CN101077808B

CN101077808B - 无曝气水处理***

Info

Publication number: CN101077808B
Application number: CN2007101041901A
Authority: CN
Inventors: 堤正彦; 足利伸行; 永森泰彦; 小原卓巳; 毛受卓; 山本胜也
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2027-05-21
Also published as: JP2007307530A; BRPI0702303A; CN101531445A; US20070267345A1; CN101531445B; US7704385B2; KR20070112722A; CN101077808A; JP4936791B2; KR100855244B1

Abstract

无曝气水处理***包括：使用泵(7)通过使污水(6)向上流动将污水(6)供给厌氧处理的厌氧处理罐(1)，以及通过借助厌氧处理过的水自然的向下流动而向下流动使厌氧处理过的水从厌氧处理罐(1)供给好氧处理罐(2)上部的好氧处理罐(2)。好氧处理罐(2)包括好氧滤床部分(11)，其中布置了粘附有好氧微生物的托架(21)。好氧滤床部分(11)通过使厌氧处理过的水接触粘附至托架(21)表面上的好氧微生物而使厌氧处理过的水经受分解处理。好氧滤床部分(11)设置有通气口(15)，该通气口在常规压力下吸入空气，因此使好氧微生物活化。当厌氧处理过的水在好氧处理单元(11)中向下流动时，空气从通气口(15)吸入。

Description

无曝气水处理***

技术领域

本发明涉及无曝气(aeration-less)水处理***，该***利用污水的自然向下流动吸入空气来执行好氧处理。

背景技术

传统上，已经提出了用于净化污水的水处理***。

如图1所示，这种水处理***包括厌氧处理罐101和好氧处理罐102。在厌氧处理罐101中，厌氧下腔部分103、厌氧滤床部分104和厌氧上溢出部分105按照指定的次序从下侧布置到上侧。在泵107的驱动下，污水106流经水管108并且供给厌氧下腔部分103。然后，污水106作为向上的水流流入厌氧滤床部分104中。

在厌氧滤床部分104内布置数目较多的塑料载体。厌氧微生物粘附在每个塑料载体的表面上。污水中已经进入厌氧滤床部分104的有机物与厌氧微生物接触。因此，预定数量的有机物通过厌氧微生物的分解作用被分解并且除去。

当其中已经通过厌氧微生物的分解功能将预定量有机物分解和除去的水填充到厌氧上溢出部分105中时，该水作为厌氧处理罐排出水109输出并且通过水管110供给好氧处理罐102的上部。参考数字109a表示厌氧处理罐的排出水109的水面。

在好氧处理罐102中，好氧滤床部分111和好氧下腔部分112从上侧向下侧按照指定顺序布置。扩散管113布置在好氧下腔部分112中。通过鼓风机114的驱动，空气通过空气管115吸入并且气泡从扩散管113供入好氧下腔部分112中。因此，执行通风处理。

已经从厌氧处理罐101供入好氧处理罐102中的水作为向下的水流输送到好氧滤床部分111中。就如同厌氧滤床部分104中一样，在好氧滤床部分111中布置了数目较大的塑料载体。好氧微生物粘附在每个塑料载体的表面上。此时，残留在厌氧处理罐排出水109中的有机物作为向下的水流在好氧滤床部分111中流动，并且与好氧微生物和经过扩散管113供给的空气发生接触。因此，残留的有机物通过活性好氧微生物的分解作用被分解并且除去。参考数字116表示用于排出已处理过的水的水管，该水已经从好氧滤床部分111排出到例如后续的消毒处理中(参见编号为11-285696的日本专利申请KOKAI公布)。

然而，针对上述水处理***指出了下列问题。

(1)鼓风机114的运行成本较高。

扩散管113布置在好氧下腔部分112中，并且通过驱动鼓风机114气泡从扩散管113供入好氧下腔部分112中。因为用于鼓风机114的驱动能量较大并且鼓风机114需要在任何时刻都驱动，所以鼓风机114的运行成本较高。换句话说，很难在较低的运行成本下不驱动鼓风机114而执行水处理。通常，鼓风机114的驱动能量消耗与污水处理的总运行成本的比大约为50％至70％。存在减少鼓风机114的运行成本的必要。

(2)好氧处理的处理性能变得不稳定。

在水处理***中，如果鼓风机114省却了或者如果鼓风机114的空气量减小，那么好氧下腔部分112中的氧就变得不足。因此，将会抑制需要氧来维持它们的成活的好氧微生物的增殖，并且好氧处理罐102的处理性能会有相当大的恶化。

(3)仅仅通过好氧处理很难执行减少营养盐例如氮和磷的处理。

当要进行氮、磷等等的处理时，需要采用基于通过厌氧处理的硝化反应和通过好氧处理的脱硝反应使用微生物反应的方法，或者使用光合作用反应的方法。在这种情形下，需要执行从好氧处理到厌氧处理的循环过程。然而，在上述的水处理过程中，如果采用从好氧处理到厌氧处理的循环过程，那么好氧微生物将会混合在厌氧处理罐101中而导致厌氧处理的退化。因此，不能采用从好氧处理到厌氧处理的循环过程，并且因此很难执行减少氮、磷的过程。

在采用使用光合作用反应的方法的情况下，处理罐的上部可以打开。然而，仅仅开口部分使用光照射，在不包括开口部分的其它部分就没有发生光合作用反应。因此，很难处理营养盐例如氮和磷。

发明内容

考虑到上述问题形成了本发明，本发明的目的是提供一种无曝气水处理***，该***在将处理的水自然向下流动时通过吸入空气使好氧微生物活化，而不使用对空气供给源例如鼓风机进行加压，因此可以保证运行成本的降低以及好氧微生物的处理性能的稳定性。

