CN104140156A - 水和污水的处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于生物处理水和/或污水的方法和装置。该方法和装置间歇曝气以提高生物脱氮效果。有的方法和装置还含有前置混和区。根据间隙曝气区的工作状态，该前置混和区处于厌氧或缺氧状态。该混和区强化了脱氮效果，并通过培养聚磷菌增加了生物除磷功能。该方法和装置都可用脉动式混和装置混和。由于该脉动式混和装置由空气驱动，不含机械动件，混和力强，降低了整个处理装置的维护与管理要求以及能耗，并在有的应用中有效降低了滤膜的堵塞，以及强化填料的脱膜，提高了反应器的性能。

Description

水和污水的处理方法和装置

引用的相关申请

本申请要求2013年5月10日的美国专利申请号13/891，830的优先权。

技术背景

含有有机污染物的污水通常用生物法处理。悬浮生长法，通常也被称为活性污泥法，是最广泛使用的生物法之一。例如，大多数市政污水处理厂在其二级处理阶段采用活性污泥法去除污水中的有机污染物。传统活性污泥法包括一个悬浮生长生物反应器(若在好氧条件下运行则称之为曝气池)和一个沉淀池(通常称之为沉淀池)。污水和从沉淀池回流的活性污泥进入曝气池。空气或氧气通过曝气系统供至曝气池。在曝气池中，污染物被降解。曝气池的混和液然后进入沉淀池进行固-液分离。沉淀池的上清液通过沉淀池的出口排出。沉淀池中沉淀的大部分污泥被回流到曝气池。剩余污泥被排放到污泥处置系统进行进一步的处理。

在大多数情况下，污水中还含有各种型态的氮和磷。因为它们能引起受纳水体中藻类的过快增长，他们也被称为污水营养物质。此外，有机氮和氨在受纳水体中被氧化时会消耗氧。这些污水营养物也可在生物反应器中被去除。在好氧条件下微生物可以将有机氮和氨转化为硝酸盐或亚硝酸盐。这个过程被称为硝化。如果生物反应器或者其中的一部分是在缺氧状态(无溶解氧(DO))，微生物可以将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气。这个过程被称为反硝化。如果生物反应器被维持在低溶解氧状态，可以实现同时硝化/反硝化。如果好氧污泥不断地流经生物反应器的厌氧区，则可以驯化出有利于磷吸收的微生物，通常称之为聚磷微生物(PAO)。磷会随着排放污泥被去处。

生物硝化与反硝化可经由多种方式实现。生物反应器或工艺可由两个区或两个独立的池子组成：好氧区(池)用于硝化，缺氧区(池)用于反硝化。活性污泥从沉淀池回流到生物反应器中，以保持一定的微生物量进行硝化与反硝化。如果缺氧区是在好氧区的前面，它被称为“前缺氧”工艺。在这个工艺中，进水中的有机物用作反硝化反应的电子给体，从而在反硝化过程中也使得部分有机物得以去除。然而，该工艺依赖于最终污泥和混和液的回流向缺氧区提供亚硝酸盐/硝酸盐。因此，只有在这些回流液中的亚硝酸盐/硝酸盐才能被去除。在好氧区中总有一部分硝酸盐/亚硝酸盐(取决于回流比)永远不会被回流到缺氧区，从而限制了反硝化的程度。如果缺氧区是在好氧区之后，它被称为“后缺氧”工艺。这一工艺不能利用进水中的有机碳进行反硝化。因此，反硝化速度通常非常缓慢，通常需用外加碳源来促进反硝化。外加碳源的方法增加了操作的复杂性和费用。

此外，还有一种交替好氧-缺氧工艺(AAA)用于硝化与反硝化以去除总氮。该工艺的生物反应器不分段，而是在同一体积内，在不同时间分别创造好氧和缺氧条件。曝气用于创造好氧条件进行硝化，然后停止曝气以创造缺氧条件进行反硝化。

序批式生物反应器(SBR)可以在同一个池子内进行硝化、反硝化和固液分离。在曝气期间进行硝化，在进水和混和期间进行反硝化。污泥在沉淀期间沉淀并被保留在池内。然而，在新的进水周期开始之前，硝化后上清液中的部分硝酸盐必须被撇出。出水中的硝酸盐浓度取决于进水中的总氮浓度和一个处理周期内进水体积所占池子总体积之比。因此，只有在撇除上清液后存留在池内的部分硝酸盐才可被反硝化。由于SBR工艺不太可能对上清液进行频繁但小体积的撇除，因此，出水中总的硝酸盐浓度不能够保持在所希望的低水平。此外，上清液撇除过程中使用许多机械动件；它们可能会出问题并影响操作。

