CN1210504A - 一种处理污水的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理洗车所产生的污水的方法,本方法包括一机械的和生物的处理步骤。其中污水经过泥沙室(2)后收集到一箱体(3)中;然后再经过一滤除悬浮物的过滤器(7),而进入生物反应器(8)中;污水经生物净化后,收集到净水容器(11)中,供再利用。本发明也涉及一种尤其适合实施上述处理方法的装置。

Description

一种处理污水的方法和装置
本发明涉及一种处理清洗所汽车产生的污水的方法，本方法包含机械的和生物的处理步骤；并且涉及一种尤其适合本方法实施的装置。
我们知道，按照DIN1986和DIN1999的要求，清洗汽车所产生的污水，在经由排放系统进入市政排污工程系统前须对之进行处理，从而使之满足立法机关和地方政府的要求。于是将洗车所产生的污水，在一泥沙室中进行机械净化，在一轻液体分离器中将大部分矿物油烃类物除去，再将这些水收集到蓄水池中，经由一检验室排到排污系统中去。在污水净化过程，还可包括另外的步骤如化学的和/或生物的处理过程，用来减少对新鲜水的需求。
按照DE-A-2651483，人们通过将聚合物絮凝剂混合到污水中，并使之首先伴随减少的水流经过沉淀作用区，然后经过吸附剂，从而净化洗车所产生的含有生物可降解的清洁与防腐剂以及固体的污水。
DE-C4116082描述了一种处理洗车污水的方法。其中所产生的洗车污水经机械净化，或者经机械和生物净化，再循环返回用作洗车水。将在机械净化中产生的固态物质收集到须特别处理的污物类别中。在该方法中，污物经过多阶段流程，得到机械的或生物的处理。按照这种方法，在第一回路中，含有烃类物和污物的固态物质通过沉淀从洗车所产生的污水中分离出来并被收集；将烃类物和污物与含有清洗剂的污水在收集过程中一并从清洗区提取出来；在第二回路中，利用浮选和生物作用，使机械净化过的污水除去非降解成分。
已有方法的共同缺点在于，污水必须经过精细的多阶段流程来处理。所产生的通常是漂浮物和从车辆上洗下来的泥沙等的固体物质，须作为需要特别处理的污物类别而被除掉。收集到装置中的水和固态物质具有特别的以至令人讨厌的气味。净化后的污水的再利用，还需要大量的新鲜水。产生的剩余水要经过污水管道送到市政污水处理处。
因此，本发明基于这样的问题：不但要使能完全再利用的污水的处理效率提高；而且同时对从车辆上清洗下来的泥沙去污并进行相应处理，以便将其很快送到合适的处理位置，且没有需特别处置和处理的污物如没有矿物油烃类和漂浮物的产生。经过少数次的洗车活动后，较为容易地重新处理污水必须是可能的。
该问题通过上述类型的方法得到了解决。在这里，污水通过一泥沙室后，被收集在蓄水池中；然后，经由一浮质过滤器进入一生物反应器中；经生物净化后被收集在一净水箱中，供再利用。
本发明的方法，有一机械的和一生物的处理措施。机械处理措施包括泥沙室，在这里污水夹带的粗大污物发生沉淀。这通常包括常由矿物油产品污染的矿物颗粒。粗大的矿物油颗粒，例如来自机动车辆涂的蜡或内涂层的颗粒，也进入泥沙室。
在泥沙室中也发生一定程度的泥沙料的生物处理。下述过滤装置和生物反应器的反向冲洗，使得降解矿物油的微生物反复进入泥沙室，在此繁殖并发挥作用。因此泥沙室中的大部分有机物料被微生物分解了。实践表明，经过几个月，泥沙室中的内含物被分解为腐质土类的物质，不再含有矿物油成分，可以与家庭垃圾一起被容易地处理掉。
通过泥沙室后，污水进入实际上作为缓冲水源的蓄水池中。水从这里经过过滤装置，被连续地泵入到生物反应器中。蓄水池的缓冲效应有两个方面。首先是定量方面，由于不管洗车水的使用频率如何，必须有连续的污水流排到生物反应器中。其次，蓄水池作为稀释水池，用来稀释在清洗特别脏的机动车辆或被特定污物污染的车辆时产生的高浓度污水。
浮质过滤器是用来去除悬浮物料的一般过滤器，例如由几个粗砂和细砂床层交替构成。可使污水沿与重力一致或相反方向通过浮质过滤器，并且为了清洁必须时常用净水反向冲洗之或将其置换。浮质过滤器和生物反应器的装填可方便地在多孔板或类似件上进行，其出口向下。
