫氮微生物，就必須有足夠的以溶解狀態(tài)存在的有機(jī)物質(zhì)。當(dāng)有機(jī)物質(zhì)在未凈化水中缺乏時(shí)，就必須從外部提供以用于脫氮反應(yīng)。相應(yīng)地就需要有一種專門用于噴射有機(jī)物質(zhì)的裝置。


圖1是一種常規(guī)的使用懸浮增長活性淤渣工藝的水處理方法的方框圖。
其中的砂子和淤泥已在預(yù)處理裝置(未畫出)中去除的流入的未凈化水101，被收集到均化池102中；懸浮的可沉降固體由初級沉降池104去除；溶解的有機(jī)物質(zhì)在生物曝氣池107中去除；污水在二級沉降池108中通過固液分離被最后處理(111)；返回的淤渣109再循環(huán)到生物曝氣池107中。
在生物曝氣池107中，除去有機(jī)物質(zhì)，并利用活性淤渣中的微生物進(jìn)行硝化。
當(dāng)然，氮和磷是很難去除的。為了去除這些成分，進(jìn)行包括一個(gè)額外的過程的生物預(yù)處理。在生物預(yù)處理過程中，磷是在由活性淤渣的需氧和厭氧條件的變化所引起的磷的釋放和大量的吸收為基礎(chǔ)來去除的。此外，脫氮作用是在缺氧池中通過異氧微生物的作用完成的，因此必須在流入的污水中注射如甲醇或醋酸等有機(jī)炭源。
此外，當(dāng)需要改善混濁度時(shí)，還需要加一個(gè)砂過濾器。
圖2所示的是可以去除氮和磷的常規(guī)現(xiàn)代污水處理方法的方框圖。
均化池202接收流入水201，初級沉降池204用于去除懸浮的可沉降有機(jī)物質(zhì)，厭氧池207，缺氧池208，需氧池210和二級沉降池212按順序布置。
首先，在厭氧池207中，活性淤渣中的微生物釋放出磷。其后，在缺氧池208中，由脫氮微生物進(jìn)行脫氮處理。在需氧池210中，進(jìn)行硝化作用，同時(shí)微生物極力吸入已經(jīng)釋放的磷。此時(shí)，在需氧池210中吸收磷的量要大于從厭氧池207中釋放磷的量。結(jié)果，磷在處理水中的量減少。
然而，為了去除磷并保持微生物的足夠的濃度，二級沉降池212中的淤渣應(yīng)該返回到厭氧池207或缺氧池208中，氮必須和來自需氧池210的混合液(211)一起返回到缺氧池208中，因此可能會產(chǎn)生淤渣塊，從而降低處理效率。
此外，由于生物反應(yīng)池由厭氧池207、缺氧池208和需氧池210共同組成，因此，處理池的面積很大。另外，處理水的質(zhì)量很難達(dá)到直接排放到湖或沼澤中去的高質(zhì)量要求。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，常規(guī)的污水處理方法還有很多缺陷。
其它一些常規(guī)的水處理方法如下，但與本發(fā)明無關(guān)美國專利4,256,573揭示了在水中使用可懸浮載體的污水生物處理方法，但是其載體與本發(fā)明的載體不同，它是由泡沫塑料顆粒組成，其表面制作有折痕，并由輕型的泡沫無機(jī)材料的混合物制造。
美國專利4,379,050涉及的是使用有浮力的顆粒床的生物過濾器系統(tǒng)。生物過濾器系統(tǒng)的發(fā)明最開始是用于魚場，所以在通常的污水處理系統(tǒng)中一直沒有使用。
美國專利5,795,751涉及用生物過濾器降低污染氣體中氣態(tài)氮氧化物的濃度。由于它在工藝中使用木質(zhì)混合物作為載體和異氧脫氮微生物，因此與本發(fā)明無關(guān)。
美國專利4,608,181涉及到的是水過濾系統(tǒng)，其中包含有相連的上流過濾容器和下流過濾容器。
日本專利公開文本59-105886(1984年6月19日)揭示了一種通過處理含磷酸鹽水來去除磷酸鹽的裝置，日本專利公開文本8-294696(1996年11月12日)涉及的是生物過濾系統(tǒng)。日本專利公開文本53-90192(1978年8月8日)涉及的是含醋酸鹽的溶液的處理方法，本發(fā)明中使用的微生物和載體在此專利中沒有提到。