如果需要同时去除氮和磷，则必须使用更复杂的工艺。这些工艺应当有厌氧条件以培养聚磷微生物，缺氧条件进行反硝化，和好氧条件以氧化有机污染物和进行硝化。

图1展示了传统的用于去除总氮的前缺氧工艺。它有一个用于反硝化的缺氧区和后面一个用于去除生物耗氧量(BOD)和硝化的好氧区。好氧区连续曝气。好氧区混和液被强制回流到缺氧区以提供硝酸盐。混和液从好氧区流到沉淀池进行固-液分离。沉淀池中沉淀的污泥被回流到缺氧区以提供生物处理所需的微生物，上清液则排出。缺氧区通常通过机械设备进行连续混和。

图2展示了传统的用于去除总氮与磷的厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺。它在图1所示的前缺氧工艺之前加了一个厌氧区，用以培养PAO。因此，该工艺又具有除磷功能。

附着生长工艺，也称之为生物膜法，若填料全部浸没在水中还被称为接触氧化工艺，也被用于污水处理。它采用固定的或移动的填料以维持反应器内的微生物。附着生长工艺通常不需要从沉淀池回流污泥来维持生物反应器的生物量。图3展示了传统的附着生长工艺。填料可以是固定的，也可以是悬浮的。若采用悬浮填料，在反应器的出口须用一个隔网防止填料虽出流进入沉淀池。反应池需要连续曝气，利用填料表面附着的生物膜降解进水中的污染物。混和液从反应池流到沉淀池进行固-液分离。沉淀池的上清液排出。沉淀池沉淀的剩余污泥通常无需回流到前面的反应池。

膜生物反应器(MBR)利用滤膜将污泥截流在反应器中，降解进水中的污染物。图4展示了传统的膜生物反应器。它通常在连续好氧条件下运行。处理过的水在压力或抽力的作用下经过滤膜过滤后直接排放。活性污泥固体被滤膜截流在反应器内。它能保持较高的污泥浓度，因此可以承受较高的体积负荷。

发明简述

本发明所公开的一个实施例包括一个缺氧和好氧交替运行(间歇曝气)的生物处理装置与方法，以实现在有氧和无氧条件下的生物反应。在曝气/好氧阶段反应器内的BOD被转化为二氧化碳，氨氮/有机氮被转化为硝酸盐或亚硝酸盐。在不曝气/缺氧阶段，反应器内的硝酸盐或亚硝酸盐被转化为氮气。反应器内的活性污泥由沉淀池回流。在缺氧阶段由脉动式提升装置进行混和。该混和装置由空气驱动，不含任何机械动件，低能耗。当缺氧混和的时间延长后会发生厌氧状态，这会促进反应器内聚磷微生物的生长，实现生物除磷。

本发明所公开的又一实施例是含有混和区与间歇曝气区的生物处理装置。该混和区在厌氧或缺氧条件下运行，因此能培养聚磷菌，实现生物除磷。反应器内的活性污泥来源于回流的沉淀池污泥。某些情况下需将间歇曝气区内的混和液回流到混和区，强化处理效果。混和区与间歇曝气区可由脉动式提升装置进行混和。

本发明所公开的又一实施例包括间歇曝气的膜生物反应器与方法。它的上游还可增加一个混和区，以提高生物处理效果。反应器可由由空气驱动的脉动式提升装置进行混和。该脉动式提升装置的强力紊动可降低膜的堵塞。

本发明所公开的又一实施例包括间歇曝气的接触氧化法反应器。它可采用固定或悬浮填料。它的上游可增加一个混和区，以提高生物处理效果。反应器可由脉动式提升装置进行混和。该脉动式提升装置还可强化脱膜，促进填料表面的更新。

