CN1103747C - 净化废水的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在多个依次排列的阶段中净化废水的方法及设备，其中，在第一阶段A中，该废水被通气，然后在第二阶段B中作中间滤清，接着，在第三阶段C中，进行再通气，和在第四阶段D中，进行一个再沉淀。对于这些阶段，只能将循环的阶段直接置于前边，而将过滤和贮存的阶段直接连在后边。为了实现简单和省位置、成本便宜和又可靠的设备，本发明规定，所有4个净化阶段在一个池中实现。为了能适应提高的载荷和有一个可相对液力和生物化学的载荷而变化的条件，在阶段之间安置有可移动的分隔墙以改变其容量。

Description

净化废水的方法和设备
本发明涉及一个在多个依次排列的阶段中净化废水的方法和装置，其中，在第一阶段(A)中给废水曝气，然后在第二阶段(B)中作中间澄清，在此阶段还置有一个污泥回(转)送工序，接着，在第三阶段(C)中进行一个再曝气和在第四阶段(D)中实行一个再沉淀。
这种类型的方法和设备，在德国公开公报28 57 345中已公开。这个设备包括彼此分开的一个带污泥沉淀区的活性污泥池，一个再曝气池以及一个沉淀池和一个堆放池。这些相应的池基本是矩形的并通过相应的管道而彼此连接。这种设备的缺点是，它要求相当多(大)的位置且建造费用昂贵。为了将废水从一个池导入下一个池而必须有昂贵的管道系统、配件和坝堤。此外，对于单个的阶段都通过结构设置确定了相应的池尺寸，不可能适应附加变化的澄清过程。还有必需建造许多不利的高度差，因为从池到池流动必然有损失。
基于上述的现有技术，本发明任务在于提供一种方法和设备，它提供一个较简单的和节省位置的以及成本低廉的结构方案，并首先建立这种可能性，即，通过改变阶段容量或阶段表面就基本上使设备的容量适应于各相应阶段的载荷和澄清过程。
为实现上述目的，根据本发明提供在多个依次排列的阶段中净化废水的方法，其中，在第一阶段(A)中，给废水曝气，然后在第二阶段(B)中，进行中间澄清并还具有一个淤泥回送工序，然后在第三阶段(C)中，进行一个再曝气和在第四阶段(D)中，进行一个再沉淀作用，其特征在于：所有4个阶段(A-D)是在一个处理池中实行的。
为实现上述目的，根据本发明还提供一种设备，用于净化废水并具有多个区域：活性污染区，中间澄清区，再曝气区和再沉淀区，其特征在于：所有用于净化废水必需的区域(A-D)安置在一个处理池中，其中，该滤池通过带有适当结构设置有局部水通过位置的分隔板被分割成相应的区域。
本发明如此解决这个任务，即，所有净化阶段设置在一个处理池中。
其中，所有阶段是连续地，也就是说同时在一个处理池中进行的。这个方法带来的优点是，不需要昂贵的管道系统、附件和堤坝，可将不同的阶段相互连接。只需要建造一个简单的空间处理池，所以位置、结构和运行费用都可以节省。还有，这种结构方式使得在处理池的运行中具有最小的高度损失(能量损失)。
该处理池可以用土方工程形式通过挖出一个相应的贮水池结构而建成，该池底是用密封幅料例如薄膜覆盖起来的。
在曝气阶段中，废水被放入贮水池的一个活性污泥区中，通入空气或氧气并被翻动，这样，就可以进行一个好氧的分解过程。
该废水通过至少一个排出口从活性污泥区流出，该排出口置于第一分隔板靠近池底的下边范围内，废水在此是非常缓慢的，也就是说，已经近似静止。依此，污泥就可以沉积在后边区域亦即中间澄清区的底部并借助一个污泥抽出装置抽走。
在“中间澄清区”的废水，则可以沿主流动方向，从该中间澄清区通过在第二隔板上相对池底而言位于上边区域的排出口流入再曝气区域。该排出口位于水平(表)面下方的清水区，因此可确保只有很少的漂游颗粒流入下一个区域，而且还可在必要的情况下，抑制出现的漂浮成分以便有目的地将其消除。
然后，废水在另一个再曝气阶段中被翻动和曝气，接着，通过另一个分隔板的下边区域流入第二个再沉淀区。在此区，可以使剩余的颗粒物沉淀，且又可以借助一个污泥抽出装置将其抽走。
在此澄清过程以后，该净化的水可以通过另外的植物和精细过滤器流动，以使水质再进一步改善。这些区域(植物和精细过滤器)也可以列入主工作区。还有特别的预处理区例如一个生物脱磷区(Bio-P-池)，可以直接设置在主区(A-D)的前面。然而，所有区域恰恰不是通过堤坝，或者也不是通过如在混凝土设备中一般坚固的水泥墙彼此分开的，而是通过一般在纵向还可以附加移动的隔板分开的，该隔板是在原有的整体处理池建造以后安装的。
因为水是在处理池的相反两侧端流入和排出的，所以在该处理池中就存在一个从流入侧到排出侧的强迫流动。由此产生的优点是，没必要将单个的净阶段分隔在多个空间地槽中，因为，它不会导致不同阶段区域的废水混合或倒流。
单个阶段区域中的容量是可以改变的，并可以通过适当地改变隔板的定位以满足净化过程。
这个解决方案的优点是，特定的澄清区的规格尺寸、首先是容量不是在建造时就预先确定的，而是在澄清设备投入运行以后还可进行调整，以便建立理想的澄清工作条件并能够适应载荷的提高或变化。例如，在其中进行曝气阶段的活性污泥区处于低载荷时，就可以通过适当定位使分隔板相对中间澄清区缩小，从而避免由于低载荷而造成细菌死亡。在过载时，可以扩大该活性污泥区，以便提高设备的容量及满足需要。
一个实施本方法的设备具有一个处理池，其中，安置了所有净化废水必需的区域，同时，该处理池通过分隔板被分割成相应的区域，分隔板上具有适当布置的、局部的过水通道。
在本发明的优选方案中规定，沿主流动方向置有下列区域：
活性污泥区，中间澄清区，再曝气区和再沉淀区。
此外，还可以将通过一个分隔板设置的生物脱磷区，再通过一个分隔板单独在串连；或者将过滤器例如植物和精细过滤器集中在池端部，它们最好置于再沉淀区以后并位于清水区域的较高水平上。如果应用两个过滤器，例如植物和精细过滤器，那么它们通过另外的分隔板分开。这些分隔板在其从E到F的全长上调整水流。区域CD和过滤区域EF还可以安置在一个处理池中，而且多个平行分开的阶段AB在必要情况下分别在其前连接有生物脱磷区。
在本优选的结构方案中，该中间澄清区通过一个按一定角度向上倾斜升高的分隔板截止，该隔板在其相对池底位于上边的区域内设有至少一个排出口，以便能从中间澄清区到再曝气区形成一个流动，该活性污泥区AS终止在一个按一个定角度向上倾斜升高的分隔板处，该板在其相对池底而言位于下边的区域内具有至少一个排出口，以便能从活性污泥区到中间澄清区形成一个流动，同时，该排出口安置在从池底到最多为隔板高30％的一个范围内。依此，该中间澄清区通过两个隔板可以说限定成喇叭结构。
该隔板的倾斜度可以通过铰链连接进行调节，从而适应不同的澄清条件。
另一个分隔板还将再曝气区与沉淀区分隔开，该隔板在其相对池底位于下边的区域，置有至少一个通口。
这些通口安置在从池底至最多为浸入墙高30％的范围内。
在另一个有利的结构方案中，至少一个分隔板是浸入板。
该分隔板可以位置固定地设置在处理池中，或者也可以是能沿池纵向移动调节的，以便能够改变单个区域的容量。通过分隔板的定位，就可以将澄清也分割成与相应的澄清过程和载荷适应的任意不同的分区。此处对于系统来说，人们还可以将类似积木箱的曝气链去掉或者可以安装及补充或者扩展它。还有，原则上可应用悬浮的抽出装置并可与相应的沉淀区相协调配合。
该中间澄清区和再沉淀区最好具有一个水平的沉淀表面和污泥抽出装置。该水平的沉淀表面带来的优点是，在该沉淀区的池底不必特别的坚固。特别不必用水泥构件或类似物。这样，仅用简单地土方工程就可实现；另外的优点是，单个澄清阶段的区域，可以在整个池表面上自由安排。
然而，也可在中间澄清区设置一个污泥沟槽，它甚至于可以在其他池底下方构成一个浓缩区。
另外，一些位置固定的水平区可以位于比其余池底更深的地方。
该池底可以在隔板的范围内加固。根据本发明，至少将两个处理池相互平行的设置。
为了保证在大载荷时有足够的容量，可以相互平行设置两个或多个水池，它们可以根据需要投入运行。
除了处理池可以附加一个污泥沉淀池，其中，贮存沉淀的污泥，以便将其用于农业，或者送去脱水，或者重新接种到活性污泥区中。
在区D或G的后端可以设置一个悬浮溢流结构，通过它，排出净化水，而且通过它的流通效率是可以调节的，因此，就可以实现一个均匀的可调节的排放，而与流入无关。这样，流入量的波动通过水池表面的缓冲作用就被均匀化了。
下面借助附图中描述的实施例阐述本发明。
图1是本发明生物净化废水装置的俯视简图。
图2是图1中II-II线的截面图。
图1和2，表示本发明生物净化废水装置的一个实施例简图结构，还表示了本方法和装置的基本作用原理。
图1中，有一个用于净化废水的处理池1和一个附加的淤泥沉淀池G。同时，该处理池通过隔板5，6，9，13，13’，14在主流方向上被分割成下列区域：
生物脱磷区BP(Bio-P-Becken)，活性污泥区A，中间澄清区B，后曝气区C，再沉淀区D，植物过滤区E和末端过滤区F。在处理池1的端部，按照其总体结构在D，E或F内安置一个悬浮溢流装置S，其具有固定安装的排放管25和一个悬浮安置的排放管25’，通过它们将净化水排走。在区域A和C中设有曝气装置例如带有图2所示的底部曝气件3’的曝气链。
在本实施例中，该处理池具有一个矩形结构，同时，水池的长度通常为50m至200m，水池的宽度在20m和100m之间。池的深度一般为约3至6m。当然，还可以想到另外的贮水池结构的尺寸，例如可以在C或D安置一个直角的或者一个通过180°折回的贮水池延续。单个区域的宽度可以不同，而且，例如还可在E和F设置一个较高的池底。
该处理池可以用土方工程方式通过挖出相应的水池结构而建成。该水池底部20和倾斜区是如图2所示的用一层或多层的密封幅料2覆盖住。
相对主流方向H而言在前边的端部的水池壁上设置一个进口装置14。在独自占据水池长度最大部分的活性污泥区A中，保持有相对水池成横向的带悬浮物3的柔性链，其上固定有靠近底面的曝气件3’，它们将空气或氧气送入这个水池1的最大部分区域直至分隔板5，从而使废水4和A区中的污泥翻动。
这种形式的曝气，还在本申请人的专利公报DE-PS2857345中作了描述，因此有关于此的内容请参见上述专利公报。在图2中，只简略地表示了两个曝气装置3。然而，就面积而言它们基本上通过其往返的运动覆盖了隔板5前边的全部区域。
该活性污泥区A通过一个以β角向上倾斜升高的分隔板与中间澄清区B分开。可以借助可调支承脚上的铰链连接11调节该板的倾斜度。分隔板5，在其相对池底20的下边区域有一个或数个排出口7，以便形成从该活性污泥区A到中间澄清区的流动。中间澄清区B终止于一个向上倾斜α角而升高的分隔板6。分隔板6的倾斜度同样是可以调节的。该分隔板6在其相对池底为上边的区域至少具有一个排出口8，以便形成从中间澄清区到再澄清区的流动。该溢流装置8安置在清水区KWZ的范围内并原则上位于水平面之下。
由两个分隔板5和6限定的中间澄清区B具有一个水平的沉积面26，污泥可以沉积并浓缩于此，以便被送回或排走。
在这一区域安置一个或多个与水池成横向移动的装置12用于抽出污泥16。当然作为一个优选的解决方案，还可以想到一个带抽吸装置的淤泥槽。还有，区域B和/或D的水平池底可以置于整个池底的下方，也可以是漏斗形的。
在曝气区域C中设有另一个曝气装置3，其中，又在处理中在柔性链上的整个悬浮物上设有往、返运动的曝气体，通过它送入空气或氧气并形成运动。该再曝气区域C是通过一个分隔板9与再沉淀区D分开的，它在相对池底20的下边区域保留一个或多个通口21，通过其使废水可以从再曝气区C流到再沉淀区D中。而且这个隔板可以如同隔板5和6一样是倾斜设置的。在再沉淀区域，(它同样具有一个水平布置的污泥沉淀面)，安置一个第二污泥抽取装置12’。在一个较高的水平上并在再沉淀区之后安置一个植物过滤器(Pflanzenfilter)E，它用一个分隔板13’与区域D分开，用分隔板13与一个精细过滤器F分开。
在区域A的前面，还可以同样通过一个和5或9对应的隔板安置一机械循环的BP区域。
通过对隔板5，6，9作适当的定位，就可以改变单个区域的容量。
在分隔板5和6下方的底部区域，本实施例设有加强件28用于隔板5和6的纵向移动和定位。
本发明装置以下面给定的方式工作。
要澄清的水4通过进口14被导入处理池1的活性污泥区A中或从区域BP导入。在该活性污泥区A中，进行活性污泥程序。在生物脱磷区域(Bio-P-区)BP中进行促使生物-磷-减少的效应。作往和返运动的曝气链3，通过相应分布的装置，使得全部的活性污泥区域容积A与所有的悬浮物进行混合和翻滚循环，同时，整个的活性污泥区容积内以精细气泡形式曝气。输入的曝气量则按照一个基本载荷校准的氧需求量自动地确定或半自动地通过调定时间开关调节，同时，不会低于为了混合活性污泥的最少注入量。在这一区域中置有需氧的污染组分分解程序。
当废水是在处理池的相反两端则导入和提取时，那么就在该水池中存在一个从进口14到出口15的流动。依此，该废水就与其中漂游的并通过导入空气而不断翻动的活性污泥一起缓慢地朝分隔板5的方向运动，同时，由于巨大的流通面积而逐渐静止下来，并且通过一个巨大的进入隙缝，或者巨大的进入孔7而静静地和缓慢地流入中间澄清区B中。通过分隔板5、6的作用，该污泥在区域B中就于要求的范围内沉积并在水平的沉积表面26上浓缩。而废水则流过标着TZ的分离区域并基本在沉积表面的上方倾斜向上且近似垂直地流动。在这个分离区的上方置有一个过滤器辅助层结构RS，它由微细的漂游颗粒物构成，这个辅助层(或颗粒物)的下沉速度大致与流体的上升速度相同，这样，要沉积的颗粒就不会或者只是很慢地被捕获，并且与下沉的团块彻底分离。该排出口8位于这个过滤器辅助层的上方并处在清水区中且大部分位于水平面以下。在长为4米和更长的并一般在整个水池宽度上延伸的巨大水平沉积表面26上存在一个“薄层”的表面浓缩结构，也就是说，要沉积的活性颗粒沉积成薄层结构，与此相反在形成一个多少V形的沟槽时，则浓缩作用是与伴随而来的污泥坏死危险和形成水透镜聚焦的危险相关连的。此外，在分离和浓缩时，薄层结构就显示出其作用的优点。在按照流动而言由垂直的和水平的部分组成该沉积区以后，就可以说在这种类型的表面澄清情况下，垂直的澄清和水平的澄清作用会产生一个有利的混合，它综合了水平的和垂直的澄清作用的优点。当一个足够的活性污泥量在沉积表面26上沉积时，这些沉积淤泥就可以通过一个正常方式可相对主流动方向垂直地作往与返运动的抽出装置12抽走。该抽出装置12可以例如从水表面进行驱动并漂浮悬在那里，该装置由一个抽吸泵引动。该装置12将污泥回送或送到污泥沉淀池。
这些相当净化的废水4就通过分隔板6的溢流装置8流到再曝气区C中，在此，又借助曝气装置3使度水循环翻滚并首先提供了氧气，以便例如使其余的悬浮颗粒沉淀，而且使水完全或部分充满氧气。
再曝气区C是通过一个分隔板9与再沉淀区D分开的，废水通过开口21流进再沉淀区D中。在再沉淀区D中，在废水中遗留的或者在A的扰动程序中又通过8溢流过的污泥颗粒在沉积表面27上沉淀，此外还可以再借助一个或多个污泥抽出装置12将沉积污泥抽走。
在连接处，该初净化的废水借助植物根和精细过滤器E、F进行过滤。以这种类型和方式净化的废水则通过与DE-PS3241595中一致的悬浮溢流结构S和通过废水管25排走。这种悬浮溢流结构S可以根据其流通功率进行调节，依此，就可实现一个与流入无关地可调的排出量和一个缓冲作用。
借助用30标注的泵将污泥从区域B和D转送到一个污泥沉淀池中或回送到区域A中。当然，这些泵可以安置在抽出和回(转)送系统和其他位置上。
当然，本发明不局限于上面叙述的实施例上，本发明可以将一个处理池1分割成任意顺序和任意多个的澄清区(A-n)，而设备的容量既可通过扩大活性污泥区A或者各单个区，又可通过多个平行运转布置的贮水池进行扩大。这样，特别的优点是，该实施方案既适应较微小的澄清载荷，又可提供一相对流体和生物化学的载荷可变化的条件。还可以在D，E和F之后直接连接任何大的贮存池用于这种相当清洁的水例如作为进一步应用。

Claims (34)

1.在至少两个连续阶段中净化废水的方法，在第一级活性污泥阶段(A)在废水中进行曝气，进行好氧分解，而后在第二级一体化澄清池的中间澄清阶段(B)，活性污泥及水的混合物在此进行污泥沉淀、浓缩和回流，然后第三阶段是为通过再次曝气提高水中溶解氧浓度的再曝气阶段(C)，第四阶段停留阶段(D)为后沉淀池，用于沉淀水中剩余颗粒，其特征在于，以上所有四个阶段(A-D)在一个处理池(1)中进行，其中在各个阶段区域(A-D)之间分别顺序设有将处理池(1)分隔成具有相应容积的第一、第二和第三隔墙(5，6，9)，隔墙相对于池底具有一定的角度，能够调节隔墙相对于池底的方位从而分别改变各个阶段的容积。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进入中间澄清阶段的废水(4)，沿主流方向从活性污泥池(A)中流出，通过至少一个排出口流入中间澄清阶段(B)，该排出口设置在第一隔墙(5)位于池底(20)下方的区域，活性污泥池在中间澄清区域(B)中沉降，并在浓缩后通过污泥抽吸装置(12)抽出，并泵回到池子的入口及污泥槽。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进入后曝气阶段(C)的废水(4)，由中间澄清阶段(B)通过排出口(8)流出，排出口(8)设置在水面标高以下，相对于池底(20)在第二隔墙(6)的上部，沿主流向流入后曝气池(C)在此进行二次曝气以增加溶解氧。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在沉淀阶段(D)中的废水(4)通过第三隔墙(9)的下部区域从再曝气阶段(C)中流出进入再沉淀区域(D)，污泥残余颗粒在此沉淀并不定时地由一个污泥抽吸装置(12′)抽出直接送到阶段(A)的入口。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在净化阶段(A-D)之后，将废水送入也是处理池的一个整体部分且与上述阶段直接连接的过滤阶段(E，F)中，通过一个植物过滤池(E)和一个终端过滤池(F)，接着成为净化水流出处理池。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一、第二和第三隔墙(5，6，9)相对于池底的角度是确定值。
7.用于实施如权利要求1所述方法的装置，该装置用于利用至少两个阶段-活性污泥区域(A)、中间澄清区域(B)、再曝气区域(C)和再沉淀区域(D)-来净化废水，其特征在于，所有净化废水所需的区域(A-D)顺序设置在一个处理池(1)中，其中在各个阶段区域(A-D)之间分别顺序设有将处理池(1)分隔成具有相应容积的第一、第二和第三隔墙(5，6，9)，隔墙相对于池底具有一定的角度，隔墙相对于池底的方位能够调节，从而分别改变各个阶段的容积。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，处理池(1)是一个完全的土池。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，处理池底和壁由密封幅料(2)覆盖。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，密封幅料(2)是一层或多层薄膜。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，单个区域是以下列顺序沿主流方向设置的：活性污泥区域(A)、中间澄清区域(B)、再曝气区域(C)和再沉淀区域(D)。
12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在处理池(1)的端部附加设置过滤池(E，F)，过滤池(E，F)底部标高高于其他池(A-D)。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，过滤池(E，F)包括一个植物过滤池和一个终端过滤池，这两个过滤池由隔墙(13)彼此分开。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，隔墙在沿着其整个长度，即处理池(1)的宽度，在流向区域(E)至区域(F)方向的出水口。
15.如权利要求7所述的装置，其特征在于，区域(C)和区域(D)以及过滤区域(E)和(F)被包容在一个处理池中，几个、至少是两个这种位于过滤区域之前且相互平行的单个阶段(A-B)与这些过滤区域相连。
16.如权利要求7所述的装置，其特征在于，中间澄清区域(B)终止于以一个α角向上倾斜升高的第二隔墙(6)中。
17.如权利要求6所述的装置，其特征在于，在第二隔墙(6)的相对于池底(20)的端部处、于隔墙位于水平面下面的上端处，在第二隔墙(6)上设有排出孔(8)，该排出孔用于形成一个从中间澄清区域(B)中流出并流入曝气区域(C)的水流。
18.如权利要求7所述的装置，其特征在于，活性污泥区域(B)终止于倾斜向上升高β角的第一隔墙(5)。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，第一隔墙(5)在其相对池底(20)为下边的区域中具有至少一个排出口(7)，以便使水流从活性污泥区域(A)进入中间澄清区域(B)。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，排出口(7)设置在从池底起最高至浸入墙高30％的范围内。
21.如权利要求7所述的装置，其特征在于，将再曝气区域(C)与再沉淀区域(D)分开的第三隔墙(9)是一个浸入墙，该浸入墙在其相对池底(20)为下边的区域内具有至少一个通口(21)。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，通口(21)设置于从池底起最高至浸入墙高30％的范围内。
23.如权利16或18所述的装置，其特征在于，至少一个第一、第二、第三隔墙(5，6，9)是一个浸入墙。
24.如权利要求16或18所述的装置，其特征在于，第一、第二隔墙(5，6)的倾角可以由一个铰链(11)调整。
25.如权利要求7所述的装置，其特征在于，第一、第二、第三隔墙(5，6，9)是固定于处理池中。
26.如权利要求7所述的装置，其特征在于，第一、第二、第三隔墙(5，6，9)是可活动地设置在处理池中，以便改变单个局部区域的容积。
27.如权利要求7所述的装置，其特征在于，中间澄清区域(B)和再沉淀区域(D)肯有水平的沉淀面和一个污泥抽出装置(12)。
28.如权利要求7所述的装置，其特征在于，中间澄清区域(B)和/或再沉淀区域(D)具有位于池底下方的沉淀面。
29.如权利要求7所述的装置，其特征在于，污泥通道(31)高在中间澄清区域(B)中。
30.如权利要求7所述的装置，其特征在于，至少两个处理池(1)相互平等地设置。
31.如权利要求7的所述的装置，其特征在于，在处理池(1)的端部作为处理池的排出口设有一个漂浮溢流口(S)。
32.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还具有一个或多个作为污泥浓缩池的污泥场地。
33.如权利要求7，12或15所述的装置，其特征在于，生物脱磷池连接在区域(A-D)或(A-F)之前。
34.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一、第二、第三隔墙(5，6，9)相对于池底的角度是确定值。
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