CN106830321B - 多单元改良式序批间歇反应器及其应用 - Google Patents
多单元改良式序批间歇反应器及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了多单元改良式序批间歇反应器，其包括厌氧反应单元、第一缺氧反应单元、泥水分离单元、好氧单元、第一序批单元和第二序批单元，其还包括预缺氧单元、第二缺氧反应单元、第一缺/好氧反应单元和第二缺/好氧反应单元。该改良式序批间歇反应器能充分利用原水碳源，提高总氮去除率，特别适合用于处理碳氮比比值较低的污水，但是也可以用于处理碳氮比比值较高的污水。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体而言，本发明涉及多单元(尤其是10单元)改良式序批间歇反应器及其在污水(尤其是中国南方地区的污水)处理中的应用。
技术背景
本发明人于20年前首创了改良式序批间歇反应器，其涵盖了包含厌/缺氧、好氧、序批反应、沉淀出水等功能，并且便于以单箱体多处理室(简称为一池多室或一池多单元)的形式集成化(参见中国专利ZL97196312.6号)。典型的一池五室的改良式序批间歇反应器包括一个厌氧反应单元、一个分离单元、一个主曝气(好氧)单元和两个顺序化处理(序批)单元，在每半个运行周期中，其中一个序批单元沉淀出水，而另一个序批单元与其他单元进行五阶段的污水循环处理，以除磷脱氮。但是该反应器的单箱体外的管线较为复杂，为此，本发明人设计了一池六室的改良式序批间歇反应器，其包括一个厌氧反应单元、一个缺氧反应单元、一个分离单元、一个主曝气单元和两个序批单元，在半个运行周期中，其中一个序批单元沉淀出水，而另一个序批单元进行缺氧混合、好氧曝气和预沉淀等三阶段过程。
上述改良式序批间歇反应器在北美地区已经得到实际应用，运行效果良好，多年来基本保持了上述设备结构。它们在中国的实际应用也较早，但是本发明人发现，它们在中国的北方地区运行效果良好，然而在中国的南方地区的运行却比较困难，处理的污水水质达标困难，甚至通过深入调整各阶段运行参数有时都无法顺利解决。
为此，本发明人进行了艰苦的研究，凭借数十年来深耕于本领域的经验，排除了大量干扰因素，如最容易想到的温度影响以及环境微生物的影响等，终于发现该问题的最主要成因在于中国南方的污水的碳氮比比值较低。在找出症结之后，本发明人充分检视了上述改良式序批间歇反应器，在几乎要放弃该设备结构而另外针对中国的南方地区的碳氮比比值较低的污水专门设计污水处理设备的时候，尤其是凭借了一些天道酬勤的运气，发明了(一池)10单元的改良式序批间歇反应器，通过充分利用原水碳源，大大提高系统的除磷脱氮效应，尤其提高总氮去除率，无需加入或过多加入药剂，就能有效地解决了上述问题；而且它的水质适应性好，不但能有效处理碳氮比比值较低的污水，而且也可以用作为8单元改良式序批间歇反应器来高效代替现有的改良式序批间歇反应器处理碳氮比比值较高的污水，为国家最新的污水处理标准提供了有效手段；另外它可以沿用原先一池多室设备的生产线，节约了升级成本。
发明简述
本发明要解决的技术问题在于提供一种新的改良式序批间歇反应器，适合处理碳氮比比值较低的污水，另外优选其水质适应性好。另外，本发明也相应地提供了一种对含有有机物的原水进行处理的方法。
具体而言，在本发明的第一方面，本发明提供了改良式序批间歇反应器，其包括厌氧反应单元(4)、第一缺氧反应单元(5)、泥水分离单元(2)、好氧单元(6)、第一序批单元(1)和第二序批单元(7)，
其还包括预缺氧单元(3)、第二缺氧反应单元(5A)、第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)，其中，
厌氧反应单元(4)，其能接受原水，与能接受来自预缺氧单元(3)的底泥，并能使其内容液在厌氧条件下进行反应；
第一缺氧反应单元(5)，其能接受来自泥水分离单元(2)的上清液，能接受来自厌氧反应单元(4)的处理液，并能使其内容液在缺氧条件下进行反应；
第二缺氧反应单元(5A)，其能接受来自泥水分离单元(2)的上清液，能接受来自第一缺氧反应单元(5)的处理液，并能使其内容液在缺氧条件下进行反应；
好氧单元(6)，其能接受来自泥水分离单元(2)的上清液，能接受来自第二缺氧反应单元(5A)的处理液，并能使其内容液在曝气条件下进行反应；
第一缺/好氧反应单元(1A)，其能接受厌氧反应单元(4)分流的处理液，能接受来自好氧单元(6)的处理液，并能使其内容液在缺氧或曝气条件下进行反应；
第一序批单元(1)，其能接受来自泥水分离单元(2)的上清液，能接受来自第一缺/好氧反应单元(1A)的处理液，并能使其内容液在缺氧或曝气或静置条件下进行反应或沉淀出水；
