專利名稱：用于除去氮和磷的廢水處理方法和所用的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在廢水處理設備中除去氮和磷的方法和所采用的設備，更具體地說，涉及一種通過結合至少兩組單元部件系統(tǒng)來除去氮和磷的方法和設備，所說的單元部件系統(tǒng)是通過將澄清器裝配到氧化槽中并采用間歇曝氣和流路改變的方法來操作單元部件系統(tǒng)來構成的。
為了在廢水處理設備中用生物法除去氮和磷，可進行其中不通入游離氧的缺氧法，厭氧法和在其中通入氧的需氧法。在需氧反應槽中，有機氮和氨性氮被氧化成硝酸鹽。在缺氧反應槽中，進行其中硝酸鹽被還原成其后被釋放到空氣中的氮氣的脫氮法。在厭氧反應槽中，從活性污泥中進行磷的釋放。在需氧反應槽中微生物吸收大量釋放的磷組分。完成大量吸收的微生物通過廢污泥除去，從而最終除去了氮和磷。
在用于除去氮和磷的常規(guī)方法中，厭氧槽、缺氧槽和需氧槽是以恒定的容量分別安裝的。因此，不能夠靈活地應付進流質和量的變化。而且，該設備中必須注入甲醇作為用于脫氮作用的電子給體，或者必須將在硝酸化反應槽中的水循環(huán)到前面的階段，即脫氮反應槽中，以利用廢水中所含的生物體。為了注入甲醇，要消耗大量的化學試劑，并且為了利用生物體，需要安裝泵、電力、維修和管理的費用，這是因為循環(huán)流是進流的約4倍。
為了解決這些問題，已建議間歇曝氣和改變流路的方法。作為應用間歇曝氣和流路改變的常規(guī)方法，有所謂的Bio Denipho方法或者PhasedIsolation Ditch(PID)方法。
圖7表示用于除去氮和磷的常規(guī)PID方法，圖示在用于相應的階段A到D的曝氣或不曝氣狀態(tài)下進流和出流方向的改變，即流路改變。
按照下面進程的順序描述用于PID法的設備的整體結構。從流體的進程來看，該設備由初級脫氮反應槽201a、分離槽201b、厭氧槽201c、至少兩組每個配有曝氣器和混合器的氧化槽202和203以及有污泥收集器206的澄清器204構成。還裝配用于從澄清器204將污泥返回到初級脫氮反應槽201的污泥返回泵205和污泥返回管道208。
厭氧槽201c的作用是將進來的原料廢水與從澄清器204通過污泥返回泵205返回的污泥混合，并從污泥中釋放磷，同時保持厭氧狀態(tài)。如果存在化學結合的氧，如硝酸鹽(NO3)或者亞硝酸鹽(NO2)，就很難發(fā)生從污泥中釋放磷。因此，在厭氧槽201c的前面的階段中，首先要從初級脫氮反應槽201a和分離槽201b中除去原料廢水或返回污泥中所含的游離氧或者硝酸鹽。否則，厭氧槽201c應該由至少兩組結合起來的槽構成，用來防止短循環(huán)，并在每個反應槽中安裝混合器301。
澄清器204是獨立安裝在氧化槽202和203外部的外澄清器，而其中另外安裝了污泥收集器206、污泥返回泵205和返回管道208。這里污泥的返回必須多于進流的總量。
如上所述，從設備、維修和管理方面來看，由于要構建初級脫氮反應槽201a、分離槽201b、厭氧槽201c和澄清器204，PID方法需要安裝費用、電力和設備操作費用。
而且，從處理效率來看，在PID方法中，由于階段之間的變化不迅速不明顯，可能會降低處理效率。由于通過在厭氧狀態(tài)釋放磷而降低了磷含量的活性污泥被轉變成需氧狀態(tài)，這樣便活化了微生物。這些活化的微生物吸收大量的磷。但是，在PID法中，經歷在厭氧槽201c中釋放磷的污泥在階段A和C被誘發(fā)變成缺氧狀態(tài)，而不是厭氧狀態(tài)。因此，微生物可能沒有被充分活化，這就降低了磷的吸收效率。
在脫氮處理過程中，為了降低氮的氧化物，需要盡可能多的生物體作為電子給體。但是，在PID法中，從其中脫氮反應在缺氧狀態(tài)下進行的氧化槽連續(xù)排出其中吸收了大量用于脫氮反應所需的生物體的污泥，因此將該污泥加入到氧化槽中，在氧化槽中，進行其中大量加入的生物體產生不利作用的硝酸化處理。因此，硝酸化處理需要更長的時間，并降低了缺氧氧化反應槽的脫氮效率。