依照本发明的第一方面，提供了一种无曝气水处理***，包括：厌氧处理罐，该厌氧处理罐通过使用泵使污水向上流动而使污水供给厌氧处理；和好氧处理罐，该好氧处理罐通过让厌氧处理过的水借助自然的向下流动而向下流动，将从厌氧处理罐供给好氧处理罐上部的厌氧处理过的水供给好氧处理，其中，好氧处理罐包括好氧滤床部分，其中布置了粘附有好氧微生物的载体，好氧滤床部分通过使厌氧处理过的水与粘附到载体表面上的好氧微生物进行接触而使厌氧处理过的水进行分解处理，好氧滤床部分设置有在通常压力下吸入空气的空气供给部分，从而使好氧微生物活化。

依照本发明的第二方面，提供了一种无曝气水处理***，包括：厌氧处理罐，该厌氧处理罐通过泵使污水向上流动而对供给的污水进行厌氧处理；以及好氧处理罐，该好氧处理罐通过让厌氧处理过的水借助自然的向下流动而向下流动，从而对从厌氧处理罐供给到好氧处理罐的上部的厌氧处理过的水进行好氧处理，其中，好氧处理罐包括布置在高度方向上的多个独立的好氧处理罐，每个独立的好氧处理罐包括：好氧滤床部分，其中布置了好氧微生物粘附的载体；以及空气供给装置，该装置使已处理过的水作为向下的水流从上阶段所述独立的好氧处理罐向下流动并且流经好氧滤床部分流到下阶段所述独立的好氧处理罐。

依照本发明的第三方面，提供了一种无曝气水处理***，包括：厌氧处理罐，该厌氧处理罐通过泵使污水向上流动而对供给的污水进行厌氧处理；以及好氧处理罐，该好氧处理罐通过让厌氧处理过的水借助自然的向下流动而向下流动，从而对从厌氧处理罐供给到好氧处理罐的上部的厌氧处理过的水进行好氧处理，其中，好氧处理罐包括螺旋式好氧滤床部分，其中布置了粘附好氧微生物的载体，通过导致厌氧处理过的水以螺旋流动方式在螺旋式好氧滤床部分中流动而吸入空气中的氧。

依照本发明的第四方面，提供了一种无曝气水处理***，包括：厌氧处理罐，该厌氧处理罐通过泵使污水向上流动而对供给的污水进行厌氧处理；以及好氧处理罐，该好氧处理罐通过让厌氧处理过的水借助自然的向下流动而向下流动，从而对从厌氧处理罐供给到好氧处理罐的上部的厌氧处理过的水进行好氧处理，其中，好氧处理罐包括阶梯式好氧滤床部分，其中布置了粘附好氧微生物的载体，厌氧处理过的水在阶梯式好氧滤床部分中流动。

本发明可以提供一种无曝气水处理***，该***能够在将处理的水自然向下流动时通过吸入空气使好氧微生物活化，而不使用对空气供给源例如鼓风机进行加压，因此可以保证运行成本的降低以及好氧微生物的处理性能的稳定性。

附图说明

图1显示了传统水处理***的结构；

图2显示了依照本发明的无曝气水处理***的第一实施例的整体结构；

图3显示了图2中所示好氧处理罐的内部结构；

图4显示了依照本发明的无曝气水处理***的第一实施例中的好氧处理罐的另一个实例的结构；

图5显示了依照本发明的无曝气水处理***的第一实施例中的好氧处理罐的另一个实例的结构；

图6显示了依照本发明的无曝气水处理***的第二实施例中的好氧处理罐的内部结构；

图7显示了依照本发明的无曝气水处理***的第二实施例中的好氧处理罐的另一个实例的内部结构；

图8显示了依照本发明的无曝气水处理***的第二实施例中的好氧处理罐的又一个实例的结构；

图9显示了依照本发明的无曝气水处理***的第三实施例中的好氧处理罐的结构；

图10显示了依照本发明的无曝气水处理***的第三实施例中的好氧处理罐的另一个实例的结构；

图11显示了依照本发明的无曝气水处理***的第四实施例中的好氧处理罐的结构；

图12显示了依照本发明的无曝气水处理***的第四实施例中的好氧处理罐的另一个实例的结构；

图13显示了依照本发明的无曝气水处理***的第五实施例中的好氧处理罐的结构；

图14显示了依照本发明的无曝气水处理***的第五实施例中的好氧处理罐的另一个实例的结构；

图15显示了依照本发明的无曝气水处理***的第六实施例的整体结构；

图16显示了依照本发明的无曝气水处理***的第七实施例的整体结构；

图17是显示图16中所示无曝气水处理***的操作的流程图；

图18显示了依照本发明的无曝气水处理***的第八实施例的整体结构的实例；并且

图19显示了依照本发明的无曝气水处理***的第八实施例的整体结构的另一个实例。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的实施例。

(第一实施例)

图2显示了依照本发明的无曝气水处理***的第一实施例的整体结构。术语“无曝气”是指一种通过在污水的已处理过的水的自然向下流动的过程中接收空气而不驱动鼓风机等以强制地供给气泡的水处理过程。

在图2中，参考数字1表示厌氧处理罐，并且数字2表示好氧处理罐。在厌氧处理罐1中，厌氧下腔部分3、厌氧滤床部分4和厌氧上溢出部分5从下侧向上侧按指定的次序布置。污水6流经泵7和水管8并且供给设置在厌氧处理罐1的底部的厌氧下腔部分3。然后，污水6作为向上的水流流入到厌氧滤床部分4中。参考数字9指示厌氧处理罐排出水，并且数字9a指示厌氧处理罐排出水9的水面。

