專利名稱:活性污泥工藝方法中出口處粒子的凈化方法
本發(fā)明是有關(guān)生物凈化廢水的二次處理工藝方法，在完全混合的罐中，在需氧微生物載體粒子存在的情況下，用含氧氣體對(duì)廢水充氣，特別是進(jìn)氣將在罐的進(jìn)口區(qū)一直延伸到出口區(qū)的水平軸周圍引起廢水的環(huán)形流動(dòng)。
完全混合的罐是長方形的，它的可取比例是長∶寬大于3∶1，最佳的長與寬的比例是大于5∶1。
已知，隨著使用游離的懸浮載體粒子作為微生物的沉淀基質(zhì)，生物量濃度甚至在活性污泥設(shè)備中也可以大大地增加，而且這樣一來，存在于廢水中的廢料可以迅速的降低。在這方面，近來使用的開口微孔泡沫粒子作為載體粒子，這些粒子的比重、尺寸大小和宏觀孔隙是這樣選擇的，以使有更高的質(zhì)量轉(zhuǎn)移速率，借助于主流和充氣，在充氧罐中的泡沫粒子可以向上和向下進(jìn)行循環(huán)。
但是，操作使用這種載體粒子的充氣罐時(shí)的一個(gè)缺點(diǎn)是，隨著廢水-活性污泥混合物定向地朝著充氣罐出口的流動(dòng)，載體粒子將逐漸向出口區(qū)挾帶，因此，在出口處載體粒子的濃度出現(xiàn)積聚，出口通常安裝有網(wǎng)屏或多孔板，或是諸如此類的東西，以防止載體粒子逸出。因此，總有一天載體粒子不僅會(huì)堵塞出口，而且在希望有高生物量濃度的通氣罐的入口區(qū)已不再有足夠的量可以利用了。
本發(fā)明的目的是提供一種上述討論的改進(jìn)型工藝方法，以便避免在廢水-活性污泥混合物中自由浮動(dòng)的載體粒子在罐的出口區(qū)積聚，并且避免引起出口的堵塞。
通過對(duì)說明書和權(quán)項(xiàng)的進(jìn)一步研究，本發(fā)明進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于那些在工藝技巧方面有經(jīng)驗(yàn)的人來說將是明顯的。
為了達(dá)到這些目的，改進(jìn)的工藝方法提供了調(diào)節(jié)進(jìn)氣、以便防止載體在出口積聚。例如，為了完成這種調(diào)節(jié)，維持循環(huán)運(yùn)行的進(jìn)氣相對(duì)于在流程起始區(qū)的進(jìn)氣要減少，至少是在流程的最后三分之一區(qū)，并且至少是在該區(qū)的載體粒子濃度超過起始區(qū)的載體粒子濃度的時(shí)候，要減少維持循環(huán)運(yùn)行的進(jìn)氣。
本發(fā)明范圍中的有關(guān)載體是指包括各種各樣的和水的密度差別不大的載體物質(zhì)。
本發(fā)明是基于意想不到的事實(shí)，即在用不同量氣體處理相鄰區(qū)廢水的情況下，懸浮在廢水中的載體粒子會(huì)沿著循環(huán)的共同水平軸，從由較低量氣體活化的區(qū)段到由較高量氣體活化的區(qū)段遷移。因此，假定廢水的流動(dòng)一般為螺旋形的管流，例如，在一個(gè)細(xì)長的矩形罐中，只要進(jìn)氣量沿著廢水流程從入口到出口是遞減的，那么載體物質(zhì)的遷移實(shí)際上是與定向地流向出口區(qū)的廢水流方向相反的。
進(jìn)氣的減少可以這樣來達(dá)到，當(dāng)流程的最后三分之一區(qū)的載體粒子濃度高于流程的最初區(qū)的載體粒子濃度，在最后三分之一區(qū)的進(jìn)氣暫時(shí)停止，通過載體粒子的反向遷移直到載體粒子濃度減少到低于起始區(qū)的載體粒子濃度。接著，可以恢復(fù)進(jìn)氣。如果以后在流程的最后三分之一區(qū)的載體粒子濃度最后增加到超過入口區(qū)的載體粒子濃度，則必須重復(fù)這一程序。
但是，在罐的最后三分之一區(qū)的這種間歇式的進(jìn)氣，有可能只用進(jìn)氣量的減少(和初始區(qū)相比)來代替。這樣，減少進(jìn)氣可以用連續(xù)的方式也可以用間歇式來實(shí)現(xiàn)。在最后三分之一區(qū)的進(jìn)氣的這種特定選擇，在各種情況下將取決于該區(qū)的主要的載體粒子濃度和該區(qū)廢水所要求的需氧量。隨著載體粒子在出口的積聚，在某些情況下必須允許在一個(gè)短的時(shí)間內(nèi)把氧含量減少到低于要求的值，這是為了保證載體粒子與廢水向出口流動(dòng)方向相反的方向返回運(yùn)送到入口區(qū)。
因而，本發(fā)明所改進(jìn)的工藝方法，在罐中的廢水流程中提供了基本上是均勻分布的載體粒子，不需要額外的，機(jī)械的或者氣動(dòng)的反復(fù)輸送載體粒子的設(shè)備。這不僅對(duì)于投資費(fèi)用而且對(duì)于運(yùn)行操作費(fèi)用都是顯著的優(yōu)點(diǎn)。特別是對(duì)額外的能量輸入，即使需要也是非常少的。
