專利名稱：廢水處理方法和包括控制溶解的氧濃度的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理廢水的工藝以及其中可以處理廢水的單元。
背景技術(shù)：
人類對環(huán)境的影響導(dǎo)致產(chǎn)生大量的污染水，被我們稱為廢水。廢水可以是從家庭 和商業(yè)環(huán)境、工業(yè)和農(nóng)業(yè)或者它們的混合環(huán)境中釋放的廢液。廢水有時候會包括固體懸浮 物。污水是廢水的形式，其包括排泄物和/或尿液。廢水通常包含以下六種主要污染物(1)含碳物質(zhì)(諸如淀粉、蛋白質(zhì)和油脂的物質(zhì))通常根據(jù)B0D(生化需氧量) 和COD(化學(xué)需氧量)來測量，并且是脫氧污染物。通過將含碳物質(zhì)排放到受納水體 (receiving water)中所引起的溶解氧的降低等級會破壞這種水中需氧生物的壽命。(2)懸浮固體(SS)是不被溶解的所有無機和有機物質(zhì)，并且用于從廢水中去除這 些固體的工藝包括根據(jù)固體的特性進行過濾或浮選。細微或膠體顆粒在它們被去除之前必 需通過各種方式來凝結(jié)。(1)中的含碳物質(zhì)是廢水中可以部分以懸浮固體存在以及部分以 溶解固體存在。(3)在廢水中可以以銨離子(NH4+-N)和/或氨(NH3)存在的氨態(tài)氮是類似于含碳 物質(zhì)的脫氧污染物。當(dāng)廢水被釋放到這種廢水中時，氨還對受納水體中的魚是有毒的。此 外，氨態(tài)氮是植物養(yǎng)分，并且會引起受納水體的富營養(yǎng)化。廢水中的大多數(shù)氨態(tài)氮通常被溶解。(4)全氮(TN)包括所有非分子形式的氮，它們?yōu)榘睉B(tài)氮(包括NH4+-N和NH3)、氧 化氮(包括亞硝酸鹽氮(no2_-N)和硝態(tài)氮(N03_-N))和有機氮(其是包含在諸如蛋白質(zhì)的 有機化合物中的氮)。氨態(tài)氮、亞硝酸鹽氮和有機氮是脫氧污染物，并且所有的氮化合物都 是潛在的植物養(yǎng)分。包括氨態(tài)氮和氧化氮的大多數(shù)無機氮化合物都被溶解，而有機氮化合 物可以被溶解或懸浮。(5)全磷(TP)包括所有非分子形式的磷，包括一種類型或其他類型的無機和有機 磷酸鹽。與TN類似，TP是植物養(yǎng)分，并且可導(dǎo)致受納水體的富營養(yǎng)化。包含磷的化合物可 被溶解或懸浮。(6)微生物包括病毒、細菌和原生動物，它們中的一些是潛在的有害病原體，尤其 當(dāng)廢水源自動物和人類源時。細菌性病原體通常包括特定種類的腸球菌，尤其是大腸桿菌。(7)無法生物降解的物質(zhì)包括粗砂、頭發(fā)、塑料物和無機鹽。這些材料中的大多數(shù) 都是懸浮或漂浮的，少量可以被溶解。將未處理的廢水釋放到水環(huán)境中會擾亂生態(tài)系統(tǒng)，并且對該環(huán)境中的植物和動物 健康具有不利的影響。因此，已經(jīng)開發(fā)了許多用于處理廢水的工藝。廢水處理涉及基本上將廢水與污染物(其可以被收集制造成要求處理和處置的 污泥(副產(chǎn)品)流)分離。處理廢水和污泥的整個工藝會使得污染物被部分破壞以及部分 轉(zhuǎn)換為其他物質(zhì)，主要是微生物。在這種處理期間分離出的水可以被排放到環(huán)境中，主要是天然水。被處理的污泥可以再循環(huán)(例如，用作農(nóng)業(yè)中的植物養(yǎng)料)和/或被破壞(例如 在焚化爐中)。針對廢水的傳統(tǒng)生物處理工藝通常是多步驟的工藝，每個步驟都單獨執(zhí)行。例如 篩選步驟，可以去除較大的固體和碎片；沉降步驟，去除相對較小但是可沉淀的固體(諸如 砂礫和一些有機固體)；需氧步驟，含碳物質(zhì)被生物氧化成二氧化氮和水，并且氮化合物可 能利用一些亞硝酸鹽的產(chǎn)物被主要氧化成硝酸鹽；缺氧步驟，硝酸鹽(和亞硝酸鹽)被還原 成分子氮(缺乏氧且存在含碳物質(zhì))；以及分離步驟，在處理中產(chǎn)生的微生物和其他固體與 被處理的廢水分離。這樣的分離通常通過沉淀或過濾來進行。例如，傳統(tǒng)的活性污泥設(shè)備 通過微生物自由流動的稱為曝氣池(aerationtank)的氧化箱中混合廢水以形成稱為“混 合液”的氧化液體懸浮來運行。在曝氣池中處理之后，混合液通過沉淀箱(其中，在混合液 中懸浮的固體下沉到箱底部)，使得被處理的水形成為穿過沉淀箱上方的堰的上層清液。通 過箱底部中的井來將下沉的固體作為污泥去除。已經(jīng)開發(fā)了更加先進的處理工藝，其涉及特定類型的微生物的使用。這樣先進的 處理工藝采用特定類型的微生物的自然能力以從廢水中去除污染物以及帶來其他優(yōu)點，諸 如在混合液中懸浮的固體的改進下沉特性。例如，韓國專利公開第10-0276095號描述了用于處理廢水的工 藝，其包括在將廢 水送到曝氣池之前使廢水與保持在支撐面上的微生物接觸的步驟。通過接觸步驟和曝氣池 的廢水被氧化。在韓國專利中描述的工藝涉及以下順序的以下處理步驟去除在廢水中懸浮或漂 浮的相對較大的碎片；將廢水通過接觸箱，其中，廢水與保持在固定表面上的微生物接觸； 將廢水通過曝氣池，其中，包含廢水和自由流動的微生物的混合液被氧化；使廢水通過沉淀 箱，其被分離成處理水和污泥(沉淀物)；釋放處理水。污泥的一部分通過剩余污泥泵被抽 吸到準備用于處置或進一步處理的污泥濃縮箱中。來自沉淀箱的剩余污泥被直接再循環(huán)到 曝氣池。從曝氣池流出的一部分廢水被直接再循環(huán)到接觸箱。與傳統(tǒng)活性污泥設(shè)備的工藝相比，在韓國專利中描述的工藝顯示出明顯更好質(zhì)量 的處理水。然而，本發(fā)明的發(fā)明人不認為這種已知的處理工藝已經(jīng)被最優(yōu)化來最有效地提 供最好質(zhì)量的處理水。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于處理廢水的工藝，包括a、接觸步驟，其中，廢水與保持在支撐面上的細菌接觸，并且廢水的溶解氧濃度維 持在2. Omg/1或以下；b、曝氣步驟，其中，氣體通過已經(jīng)經(jīng)過接觸步驟的廢水，并且廢水的溶解氧濃度隨 著廢水經(jīng)過曝氣步驟而減??；C、沉淀步驟，其中，已經(jīng)經(jīng)過曝氣步驟的廢水被基本分離為處理水和污泥；以及d、污泥再循環(huán)步驟，其中，來自沉淀步驟的至少一部分污泥被傳送到接觸步驟。