CN1105085C - 单槽净化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单槽净化设备，其中该设备使活性淤泥生物学与生物膜生物学的结合成为可能。这里，在生长体上繁殖废水净化所必需的一部分生物体。该生长体(4)的比重是大于1.0克/立方厘米，优选是1.1～1.3克/立方厘米。在加入空气(5)的情况下，使它们湍流。在沉积之后，该生长体形成清楚界定的生物活性固体床。由于其上繁殖生物体的生长体具有高的沉积速度，所以，在通风停止之后，需氧的流化床转变为缺氧的固体床/移动床。同样可以以这样的方式在反应器中通入空气(5)，即形成氧气供给不同的区域。因此，可以进行在空间上并列的需氧步骤(通过硝化进行)和缺氧步骤(通过脱氮进行)。

Description

单槽净化设备
本发明涉及一种借助于活性淤泥和生物膜技术来生物净化含有机物的公共、工业和农业废水的单槽净化设备。
其中包括在一个槽中依次进行如下工艺步骤的单槽净化设备属于废水净化的现有技术：用来自废水贮存库的废水填充反应器，通过活性淤泥进行生物净化，沉积活性淤泥和排放已净化的废水。
该设备的主要缺陷在于，悬浮的生物料(Biomass)(活性淤泥)的沉积是非常费时的，并且该生物料的浓缩是非常不充分的。因此，在净化阶段，活性淤泥浓度是相对低的。这就限制了已知设备的负荷能力。
在该设备中只有通过增加用于废水交换所必需的槽的体积才能得到高的生物料浓度。
其它的缺陷还在于，与反应器中的负荷、水温、氧的供给和湍流有关的淤泥的性能处于波动中，这以不同的方式影响淤泥的浓度和效率以及浓缩性能和沉积速度。
所提及的缺陷将造成，反应器的生物学效率被限制并且不能准确地被估算。被沉积的生物料和槽的有效体积之间的体积比不利于废水交换。
在这种设备中，通过硝化和脱氮进行的氮的生物消除以及通过细胞贮存进行的磷的生物消除在某种程度上是可能的，但是，这伴随着槽体积、控制技术和维修等方面费用的显著提高。
由于相对低的生物料浓度，只有通过无空气加入的、费时的循环才能实现对于进一步的废水净化来说是必需的缺氧和绝氧工艺步骤。
在这种设备中，对于实现缺氧和绝氧工艺步骤以及对于沉积淤泥和排放已净化的废水所必需的时间花费对负荷能力和效率造成不利的影响。
本发明的目的是研制出一种无上述缺陷的单槽净化设备。
根据本发明提供一种单槽净化设备，其中该设备使活性淤泥生物学与生物膜生物学的结合成为可能。
其中在生长体上繁殖废水净化所必需的一部分生物体。该生长体的比重大于1.0克/立方厘米，优选是1.1～1.3克/立方厘米。在加入空气的情况下，使它们湍流起来，并且在停止通风时其沉积速度明显比活性淤泥的快。
在沉积之后，该生长体形成清楚界定的生物活性固定床。
在该生长体的表面上，特殊的微生物繁殖成生物膜，在排放活性淤泥时该微生物仍然保留在设备中。
通过生物膜生物学和活性淤泥生物学的工艺结合明显提高了活性生物料的浓度，并且因此而明显提高设备的生产能力(无需另外提高槽体积)。因此，对沉积空间和用于废水交换的有效体积之间的比例产生有利的影响。
在反应器中体积比和可供使用的生物料是固定的，并且因此在生产工艺上可以估算的。在相同的净化效果下，高的生物料浓度允许高的设备负荷能力。
由于繁殖生物体的生长体具有高的沉积速度，所以，在通风停止之后，在较短的时间内，需氧的流化床转变为缺氧的固定床/移动床(Flieβbett)。
同样可以以这样的方式在反应器中通入空气，即形成氧气供给不同的区域。因此，进行在空间上并列的有氧步骤(借助硝化进行)和缺氧步骤(借助脱氮进行)。
下面借助于体积为100立方米、直径为5米和水深度为5米的单槽净化设备的实例来描述本发明和其实施方案。
在废水产量低的时刻，例如在凌晨4点钟，通过关闭废水进水泵和通风来结束生物净化步骤，并且同时开始沉积步骤。在这之后仍然要流过净化设备的废水暂时保留在泵房1的贮存库中。在该设备中装有20立方米的比重为1.2克/立方厘米的圆筒形生长体4、其中每立方米散堆体积600平方米的可繁殖表面和每立方米散堆体积0.7立方米的自由空间。
