CN105314788B - 综合多区废水处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于处理废水的多区废水处理系统，所述废水诸如城市废水、工业废水、农业废水、垃圾渗滤液或受污染的地下水。系统包含互连的两个水槽，其具有用于使用悬浮生长的以及固定化的微生物通过生物过程来除去有机化合物和无机营养物的四个区：有氧区、微量需氧区、缺氧区以及厌氧区。第一水槽还具有用于固液分离的净化区。与第一水槽分离的第二水槽用于对在第一水槽的处理操作期间所产生的生物固体进行厌氧消化。该系统可以具有用于供给原废水的多个入口，并且可以使用充盈和匮乏的供给方式。

Description

综合多区废水处理系统和方法

技术领域

本发明涉及废水处理，并且更具体地，涉及多区废水处理系统。

背景技术

对来自城市、工业或农业活动的废水进行处理要求在将废水排放入受纳水体之前除去有机和无机污染物。受污染的地下水或垃圾渗滤液也可被处理以除去污染物。有机污染物或碳质化合物可包含BOD(生化需氧量)和COD(化学需氧量)的源，以及诸如芳香烃的危险化学品，包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯酚、甲酚、多环芳烃(PAH)、以及卤代(例如氯化)烃，诸如四氯乙烯、三氯乙烯、1,1,1-三氯乙烯、以及类似的异生型化合物。无机污染物包括含氮和含磷化合物，其位列废水和受污染地下水中最不受欢迎的无机污染物。

生物处理过程使用多种微生物用于有效生物降解废水、受污染地下水和垃圾渗滤液中的污染物。美国专利7,820,047中描述了一种处理废水的系统，其通过引用并入本文。使用两个分离但互连的反应器，总共具有四个独立的具有用于废水的生物处理的不同环境条件的区。进水(influent)进入第一反应器，在此处通过空气扩散器的通气使液体循环贯穿第一反应器。有氧区位于第一反应器的中央部分。有氧区包含在循环液体(称为混合液)中生长的异养和自养组的悬浮微生物和固定膜(fixed-film)这两者。固定膜生物量在位于有氧区的一部分中的支持介质上生长。悬浮微生物位于有氧区的开放部分。液体向下循环通过第一反应器中的微量需氧区到缺氧区。空气扩散器位于有氧区下面和缺氧区上面，并且提供在一个连续的基础上使液体连续地向上流到有氧区和向下流到微量需氧区的通气。通过空气扩散器的通气还给液体供应氧气。微生物量继续在液体内生长和累积，导致生物量浓度增大。

第二反应器被设计用于污泥消化和固液分离。来自第一反应器的流出物(effluent)被引向第二反应器用于附加净化，同时在第一反应器中所生成的污泥被从缺氧区转移到位于第二反应器底部的厌氧区。第二反应器的厌氧区和第一反应器的有氧区之间的再循环流使包含从污泥的消化中所产生的挥发性脂肪酸(VFA)和聚磷菌(PAO)的固液混合物返回到第一反应器。PAO用于在第一反应器中除磷，并且VFA用作用于除磷和除氮的微生物的基质。

美国7,820,047的系统还具有两个净化区以及用于分离固体和液体的过滤单元。第一反应器包括净化区中的一个，而第二反应器包括另一个净化区和过滤单元。

虽然美国专利7,820,047中所描述的双槽系统的设计对于处理废水、受污染的地下水以及垃圾渗滤液是有效的，但是处理仍可以被进一步改善。这类系统还将理想地具有不太复杂的设计，其将降低废水处理系统的反应器的复杂性。

发明内容

根据一个方面，提供了一种水处理系统，具有第一水槽和第二水槽。第一水槽具有外壁以及位于水槽顶部附近的出口，经实质上处理的水作为流出物能够通过该出口离开系统。第一水槽还具有废水通过其进入第一水槽的第一入口、位于水槽底部的缺氧区、位于缺氧区上方的有氧区以及环绕有氧区的微量需氧区。在第一水槽内并且环绕微量需氧区的隔离壁与水槽的外壁分离足够远以允许隔离壁和外壁之间构成从缺氧区到出口的流体通道。第一水槽还包含空气扩散器，其在第一水槽内并且位于有氧区的下方和缺氧区的上方，并且入口位于空气扩散器的上方。