日本專利公開文本8-71575(1996年5月19日)涉及到的是生物過濾系統(tǒng)快速有效地安裝方法。日本專利公開文本3-42099(1991年2月22日)涉及的是用于有機(jī)污染水的預(yù)先處理方法。美國專利5,206,206揭示了一種泥煤的物理和化學(xué)預(yù)處理方法，它被用在污水處理的生物過濾器中。
美國專利4,706,027涉及的是用微生物將污染氣體脫硫的方法。在需氧條件下，用硫桿菌微生物將硫化物轉(zhuǎn)變成氧化硫。美國專利4,706,027和本發(fā)明使用的是相同的微生物。然而美國專利4,706,027是利用所述微生物在需氧條件下脫硫，而本發(fā)明是利用所述微生物在厭氧條件下脫氮。
美國專利4,880,542涉及的是在含硫污水中使硫化物(H2S，HS-，S2-)氧化的工藝，通過產(chǎn)生一種脫氮硫桿菌(Thiobacillus denitrificans)的耐硫化物菌株，然后相互限制并使脫氮硫桿菌脫硫，而將硫化物轉(zhuǎn)變成硫酸鹽，并使在載體上或在載體內(nèi)的CaCO3形成生物過濾器。美國專利4,880,542和本發(fā)明使用同樣的微生物。然而，在本發(fā)明中，所述微生物被活動抑制在硫顆粒上并用硫作為營養(yǎng)物質(zhì)來進(jìn)行脫氮。此外，在美國專利4,880,542中，所述微生物和CaCO3附著在載體上并進(jìn)行脫硫。而在本發(fā)明中要連續(xù)地提供Na2CO3用于進(jìn)行脫氮，而不是象在美國專利4,880,542中是活動抑制的。最后，美國專利4,880,542使用高粘度的凝膠作為載體，其中微生物和CaCO3是活動抑制的，而本發(fā)明使用的是活性炭和無煙煤作為載體。
美國專利5,044,435涉及一種微生物的方法，該方法使用脫氮硫桿菌來增加油的回收。盡管用于脫氮的微生物是相同的，但美國專利5,044,435的主要目的是油的回收，與本發(fā)明無關(guān)。
美國專利4,113,612和美國專利4,113,613涉及的是一種改進(jìn)的由顆粒材料形成的固定床的回洗方法。
美國專利4,764,288揭示了一種改進(jìn)的使用回洗泵的回洗方法，與本發(fā)明無關(guān)。
日本專利公開文本4-298292(1992年10月22日)涉及到的是生物膜過濾器系統(tǒng)，在其中均勻分布的空氣清洗污染的水，特別是關(guān)于生物過濾器容器的空氣和回洗管。
此外，日本專利公開文本63-101000(1988年5月6日)涉及到的是含有頑固的不能生物降解物質(zhì)的污水處理方法。頑固的不能生物降解物質(zhì)在活動抑制微生物與污水接觸時(shí)被去除。活動抑制微生物利用活動抑制劑，通過飽和抑制至少一種硫菌和該硫菌活性所需的硫成分而形成。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種水處理系統(tǒng)，用來滿足污水處理標(biāo)準(zhǔn)的所有要求，并且優(yōu)于通常使用浮動微生物的常規(guī)污水處理方法，可以明顯降低場地和結(jié)構(gòu)的成本，并通過化學(xué)沉降首先去除懸浮固體和磷，其次通過附著微生物的新陳代謝和活性去除掉有機(jī)物質(zhì)和營養(yǎng)物，如磷和氮。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的就是用水處理系統(tǒng)提供一種水處理方法。
為了達(dá)到本發(fā)明的主要目的，要提供一種水處理系統(tǒng)，包括一個(gè)化學(xué)反應(yīng)池，用于接收與磷發(fā)生反應(yīng)形成沉淀的化學(xué)物質(zhì)；一個(gè)第一生物過濾器，其中填有具需氧化作用的親水載體和已經(jīng)包埋在親水載體內(nèi)的硝化微生物；以及第二生物過濾器，其中填有主要是顆粒硫的載體，該載體中包埋有自養(yǎng)脫氮微生物。
為了達(dá)到本發(fā)明的另一個(gè)目的，所提供的水處理方法包括(a)一個(gè)單元操作，用于通過將絮凝劑添加到流入水中，去除磷和膠狀的懸浮固體；(b)一個(gè)需氧生物過濾單元操作，用于將處理水穿過包含需氧化作用和硝化微生物的親水載體；以及(c)一個(gè)缺氧生物過濾單元操作步驟，用于將處理水穿過含有自養(yǎng)脫氮微生物的載體。