不希望被理論所束縛，本發(fā)明的發(fā)明人提出了可以控制接觸箱中溶解氧的濃度， 使得保持在支撐面上的細菌的一部分種群在有氧條件下起作用，以及另一部分的種群在厭 氧條件下起作用。提出這樣的情況來最優(yōu)化接觸步驟期間廢水污染物的分解；由于細菌的曝氣工藝(或好氧工藝)可以分解特定污染物，同時曝氣工藝的其他污染物和產(chǎn)物可通過 厭氧細菌工藝來分解。此外，但不希望被理論所束縛，與在一般的廢水處理系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的溶解氧(DO)濃 度相比，本發(fā)明的發(fā)明人提出了通過在通過接觸步驟和曝氣步驟的廢水中提供相對較小DO 濃度來影響自由流過接觸步驟和曝氣步驟的廢水中細菌種群的合成物。廢水是被送到用于進行處理的工藝的水。在本說明書中，通過該工藝的各個步驟 的水還被稱為廢水，并 且其中可尤其包括在工藝中使用的細菌(這種廢水通常在現(xiàn)有技術(shù) 中被稱為混合液)。接觸步驟中的微生物主要保持在支撐面上，盡管該工藝可利用保持在支撐面上的 細菌以及在廢水中存在的自由流動的細菌。根據(jù)廢水的強度，廢水在接觸步驟中的保持時 間(定義為接觸步驟中廢水的體積除以廢水的平均流速)優(yōu)選在5分鐘至3小時的范圍內(nèi)。曝氣步驟中微生物的所有或至少主要部分在混合液中自有流動，但是自由流動的 微生物可通過附接至支撐面(其可以固定在一個位置或在廢水中自有流動)的其他微生物 所補充。根據(jù)廢水的強度，在混合液的溶解氧(DO)濃度符合以下所述水平的條件下，由曝 氣步驟所提供的廢水的保持時間(定義為曝氣步驟中混合液的體積除以廢水的平均流速) 優(yōu)選在4小時至1、2、3、4或更多天數(shù)的范圍內(nèi)。在以下所述可控DO濃度的條件下，廢水在曝氣步驟中的保持時間與廢水在接觸 步驟中的保持時間的比率優(yōu)選在15至90的范圍內(nèi)。在一個實施例中，接觸步驟期間的溶解氧濃度保持在2mg/l以下，1. 5mg/l以下， 或lmg/1以下，任選地不小于0. 2mg/l。因此，接觸步驟中的廢水優(yōu)選是有氧而不是厭氧的。廢水在其開始通過曝氣步驟時的DO濃度相比較小，并在液體通過該步驟的末 端更小或者甚至為零。接觸步驟中以及通過曝氣步驟的DO概況選擇用于內(nèi)生芽孢菌 (endospore forming bacteria)的生長和發(fā)展。接近(towards)曝氣步驟末尾的生物壓力 (通過降低DO和/或細菌在廢水中的營養(yǎng)物的濃度來實現(xiàn)，該濃度在細菌的正常生理機能 所需的水平之下)促進這種細菌的孢子形成，并且接觸步驟中的生物生長條件促進內(nèi)生孢 子的激活和萌芽成為可以以指數(shù)生長的營養(yǎng)細胞。提出內(nèi)生芽孢菌的生長以及內(nèi)生孢子的產(chǎn)生和萌芽，以促進功能菌保持好的水 平，功能菌在該方法的各個步驟在混合液中自由流動并保持在接觸步驟的支撐面上。因此，優(yōu)選地，廢水接近廢水通過曝氣步驟的開始和其通過曝氣步驟的末尾的DO 濃度被控制在為促進內(nèi)生芽孢細菌的生長和發(fā)展以及經(jīng)歷生命周期的這種細菌的水平。任選地，廢水接近廢水通過曝氣步驟的開始的溶解氧濃度在0. 5至2mg/l、0. 2至 1. 5mg/l、0. 5 至 1. 5mg/l、0. 2 至 1. 5mg/l 或 0. 5 至 1. Omg/1 的范圍內(nèi)。任選地，廢水接近廢水通過曝氣步驟的末尾的溶解氧濃度在0至1. 0mg/l、0至 0. 5mg/l、0 至 0. 25mg/l、0 至 1. 0mg/l、0 至 0. lmg/1 的范圍內(nèi)或者為 Omg/L·優(yōu)選地，廢水采用至少4、6、8或10小時來通過曝氣步驟，更優(yōu)選地，在廢水的溶解 氧濃度符合上面針對曝氣步驟末尾所描述的水平的條件下必需花費的至少1、2、3、4或5小 時。優(yōu)選地，隨著廢水通過曝氣步驟，廢水的溶解氧濃度逐漸增加或連續(xù)降低。因此， 從曝氣步驟的開始到末端，溶解氧濃度可以逐步降低或者可以逐漸降低，優(yōu)選地，DO不隨時間循環(huán)(即，有意地升高、降低、升高、降低等)。將溶解氧濃度維持在上述期望值可以通過控制對廢水的氧供給來控制，其可以包 括不供給氧。這在廢水的氧需求可隨時間變化時尤其重要，尤其在廢水的碳和/或全氮濃 度發(fā)生變化的情況下。因此，對廢水的氧供給可通過改變供給來控制，以將溶解氧濃度維持 在上述期望值(即，通過增加或降低對廢水的氧供給)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識到可控制對流過接觸步驟和/或曝氣步驟的廢水的 氧供給的許多方式。例如，接觸步驟中的結(jié)構(gòu)可重復(fù)地從廢水中去除并返回到廢水中(優(yōu) 選以旋轉(zhuǎn)移動的方式)，從而將大氣氧攪拌到廢水中。在接觸步驟期間操作的結(jié)構(gòu)可至少為 支撐面的一部分?？蛇x地，或此外，氧可從例如多孔管而起泡通過廢水。一旦確定了如何控制對廢水的氧供給，就可以隨后控制廢水的溶解氧濃度。重要 地，這涉及監(jiān)控步驟，該步驟中，廢水的溶解氧濃度被測量并與期望濃度進行比較；以及 反饋步驟，該步驟中，將氧送至廢水的裝置被控制以增加或減小氧的供給，從而達到上述期 望的溶解氧濃度。任選地，除監(jiān)控溶解氧濃度之外，還可以測量氧化還原勢以控制氧的供
々A
口 ο例如，如果用于供應(yīng)氧的裝置是浸入廢水中的多孔管并且氧通過其起泡，測量溶 解氧濃度低于所期望的，那么，反饋步驟將具有更多的氧從管中起泡進入廢水的效應(yīng)?？蛇x 地，或此外，如果用于供應(yīng)氧的裝置通過重復(fù)去除并返回到廢水中的結(jié)構(gòu)來執(zhí)行，則該結(jié)構(gòu) 的去除和返回步驟的重復(fù)頻率會增加或減小。該工藝可利用在接觸步驟期間保持在支撐面上的細菌以及可在本發(fā)明的任何一 個或多個步驟中在廢水中找到的自由流動的細菌。優(yōu)選地，在曝氣步驟中只提供自由流動 的細菌(即，細菌沒有像接觸步驟一樣保持在支撐面上)。適用于本發(fā)明工藝的細菌是能夠分解分子(包括氮、碳、硫、氯、磷或任何它們的 組合物)并且可在廢水中找到的細菌。來自厚壁菌門(尤其來自桿狀菌和梭菌類)、變形細 菌和擬桿菌的細菌在上述分解中尤其有效。內(nèi)生芽孢菌是尤其優(yōu)選的。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，細菌來自桿菌和梭菌 類。