在厌氧滤床部分4内部布置的大量例如塑料材料的载体(在下文中通常称为“塑料载体”)。厌氧微生物粘附在每个塑料载体的表面上。

设置在厌氧处理罐1的上部中的厌氧上溢出部分5经由水管10连接到好氧处理罐2的上部。已经在厌氧处理罐1中厌氧地处理的包括有机污染物的水就供给到好氧处理罐2中。

在好氧处理罐2中，好氧滤床部分11和具有倒转的锥形倾斜结构的好氧下腔部分12从上侧向下侧按照指定顺序布置。向下流动到好氧下腔部分12的底部的已处理过的水13经过水管14进入后续的工程(例如，氯化消毒过程)。

另外，用作空气供给部分的圆柱形空气通气口构件15水平地连接到好氧滤床部分11的壁表面的中部。参考数字16表示液体屏蔽部分，并且数字17表示阀。从通气口构件15泄漏的少量的水存储在液体屏蔽部分16中并且由阀17经由水管18排放到外部。阀17例如可以设计成当由布置在水屏蔽部分16上的水位指示器(未显示)测量到预定值时可以自动地打开/关闭。

如图3中所示，在好氧滤床部分11中，具有例如网状结构的支撑件20布置在好氧滤床部分11和好氧下腔部分12之间的边界部上。具有不同粒度的大量塑料载体21随机地布置在支撑件20上。好氧微生物粘附在每个塑料载体21的表面上。无数尺寸小于塑料载体21的粒度的小孔形成在支撑构件20上。例如，如果塑料载体的粒度是5毫米，那么支撑构件21中的每个孔的尺寸就大约为1毫米。

接下来将解释上述无曝气水处理***的操作。

通过驱动泵7，污水6通过水管8供给到厌氧处理罐1的厌氧下腔部分3中。然后，污水6作为向上的水流流入到厌氧滤床部分4中。在厌氧滤床部分4中，大量的塑料载体(未显示)堆叠且在其中具有适当的间隙。厌氧微生物例如酸生成的细菌、甲烷细菌、脱氮细菌和氢细菌粘附到塑料载体的表面上。因此，粘附到载体上的厌氧微生物就与包含在所供给的污水6中的有机污染物接触。通过厌氧微生物的厌氧分解功能，有机污染物就会分解、清除和减少。

同时，作为通过化学反应实现的有机污染物还原过程的一个实例，给出了酸生成的细菌(酸性发酵)和甲烷细菌(甲烷发酵)之间的反应的说明。

有机污泥物由高聚物碳水化合物、脂肪、蛋白质等等组成，并且通过酸生成的细菌和甲烷细菌转换为下列物质：

→脂肪酸(R-COOH、RCHNH₂COOH...酸生成的细菌的酸性发酵

→乙酸(CH₃COOH...酸生成的细菌的酸性发酵

→甲烷(CH₄)+二氧化碳(CO₂)...甲烷细菌的甲烷发酵

...公式(1)

具体地说，依照公式(1)，污水6中的有机污泥物质通过厌氧微生物例如粘附到厌氧滤床部分4中的载体上的酸生成的细菌和甲烷细菌的分解反应而分解为脂肪酸、乙酸、甲烷和二氧化碳。

其中已经如上所述减少了有机污泥物质的水就作为厌氧处理罐排出水9从设置在厌氧处理罐1的上部中的厌氧上溢出部分5流入水管10。水然后供给设置在好氧处理罐2的上部中的好氧滤床部分11。

如图3所示，好氧滤床部分11的上部被打开以吸入空气。另外，在好氧滤床部分11中生成能够进行光合作用反应的环境。大量的塑料载体21堆叠在好氧滤床部分11内的支撑构件20上，且在塑料载体21之间设置了适当的间隙。好氧微生物粘附在载体21的表面上。已经供给到好氧滤床部分11中的水就作为向下的水流向下流动。此时，水向下流动而同时在正常压力下从圆柱形通气口构件15中吸入外部空气。因此，从厌氧处理罐1供给的厌氧处理罐排出水9在其中厌氧处理罐排出水9与从通气口构件15中吸入的空气混合的状态中向下流动通过塑料载体21之间的间隙。

在厌氧处理罐排出水9的向下流动过程中，厌氧处理罐排出水9中的残留有机污染物在有空气存在时与好氧微生物接触，并且会发生依照下列公式的氧化分解反应：

有机污泥物质(CxHyOz)+氧(x+y/4-z/2)O₂

→二氧化碳(xCO₂)+水(y/2H₂O))

...公式(2)

其中x、y和z是系数(x、y、z等于整数1、2、...)。

已经在好氧滤床部分11中分解成二氧化碳和H₂O的水流入好氧下腔部分12，作为已处理过的水13而流经水管14，并且被送至后续的过程(例如氯化消毒过程)。

如果好氧滤床部分11中的部分水流动离开通气口构件15，从通气口构件15流出的水就存储在液体屏蔽部分16中并且通过例如以规则的时间间隔打开阀17而从水管18排出。

供给到好氧滤床部分11中的水可能包含为恶臭组分的硫化氢H₂S。在这种情形下，恶臭组分可以通过从好氧滤床部分11的上部并且从通气口构件15中吸入空气而通过下面的分解反应分解：

硫化氢(H₂S)+氧(O₂)→二氧化硫(SO₂)+水(H₂O)……公式(3)

因此，依照本实施例，可以获得下列各个有利效应。

在这种无曝气水处理***中，通气口构件15沿好氧滤床部分11的高度方向连接到中部上。例如，在其中好氧滤床部分11的高度相对较小的情形中，可以使用少量的端口有效地将空气吸入到好氧滤床部分11中，因此极大地对好氧微生物的激活做出贡献。