參考相應(yīng)的附圖，本發(fā)明將變得更容易理解，附圖只給出了介紹的方法，因此并沒有限制本發(fā)明，其中圖1是一種采用通常的標(biāo)準(zhǔn)活性淤渣方法的水處理方框圖；圖2是一種采用現(xiàn)代的常用水處理方法的水處理方框圖；圖3是本發(fā)明的第一具體實(shí)施例的水處理系統(tǒng)方框圖；以及圖4是本發(fā)明的第二具體實(shí)施例的水處理系統(tǒng)方框圖。
本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)既使用化學(xué)水處理方法又使用生物水處理方法可以比使用通常的方法更有效地進(jìn)行污水處理，從而完成了本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的水處理系統(tǒng)包括(i)用于去除砂子和淤泥的預(yù)處理裝置；(ii)高速絮凝和沉降設(shè)備，主要用于去除懸浮固體和磷；(iii)一個(gè)生物過濾器，主要用于去除有機(jī)物質(zhì)(以下指的是‘ SBF(O)’)；(iv)一個(gè)生物過濾器，用于硝化作用(以下指的是‘ SBF(N)’)；(v)一個(gè)生物過濾器，主要用于厭氧脫氮作用(以下指的是‘ SBF(DeN)’)；以及(vi)用于儲存回洗水的水處理池。
在高速絮凝和沉降設(shè)備中，根據(jù)水中磷的濃度，在水中添加極少量的絮凝劑，從而以高速沉淀和去除懸浮固體和磷。通過使用快速化學(xué)沉降，與外部低溫的環(huán)境相對應(yīng)，處理水的質(zhì)量變得穩(wěn)定，且與常規(guī)系統(tǒng)相比，在處理同樣量的水時(shí)，沉降池的尺寸和水處理系統(tǒng)的整個(gè)尺寸明顯減小。
而當(dāng)水從高速絮凝和沉降設(shè)備中穿過SBF(O)排出時(shí)，有機(jī)物質(zhì)就被附著在載體上的高濃度微生物去除。
殘留的有機(jī)物質(zhì)通過附著在載體上的需氧微生物，在SBF(N)的上部進(jìn)一步被去除，硝化作用在SBF(N)的下部通過高濃度的硝化微生物如寄居在載體中的硝化細(xì)菌菌株(Nitrobacter sp.)、亞硝化單胞菌菌株(Nitrosomonas sp.)、亞硝化球菌菌株(Nitrosococcus sp.)以及Nitrocystics菌株完成。
用于去除有機(jī)物質(zhì)和硝化的微生物很容易從活性淤渣中提取出來。
最后，SBF(DeN)充滿了作為載體的顆粒硫，自養(yǎng)脫氮微生物如脫氮硫桿菌和脫氮硫裸螺菌(Thiomicrospira denitrificans)寄生在顆粒硫中。在這里，自養(yǎng)脫氮微生物通過使用在顆粒硫的離析時(shí)產(chǎn)生的氫進(jìn)行脫氮反應(yīng)。氮因此在從淤泥當(dāng)中分離出來的脫氮微生物的作用下被去除。因此也不需要從外部提供碳源，這也是與通常使用異養(yǎng)脫氮微生物的水處理方法的區(qū)別。比較好的是顆粒硫的有效尺寸是2毫米到5毫米，均勻系數(shù)低于2。顆粒硫組成的過濾層的高度最好是1.0米到3.0米，支撐層的高度范圍是0.2米到1.5米。
在這里，生物過濾器充滿了適合于微生物寄生的載體。處理水和微生物不在反應(yīng)池中混合，而是當(dāng)穿過載體時(shí)，所述處理水與附著在載體上的微生物發(fā)生反應(yīng)。
如上所述，對于淤渣浮起或結(jié)塊的處理都沒有問題，也不需要第二沉降池。
另一方面，與通?；旌项愋偷纳镞^濾器相比，水流入只占很小的面積的活塞式流動型的生物過濾器中。同時(shí)由于生物過濾器采用高濃度微生物，盡管處理周期很短，卻能得到優(yōu)良的水質(zhì)。生物過濾方法在韓國專利申請99-13133(1999年4月14日)中描述的更為詳細(xì)。