在PID方法的階段A，將與進流量等量的污泥連續(xù)從進行脫氮反應的第一氧化槽202排出，接著流入進行硝酸化反應的第二氧化槽203。因此，從第一氧化槽202中洗去吸收在污泥中的生物體，它對脫氮反應是不利的。接著，將生物體引入到進行硝酸化作用的第二氧化槽203中以反作用于硝酸化反應。
這些情況也會在其中改變了流向并在第二氧化槽203中進行的脫氮反應的階段C中發(fā)生。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于廢水處理的設備和方法，可降低設備成本、維修和管理費用，并且這種間歇曝氣和改變流路的方法可有效地用于除去廢水中的氮和磷。
為了達到上述目的，在本發(fā)明中，提高了脫氮效率，以便不將游離氧或氮的氧化物從在其中主要進行生物體的分解和硝酸化反應并不洗去生物體的處于需氧狀態(tài)的氧化槽加入到其中需要缺氧或厭氧狀態(tài)的氧化槽中。而且，阻止生物體從處于缺氧或厭氧狀態(tài)的氧化槽的進流進入其中進行硝酸化反應的處于需氧狀態(tài)的氧化槽，從而提高硝酸化效率。換句話說，在進行不同反應的氧化槽之間不移動污泥。
因此，在本發(fā)明用于除去氮和磷的廢水處理設備中，從澄清器返回的污泥只流入構成包括從其中抽出返回污泥的澄清器的單元部件系統(tǒng)的氧化槽。換句話說，返回污泥不流入相鄰單元部件系統(tǒng)的氧化槽中。根據本發(fā)明，還可改變廢水的流路，并裝配用于控制流路的裝置。
本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點通過參考附圖詳細描述優(yōu)選實施方案來說明，其中

圖1是本發(fā)明用于除去氮和磷的方法的流程圖；圖2A是圖示說明了本發(fā)明用于除去氮和磷設備的第一實施方案；圖2B是沿著圖2A的A-A線說明內澄清器實施方案的縱向截面圖；圖3是根據本發(fā)明第一實施方案的用于除去氮和磷設備的操作方法的流程圖；圖4是圖示說明本發(fā)明用于除去氮和磷設備的第二實方案；圖5是表示本發(fā)明實施方案的用于除去氮和磷的設備的操作方法的流程圖；圖6是圖示說明本發(fā)明用于除去氮和磷設備的第三實施方案；以及圖7是表示操作常規(guī)除去氮和磷的設備和方法的方法的流程圖。
下面參考附圖詳細說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的用于除去氮和磷的方法的流程圖，它圖解說明采用廢水處理裝置通過流路改變和間歇曝氣除去氮和磷，所說的廢水處理裝置包括第一和第二內澄清器型氧化槽1和2，它們構成其中第一和第二澄清器4和4a安裝在配有曝氣器和混合器(未示出)的氧化槽3和3a的單元部件系統(tǒng)。<圖1所示的階段A-1>
在圖1所示的階段A-1中，結合進行脫氮、生物體的分解和硝酸化作用。脫氮在第一內澄清器型氧化槽1中進行，而硝酸化在第二內澄清器型氧化槽2中進行。從廢水的流路來看，將進流引入到第一內澄清器型氧化槽1，而將從第一內澄清器型氧化槽1的出流作為處理水通過第二內澄清器型氧化槽2釋放。
這里，在第一氧化槽3中，曝氣器的操作是間斷的，僅在缺氧狀態(tài)下操作混合器。脫氮反應由進流中所含的生物體引發(fā)，就是說將氮的氧化物還原成氮氣，即有機氮。同時，在第二氧化槽3a中，操作曝氣器并保持在需氧狀態(tài)，連同生物體的分解一起進行脫氮反應。
階段A-1與圖7中PID法的階段A相應。在PID方法中，與污泥混合的液體流動，被加入到第二氧化槽203中。但是，在本發(fā)明中，由于第一內澄清器型氧化槽1的物流是從其中污泥在第一澄清器1中沉降的處理水，從第一澄清器4進入第二氧化槽3a的進流不含有污泥。因此，在本發(fā)明中，由于從其中發(fā)生脫氮反應的階段A-1的第一內澄清器型氧化槽1中不排出其中吸收了生物體的污泥，從與脫氮槽相應的第一氧化槽3中就不排出生物體。因此，在第一氧化槽3中，就不會洗去作為電子給體的生物體。<在圖1所示的階段A-2>
