CN101405222B - 用于污水厌氧处理的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于污水净化的设备，特别是用于造纸厂污水的连续净化的方法，其中待净化的污水被供应给厌氧反应器(12)，所述污水在厌氧反应器(12)中与厌氧微生物相接触以降解污水中的污染物，并且净化后的污水从所述厌氧反应器(12)中被排出，其中至少部分污水在送入厌氧反应器(12)之前或从厌氧反应器(12)排出之后为了至少部分脱灰的目的进行溶气浮选步骤(30)。进一步本发明还涉及一种适于执行根据本发明方法的设备。

Description

用于污水厌氧处理的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于污水净化的方法，特别是用于造纸厂污水的连续净化的方法，其中待净化的污水被送入厌氧反应器，污水在所述的厌氧反应器中与厌氧微生物相接触，分解污水中含有的污染物并且净化后的污水被排出所述厌氧反应器。本发明还涉及一种适于实施依照本发明的方法的设备。
背景技术
许多机械、化学和生物处理以及相应的反应器在污水净化应用中已被熟知。在生物污水净化中，待净化的污水与在厌氧微生物作用下将污水中含有的有机污染物主要分解为二氧化碳和水和在好氧微生物作用下分解为二氧化碳和甲烷的好氧或者厌氧微生物相接触。在此方面，所述生物污水净化处理在近代增加地采用了厌氧微生物，因为一方面在厌氧污水净化中氧气不必在高能量消耗下被引入生物反应器，另一方面在净化中又产生高能生物气体，随后可再次用于获得能量。根据使用的生物质类型，用于厌氧污水净化的反应器被分成接触淤泥反应器，UASB反应器，EGSB反应器，固定床反应器和流化床反应器。但是在固定床反应器中的微生物粘附着固定载体物质并且流化床反应器中的微生物粘附着自由活动的小载体物质，在UASB和EGSB反应器中的微生物作为所谓的颗粒使用。
在UASB和EGSB反应器中，待净化的污水被连续地通过下部反应区中的流入口供应给反应器并引导定位在流入口上面的包含微生物颗粒的淤泥床。在来自污水的有机化合物分解时，所述的微生物形成了包含甲烷和二氧化碳的气体，其也被特殊地称为沼气，其中的一些在微生物颗粒积聚成小气泡，并且一些在反应器中向上升起形成自由气泡。由于积聚后的气泡这些颗粒比重下降，以至于所述颗粒在反应器中上升。为了从所述的水中分离形成的沼气和升起的颗粒，在所述反应的中间和/或上部设置了分离器，通常为气体罩，在气体罩的顶部下沼气聚集形成气体层，在气体层下面为微生物颗粒的漂浮层和污水。脱离了气体和微生物颗粒的净化后的水在反应器中上升，通过反应器上端的溢流排出，而脱离气泡的微生物颗粒由于现在增加的比重在反应器中再次下沉。这种过程和相应的反应器例如在EP0 170 332A1，EP1 071 636B1和EP 0 539430B1中已经描述。
在被供应给厌氧反应器之前，将待净化的污水供应给预酸化反应器，酶的水解和产酸过程发生在预酸化反应器中，这也是被熟知的。但是在通过微生物产生的胞外酶的酶的水解过程中，例如多糖、多肽和脂肪等聚合体被分解成它们的单体，例如糖、氨基酸和脂肪酸，这些单体在酸化中被产酸微生物转化为有机酸、醇、乙醛、氢和二氧化碳。因此，第一预净化已经在预酸化反应器中发生了。此外，适于在随后厌氧反应器中使用的厌氧微生物的生长条件可以通过添加适合的营养和微量元素被设在预酸化反应器中。例如，在造纸工业中产生的污水按照惯例仅有很少的含氮化合物和含磷化合物，这样它们需要在输送到厌氧反应器之前被加入到污水中以保证在厌氧反应器中微生物理想的生长。同样，在随后的厌氧反应器中适于所述微生物生长的待净化污水的PH值可以在预酸化反应器中通过相应PH设定媒介的添加而被设定。
在厌氧反应器中的污水净化的主要问题是污水的水硬度或者污水中含有碳酸盐和碳酸氢。如上述所述，微生物颗粒被使用在厌氧反应器中，或者它们在反应器的操作过程中被形成，所述微生物颗粒由于它们的结构和尺寸代表了石灰质结垢结晶核心。但在所述微生物颗粒上的这种石灰结垢影响它们的功能。如上所述，厌氧反应器的功能非常重要，在来自污水中有机化合物分解的过程中，所述微生物具有被定义的比重而能够通过附着在微生物颗粒上形成的沼气在反应器中上升，分离在气体分离器中形成的沼气。在所述沼气分离之后，所述比重可以不会变得很大以至于因为微生物颗粒不再参与净化处理而会沉到反应器的底部。但是，在微生物颗粒上的任何石灰沉积都会导致所述比重无法计算的变化，这会致使所述微生物颗粒不能再发挥它们的作用。厌氧微生物的新陈代谢活动也会影响石灰/二氧化碳平衡的变化，由于在其他物质中碳酸氢(HCO3)的产生，这会进一步促使在微生物颗粒上的石灰沉积。尽管有石灰沉积的发生，为了保证微生物颗粒的作用，厌氧反应器中再循环量需要被提高以保证所述颗粒悬浮在反应器中尽管它们有较大的比重。但是一方面再循环量受分离器的水压容量限制，另一方面，受到保持反应器层流的必要性限制。而且由于在再循环管线中泵的抽吸和压力侧上压力梯度的提高，较高的再循环量会引起二氧化碳的外泄和石灰/二氧化碳的平衡的在石灰沉淀方向上进一步转移。