另外，因为好氧滤床部分11应用由塑料载体21组成的固定床结构，所以好氧微生物以高浓度粘附到塑料载体21上，因此提高了处理有机污染物的性能。

此外，因为厌氧处理床1的厌氧滤床部分4也应用了固定床结构而不是流化床结构，在低浓度下很容易流出的好氧微生物就能够以高浓度粘附到载体的表面上，因此对厌氧分解反应的稳定性做出贡献。

(第一实施例的变体)

(1)在上述实施例中，圆柱形通气口构件15沿壁表面的高度方向在中间位置水平地连接到好氧滤床部分11的壁表面上。可替换的是，圆柱形通气口构件15可以连接到好氧滤床部分11的壁表面，例如，处于向下倾斜的形状。使用这种结构，当从厌氧处理罐1供给的厌氧处理罐排出水9向下流动通过好氧滤床部分11，空气自然地从通气口构件15吸入，并且可能防止好氧滤床部分11中的部分水流出。

(2)连接到好氧滤床部分11壁表面上的通气口构件的数目可以依照的高度、尺寸等等增大。例如，多个通气口构件15a、15b和15c可以沿垂直方向设置，如图4中所示，或者沿水平方向设置。

使用具有多个通气口构件15a、15b和15c的结构，空气可以均匀地供给好氧滤床部分11中的整个塑料载体21，并且可以便于好氧微生物的增殖和激活。

另外，如图5所示，在其中多个通气口构件沿好氧滤床11的壁表面的垂直方向设置时，上通气口构件15d、中通气口构件15e和下通气口构件15f的直径可以逐渐减小。

使用这种结构，具有大直径的通气口构件15d置于好氧滤床部分11的上部，并且大量空气从通气口构件15d供给到好氧滤床部分11中的水中。当水向下流动时，空气的量会逐渐减少。然而，空气会从通气口构件15e和15f补充，并且空气沿好氧滤床11的垂直方向的流量就变得均匀，因此极大地对好氧分解反应的稳定性做出贡献。

在图4和图5中显示的结构中，同样，向下倾斜的圆柱形通气口构件15a、15b、15c、15d、15e、15f可以连接到壁表面上。

(3)在上述实施例中，塑料载体用在厌氧滤床部分4和好氧滤床部分11中。可替换的是，可以使用载体而非塑料载体。

载体的可用材料的实例包括沙子、无烟煤、活性碳、纤维载体、木载体、谷壳等等。

因为沙子粒度小，所以相对表面积很大并且每个体积所粘附的好氧微生物的量就会增大。因为无烟煤载体很粗糙，所以每个载体粘附的好氧微生物的量就会增大。因为活性碳载体的表面具有吸附性能，所以每个载体粘附的好氧微生物的量就会增大。因为纤维体积的表面具有大的相对表面积，所以每个体积粘附的好氧微生物的量就会增大。因为木载体和谷壳载体具有吸附性能，所以可以增大粘附的好氧微生物的量。

因此，可以考虑到污水6中的污染物组分等来适当地选取用在厌氧滤床部分4和好氧滤床部分11中的上述载体。不仅可以使用一种载体，而且可以使用一些载体的适当组合。例如，对于厌氧滤床部分4而言，如果沙子层、谷壳层和活性碳层从下面垂直地堆叠，就会有效地提高污水6的厌氧分解功能。

(4)作为厌氧滤床部分4，流化床型反应罐例如上流式厌氧污泥层(UASB)是可用的。如果使用该反应罐，载体始终会略微移动。因此，污迹很难粘附到载体表面上，并且可以防止堵塞。

(第二实施例)

图6是用于描述依照本发明的无曝气水处理***第二实施例的视图。特别是，图6显示了好氧处理罐的改进。因为不包括好氧处理罐的第二实施例的结构与第一实施例中相同，所以在此省略了共同部分的说明。

在好氧处理罐2中，屏26充当扩散部分，好氧滤床部分11和好氧下腔部分12从上侧向下侧以指定的次序布置。

屏26水平地位于好氧处理罐2的最上部的位置中。具体地说，屏26的上部通过允许进气的网状罩或透明罩被完全打开或者闭合。在屏26的下表面部中形成了大量的小孔。屏26通过水管10从厌氧处理罐1接收厌氧处理罐排出水9，并且接收到的水从小孔喷射并且以喷射水流27的形式供给好氧滤床部分11。参考数字28表示屏26中的水面。

好氧滤床部分11和好氧下腔部分12与参照图2所描述的相同。

下面将描述本实施例的操作。

厌氧处理罐排出水9通过水管10供给布置在好氧处理罐2的最上部的屏26。水流27从屏26的下表面中的许多小孔喷射并且流动到好氧滤床部分11的上部。此时，离开小孔的水流27吸入大量的空气，并且以喷射的形式供给好氧滤床部分11的上部。

如上所述，许多塑料载体21堆叠在好氧滤床部分11中，并且无数的好氧微生物粘附到载体21的表面上。因此，粘附到载体21上的好氧微生物就利用水流27中溶解的氧，并且依照由公式(2)表示的上述有机分解反应来分解和除去有机污染物。有机污染物已经从其中分解和除去的水向下流动到好氧下腔部分12并且通过水管14送至例如消毒过程。

依照本实施例，当水供给屏26的上部并且作为水流27从屏26喷射时，喷射的水流27包含空气中足量的氧。因此，不需要提供复杂的设备，空气中的氧就可以很容易并且有效地吸入并且供给好氧微生物。因此，可以提高依照公式(2)的上述处理性能。

(第二实施例的变体)