第二缺/好氧反应单元(7A)，其能接受厌氧反应单元(4)分流的处理液，能接受来自好氧单元(6)的处理液，并能使其内容液在缺氧或曝气条件下进行反应；
第二序批单元(7)，其能接受来自泥水分离单元(2)的上清液，能接受来自第二缺/好氧反应单元(1A)的处理液，并能使其内容液在缺氧或曝气或静置条件下进行反应或沉淀出水；
泥水分离单元(2)，其能接受来自第一序批单元(1)和第二序批单元(7)的处理液和/或沉淀的底泥，并能从处理液和/或沉淀的底泥中分离出上清液和底泥；和，
预缺氧单元(3)，其能接受来自泥水分离单元(2)的底泥，并能使底泥在缺氧条件下进行反应。
优选在本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中，厌氧反应单元(4)、第一缺氧反应单元(5)、第一序批单元(1)、第二序批单元(7)、预缺氧单元(3)、第二缺氧反应单元(5A)，第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)中带有搅拌装置。
优选在本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中，好氧单元(6)、第一序批单元(1)、第二序批单元(7)、第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)中带有曝气装置。
优选在本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中，第一序批单元(1)和第二序批单元(7)带有向改良式序批间歇反应器外部排放底泥的排放装置。
优选在本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中，第一序批单元(1)和第二序批单元(7)中的一个使其内容液在缺氧或曝气或静置条件下进行反应的时候，另一个使其内容液沉淀出水。例如，第一序批单元(1)和第二序批单元(7)中的一个使其内容液依次在缺氧、曝气和静置条件下进行反应的时候，另一个使其内容液沉淀出水。
优选在本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中，第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)带有接受来自改良式序批间歇反应器外部的碳源的接受装置。
优选在本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中，第一缺氧反应单元(5)能接受来自好氧单元(6)的处理液。
优选在本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中，第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)能使其内容液在缺氧条件下进行反应，也能使其内容液在曝气条件下进行反应。也优选在本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中，第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)仅能使其内容液在缺氧条件下进行反应。
优选本发明第一方面的改良式序批间歇反应器是一池10单元结构的。
优选在本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中，厌氧反应单元(4)、第一缺氧反应单元(5)、第二缺氧反应单元(5A)和/或好氧单元(6)中包含填料。
在本发明的第二方面，本发明提供了对含有有机物的原水进行处理的方法，其包括：
(1)将原水与底泥混合，在厌氧条件下进行反应；
(2)将步骤(1)得到的处理液在缺氧条件下进行反应；
(3)将步骤(2)得到的处理液在缺氧条件下进行反应；
(4)将步骤(3)得到的处理液在曝气条件下进行反应；
(5)将步骤(4)得到的处理液任选在与步骤(1)得到的处理液混合后，在缺氧条件下进行反应；
(6)将步骤(5)得到的处理液在缺氧条件下进行反应；
(7)将步骤(6)得到的处理液在曝气条件下进行反应；
(8)将步骤(7)得到的处理液静置沉淀；和，
(9)将步骤(8)得到的处理液沉淀出水，
其中，在步骤(6)和/或(7)中取部分处理液和/或在步骤(8)中取部分沉淀的底泥，分离获得上清液和底泥，其中底泥任选在厌氧条件下进行反应后循环用于步骤(1)中。
优选本发明第二方面的方法通过本发明第一方面的改良式序批间歇反应器进行，其中在第一序批单元(1)和第二序批单元(7)中的一个进行步骤(6)、(7)和(8)的时候，另一个进行步骤(9)。