在关闭通风5之后，在5分钟之内，在通风步骤期间湍流的生长载体1沉积在该设备的底部，并且在这里形成散装高度是1.0米的在空间上确定的生物活性固定床。
在约0.5小时后，活性淤泥3的沉积结束。该淤泥富集在生长载体4的间隙中，并且在固定床上形成约0.3米厚的沉积层。
在水平面和活性淤泥层之间形成的净化相(Klarphase)的体积为约70立方米。
在沉积步骤之后，开始启动安装在淤泥层附近的泵6。该泵将产生的过剩淤泥输送到淤泥贮存库中。
在预定的时间之后中断排放步骤，或者通过安装在淤泥贮存库的入口处的浊度计探头来决定是否中断排放步骤。
在淤泥贮存库中排除的净化相流回废水泵房的贮存库中。
在淤泥排放之后，在约40分钟的时间内泵送已净化的废水。当关闭淤泥贮存库的入口和打开排放管道时，该步骤可以通过淤泥泵6进行。
净化相2的排放同样可以通过单独的泵或闸门进行。
在净化相排放之后，将可能产生的富集在表面上的漂浮物泵送入淤泥贮存库中。
在持续了约1～2小时的沉积步骤和排放步骤结束之后，在单槽净化设备中加入在泵房中贮存的和暂时流入泵房的未净化的废水。
在沉积步骤和排放步骤期间，在固定床中形成绝氧-缺氧的环境。因此，通过脱氮作用硝酸盐型的氮被转化为气态氮。
在脱氮结束之后，进行绝氧水解步骤，在该步骤中部分高分子量的有机物裂解为低分子量的有机物。该水解产物优选作为营养基质被贮磷生物体吸收。
通过加入新的废水来加强绝氧代谢过程。
在预定的时间间隔中，通过短时计量的空气加入来使活性淤泥和在生长载体4上繁殖的微生物与新的废水接触。以约30分钟的时间间隔，重复进行由于空气引起的短时的翻转，其持续时间为约1.5～2.0小时。
在水解步骤和主要有助于贮磷的微生物生长的酸化步骤之后，通过大量的空气氧气使绝氧的固定床转化为有氧的流化床。
在通风步骤期间，有机物质被分解，通过生物方法磷被消除，以及铵型氮被氧化为硝酸盐型氮。
确定槽的体积，以使在白天中所产生的所有污水和外来水都可以连续地(也就是说无需其它的中间贮存)流入该设备中，并且被净化。
在几个小时的强烈的通风步骤之后，使反应器这样运转，即硝化步骤和脱氮步骤可以同时进行。其以这样的方式进行，即仅仅通过某通风机组或单个的通风机5供给氧气。因此，在反应器中形成氧气供给充足并且在其中可以进行铵硝化的区域和没有或者仅有低浓度溶解的氧气并且在其中可以进行脱氮步骤的区域。
在圆筒形生长体4的内部，持续地进行脱氮步骤而与氧气的供给的无关。
大量通入空气或减量通入空气的阶段的持续时间和时间间隔根据进水量和净化目标来确定。
在对磷的消除要求高的情况下，以预定的时间间隔，附加地关闭通风。在缩短的沉积步骤期间，进行已经描述的缺氧-绝氧步骤。
在生物学过程结束之后，通过关闭通风和入口泵来重新开始沉积和排放步骤。
下面借助于计算实施例来描述在工艺步骤上将活性淤泥生物学和生物膜生物学相结合的方法的优点。
1、仅仅借助于活性淤泥工作的反应器中的比例：
反应器的有效体积：  100.0立方米
反应器的直径：      5.0米
反应器的深度：      5.0米
浓缩区域：          在H＝1.5米时，30体积％＝30立方米
交换区域：          在H＝3.5米时70体积％＝70立方米
净化的目标是净化废水伴随淤泥稳定化。
活性淤泥中的生物料浓度：
在通风期间    2.5kgTS/m3   250kgTS
在沉积之后    8.3kgTS/m3   250kgTS
BSB-淤泥负荷                 ＝0.04kgBSB/kgTS*d
在反应器中的TS               ＝250kgTS