此外，處理水不需要在罐中心進(jìn)行內(nèi)部再循環(huán)，而是在硝化后，緊接著進(jìn)行脫氮處理，使得整個(gè)系統(tǒng)的簡化和操作成本下降成為可能。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的水處理系統(tǒng)還包括添加化學(xué)制劑以去掉磷的步驟。然而，在減少安裝面積、提高水的質(zhì)量和處理速度方面，根據(jù)本發(fā)明的水處理系統(tǒng)要優(yōu)于常規(guī)的水處理系統(tǒng)。此外，在外部低溫環(huán)境中保持較高的水的質(zhì)量，取決于快速化學(xué)沉降的性質(zhì)。
盡管使用活性淤渣的常規(guī)的污水處理方法由于淤渣的結(jié)塊和流入負(fù)載及溫度的變化造成低的效率，但本發(fā)明通過采用生物過濾法克服了這個(gè)缺點(diǎn)，從而在污水中去除掉有機(jī)物質(zhì)和氮。由于沒有砂過濾器和操作成本低并可得到較高的水質(zhì)量，本發(fā)明可以滿足水處理系統(tǒng)的所有要求。
圖3所示的是說明根據(jù)本發(fā)明的第一具體實(shí)施例的水處理系統(tǒng)的方框圖。
通常，預(yù)處理裝置302由一種濾網(wǎng)、沉砂池和進(jìn)水泵房組成，并從流入污水中去除砂子和淤泥。
在絮凝池304中，化學(xué)制劑305加入到流入的污水中，以便去除磷，加入的絮凝劑306形成絮凝物可以去除膠狀懸浮固體，而且不需要重力沉降。根據(jù)本工藝的性質(zhì)，回洗水322以及生物過濾器313，315，318流入的污水301中的懸浮固體和磷同時(shí)被去除。在這里加入的化學(xué)制劑量要根據(jù)懸浮物料和磷的量來調(diào)整。
添加到絮凝池304中的絮凝劑的量要根據(jù)流入水中磷的濃度來確定。當(dāng)處理水中磷的濃度低于5毫克/升時(shí)，以鋁含量為基礎(chǔ)的硫酸鋁和聚氯化鋁(PAC)的最大量是10毫克/升，以鐵含量為基礎(chǔ)的最大量的氯化鐵是10毫克/升。
在絮凝池304的步驟后，陰離子聚合物307加入到聚沉池308中，絮凝池304中絮凝物的尺寸增大，因此也增加了沉降速度。
高速沉降池309通過沉降，液固分離聚沉池308中形成的絮凝物。處理水流入生物過濾器，如果需要，將沉降的淤渣部分地返回到絮凝池304(310)中，并且殘余物被輸送到脫水裝置311中。在常規(guī)的技術(shù)中，初級和二級沉降池表面承載速率分別為每天25～40m3/m2和20～30m3/m2，而根據(jù)本發(fā)明的高速沉降池的表面承載速率超過每天40～80m3/m2。這也說明高速沉降池是一種具有高沉降效率的小尺寸的沉降池，它起的是二級沉降池的作用。
SBF(O)313中充滿了親水載體，主要用于去除高速沉降池309的處理水中的溶解的有機(jī)物質(zhì)。分解有機(jī)物質(zhì)的異養(yǎng)微生物寄生于親水載體中。簡言之，反應(yīng)池是一種有高濃度微生物的小尺寸池，并使有機(jī)物質(zhì)在較短的停留時(shí)間內(nèi)被去除。
通常使用無煙煤和活性炭作為親水載體。較好的情況是，親水載體的有效尺寸在3mm到25mm之間，平均系數(shù)在1.1到2.0之間，填充高度在1.0m到3.0m之間。此外，載體層的下部由0.2m到1.5m的砂礫層組成。為了保持需氧條件，還需要提供空氣。分解有機(jī)物質(zhì)的異養(yǎng)微生物可以從一般的活性淤渣獲得。另一方面，處理水可以以上流或下流方向移送到SBF(O)313中。
存在于SBF(O)313處理水中的氨氮的硝化作用在包含有親水載體的SBF(N)315中進(jìn)行，其中所述載體中寄生有分解有機(jī)物質(zhì)的微生物和硝化微生物。因此，小尺寸的反應(yīng)池和高濃度的微生物為在較短的停留時(shí)間內(nèi)去除有機(jī)物質(zhì)和產(chǎn)生硝化作用提供了可能。與SBF(O)相同，通常用無煙煤和活性炭作為親水載體。比較好的是，載體中顆粒的直徑范圍在1mm到10mm，其平均系數(shù)在1.1到2.0之間。在下流的方法中，殘余的有機(jī)物質(zhì)在載體的上部被去除，硝化作用通過硝化菌的作用在載體的下部發(fā)生。
