CN108473350A - 顺序生物反应器和使用该反应器的方法 - Google Patents

顺序生物反应器和使用该反应器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于通过沉降处理含污泥(25)的液体流出物(0)的顺序生物反应器。此反应器包括适合接收待通过沉降处理的液体流出物(0)的至少第一槽(1a)；用于使液体流出物(0)进入第一槽(1a)的装置(2)，其适合在第一槽(1a)的底部附近定位的一个或多个点(3)处引入液体流出物(0)；收集装置(4)，其适合在液体流出物(0)的表面(5)附近提取通过沉降污泥(25)而澄清的层(6)中的澄清的液体流出物的至少一部分。本发明还涉及使用该反应器的方法。

Description

顺序生物反应器和使用该反应器的方法
技术领域
本发明涉及液体流出物的处理领域，并且更具体地涉及顺序生物反应器(SBR或序批式反应器)。
背景技术
液体流出物的处理是环境保护的重要议题。液体流出物通常在废水处理厂中处理。存在若干在那些设施中实施的处理过程。具体地，存在用于需氧活化的污泥系统的过程，比如SBR过程。SBR过程具有其步骤在单个水池中一个接一个地发生的特质。SBR过程还提供若干优势，比如较小的空间、良好的景观整合、减少的处理时间和减少建造实施SBR过程的场站的成本。SBR过程的步骤通常如下：液体流出物的进入步骤、曝气步骤、沉降步骤和排空步骤。
然而，虽然SBR过程仅需要一个池以处理液体流出物，但在当存在大体积的待处理的液体流出物时，需要另一个缓冲池。通常，具有实施该过程的二至三个并行的水池以能够快速地处理大体积液体流出物也是必不可少的。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的一个或多个缺点，并且具体地旨在提出顺序生物反应器和用于实施该顺序生物反应器的方法，该顺序反应器允许与单个池一起连续地处理大体积的流出物液体。
此目标由用于处理含污泥的液体流出物的顺序生物反应器通过倾析来实现，其特征在于它包括至少：
-第一水池，其配置为接收待通过倾析处理的液体流出物；
-装置，其使液体流出物进入第一池，能够在靠近第一池的底部定位的一
个或多个点处引入液体流出物；
-捕获装置，其配置为靠近液体流出物的表面、在通过污泥沉降而澄清的
层中提取澄清的液体流出物的至少一部分。
根据另一个特征，进入装置包括至少一个虹吸管状(siphoid)壁，其适于迫使通过的液体流出物在第一水池的底部和虹吸管状壁的下部部分之间进入第一水池。
根据另一个特征，第一水池的底部和虹吸管状壁的下部部分之间的距离在0.1m和1m之间，优选地0.5m。
根据另一个特征，进入装置被配置为将液体流出物引入第一池，使得第一池中液体流出物的水平的上升速度低于液体流出物中包含的污泥的沉降速率。
根据另一个特征，用于收集的装置能够在接近液体流出物的表面的相同平面的若干个点处同时提取澄清的液体流出物，该平面基本上平行于液体流出物的表面。
根据另一个特征，引入(intake)装置和传感装置被安置在第一槽中相互的相对位置处。
根据另一个特征，捕获装置包括虹吸系统，其能够当虹吸系统中的气体压力大于大气压力时阻止提取澄清的液体流出物，当虹吸系统中的气体压力小于或等于大气压力时，虹吸系统能够引发提取澄清的液体流出物。
根据另一个特征，虹吸系统包括至少一个基本上垂直的第一管，它的一个下自由端能够提取液体流出物，另一端——上端——被连接至第二个基本上水平的导管，该第二导管的一端被连接至歧管，该歧管被连接至第三U形导管的第一下支柱，第一支柱的自由端具有通过阀控制的开口，从第三U形导管上升的第二支柱包括第四排出管，U的第二支柱的自由端包括与环境空气连通的开口。
根据另一个特征，第一管(一个或多个)每个在内部包括垂直于第一管放置并且穿有孔的板片，孔的面积在一方面其与第二管的接合最接近歧管的第一管和另一方面其与第二导管的接合最远离歧管的第一管之间逐渐增加。
根据另一个特征，在一个或两个管和收集器之间的接合处，第二管(一个或多个)每个在内部包括垂直于第二管放置并且穿有孔的板片，孔的面积在一方面其与收集器的接合最接近第三管的第二管和另一方面其与歧管的接合最远离第三导管的第二导管之间逐渐增加。
根据另一个特征，反应器包括用于在倾析前通过需氧反应使液体流出物曝气的装置，该曝气装置能够使氧在液体流出物中冒泡。
根据另一个特征，反应器适于被整合在容器中，其中形成至少第一水池、引入装置和捕获装置。
根据另一个特征，反应器进一步包括用于排出通过沉降在第一池的底部处沉积的污泥的装置。
根据另一个特征，反应器包括与第一池流体连通的第二池，以便第一池中液体流出物的水平与第二水池中液体流出物的水平相同，第二水池以流出物液体的流通方向位于第一水池的上游，第二水池包括用于使流出物液体曝气的装置，其能够使氧在液体流出物中冒泡。
根据另一个特征，第一水池和/或第二水池进一步包括至少一个氧浓度测量装置和/或测量氧化还原电势的装置。
根据另一个特征，第一池和/或第二池包括至少一个用于测量第一池和/或第二池中液体流出物的水平的装置。