反应器的BSB-负荷250*0.04     ＝10kgBSB/d寄居者等值(Einwohnergleichwert)(EGW) ＝0.06kgBSB/E*d最大的连接(Anschluss)                ＝170EGW2、借助于活性淤泥和生物膜生物学运作的反应器中的比例：反应器的有效体积：                      100.0立方米反应器的直径：                          5.0米反应器的深度：                          5.0米浓缩区域：                              在H＝1.5米时，30体积％＝30立方米交换区域：                              在H＝3.5米时，70体积％＝70立方米生物膜生物学：生长载体的散堆体积20体积％              ＝20立方米生长载体的表面积                        ＝600平方米/立方米总的散堆体积                            ＝12.000平方米BSB-表面负荷                            ＝2.0kgBSB/m2*d总的BSB-表面负荷                        ＝24kgBSB/d在0.06kgBSB/E*d下的寄居者等值           ＝400EGW活性淤泥生物学：在生长体之间的自由空间                  ＝14米在3.5kg/m3时在生长体之间的TS           ＝49kgTS在固定床上的淤泥层，10体积％            ＝10m3在固定床上的淤泥层中的TS                ＝8.0kg/m3在淤泥层中的TS                          ＝80kgTS在浓缩区域中总的TS                      ＝129kgTS
BSB-淤泥负荷                              ＝0.04kgBSB/kgTS*d
在反应器中的TS                            ＝129kgTS
反应器的BSB-负荷129*0.04                  ＝5.2kgBSB/d
在0.06kgBSB/E*d时的寄居者等值             ＝86EGW
总的BSB-负荷  活性淤泥+生物膜生物学
5.2+24                                    ＝29.2kgBSB/d
这等于约480EGW的连接值
通过比较表明，在借助于活性淤泥生物学和生物膜生物学工作的反应器的情况下，净化能力至少提高一倍。

Claims (5)

1.一种用于生物净化含有机物的公共、工业和农业废水的单槽净化设备，其特征在于
-在该单槽设备中部分地填充有比重大于1.0克/立方厘米的可湍流的并且其上可繁殖微生物的生长载体(4)，
-将反应器中生长载体的散装高度调节为小于60％的水深度，
-调节生长载体，使其散堆体积中的自由空间为400～800升/立方米，
-生长载体的表面积是300～900平方米/立方米散堆体积，
-在该设备的底部，配备有通风装置(5)，
-该装置的入口与废水库连接或者与具有废水库(1)的泵房连接，
-在单槽净化设备静止状态下沉积的生长载体(4)的上方至少配备一个泵(6)，该泵与淤泥贮存库或出口连接。
2.根据权利要求1的单槽净化设备，其特征在于，生长载体(4)为圆筒形，其长度是10～25毫米，外径是5～10毫米和内径是2～8毫米。
3.根据权利要求1或2的单槽净化设备，其特征在于，生长载体(4)的密度在1.1和1.3克/立方厘米之间。
4.根据权利要求1或2的单槽净化设备，其特征在于，反应器中生长载体(4)的散装高度是10～30％水深度。
5.根据权利要求1或2的单槽净化设备，其特征在于，编组的或单个通风装置(5)经过调整装置与鼓风机(7)连接，并且是可调节的。
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