在圖1所示的階段A-2中，主要進行磷的釋放。由于流路和曝氣器的操作方法與階段A-1的相同，階段A-2好象與階段A-1沒有區(qū)別，但是在其實際反應方面是不同的。換句話說，在階段A-1的第一氧化槽3中，發(fā)生脫氮反應，即還原氮的氧化物，并且在階段A-2的第一氧化槽3中，從污泥中釋放磷。為了在階段A-2的第一氧化槽3中有效地釋放磷，第一內澄清器型氧化槽1應該完全處于其中不存在以例如氮的氧化物的氧化物形式的結合氧的厭氧狀態(tài)。氮的氧化物的除去在階段A-1的第一氧化槽3中完成。
在階段A-2中，除了進行從污泥中釋放磷之外，進流和出流的方向和需氧和厭氧狀態(tài)的結合與階段A-1的相同。并且在完全不存在氮的氧化物的厭氧條件下，延長其中在缺氧狀態(tài)下還原氮的氧化物的階段A-1的第一內澄清器型氧化槽1的操作時間。因此，根據本發(fā)明，在常規(guī)PID方法中厭氧槽201c的作用可以用與階段A-1不同的其中延長了操作時間的階段A-2來代替，而不安裝另外的脫磷裝置。
在本發(fā)明中，第一和第二內澄清器型氧化槽1和2采用了第一和第二澄清器4和4a，它們整體上分別由第一和第二氧化槽3和3a形成。因此，與其中結合至少兩個氧化槽和一系列外澄清器的PID方法不同，由于污泥在其中第一澄清器4安裝在第一氧化槽3中的第一內澄清器型氧化槽1中循環(huán)，含有游離氧和氮的氧化物的污泥不從處于需氧狀態(tài)的第二內澄清器型氧化槽2進入第一內澄清器型氧化槽1中。因此，在本發(fā)明中，與圖7所示的PID方法相反，第一內澄清器型氧化槽1可以保持完全的厭氧狀態(tài)，而不通過在污泥進流管線上的201c通過需氧槽201a。在其中不從需氧槽，即第二氧化槽3a加入含有游離氧或結合氧的返回污泥的階段A-1的第一內澄清器型氧化槽1中，甚至氮的氧化物也被在處于厭氧狀態(tài)的原料廢水進流中所含的生物體完全消耗掉。
在階段A-2中，通過存在于處于厭氧狀態(tài)的第一內澄清器型氧化槽1中的污泥中的微生物釋放磷。被小量化的磷與廢水中所含的亞鐵鹽或者鈣離子結合，再作為不溶性化合物除去。如果需要，可將一些粘合性化學試劑，如亞鐵鹽加入到處于厭氧狀態(tài)釋放的磷中，以將其固化成不溶物，以便隨過量污泥抽出除去。在從在階段A-2的第一內澄清器型氧化槽1的污泥中釋放磷的同時，第二內澄清器型氧化槽1在需氧狀態(tài)下運行，連續(xù)進行生物體的分解和硝酸化。<圖1所示的階段B>
在圖1所示的階段B中，將在階段A-2的第一內澄清器型氧化槽1的厭氧狀態(tài)轉變成需氧狀態(tài)。同時，由于第一內澄清器型氧化槽1是在其中由于流路的改變沒有進流流入的無負載狀態(tài)下運行，只消耗了污泥硝酸化必需的氧，即只消耗了少量的氧。因此，在這個階段，內澄清器型氧化槽1的內部很快變成需氧狀態(tài)。用其在厭氧狀態(tài)釋放磷的污泥吸收比現有狀態(tài)更多的磷。接著，除去濃縮了磷的污泥，從而最終除去存在于液體中的磷。
如果第一內澄清器型氧化槽1在階段B再次變成需氧狀態(tài)，構成污泥的微生物會吸收釋放的磷。在大量吸收之后，過量的磷通過加入亞鐵鹽或者鋁鹽聚結成為不溶物被除去。接著，降低在第一內澄清器型氧化槽1中磷的濃度達到缺營養(yǎng)狀態(tài)，從而達到脫磷目的。過量污泥主要從在該階段的第一內澄清器型氧化槽1中抽出除去。
在階段B中，改變了階段A-1和A-2的流路，以便使原料廢水進流直接流進第二內澄清器型氧化槽2，即進入第二氧化槽3a，而不通過第一內澄清器型氧化槽1，并通過第二澄清器4a然后作為處理水流出。在第二氧化槽3a連續(xù)保持需氧狀態(tài)的同時，分解生物體并連續(xù)進行硝酸化。圖1所示的階段C-1在圖1所示的其中進行脫氮反應和硝酸化的階段C-1與階段A-1具有相同的反應類型，只是第一和第二內澄清器型氧化槽1和2的功能和流向發(fā)生互換。換句話說，在階段C-1中，改變流向以便使原料廢水流進第二內澄清器型氧化槽2，該槽持續(xù)聚集氮的氧化物，并在階段A-1、A-2和B在需氧狀態(tài)下運行。隨著曝氣器停止運行，在缺氧狀態(tài)下運行第二內澄清器型氧化槽2，進行脫氮反應。同時，第一內澄清器型氧化槽1通過起動曝氣器轉變成需氧狀態(tài)，以便連續(xù)進行生物體的分解和硝酸化反應。