在SBF(DeN)318中，在來自SBF(N)315的處理水中自養(yǎng)菌脫去硝酸鹽的氮使其成為氮?dú)?。典型的活化淤渣工藝通過使用異養(yǎng)微生物進(jìn)行脫氮作用。另外，本發(fā)明的生物過濾器通過自養(yǎng)微生物完成脫氮。也就是說，在SBF(DeN)中充滿由顆粒硫組成的載體。使用顆粒硫進(jìn)行脫氮作用的自養(yǎng)脫氮微生物附著在載體上。在脫氮過程中，通常的工藝需要有機(jī)碳源如甲醇。在本發(fā)明的生物過濾器中，脫氮作用通過自養(yǎng)微生物完成，因此不需要特殊的碳源。作為生物過濾器之一，SBF(DeN)318也是有高處理效率的生物反應(yīng)池。
處理水池320儲存并再循環(huán)最后要處理的水323，這些水已經(jīng)通過一系列的生物過濾池，如果需要的話，也可以將這些水作為回洗水321返回到生物過濾池315、318。
另一方面，如圖3所示的水處理系統(tǒng)包括一系列的單元反應(yīng)池。既高速絮凝和沉降裝置以及SBF(O)、SBF(N)、SBF(DeN)和處理水池被系統(tǒng)地排列。雖然如此，每個(gè)單元反應(yīng)池都有它自己的特性。因此，在水處理系統(tǒng)中可以優(yōu)選專用的單元操作并進(jìn)行組合使用。
此外，本發(fā)明的專用單元操作可以有選擇地應(yīng)用到通常的水處理系統(tǒng)中。例如，在通常技術(shù)中的初級沉降池104、202可以用化學(xué)單元反應(yīng)池304、308、309代替，以進(jìn)行高速絮凝和沉降，或者在通常技術(shù)中的生物過濾池(107、108)(207、208、210、212)可以用至少一個(gè)生物過濾池313、315、316的組合來代替。
此外，如果沒有專用單元操作，可以對水處理系統(tǒng)進(jìn)行組合。例如，當(dāng)有機(jī)污染物的濃度較低的時(shí)候，可以將SBF(O)省略，如圖4所示。
現(xiàn)在通過以下的實(shí)施例更詳細(xì)地介紹本發(fā)明。實(shí)施例1對含有氨氮和有機(jī)物質(zhì)的污水用本發(fā)明如圖3所示的水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
流入污水301的量是2.7m3/每天，流入的污水儲存在均化池302中，首先通過絮凝池304、聚沉池308和快速沉降池309的處理過程。最后處理的水323通過將首先處理的水312穿過SBF(O)313、SBF(N)315和SBF(DeN)318進(jìn)行處理來得到。回洗水321收集到均化池302(322)中。
當(dāng)去除掉未凈化水中的沙子和淤泥后，均化池302將處理過的水提供到絮凝池304中。
單元操作的詳細(xì)說明如下所示
絮凝池304的長度、寬度和有效高度是125mm，聚沉池308的長度、寬度和有效高度是125mm，快速沉降池309的直徑和有效高度分別是400mm。絮凝池304和聚沉池308的混合條件分別是200rpm和60rpm。40mg/L的硫酸鋁305和0.8mg/L的陰離子聚合物307作為聚沉劑分別加入到反應(yīng)池中。
化學(xué)沉降后，處理過的水312流入到SBF(O)313的上部。SBF(O)313是一個(gè)需氧池，它是用PVC制作的、直徑為150mm的圓筒體。有效尺寸為10mm的無煙煤在內(nèi)部過濾層上填充到2m的高度。通過注入并培育2000mg/L的活性淤渣一個(gè)星期，將混合液體懸浮固體的濃度(以下記為‘MLSS’)保持在10000mg/L。
為使反應(yīng)池保持需氧條件，用位于反應(yīng)池下部的空氣管(A)將空氣以1.5L/min的量注入。對COD和BOD以及可以沉淀的懸浮固體(SS)有影響的有機(jī)物質(zhì)可以從反應(yīng)池中去除，并且處理過的水314流入到SBF(N)315中。
有效尺寸為3mm的無煙煤在SBF(N)315中填充到2m的高度。其它條件保持與SBF(O)313相同。注入2000mg/L的活性淤渣，培育一個(gè)星期，從而保持MLSS在10000mg/L。
在反應(yīng)池313中，殘留的有機(jī)物質(zhì)從載體的上部去除，硝化微生物的濃度要比載體的下部高。結(jié)果氨氮被氧化并轉(zhuǎn)變成硝酸鹽的氮。