根据另一个特征，反应器包括控制装置，控制装置包括处理器和存储器，控制装置能够通过由液体水平测量装置发送的表示液体流出物的水平的信号来监测槽或水池中包含的液体流出物的水平，控制装置能够根据通过水平测量装置测量的水平发送开启或闭合至少一个阀的信号，以根据控制的水平开启或闭合一个或多个阀。
根据另一个特征，控制装置能够根据通过用于测量氧曝气的装置测量的氧曝气来发送用于使液体流出物曝气的装置的开始或停止信号。
根据另一个特征，反应器进一步包括以液体流出物的流动方向设置在用于收集的装置下游的紫外线处理装置，该处理装置能够处理通过捕获装置提取的液体流出物。
根据另一个特征，反应器进一步包括用于使通过排空装置排出的污泥脱水的装置，该脱水装置以污泥的流动方向设置在排出装置的下游。
本发明的另一个目的是提出改进废物处理的方法。
此目的通过用于实施根据本发明的顺序生物反应器的过程来实现，其特征在于它包括至少下列步骤：
-通过进入装置，靠近第一池的底部引入含污泥的液体流出物，
-通过曝气装置使液体流出物曝气，
-倾析水池中包含的污泥，
-通过污泥排出装置排空第一水池的污泥，引入步骤在实施曝气、沉降和
排空步骤期间被连续地进行，循环地再次发生曝气、倾析和排出步骤。
根据另一个特征，方法的步骤在倾析步骤期间在不中断的情况下重复。
附图说明
在参照附图阅读给出的描述后，本发明与其特征和优势将呈现得更加清楚，在附图中：
图1表示过程循环开始时虹吸系统的截面；
图2表示图1的步骤之后的步骤时虹吸系统的截面；
图3表示图2的步骤之后的步骤时虹吸系统的截面；
图4表示根据一个实施方式的图3的步骤之后的步骤时虹吸系统的截面；
图5表示图3或图4的步骤之后的步骤时虹吸系统的截面；
图6表示图5的步骤之后的步骤时虹吸系统的截面；
图7表示来自第一水池的上方的视图；
图8表示第一水池的剖面图；
图9表示根据其中包括第二水池的实施方式的反应器。
具体实施方式
将参照上面提及的附图描述本发明。
本发明涉及用于在与菌群(bacterial mass)接触后倾析含污泥(25)的液体流出物(0)的顺序生物反应器(SBR)。
在其余描述中，术语“液体流出物”将对应于进入反应器的液体流出物。它还可以限定在将污泥去除前和在将液体流出物的澄清部分提取前的所有污泥和澄清的液体。
SBR包括能够接收待通过倾析处理的液体流出物(0)的第一水池(1a)。第一水池(1a)是顺序曝气水池。
第一水池(1a)根据水池中液体流出物(0)的质量载荷(mass load)和上升速率设定尺寸。质量载荷是通气槽中每日消除的BOD5(5天的生化需氧量)的重量和此水池中包含的微生物的重量之间的比率。
上升速度(climbing speed)取决于待沉降的污泥(25)的容量是例如0.25m/h和0.5m/h之间。
关于水池中液体流出物(0)的平均水平计算第一水池(1a)的体积：Nmoy＝(Nh/Nb)/2，其中Nmoy是流出物的平均水平(5)，Nh是水池中的流出物从水池的底部可以达到的最高水平，此水平通过下面描述的虹吸系统的溢流位置限定，Nb是水池中的流出物与水池底部比较可以达到的最低水平，此水平通过低阈值水平的位置限定。在其余文本中，申请人将把N1称作最高阈值水平，并且把N0称作最低阈值水平。
0.1m/h至1m/h——优选地0.25m/h至0.5m/h——范围内的向上速度的选择与污泥沉降速率(25)相关。的确，具有低沉降能力的污泥将以0.5m/h至1m/H的速度沉降。
例如，第一水池(1a)具有矩形形状。例如，第一水池(1a)具有43.8m3的工作体积，例如2.25m的宽度、9.5m的长度和2.05m的水深。
液体流出物(0)可以是来自家庭、农业、工业、或径流等的废水。
SBR进一步包括用于使液体流出物(0)进入水池的装置(2)。此进入装置(2)具有在靠近第一池的底部(1a)定位的一个或多个点处引入液体流出物(0)的特质。引入装置(2)是，例如，用于提升的泵(28)。
在靠近第一槽(1a)的底部定位的一个或多个点(3)处引入液体流出物(0)的事实允许第一水池(1a)中流出物(0)液体的连续进入。这是与现有技术的SBR——其中进入是不连续的——相比的优势，使得水池中的污泥倾析(25)有时间完成。
进入装置(2)可以包括用于保留液体流出物(0)中庞大的材料或废物的筛选装置(27)。
SBR还包括捕获装置(4)，其能够接近液体流出物(0)的表面提取通过沉降污泥(25)而在澄清层中澄清的液体流出物(6)的至少一部分。澄清层(6)在液体流出物(0)的表面(5)的紧下方定位。因而，澄清层(6)的捕获在液体流出物(0)的表面下的层处完成。在此澄清层(6)中，具有由于重力的影响而下落至池底部的倾向的污泥(25)不再因倾析而出现。
根据一个实施方式，进入装置(2)包括至少一个虹吸管状壁(7)，其适于迫使通过的液体流出物(0)在第一水池(1a)的底部和虹吸管状壁(7)的下部部分之间进入第一水池(1a)。
虹吸管状壁(7)的作用是避免液压短路和避免干扰倾析。此虹吸管状壁(7)可以是混凝土、不锈钢、复合材料或适合使用虹吸管状壁(7)的任何其它材料。