本發(fā)明工藝方法一個(gè)有利的實(shí)施例在于在流程的最后三分之一區(qū)實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣的減少，減少到在流動(dòng)初始區(qū)(或加料區(qū))進(jìn)氣的20-70%，更可取的是減少到25-50%。在本發(fā)明中，起始區(qū)(或加料區(qū))通常是指廢水進(jìn)入?yún)^(qū)。大多數(shù)情況下，這個(gè)區(qū)是罐的第一個(gè)三分之一區(qū)。
先在流程的第二個(gè)三分之一區(qū)進(jìn)行進(jìn)氣的減少也是有利的，在該區(qū)減少到在流程起始區(qū)的進(jìn)氣的50-90%，更可取的是減少到在流程起始區(qū)的進(jìn)氣的70-90%。在這方面，進(jìn)氣速率同樣可以作為載體粒子濃度的函數(shù)，進(jìn)行間斷式地控制。
如果廢水通過罐的流率基本上是不變的，那么，用分段程序來完成進(jìn)氣的減少也是有利的。例如，在流程的第二個(gè)三分之一區(qū)的進(jìn)氣，在第二個(gè)三分之一的起始區(qū)是90%，在中部區(qū)是80%，在末端區(qū)是70%，在流程的最后三分之一的中部區(qū)是60%，以及在最后三分之一的末端區(qū)是在罐的入口區(qū)進(jìn)氣的50%。但是，如果在出口區(qū)仍然有載體粒子的積聚，那么進(jìn)氣減少的比例可以更加顯著，例如在最后的三分之一區(qū)(減少的比例可以更加顯著)。
因?yàn)樘幚砉に囍袕U水要求一定的充氧程度，如果在廢水流程的長度上氣體的減少不可能達(dá)到為使載體粒子均勻分布所需要的程度，那么可按照本發(fā)明的另一個(gè)具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例，對(duì)廢水流程的最后三分之一區(qū)的罐的下部橫向地進(jìn)行充氣，基本上橫切廢水流程的整個(gè)寬度，這種橫向充氣與罐的出口保持足夠的間隔，以提供橫向的進(jìn)氣，管狀液流在橫向方向軸線流動(dòng)。通過用這種橫向管流，載體粒子與罐的排出口可保持一定的距離。因?yàn)榘踩煽康脑?，特別提供了這種橫向管流。
為了確定阻止載體粒子從罐中逸出，在罐的排出口前面安裝阻擋載體粒子的設(shè)備是適宜的;這種阻擋設(shè)備可以設(shè)計(jì)成網(wǎng)屏、網(wǎng)狀物、或多孔板。對(duì)在罐的出口前面擋住載體粒子的這種阻擋設(shè)備的前部分流程，進(jìn)行橫向地充氣，并且載體粒子在罐出口的前面區(qū)域被擋住了，在那里朝向罐出口方向的流速至多不過是0.1米/秒。由于在罐出口前面這樣放置阻擋設(shè)備，這就可以保證了朝向罐出口方向的定向流動(dòng)，對(duì)于載體粒子僅僅施加小的作用力。為了這個(gè)原因，阻擋設(shè)備也相應(yīng)地在整個(gè)區(qū)域內(nèi)相對(duì)罐的出口橫向地排列。
對(duì)流程橫向進(jìn)行的充氣，最好是在阻擋設(shè)備前面的一定間隔處來進(jìn)行，上述這個(gè)間隔是相當(dāng)于罐的液面的1到1.5倍。對(duì)流程橫向進(jìn)行通氣的這種安排，使圓柱形流在阻擋設(shè)備前面直接向下流動(dòng)。因此，垂直向下作用的渦流在罐出口的前面和/或在阻擋設(shè)備的前面被形成了，切斷在阻擋設(shè)備前面堆積的載體粒子，并且向下輸送這種粒子。接著，通過圓柱形流的抽吸，載體粒子被輸送離開阻擋設(shè)備。
如果按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的另一個(gè)實(shí)施例，在阻擋設(shè)備前面至多一米的空間間隔處，對(duì)流程進(jìn)行橫向通氣，得到了改進(jìn)的剪切效果(Shear effects)。
由于這種充氣，相對(duì)于流出的液流的橫軸周圍生成了一種管狀流，這種流立即在阻擋設(shè)備的前面顯示出一種向上的定向流。因?yàn)樵谶@種情況下，充氣是直接在阻擋設(shè)備前面進(jìn)行的，在那個(gè)位置上升的氣泡可以切掉粘附于阻擋設(shè)備上的任何載體粒子。有時(shí)候，甚至可以完成對(duì)阻擋設(shè)備的清洗，避免粘附上廢水的組分。如果用精細(xì)優(yōu)良的氣泡向流程橫向地進(jìn)行充氣，例如用管道擴(kuò)散噴霧器，氣泡有小于1.5毫米的直徑，則可避免阻擋設(shè)備被阻塞，從而得到這種特別好的結(jié)果。
當(dāng)借助于橫向地對(duì)液流方向充氣的方法進(jìn)行進(jìn)氣時(shí)，進(jìn)氣不能太大，以至使抽吸作用對(duì)于在罐的前區(qū)存在的載體粒子產(chǎn)生影響。為了這個(gè)原因，借助于對(duì)流程橫向充氣的方法而供給的氣體，最好應(yīng)維持較低的速度，即低于在流程的第二個(gè)三分之一或最后三分之一區(qū)所進(jìn)行的循環(huán)流的進(jìn)氣速度。