桿菌和梭菌的種類優(yōu)選在接觸步驟中作用，以及桿菌的種類優(yōu)選在曝氣步驟中作用。桿 菌和梭菌均經(jīng)歷涉及細胞生長(繁殖)、從細胞轉(zhuǎn)換為內(nèi)生孢子(當(dāng)細胞被例如缺乏營養(yǎng)而 逼迫時發(fā)生)、內(nèi)生孢子的激活(當(dāng)內(nèi)生孢子重新暴露給營養(yǎng)物時發(fā)生)、接下來內(nèi)生孢子 的萌芽以及最后的新營養(yǎng)細胞的外生長(在持續(xù)暴露給營養(yǎng)物時發(fā)生)的生命周期。來自桿菌類的細菌被認為是尤其合適的，最優(yōu)選的種類包括枯草芽 孢桿菌(B. subtilis)、死谷芽孢桿菌(B. vallismortis)、解淀粉芽孢桿菌 (B. amyloliquefaciens)> 地衣芽孢桿菌(B. Iicheniformis)禾口 巨大芽孢桿菌 (B. megaterium)或者任何它們的組合。盡管其他桿菌類(諸如短芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、 芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌、金龜子芽孢桿菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌和球形芽 孢桿菌或者任何它們的組合)也可以被認為在本發(fā)明中是有用的。因此，上述任何優(yōu)選細菌的所有突變異種或變異(尤其能夠形成內(nèi)生孢子并分解 包括氫、氮、碳、硫磺、氯和/或磷的分子)也適用于本發(fā)明。細菌的 混合種群可保持在支撐面上和/或在工藝中自由流動。然而，優(yōu)選地，根據(jù) 前述段落中細菌的一個種群(尤其是內(nèi)生芽孢菌)占絕大多數(shù)。
在傳統(tǒng)活性污泥設(shè)備中提供的條件下，競爭細菌長出內(nèi)生芽孢菌(諸如桿菌)，其以相對較小的濃度存在。相反，在本發(fā)明每個步驟中施加的條件有利于內(nèi)生芽孢菌的生命 周期。不期望被理論所束縛，提出了內(nèi)生芽孢菌在接觸步驟中的條件下被促進發(fā)芽和生 長，并且然后在曝氣步驟的條件下生長形成孢子。這樣的條件確保內(nèi)生芽孢菌在工藝中占 大多數(shù)，因為步驟中較低的溶解氧濃度會引起其它類型的細菌，以經(jīng)受它們生長率和成活 率的降低。還提出了內(nèi)生孢子改進了沉淀箱中廢水的下沉特性，使得處理水包含非常低的 懸浮固體的濃度。此外，提出了內(nèi)生孢子具有落在接觸箱中生物量上(以及在其中)的傾 向，在接觸箱中，它們發(fā)芽并且所得到的營養(yǎng)細胞的種群生長。支撐面可以是任何固相，能夠物理地支撐保持在其上的細菌使得細菌與通過接觸 步驟的廢水物理接觸。支撐面可以是一個或多個固定體，其可以是靜態(tài)的或者能夠移動 (例如，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上的圓盤)，或者可以是一個或多個能夠在接觸步驟中自由移動的主 體(例如，懸浮的塑料顆粒、懸浮玻璃或聚苯乙烯微球)。在本發(fā)明尤其優(yōu)選的實施例中，支 撐面包括設(shè)置在軸上的多個圓盤。圓盤可以部分浸入廢水，并且圓盤浸入的部分可通過設(shè) 置出口堰的高度來改變。優(yōu)選地，每個圓盤都浸入約圓盤直徑的三分之一。圓盤的旋轉(zhuǎn)移 動(其可通過旋轉(zhuǎn)其附接的軸來進行)可改變以任何給定時間浸入的圓盤部分的位置。因 此，圓盤的每個部分都可選地暴露給空氣和廢水。改變旋轉(zhuǎn)速度將會改變圓盤給定部分的 浸入頻率。優(yōu)選地，電機以大約4revs/min的速率旋轉(zhuǎn)軸，使得圓盤的每個部分都可選地暴 露給空氣和廢水。以這種方式，接觸箱中保持的細菌被充氣，提供氧用于生物處理。可根據(jù) 經(jīng)過接觸步驟的廢水中所需的處理速率和所需溶解氧濃度來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度。優(yōu)選地，通過在支撐面上形成生物膜來在支撐面上保持細菌。優(yōu)選地，支撐面由促 進形成生物膜的物質(zhì)來支撐(即，該材料為細菌可附接至其以形成在支撐面內(nèi)以及在支撐 面的表面上具有生物活性的綜合生物量的材料)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支撐的支撐面尤其 適合。優(yōu)選地，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有大于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體積的60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、 94%、95%、96%、97%或98%但小于100%的空隙。支撐面可由對廢水中的生物降解有抗 力的合成聚合物來支撐，可以支撐生物膜且可以以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形式進行構(gòu)造。適當(dāng)?shù)暮铣?聚合物的實例為聚丙烯、聚酯、聚亞安酯、聚酯_聚亞安酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯和聚偏 氟乙烯或任何它們的組合?？蛇x地，或此外，工藝中可添加活性劑合成物配量步驟，其中，向廢水添加刺激這 些細菌生長的活性劑合成物。該活性劑合成物配量步驟可在工藝的任何其他步驟之后、之 前或與其同時執(zhí)行，但優(yōu)選在接觸步驟期間。適當(dāng)?shù)幕钚詣┖铣晌锟砂ü杷猁}和/或鎂 化合物和其他微量營養(yǎng)物，尤其是被內(nèi)生芽孢菌所需要的那些。然而，廢水通常自然包含足 量的活性劑合成物(可通過廢水的化學(xué)分析來確定的事實)，在這種情況下不需要活性劑 合成物配量步驟。在曝氣步驟期間，氣體通過廢水是因為兩個原因。首先，氣體的通過攪動廢水，由 此促進其組分的混合并尤其維持細菌的懸浮。在氣體的供給速率不足以維持細菌懸浮的情 況下，廢水可機械地進行混合以維持懸浮。其次，當(dāng)在氣體中包括氧時，氣體可用于控制廢 水的溶解氧濃度，這在上文進行了討論(氧利于廢水中污染物的分解和細菌的生長)。因 此，氣體優(yōu)選包括氧(例如，空氣、氧氣增強或部分耗盡的空間或氧本身)。