如圖1所示，階段A-1的進程依次如下原料廢水進流-第一內澄清器型氧化槽1(第一氧化槽3-第一澄清器4)-第二內澄清器型氧化槽2(第二氧化槽3a-第二澄清器4a)-處理水的出流。
在階段C-1，如下改變階段A-1的流路原料廢水的進流-第二內澄清器型氧化槽2-(第二氧化槽3a-第二澄清器4a)-第一內澄清器型氧化槽1(第一氧化槽3-第一澄清器4)-處理水的出流。
換句話說，進行改變是為了在階段A-1的第一內澄清器型氧化槽1中發(fā)生的脫氮反應在階段C-1的第二內澄清器型氧化槽2中進行，而在階段A-1的第二內澄清器型氧化槽2發(fā)生的硝酸化反應在階段C-1的第一內澄清器型氧化槽1發(fā)生。在階段C-1發(fā)生的反應類型與階段A-1相同。<圖1所示的階段C-2>
其中發(fā)生從污泥中釋放磷的厭氧反應、進行硝酸化和生物體的分解反應的階段C—2在流路和需氧狀態(tài)和厭氧狀態(tài)的結合方面與階段C-1相同，在其中所發(fā)生的反應類型方面與階段A-2相同。換句話說，在第一內澄清器型氧化槽1中持續(xù)進行生物體分解和硝酸化的同時，在階段C-2中，第二內澄清器型氧化槽2轉變成其中不存在氮的氧化物的完全的厭氧狀態(tài)，從而導致從污泥中釋放磷。階段C-2與階段A-2在處理步驟上相同，只是進流和出流的流路和第一和第二內澄清器型氧化槽1和2的功能進行了互換。
換句話說，階段C-2的第一內澄清器型氧化槽1的反應類型與階段A-2的第二內澄清器型氧化槽2的相同，并且階段C-2的第二內澄清器型氧化槽2的反應類型與階段A-2的第一內澄清器型氧化槽1的相同。在該階段，進行可以代替在常規(guī)PID方法中厭氧槽的功能的方法。<圖1所示的階段D>
階段D也與階段B在反應類型方面相同，除了第一和第二氧化槽3和3a的流路和反應類型互換之外。換句話說，第一內澄清器型氧化槽1在需氧狀態(tài)進行，允許有進流和出流，而第二內澄清器型氧化槽2在沒有任何流體和生物體的無負載情況下運行。
如圖1所示，與其中物流進程如下的階段B相反原料廢水進流—第二內澄清器型氧化槽2(第二氧化槽3a-第二澄清器4a)-處理水的出流，在階段D流路變?yōu)樵蠌U水進流-第一內澄清器型氧化槽1(第一氧化槽3-第一澄清器4)-處理水的出流。階段D的反應與階段B的相同，除了第一和第二內澄清器型氧化槽1和2的反應類型隨著階段B而改變之外。
在階段A-1到D中，需氧、缺氧和厭氧狀態(tài)或者硝酸化和脫氮反應的進程的程度是通過在第一和第二氧化槽3和3a中安裝感應器來測定氧化/還原電位(ORP)、氫離子濃度(pH)、溶解的氧濃度(DO)或者經過的反應時間來評價。因此，用于轉換階段或者曝氣器所必須的閘門和閥門通過采用定時裝置、ORP控制器、pH控制器或者DO控制器來操作，從而自動轉換階段，并操作處理裝置。
在下面的表1中總結上述相應的階段。表1在每個階段的反應和流路的形成(圖1)
圖2A圖示說明一個實施方案，它用于滿足通過基本上構成圖1所示每個階段所需的流路來形成流路的所需的條件。更具體地說，包括通過流路53、53a，54和54a以及閥門41到45相連的原料廢水進流路51、處理水出流路52、氧化槽3和3a以及澄清器4和4a的單元部件用作改變流路的裝置。
形成流路以便使原料廢水通過原料廢水進流路51流進第一內澄清器型氧化槽1的第一氧化槽3或者第二內澄清器型氧化槽2的第二氧化槽3a，并且原料廢水進流路調節(jié)閥41和41a安裝在相應的流路上。
單元部件之間的流路的構成要使第一氧化槽3和第二氧化槽3a相連，并且第一澄清器4和第二澄清器4a相連。流路調節(jié)閥42、42a、43和43a安裝在相應的流路上。用于連接第一和第二氧化槽3和3a的管線和用于連接第一和第二澄清器4、4a的其它管線相互連接形成單元部件之間的流路55。
