CN1230162A

CN1230162A - 废液处理设备和废液处理方法

Info

Publication number: CN1230162A
Application number: CN97197903A
Authority: CN
Inventors: R·B·琼斯; A·J·华生
Original assignee: Kvaerner Metals Davy Ltd
Current assignee: Kvaerner Engineering and Construction UK Ltd
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 1999-09-29
Also published as: GB2331072B; WO1998011028A1; JP2001500060A; US6214228B1; GB2317169A; AU4127397A; GB9902323D0; GB9619197D0; GB2331072A; BR9711474A

Abstract

本发明涉及废液处理设备和废液处理方法。此处理设备包括一对细长容器(5,12),一个容器(12)通过微生物进行废液需氧代谢,另一个(5)进行缺氧代谢,每一容器具有降液管区(4,11)和提升管区(7,14)。用于缺氧代谢的容器(5)的第一个提升管区(7)同用于需氧代谢的容器(12)的降液管区(11)相连通。

Description

废液处理设备和废液处理方法

本发明涉及废液处理设备和废液如污水的处理方法。

美国申请4552663叙述了在污废水处理设备BOD吸着区除去氨态氮的方法。具有氮气层的BOD吸着区A包括分隔成两或两个以上液体处理部分的槽，以接近经过BOD吸着区A的液体的活塞式流动。由区A出来的液体排进BOD氧化区B，并向其中通气。为此目的使用喷雾器在区B的每一液体处理部分进行通气。液体由区B进入沉积槽，由沉积槽沉积的污泥再循环到BOD吸着区A。

在美国申请3953327中提出用缺氧脱氮法处理污水，同时将甲醇供作细菌的食物，随后通过通气和沉积稳定化。将得到的污泥再循环到脱氮工序并分离，由此方法得到相当干净的废液。

在GB-A-1473665中讨论了传统的深井废水处理设备装置。这种装置包括水池、提升管管和降液管，它们的上端相互并同水池的下端连通，还包括在系统的周围循环废液如污水的循环装置和在降液管中的向废液中供应含氧气体的装置。降液管的长度应使向废液中的送氧速度达到至少0.1公斤/O₂/小时/米³。在开始时，将空气注入提升管器中，使其上部其气升泵的作用。当废液在降液管中以适宜的速度例如至少1米/秒循环时，供到降液管的空气比例增加。最终，如果需要，通过将空气只供到降液管可以保持循环。空气注入降液管和注入提升管之处优选位于在水池废液(例如污水)液面下0.1-0.4倍处。这样，当系统从水池中废液(例如污水)下延伸150-250米时，气体在此液面下15-100米处注入。进一步优选是在水池中污水或其它废液液面下30米以上处注入。

B.Jones在“废物管理和环境”(Waste Management & theEnvironment)，第5卷3期，1995年6月44-45页的文章中进一步讨论了这样的污水处理设备。

在全世界现在运行的70个以上的商业污水处理设备中的井的实际深度是50-150米。如果空气注入降液管在100米井的35米处，则供到降液管的空气的路径长度是165米，接触时间约为3分钟，而在传统的扩散空气法中接触时间约为15秒。在到达井底之前大多数气泡已溶解。因为增加了静压力，在井底氧有较大的溶解度。氧的输送有大的驱动力，较多的传统方法是0.05-0.2公斤O₂/米³/小时，而深井法是3公斤O₂/米³/小时。这种特性使得深井法可以较高的以食物/微生物(f/m)表示的负荷率处理废水。在深井法中氧的吸着效率可达80％，而扩散空气法只有15％。这些因素，加上在井的液体的高扰动，是在井中观察到的高功率效率的主要原因(3-4公斤O₂/千瓦小时，而传统法为1公斤O₂/千瓦小时。)深井法的另一优点是，高速度确保固体在井中不沉出，从而不需要初步沉降。

在D.A.Hines等人在I.Chem.E.Symposium Series No.41的D1-D10页的文章中可以找到进一步的细节。

在污水处理设备的废液循环中细菌代谢废液中的有机和某些无机分子。许多类型的废液可以这样处理。例如，家庭污水、食品废物、废纸和纺织工业、塑料工业和钢铁工业的工业废液都是由这类商业污水装置进行处理。

在操作中，传统的深井装置用来自污水装置的污泥进行初播种。一旦开始了废液循环，系统的增加的通气为需氧细菌的繁殖提供了条件。

在降液管中，进入系统的空气泡常相对于废液流升起。但是，一旦液体循环速率达到的值高于气泡的向上的速度，进入降液管的空气泡被移动的废液向下拉，直到最后到达提升管的空气流可以被消减，然后空气只通入系统的降液管中。由于提升管中废液的空隙，在提升管器空气和废液的混合物的比重可以达到0.20克/厘米³，比在降液管顶部的未通气的废液低。因此，经过处理设备的废液循环受到降液管中空气供应处之上静压差的协助，因为在含空气泡的通气的废液和降液管顶部上的未通气的废液之间存在明显的比重差异。