SBF(DeN)318是由PVC制成的內(nèi)徑為150mm、厚度為5mm的圓筒體。起載體和氫供體作用的，以及有效顆粒直徑為3mm的顆粒硫填充在內(nèi)部過濾層上的2.0m的高度。與需氧池不同，它不用將空氣注入到反應(yīng)池中，因?yàn)榉磻?yīng)池要保持缺氧條件。
然而，當(dāng)由于長期使用而使濾床發(fā)生堵塞時(shí)，就要啟動壓縮機(jī)和回洗泵進(jìn)行回洗。在SBF(DeN)318中，硝酸鹽的氮被還原成氮?dú)忉尫诺娇諝庵小?br> 處理水在SBF(DeN)318中凈化后流入到水處理池320中，儲存短時(shí)間后，最后排出(323)。當(dāng)水處理進(jìn)行時(shí)，水質(zhì)量的參考值如pH值和堿性由化學(xué)制劑注入管316控制。
為了減少最初穩(wěn)定過程的操作時(shí)間，從污水處理廠來的濃度為MLSS 2000mg/L的活性淤渣被連續(xù)地注入，其量為3天流入未凈化水的五分之一，培育一個(gè)星期，以保持MLSS在10000mg/L。與溶液分離的微生物從潮泥中分離出來后與脫氮硫桿菌和脫氮硫裸螺菌混合，注入到脫氮池中，以保持MLSS在3000mg/L。利用本發(fā)明的水處理系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)8個(gè)星期，表1中列出了7個(gè)星期穩(wěn)定狀態(tài)的處理結(jié)果的平均值。
表1實(shí)施例1中水處理的結(jié)果<
對比例1對比試驗(yàn)是采用同樣的污水，采用現(xiàn)代通用的活性淤渣工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(參考圖2)。
污水201從均化池202流入到初級沉降池204中，并由此將沉降顆粒去除。在初級沉降池204中處理過的水206流入到厭氧池207中，同時(shí)，二級沉降池212中的活性淤渣再循環(huán)到厭氧池207中。
在厭氧池207中，磷被釋放出來，并被輸送到下游的缺氧池208中。同時(shí)，需氧池210中返回的淤渣通過211被再循環(huán)到缺氧池208中。
在需氧池210中將氨氮轉(zhuǎn)化成硝酸鹽的氮。當(dāng)混合液體返回到缺氧池208(211)中時(shí)，硝酸鹽的氮在缺氧池208中還原成氮。要將適當(dāng)量的甲醇209注入作為硝酸鹽的氮的脫氮的碳源。
當(dāng)穿過缺氧池208后，處理過的水流入到需氧池210中。在這里有機(jī)物質(zhì)和殘余的甲醇被去除，并發(fā)生硝化作用。反應(yīng)池210中的部分混合液返回到缺氧池208，殘余的部分輸送到二級沉降池212中。最后污水在二級沉降池212中通過固液分離進(jìn)行處理。
此時(shí)，初級和二級沉降池204、212的直徑和有效高度等于400mm，厭氧池207、缺氧池208、和需氧池210的寬度、長度和有效水深分別是300mm、400mm和300mm。上述池都由PVC制造。
空氣(A)以1.5L/min的流速通過放置在下部的空氣管注入到需氧池210中。厭氧池207和缺氧池208可以在沒有空氣注入的情況下由攪拌器緩慢混合。
生物反應(yīng)池中微生物的濃度，即MLSS由返回的淤渣213的量來調(diào)節(jié)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間保持其平均值為3000mg/L。
為了保證對比的真實(shí)性，要保證使用的反應(yīng)器流速和有效容積相同。
要使用本系統(tǒng)做8個(gè)星期的實(shí)驗(yàn)。7個(gè)星期穩(wěn)定狀態(tài)處理結(jié)果的平均值列在表2中的對比例1-1中。
為了防止由于對比例1的內(nèi)部返回(211)和淤渣返回(213)而產(chǎn)生的停留時(shí)間縮短，流入水的流速減到1.0m3/每天，也就是將反應(yīng)池的能力放大2.7倍。再增加7個(gè)星期的實(shí)驗(yàn)，平均水質(zhì)的變化如表2中對比例1-2所示。
表2對比例1的水處理結(jié)果