在每個從第一和第二澄清器4和4a分支的流路上形成帶有處理水的出流調節(jié)閥45和45a的處理水的出流路52。為了降低設備成本，將處理水的出流路52與一個處理水的調節(jié)閥45和45a的后續(xù)步驟的管線一體化是有利的。
圖2B是本發(fā)明實施方案的內澄清器的截面圖，其中部分出口44a安裝在第一澄清器4的下部，處理水出口44b安裝在第一澄清器4一側的上部。
圖3圖示說明本發(fā)明實施方案的流路改變方法。<圖3所示的階段A-1和A-2>
這些階段在反應類型、方法和流路順序方面與其中第一內澄清器型氧化槽1在缺氧或者厭氧狀態(tài)下運行的圖1所示的階段A-1和階段A-2相同。
打開安裝的流路上向著第一氧化槽3的原料廢水進流路調節(jié)閥41，關閉安裝在流路上向著第二氧化槽3a的原料廢水進流路調節(jié)閥41a，使原料廢水只進入第一氧化槽3。
接著，調節(jié)單元部件之間的流路調節(jié)閥，使第一澄清器4的出流進入第二氧化槽3a。換句話說，打開兩個單元部件之間的流路調節(jié)閥42a和43，關閉其它單元部件之間的流路調節(jié)閥42a和43。關閉安裝在第一澄清器4上的處理水出流路調節(jié)閥45，使處理水不從第一澄清器4流出，打開安裝在第二澄清器4a的處理水出流路調節(jié)閥45a，使處理水從第二澄清器4a流出。<圖3的階段B>
在圖3所示的階段B中，關閉在前面的階段A-1和A-2打開的進入第一氧化槽3的流路53的原料廢水進流路調節(jié)閥41，打開第二氧化槽3a的原料廢水進流調節(jié)閥41a，使原料廢水進流進入第二氧化槽2。
用于連接第一和第二氧化槽3和3a的單元部件之間的流路調節(jié)閥42、42a、43和43a全部關閉，以便在沒有原料廢水進流的無負載狀態(tài)下運行第一氧化槽3。
在處于需氧狀態(tài)的第二氧化槽3a處理的處理水通過處理水出流路52流出。同時，關閉在第一澄清器4一側的處理水出流路調節(jié)閥45，并打開在第二澄清器4a一側的處理水出流路調節(jié)閥45a。在階段B中，第一和第二澄清器3和3a均在需氧狀態(tài)下運行。因此，與前面的階段一樣，開始運行第一氧化槽3的曝氣器62，連續(xù)運行第二氧化槽3a的曝氣器62a。<圖3所示的階段C-1和C-2>
這些階段在反應類型、方法和流路順序方面與圖1所示的其中第二氧化槽3a在缺氧狀態(tài)或厭氧狀態(tài)運行的階段C-1和C-2是相同的。打開向著第二氧化槽3a的流路53a的原料廢水進流路調節(jié)閥41a，使原料廢水進入。關閉安裝在向著第一氧化槽3的流路53上的原料廢水進流路調節(jié)閥41。兩個單元部件間的流路調節(jié)閥門42和43a打開使第二澄清器4a的出流流入到第一氧化槽3中，而剩余單元部件之間的閥門42a和43則被關閉。同時，安裝在第二澄清器4a中的處理水出流路調節(jié)閥門45a關閉，使第二澄清器4a的處理水流出，而安裝在第一澄清器4中的處理水流出路調節(jié)閥門45則打開以使處理水流出。
在階段C-1和C-2，曝氣器62如前階段連續(xù)運行，使第一氧化槽3保持在需氧狀態(tài)，而曝氣器62a停止運行，以使第二氧化槽3a在缺氧或厭氧狀態(tài)下運行。<圖3所示的階段3>
在圖3所示的階段D中，關閉在前面的階段C-1和C-2打開的進入第二氧化槽3a的流路53a的原料廢水進流調節(jié)閥41a，打開第一氧化槽3的原料廢水進流調節(jié)閥41，使原料廢水進流進入第一氧化槽3。
用于連接第一和第二氧化槽3和3a的單元部件之間的流路調節(jié)閥42、42a、43和43a全部關閉，以便在沒有原料廢水進流的無負載狀態(tài)下運行第二氧化槽3a。
打開安裝在第二澄清器4a一側的處理水出流路調節(jié)閥45a和安裝在第一澄清器4的處理水出流路調節(jié)閥45，使在處于需氧狀態(tài)的第一內澄清器型氧化槽1中處理的處理水通過處理水出流路52流出。
在階段D，由于第一和第二澄清器3和3a必須在需氧狀態(tài)下運行，第二氧化槽3a的曝氣器62a開始運行，并且如前面的階段一樣連續(xù)運行第一氧化槽3a的曝氣器62。