虹吸管状壁(7)因此在SBR的水池(1a、1b)内部界定了调节液体流出物(0)的进入的缓冲区室。通过虹吸管状壁(7)界定的此缓冲区室的横截面可以具有不同的形状。横截面可以是三角形、梯形或适于使用虹吸管状壁(7)的任何其它形式。
在一些实施方式中，SBR提供流出物的连续引入以加速处理。在这些实施方式中，通过虹吸管状壁(7)界定的此缓冲区室的体积和虹吸管状壁(7)下方的液体流出物通过截面(0)限定了必须配置为以其连续进入水池优化流出物(0)液体的处理的几何结构。此几何结构以如下为条件：进入第一池(1a)前液体流出物(0)的保留时间、液体流出物(0)在第一池的底部(1a)处的进入速度、和水池中可以包含的液体流出物(0)的最大阈值水平(N1)与最小阈值水平(N0)之间的差异，使得SBR的实施过程总是可能的。的确，此最小阈值水平(N0)对应于提取装置(4)的下部部分的高度，不再可能在其以下提取澄清层。类似地，最大阈值水平(N1)对应于流出物(0)在引发排空/提取阶段前或将引发排空/提取的时间前达到的最大高度。在一些实施方式中，SBR因而包括调节SBR的多种参数的控制单元，并且具体地流出物水平或引发排空/提取的时间。的确，随着时间的有规律的循环重复提高了可倾析性，也就是说，它在多个循环期间促进液体流出物(0)的倾析。因而，在一些实施方式中，控制单元每时间段施加最小数目的循环，其调节进入和排空。
液体流出物(0)的保留时间由通过虹吸管状壁(7)限定的缓冲区室的体积控制。因而，保留时间通过虹吸管状壁(7)的高度和通过缓冲区室的尺寸，以及通过虹吸管状壁(7)下方的液体流出物(0)的通过截面的尺寸限定。
液体流出物(0)在第一水池的底部(1a)处的进入速度取决于虹吸管状壁的高度。
液体流出物(0)的最小阈值水平(N0)取决于第一水池的底部(1a)和虹吸管状壁(7)的下部部分之间的距离。
例如，第一水池的底部(1a)和虹吸管状壁(7)的下部部分之间的距离在0.1m和1.5m之间，优选地在0.1m和1m之间，或优选地0.5m。
例如，虹吸管状壁(7)的几何结构使得保留时间大于30分钟并且流出物液体(0)的进入速度小于0.1m/s。
优选地，入口装置(2)被配置为将液体流出物(0)引入第一水池(1a)，使得第一水池(1a)中液体流出物(0)的水平的上升速率低于液体流出物(0)中包含的污泥(25)的倾析速度。的确，水池中的处理表面和最大入口流率优选地被设定大小，使得流出物的向上速度低于污泥的倾析。在一些实施方式中，控制单元因此根据水池中的处理表面调节入口流动，优选地考虑与虹吸管状分区相关的参数(缓冲区室的体积、分区的高度和通过截面)。因而，液体流出物(0)中包含的污泥(25)不达到靠近液体流出物(0)的表面的层。捕获装置(4)可以然后在接近液体流出物(0)的表面(5)的澄清层(6)中提取液体流出物(0)。
根据一个实施方式，捕获装置(4)可以在接近液体流出物(0)的表面(5)的相同平面(11)的若干个点(10)处同时提取澄清的液体流出物(6)。平面(11)基本上平行于液体流出物(0)的表面(5)。
因而，收集装置(4)可以通过沉降污泥(25)而不干扰通过倾析液体流出物(0)的污泥(25)在第一水池的底部(1a)处形成的床层(25)而从澄清层(6)提取大体积的水。
根据一个实施方式，进入装置(2)和捕获装置(4)被安置在第一水池(1a)中相互相对的位置处。此实施方式允许液体流出物(0)的澄清层(6)受到污泥(25)的干扰比在引入装置(2)附近的少。
优选地，捕获装置允许通过澄清的液体流出物的重力进行的提取。根据一个实施方式，传感装置(4)包括虹吸系统，其被安置以当虹吸系统中的气体压力大于大气压力时阻止提取澄清的液体流出物(6)。然而，当虹吸系统中的气体压力小于或等于大气压力时，虹吸系统被安置以引发提取澄清的液体流出物(6)。虹吸系统因而允许重力提取澄清的液体流出物。
根据一个实施方式，虹吸系统包括至少基本上垂直的第一管(12)，下自由端能够提取液体流出物(0)。另一个上端被连接至基本上水平的第二管(13)。第二导管(13)的一端被连接至歧管(14)。歧管(14)被连接至第三U形导管(16)的第一向下支柱(15)。第一支柱(15)的自由端具有通过阀(26)控制的开口。从第三U形导管(16)上升的第二支柱(17)包括设置在第二支柱(17)中途附近的第四管(18)，其至少在低阈值水平(N0)下方。U的第二支柱(17)的自由端(19)包括与环境空气连通以起到溢流作用的开口。阀(26)是，例如，螺线管阀。
在一些实施方式中，如上面提及的，在若干个点(10)处进行提取。例如，虹吸系统通过相互分开并且在水池的特定区域——优选地与入口相对——之上散布的多个第一管(12)进行提取，以便于因多点抽吸而扩大提取区，以便限制通过每个抽吸点处的提取生成的湍流。此外，在这些实施方式中的一些中，为了优化提取并且限制湍流，提取提供了在每个提取点(10)处等分布的流率。因而，在重力提取的情况下，管(12、13)在给定位置处的直径与将此位置和SBR的出口(例如收集器(14))分隔的距离成比例，使得抽吸点相互的流动基本上相同。例如，根据一个实施方式，第一管(一个或多个)(12)每个在内部包括垂直于第一管(12)放置并且穿有孔的板片或隔膜，例如圆形孔。孔的面积在一方面其与第二管(13)的接合最接近歧管(14)的第一管(12)和另一方面其与第二管(13)的接合最远离歧管(14)的第一管(12)之间逐渐增加。隔膜被用于补偿由第一管与收集器(14)的距离诱发的压力损失。类似地，例如，根据一个实施方式，在一个或两个导管和收集器(14)之间的接合处，第二导管(一个或多个)每个在内部包括垂直于第二管(13)放置并且穿有孔的板片或隔膜，例如，圆形孔。孔的面积在一方面其与歧管(14)的接合最接近第三管(16)的第二管(13)和另一方面其与歧管(14)的接合最远离第三管(16)的第二管(13)之间逐渐增加。隔膜被用于补偿由臂与第三排出管(16)的距离诱发的压力下降。