这类传统的污水处理设备足以除去对需氧细菌代谢敏感的分子。但是，这样的处理设备对废液和对废水处理效果有限制。尤其是，需氧细菌不能消化硝酸盐，这些硝酸盐在井中可作为氨的需氧细菌代谢产物大量产生。包括家庭废水和污水的许多类废液中氨是普遍存在的。高浓度氨也是有臭味的，即使在低浓度下对水生微生物也是有毒的，因此，在许多国家立法要求从废液中除去氨。此外，氨具有高生物需氧量(BOD)。尽管硝酸盐没有氨存在的相同问题，但非常需要将它们从废水中除去，并在许多国家已经立法。硝酸盐是天然的肥料，它们释放到环境中特别是在静水如湖泊和水库中，会促进藻类生长。过量的硝酸盐释放进入周围的水域中，可以引起所谓的富营养化现象。富营养化会使水生环境的植物和藻类的过度生长，由于藻类过度繁殖，最终消耗了重要的养分如磷。随后的藻类的饥饿和死亡以及其细胞物质的被需氧代谢的分解耗尽了水中的氧，以致鱼类和其它需氧微生物遭到破坏。

为解决废液处理时进入环境的硝酸盐问题，传统是使用缺氧细菌将硝酸盐还原成氮气。在深井缺氧槽的上游中有这些缺氧细菌。深井的少量废液一般再循环进入缺氧槽中。但是，这种系统具有许多缺点。尤其是，在缺氧槽中再循环废液的停留时间很长，足以使在再循环流中的需氧细菌的活性受到抑制。而且，很难防止如脂肪酸等无毒化学品的烟雾从槽中逸出。这种逸出会引起废液处理设备如废水处理设备的环境的具有特点的不愉快的气味。

因此，本发明的一个目的是提供废液处理设备，此设备可解决上述问题，可使现有方法的缺点基本得到缓解或消除。本发明的另一目的是提供有效和环境可接受的废液处理方法。

本发明提供的废液处理设备包括：

(a)第一个细长容器，用于容器中的废液的缺氧代谢以及在基本上活塞式流动条件下从其中通过。第一个细长容器具有基本上垂直的第一个降液管区，用于在基本上活塞式流动条件下将废液输向第一个细长容器的底部区域，第一个细长容器还有基本上垂直的第一个提升管区，用于在基本上活塞式流动条件下将废液输向第一个细长容器的顶部区域，第一个降液管区的底部区域同第一个提升管区的底部相连通；

(b)供料装置，用于将要处理的废液以相当于在第一个细长容器的停留时间约90秒到5分钟的供料速度送到第一个降液管区的顶部区域；

(c)第一个回收装置，用于从第一个提升管区的顶部回收已经经过第一个降液管区然后经过第一个提升管区的废液；

(d)连接来自第一个细长容器的下游的第二个细长容器，用于已经在活塞式流动条件下经过第一个细长容器和正在经过第二个细长容器的废液的需氧代谢，第二个细长容器具有基本上垂直的第二降液管区，用于在基本上活塞式流动条件下将废液输向第二个细长容器的底部区域，第二个细长容器还有基本上垂直的第二提升管区，用于在基本上活塞式流动条件下将废液输向第二个细长容器的顶部区域，第二个降液管区的底部区域同第二个提升管区的底部相连通；

(e)供料装置，用于将第一个细长容器的废液供到第二个降液管区的顶部区域；

(f)气体注入装置，用于将含氧气体注入第二个细长容器，从而部分地促进和保持通过第二个细长容器的废液的循环；

(g)第二个回收装置，用于从第二个提升管区的顶部区域回收废液；以及

(h)再循环装置，用于将至少一部分经过第二个细长容器的废液再循环到第一个降液管区的顶部区域。

在这样的处理设备中，废液向下流动经过第一个降液管区，向上流动经过第一个提升管区，向下流动经过第二个降液管区，向上流动经过第二个提升管区，并且在第一个细长容器中至少废液大部分停留时间保持基本上对细菌的缺氧条件，同时在第二个细长容器中废液的大部分停留时间保持基本上对细菌的需氧条件。而且，废液在处理设备的流动包括再循环基本上是在活塞式流动条件下进行。