同样可使污水沿与重力一致或相反方向通过在浮质过滤器之后的生物反应器，并且该反应器中含有位于合适支承材料上的微生物，用于降解洗车所产生的污水中的污物。它们通常是现有技术中已知的好氧细菌，可同样按已知的选择机理来获得该类细菌。
然后将从生物反应器排出的净水收集到净水箱中，并从这里供给到洗车处，进行再利用。
很显然，由于清洗车辆时水分被带走和蒸发，必须加入净水来弥补循环用水的经常减少。已证明，对小型实验设备而言，如此处理污水并补充净水，可稳定地循环上几万次。
生物反应器可方便地由多孔支承材料制成的固定床构成，它能吸收污水中的有机成分，给所需的微生物提供充足的支持以使之繁殖。在支承材料表面和小孔处，微生物形成菌落层，使流过的污水过滤，将其中包含的脏物/营养捕获。通过向微生物供给从污水中吸附来的成分，支承材料的吸附效应，促进了去污效果。
为确保固定床对污水有足够通透性，多孔支承材料以床的形式存在，所述床除了实际的孔隙空间外，还有在各个支承颗粒之间的空间。合适的支承材料是，例如木炭、粘土、硅胶或粒状沸石，或者其它具有足够孔体积的塑料泡沫片(例如聚氨脂、聚苯乙烯或类似物质制成的塑料泡沫片)。一种特别合适的材料其颗粒尺寸为1～10mm，振实密度为0.25～1.0g/cm3，孔体积为0.40-1.0cm3/g，并且比表面大于500m2/g。然而，也可以使用具有相当物理特性的其它材料。
很明显，正如浮质过滤器一样，必须经常反向冲洗生物反应器，以防止被悬浮颗粒堵塞，或因细菌的过度生长而阻塞。浮质过滤器和生物反应器都按如下方式进行反向冲洗，即使得冲洗下来的物质返回进入到泥沙室，在那里被冲洗进来的降解油类的细菌可发挥其作用。
即使在低洗车频率下，借助一个所谓的后循环流动过程(afterun)，使生物反应器保持处于工作状态也是很方便的。为此目的，将净水输送到蓄水池，再从那里经由浮质过滤器，输送到生物反应器中。此循环通道(回路)保证经过生物反应器的正常水流，这样也保证了来自蓄水池的正常营养供应。同时，允许蓄水池中所含的污物被慢慢地降解过夜，这意味着使第二天流入的新废水，首先由相对干净的蓄水池水稀释，从而避免了突然给微生物造成过重的污物负担。
正如已经提及的，生物反应器在喜氧条件下工作。洗车水所含的氧气量通常不足以满足此要求。因此，可通过一空气喷送器，将氧气或空气导入到生物反应器中。把一部分从生物反应器流出的水分流出来，让空气在其中溶解至饱和，并使其重新返回到生物反应器中。然而，使水从净水箱(在用空气使之饱和后)返回到生物反应器中也是可能的。
净水箱收集从生物反应器流出的净水，使之在洗车循环中可再利用。足够大的容积确保提供满足清洗目的和处理方法要求(反向冲洗，后循环流动)的充足的水。利用除菌装置先对排放到洗车处的净水进行消毒，例如利用紫外线(UV)辐射进行杀菌。
很明显，在洗车过程中所用的防腐剂应不含生物抑制性和生物杀伤性成分，且可完全生物降解。在确定处理装置大小时，应考虑生物降解速率。生物降解速率越快，蓄水池就越小，可在一定范围内设计生物反应器和净水箱。已证明，对于一般的洗车情况，泥沙室、蓄水池和净水箱应具有6m3的容积，而过滤装置和生物反应器的容积为1到1.5m3。用作管道和箱体的材料，可以是耐腐蚀金属或是满足要求的塑料，特别是玻璃纤维增强型塑料或高密度聚乙烯(HDPE)。
使洗车产生的污水经现有技术已知的泥沙室而进入蓄水池；再从这里经由浮质过滤器进入在喜氧条件下运作的固定床生物反应器中。所述固定床生物反应器的支承材料是多孔的，具有大的比表面积，可吸收水分，并用于繁殖特定的微生物。生物反应器中的水借助一个循环泵稳定地循环流动，并且该水富含氧气，最好是富含来自环境空气中的常压大气氧，这通过一恰当的装置(最好是喷送器)在无高压条件下实现。可在很宽的范围内改变生物反应器中水循环的速率。但应使生物膜层不受到破坏。污水从生物反应器经由溢流控制阀进入净水箱中。从那里，水可100％地循环到洗车过程中(任选地经过一除菌装置)。