在下面的表2中總結了如圖3所示的調節(jié)用于在階段A-1到D的方法進行流路轉換所需的閥門的方法。
在該實施方案中，流路可以通過管線和閥門或者各種類型的開放管路和閘門組成，這也在本發(fā)明的范圍之內。表2用于組成圖3的各個階段流路的閥門調節(jié)
(-打開閥門，H關閉閥門)圖4是圖示說明用于滿足運行本發(fā)明廢水處理方法的相應階段的流路的第二實施方案。詳細地說，在包括進流和出流路的單元部件之間的流路改變裝置、澄清器4和4a以及氧化槽3和3a是通過兩個4路流路21和22形成的，并且閘門31和32分別安裝在4路流路21和22上。
第一4路流路21的一個支路與原料廢水進流路51相連，通過它使原料廢水進入，并且兩個在廢水進流路51的每一側彼此相向的支路與第一和第二氧化槽進流路53和53a相連，所說進流路分別是第一和第二氧化槽3和3a的進口。剩余的支路與第二4路流路21相連形成單元部件之間的流路55。
第二在單元部件之間與第一4路流路21相連的流路55的每一側彼此相向的4路流路22的兩個支路與第一和第二澄清器4和4a的出口分別相連，形成第一和第二澄清器出流路54和54a。第二4路流路22的剩余支路與處理水出流路52相連，通過它處理水流出?？赊D動閘門31和32安裝在第一和第二4路流路21和22的中間，以改變流路，同時通過90E旋轉。
圖5表示在圖4所示采用4路流路的廢水處理設備中，在相應流路中流路的閘門的打開/關閉狀態(tài)。<圖5所示的階段A-1和A-2>
這些階段從反應類型、方法和流路的順序方面與圖1所示的其中第一內澄清器型氧化槽1在缺氧狀態(tài)或者厭氧狀態(tài)運行的階段A-1和A-2是相同的。第一4路流路21的閘門31沿aa’方向調節(jié)，使出流可通過原料廢水進流路51、第一4路流路21和第一氧化槽進流路53進入第一氧化槽3。
同時，第二4路流路22的閘門32也可沿著aa’的方向調整，使第一澄清器4的出流通過第一澄清器出流路54、第二4路流路22、單元部件之間的流路55、第一4路流路21和第二氧化槽進流路53a進入第二氧化槽3a。
由于第二4路流路22的閘門32沿aa’的方向調節(jié)，這樣第二澄清器4a的處理水無需操作閘門分別通過第二澄清器出流路54a、第二4路流路22和處理水出流路52流出。
如在第一實施方案所示的，在第二實施方案的階段A-1和A-2中，曝氣器62停止運行，使第一氧化槽3的內部在缺氧狀態(tài)或者厭氧狀態(tài)運行，并且持續(xù)運行曝氣器62a，以使第二氧化槽3a保持在需氧狀態(tài)。<圖5的階段B>
在沒有進流和出流的無負載狀態(tài)下需氧運行第一氧化槽3。進流和出流僅在第二氧化槽3a中進行。為了轉換反應類型和它們進入圖1所示階段B的進程，將閘門從aa’位置向bb’位置旋轉90°。
原料廢水可沿著原料廢水進流路51通過第一4路流路21和第二氧化槽進流路53a到達第二氧化槽3a。
第二閘門32與前面的階段A-1和A-2不同，不單獨在方向aa’上調節(jié)。
在沒有進流和出流的無負載情況下以第一氧化槽進流路53和第一澄清器出流路54通過第一和第二閘門31和32關閉的狀態(tài)下運行第一氧化槽3。
在該階段，由于第一和第二氧化槽3和3a均必需進行需氧運行，第一氧化槽3的曝氣器62開始運行，而第二氧化槽3a的曝氣器62a如前面的階段一樣持續(xù)運行。<圖5所示的階段C-1和C-2>
這些階段與圖1所示的其中第二氧化槽3a在缺氧或者厭氧狀態(tài)下運行的階段C-1和C-2從反應類型和流路順序方面是相同的。第一4路流路21的閘門31沿著bb’方向調節(jié)，使原料廢水通過原料廢水進流路51、第一4路流路21和第二氧化槽進流路53進入第二氧化槽3a。
同時，第二4路流路22的閘門32也可沿著bb’方向調節(jié)，使第二澄清器4a的出流通過第二澄清器出流路54a、第二4路流路22、單元部件之間的流路55、第一4路流路21和第二氧化槽進流路53a進入第一氧化槽3。由于第二4路流路22的閘門32沿bb’方向調節(jié)，這樣第一澄清器4的處理水通過第一澄清器出流路54和處理水出流路52作為處理水流出。