(1)在上述实施例中，屏26仅仅设置在好氧处理罐2的最上部。或者，如图7所示，可以在好氧处理罐2中设置好氧滤床部分11的多个阶段，大量的塑料载体21a、21b可以布置在每个好氧滤床部分11的支撑构件20a、20b中，并且屏26a、26b可以设置在塑料载体21a、21b上。

具体地说，好氧滤床部分11的内部分成例如上阶段区域和下阶段区域。在上阶段区域中，大量的塑料载体21a堆叠在上阶段支撑构件20a上，并且屏26a水平地位于塑料载体21a的堆叠上。厌氧处理罐排出水9从厌氧处理罐1经由水管10供给到屏26a中。

类似地，在下阶段区域中，下阶段支撑构件20b水平地布置在下阶段区域和好氧下腔部分12之间的边界位置处，大量的塑料载体21b堆叠在下阶段支撑构件20b上，并且屏26b水平地位于塑料载体21b的堆叠上。

使用这种结构，从厌氧处理罐1供给的厌氧处理罐排出水9从屏26a中喷射出来并且以喷雾的形式流动到上阶段好氧滤床部分上而同时吸入空气中的氧。在好氧微生物执行分解功能时，水会落到下阶段屏26b上。空气中的氧会被吸入而同时水从屏26b流动到下阶段好氧滤床部分上，如同屏26a的情形下，并且好氧微生物可以激活。

(2)在图7中，好氧滤床部分11沿垂直方向分成两个区域，即上阶段区域和下阶段区域，并且屏26a和26b布置在各个上阶段和下阶段区域中。或者，如图8所示，例如，在其中使用具有大水平宽度的好氧处理罐2的情形中，多个屏26可以水平地布置在好氧处理罐2的最上部。

如上所述，即使在其中好氧处理罐2具有大水平宽度的情形中，可以设置多个分开的屏26并且从厌氧处理罐1供给的厌氧处理罐排出水9能够以分布的方式供给到各个屏26中。因此，通过喷射的氧溶解效率就会提高，并且均匀地吸入空气中的氧的水就可以供给整个好氧滤床部分11。此外，可以对好氧微生物的激活做出贡献。

(第三实施例)

图9是用于描述依照本发明的无曝气水处理***的第三实施例的视图。特别地，图9显示了好氧处理罐的改进。因为第三实施例中除了好氧处理罐2以外的结构与第一实施例的相同，因此共同部分的说明在此省略。

好氧处理罐包括多个独立的好氧处理罐2a、2b和2c。上阶段独立的好氧处理罐2a布置在与上部相对应的高度位置上，该上部用于接收从厌氧处理罐1供给的厌氧处理罐排出水9。中阶段独立的好氧处理罐2b布置在比上阶段独立的好氧处理罐2a低的高度位置上，并且沿横向方向与上阶段独立的好氧处理罐2a发生移位。下阶段独立的好氧处理罐2c布置在比中阶段独立的好氧处理罐2b低的高度位置上，并且沿横向方向与中阶段独立的好氧处理罐2b发生移位。独立的好氧处理罐2a、2b和2c经由水管10a和10b连接起来。参考数字11a、11b和11c表示独立的好氧处理罐2a、2b和2c中的好氧滤床部分。

这种无曝气水处理***设计成如下：从厌氧处理罐1供给的厌氧处理罐排出水9在经历独立的好氧处理罐2a中的好氧分解反应的同时流到中阶段独立的好氧处理罐2b中，然后以紊流的形式经由水管10a和10b流入下阶段独立的好氧处理罐2c中。

每个独立的好氧处理罐2a、2b和2c从上侧到下侧各自包括好氧滤床部分11a、11b、11c和好氧下腔部分12a、12b、12c。较大数目的塑料载体21布置在每个好氧滤床部分11a、11b和11c中。

在图9中，独立的好氧处理罐2a、2b和2c布置成处于倾斜的位置。或者，独立的好氧处理罐2a、2b和2c也可以水平地放置。

依照本实施例，独立的好氧处理罐2a、2b和2c的上部完全打开。因此，可以有利地促进光合作用反应，并且藻类可以有效地生长。因此，通过藻类的增长来执行依照公式(3)的上述分解反应，包含在厌氧处理罐排出水9中的有气味的成分可以有利地分解成没有气味的成分。

对于各个独立的好氧处理罐2a、2b和2c，厌氧处理罐排出水9在独立的好氧处理罐2a、2b和2c中垂直地向下流动，并且以类似瀑布的紊流形式穿过独立的好氧处理罐2a、2b和2c沿倾斜的方向流动。因此，空气中的氧的分解效率可以提高。因此，利用好氧滤床部分11a、11b和11c中的氧通过好氧微生物进行的有机污染物的分解反应可以提高，并且可以促进水中的有机污染物的分解，还可以改进水处理性能。因此，可以通过有机污染物的分解效率的提高来产生清洁的已处理过的水13。

(第三实施例的变体)

在第三实施例中，独立的好氧处理罐2a、2b和2c以阶梯式倾斜的方式进行布置，并且沿着横向方向有移位。此外，如图10所示，屏26a、26b和26c可以设置在独立的好氧处理罐2a、2b和2c的最上部。因此，可以获得与参照图6所述的相同的有利效应。

独立的好氧处理罐2a、2b和2c布置成彼此间隔开。因此，可以提高氧的分解效率等等，因为厌氧处理罐排出水9与间隔区域中的空气进行接触。

(第四实施例)

图11是用于描述依照本发明的无曝气水处理***的第四实施例的视图。特别地，图11显示了好氧处理罐的改进。因为第四实施例中除了好氧处理罐以外的结构与第一实施例的相同，因此共同部分的说明在此省略。