用于向第一个降液管区顶部区域提供要处理的废液的供料装置可包括与第一个降液管区连通的的高位槽。

在第二个降液管区的顶部优选有与第一个提升管区相连的封闭的连接，以供由第一个提升管区来的废液进入第二个降液管的通道。这种装置的好处是，可以避免从处理设备的这一区域逸出有毒的有味的烟雾。

这个处理设备还可含气体放空装置，以供在第一个细长容器产生的含氮气体放空。

在一种安排中，向第一个降液管区供料的供料装置包括第一个高位槽，第一个回收装置包括与第一个提升管区顶部相连的第二个高位槽，在这种安排中，应使在第一个高位槽的液面高于在第二个高位槽的液面，这样，废液可通过虹吸作用流经第一个细长容器。

在另一安排中，向第一个降液管区供料的供料装置包括第一个高位槽，第一个细长容器还包括惰性气体注入装置，用于向第一个提升管区注入惰性气体，以通过气升泵的作用促使保持流经第一个细长容器的流动，还包括脱气区以供从第一个提升管区顶部出来的废液脱气。此脱气区与第一个高位槽相通，以使得脱气区出来的废液再循环到第一个降液管区。在这种处理设备中，第一个细长容器还可包括气体回收装置，以回收从脱气区出来的气体以再循环到惰性气体注入装置中。

在本发明的一个优选的具体实施方案中，第一和第二个细长容器中至少一个包括一对带衬的井，每个井的直径为例如约2-10米，优选为约2-8米，相互为邻地沉在地面下适当深度例如约30-150米，有一带衬的隧道连接它们的底端形成通常呈U型的容器，一井有降液管区，另一井有提升管区。每一降液管区和其相关的提升管区的横截面积可以相互相等或不等，使得在降液管区的废液的向下速度可以高于在相应的提升管区的废液和气体混合物的向上速度。例如，可以选择横截面积使得在降液管区如第二降液管区的废液的向下速度可为约1.2-2.0米/秒，而相应的提升管区的向上速度可以较低，例如约为1.2-2.0米/秒，尽管优选为至少约0.5米/秒。

尽管使用最多的是圆形井，但是，也可用其它横截面的井，例如方形或长方形。这些井可方便地衬以混凝土或其它的衬里材料。可以在轴的衬里中加入不透水层，如聚烯烃板，例如聚乙烯或聚丙烯板，以便使从井泄露废液的风险降至最低。

另外，第一和第二个细长容器中至少一个可包括细长的衬里的井，此井在沿井长的主要部分的降液管区和提升管区之间有一间隔，在此间隔的底部形成底流堰。在另一具体实施方案中，安装了单一的细长的带衬里的井，此井具有十字形间隔，将井的内部分成四个基本上相互垂直的槽，这些槽的截面积基本相等或不等。这些基本上垂直的槽各形成第一个降液管区、第一个提升管区、第二个降液管区和第二个提升管区，十字形间隔的一部分在第一个降液管区和第一个提升管区之间提供了底流堰，十字形间隔的另一部分在第一个提升管区和第二个降液管区之间提供了溢流堰。这个溢流堰可被放空同的气管线完全包围，放空管线供缺氧细菌作用产生的气体放空。或者，第一和第二个容器可由位于单井的三个同心的环形间隔界定，从而将井分成四个基本上垂直的同心通道，在这种情况下，第一降液管区可以是在最内部间隔的的中心通道，在其下端形成底流堰，在最内间隔和下一个向外间隔之间的下一个向外通道形成第一个提升管区，而下一个向外间隔形成第三个通道的溢流堰，第三通道又作为第二个降液管区，并由起底流堰作用的第三个间隔与最外通道分开，最外通道形成第二个提升管区。在第一提升管区和第二个降液管区之间的溢流堰可为放空管线包围，放空管线用于缺氧细菌作用产生的气体放空。在这样的具有三个同心间隔的井的另一可能的安排中，最外通道形成第一个降液管区，下一个内通道形成第一个提升管区，下一个向内通道形成第二个降液管区，最内通道形成第二个提升管区。

在难于沉井的地形，处理设备的部分或全部可以建造在地面之上。

本发明的处理设备包括气体注入装置，用于将含氧气体注入第二个细长容器，以至少部分促进经过第二个细长容器的废液循环，使得废液向下流经第二个降液管区和向上流经第二个提升管区，以及如果需要，有助于保持流经第二个细长容器的循环。这样的气体注入装置优选包括将含氧气体注入第二个降液管区的装置，还可包括将含氧气体注入第二个提升管区的装置，主要是为了通过气升泵原理引发废液流经处理设备的循环。含氧气体注入第二个降液管区和注入第二个提升管区的位置在每种情况下优选是在各自的总深度的0.1和0.4倍之间处。这样，当这些区域延伸至地形表面下150-250米深度时，含氧气体的注入是在这一水平下15-100米处。进一步可以优选各自在第二个降液管区和第二个提升管区下30多米处注入。各自方便地向第二个降液管区和第二个提升管区的注入处是在当废液循环时静压力基本上相等的深度。这样，可以使用共同的含氧气体供应管，向两个注入气体装置供气。