水处理系统的第二水槽具有处于厌氧条件下的底部区、用于将来自底部区的污泥输送出第二水槽的第一出口、以及用于经由再循环流将液体输送回第一水槽的第二出口，没有液体作为经处理的流出物从第二水槽离开水处理系统。水处理系统还包括管道，其将来自第一水槽中的缺氧区的污泥输送到第二水槽中的底部区。

第二水槽主要被设计用于对在第一水槽中所生成的生物固体进行厌氧消化，以及将它们转换成挥发性脂肪酸(VFA)以作为易生物降解的碳的内部源在生物除磷和除氮过程中使用。第二水槽的设计还可以包括在第二水槽内设置缓慢旋转的穿孔污泥导流板，以混合污泥并促进陷入的气体从污泥中释放。

在一个实施例中，流入的废水从多个进入点供给(feed)到处理系统。这促进原废水在缺氧区中的发酵并且生成短链脂肪酸或挥发性脂肪酸(VFA)，在生物除氮和除磷过程中需要其作为易生物降解碳源的内部源。

在一个实施例中，原废水从第一水槽的顶部进入处理系统的供给方式改变为“充盈和匮乏(feast-and-famine)”的方式。这增加微生物的活性，导致污染物的更高去除。

可以提供使用物理-化学过程的流出物修正(polishing)以使从第一水槽脱出(emerging)的流出物的产生能够符合用于浑浊度、悬浮固体、磷浓度、微量有机污染物、以及脱出的诸如抵抗常规生物过程的降解的抗生素、激素、药类化合物的污染物的严格的环境标准。精制处理包括以下物理/化学过程中的至少一个：膜过滤、化学凝结和/或沉淀、从臭氧化、超声波处理和脉冲电场中所选择的技术、使用诸如拉美拉(Lamella^TD)净化器的斜板净化器的净化、使用诸如沙子、木屑、丸状或颗粒状的活性炭、丸状或颗粒状的泥煤苔、使用高比重磁铁矿的压载絮凝等媒介的深层过滤。

附图说明

本发明的实施例的特征和优势将从下面参考附图对优选实施例的详细描述中变得显而易见，在附图中：

图1到图6示出美国专利7,820,047中所描述的废水处理系统；

图7示出根据本发明的一个实施例的废水处理系统；以及

图8示出根据本发明的一个实施例的第二水槽的污泥导流板。

注意，在附图中，相似的特征具有类似的标记。

具体实施方式

参考图1到图6，描述了美国专利7,820,047中所描述的废水系统。图1到图6中示出的系统和其各实施例包括两个分离但是互连的水槽1和19，用于生物处理和固液分离。废水经由进水管(influent line)13被引入到第一水槽1中，所述第一水槽包含有氧区2、微量需氧区3和缺氧区4。固液分离发生在净化区6和7中，第一净化区6附接于微量需氧区3，并且第二净化区7位于第二水槽19中，所述第二水槽19设置在第一水槽1的下游并与其分离。

生物处理发生在四个交互区，即有氧区2、微量需氧区3、缺氧区4以及厌氧区5，其支持除去废水、废水固体以及受污染的地下水中的有机和无机污染物所要求的生物处理的多样性。微量需氧区3和缺氧区4共同被视为氧气耗尽区。

四个区依据其各自的溶解氧(DO)的平均浓度和氧化还原电位(ORP)而定义。DO浓度在有氧区2中最高并且通常在ORP大于+200mv时保持大于2mg/L。在微量需氧区3中，DO浓度在0-1mg/L的范围中并且ORP在0到+200mv的范围中。缺氧区4中的DO浓度通过商业电极是不可检测的，所述商业电极在ORP在-100到+100mv范围内时读出稳定的零浓度。然而，缺氧区4可以包含微量氧气。厌氧区5实际上不包含任何氧气，具有稳定的零DO浓度和-300到-100mv的ORP。