优选在本发明第二方面的方法中，分离获得的上清液循环加入至步骤(2)、(3)、(4)、(6)和/或(7)的处理液中。
发明详述
本发明的第一方面提供了改良式序批间歇反应器，其包括厌氧反应单元、第一缺氧反应单元、泥水分离单元、好氧单元、第一序批单元、第二序批单元、预缺氧单元、第二缺氧反应单元、第一缺/好氧反应单元和第二缺/好氧反应单元。
在本文中，改良式序批间歇反应器也称为改良式序列间歇反应器，其包括至少两个序批单元。在一个典型的运行周期的前半段中，原水依次流经厌氧反应单元、第一缺氧反应单元、好氧单元、第一缺/好氧反应单元和第一序批单元，然后流入泥水分离单元分离为上清液和底泥，其中底泥经预缺氧单元输送至厌氧反应单元，上清液根据水质向第一缺氧反应单元、第二缺氧反应单元、好氧单元或序批单元分配，其中第一序批单元中的内容物依次在缺氧、曝气和静置条件下进行反应；同时，第二序批单元进行沉淀出水。在该运行周期的后半段中，将上述过程中的第一缺/好氧反应单元、第一序批单元与第二缺/好氧反应单元、第二序批单元交换，镜像重复上述过程。如此运行周期循环进行，不间断处理原水。当然，根据水质及处理要求，在一个运行周期中的前(后)半段，第一(二)序批单元中的内容物也可进行多段缺氧和曝气反应，即重复在缺氧和曝气条件下的反应2次、3次或以上，然后再静置条件下进行反应，如依次在缺氧、曝气、缺氧、曝气和静置条件下进行反应。
在本文中，单元指的是能独立完成相应功能的室、池(即敞口的池)或箱体。例如，缺氧(反应)指的是不接触除大气之外的额外空气，如不进行曝气，从而使得所属单元的内容液在其中进行缺氧反应，包括兼性细菌(如，反硝化细菌)对硝酸根的反硝化反应，以及富磷菌(如，不动杆菌和气单胞菌)吸收脂肪酸并释放磷酸根的反应等。缺氧(反应)单元可以是不具有曝气功能的池，优选是基本密闭的室或箱体。厌氧反应单元可以与缺氧反应单元具有基本相同的结构，只是其中除了具有不接触除大气之外的额外空气(如不进行曝气)的功能之外，还尽最大限度地避免含硝酸根的处理液的流入。又如，好氧(反应)单元是具有通入额外空气或氧气功能(通常是具有曝气功能)的室、池或箱体，从而使得内容液在其中进行好氧反应，包括硝化细菌(如，亚硝化毛杆菌和硝化毛杆菌)的硝化反应，以及富磷菌对磷酸根的更大量的吸收反应等。
参与缺氧和好氧反应的微生物通常存在于污水的泥浆中并随着缺氧和好氧环境的保持而逐渐增加并稳定，足以完成相应单元的缺氧和好氧反应，一般无需额外添加微生物。在本文中，改良式序批间歇反应器示例性运行均是指其微生物稳定反应的时候的运行，而非在设备投入初期微生物不足的极端情况。
在本文中，泥水分离单元也称为分离单元，通常通过重力来分离底泥和上清液，底泥可以通过管线输送至预缺氧单元，但是在本发明中，优选泥水分离单元和预缺氧单元相邻并拥有共同的板壁，在该共同板壁的底部连通，优选该底部由泥水分离单元向预缺氧单元倾斜，以便泥水分离单元中的底泥向预缺氧单元中沉积。优选泥水分离单元设置在较高处，其顶部高度高于其他单元，这样从其顶部或高于其他单元的上部延伸出的管线可以利用高度差直接分配上清液，而无需泵；而其他单元的高度可以是齐平的。
在本文中，序批单元指的是在不同的时间段可以执行不同反应(如，缺氧反应和好氧反应)功能的室、池或箱体，优选其是是基本密闭的室或箱体并且其中带有曝气装置，在进行曝气时进行好氧反应，在停止曝气时进行缺氧反应。缺/好氧反应单元优选是基本类似于序批单元的基本密闭的室、池或箱体并且其中带有曝气装置，但也可以是仅能执行缺氧(反应)单元和好氧(反应)单元之一的单一功能的单元。例如，缺/好氧反应单元仅是一个缺氧(反应)单元，其中不具有曝气功能，则其也足以实现对碳氮比低的污水的有效处理；又如，缺/好氧反应单元仅是一个好氧(反应)单元，那么其可以看作是好氧单元的衍生或扩大，理论上相当于以8单元改良式序批间歇反应器的方式运行，但是实践中可以更高效地代替现有一池六室的改良式序批间歇反应器，足以实现对碳氮比高的污水的有效处理。
在本发明中，接受液体或泥浆可以通过管线或管口来实现。其中，管线通常用于两个分离的单元之间的输送，管口用于两个紧邻(即，共用板壁)的单元之间的输送。管线和管口上都可以设置阀门，以便控制开闭和流量。管线上可以设置泵，用以提升液体或泥浆，或用以提高输送的速度。泵优选可以是可调节功率的，如带有变频器，从而可调节流量。
在本文中，原水指的是狭义上的含有机物的污水(如，城镇生活污水)，即经初步澄清或过滤从而避免出现极高混合悬浮固体浓度(MLSS)的污水。原水的MLSS的典型浓度为2000～4500mg/L，优选为2500～3500mg/L，更优选为3000～4000mg/L。这样，除预缺氧单元和泥水分离单元之外，本发明的改良式序批间歇反应器的各单元中处理液的典型浓度通常也为2000～4500mg/L，优选为2500～3500mg/L，更优选为3000～4000mg/L。