根據(jù)實(shí)施例1和對比例1的結(jié)果，在所有的項(xiàng)目中，實(shí)施例1的水處理方法要優(yōu)于對比例1。特別是，有機(jī)物質(zhì)和氮的去除速度和效率的結(jié)果都是很好的。此外，對于磷和懸浮固體，實(shí)施例1的水處理方法顯示了其優(yōu)良性。
此外，盡管在對比例1-2中反應(yīng)池的能力放大了2.7倍，但與實(shí)施例1相比水質(zhì)沒有改進(jìn)。實(shí)施例2為了檢測處理生活污水的性能，此時(shí)有機(jī)污染濃度很低，實(shí)驗(yàn)采用如圖4所示的水處理系統(tǒng)進(jìn)行。
在沒有SBF(O)，使用與實(shí)施例1相同的水處理系統(tǒng)和條件實(shí)驗(yàn)8個(gè)星期。7個(gè)星期穩(wěn)定狀態(tài)處理結(jié)果的平均值如表3所示。對比例2與實(shí)施例2相比，根據(jù)通?；钚杂僭に?參考圖1)處理同樣的未凈化的水。
流入的污水101從均化池流入到初級沉降池104中，并由此將沉降的固體去除。初級沉降池104中處理過的水106流入曝氣池107中，二級沉降池108中的沉降的淤渣返回到曝氣池107(109)中。曝氣池107中的混合液體經(jīng)過二級沉降池108獲得最后處理的水111。
此時(shí)，初級和二級沉降池104、108的直徑和有效高度等于400mm，曝氣池107的寬度、長度和有效水深分別是300mm、400mm和300mm。上述池都由5mm厚的PVC制造?？諝?A)以流速1.5L/min通過空氣管注入到曝氣池107中。
曝氣反應(yīng)器中的微生物濃度，即MLSS通過返回淤渣109的量來調(diào)節(jié)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，保持MLSS的平均值為2000mg/L。
為了使對比例2和實(shí)施例2相比較，反應(yīng)器的有效能力和流入污水的量與實(shí)施例1相同。在實(shí)驗(yàn)中流入量的流速為2.7m3/每天。
在上述提到的條件下，進(jìn)行8個(gè)星期實(shí)驗(yàn)，7個(gè)星期穩(wěn)定狀態(tài)處理結(jié)果的平均值如表3所示。
表3實(shí)施例2和對比例2的水處理結(jié)果
如表3所示，實(shí)施例2中的BOD和COD的去除效率是對比例2的活性淤渣工藝的兩倍或更高。
根據(jù)本發(fā)明的水處理系統(tǒng)，處理過的水的質(zhì)量相對于負(fù)載的變化優(yōu)良而穩(wěn)定，當(dāng)處理的污水含有氮和磷時(shí)，處理速度高。此外，不需要提供氫供體，即當(dāng)去除氮時(shí)的有機(jī)碳源，這是與常用方法的區(qū)別。相應(yīng)地，混合液不需要內(nèi)部返回，不需要二級沉降池。結(jié)果，減少了安裝面積，操作成本下降，從而使系統(tǒng)小型化。
權(quán)利要求
1.一種水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)充滿了包含顆粒硫的載體的生物脫氮反應(yīng)池，自養(yǎng)脫氮微生物包埋在所述載體內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理系統(tǒng)，其中的顆粒硫的有效尺寸為2毫米～5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理系統(tǒng)，其中的脫氮微生物是脫氮硫桿菌(Thiobacillus denitrificans)或脫氮硫裸螺菌(Thiomicrospiradenitrificans)。