附图简要说明

图1是传统的前缺氧污水处理工艺的流程图。

图2是传统的A2O污水处理工艺的流程图。

图3是传统的接触氧化法工艺的流程图。

图4是传统的膜生物反应器工艺的流程图。

图5是本发明所公开的一个生物处理工艺实施例的横截面图。

图6是本发明所公开的另一个生物处理工艺实施例的横截面图。

图7是本发明所公开的又一个生物反应器实施例的横截面图。

图8是本发明所公开的又一个生物反应器实施例的横截面图。

图9是本发明所公开的又一个生物反应器实施例的横截面图。

图10是本发明所公开的又一个生物反应器实施例的横截面图。

说明书

为了帮助对所要求保护技术的原理的理解，并展示目前所理解的最佳操作方式，现将参考附图所示的实施例，用具体的语言描述本发明。然而应当理解的是，此描述并不意味着对所要求保护的技术范围加以限制；该技术范围还包括了被所要求保护的领域的技术人员能够自然想到的对图示装置的改变和改进，以及在所图示的要求保护的技术的原理上的进一步的应用。

适当的混和对生物反应极为重要。在好氧反应器中，用于供氧所供给的空气通常会满足对混和的需求，因此通常不需要利用额外的混和装置。然而，由于氧气对缺氧和厌氧反应有负面影响，缺氧和厌氧工艺通常用机械混和设备进行混和。常规的混和方法，包括机械混和装置或空气混和装置，是连续操作。为了能完全混和反应器，这些混和装置需消耗大量的能量，或者显著增加反应器内的溶解氧。此外，机械搅拌装置需要定期维护，而连续流空气混和装置只能提供轻微的局部混和。而已公示的脉动式提升装置，也称之为浪涛式的提升装置(PCT专利申请号PCT/US12/49764)，也是利用气体驱动，但能够间歇性地在管道断面内形成大气泡塞来强力提升液体。它不含任何机械动件，能耗低，可用于液体的传输与反应器的混和。还由于大气泡降低了气液接触，因此限制了空气中的氧向液体传递，可用于生物反应器内缺氧区与厌氧区的混和。由于它还能间歇性地提供较强的水力紊动，它还能帮助降低MBR内滤膜的堵塞，以及帮助生物膜法填料的脱膜与表面更新，从而提高反应器性能。

图5示出了本发明的一个实施例的横截面侧视图。本实施例的生物处理工艺由生物反应器(11)和沉淀池(16)组成。生物反应器内含有曝气装置(15)和混和装置(14)。曝气装置(15)间歇性地开启与关闭。曝气装置(15)在工作时，反应器呈好氧状态，有机物会被降解，氨氮和有机氮会被氧化成硝酸盐或亚硝酸盐。此时反应器可控制在低溶解氧条件下运行，以增加氧传递效率，降低能耗。曝气装置(15)在不工作时，混和装置(14)开启，生物反应器会进入到缺氧状态，硝酸盐或亚硝酸盐会被还原成氮气，从而去除氮营养物。生物反应器内的混和液进入到沉淀池后进行固液分离。沉淀的活性污泥经回流装置(17)回流到生物反应器(11)，以提供足够的生物量进行生物反应。生物反应器可以连续进水，也可在曝气装置(15)不工作时进水。曝气装置(15)不工作时进水可更好地利用进水中的有机碳进行反硝化。本实施例用脉动式混和装置(14)混和。该装置用空气驱动，不含任何机械动件，并使混和液产生脉动式运动，因此它无需维护，能耗低。该反应器能去除BOD及氮营养物。

图6示出了本发明的另一个实施例的横截面侧视图。本实施例的生物处理工艺由生物反应器(22)和沉淀池(30)组成。生物反应器分成混和区(21)和间歇曝气区(25)。两区内都含有内含有和混和装置(26，27)，图中所示为脉动式混和装置。间歇曝气区(25)内还含有间歇性地开启与关闭的曝气装置(29)。混和区(21)内的混和装置(26)通常连续工作。间歇曝气区(25)内的混和装置(27)可只在曝气装置(29)关闭时工作。曝气装置(29)在工作时，间歇曝气区(25)呈好氧状态，有机物会被好氧降解，氨氮和有机氮会被氧化成硝酸盐或亚硝酸盐。此时的间歇曝气区可控制在低溶解氧条件下运行，以增加氧传递效率，降低能耗。曝气装置(29)在不工作时，间歇曝气区(25)会进入到缺氧状态，硝酸盐或亚硝酸盐会被还原成氮气，从而去除氮营养物。间歇曝气区(25)内的混和液经回流装置(23)回流到混和区(21)，以强化处理效果。根据间歇曝气区(25)的工作条件，混和区(21)会处于缺氧或厌氧状态。生物反应器内的混和液进入到沉淀池(30)后进行固液分离。沉淀的活性污泥经回流装置(31)回流到生物反应器(22)，以提供足够的生物量进行生物反应。该反应器能去除BOD及氮磷营养物。