在本文中，第一和第二仅为区分结构或功能相同或类似的单元，而不是对相应单元本身结构或功能的限定。例如，在本发明中，串联设置了两个缺氧反应单元，即第一缺氧反应单元和第二缺氧反应单元，它们可以结构相同，均为实施使其内容液进行缺氧反应的功能。本发明人研究发现，对于碳氮比低的污水来说，在改良式序批间歇反应器中在厌氧反应单元后设置串联的两个缺氧反应单元是必要的，原水中仅经厌氧反应单元消耗而剩余的较多有机碳与分配和/或回流的含高浓度硝酸根的上清液和/或处理液在第一缺氧反应单元中进行反硝化，可以保持较高速率反应，之后相对少的接受的有机碳与接受和/或分配的次高浓度的硝酸根在第二缺氧反应单元中进行反硝化，反应速率相应较低，所以串联的两个缺氧反应单元不但能够减缓反应池内的短流现象，而且可以充分利用原水中有限的有机碳源，降低其到好氧单元中被氧化降解，提高了反硝化反应的效率。
优选在本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中，第一缺氧反应单元其能接受来自好氧单元的处理液。这样，有足够的硝酸盐回流并保持长久的反应停留时间，为避免硝酸盐过低引起聚磷菌在预缺氧池中进行无吸附释放而影响除磷效果。
尽管静置状态下也能进行厌氧/缺氧反应，但是在本发明中，能实施厌氧/缺氧反应功能的单元优选带有搅拌装置，从而提高相应反应效率。例如，厌氧反应单元、第一缺氧反应单元、第一序批单元、第二序批单元、预缺氧单元、第二缺氧反应单元，第一缺/好氧反应单元和第二缺/好氧反应单元中带有搅拌装置。另外，能实施好氧反应功能的单元，如好氧单元、第一序批单元、第二序批单元、第一缺/好氧反应单元和第二缺/好氧反应单元，带有曝气装置。
序批单元带有向改良式序批间歇反应器外部排放底泥的排放装置，例如带有污泥泵的管线或管口，以避免底泥过度沉积。沉淀出水时，序批单元可以设置滗水器用以出水，但优选设置空气出水堰用以出水，例如，在序批单元底部设置导流板，以便在沉淀出水时，水通过底泥进行过滤、澄清继而再通过上部设置的空气出水堰排出，进一步提升水质。在一个序批单元进行沉淀出水的时候，另一个序批单元依次在缺氧、曝气和静置条件下进行反应，其中缺氧反应在开启搅拌装置而不开启曝气装置的情况下进行的，曝气反应是在开启曝气装置的情况下进行的，静置反应是在关闭搅拌装置和曝气装置的情况下进行的。泥水分离单元通过带有泵的管线序批单元连通，优选与序批单元的底部或下部连通，用以接受来序批单元的处理液和/或沉淀的底泥。通常，在缺氧和曝气的时候，接受的是处理液，而在静置的时候，接受的是沉淀的底泥，其含泥量远远高于处理液，以便回收其中的微生物。
为了防备极端碳氮比低的污水，本发明第一方面的改良式序批间歇反应器还可以设置额外碳源的接受装置。尽管本发明人认为任何一个能实施厌氧/缺氧反应功能的单元都可以接受额外的碳源，但是经测试，本发明人发现还是设置在缺/好氧反应单元上更有益处。
在本发明中，各单元中可以包含填料，便于让微生物挂载在其上生长。填料可以是不规则形状、球形或立方体形的。通常，填料由海绵或聚氨基甲酸乙酯制成。优选填料是多孔填料，适宜微生物附着于其表面和内部不同深度的位置生长。虽然各单元都可以包含填料，但是本发明人研究发现，厌氧反应单元、第一缺氧反应单元、第二缺氧反应单元和好氧单元中包含填料是特别有益的，尤其是在水温低时(如在中国长江流域的冬天)，特别有助于保持生物处理的高效率，而其他单元中填料的加入却是利弊相抵，因此其他单元可以不包含填料。优选在本发明中，厌氧反应单元、第一缺氧反应单元、第二缺氧反应单元和/或好氧单元中包含填料。更优选，填料的直径或最长边长大于连通相应单元的管线或管口上筛网的孔径，以便稳定保留在相应单元内。
本发明第一方面的改良式序批间歇反应器优选是集成化单箱体的，如是一池10单元结构的。优选的各单元的分布结构如图2所示。优选的单箱体的一端分三列，其中，中间依次包括预缺氧单元、泥水分离单元、厌氧反应单元、第一缺氧反应单元和第二缺氧反应单元；中间的一侧依次包括第一序批单元和第一缺/好氧反应单元；而另一侧依次包括第二序批单元和第二缺/好氧反应单元；另一端设置好氧单元，其与第一缺/好氧反应单元、第二缺氧反应单元和第二缺/好氧反应单元相邻。相邻的单元优选是紧邻的，如共用板壁，如需要连通，相邻的单元可以通过共用板壁上的管口连通。