为克服已经提出的这个问题，例如在出版物“利用嗜热微生物进行造纸工业污水的厌氧处理”博贝克等(IPW 7/2005)中，向厌氧反应器提供污垢抑制剂。但是这些污垢抑制剂的结果是微生物颗粒的无机部分进一步增长。此外，由于输送了污垢抑制剂，在厌氧反应器的操作中明显增加了额外的成本。
这个问题的另一个已知的解决方案包括例如在厌氧反应器的下游之后，在好氧反应器中将二氧化碳去除。但是在好氧阶段沉淀的石灰淤泥会由于阻塞而削弱好氧单元的作用，这也会相应地增加成本。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种用于污水净化的简单的、有成本效益的方法以及相应的装置，尤其用于造纸厂污水净化，其中在污水中包含的污染物能够在厌氧反应器中被有效地分解并且避免了前述的问题。
这个目的是通过根据本发明权利要求1的方法实现的，尤其用于污水净化的方法，特别是用于造纸厂污水的连续净化的方法，其中待净化的污水被供应给厌氧反应器，污水在所述的厌氧反应器中与厌氧微生物相接触，分解污水中含有的污染物并且净化后的污水被排出所述厌氧反应器，至少部分污水在送入厌氧反应器之前或从厌氧反应器排出之后被用于至少部分脱灰的目的而进行压力释放浮选(溶气浮选)步骤。
由于待净化的污水在送入厌氧反应器之前或者在从厌氧反应器排出之后进行溶气浮选步骤，所述污水的水硬度能够通过石灰的沉淀而减少，因此石灰沉淀扰乱微生物颗粒的功能便能够在厌氧反应器中被可靠地防止。根据本发明的方法的另一个特别的优点包括所述溶气浮选步骤能够在微泡浮选装置中被至少部分地进行，该微泡浮选装置经常在现有技术中已知的用于污水净化的包括厌氧反应器的污水净化装置中用于粗净化中，以便于对已经存在的系统仅需要微小的修改便可以用于实施根据本发明的方法。
可以理解在本发明中的至少部分脱灰是为减少水的硬度。
根据本发明的方法，至少部分污水优选地进行溶气浮选步骤，为了达到在送入厌氧反应器之前或者排出厌氧反应器之后至少部分脱灰的目的并且随后至少部分被导向回到厌氧反应器。
在所述溶气浮选步骤，所述污水优选地被设定为中性或碱性的PH值，给予气体并加压，在以此方法处理的污水被暴露至减低压力。而通过设定中性或碱性PH值会形成石灰的沉淀，随后添加加压气体，增压并且然后暴露在相对于加压而被减小的压力或者膨胀，在污水混合物中小气泡的冒泡涌出，单个的气泡由于所述混合而向上流动并且沿着沉淀的石灰絮状物产生，由此而与污水容易地分离。
为了在所述溶气浮选步骤中达到有效的石灰沉淀，本发明方法构思的进一步发展为调节污水PH值在7到10，优选地介于7到9之间并且特别优选地介于7.5到8.5之间。用于将PH值设定为前述范围的合适的PH设定媒介包括，例如氢氧化钠溶液(NaOH)，氢氧化钾(KOH)和氢氧化钙(Ca(OH)2)。PH值的设定也可以自然地按照本领域技术人员熟知的其他所有方式进行；例如化合物如尿素被催化剂，例如酶，转化为碱化合物如氨。
为支持石灰沉淀并且能够从污水中容易地分离出在溶气浮选步骤中形成的石灰絮凝物，已经证明的优点是，在所述溶气浮选步骤之前或者在溶气浮选步骤的过程中，向污水中加入至少一种沉淀剂和/或至少一种助凝剂。而所述沉淀剂会促进石灰沉淀，助凝剂会形成具有简单分离所需的结构和尺寸的石灰絮状物。
聚合氯化铝已经被证明为是一种沉淀剂，优选的适于絮凝目的的例子是聚丙烯酰胺。
一般地，所述溶气浮选步骤能够在将被供给的污水输送到厌氧反应器之前或者之后进行，例如，在输送到厌氧反应器(上游工艺管理)之前，待净化的污水能被供应给溶气浮选装置，在其被排出溶气浮选装置并被直接地或间接地供应给厌氧反应器之前；或者在从厌氧反应器排出的污水被供应给溶气浮选装置之前，所述待净化的污水能够首先被供应给厌氧反应器(下游工艺管理)。已经证明在输送到厌氧反应器之前将污水供应给溶气浮选装置在本发明的框架内具有显著的优点，因为所述溶气浮选装置能够与所存在的微泡浮选装置联合用于分离现有系统中的特殊物质。
本发明主旨的进一步发展为在根据本发明的方法中提供预酸化步骤，在该预酸化步骤中所述污水在预酸化反应器中进行水解和/或酸化。供应给厌氧反应器的污水的预净化因此已经完成。在本发明的这个实施例中，在所述溶气浮选步骤之后，所述污水能够被供应给(返回)厌氧反应器和/或(返回)给预酸化反应器。
根据本发明的方法，所述污水的温度，尤其供应给所述厌氧反应器的温度优选地被调节和/或监控，用来为所述厌氧反应器含有的微生物设定理想的温度。
根据关于厌氧净化步骤用于下游执行溶气浮选步骤的优选实施例，规定将待净化的污水连续地供应给溶气浮选步骤发生于其中的溶气浮选装置，并且在溶气浮选装置中将它与至少部分连续地被排出厌氧反应器的污水混合，并且从溶气浮选装置连续地排出至少部分脱灰的污水，其被引导进入预酸化反应器，以及从其中连续地进入厌氧反应器。
