專利名稱：應(yīng)用在廢水處理系統(tǒng)中的活性污泥循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及市政污水和工業(yè)液體廢物的處置，并且特別涉及緊湊的活性污泥微生物處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括在缺氧區(qū)，曝氣區(qū)和流化床過(guò)濾區(qū)的連續(xù)循環(huán)的廢水中進(jìn)行生化有機(jī)物去除。
背景技術(shù)：
包括有缺氧反應(yīng)區(qū)，曝氣區(qū)，流化床過(guò)濾式的污泥分離區(qū)以及活性循環(huán)污泥系統(tǒng)的緊湊設(shè)計(jì)的生物反應(yīng)器通常應(yīng)用于廢水處理中。它們可以設(shè)計(jì)用來(lái)去除含碳有機(jī)物，除碳并硝化，反硝化，或者除碳，硝化，反硝化并除磷，為了除碳，缺氧區(qū)用作“選擇區(qū)”，提高混合液的沉降性能并控制絲狀菌的生長(zhǎng)。為了除氮和除磷，缺氧區(qū)提供硝化降解以及“超量攝取”除磷所需條件。在此過(guò)程中，氨氮被氧化成亞硝酸鹽進(jìn)而在曝氣區(qū)被硝化菌和硝化桿菌氧化成硝酸鹽。硝酸鹽再循環(huán)回到缺氧區(qū)并在那里降解除氮。在此反應(yīng)中，流入的有機(jī)污水提供碳源并在硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)膺^(guò)程中充當(dāng)電子供體。影響硝化/反硝化過(guò)程的條件是(未按優(yōu)先順序):缺氧，氧化停留時(shí)間，缺氧容積的混和比例，保持適合的溶氧條件、溫度、碳可獲取量，以及活性污泥循環(huán)速率。最后，總的脫氮效率是活性污泥循環(huán)量對(duì)日均進(jìn)水流量的比率的函數(shù)(比率越高，效率越高)。此過(guò)程中的除磷機(jī)理與Phostrip工藝和改進(jìn)的Bardenpho工藝中所用的相同?？扇苄訠OD在缺氧區(qū)進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物被具有儲(chǔ)磷能力的特殊微生物群選擇性的使用或吸收。在好氧階段，可溶性磷被大量在缺氧區(qū)生長(zhǎng)出的儲(chǔ)磷菌攝取，最終被吸收的磷通過(guò)微生物細(xì)胞體或廢污泥排出。在分離區(qū)中，活性污泥被流化床式濾層從處理的廢水中分離。活性污泥分離中使用流化床式過(guò)濾工藝 是眾所周知的。該工藝應(yīng)用由向上穿過(guò)一個(gè)流化床的水流的遞減的上升速度，而流化床是由聚集的靜止的或向下沉到分離器底部的固體形式。為了獲得所需的向上逐漸遞減的速度梯度，分離空間通常做成向上擴(kuò)展的擴(kuò)散器形狀的橫截面。用于此目的的通常的形狀有簡(jiǎn)單的倒置截錐，縱向或環(huán)形棱柱狀。應(yīng)用這個(gè)一般概念的工藝在美國(guó)專利6620322，5775966，5720876和7270750B2中列出和描述，其內(nèi)容在本申請(qǐng)中引述作為參考。本申請(qǐng)所描述的部分流化床系統(tǒng)中，密度流沿所述分離器的器壁流動(dòng)，使得多余的絮狀物可以在污泥過(guò)濾層的下部被移除。早期時(shí)，這個(gè)過(guò)程通過(guò)在入口處分離出來(lái)的懸浮固體物的簡(jiǎn)單的回流來(lái)實(shí)現(xiàn)。后來(lái)，發(fā)現(xiàn)從不斷增加的密度流的下部強(qiáng)制地去除懸浮固體物質(zhì)可以提高此過(guò)程的效果。這是因?yàn)?，在重力流中的絮狀物密集度高于完全流化狀態(tài)的密集度要求，因而，部分流化污泥床特別適合濃的懸浮物的分離，正如在多種典型的生物廢水處理方法中所見到的那樣。在前面提及的美國(guó)專利號(hào)6620322中所披露和討論的內(nèi)容是部分流化污泥床的一個(gè)示例。為了確保污泥活化的最高效率，應(yīng)該非常小心地確?；钚晕勰嗟谋嚷省Ｔ摶钚晕勰嗤ㄟ^(guò)曝氣區(qū)從分離器的底部整個(gè)長(zhǎng)度上均勻地通過(guò)，并且沒(méi)有污泥沉淀的“死區(qū)”形成。這樣的死區(qū)可能會(huì)導(dǎo)致缺氧條件，從而造成不再具有活性的污泥在死區(qū)中由于反硝化作用而產(chǎn)生氮?dú)?，而所有這些都對(duì)處理系統(tǒng)的總體效率有不利影響。由于去除有機(jī)物質(zhì)的高效性，活性污泥工藝廣泛地應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。