用在第四实施例中的好氧处理罐是螺旋式好氧处理罐2d，具有所谓的螺旋(圆锥)形状，尺寸沿径向向外从上中心部分朝向下侧逐渐增大。

螺旋式好氧处理罐2d的上中心部分经由水管10连接至设置在厌氧处理罐1上部的厌氧上溢出部分5。大量的塑料载体21d布置在螺旋式好氧处理罐2d中，并且螺旋式好氧处理罐2d的上部完全打开。

水管14连接至螺旋式好氧处理罐2d的最低部分，已处理过的水13输送至后续的过程例如消毒过程。

接下来将描述这种无曝气水处理***的操作。

厌氧处理罐排出水9从厌氧处理罐1经由水管10供给螺旋式好氧处理罐2d的上部。包含有机污染物的供给水与粘附到塑料载体21d表面上的好氧微生物接触，同时在螺旋式好氧处理罐2d中向下流动。同时，在作为紊流向下流动时，水吸入空气中的氧。因此，依照上述公式(2)和(3)产生有机污染物的好氧分解反应。因此，在水向下流动的同时，水中的有机污染物进被分解并且除去，水变成清洁的已处理过的水13并且从水管14排出。

依照本实施例，塑料载体21d从螺旋式好氧处理罐2d的上部到下周边部分进行布置。包含有机污染物的水吸入空气中的氧并且向下流动，同时与塑料载体21d的表面接触。因此，接触空气的机会增大并且氧分解效率得到了提高。因此，好氧微生物的活性得到了提高，并且可以保持稳定的好氧分解功能，由此有利于处理性能的稳定性。

(第四实施例的变体)

在第四实施例，螺旋式好氧处理罐2d基本上形成为圆锥形。或者，如图12所示，也可以形成基本上为倒圆锥形的螺旋式好氧处理罐2e。螺旋式好氧处理罐2e形成如此以便具有螺旋式形状，其在上部具有大直径的弧形，并且朝向下部具有直径逐渐减小的弧形。螺旋式好氧处理罐2e的上部完全打开。大数目的塑料载体21e布置在螺旋式好氧处理罐2e中，类似图11所示的螺旋式好氧处理罐。好氧微生物粘附在载体21的表面上。螺旋式好氧处理罐2e位于大尺寸的容器30中，以便保持其稳定的垂直位置。

依照这种结构，处理的清洁水13可以收集在好氧处理罐2e的底层中心部分中，并且可以经由水管14回收。

在图11和12中，好氧处理罐2d和2e具有都圆锥形的形状。或者，好氧处理罐可以具有例如棱锥形形状或倒棱锥形形状。使用这种结构，在矩形角部处流态发生变化，从而提高了氧的分解效率。

(第五实施例)

图13是用于描述依照本发明的无曝气水处理***的第五实施例的视图。特别地，图13显示了好氧处理罐的改进。因为第五实施例中不包括好氧处理罐的结构与第一实施例的相同，因此共同部分的说明在此省略。

在本实施例中，使用阶梯式好氧处理罐2f。较大数目的塑料载体21f布置在阶梯式好氧处理罐2f的阶梯内部。

厌氧处理罐排出水9从厌氧处理罐1经由水管10供给阶梯式好氧处理罐2f的最上阶段。在与各个阶段中的塑料载体21f的表面接触的同时，供给水以紊流的形式向下连续向下阶段流动。已处理过的水经由水管14从最低阶段输送至后续的过程。

依照这种结构，从厌氧处理罐1供给的厌氧处理罐排出水9，向下流动穿过阶梯式部分，其状态是流态发生改变，即，其中在流动水中发生湍流的状态。因此，厌氧处理罐排出水9可以很容易地吸入空气中的氧，并且可以提高氧分解效率。因此，如上所述，粘附至塑料载体21f的表面的微生物被活化，并且包含在厌氧处理罐排出水9中的有机污染物可以通过依照上述公式(2)和(3)的分解反应有效地并且稳定地分解和除去。

可替换的是，如图14所示，具有垂直布置阶段的多阶段好氧处理罐2g可以通过堆叠具有不同直径的多个处理罐而形成。在上阶段处理罐上流过的水降落到下阶段处理罐中。大量的塑料载体21g布置在各个阶段的处理罐中，并且好氧微生物通过与如上所述相同的方式粘附至塑料载体21g的表面。

使用这种结构，可以获得与图13中所示的结构相同的有利效应。

(第六实施例)

图15是用于描述依照本发明的无曝气水处理***的第六实施例的视图。图15显示了好氧处理罐的改进，就如上述实施例一样。因为第六实施例中不包括好氧处理罐的结构与第一实施例的相同，因此共同部分的说明在此省略。

在本实施例中，多个支管31和32从厌氧处理罐1的厌氧上溢出部分5延伸出来。支管31连接至好氧处理罐2的好氧滤床部分11的上部，并且另一个支管32连接至好氧滤床部分11的中部。支管31和32各自装备有阀33和34。

下面将描述无曝气水处理***的好氧处理罐2的操作。

在好氧处理罐2中，阀33和34以预定的时间间隔交替打开/关闭。当阀33打开时，厌氧处理罐1中的厌氧处理罐排出水9经由支管31供给好氧处理罐2的好氧滤床部分11上部，并且供给水9的水平面与好氧滤床部分11的上部位置对应。

另一方面，当阀34打开时，厌氧处理罐1中的厌氧处理罐排出水9经由支管32供给好氧处理罐2的好氧滤床部分11的中部，并且供给水9的水平面改变至好氧滤床部分11的中部位置。

使用上述结构，阀33和34交替开关并且好氧滤床部分11的水平面发生变化。因此，水平面附近的上部区域设置为气相状态，并且水平面附近的微生物的氧分解效率可以提高。另外，在好氧滤床部分11中的好氧微生物的整个生长区域，接触空气的机会可以增大。因此，可以对好氧微生物的活性产生较大的贡献，并且处理性能可以得到稳定。