優(yōu)選地，在沉積_再循環(huán)步驟期間，污泥被直接從沉淀步驟再循環(huán)到接觸步驟。不希望被理論所束縛，本發(fā)明的發(fā)明人提出了在本發(fā)明的工藝中形成的內(nèi)生孢子 經(jīng)由循環(huán)步驟返回到接觸步驟。再循環(huán)的內(nèi)生孢子可以被激活并變得嵌入支撐面中或在其 上(它們被激活并發(fā)芽成為營養(yǎng)細胞)，或者自由流過工藝的各個步驟。
因此，提出了包括污泥再循環(huán)步驟增強了在接觸箱和/或曝氣箱中執(zhí)行的處理的 效力；從而，提高了工藝的總體效力。來自沉淀步驟的污泥和/或來自所有步驟的廢水可以在各個步驟之間通過并被 再循環(huán)。再循環(huán)可通過被動傳輸(當(dāng)重力促進廢水流動時)或主動傳輸(抽運或抽吸動作 在箱之間移動廢水或沉淀)來實現(xiàn)。為了在沉淀步驟期間利于沉淀(即，將液體與固體分離)，該步驟優(yōu)選為靜止步驟 (例如，在該步驟期間沒有氣體通過廢水，并且廢水不被混合)。在沉淀步驟期間，比水重的廢水成分下沉到箱底部，在箱中實施該步驟。廢水的水 和較輕的組分形成上清液。這種分離優(yōu)選在重力的影響下被動執(zhí)行。然而，分離可通過在 沉淀步驟期間旋轉(zhuǎn)廢水(以使地心引力作用于廢水)或者通過促使廢水通過只有水才可以 通過的過濾器來額外或可選地執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的工藝可進一步包括污泥去除步驟，其中，來自沉淀步驟的污泥從工 藝中去除到例如存儲箱或者從執(zhí)行工藝的單元中釋放。因此，來自沉淀步驟的污泥可通過 污泥再循環(huán)步驟進行再循環(huán)和/或通過污泥去除步驟來去除。包括沉淀步驟的沉淀箱中的水和固體的污泥的沉淀(或沉降)使得污泥在沉淀箱 的底部形成“污泥覆蓋層”。該覆蓋層駐留在沉淀箱的底部上方，并自然地在覆蓋層和覆蓋 層上方的上清液之間形成清楚的界面。通過污泥再循環(huán)步驟和/或污泥去除步驟從沉淀步驟中去除污泥在沉淀箱的下 部引起向下的對流，速率通常在0. 4m/h至0. 8m/h的范圍內(nèi)。此外，根據(jù)污泥固體的沉降特 性和特定時間的運行條件，相對于對流，污泥固體以速率通常在0. lm/h至0. 5m/h的范圍內(nèi) 自然地在重力的作用下向下沉。由于對流和自然沉降，污泥固體的總速率通常在0. 5m/h至 1.3m/h的范圍內(nèi)。污泥行進的距離可根據(jù)特定時間的運行條件而改變，通常為1.0m至2m。 因此，包括細菌的污泥固體可根據(jù)上述因素在沉淀箱中駐留通常1、2、3或4小時。在這個 期間，芽孢菌(spore forming bacteria)的孢子形成繼續(xù)進行，使得內(nèi)生孢子的濃度在污 泥再循環(huán)和污泥去除流中大于進入分離步驟的混合液中的濃度。然而，在分離步驟中發(fā)生 的孢子形成的量由于污泥固體(包括內(nèi)生芽孢菌和芽孢菌)的分離步驟中的可變的保持時 間而變化。在具體實施例中，控制從沉淀箱去除污泥(經(jīng)由污泥再循環(huán)步驟和/或污泥去除 步驟)，使得污泥中的細菌在污泥中保持足以優(yōu)化細菌孢子形成的時間。通過在高速率和低 速率之間改變從沉淀步驟去除污泥的速率來控制污泥的去除。當(dāng)污泥去除速率處于高速率 時，在設(shè)定的單位時間從沉淀步驟中臨時去除的污泥量大于在設(shè)定的單位時間在沉淀步驟 期間到達和沉降的污泥量。相反，當(dāng)污泥去除速率處于低速率時，在設(shè)定的單位時間臨時去 除的污泥量小于在設(shè)定的單位時間在沉淀步驟期間到達和沉降的污泥量。因此，在兩個污 泥去除速率之間改變引起污泥覆蓋層在沉淀箱中頂部水平的波動。波動水平可通過以下步 驟來控制測量污泥覆蓋層的深度并將其與期望深度比較的步驟，以及增加或減小污泥去除速率以達到期望深度的反饋步驟。應(yīng)該注意，污泥覆蓋層的深度是在沉淀步驟中花費的 時間的函數(shù)。例如，在沉淀箱內(nèi)兩個不同水平高度，即在墻壁底部上方1.5m和1. 75m的高度 (通常，墻壁的總高度為3. Om至3. 5m)，的兩個污泥覆蓋層界面探針可用于監(jiān)控覆蓋層深 度。當(dāng)高探針檢測到污泥覆蓋物界面時，來自沉淀箱的污泥去除速率的反饋結(jié)果從低速率 變?yōu)楦咚俾?。?dāng)較低的探針檢測到污泥覆蓋物界面時，污泥去除速率的反饋結(jié)果從高速率 變?yōu)榈退俾?。以這種方式，污泥固體的保持時間可以穩(wěn)定約3小時，并優(yōu)化孢子形成的程 度?？梢钥刂莆勰嗟娜コ?，沉淀步驟內(nèi)污泥的向下對流速率通常在0. 2m/h至1. Om/h 的范圍內(nèi)。此外，根據(jù)污泥的沉降特性和操作條件，沉淀步驟內(nèi)污泥中沿向下方向固體自由 沉降速率通常在0. lm/h到0. 5m/h的范圍內(nèi)。因此，沉淀步驟中在污泥覆蓋物內(nèi)的污泥固 體的總向下速率可以被控制到通常0. 3m/h至1. 5m/h的范圍內(nèi)。因此，沉淀步驟中在污泥 覆蓋物內(nèi)的污泥的保持時間可被控制到1至3小時的范圍內(nèi)，這增加了優(yōu)選細菌的孢子形 成程度。可選地，污泥可在污泥再循環(huán)步驟期間從沉淀步驟中去除并通過單獨的孢子形成 步驟。優(yōu)選地，污泥在孢子形成步驟中保持1小時至3小時。優(yōu)選，污泥以活塞流(plug flow)方式通過孢子形成箱，使得所有污泥都保持類似的周期?；钊髁鲃觿恿l件可通過 在箱中構(gòu)造阻擋物來獲得，以在水平面或垂直面中提供蛇形流(serpentine flow)。孢子形 成箱可以充氣，但通過該箱的污泥中溶解氧的濃度應(yīng)該優(yōu)選不超過0. 3mg/l以獲得必需的 孢子形成。