有氧区2在图1中示出为气升式反应器，其使用由商业空气压缩机9所产生的压缩空气将空气引入到有氧区2，并抬升该区中的固体和液体的混合物。如图1所示，流入的废水在有氧区2的顶部被引入到处理系统。在美国专利7,820,047的可替代实施例中，废水可以如图2所示在微量需氧区3的顶部被引入处理系统。压缩空气通过位于有氧区2的底部的空气扩散器10被引入处理系统。有氧区2中的液体的向上流动携带悬浮固体并且通过位于柱面隔断壁30顶部的闸门(gate)11向相邻的微量需氧区3流动，所述圆柱形隔断壁30将有氧区2和微量需氧区3分离。被称为混合液的包括被分散的微生物、生物絮体或其他固体的有机、无机或惰性材料的液体和悬浮固体的混合物在微量需氧区3向下流动并且穿过位于水槽1的底部并在有氧区2下方的缺氧区4。净化区6相对于微量需氧区3被同中心地设置，并且通过柱面隔离壁32与其分离，所述柱面隔离壁32在壁的底部留有用于液体通过的通道。

空气压缩机9的动作创建跨空气扩散器10的压力差，并且引导混合液向着有氧区2流动，从而在有氧区、微量需氧区和缺氧区之间创建连续循环液体。挡板12附接在微量需氧区3和净化区6之间的隔离壁32，以将混合液引向位于中央的有氧区2。挡板12与水平线成范围从30-90度的角。作为结果，混合液的循环在每个循环期间将混合液中的微生物和污染化合物暴露在三个不同的环境，即有氧区、微量需氧区和缺氧区，确保了通过多组微生物进行的有机材料的高生物降解率以及硝化作用和反硝化作用和磷累积。

混合液在其原始体积的90％以上离开系统之前大约在三个区之间循环200次。事实上，对于从处理系统排放出的99％的液体，在三个区之间的液体循环的数目在375到425圈数的狭窄范围中变化，不管有机负荷多大。

有氧区2包含固体支持材料8，用于微生物生物量的附着和生长以及微生物生物膜的形成。生物膜保持各营养组的相对高的生物量浓度，并且确保生长缓慢的微生物的生长和增殖，尤其是实行硝化作用过程并且对生物除氮至关重要的自养微生物。处理系统中硝化微生物的滞留已经对许多废水处理系统提出挑战，特别是仅使用悬浮生长微生物的那些废水处理系统。

固体支持材料8优选地应该具有不堵塞的性质并且不应过度影响液体流动模式。事实上，支持材料的存在可以通过延迟通过系统的氧气的上升而增加氧气对微生物的可用性。支持材料8优选地设置在靠近空气扩散器10的有氧区2的下半部分的截面，在此处溶解氧浓度处于其最高值。这将支持对溶解氧浓度敏感的硝化细菌的最佳生长和增殖，确保了高效的硝化作用。因为铵是一价阳离子并且它的存在降低了生物固体的沉淀属性，所以由于硝化作用过程所导致的铵离子的去除加强了固体的沉降性。如图3所示，也可以将以自然或人造起源的松散载体或静止物体的形式的固体支持材料40设置在微量需氧区3的整个体积或部分中，以支持微生物生物膜的形成。

固体在与微量需氧区3相邻的净化区6中与液体分离。虽然混合液在系统的三个区之间连续循环，但是一小部分液体自由地流向与微量需氧区3相邻的净化区6，并且根据连续性的规律离开第一水槽1，因为在第一水槽1中没有液体累积。随着液体向上流入净化区6，固体材料向下流动并且沉淀到缺氧区4的底部。从第一净化区6脱出的流出物将由设置在出水管(effluent line)14中的浑浊度探头(未示出)加以评估以确定其浑浊度。在发生劣质排水的情况下，其可通过管线(line)15被引向位于第二水槽19中的第二净化(固-液分离)单元(区)7。

在第二水槽19中，剩余的固体材料将沉淀到厌氧区5。第二水槽19内的挡板20促进固体从液体中分离并且阻碍累积在第二水槽19底部的污泥的上升。在厌氧区5中所产生的VFA通过泵22在再循环流23中被转移到微量需氧区3的顶部以与混合液混合。第二水槽19中的液体穿过位于第二水槽19的顶部的过滤单元17以保留细小的悬浮固体和剩余的胶质材料，并且流向系统的出口16并经由管线18离开系统。

如图4中所示出的实施例中所示的，离开第一水槽1的流出物可以穿过处理单元50，用于在进入第二水槽19之前加强除磷并用于增加悬浮固体的沉降性。处理单元50可以采用化学凝结，或者如果除磷不是问题，则采用从臭氧化、超声波处理以及脉冲电场中所选择的技术。