对此可选地，也可能将待净化的污水连续地供应给溶气浮选步骤发生于其中的溶气浮选装置，并且在溶气浮选装置中与至少部分连续地被排出厌氧反应器的污水混合，并且从溶气浮选装置连续地排出至少部分脱灰的污水，其被连续引导进入厌氧反应器。进一步也可能将连续地从溶气浮选装置中排出的至少部分脱灰后的污水分为两个部分流量，并且引导一个部分流量(回到)进入所述厌氧反应器和引导另一部分流量(回到)进入预酸化反应器和/或从所述设备中排出其中的至少一部分并在生产工艺中再利用。
根据关于厌氧净化步骤用于下游执行溶气浮选步骤的优选实施例，规定将用于待净化的污水连续地供应给预酸化反应器，并引导其进入厌氧反应器，从厌氧反应器连续地排出净化后的污水，其中至少部分被引导进入溶气浮选步骤发生于其中的溶气浮选装置，并从溶气浮选装置连续地排出污水，其被引导返回进入预酸化反应器和/或进入厌氧反应器。
本发明主旨的进一步发展为将连续地从厌氧反应器排出的净化后的污水分为两部分流量，其中一部分流量从所述的设备排出，另一部分流量被导向回到所述溶气浮选装置。
在最后提到的实施例中，已经证明被供应给溶气浮选装置的部分流量占从厌氧反应器中流出总量的5到80％，并且优选地为30到50％。
工艺管理优选使得发生在例如溶气浮选步骤的水硬度至少被减少5％，更优选地减少至少20％，并且特别优选地减少至少40％。
本发明进一步的目的是提供一种用于污水净化的设备，其尤其适于执行根据本发明的前述方法。
根据本发明，所述设备包括至少一个用于污水厌氧净化的反应器，反应器包括至少一个用于将待净化的污水传输进入所述反应器的供应管线，以及包括至少一个用于将净化后的污水从所述反应器排出的排出管线，所述设备进一步还包括溶气浮选装置，该溶气浮选装置包括溶气浮选反应器并且经由溶气浮选供应管线与厌氧反应器的至少一个排出管线相连，以便于从厌氧反应器经由排出管线排出的净化后的污水的至少部分流量能被引导进入溶气浮选反应器，所述溶气浮选装置包括至少一个用于PH值设定媒介的供应管线并且所述溶气浮选装置进一步还包括从溶气浮选反应器直接地或间接地通向厌氧反应器的返回管线，优选地为用于所述至少部分污水返回的液体返回管线。在这个方面，所述溶气浮选装置可以经由溶气浮选供应管线与至少一个厌氧反应器的排出管线相连，以便于所述经由排出管线从厌氧反应器排出的净化后的污水至少部分流量被例如经由另一装置部件直接地或间接地导向进入溶气浮选反应器。
所述设备优选地包括被设置在厌氧反应器下游并以液体传导方式与溶气浮选供应管线或与溶气浮选反应器相连的污水供应管线。
进一步优选地，所述溶气浮选装置包括至少一个用于沉淀剂和/或助凝剂的供应管线。
本发明主旨的进一步发展为在所述溶气浮选装置中提供至少一个用于加压气体的供应管线。
根据本发明进一步的优选实施例，所述溶气浮选装置包括气体溶解装置，其与溶气浮选反应器经由管线相连并与所述加压气体管线连通。
此外，所述污水供应管线开口进入搅拌器单元并从其中开口经由供应管线进入所述溶气浮选反应器，所述搅拌器单元优选地包括用于PH值设定媒介的供应管线和/或用于沉淀剂和/或助凝剂的供应管线，这被已经证明是有利的。
为了达到污水的预净化，所述设备进一步优选地包括设置在厌氧反应器上游的预酸化反应器。
本发明主旨的进一步发展为所述预酸化反应器在其流入区与溶气浮选装置的返回管线相连并且在其流出区与厌氧反应器的供应管线相连。
对此可选择地，也可以允许所述溶气浮选装置的返回管线直接地开口或经由设置在所述预酸化反应器和厌氧反应器之间管线上的搅拌器装置通向所述厌氧反应器的流入区。
根据本发明进一步优选的实施例，所述设备被设定为包括设置在所述厌氧反应器上游并以液体传导方式与厌氧反应器的供应管线相连的污水供应管线。
尤其在前述实施例中，还包括预酸化装置并且该预酸化反应器在其流入区与所述污水供应管线相连，在其流出区与厌氧反应器的供应管线相连，所述溶气浮选装置的返回管线与预酸化反应器的流入区和/或厌氧反应器流入区相连。
为了设定对于厌氧反应器中含有的微生物来说理想的温度，所述设备优选地设有温度设定装置，该温度设定装置优选地被设置在返回管线上并优选地为加热交换器或冷却器，例如冷却塔。
所述厌氧反应器优选包括反应器罐，通向厌氧反应器的供应管线被设置在反应器罐的下部区域；至少一个用于将供应给厌氧反应器的污水与反应器中存在的媒介相混合的流入物分配器；至少一个设置在所述反应器罐上部的用于将净化后的水排出到所述反应器排出管线的溢流；以及至少一个分离器。此外，所述厌氧反应器包括优选地沿着所述反应器的纵轴同心设置的向下的管线。
附图说明
以下通过参考优选实施例和附图详细描述本发明。其中：
图1为根据现有技术用于造纸工业污水净化设备的示意图；
图2为根据本发明第一实施例用于造纸工也污水净化设备的示意图；
图3为根据本发明第二实施例用于造纸工也污水净化设备的示意图；
图4为根据本发明第三实施例用于造纸工也污水净化设备的示意图；
图5为根据本发明第四实施例用于造纸工也污水净化设备的示意图。