例如，并且非限制地，虹吸结构如下。虹吸管包括以T面与从第三U形导管(16)下降的第一支柱(15)连接的两个水平收集器(14)。第一支柱(15)的自由端具有通过阀控制的开口。从第三U形管(16)上升的第二支柱(17)包括第四排出导管(18)。U的第二支柱(17)的自由端包括与环境空气连通的开口。每个歧管(14)被连接至多个或另外被称为臂的第二水平管。臂两两一组以面对关系被连接至水平歧管(14)。每个臂被连接至多个或另外被称为喷嘴的垂直的第一管(12)。虹吸管包括2个歧管(14)，每个歧管(14)有6个臂并且每个臂有4个喷嘴。喷嘴以0.8m被分开。第三管(16)的内径是250mm。收集器(14)的内径是200mm。臂的内径是100mm。对于每个喷嘴1L/s的流率，面对面的两个臂的隔膜的圆孔直径，从上游至下游分别是91mm、72mm、61mm。每个喷嘴的隔膜的圆孔直径从上游至下游分别是88mm、64mm、55mm、48mm。
此虹吸系统允许通过倾析而不干扰泥床层(25)而从液体流出物(0)的表面上漂浮的成分(element)和在第一池的底部(1a)处沉积的污泥的床层(25)之间的液体流出物(0)的澄清层排出大体积的水。此外，没有需要介入的移动部件(一个或多个)被浸入液体流出物(0)。它是需要低维护的可靠的自动系统。
虹吸系统被设定尺寸以当运行时阻止污泥床层(25)的提升，其中污泥床层(25)位于距离喷嘴200mm处。因而，虹吸系统以非限制性方式被设定尺寸，其具有1.5m/s至2m/s范围的提取速度和不限于5m3/h/m至15m3/h/m的这些喷嘴处的液压载荷。
根据待倾析的污泥(25)的容量，第一水池(1a)中液体流出物的潮汐高度将非限制地适于0.5m至1m。
控制第一支柱(15)的开口的阀可以通过控制装置控制。
控制装置包括处理器和存储器。控制装置由测量液体流出物(0)的水平的装置(23)发送的表示液体流出物(0)的水平的信号，使至少监测水池或槽中包含的液体流出物(0)的水平成为可能。水平测量装置是，例如，水平传感器。
此控制装置可以被连接至包含在第一槽(1a)中的至少一个液体流出物水平传感器(0)。因而，控制装置从一个或多个水平传感器(23)接收信号。取决于通过一个或多个传感器(23)检测的水平，控制装置可以发送控制阀开启或闭合的信号。阀(26)是例如螺线管阀或电动阀。
SBR进一步包括用于在倾析前通过需氧反应使液体流出物(0)曝气的装置(20)。曝气装置(20)可以使氧在液体流出物(0)中冒泡。曝气装置(20)使将液体流出物(0)置于需氧条件下成为可能。
例如，曝气装置(20)是液压喷射器(hydro-ejector)、水下涡轮、小气泡(finebubble)曝气系统或用于使液体流出物曝气的任何其它系统。
在一个实施方式中，SBR包括容器，其中形成至少第一水池(1a)、进入装置(2)和捕获装置(4)。此容器使将SBR输送至使用单一运载体而并不必须携带若干物品——其需要使用若干个运载体——难以到达的地方成为可能。
为了排空在第一槽(1a)的底部处倾析的污泥(25)，反应器包括用于将通过沉降在第一池的底部(1a)处沉积的污泥(25)排出的装置(21)。
在一个实施方式中，至少一个SBR通过至少一个与第一池(1a)流体连通的第二池(1b)来完成以形成反应器系统。第二水池(1b)是半连续曝气水池。此第二水池(1b)以液体流出物(0)的流通方向设置在第一水池(1a)的上游。
流体连通可通过管(29)实现。此管例如被设定尺寸，使得进入第二水池(1b)的流动可以被转移至第一水池(1a)而流出物在管的任意点处的流率不大于1m/s。
以如此方式安置流体连通，使得第一池(1a)中的液体水平与第二池(1b)中的液体水平相同。此外，在第二池(1b)中处理的液体流出物经由虹吸管状壁(7)进入第一水池(1a)。第二水池(1b)的优势是增加液体流出物(O)和氧之间的接触时间的可能性，其将加强有机物质的氧化以及硝化作用。它还使如下成为可能：保持生物质免于变动(jolt)或载荷变化，避免开发难以管理且昂贵的过大尺寸的场站，允许氮的大量处理，提供氧需求，以及避免液压短路的风险。
第二水池(1b)可以基于，例如，活动床生物反应器(MBBR)的过程。此方法使用归类为在可移动支持体——例如，球形支持体，其密度等于或小于水的密度——上生长的生物膜的细菌。
第二水池(1b)包括用于使氧在液体流出物(0)中冒泡而将液体流出物(0)带至需氧条件下的液体流出物(0)曝气装置(20)。曝气装置(20)还允许生物膜在其上生长的支持体悬浮在液体流出物(0)中。