在缺氧区4的底部所累积的固体可以通过管子21间歇地转移到厌氧区5。在美国专利7,820,047中所描述的系统的实施例之一中，污泥预处理单元60包括在缺氧区4和厌氧区5之间，如图5所示。在该实施例中，从缺氧区4中除去的生物固体将在污泥预处理单元60中被大量分解以产生更易降解的有机物质并提高其在厌氧区5中的进一步的降解和稳定。分解技术包括但不限于热氧化、化学消化、臭氧化、超声波处理、脉冲电场、酶处理以及高压均质机。

美国专利7,820,047中所描述的系统的另一个实施例包括在厌氧区5之后(下游)的固体分解单元70，如图6所示。在该实施例中，经由管子24从厌氧区5中所除去的生物固体在固体分解单元70中被进一步分解以溶解全部或部分的生物固体并且产生更易生物降解的有机物质。在固体分解单元70中所产生的溶解有机材料可整体被送到存储槽用于进一步处理，或其一部分可通过再循环流25被送回到微量需氧区3的顶部以与混合液混合。分解技术包括但不限于热氧化、化学消化、臭氧化、超声波处理、脉冲电场、酶处理以及高压均质机。

参考图7，示出了根据本发明的一个实施例的废水处理系统。如图7所示的废水处理系统与美国专利7,820,047中所描述的系统类似，但是在两系统之间存在一些显著差异。

在根据本发明一个实施例的废水处理系统中，流入的废水经由在多个位置处的多个入口被注入到处理系统。大部分原废水，范围从51％到99％的原废水流量，通过进水管13被引入到处理系统中到有氧区2或微量需氧区3，而其余的流入的废水通过进水管12被引入到处理系统中到缺氧区4中。在缺氧区4的无氧条件下，原废水中的有机物质将被发酵并被转换成短链脂肪酸或挥发性脂肪酸(VFA)。所生成的VFA将被并入连续穿过有氧区2、微量需氧区3以及缺氧区4的循环混合液中。缺氧区4中VFA的存在将有助于生成用于除氮的预反硝化作用条件。混合液中易生物降解的VFA的存在将支持除氮和除磷过程。

建立用于除去亚硝酸盐和硝酸盐的反硝化过程以及建立除磷过程要求易生物降解的碳源，通常在常规处理过程中通过诸如葡萄糖、醋酸盐、甲醇以及丙酸盐的外部源来供应，所述反硝化过程是生物除氮中所涉及的过程之一。相对于废水中的氮磷含量，可生物降解的有机物质的低浓度已被指定为从营养丰富的废水中除去养分的限制因素。如上文所描述的，在本发明中易生物降解的碳的内部源的供应意味着除磷和除氮将不需要附加或任何外部碳源而完成。该概念，即除氮和除磷不需要任何外部碳源，在猪废料的处理期间得到了验证，所述猪废料提升了美国专利7,820,047的处理系统中的氮磷浓度。那些研究显示了除氮和除磷的大幅度增长，由于由内部源所产生的易生物降解的挥发性脂肪酸(VFA)的供应。在那些研究中挥发性脂肪酸的内部源与本发明中的源不同，并且包括了在位于美国专利7,820,047的处理系统的第二水槽19中的厌氧区5中的生物量的消化，以及原废水在进水容纳槽(未示出)中因为该槽中厌氧条件的建立而进行的发酵。使用用于生物除氮和除磷的内部可用碳源而无需任何外部碳源之前已经被Ra等人(2000)报告过，而Danesh和Oleszkiewicz(1997)展现了作为导致VFA产生的原废水的预发酵的结果在序批式反应器中的生物除磷的显著改进。

美国专利7,820,047中和本发明的该实施例中所描述的废水系统之间的另一不同之处在于，在美国专利7,820,047中所描述的废水系统中，原废水以连续模式被引入处理系统中。在本发明的该实施例中，被引入到处理系统中的原废水以充盈和匮乏的供给方式(feast-and-famine regime of feeding)被添加。该供给方式涉及在有限时段(充盈时段)内添加废水之后，不进行废水添加(匮乏时段)。该基于每小时供给计划表的供给方式的示例包括在操作日的任何给定一小时内1到59分钟的充盈以及该小时其余时间的匮乏。已经示出，在充盈时段期间，微生物在其细胞内空间存储碳源以在匮乏时段期间当用于其存活的碳源不可获得时进一步使用。该供给方式提高微生物的活性并且加强污染物的去除。此外，在匮乏时段期间，微生物变得普遍疏水，这促进混合液中的微生物聚集并且加强其沉降性和与液相的分离。