附图标记
10                    用于污水净化的设备
12                    厌氧反应器
14                    预酸化反应器
16                    厌氧反应器供应管线
18、18’              泵
20、20’、20”、20”’流入管线
21、21’              流入管线
22                    污水供应管线
24                    厌氧反应器排出管线
26、26’              部分流量管线
28                    气体排出管线
30                    溶气浮选装置
32                    PH值设定装置
34                    溶气浮选反应器
36                    (循环)管线
38                    混合单元
40                    气体溶解反应器
42                    压力气体供应管线
43                    搅拌器单元
44                    返回管线
44a                   进入厌氧反应器的返回管线
44b                   进入预酸化反应器的返回管线
46、46’              溶气浮选供应管线
48                    淤泥/石灰排出管线
49                    阀
50                    排水管线
具体实施方式
图1中示出的根据现有技术用于污水净化的设备包括厌氧反应器12，以及预酸化装置14。所述预酸化装置14连接在所述厌氧反应器12之前并且通过供应管线16和泵18与之相连。所述预酸化装置14还包括用于PH值设定媒介、营养物质、微量元素和类似物的流入物管线20，以及用于将待净化的污水输送到预酸化装置14的污水供应管线22。此外，所述设备10包括厌氧排出管线24，通过它厌氧反应器12中净化的污水被排出所述反应器12。两个部分流量排出管线26、26’从排出管线24分支，所述部分流量排出管线26经过泵18’回到厌氧反应器12的流入区，净化后的污水的部分流量经过部分流量管线26’被排出设备10。最后，所述厌氧反应器12还设有用于将厌氧反应器12中形成的沼气排出的气体排出管线28。
在设备10的操作过程中，例如从造纸厂产生的待净化的污水最先经过污水供应管线22被导向进入所述预酸化装置14，在预酸化装置中它通过经由流入管线20供应的例如PH值设定媒介、营养物质和/或微量元素等添加剂和辅料而被设定为适于下游厌氧反应器12的条件，所述反应器中包含的微生物可在其中进行新陈代谢活动。碱性的或碱土金属氢氧化物溶液例如氢氧化钠溶液被用做PH值设定媒介，而尿素和磷酸氢二钾是适合的营养物质和微量元素。此外，部分污染物的分解通过酶的水解和酸化发生在预酸化装置14中。当预酸化装置14中的污水与添加剂以及辅料混合之后，经由供应管线16通过泵18被抽入到厌氧反应器12中。
在所述厌氧反应器12中，被引入的污水最先在反应器下部区域中经由流入物分配器(未示出)与反应器12中存在的媒介混合并被引导通过位于流入口之上且包含微生物颗粒的淤泥床(未示出)，位于所述反应器12中的厌氧微生物将污水中含有的有机污染物主要分解为二氧化碳和甲烷。在有机化合物的分解中形成的、特别包括甲烷和二氧化碳的沼气在微生物颗粒上部分地聚积形成小气泡，并在反应器中上升，部分地形成自由的气泡。所述颗粒的比重由于聚积的气泡而下降以至于所述颗粒在反应器中向上升起。为了从水中分离所述形成的沼气和上升的颗粒，在反应器的中部和/或上部设置了分离器(未示出)，分离器通常以气罩的形式，在它的顶部之下沼气聚积形成气层，在气层的下方是微生物颗粒的漂浮层和污水。净化后的脱除气体和微生物颗粒的水在反应器中向上升起并经由排出管线24在反应器的上端被排出，而形成的沼气经由气体排出管线28离开厌氧反应器12。
部分流量经由部分流量管线26’从在设备10的操作过程中从厌氧反应器12经由源自设备10排出管线24连续地排出的净化污水中被排出，而另一部分流量被经由部分流量管线26进入厌氧反应器12的流入区被导回。由于厌氧微生物的新陈代谢活动，通过在作为结晶核心的微生物颗粒上发生的石灰沉淀，石灰/碳酸平衡的变化在厌氧反应器12中发生，这对于它们的功能作用有负面影响。
与图1中示出的根据现有技术的设备10不同，图2中示出的用于污水净化的设备10包括一在厌氧反应器12和预酸化装置14旁边的且在图2中用虚线框出的溶气浮选装置30。此外，所述待净化的污水不经由通向预酸化装置14的污水供应管线而是经由通向溶气浮选装置30的污水管线22被供应到设备10。