經(jīng)受曝氣步驟的廢水已經(jīng)通過接觸步驟，并且經(jīng)由沉淀步驟的廢水已經(jīng)通過曝氣 步驟。優(yōu)選地，廢水在這些步驟之間直接通過，然而可以提供進一步的中間和附加步驟。例 如，以下步驟的任何組合-均衡步驟可在接觸步驟之前，其中，廢水以基本恒定的流速被保持并釋放到接觸 步驟。任何一個或多個本文所述的再循環(huán)步驟還可以將污泥或廢水再循環(huán)到均衡步驟；-處理水去除步驟，其中，去除在沉淀步驟期間形成的上清液；-廢水再循環(huán)步驟，其中，來自曝氣步驟的廢水的流出物被再循環(huán)到接觸步驟；-進一步的廢水再循環(huán)步驟，其中，來自曝氣步驟的廢水的流出物被再循環(huán)到曝氣 步驟；-進一步的污泥再循環(huán)步驟，其中，污泥被再循環(huán)到曝氣步驟；-篩除步驟，其中，廢水被過濾，以去除固體(例如，在接觸步驟之前，廢水優(yōu)選通 過具有直徑小于約IOmm范圍的網(wǎng)孔)；-除砂石步驟，其中，廢水通過沉淀箱，其去除砂粒和容易從廢水中沉降的其他顆 粒；-微細過濾步驟，其中，來自沉淀步驟的處理水通過一個或多個過濾器和/或箱， 以進一步提高處理水的質(zhì)量；和/或-消毒步驟，其中，處理水通過例如摻雜氯或類似的消毒物質(zhì)來消毒，或者通過照 射紫外線來消毒。進一步提供可在本發(fā)明中結(jié)合補充性能增強方法作為提高總體性能的方式，盡管由本發(fā)明提供的性能足以用于最大程度地從廢水中去除含碳物質(zhì)的應(yīng)用，其中去除或不去 除全氮和/或全磷。然而，在要求優(yōu)越性能的情況下，需要增強性能，并且這可以通過向本 發(fā)明增加進一步的本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的處理步驟來進行。例如，可通過在曝氣步驟(涉及上述DO濃度的控制)和分離步驟之間加入補充曝 氣步驟來增加從廢水中去除全氮和/或還原形式的氮(主要為氨態(tài)氮和/或有機氮)，使得 從曝氣步驟流出的廢水通過補充曝氣步驟進入分離步驟。補充曝氣步驟的目的在于增加生 物硝化的程度(從氮的還原形式轉(zhuǎn)換為硝態(tài)氮)，為了該目的，補充曝氣步驟內(nèi)廢水的最優(yōu) DO濃度將在大約2mg/l左右。如果目的在于進一步增加由本發(fā)明提供的硝化程度，則在本 發(fā)明前面所述的曝氣步驟的出口開始廢水再循環(huán)。如果目的在于增加由本發(fā)明提供的TN 去除，則可從補充曝氣步驟的出口開始廢水再循環(huán)，使得在廢水中再循環(huán)的硝酸鹽可以在 接觸步驟和/或曝氣步驟中除去氮素(到分子態(tài)氮)?？蛇x地，可以在補充曝氣步驟之后直 接進行單獨的除去氮素步驟，以將廢水中的硝酸鹽還原為分子氮。補充曝氣步驟和/或任 何單獨的除去氮素步驟包含用于細菌的固定或懸浮支撐結(jié)構(gòu)，以增強這些步驟的性能。在另一實例中，可通過將化學(xué)物分配到步驟中來增加從廢水中去除全磷以將所需 磷的量下沉為不可溶解的磷酸鹽。這種的化學(xué)物包括鐵和鋁的鹽類(通常為氯化物或硫酸 鹽)?？稍诮佑|步驟或曝氣步驟中分配化學(xué)物。下沉的磷酸鹽離開本發(fā)明處于污泥去除步 驟中的處理系統(tǒng)，并可被處理且除去污泥。在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種用于處理廢水的單元，其中，該單元包括
(a)接觸箱，其包括其上保持有細菌且被定位以與保持在接觸箱中的廢水接觸的 支撐面；(b)曝氣箱，其包括用于使氣體通過保持在曝氣箱內(nèi)的廢水的裝置；(c)設(shè)置在接觸箱和曝氣箱之間的管道，通過該管道廢水可從接觸箱傳到曝氣 箱；(d)沉淀箱；(e)設(shè)置在曝氣箱和沉淀箱之間的管道，通過該管道廢水可從曝氣箱傳到沉淀 箱；(f)設(shè)置在沉淀箱和接觸箱之間的管道，通過該管道沉淀物可從沉淀箱傳到接觸 箱；以及(g)廢水溶解氧濃度控制裝置，能夠?qū)⒈３衷诮佑|箱中的廢水的溶解濃度維持在 2. Omg/1以下，并且能夠使廢水的溶解氧濃度隨著其通過曝氣箱而減小。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明第一方面的工藝可以在根據(jù)本發(fā)明第二方 面的單元上進行實踐。因此，根據(jù)本發(fā)明第一和第二方面的細菌、氣體和支撐面優(yōu)選是相同 的。此外，參照本發(fā)明第一方面討論的其中的溶解氧濃度、廢水通過接觸和/或曝氣步驟的 時間、污泥通過沉淀步驟的時間以及其控制和反饋裝置的條件與相對于本發(fā)明的第二方面 討論的相關(guān)箱的那些條件相同(即，接觸步驟中的條件與接觸箱中的條件相同)。支撐面可附接至接觸箱，優(yōu)選在接觸箱內(nèi)部。廢水溶解氧濃度控制裝置優(yōu)選包括溶解氧濃度測量裝置和氧供給控制裝置。溶 解氧濃度測量裝置可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何設(shè)備，其能夠測量廢水的溶解氧濃度 并將其與期望水平相比較。測量裝置與接觸和/或曝氣箱相關(guān)聯(lián)地進行設(shè)置，以使它們可對保持在其中的廢水進行采樣和測量。例如，氧供給控制裝置可以是重復(fù)從中去除然后返 回廢水的結(jié)構(gòu)(優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)移動)。這種結(jié)構(gòu)尤其優(yōu)選的實例在本申請前面參照設(shè)置在旋 轉(zhuǎn)軸上的圓盤進行了討論?？蛇x地，或此外，氧供給控制裝置可以是浸入廢水(其中氧被起 泡)中的多孔管。廢水溶解氧濃度控制裝置可進一步包括測量裝置和供給控制裝置之間的 功能連接件，其中，由供給控制裝置提供的氧的量通過廢水的溶解氧濃度相對于由測量裝 置確定的所需溶解氧濃度的變化來確定。氧供給的控制還可以通過設(shè)置在曝氣箱中的給定 區(qū)域設(shè)置的操作曝氣設(shè)備的數(shù)量來固定?？蛇x地，或此外，氧化還原勢測量裝置可以代替溶解氧濃度測量裝置或與其相關(guān) 聯(lián)地使用，以控制氧供給?？梢砸远喾N方式實現(xiàn)用于使氣體通過廢水的裝置。例如，曝氣箱可包括管，沿著 其長度包括多個孔，通過這些孔可使管內(nèi)的氣體通過；或者柵格可包括在曝氣箱底部的部 分中，通過其氣體被釋放到曝氣箱中。用于傳送氣體的裝置還可以作為氧供給控制裝置來 操作。本發(fā)明的單元可包括多于一個的接觸箱、曝氣箱和/或沉淀箱。在優(yōu)選實施例中， 本發(fā)明包括多于一個的曝氣箱，更優(yōu)選包括四個曝氣箱。當(dāng)使用多個曝氣箱時，它們可以被 串聯(lián)配置，使得在單元中處理的廢水通過所有曝氣箱。這種配置能夠使任何特定箱中的氧 濃度被控制為不大于前一曝氣箱的氧濃度。在尤其優(yōu)選的實施例中，廢水溶解氧濃度控制 裝置被設(shè)置為將第一曝氣箱中的溶解氧濃度控制得比串聯(lián)的最后一個曝氣箱的溶解氧濃 度高。