然而它的一個(gè)缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生較多的剩余污泥。增加活性污泥從有氧區(qū)到缺氧區(qū)的循環(huán)率(污泥交換率)可以顯著地降低剩余污泥的產(chǎn)生。因而，人們希望有一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)可以應(yīng)用于部份流化條件下的污泥床過(guò)濾器系統(tǒng)，比通常的方案更好地提高以往設(shè)計(jì)中增加循環(huán)速率的問(wèn)題。這樣的設(shè)計(jì)既移除并循環(huán)懸浮固體物質(zhì)，同時(shí)幫助防止沉降死區(qū)的形成，并允許活性污泥從曝氣區(qū)到分離器底部抽取點(diǎn)間無(wú)阻礙地流動(dòng)，且用上述活性污泥循環(huán)的設(shè)計(jì)改善處理系統(tǒng)中其他低效因素。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種應(yīng)用在廢水處理系統(tǒng)中的改進(jìn)的活性污泥循環(huán)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)利用了流化床式過(guò)濾層及使用流化床式過(guò)濾層的方法。更具體地，提供一種循環(huán)系統(tǒng)，該循環(huán)系統(tǒng)能夠增加活性污泥的循環(huán)率，該循環(huán)系統(tǒng)具有在污泥床過(guò)濾器壁上的多個(gè)離散通道，以允許混合液在污泥床過(guò)濾器與曝氣區(qū)之間的流動(dòng)。進(jìn)一步提供一種溝道，其具有多個(gè)離散的開口，以允許活性污泥被從所述污泥床過(guò)濾器的底部去除、收集和轉(zhuǎn)移至缺氧區(qū)。優(yōu)選地，所述溝道位于靠近污泥床過(guò)濾器的底部，并且所述開口位于溝道的一部分上，與溝道相對(duì)，并且優(yōu)選地，所述開口與用于混合液在所述分離器和所述曝氣區(qū)之間流動(dòng)的所述通道相交錯(cuò)。優(yōu)選地，所述溝道由具有適合的開口的板或者平面基質(zhì)形成，所述板或平面基質(zhì)靠近所述分離器底部成一定角度設(shè)置。正如下文會(huì)詳細(xì)討論到的，當(dāng)提供無(wú)阻礙地流動(dòng)的條件時(shí)，來(lái)自分離器的污泥及混合液的循環(huán)組件的這種設(shè)置允許更大的活性污泥循環(huán)率；并且由于有助于消除污泥“死區(qū)”(所述“死區(qū)”導(dǎo)致在“死區(qū)”中形成無(wú)效的缺氧條件，從而造成污泥由于反硝化作用而產(chǎn)生氮?dú)庖约啊昂駢K”污泥上升到分離器表面)，這種設(shè)置允許更高的過(guò)濾效率。


在附圖中:圖1是本發(fā)明的應(yīng)用在與廢水處理系統(tǒng)相關(guān)的污泥床過(guò)濾器的一個(gè)實(shí)施例的主視圖；圖2是圖1所示的污泥床過(guò)濾器的側(cè)視圖；圖3示出了可用在圖1所示的污泥床過(guò)濾器中的、具有各種幾何構(gòu)型的通道；以及圖4示出了可用在圖1所示的污泥床過(guò)濾器中的、具有所需的幾何構(gòu)型的一種其他通道。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述。這些描述或者與這些描述相關(guān)的附圖不應(yīng)當(dāng)作對(duì)本發(fā)明的限制。提供污泥床過(guò)濾分離器10。混合液懸浮固體12 (污泥)從曝氣區(qū)14到分離器10的底部16進(jìn)入 分離器10，并且混合液懸浮固體12通過(guò)由絮狀懸浮固體本身構(gòu)成的濾料20從污水18中被過(guò)濾出去。由于垂直流速提升力22的作用，懸浮固體20通過(guò)與其他懸浮固體或懸浮固體的絮狀物的凝聚而增長(zhǎng)。當(dāng)絮凝固體20變得重于垂直流速提升力22(該垂直流速提升力隨著分離器逐漸增加的橫截面而逐漸減小)時(shí)，絮凝固體20沉入分離器10的底部16并且隨后循環(huán)至反應(yīng)器的缺氧區(qū)24，或部分返回到曝氣區(qū)28。使用時(shí)，分離器10主要有兩種操作模式:污水注入模式及無(wú)污水注入(“無(wú)流”)模式。當(dāng)使用前述設(shè)備處于污水注入缺氧區(qū)24的第一模式時(shí)，污水與從分離器10底部16循環(huán)來(lái)的混合液懸浮固體12進(jìn)行混合?；旌弦?污泥)12隨后由于重力流入曝氣區(qū)14并且經(jīng)過(guò)通道26進(jìn)入分離器10。上升懸浮固體22在污泥床內(nèi)的垂直速度因?yàn)榉蛛x器10的棱柱形或錐形形狀和絮凝固體20的重量增加而逐漸減小。