所述溶气浮选装置30包括PH值设定装置32，污水经由部分流量管线26从厌氧反应器12供应到溶气浮选装置，适于设定污水PH值的例如氢氧化钠溶液的物质能经由流入管线20’被供应。此外，所述溶气浮选装置30包括溶气浮选反应器34，在其内部石灰与污水通过溶水浮选而分离。为了这个目的，所述溶气浮选反应器34包括一循环管线36，其与混合单元38和气体溶解反应器40相连。沉淀剂和/或助凝剂能够经由流入管线20”、20”’，被加入到混合单元38中，而所述气体溶解反应器40设有压力气体供应管线42。
所述污水供应管线22通向搅拌器单元43，流入物管线21、21’同样通向该搅拌器单元43，由此所述PH值调节物质、沉淀剂和/或助凝剂能被加入到搅拌器单元43内的待净化的污水中。所述被供应给设备10的待净化的污水从搅拌器单元43经由流入管线46进入溶气浮选反应器34。
冷却装置(未示出)可选择地被设置在其上的返回管线44被设置在溶气浮选反应器的流出区并且或者根据本实施例的第一变型作为返回管线44a通向厌氧反应器12的流入区，或者作为返回管线44b通向预酸化反应器14的流入区。同样可能既设置返回管线44a也设置返回管线44b以便于经由管线44导回的部分的净化脱灰水可经由返回管线44a被导入进厌氧反应器12的流入区并经由管线44导回的剩余部分的净化脱灰水经由返回管线44b被导入进预酸化反应器14的流入区。所述返回管线44a也可不按图中直接示出的进入厌氧反应器12中而进入搅拌器设备中(此处未示出)，搅拌器设备可被设置在管线16中而在预酸化反应器14和厌氧反应器12之间，尤其在泵18之前。
图2中示出的设备10的操作过程中，待净化的污水被连续地经由污水流入管线22引导进入搅拌器单元43，在搅拌器单元43中它与经由流入物管线21、21’被供应给搅拌器单元43的PH值设定物质、沉淀剂和助凝剂相搅拌，以便于设定出适于从污水进行石灰沉淀的条件，设定的PH值优选地介于7.5至8.5之间。用这种方式处理的污水经由流入物管线46从搅拌器单元43被连续地导向进入溶气浮选反应器34。此外，连续地经由管线34从厌氧反应器12排出的净化后的污水的部分流量经由部分流量管线26被导向进入PH值设定装置32，在PH值设定装置中待净化的污水与经由流入管线20’供应给PH值设定装置32的PH值设定媒介相混合并设定为适于石灰沉淀的条件。所述经由部分流量管线26供应给PH值设定装置32的部分流量的部份优选地占经由排出管线24从厌氧反应器12流出的全部流量的5到80％，并且更优选地占30到50％。进一步优选地这个部分流量的PH值通过添加的PH值设定媒介设定为7.5到8.5，设定媒介优选为氢氧化钠溶液。在添加PH值设定媒介之后，氢氧化钠溶液的浓度，例如对于50％重量的溶液，为0.2到0.6L/m3。随后由此产生混合物经由溶气浮选供应管线46’被导向进入溶气浮选反应器34中。
位于溶气浮选反应器34中的部分液体经由循环管线36被连续地从溶气浮选反应器34中移出并且此部分流量在再一次被导回溶气浮选反应器34之前通过混合单元38和气体溶液反应器40。有助于石灰沉淀和石灰絮状物形成的、尺寸适于从污水中分离的沉淀剂和助凝剂与经由流入管线20”、20”’进入混合单元38的所述部分流量相混合。例如聚合氯化铝可被用作沉淀剂，而聚丙烯酰胺可被用作适合的助凝剂。加压气体，例如空气或者另一种包含氧气的气体也或者不含氧气的气体经由加压气体供应管线42被加入到气体溶解反应器40内的所述部分流量中，该气体溶解反应器设置在混合单元38的下游，用于准备随后的溶气浮选，并且所述与加压气体混合部分流量在如此处理的部分流量被导回溶气浮选反应器34之前被加压。在溶气浮选反应器34中，所述与气体混合的加压混合物突然膨胀，以至于在水中以溶解的形式存在的气体冒泡涌出，并在溶气浮选反应器34中以气泡的形式上升。与此同时，位于水中的石灰由于沉淀剂和助凝剂在存在而形成适合尺寸和结构的絮状物，以至于它们在溶气浮选反应器34中通过上升的气泡被驱动到水的表面。而由此形成的石灰淤泥经由淤泥排出管线48被从溶气浮选反应器34中移出，脱离石灰的净化后的水，根据所述方法变型，经由返回管线44a直接地或者经由上述提到的搅拌器装置进入厌氧反应器12的流入区和/或经由返回管线44b进入预酸化反应器14的流入区。
由于石灰从经由污水供应管线22供应给设备10的污水中沉淀和分离，并且由于石灰从供应给溶气浮选装置30的、来自于溶气浮选装置30中的厌氧反应器12的部分流量中沉淀和分离，经由流入管线16和可选地经由返回管线44a被供应给厌氧反应器12的污水的硬度被降低到一个合适的低值，以至于在厌氧反应器12中分离不出扰乱微生物颗粒功能的石灰，由此使得厌氧反应器12的净化效率得到优化。
由于经由污水供应管线22供给所述设备10的待净化的污水在被导入溶气浮选装置30的下游的厌氧反应器12之前，首先被导向进入溶气浮选装置30，通常在现有技术的设备中被熟知的连接在厌氧反应器12之前并用作特定物质分离装置的微泡浮选装置能与溶气浮选反应器34联合使用。所述设备10的成本因此也显著地被减少。