由于可以通过原水/处理液延长在某一单元的反应和停留的时间来弥补其容积的不足，因此在现有技术中对各单元的容积较少有研究。本发明人研究发现，对于中国南方地区的污水，尤其是碳氮比比较低的污水，优选本发明第一方面的改良式序批间歇反应器中预缺氧单元、泥水分离单元、厌氧反应单元、第一缺氧反应单元、第二缺氧反应单元、好氧单元、第一序批单元、第一缺/好氧反应单元1A、第二序批单元和第二缺/好氧反应单元的容积分别为小、小、中、中、中、最大、大、中、大和中，这样的容积比例可以最大限度地进行高效生物处理。为了清楚起见，定量的预缺氧单元、泥水分离单元、厌氧反应单元、第一缺氧反应单元、第二缺氧反应单元、好氧单元、第一序批单元、第一缺/好氧反应单元1A、第二序批单元和第二缺/好氧反应单元的容积比可以为0.2～0.8：0.2～0.8：0.5～1.5：0.5～1.5：0.5～1.5：2～8：1.5～4.5：0.5～1.5：1.5～4.5：0.5～1.5，优选为0.3～0.7：0.3～0.7：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2：3～7：2.5～3.5：0.8～1.2：2.5～3.5：0.8～1.2，更优选为0.4～0.6：0.4～0.6：0.9～1.1：0.9～1.1：0.9～1.1：4～6：2.8～3.2：0.9～1.1：2.8～3.2：0.9～1.1。
本发明的第二方面提供了对含有有机物的原水进行处理的方法，优选通过本发明第一方面的改良式序批间歇反应器进行。
本发明的第二方面的方法包括：
(1)将原水与底泥混合，在厌氧条件下进行反应，优选该步骤在厌氧反应单元中进行；
(2)将步骤(1)得到的处理液在缺氧条件下进行反应，优选该步骤在第一缺氧反应单元中进行；
(3)将步骤(2)得到的处理液在缺氧条件下进行反应，优选该步骤在第二缺氧反应单元中进行；
(4)将步骤(3)得到的处理液在曝气条件下进行反应，优选该步骤在好氧单元中进行；
(5)将步骤(4)得到的处理液任选在与步骤(1)得到的处理液混合后，在缺氧条件下进行反应，优选该步骤在缺/好氧反应单元(尤其是第一缺/好氧反应单元)中进行；
(6)将步骤(5)得到的处理液在缺氧条件下进行反应，优选该步骤在序批单元(尤其是第一序批单元)中进行；
(7)将步骤(6)得到的处理液在曝气条件下进行反应，优选该步骤在序批单元(尤其是第一序批单元)中进行；
(8)将步骤(7)得到的处理液静置沉淀，优选该步骤在序批单元(尤其是第一序批单元)中进行；和，
(9)将步骤(8)得到的处理液沉淀出水，优选该步骤在序批单元(尤其是第二序批单元)中进行，
其中，在步骤(6)和/或(7)中取部分处理液和/或在步骤(8)中取部分沉淀的底泥，(优选在泥水分离单元中)分离获得上清液和底泥，其中底泥任选在厌氧条件下(优选在预缺氧单元中)进行反应后循环用于步骤(1)中。
在本文中，任选具有其词典义，指的是选择和不选择的或的关系。例如，在步骤(5)中，步骤(4)得到的处理液直接在缺氧条件下进行反应，而不与步骤(1)得到的处理液混合(不接受步骤(1)得到的处理液)，或者，将步骤(4)得到的处理液(接受步骤(1)得到的处理液并)在与步骤(1)得到的处理液混合后，在缺氧条件下进行反应。又如，分离获得上清液和底泥后，底泥直接循环用于步骤(1)中(而先不进行厌氧反应)，或者，底泥在厌氧条件下进行反应后循环用于步骤(1)中。
第一缺/好氧反应单元、第一序批单元和第二缺/好氧反应单元、第二序批单元可以交换执行所在步骤，由此进行循环处理。在循环的任何一个周期中，在第一序批单元和第二序批单元中的一个进行步骤(6)、(7)和(8)的时候，另一个进行步骤(9)。
分离获得的上清液如果水质合格，可以加入至步骤(9)的处理液中进行沉淀出水，其他多数情况可以进一步处理，包括循环加入至步骤(2)、(3)、(4)、(6)和/或(7)的处理液中。
在本发明中，也优选在步骤(4)中，取部分处理液，加入至步骤(2)的处理液中在缺氧条件下进行反应。这种情况出现后，在步骤(5)中，在加入额外碳源的情况下，将步骤(4)得到的处理液任选在不与原水混合后，在缺氧条件下进行反应。
本发明的有益效果在于：本发明的改良式序批间歇反应器对污水进行除磷脱氮，尤其是相对于现有的改良式序批间歇反应器能提高约25％左右的总氮去除率，充分利用原水碳源，特别适合处理碳氮比较低的污水，有效降低运行中额外的碳源药剂的费用；而且，本发明的改良式序批间歇反应器具有充分的灵活性，也完全可以替代现有的改良式序批间歇反应器的功能，而且可延用原有生产线和材料、部件，升级方便。
为了便于理解，以下将通过具体的附图、实施例对本发明进行详细地描述。需要特别指出的是，这些描述仅仅是示例性的描述，并不构成对本发明范围的限制。依据本说明书的论述，本发明的许多变化、改变对所属领域技术人员来说都是显而易见的。另外，本发明引用了公开文献，这些文献是为了更清楚地描述本发明，它们的全文内容均纳入本文进行参考，就好像它们的全文已经在本文中重复叙述过一样。
附图说明