图7示出了本发明的另一个实施例的横截面侧视图。本实施例的生物反应器内含有间歇曝气的反应区(44)。该反应区内含有滤膜(40)，混和装置(42)，和曝气装置(45)。曝气装置(45)间歇性地开启与关闭。曝气装置(45)在工作时，反应器呈好氧状态，有机物会被耗氧降解，氨氮和有机氮会被氧化成硝酸盐或亚硝酸盐。此时反应区可控制在低溶解氧条件下运行，以增加氧传递效率，降低能耗。曝气装置(45)在不工作时，混和装置(42，43)开启，反应区(44)会进入到缺氧状态，硝酸盐或亚硝酸盐会被还原成氮气，从而去除氮营养物。图中所示混和装置(42，43)为脉动式混和装置。反应区内的混和液经滤膜(40)过滤，滤液直接排出反应器。微生物被截流在反应区(44)，继续用于处理污水。生物反应器可以连续进水，也可在曝气装置(45)不工作时进水，更好地利用进水中的有机碳进行反硝化。采用脉动式混和装置(42，43)能够造成间歇性强力水流紊动，降低膜的堵塞。该反应器能去除BOD及氮营养物。

图8示出了本发明的另一个实施例的横截面侧视图。本实施例的生物反应器(50)内含有混和区(58)和间歇曝气区(59)。两区内都含有内含有和混和装置(54，56)。间歇曝气区(59)内还含有间歇性地开启与关闭的曝气装置(55)，以及用于过滤混和液的滤膜(52)。混和区(58)内的混和装置(54)通常连续工作。间歇曝气区(59)内的混和装置(56)可只在曝气装置(55)关闭时工作。曝气装置(55)在工作时，有机物会被好氧降解，氨氮和有机氮会被氧化成硝酸盐或亚硝酸盐。此时的间歇曝气区(59)可控制在低溶解氧条件下运行，以增加氧传递效率，降低能耗。曝气装置(55)在不工作时，间歇曝气区(59)会进入到缺氧状态，硝酸盐或亚硝酸盐会被还原成氮气，从而去除氮营养物。间歇曝气区(59)内的混和液须经回流装置(57)回流到混和区(58)，以强化处理效果。根据间歇曝气区(59)的工作条件，混和区(58)处于缺氧或厌氧状态。间歇曝气区内的混和液经滤膜过滤后排放。污泥固体被滤膜截流在反应器内，以提供足够的微生物量进行生物反应。本实施例可用脉动式混和装置(54，56)混和。该脉动式混和装置能够造成间歇性强力水流紊动，降低膜的堵塞。该反应器能去除BOD及氮磷营养物。

图9示出了本发明的另一个实施例的横截面侧视图。本实施例的生物处理工艺由生物反应器(63)和沉淀池(68)组成。生物反应器内含有固定或悬浮填料(62)，曝气装置(65)，和混和装置(66)。曝气装置(65)间歇性地开启与关闭。曝气装置(65)在工作时，有机物会被好氧降解，氨氮和有机氮会被氧化成硝酸盐或亚硝酸盐。此时的生物反应器可控制在低溶解氧条件下运行，以增加氧传递效率，降低能耗。曝气装置(65)在不工作时，混和装置(66)开启，生物反应器会进入到缺氧状态，硝酸盐或亚硝酸盐会被还原成氮气，从而去除氮营养物。生物反应器内的混和液进入到沉淀池后进行固液分离。微生物会附着在填料(62)的表面生长，因此一般情况下会维持足够的生物量进行生物反应，无须从沉淀池回流。生物反应器可以连续进水，也可在曝气装置(65)不工作时进水。曝气装置(65)不工作时进水可更好地利用进水中的有机碳进行反硝化。本实施例可用脉动式混和装置(66)混和。该脉动式混和装置能够造成间歇性强力水流紊动，帮助脱膜与填料表面的更新，提高反应器性能。该反应器能去除BOD及氮营养物。