美国专利7,820,047中和本发明的该实施例中所描述的废水系统之间的另一不同之处在于，在美国7,820,047中所描述的废水系统中第二水槽19包含在底部的厌氧区5、在中间的固液分离区7以及在顶部的过滤单元17(图1到图6)。在本发明的该实施例中，第二水槽101主要设计用于生物固体的厌氧消化以及挥发性脂肪酸(VFA)的产生，所述生物固体在处理操作期间在第一水槽1中生成。第二水槽101不包含在中间的固液分离区或在顶部的过滤单元。生物固体从在第一水槽底部的缺氧区4转移到在第二水槽101底部的底部区102，用于消化以及挥发性脂肪酸(VFA)的生成。底部区102不断保持在厌氧条件下。在第二水槽101中所生成的VFA提供在除磷和反硝化作用过程中需要的易生物降解的附加的内部源。第二水槽101的底部区102中的生物固体将被水解并且随后被将其转换成短链挥发性脂肪酸或VFA的发酵细菌所消化。VFA被第二水槽101中的聚磷菌(PAO)摄取，所述聚磷菌将进一步将VFA转换成聚羟基脂肪酸(PHA)，其存储在微生物的细胞内空间作为后续在第一水槽1的有氧区2中所实行的磷累积过程的碳和能量的来源。所生成的VFA还将使用再循环泵106通过第二水槽101和第一水槽1之间的再循环流104被转移到第一水槽中的混合液中，为反硝化过程提供易降解的碳源。从底部区102到微量需氧区3的再循环流104还携带微生物，包括当混合液穿过有氧区2时将摄取磷并在奢华的除磷过程期间将其保持在它们的细胞内空间的PAO。

第二水槽101中的环境条件以如此方式进行控制以便抑制甲烷产生过程形成甲烷气体。常规的厌氧区或室可以具有-300mv以下的ORP(氧化还远电位)值以促进用于形成甲烷气体的甲烷生成过程。然而，这些条件的形成在本发明的处理系统中被抑制以阻止挥发性脂肪酸转化成甲烷。根据需要，底部区102的PH通过酸碱的添加而被控制在6.5以下。如上文所提到的，在本发明的处理系统中需要VFA来充当用于发生在微量需氧区3和缺氧区4中的反硝化作用过程的碳源，并且还充当除磷过程期间聚磷菌的碳和能量的来源。第二水槽101包含缓慢旋转的穿孔污泥导流板108，其的一个示例在图8中示出，那有助于混合污泥并且提供其含量的均化，并且还通过污泥导流板108的表面上的孔洞加强可能陷入在污泥内部的气体的释放。污泥导流板108部分位于底部区201以上而且部分延伸至底部区102内部。

第二水槽101中消化过程的上层清液中的一些或全部连同来自第二水槽101中的一些污泥将经由再循环流104被转移回到第一水槽1中的循环混合液。第二水槽101中剩余的污泥可以通过管子或导管24被转移出第二水槽101，并且可进一步被浓缩在设置在第二水槽101下游的污泥浓缩器(未示出)中。

美国专利7,820,047中和本发明的该实施例中所描述的废水系统之间的另一不同之处在于，在美国专利7,820,047中所描述的废水系统中，经处理的流出物被从第一水槽1和第二水槽19这两者中提取，后者经由管线18。在本发明的该实施例中，经处理的流出物不从第二水槽101中提取。经处理的流出物仅经由通向出水管14的出口从第一水槽1中提取。流出物进一步被引入到一个或多个修正单元114用于附加处理。不需要携带来自第二水槽101的经处理的水的管线。使用一个或多个修正单元114的目的是确保从本发明的处理系统脱出的流出物符合用于浑浊度、悬浮固体、磷浓度、微量有机污染物、以及脱出的诸如抵抗常规生物过程的降解的抗生素、激素、药类化合物的污染物的严格的环境标准。因此，离开第一水槽1的流出物将通过穿过使用物理-化学过程的至少一个或可能多于一个的单元操作而在修正单元114中经受修正处理以获得期望的质量。从第一水槽1的出水管14脱出的流出物从不被引向第二水槽101。与在单独依靠生物过程来除去污染物的现存废水处理过程中一般获得的那些流出物相比，第一水槽1的下游所包含的修正平台将提供更优等质量的流出物。修正过程的选择将取决于环境标准和处理要求，并将由操作员来确定。修正单元114中的单元操作包括下面的过程中的一个或多于一个：