在图2示出的设备中，两个用于PH值设定媒介的流入管线20’、21被设置为流入管线20’经由PH值设定装置32开口通向经由部分流量管线26供应的部分流量，部分流量管线26为从厌氧反应器；流入管线21开口经由搅拌器单元43通向经由污水供应管线22供应的待净化的污水。代替此种方式，仅设置流入管线20’、21中的一个，或者代替两条管线，仅设置一条用于PH值设定媒介的流入管线(未示出)直接通向溶气浮选反应器34。
同样地，所述通向搅拌器单元43的用于沉淀剂和/或助凝剂的供应管线21’可被取消以便于所述沉淀剂和/或助凝剂的浓缩经由流入管线20”、20”’单独地进行。
图3中示出根据本发明第二实施例的设备10，其与图2中所示的不同，从厌氧反应器12经由部分流量管线26供应给溶气浮选装置30的部分流量在PH值设定装置32之后不被直接导向进入溶气浮选反应器34，而是首先进入管线36’被导入混合单元38。此外，循环管线36被设置从溶气浮选反应器34通向所述管线36’，并且设置有阀49，经由所述阀，所述循环管线能被打开或闭合。对于图3所示的实施例可选地，所述从厌氧反应器12经由部分流量管线26供应给溶气浮选装置30的部分流量以可以在PH值设定装置32之后经由压力泵的抽吸短管(suction stub)供应给气体溶解反应器40。
与图2和图3中示出的设备10不同，图4中示出的根据本发明第三实施例的设备10中的污水供应管线22没有在下游设置，而是在厌氧反应器12的上游设置并直接开口通向所述预酸化反应器14。在这个设备的操作中，待净化的污水相应地与经由流入管线20供应的添加剂和辅料一并被导入预酸化反应器14中，在预酸化反应器中一方面所述污水被设定适于随后的厌氧反应器12的条件，并且另一方面进行酶的水解和酸化，在酶的水解中污水中含有的生物聚合物例如多糖、多肽和脂肪被分解为它们的单体例如糖、氨基酸和脂肪酸并且所述的单体在酸化中被酸化微生物转化为有机酸、醇、醛、其他化合物、二氧化碳和氢。所述以此种方式预处理的污水随后被经由供应管线16引入厌氧反应器12，在厌氧反应器内污水中包含有机污染物被厌氧微生物的作用主要转化为二氧化碳和甲烷。所述净化后的污水由此经由排出管线24被排出厌氧反应器12并且被分离为两个部分流量，其中一个部分流量经由部分流量管线26’排出设备10，而另一部分流量经由部分流量管线26、经由PH值设定装置32并经由溶气浮选供应管线46被导向进入溶气浮选反应器34，在溶气浮选反应器中石灰从污水中沉淀并与污水分离。最后，脱灰的并净化的污水或者经由返回管线44a被导入厌氧反应器12和/或经由返回管线44b被导入预酸化反应器14。
在脱灰的并净化的污水返回到预酸化反应器14的最后提到的变型中，经由污水供应管线22被供应给预酸化反应器14的待净化的污水与从溶气浮选装置30返回的水之间的质量比优选地范围为0.5到3。流进厌氧反应器12的水的石灰含量通过此混合被减少30到60％，防止了在厌氧反应器12的内部且尤其在微生物颗粒上形成石灰聚积。在厌氧反应器12中石灰的颗粒形成和由此它们的浮动行为能够通过直接控制经由返回管线44b返回的脱灰水的量和/或通过设置溶气浮选反应器34中的脱灰度而被影响及直接控制。
相反地，当低氧气体特别是氮气、二氧化碳和沼气被供应给混合单元38时应优选地选择脱灰的并净化的污水进入到厌氧反应器12的流入区的第一个提到的变型，因为形成沼气的细菌被使用在厌氧反应器中，厌氧反应器是严格厌氧并且不能与容受任何氧气。在厌氧反应器12应被直接地优化时，这个变型是特别被推荐的。
图5中示出的设备10与图4中示出的不同之处在于经由排出管线24排出厌氧反应器12的水流完全经由溶气浮选供应管线46被引导进入溶气浮选反应器34；水流24相应也不再分为几个部分流量。与图4所示设备的进一步的不同是，图5所示设备的排水管线50被设置在溶气浮选反应器34上，并且经由循环管线36循环流动的部分液体流从设备10排出而进行处理或者再利用。这个方法变型在含有氧气的气体中，优选为空气被用于混合单元38中时具有特别的优点，因为有机物质的残余的所谓“瞬间氧化”同时发生在溶气浮选反应器34中。

Claims (39)

1.一种用于污水净化的方法，其中待净化的污水被供应给厌氧反应器(12)，所述污水在厌氧反应器(12)中与分解污水中含有的污染物的厌氧微生物相接触，并且净化后的污水从所述厌氧反应器(12)中被排出，其特征在于，