相信不需要經(jīng)過更多的推敲，在工藝方面有經(jīng)驗(yàn)的人，利用前述的說明，就可以在最大的可能范圍內(nèi)使用本發(fā)明。
根據(jù)前面的說明，在工藝技巧上有經(jīng)驗(yàn)的人可以容易地確定本發(fā)明的實(shí)質(zhì)特征，不需改變本發(fā)明的本質(zhì)和范圍，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改變和修正，使其適應(yīng)于各種的應(yīng)用和條件。
權(quán)利要求
1.一個(gè)生物凈化廢水的工藝方法，其中包括在一個(gè)完全混合的罐中，在含有微生物的載體粒子存在的情況下，用含氧氣體的進(jìn)氣對(duì)廢水進(jìn)行充氣，并且進(jìn)氣將在罐的進(jìn)口區(qū)一直延伸到出口區(qū)的水平軸周圍引起螺旋形的管狀廢水流，本發(fā)明的改進(jìn)包括調(diào)整進(jìn)氣以防止載體粒子在出口積聚。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝方法，其特征在于相對(duì)于在流程的起始區(qū)的進(jìn)氣，至少在流程的最后三分之一區(qū)，以及至少是當(dāng)該區(qū)的載體粒子濃度超過存在于起始區(qū)的載體粒子濃度的時(shí)間內(nèi)，進(jìn)氣至少要被減少。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的工藝方法，其特征在于在流程中的最后三分之一區(qū)的進(jìn)氣的減少，要達(dá)到流程中起始區(qū)的進(jìn)氣的20-70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的工藝方法，其特征在于在流程中的最后三分之一區(qū)的進(jìn)氣的減少，要達(dá)到流程中起始區(qū)的進(jìn)氣的25-50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2的工藝方法，其特征在于在流程中的第二個(gè)三分之一區(qū)的進(jìn)氣的減少，要達(dá)到流程中起始區(qū)的進(jìn)氣的50-90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3的工藝方法，其特征在于在流程中的第二個(gè)三分之一區(qū)的進(jìn)氣的減少，要達(dá)到流程中起始區(qū)的進(jìn)氣的50-90%。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4的工藝方法，其特征在于在流程中的第二個(gè)三分之一區(qū)的進(jìn)氣的減少，要達(dá)到流程中起始區(qū)的進(jìn)氣的50-90%。
8.根據(jù)權(quán)利要求
2的工藝方法，其特征在于減少進(jìn)氣是沿著廢水流動(dòng)的軸向分級(jí)實(shí)現(xiàn)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求
5的工藝方法，其特征在于減少氣體進(jìn)料是沿著廢水流動(dòng)的軸向，分級(jí)實(shí)現(xiàn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7的工藝方法，其特征在于減少氣體進(jìn)料是沿著廢水流動(dòng)的軸向，分級(jí)實(shí)現(xiàn)的。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝方法，其特征在于在罐的下部區(qū)，對(duì)于在罐的最后三分之一區(qū)的廢水流程橫向地進(jìn)行充氣。上述的充氣的實(shí)施是在靠近罐的出口，彼此相隔開的地方進(jìn)行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個(gè)寬度(進(jìn)行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產(chǎn)生一種管狀流。
12.根據(jù)權(quán)利要求
2的工藝方法，其特征在于在罐的下部區(qū)，對(duì)于在罐的最后三分之一區(qū)的廢水流程橫向地進(jìn)行充氣，上述的充氣的實(shí)施是在靠近罐的出口，彼此相隔開地進(jìn)行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個(gè)寬度(進(jìn)行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產(chǎn)生一種管狀流。