(1)使用微过滤、超过滤、或纳米过滤的膜过滤，所述膜过滤使用微孔膜来在流体通过穿过膜期间保留固体以及高分子重量和复杂的有机分子并将它们从液体中分离。该单元可用于除去剩余的悬浮固体、浑浊度、以及反抗生物处理的有机分子。

(2)使用凝结和/或沉淀的化学处理，用于通过增加悬浮固体的沉降性加强磷和/或悬浮固体的去除。该单元包含诸如氢氧化钙、氯化铁或硫酸铝的化学化合物，其能与流出物中的磷发生反应并形成诸如磷酸钙、磷酸亚铁、磷酸铝、或羟磷灰石的固体沉淀物，这取决于使用的化学物质的类型。作为结果的固体沉淀物在该处理单元中所使用的水槽底部累积并偶尔通过过滤而被除去，从而除去来自处理系统的磷。上述化学物质还有助于流出物中的胶质或悬浮物质的凝结并且提高其沉降性。因此，该化学处理单元有助于除去来自处理系统的流出物中的磷、悬浮固体和浑浊度，并增加脱出的流出物的净度和质量。

(3)采用从臭氧化、超声波处理和脉冲电场中所选择的技术进行的物理-化学处理。臭氧是强有力的氧化剂，在分解有机分子中尤其有效。臭氧化还加强水流中的悬浮和胶质物质的凝结。因此，臭氧化可用于除去抵抗生物降解的有机分子，并且用于除去悬浮固体。超声波处理和脉冲电场可以用于分解抵抗生物降解的复杂有机分子。

(4)使用诸如拉美拉(Lamella^TD)净化器的斜板净化器的净化，所述斜板净化器使用斜面使悬浮固体从流经该面的水中沉淀，从而将流出物流中的固体和液体分离。斜板净化器可以用于除去悬浮固体并附加净化流出物。

(5)使用诸如沙子、木屑、丸状或颗粒状的活性炭、以及丸状或颗粒状的泥煤苔等媒介的深层过滤。这类单元可用于除去悬浮固体和剩余的有机物质，有助于净化流出物并从流出物中减少BOD和COD。

(6)使用诸如磁生物(BioMag^TM)系统中所使用的使用高比重磁铁矿的有压载絮凝，其将磁铁导入(impart)生物絮体，从而增加其沉淀和流出物净化的对应速率。

美国专利7,820,047中和本发明的该实施例中所描述的废水处理系统之间的另一不同之处在于，在美国专利7,820,047中所描述的废水系统中，存在附接在微量需氧区3和净化区6之间的隔离壁32的挡板12。挡板12与水平线成范围从30度到90度的角，并且隔离壁32不延伸至第一水槽1的外壁底部附近。在本发明的该实施例中，不存在附接在微量需氧区3和净化区6之间的隔离壁32的挡板12。在微量需氧区3和净化区6之间的隔离壁116垂直地向下延伸，紧密地接近净化区6的拐角处的水平位置。该设计已被显示会减少流体在净化区6的入口处的湍流并且确保液体流畅地向上流入净化器。

以上已经参考图7和图8描述了本发明的实施例。可替代地，该实施例的特征中的一些可以从废水处理系统中省略但仍然实现有利的废水处理。在一个实施例中，不存在修正单元114并且来自系统的流出物仅是来自第一水槽1的流出物。在另一个实施例中，第二水槽101中不存在污泥导流板108。在又一个实施例中，进水被连续供给到第一水槽1，而不是作为充盈-匮乏的方式的一部分。在又一个实施例中，仅通过一个入口将进水供给到第一水槽1。在又一个实施例中，隔离壁32的设计如美国7,820,047中所描述的，即隔离壁不延伸至外壁底部附近而是以向着水槽中心成角度的挡板结束。在其他实施例中，这些特征的各种或全部可以组合省略。

所呈现的实施例仅是示例性的，并且本领域技术人员将理解可以在不脱离本发明的精神的情况下对以上所描述的实施例做出变化。本发明的范围仅由附随的权利要求所限定。

参考文献

Ra,C.S.；Lo,K.V.；Shin,J.S.；Oh.,J.S.；Hong,B.J.(2000),“Biologicalnutrient removal with an internal organic carbon source in piggery wastewatertreatment”,Water Res.34:965-973.