适宜的气体注入装置包括至少一个具有许多的侧向孔的扁平形管，通过这些侧向孔气体可以横向吹入循环的废液。这些孔优选能在废液中产生初始直径约2-8毫米的气泡。

典型的含氧气体包括空气、富氧空气和纯氧。优选使用空气，主要是考虑成本。

引发和保持废液循环的方法不用气升泵，可用一个或多个螺旋浆、一个或多个轴流泵或一个或多个轴流汽轮机。但是，在本发明的处理设备中，准备在第二个提升管区注入空气的装置一般优选是为了保持废液的循环。

通过在第二个提升管区开始注入含氧气体如空气可以引发废液经过第二个细长容器的运动。将气体供给第二个提升管区引起由气升泵效应的废液的运动，在处理设备开始时，因为混合气体/废液混合物在第二提升管区的上部和在处理长开始时第二个降液管区的废液之间的密度不同。这一密度差可高达0.2克/厘米³。一旦废液以足够高的速度运动，空气也可注入第二降液管区。最终，如果需要，当在第二个细长容器中的废液速度达到约1.0米/秒时，可以去掉向第二提升管区提供含氧气体，使得循环的维持只靠向第二个降液管区提供含氧气体。

本发明的处理设备的建造可以是，废液“单程”通过第一个细长容器，然后也是“单程”经过第二个细长容器。这种处理设备(为方便起见，以后称为“双单程”处理设备)在第一个细长容器还是第二细长容器都没有循环。而是从第二个细长容器的第二个提升管区回收的废液可以再循环到第一个细长容器的第一个降液管区。

在本发明处理设备的另一个形式中，废液“单程”通过第一个细长容器，然后通过第二个细长容器，后者是进行再循环，由第二个提升管区回收的废液再循环到第二个降液管区的顶部。这种处理设备可以称为“单程缺氧/再循环需氧”处理设备。

在本发明处理设备的另一个形式中，废液在第一个细长容器中再循环许多次，然后送到第二个细长容器中，在第二个细长容器中废液也循环多次。为方便起见，这种处理设备称为“双再循环”处理设备。

在开始时，此处理设备装满污水或其它的废液，然后将一些来自现有处理设备的污泥(例如一卡车量的污泥)加到此处理设备的第一个和第二个细长容器中的一个或两个中，用需氧和缺氧细菌“播种”废液。开始，废液以封闭的回路循环于处理设备或以分开的回路各自经过第一个和第二个细长容器。当循环的废液含有足够的需氧和缺氧的菌种时，进来的废液可以进入处理设备的第一个细长容器，而相应量的处理过的废液从第二个细长容器中取出。

将含氧气体供到第二个细长容器以维持第二个细长容器在对废液的需氧代谢有效的条件下，至少废液在第二个细长容器的大多数停留时间是有效的。即是说，在第二个容器中需氧细菌兴旺和繁殖。另外，第一个细长容器是不通气的。这样，在第一个细长容器中至少废液的大部分停留时间在废液中维持了对细菌的基本上是缺氧条件。这样，第一个细长容器保持着对废液的缺氧代谢有效的条件，在这个容器中缺氧细菌兴旺和繁殖。另一方面，在第一个细长容器中需氧细菌的生长基本停止。但是，在第一个细长容器中的停留时间很短，即约90秒到5分钟，需氧细菌仍活着但处于休眠状态，使得在进入第二个细长容器后，它们可以开始在第二个细长容器的需氧代谢条件下生长和繁殖。

在本发明的“双单程”处理设备中，经过第一个和第二个容器的循环率可以很高，这样，在每一容器中停留时间仅是几分钟，例如约90秒到5分钟。在第一个细长容器中在缺氧条件下没有足够的停留时间使需氧细菌群落减少，在第二个细长容器中在需氧条件下没有足够的停留时间使缺氧细菌群落减少。因此在“双单程”处理设备中的循环废液中两种细菌的强大群落可以活下来。