如前面的階段一樣，連續(xù)運行曝氣器62，以便第一氧化槽3的內部在需氧狀態(tài)下運行，停止運行曝氣器62a，以便使第二氧化槽3a保持在缺氧或缺氧狀態(tài)。<圖5的階段D>
在該階段，在沒有進流和出流的無負載情況下需氧運行第一氧化槽3a。進流和出流僅在第一氧化槽3中進行。將閘門31從bb’位置向aa’位置旋轉90°。
原料廢水可通過第一4路流路21和第一氧化槽進流路53a通過原料廢水進流路51進入第一氧化槽3。
第二閘門32不單獨在方向bb’上調節(jié)。第一澄清器4的出流通過第一澄清器出流路54、第二4路流路22和處理水出流路52作為處理水流出。在沒有進流和出流的情況下，如曝氣器62a開始運行一樣，在第二氧化槽進流路53a和第二澄清器出流路54a的狀態(tài)下有氧運行第二氧化槽3a。第一氧化槽的曝氣器62如前階段一樣連續(xù)運行。
調節(jié)閘門的方法是階段A-1到D所需的流路改變所必需的。
表3在圖5的每個階段中形成流路的閘門的調整
在該實施方案中，流路可以通過開放流路和閘門或者各種類型的管線和閥門形成，這也被本發(fā)明的范圍所覆蓋。
圖6是圖示說明本發(fā)明用于通過流路改變和間隙曝氣來除去氮和磷的第三個實施方案，它與圖4除了澄清器的類型改變成外澄清器7和7a之外在設備結構方面是相同的，并且與圖5在運行方法和反應種類方面是相同的。
圖6圖示說明通過將外澄清器型氧化槽11和12與4路流路21和22采用構成該設備的單元部件系統(tǒng)和流路改變結合起來構成的設備的第三個實施方案。用于流路改變和間隙曝氣的設備另外安裝在常規(guī)外澄清器型氧化槽11和12，或者用于除去生物體的活化污泥方法，因此，得到用于容易除去氮和磷的設備。
如上所述，在本發(fā)明用于除去氮和磷的的廢水處理設備和方法中，氮和磷的除去效率得以提高并保持在穩(wěn)定的水平。而且，可以減少日益嚴重的河流和湖泊的海藻污染問題。當與圖7所示的常規(guī)PID進行比較時，用于除去氮和磷的系統(tǒng)具有如下的優(yōu)點。
第一，去除營養(yǎng)物的效率優(yōu)良并且穩(wěn)定。
第二，用于硝酸化和脫氮反應的階段轉換、磷的釋放或大量吸收很快并且縮短了時間。
第三，由于不需要初級脫氮反應槽201a、選擇槽201b和厭氧反應槽201c，氧化槽和澄清器可裝在內部，提高了空間使用效率并降低了結構成本。
第四，由于不需要安裝在初級脫氮槽的混合器301、澄清器的污泥收集器206和返回污泥泵205，從電力安裝工作和機械作業(yè)的安裝費用來看，該系統(tǒng)是非常經濟的。
第五，由于方法簡單，減小了包括運行動力和人工的連同維修和管路的維修和管路費用。
第六，由于采用了內澄清器型氧化槽，比PID減小了水頭損失，因此，降低了進流泵的泵壓。
第七，由于采用了內澄清器型氧化槽，在氧化槽保持在需氧狀態(tài)的同時，澄清器也保持在在需氧狀態(tài)。因此，由于污泥浮在澄清器中，降低了處理水的量，或者避免了磷的釋放。
權利要求
1.用于除去氮和磷的廢水處理設備，包括原料廢水進流路，用于使原料廢水進入至少兩組內澄清器型氧化槽中，在這些槽中，澄清器分別裝配在帶有用于向水中提供溶解氧的曝氣裝置和用于混合水體的混合裝置的氧化槽中；處理水的出流路，通過它使處理水流出澄清器；氧化槽進流路，連接在包括氧化槽和澄清器的單元部件之間，使水體從中移動；單元部件之間的流路；以及澄清器出流路，借此調節(jié)流路改變廢水的流向，并間歇運行每個曝氣裝置。
2.用于除去氮和磷的廢水處理設備，包括原料廢水進流路，用于使原料廢水進入至少兩組內澄清器型氧化槽，該澄清器型氧化槽具有帶有向水中提供溶解氧的曝氣裝置和用于混合水體的混合裝置的氧化槽，污泥收集器，污泥返回泵和與相應的氧化槽相連的澄清器處理水出流路，通過其使處理水從澄清器中流出；以及單元部件之間的流路，用于使水體在它們中間流動，借此調節(jié)流路來改變廢水的流向，并且每個曝氣裝置可間歇運行。