Danesh,S.and Oleszkiewicz,J.A.(1997),“Volatile fatty acid productionand uptake in biological nutrient removal systems with process separation”,Water Environ.Res.69:1106-1111.

Claims (17)

1.一种水处理系统，包括：

第一水槽，所述第一水槽具有外壁、位于所述水槽顶部附近的经实质上处理的水作为流出物能够通过其离开所述系统的出口、废水通过其进入所述第一水槽的第一入口、位于所述第一水槽底部的缺氧区、位于所述缺氧区的上方的有氧区以及环绕所述有氧区的微量需氧区；

隔离壁，所述隔离壁位于所述第一水槽内并且环绕所述微量需氧区，其与所述第一水槽的所述外壁分离足够远以允许所述隔离壁和所述外壁之间构成从所述缺氧区到所述出口的流体通道；

空气扩散器，所述空气扩散器在所述第一水槽内并且位于所述有氧区的下方和所述缺氧区的上方，并且所述第一入口位于所述空气扩散器的上方；

第二水槽，所述第二水槽具有处于厌氧条件下的底部区、用于将来自所述底部区的污泥输送出所述第二水槽的第一出口、以及用于经由再循环流将液体输送回所述第一水槽的第二出口，没有液体作为经处理的流出物从所述第二水槽离开所述水处理系统；以及

管道，所述管道将来自所述第一水槽中的所述缺氧区的污泥输送到所述第二水槽中的所述底部区；

其中所述第二水槽可操作地用于厌氧消化在所述第一水槽中生成的生物固体来产生挥发性脂肪酸，所述挥发性脂肪酸通过所述再循环流被转移至所述第一水槽，在所述第二水槽中生成的所述挥发性脂肪酸提供在除磷和反硝化作用过程中需要的易生物降解的碳的内部源。

2.根据权利要求1所述的水处理系统，进一步包括多个污泥导流板，所述污泥导流板位于所述第二水槽的内部并位于所述第二水槽中的所述底部区的上方，用于阻止污泥从所述底部区上升，所述污泥导流板在其中具有孔洞，用于促进气体从所述底部区上升。

3.根据权利要求1所述的水处理系统，其中所述废水以充盈-匮乏的方式通过所述第一入口进入所述第一水槽，该方式涉及在有限时段内添加废水之后，不进行废水添加。

4.根据权利要求2所述的水处理系统，其中所述废水以充盈-匮乏的方式通过所述第一入口进入所述第一水槽，该方式涉及在有限时段内添加废水之后，不进行废水添加。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的水处理系统，进一步包括至少一个修正单元，来自所述第一水槽的流出物穿过所述修正单元。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的水处理系统，进一步包括连接到所述第一水槽的第二入口，废水通过所述第二入口进入所述第一水槽，所述第二入口位于所述空气扩散器的下方。

7.根据权利要求6所述的水处理系统，其中废水以充盈-匮乏的方式通过所述第二入口进入所述第一水槽，该方式涉及在有限时段内添加废水之后，不进行废水添加。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的水处理系统，其中所述隔离壁垂直地延伸至所述第一水槽的底部附近。

9.根据权利要求1或3所述的水处理系统，进一步包括：

多个污泥导流板，所述污泥导流板位于所述第二水槽的内部并位于所述第二水槽中的所述底部区的上方，用于阻止污泥从所述底部区上升，所述污泥导流板在其中具有孔洞，用于促进气体从所述底部区上升；