最終使得固體20通過(guò)重力懸浮在分離器10的底部16。所述固體20從分離器10的底部通過(guò)開口 32進(jìn)入溝道30，所述溝道30由斜板31形成，并且所述固體20通過(guò)管道34循環(huán)進(jìn)入缺氧區(qū)24。如上所述，優(yōu)選地，管道30可用平板31或平面裝置形成，如置于所述分離器底部的成角度的金屬板材。當(dāng)處于無(wú)污水注入的第二模式時(shí)，垂直速度及固體上升力22降至零，并且污泥床20的所有固體開始沉入分離器10的底部16。正是在這種模式中，沉積污泥形成死區(qū)的可能性是最大的。在此模式中，通道32和26的功能是允許沉積固體20通過(guò)斜板31形成的溝道30被傳送至缺氧區(qū)24或從分離器10的底部16流出進(jìn)入曝氣區(qū)14。不管是何種模式，由于本發(fā)明給出比通常的循環(huán)率更高的循環(huán)率(是工廠設(shè)計(jì)的平均流速的2-15倍)，流入缺氧區(qū)24的循環(huán)流總是由從曝氣區(qū)流入通道32的混合液13補(bǔ)充。開口 32可以是任意合適的形狀或尺寸，且優(yōu)選地設(shè)置在斜板31上，開口 32與通道26，以通道26的中心線與開口 32的中心線相交錯(cuò)的方式，對(duì)向設(shè)置。通道26可以是任意適當(dāng)?shù)男螤罨虺叽?，但是?yōu)選具有能均勻地傳送和去除循環(huán)污泥的形狀和尺寸。如圖3和圖 4中最佳地示出了通道的具體形狀，包括三角形，矩形，正方形或半圓柱形，并且通道可采用適合給定的特定流量及廢水處理?xiàng)l件的尺寸。如上給出的具體實(shí)施例和示例僅為舉例說(shuō)明目的且并非旨在限制下面的權(quán)利要求的范圍。本發(fā)明的其他實(shí)施例和由其所得的優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域任何一個(gè)普通技術(shù)人員是顯而易見的，且均在所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于與廢水處理設(shè)備相關(guān)的循環(huán)裝置，包括 缺氧區(qū)； 曝氣區(qū)； 分離器，其具有縱向上逐漸增大的橫截面； 多個(gè)離散通道，位于所述分離器中，用于允許污泥無(wú)阻礙地高速流過(guò)設(shè)在所述曝氣區(qū)和所述缺氧區(qū)之間的所述分離器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的循環(huán)裝置，其進(jìn)一步包括溝道，所述溝道與所述曝氣區(qū)、分離器和缺氧區(qū)流體連通，所述溝道包括多個(gè)置于其中的開口，用于允許污泥在所述曝氣區(qū)、分離器和所述缺氧區(qū)之間無(wú)阻礙地流動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)裝置，其中所述多個(gè)離散通道靠近所述分離器底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)裝置，其中所述溝道靠近所述分離器底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述循環(huán)裝置，其中所述離散通道是三角形、矩形、正方形或半圓柱形。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)裝置，其中所述溝道由平面裝置形成，所述平面裝置沿所述分離器的底部部分、橫跨所述分離器的長(zhǎng)度成一角度設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的循環(huán)裝置，其中所述離散通道基本上沿著所述分離器的整個(gè)長(zhǎng)度形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的循環(huán)裝置，其中所述平面裝置是板。
全文摘要
一種應(yīng)用在廢水處理設(shè)備中的循環(huán)裝置，其利用部分流化床或組合流化床過(guò)濾原理，包括使用離散通道以允許污泥在分離器底部與曝氣區(qū)之間的流動(dòng)，改善了使用現(xiàn)有循環(huán)設(shè)計(jì)的處理系統(tǒng)中固有的其它低效因素。
文檔編號(hào)C02F3/30GK103253767SQ20121019001
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者卡雷爾·韋切拉·加朗 申請(qǐng)人:Eco流體系統(tǒng)有限公司