为了反向冲洗本装置，或者在洗车活动少的情况下保持水循环正常，使水从净水箱循环返回到泥沙室时不进行除菌，是有益的。
当浮质过滤器和/或生物反应器的进水口压力与出水口压力差达到某一限定值(例如0.5bar)时，反向冲洗浮质过滤器和生物反应器是必要的。在这里，所谓的某一限定值是对残余悬浮物质或多余微生物负担的一种衡量。
如果洗车所用防腐剂在24小时内可生物降解，并作为微生物的食物，是有益的。
还证明，本发明的方法适于处理来自加工车间和加油站的油泵区的被污染的水。因此，应理解的是，不但是洗车所产生污水，而且还有类似的污水，都可以被处理和净化，并可以和上述污水一起使用。因而，本发明的方法适合替代加油站处理环境水的装置。
本发明方法的优点尤其在于，污水净化后将返回洗车流程中再利用。这样，减少了为补偿因蒸发和车辆夹带而损失的水分所用新鲜水的消耗。在本发明方法中只产生泥沙室填料。没有其它需单独处理的残余物产生。剩余水可容易地排送到排污系统中。
本发明还涉及一种处理污水的装置，该装置尤其适合处理和循环洗车所产生的污水、来自加工车间和/或加油站的污水，并且可实施上述污水处理方法。这样的一个污水处理装置包括：一机械的和生物的净化措施，包括泥沙里、蓄水池、浮质过滤器、生物反应器以及净水箱，它们彼此按顺序依次连接并通过管道相互连接；由一返回管道将净水箱与蓄水池相连接，在污水供给中断时以保持经由蓄水池、浮质过滤器和生物反应器并回到净水箱中的水循环继续下去。很明显，污水处理装置还有其它必要的用于给排污水、净水和任选的新鲜水等的进水口和出水口，使该装置工作的必要的泵送水的设备、以及一个控制系统。
通过下面的附图来更详细地描述本发明，这些附图是：
图1是本发明的污水处理装置的第一个实施方案的示意图。
图2表示发明装置实施方案的又一改进形式。
图1表示洗车污水处理装置的流程图。将洗车所产生的污水收集到位于洗车区下方的污水管道中，并经进水管1输送到泥沙室2中。产生的沉淀物如沙、泥和类似物等残留在这里。脱除掉沉淀物的污水进入蓄水池3。在水位控制器4控制下，污水从这里由供给泵6泵送到浮质过滤器7(一种沙过滤器)中。在这里，将任何仍存在的悬浮物除去。经上述预净化的污水从浮质过滤器7，进入固定床生物反应器8。借助循环泵9，经过喷送器10，固定床生物反应器8中的流态相稳定地循环流动。在喷送器10处，使流态相富含氧气，优选富含来自环境空气的常压大气氧。
固定床生物反应器8含有比表面积大的多孔支承材料，微生物在该支承材料的表面上进行繁殖扩增。尤其是在支承材料凹陷处形成的生物膜(菌落层)应受到保护，使之不受机械剪切力的作用。
支承材料可吸附溶解的有机污染物，并因此为微生物提供食物补给。这些与微生物紧密相邻的食物补给处的存在，明显地加速了生物降解作用。
净化后的水从固定床生物反应器管道出发进入净水箱11。从净水箱11，净水经出水管13并流经紫外线(UV)杀菌装置，而供给到洗车处。
在洗车活动少时，水从净水箱11经泵15泵送回到泥沙室2中，并且由水位控制器4维持水的循环流动。
测量在浮质过滤器7和固定床生物反应器8的进水口和出水口之间的压力差。当此压力差达到一个由实验确定的限值时，在特定装置中的悬浮物或细菌群体的富集程度如此之高，以致必须对泥沙室进行反向冲洗使这些特定装置再生。这一点通过泵15使净水箱11中的水反向流过固定床生物反应器8或浮质过滤器7，而进入泥沙室2来实现。在洗车活动少时，这两个装置彼此独立地方便地得到反向冲洗。
如果洗车所用防腐剂有助于生物降解过程，则装置的操作是方便的。例如产品编号为181000到185000的防腐剂(来自WOLfgang schenR.GmbH)就满足这种要求。
很显然，本污水处理装置在与洗车设施相连接之前，首先要用起始培养物对固定床反应器接种并使液相循环流动，以此来活化和调理污水处理装置。
在净水箱11中，经新鲜水连接管12补充的新鲜水量与水循环中水的蒸发或洗车时车辆夹带所造成的水的损耗量相等。
图2表示本发明流程控制的进一步改进。相同的数字表示相同的位置。虚线表示操作本装置的控制线。