本发明处理设备与已知的传统方法相比有几个优点。在此处理设备中废液循环是高度通气的，所以能处理高浓度的生物质。本发明的处理设备能处理约6000毫克-20000毫克生物质/升液体。这就使此处理设备能有效地应付进来的高浓度的废液。不断使废液经过通气区的再循环使废液中通气增加，使得处理设备能在比传统的处理设备更高的f/m比值(食物/微生物比值)下运行。一般地说，本发明的处理设备可以f/m比为每天1.0或更高下进行。这种改进必然带来投资费用的降低，因为使用较高的f/m比使小型处理设备应付象运行在较低的f/m比下大型装置一样的废液量。

本发明处理设备的另一个优点是，由于在降液管区和提升管区的高液体速度，减少了废液中固体物质沉降和阻塞反应器的的风险。

提供操作在基本上缺氧条件下的第一个细长容器避免了现有技术脱氮槽带来的缺点。在后者，废液的停留时间要许多小时。在本发明的处理设备的缺氧区即第一个细长容器中的停留时间比这要少，取决于处理设备的规模和废液的再循环率。在“双单程”处理设备中，在经过处理设备的废液循环中的第一个和第二个细长容器的每个中的停留时间仅为几分钟，例如，约90秒到5分钟。这意谓着，在再循环流中的需氧细菌未受到破坏，只是有所减少，在进入需氧的第二个细长容器后再次兴旺。相似地，缺氧细菌在经过需氧的第二个容器时仅有所减少，当循环到第一个容器时会开始重新兴旺繁荣。但是，废液一般流经第一和第二个容器循环许多次，所以各自在缺氧和需氧条件下的总处理时间是以小时计，例如从约30分钟直到5小时。

本发明的处理设备还包括脱气槽，用于从第二个容器的提升管区回收废液和使这些废液脱气。在这种情况下，处理设备的安排是，用于将第二个容器的提升管区中的至少一部分废液再循环到第一个容器的降液管区的装置包括将脱气槽回收的至少一部分废液再循环到第一个细长容器的第一个降液管区的装置。因为空气/废液的混合物的密度比废液本身密度低，可以安排脱气槽使得脱气废液的液面高于在高位槽中的第一个降液管区的废液液面，这样，要再循环的经过脱气的废液在重力下可以返回高位槽。经处理的废液流可从脱气槽取出用于进一步处理，例如过滤和净化。

本发明还提供了处理废液的方法，此方法包括：

(a)提供第一个细长容器，用于在容器内的废液缺氧代谢，第一个细长容器具有基本上垂直的第一个降液管区，用于将废液在基本上活塞式流动条件下输向第一个细长容器的底部，第一个细长容器还有一基本上垂直的第一个提升管区，用于将废液在基本上活塞式流动条件下输向第一个细长容器的顶部区域，第一个降液管区的底部区域与第一个提升管区的底部区域相连通；(b)以相当于第一个细长容器的停留时间约90秒到5分钟的供料速度向第一个降液管区提供要处理的废液；(c)将废液在基本上活塞式流动条件下通过第一个细长容器；(d)从第一个提升管区的顶部回收已通过第一个降液管区和第一个提升管区的废液；(e)提供第二个细长容器，用于废液的需氧代谢，第二个细长容器具有基本上垂直的第二个降液管区，用于将废液在基本上活塞式流动条件下输向第二个细长容器的底部，第二个细长容器还有一基本上垂直的第二个提升管区，用于将废液在基本上活塞式流动条件下输向第二个细长容器的顶部区域，第二个降液管区的底部区域与第二个提升管区的底部区域相连通；(f)由第一个细长容器向第二个降液管区的顶部区域提供废液；(g)在第二个细长容器注入含氧气体，至少部分地促进和保持废液经过第二细长容器的循环；以及(h)从第二个提升管区的顶部区域回收废液。

为使本发明可以清楚地理解和实施，可以参考附图讨论某些优选的具体实施方案和其应用。其中，图1-3都是按本发明建造和安排的废液处理设备的流程图。

参考附图的图1，说明用于处理废液的“双单程”废液处理设备1，此处理设备一般处理家庭废水和含固体悬浮物的污水。但是，也可处理工业废水和其它废液。废液由外来源(未示出)如下水道提供，通过管线2进入构成通常为U形的第一个细长容器5一部分的第一个降液管区4的顶部。一般由约3-8米的沉在地面下深度约40-100米的带衬的井形成降液管区4。在其底部，通过横向的隧道(以6表示)与形成第一个提升管区并也是第一个细长容器5的一部分的相邻的带衬里的井7相连通。第一个提升管区7的顶部装有高位槽8，后者有一溢流堰9，经其上废液在通过第一个细长容器4后的废液可以进入在第二个降液管区11顶部的高位槽10中，第二个降液管区11的尺寸相似于第一个降液管区4并形成通常为U形的第二个细长容器12的一部分。第二个降液管区11的底部通过横向隧道13与也构成第二个细长容器12一部分的第二提升管区的底部相连。在第一个降液管区4的顶部的高位槽3通过隔板与第一个提升管区顶部的高位槽8分开。使在高位槽3的废液液面3积累，当超过溢流堰9的顶部时，废液将通过第一个第一个细长容器5和越过溢流堰9进入第二个降液管区顶顶部的高位槽10。