图10示出了本发明的另一个实施例的横截面侧视图。本实施例的生物处理工艺由生物反应器(70)和沉淀池(86)组成。生物反应器分成混和区(76)和间歇曝气区(74)。两区内都含有内含有和混和装置(80，82)和固定或悬浮填料(72，78)。间歇曝气区(74)内还含有间歇性地开启与关闭的曝气装置(85)。混和区(76)内的混和装置(80)通常需连续工作。间歇曝气区(74)内的混和装置(82)可只在曝气装置(85)关闭时工作。曝气装置(85)在工作时，有机物会被好氧降解，氨氮和有机氮会被氧化成硝酸盐或亚硝酸盐。此时的间歇曝气区(74)可控制在低溶解氧条件下运行，以增加氧传递效率，降低能耗。曝气装置(85)在不工作时，间歇曝气区(74)会进入到缺氧状态，硝酸盐或亚硝酸盐会被还原成氮气，从而去除氮营养物。间歇曝气区(74)内的混和液须回流装置(84)回流到混和区(76)，以强化处理效果。根据间歇曝气区(74)的工作条件，混和区(76)处于缺氧或厌氧状态。生物反应器内的混和液进入到沉淀池(86)后进行固液分离。微生物会附着在填料(72，78)的表面生长，因此一般情况下会维持足够的生物量进行生物反应，无须从沉淀池回流。本实施例可用脉动式混和装置(80，82)混和。该脉动式混和装置能够造成间歇性强力水流紊动，帮助脱膜与填料表面的更新，提高反应器性能。该反应器能去除BOD及氮磷营养物。

具体实施方式

图5实施例的核心是交替好氧/缺氧处理工艺，或称之为间歇曝气生物反应器。与其他工艺不同，本发明采用了脉动式混和装置进行反应器的混和。污水首先通过进口进入所述间歇曝气生物反应器。在曝气装置工作时反应器处于好氧状态，进水中的BOD被降解，有机氮和氨氮被转化为硝酸盐或亚硝酸盐。在曝气装置不工作时混和装置开启，反应器处于缺氧状态。此时进水中的有机碳被用作反硝化过程的电子供体，使硝酸盐或亚硝酸盐转化成氮气。如果没有硝酸盐或亚硝酸盐的话，进水中的有机碳可促使聚磷微生物释放更多的磷，并准备在好氧条件下摄取更多的磷，从而促进聚磷微生物的生长。可以连续进水，也可以在不曝气时进水。若在不曝气时进水，进水中的有机物可被更好地用作反硝化所需要的碳源。反应器内的混和液进入沉淀池后进行固液分离，沉淀的污泥回流到生物反应器。在生物反应器的末端，或在沉淀池之前还可加一连续曝气的好氧区或池子，使混和液在进入沉淀池之前充氧，以保障进入沉淀池的混和液呈好氧状态，改善沉淀池的性能。本反应器的特点是使用脉动式混和装置混和，以降低混和设备的维护与能耗。

图6实施例的核心是含有前混和区和间歇曝气区的生物处理工艺或反应器。污水首先通过进口进入生物反应器内的混和区。从沉淀池回流的活性污泥也进入混和区，提供生物反应所需的微生物量。歇曝气区内的混和液也可以回流到混和区，提供硝酸盐与亚硝酸盐，提高反硝化性能。当间歇曝气区处于曝气/好氧状态时，进水中的BOD在间歇曝气区被降解，有机氮和氨氮被转化为硝酸盐或亚硝酸盐。此时混和区在缺氧条件下工作，从间歇曝气区回流到混和区的硝酸盐与亚硝酸盐被还原成氮气(反硝化)。当间歇曝气区处于不曝气/缺氧状态时，混和装置开启，间歇曝气区处于缺氧状态，能进行反硝化。此时混和区在厌氧条件下工作，培养聚磷微生物。反应器内的混和液进入沉淀池后进行固液分离，沉淀的污泥回流到生物反应器。在生物反应器的末端，或在沉淀池之前还可加一连续曝气的好氧区或池子，使混和液在进入沉淀池之前充氧，以保障进入沉淀池的混和液呈好氧状态，改善沉淀池的性能，并保证磷的摄取与去除。反应器可用脉动式混和装置混和，以降低混和设备的维护与能耗。本反应器的特点是使传统的前缺氧工艺的好氧区进行间歇性曝气，使原来的缺氧区呈交替厌氧/缺氧状态，原来的好氧区呈好氧/缺氧状态，提高脱氮效果并增加除磷功能。