在图15中，设置了两个支管31和32。然而，支管的数目并不限于两个。具体地说，可以设置三个或更多支管，并且在不同的高度位置连接至好氧滤床部分11。各个支管各自装备有阀，并且阀以预定的次序连续打开/关闭。或者，支管可以在高度方向不同但是水平方向相同的位置处连接至好氧滤床部分11。

另外，阀33和34可以手动地打开/关闭。或者，通过电驱动阀和定时器的组合，那么阀33和34可以在预定的时间间隔自动交替打开/关闭。

(第七实施例)

图16是显示依照本发明的无曝气水处理***的第七实施例的结构的视图。

在无曝气水处理***的本实施例中，可以在处理罐1和2中执行回流操作。具体地说，在无曝气水处理***中，泵7的输出侧经由水管41和42连接至厌氧处理罐1的底部和好氧处理罐2的底部。水管41和42装备有阀43和44。装备有阀45的水管46，从设置在阀44和好氧处理罐2的底部之间的水管42的预定部分延伸，并且水管46连接至后续的过程。

另外，水管47和48分别连接在厌氧上溢出部分5和好氧滤床部分11的上部之间以及好氧滤床部分11的上部和厌氧处理罐1的厌氧滤床部分4的上部之间。水管47和48装备有阀49和50。另外，装备有阀51的水管52在一端连接至布置在厌氧处理罐1下部的厌氧下腔部分3。水管52的另一个端部连接至其中存储有污水6的贮存器53。在另一种结构中，第七实施例结构与图1所示的相同，因此共同部分的说明在此省略了。

接下来将参照图17描述这种无曝气水处理***的操作。

在正常操作时，即污水6分解处理的时候，阀43、49和45都打开，其它阀44、50和51关闭(S1)。

在这种状态下，确定是否已经达到了回流操作的开始时间(S2)。如果还没有达到回流操作开始时间，那么就驱动泵7，并且污水6经由水管41供给厌氧下腔部分3。使污水6在厌氧处理罐1中向上流动。达到设置在厌氧处理罐1上部的厌氧上溢出部分5的包含有机污染物的水经由装备有阀49的水管47供给好氧处理罐2上部。然后让水向下流动流到好氧处理罐2中。

在处理罐1和2中，执行通过厌氧微生物的上述公式(1)的反应和通过好氧微生物的公式(2)的反应分解并且除去污水6中的有机污染物。因此，污水6发生分解从而清洁已处理过的水46，清洁的已处理过的水46穿过水管42和装备有阀45的水管46输送至后续的过程，例如消毒过程。

另一方面，在步骤S2中，如果确定已经达到回流操作开始时间，那么正常操作就转换到回流操作。在回流操作中，阀43、49和45关闭，并且阀44、50和51打开(S3)。因此，水流动的方向反向。具体地说，污水6流经装备有阀44的水管42，并且供给好氧处理罐2的底部。在好氧处理罐2中，污水6作为向上的水流发生流动。在污水6达到好氧处理罐2上部之后，污水6流经装备有阀50的水管48并且供给厌氧处理罐1的上部。在厌氧处理罐1中，从好氧处理罐2接收的水作为向下的水流发生流动。然后水流经装备有阀51的水管52，并且返回到污水6的贮存器53。

在反向流动的回流操作的时候，确定是否已经达到回流操作结束时间(S4)。如果还没有到达回流操作结束时间，就继续回流操作。在步骤S4中，如果回流操作结束时间已经达到，那么各个阀43、44、45、49、50和51就打开/关闭并且恢复至正常操作状态，然后执行污水6的分解反应过程。

因此，在回流操作的时候，过量高浓度的在好氧处理罐2的好氧滤床部分11中增生扩散的好氧微生物等等通过水的回流剪切力与塑料载体21分离。通过清洁分离的物质与污水6一起在好氧处理罐2内上升，并且供给厌氧处理罐1上部。

供入厌氧处理罐1中的含有通过好氧处理罐2中的清洁分离的物质的水在厌氧处理罐1中作为向下的水流向下流动。此时，过量高浓度的厌氧微生物等等通过水的回流剪切力类似地分离，并且经由装备有阀51的水管52返回到污水6的贮存器53。

因此，依照本实施例，厌氧处理罐1和好氧处理罐2之间的流动路径转换成不同于正常操作的流动路径。因此，除了正常操作以外，可以很容易地执行回流操作，并且可以恢复处理罐1和2中的有机分解反应的性能，还可以保证稳定的分解处理性能。

通过泵7的驱动供给的污水6在处理罐1和2已经清洁之后返回到污水贮存器中。因此，不需要用于处理清洁水的特殊水槽，并且可以实现空间节省的操作。

因为正常操作和回流操作之间的水流动方向反向，所以增大了用于剪切要清洁物质的剪切力，提高了清洁效应，并且易于有机分解反应性能的恢复。

(第七实施例的变体)

(1)如果厌氧处理罐1和好氧处理罐2使用各自的反向清洁流动路径来清洁，那么过量增生扩散厌氧微生物和过量增生扩散好氧微生物可以独立恢复并且存储。因此，当处理罐1和2中的微生物状况已经恶化时，存储的微生物可以补充和再造。另外，如果污染(微生物污染)通过将处理罐1和2中的过量微生物移到相对的处理罐1和2中来执行时，对称罐中的微生物的活性问题可以通过执行各个回流操作来解决。