曝氣箱可以不進行充氣，并且可以機械地混合以維持細菌懸浮。優(yōu)選地，設(shè)置在沉淀箱和接觸箱之間的管道將污泥從沉淀箱直接送到接觸箱。優(yōu)選地，設(shè)置在曝氣箱和接觸箱之間的管道將廢水從曝氣箱直接送到接觸箱。本發(fā)明的管道優(yōu)選為導(dǎo)管。當(dāng)一個箱相對于單元中的下一個箱被設(shè)置在較高位置 時，流體將在重力的作用下從第一箱流向第二箱。因此，在優(yōu)選實施例中，兩個或多個相鄰 的箱相對于彼此設(shè)置在高度位置，以能夠?qū)崿F(xiàn)廢水、污泥、或處理水流動的所需方向。因此， 優(yōu)選地(i)接觸箱相對于曝氣箱被設(shè)置在較高位置；和/或(ii)曝氣箱相對于沉淀箱被 設(shè)置在較高位置。可選地，或此外，可在單元中包括抽吸裝置，其驅(qū)動或牽引箱之間的廢水。在本發(fā)明的實施例中，沉淀箱可包括污泥覆蓋物探針。至少兩個污泥覆蓋物探針 可設(shè)置在沉淀箱中，并且在該箱內(nèi)相對于彼此放置在距離箱底部的不同高度(例如，一個 距離箱底部1. 5m,另一個距離箱底部1. 75m)。優(yōu)選地，當(dāng)較高的探針檢測到污泥覆蓋物，則來自沉淀箱的污泥去除速率的反饋 結(jié)果從低速率變?yōu)楦咚俾?。?dāng)較低的探針檢測到上清液(包含相對較少的懸浮固體)，則污 泥去除速率的反饋結(jié)果從高速率變?yōu)榈退俾省榱死诔恋硐渲械某恋?，該箱?yōu)選不包括任何用于傳送氣體的裝置。沉淀箱可 包括處理水去除裝置；優(yōu)選這樣的裝置包括堰，包括沉淀箱中存在的處理水的上清液可以 在其上流過。該單元可進一步包括污泥去除管道，其能夠使沉淀箱中的污泥從中去除。污泥去 除管道可連接至污泥存儲箱，或者設(shè)置有單元的出口。因此，來自沉淀箱的污泥可通過設(shè)置 在沉淀箱和接觸箱之間的管道進行再循環(huán)，和/或通過污泥去除管道被去除。進入曝氣箱的廢水已經(jīng)通過接觸箱，以及通過沉淀箱的廢水已經(jīng)通過曝氣箱。優(yōu)選地，廢水直接在這些箱之間傳送，然而，可以提供進一步的中間和附加箱以及管道。例 如-均衡箱可以在接觸步驟之前，其中，廢水以基本恒定的流速被保持并釋放到接觸 箱?？稍O(shè)置管道以實現(xiàn)一個或多個本文所述的再循環(huán)步驟以將污泥或廢水再循環(huán)到均衡 箱；-設(shè)置在曝氣箱和接觸箱之間的管道，通過該管道使得從曝氣箱流出的廢水傳到 接觸箱；-設(shè)置在沉淀箱和曝氣箱之間的管道，通過該管道使得在沉淀箱中收集的污泥傳 到曝氣箱；-較大規(guī)格的網(wǎng)孔，在接觸箱之間設(shè)置為橫跨廢水的流動面；和/或-微細過濾膜，被設(shè)置為橫跨來自沉淀箱的處理水的流動面。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明第一方面的工藝在根據(jù)第二方面的單元上 執(zhí)行。在本發(fā)明的又一方面中，提供了上面描述且參照附圖的工藝。在本發(fā)明的再一方面中，提供了上面描述且參照附圖的單元。


現(xiàn)在，將參照附圖通過實例來描述本發(fā)明，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的廢水處理設(shè)備的流程圖；圖2示出了處理設(shè)備的BOD性能；圖3示出了處理設(shè)備的全氮性能；以及圖4示出了處理設(shè)備的全磷性能。
具體實施例方式1、實驗描述本發(fā)明已經(jīng)通過在屠宰場構(gòu)造全尺寸的廢水處理設(shè)備由申請人的工程組進行了 測試。屠宰場具有較早的基于傳統(tǒng)的活性污泥工藝(參見在本說明書背景技術(shù)中描述的生 物處理工藝)的廢水處理設(shè)備，但是該設(shè)備已經(jīng)超過負荷且不能產(chǎn)生符合的廢水。先前設(shè) 備的各種箱(包括曝氣箱)被并入新的設(shè)施。以下描述新設(shè)備以及通過測量獲得的性能。所獲得的性能是非常好的，表現(xiàn)出本 發(fā)明所描述的處理的高效率。1.1設(shè)計要求下表1給出了在用于屠宰場的新廢水處理設(shè)備設(shè)計中的廢水流速和污染負載的 值。流速和負載的值根據(jù)現(xiàn)場的測量值來確定。表格右手列中給出的濃度是計算值，其通 過將最大負載除以最大日常平均流速來確定。表1 屠宰場廢水處理設(shè)施的設(shè)計標(biāo)準 注意，sBOD5表示五天抑制的BOD ATU0如先前本發(fā)明說明書中所描述的，表1中的四個負載/濃度參數(shù)是污染的關(guān)鍵描 述符。作為表征屠宰場廢水的方式，表2將廢水的特性與生活污水的特性進行比較。比 較示出了屠宰場廢水臂生活污水濃縮若干倍，但包含比例較少的氮(TN)和磷(TP)。表2 屠宰場廢水的表示特性 表3限定了對于處理污水的質(zhì)量標(biāo)準，其中給定了每個參數(shù)的最大濃度。該表還 給出了針對根據(jù)廢水(表1)和處理污水(表3)的濃度計算的各種參數(shù)的所需去除百分比。 表3中的準則表示嚴格的標(biāo)準，要求較高等級的處理以獲得順應(yīng)性(compliance)。表3 用于處理污水的質(zhì)量標(biāo)準的所需準則 1.2處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖1是處理設(shè)備的平面圖。該設(shè)備包括網(wǎng)篩(未示出)、均衡箱、三個接觸箱(每 個均包含接觸器)、曝氣箱(有效分離成三個連續(xù)區(qū)域)以及包括沉淀箱的沉淀步驟。由處 理工作產(chǎn)生的過剩污泥在重力沉降澄清器(未示出)中變厚，然后在放置到垃圾填埋地點 之前使用離心分離機脫水成塊狀物。廢水的網(wǎng)篩以及污泥的變厚和脫水是本領(lǐng)域技術(shù)人員 熟悉的技術(shù)。1.2. 1設(shè)計準則 均衡箱具有878m3的體積，其相當(dāng)于以最大日常平均流速的設(shè)計值保持大約24小 時的時間。均衡箱的目的在于緩沖來自屠宰場的廢水流動，使得處理設(shè)備以恒定的速率一 整天且(盡可能)一天一天地連續(xù)地初步地接收廢水。箱中的廢水被混合，以防止來自廢 水的固體沉降到箱底部。接觸步驟包括三個旋轉(zhuǎn)的接觸器，在該申請中，它們被安裝到三個獨立的接觸箱 中。