4.一種水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由磷和懸浮固體反應(yīng)形成絮凝物的絮凝和聚沉池；充滿了親水載體的第一生物過濾器，硝化微生物包埋在所述親水載體內(nèi)；以及充滿了包含顆粒硫的載體的第二生物過濾器，自養(yǎng)脫氮微生物包埋在所述載體內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水處理系統(tǒng)，其中第一生物過濾器的親水載體是一種無煙煤或一種活性炭。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水處理系統(tǒng)，其中的第一生物過濾器包括一個(gè)生物過濾裝置(SBF(O))，該過濾裝置具有作為用于去除需氧有機(jī)物質(zhì)的主要物種的需氧微生物；以及一個(gè)生物過濾裝置(SBF(N))，該過濾裝置具有作為進(jìn)行需氧硝化作用的主要物種的硝化微生物。
7.一種水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)絮凝池，其中將絮凝劑加到所述流入水中；一個(gè)聚沉池，其中將陰離子聚合物加入到來自絮凝池的處理水中；一個(gè)高速沉降池，通過沉降來自聚沉池的處理水，去除絮凝物；一個(gè)充滿了親水載體的第一生物過濾器，接收來自高速沉降池的處理水，硝化微生物包埋在所述親水載體內(nèi)；以及一個(gè)充滿了包含顆粒硫的載體的第二生物過濾器，接收來自第一生物過濾器的處理水，自養(yǎng)脫氮微生物包埋在所述載體內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水處理系統(tǒng)，其中的第一生物過濾器包括一個(gè)生物過濾裝置(SBF(O))，該過濾裝置具有作為用于去除需氧有機(jī)物質(zhì)的主要物種的需氧微生物；以及一個(gè)生物過濾裝置(SBF(N))，該過濾器裝置有作為進(jìn)行需氧硝化作用的主要物種的硝化微生物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個(gè)具有濾網(wǎng)和沉砂池的預(yù)處理裝置，從未凈化水中去除砂石和淤泥，并將處理水輸送到絮凝池中。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水處理系統(tǒng)，其中包括在高速沉降池的絮凝物中的淤渣部分地返回到所述絮凝池中。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括一個(gè)處理水池，用于接收和臨時(shí)儲存第二生物過濾器中來的處理水。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水處理系統(tǒng)，其中儲存在處理水池中的水部分地返回到第一或第二生物過濾器中，以便用作回洗水。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水處理系統(tǒng)，其中處理過的水以上流或下流的方向流動。
14.一種水處理方法，該方法包括一個(gè)脫氮過程，用于通過穿過載體過濾流入的水，載體上包埋有自養(yǎng)脫氮微生物。
15.一種水處理方法，該方法包括(a)一個(gè)通過在流入水中添加絮凝劑以去除磷和膠狀懸浮固體的步驟；(b)一個(gè)第一生物過濾單元過程，用于將處理水穿過含有硝化微生物的親水載體；以及(c)一個(gè)第二生物過濾單元過程，用于將處理水穿過含有自養(yǎng)的脫氮微生物的載體。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種使用塞流型生物過濾器的水處理系統(tǒng),和使用該系統(tǒng)的水處理方法。水處理系統(tǒng)包括:一個(gè)用于去除磷的化學(xué)反應(yīng)池;一個(gè)充滿了親水載體的第一生物過濾器,親水載體內(nèi)具有硝化微生物;以及一個(gè)充滿了主要包含顆粒硫的載體的第二生物過濾器,自養(yǎng)脫氮微生物附著在所述載體內(nèi)。
文檔編號C02F3/30GK1277942SQ00109280
公開日2000年12月27日 申請日期2000年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月21日
發(fā)明者卞奎金, 李成裕, 黃龍雨 申請人:思韓工業(yè)株式會社, 黃龍雨