3.用于除去氮和磷的廢水處理方法，包括階段A-1，其中將流路調整成為原料廢水進流-第一氧化槽-第一澄清器-第二澄清器-處理水的出流，第二氧化槽處于需氧狀態(tài)，通過運行第二氧化槽的曝氣裝置進行生物體的分解和硝酸化反應，而第一氧化槽處于缺氧狀態(tài)，通過間斷第一氧化槽的曝氣裝置的運行進行脫氮反應；階段A-2，其中將流路調整為原料廢水進流-第一氧化槽-第一澄清器-第二澄清器-處理水的出流，第二氧化槽處于需氧狀態(tài)，通過運行第二氧化槽的曝氣裝置進行生物體的分解和硝酸化反應，而第一氧化槽處于厭氧狀態(tài)，通過間斷第一氧化槽的曝氣裝置的運行進行磷從污泥中的釋放；階段B，其中將流路調整為原料廢水進流-第二氧化槽-第二澄清器-處理水的出流，第一和第二氧化槽均處于需氧狀態(tài)，通過運行其中的曝氣裝置使磷被大量吸收到污泥中，需氧狀態(tài)是其中在第一和第二氧化槽中不發(fā)生從/向外部的進流和出流的無負載運行；階段C-1，其中將流路調整為原料廢水進流-第二氧化槽-第二澄清器-第一氧化槽-第一澄清器-處理水的出流，第一氧化槽處于需氧狀態(tài)，通過運行第一氧化槽的曝氣裝置進行生物體的分解和硝酸化反應，而第二氧化槽處于缺氧狀態(tài)，通過間斷第二氧化槽的曝氣裝置的運行進行將氮的氧化物的還原成游離氮的反應；階段C-2，其中將流路調整為原料廢水進流-第二氧化槽-第二澄清器-第一氧化槽-第一澄清器-處理水的出流，第一氧化槽處于需氧狀態(tài)，通過運行第一氧化槽的曝氣裝置進行生物體的分解和硝酸化反應，而第二氧化槽處于厭氧狀態(tài)，通過間斷第二氧化槽的曝氣裝置的運行，從污泥中釋放磷；以及階段D，其中將流路調整為原料廢水進流-第一氧化槽-第一澄清器-第二氧化槽-第二澄清器-處理水的出流，第一和第二氧化槽通過運行其中的曝氣裝置均處于需氧狀態(tài)，通過運行其中的曝氣裝置使磷被大量吸收到污泥中，需氧狀態(tài)是其中在第一和第二氧化槽中不發(fā)生從/向外部的進流和出流的無負載運行，并且間斷運行曝氣裝置。
4.根據權利要求3的廢水處理方法，其中將粘合性化學物質，如亞鐵鹽或鋁鹽在階段A-2或B的反應過程中加入到第一氧化槽，在階段C-2或D的反應過程中加入到第二氧化槽中。
5.根據權利要求3的廢水處理方法，其中將在第一氧化槽產生的過量污泥在階段B抽出，并將在第二氧化槽產生的過量污泥在階段D抽出。
6.根據權利要求1的用于除去氮和磷的廢水處理設備，其中將原料廢水進流路分支進入第一和第二氧化槽，再連接在氧化槽的進流路，并且原料廢水進流路調節(jié)閥安裝在相應的支路上，每個都有處理水出流路調節(jié)閥的澄清器出流路連接在澄清器和處理水出流路之間，并且在單元部件之間的帶有流路調節(jié)閥的流路連接在氧化槽進流路和澄清器出流路之間。
7.根據權利要求1的用于除去氮和磷的廢水處理設備，其中原料廢水進流路與第一4路流路的支路之一連接，并且氧化槽進流路連接在兩個在原料廢水進流路兩側彼此相向的支路，連接在相應澄清器上的澄清器出流路連接在兩個相向的第二4路流路的支路上，單元部件之間的流路連接在第一4路流路和第二4路流路之間，處理水的出流路連接在第二4路流路的剩余流路上，而第一和第二閘門安裝在第一和第二4路流路上，以改變流路，同時旋轉90°。
8.根據權利要求1的用于除去氮和磷的廢水處理設備，其中通過采用定時裝置、氧化/還原電位(OPR)控制器、氫離子濃度(pH)控制器和溶解氧濃度(DO)控制器之一間歇運行每個曝氣器。
9.根據權利要求1的用于除去氮和磷的廢水處理設備，其中通過定時裝置、ORP控制器、pH控制器和DO控制器之一自動打開/關閉閘門。
全文摘要
本發(fā)明提供廢水處理設備和所采用的方法。該設備可通過結合至少兩組內澄清器型的氧化槽、外澄清器型氧化槽或者活化污泥方法來改變流路和間隔曝氣運行。
文檔編號C02F3/30GK1203197SQ9810253
公開日1998年12月30日 申請日期1998年6月23日 優(yōu)先權日1997年6月23日
發(fā)明者韓相培 申請人:韓相培