图7实施例的核心是交替好氧/缺氧的膜处理工艺，或称之为间歇曝气膜生物反应器(MBR)。污水首先通过进口进入所述间歇曝气MBR。在曝气装置工作时MBR处于好氧状态，进水中的BOD被降解，有机氮和氨氮被转化为硝酸盐或亚硝酸盐。在曝气装置不工作时MBR处于缺氧状态。此时进水中的有机碳被用作反硝化过程的电子供体，使硝酸盐或亚硝酸盐转化成氮气。如果没有硝酸盐或亚硝酸盐的话，进水中的有机碳可促使聚磷微生物释放更多的磷，并准备在好氧条件下摄取更多的磷，从而促进聚磷微生物的生长。可以连续进水，也可以在不曝气时进水。若在不曝气时进水，进水中的有机物可被更好地用作反硝化所需要的碳源。膜过滤后的水直接排放。本反应器可使用脉动式混和装置混和，提供所需要的混和强度，并降低混和设备的维护与能耗。本反应器的特点是，通过对传统的MBR进行间歇性曝气，使它处于交替好氧/缺氧状态，增加脱氮功能。脉动式混和装置还降低了膜的堵塞。

图8实施例的核心是含有前混和区和间歇曝气区的MBR。污水首先通过进口进入生物反应器内的混和区。歇曝气区内的混和液也不断回流到混和区。当间歇曝气区处于曝气/好氧状态时，进水中的BOD在间歇曝气区被降解，有机氮和氨氮被转化为硝酸盐或亚硝酸盐。此时混和区在缺氧条件下工作，从间歇曝气区回流到混和区的硝酸盐与亚硝酸盐被还原成氮气。当间歇曝气区处于不曝气/缺氧状态时，混和装置开启，间歇曝气区处于缺氧状态，能进行反硝化。此时混和区在厌氧条件下工作，培养聚磷微生物。膜过滤后的水直接排放。如果有除磷要求，排水应当在曝气装置关闭之前进行。本反应器可使用脉动式混和装置混和，提供所需要的混和强度，并降低混和设备的维护与能耗。本反应器的特点是，通过对MBR进行间歇曝气，并增加一个前混和区，使传统的MBR在不同的时间，不同的区内，产生好氧/缺氧/厌氧状态，达到脱氮与除磷的目的。脉动式混和装置还降低了膜的堵塞。

图9的实施例操作与图7实施例类似，只不过用了固定或悬浮填料(而不是滤膜)来保持反应器内的微生物量。反应器的出流需经沉淀池进行固液分离。在生物反应器的末端，或在沉淀池之前还可加一连续曝气的好氧区或池子，使混和液在进入沉淀池之前充氧，以保障进入沉淀池的混和液呈好氧状态，改善沉淀池的性能。本反应器的特点是，通过对传统的接触氧化法进行间歇性曝气，使它处于交替好氧/缺氧状态，增加脱氮功能。

图10的实施例操作与图8实施例类似，只不过用了固定或悬浮填料(而不是滤膜)来保持反应器内的微生物量。反应器的出流需经沉淀池进行固液分离。在生物反应器的末端，或在沉淀池之前还可加一连续曝气的好氧区或池子，使混和液在进入沉淀池之前充氧，以保障进入沉淀池的混和液呈好氧状态，改善沉淀池的性能，并保证磷的摄取与去除。本反应器的特点是，通过对传统的接触氧化法进行间歇性曝气，并增加一个前混和区，使传统的接触氧化法在不同的时间，不同的区内，产生好氧/缺氧/厌氧状态，达到脱氮与除磷的目的。

本发明的所有实施例都有间歇曝气区，造成交替缺氧/好氧状态，从而达到深度脱氮效果。有些实施例中还有前置混和区，后面间歇曝气区内的混和液回流到混和区内。根据后面间歇曝气区的操作状态，该前置混和区可处于交替厌氧/缺氧状态。本发明的所有实施例都可使用脉动式混和装置混和，提供所需要的混和强度，并降低混和设备的维护与能耗。所有的实施例，在曝气装置工作时，都可在反应器或间隙曝气区内维持低溶解氧，以增加氧传递效率。