图1显示了本发明的10单元改良式序批间歇反应器中各单元的排列和连接形式，其中箭头指向表示原水、处理液或底泥的流向；其中图1A和1B分别显示了同时运行的两个序批单元的流向情况，其中完全关闭的管线被省略。
图2显示了本发明的10单元改良式序批间歇反应器的各单元在单箱体(一池)的集成化结构中的分布。
具体实施方式
以下将以具体的实例进行描述，其中的材料、部件均为可市场途径获得的。
实施例1单箱体形式的10单元改良式序批间歇反应器
本发明的10单元改良式序批间歇反应器的集成化单箱体的示例式的分布结构如图2所示，其中各单元均为室结构，之间的管线、管口连接形式如图1所示。
该单箱体中间依次包括预缺氧单元3、泥水分离单元2、厌氧反应单元4、第一缺氧反应单元5和第二缺氧反应单元5A，其中，泥水分离单元2底部向预缺氧单元3倾斜并连通，以便泥水分离单元2中的底泥向预缺氧单元3沉积；厌氧反应单元4连接能通入原水的外部管线，厌氧反应单元4和第一缺氧反应单元5通过共用的板壁上的管口连通；第一缺氧反应单元5和第二缺氧反应单元5A通过共用的板壁上的管口连通；泥水分离单元2和厌氧反应单元4虽然有共用的板壁，但是并不连通；预缺氧单元3通过带有污泥泵的管线与厌氧反应单元4连通，以便将预缺氧单元3中的底泥运输至厌氧反应单元4中；预缺氧单元3、厌氧反应单元4、第一缺氧反应单元5和第二缺氧反应单元5A均不以敞口形式设置，而且其中均设置有搅拌装置，以便充分混合其内容液而有利于厌氧或缺氧反应。
该单箱体一侧依次包括第一序批单元1和第一缺/好氧反应单元1A，其中，第一序批单元1和第一缺/好氧反应单元1A通过共用的板壁上的管口连通；第一序批单元1设置有空气出水堰，空气出水堰的出口装有与该单箱体外部连通的管线，以便将处理合格的水进行出水，而且其还通过带有污泥泵的管线与该单箱体外部连通，以便在底泥沉积过多时排放；第一缺/好氧反应单元1A通过任选带有泵的管线与厌氧反应单元4上的外部管线或其附近连接，以便接受分流的原水；第一缺/好氧反应单元1A还带有可开闭的天窗，除了便于观察取样外，还能在必要时向其中投入碳源等药剂；第一序批单元1和第一缺/好氧反应单元1A均不以敞口形式设置，而且其中均设置有搅拌装置和曝气装置，从而可以进行如下的运行：开启搅拌装置但不开启曝气装置的缺氧反应状态，开启曝气装置的好氧反应状态，关闭搅拌装置和曝气装置的静置反应或沉淀出水状态；对于碳氮比比值较低的原水来说，第一缺/好氧反应单元1A只需要保持缺氧反应状态(并提供能够相应结构和部件)即可。
该单箱体的另一侧对称地依次包括第二序批单元7和第二缺/好氧反应单元7A，它们的结构分别与第一序批单元1和第一缺/好氧反应单元1A相同。
与第一缺/好氧反应单元1A、第二缺氧反应单元5A和第二缺/好氧反应单元7A一端都共用板壁的好氧单元6通过各共用板壁上的管口分别与第一缺/好氧反应单元1A、第二缺氧反应单元5A和第二缺/好氧反应单元7A连通；好氧单元6优选通过带有泵的管线与第一缺氧反应单元5连通(图中未显示)，以便将好氧单元6中硝酸盐较高的处理水运输至第一缺氧反应单元5(并进而流入第二缺氧反应单元5A)，以便为缺氧单元提供硝酸盐进行反硝化，同时促进聚磷菌在缺氧单元的磷吸附，这对于含磷量较高的污水的除磷是有益的。
好氧单元6和泥水分离单元2可以以敞口形式设置，但是优选不以敞口形式设置；泥水分离单元2分别通过带有泵的管线与第一序批单元1和第二序批单元7连通，优选与第一序批单元1和第二序批单元7的底部或下部连通，用以分别接受来自第一序批单元1和第二序批单元7的处理液和/或沉淀的底泥，处理液和沉淀的底泥在泥水分离单元2中通过重力分离为底泥和上清液；泥水分离单元2顶部高于其他单元，泥水分离单元2分别通过管线(优选是从其顶部或上部延伸的管线，这样可以不带有泵但带有阀门)分别与第一缺氧反应单元5、第二缺氧反应单元5A、好氧单元6、第一序批单元1和第二序批单元7，以便将上清液运输至相应单元，其中，如果上清液的水质已经合格，那么运输至正在沉淀出水的序批单元；硝酸根含量极高(如NOx>15mg/L)，那么运输至第一缺氧反应单元5；硝酸根含量过高(如15mg/L>NOx>10mg/L)，那么运输至第二缺氧反应单元5A；硝酸根含量过低而氨态氮或碳源含量高(如NH4>10mg/L)，那么运输至好氧单元6；而其余大多数情况均运输至正在缺氧或曝气或静置条件下进行反应的序批单元。
预缺氧单元3、泥水分离单元2、厌氧反应单元4、第一缺氧反应单元5、第二缺氧反应单元5A、好氧单元6、第一序批单元1、第一缺/好氧反应单元1A、第二序批单元7和第二缺/好氧反应单元7A的大约容积比为0.5：0.5：1：1：1：5：3：1：3：1。
冬天的时候，厌氧反应单元、第一缺氧反应单元、第二缺氧反应单元和好氧单元中可以加入多孔填料。