空气或富氧空气从管线18通过泵19供给处理设备，泵19供给管线20。管线20有各装有控制阀门23和24的两条支线21和22。支线21导向在第二个降液管11的气体注入装置25，支线22导向第二个提升管14的相应的气体装置26。注入装置25和26至少在地表下30米，可以位于当处理设备充分运转时，其两个注入处的静压力大致相等。废液和空气的混合物离开第二个提升管14的顶部进入脱气槽27。经脱气后的废液经管线28由脱气槽27取出。部分通过管线29进入真空脱气槽30，脱气槽30通过管线31与真空泵(未示出)连接。经过脱气的处理过的废液流从真空脱气槽30通过管线32进入沉降槽33的中央部分。沉降槽33装有环形的挡板34和驱动器35。挡板起底流堰的作用。净化的废液由槽33外侧的沉降部分取出进入管线36的环形挡板34，沉降的固体在泵40的影响下经管线37、38和39再循环进入管线2或经管线41由处理设备排放。

在管线28中的其余的脱气的废液在泵44的作用下经管线42和43进入管线2。其中含足量的有机碳(即BOD)可满足在第一个细长容器9的脱氮条件。

由图1可看出，在高位槽3废液液面16之上的液上空间通过隔板与溢流堰9之上的液上空间46分开。溢流堰9又通过隔板48与脱气槽27中的液上空间47分开。

参考数字49和50各自表示在高位槽10和脱气槽27的废液液面。

在第一个细长容器5产生的气体可在减压阀52的控制下通过管线51放空。相似地，脱气槽27的液上空间47的气体可经管线53排出。

在某些地区，地质可能妨碍井向下延伸某一深度。在这样的情况下，如果需要某种大小的反应器，则可以通过相应增加井的4、7、11和14的内径以达到所要求的尺寸。这些内径可以大一些，以弥补深度的不足。另外，细长容器5和12的一部分可以建造在地面上，其余沉在地面下，或两个细长容器5和12都可全部建在地面上。

在处理设备1开始操作时，用管线2将废液装满第一个和第二个细长容器5和12。将来自另一污水处理设备的一卡车量的污泥加到高位槽3中以确保经第一个和第二个细长容器9和12循环的废液用适当的需氧和缺氧细菌播种，用于消化废液中生物可降解的物质。

随着阀门23关闭和阀门24打开，通过管线20和支线22和注入装置26将空气从管线18通入第二个提升管14。阀门23可防止同时将压缩空气通入第二个降液管11。这使得废液由于气升的作用向上流入第二提升管9和废液向下流入第二个降液管7。通过在第二个提升管14通入压缩空气，可以在第二个降液管11和在提升管14空气-废液混合物之间密度的明显不同，可能高达0.2克/厘米³。当衬井4、7、11和14的废液开始循环时，阀门23可以稍稍打开，使要注入的空气进入在第二个降液管11的向下流动的废液。当在第二个降液管11的废液向下的速度超过等于在静止条件下的废液中气泡的向上速度的值时，通过注入装置25进入第二个降液管11的空气泡向下拖通过循环的废液进入第二个提升管。当在第二个降液管11的向下的废液速度达到适宜的操作值时，一般至少约1.0米/秒，通过注入装置26向第二个提升管14供应压缩空气，如果需要可以关闭，它的废液循环功能已经完成。但是，通常需要通过注入装置25和26继续供应空气。废液循环经过井4、7、11和14废液循环以及得到空气/废液混合物进入脱气槽27，在此脱气，由此至少其中一部分废液通过管线42和43进入管线2。

一旦废液流经第一个和第二个细长容器循环足够时间后，使在循环的废液中的需氧和缺氧细菌生长，则在管线29的经脱气的处理过的废液可以取出。同时可以以相应的速度通过管线2向高位槽3加入新的废液。管线29中的经处理的废液在真空脱气槽30进行真空脱气，在经管线36排到水体前流经沉降槽33。