13.根據(jù)權(quán)利要求
3的工藝方法，其特征在于在罐的下部區(qū)，對(duì)于在罐的最后三分之一區(qū)的廢水流程橫向地進(jìn)行充氣，上述的充氣的實(shí)施是在靠近罐的出口，彼此相隔開的地方進(jìn)行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個(gè)寬度(進(jìn)行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產(chǎn)生一種管狀流。
14.根據(jù)權(quán)利要求
5的工藝方法，其特征在于在罐的下部區(qū)，對(duì)于在罐的最后三分之一區(qū)的廢水流程橫向地進(jìn)行充氣，上述充氣的實(shí)施是在靠近罐的出口，彼此相隔的地方進(jìn)行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個(gè)寬度(進(jìn)行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產(chǎn)生一種管狀流。
15.根據(jù)權(quán)利要求
7的工藝方法，其特征在于在罐的下部區(qū)，對(duì)于在罐的最后三分之一區(qū)的廢水流程橫向地進(jìn)行充氣，上述充氣的實(shí)施是靠近罐的出口，彼此相隔開的地方進(jìn)行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個(gè)寬度(進(jìn)行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產(chǎn)生一種管狀流。
16.根據(jù)權(quán)利要求
8的工藝方法，其特征在于在罐的下部區(qū)，對(duì)于在罐的最后三分之一區(qū)的廢水流程橫向地進(jìn)行充氣，上述充氣的實(shí)施是靠近罐的出口，彼此相隔開的地方進(jìn)行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個(gè)寬度(進(jìn)行的)，以便沿著上述廢水流的橫截軸產(chǎn)生一種管狀流。
17.根據(jù)權(quán)利要求
10的工藝方法，其特征在于在罐的下部區(qū)，對(duì)于在罐的最后三分之一區(qū)的廢水流程橫向地進(jìn)行充氣，上述充氣的實(shí)施是在靠近罐的出口，彼此相隔開的地方進(jìn)行的，并且基本上是橫(穿)過廢水流程的整個(gè)寬度(進(jìn)行的)，以便沿著上述廢水流的橫截面軸產(chǎn)生一種管狀流。
18.根據(jù)權(quán)利要求
11的工藝方法，其特征在于上述的充氣是對(duì)于在罐的出口的前面用來擋住載體粒子的設(shè)備的前部分流程進(jìn)行橫向地充氣，上述的對(duì)載體粒子的阻擋是在罐出口的前面的區(qū)域進(jìn)行的，在那里向罐的出口方向的流動(dòng)速度不大于0.1米/秒。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18的工藝方法，其特征在于充氣是在阻擋設(shè)備的前面，隔開一段距離進(jìn)行的，隔開的距離相當(dāng)于罐的液面的1至1.5倍。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19的工藝方法，其特征在于充氣是在阻擋設(shè)備的前面，隔開距離小于1米處進(jìn)行的。
專利摘要
在凈化廢水的活性污泥工藝方法中，在完全混合的罐中，在微生物的載件粒子存在的情況下，充氣的進(jìn)氣將在罐的進(jìn)口區(qū)一直延伸到出口區(qū)的水平軸周圍引起管狀螺旋形的廢水循環(huán)流。為了避免載體粒子在罐的出口區(qū)積聚，維持循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)氣是沿著流動(dòng)的軸線，相對(duì)于流程初始區(qū)的進(jìn)氣而減少的。氣體也可以沿著出口附近的液流的橫向軸線噴射產(chǎn)生氣泡，結(jié)果產(chǎn)生管狀流，而該管狀流也可以從出口處清洗載體粒子。
文檔編號(hào)C02F3/12GK85105313SQ85105313
公開日1987年1月14日 申請(qǐng)日期1985年7月11日
發(fā)明者費(fèi)爾德·基爾赫納, 林夸特斯 申請(qǐng)人:蘭德股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan