CN103253767A - 应用在废水处理***中的活性污泥循环*** - Google Patents

Abstract

一种应用在废水处理设备中的循环装置，其利用部分流化床或组合流化床过滤原理，包括使用离散通道以允许污泥在分离器底部与曝气区之间的流动，改善了使用现有循环设计的处理***中固有的其它低效因素。

Description

应用在废水处理***中的活性污泥循环***

技术领域

本发明涉及市政污水和工业液体废物的处置，并且特别涉及紧凑的活性污泥微生物处理***，该***包括在缺氧区，曝气区和流化床过滤区的连续循环的废水中进行生化有机物去除。

背景技术

包括有缺氧反应区，曝气区，流化床过滤式的污泥分离区以及活性循环污泥***的紧凑设计的生物反应器通常应用于废水处理中。它们可以设计用来去除含碳有机物，除碳并硝化，反硝化，或者除碳，硝化，反硝化并除磷，为了除碳，缺氧区用作“选择区”，提高混合液的沉降性能并控制丝状菌的生长。为了除氮和除磷，缺氧区提供硝化降解以及“超量摄取”除磷所需条件。在此过程中，氨氮被氧化成亚硝酸盐进而在曝气区被硝化菌和硝化杆菌氧化成硝酸盐。硝酸盐再循环回到缺氧区并在那里降解除氮。在此反应中，流入的有机污水提供碳源并在硝酸盐转化为氮气过程中充当电子供体。

影响硝化/反硝化过程的条件是(未按优先顺序)：缺氧，氧化停留时间，缺氧容积的混和比例，保持适合的溶氧条件、温度、碳可获取量，以及活性污泥循环速率。最后，总的脱氮效率是活性污泥循环量对日均进水流量的比率的函数(比率越高，效率越高)。

此过程中的除磷机理与Phostrip工艺和改进的Bardenpho工艺中所用的相同。可溶性BOD在缺氧区进行发酵，发酵产物被具有储磷能力的特殊微生物群选择性的使用或吸收。在好氧阶段，可溶性磷被大量在缺氧区生长出的储磷菌摄取，最终被吸收的磷通过微生物细胞体或废污泥排出。

在分离区中，活性污泥被流化床式滤层从处理的废水中分离。活性污泥分离中使用流化床式过滤工艺是众所周知的。该工艺应用由向上穿过一个流化床的水流的递减的上升速度，而流化床是由聚集的静止的或向下沉到分离器底部的固体形式。为了获得所需的向上逐渐递减的速度梯度，分离空间通常做成向上扩展的扩散器形状的横截面。用于此目的的通常的形状有简单的倒置截锥，纵向或环形棱柱状。应用这个一般概念的工艺在美国专利6620322，5775966，5720876和7270750B2中列出和描述，其内容在本申请中引述作为参考。

本申请所描述的部分流化床***中，密度流沿所述分离器的器壁流动，使得多余的絮状物可以在污泥过滤层的下部被移除。早期时，这个过程通过在入口处分离出来的悬浮固体物的简单的回流来实现。后来，发现从不断增加的密度流的下部强制地去除悬浮固体物质可以提高此过程的效果。这是因为，在重力流中的絮状物密集度高于完全流化状态的密集度要求，因而，部分流化污泥床特别适合浓的悬浮物的分离，正如在多种典型的生物废水处理方法中所见到的那样。在前面提及的美国专利号6620322中所披露和讨论的内容是部分流化污泥床的一个示例。

为了确保污泥活化的最高效率，应该非常小心地确保活性污泥的比率。该活性污泥通过曝气区从分离器的底部整个长度上均匀地通过，并且没有污泥沉淀的“死区”形成。这样的死区可能会导致缺氧条件，从而造成不再具有活性的污泥在死区中由于反硝化作用而产生氮气，而所有这些都对处理***的总体效率有不利影响。

由于去除有机物质的高效性，活性污泥工艺广泛地应用于污水处理领域。然而它的一个缺点是会产生较多的剩余污泥。增加活性污泥从有氧区到缺氧区的循环率(污泥交换率)可以显著地降低剩余污泥的产生。

因而，人们希望有一个循环***可以应用于部份流化条件下的污泥床过滤器***，比通常的方案更好地提高以往设计中增加循环速率的问题。这样的设计既移除并循环悬浮固体物质，同时帮助防止沉降死区的形成，并允许活性污泥从曝气区到分离器底部抽取点间无阻碍地流动，且用上述活性污泥循环的设计改善处理***中其他低效因素。

发明内容

提供一种应用在废水处理***中的改进的活性污泥循环***，所述***利用了流化床式过滤层及使用流化床式过滤层的方法。更具体地，提供一种循环***，该循环***能够增加活性污泥的循环率，该循环***具有在污泥床过滤器壁上的多个离散通道，以允许混合液在污泥床过滤器与曝气区之间的流动。

进一步提供一种沟道，其具有多个离散的开口，以允许活性污泥被从所述污泥床过滤器的底部去除、收集和转移至缺氧区。优选地，所述沟道位于靠近污泥床过滤器的底部，并且所述开口位于沟道的一部分上，与沟道相对，并且优选地，所述开口与用于混合液在所述分离器和所述曝气区之间流动的所述通道相交错。优选地，所述沟道由具有适合的开口的板或者平面基质形成，所述板或平面基质靠近所述分离器底部成一定角度设置。

正如下文会详细讨论到的，当提供无阻碍地流动的条件时，来自分离器的污泥及混合液的循环组件的这种设置允许更大的活性污泥循环率；并且由于有助于消除污泥“死区”(所述“死区”导致在“死区”中形成无效的缺氧条件，从而造成污泥由于反硝化作用而产生氮气以及“厚块”污泥上升到分离器表面)，这种设置允许更高的过滤效率。

附图说明

在附图中：

图1是本发明的应用在与废水处理***相关的污泥床过滤器的一个实施例的主视图；

图2是图1所示的污泥床过滤器的侧视图；

图3示出了可用在图1所示的污泥床过滤器中的、具有各种几何构型的通道；以及

图4示出了可用在图1所示的污泥床过滤器中的、具有所需的几何构型的一种其他通道。

具体实施方式

以下是本发明实施例的详细描述。这些描述或者与这些描述相关的附图不应当作对本发明的限制。

提供污泥床过滤分离器10。混合液悬浮固体12(污泥)从曝气区14到分离器10的底部16进入分离器10，并且混合液悬浮固体12通过由絮状悬浮固体本身构成的滤料20从污水18中被过滤出去。由于垂直流速提升力22的作用，悬浮固体20通过与其他悬浮固体或悬浮固体的絮状物的凝聚而增长。当絮凝固体20变得重于垂直流速提升力22(该垂直流速提升力随着分离器逐渐增加的横截面而逐渐减小)时，絮凝固体20沉入分离器10的底部16并且随后循环至反应器的缺氧区24，或部分返回到曝气区28。

使用时，分离器10主要有两种操作模式：污水注入模式及无污水注入(“无流”)模式。当使用前述设备处于污水注入缺氧区24的第一模式时，污水与从分离器10底部16循环来的混合液悬浮固体12进行混合。混合液(污泥)12随后由于重力流入曝气区14并且经过通道26进入分离器10。上升悬浮固体22在污泥床内的垂直速度因为分离器10的棱柱形或锥形形状和絮凝固体20的重量增加而逐渐减小。最终使得固体20通过重力悬浮在分离器10的底部16。所述固体20从分离器10的底部通过开口32进入沟道30，所述沟道30由斜板31形成，并且所述固体20通过管道34循环进入缺氧区24。如上所述，优选地，管道30可用平板31或平面装置形成，如置于所述分离器底部的成角度的金属板材。

当处于无污水注入的第二模式时，垂直速度及固体上升力22降至零，并且污泥床20的所有固体开始沉入分离器10的底部16。正是在这种模式中，沉积污泥形成死区的可能性是最大的。在此模式中，通道32和26的功能是允许沉积固体20通过斜板31形成的沟道30被传送至缺氧区24或从分离器10的底部16流出进入曝气区14。

不管是何种模式，由于本发明给出比通常的循环率更高的循环率(是工厂设计的平均流速的2-15倍)，流入缺氧区24的循环流总是由从曝气区流入通道32的混合液13补充。

开口32可以是任意合适的形状或尺寸，且优选地设置在斜板31上，开口32与通道26，以通道26的中心线与开口32的中心线相交错的方式，对向设置。

通道26可以是任意适当的形状或尺寸，但是优选具有能均匀地传送和去除循环污泥的形状和尺寸。如图3和图4中最佳地示出了通道的具体形状，包括三角形，矩形，正方形或半圆柱形，并且通道可采用适合给定的特定流量及废水处理条件的尺寸。

如上给出的具体实施例和示例仅为举例说明目的且并非旨在限制下面的权利要求的范围。本发明的其他实施例和由其所得的优点对本领域任何一个普通技术人员是显而易见的，且均在所要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于与废水处理设备相关的循环装置，包括：

缺氧区；

曝气区；

分离器，其具有纵向上逐渐增大的横截面；

多个离散通道，位于所述分离器中，用于允许污泥无阻碍地高速流过设在所述曝气区和所述缺氧区之间的所述分离器。

2.根据权利要求1所述的循环装置，其进一步包括沟道，所述沟道与所述曝气区、分离器和缺氧区流体连通，所述沟道包括多个置于其中的开口，用于允许污泥在所述曝气区、分离器和所述缺氧区之间无阻碍地流动。

3.根据权利要求2所述的循环装置，其中所述多个离散通道靠近所述分离器底部。

4.根据权利要求2所述的循环装置，其中所述沟道靠近所述分离器底部。

5.根据权利要求2所述循环装置，其中所述离散通道是三角形、矩形、正方形或半圆柱形。

6.根据权利要求2所述的循环装置，其中所述沟道由平面装置形成，所述平面装置沿所述分离器的底部部分、横跨所述分离器的长度成一角度设置。

7.根据权利要求1所述的循环装置，其中所述离散通道基本上沿着所述分离器的整个长度形成。

8.根据权利要求6所述的循环装置，其中所述平面装置是板。

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