(2)可以将清洁的污水回收在其它罐中，而不执行污水6的循环处理。与上面的情形(1)类似，可以保持微生物的活性。

(3)在上述实施例中，通过使正常操作中的流动方向反向来进行回流操作。还可以通过增大正常操作中的流速来执行回流操作。例如，在图1所示的结构中，泵7的驱动力增大并且污水6的流速增大。通过增大处理罐1和2中的流动性，可以分离处理罐1和2中的微生物。更不用说，这种技术不仅适用图1所示的结构，而且也适用在图16所示的结构中回流操作的流速增大的情形。

(第八实施例)

图18显示了依照本发明的无曝气水处理***的第八实施例的结构。

在这种无曝气水处理***中，多个厌氧处理罐1连续地连接起来。最后一个厌氧处理罐1上部中的厌氧处理罐排出水9供给也是连续连接起来的多个好氧处理罐2中的第一个。每个厌氧处理罐1和每个好氧处理罐2具有与上述实施例所描述的相同的结构。

下面将描述具有上面的结构的无曝气水处理***的操作。

两个厌氧处理罐1连续连接起来，并且在其中执行分解反应。例如，不同物种的厌氧微生物粘附至厌氧处理罐1中的许多塑料载体的表面，并且执行适当的分解处理。例如，使持久有机物增溶的增溶微生物用作前阶段厌氧处理罐1中占优势的物种，将增溶有机物转换成甲烷的甲烷细菌等等用作后阶段厌氧处理罐1中占优势的物种，由此通过分解反应处理将有机物转换成甲烷。

另一方面，两个好氧处理罐2连续连接起来。用于除去有机物的异养菌占优势地粘附到前阶段好氧处理罐2的塑料载体21上，以及用于硝化和(氨)去除的硝化细菌等等占优势地粘附到后阶段好氧处理罐2中的塑料载体21上，由此能够执行分解反应处理。

依照上述结构，多个厌氧处理罐1和多个好氧处理罐2分别连续地连接起来。因此，粘附微生物的物种可以在执行厌氧处理和好氧处理的时候发生改变。不仅有机污染物而且持久微生物和污染物例如氨氮和磷都可以很容易地受到分解反应处理。

(第八实施例的变体)

(1)在上述实施例中，两个厌氧处理罐1布置在前阶段侧上，并且两个好氧处理罐2布置在后阶段侧上。可替换的是，可以分别布置三个或更多厌氧处理罐和好氧处理罐。

厌氧处理罐的数目和好氧处理罐的数目可以不相等。不同数目的厌氧处理罐和好氧处理罐，例如，两个厌氧处理罐和三个好氧处理罐，或三个厌氧处理罐和两个好氧处理罐可以连接起来，并且执行分解反应处理。依照这种结构，甚至在污水中的有机污染物的浓度较高的情形下，也可以在不降低处理性能的前提下进行分解反应处理。

(2)在上述实施例中，两个厌氧处理罐1布置在前阶段侧上，两个好氧处理罐2布置在后阶段侧上。如图19所示，例如，厌氧处理罐1和好氧处理罐2可以连续地交替布置。

依照这种结构，没有通过前阶段上的处理罐1和2的组合除去的有机污染物，可以通过后阶段上处理罐1和2的组合来分解并且除去。因此可以提高最终的处理水的质量。

在每个实施例中，好氧处理罐布置在使它们暴露在外部空气中的状态下。然而，按照需要，好氧处理罐可以安装在容器内，容器至少具有通过透明的材料形成的上部。在这种情形下，在容器中适当地形成空气窗口，并且考虑了环境光线以及空气渗透性来安装好氧处理罐。

本发明并不限于上述实施例。实际上可以在不脱离本发明的精神的前提下进行各种改变。实施例可以尽可能多地进行组合，并且在这些情形下可以获得组合的优点。另外，每个实施例包括各个一般的和特定等级的发明，各个发明可以从在此公开的结构元件的期望组合而得到。例如，如果通过对这些实施例中的所有元件中的部分元件进行省略而得出发明，那么就可以用众所周知的技术来适当地替换这些实现该方面的省略元件。

Claims

1.一种无曝气水处理***，包括：

厌氧处理罐，该厌氧处理罐通过泵使污水向上流动从而对供给的污水进行厌氧处理；以及

好氧处理罐，该好氧处理罐通过让厌氧处理过的水借助自然的向下流动而向下流动，对从厌氧处理罐供给到好氧处理罐上部的厌氧处理过的水进行好氧处理，

其中，好氧处理罐包括好氧滤床部分，其中布置了粘附有好氧微生物的载体，好氧滤床部分通过使厌氧处理过的水与粘附到载体表面上的好氧微生物进行接触而使厌氧处理过的水进行分解处理，好氧滤床部分设置有在正常压力下吸入空气的空气供给部分，从而使好氧微生物活化，空气供给部分包括圆柱形通气口，所述通气口水平形成或与形成好氧滤床部分的外壁表面部分成预定角度地形成。

2.如权利要求1所述的无曝气水处理***，其特征在于，还包括：

反向流动清洁路径，该路径通过使用分别装备有阀的管连接厌氧处理罐和好氧处理罐而在普通微生物分解处理路径之外形成；以及

水槽清洁装置，用于通过开关阀并且驱动泵使处理水穿过反向流动清洁路径来清洁每个处理罐。

3.如权利要求1或2所述的无曝气水处理***，其特征在于，多个厌氧处理罐连续布置在前阶段侧上，多个好氧处理罐接着多个厌氧处理罐连续布置，并且不同物种的微生物在各自的处理罐中生长。

4.如权利要求1或2所述的无曝气水处理***，其特征在于，多对厌氧处理罐和好氧处理罐连续布置以便厌氧处理罐和好氧处理罐交替布置，并且不同物种的微生物在各自的处理罐中生长。