当废液流经处理设备1的通气的井11和14时，需氧细菌代谢废液中的有机化合物，也将氨转化为硝酸盐。当含硝酸盐的废液经缺氧的井4和7时，缺氧细菌将硝酸盐代谢为氮，最终会释放到液上空间46，并经管线51放空。由于废液在第一个细长容器中的停留时间只有几分钟，例如由90秒到5分钟，如约3分钟，废液中的需氧细菌被夺去氧的时间还不足以使其菌种明显减少。同样，因为废液在第二个细长容器12中的停留时间相似与废液在第一个细长容器5中的停留时间，缺氧细菌还没有遭到可使其种群数目在废液中明显下降的不利条件。通过在处理设备中使废液循环多次，例如15次到100次或更多，可以使废液在处理设备中不仅在缺氧条件下也在需氧条件下达到足够的总停留时间。在适宜的条件下在管线36中得到的经处理的废液基本上无硝酸盐，和有很低的残余的BOD和COD。

由于第二个细长容器深，一般约80米，横向隧道6的静压力相当高。这说明，由气体分配装置25送到这一深度的任何气泡的气体压力同样地高。结果，氧在废液中的溶解度大大增加。因此，在循环的废液中需氧细菌更容易得到氧，从而相应提高了处理设备1的效率。

因为由第一个细长容器5形成缺氧区，连接到由第二个细长容器12形成的需氧区，以及需氧区本身全部封闭，任何特别是在缺氧区产生的有毒的烟雾，都在处理设备之内，可以有控制地进行排放，或在管线51的放空的气体可以在排放到环境前得到适当的处理(例如，用碱洗涤)。

图2是“双再循环”型处理设备，有许多项和图1相同。因此，为简便起见，在图1和图2中相同的项目用相同的参考数字表示。但是，在图1的处理设备1的操作中，废液依次经过第一个和第二个细长容器5和12，而在图2的处理设备101的操作中，在通到细长容器12之前，废液可以在细长容器5中循环多次，例如15-100次，在细长容器12中废液也可循环多次，例如15-100次。

在图2处理设备101中，第一个降液管4和第一个提升管7各自没有分开的高位槽3和8，第一个降液管4和第一个提升管7具有共同的高位槽102。在垂直的隔板103的顶部，装有水平的挡板104。由第一个细长容器5放出的气体，主要是氮气，由液上空间102中的废液液面107上液上空间106被抽进管线105中。附加的氮可通过管线108引入管线105的气体中，由泵109使混合的气体进入管线110，管线110又分成两个各自装有阀门113和114的支线111和112。支线11导入在第一个降液管4的气体注入装置115，而支线112导向在第一个提升管7的气体分配装置166。

在第二个细长容器12中，隔板48由在共同高位槽118的水平的挡板所覆盖。由第二个提升管14出来的空气/废液混合物的气体从高位槽118的废液液面120上的液上空间119通过管线121放空。

高位槽102的废液可以通过管线122进入高位槽118。

在处理设备101开动时，第一个和第二个细长容器5和12装满废液，高位槽102装上槽量的污水污泥。然后氮气通过泵109由管线108泵入，经管线110和支线112(阀门114打开)进入气体注入装置116，这时阀门113是关闭的。然后，由于在第一个降液管4的废液和在第一个提升管7中空气/废液混合物的密度差，废液开始经第一个细长容器5进行循环。进入液上空间106的气体通过管线105和110在泵109的作用下再循环。由第一个提升管7顶部的废液可以从水平挡板104溢流返回到第一个降液管4顶部。当建立了由第一个降液管4和第一个提升管7形成的缺氧区的废液的足够循环后，可以打开阀门113，降气体注入第一个降液管4，但是对于处理设备101的操作这不是必要的，甚至是不利的。

当废液在第一个细长容器5经足够的循环使废液中的尽可能多的硝酸盐为缺氧细菌分解后，可以经管线122从高位槽102取出一些废液，同时，通过管线2将相应量的废液加到高位槽102中。

第二个细长容器的操作方法相似于图1的处理设备1。从第二个提升管14的空气/废液混合物中出来的气体收集在液上空间中经管线121除去，同时废液成分可以从水平挡板117上通过返回第二个降液管11的顶部。经过第二个降液管11和第二个提升管14的足够次数的循环后，废液的BOD和COD降低到低值。

图3表示“单程缺氧/再循环需氧”型废液处理设备201。图3中和图1和2的处理设备和101的相同部分具有相同的参考数字。

在处理设备201中，废液单程通过第一个细长容器5，但在第二个细长容器12中可循环多次。废液经过第一个细长容器5的缺氧区放出的气体由高位槽8中废液液面17之上的液上空间203经管线202放空。