在具有两个水池的实施方式中，反应器可以包括污泥(25)再流通装置(30)，例如再流通泵，其允许在第一水池的底部(1a)处沉降的一部分污泥(25)在第二水池(1b)中通过。
根据一个实施方式，第一水池(1a)和/或第二水池(1b)进一步包括至少一个测量池的氧合作用的装置(22)，其测量水池中氧的浓度。测量装置(22)可以被连接至控制装置，该控制装置被连接至曝气装置(20)。因而，控制装置从用于测量曝气的装置(22)接收信号。根据通过用于测量曝气的装置(22)检测的一个池或水池(1a、1b)的氧浓度的测量，控制装置可以发送控制曝气装置(20)开始或停止的信号。例如，低氧浓度设定值决定通过曝气装置(20)的曝气开始以及氧浓度中的高设定点决定通过曝气装置(20)的氧曝气的中止。
根据另一个实施方式，第一水池(1a)和/或第二水池(1b)进一步包括至少一个装置(31)以测量氧化还原电势。测量装置(31)可以被连接至控制装置，该控制装置被连接至曝气装置(20)。因而，控制装置从用于测量氧化还原电势的装置接收信号。根据通过用于测量氧化还原电势的装置(31)检测的水池或池中氧化还原电势的测量，控制装置可以发送控制曝气装置(20)启动或闭合的信号。例如，氧化还原电势的低参考值决定通过曝气装置(20)的曝气的开始以及氧化还原电势的高设定点值决定通过装置(20)的曝气的停止。
用于测量氧曝气的装置(22)和用于测量氧化还原电势的装置(31)可以一起工作。通过用于测量氧曝气的装置(22)和用于测量氧化还原电势的装置(31)进行的调节可以通过设定计时器来补充。
根据一个实施方式，氧曝气可以根据氧浓度或氧化还原指示器的目标值进行调节。在这种情况下，曝气装置(20)调节一个或多个槽中氧的供给，以便使其更接近目标值。
根据一个实施方式，氧曝气的调节可以通过控制曝气装置(20)仅通过曝气装置(20)的停止延迟和曝气装置(20)的操作延迟来进行。
第一槽(1a)和/或第二水池(1b)包括用于测量第一水池(1a)和/或第二水池中液体流出物(0)的水平的至少一个装置(23)，其将表示一个或多个水池中流出物液体(0)水平的信号发送至控制装置。
控制装置可以根据通过水平测量装置(23)测量的水平发送至少一个阀(26)的开启或闭合信号，以根据控制的水平开启或闭合一个阀或多个阀(26)。
在一个实施方式中，SBR进一步包括以液体流出物(0)的流动方向设置在收集装置(4)下游的紫外线处理装置(24)。处理装置(24)使处理通过收集装置(4)提取的液体流出物(0)成为可能。处理装置(24)使符合在自然环境中废弃的物理化学规范成为可能。然而，由于将已处理的水排至海洋并潜在地进入沐浴水，因此有必要减小微生物浓度。
例如，紫外线处理装置(24)使用具有高强度和低压力发射的汞合金灯，例如，在253.7nm的最佳波长处具有良好的能量效率。
SBR的致密结构最小化体积下降和压力下降同时确保维护操作比如灯的替换可以快速且安全地进行。
SBR进一步包括使通过排空装置(21)排出的污泥(25)脱水的装置。脱水装置以污泥(25)的流通方向设置在排出装置(21)的下游。
脱水装置可以例如是干化床。通常，在液体污泥(25)上露天实施干化床技术。它通过沙和碎石的过滤层将敞水(open water)的自然蒸发和排水结合。
干化床可以包括放置在碎石的支持层上的沙层。排水可被安置在砂石支持层中。排水可以收集滴落的水。可以使用全水(all-water)场站将排水带回至SBR的头部以进行再处理。
以非限制的方式，在床层上延伸的泥层是30cm。
在一种配置中，脱水装置包括总面积为36m2的4个床，其中床宽2m且长度4.5m，以生成5.25t/年的干物质。
SBR的实施包括至少下列步骤：
-通过进入装置靠近第一池的底部(1a)引入含污泥(25)的液体流出物(0)，
-通过曝气装置(20)使流出物(0)液体曝气，
-倾析水池中包含的污泥(25)，
-接近液体流出物的表面在通过污泥倾析澄清的层中通过收集装置提取澄清的液体流出物的至少一部分，
-通过污泥去除装置(25)从第一池(1a)排空污泥(25)。
在曝气、沉降和排空步骤的实施期间连续进行引入步骤。曝气、沉降和排空步骤被循环地重复。
连续地操作过程。过程被设定尺寸以维持有关曝气容量的显著的机动余量以应对可能的污染峰。这通过提供内源呼吸时间(endogenous breathing time)使避免嗅觉上的不愉悦和极大地减少污泥(25)的产生成为可能。
每个操作循环包括若干个阶段。使用的多种装置的管理通过控制装置完成。
申请人首先以第一顺序曝气水池(1a)来描述实施方式。
在循环结束时(图1)，第一池(1a)处于低阈值水平(N0)。
靠近第一池的底部(1a)通过包括至少一个泵(28)电源的引入装置(2)引入新的液体流出物(0)。收集装置(4)和用于排出污泥(25)的装置(21)静止。
然后启动曝气装置(20)使液体流出物(0)曝气。在此曝气步骤期间，若干个反应发生。合成代谢发生，其中在存在菌群的微生物的情况下，有机污染物被转化为生物质。内源呼吸反应发生，其中生物质被矿化为二氧化碳、氨和水。还存在硝化反应以从液体流出物中包含的氮化合物生成NH4 +，然后NO2 -，再然后NO3 -。
以非限制的方式，曝气可以贯穿此曝气步骤被连续地或顺序地进行。
由于待处理的液体流出物进入，低阈值水平(N0)和高阈值水平(N1)之间的水平上升，由此引发沉降阶段。在倾析阶段期间，这可以持续例如1h。
引入装置(2)继续引入新的液体流出物(0)。
捕获装置(4)停止。
直到达到引发沉降阶段的高阈值水平(N1)(图2)，然后将已运行的曝气装置(20)停止。
用于排出污泥(25)的装置(21)处于静止。
曝气停止，第一池(1a)中包含的液体流出物(0)和菌群处于无氧条件，并且液体流出物(0)的去硝化反应发生以产生NO3 -，并且然后是气态的N2。
倾析使污泥(25)在重力的影响下下落至第一池(1a)的底部成为可能。
在从控制装置的某个可编程的延迟时间后，倾析步骤过去并且排空步骤可以开始。
进入装置(2)继续引入新的液体流出物(0)。然后将捕获装置(4)启动。例如，传感装置(4)的启动通过开启控制第三U形导管(16)的第一支柱(15)的自由端的阀的开口来实现。这具有液体流出物(0)的水平开始下降的结果(图3、4、5、6)。曝气装置(20)总是处于静止。将用于排出污泥(25)的装置(21)开启持续控制装置中被编程的延迟时间以启动通过污泥排出装置(25)的第一槽(1a)的污泥(25)排空步骤。取决于传感装置(4)的尺寸，延迟时间可以在4min和10min之间。
根据一个实施方式，控制装置包括安全模块，当液体流出物(0)的水平达到安全阈值(N2)时、当液体流出物(0)的水平下降时，即使时间延迟的持续时间不完全(图4)，其允许自动闭合阀(26)。这使得甚至对于低流率也不拆除捕获装置(4)成为可能。此水平通过装置的水平传感器检测。安全阈值低于高阈值水平(N1)。
一旦液体流出物(0)达到低阈值水平(N0)，循环从开始处重新开始(图1)。
申请人首先以第一顺序曝气槽(1a)和第二半连续曝气槽(1b)来描述实施方式。
在循环开始前，将处理的污泥(25)废弃，并且流体连通的第一水池(1a)和第二水池(1b)中液体流出物(0)的水平下降，直到它们达到低阈值水平(N0)的水平。
将通过进入装置(2)——包括例如至少一个泵(28)电源——的新流出物(0)液体引入第二水池(1b)，并且同时通过流体连通，靠近第一水池的底部(1a)通过包括虹吸管状壁的进入装置(2)在重力的帮助下引入相同体积的第二水池(1b)。收集装置(4)和用于排出污泥(25)的装置(21)处于静止。再流通装置(30)启动。第二槽(1b)的曝气装置(20)根据调节模式的进展处于静止或运行，其取决于待处理的液体流出物(0)的数量和质量。
然后将第一槽(1a)的曝气装置(20)启动以使第一槽(1a)的液体流出物(0)曝气。在此曝气步骤期间，若干个反应发生。合成代谢发生，其中在存在细菌生物质的微生物的情况下，有机污染被转化为生物质。内源呼吸反应发生，其中生物质被矿化为二氧化碳、氨和水。还存在硝化反应以从液体流出物中包含的氮化合物生成NO2 -和NO3 -。当第二水池(1b)的曝气装置(20)运行时，在第二水池(1b)中发生相同的反应。
以非限制性方式，曝气可以贯穿此曝气时间被连续地或顺序地进行。
由于待处理的液体流出物进入，水池中的水平在低阈值水平(N0)和高阈值水平(N1)之间上升，由此倾析阶段被发动。
在倾析阶段期间，其可以持续，例如，1h：
进入装置(2)继续引入新的液体流出物(0)。
捕获装置(4)停止。
然后停止第一槽(1a)的曝气装置(20)，其已经运行直到达到引发沉降阶段的高阈值水平(N1)(图2)。
用于排出污泥(25)的装置(21)处于静止。再流通装置(30)继续运行。
第二槽(1b)的曝气装置(20)根据调节模式的进展处于静止或运行。
曝气停止，第一水池(1a)中包含的液体流出物(0)和菌群处于无氧条件下并且存在液体流出物(0)的去硝化反应(去除含氮化合物)以产生NO3 -和处于气态的N2。
倾析允许污泥(25)在重力的影响下下落至第一池(1a)的底部。
在来自控制装置的某个可编程的延迟时间结束时，倾析步骤过去并且排空步骤可以开始：
引入装置(2)继续将新的液体流出物(0)引入第一水池(1a)。然后启动捕获装置(4)。例如，传感装置(4)的启动通过开启控制第三U形导管(16)的第一支柱(15)的自由端的阀来实现。这具有液体(0)流出物的水平开始下降的结果。曝气装置(20)总是处于静止。开启用于排出污泥(25)的装置(21)持续控制装置中被编程的延迟以启动通过污泥排出装置(25)控制的第一槽(1a)的污泥(25)排空步骤。取决于捕获装置(4)的尺寸，延迟时间可以在4min和10min之间。
再流通装置(30)总是处于静止。第二水池(1b)的曝气装置(20)根据调节模式的进展处于静止或运行。
一旦液体流出物(0)达到低阈值水平(N0)，循环从开始处重新开始。
污泥再流通(25)使维持第二水池(1b)和第一水池(1a)中等同的生物质浓度成为可能。在峰值流率的情况下，曝气时间有时可以仅是总循环时间的1/3。然而，污泥(25)的再流通仅仅发生在曝气阶段期间。因此，流出物再流通泵的最大容量等同于，例如，最大进入流率的3倍：Qrec＝3×Qalim，其中Qrec是第二水池(1b)和第一水池(1a)之间的再流通流率，并且Qalim是进入反应器的最大流率。