通常，幾個接觸器可以被安裝在一個箱中。所考慮本申請的每個接觸器都具有最大去 除300kg BOD5/天的能力。此外，接觸步驟被設(shè)計為去除廢水中50%的BOD5負載，曝氣箱 負責(zé)剩余的負載。三個接觸器的安裝給出6%的小安全系數(shù)。每個旋轉(zhuǎn)連接器都包括軸，該軸支撐根據(jù)前述類型的網(wǎng)孔制造的三十個圓盤，網(wǎng) 孔具有大約94%的孔隙率。圓盤具有大約2m的直徑和50mm的厚度，并具有中心以集中 IOOmm的縱向間距。每個接觸箱的尺寸在平面上大約為4. 5mX 2. 5m,高度大約為2. 5m。作為先前處理設(shè)備的最初的部分，曝氣箱具有990m3的總?cè)萘?，以日常平均廢水流 速的設(shè)計值提供26. 4小時的保持時間。曝氣箱被有效分為三個類似尺寸的連續(xù)區(qū)域。所 有這三個區(qū)域都被充氣，且最后一個區(qū)域附加地被進行機械混合以在混合液中維持細菌的 懸浮。曝氣和混合技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的技術(shù)。沉淀箱具有Ilm的直徑，以最大小時平均廢水流速的設(shè)計值提供0. 57m/h的向上 速率。傳統(tǒng)設(shè)計的箱具有3. 5m的壁深，并裝配有機械刮刀。如圖1所示，處理設(shè)備具有四個再循環(huán)流，稱為污泥再循環(huán)“A”、污泥再循環(huán)“B”、 混合液再循環(huán)“A”和混合液再循環(huán)“B”。兩個再循環(huán)污泥流和兩個混合液再循環(huán)流的總流 速為1300m3/天，提供2600m3/天的總的再循環(huán)流速。兩個“A”再循環(huán)流的部分或所有可直 接導(dǎo)向均衡箱或?qū)蚓庀渲苯酉掠蔚氖?。將一些再循環(huán)導(dǎo)向均衡箱具有消除由該箱中的 廢水產(chǎn)生的氣味但對處理效率沒有不利的效應(yīng)的優(yōu)點。在下一部分中給出四個再循環(huán)流速 的運行值。1.2. 2運行準則表4總結(jié)了處理設(shè)備的主要運行準則。該特定的處理設(shè)備不具有對曝氣箱區(qū)域以 及接觸箱中的DO濃度的自動控制。代替地，供給曝氣箱區(qū)域的氣體時常被手動調(diào)節(jié)，目的 在于將DO濃度保持在表中所指定的范圍內(nèi)。類似地，接觸箱中的DO濃度通過調(diào)整轉(zhuǎn)子的 速度來調(diào)節(jié)。在表中給出的混合液懸浮固體濃度通過調(diào)整過剩污泥的流速來控制，這是在活性 污泥設(shè)備上傳統(tǒng)使用的方法。表4:運行準則 1.3實施的性能該處理設(shè)備的性能的測量經(jīng)受了兩個月的周期，以測量關(guān)鍵污染描述符(或標(biāo) 碼)的去除。在測量周期期間，該設(shè)備液壓和有機地在全負載的條件下運行。在圖2至圖4 中給出測量結(jié)果。這些圖上的每個點都是相關(guān)周的平均值，其通過將特定周期間的與不同 天相關(guān)的各個結(jié)果進行平均來確定。在開始測量之前的若干天，通過調(diào)節(jié)接觸箱和曝氣區(qū)域中的DO濃度的值(通過調(diào) 節(jié)曝氣控制閥的位置)并增加它們手動調(diào)節(jié)的頻率來改進該設(shè)備的操作。從這些結(jié)果可以 看出，這引起該設(shè)備的性能在測量期間被改善的趨勢。圖2示出了處理污水的COD值(使用重鉻酸鹽方法進行測量)和BOD值。與根據(jù) 處理這種強廢水的廢水處理工作所獲得的值相比，COD測量值具有較低的值，并示出了增加 性能改善的趨勢。為了方便，BOD5的值(延長分析過程)使用以下預(yù)定公式從測量的COD 值中估計得到BOD5 = (C0D-33)/3. 0基于此，處理的污水的BOD5通常小于10mg/l，并且在測量的后半部分(當(dāng)改進的 操作生效時)平均值僅為7mg/l。廢水中BOD5的去除率大于99%，表現(xiàn)出非常好的性能。圖3示出了在測量的后半部分，處理設(shè)備將廢水的TN濃度從大約300mg/l減小到 小于10mg/l，提供大于95%的去除率。圖4示出了處理污水的TP濃度一般小于3mg/l，提 供大于85%的去除率。從處理設(shè)備獲得的性能異常的好，尤其在測量的后半部分，顯示出如本發(fā)明所述 的高效率的處理。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè)計傳統(tǒng)的活性污泥設(shè)備來以類似標(biāo)準處理屠宰場廢水，盡管這種設(shè)備不太可能產(chǎn)生與上述設(shè)備所獲得的質(zhì)量一樣高的質(zhì)量的處理污水。從屠宰場廢水中去除含碳材料和營養(yǎng)物(TN和TP)的活性污泥設(shè)備設(shè)計要求一系列的生物反應(yīng)器和沉淀箱。生物反應(yīng)器包括厭氧反應(yīng)器(在沒有充氣的情況下進行操作)、 缺氧反應(yīng)器(在沒有或很少充氣的情況下進行操作)和曝氣反應(yīng)器(一般以2mg/l以上的 DO濃度進行操作)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可確定活性污泥設(shè)備中的三種類型的反應(yīng)器的所需 組合體積應(yīng)該至少大于在上述處理設(shè)備中使用的曝氣箱體積的三倍。因此，與傳統(tǒng)的活性污泥設(shè)備相比，上述處理設(shè)備可以提供優(yōu)異的性能，同時要求 更小的反應(yīng)器?？偺幚砀咝适且驗楸景l(fā)明中描述的接觸步驟與在接觸步驟和曝氣步驟中 促進內(nèi)生孢子和內(nèi)生芽孢菌的生長、存活和再循環(huán)的運行條件相結(jié)合。
權(quán)利要求