可以用另外形式的脱气装置代替脱气槽30。适宜的脱气装置包括粗或细的气泡脱气装置。

熟悉这方面技术的人还可理解，真空脱气槽31和沉降槽33可以用悬浮澄清器代替。

Claims

1．废液处理设备，包括：

2．权利要求1的处理设备，其中第一个和第二个细长容器中至少一个含一对相邻的沉于地面下的带衬的井，通过带衬的隧道将它们的底端相连，从而形成普通U形容器，一个井提供降液管区，另一井提供提升管区。

3．权利要求1或2的处理设备，其中每一降液管区和其相关的提升管区的横截面积应选择使得降液管区的废液的向下速度高于在相应的提升管区的气体和废液混合物的向上速度。

4．权利要求1-3的处理设备，其中用于向第一个降液管区提供要处理废液的供料装置包括与第一个降液管区相连通的高位槽。

5．权利要求1-4的处理设备，其中用于将富氧气体注入第二个细长容器的气体注入装置包括将含氧气体注入第二个降液管区的装置。

6．权利要求5的处理设备，其中气体注入装置还包括将含氧气体注入第二个提升管区以通过气升泵的作用促使废液开始流经第二个细长容器，如果需要还有助于保持上述的作用的装置。

7．权利要求6的处理设备，其中含氧气体注入第二个降液管区和第二个提升管区之处在每种情况下是位于其各自总长度的0.1-0.4倍。

8．权利要求5-7的任一的处理设备，其中空气注入发生在第二个降液管区和第二个提升管区各自的下面大于30米处。

9．权利要求8的处理设备，其中向第二个降液管区和第二个提升管区的各自注入处深度是废液循环时的静压力基本相同。

10．权利要求1-9的任一的处理设备，其中气体注入装置包括至少具有许多侧向孔的一个扁平形管，通过这些侧向孔气体可以侧向吹向正在循环的废液。

11．权利要求1-10的任一处理设备，其中用于从第二个提升管区回收废液的装置包括用于废液脱气的脱气槽。

12．权利要求1-11的任一的处理设备，其中向第一个降液管区的供料装置包括第一个高位槽，其中第一个回收装置包括与第一个提升管区顶部相通的第二个高位槽，其中安排应使得在第一个高位槽的液面高于在第二个高位槽的液面，这样，可使废液流经第一个细长容器。

13．权利要求1-11的任一的处理设备，其中向第一个降液管区供料的供料装置包括第一个高位槽，其中第一个细长容器还包括用于将惰性气体注入第一个提升管区以促使和保持通过气升泵的作用使废液流经第一个细长容器的惰性气体注入装置，以及用于从第一个提升管区出来的废液脱气的脱气区，其中脱气区与第一个高位槽相连通以使从脱气区来的废液再循环到第一个降液管区。

14．权利要求13的处理设备，其中第一个细长容器还包括用于回收脱气区来的气体并再循环到惰性气体注入装置的回收装置。

15．权利要求12-14的任一的处理设备，其中第二个高位槽装有溢流堰，通过其上废液可以进入第二个降液管的顶部。

16．权利要求1-12的任一的处理设备，其中还包括用于在第一个细长容器中产生的含氮气体放空的气体放空装置。

17．权利要求1-16的任一的处理设备，其中用于从第一个细长容器向第二个降液管区提供废液的供料装置(d)的安排使其以相当于在第二个细长容器的停留时间由约90秒到5分钟的速度提供所说的废液。

18．废液处理方法，包括：

(a)提供第一个细长容器，用于容器中的废液的缺氧代谢，第一个细长容器具有基本上垂直的第一个降液管区，用于将废液在基本上活塞式流动条件下输向第一个细长容器的底部，第一个细长容器还有一基本上垂直的第一个提升管区，用于将废液在基本上活塞式流动条件下输向第一个细长容器的顶部区域输，第一个降液管区的底部同第一个提升管区的底部区域相连通；

(b)以相当于在第一个细长容器的停留时间约90秒到5分钟的供料速度向第一个降液管区的顶部区域提供要处理的废液；

(c)将废液在基本上活塞式流动条件下通过第一个细长容器；

(d)从第一个提升管区的顶部回收已通过第一个降液管区然后经过第一个提升管区的废液；

(e)提供第二个细长容器，用于需氧代谢，第二个细长容器具有基本上垂直的第二降液管区，用于将废液在基本上活塞式流动条件下输向第二个细长容器的底部区域，第二个细长容器还有一基本上垂直的第二提升管区，用于将废液在基本上活塞式流动条件下输向第二个细长容器的顶部区域，第二个降液管区的底部区域同第二个提升管区的底部相连通；

(f)由第一个细长容器向第二个降液管区的顶部区域提供废液；

(g)在第二个细长容器中注入含氧气体，从而部分地促进和保持经过第二个细长容器的废液的循环；以及

(h)从第二个提升管区的顶部区域回收废液。