来自洗车处、加工车间或加油站区的地表溢流出的污水，经供给管道1进入到泥沙2中，粗大的脏物在此沉淀下来。污水继续沿管21进入作为脱去了粗大脏物的污水缓冲器的蓄水池3。蓄水池3包含有水位控制器4，此控制器4有一个上开关点和一个下开关点。
来自蓄水池3的水，经由在本实施方案中为一体的抽水机5和供给泵6，再通过管22进入浮质过滤器7。管23由一个阀门保护，允许从管22的脏水中提取样品。
水从蓄水池3经歧管24进入浮质过滤器7。此过滤器交替填充有粗沙和细沙层，污水从上向下流过这些沙层。过滤过的污水经过歧管26由泵9通过管27运走。水位控制器25防止过滤装置中的水流干，且有一个下开关点，用于将过滤装置几乎完全排空。在过滤器7进行反向冲洗时，溢流水28是需要的且经过管14循环进入泥沙室2。
经歧管26从过滤器运走的水，经由管27和泵9以及管29进入生物反应器8中。在这里，进来的水经位于那里的多孔支承材料表面上方的歧管24分散开。其中，多孔支承材料优选为活性炭颗粒；它有大的孔体积，且在各颗粒之间有充足的空隙。适于污水中有机污物的微生物在多孔支承材料中繁殖。污水从上到下流过生物反应器的固定床，并用泵31使净化过的污水经过生物反应器8的歧管26、管30，送到净水箱11中。与浮质过滤器7类似，水位控制器25确保生物反应器8充有足够多的水。
装在管30中的喷送器将经管32吸入的空气喷入从生物反应器8流出的水中。被空气饱和的水经管30首先送到净水箱11中；但也有部分水经管33循环返回到生物反应器中，在那里确保生物反应器和微生物有充足的氧气供给。电磁阀34和35确保被空气饱和的水，在生物反应器8和净水箱11之间按恰当比例分配。生物反应器8进行间歇式操作同样是可能的，但这要求由一个经过管33的管路来实现空气供给。只有完全净化的水被送到水箱11中。
净水箱11接收来自生物反应器8的生物净化水。水位控制器36确保净水箱充有足够的水，以保证维持洗车活动和在夜间管道中的水的循环。若循环水的量太少，可经过管12补充新鲜水。
用泵15经管37从净水箱11排出净化水，使该水进入返回管13，送入洗车处。任选的除菌装置(18)(最好是基于紫外线(UV)辐射从而避免杀菌剂添加的除菌装置)，可确保洗车水的消毒除菌。充有空气的缓冲容器19与泵15相连，保证均匀的水流进入下游的洗车处。压力表39用来监测和控制其压力。
出水管38引向排污系统，用来在水积累超过正常时排放多余的水。这在本发明处理装置用于处理加油站的地表水时，以及接受经大量沉淀而来的大量水时，尤其方便。
其它的压力测量点位于通向生物反应器的管27内，以及通到净水箱的管30内，其标记号为40。它们用来监测泵9和泵10的工作压力。
在这些容器之一被污物颗粒或菌群严重阻塞时，要进行反方向冲洗，使水从净水箱(11)，经过管37、泵15和管16及17，进入浮质过滤器7和生物反应器8。水经下歧管26进入生物反应器，冲洗污物颗粒或菌群，再经溢流管28和管14进入泥沙室2。在此模式下，微生物也进入泥沙室2中，在那里繁殖，对沉淀在那里的污物进行生物处理。
在洗车活动少时，即特别是在夜里、周末和假日时，为保证浮质过滤器和生物反应器处于工作状态，最好保持水循环。这个循环通道(回路)从净水箱11处开始，经管37、泵15和管43，而进入蓄水池3。电磁阀44通过中央控制装置而打开。到洗车处和反向冲洗管的停止阀41和42，同时关闭。在正常处理操作中，此循环通道继续延伸，从蓄水池3经过浮质过滤器7和生物反应器8进入净水箱。经过一定时间的循环，循环中的和连接箱中的水的质量逐渐接近于净水箱11中的水的质量。

Claims (23)

1．一种以机械的和生物的措施处理洗车所产生的污水的方法，其特征在于污水流经泥沙室(2)后被收集到蓄水池(3)中，再经由浮质过滤器(7)进入生物反应器(8)中，污水在此经生物净化后，再收集到净水箱(11)中供再利用。
2．按照权利要求1所述的方法，其特征在于污水通过在反应器(8)中的由多孔支承材料构成的固定床，所述支承材料为污水中有机成分的吸收剂，且已有技术中已知的用于降解所述有机成分的微生物在此扩增繁殖。