至少部分污水在送入厌氧反应器(12)之前或从厌氧反应器(12)排出之后为了至少部分脱灰的目的进行溶气浮选步骤，在用此种方法处理的污水被暴露至减少的压力之前，所述污水在溶气浮选步骤中被调为中性或碱性的pH值，吸附气体并加压，所述水的硬度在溶气浮选步骤被减少至少5％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分污水从厌氧反应器(12)排出并且其中一部分被导向回到所述厌氧反应器(12)之后为了至少部分脱灰的目的进行溶气浮选步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述污水在溶气浮选步骤中被调为pH值在7到10之间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述污水在溶气浮选步骤中被调为pH值介于7到9之间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述污水在溶气浮选步骤中被调为pH值介于7.5到8.5之间。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述溶气浮选步骤之前或者在溶气浮选步骤的过程中，向污水中加入至少一种沉淀剂和/或至少一种助凝剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的至少一种沉淀剂为聚合氯化铝。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的至少一种助凝剂为聚丙烯酰胺。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待净化的污水在被从所述溶气浮选装置(30)排出并被直接或间接供应给厌氧反应器(12)之前被供应给溶气浮选装置(30)。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述从厌氧反应器(12)中排出的污水被供应给溶气浮选装置(30)之前，所述待净化的污水最先被供应给厌氧反应器(12)。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步还包括预酸化步骤，在该步骤中所述污水在预酸化反应器(14)中进行水解和/或酸化。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述溶气浮选步骤之后所述污水被导向进入厌氧反应器(12)和/或进入预酸化反应器(14)。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述污水的温度是可调节的和/或可控制的。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待净化的污水被连续地供应给溶气浮选步骤发生于其中的溶气浮选装置(30)并在其中与从厌氧反应器(12)连续排出的至少部分污水相混合，而且至少部分脱灰的水被连续地从溶气浮选装置(30)被排出并且被导向进入预酸化反应器(14)也连续地进入厌氧反应器(12)。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待净化的污水被连续地供应给溶气浮选步骤发生于其中的溶气浮选装置(30)并在其中与从厌氧反应器(12)连续排出的至少部分污水相混合，而且至少部分脱灰的水被连续地从溶气浮选装置(30)被排出并且被导向进入厌氧反应器(12)和/或其中至少部分从所述用于污水净化的设备(10)中排出并在产品处理中再利用。
16.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，待净化的污水被连续地供应给预酸化反应器(14)并被从其中导向进入厌氧反应器(12)，污水连续地从厌氧反应器(12)被排出，其中至少部分被导向进入溶气浮选步骤发生于其中的溶气浮选装置(30)，并且污水连续地从溶气浮选装置(30)中被排出并被导向回到预酸化反应器(14)和/或直接地或经由设置在预酸化反应器(14)和厌氧反应器(12)之间的搅拌器装置进入到所述厌氧反应器和/或其中至少部分从用于污水净化的设备(10)被排出并在产品处理中再利用。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述从厌氧反应器(12)中连续地被排出的待净化的污水被分为两个流动部分，其中一个从设备中被排出，另一个流动部分被导向进入溶气浮选装置(30)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述被供应给溶气浮选装置(30)的流动部分的数量占从厌氧反应器(12)排出的全部流量的5到80％。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述被供应给溶气浮选装置(30)的流动部分的数量占从厌氧反应器(12)排出的全部流量的30到50％。
20.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在溶气浮选步骤的水硬度被减少至少20％。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，在溶气浮选步骤的水硬度被减少至少40％。