尽管所要求保护的技术已经在附图和前面的说明中描述，前面的说明是示意性的，而不是限制性的。应当理解，前面说明书中对实施例的描述仅满足最佳操作模式和可能性要求。还应当理解，本领域的普通技术人员可容易地对上面所描述的实施例作出无限的非实质性的改变和修改，但在本说明书中列出所有这些实施方式的变化是不切实际的。因此，可以理解的是，所有变化和改进，只要它符合权利要求之精神，都应受到保护。

Claims (19)

1.一种处理水和污水的生物工艺，其中包含：

(a)一个具有进口和出口的反应池与后面一个对该反应池出流进行固液分离的沉淀池；

(b)所述反应池内含有混和装置与曝气装置；

(c)所述曝气装置间歇性地开启与关闭；

(d)所述混和装置至少在所述曝气装置关闭时工作；

(e)所述混和装置由空气驱动，并能够使反应池内的液体产生脉动式的提升运动；

(f)一种将所述沉淀池污泥回流到所述反应池的方法。

2.一种处理水和污水的生物工艺，其中包含：

(a)一个具有进口和出口的反应池与后面一个对该反应池出流进行固液分离的沉淀池；

(b)一种将所述反应池分割成一个混和区和一个间歇曝气区的方法；

(c)所述混和区内含有混和装置；

(d)所述间歇曝气区内含有混和装置和曝气装置；

(e)所述间歇曝气区内的曝气装置间歇性地开启与关闭；

(f)所述间歇曝气区内的混和装置至少在所述曝气装置关闭时工作；

(g)一种将所述沉淀池污泥回流到所述反应池的方法。

3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述混和装置由空气驱动，并能够使反应池内的液体产生脉动式的提升运动。

4.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，在所述间歇曝气区内含有一种将混和液回流到所述混和区的方法。

5.一种处理水和污水的反应器，其中包含：

(a)一个具有进口、出口和间歇曝气区的的池子；

(b)所述间歇曝气区内含有曝气装置、混和装置和保留微生物的方法；

(c)所述曝气装置间歇性地开启与关闭；

(d)所述混和装置至少在所述曝气装置关闭时工作。

6.如权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述混和装置由空气驱动，并能够使液体产生脉动式的提升运动。

7.如权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述保留微生物的方法是滤膜。

8.如权利要求7所述的反应器，还包括一个在间歇曝气区的上游并含有混和装置的混和区，以及一种将间歇曝气区内的混和液回流到所述混和区的方法。

9.如权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述保留微生物的方法是固定或悬浮填料，并且还包括一个沉淀池用于去除所述反应器出流的固体。

10.如权利要求9所述的反应器，还包括一个在间歇曝气区的上游并含有混和装置的混和区，以及一种将间歇曝气区内的混和液回流到所述混和区的方法。

11.一种处理水和污水的方法，其中包含：

(a)一个具有进口、出口和间歇曝气区的的池子；

(b)所述间歇曝气区内含有曝气装置、混和装置和保留微生物的方法；

(c)所述曝气装置间歇性地开启与关闭；

(d)所述混和装置至少在所述曝气装置关闭时工作。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述混和装置由空气驱动，并能够使液体产生脉动式的提升运动。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述保留微生物的方法是滤膜。

14.如权利要求13所述的方法，还包括一个在间歇曝气区的上游并含有混和装置的混和区，以及一种将间歇曝气区内的混和液回流到所述混和区的方法。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述保留微生物的方法是固定或悬浮填料，并且还包括一个沉淀池用于去除所述反应器出流的固体。

16.如权利要求15所述的反应器，还包括一个在间歇曝气区的上游并含有混和装置的混和区，以及一种将间歇曝气区内的混和液回流到所述混和区的方法。

17.一种处理水和污水的生物工艺，其包括权利要求1-4中的任一技术特征或技术特征的任意组合。

18.一种处理水和污水的反应器，其包括权利要求5-10中的任一技术特征或技术特征的任意组合。

19.一种处理水和污水的方法，其包括权利要求11-16中的任一技术特征或技术特征的任意组合。