一種用于處理廢水的方法，包括a、接觸步驟，其中，廢水與保持在支撐面上的細菌接觸，并且廢水的溶解氧濃度維持在2.0mg/l以下；b、曝氣步驟，其中，氣體通過已經(jīng)經(jīng)過所述接觸步驟的廢水，并且廢水的溶解氧濃度隨著廢水經(jīng)過所述曝氣步驟而減??；c、沉淀步驟，其中，已經(jīng)經(jīng)過所述曝氣步驟的廢水被基本分離為處理水和污泥；以及d、污泥再循環(huán)步驟，其中，來自所述沉淀步驟的污泥被送到所述接觸步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接觸步驟中廢水的溶解氧濃度維持在 0. 2mg/l 至 1. 5mg/l。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接觸步驟中廢水的溶解氧濃度維持在 0. 5mg/l 至 1. Omg/1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，接近廢水通過所述曝氣步驟開始的 廢水的溶解氧濃度促進細菌的生長和發(fā)展，并且接近廢水通過所述曝氣步驟結(jié)束時的廢水 中的營養(yǎng)物的減小的濃度和可控溶解氧濃度促進細菌的孢子形成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，接近所述曝氣步驟的開始的廢水的 溶解氧濃度在0. 5mg/l至1. Omg/1的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，接近所述曝氣步驟結(jié)束的廢水的溶 解氧濃度在0至0. 3mg/l的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，廢水利用至少4小時來通過所述曝 氣步驟。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，廢水的溶解氧濃度隨著其通過所述 曝氣步驟而連續(xù)減小。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，通過控制對廢水的氧的供給，廢水維 持在列出的溶解氧濃度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，控制氧的供給包括監(jiān)控步驟，其中，測量廢水 的溶解氧濃度并將其與期望濃度進行比較；以及反饋步驟，其中，控制將氧傳給廢水的裝置 以增加或減少對廢水的氧的供給，從而達到廢水的期望溶解氧濃度。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，改變對廢水的氧的供給，以將廢水 維持在列出的溶解氧濃度。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，細菌是芽孢菌。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，細菌來自桿菌和/或梭菌類。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，細菌是枯草芽孢桿菌、死谷芽孢桿菌、解淀粉 芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌或者任何它們的組合。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，細菌是上面列出的任何細菌的突變 異種或變體，所述細菌能夠形成孢子并分解包括氮、碳、硫磺、氯和/或磷的分子。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，細菌是具有在權(quán)利要求9至12中任 一項中列出的細菌占大多數(shù)的混合種族群。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，污泥在所述沉淀箱中形成覆蓋物， 并且覆蓋物深度維持在lm以上。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，污泥在所述沉淀箱中形成覆蓋物， 并且保持在覆蓋物中的污泥以0. 3m/h至1. 5m/h的向下速率從所述沉淀箱中清除。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，污泥保持在所述沉淀箱中1小時以上。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述支撐面是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其具有占 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)總體積的92%以上的空隙。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述支撐面包括以下合成聚合物的 任意一種或多種聚丙烯、聚酯、聚亞安酯、聚酯-聚亞安酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯和聚 偏氟乙烯或任何它們的組合。
22.一種用于處理廢水的單元，其中，所述單元包括(a)接觸箱，包括其上保持有細菌且被定位以與保持在所述接觸箱中的廢水接觸的支 撐面；(b)曝氣箱，包括用于使氣體通過保持在所述曝氣箱內(nèi)的廢水的裝置；(c)設(shè)置在所述接觸箱和所述曝氣箱之間的管道，通過該管道廢水可從所述接觸箱傳 到所述曝氣箱；(d)沉淀箱；(e)設(shè)置在所述曝氣箱和所述沉淀箱之間的管道，通過該管道廢水可從所述曝氣箱傳 到所述沉淀箱；(f)設(shè)置在所述沉淀箱和所述接觸箱之間的管道，通過該管道沉淀物可從所述沉淀箱 傳到所述接觸箱；以及(g)廢水溶解氧濃度控制裝置，能夠?qū)⒈３衷谒鼋佑|箱中的廢水的溶解氧濃度維持 在2. Omg/1以下，并且能夠使廢水的溶解氧濃度隨著該廢水通過所述曝氣箱或多個曝氣箱 而減小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理廢水的方法，包括以下步驟接觸步驟，廢水與保持在支撐面上的細菌接觸，并且廢水的溶解氧濃度維持在2.0mg/l以下；曝氣步驟，氣體通過已經(jīng)經(jīng)過接觸步驟的廢水，并且廢水的溶解氧濃度隨著廢水經(jīng)過曝氣步驟而減小；沉淀步驟，已經(jīng)經(jīng)過曝氣步驟的廢水被基本分離為處理水和污泥；以及污泥再循環(huán)步驟，來自沉淀步驟的污泥被送到接觸步驟。本發(fā)明還涉及一種處理單元，在其上運行前述工藝。
文檔編號C02F3/34GK101861286SQ200880116200
公開日2010年10月13日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者加里·霍伊蘭 申請人:雅維爾有限公司