根据一个实施方式，平均控制可以包括安全模块，当液体流出物(0)的水平达到安全阈值(N2)的水平时、当液体流出物(0)的水平下降时，即使计时器的持续时间不完全，其允许自动闭合阀。这使使甚至对于低流率不拆除捕获装置(4)成为可能。此水平通过装置的水平传感器检测。安全阈值低于高阈值水平(N1)。
关于虹吸系统，虹吸管的大小与每个循环待处理的液体流出物(0)的体积直接相关。
潮汐(沉降)高度h通过下式与待处理的流出物的体积相关：V＝S×h，其中V是待处理的液体流出物(0)的体积，S是一个或多个水池的表面，并且h是高阈值(N1)和低阈值(N0)之间的潮汐高度。
在包括第一槽(1a)的反应器中，仅考虑第一槽(1a)的表面。
在包括第一水池和第二水池(1b)的反应器中，考虑两个水池的表面。在运行中，当水池中液体流出物(0)的水平在循环的曝气阶段期间从低阈值水平(N0)增加至高阈值水平(N1)时，空气陷入(trapped)水平臂(13)中，提取喷嘴(12)被压缩并且垂直喷嘴(12)中水的水平上升。当液体流出物(0)的水平增加时，压力传感器显示的相对压力大于0兆巴。
与此同时，陷入的气体推动液体流出物(0)的水平在从虹吸管下降的第一支柱(15)中向下。陷入的气体通过U管(16)的两个支柱(15、17)中的水柱的高度差被加压。此压力增加可以增加水的水平恰好(well)在提取管的歧管(14)之上，而提取喷嘴中水的水平仅增加一点。
只要陷入池流出物和处理的水的塞子之间的气体不通过短时间开启阀(26)而释放入大气，那么水不能从水池逸出。
在时间延迟T1结束时控制的阀(26)的开启负责沉降时期结束时的排出时期。
在此时，通过压力发送器显示的相对压力下降至0兆巴。此排斥时期(rejectionperiod)被分成2部分：
-排斥，当第一水池(1a)中液体流出物(0)的水平高于水平臂的水平时，其
通过在液体上施加的重力的力量完成。
-虹吸排出，当液体流出物(0)的水平低于水平提取臂(13)的水平并且高于
第一水池(1a)中的低阈值(N0)时。
重力排出阶段至虹吸排出的转变通过闭合阀(26)生效。阀的闭合在T2计时器结束时或通过达到阈值水平(N2)来完成。
在排斥时期结束时，阀(26)开启某段时间以允许气体吸入直到其占据虹吸管中的整个空间，除U导管(16)中处理的水盖(water cap)以及距提取喷嘴(12)的下部部分的某个高度——例如，70mm——以外。压力传感器显示的相对压力是0兆巴。
本发明允许以许多其它特定形式的实施方式而不偏离本发明的范围对于本领域技术人员应当是明显的。因此，本实施方式应当被认为是示例，但是可以在由所附权利要求的范围限定的范围内被修改，并且本发明不应当限于上面给出的细节。

Claims (22)

1.顺序生物反应器，其用于通过倾析处理含污泥(25)的液体流出物，其特征在于所述顺序生物反应器包括至少：
-第一水池(1a)，其能够接收待通过倾析处理的液体流出物(0)，
-用于使所述液体流出物(0)进入所述第一池(1a)的装置(2)，其能够在靠近所述第一池(1a)的底部定位的一个或多个点(3)处引入所述液体流出物(0)，
-捕获装置(4)，其能够靠近所述液体流出物(0)的表面(5)提取通过将所述污泥(25)沉降而澄清的层(6)中的澄清的液体流出物的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于所述进入装置(2)包括至少一个虹吸管状壁(7)，其适于迫使通过的所述液体流出物(0)在所述第一水池(1a)的底部和所述虹吸管状壁(7)的下部部分(9)之间进入所述第一水池(1a)。
3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于所述第一水池(1a)的底部(8)和所述虹吸管状壁(7)的下部部分(9)之间的距离，并且其在0.1m和1m之间，优选地0.5m。
4.根据权利要求1至3中至少一项所述的反应器，其特征在于所述进入装置(2)适合将所述液体流出物(0)引入至所述第一池(1a)，使得所述第一池(1a)中液体流出物(0)的水平的上升速度低于所述液体流出物(0)中包含的污泥(25)的沉降速率。
5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于所述收集装置(4)能够在接近所述液体流出物(0)的表面(5)的相同平面(11)的若干个点(10)处同时提取澄清的液体流出物(6)，所述平面(11)基本上平行于所述液体流出物(0)的表面(5)。
6.根据权利要求1至5中至少一项所述的反应器，其特征在于所述引入装置(2)和所述传感装置(4)被安置在所述第一槽(1a)中相互的相对位置。
7.根据权利要求1至6中至少一项所述的反应器，其特征在于所述捕获装置(4)包括虹吸系统，其能够当所述虹吸系统中的气体压力大于大气压力时阻止提取澄清的液体流出物(0)，当所述虹吸系统中的气体压力小于或等于所述大气压力时，所述虹吸系统能够引发提取澄清的液体流出物(0)。