各管线和管口都可以设置阀门，以便控制开闭和流量；各泵都(如污泥泵等)可以是可调节功率的，如带有变频器，从而可调节流量；各单元均可设置在线监测仪(如，氧化还原电位仪)，检测硝酸盐浓度等，尤其是通过各泵和/或阀门调节，尤其控制预缺氧单元3中的硝酸盐氮在0.5～1.5mg/L。
实施例2典型应用实例(案例A)
作为示例的实施例1结构的单箱体，其长65.3米，宽48.8米，高6m/8m米，每天(24小时)流量(处理量)为25000m3，在江苏地区的12-1月份对碳氮比比典型中国(北方)地区污水低约50％的污水(其中BOD5/TN为2.1，其在现有技术的改良式序批间歇反应器中处理，必须投入额外的碳源才能出水水质合格)进行如表1所示时间分配的循环运行，期间不投入任何碳源药剂。
表1运行周期中序批单元的运行时间分配
污水在经过如上处理前后的水质情况如表2所示，结果表明本发明的10单元改良式序批间歇反应器能够有效处理碳氮比低的污水，是当前理想的污水生物除磷脱氮设备。
表2处理前后的水质情况
实施例3典型应用实例(案例B)
作为示例的实施例1结构的单箱体，其长88.3米，宽66.6米，高8m/9m米，每天(24小时)流量(处理量)为62500m3，在湖南地区的1月份对碳氮比比典型中国(北方)地区污水低约25％的污水(其中BOD5/TN为2.88，其在现有技术的改良式序批间歇反应器中处理，必须投入额外的碳源才能出水水质合格)进
行如表1所示时间分配的循环运行，期间不投入任何碳源药剂。
表1运行周期中序批单元的运行时间分配
污水在经过如上处理前后的水质情况如表2所示，结果表明本发明的10单元改良式序批间歇反应器能够有效处理碳氮比低的污水，是当前理想的污水生物除磷脱氮设备。
表2处理前后的水质情况
| 指标 | 注入污水(mg/L) | 出水(mg/L) |
| BOD5 | 130 | 0.21 |
| TSS | 350 | 5 |
| 氨态氮 | 35 | 1.56 |
| 硝态氮 | 0 | 6.75 |
| 亚硝态氮 | 0 | 0 |
| TN | 45 | 7.98 |
| TP | 4.0 | 0.4 |
| 磷酸根 | 3.9 | 0.1 |
Claims (10)
1.改良式序批间歇反应器，其包括厌氧反应单元(4)、第一缺氧反应单元(5)、泥水分离单元(2)、好氧单元(6)、第一序批单元(1)和第二序批单元(7)，其特征在于，其还包括预缺氧单元(3)、第二缺氧反应单元(5A)、第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)，其中，
厌氧反应单元(4)，其能接受原水，与能接受来自预缺氧单元(3)的底泥，并能使其内容液在厌氧条件下进行反应；
第一缺氧反应单元(5)，其能接受来自泥水分离单元(2)的上清液，能接受来自厌氧反应单元(4)的处理液，并能使其内容液在缺氧条件下进行反应；
第二缺氧反应单元(5A)，其能接受来自泥水分离单元(2)的上清液，能接受来自第一缺氧反应单元(5)的处理液，并能使其内容液在缺氧条件下进行反应；
好氧单元(6)，其能接受来自泥水分离单元(2)的上清液，能接受来自第二缺氧反应单元(5A)的处理液，并能使其内容液在曝气条件下进行反应；
第一缺/好氧反应单元(1A)，其能接受厌氧反应单元(4)分流的处理液，能接受来自好氧单元(6)的处理液，并能使其内容液在缺氧或曝气条件下进行反应，而且第一缺/好氧反应单元(1A)通过带有泵的管线与厌氧反应单元(4)上的外部管线或其附近连接，以便接受分流的原水；
第一序批单元(1)，其能接受来自泥水分离单元(2)的上清液，能接受来自第一缺/好氧反应单元(1A)的处理液，并能使其内容液在缺氧或曝气或静置条件下进行反应或沉淀出水；
第二缺/好氧反应单元(7A)，其能接受厌氧反应单元(4)分流的处理液，能接受来自好氧单元(6)的处理液，并能使其内容液在缺氧或曝气条件下进行反应，而且第二缺/好氧反应单元(7A)通过带有泵的管线与厌氧反应单元(4)上的外部管线或其附近连接，以便接受分流的原水；
第二序批单元(7)，其能接受来自泥水分离单元(2)的上清液，能接受来自第二缺/好氧反应单元(1A)的处理液，并能使其内容液在缺氧或曝气或静置条件下进行反应或沉淀出水；
泥水分离单元(2)，其能接受来自第一序批单元(1)和第二序批单元(7)的处理液和/或沉淀的底泥，并能从处理液和/或沉淀的底泥中分离出上清液和底泥，而且泥水分离单元(2)顶部高于其他单元，泥水分离单元(2)分别通过管线分别与第一缺氧反应单元(5)、第二缺氧反应单元(5A)、好氧单元(6)、第一序批单元(1)和第二序批单元(7)连接，以便将上清液运输至相应单元；和，
预缺氧单元(3)，其能接受来自泥水分离单元(2)的底泥，并能使底泥在缺氧条件下进行反应，