至少一个修正单元，来自所述第一水槽的流出物穿过所述修正单元；以及

连接到所述第一水槽的第二入口，废水通过所述第二入口进入所述第一水槽，所述第二入口位于所述空气扩散器的下方；

其中废水以充盈-匮乏的方式通过所述第二入口进入所述第一水槽，该方式涉及在有限时段内添加废水之后，不进行废水添加，

以及其中所述隔离壁垂直地延伸至所述第一水槽的底部附近。

10.一种处理废水的方法，包括操作权利要求1至9中任一项所述的水处理系统。

11.一种在水处理系统中处理废水的方法，所述方法包括：

废水通过第一入口进入第一水槽，所述第一水槽具有位于底部的缺氧区、位于所述缺氧区上方的有氧区、以及环绕所述有氧区的微量需氧区；

经实质上处理的水作为流出物通过所述第一水槽顶部附近的第一水槽出口离开所述系统；

流体从所述缺氧区通行至所述第一水槽出口，所述流体通过所述第一水槽内的隔离壁和所述第一水槽的外壁之间，所述隔离壁环绕所述微量需氧区并且与所述外壁分离；

空气在所述第一水槽内、所述第一入口和所述有氧区的下方并在所述缺氧区的上方扩散；

将来自第二水槽的底部区的污泥通过所述第二水槽的第一出口输送出所述第二水槽，所述第二水槽具有处于厌氧条件下的底部区；

经由再循环流、通过所述第二水槽的第二出口将液体输送回所述第一水槽，没有液体作为经处理的流出物从所述第二水槽离开所述水处理系统；

经由管道将来自所述第一水槽中的缺氧区的污泥输送到所述第二水槽中的所述底部区；以及

所述第二水槽厌氧消化在所述第一水槽中生成的生物固体来产生挥发性脂肪酸，所述挥发性脂肪酸通过所述再循环流被转移至所述第一水槽，在所述第二水槽中生成的所述挥发性脂肪酸提供在除磷和反硝化作用过程中需要的易生物降解的碳的内部源。

12.根据权利要求11所述的处理废水的方法，进一步包括以充盈-匮乏的方式通过所述第一水槽入口供给所述废水，该方式涉及在有限时段内添加废水之后，不进行废水添加。

13.根据权利要求12所述的处理废水的方法，其中所述第一水槽进一步包括第二入口，并且进一步包括以充盈-匮乏的方式通过所述第二入口供给废水，该方式涉及在有限时段内添加废水之后，不进行废水添加。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的处理废水的方法，其使用权利要求1到9中的任何一个的所述水处理系统。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的处理废水的方法，其中多个污泥导流板位于所述第二水槽的内部并位于所述第二水槽中的所述底部区的上方，用于阻止污泥从所述底部区上升，所述污泥导流板在其中具有孔洞，用于促进气体从所述底部区上升，所述方法进一步包括旋转所述污泥导流板。

16.一种在水处理系统中处理废水的方法，所述方法包括：

废水进入第一水槽，所述第一水槽具有位于底部的缺氧区、位于所述缺氧区上方的有氧区、以及环绕所述有氧区的微量需氧区；

经实质上处理的水作为流出物离开所述系统；

流体从所述缺氧区通行到所述第一水槽的外面，而不穿过所述微量需氧区或所述有氧区；

空气在所述有氧区的下方并在所述缺氧区的上方扩散入所述第一水槽；

将来自第二水槽的处于厌氧区条件下的底部区的污泥输送出所述第二水槽；

经由再循环流将液体从第二水槽输送回所述第一水槽，没有液体作为经处理的流出物从所述第二水槽离开所述水处理系统；以及

将来自所述第一水槽中的缺氧区的污泥输送到所述第二水槽中的所述底部区；以及

所述第二水槽厌氧消化在所述第一水槽中生成的生物固体来产生挥发性脂肪酸，所述挥发性脂肪酸通过所述再循环流被转移至所述第一水槽，在所述第二水槽中生成的所述挥发性脂肪酸提供在除磷和反硝化作用过程中需要的易生物降解的碳的内部源。

17.根据权利要求16所述的处理废水的方法，进一步包括：

阻止污泥从所述第二水槽的所述底部区上升；

促进气体从所述第二水槽的所述底部区上升；

对来自所述第一水槽的流出物实行至少一个修正处理；以及

将更多废水在所述空气扩散入所述第一水槽的地方的下方供给入所述第一水槽；

其中所述废水以充盈-匮乏的方式进入所述第一水槽，该方式涉及在有限时段内添加废水之后，不进行废水添加。

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