8.根据权利要求1至7中至少一项所述的反应器，其特征在于所述虹吸系统包括至少一个基本上垂直的第一管(12)，所述第一管(12)的一个下自由端能够提取所述液体流出物(0)，另一端(上端)被连接至基本上水平的第二导管(13)，所述第二导管(13)的一端被连接至歧管(14)，所述歧管(14)被连接至第三U形导管(16)的第一下支柱(15)，所述第一支柱(15)的自由端具有通过阀(26)控制的开口，第二支柱(17)从包括第四排放管(18)的所述第三U形导管(16)上升，所述U的第二支柱(17)的自由端包括与环境空气连通的开口。
9.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于所述第一管(12)(一个或多个)每个在内部包括垂直于所述第一管(12)放置并且穿有孔的板片，所述孔的面积在一方面其与所述第二管(13)的接合最接近所述歧管(14)的所述第一管(12)和另一方面其与所述第二导管(13)的接合最远离所述歧管(14)的所述第一管(12)之间逐渐增加。
10.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，在一个或两个管和所述收集器(14)之间的接合处，所述第二管(一个或多个)每个在内部包括垂直于所述第二管(13)放置并且穿有孔的板片，所述孔的面积在一方面其与所述收集器(14)的接合最接近所述第三管(16)的所述第二管(13)和另一方面其与所述歧管(14)的结合最远离所述第三导管(16)的所述第二导管(13)之间逐渐增加。
11.根据权利要求1至10中至少一项所述的反应器，其特征在于所述反应器包括用于在倾析前通过需氧反应使所述液体流出物(0)曝气的装置(20)，所述曝气装置(20)能够使氧在液体流出物(0)中冒泡。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的反应器，其特征在于所述反应器适于被整合在容器中，在所述容器中形成至少所述第一水池(1a)、所述引入装置(2)和所述捕获装置(4)。
13.根据权利要求1至12中至少一项所述的反应器，其特征在于所述反应器进一步包括用于排出通过沉降在所述第一池(1a)的底部沉积的污泥(25)的装置(21)。
14.根据权利要求1至13中至少一项所述的反应器，其特征在于所述反应器包括与所述第一池(1a)流体连通的第二池(1b)，以便所述第一池(1a)中液体流出物的水平与所述第二水池(1b)中液体流出物的水平相同，所述第二水池(1b)以流出物(0)液体的流通方向位于所述第一水池(1a)的上游，所述第二水池(1b)包括用于使流出物(0)液体曝气的装置(20)，其能够使氧在所述液体流出物(0)中冒泡。
15.根据权利要求1至14中至少一项所述的反应器，其特征在于所述第一水池(1a)和/或所述第二水池(1b)进一步包括至少一个氧浓度测量装置和/或测量氧化还原电势的装置。
16.根据权利要求1至14中至少一项所述的反应器，其特征在于所述第一池(1a)和/或所述第二池(1b)包括至少一个用于测量所述第一池(1a)和/或所述第二池中液体流出物(0)的水平的装置。
17.根据权利要求1至15中至少一项所述的反应器，其特征在于所述反应器包括控制装置，所述控制装置包括处理器和存储器，所述控制装置能够通过由液体水平(0)测量装置发送的表示液体流出物(0)的水平的信号来监测所述槽或水池中包含的液体流出物(0)的水平，所述控制装置能够根据通过所述水平测量装置测量的水平发送开启或闭合至少一个阀的信号，以根据控制的水平开启或闭合一个或多个阀。
18.根据权利要求1至16中至少一项所述的反应器，其特征在于所述控制装置能够根据通过用于测量氧曝气的装置测量的氧曝气来发送用于使所述液体流出物(0)曝气的装置(20)的开始或停止信号。
19.根据权利要求1至17中至少一项所述的反应器，其特征在于所述反应器进一步包括以所述液体流出物(0)的流动方向设置在所述收集装置(4)下游的紫外线处理装置，所述处理装置能够处理通过所述捕获装置(4)提取的液体流出物(0)。
20.根据权利要求1至18中至少一项所述的反应器，其特征在于所述反应器进一步包括用于脱水通过所述排空装置(21)排出的所述污泥(25)的装置，所述脱水装置以所述污泥(25)的流动方向设置在所述排出装置(21)的下游。
21.用于实施根据权利要求1所述的顺序生物反应器的方法，其特征在于所述方法包括至少下列阶段：
-通过进入装置(25)，靠近所述第一池(1a)的底部引入含污泥的液体流出物(0)，
-通过曝气装置(20)使液体流出物(0)曝气，
-倾析所述水池中包含的污泥(25)，
-通过污泥排出装置(25)排空所述第一水池(1a)中的污泥(25)，所述引入步骤在所述曝气、沉降和排空步骤实施期间被连续进行，循环地再次发生所述曝气、倾析和排出步骤。
22.根据权利要求23所述的方法，其特征在于所述步骤在所述倾析步骤期间在不中断的情况下重复。
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