其中，预缺氧单元(3)、泥水分离单元(2)、厌氧反应单元(4)、第一缺氧反应单元(5)、第二缺氧反应单元(5A)、好氧单元(6)、第一序批单元(1)、第一缺/好氧反应单元(1A)、第二序批单元(7)和第二缺/好氧反应单元(7A)的容积比为0.2～0.8：0.2～0.8：0.5～1.5：0.5～1.5：0.5～1.5：2～8：1.5～4.5：0.5～1.5：1.5～4.5：0.5～1.5。
2.权利要求1所述的改良式序批间歇反应器，其特征在于，
厌氧反应单元(4)、第一缺氧反应单元(5)、第一序批单元(1)、第二序批单元(7)、预缺氧单元(3)、第二缺氧反应单元(5A)，第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)中带有搅拌装置；
好氧单元(6)、第一序批单元(1)、第二序批单元(7)、第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)中带有曝气装置；
第一序批单元(1)和第二序批单元(7)带有向改良式序批间歇反应器外部排放底泥的排放装置；和/或，
厌氧反应单元(4)、第一缺氧反应单元(5)、第二缺氧反应单元(5A)和/或好氧单元(6)中包含填料。
3.权利要求1所述的改良式序批间歇反应器，其特征在于，第一序批单元(1)和第二序批单元(7)中的一个使其内容液在缺氧或曝气或静置条件下进行反应的时候，另一个使其内容液沉淀出水。
4.权利要求1所述的改良式序批间歇反应器，其特征在于，第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)带有接受来自改良式序批间歇反应器外部的碳源的接受装置。
5.权利要求1所述的改良式序批间歇反应器，其特征在于，第一缺氧反应单元(5)能接受来自好氧单元(6)的处理液。
6.权利要求1所述的改良式序批间歇反应器，其特征在于，第一缺/好氧反应单元(1A)和第二缺/好氧反应单元(7A)能使其内容液在缺氧条件下进行反应，也能使其内容液在曝气条件下进行反应。
7.权利要求1所述的改良式序批间歇反应器，其特征在于，预缺氧单元(3)、泥水分离单元(2)、厌氧反应单元(4)、第一缺氧反应单元(5)、第二缺氧反应单元(5A)、好氧单元(6)、第一序批单元(1)、第一缺/好氧反应单元(1A)、第二序批单元(7)和第二缺/好氧反应单元(7A)的容积比为0.3～0.7：0.3～0.7：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2：3～7：2.5～3.5：0.8～1.2：2.5～3.5：0.8～1.2。
8.权利要求7所述的改良式序批间歇反应器，其特征在于，预缺氧单元(3)、泥水分离单元(2)、厌氧反应单元(4)、第一缺氧反应单元(5)、第二缺氧反应单元(5A)、好氧单元(6)、第一序批单元(1)、第一缺/好氧反应单元(1A)、第二序批单元(7)和第二缺/好氧反应单元(7A)的容积比为0.4～0.6：0.4～0.6：0.9～1.1：0.9～1.1：0.9～1.1：4～6：2.8～3.2：0.9～1.1：2.8～3.2：0.9～1.1。
9.权利要求1-8之一所述的改良式序批间歇反应器，其特征在于，其是一池10单元结构的。
10.通过权利要求1-9之一所述的改良式序批间歇反应器对含有有机物的原水进行处理的方法，其包括：
(1)将原水与底泥混合，在厌氧条件下进行反应，该步骤在厌氧反应单元中进行；
(2)将步骤(1)得到的处理液在缺氧条件下进行反应，该步骤在第一缺氧反应单元中进行；
(3)将步骤(2)得到的处理液在缺氧条件下进行反应，该步骤在第二缺氧反应单元中进行；
(4)将步骤(3)得到的处理液在曝气条件下进行反应，该步骤在好氧单元中进行；
(5)将步骤(4)得到的处理液在与步骤(1)得到的处理液混合后，在缺氧条件下进行反应，该步骤在第一缺/好氧反应单元中进行；
(6)将步骤(5)得到的处理液在缺氧条件下进行反应，该步骤在第一序批单元中进行；
(7)将步骤(6)得到的处理液在曝气条件下进行反应，该步骤在第一序批单元中进行；
(8)将步骤(7)得到的处理液静置沉淀，该步骤在第一序批单元中进行；和，
(9)将步骤(8)得到的处理液沉淀出水，该步骤在第二序批单元中进行，
其中，在步骤(6)和/或(7)中取部分处理液和在步骤(8)中取部分沉淀的底泥，分离获得上清液和底泥，其中底泥在厌氧条件下进行反应后循环用于步骤(1)中，分离获得的上清液循环加入至步骤(2)、(3)、(4)、(6)和(7)的处理液中。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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