3．按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述多孔支承材料为块状材料。
4．按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于所述多孔支承材料由木炭、粘土，硅胶或颗粒状沸石构成，或者由塑料泡沫片构成。
5．按照上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于浮质过滤器(7)被来自净水箱(11)的水，非连续地反向冲洗干净。
6．按照上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于生物反应器(8)被来自净水箱(11)的水，非连续地反向冲洗干净。
7．按照权利要求5或6所述的方法，其特征在于所述反向冲洗水流入到泥沙室(2)中。
8．按照上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于当流入蓄水池(3)的污水断流时，维持从净水箱(11)到蓄水池(3)再到浮质过滤器(7)和生物反应器(8)的水循环。
9．按照上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于向生物反应器(8)供给被空气饱和的水。
10．按照权利要求9所述的方法，其特征在于被空气饱和的净水从净水箱(11)或经从生物反应器(8)到净水箱(11)的供给管(30)循环回到生物反应器(8)中。
11．按照上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于使净水从净水箱(11)回到洗车处。
12．按照权利要求11所述的方法，其特征在于利用紫外线(UV)对循环回收的净水进行杀菌。
13．一种污水处理装置，特别适合于处理和循环回收清洗汽车所产生的污水，该装置包括机械的和生物的净化措施，其特征为有泥沙室(2)、蓄水池(3)、浮质过滤器(7)、生物反应器(8)和净水箱(11)，它们依次按序相接，并通过管道相连；净水箱(11)通过一返回管道(14)与蓄水池(3)相连，保证在污水供给中断时，经由蓄水池(3)、浮质过滤器(7)和生物反应器(8)进入净水箱(11)的水循环正常进行。
14．按照权利要求13所述的装置，其特征在于生物反应器(8)有一由多孔支承材料构成的固定床，此支承材料为污水中有机成分的吸附剂，且已有技术中已知的用于降解污水中所述有机成分的微生物在此扩增繁殖。
15．按照权利要求14所述的装置，其特征在于所述多孔支承材料为块状材料。
16．按照权利要求14或15所述的装置，其特征在于多孔支承材料由木炭、粘土、硅胶或颗粒状沸石构成，或者由塑料泡沫片构成。
17．按照权利要求13到16中任一项权利要求所述的装置，其特征在于有一从净水箱(11)到浮质过滤器(7)的反向冲洗水管(16)。
18．按照权利要求13到17中任一项权利要求所述的装置，其特征在于有一从净水箱(11)到生物反应器(8)的反向冲洗水管(17)。
19．按照权利要求17或18所述的装置，其特征在于有一从浮质过滤器(7)或生物反应器(8)到泥沙室(2)的返回管道(14)，用来送运反向冲洗下来的物质。
20．按照权利要求13到19中任一项权利要求所述的装置，其特征在于内部装有空气喷送器(10)的管道(19)，用于把被空气饱和的净水返回到生物反应器(8)中。
21．按照权利要求13到20中任一项权利要求所述的装置，其特征在于有一防止蓄水池(2)、浮质过滤器(7)、生物反应器(8)和/或净水箱(11)中的水流干的防护措施。
22．按照权利要求13到21中任一项权利要求所述的装置，其特征在于从净水箱(11)出发的净水管(13)有一个杀菌装置(20)。
23．按权利要求13到22中任一项权利要求所述的装置，其特征在于在浮质过滤器(7)和/或生物反应器(8)之后有压力测量装置。
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