22.一种用于污水净化的设备，包括至少一个用于污水厌氧净化的反应器(12)，反应器包括至少一个用于将待净化的污水传输进入所述反应器(12)的供应线路(16)，以及包括至少一个用于将净化后的水从所述反应器(12)排出的排出线路(24)，其特征在于，
所述设备进一步还包括溶气浮选装置(30)，该溶气浮选装置包括溶气浮选反应器(34)并且经由溶气浮选供应线路(46’)与厌氧反应器(12)的至少一个排出线路(24)相连，以便于至少部分从厌氧反应器(12)经由排出线路(24)排出的净化后的污水的流动部分能被引导进入溶气浮选反应器(34)，所述溶气浮选装置(30)包括至少一个用于pH值设定媒介的供应线路(20’、21)和至少一个用于加压气体的供应线路(42)，并且所述溶气浮选装置(30)进一步还包括从溶气浮选反应器(34)直接地或间接地通向厌氧反应器(12)的返回线路(44、44a、44b)。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，所述溶气浮选装置(30)包括从所述溶气浮选反应器(34)直接地或间接地通向厌氧反应器(12)用于至少部分污水返回的液体返回线路(44、44a、44b)。
24.根据权利要求22或23所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括被设置在厌氧反应器(12)下游并以液体传导方式与溶气浮选供应线路(46)或与溶气浮选反应器(34)相连的污水供应线路(22)。
25.根据权利要求22或23所述的设备，其特征在于，所述溶气浮选装置(30)包括至少一个用于沉淀剂和/或助凝剂的供应线路(20”、20”’、21’)。
26.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，所述溶气浮选装置(30)包括气体溶液装置(40)，其与溶气浮选反应器(34)经由线路(36、36’)相连并接入所述加压气体线路(42)的开口。
27.根据权利要求26所述的设备，其特征在于，所述污水供应线路(22)开口进入搅拌器单元(43)并从其中开口经由供应线路(46)进入所述溶气浮选反应器(34)，所述搅拌器单元(43)包括用于pH值设定媒介的供应线路(21)和/或用于沉淀剂和/或助凝剂的供应线路(21’)。
28.根据权利要求22或23所述的设备，其特征在于，进一步还包括设置在厌氧反应器(12)上游的预酸化反应器(14)。
29.根据权利要求28所述的设备，其特征在于，所述预酸化反应器(14)在其流入物区与溶气浮选装置(30)的返回线路(44b)相连并且在其流出物区与厌氧反应器(12)的供应线路(16)相连。
30.根据权利要求22或23所述的设备，其特征在于，所述溶气浮选装置(30)的返回线路(44a)直接地开口或经由设置在所述预酸化反应器(14)和厌氧反应器(12)之间线路(16)上的搅拌器装置通向所述厌氧反应器(12)的流入物区。
31.根据权利要求22或23所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括设置在所述厌氧反应器上游并以液体传导方式与厌氧反应器(12)的供应线路(16)相连的污水供应线路(22)。
32.根据权利要求31所述的设备，其特征在于，还包括预酸化装置(14)并且该预酸化装置(14)在其流入物区与所述污水供应线路(22)相连，在其流出物区与厌氧反应器(12)的供应线路(16)相连。
33.根据权利要求32所述的设备，其特征在于，所述溶气浮选装置(30)的返回线路(44、44a、44b)与预酸化反应器(14)的流入物区和/或厌氧反应器(12)流入物区相连和/或作为排出线路通向所述设备的外部。
34.根据权利要求22或23所述的设备，其特征在于，所述设备设有温度设定装置。
35.根据权利要求34所述的设备，其特征在于，所述温度设定装置被设置在返回线路(44)上。
36.根据权利要求34所述的设备，其特征在于，所述温度设定装置为加热交换器或冷却器。
37.根据权利要求36所述的设备，其特征在于，所述冷却器为冷却塔。
38.根据权利要求22或23所述的设备，其特征在于，所述厌氧反应器(12)包括反应器罐，通向厌氧反应器(12)的供应线路(16)被设置在反应器罐的较低区域；至少一个用于将供应给厌氧反应器(12)的污水与反应器中存在的媒介相混合的流入物分配器；至少一个设置在所述反应器罐上部的用于将净化后的水排出到所述反应器排出线路(24)的溢流；以及至少一个分离器。
39.根据权利要求22或23所述的设备，其特征在于，所述厌氧反应器(12)包括沿着所述反应器的纵轴同心设置的向下的线路。
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